マグネトロンターゲットのスパッタリング速度に対する影響要因

- Jun 23, 2018-


スパッタリング堆積速度は、堆積速度を特徴付けるパラメータである。 堆積速度は、作動ガスの種類及び圧力、ターゲット種、スパッタエッチング面積、ターゲット表面温度及びターゲット表面磁場強度、ターゲットと基板との間の距離によって決定される。 さらに、それはまた、ターゲット表面の電力密度、すなわち、ターゲット電源の「スパッタ電圧および電流」によって直接影響される。

 

1.スパッタリング電圧と堆積速度

 

マグネトロンターゲットの前方磁場制御領域間のプラズマが強くて密度が高いほど、ターゲット上の原子離脱速度が速くなる。 スパッタリング係数に影響を及ぼす要因のうち、ターゲット、スパッタリングガスなどを設定した後は、マグネトロンターゲットの放電電圧がより効果的である。 一般に、マグネトロンスパッタリングの通常のプロセスでは、放電電圧が高いほど、マグネトロンターゲットのスパッタリング係数が大きくなる。 すなわち、入射イオンエネルギーが大きいほど、スパッタリング係数は大きくなる。 スパッタ堆積に必要なエネルギーの範囲内で、その効果は中程度で緩やかである。

 

2.スパッタリング電流と堆積速度

 

マグネトロンターゲットのスパッタリング電流は、ターゲット表面のイオン電流に比例するため、成膜レートへの影響は電圧よりもはるかに大きくなります。 スパッタリング電流を増加させる2つの方法があり、1つは動作電圧を増加させることであり、もう1つは作動ガス圧力を適切に増加させることである。 堆積速度は、最適な圧力値に対応する。 このガス圧の下では、相対堆積速度が最も高い。 この現象は、マグネトロンスパッタリングの一般的な規則である。 フィルムの品質に影響を与えたり、使用者の要求を満足することなく、スパッタリング収率に基づいてガス圧力の最適値を考慮することが適切である。

 

3.スパッタリングパワーと蒸着レート

 

一般に、マグネトロンターゲットのスパッタリングパワーが増加すると、膜の蒸着速度も増加する。 カソードとアノードとの間の電界中でガスイオンを作用させることによって得られるエネルギーがターゲットの「スパッタリングエネルギー閾値」を十分に上回るように、マグネトロンターゲットに印加されるスパッタリング電圧が十分に高いという前提がある。 場合によっては、マグネトロンターゲットは非常に低いスパッタリング電圧(例えば、200ボルト以上)を有するが、スパッタリング電流は比較的高い。 平均スパッタリングパワーは低くはないが、ターゲットイオンスパッタリングをスパッタリングして成膜することはできない。 マグネトロンターゲットのスパッタリング電圧およびスパッタ電流データを記録することは、マグネトロンターゲットの「スパッタリングパワー」を知る上で役立つばかりでなく、ターゲットターゲットイオンのエネルギーレベルを大まかに理解し、ターゲットイオンの 多くの真空コーティングプロセスで問題と現象を分析するのに役立ちます。