RFスパッタリングは薄膜蒸着に用いられる技術である。
高周波交流電源を用いる。
この電源は通常、13.56 MHzの固定周波数で作動する。
RFスパッタリングシステムの電圧はピーク・ツー・ピークで1000ボルトである。
この方法は汎用性が高く、導電性材料と非導電性材料の両方に適している。
特に誘電体材料の成膜に有効である。
その利点にもかかわらず、RFスパッタリングはDCスパッタリングに比べて成膜速度が低い。
コストが高いため、より小さな基板サイズに使用されることが多い。
このプロセスでは、プラズマの電気的中性を維持するためにコンデンサーを使用する。
交番磁場はイオンと電子の両方を加速する。
高周波電圧源により、イオンは自己バイアス電圧の影響を受けるだけである。
これはDCスパッタリングで印加される電圧に似ている。
5つのポイントを解説：
1.電源と周波数
RFスパッタリングではAC電源を使用する。
これは通常13.56 MHzに固定された高電圧RF電源である。
この高周波交番磁場はこのプロセスに不可欠である。
これにより、プラズマ中のイオンと電子の両方が加速される。
RFスパッタリングシステムのピーク間電圧は1000ボルトである。
この電圧はプラズマを維持し、スパッタリングプロセスを促進するために必要である。
2.プラズマ条件
プラズマ中の電子密度は10^9から10^11 Cm^-3の範囲である。
チャンバー圧力は0.5～10mTorrに維持される。
これらの条件は、RFスパッタリングプロセスの効率的な動作に不可欠である。
コンデンサーはプラズマと直列に接続されている。
これによりDC成分が分離され、プラズマが電気的にニュートラルに保たれる。
これにより、プラズマは安定した状態を保ち、スパッタリングに効果的である。
3.応用と適合性
RFスパッタリングはあらゆる材料に適している。
これには導電性材料と非導電性材料の両方が含まれる。
特に誘電体スパッタリングターゲット材料の成膜に適している。
RFスパッタリングの成膜速度は、DCスパッタリングに比べて低い。
これは、必要なエネルギーが高いことと、ガス原子の外殻から電子を除去する方法によるものである。
RFスパッタリングはコストが高いため、基板サイズが小さい場合によく使用される。
そのため、大きな基板を必要としない特定の用途では、より経済的である。
4.利点と課題
RFスパッタリングは絶縁性のターゲットに適している。
交番電界によりチャージアップ効果が回避され、アーク放電が減少する。
RFダイオードスパッタリングは最新の技術である。
磁気閉じ込めを必要とせず、最適なコーティング均一性が得られる。
平坦なターゲット侵食、最小限のアーキング、より安定したプロセスが保証される。
ただし、よく設計されたマッチングネットワークが必要である。
RFスパッタリングでは、DCスパッタリングと同じ成膜速度を得るために、より高い電圧（1012ボルト以上）が必要となる。
これは、RFシステムが気体原子の外殻から電子を取り除くために運動エネルギーを使用するためである。
そのため、より多くの電力を投入する必要がある。
5.DCスパッタリングとの比較
DCシステムが2,000～5,000ボルトの電圧を必要とするのに対し、RFシステムは同等のスパッタ蒸着率を達成するためにより高い電圧（1012ボルト以上）を必要とする。
DCスパッタリングでは、電子による直接的なイオン砲撃が行われる。
RFスパッタリングは、運動エネルギーを用いて気体原子から電子を除去する。
このメカニズムの違いにより、必要なエネルギーと成膜速度が異なる。
要約すると、RFスパッタリングは高度な薄膜蒸着技術である。
高周波交流電力と特定のプラズマ条件を利用して、材料を基板上に堆積させる。
導電性材料と非導電性材料の両方を扱うことができ、絶縁性ターゲットにも有効であることから、さまざまな産業用途で重宝されている。
しかし、DCスパッタリングと比較して、必要なエネルギーが高く、成膜速度が低いため、各アプリケーションの特定のニーズと制約を慎重に検討する必要があります。
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