絶縁物のスパッタ

質問

DCマグネトロンスパッタ法を用いて酸化チタン(TiO2)の研究をしている
学生です。
そこで質問なのですが、ターゲットとして絶縁物(TiO2焼結体)を用いたと
すると、問題なくプラズマは立つのでしょうか。
RFマグネトロンであれば問題ないと思うのですが、DCだと自信がありません。

よろしくお願いいたします。

回答No.2

akuz · ベストアンサー

一般的な DC スパッタ装置では、絶縁体の安定放電が望めません。
やはり、RF 電源にすべきでしょう。
とは言え、諸般の理由により変更できない場合が多々あります。
そこで、DCスパッタ装置にバイアスを周期的に印加する電源があります。
この方が可能性はあります。

（米）INTEVAC、日本真空技術、アネルバ　等のメーカーから
RF電源やDCバイアス電源が発売されているので、教授の方へ
ご相談されて、電源借用されては如何でしょうか？
可能性はあります。

お礼

そのような装置があるとは知りませんでした。
焼結体(絶縁物)でスパッタする可能性があれば
教授と相談してみようと思います。
ありがとうございました。

回答No.4

akuz

> 現在純金属Tiターゲットを用いて反応性スパッタを行っております。
> そこで、どうも酸素と完全に反応しきっていないような
> 状況(現在確認中)があるので、可能性としてTiO2焼結体を考えて

　　＃2です。純金属 Ti の反応スパッタでしたら
　　ターゲット表面に”ブリスター”と呼ばれる異常な膜は
　　ついていませんか？
　　このような場合には、DCバイアス電源が大変有効です。　
　　　また、きれいなTiO2を成膜するには、　
　　　1)酸素の配管をどのように設置するか？
　　　2)どのような方向から、どの様に排気するか？
　　といった泥臭いことを考える必要があります。
　　メーカー設置場所は最適ではありません。
　　（既にご存知の場合は、失礼します。）

お礼

酸素の配管は本当に重要ですよね。
私も初期の段階でかなり苦労させられました。
まったく何もできなかった・・・。
お手製の装置なので、いろいろといじれるように
なっています。排気系も一度検討してみようと思います。
ありがとうございました。

回答No.3

T-Ein

ＤＣスパッタでどうしてもＴｉＯ２を成膜したいなら、
Ｔｉターゲットを使って反応性スパッタリングを試みてはいかがでしょうか？

お礼

現在純金属Tiターゲットを用いて反応性スパッタを
行っております。
そこで、どうも酸素と完全に反応しきっていないような
状況(現在確認中)があるので、可能性としてTiO2焼結体を考えて
いたのです。
お返事ありがとうございました。

回答No.1

T-Ein

絶縁体をＤＣスパッタで成膜しようとしても放電（プラズマ化）しないと思います。
確認しますが、ターゲットが絶縁体と言う意味ですよね？
そう思って回答します。

スパッタの放電機構は一種のコンデンサで考えれば理解しやすいと思います。
つまり、電極と電極の間にＡｒ等のスパッタガスという誘電体があるコンデンサです。ターゲットはどちらかの電極にくっついています。つまり、ターゲットが導電体ならそのまま一体型の電極になるんですが、ターゲットが絶縁体なら電極、電極間に更にＴｉＯ２の誘電体が挟まっている状態です。
この状態で直流電圧をかけてもＴｉＯ２内で電位勾配が発生するので、スパッタガスに十分な電位差を与えることができないのです。したがって、プラズマ化しません。
（ただし、ターゲットが異常に薄いとか、電位勾配を加味してもプラズマ化できるほど高い電圧をかけるなら別ですが。もちろん、ＲＦならプラズマ化の機構が違うので放電します。）

お礼

丁寧なお返事ありがとうございました。
やはりDCでは無理なのですね。
電圧は270V程度なのでおそらく無理なのでしょう。
ありがとうございました。