プレスターゲットの主な要件は、BaNbOxNy薄膜の反応性スパッタリングで使用される場合、優れた導電性と高い機械的強度です。これらのターゲットは通常、粉末混合物を高圧でプレスして製造される多相材料であり、特にBa3N2とNbNが使用され、過酷なスパッタリング環境に耐えられるように作られています。
コアの要点 大型で高密度の酸窒化物セラミックターゲットの製造は技術的に困難であるため、業界は高圧プレス粉末ターゲットに依存しています。これらのターゲットが正しく機能するためには、イオン衝撃に耐えるのに十分な密度と、均一な膜堆積を保証するのに十分な導電性を達成することにより、粉末固有の脆さを克服する必要があります。
組成と製造
材料混合物
ターゲットは単相セラミックではなく、多相材料です。目的の化学量論を達成するために、特定の前駆体粉末を混合して作成されます。
特定の粉末成分
これらのターゲットの標準的な混合物は、Ba3N2（窒化バリウム）とNbN（窒化ニオブ）を含みます。これらの成分は、堆積プロセスに必要なバリウムとニオブの元素を導入するために選択されます。
プレスプロセス
これらの粉末は、高圧プレスを受ける必要があります。これは、スパッタリングプロセス中に緩い粉末を、高密度セラミックの挙動を模倣する固体形態に変換するために重要です。
重要なパフォーマンス要件
電気伝導度
ターゲットは、優れた電気伝導度を示す必要があります。高い導電性がないと、スパッタリングプロセスは非効率的または不安定になり、膜の品質低下につながります。
均一性の確保
導電性は、薄膜成分の均一な堆積にも直接関連しています。導電性ターゲットは安定した放電を保証し、BaNbOxNy膜が基板全体に均一に成長できるようにします。
機械的強度
ターゲットは、堅牢な機械的強度を備えている必要があります。スパッタリング環境は、特に高エネルギーイオンの衝撃による激しい物理的ストレスを伴います。
イオン衝撃への耐性
ターゲットの強度が不十分な場合、イオン衝撃によってプレスされた粉末が崩壊する可能性があります。強度の低いターゲットは機械的に破損し、真空チャンバーを汚染したり、堆積プロセスを完全に停止させたりします。
トレードオフの理解
製造上の課題
大型で高密度の酸窒化物セラミックターゲットを作成することは、非常に困難であることが知られています。材料特性により、従来の焼結中にひび割れや密度問題が発生することがよくあります。
プレス粉末ソリューション
高圧プレス粉末ターゲットは、この製造上のボトルネックに対する実用的なソリューションです。ただし、トレードオフとして、それらは完全なセラミックよりも本質的に安定性が低いため、破損を避けるためには密度と圧力に関する厳格な要件が譲れません。
目標達成のための適切な選択
BaNbOxNy膜の成功裏な堆積を確実にするために、ターゲット製造の物理的完全性を優先してください。
- 主な焦点がプロセス安定性の場合：プレス圧力を最大化して高い機械的強度を作成し、イオン衝撃中のターゲットの崩壊を防ぎます。
- 主な焦点が膜の均一性の場合：Ba3N2とNbN粉末の比率が、安定したプラズマ放電を維持するために高い導電性を持つターゲットをもたらすことを確認します。
この堆積プロセスでの成功は、高圧製造を通じて緩い粉末と固体セラミックの間のギャップを埋めることに完全に依存しています。
概要表：
| 要件 | 仕様 | スパッタリングにおける重要性 |
|---|---|---|
| 材料組成 | Ba3N2とNbNの混合粉末 | 必要なバリウムとニオブの元素を導入 |
| 電気伝導度 | 優れている / 高い | 安定した放電と均一な膜堆積を保証 |
| 機械的強度 | 高圧プレス | 激しいイオン衝撃下での崩壊に耐える |
| 物理的状態 | 多相固体 | 高密度セラミックターゲット製造の困難さを克服 |
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参考文献
- Yuji Masubuchi, Shinichi Kikkawa. Processing of dielectric oxynitride perovskites for powders, ceramics, compacts and thin films. DOI: 10.1039/c4dt03811h
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Press ナレッジベース .
