金スパッタリングは、回路基板、金属製宝飾品、医療用インプラントなど、さまざまな表面に金の薄層を蒸着するために使用される技術である。このプロセスは物理的気相成長法（PVD）の一部であり、真空チャンバー内で高エネルギーのイオンを照射することにより、ターゲット材料（通常は固体の金または金合金のディスク）から金原子を放出させる。
金スパッタリングのプロセス
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真空チャンバーのセットアップ： プロセスは、ターゲット材料（金または金合金）と基板（コーティングされる表面）が置かれる真空チャンバー内で開始される。真空環境は、汚染を防ぎ、金原子が干渉を受けずに基板に直接移動できるようにするために非常に重要である。
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高エネルギーイオンによる砲撃： 高エネルギーイオンを金ターゲットに照射する。このイオン砲撃により、スパッタリングと呼ばれるプロセスで金原子がターゲットから放出される。イオンは通常、アルゴンのようなガスから供給され、必要なエネルギーを供給するためにチャンバー内でイオン化される。
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金原子の蒸着： 放出された金原子は真空中を移動して基板上に堆積し、薄く均一な金層を形成する。この蒸着プロセスは、金層の厚さと均一性を確保するために慎重に制御されます。
金スパッタリングの種類
- DCスパッタリング： 直流スパッタリング：直流スパッタリングは、直流（DC）電源を使用し てターゲット材料を励起する、最も簡単でコストのかからない方法の一つで ある。シンプルで費用対効果が高いため、一般的に使用されている。
- 熱蒸着法： この方法では、低圧環境下で電気抵抗加熱素子を用いて金を加熱・蒸発させる。蒸発した金は基板上で凝縮する。
- 電子ビーム蒸着法： この技法では、高真空環境で電子ビームを使って金を加熱する。電子ビームからの高エネルギーイオンが金を蒸発させ、その後基板上に凝縮させる。
金スパッタリングの用途と利点
- 耐久性と耐食性： スパッタリングされた金薄膜は非常に硬く、耐久性があり、腐食や変色に強い。そのため、耐久性と外観が重要視される時計や宝飾品業界の用途に最適です。
- 微細な制御： このプロセスでは、金の成膜を精密に制御できるため、スパッタリング中に金と銅の混合や遊離金属原子の酸化を制御することで、ローズゴールドのようなカスタムパターンや色合いの作成が可能です。
装置と条件
あらゆる種類の金スパッタリングでは、金層の品質と均一性を確保するために、専用のスパッタリング装置と制御された条件が必要となる。メーカー各社はこの目的に特化した装置を製造しており、このプロセスは要望に応じて民間企業でも実施することができる。
この詳細な説明では、金スパッタリングの基本的な側面を取り上げ、そのプロセス、種類、用途、成功裏に実施するために必要な装置と条件を強調します。
