マグネトロンスパッタリング技術に関する研究- Ningbo Danko Vacuum Technology Co., Ltd.

1.1電圧と電力

適用された電圧がガスをイオン化できる圧力範囲内で変更されると、回路内のプラズマのインピーダンスがそれに応じて変化し、ガスの電流が変化します。ガスの電流を変更すると、スパッタリング速度を制御するためにターゲットに到達するイオンが多かれ少なかれ生成される可能性があります。

一般的に：電圧を上げると、イオン化速度が増加します。これにより、電流が増加するため、インピーダンスが低下します。電圧が増加すると、インピーダンスの減少が電流を大幅に増加させます。つまり、電力は大幅に増加します。ガス圧が一定であり、基板がスパッタリング源の下で移動する速度が一定の場合、基板に堆積する材料の量は、回路に適用される電力によって決定されます。 Vonardenneコーティング製品で使用される範囲では、電力の増加とスパッタレートの増加の間に線形関係があります。

1.2ガス環境

真空システムとプロセスガスシステムは一緒にガス環境を制御します。

まず、真空ポンプがチャンバーボディを高い真空（約10-TORR）に引き込みます。プロセスガスは、プロセスガスシステム（圧力およびフロー制御レギュレーターを含む）によって充電され、ガス圧力を約2x10-3torrに低下させます。同じフィルムの適切な品質を確保するには、プロセスガスは99.995％純粋でなければなりません。反応性スパッタリングでは、反応ガスの少量の不活性ガス（たとえば、アルゴン）を混合すると、スパッタリング速度が増加する可能性があります。

1.3ガス圧力

ガス圧を特定のポイントに低下させると、イオンの平均自由経路が増加し、粒子を爆撃するのに十分なエネルギーでカソードを打つことができます。つまり、スパッタリング速度を増加させます。この点を超えて、衝突に関与する分子が少なすぎるため、イオン化の量は減少し、その結果、スパッタリング速度が低下します。ガス圧が低すぎると、プラズマが消え、スパッタリングが停止します。ガス圧力を上げると、イオン化速度が増加しますが、スパッタ化された原子の平均自由経路も減少し、スパッタリング速度も低下します。最大堆積速度を取得できるガス圧力範囲は非常に狭いです。反応性スパッタリングが継続的に消費されているため、均一な堆積速度を維持するために、新しい反応性スパッタリングを適切な速度で補充する必要があります。

1.4トランスミッション速度

カソードの下でのガラス基板の動きは、ドライブによって実行されます。駆動速度が低いと、ガラスがカソード範囲で長く通過でき、厚い層を堆積させることができます。ただし、フィルム層の均一性を確保するためには、伝送速度を一定に保つ必要があります。

コーティングエリアの典型的な伝送速度は、毎分0〜600インチ（約0〜15.24メートル）です。典型的な動作範囲は、コーティング材料、出力、カソードの数、コーティングの種類に応じて、1分あたり90〜400インチ（約2.286〜10.16メートル）です。

1.5距離と速度と接着

最大堆積速度と膜接着の改善のために、基質は、輝く放電自体を損傷することなく、可能な限りカソードの近くに配置する必要があります。スパッタ粒子とガス分子（およびイオン）の平均自由経路も役割を果たします。基質とカソードの間の距離が増加すると、衝突の確率が増加し、スパッタ粒子が基板に到達する能力が減少します。したがって、最大堆積速度と最良の接着のために、基質は可能な限りカソードの近くに配置する必要があります。

2つのシステムパラメーター

このプロセスは、多くのパラメーターの影響を受けます。それらのいくつかは、プロセス操作中に変更および制御できます。一方、固定されていますが、通常、プロセス操作前に特定の範囲内で制御できます。 2つの重要な固定パラメーターは、ターゲット構造と磁場です。

2.1ターゲット構造

個々のターゲットには、独自の内部構造と粒子の方向があります。内部構造の違いにより、同一であると思われる2つのターゲットは、非常に異なるスパッタリング速度を示す場合があります。これは、新しいターゲットまたは異なるターゲットが使用されるコーティング操作で特に注意する必要があります。すべてのターゲットブロックが処理中に同様の構造を持っている場合、電源の調整、必要に応じて電源の増加または減少はそれを補うことができます。一連のターゲット内で、粒子構造が異なるため、異なるスパッタリング速度も生成されます。加工プロセスは、ターゲットの内部構造に違いを引き起こす可能性があるため、同じ合金組成のターゲットでさえスパッタリング速度に違いがあります。

同様に、ターゲットブロックの結晶構造、粒子構造、硬度、ストレス、不純物などのパラメーターは、スパッタリング速度に影響を与える可能性があり、製品の縞模様の欠陥をもたらす可能性があります。これには、コーティング中にも注意が必要です。ただし、この状況は、ターゲットを交換することによってのみ解決できます。

ターゲットの枯渇ゾーン自体は、スパッタリング速度も比較的低くなります。この時点で、適切なフィルム層を取得するには、電力または伝送速度を再調整する必要があります。速度は製品にとって重要であるため、標準的で適切な調整は電力を高めることです。

2.2磁場

二次電子をトラップするために使用される磁場は、標的表面全体で一貫している必要があり、磁場強度が適切でなければなりません。不均一な磁場は、不均一な層を生成します。磁場強度が適切でない場合（例えば低すぎる）、同じ磁場強度でさえ、膜堆積速度が遅く、ボルトヘッドでのスパッタリングの可能性が発生します。これは膜を汚染する可能性があります。磁場強度が高すぎる場合、堆積速度は最初は非常に高くなる可能性がありますが、エッチングされた領域により、この速度はすぐに非常に低いレベルに低下します。同様に、このエッチングされた領域は、ターゲット利用率が低くなります。

2.3変数パラメーター

スパッタリングプロセス中、これらのパラメーターを変更することにより、プロセスの動的制御を実行できます。これらの変数パラメーターには、電力、速度、ガスの種類、および圧力が含まれます。

3.1パワー

各カソードには独自の電源があります。カソードとシステムの設計のサイズに応じて、電力は0〜150kW（名目）まで変化します。電源は一定の電流源です。電源制御モードでは、電圧が監視されている間に電力が固定され、出力電流を変更することにより一定の電力が維持されます。電流制御モードでは、出力電流が固定され、監視されますが、電圧を調整できます。適用される電力が高いほど、堆積速度が大きくなります。

3.2速度

別の変数は速度です。シングルエンドコーティングの場合、コーティングゾーンのトランスミッション速度は、毎分0〜600インチ（約0〜15.24メートル）に選択できます。両端のコーティングの場合、コーティングゾーンの透過速度は、毎分0〜200インチ（約0〜5.08メートル）を選択できます。特定のスパッタリング速度では、ドライブ速度が低いと堆積した厚いフィルムが示されています。

3.3ガス

最後の変数はガスです。 3つのガスのうち2つは、主要なガスと補助ガスとして使用するために選択できます。それらの間で、任意の2つの比率も調整できます。ガス圧力は、1〜5x 10-3torrの間で制御できます。

3.4カソード/基板間の関係

湾曲したガラスコーティングマシンでは、調整できる別のパラメーターは、カソードと基板間の距離です。平らなガラスコーナーには、調整可能なカソードはありません。

熱蒸発およびマグネトロンスパッタリングコーティングマシン