关于shinkuu射频溅射的说明

什么是射频溅射？

RF溅射是一种使用称为RF（射频）的高频带电源的溅射方法。它常被用作直流溅射无法进行的绝缘靶材的溅射电源。
尽管可以溅射各种靶材，但它往往比直流溅射源更昂贵，因为它需要安装射频匹配单元等。本页面提供说明，帮助您了解射频溅射相关的原理和基础知识。

射频溅射原理及绝缘靶材

在直流溅射中，通过向靶材施加负直流电压，吸引正离子并发生溅射现象。然而，由于绝缘目标不导电，目标表面会立即被吸引离子的电荷充电，从而无法吸引下一个离子。

另一方面，RF是具有频率的交流电源，因此施加到目标的电压在正负之间交替。因此，正离子和带负电的电子都可以被吸引，使得可以连续溅射绝缘靶而不引起充电。

绝缘靶材和背板

许多绝缘靶材都很脆弱，并且经常由于溅射薄膜沉积过程中的热应力而破裂。因此，当使用绝缘靶时，通常将绝缘靶与铟等结合到被称为背板的铜板上并进行溅射放电。这并不是为了防止裂纹本身，而是为了防止破裂的目标分崩离析。如果目标粘合到背板上，即使破裂，它也会保持其形状，因此您可以继续按原样使用它。

射频匹配

射频溅射可能需要根据所使用的靶材和配方调整匹配单元。这是直流溅射不需要的一种准备工作。

通常，将匹配单元内部的可变电容器移动到外部，以抵消反射波并设置放电区域。然而，有时仅靠这种方法无法产生稳定的放电，此时请打开匹配单元并进行内部调整。除了可变电容器之外，匹配单元还具有固定电容器和线圈，并且通过移除（或附接）该固定电容器来进行调整。此外，线圈的每一匝都切有一个螺孔，因此可以根据电线连接到哪个螺孔来改变匝数。这里可以通过改变线圈长度来进行调整。

此外，匹配区域可能会因微小的变化而发生变化。如果没有放电或无法匹配，当然需要调整匹配单元，但可以通过审查溅射时的真空度、电极罩的形状、地线的连接方式来改进、同轴电缆的走线方式等也有。

RF点火（点火）

射频溅射往往比直流溅射更难点燃等离子体。造成这种情况的原因之一是上面提到的匹配，但即使在放电时进行匹配调整也可能出现这种情况。在这种情况下，需要通过向溅射阴极施加直流电压作为点火触发，或者通过暂时增加工艺气体流量以降低真空度来点燃材料。这是因为溅射放电在真空度差（腔室压力高）的区域更容易点燃。然而，如果在真空条件较差的条件下进行成膜，则会出现薄膜表面不均匀、速率下降等问题，因此仅在点火时真空度变差，之后维持目标真空度放电时用于将压力降低到一定程度。

溅射率

溅射速率是指通过溅射放电形成薄膜的速度。单位以 Å/sec（埃每秒）或 nm/sec（纳米每秒）表示。

即使输出相同的功率，RF溅射的溅射速率也比DC溅射低。这是因为RF是交流电源，因此在效率方面不可避免地不如直流电源。不过，不必太担心，溅射率不会大幅下降。溅射速率也可以通过调整T/S距离（靶材到基材的距离）来增加或减少。

T/S之间的补充距离

如上所述，T/S距离影响溅射速率。通过缩短T/S距离，溅射速率变得更快，相反，通过增加T/S距离，溅射速率变得更慢。然而，如果缩短T/S间隔以加快溅射速率，沉积薄膜的厚度分布将相应恶化。特别是，随着电路板面积的增加，这种趋势会变得更强，因此请小心。

在其他情况下，缩短T/S距离可能会因等离子体而对基板造成损坏，相反，拉长T/S距离可能会导致氮从反应性目标（例如氮化物）中逸出，有时无法形成氮化物。根据需要形成薄膜。使用溅射设备时，根据用途找到合适的T/S距离也很重要。

