關于shinkuu射頻濺射的說明

什么是射頻濺射？

RF濺射是一種使用稱為RF（射頻）的高頻帶電源的濺射方法。它常被用作直流濺射無法進行的絕緣靶材的濺射電源。
盡管可以濺射各種靶材，但它往往比直流濺射源更昂貴，因為它需要安裝射頻匹配單元等。本頁面提供說明，幫助您了解射頻濺射相關的原理和基礎知識。

射頻濺射原理及絕緣靶材

在直流濺射中，通過向靶材施加負直流電壓，吸引正離子并發生濺射現象。然而，由于絕緣目標不導電，目標表面會立即被吸引離子的電荷充電，從而無法吸引下一個離子。

另一方面，RF是具有頻率的交流電源，因此施加到目標的電壓在正負之間交替。因此，正離子和帶負電的電子都可以被吸引，使得可以連續濺射絕緣靶而不引起充電。

絕緣靶材和背板

許多絕緣靶材都很脆弱，并且經常由于濺射薄膜沉積過程中的熱應力而破裂。因此，當使用絕緣靶時，通常將絕緣靶與銦等結合到被稱為背板的銅板上并進行濺射放電。這并不是為了防止裂紋本身，而是為了防止破裂的目標分崩離析。如果目標粘合到背板上，即使破裂，它也會保持其形狀，因此您可以繼續按原樣使用它。

射頻匹配

射頻濺射可能需要根據所使用的靶材和配方調整匹配單元。這是直流濺射不需要的一種準備工作。

通常，將匹配單元內部的可變電容器移動到外部，以抵消反射波并設置放電區域。然而，有時僅靠這種方法無法產生穩定的放電，此時請打開匹配單元并進行內部調整。除了可變電容器之外，匹配單元還具有固定電容器和線圈，并且通過移除（或附接）該固定電容器來進行調整。此外，線圈的每一匝都切有一個螺孔，因此可以根據電線連接到哪個螺孔來改變匝數。這里可以通過改變線圈長度來進行調整。

此外，匹配區域可能會因微小的變化而發生變化。如果沒有放電或無法匹配，當然需要調整匹配單元，但可以通過審查濺射時的真空度、電極罩的形狀、地線的連接方式來改進、同軸電纜的走線方式等也有。

RF點火（點火）

射頻濺射往往比直流濺射更難點燃等離子體。造成這種情況的原因之一是上面提到的匹配，但即使在放電時進行匹配調整也可能出現這種情況。在這種情況下，需要通過向濺射陰極施加直流電壓作為點火觸發，或者通過暫時增加工藝氣體流量以降低真空度來點燃材料。這是因為濺射放電在真空度差（腔室壓力高）的區域更容易點燃。然而，如果在真空條件較差的條件下進行成膜，則會出現薄膜表面不均勻、速率下降等問題，因此僅在點火時真空度變差，之后維持目標真空度放電時用于將壓力降低到一定程度。

濺射率

濺射速率是指通過濺射放電形成薄膜的速度。單位以 ?/sec（埃每秒）或 nm/sec（納米每秒）表示。

即使輸出相同的功率，RF濺射的濺射速率也比DC濺射低。這是因為RF是交流電源，因此在效率方面不可避免地不如直流電源。不過，不必太擔心，濺射率不會大幅下降。濺射速率也可以通過調整T/S距離（靶材到基材的距離）來增加或減少。

T/S之間的補充距離

如上所述，T/S距離影響濺射速率。通過縮短T/S距離，濺射速率變得更快，相反，通過增加T/S距離，濺射速率變得更慢。然而，如果縮短T/S間隔以加快濺射速率，沉積薄膜的厚度分布將相應惡化。特別是，隨著電路板面積的增加，這種趨勢會變得更強，因此請小心。

在其他情況下，縮短T/S距離可能會因等離子體而對基板造成損壞，相反，拉長T/S距離可能會導致氮從反應性目標（例如氮化物）中逸出，有時無法形成氮化物。根據需要形成薄膜。使用濺射設備時，根據用途找到合適的T/S距離也很重要。

