スパッタリングは、複雑ではあるが高度に制御可能な成膜技術である。
スパッタリングには、効率、品質、およびスパッタリング膜の特性を総合的に決定するいくつかの重要なパラメータが関与している。
これらのパラメータを理解することは、スパッタリングプロセスを最適化する上で極めて重要である。
ここでは、スパッタリング・プロセスの主なパラメータを7つの重要な要素に分類してみよう。
スパッタリングプロセスの主なパラメータとは？考慮すべき7つのキーファクター
1.イオンのエネルギーと速度
スパッタリングプロセスでは、ターゲット材料から原子を放出するのに十分なエネルギーを持つイオンが必要である。
イオンとターゲットの相互作用は、イオンの速度とエネルギーによって決まる。
電場と磁場はこれらのパラメーターを制御することができ、スパッタリングプロセスの効率に影響を与える。
2.パワーと圧力
これらのパラメーターは、応力と成膜速度を制御する。
出力が高いほど成膜速度は向上するが、基板上の残留応力が増大する可能性もある。
圧力はスパッタ粒子のエネルギー分布と成膜の均一性に影響する。
3.ターゲットのサイズと材質
ターゲットが大きいほど、均一性が向上し、膜厚の制御が容易になる。
しかし、ターゲットの材質はその溶融温度によって制限されるため、スパッタ膜の純度や特性に影響を与える可能性がある。
4.使用電力の種類
DCパワーは導電性材料に適しており、RFパワーは非導電性材料のスパッタリングに適している。
反応性スパッタリングのようなプロセスにはパルスDCが有利で、より制御された効率的な成膜が可能になる。
5.バックグラウンドガスの圧力と種類
スパッタリングガス（多くの場合、アルゴンのような不活性ガス）とその圧力の選択は、スパッタリングプロセスに大きく影響する。
効率的な運動量移動のためには、ガスの原子量をターゲットの原子量に近づける必要がある。
ガス圧が高いほど、スパッタされた粒子の熱運動が大きくなり、膜の微細構造に影響を与える。
6.入射角
イオンがターゲットに入射する角度は、スパッタリング収率およびスパッタされた材料の分布に影響する。
一般的に、より直角な角度の方がスパッタリング収率が高くなる。
7.基板とターゲット間の距離
この距離は、基板に到達するスパッタ原子のエネルギーと方向性に影響し、膜厚と均一性に影響を与えます。
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