スパッタリングは物理的気相成長法（PVD法）の一つで、様々な商業的・科学的目的で基板上に薄膜を堆積させるために用いられる。
他の蒸着法とは異なり、原料（ターゲット）は溶融しない。
その代わり、原子は衝突粒子（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。
このプロセスには、スパッタリングにより放出される原子の運動エネルギーが高いため密着性が向上する、融点の非常に高い材料をスパッタリングできるなどの利点があります。
スパッタリング技術とは？4つのポイントを解説
1.スパッタリングのメカニズム
スパッタリングは、固体材料の表面にガスやプラズマからのイオンなどの高エネルギー粒子が衝突することで発生する。
このボンバードメントにより、ターゲット材料から微小粒子が放出される。
粒子加速器、高周波マグネトロン、プラズマなどの方法で生成される入射イオンは、固体表面のターゲット原子と衝突する。
これらの衝突は運動量を交換し、隣接する粒子の衝突カスケードを誘発する。
これらのカスケードからのエネルギーが表面ターゲットの結合エネルギーを超えると、原子が放出される。
2.スパッタリングの種類
スパッタリングプロセスには、イオンビーム、ダイオード、マグネトロンスパッタリングなど、いくつかの種類がある。
特にマグネトロンスパッタリングは、その効率と環境への配慮から広く用いられている。
マグネトロンスパッタリングは、低圧ガス（通常はアルゴン）中に高電圧を印加し、高エネルギーのプラズマを発生させる。
このプラズマは、しばしば「グロー放電」として目に見えるが、電子とガスイオンからなり、スパッタリングプロセスを促進する。
3.用途と利点
スパッタリングは、金属、半導体、光デバイスの薄膜形成に広く利用されている。
スパッタリングは、半導体、ディスクドライブ、CD、光学機器の製造に欠かせない。
この技術は、複雑な形状であっても、高精度で均一な材料を成膜できることで評価されている。
さらに、放出される原子の高い運動エネルギーが蒸着膜の密着性を高めるため、反射膜から先端半導体デバイスまで、さまざまな用途に適している。
4.歴史的・技術的意義
スパッタリングの概念は1800年代初頭にまで遡り、数世紀にわたって大きな進歩と革新が行われてきた。
今日、スパッタリングは成熟した必須技術であり、1976年以降に発行された米国特許は45,000件を超え、材料科学と製造におけるその普遍性と重要性を反映している。
要約すると、スパッタリングは薄膜を成膜するための多用途で効果的な方法であり、幅広い用途で精密な制御と高品質の結果を提供する。
その継続的な発展と改良は、現代技術と材料科学におけるスパッタリングの重要な役割を裏付けている。
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