パルスDcスパッタリングとは？先進のPvd技術で薄膜形成を強化する

パルスDCスパッタリングは、物理的気相成長法（PVD）の高度な形態であり、パルス電源を導入することで従来のDCスパッタリングプロセスを強化する。この方法は、アーク放電やターゲット被毒などの問題を軽減できるため、絶縁材料の成膜に特に有用である。このプロセスでは、ターゲット材料にパルス状の直流電圧を印加し、高電圧状態と低電圧状態を交互に繰り返すことで、成膜プロセスをより適切に制御し、膜質を向上させることができる。

要点の説明

DCスパッタリングの基本原理：
- 従来のDCスパッタリングでは、通常-2～-5kVの直流電流が、陰極として機能するターゲットコーティング材料に印加される。基材には正電荷が印加され、陽極となる。このセットアップによりプラズマ環境が形成され、イオンがターゲットに衝突して原子が放出され、基板上に堆積する。
従来のDCスパッタリングの課題：
- 従来のDCスパッタリングは、絶縁材料を扱う際に課題に直面する。これらの材料は表面に電荷を蓄積し、アーク放電やターゲット被毒を引き起こし、成膜品質を低下させる。
パルスDCスパッタリングの導入：
- パルスDCスパッタリングは、パルス電源を使用することでこれらの課題に対処する。ターゲットに印加される電圧は高電圧と低電圧の間で交互に変化するため、蓄積された電荷は低電圧の段階で消滅する。このため、アーク放電やターゲットの被毒が減少し、絶縁材料の成膜に適している。
パルスDCスパッタリングの利点：
- アーク放電の低減： 電源がパルス状であるため、ターゲットや基板にダメージを与えるアーク放電を抑えることができます。
- 膜質の向上： ターゲット被毒とアーク放電を軽減するパルスDCスパッタリングにより、より滑らかで均一な膜が得られます。
- 汎用性： この方法は、従来のDCスパッタリングでは取り扱いが困難な絶縁材料の成膜に特に有利である。
数学的モデリング：
- DCマグネトロンスパッタリングにおけるスパッタリングレートは、次式で計算できる：
  - [
  - ]
  - ここで
  - (Phi）はイオン束密度である、
  - (n)は単位体積当たりのターゲット原子数、
  - (N_A）はアボガドロ数、
  - (A）はターゲット材料の原子量、
(d)はターゲットと基板間の距離である、
- (v) はスパッタされた原子の平均速度、 (v_c)は臨界速度である。
- プロセスの詳細 材料の変換：
スパッタコーティングは、固体の材料を微細な粒子の噴霧に変えることで機能する。
- このプロセスには、発生する熱を管理するための特殊な冷却が必要です。蒸着：

スパッタリングによるPVDでは、ソース材料に高エネルギーの粒子またはイオンを衝突させることにより、成膜する材料を蒸気に変換する。

用途

パルスDCスパッタリングは、半導体産業、光学コーティング、薄膜太陽電池の製造に広く使用されている。	高品質の絶縁膜を成膜できるため、これらの分野では欠かせない。これらの重要なポイントを理解することで、パルスDCスパッタリングが薄膜成膜の分野にもたらす技術的進歩、特に困難な材料の取り扱いや膜質の向上を理解することができる。
総括表：	アスペクト
詳細	基本原理
直流電流でプラズマを発生させ、原子を放出させて成膜する。	克服された課題
絶縁材料のアーク放電とターゲット被毒を低減します。	利点