スパッタリングは、ターゲットから材料を射出し、基板上に堆積させることによって薄膜を作成するために使用される技術である。
スパッタリングの6つのステップ
1.成膜室の真空引き
このプロセスは、蒸着チャンバーを非常に低い圧力（通常約10^-6 torr）まで真空にすることから始まる。
このステップは、汚染物質を除去し、バックグラウンドガスの分圧を下げるために非常に重要である。
2.スパッタリングガスの導入
所望の真空を達成した後、アルゴンやキセノンなどの不活性ガスをチャンバー内に導入する。
ガスの選択は、スパッタリングプロセスおよび成膜される材料に特有の要件に依存する。
3.プラズマの発生
チャンバー内の2つの電極間に電圧を印加し、プラズマの一種であるグロー放電を発生させる。
このプラズマはスパッタリングガスのイオン化に不可欠である。
4.ガス原子のイオン化
発生したプラズマの中で、自由電子がスパッタリングガスの原子と衝突し、原子は電子を失って正電荷を帯びたイオンになる。
このイオン化プロセスは、その後のイオンの加速に不可欠である。
5.ターゲットに向かうイオンの加速
印加された電圧により、これらの正イオンはターゲット材料であるカソード（負に帯電した電極）に向かって加速される。
イオンの運動エネルギーは、ターゲット物質から原子や分子を取り除くのに十分である。
6.スパッタされた材料の蒸着
ターゲットから外された材料は蒸気流を形成し、チャンバー内を移動して基板上に堆積し、薄膜またはコーティングを形成する。
この蒸着プロセスは、所望の厚さや被覆率が得られるまで続けられます。
その他の考慮事項
スパッタリング前の準備
基板は、真空条件に保たれたロードロックチャンバー内のホルダーに取り付けられます。
このセットアップにより、基板が成膜チャンバーに入る際に汚染物質がないことが保証される。
マグネトロンスパッタリング
一部のスパッタリングシステムでは、ターゲット材料の背後に磁石を配置し、スパッタリングガス中に電子を閉じ込めることで、イオン化プロセスを促進し、スパッタリングの効率を向上させている。
イオンビームスパッタリング
イオン-電子ビームをターゲットに直接集束させ、基板上に材料をスパッタリングするもので、成膜プロセスをより精密に制御できる。
スパッタリングプロセスの各ステップは、成膜された薄膜の品質と特性を保証するために細心の注意を払って制御されます。
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