スパッタリング・プロセスは、物理的気相成長（PVD）による薄膜形成に用いられる非熱気化技術である。熱蒸発法とは異なり、スパッタリングでは原料を溶かすことはない。その代わり、高エネルギーイオンの衝突によってターゲット材料から原子を放出する。このプロセスは運動量移動によって推進され、イオンがターゲット材料に衝突することで、その原子の一部が物理的に叩き出され、基板上に堆積する。
詳しい説明
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スパッタリングのメカニズム：
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スパッタリングでは、ターゲット材料に高エネルギーイオンが衝突する。これらのイオンは通常、真空環境ではアルゴンであり、電界によってターゲットに向かって加速される。衝突の際、イオンからターゲット材料の原子へのエネルギー伝達は、原子を表面から離脱させるのに十分である。この原子の放出は、入射イオンとターゲット原子間の運動量交換によるものである。放出された原子は真空中を移動し、基板上に堆積して薄膜を形成する。スパッタリングの種類
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スパッタリング技術には、DCスパッタリング、RFスパッタリング、マグネトロンスパッタリング、反応性スパッタリングなどの種類がある。各手法は、プラズマの生成に使用する電気的構成とスパッタリングが発生する特定の条件によって異なる。例えば、DCスパッタリングは直流電流を使用してプラズマを生成し、RFスパッタリングは高周波を使用して絶縁ターゲット材料への電荷蓄積を回避する。
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スパッタリングの利点
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スパッタリングには、他の成膜法に比べていくつかの利点がある。放出される原子は一般に運動エネルギーが高く、基板への密着性が高まる。このプロセスは、熱蒸発が困難な高融点材料にも有効である。さらに、スパッタリングは、プロセス温度が低いため、絶縁体やプラスチックなど、さまざまな基板への成膜に使用できる。スパッタリングの応用
スパッタリングは、半導体、光学、装飾用コーティングなど、薄膜を成膜するさまざまな産業で広く利用されている。また、二次イオン質量分析法などの分析技術にも利用されており、スパッタリングによるターゲット材料の侵食は、物質の組成や濃度を非常に低いレベルで分析するのに役立っている。
