RFスパッタリングでは、真空環境下で高周波の交流電界を印加することによりプラズマが生成される。この方法は、品質管理の問題につながる電荷の蓄積を防ぐため、絶縁性のターゲット材料に特に効果的である。
詳細説明
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高周波電力の応用:RFスパッタリングでは、高周波（通常13.56 MHz）電圧源が使用される。この高周波電圧は、コンデンサーおよびプラズマと直列に接続される。コンデンサは直流成分を分離し、プラズマの電気的中性を維持する重要な役割を果たす。
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プラズマの形成:RF電源から発生する交番磁場は、イオンと電子を両方向に交互に加速する。約50kHz以上の周波数では、イオンは電子に比べて電荷質量比が小さいため、急激に変化する電界に追従できなくなる。このため、電子はプラズマ領域内でより自由に振動することができ、アルゴン原子（または使用される他の不活性ガス）と頻繁に衝突するようになる。この衝突によってガスがイオン化され、高密度のプラズマが形成される。
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プラズマ密度と圧力制御の強化:RFスパッタリングで達成される高いプラズマ密度は、動作圧力の大幅な低減（10^-1 - 10^-2 Paまで）を可能にする。この低圧環境は、高圧で生成された薄膜とは異なる微細構造を持つ薄膜の形成につながります。
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電荷蓄積の防止:RFスパッタリングの交番電位は、サイクルごとにターゲット表面の電荷蓄積を効果的に「浄化」する。サイクルの正の半分の間、電子はターゲットに引き付けられ、負のバイアスを与えます。負のサイクルの間、ターゲットへのイオンボンバードメントは継続され、継続的なスパッタリングが保証されます。
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RFスパッタリングの利点:プラズマがカソード周辺に集中しがちなDCスパッタリングに比べ、RFプラズマはチャンバー全体に均一に拡散する傾向がある。この均一な分布により、基材全体でより一貫したコーティング特性が得られます。
要約すると、RFスパッタリングは、高周波の交番電界を使用して真空中の気体をイオン化することによりプラズマを生成する。この方法は、絶縁ターゲットへの電荷の蓄積を防ぎ、より低い圧力で作動できるため、微細構造が制御された高品質の薄膜形成につながるという利点がある。
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