DCスパッタリングで使用される電圧は、通常2,000 ～5,000ボルトの範囲である。
この電圧はターゲット材と基板との間に印加される。
ターゲットは陰極、基板は陽極として機能する。
高電圧は不活性ガス（通常はアルゴン）をイオン化し、プラズマを発生させる。
このプラズマがターゲット材料に衝突し、原子が放出されて基板上に堆積します。
DCスパッタリングの電圧とは？(5つのポイント）
1.電圧印加
DCスパッタリングでは、ターゲット（カソード）と基板（アノード）の間に直流電圧が印加される。
この電圧はアルゴンイオンのエネルギーを決定する重要なものです。
エネルギーは成膜速度と品質に影響する。
電圧は通常2,000～5,000ボルトで、効果的なイオンボンバードメントに十分なエネルギーを確保します。
2.イオン化とプラズマ形成
印加された電圧は、真空チャンバーに導入されたアルゴンガスをイオン化する。
イオン化では、アルゴン原子から電子を奪い、正電荷を帯びたアルゴンイオンを生成する。
このプロセスにより、電子が親原子から分離された物質状態であるプラズマが形成される。
プラズマにはターゲットに衝突する高エネルギーイオンが含まれるため、スパッタリングプロセスには不可欠である。
3.砲撃と蒸着
電場によって加速されたイオン化アルゴンイオンがターゲット材料に衝突する。
この衝突によってターゲット表面から原子がはじき出され、これがスパッタリングと呼ばれるプロセスである。
放出された原子はチャンバー内を移動し、基板上に堆積して薄膜を形成する。
印加する電圧は、ターゲット材料の結合力に打ち勝つのに十分なエネルギーをイオンに与え、効果的なスパッタリングを実現するのに十分な高さでなければならない。
4.材料の適合性と限界
DCスパッタリングは主に導電性材料の成膜に使用される。
印加電圧は電子の流れに依存しており、これは導電性ターゲットでのみ可能である。
非導電性材料は、継続的な電子流を維持できないため、DC法では効果的なスパッタリングができない。
5.RFスパッタリングとの比較
直流スパッタリングとは異なり、高周波（RF）スパッタリングは電波を使用してガスをイオン化する。
RFスパッタリングでは、同程度の成膜速度を得るために高い電圧（通常1,012ボルト以上）が必要となる。
RF法は、導電性材料と非導電性材料の両方を成膜できるため、より汎用性が高い。
まとめると、DCスパッタリングにおける電圧は重要なパラメーターであり、ガスのイオン化、イオンのエネルギー、ひいては蒸着プロセスの効率に直接影響する。
導電性材料の効果的なスパッタリングを確保するために、2,000～5,000ボルトの範囲が一般的に使用されています。
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