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薄膜デバイスの品質に影響を与えるプロセス要素と動作メカニズム(パート2)

記事出典:Zhenhuavacuum
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公開日:2024年3月29日

3. 基板温度の影響

基板温度は膜成長における重要な条件の一つです。膜中の原子または分子にエネルギーを補給し、主に膜構造、凝集係数、膨張係数、凝集密度に影響を与えます。膜の屈折率、散乱、応力、接着性、硬度、不溶性など、マクロ的な反射特性は基板温度によって大きく異なります。

(1)冷たい基板:一般的に金属膜の蒸着に用いられる。

(2)高温の利点:

① 基板表面に吸着した残留ガス分子を除去し、基板と堆積分子間の結合力を高める。

(2)フィルム層の物理吸着から化学吸着への変換を促進し、分子間の相互作用を強化し、フィルムを密にし、接着力を高め、機械的強度を向上させる。

③蒸気分子再結晶温度と基板温度の差を低減し、膜層の密度を向上させ、膜層の硬度を上げて内部応力を除去します。

(3)温度が高すぎる場合のデメリット:フィルム層の構造が変化したり、フィルム材料が分解したりすることがあります。

大図

4. イオン衝撃の影響

めっき後の衝撃処理:膜の凝集密度を高め、化学反応を促進し、酸化膜の屈折率、機械的強度、耐性、密着性を向上させます。光損傷閾値も向上します。
5. 基板材料の影響

(1)基材の膨張係数が異なると、フィルムの熱応力も異なります。

(2)化学親和性の違いがフィルムの接着性や硬度に影響を及ぼします。

(3)基板の粗さや欠陥が薄膜散乱の主な発生源である。
6. 基板洗浄の影響

基材の表面に汚れや洗剤が残っていると、(1)フィルムと基材の密着性が悪くなります。(2)散乱吸収が増加し、抗レーザー能力が低下します。(3)光透過性能が低下します。

フィルム材料の化学組成(純度と不純物の種類)、物理的状態(粉末またはブロック)、および前処理(真空焼結または鍛造)は、フィルムの構造と性能に影響を与えます。

8. 蒸発方法の影響

異なる蒸発方法によって分子や原子を蒸発させるために提供される初期の運動エネルギーは非常に異なり、その結果、膜の構造に大きな違いが生じ、それが屈折率、散乱、接着の違いとして現れます。

9. 蒸気入射角の影響

蒸気入射角とは、蒸気分子の放射方向と塗布基板の表面法線との間の角度を指し、膜の成長特性や凝集密度に影響を与え、膜の屈折率や散乱特性にも大きな影響を与えます。高品質な膜を得るためには、膜材料の蒸気分子の放射角度を制御する必要があり、一般的には30°以下に制限する必要があります。

10. ベーキング処理の効果

大気中でのフィルムの熱処理は、周囲のガス分子とフィルム分子の応力解放と熱移動を促し、フィルム構造の再結合を促し、フィルムの屈折率、応力、硬度に大きな影響を与えます。


投稿日時: 2024年3月29日