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スパッタとは?

PVD(Physical Vapor Deposition 物理気相成長法)の代表的な成膜方法。
高真空中で貴金属など様々な素材のターゲットに、高エネルギーのアルゴンイオンをぶつけ、アルゴンイオンに叩かれて飛び出してくる金属原子等を付着させて成膜する方法。
当社は受託成膜の一つの手法として各種スパッタによる薄膜をご提供致します。


原理(DCスパッタ)

  1. 膜を付けたい試料(基板)と膜の原料(ターゲット)を装置にセットする
  2. 装置内を真空状態にし、基板とターゲットの間に電圧をかける
  3. アルゴンガスを吹き込み、プラズマを作りイオン化させる
  4. 高速に加速されたアルゴンイオンがターゲットに衝突する
  5. 衝突したイオンに叩きだされたターゲットの粒子が基板に付着し、膜となる

①
②、③
②、③

④
⑤

各種スパッタについて

DCスパッタ

DCスパッタ模式図
DCスパッタ模式図

<長所>

  • 膜の原料となる粒子の持つエネルギーが大きく、基板との密着力が強い
  • 合金、化合物の原料の組成比を変えずに成膜が可能
  • 真空蒸着では困難な高融点材料の成膜が可能
  • 反応性ガスの導入により、酸化物・窒化物の成膜が可能
  • 基板側に電力を印加することにより、基板のクリーニングが可能(逆スパッタ)
  • 成膜速度が他のスパッタ法に比べ速い

<短所>

  • 絶縁物のターゲットは表面にイオンが堆積してしまい、放電が立たない
  • 放電を起こす為、装置の中は比較的真空度が低く、ガスの影響を受けやすい
  • 基板がプラズマによってダメージを受ける
  • 異常放電が発生しやすい

RFスパッタ

DCスパッタ模式図
DCスパッタ模式図

<長所>

  • 膜の原料となる粒子の持つエネルギーが大きく、基板との密着力が強い
  • 合金、化合物の原料の組成比を変えずに成膜が可能
  • 真空蒸着では困難な高融点材料の成膜が可能
  • 反応性ガスの導入により、酸化物・窒化物の成膜が可能
  • 基板側に電力を印加することにより、基板のクリーニングが可能(逆スパッタ)
  • 絶縁物の成膜が可能

<短所>

  • DCスパッタに比べ成膜速度が遅い
  • 電源とマッチングボックス(整合器)が必要な為、装置が高価になる

イオンビームスパッタ

RFスパッタ模式図
RFスパッタ模式図

上記2種と違い、放電を利用しない成膜方法

イオン銃から放出したイオンをターゲットにぶつけ、粒子を飛ばす

 

<長所>

  • 放電でプラズマを作る必要がないので、高真空環境での成膜が可能。その為不純物の混入が少ない
  • ターゲットの導電性に影響を受けない条件設定が可能
  • 超薄膜(10nm以下)の成膜が可能

<短所>

  • DC、RFスパッタに比べ成膜速度が遅い
  • 機構が複雑になる為、装置が高価になる

スパッタ成膜の適用分野

・CD/DVD ・半導体  ・磁気ヘッド ・液晶関連(透明導電膜) ・LED

・光触媒  ・電池関連 ・各種MEMS

 

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