スパッタリングは、スパッタされた原子のエネルギー分布と、ターゲットから基板への原子の輸送を含む複雑なプロセスである。
スパッタされた原子のエネルギーは通常、数十電子ボルト（eV）に及ぶ。
このエネルギーは10万Kの温度に相当する。
これらの高エネルギー原子は、ターゲットから直線的に弾道的に移動する。
大きなエネルギーで基板や真空チャンバーに衝突する。
これにより、衝突した材料が再び放出されるリスパッタリングが発生する可能性がある。
4つのキーファクターの説明
1.ガス圧力と原子エネルギー
ガス圧が高い場合、スパッタされた原子がガス原子と衝突することがある。
この衝突は減速材として作用し、原子のエネルギーを失わせる。
原子はランダムウォークを伴う拡散運動へと移行する。
最終的に、原子は基板や真空チャンバーの壁に凝縮する。
弾道運動から拡散運動への移行は、バックグラウンドのガス圧に影響される。
これにより、スパッタリングプロセス中に幅広いエネルギー状態にアクセスすることができる。
2.スパッタリングガスの選択
アルゴンのような不活性ガスは、化学的に安定しているため、一般的に使用されている。
軽元素のスパッタリングにはネオンが使われることもある。
より重い元素のスパッタリングには、ターゲットの質 量に合わせ、運動量移動を促進するため、クリプトンやキセノンが選ばれる。
化合物をスパッタリングする場合は、反応性ガスを使用することができる。
これにより、プロセスパラメーターに応じて、ターゲット表面、飛行中、または基板上で化学反応を起こすことができる。
3.制御可能なパラメーター
スパッタ蒸着の複雑さには、制御可能なパラメーターが数多く含まれる。
このため、蒸着膜の成長と微細構造を高度に制御することができる。
スパッタリングは、多種多様な材料から薄膜を成膜するための多用途で精密な方法である。
多様な形状やサイズの基板に使用できる。
4.エネルギースペクトルと制御
スパッタリングの範囲は、高エネルギーの弾道衝撃から低エネルギーの熱化運動までのスペクトルを包含する。
この範囲は、ガス圧、スパッタリングガスの選択、プロセスパラメーターなどの要因によって制御される。
これにより、成膜プロセスを正確に制御することができる。
スパッタリングは、材料科学と技術における貴重なツールである。
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