スパッタリングターゲットは薄膜蒸着プロセスにおいて重要な部品であり、その仕様は従来の材料よりもはるかに厳しい。これらの仕様には、サイズ、平坦度、純度、不純物含有量、密度、粒径、欠陥制御などが含まれる。さらに、表面粗さ、抵抗、粒径の均一性、組成と組織の均一性、酸化物の含有量とサイズ、透磁率、超高密度、超微粒子など、高度または特殊な要件もある。スパッタリングターゲットの形状はさまざまで、平板状や円筒状が最も一般的であり、その設計には水冷チャンネルを備えた金属製ホルダーが含まれることが多い。不純物や大きな粒、粗い表面は薄膜の欠陥につながるため、ターゲットの品質が最も重要である。プラチナ（Pt）スパッタリングターゲットのような特定の材料には、材料の種類、原子量、熱伝導率、融点など、独自の仕様があります。
キーポイントの説明
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サイズと形状:
- フラットターゲット:様々なスパッタリングシステムで一般的に使用されている。
- 円筒形/リング形ターゲット:複雑な形状のため高価。
- 金属ホルダー:ターゲットは多くの場合、スパッタリングプロセス中の熱を管理するための水冷チャンネルを含む金属ホルダーに接着される。
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材料品質:
- 純度:薄膜の欠陥を防ぐには、高純度が不可欠である。不純物は薄膜特性の低下につながります。
- 粒度:粒子が大きいとフィルムの特性に悪影響を与えるため、小さい粒子が好ましい。
- 表面状態:表面が滑らかであることが重要で、粗いとフィルムに欠陥が生じることがある。
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物理的および化学的特性:
- 密度:スパッタリングプロセス中のターゲット材料の完全性を確保するために、超高密度が要求されることが多い。
- 欠陥コントロール:コンタミネーションを防ぎ、高品質の薄膜を確保するためには、欠陥を最小限に抑えることが重要である。
- 組成と組織の均一性:安定した成膜には、均一な組成と組織構造が必要である。
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特別な要件:
- 表面粗さ:フィルム欠陥を避けるためには、表面粗さが低いことが重要である。
- 抵抗:用途によっては、特定の抵抗レベルが必要になる場合があります。
- 粒度均一性:均一な粒径により、安定したフィルム特性を実現
- 酸化物の含有量とサイズ:フィルムの品質を維持するためには、酸化物の含有量とサイズをコントロールする必要がある。
- 透磁率:用途によっては特定の磁気特性が要求される場合があります。
- 超微粒子:高性能用途には、極めて微細な粒子が必要とされることが多い。
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具体的な材料例 - 白金（Pt）スパッタリングターゲット:
- 素材タイプ:プラチナ
- シンボル:白金
- 原子量:195.084
- 原子番号: 78
- 色/外観:メタリックグレー
- 熱伝導率 72 W/m.K
- 融点:1,772°C
- 熱膨張係数 8.8 x 10-6/K
- 理論密度 21.45 g/cc
- Z比:0.245
- スパッタ:直流
- 最大電力密度:100ワット/平方インチ
- ボンドの種類:インジウム、エラストマー
- その他のコメント:白金は他の金属と合金になり、白金から作られたフィルムは柔らかく、密着性が悪い。
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効果:
- 構成:素材の組成は、その効果に重要な役割を果たす。
- イオンの種類:ターゲット材料の分解に使用されるイオンの種類は、スパッタリングプロセスや得られる薄膜の品質に影響を与える。
要約すると、スパッタリングターゲットは、高品質の薄膜成膜を保証するために、幅広い厳しい仕様を満たす必要がある。こ れ ら の 仕 様 は 、物 理 的 寸 法 、材 料 品 質 、お よ び ス パ ッ タ リ ン グ プ ロ セ ス の 性 能 と 信 頼 性 に 不 可欠 な さ ま ざ ま な 特 殊 要 件 を 網 羅 し て い る 。プラチナのような特定の材料には独自の特性があり、所望の膜特性を得るためには慎重に制御する必要があります。
総括表
| 仕様 | 詳細 |
|---|---|
| サイズと形状 | 平型または円筒型、水冷チャンネル付き金属製ホルダー。 |
| 材料品質 | 高純度、小粒径、滑らかな表面 |
| 物理的特性 | 超高密度、欠陥抑制、均一組成 |
| 特殊要件 | 低い表面粗さ、制御された酸化物含有量、超微粒子。 |
| 白金（Pt）の例 | 高熱伝導性、融点：1,772℃、理論密度：21.45 g/cc. |
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