スパッタリングとは何ですか。

- Dec 13, 2017-

スパッタ リング ターゲットの衝突のための固体ターゲット材料から精力的な粒子、研究室では、特にガス イオン粒子を排出するというプロセスです。また、着信の粒子の運動エネルギーが熱エネルギー (1 eV) よりはるかに高いときのみ発生します。このプロセスは長時間イオンまたはイオン照射材料の重要な侵食への材料の中に、つながることができます、したがって有害することができます。その一方で、薄膜形成に使用の一般的エッチングと分析技術。スパッタリングはどちらか行われる DC 電圧 (DC スパッタリング)、または (RF スパッタリング) AC 電圧を使用します。DC スパッタリング、3-5 kV の電圧を設定し RF スパッタリング、電源を設定すると 14 MHz。 で交流電流を適用するためのプラズマ内イオン振動プラズマのレベルの増加に終っています。


スパッタリングの物理


物理スパッタリングイオンとの衝突のためのターゲット材料中の原子の運動量の交換によって駆動されます。


入射イオンはターゲットの衝突のカスケードをオフに設定します。このようなカスケードは、反動し、表面の結合エネルギーより大きいエネルギーを持つターゲット表面に到達、アトムは取り出せませんが、このプロセス スパッタリングと呼ばれます。ターゲットが原子スケールに薄い場合、衝突の連鎖がターゲットの裏側に達することができる、原子は「伝送」で表面の結合エネルギーを逃れることができます。入射イオンあたりターゲットから放出される原子の平均数スパッタ収量といいます、イオン入射角、イオンのエネルギー、イオンとターゲット原子の固まりおよびターゲット原子の表面の結合エネルギーによって異なります。結晶ターゲット ターゲット表面に対して結晶軸の方向のものです。


スパッタ リング プロセスの一次粒子は、いくつかの方法で指定できます: プラズマによってたとえば、イオン源、加速器、放射性物質アルファ粒子を放出します。


非晶質平らなターゲットのカスケード政権でスパッタリングを記述するためのモデル ・ トンプソンの解析的モデルです。スパッタ除去高エネルギー電子を含む量子力学的取り扱いに基づいてシミュレートするアルゴリズムは、プログラム トリムに実装されます。


物理スパッタリングの別のメカニズムは、熱スパイク スパッタリングです。これは、お互いに、着信イオンに十分に重い、衝突が非常に発生するを閉じるし、ソリッドが十分、密に発生します。その二体衝突近似はもはや有効ですが衝突プロセスが多体プロセスとして理解されるべきではなく。密な衝突は、本質的にローカルでの結晶を溶かす熱スパイク (また呼ばれる熱スパイク) を誘発します。溶融ゾーンは表面に十分に近い場合、原子の数が多い可能性があります表面および/またはにおける液体の流れによりスパッタ。熱スパイク スパッタリング (Ag、Au、Pb 等) の低融点軟質金属ですが高密度 keV-MeV の範囲砲撃のエネルギー重イオン (Xe または Au またはクラスター イオンと言う) ために最も重要です。熱は、しばしば増加のエネルギーを集束をスパッタリングをスパイクし、10,000 勲章クラスターあたり劇的なスパッタリング収率につながる小規模なクラスター イオンのことができます。


サンプル原子とイオンの最大のエネルギー伝達を表面原子の結合エネルギーに相当するイオン エネルギー以上の明確に定義された最小エネルギーしきい値を持って物理スパッタリング.このしきい値は、通常どこかの範囲では 10-100 eV。


多成分固体の目標を砲撃し、固相拡散がない開始時優遇スパッタが発生することが。ターゲット コンポーネントの 1 つがより効率的にエネルギー移動はより少なく強く、固体にバインドされている場合、それは他のものより効率的にスパッタが。B がそのような物をスパッタは確率が高まる場合、コンポーネント A は優先的にスパッタ AB 合金、固体の表面は、長期砲撃中に豊かなる B コンポーネントで、スパッタされる材料の組成変装が最終的に返されます