UNIVEXコーティングプロセス

UNIVEX薄膜蒸着プロセス

UNIVEXは、機能物理蒸着コーティング製造用の多目的コーティングシステムです。

薄膜の特性は、薄膜の生成に使われるプロセス技術に依存します。プロセスパラメーターが異なると、薄膜の挙動に影響します。当社のUNIVEXシステムでは、さまざまなコーティング方法や基板処理が可能です。ライボルトのコーティングシステムは、モジュラー設計により、お客様固有の要件を実現します。

UNIVEXコーティングのプロセスバリエーション

熱蒸発

薄膜を蒸着するための最も確立された方法は、熱蒸発または抵抗蒸発です。これらの技術は、UNIVEXシステムなどの高真空チャンバーに採用されています。1つのサーマルエバポレーターは、ボートやフィラメントなどのソースで接続された、2つの水冷式電流フィードスルーで構成されています。電源が供給されると、材料が蒸発するまで温度が上昇するため、材料はソースに配置されます。

当社の標準的な熱蒸発パッケージは、単一または二重の独立構成を備えており、単一または同時蒸着に適しています。

金、銀、アルミニウム銅などの熱蒸発テクノロジーを使用して、さまざまな材料を蒸着させることができます。

電子ビーム蒸発

電子ビーム蒸発は、高真空環境で使用される、定評のあるもう1つの蒸発テクノロジーです。蒸発させる物質を銅製のるつぼに配置します。

タングステンフィラメントで生成された励起電子ビームは、磁場によってるつぼのポケットに偏向されます。この電子ビームのエネルギーが材料に当たり、材料が蒸発または昇華します。

電子ビームガンには複数の設定があり、容量の異なるシングルまたはマルチポケットのるつぼを使用できます。

さまざまな電源により、融点の高い物質（モリブデンなど）の蒸発や、蒸着率の高いプロセスの実行が可能です。

有機物蒸発

有機物エバポレーターは、Knudsenセルとも呼ばれます。これは、機能的な薄膜を蒸着させるために正確な温度制御を必要とする材料を、低い部分力で蒸発させる、エフュージョンエバポレーターです。

材料は石英やセラミック製のるつぼに入れられます。電気加熱を使用して、材料が蒸発するまで加熱します。温度制御のために、エバポレーターには熱電対が内蔵されています。この種の熱源は、有機材料の蒸発に非常に適しています。

スパッタリング

マグネトロンスパッタリングは、さまざまな基板上で、蒸発しにくい材料や複雑な材料を蒸着させるためのきわめて有用で生産的な方法です。

ライボルトは、スパッタリング蒸着システムに高品質なステンレス製ボディ、円柱型または長方形のマグネトロンを採用しています。スパッタリング圧力制御で再現性のあるプロセスを実現するために、圧力制御バルブ調整に高精度のセラミックダイアフラムゲージを使用することをお勧めします。

DCスパッタリング

直流（DC）スパッタリングは、アルミニウム、チタン、インジウムスズ酸化物などの金属または導電性材料によく使われます。

このような導電性材料の場合、一般的に、RFスパッタリングと比較して相対的な蒸着率が高い、DCスパッタリングをお勧めします。

RFスパッタリング

高周波（RF）スパッタリングは、酸化物や硫化物などの非導電性またはセラミック材料のスパッタリングに特に有用です。導電性材料にも使用できますが、DCでスパッタリングされる材料よりも蒸着率が低くなります。

RFスパッタリングは、より高速なDCベースのプロセスとのコスパッタリング中の浅いドーピングによく使われます。

反応性スパッタリング

反応性スパッタリングでは、まず元素ターゲット材料を使用し、ガスを追加して基板上に新しい材料を作成します。

目的のアプリケーションに適した純度で酸化物、窒化物、硫酸塩を得ることは困難です。金属のターゲットから始めてチャンバー内で反応させる方が、コスト効率が高くなります。

パルスDCスパッタリング

パルスDC（PDC）スパッタリングは、絶縁膜が形成される反応性スパッタリングプロセスで使用されます。反応性ガスによる金属ターゲットの汚染が発生し、アーク放電やプラズマ安定性の低下につながる可能性があります。

パルスDCは、高周波パルスと交流電圧反転を使用して、ターゲットに対してより高い相対電力を供給および維持します。ターゲット表面の絶縁体の堆積物を洗浄すると、蒸着率とプロセスの一貫性が向上します。

PDC電源には通常、アークが検出された場合に追加の逆パルスを加えることができる「アクティブ」アーク抑制機能が備えられています。

イオン源

イオン源とは、基板に向けてエネルギーイオンを生成する装置です。イオン源は、グリッドレスおよびグリッド型の線源として使用できます。これらは一般的に、イオンビームアシスト蒸着（IBAD）、前洗浄、基板表面の変更および活性化に使用されます。

