高周波スパッタ(RFスパッタ)とはどの様なものか?

スパッタリングとは何か。高周波を用いる装置ではよくスパッタリングと言う言葉を耳にするかと思います。簡単に説明すると金属や、ガラス、プラスチックなどの物体に非常に薄い膜を作る技術です。身近なところで言うと、メガネの反射を抑えるコーティングや、プラスチック製品へ金属色の光沢のある装飾もそうですし、食料品や医薬品を入れる袋などに薄い銀色の膜をつけ紫外線や光による劣化を防ぐ加工もこの技術が用いられています。

また、想像しにくいかと思うのですが、携帯電話等の画面や、様々な電子部品にもスパッタリングの技術が使われています。目には見えない様な細かい導電性の配線を、薄い膜を作りそれを加工することで実現しています。スパッタリングには、様々な手法がありますがここでは高周波スパッタ(RFスパッタ)に焦点をあてて説明します。

高周波スパッタとは?

高周波スパッタとは、スパッタリングを行うための電力を供給する電源にRF電源を使用したものを指します。
→RFの定義についてはスパッタリングの場合には大よそ10MHz以上の周波数のものを指すことが一般的です。

高周波スパッタの最大の特徴は絶縁物で薄い膜を作るときに、ターゲット(薄い膜を作るための材料の塊のこと)に絶縁物をそのまま使用できるところです。

高周波電力により高電圧を発生させ、その電圧によりアルゴンなどの不活性ガス電子と陽子まで分解されるプラズマを発生させます。このときに発生する陽子を高速でターゲットにぶつけると、その勢いでターゲットの分子や原子が飛び出してきて膜をつけたい基板(ガラスやプラスチック、またフィルムなど)に付着させることで薄い膜が形成されてゆきます。

逆に基板を削りたいときには、ターゲットになる部分に基板を置くことで薄く削ってゆくことができます。これをエッチングと呼びます。

ではここでなぜ不活性ガスのCターゲットに向かって飛んでゆくことができるかと疑問がでてくるかと思います。ここで重要になってくるのがVDCです。「VPP-VDC」のページをご覧いただければ分かりやすいかと思うのですが、ターゲット側は負の電荷がチャージされることで正の電荷をもつ陽子がひきつけられる為です。

この時に自信の電力によりマイナスの電荷がチャージされる現象をセルフバイアスと呼びます。