イオンスパッタリングは、基板上に薄膜を成膜するために用いられる技術である。
高エネルギーのイオンをターゲット材料に照射する。
このイオンは通常、アルゴンのような不活性ガスから発生する。
このプロセスにより、ターゲットから原子が放出され、薄膜として基板上に堆積する。
この技術は、半導体、光デバイス、ナノ科学など、さまざまな用途で広く使われている。
イオンスパッタリングのプロセスとは？(4つのステップ）
1.イオン加速
不活性ガスのイオンをターゲット材料に向けて加速する。
スパッタリング装置では、不活性ガス（通常はアルゴン）をイオン化してプラズマを作ります。
その後、イオンは電界によって加速される。電界は通常、直流電源または高周波（RF）電源によって生成される。
この加速により、イオンに高い運動エネルギーが付与される。
2.ターゲット侵食
高エネルギーイオンはターゲットと衝突し、エネルギーを伝達してターゲット表面から中性粒子を放出させる。
これらの高エネルギーイオンがターゲット物質と衝突すると、そのエネルギーがターゲット原子に伝達される。
このエネルギー移動は、ターゲット原子の結合エネルギーに打ち勝つのに十分であるため、原子は表面から放出される。
このプロセスはスパッタリングとして知られている。
放出される粒子は通常中性で、原子、分子、原子団を含むことがある。
3.蒸着
放出された粒子は移動し、基板上に堆積して薄膜を形成する。
ターゲットから放出された物質は、基板近傍で蒸気雲を形成する。
この蒸気が基板上に凝縮し、薄膜が形成される。
薄膜の厚さや均一性などの特性は、プラズマに印加する電力、ターゲットと基板間の距離、チャンバー内のガス圧などのパラメーターを調整することで制御できる。
4.スパッタリング技術の種類
スパッタリング技術にはいくつかの種類がある：
- DCスパッタリング:直流電源を使用し、導電性材料に有効。
- RFスパッタリング:高周波電力を使用し、導電性材料と絶縁性材料の両方に使用できる。
- マグネトロンスパッタリング:磁場を利用してスパッタリングガスのイオン化を促進し、スパッタリング速度を上げる。
- イオンビームスパッタリング:別個のイオン源を利用してターゲットにイオンビームを照射し、成膜プロセスを精密に制御する。
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