スパッタの基礎知識
スパッタ装置の構造
一般的には、
基板側でアー
スを取る。
基板
[Substrate]
電源
ターゲット[Target]
銅[Cu]、タンタル[Ta]
円筒状のマグ
ネット
で、電源に電圧を印加すると…
「ちなみに、普通のスパッタ装置は500V
位の電圧を印加するが、研究室の装置は
6000Vの電圧を印加する特殊な仕様」
スパッタ装置の構造
プラズマ
電源
ところで、プラズマって?
「プラス粒子とマイナス粒子がほぼ同
じ数だけあって、電気的に中性である
状態のこと」
とはいえ、よく分からないので
図にすると
プラス粒子[Ar+などの陽イオンが主]
マイナス粒子[eなどの電子がメイン]
中性粒子[Arなどのガス分子、原子がほとんど]
全体としては中性になっているのが特徴
スパッタ装置の構造
プラズマはこんなイメージ
電源
スパッタ装置の構造
この辺を拡大
してみると
電源
プラス粒子[Ar+などの陽イオンが主]
スパッタ装置の構造
マイナス粒子[eなどの電子がメイン]
中性粒子[Arなどのガス分子、原子がほとんど]
ターゲットは
マイナス電位
プラス粒子が
ターゲットに
突っ込む
で、プラス粒子がターゲットに
突っ込むと
Ar+イオンがかなりの
速度でターゲットに向
かって突進していく
ターゲット原子
Ar+ターゲットの表面と
激突する
ターゲット原子
Ar+が十分に大きなエネ
ルギーを持っていると
ターゲット内にめり込む
ターゲット原子
Ar+が衝突した衝撃でター
ゲット原子がビリアードの
玉のように基板側に弾き
飛ばされる
ターゲット原子
このとき、1つのAr+に対
して4つのターゲット原子
が弾き飛ばされているの
でスパッタ率は4になる。
ターゲット原子
スパッタ装置の構造
基板
[Substrate]
飛び出したター
ゲット原子は元
気をなくしなが
ら基板に到着
する。
電源
円筒状のマグ
ネット
スパッタ装置の構造
基板
[Substrate]
最終的には、基板表面にターゲット原子
の薄膜ができる
電源
円筒状のマグ
ネット
ところで、何でプラズマは出来るの?
詳しくは、よく分からんが
Z軸方向に電界、Y軸方向に
磁界を与えた、右のような空
間中に電子を置くと
Z
はじめは、速度を持たないの
で、電界によるZ軸方向への
クーロン力のみを受る。
Z
磁束密度 B
電界E
電界による力
Y
Y
X
X
詳しくは、よく分からんが
Z軸方向に、速度が付くとロー
レンツ力が生まれる。
F=q(v×B+E)
Z
電界による力
V×Bによる力
Y
X
結局電子の動きをトレースす
ると、こうなる。この動きはサ
イクロイド運動という。
まったくイメージが付かないと思うので
実際に計算した電子の動きは
詳しくは、よく分からんが
まるで、ポンポン跳ねるボールみたいな動きをします。
y
プラズマと何の関係が…と思うかも知
れないけど
はじめの、スパッタ装置の構造をよく
見ると
スパッタ装置の構造
一般的には、
基板側でアー
スを取る。
基板
[Substrate]
電源
ターゲット[Target]
銅[Cu]、タンタル[Ta]
円筒状のマグ
ネット
こんなんでした。
ターゲットの部分に注目すると…
スパッタ装置の構造
一般的には、
基板側でアー
スを取る。
基板
[Substrate]
電源
ターゲット[Target]
銅[Cu]、タンタル[Ta]
円筒状のマグ
ネット
マイナス電位のターゲット面
円筒状のマグネット
磁束密度をBを図に入れると
円筒状のマグネット
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