プラズマスパッタリングは、物理的気相成長法（PVD）で基板上に薄膜を堆積させるために用いられるプロセスである。
プラズマスパッタリングは、高エネルギー粒子（通常はプラズマからのイオン）がターゲット材料の表面に衝突すると、その表面から原子が放出される。
ここでは、プラズマスパッタリングの仕組みについて詳しく説明します：
5つの主要ステップ
1.プラズマの形成
プロセスは、真空チャンバー内に希ガス（通常はアルゴン）を導入することから始まる。
チャンバー内の圧力は、通常0.1Torrまでの特定のレベルに維持される。
次に、DCまたはRF電源を使用してアルゴンガスをイオン化し、プラズマを生成します。
このプラズマはアルゴンイオンと自由電子を含み、ほぼ平衡状態にある。
2.イオン砲撃
プラズマ環境において、アルゴンイオンは電圧の印加によりターゲット材料（カソード）に向かって加速される。
ターゲットとは、スパッタリングされる原子の材料である。
イオンがターゲットに衝突すると、そのエネルギーがターゲット原子に伝達され、原子の一部が表面から放出される。
このプロセスはスパッタリングとして知られている。
3.スパッタリング速度
ターゲットから原子がスパッタされる速度は、スパッタ収率、ターゲットのモル重量、材料密度、イオン電流密度など、いくつかの要因に影響される。
スパッタリング速度は数学的に次のように表すことができる：[ここで、( M )はターゲットのモル重量、( S )はスパッタ収率、( j )はイオン電流密度、( p )は材料密度、( N_A )はアボガドロ数、( e )は電子の電荷である。
4.薄膜の蒸着
ターゲットから放出された原子はプラズマ中を移動し、最終的に基板上に堆積して薄膜を形成する。
この成膜プロセスは、LEDディスプレイ、光学フィルター、精密光学部品など、精密で高品質なコーティングを必要とする用途に不可欠である。
5.マグネトロンスパッタリング
マグネトロンスパッタリングと呼ばれる特殊なスパッタリングは、磁場を利用してプラズマをターゲット表面付近に閉じ込める。
この閉じ込めにより、ターゲットに衝突するイオンの密度が高まり、スパッタリングプロセスの効率が向上する。
応用と利点
プラズマ・スパッタリングは、高品質で均一な薄膜を形成できることから、航空宇宙、太陽エネルギー、マイクロエレクトロニクス、自動車などさまざまな産業で広く利用されている。
この技法は汎用性が高く、1回の運転でさまざまな材料や合金の成膜が可能で、さまざまなターゲットの形状やサイズに対応できる。
要約すると、プラズマスパッタリングは、プラズマイオンのエネルギーを利用してターゲット原子を基板上に放出・堆積させ、多くの技術用途に不可欠な薄膜を形成する高度なPVD技術です。
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