スパッタリングとは、高エネルギー粒子（通常はガスの陽イオン）が固体（以下、ターゲット材料と呼ぶ）の表面に衝突し、ターゲット材料の表面にある原子（または分子）がそこから抜け出る現象です。
この現象は、1842年にグローブが陰極腐食の実験中に陰極材料が真空管の壁に移動したことで発見されました。このスパッタリング法による基板薄膜の堆積は1877年に発見されましたが、この方法で薄膜を堆積する際、堆積初期にはスパッタリング率が低く、膜速度が遅く、高圧の装置に設置して影響のあるガスを通過させる必要があるなどの一連の問題があったため、開発は非常に遅く、ほとんど廃止され、化学的に反応性の高い貴金属、耐火金属、誘電体、化合物などの材料にのみ、わずかな用途しかありませんでした。1970年代まで、マグネトロンスパッタリング技術の出現により、スパッタリングコーティングは急速に発展し、復活の道に入り始めました。これは、マグネトロンスパッタリング法が電子に対する直交電磁場の制約を受けるため、電子とガス分子の衝突確率が高まり、カソードに加える電圧が低減するだけでなく、ターゲットカソード上の正イオンのスパッタリング率が向上し、基板上の電子の衝突確率が低下し、基板の温度が下がり、「高速、低温」という2つの主な特徴を備えているためです。
1980年代まで、わずか十数年しか経っていませんでしたが、スパッタリングは実験室の域を脱し、本格的な工業化・量産の分野へと躍進しました。科学技術のさらなる発展に伴い、近年、スパッタリングコーティングの分野においてイオンビーム強化スパッタリングが導入されました。これは、磁場変調と組み合わせた強力な電流の幅広いイオンビーム源と、従来の双極子スパッタリングを組み合わせた新しいスパッタリングモードを組み合わせたものです。さらに、マグネトロンスパッタリングターゲット源への中周波交流電源の導入も進んでいます。ツインターゲットスパッタリングと呼ばれるこの中周波交流マグネトロンスパッタリング技術は、陽極の「消失」効果を排除するだけでなく、陰極の「被毒」問題も解決します。これにより、マグネトロンスパッタリングの安定性が大幅に向上し、複合薄膜の工業化生産に確固たる基盤が築かれました。近年、スパッタリングコーティングは、真空コーティング技術分野で活躍する、注目の新興成膜技術となっています。
–この記事は真空コーティング機メーカー広東振華
投稿日時: 2023年12月5日