スパッタリングプロセスの圧力は、通常10^-2～10^-3Torrである。
これは、チャンバー内で達成可能な基本真空圧よりもかなり高い。
この高い圧力は、スパッタリングプロセスに必要なプラズマを維持するために必要である。
このプロセスでは、アルゴンのようなプロセスガスからイオンを発生させ、ターゲットから材料を取り除きます。
回答の要約
スパッタリングプロセスの圧力は、10^-2～10^-3 Torrの間に維持される。
この圧力はチャンバーの基本真空圧よりも高い。
プラズマを維持し、ターゲット材料に衝突するイオンの適切なエネルギーレベルを確保するために重要です。
詳しい説明
1.スパッタリングにおける圧力の役割：
極めて低い圧力（10^-8Torr）で作動できる熱蒸着や電子ビーム蒸着とは異なり、スパッタリングには、スパッタリングプロセスに必要なイオンを生成するためのプロセスガスが必要である。
このガスは通常アルゴンであり、バックグラウンドガスを最小限に抑えるために高真空に排気された後、チャンバー内に導入される。
このガスの圧力は10^-2から10^-3Torrの範囲になるように制御され、プラズマを開始し維持するのに十分である。
2.圧力が平均自由行程に与える影響：
これらの圧力では、平均自由行程（粒子が衝突する間に移動する平均距離）は、蒸発プロセスと比較して著しく短くなる。
例えば、10^-3 Torrの直流マグネトロンスパッタリング（dcMS）では、平均自由行程は約5センチメートルである。
これは蒸発システムで10^-8 Torrで観察される100メートルよりはるかに短い。
この短い平均自由行程は、スパッタされた原子が基板に到達する角度に影響し、蒸発で一般的に見られる垂直入射と比較して、よりランダムな分布になることが多い。
3.圧力の制御と調節：
スパッタリングガスの圧力は、圧力制御システムを用いて注意深く制御される。
これにより、ターゲット材料に衝突するイオンのエネルギーが、目的の蒸着プロセスに適したものになります。
この圧力の適切な制御は、均一な薄膜蒸着と、空気や他のガスによる膜の汚染を防ぐために不可欠です。
4.膜特性に対する高圧力の影響：
高圧力とそれに伴う短い平均自由行程は、プロセスガス分子の成長膜への取り込みにつながり、微細構造欠陥を引き起こす可能性がある。
このことは、スパッタリングプロセスで高品質の薄膜を得るためには、精密な圧力制御が重要であることを強調している。
結論
スパッタリングプロセスの圧力は、プラズマ生成の効率、スパッタされた原子の分布、成膜された薄膜の品質に直接影響する重要なパラメーターである。
スパッタリングを成功させるためには、圧力を指定された範囲内に維持することが不可欠です。
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