真空コーティングの紹介と簡単な理解 (3)

スパッタリング コーティング 高エネルギー粒子が固体表面に衝突すると、固体表面上の粒子はエネルギーを獲得し、表面から逃れて基板上に堆積します。スパッタリング現象は、1870 年にコーティング技術で使用され始め、1930 年以降、堆積速度の向上により徐々に工業生産に使用されました。一般的に使用されている 2 極スパッタリング装置を図 3 [真空コーティング 2 極スパッタリングの概略図] に示します。通常、堆積する材料は、カソード上に固定されたプレート、つまりターゲットになります。基板は、ターゲットから数センチ離れたターゲット表面に面するアノード上に配置されます。系を高真空にした後、10~1Paのガス（通常はアルゴン）で満たし、陰極と陽極の間に数千ボルトの電圧を印加し、両電極間にグロー放電を発生させます。 .放電によって生成された陽イオンは、電界の作用でカソードに飛来し、ターゲット表面の原子と衝突します。衝突によってターゲット表面から飛び出すターゲット原子はスパッタリング原子と呼ばれ、そのエネルギーは1～数十電子ボルトです。スパッタされた原子は、基板の表面に堆積して膜を形成します。スパッタコーティングは、蒸着コーティングとは異なり、膜材料の融点に制限されず、W、Ta、C、Mo、WC、TiCなどの高融点物質をスパッタリングできます。スパッタリング化合物膜は、反応性スパッタリングによってスパッタリングできます。メソッド、つまり、反応性ガス (O、N、H2S、CH など) は

Ar ガスに添加され、反応性ガスとそのイオンがターゲット原子またはスパッタされた原子と反応して化合物 (酸化物、窒素化合物など) を形成し、基板上に堆積します。絶縁膜の堆積には高周波スパッタリング法を用いることができる。基板は接地電極に取り付けられ、絶縁ターゲットは反対側の電極に取り付けられます。高周波電源の一端は接地され、一端は整合回路と直流阻止コンデンサを介して絶縁ターゲットを備えた電極に接続されます。高周波電源のスイッチを入れた後、高周波電圧はその極性を連続的に変化させます。プラズマ中の電子と陽イオンは、それぞれ電圧の正の半サイクルと負の半サイクル中に絶縁ターゲットに衝突します。電子移動度は正イオンよりも高いため、絶縁ターゲットの表面は負に帯電します。動的平衡に達すると、ターゲットは負のバイアス電位になり、ターゲット上での正イオンのスパッタリングが継続します。マグネトロン スパッタリングを使用すると、マグネトロンを使用しないスパッタリングと比較して、堆積速度をほぼ 1 桁向上させることができます。