スパッタリング

ここでは、真空が繰りなす原理原則について、まとめています。
次は、スパッタリングです。英語で書くと、sputteringです。
あんまり馴染みがない単語ですよね?sputterの意味は、パチパチ、ジュージューっていう弾け飛ぶ音を出している状態のことをいいます。そこから派生して、飛沫作用という意味を持っています。

スパッタリングとは

スパッタリングとは、Ar(アルゴン)等の不活性ガスで満たされた空間で、材料(ターゲット)に高電圧をかけ放電することでアルゴンが原子化し、それがターゲットに衝突することでターゲットの原子が叩き出され、基板に付着し薄膜を形成させる技術のことです。

では、基板に何か膜を付けたい場合、どのようにするのでしょうか。

※ターゲット=Al(アルミ)の場合。

  1. 真空槽にアルゴンガスを導入し、アルゴン雰囲気にします。アルゴンガスを入れると、完全にニュートラルではなく、若干の電子が浮遊することになります。
  2. 電位をかけることで、流れてきたアルゴンガスに電子がぶつかって、「Ar+」と「e-」に分かれます。
  3. 「Ar+」が、「マイナス」になっているターゲットに引きつけられます。
  4. 「Ar+」が当たったターゲットから、アルミが飛び出して基板に付着します。
    これがスパッタリングの原理です。

図

アルゴンとは

アルゴンは不活性ガスです。
 ※酸素は活性です。アルミと酸素は反応を起こしますが、アルミとアルゴンは反応しません。これを不活性ガスといいます。

Arが原子化するってどういうことですか?

Arが満たされた空間にも実は電子=(e-)が
浮遊しているんだよ。

その電子(e-)がArにぶつかると 
Ar → Ar+ と e-になるんだ。

この現象を「原子化」というんだよ。

なぜAr等の不活性ガスを使うの?不活性ガスって何?

例えばO2は活性化ガス=反応しやすいんだ。

アルミと反応するとAl2O3(酸化アルミニウム)

反対にArは不活性化ガス=反応しない
(ArとAlは結びつかない)

不活性ガスを使うと材料のAlと結びつかないので
純度の高いAlが基板に付着するんだよー。

スパッタって水たまりに石を入れて
はねかえってくるイメージですね!!

イラスト

・ターゲット材:薄膜となる材料を焼結させ、板状や円盤状にした後にパッキングプレートと呼ばれる金属の板に、貼り付けたものを使用します。,・アルゴンガス:なぜアルゴンを用いるかというと、反応性が高い空気中の酸素と水蒸気を、反応性が低い気体に置換する必要があるからです。反応性が低い気体として、よく用いられるのが窒素とアルゴン。窒素は高温だと反応性があるので、アルゴンガスが用いられるケースが多いです。アルゴンは不活性ガスです。空気中に1%ある気体です。

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