スパッタリングにおけるプラズマは、ガスイオン化と呼ばれるプロセスによって生成される。
このプロセスでは、低圧の不活性ガス(通常はアルゴン)を真空チャンバーに導入する。
その後、高電圧をガスに印加して原子をイオン化し、プラズマを生成する。
必要な電圧は使用するガスとガスの圧力によって異なり、アルゴンの場合、イオン化には通常約15.8電子ボルト(eV)が必要です。
スパッタリングでプラズマが生成される仕組み:5つの主要ステップ
1.不活性ガスの導入
最初のステップでは、低圧の不活性ガス(通常はアルゴン)を真空チャンバーに導入する。
2.高電圧の印加
ガスに高電圧をかけ、原子をイオン化してプラズマを発生させる。
3.ターゲット材料近傍でのプラズマ生成
プラズマ生成は、ターゲット材料にガスイオンを衝突させることができるため、スパッタリングプロセスにとって非常に重要である。
ターゲット材料近傍でプラズマが発生すると、ガスイオンがターゲット表面に衝突し、原子が表面から外れて気相中に放出される。
4.原子の放出と移動
放出された原子は、低圧スパッタリングガス中を移動して基板に到達し、そこで凝縮して薄膜を形成する。
5.薄膜の形成
入射イオン1個あたりに放出されるターゲット原子の数によって特徴づけられるスパッタリングプロセスの効率は、イオンの質量、入射角度、ターゲット原子、入射イオンのエネルギーなど、いくつかの要因に影響される。
スパッタリング収率は、スパッタリング条件やターゲット材料によって異なるが、プロセスの有効性を決定する重要なパラメータである。
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