スパッタコーティングは、基板上に薄く機能的なコーティングを施すために使用される物理蒸着（PVD）プロセスである。
このプロセスでは、イオンの衝突によってターゲット表面から材料が放出され、蒸気雲が形成され、それが基板上にコーティング層として凝縮する。
この技法は、その平滑性とコーティング膜厚の高い制御性により、様々な産業分野で装飾的なハードコーティングやトライボロジーコーティングに広く使用されている。
5つのステップ
1.チャンバーの準備
このプロセスは、まずチャンバー内を排気してほとんどすべての分子を除去し、クリーンな環境を作ることから始まる。
その後、蒸着する材料に応じて、アルゴン、酸素、窒素などのプロセスガスでチャンバーを満たします。
2.スパッタリングプロセスの開始
マグネトロン陰極であるターゲット材料に負の電位が印加される。
チャンバー本体は正の陽極またはアースとして機能する。
このセットアップにより、チャンバー内にプラズマ環境が形成される。
3.ターゲット材の放出
ターゲット材料に印加された高電圧はグロー放電を引き起こし、ターゲット表面に向かってイオンを加速します。
これらのイオンがターゲットに衝突すると、スパッタリングと呼ばれるプロセスによって表面から物質が放出される。
4.コーティングの成膜
放出されたターゲット材料は蒸気雲を形成し、ターゲットから基板に向かって移動する。
基板に到達すると凝縮し、薄いコーティング層が形成される。
この層は原子レベルで基材と強く結合し、単なるコーティングではなく、基材の永久的な一部となる。
5.強化とバリエーション
場合によっては、窒素やアセチレンなどの反応性ガスを追加して使用し、反応性スパッタリングとして知られるプロセスで、放出された材料と反応させる。
この方法では、酸化物コーティングを含む幅広いコーティングが可能である。
用途と利点
装飾用ハードコーティング
スパッタリング技術は、その平滑性と高い耐久性により、Ti、Cr、Zr、窒化炭素などのコーティングに有利です。
トライボロジーコーティング
CrN、Cr2N、ダイヤモンドライクカーボン（DLC）コーティングとの様々な組み合わせのようなコーティングのために自動車市場で広く使用され、コンポーネントの性能と寿命を向上させます。
高い膜厚制御
精密な膜厚制御が必要な光学用コーティングの製造に不可欠。
滑らかなコーティング
アーク蒸着とは異なり、スパッタコーティングでは液滴が発生しないため、より滑らかな仕上がりが得られます。
欠点
成膜速度が遅い
蒸着技術に比べ、スパッタコーティングは遅い。
低いプラズマ密度
アーク技術に比べてプラズマ密度が低く、コーティングプロセスの効率に影響を与える可能性がある。
全体的に、スパッタコーティングは、高精度で高品質な薄膜を成膜するための多用途で効果的な方法であり、様々な産業用途において重要な技術となっています。
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