成膜プロセスの効率を高めるには、スパッタリング速度の向上が不可欠です。
そのためには、プラズマのイオン化を促進し、スパッタリングパラメータを最適化し、ターゲットパワー密度、ガス圧、基板温度、成膜速度などの主要変数を調整する必要があります。
スパッタリングレートを向上させる5つの主要戦略
1.ターゲットのスパッタリング速度を上げる
同じ放電パワーであれば、スパッタリング率を上げるにはより多くのイオンが必要である。
これは、プラズマのイオン化度を高めることで達成できる。
プラズマのイオン化度の向上は、二次電子のエネルギーを十分に利用することで効果的に達成できる。
イオンの生成量が多ければ多いほど、ターゲットから放出される原子の量も多くなり、スパッタリングプロセスの効率が向上する。
2.プラズマイオン化の改善
プラズマのイオン化を高めるには、二次電子のエネルギーを利用することが重要である。
マグネトロンスパッタリングでは、ターゲットの下に磁場を追加することで、電子が長い螺旋状の飛跡を描いて飛び、イオン化の確率を高めることができる。
これにより、スパッタ率が向上するだけでなく、ターゲットへの集束性も向上する。
3.主要パラメータの調整
マグネトロンスパッタリングの主要パラメーターには、ターゲットパワー密度、ガス圧、基板温度、成膜速度が含まれる。
ターゲットの出力密度を最適化することで、所望のスパッタレートと膜質を達成することができる。
しかし、ターゲット電力密度を高くすると、スパッタリング速度は向上するが、膜質が低下する可能性がある。
同様に、ガス圧、基板温度、成膜速度を最適化することで、所望の膜質、特性、均一性を実現することができる。
4.適切な出力タイプの使用
スパッタされる材料に応じて、異なるタイプの電力を使用することができる。
DCパワーは導電性材料に適し、RFパワーは非導電性材料をスパッタできます。
パルスDCは、反応性スパッタリングな どの一部のプロセスに有利である。
5.酸化物の反応性スパッタリング
基板上に酸化物を成膜する必要がある場合、反応性スパッタリングが適用される。
スパッタガスのアルゴンに加え、酸素を真空チャンバー内に導入する。
酸素はターゲット材料と反応して酸化物になり、特定の材料の成膜プロセスを向上させます。
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