スパッタリングのメカニズム

- Jun 16, 2018-


現在、スパッタリング現象は弾性衝突の直接的な結果であり、スパッタリングは完全に運動エネルギーの交換過程であると考えられている。 正のイオンが陰極ターゲットに衝突し、入射イオンが最初にターゲット表面の原子に衝突すると、弾性衝突が起こる。 その運動エネルギーをターゲットの表面上の原子または分子に直接伝達し、この表面原子は運動エネルギーを得て、そのエネルギーをターゲットの内部原子に伝達する。 一連のカスケード衝突の後、原子または分子の1つがターゲット表面の外側を指し、表面バリア(結合エネルギー)を克服するエネルギーを有する運動量を得ると、それは近くの他の原子または分子から分離され、ターゲットから逃れることができる表面がスパッタ原子となる。

 

blob.png

図1。 ソリッドステートスパッタリングプロセスにおけるカスケード衝突

 

スパッタリングプロセスは、一連の衝突によって入射イオンによってエネルギーが交換されるプロセスであることが分かる。 入射イオンがスパッタされた原子に移動するエネルギーは、元のエネルギーのわずか約1%である。 大部分のエネルギーは、カスケード衝突によってターゲットの表層で消費され、次いで結晶格子の振動に変換される。 スパッタされた原子の大部分は表面層から来ており、ターゲットがスパッタリングされたときに原子が表面から剥がれ始めると考えられます。 ボンバードメントイオンのエネルギーが不十分であると、ターゲット表面の原子はスパッタリングなしでのみ振動することができます。 ボンバードメントイオンエネルギーが高い場合、イオン化現象が起こるので、ボンバードメントイオンエネルギーが高い場合、ボンバードイオンの数に対するスパッタリングされた原子の数の比が減少する。