スパッタリングは薄膜を作成するために使用される方法である。
物理的気相成長法（PVD）の一種である。
他の蒸着法とは異なり、材料は溶融しない。
その代わり、ソース材料（ターゲット）からの原子は、砲撃粒子（通常は気体イオン）からの運動量移動によって放出される。
スパッタリングのメカニズム：スパッタリングの仕組み
スパッタリングでは、制御されたガス（通常は化学的に不活性なアルゴン）を真空チャンバー内に導入する。
このプロセスは、カソードに電気的に通電して自立プラズマを確立することから始まる。
その後、スパッタリングターゲットと呼ばれるカソードの露出面に、プラズマからの高エネルギーイオンが照射される。
これらのイオンはその運動量をターゲット表面の原子に伝え、原子を放出させる。
スパッタリングの利点：人気の理由
スパッタリングの利点のひとつは、スパッタリングで放出された原子は、蒸発した材料に比べて運動エネルギーが著しく高いことである。
そのため、基板への密着性が向上する。
この方法は、融点が非常に高い材料も扱うことができるため、幅広い材料の成膜に汎用性がある。
スパッタリングは、薄膜用途の特定の要件に応じて、ボトムアップ方式やトップダウン方式など、さまざまな構成で実施することができる。
スパッタリングにおけるプロセスシーケンス：ステップ・バイ・ステップ
- 成膜材料は、低圧下（通常は部分真空下）のスパッタチャンバー内に置かれる。
- プラズマが発生し、気体イオンがターゲットに向かって加速される。
- イオンはターゲットに衝突し、その表面から原子を放出する。
- 放出された原子はチャンバー内を移動し、基板上に凝縮して薄膜を形成する。
- 薄膜の厚さはスパッタリングプロセスの持続時間に依存し、コーティング粒子のエネルギーレベルや関係する材料の質量などのパラメータを調整することによって制御することができる。
スパッタリング環境の種類：さまざまな条件
スパッタ蒸着はさまざまな環境で行うことができる：
- 真空または低圧ガス中（<5 mTorr）、スパッタ粒子は基板に到達する前に気相衝突を受けない。
- より高いガス圧（5-15 mTorr）の場合、高エネルギー粒子は基板に到達する前に気相衝突によって「熱化」されるため、スパッタされた材料のエネルギー分布や成膜速度に影響を与える可能性がある。
PVDスパッタリングの用途：使用場所
物理蒸着（PVD）スパッタリングは、さまざまな材料の薄膜を基板上に成膜するために広く使用されている。
この技術は、電子デバイスの製造、光学コーティング、薄膜の正確な成膜が不可欠な様々な産業用途において極めて重要です。
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