スパッタリングに影響を与える主なパラメータ

- Jun 09, 2018-


1.スパッタリングの閾値

 

ターゲット原子をスパッタリングするのに必要な入射イオンの最小エネルギー値は、入射イオンのタイプに関係しないが、ターゲットに関連する。 エネルギー量がスパッタリング閾値を超えた後、スパッタリングの収率は、イオンエネルギーが増加するにつれて150eV前のイオンエネルギーの2乗に比例し、スパッタリング収率は150eV〜1keVの範囲のイオンエネルギーに比例する。 1kev〜10keVの範囲では、スパッタリングの収率はわずかに変化する。 エネルギーが再び増加すると、スパッタリングの収率は低下傾向を示した。 以下は、異なる入射イオンで衝突したいくつかの金属のスパッタリング閾値である。

 

金属
イオンスパッタリング/ eV 昇華熱/ eV

Ne Ar Kr Xe
Ti
22 20 17 18 4.40
Cr 22 22 18 20 5.28
Fe 22 20 25 23 4.12
Cu 17 17 16 15 3.53
Zr 23 22 18 25 6.14
Ag 12 15 15 17 3.35
Au 20 20 20 18 3.20


2.スパッタリング歩留まり

 

スパッタリング収率は、入射イオンがターゲットに衝突したときにターゲットから放出され得る陽イオンあたりの平均原子数を指す。 影響を与える要素には、主に以下の側面が含まれます。

 

◆スパッタリングの収率は、ターゲットの原子番号の変化に伴い一定の周期性を示します。 ターゲット原子のd殻の電子充填度の増加に伴い、スパッタリング収率が増加する(概ね変化する傾向)。

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◆入射イオン種のスパッタ率への影響

 

スパッタリングの歩留まりは、事故の原子数が増えるにつれて定期的に増加する。

 

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45Kevの様々な入射イオンに対応する銀、銅、およびタンタルのスパッタリング収率。

 

◆イオン入射角がスパッタ率に及ぼす影響

 

同じターゲットイオンおよび入射イオンに対して、イオンの入射角が増加するにつれてスパッタリング収率は増加する。 角度が70°〜80°に増加すると、スパッタリングの収率が最大となる。 入射角を増加し続けると、スパッタリング収率は急激に減少し、スパッタリング収率は900°で0である。

 

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◆スパッタ率に及ぼす目標温度の影響

 

一般に、昇華エネルギーと密接に関係すると考えられる温度範囲では、スパッタの収率は温度によってほとんど変化しない。 この範囲を超えると、スパッタ率が急激に上昇する傾向がある。


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