スパッタリングで使用される真空システムは、スパッタコーティングシステムに不可欠なコンポーネントである。
このシステムは、導電性材料の薄膜をマイクロ回路やその他の基板に成膜するために使用されます。
真空システムは、汚染物質からの干渉を最小限に抑え、制御された環境でプロセスが行われることを保証します。
知っておくべき4つの主要コンポーネント
1.真空チャンバー
真空システムは真空チャンバーで構成され、残留ガス分子を除去するためにベース圧力まで排気される。
これらの分子にはH2O、空気、H2、Arが含まれる。
ベース圧力は、クリーンな表面を確保しコンタミネーションを避けるため、一般的に約10-6mbar以上の高真空範囲にある。
2.高純度不活性プロセスガス
チャンバーが排気されると、高純度の不活性プロセスガス（通常はアルゴン）がチャンバー内に導入される。
このガスはスパッタガスとして機能し、スパッタリングプロセスにおいて重要な役割を果たす。
このガスは、プラズマ中の高エネルギー分子衝突時の衝撃によって運動エネルギーを伝達する。
この衝突により、スパッタ薄膜成膜の主要な駆動力であるガスイオンが生成される。
スパッタ蒸着の圧力は通常mTorrの範囲にあり、10-3から10-2mbarの範囲にある。
3.スパッタリングプロセス
スパッタリングプロセスそのものは、ターゲットとなるコーティング材料に直流電流を流すものである。
この材料は、電子がシステムに入る陰極または負バイアス点の役割を果たす。
コーティングされる基材も正電荷を与えられ、陽極となる。
直流電流は通常-2～-5kVの範囲である。
コーティングに使用する材料であるスパッタターゲットは、基板と平行に真空チャンバー内に置かれる。
高い運動エネルギーを持つスパッタ粒子がターゲット表面に当たると、ターゲットから原子が「蹴り出されて」基板に向かって飛び出す。
これらの原子は基板上に膜を形成する。
ターゲットからの粒子は均一かつ迅速に基板を覆う。
スパッタ粒子の温度が低いため、プラスチックのような熱に弱い基材でもセラミックや金属でコーティングすることができる。
4.不活性ガス制御
基板が非常に敏感な場合、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場合がある。
これにより、ターゲットから飛来する粒子の運動エネルギーを制御することができる。
これらの粒子は、基板上に堆積する前に衝突を受け、その速度の一部を失う可能性がある。
全体として、スパッタリングにおける真空システムは、制御された環境を作り出し、基板上にクリーンで均一かつ高品質な薄膜を成膜するために極めて重要である。
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