スパッタコーティングは物理的気相成長法のひとつで、基材に薄く機能的なコーティングを施す。これは、ターゲット材料に高エネルギーのイオンを照射し、ターゲットから原子を放出させて基板上に堆積させ、原子レベルで強固な結合を形成することによって達成される。
原理の概要
スパッタコーティングの原理は、プラズマを利用してターゲット材料から原子を放出させ、基板上に堆積させることにある。これは、通常真空環境下でターゲットにイオンを衝突させることによって達成され、その結果、イオンからターゲット原子に運動量が伝達され、原子が放出されて基板上に堆積する。
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詳しい説明
- プラズマの生成：
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このプロセスは、スパッタリングカソードを帯電させ、プラズマを形成することから始まる。このプラズマは通常、ガス放電を用いて生成され、アルゴンのようなガスを含むことが多い。プラズマにはターゲットに衝突させるイオンが含まれるため、プラズマは不可欠である。
- ターゲットの砲撃：
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基材にコーティングされる物質であるターゲット材料は、陰極に接着されるかクランプされる。材料の安定した均一な浸食を確実にするために磁石が使用される。ターゲットにはプラズマからイオンが照射され、イオンはターゲット表面から原子を放出するのに十分なエネルギーを持つ。この相互作用は、電場と磁場によって制御されるイオンの速度とエネルギーに影響される。
- 基板への蒸着：
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ターゲットから放出された原子は、高エネルギーイオンからの運動量移動により、基板に向かって移動する。基板は通常、真空チャンバー内でターゲットと反対側に配置される。スパッタされた粒子の高い運動エネルギーにより、粒子は基材に衝突し、原子レベルで強固な結合を形成する。その結果、基板上に均一でムラのないコーティングが形成され、このプロセスは低温を伴うため、熱に弱い材料には特に有益です。
- 制御と最適化：
このプロセスは、真空環境、使用するガスの種類、イオンのエネルギーを制御することで最適化できる。非常に敏感な基板の場合、真空チャンバーを不活性ガスで満たしてスパッタ粒子の運動エネルギーを制御し、より制御された蒸着プロセスを可能にすることができる。見直しと訂正
