スパッタプロセスは様々な産業で広く使われている技術ですが、それなりの制約があります。これらの課題を理解することで、ニーズに合った成膜方法を選択する際に、十分な情報に基づいた意思決定を行うことができます。
スパッタプロセスの限界とは？知っておくべき7つの主要課題
1.スパッタリングできるのは導電体のみ
スパッタリングプロセスでは、スパッタリングプロセスを停止させるために対向電界を形成する必要があります。つまり、スパッタリングできるのは電気を通す材料だけである。電気を通さない材料は対向電界を形成できないため、スパッタリングはできない。
2.低スパッタリングレート
スパッタリングプロセスでは、わずかなアルゴンイオンしか形成されないため、スパッタリングレートが低くなる。このため、成膜プロセスの効率と速度が制限される。
3.リフトオフとの組み合わせによる成膜構造の困難性
スパッタリングの特徴である拡散輸送により、蒸着プロセス中に原子の行き先を完全に制限することは困難である。これはコンタミネーションの問題につながり、膜の構造化のためにスパッタリングとリフトオフ技術を組み合わせることを困難にしている。
4.汚染と不純物の導入
スパッタリングでは、不活性スパッタリングガスが成長膜に組み込まれるため、基板に不純物が混入する可能性がある。これは、成膜された膜の品質や純度に影響を及ぼす可能性がある。
5.高い設備投資
スパッタリングプロセスには高額な設備投資が必要となるため、予算に制約のあるアプリケーションや業界によっては、これが制約となる場合がある。
6.材料によっては成膜速度が低い
SiO2などの一部の材料は、スパッタリング時の成膜速度が比較的低い。こ の た め 、こ の よ う な 材 料 に 対 す る ス パッタリングプロセ スの効率と生産性が制限される場合がある。
7.有機固体の分解
有機固体は、スパッタリングプロセス中のイオン衝撃によって容易に分解される。こ の た め 、こ れ ら の 材 料 に 対 す る ス パ ッ タ リ ン グ の 適 用 は 制 限 さ れ る 。
これらの限界に加え、スパッタリング・プロセスには、膜の緻密性が向上する、基板上の残留応力が低減する、原材料と比較して蒸着膜の濃度が同程度になる、などの利点もあることは特筆に値する。しかし、上記の限界は、特定の用途にスパッタリングプロセスを最適化するために考慮し、対処する必要がある要因である。
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