スパッタコーティングは、さまざまな材料のコーティングに使用できる汎用性の高い物理蒸着プロセスである。このプロセスでは、ターゲット表面から材料を射出し、基板上に堆積させて薄い機能膜を形成します。
知っておくべき6つの主要材料
1.金属と合金
銀、金、銅、鋼などの一般的な金属はスパッタリングが可能である。合金もスパッタできる。適切な条件下で、多成分ターゲットを同じ組成の膜にすることができる。
2.酸化物
酸化アルミニウム、酸化イットリウム、酸化チタン、酸化インジウム・スズ（ITO）などがある。これらの材料は、電気的、光学的、あるいは化学的特性を利用して使用されることが多い。
3.窒化物
窒化タンタルは、スパッタリングが可能な窒化物の一例である。窒化物はその硬度と耐摩耗性で評価されている。
4.ホウ化物、炭化物、その他のセラミック
参考文献では特に言及されていないが、スパッタリング能力に関する一般的な記述から、これらの材料もスパッタリング可能であることが示唆される。
5.希土類元素および化合物
スパッタリングが可能な希土類元素の例としてガドリニウムが挙げられ、中性子ラジオグラフィによく使用される。
6.誘電体スタック
スパッタリングは、複数の材料を組み合わせて誘電体スタックを作成し、手術器具などの部品を電気的に絶縁するために使用できる。
プロセスの特性と技術
材料適合性
スパッタリングは、金属、合金、絶縁体に使用できる。また、多成分のターゲットを扱うことができるため、正確な組成の膜を作成することができる。
反応性スパッタリング
放電雰囲気に酸素または他の活性ガスを加えることにより、ターゲット物質とガス分子の混合物または化合物を生成することができる。酸化物や窒化物の生成に有効です。
精密制御
高精度の膜厚を得るために重要な、ターゲット投入電流とスパッタリング時間の制御が可能です。
均一性
スパッタコーティングは、他の成膜プロセスでは必ずしも不可能な、大面積で均一な膜を作るのに有利です。
技術
DCマグネトロンスパッタリングは導電性材料に使用され、RFスパッタリングは酸化物のような絶縁性材料に使用される。その他の技法には、イオンビームスパッタリング、反応性スパッタリング、高出力インパルスマグネトロンスパッタリング（HiPIMS）などがある。
要約すると、スパッタコーティングは、単純な金属から複雑なセラミック化合物まで、さまざまな材料を成膜するのに使用でき、膜の組成と膜厚を正確に制御できる適応性の高いプロセスである。この汎用性により、半導体、航空宇宙、エネルギー、防衛など、多くの産業で貴重なツールとなっています。
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