スパッタリングターゲット スパッタリングターゲットは、半導体製造やコーティング用途などの薄膜成膜プロセスで使用される材料である。スパッタリングターゲットにおけるアーク放電とは、スパッタリングプロセス中にターゲット材料と基板との間に放電や火花が発生することを指す。この現象は堆積膜の品質に悪影響を及ぼし、ターゲットに損傷を与え、プロセスの効率を低下させる。アーク放電の問題は、1970年代に、標準的なDCユニットの代わりに低周波AC電源の使用を提案することで対処された。この解決策は、蒸着される絶縁膜の誘電特性に基づいて周波数を調整することにより、アーク放電を緩和するのに役立った。
キーポイントの説明
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スパッタリングターゲットにおけるアーキングの定義:
- アーク放電は、成膜プロセス中にスパッタリングターゲットと基板との間に放電または火花が形成されることで発生する。
- この放電は、ターゲット表面の絶縁層または汚染物質上に電荷が蓄積することによって発生し、電界の局所的な破壊につながる。
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アーク放電の影響:
- フィルム品質:アーク放電により、蒸着膜にピンホール、膜厚ムラ、コンタミなどの欠陥が生じることがある。
- ターゲットダメージ:アーク放電が繰り返されると、ターゲット表面が侵食され、寿命が短くなり、運用コストが増加します。
- プロセス効率:アーク放電はスパッタリングプロセスの均一性を乱し、非効率と一貫性のない結果につながる。
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歴史的な解決策低周波AC電源:
- 1970年代、研究者たちはアーク放電の問題に対処するため、低周波交流電源の使用を提案した。
- 交流電源はターゲットに印加する電圧の極性を交互に変え、絶縁層への電荷の蓄積を防ぐ。
- AC電源の周波数（400～60,000 Hz）は、成膜される絶縁膜の誘電率に合わせて調整される。
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AC電源によるアーク放電の抑制:
- 電荷の中和:極性を交互にすることで、ターゲット表面に電荷が蓄積されず、アーク放電の可能性が低くなります。
- 膜の均一性の向上:アーク放電を最小限に抑えることで、より均一で欠陥のない膜を実現します。
- ターゲット寿命の向上:アーク放電を抑えることで、ターゲットへのダメージを最小限に抑え、使用可能な寿命を延ばします。
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装置および消耗品購入者への配慮:
- 電源互換性:スパッタリング装置を購入する際は、周波数設定が調整可能なAC動作に対応した電源であることを確認してください。
- ターゲット材料の選択:コンタミネーションレベルが低く、純度の高いターゲットを選択することで、アーク放電のリスクをさらに低減できる。
- プロセスの最適化:サプライヤーと協力して、特定の誘電体膜に最適な周波数範囲を決定し、性能を最大化し、アーク放電を最小化する。
スパッタリングターゲットのアーキングの原因と解決策を理解することで、装置や消耗品の購入者は、プロセス効率、膜質、装置全体の寿命を向上させるために、十分な情報に基づいた決定を下すことができる。
総括表：
| アスペクト | 詳細 |
|---|---|
| アーク放電の定義 | スパッタリング中のターゲットと基板間の放電。 |
| 膜質への影響 | ピンホール、厚みムラ、コンタミなどの欠陥の原因となる。 |
| ターゲットへの影響 | ターゲット表面を侵食し、寿命を縮め、コストを増加させる。 |
| 効率への影響 | プロセスの均一性が損なわれ、非効率につながる。 |
| 解決策 | 低周波AC電源（400-60,000 Hz）が電荷蓄積を中和します。 |
| 主な考慮事項 | 電源の互換性、ターゲット材料の純度、プロセスの最適化。 |
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