スパッタリングシステムとは？

スパッタリングとは、固体ターゲット材料を基板の表面に噴射して薄いコーティングを形成する薄膜堆積プロセスです。 スパッタリングシステムは、スパッタリングプロセスが発生する機械です。 プロセス全体が含まれており、ユーザーは温度、電力、圧力、ターゲット、および基板材料を調整できます。

薄膜は化学反応ではなく物理的手段で形成されるため、スパッタリングは物理蒸着として知られています。 スパッタリングシステムでは、真空チャンバーにターゲット材料、電源、およびガスプラズマが含まれます。 通常はアルゴンなどの希ガスであるガスは、プロセスを開始するために非常に低い圧力でチャンバーに導入されます。

電源は、ガスプラズマに衝突する電子を生成し、これらの電子は、ガスに存在する他の電子を追い出します。 これにより、ガスがイオン化され、陽イオンとして知られる陽イオンが形成されます。 これらの陽イオンは、ターゲット物質に衝突し、チャンバーを通過して基板上に堆積する小さな断片を打ち飛ばします。 ガスプラズマのイオン化中に余分な電子が解放されるため、このプロセスはスパッタリングシステムチャンバー内で簡単に実行されます。

スパッタリングシステムは、構造、電源、サイズ、価格の点で異なります。 ターゲット材料と基板の方向は、各マシンに固有です。 一部のシステムは基板の表面に平行にターゲット材料に面しますが、他のシステムはどちらかの表面を傾けて異なる堆積パターンを形成します。 たとえば、共焦点スパッタリングは、ターゲット材料の複数のユニットを焦点に向けて円を描くように方向付けます。 このタイプのシステムの基板は、より均一に堆積するために回転させることができます。

一部のシステムは直流（DC）電力を使用し、他のシステムは無線周波数（RF）電力を使用するため、電源も異なります。 マグネトロンスパッタリングとして知られるスパッタリングシステムの1つのタイプには、自由電子を安定させ、薄膜の堆積を均一にするための磁石も含まれています。 これらの方法は、スパッタリングシステムに堆積の温度と速度に関して異なる品質を与えます。

スパッタリングシステムのサイズは、デスクトップシステムから冷蔵庫よりも大きな大型マシンまでさまざまです。 内側のチャンバーのサイズもさまざまですが、通常はマシン自体よりもはるかに小さくなります。 ほとんどのチャンバーの直径は1ヤード（約1メートル）未満です。 スパッタリングシステムのコストは、使用される20,000米ドル未満（USD）から、新規またはカスタムデザインのシステムで650,000米ドル以上にまで及びます。