半導体用語集

スパッタリング

英語表記:sputtering

 スパッタ現象は数10eVから数100eV以上のイオン運動エネルギーのイオンを固体表面に衝突させると,主として力学的弾き効果によって,固体表面構成原子が衝撃離脱させられることによって起こる。イオン流が固体表面物質と化学反応性があるとスパッタ効果は変化する。このため,一般にアルゴンイオン(Ar⁺)などが利用される。このことはスパッタ目的固体に対してはスパッタ蒸発や低温蒸発法とも考えられ,低温でターゲットの成分をよりそのままの組成で蒸発させることが可能で応用範囲が広がる。このスパッタ現象は表面洗浄効果,エッチ効果,低温蒸発効果などとして利用される。表面洗浄において,表面汚染物質などで物理吸着や化学吸着物質として働く表面の化学物質種を適当な運動エネルギーのイオン流を選ぶことにより,表面の損傷を少なく,表面洗浄することができ,また蒸着中にもこの作用の効果は行われる。エッチ効果の面では,表面組織での若干の表面スパッタ率の差を利用して,表面エッチングが行われる。不活性ガスのイオンを加速し,ターゲットに衝突させてスパッタさせ基板に蒸着させる薄膜形成法がスパッタリング法で,プラズマ法とイオンビーム法とがある。前者には 10⁻³~10⁻¹TorrのAr雰囲気中で数kVの直流電圧を印加する直流スパッタ法と,数100~数kWの高周波電力を供給する高周波スパッタ法があり,直交電磁界を用いたマグネトロン型スパッタ装置や高速スパッタ銃の開発が目覚ましい。後者のイオンビーム法では,単孔または多孔引き出し電極を有するイオン源から直径:数~数10cm,イオンビーム電流:数~20mAのArイオンを数~20kVで高真空(10⁻⁷~10⁻⁵)中に引き出し,ターゲットに照射する。ターゲットを回転式とし,2種類以上のターゲット物質からスパッタさせ基板上へ多層膜の形成を行うことも可能である。いずれの方式を用いるにしてもターゲット物質はほとんど中性原子または粒子であり,その運動エネルギーは数~数100eVに分布し,平均約10eVである。



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