スパッタの基礎知識.

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1 スパッタの基礎知識

2 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

3 「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」
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」

4 スパッタ装置の構造 プラズマ 電源

5 「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」

6 とはいえ、よく分からないので 図にすると

7 全体としては中性になっているのが特徴 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]

8 スパッタ装置の構造 プラズマはこんなイメージ 電源

9 スパッタ装置の構造 この辺を拡大してみると 電源

10 プラス粒子がターゲットに突っ込む ターゲットは マイナス電位 スパッタ装置の構造 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] プラス粒子がターゲットに突っ込む ターゲットは マイナス電位

11 で、プラス粒子がターゲットに突っ込むと

12 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

13 Ａｒ+ターゲットの表面と激突する ターゲット原子

14 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

15 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

16 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。

17 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。
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

18 最終的には、基板表面にターゲット原子の薄膜ができる
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

19 ところで、何でプラズマは出来るの？

20 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
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 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。 Ｘ Ｙ Ｚ 磁束密度　Ｂ 電界Ｅ Ｚ 電界による力 Ｙ Ｘ

21 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）
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） 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。 Ｚ 電界による力 Ｖ×Ｂによる力 Ｙ Ｘ

22 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

23 まるで、ポンポン跳ねるボールみたいな動きをします。
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。

24 プラズマと何の関係が…と思うかも知れないけど

25 はじめの、スパッタ装置の構造をよく見ると

26 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

27 こんなんでした。 ターゲットの部分に注目すると…

28 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

29 マイナス電位のターゲット面 円筒状のマグネット

30 磁束密度をＢを図に入れると

31 円筒状のマグネット