中周波数マグネトロンスパッタリングコーティング技術

- Mar 09, 2019-

中周波数マグネトロンスパッタリングコーティング技術

 

マグネトロンスパッタリングは多くの種類を含む。 それぞれが異なる動作原理と応用目的を持っています。 しかし、それらには共通点が1つあります。それらは電子と相互作用するために磁場を使用し、それらをターゲット表面の周りに螺旋状にし、アルゴンに衝突してイオンを生成する可能性を高めます。 発生したイオンは電界の作用によりターゲット表面に衝突し、ターゲット材料から飛び散ります。 最近の数十年間の開発で、人々は徐々に永久磁石を、めったにコイル磁石を採用していません。

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ターゲットソースは、バランスのとれた、バランスのとれた、バランスの取れたターゲットソースのコーティングの均一、バランスの取れたターゲットソースのコーティングのフィルム層に分かれており、マトリックスの結合力は強いです。 バランスの取れたターゲット光源は主に半導体光学フィルムに使用され、バランスのとれていないターゲットは主に磨耗した装飾フィルムに使用されます。

 

平衡または非平衡に関係なく、磁石が静止している場合、その磁場特性は一般的なターゲット材料の利用率が30%未満であることを決定します。 ターゲットの利用率を高めるためには、回転磁界を利用することができる。 しかしながら、回転磁場は回転機構を必要とし、そしてスパッタリング速度は減少されるべきである。 回転磁界は、大規模または貴重なターゲットに主に使用されます。 半導体膜スパッタリングなど。 小型機器や一般産業用機器には、静磁場ターゲットソースの使用。

 

マグネトロンターゲット源を用いた金属および合金のスパッタリングは容易であり、点火およびスパッタリングは容易である。 これは、ターゲット(陰極)、プラズマ、および飛散する部分/真空キャビティがループを形成する可能性があるためです。 しかし、セラミックのようなスパッタリング絶縁体があると、回路は壊れます。 だから人々は高周波電源を使用すると、回路は非常に強い静電容量を追加します。 したがって、ターゲットは絶縁回路内のコンデンサになります。 しかし、高周波マグネトロンスパッタリング電源は高価であり、スパッタリング速度は非常に遅く、接地技術は非常に複雑であるため、大規模に使用することは困難である。 この問題を解決するために、マグネトロン反応性スパッタリングが発明された。 これはアルゴンと窒素や酸素のような反応性ガスを加えた金属ターゲットです。 金属ターゲットが部品と衝突すると、反応ガスと結合してエネルギー変換により窒化物または酸化物を形成します。

マグネトロン反応性スパッタリング絶縁体は容易に見えるが操作が難しい。 主な問題は、反応が部品の表面だけでなく、陽極、真空キャビティの表面、およびターゲット源の表面でも起こることである。 このようにして、消火、標的源および工作物表面のアーク放電などを引き起こす。 ドイツのlaibaoによって発明されたツインターゲットソース技術はこの問題をうまく解決します。 原理は、陽極表面酸化または窒化を排除するために一対のターゲット源が陽極および陰極であるということである。

 

エネルギーの大部分は熱に変換されるため、すべてのイオン源(マグネトロン、マルチアーク、イオン)には冷却が必要です。千度。

 

磁気制御装置はしばしば非常に高価ですが、人々は真空ポンプ、MFC、膜厚測定のような他の装置にお金を費やしそして目標の供給源を無視する傾向があります。 良いターゲットソースのない優れたマグネトロンスパッタリング装置は、点のないドラゴンを描くようなものです。

 

中周波スパッタリングの利点は滑らかで緻密な、膜層の高硬度、膜厚の線形成長、無毒、穏やかな温度上昇ですが、装置の要件は高く、作動圧力範囲は非常に狭く、そして様々な制御要件は迅速かつ正確です。

 

マルチアークスパッタリングは、ターゲット材料に小さな電圧と大きな電流を印加して材料(正に帯電した粒子)をイオン化し、それによって基板(負に帯電した)を高速で打って堆積させ、緻密なフィルム硬質膜を形成した。 主に耐摩耗性および耐食性のフィルムに使用されます。 欠点は、フィルムが均一ではなく、キャビテーションおよびアブレーションがあることです。

 

一般的な直流スパッタリングによる中間周波スパッタリングの原理は同じであり、違いは陽極時に円筒を直流スパッタリングすること、および中間周波スパッタリングが対になっていることであり、バレルは全体の設計およびシステム全体のスパッタリングプロセスに依存する。陽極、陰極の配置、サイクルの比率に参加する方法はたくさんありますが、異なるスパッタ率の異なる方法を得ることができ、同じイオン密度ではありません

 

