スパッタリングマシンとは？

スパッタリング機は通常、電子などのエネルギー粒子が表面から原子を放出する原料物質に衝突する小さな密閉されたチャンバーです。 これらの原子はチャンバーの壁から跳ね返り、チャンバー内のサンプルオブジェクトをコーティングします。 ナノメートルスケールでフィーチャを表示するためにサンプルの電気伝導性に依存する走査型電子顕微鏡（SEM）は、多くの場合、最初に表示するためにプラチナの薄い層で生体サンプルをコーティングするスパッタリングマシンに依存します。 スパッタリングマシンテクノロジーの他の用途には、半導体産業の堆積プロセスで薄膜をコーティングすることや、材料から表面層をエッチングしてその化学組成を決定することが含まれます。

スパッタリング装置がサンプルを準備する機械は非常に複雑で高価な場合がありますが、スパッタリング装置はそうである必要はありません。 スパッタリングマシンは、確立された物理的原理に基づいて動作する比較的単純なデバイスであり、可動部品や複雑なメンテナンスの必要性がないことがよくあります。 サイズは、小さなテーブルトップデバイスから大きなフロアモデルまであります。

物理蒸着は、スパッタリング装置の設計で使用される1つの日常的な方法です。 堆積材料は、低圧、通常は部分真空下のスパッタチャンバーで蒸気に変換されます。 蒸気は、チャンバー内の基板材料に凝縮して薄膜を形成します。 この膜は、原子または分子の数層のみの厚さであり、スパッタリングプロセスが継続される時間に正比例して厚くなります。 薄膜の厚さの他の要因には、含まれる各材料の質量とコーティング粒子のエネルギーレベルが含まれます。コーティング粒子は、数十電子ボルトから数千まで充電できます。

イオンとして知られている荷電原子は、スパッタリング装置によって、潜在的なスパッタリングとして知られているプロセスでも使用されます。 スパッタ材料にはイオン電荷が与えられ、ターゲット表面に衝突すると失われます。 このプロセスに関連するのは、反応性イオンエッチング（RIE）です。これは、二次イオン質量分析（SIMS）研究で自然にイオン性の材料を使用して、材料中の微量元素の存在を分析します。 静的SIMS処理は、ターゲット表面から原子単分子層の10分の1だけが除去されるような非常に細かい速度でスパッタします。 したがって、SEMのスパッタリングマシンと同様に、ナノテクノロジーの研究におけるもう1つの有用なツールです。

スパッタリング装置の他の用途には、平らなガラス、アクリル、および他のプラスチック、ならびにシリコン以外のセラミックおよび結晶のコーティングが含まれます。 また、デリケートなコンポーネントを洗浄および研磨する非常に優れた方法としても使用できます。 高価な宝石や金食器などの食器類も、特殊な金やアルミニウムのフィルムと同様に、スパッタ堆積する可能性があります。