非対称パルス型マグネトロンスパッタリングの原理

- Jun 07, 2018-


パルスマグネトロンスパッタリングは、一般に矩形波電圧を採用する。 これは、スイッチングモードを用いて既存の電子機器を矩形波電圧の波形に容易に得ることができるだけでなく、矩形波の電圧波形がスパッタ放電プラズマの変化を調べる上で有利であるからである。 図1は、パルススパッタリングのための矩形波電圧波形を示す。 パルス周期はTである。各サイクルでターゲットがスパッタリングされる時間はT-ΔTであり、ΔTはターゲットに印加される正パルスの時間(幅)である。 V +およびV-は、それぞれ、ターゲットに印加された負パルスパルスおよび正パルスパルスの電圧振幅である。 より高いスパッタリング速度を維持するために、正のパルスΔTの持続時間はパルス周期Tよりもずっと短い。

 

ターゲット表面絶縁層上に蓄積された正電荷をより短いΔT時間で完全に中和するために、ターゲット表面上の正の電圧Vは低すぎることはできないが、一般に100V以下である。 使用されるパルス波形は非対称であるので、非対称パルスマグネトロンスパッタリングと命名される。


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図1パルス反応性スパッタリングの矩形波電圧波形

 

パルススパッタリングは、一般に1つのターゲットのみを使用するという点で、中間周波数二重ターゲットスパッタリングとは異なる。 パルス反応性マグネトロンスパッタリング技術を用いて、240nm /分の堆積速度でAl 2 O 3膜の長期安定堆積を達成した。 被覆されたAl 2 O 3膜の厚さは50μmまでであった。 目標点火の除去が成功したため、Al 2 O 3膜の欠陥は3〜4桁減少する。 パルス反応性マグネトロンスパッタリングは、Si 2 O 4、TiO 2、Ta 2 O 3、Si Nx、DLC、Al 2 O 3、ITOおよび他の膜の堆積における優位性を示す。


パルススパッタリングは、ターゲットの放熱にとってより有利であり、すなわち、高出力パルスで電力を供給することが可能である。 したがって、スパッタリングプロセスは、より大きな選択性および柔軟性を有する。 中周波ACマグネトロンスパッタリング技術と非対称パルススパッタリング技術の出現により、化学反応スパッタリング成膜技術の工業化の基盤が整えられました。