スパッタリング蒸着は、高エネルギー粒子を用いてターゲット材料から原子を放出させることにより薄膜を形成する物理蒸着（PVD）技術である。
このプロセスには、不活性ガス（通常はアルゴン）で満たされた真空チャンバーと、カソードに電気的に通電することで発生するプラズマが含まれる。
ターゲット材料から放出された原子は基板上に凝縮し、薄膜を形成する。
スパッタリング成膜を理解するための4つの重要ステップ
1.セットアップとプラズマ形成
プロセスは、アルゴンなどの不活性ガスが導入される真空チャンバー内で始まる。
ターゲット材料となるカソードに通電し、プラズマを形成する。
このプラズマは高エネルギーのイオンと電子からなる。
2.ターゲット材料のスパッタリング
プラズマ中の高エネルギーイオンがターゲット材料に衝突し、その表面から原子が放出される。
これをスパッタリングという。
ターゲット材料の結晶軸の向きは、このプロセスの効率に影響を与える。
3.輸送と蒸着
ターゲット材料から放出された原子は真空チャンバー内を輸送され、基板上に蒸着される。
この基板上に薄膜が形成される。
薄膜の厚さは、蒸着時間やその他の操作パラメーターを調整することで制御できる。
4.薄膜の形成
放出された原子が基板上で凝縮すると、薄膜が形成される。
この薄膜の厚さは数ナノメートルから数マイクロメートルに及ぶ。
均一性、密度、純度、密着性など、薄膜の品質は一般的に優れている。
用途と利点
スパッタリングは、高品質の薄膜を製造できることから、半導体、光学装置、CD、ディスクドライブの製造に広く利用されている。
反応性スパッタリングなどの技術により、膜厚を正確に制御したり、合金や化合物を蒸着したりすることができる。
他のPVD法と比べ、スパッタリングは大型ターゲットを使用できるという利点があり、大面積の成膜プロセスが簡素化され、大型ウェハー全体で均一な膜厚が確保される。
結論
スパッタリング成膜は、さまざまな産業用途で薄膜を形成するための汎用性の高い効果的な方法である。
制御された厚みと高品質の膜を製造する能力により、多くの技術分野で好まれています。
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