スパッタリング蒸着は、高エネルギー粒子（通常はイオン）による砲撃によって、原子が固体ターゲット材料から放出されるプロセスである。
このプロセスは物理的気相成長法（PVD）の一種であり、基板上に薄膜を成膜するために使用される。
スパッタリング成膜の4つの主要ステップ
1.イオン発生と加速
スパッタリング装置では、通常アルゴンガスが真空チャンバー内に導入される。
アルゴンガスは、陰極に負電圧を印加することで通電され、プラズマが生成される。
このプラズマにはアルゴンイオンが含まれ、電子が除去されることで正電荷を帯びる。
2.ターゲット原子のスパッタリング
アルゴンイオンは電界によって負に帯電したターゲット（カソード）に向かって加速される。
衝突すると、イオンの運動エネルギーがターゲット原子に伝達され、ターゲット原子が表面から放出される。
このプロセスは、ターゲット原子の表面結合エネルギーに打ち勝つのに十分なイオンのエネルギーに依存している。
3.基板への輸送
放出された原子は真空中を移動し、近くの基板上に堆積する。
均一な蒸着には、ターゲットと基板の距離と配置が重要である。
4.薄膜の形成
スパッタされた原子は基板上に凝縮し、薄膜を形成する。
この薄膜の厚みや組成などの特性は、蒸着時間、ガス圧、カソードに加える電力などのパラメーターを調整することで制御できる。
スパッタ蒸着の利点
- 均一性と制御:スパッタリングでは、大面積で均一な成膜が可能で、膜厚や組成を正確に制御できる。
- 多様性:合金や化合物を含むさまざまな材料を、さまざまな形状やサイズの基板に成膜できます。
- プレクリーニング機能:成膜前に基板をスパッタクリーニングすることで、成膜品質を向上させることができます。
- デバイス損傷の回避:他の成膜方法と異なり、X線のような有害な副産物が発生しません。
スパッタリング成膜の応用
スパッタリング成膜は、半導体製造、光学コーティング、データ記憶媒体製造など、さまざまな産業で広く使用されている。
高品質の薄膜を成膜できるため、先端材料やデバイスの製造に欠かせない。
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