スパッタリングは、固体ターゲット材料から原子が高エネルギーイオンによって気相に放出される物理的プロセスである。この技術は薄膜蒸着や様々な分析技術に広く用いられている。
プロセスの概要
スパッタリングは、固体ターゲット材料の表面から原子を離脱させるためにガス状プラズマを使用する。このプロセスは、均一性、密度、純度、密着性に優れた膜を作ることができるため、半導体、CD、ディスクドライブ、光学機器の製造において極めて重要である。
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詳しい説明
- プロセスの開始
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プロセスは、不活性ガス（通常はアルゴン）で満たされた真空チャンバー内に基板を置くことから始まる。この環境は、成膜プロセスを妨げる化学反応を防ぐために必要である。
- プラズマの発生：
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ターゲット材料（陰極）はマイナスに帯電し、そこから自由電子が流れ出す。この自由電子がアルゴンガス原子と衝突し、電子を奪ってイオン化させ、プラズマを発生させる。
- イオン砲撃：
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プラズマ中の正電荷を帯びたアルゴンイオンは、電界によって負電荷を帯びたターゲットに向かって加速される。これらのイオンがターゲットに衝突すると、運動エネルギーが伝達され、ターゲット材料から原子や分子が放出される。
- 材料の堆積：
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放出された材料は蒸気流を形成し、チャンバー内を移動して基板上に堆積する。その結果、基板上に薄膜またはコーティングが形成される。
- スパッタリングの種類
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スパッタリングシステムには、イオンビームスパッタリングやマグネトロンスパッタリングなどの種類がある。イオンビームスパッタリングでは、イオン・電子ビームをターゲットに直接集束させ、基板上に材料をスパッタリングする。マグネトロンスパッタリングでは、磁場を利用してガスのイオン化を促進し、スパッタリングプロセスの効率を高める。
- 用途と利点：
スパッタリングは、合金、酸化物、窒化物、その他の化合物など、精密な組成の薄膜を成膜するのに特に有用である。この多用途性により、電子工学、光学、ナノテクノロジーなど、高品質の薄膜コーティングを必要とする産業には不可欠である。見直しと訂正
