真空はスパッタコーティングに不可欠である。真空にすることで、表面が清浄になり、残留ガス分子による干渉を受けずに、ターゲットから基板への材料の効率的な移動が可能になります。
なぜスパッタコーティングに真空が必要なのか？4つの主な理由を説明します。
1.クリーンな表面
基板とコーティング材料の汚染を防ぐには、高真空環境が不可欠です。
真空中では、空気やその他の気体が存在しないため、不純物の混入が最小限に抑えられます。
このクリーンさは、薄膜の密着性と安定性に不可欠です。
ベース圧力が十分に低くないと（通常10^-6mbar以上）、残留ガス分子がコーティング材料と相互作用し、不均一な層や不安定な層が形成される可能性がある。
2.効率的な材料移動
スパッタリングは、プラズマからの高エネルギー粒子（イオン）砲撃によるターゲッ ト材料からの原子の放出を伴う。
真空中では、放出された原子の平均自由行程は大気中よりも大幅に長くなる。
これは、原子が他の粒子と衝突することなく、ターゲットから基板まで移動できることを意味する。
平均自由行程が長くなることで、原子が基材に十分なエネルギーを持って到達し、しっかりと付着するため、よりコンパクトで耐性の高いコーティングが実現する。
これは、蒸着される構造においてナノメートルレベルの精度を達成する上で特に重要である。
3.ガスフローの制御
スパッタコーティング中、特定のガス（通常はアルゴンまたは酸素）が真空チャンバーに導入される。
スパッタリング中の圧力はmTorrの範囲（10^-3～10^-2 mbar）に維持される。
このように制御された環境により、コーティングの均一性と品質にとって重要なガス流量を正確に調整することができる。
ガスフローは通常、フローコントローラーで調整され、スパッタリングプロセスの安定性と再現性を確保する。
4.システム問題の防止
クリーンな真空環境は、短絡、ターゲットアーク、粗面の形成など、システムに関連する問題の防止にも役立ちます。
これらの問題は、不潔なスパッタリングチャンバー内やスパッタリングターゲット上に蓄積する潤滑油、ほこり、水分などの汚染物質から発生する可能性があります。
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