アルゴンは、高質量イオンを含む不活性ガスとしてのユニークな特性により、スパッタリングプロセスにおいて重要な役割を果たしている。
5つのポイント
1.高いスパッタリングレート
アルゴンは質量が大きいため、スパッタリングに有効である。
イオン化されたアルゴンイオンは、ターゲット材料から原子を効率よく離脱させるのに十分なエネルギーを持っています。
この高いスパッタリングレートにより、成膜プロセスが迅速かつ効果的に行われる。
2.不活性
アルゴンは不活性ガスであり、他の元素と反応しにくい。
この特性は、成膜される薄膜の組成や特性を変化させる化学反応のリスクを最小限に抑えるため、スパッタリングにおいて極めて重要である。
この不活性ガスにより、薄膜はターゲット材料の望ましい特性を維持することができる。
3.低価格と入手性
アルゴンは比較的安価で、高純度で容易に入手できる。
このため、工業用や研究室での用途には経済的に実行可能な選択肢となる。
アルゴンの費用対効果と入手のしやすさは、スパッタリングプロセスにおけるアルゴンの普及に貢献している。
4.さまざまなスパッタリング技術への応用
DCスパッタリング
アルゴンは直流スパッタリングの主ガスとして使用され、イオン化されたアルゴンはターゲット材に向かって加速される。
アルゴンイオンの高い運動エネルギーにより、ターゲット材料の原子を効率的に除去することができる。
RFスパッタリング
RFスパッタリングでは、DCスパッタリング（100 mTorr）に比べて低い圧力（1～15 mTorr）でアルゴンが使用される。
この低圧により、チャンバー内のガス不純物が減少し、成膜の視線が改善され、薄膜の品質が向上します。
マグネトロンスパッタリング
この技術では、磁場を使用して電子をターゲットの近くにトラップし、アルゴンのイオン化を高め、さらにガス圧力を0.5 mTorrまで下げる。
このセットアップにより、スパッタリング速度が向上し、成膜の視線が改善される。
5.反応性スパッタリング
アルゴンは通常、不活性ガスとして使用されるが、酸素や窒素のような反応性ガスを導入する反応性スパッタリングのセットアップにも使用できる。
反応性スパッタリングでは、これらのガスはターゲット材料と反応して酸化物や窒化物などの化合物を形成する。
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