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、ガスに高電圧をかけ、原子をイオン化して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）が必要である。
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極めて重要である。ターゲット材料の近くでプラズマが発生すると、ガスイオンがターゲット表面と衝突し、表面から原子が外れて気相中に放出される。放出された原子は、低圧の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。
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り、プロセスの有効性を決定する重要なパラメータである。
プラズマ気相成長法（PVD）の一種であるマグネトロンスパッタリングでは、プラズマが生成され、プラズマから正電荷を帯びたイオンが電界によって負電荷を帯びた電極または「ターゲット」に向かって加速される。数百から数千電子ボルトの電位で加速されたプラスイオンは、原子を引き離して放出するのに十分な力でターゲットに衝突する。これらの原子はターゲットの表面から視線方向の余弦分布で放出され、マグネトロンスパッタリングカソードに近接した表面に凝縮する。
ターゲットの表面から1秒間にスパッタされる単分子膜の数であるスパッタリング速度は、スパッタ収率、ターゲットのモル重量、材料密度、イオン電流密度によって決まる。この速度は、印加電力/電圧、スパッタリングガス圧力、基板とターゲット間の距離など、さまざまなスパッタリング条件を調整することで制御することができ、それによって成膜される薄膜の組成や厚さなどの特性に影響を与えます。
KINTEK SOLUTIONで、スパッタリングと薄膜成膜のニーズに応える最先端のソリューションをご覧ください。最適なスパッタリング収率と成膜速度を実現するために精密に調整された当社の高度なプラズマ発生システムは、研究および生産プロセスの効率と品質を高めるように設計されています。KINTEK SOLUTIONは、イノベーションと精度の融合を実現します。KINTEKの技術がお客様の薄膜アプリケーションにどのような革命をもたらすか、デモンストレーションをご希望の方は今すぐお問い合わせください！
