スパッタプロセスに使用されるRf周波数とは？13.56Mhzの優位性

スパッタリングプロセスで使用されるRF周波数は通常13.56 MHzである。この周波数が選ばれた理由は、国際的に非通信用として認められている工業・科学・医療（ISM）無線帯域に含まれるからである。RFスパッタプロセスでは、真空チャンバー内でアルゴンなどの不活性ガスを用いてプラズマを生成する。RF電源がガス原子をイオン化し、ターゲット材料に衝突させてスパッタリングさせ、基板上に薄膜を堆積させる。このプロセスには、絶縁ターゲットへのイオン蓄積を防ぐための正負のサイクルが含まれ、一貫した効率的なスパッタリングプロセスを保証する。

重要ポイントの説明

スパッタリングにおける高周波:
- スパッタリングに使用されるRF周波数は通常13.56 MHzである。この周波数はISMバンドに属し、工業用、科学用、医療用に使用されている。この周波数を選択することで、通信システムとの干渉を最小限に抑え、スパッタリングチャンバー内のガスを効率的にイオン化することができる。
スパッタリングにおけるアルゴンの役割:
- アルゴンは不活性で比較的安価なため、スパッタリングプロセスで最も一般的に使用されるガスである。真空チャンバーに導入されると、アルゴン原子がRF電源によってイオン化され、プラズマが形成される。このイオンがターゲット材料に衝突し、スパッタリングして基板上に堆積させます。
RFスパッタプロセス:
- RFスパッタプロセスは、ターゲット材料、基板、RF電極を真空チャンバー内に配置することから始まる。アルゴンなどの不活性ガスが導入され、RF電源が作動する。RF波がガス原子をイオン化し、ターゲット材料に衝突して小さな破片に分解し、基板に移動して薄膜を形成する。
プラスとマイナスのサイクル:
- RFスパッタプロセスには、正と負の2つのサイクルがある。正のサイクルでは、電子がカソードに引き寄せられ、負のバイアスが生じる。負のサイクルでは、イオン照射が継続されます。この交互サイクルは、カソードに一定の負電圧がかからないようにすることで、絶縁ターゲットへのイオン蓄積を防ぎ、安定した効率的なスパッタリングプロセスを保証します。
マグネトロンスパッタリングとターゲットの利用:
- マグネトロンスパッタリングでは、リング状の磁場が二次電子をその周囲に強制的に移動させ、最もプラズマ密度の高い領域を形成する。この領域はスパッタリング中に強い水色の光を放ち、ハローを形成する。この領域のターゲットにはイオンが激しく衝突し、リング状の溝が形成される。この溝がターゲットを貫通すると、ターゲット全体がスクラップされるため、ターゲットの利用率は低くなり、通常40%を下回る。

これらの重要なポイントを理解することで、RFスパッタリングプロセス、特にRF周波数の選択と、効率的な薄膜成膜のための安定したプラズマ形成におけるアルゴンの役割に求められる複雑さと精度を理解することができる。

要約表：

主な側面	詳細
RF周波数	13.56MHz、ISMバンドの一部で、干渉を最小限に抑え、効率的にイオン化する。
アルゴンの役割	プラズマの生成に使用される不活性ガスで、RFパワーによってイオン化され、ターゲットに照射される。
RFスパッタリングプロセス	真空チャンバー、RF電極、正負交互サイクルを含む。
ターゲットの利用率	マグネトロンスパッタリングは稼働率が低く、通常40%以下です。