スパッタリングコーティング技術

1、スパッタコーティングの特徴
スパッタリングコーティングは、従来の真空蒸着コーティングと比較して、次のような特徴があります。
(1) あらゆる物質、特に高融点、低蒸気圧の元素や化合物をスパッタリングできます。固体であれば、金属、半導体、絶縁体、化合物、混合物など、塊状、粒状であっても対象物質として使用することができます。絶縁材料や酸化物などの合金をスパッタリングする際、分解や分別がほとんど起こらないため、ターゲット材料に近い均一成分の薄膜や合金膜、さらには複雑な組成の超電導膜の作製にも利用できます。」反応性スパッタリング法は、酸化物、窒化物、炭化物、ケイ化物など、ターゲット材料とはまったく異なる化合物の膜を生成するために使用することもできます。
(2) スパッタ膜と基板との密着性が良好。スパッタ原子のエネルギーは蒸発原子のエネルギーより 1 ～ 2 桁高いため、基板上に堆積した高エネルギー粒子のエネルギー変換によりより高い熱エネルギーが生成され、これによりスパッタ原子の基板への密着力が高まります。高エネルギーでスパッタされた原子の一部はさまざまな程度で注入され、スパッタされた原子と基板材料の原子が互いに「混和する」いわゆる擬似拡散層を基板上に形成します。さらに、スパッタリング粒子の衝突中、基板は常にプラズマゾーンで洗浄および活性化され、付着が不十分な析出原子が除去され、基板表面が浄化および活性化されます。その結果、スパッタリングされた膜層の基板への密着性が大幅に向上します。
(3) 真空蒸着ではスパッタ成膜工程で避けられない坩堝の汚れがないため、スパッタ成膜の密度が高く、ピンホールが少なく、膜層の純度が高い。
(4) 膜厚の制御性、再現性が良好です。スパッタ成膜時に放電電流とターゲット電流を個別に制御できるため、ターゲット電流を制御することで膜厚を制御でき、スパッタ成膜の多重スパッタによる膜厚の制御性と膜厚の再現性が良好です。 、所定の厚さのフィルムを効果的にコーティングすることができる。また、スパッタ成膜により大面積に均一な膜厚が得られます。しかし、一般的なスパッタ成膜技術（主にダイポールスパッタリング）では、装置が複雑で高圧装置が必要となるため、スパッタ蒸着の成膜速度は遅く、真空蒸着レートは0.1～5nm/min、スパッタリングレートは0.01～0.5nm/minである。基板温度の上昇が高く、不純物ガスなどの影響を受けやすいという欠点がありましたが、RFスパッタリング技術やマグネトロンスパッタリング技術の発展により、高速スパッタ成膜と基板温度の低減が大きく進歩しました。さらに、近年では、スパッタリング時の吸気ガスの圧力がゼロになるゼロ圧スパッタリングまでのスパッタリング空気圧を最小限に抑えるための、プレーナマグネトロンスパッタリングをベースとした新しいスパッタ成膜方法が検討されている。