アルゴンがスパッタリングで広く使用されているのは、薄膜の作成に理想的なそのユニークな特性によるものである。
アルゴンがスパッタリングに使用される5つの主な理由
1.高いスパッタリングレート
アルゴンはスパッタリング率が高い。
つまり、イオン化してターゲットに向かって加速されると、ターゲット材料から原子を効果的に除去することができる。
スパッタリングレートが高いほど、薄膜の成膜速度が速くなり、プロセスがより効率的になります。
2.不活性
アルゴンは不活性ガスである。
つまり、他の元素と反応しにくい。
その不活性な性質により、スパッタリングガスとターゲット材料または基板との間の不要な化学反応を防ぐことができます。
特に、薄膜が特定の電気的または機械的特性を持たなければならない用途では、成膜材料の純度と完全性を維持することが極めて重要です。
3.低価格と入手性
アルゴンは比較的安価で、高純度で広く入手可能である。
そのため、工業用途や研究用途において、アルゴンは費用対効果の高い選択肢となる。
アルゴンの入手しやすさと手頃な価格は、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.スパッタリングプロセスにおける役割
スパッタリングプロセスでは、アルゴンプラズマが真空チャンバー内で点火される。
アルゴンイオンは電界によって負に帯電したカソード（ターゲット材料）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ってターゲット材料に衝突し、ターゲット材料原子が放出される。
これらの原子は真空中を移動し、基板上に凝縮して薄膜を形成する。
このプロセスは様々な方向で行うことができ、ターゲット材料を溶かす必要がないため、複雑な形状のコーティングに適している。
5.最適化と純度
スパッタリングプロセスの有効性は、ターゲット材料の純度と使用するイオンの種類にも依存する。
一般に、イオン化およびスパッタリングプロセスの開始には、その特性からアルゴンが好ましいガスである。
しかし、分子が軽かったり重かったりするターゲット材料には、ネオンやクリプトンなどの他の希ガスがより効果的な場合がある。
エネルギーと運動量の伝達を最適化し、薄膜の均一な成膜を保証するために、ガスイオンの原子量はターゲット分子の原子量に近いことが望ましい。
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