DCマグネトロンスパッタリングとは

DCマグネトロンスパッタリングは、いくつかのタイプのスパッタリングの1つです。これは、ある材料の薄膜を別の材料に物理蒸着する方法です。 2011年に使用されている最も一般的なスパッタ堆積法は、イオンビームスパッタリング、ダイオードスパッタリング、DCマグネトロンスパッタリングです。 スパッタリングにはさまざまな科学的および産業的用途があり、現代の製造で使用される最も急速に成長している生産プロセスの1つです。

非常に簡単に言えば、真空チャンバー内でスパッタリングが行われ、そこで物質から原子を追い出すイオン化されたガス分子が物質に衝突します。 これらの原子は飛散して基板と呼ばれるターゲット材料に当たり、原子レベルで結合して非常に薄い膜を作成します。 このスパッタ堆積は原子レベルで行われるため、膜と基板は事実上破壊不可能な結合を持ち、プロセスは均一で、非常に薄く、費用効果の高い膜を生成します。

マグネトロンはスパッタリングプロセスで使用され、真空チャンバーの周囲をランダムに飛行する変位原子の経路を制御します。 チャンバーには低圧のガス、多くの場合アルゴンが充填されており、いくつかの高電圧マグネトロンカソードがコーティング材料ターゲットの後ろに配置されています。 高電圧がマグネトロンからガスを横切って流れ、コーティング材料ターゲットに衝突する高エネルギープラズマを生成します。 これらのプラズマイオンの衝突によって生成された力により、コーティング材料から原子が放出され、基板と結合します。

スパッタリングプロセスで放出される原子は、通常、ランダムなパターンでチャンバーを通過します。 マグネトロンは、基板の周囲に生成されたプラズマを収集して閉じ込めるために配置および操作できる高エネルギーの磁場を生成します。 これにより、放出された原子が基板への予測可能な経路を移動します。 原子の経路を制御することにより、膜の堆積速度と厚さも予測および制御できます。

DCマグネトロンスパッタリングを使用すると、エンジニアと科学者は特定の膜質を生成するのに必要な時間とプロセスを計算できます。 これはプロセス制御と呼ばれ、このテクノロジーを業界で大量生産オペレーションで使用できるようにします。 たとえば、双眼鏡、望遠鏡、赤外線および暗視装置などのアイテムで使用される光学レンズのコーティングの作成には、スパッタリングが使用されます。 コンピューター業界では、スパッタリングプロセスを使用して製造されたCDおよびDVDを使用し、半導体業界では、スパッタリングを使用して、さまざまな種類のチップやウェーハをコーティングします。

現代の高効率断熱窓は、スパッタリングを使用してコーティングされたガラスを使用しており、多くのハードウェア、玩具、装飾品がこのプロセスを使用して製造されています。 スパッタリングを使用する他の産業には、航空宇宙、防衛および自動車産業、医療、エネルギー、照明およびガラス産業などが含まれます。 すでに広く使用されているにもかかわらず、業界ではDCマグネトロンスパッタリングの新しい用途を見つけ続けています。