温度は成膜プロセスと生成される薄膜の品質において重要な役割を果たす。温度が成膜の様々な側面にどのような影響を与えるかを理解することは、より良い膜の安定性、品質、均一性を達成するのに役立ちます。
温度は蒸着にどのように影響するか？考慮すべき4つのキーファクター
1.蒸着温度
蒸着温度とは、蒸着プロセス中の基板の温度を指す。
蒸着温度が高いほど、より安定したMoS2膜が得られます。
膜の安定性は蒸着温度とともに増加する。
200 °Cが膜の安定性の変曲点と考えられている。
温度は、主に硫黄と膜の成長メカニズムに関連する膜の構造にも影響する。
2.基板温度
成膜プロセス中の基板温度は、膜の品質に影響する。
基板温度を上げると、膜表面の浮遊結合を補うことができる。
その結果、膜の欠陥密度が減少する。
基板温度が高いほど、膜の密度は高くなる。
表面反応が促進され、フィルムの組成が改善される。
3.薄膜の応力
成膜された薄膜の応力は、σ = E x α x (T - T0)の式で計算できる。
この式において、σは薄膜の応力である。
Eは薄膜材料のヤング率。
αは薄膜材料の熱膨張係数。
Tは基板温度。
T0は基材の熱膨張係数。
基板温度は薄膜の応力に影響する。
4.蒸着速度
蒸着速度は、スパッタされた材料が基板上に蒸着される速度である。
蒸着された薄膜の厚さと均一性に影響する。
蒸着速度は、所望の膜厚と均一性を得るために最適化することができる。
その他の考慮事項
温度に加え、作動圧力、付着特性、ターゲットと基板間の結合エネルギー、衝突種のエネルギー、吸着・脱離の活性化エネルギー、熱拡散などの他の要因も、蒸着プロセス中の核生成密度や平均核生成量に影響を与える。
蒸着プロセス中の汚染も考慮すべき重要な要素である。
コンタミネーションは、蒸着チャンバー内の残留ガス、ソース材料中の不純物、基板表面の汚染物質から発生する可能性がある。
汚染を最小限に抑えるには、クリーンな蒸着環境と高純度のソース材料が必要です。
また、基板の適合性も極めて重要です。
基板材料の選択は、薄膜の特性や密着性に影響します。
成膜プロセスによっては、すべての材料に適合するとは限りません。
材料によっては、蒸着プロセス中に望ましくない反応を起こすものもある。
蒸着条件に耐え、薄膜材料と適切に相互作用する基板材料を選択することが重要です。
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