スパッタコーティングは、通常10^-2Paから10Paの圧力がかかるプロセスである。
この比較的高い圧力は、スパッタリングプロセスにおいて重要な役割を果たす。
プロセスガス分子の平均自由行程、アドアトムが基板に到達する角度、成長膜へのガス吸収の可能性など、さまざまな側面に影響する。
これは微細構造の欠陥につながる可能性がある。
スパッタコーティングの圧力とは？(5つのキーファクター）
1.圧力範囲と平均自由行程への影響
スパッタコーティングの使用圧力は、一般的に10^-2 Paから10 Paの間である。
この圧力範囲は、10^-8Torr (約10^-10Pa)前後の圧力で作動する熱または電子ビーム蒸発システムよりもはるかに高い。
スパッタリングにおけるこのような高い圧力では、平均自由行程（粒子が衝突する間に移動する平均距離）ははるかに短くなる。
例えば、10^-3Torr（約10^-5Pa）の直流マグネトロンスパッタリング（dcMS）では、平均自由行程はわずか約5cmである。
これは10^-8Torrで作動するシステムの100メートルと比較される。
2.アダトーム到達角への影響
プロセスガスの密度が高く、平均自由行程が短いため、スパッタプロセスのアドアトムは基板にランダムな角度で到達する傾向がある。
これは、アドアトムが通常法線角度で基板に接近する蒸着法とは異なる。
スパッタリングにおけるランダムな角度は、アドアトムがターゲットから基板に移動する際に起こる多数の衝突の結果である。
3.ガス吸収と微細構造欠陥
基板と薄膜の界面付近にプロセスガスが多く存在すると、このガスの一部が成長薄膜に吸収されることがある。
この吸収によって微細構造欠陥が生じ、膜の特性や性能に影響を及ぼす可能性がある。
4.反応性スパッタリングにおける圧力管理
反応性スパッタリングでは、ターゲット表面の "被毒 "を防ぐために圧力の管理が極めて重要である。
これは薄膜の成長を妨げる可能性がある。
低圧では薄膜形成が遅く、高圧では反応性ガスがターゲット表面に悪影響を与える。
これにより、薄膜の成長速度が低下し、ターゲット被毒の割合が増加する。
5.真空システムの要件
スパッタリング用真空システムには、清浄な表面を確保し汚染を避けるために、高真空領域（通常10^-6 mbar以上）のベース圧力が必要である。
スパッタリングプロセス中、圧力はスパッタガスを導入してmTorr範囲（10^-3～10^-2 mbar）に調整される。
これはフローコントローラーによって制御される。
成膜された膜の厚さも、このプロセス中にモニターされ制御されます。
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