VPI 技術サポート: コーティングマシンを使用したサンプルコーティング準備中の膜厚の推定方法と特定の計算ロジック

VPI 技術サポート: コーティングマシンを使用したサンプルコーティング準備中の膜厚の推定方法と特定の計算ロジック

材料科学および工学の分野では、薄膜の準備は重要なステップです。製品の性能と品質を確保するには、薄膜の厚さを正確に制御することが不可欠です。この記事では、サンプルの準備にコーティング機を使用する場合の膜厚の推定方法と具体的な計算ロジックを紹介し、研究者やエンジニアが実験の効率と結果の信頼性を向上させるのに役立ちます。

膜厚推定の重要性

薄膜の厚さは、その光学的、電気的、機械的特性に直接影響します。半導体、光学コーティング、バイオメディカルアプリケーションなどの業界では、膜厚の正確な制御が安定した製品性能を確保するための鍵となります。したがって、膜厚の推定方法と計算ロジックを習得することは、実験および製造プロセスにとって非常に重要です。

スパッタリング中の膜厚を推定する方法

1. スパッタリング速度法

スパッタリング速度とは、単位時間あたりに基板上に堆積される膜の厚さを指し、通常はナノメートル/分 (nm/分) で表されます。スパッタリング速度は、次の要因によって影響を受けます。

- ターゲット材料の特性: 材料によってスパッタリング収率が異なります。

- 電力密度: 電力が高くなると、スパッタリング率が上がります。

- ガス圧力とタイプ: プラズマの密度とエネルギーに影響します。

- 基板の位置: ターゲット材料に近いほど、スパッタリング率が高くなります。

計算ロジック:

1. 予備実験を行い、特定の条件下でのスパッタリング時間 `t₁` と対応する膜厚 `d₁` を記録します。

2. スパッタリング率「R = d₁ / t₁」を計算します。

3. 必要な膜厚 `d₂` を見積もるときは、必要なスパッタリング時間 `t₂ = d₂ / R` を計算します。

2. 水晶振動子微量天秤法（QCM）

QCM は、水晶振動子の振動周波数の変化を測定して堆積した質量を計算し、膜厚の変化をリアルタイムで監視する技術です。

計算ロジック:

1. Sauerbrey の式を使用します: `Δf = - (2f₀²Δm) / (A√(ρqμq))`。ここで、`Δf` は周波数の変化、`f₀` は水晶の基本周波数、`Δm` は質量の変化、`A` は有効面積、`ρq` と `μq` は水晶の密度とせん断弾性率です。

2. 既知のパラメータと測定された周波数の変化を使用して、膜厚 `d` を計算します。

3. 光学モニタリング方式

光干渉の原理を利用し、反射光や透過光の変化を監視することで、膜厚をリアルタイムで計算します。

計算ロジック:

1. 光干渉条件に基づいて、膜厚と光信号の関係を確立します。

2. 光信号の変化をリアルタイムで監視することで、対応する膜厚を計算できます。

具体的な計算例

スパッタリング速度法を膜厚推定の例として使用します。

既知の条件:

- 予備実験スパッタリング時間 `t₁ = 10分`。

- 予備実験で測定された膜厚「d₁ = 50 nm」。

スパッタリング率を計算する:

R = d₁ / t₁ = 50 nm / 10分 = 5 nm/分

客観的：

- 必要な膜厚 `d₂ = 100 nm`。

必要なスパッタリング時間を計算します。

t₂ = d₂ / R = 100 nm / 5 nm/分 = 20分

結論：

同じスパッタリング条件で、20分間スパッタリングすると、膜厚100nmが達成されます。

VPIのプロフェッショナルコーティングソリューション

VPI ( www.vpichina.com / www.vpi2004.com ) は、高度なコーティング装置と技術サポートの提供を専門とし、顧客が高精度のフィルム厚さ制御を実現できるよう支援しています。

- 高精度の装置: 当社のコーティングマシンには、安定したスパッタリング速度を確保するための高度なスパッタリング源と精密な制御システムが装備されています。

- リアルタイムモニタリング: QCM や光学モニタリングなど、複数のリアルタイム膜厚モニタリング方法をサポートします。

- プロフェッショナル サポート: お客様がフィルムの厚さの推定と計算方法を習得できるように、包括的な技術トレーニングとアフター サービスを提供します。

高品質の薄膜を製造するには、膜厚の正確な推定と制御が不可欠です。スパッタリング速度法、QCM法、光学モニタリング法などの推定方法と関連する計算ロジックを習得することで、コーティングプロセスの制御性を効果的に高めることができます。VPI Boyuan Weilangは、お客様に最高品質のコーティングソリューションを提供することに尽力しており、お客様と協力して業界の革新と発展を推進することを楽しみにしています。