必要的設備

當使用直流濺射時，您只需要一個直流電源，但使用射頻濺射時，除了專用的射頻發生器之外，還需要一個匹配單元，如上所述。因此，與直流濺射相比，其引入成本要高得多。匹配單元也有兩種類型：一種是手動操作內部可變電容器，另一種是在反饋射頻輸出的同時自動調整自身。后一種類型更昂貴。

另外，如果使用射頻電源，還需要申請并獲得使用高頻設備的許可，因此引入射頻濺射需要一定的成本和精力。

盡管在成本和可用性方面不如直流濺射，但射頻濺射具有能夠使用多種靶材的巨大優勢，并且在許多工作場所得到使用。

射頻濺射同時放電

有時您可能想要同時放電多個射頻濺射以獲得所需的薄膜。這時需要注意的是頻率間的干擾。 RF以13.56 MHz的頻率振蕩，多個以該頻率振蕩的濺射源可能會相互干擾，導致儀表和放電異常。作為解決這些問題的對策，一些射頻發生器型號具有稍微改變頻率以防止相互干擾的功能。考慮同時放電時請記住這些事項。

當濺射源停止放電時

您是否曾經擁有一臺正常工作的濺射裝置，但有一天突然停止產生濺射放電，或者開始產生異常放電？原因可能是濺射源臟了。
濺射源的接地屏蔽和陰極之間的間隙非常嚴格。因此，如果樣品薄片堆積在屏蔽上并且與陰極的關系發生變化，則可能會發生突然的異常放電。由于其特性，鍍膜設備越用越臟，因此我們建議經常清潔和維護，以確保長期安全使用。

另外，主流的成膜濺射源是磁控管型，靶材內置磁鐵，但長期使用磁鐵的磁力會退磁。當該磁力低于某個閾值時，濺射源將不再放電。
磁鐵也會因熱量而消磁，因此即使是新的濺射源，如果長時間高輸出放電也會失去磁力。了解濺射源的冷卻性能也很重要，以防止這種情況發生。

即使進行濺射放電也無法達到成膜率時

在進行濺射成膜時，很少會出現濺射率達不到要求或即使等離子體放電也無法進行成膜的情況。這些可能是由目標表面的氧化或腔室中的殘留氣體引起的。
例如，如果將鋁或鐵等容易氧化的靶材保存在大氣中，則靶材表面的氧化會加劇，即使進行濺射，放電率也會較低。在這種情況下，最好用射頻進行預濺射并進行清洗，直到靶材表面的氧化膜消失，即可獲得良好的速率。

此外，氮化物等絕緣靶材的濺射速率比導電靶材低得多。因此，如果成膜前腔室沒有充分抽真空，就會殘留大量氣體，即使進行濺射也很少會達不到濺射速率。為了防止這種情況發生，最好在沉積絕緣靶材之前確保排空腔室。

ICP（感應耦合等離子體）放電

普通磁控濺射成膜采用CCP（電容耦合等離子體）方法，但也有ICP（電感耦合等離子體）放電組件用于清潔和活化反應。這涉及到在真空中向線圈施加射頻，使線圈內流動的氣體電離或自由基化，并將其釋放到基板上。

為了清潔（蝕刻）目的，使稀有氣體（例如Ar）流動、電離并釋放到基板上以促進基板表面上的濺射。
還可以通過使用射頻使氮或氧流入自由基并將其釋放到基板上來促進基板上的氮化和氧化反應。

該成分不僅可以單獨使用，還可以與分子束外延裝置等組合使用，在利用K電池成膜的同時釋放自由基并促進活性反應。 （簡稱RF-MBE）

真空器件用射頻濺射設備和射頻元件

射頻濺射設備[VRF-100S]

*照片是正在開發的原型。

這是配備有RF電源的高頻濺射裝置。可形成氧化膜、絕緣膜、多層膜（5種來源）。

Vacuum Device的射頻濺射設備VRF-100S標配5個可切換的靶材。

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射頻元件【VMC系列】

我們提供各種嵌入式射頻組件。

有與磁性材料兼容的1英寸、2英寸和強磁鐵類型。

作為選項，還可以打開快門機構、氣體引入機構和DC電源。

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定制產品示例

[安裝射頻濺射槍的定制示例]

這是將射頻組件連接到定制腔室的示例。

這樣，如果現有設備有ICF業務端口可供安裝，則可以對射頻部件進行改造。