技術チーム · Kintek Solution

スパッタリングにおけるプラズマ形成は、スパッタリングガス（通常はアルゴンやキセノンなどの不活性ガス）のイオン化によって起こる。このプロセスは、基板上に薄膜を堆積させる物理的気相成長法（PVD）で使用されるスパッタリングプロセスの開始にとって極めて重要である。

スパッタリングにおけるプラズマ形成の概要：

プラズマは、真空チャンバー内の低圧ガス（通常はアルゴン）に高電圧を印加することで生成される。この電圧はガスをイオン化させ、しばしばカラフルなハローとして見えるグロー放電を放出するプラズマを形成する。プラズマは電子とガスイオンで構成され、印加された電圧によってターゲット材料に向かって加速される。

1. 詳しい説明

   • 真空チャンバーの準備：
   • 蒸着チャンバーはまず、残留ガスによる汚染を最小限に抑えるため、通常約10^-6torrの超低圧まで排気される。

2. 所望の真空度を達成した後、アルゴンなどのスパッタリングガスをチャンバー内に導入する。

   • 電圧の印加：

3. チャンバー内の2つの電極間に電圧を印加する。この電圧は、イオン化プロセスを開始するために重要である。

   • イオン化とプラズマ形成：
   • 印加された電圧によりスパッタリングガスがイオン化され、グロー放電が発生する。この状態では、自由電子がガス原子と衝突して電子を失い、正電荷を帯びたイオンになる。

4. このイオン化プロセスにより、ガスはプラズマ（電子が原子から解離した物質状態）に変化する。

   • イオンの加速：

5. スパッタリングガスのプラスイオンは、印加電圧によって生じる電界により、カソード（マイナスに帯電した電極）に向かって加速される。

   • ボンバードメントとスパッタリング：

6. 加速されたイオンはターゲット材料と衝突し、エネルギーを伝達してターゲットから原子を放出させる。放出された原子は移動して基板上に堆積し、薄膜を形成する。

   • スパッタリング速度：

ターゲットから材料がスパッタされる速度は、スパッタ収率、ターゲット材料のモル重量、密度、イオン電流密度など、いくつかの要因に依存する。

このプロセスは、イオンビーム、ダイオード、マグネトロンスパッタリングなど、さまざまなスパッタリング技術において基本的なものであり、特にマグネトロンスパッタリングは、ターゲット周囲のプラズマのイオン化と閉じ込めを強化するために磁場を使用するため効果的である。