誰がスパッタリングを発見したのか？この薄膜形成技術の歴史と進化を探る

現象としてのスパッタリングは、1852年にグローブ（Groeと呼ばれることもある）という科学者によって初めて発見された。彼はコールドカソードのセットアップで放電を利用した金属膜の成膜を観察した。これがスパッタリングプロセスの最初の認識となり、後に重要な薄膜蒸着技術へと発展した。その後、高周波（RF）スパッタリングの導入や真空技術の向上などの進歩により、特に耐火性金属や誘電体材料の成膜に応用されるようになった。このプロセスは1930年代までに商業的に使用されるようになり、技術の進歩により1950年代後半から1960年代前半にかけて再び脚光を浴びるようになった。

要点の説明

スパッタリングの発見（1852年）:
- スパッタリングが最初に発見されたのは1852年で、グローブ（Grove）が放電を利用して冷陰極上に金属膜を蒸着させた。
- この初期の観察では、直流グロー放電が使用され、金属薄膜の成膜につながった。
- この発見は、従来の熱蒸発法では蒸着が困難であった耐火性金属を蒸着する方法を導入した点で重要であった。
薄膜蒸着技術としての発展（1920年）:
- スパッタリング機構は、1920年にアーヴィング・ラングミュアによって実用的な薄膜蒸着技術へと発展した。
- ラングミュアの研究は、スパッタリング・プロセスを理解し最適化するための基礎を築き、工業的・科学的目的により適用できるようにした。
- この開発は、単なる科学的観察から実用的な技術への移行を示すものであった。
商業的応用（1930年代）:
- 1930年代までに、スパッタリングは最初の商業的用途を見出した。
- 耐火性金属を含むさまざまな材料の薄膜を成膜できることから、精密で耐久性のあるコーティングを必要とする産業にとって貴重なものとなった。
- しかし、1950年代には、スパッタリングはその簡便さと効率の高さから、大部分が熱蒸発法に取って代わられた。
1950年代後半から1960年代前半にかけての復活:
- スパッタリングは、真空技術の進歩により1950年代後半から1960年代前半にかけて再び注目されるようになった。
- 真空システムの改善によりスパッタリング環境の制御が向上し、成膜の品質と一貫性が高まった。
- DCスパッタリングの導入により、幅広い導電性材料の成膜が可能になり、RFスパッタリングにより、誘電体材料の成膜も可能になった。
RFスパッタリングの導入:
- 高周波を使用するRFスパッタリングは、誘電体膜の成膜を可能にする重要な進歩であった。
- この技術革新は、主に導電性材料に適していた以前のスパッタリング技術の重要な限界に対処するものであった。
- RFスパッタリングは、スパッタリングの応用範囲を広げ、材料科学と工学における汎用性の高いツールとなった。
現代のスパッタリング装置 (1970):
- 1970年、ピーター・J・クラークは、電子とイオンの衝突を利用してターゲット表面に原子スケールのコーティングを成膜する初のスパッタリング装置を発表した。
- この開発により、スパッタリングプロセスの精度と制御が飛躍的に向上し、超薄膜で均一性の高い成膜が可能になった。
- クラークの研究は、半導体や光学などさまざまなハイテク産業でスパッタリングが広く採用されるきっかけとなった。
歴史的背景と進化:
- スパッタリングは1852年の発見以来、大きな進化を遂げてきた。
- 耐火性金属の成膜という当初の用途から、広範な材料の成膜という現代の用途に至るまで、スパッタリングは多用途で価値ある技術であることが証明されている。
- 20世紀半ばにおけるこのプロセスの復活とその後の進歩は、材料科学におけるその適応性と重要性を浮き彫りにしている。

スパッタリングの歴史と進化を理解することで、薄膜蒸着技術としての意義と、現代技術におけるその継続的な関連性を理解することができる。

総括表：

マイルストーン	年	主な開発
スパッタリングの発見	1852	グローブ、冷陰極での放電を利用した金属薄膜形成を観察。
薄膜法としての発展	1920	Irving Langmuir、工業用および科学用アプリケーションにスパッタリングを最適化。
商業的応用	1930s	耐久性のある材料を必要とする産業で、精密なコーティングにスパッタリングが使用される。
真空の進歩による復活	1950年代～60年代	真空システムとRFスパッタリングの改良により、材料の互換性が拡大。
RFスパッタリング導入	1960s	誘電体膜の成膜が可能になり、スパッタリングの用途が広がる。
最新のスパッタリング装置	1970	Peter J. Clarkeが超薄膜で均一な成膜装置を発表。