Implementierung eines Moduls zur großflächigen In-Line Blitzlampentemperung von gesputterten ITO-Schichten

Blitzlampentemperung zählt zu den Kurzzeittemperverfahren, da die Erwärmung und Abkühlung einer Schicht im Bereich von Millisekunden liegen. Mit Hilfe von Blitzlampen durchgeführte Temperung dient zur oberflächennahen Erwärmung. Hierbei handelt es sich um einen thermischen Prozess, der Materialeigenschaften verändern kann. Durch die Blitzlampentemperung kann der Schichtwiderstand von transparenten leitfähigen Oxidschichten reduziert und die Transmission im sichtbaren Wellenlängenbereich erhöht werden. In der vorliegenden Forschungsarbeit wird das Prozessverhalten von dynamischen Prozessen bei Indium-Zinn-Oxid Schichten experimentell dargelegt. Dazu wurde der Einfluss von verschiedenen Prozessparametern wie Energiedichte und Pulszeit eines Blitzes erforscht. Für Schichten mit einer Schichtdicke von 150 nm konnte nach der Behandlung ein Widerstand von 14 Ω erreicht werden. Für die Transmission im sichtbaren Wellenlängenbereich wurden 87 % erzielt.

Flash lamp annealing (FLA) is a rapid thermal process (RTP) used to heat solid
bodies close to the surface. The aim is to change material properties. The tempering
is carried out using xenon flashlamps, pulse times of the flash are in the range of
milliseconds. FLA is shown to reduce the sheet resistance and increase the optical
transmittance in the visible light spectra of transparent conductive oxide (TCO) layers.
This work investigates the process behavior of the dynamic FLA for indium tin
oxide (ITO) layers. The influence of various process parameters, such as energy density
and pulse exposure time of the xenon light flash were studied. Furthermore, dynamic
FLA attempts to examine the influence of the flash repetition rate and the substrate
speed have been performed. This study relates the mentioned process parameters to
the resulting qualitative improvements of the TCO layers which are sheet resistance
and spectral transmittance.
All layers are produced at the Fraunhofer Institute for Organic Electronics, Electron
Beam and Plasma Technology (FEP) with the in-line sputtering plant ILA 750. The
new lamp system Xenon Flash Lamp Module FLA 2x360w from ROVAK GmbH is
used for flash lamp tempering. The module is part of the ILA 900 coating plant at the
Fraunhofer FEP. It allows static and dynamic FLA treatment of substrates up to the
size of 600 mm x 1200 mm.
Flashes with different parameters were measured optically. ITO layers with a thickness
of 150 nm achieved a sheet resistance of 14 Ω and a spectral transmittance of 87 %after
the treatment with FLA. With this work it was successfully shown that the dynamic
FLA process can be implemented on an existing in-line process plant and result in the
improvement of the electrical and optical properties of ITO layers.

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