イオンアシスト蒸着

蒸着プロセスにおいて、材料は、フラックス、イオン化ポテンシャル、および特定の温度によって基板表面に到達します。これらの要因は、蒸着膜の密度、純度、結晶性に大きな影響を与えます。

イオン源を使用すると、エネルギーイオンを介して、気相材料および薄膜に追加エネルギーを加えることができます。

これは、接着、組成、内部膜応力、結晶性などの膜特性に影響を与えます。

プロセスガス吸気口

いくつかの蒸着プロセスでは、アルゴン、窒素、酸素などのガス吸気口が必要です。当社は、これらのアプリケーションに適したマスフローコントローラーとフィードスルーを用意しています。

膜厚の測定

UNIVEXユニットには、各種の薄膜用の厚さ測定機器を取り付けることができます。選択する機器は、必要な測定値とオートメーション化の程度によって異なります。標準的には、振動結晶システムが使われています。

これらは、シャッター付きまたはシャッターなしの1つ以上のセンサーヘッドで構成されている場合があります。センサーヘッドはモニターまたはコントローラー（測定 / 制御速度および厚さ）によって駆動します。

追加のUNIVEXコーティングプロセス

基板処理

蒸着プロセス中に膜の特性を改善または変更するために、さまざまな基板処理および操作を活用できます。

基板の回転

基板を回転して、基板表面全体の薄膜均一性を改善します。当社では、単一または複数の基板用に、プラネタリードライブなどの各種ソリューションをご用意しています。

他の基板操作機能との一般的な組み合わせは次のとおりです。

加熱、冷却
RF/DCバイアス
高さ調整機能（線源から基板まで）
傾斜機能
視射角蒸着（GLAD）
傾斜シャッター

基板加熱

基板加熱は、蒸着前の基板表面の準備と蒸着層の形成プロセスをサポートします。最大1000°Cの加熱ソリューションが可能です。

基板冷却

熱に敏感な基板やマスクは、蒸着中に冷却する必要があります。当社では、水冷式、LN2冷却式、または特殊な冷却液で使用する基板ホルダーを用意しています。

基板バイアス

RFまたはDCバイアスによってサポートされる蒸着により、薄膜の接着特性および定比性が改善されます。この目的のために、適切な基板ホルダーと電源を使用します。

プラネタリードライブ

当社のプラネタリードライブは、お客様固有の基板およびプロセス要件に合わせて設計されています。

基板のメインステージには回転の中心軸があります。この軸の周りには、回転する複数の個別のプラネットが配置されています。中心軸上で回転している間、プラネットの特定の位置は常に異なります。このプラネタリー配置により、膜の均一性が向上します。

高さ調整機能（線源から基板まで）

線源（熱源）から基板までの距離は、各種アプリケーションにおいて重要な要素であり、薄膜の特性に、根本的な影響を及ぼします。線源（熱源）から基板までの距離を長くすると、基板への入射角に影響します。材料用フラックスと基板表面間の正しい角度により、薄膜の特性が最適化されます。

用途に応じて、さまざまなモジュラーコンポーネントを用意しています。

基板の傾斜

基板の傾斜は、各種アプリケーションに使用されます。ライボルトは、手動または自動で傾斜させることのできる基板ステージをご用意しています。

視射角蒸着

蒸着中に基板を傾斜させると、基板上に興味深い構造/パターン（3D）を形成することができます。この技術は、視射角蒸着（GLAD）と呼ばれています。

基板の回転、傾斜、加熱、冷却が可能です。この技術は、熱、電子ビームエバポレーター、またはスパッタ源などで使用できます。

傾斜シャッター

当社の傾斜シャッターステージでは、厚さや材料特性が異なる複数のサンプルを作成できます。

コールドトラップ

プロセスチャンバーにコールドトラップを配置して、ガスを適切な低温表面に凝縮させることができます。この方法により、チャンバー内の分子を減らし、プロセス圧力に到達する時間を短縮できます。

ロードロック

ロックチャンバーは、高真空システムに基板を挿入するためのきわめて迅速な方法です。各ロードロックチャンバーには独自のポンプシステムがあり、ゲートバルブを介してプロセスチャンバーに接続されています。

ロードロックチャンバー内部では、1つまたは複数の基板をプロセスチャンバー内に保管および輸送できます。プロセスチャンバーは、材料の追加や洗浄のためにベントする必要があります。個別の真空チャンバー間での基板の輸送には、一般的なモーター駆動のロボットアーム、またはリニアトランスファー駆動装置が使われます。

プロセスが完了すると、トランスファーアームは基板をロードロックチャンバーの所定位置に戻します。新しい基板が既にコーティングプロセスにある間は、真空環境下で除去、または保管することもできます。

ロードロックの利点は、プロセスモジュールの大気汚染を回避しながら、処理時間を短縮できることです。タイプやサイズに関係なく、あらゆるUNIVEXシステムにロードロックチャンバーを追加できます。