ZAO薄膜の堆積速度に及ぼす反応圧力の影響

- Jun 28, 2018-


図2は、異なる反応圧力下での堆積速度の変化を示す。 プロセスパラメータは、O2とArの流量比が3/20であり、堆積温度が200℃であり、スパッタリング電力が140Wである。堆積速度が最初に増加し、次に反応ガス圧力の増加とともに減少することが分かる。最適反応ガス圧力に対応する最大堆積速度が存在する。 一方、反応ガス圧力が低い作動範囲にあるとき、ガス分子の密度が上昇し、電子とガス分子との衝突確率が増加するので、ガス分子間で電子のエネルギーをより十分に交換することができ、それに応じてガススパッタリング粒子のエネルギーが増加する。 一方、反応ガス圧力の上昇は、イオン化度の向上やプラズマ抵抗の低減に寄与し、また、イオン電流と同様に放電も増加し、カソード暗空間を通過する加速初期電子のエネルギーが減少するカソードへの電子の電子捕獲効率が上昇し、その後、堆積速度が増加する。 しかし、反応ガス圧力がより高い作動範囲にある場合、反応ガス圧力の増加と共に堆積速度が低下する。 グロー放電中の原子およびイオンの平均自由行程が低下し、スパッタされたターゲット原子のガス原子(Ar)による後方散乱の確率および散乱確率が増加し、粒子エネルギーが減少し、粒子が複数の衝突の後にカソードの表面に戻り、原子をスパッタするための基板の収集効率を低下させる。 これは堆積速度の低下につながる。 図2から、この実験における最適反応圧力は約0.7Paであることがわかる。

 

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図2反応圧力と堆積速度の関係


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図2.1異なる反応圧力下におけるO2流量と堆積速度との関係

 

図2の曲線上では、0.5Paと0.9Paの2点が選択され、図2.1のようにプロットされ、その他のプロセスパラメータは同じままです。 圧力が増加するにつれて、2つの変曲点が高流量の方向に移動し、金属パターンの割合が増加し、標的被毒現象が緩和されるが、堆積速度は依然として迅速に低下することが分かる。