スパッタリングで一般的に使用される不活性ガスはアルゴンである。
アルゴンが好まれる理由は、スパッタリング速度が速いこと、不活性であること、価格が安いこと、純粋なガスが入手しやすいことである。
スパッタリングでアルゴンが好まれる5つの主な理由
1.不活性
アルゴンは不活性ガスであり、ターゲット材料と化学反応しない。
スパッタリングでは、ガスが成膜材料の化学組成を変化させないことが重要である。
不活性であるため、スパッタされた材料は純度を保ち、望ましい特性を維持することができる。
2.高いスパッタリングレート
アルゴンは他のガスに比べてスパッタリング率が高い。
この効率は、イオンがターゲット材料と衝突する際に効果的な運動量伝達を可能にする原子特性によるものです。
スパッタリングレートが高いということは、短時間でより多くの材料を成膜できることを意味し、プロセス効率を高める。
3.低価格と入手性
アルゴンは比較的安価で、広く入手可能であるため、工業用および研究用の用途では費用対効果の高い選択肢となる。
アルゴンの手頃な価格と入手しやすさは、スパッタリングプロセスにおけるアルゴンの人気の一因となっている。
4.プラズマ形成での使用
チャンバー内を真空にした後、プラズマ形成を促進するためにアルゴンを導入する。
ターゲットと基板間に印加される電圧によってアルゴン原子がイオン化され、プラズマが形成される。
このプラズマは、荷電粒子（イオン）を供給してターゲット材料に衝突させ、原子を放出させて基板上に堆積させるため、スパッタリングプロセスには不可欠である。
5.ガス選択の多様性
アルゴンが最も一般的な選択であるが、クリプトンやキセノンのような他の不活性ガスも使用され、特に、原子量が大きい方が運動量移動に有利な重い元素のスパッタリングに適している。
ネオンは原子量が軽いため、軽い元素のスパッタリングに適している。
酸素や窒素のような反応性ガスは、アルゴンのような不活性ガスとともに使用することができる。
これらの反応性ガスは、酸化物、窒化物、その他の化合物の薄膜を成膜するために使用される。
不活性ガスと反応性ガスの混合ガスを使用することで、蒸着膜の化学量論と特性を制御することができる。
要約すると、アルゴンは、その不活性な性質、高いスパッタリング速度、手頃な価格、入手可能性から、スパッタリングにおいて好ましい不活性ガスである。
アルゴンはプラズマ形成に使用され、反応性ガスとの相性が良いため、さまざまなスパッタリング用途に汎用性がある。
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