スパッタリング・ターゲットは、高エネルギー粒子を用いて固体ターゲット材料から原子を物理的に放出し、基板上に堆積させて薄膜を形成する。このプロセスは、空気やその他のガスとの不要な相互作用を防ぐため、真空環境で行われます。
詳しい説明
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真空環境:スパッタリングターゲットは真空チャンバー内に置かれる。この環境は、ターゲット材料がスパッタリングプロセスを妨害する可能性のある空気や他のガスと相互作用するのを防ぐため、非常に重要です。真空はまた、ターゲットから放出された原子が基板まで妨げられることなく移動することを保証する。
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高エネルギー粒子:スパッタリングプロセスでは、高エネルギー粒子（通常はイオン）をターゲットに照射する。これらの粒子の運動エネルギーは数十電子ボルト（eV）以上から始まる。これらの粒子の一部はイオン化されるため、スパッタリングはプラズマ応用と考えられている。
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原子の放出:高エネルギー粒子がターゲット表面に衝突すると、そのエネルギーがターゲット内の原子に伝達される。このエネルギー伝達は非常に大きく、ターゲット材料から原子を物理的に放出（または「蹴り出す」）する。この放出がスパッタリングの核心メカニズムである。
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基板への蒸着:ターゲットから放出された原子は、通常ターゲットの反対側に取り付けられた基板に向かって移動する。その後、これらの原子は基板上に堆積し、薄膜を形成する。蒸着は迅速かつ均一に行われるため、プラスチックのような熱に弱い材料でも、大幅に加熱することなく金属やセラミックでコーティングすることができる。
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粒子エネルギーの制御:高感度な基板の場合、真空チャンバー内を不活性ガスである程度満たすことができる。この不活性ガスは、放出された粒子に衝突を起こさせ、基板に到達する前にある程度の速度を失わせることで、粒子の運動エネルギーを制御し、基板へのダメージを防ぎます。
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応用例:スパッタリングターゲットは、マイクロエレクトロニクスのような様々な分野で広く使用されており、アルミニウム、銅、チタンのような材料の薄膜をシリコンウェハー上に成膜し、電子デバイスを作成する。また、薄膜太陽電池、オプトエレクトロニクス、装飾用コーティングの製造にも使用されている。
要約すると、スパッタリング・ターゲットは、制御された高エネルギー砲撃を使用してターゲット材料原子を放出し、真空環境下で基板上に堆積させることにより、薄膜の成膜を容易にする。この技術は、特にエレクトロニクスや半導体産業など、多くの産業・技術用途に不可欠です。
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