スパッタリングは物理的気相成長法のひとつで、プラズマを利用して固体のターゲット材料から原子を放出させる。この原子を基板上に堆積させて薄膜を形成する。この方法は、半導体、光学装置、その他の高精度部品の製造に広く用いられている。均一性、密度、純度、密着性に優れた膜を作ることで知られている。
5つのポイントを解説
1.スパッタリングの仕組み
スパッタリングは、プラズマと呼ばれる電離したガスを用いて、ターゲット材料をアブレーションまたは「スパッタリング」することで機能する。ターゲットには、通常アルゴンのようなガスから発生する高エネルギー粒子が衝突する。これらの粒子はイオン化され、ターゲットに向かって加速される。これらのイオンがターゲットに衝突すると、その表面から原子が外れる。これらの外れた原子は真空中を移動し、基板上に堆積して薄膜を形成する。
2.スパッタリングの種類
スパッタリングにはいくつかの種類がある。直流（DC）スパッタリング、高周波（RF）スパッタリング、中周波（MF）スパッタリング、パルスDCスパッタリング、高出力インパルスマグネトロンスパッタリング（HiPIMS）などである。それぞれのタイプには、成膜プロセスの要件に応じた固有の用途と利点がある。
3.スパッタリングの用途
スパッタリングは、他の方法では成膜が困難な材料の薄膜を成膜するために、さまざまな産業で利用されている。これには融点の高い金属や合金も含まれる。半導体デバイス、光学コーティング、ナノテクノロジー製品の製造には欠かせない。また、極めて微細な材料層にも作用するため、精密なエッチングや分析技術にも利用されている。
4.スパッタリングの利点
スパッタリングの主な利点のひとつは、幅広い基板上に導電性材料と絶縁性材料の両方を成膜できる汎用性にある。これにより、優れた密着性と均一性を備えた高純度コーティングを実現できる。さらに、スパッタリングは正確な組成を持つ合金や化合物の製造にも使用できるため、さまざまな科学的・工業的用途でその有用性が高まる。
5.スパッタリングに使用される装置
スパッタリング装置は、アルゴンプラズマが発生する真空チャンバー内で作動する。このプラズマを利用してアルゴンイオンをターゲット（成膜する材料のインゴット）に衝突させる。放出された金属原子は、ウェハーなどの基板上に蒸着される。このプロセスでは真空環境が非常に重要であり、必要な真空レベルを維持するために非常に効果的な真空システムが必要となります。
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