DCスパッタリングは、直流（DC）電源を使用し、低圧環境でプラズマを発生させるプロセスである。
陽電荷を帯びたイオンがターゲット材料に向かって加速される。
イオンはターゲットに衝突し、原子がプラズマ中に放出される。
スパッタされた原子は、基材上に薄膜として堆積し、均一で滑らかなコーティングを形成する。
5つの主要ステップ
1.真空の形成
プロセスは、スパッタリングチャンバー内を真空にすることから始まる。
これは、清浄度を確保し、プロセス制御を強化するために非常に重要である。
低圧環境では、粒子の平均自由行程が長くなり、スパッタされた原子が他と衝突することなく長い距離を移動できるようになる。
その結果、より均一な成膜が可能になる。
2.直流電源
直流スパッタリングは直流電源を使用する。
この電源は通常、1～100 mTorrのチャンバー圧力で作動する。
直流電源はチャンバー内のガスをイオン化し、プラズマを生成する。
このプラズマは正電荷を帯びたイオンと電子で構成される。
3.イオンボンバードメント
プラズマ中のプラスに帯電したイオンは、マイナスに帯電したターゲットに引き寄せられる。
ターゲットはDC電源のマイナス端子に接続されている。
これらのイオンはターゲットに向かって高速で加速され、衝突を引き起こしてターゲット表面から原子を放出する。
4.薄膜の蒸着
ターゲット材料から放出された原子はプラズマ中を移動する。
それらは最終的に、通常異なる電位に保持されるか接地された基板上に堆積する。
この堆積プロセスにより、基板上に薄膜が形成される。
5.利点と応用
DCスパッタリングは、その単純さ、制御のしやすさ、コストの低さから好まれている。
特に金属蒸着に有効である。
半導体、装飾用途、ガラスや光学部品の無反射コーティングなどの産業で広く使用されている。
また、包装用プラスチックのメタライジングにも使用されている。
拡張性とエネルギー効率
DCスパッタリングは拡張性があり、大規模な工業生産に適している。
エネルギー効率も比較的高く、他の成膜方法と比べて消費電力が少なくて済む。
これはコスト削減と環境負荷の低減につながる。
要約すると、DCスパッタリングは、直流電流を利用してガスをイオン化し、ターゲット材料を基板上にスパッタリングして薄膜を形成する基本的なPVD技術である。その利点には、プロセスの簡素化、拡張性、エネルギー効率などがあり、さまざまな産業用途に適した方法となっている。
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