プラズマエンハンスト化学気相成長法(PE-CVD)の原理と利点
PE-CVDの原理
プラズマエンハンスト化学気相成長技術(略してPECVD)には、DC PECVD、パルスDC PECVD、有機金属化合物PECVD、高周波PECVD、マイクロ波PECVD、アーク灯PECVDなど多くの種類がある。もちろん、近年、様々なコーティング技術の相互肥沃化に伴い、PVDとPECVD統合複合蒸着、粒子窒化とPECVD統合複合蒸着を同じ炉で行う装置と技術が絶えず開発されている。現在、工業用硬質皮膜成膜のほとんどは、DCおよびパルスDC PECVD技術を適用しています。
PECVDの最も初期のアプリケーションは、半導体産業の発展に伴い、半導体材料の処理、すなわち、Si02の半導体材料基板堆積におけるシリコーンの使用のために登場した。その後、PECVDプロセスの特性に基づいて、工業生産に特に適している、プロセスは、マイクロエレクトロニクス産業(集積回路プロセスなど)の多数で使用され始め、主に保護膜や様々な絶縁層やDLC膜の大面積部分の堆積に使用されます。PECVD技術は高電圧の電界を蒸着室内に印加して、反応ガスが一定の圧力と励起源(例えば:直流高電圧、パルス電源、高周波やレーザーなど)、エネルギーの加速効果の下で、電界中の電子が得られ、ガス中の中性粒子(原子や分子の非弾性衝突が発生し、その後、二次電子のイオン化は、さらに、ガス中の原子粒子、二次電子が発生した。二次電子はさらにガス中の原子や分子と衝突してイオン化し、電子を生成するので、衝突とイオン化を繰り返すと、大量の電子とイオンが生成されます。正と負の粒子の数が等しくなるため、プラズマと呼ばれる。衝突の過程で帯電した粒子も複合体に起因し、中性粒子に変換され、グロー放電の形で余分なエネルギーを放出します。反応ガスは非常に活発な分子ヤードに励起され、イオンとプラズマで構成された原子団は、蒸着反応温度を大幅に低下させ、化学反応プロセスを加速し、蒸着速度を向上させる。
反応ガスはプラズマで構成された非常に活性な分子、原子、イオンと原子団に励起され、蒸着反応温度を大幅に低下させ、化学反応プロセスを加速し、蒸着速度を向上させる。そのため、一般的なPECVD技術の蒸着温度は600℃未満で、基板材料の応用範囲を広げ、簡単な設備で、ワークの変形が小さく、メッキ、コーティングの均一性、利便性の利点の組成の変調の周りの良好なパフォーマンス。CVD技術の高い蒸着温度と基材への厳しい要求という欠点を克服し、PVD技術の悪い巻きメッキと複雑な設備の問題を回避し、工業生産に非常に適しています。現在、PECVDは主にMEMS産業(集積回路プロセスなど)と微細フィルムの準備に使用されています。同時に、PECVD技術は、良好な均一性とステップカバレッジ、緻密な蒸着膜、フィルム層と基板との間の高い結合力、および高速蒸着速度を持つバイナリ光学、太陽電池フィルム、傾斜屈折率光学フィルム、および抗レーザー損傷フィルムにも使用されています。
PE-CVDの利点
PECVD法は、反応ガス流量、反応ガス比、RFパワー、チャンバー圧力、成膜温度、膜厚などのプロセスパラメーターを変化させることで、さまざまな膜を作製することができ、膜特性、特に光学特性と機械特性に大きな変化をもたらす。
例えば、PECVDでSiO2膜を作成する場合、RFパワーを上げると、反応ガスの活性化速度が上がるので、膜の構造が相対的に密になり、それに応じて均一性が向上する。しかし、高周波電力が高すぎると、反応によって生成されたSiO2の蒸着速度が速すぎるため、膜の構造が緩くなり、真空密度が高くなり、再現性も低下し、均一性が悪くなる。基材温度も膜の均一性に影響する重要な要因で、基材温度が上昇すると、基材表面に堆積した粒子のエネルギーが増加し、その結果、基材表面での粒子の移動度が上昇し、これらの粒子がクラスターやアイランド状に移動する可能性が悪化し、膜の均一性に直接影響します。一方、基材温度の上昇は、粒子がフィルム表面の欠陥を埋めるのを促進する。
したがって、PECVD法による光学フィルムの作製には、他の方法にはない多くの利点がある。
(1) 反応物と副生成物が気体であり、PVD装置やCVD装置に比べて構造が単純である。
(2) 反応析出速度が速く、特にa-Si、TiO2などの高屈折率薄膜材料に適している。
(3)膜の組成を任意に大きく調整することができ、SiCO:H、SiN:H、SiOxNy、SiOxFyなど、様々な中間屈折率材料の光学膜を得ることができる。
(4) 堆積膜の構造的完全性と緻密性、基板との良好な接着性。
(5) 優れたステップカバレッジ
(6) なめらかな蒸着面が得られる
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