スパッタリングは、広く使用されている薄膜堆積技術である。
しかし、スパッタリングには、その効率、費用対効果、さまざまな工業プロセスへの適用性に影響を与えうるいくつかの欠点がある。
これらの欠点には、高い資本費用、特定の材料に対する低い蒸着率、イオン衝撃による一部の材料の劣化、基材への不純物混入の高い傾向などが含まれる。
さらに、スパッタリングされたコーティングは軟らかいことが多く、湿気に敏感で、保存可能期間が限られているため、取り扱いと保管が複雑になります。
スパッタリングの短所とは？知っておくべき8つの主要課題
1.高額な設備投資
スパッタリングには、装置のコストがかかるため、多額の初期投資が必要である。
これには、高価な電源や追加のインピーダンス整合回路などが含まれる。
資本コストは生産能力に比して高いため、小規模な事業や新興企業にとっては経済的に実行可能な選択肢とはならない。
2.特定の材料の蒸着率が低い
RFスパッタリングでは、SiO2など一部の材料の成膜速度が非常に低い。
この低速プロセスは、生産時間の延長とスループットの低下を招き、製造プロセスの全体的な効率と収益性に影響を与える。
3.イオン衝撃による材料の劣化
ある種の材料、特に有機固体は、スパッタリング中に発生するイオン衝撃によって劣化しやすい。
この劣化は材料の特性を変化させ、最終製品の品質に影響を及ぼす可能性がある。
4.不純物が混入しやすい
スパッタリングは蒸着に比べて真空度が低い。
このため、基板に不純物が混入する可能性が高くなる。
このため、蒸着膜の純度や性能に影響を与える可能性があり、追加の精製工程が必要になります。
5.ソフトで繊細なコーティング
スパッタリングされたコーティングは多くの場合柔らかく、取り扱いや加工中に損傷を受けやすい。
この敏感さは慎重な取り扱いを必要とし、高い欠陥率につながる可能性がある。
6.湿気に対する敏感さと限られた保存期間
スパッタリングコーティングは湿気に弱いため、乾燥剤を入れた密封袋での保管が必要となる。
密封包装でも保存可能期間は限られており、包装を開封するとさらに短くなるため、物流や保管が複雑になる。
7.複雑な構造への均一成膜の課題
スパッタリングでは、タービンブレードのような複雑な構造物に材料を均一に堆積させるのに苦労することがある。
この不均一性は、最終製品の性能問題につながる可能性がある。
8.マグネトロンスパッタリングにおけるターゲットの利用率とプラズマの不安定性
マグネトロンスパッタリングでは、リング状の溝が形成され、最終的にターゲット全体の廃棄につながるため、ターゲットの利用率は一般的に低い（40%以下）。
さらに、プラズマの不安定性が成膜プロセスの一貫性と品質に影響を及ぼすこともある。
これらの欠点は、成膜技術としてのスパッタリングに関連する課題を浮き彫りにしている。
スパッタリングは汎用性が高く、高品質の薄膜を製造できる反面、すべての用途、特にコスト、時間、材料の完全性に敏感な用途に最適な選択とは限らない。
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