必要的设备

当使用直流溅射时，您只需要一个直流电源，但使用射频溅射时，除了专用的射频发生器之外，还需要一个匹配单元，如上所述。因此，与直流溅射相比，其引入成本要高得多。匹配单元也有两种类型：一种是手动操作内部可变电容器，另一种是在反馈射频输出的同时自动调整自身。后一种类型更昂贵。

另外，如果使用射频电源，还需要申请并获得使用高频设备的许可，因此引入射频溅射需要一定的成本和精力。

尽管在成本和可用性方面不如直流溅射，但射频溅射具有能够使用多种靶材的巨大优势，并且在许多工作场所得到使用。

射频溅射同时放电

有时您可能想要同时放电多个射频溅射以获得所需的薄膜。这时需要注意的是频率间的干扰。 RF以13.56 MHz的频率振荡，多个以该频率振荡的溅射源可能会相互干扰，导致仪表和放电异常。作为解决这些问题的对策，一些射频发生器型号具有稍微改变频率以防止相互干扰的功能。考虑同时放电时请记住这些事项。

当溅射源停止放电时

您是否曾经拥有一台正常工作的溅射装置，但有一天突然停止产生溅射放电，或者开始产生异常放电？原因可能是溅射源脏了。
溅射源的接地屏蔽和阴极之间的间隙非常严格。因此，如果样品薄片堆积在屏蔽上并且与阴极的关系发生变化，则可能会发生突然的异常放电。由于其特性，镀膜设备越用越脏，因此我们建议经常清洁和维护，以确保长期安全使用。

另外，主流的成膜溅射源是磁控管型，靶材内置磁铁，但长期使用磁铁的磁力会退磁。当该磁力低于某个阈值时，溅射源将不再放电。
磁铁也会因热量而消磁，因此即使是新的溅射源，如果长时间高输出放电也会失去磁力。了解溅射源的冷却性能也很重要，以防止这种情况发生。

即使进行溅射放电也无法达到成膜率时

在进行溅射成膜时，很少会出现溅射率达不到要求或即使等离子体放电也无法进行成膜的情况。这些可能是由目标表面的氧化或腔室中的残留气体引起的。
例如，如果将铝或铁等容易氧化的靶材保存在大气中，则靶材表面的氧化会加剧，即使进行溅射，放电率也会较低。在这种情况下，最好用射频进行预溅射并进行清洗，直到靶材表面的氧化膜消失，即可获得良好的速率。

此外，氮化物等绝缘靶材的溅射速率比导电靶材低得多。因此，如果成膜前腔室没有充分抽真空，就会残留大量气体，即使进行溅射也很少会达不到溅射速率。为了防止这种情况发生，最好在沉积绝缘靶材之前确保排空腔室。

ICP（感应耦合等离子体）放电

普通磁控溅射成膜采用CCP（电容耦合等离子体）方法，但也有ICP（电感耦合等离子体）放电组件用于清洁和活化反应。这涉及到在真空中向线圈施加射频，使线圈内流动的气体电离或自由基化，并将其释放到基板上。

为了清洁（蚀刻）目的，使稀有气体（例如Ar）流动、电离并释放到基板上以促进基板表面上的溅射。
还可以通过使用射频使氮或氧流入自由基并将其释放到基板上来促进基板上的氮化和氧化反应。

该成分不仅可以单独使用，还可以与分子束外延装置等组合使用，在利用K电池成膜的同时释放自由基并促进活性反应。 （简称RF-MBE）

真空器件用射频溅射设备和射频元件

射频溅射设备[VRF-100S]

*照片是正在开发的原型。

这是配备有RF电源的高频溅射装置。可形成氧化膜、绝缘膜、多层膜（5种来源）。

Vacuum Device的射频溅射设备VRF-100S标配5个可切换的靶材。

产品详情页面　 

射频元件【VMC系列】

我们提供各种嵌入式射频组件。

有与磁性材料兼容的1英寸、2英寸和强磁铁类型。

作为选项，还可以打开快门机构、气体引入机构和DC电源。

产品详情页面　 

定制产品示例

[安装射频溅射枪的定制示例]

这是将射频组件连接到定制腔室的示例。

这样，如果现有设备有ICF业务端口可供安装，则可以对射频部件进行改造。