スパッタリングレートを上げるには、プラズマのイオン化を促進し、さまざまなスパッタリングパラメーターを最適化することに注力しなければならない。これには、ターゲットのスパッタリングレートを高め、プラズマのイオン化を改善し、ターゲットのパワー密度、ガス圧、基板温度、成膜速度などの主要パラメータを調整することが有効である。
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ターゲットのスパッタリング速度を上げる:同じ放電パワーでは、スパッタリングレートを上げるために、より多くのイオンを得る必要がある。これはプラズマのイオン化度を上げることで達成できる。プラズマのイオン化度を高めるには、二次電子のエネルギーを十分に利用することが効果的です。イオンの発生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、スパッタリングの効率が向上する。
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プラズマイオン化の改善:二次電子のエネルギーを利用することは、プラズマのイオン化を向上させるために非常に重要である。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ぶのを助け、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。
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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。例えば、ターゲットパワー密度を最適化することで、所望のスパッタリングレートと膜質を達成することができる。ただし、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。
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適切なパワータイプの使用:スパッタされる材料によって、異なるタイプの電力を使用することができます。DCパワーは導電性材料に適しており、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のような一部のプロセスに有利です。
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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となり、特定の材料の成膜プロセスを向上させる。
これらの戦略に焦点を当てることで、蒸着薄膜の品質を維持または向上させながら、スパッタリング速度を効果的に向上させることができます。
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