スパッタリングの主な技術は電源の設計と応用にあります。 現在、正弦波とパルス方形波は2種類の出力モードであり、それぞれに長所と短所があります。 第一に、どの種類の電源出力モードがどのフィルム層に適しているかを分析するために、フィルム層の種類を考慮しなければならない。

 

中間周波数スパッタリングもマグネトロンスパッタリング、一般的なマグネトロンスパッタリングターゲット設計の一種であり、磁場の設計は様々な技術の鍵、スパッタリングターゲットの国際的ないくつかの有名なメーカーは、ターゲット磁場の設計のためのプロです、磁場設計を変更すると、異なるプラズマ蒸発が起こる可能性があります。 電子の経路、プラズマの分布は、スパッタリングターゲット磁場の技術的な秘密です。

陰極アーク(すなわち、イオンプレーティング)、マグネトロンスパッタリング、およびるつぼ蒸発に関しては、すべてPVD(物理蒸着)に属し、るつぼ蒸発は主に相変化であり、蒸発ターゲットはわずか数エレクトロンボルトのエネルギーしか持たない。 したがって、フィルムの接着力は小さいですが、蒸着速度が速く、主に光学コーティングに使用されます。 マグネトロンスパッタリングでは、アルゴンイオンがターゲット材料に衝突して部品上に原子および分子の断片を堆積させ、ターゲット材料の運動エネルギーは数百または数千電子ボルトに達することさえあり得る。 それは本当の中性のナノレベルコーティングです。 一方では、アークアークが発生した後、高温で材料の冶金がターゲット表面によって溶融され、次いで溶融した材料が強い電場によってほぼ完全にイオン化され、複合作用によってフィルムが形成される。ターゲット電源と部品の分圧 陰極アークメッキはもっと進んでいるように見えますが、実際はそうではありません。 まず第一に、ターゲット表面溶融プロセスはランダムで制御不可能であり、イオンが部品に堆積します。 メッキの均一性と滑らかさを保証することは困難です。 一般的に言って、陰極アークメッキは真空下での溶接プロセスです。 陰極アーク電源と溶接電源の原理はよく似ています。 陰極アーク技術は主に旧ソビエト連邦から生まれました。 それはさまざまな理由で中国で人気があります。 しかし、技術は進歩しています。 近年、濾過陰極アーク技術は急速に発展しており、これは不均一なフィルム形成の不都合を回避する。 しかしながら、いくらかの利益が失われなければならず、そして濾過は堆積速度を低下させそして装置コストを増加させる。

 

中周波数マグネトロンスパッタリングは、高いターゲットおよび磁界設計ならびに作業圧力を必要とする。 中周波数マグネトロンスパッタリングは、DCマグネトロンスパッタリング堆積速度の2〜3倍である。 中周波数マグネトロンスパッタリングは、化合物膜を調製するために2つのターゲットに使用される。 その低いイオン化速度のために、最適な被毒点を見つけることは困難であり、そして作動ガスの流れ制御は非常に厳密である。 制御が良くないと、均一で良好な接着フィルムを製造することは困難である。 そして設計は主に磁場の磁場分布の均一性がターゲット材料の利用率を向上させることができるので、最良の被毒の安定性に加えていくつかの研究はマグネトロンスパッタリングイオンエネルギーと回折を改善するためにたくさんありますアークターゲット表面よりはるかに下にあり、加工物の距離は重要であり、アーティファクトのイオン衝撃に近すぎると膜層を損傷する可能性があり、遠すぎると、距離の準備の最適スパッタリングコーティング結合力からの偏差は非常に乏しい。

ifのターゲット材料はターゲットに使用され、それらのいくつかは3つのペアに使用されます。 ターゲットは比較的大きく、あたかもそれらのほとんどが金属メッキされた工作物に使用されています。 このような真空炉は一般に大きく作られ、それは多くの作業を浪費させる可能性があり、そしてメッキされたフィルム層はより緻密である。

 

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スパッタリングが低真空でもうまくいくか? 問題はない。 私たちの現在のスケジュールは8.0 * 10 - 2paです。

スパッタリングによるTiN膜の色の影響要因は何ですか? L、a、およびbに対するバイアスの影響は何ですか?

バイアスは色と関係があります、

L、a、bの値に及ぼすスパッタガス圧(アルゴン)の影響?

この問題は複雑であり、それはイオン化速度、圧力およびターゲット距離相互接続モードに関連している。 非常に明確なデータを体系化するにはかなり長い時間がかかるかもしれません。 スパッタリングガスと色は、生成するスパッタリング量によって決定されると言われるべきで、それは反応ガスとの関係に影響を与え、色に影響を与えます。

反応性スパッタリングにおいてアンモニアを使用することは可能であるか? はい。