スパッタコーターと技術
スパッタコーターとは
スパッタ コーターは、走査型電子顕微鏡イメージング用の非導電性サンプルの高品質コーティングに理想的なコンパクトまたは卓上コーティング システムです。試料を乾燥した清潔な状態に保つことは、コーティングをスパッタリングまたは蒸着する前の基本的な要件です。必要に応じて、試料と陰極を交換し、表面をグロー放電で洗浄します。その後、試料を回収し、スパッタ コーティングします。この装置のカソード材料としては、鉄、ニッケル、銅などのスパッタリング ターゲットが一般的に使用されますが、電極の金、プラチナ、パラジウム、インジウムなどの金属やカーボン ロープが「カソード材料」として使用されることもあります。
スパッタコーティングとは何か、スパッタコーターの定義方法
スパッタリングは、PVD 薄膜作製技術の 1 つで、DC スパッタリング、RF スパッタリング、マグネトロン スパッタリング、反応性スパッタリングの 4 つの主なカテゴリに分類されます。
スパッタリングとは
スパッタリングは、荷電粒子をターゲット材料に衝突させるプロセスです -> 加速されたイオンが固体表面に衝突するとき -> 表面の原子衝突 -> エネルギーと運動量の移動が発生します -> ターゲット材料の原子が表面から脱出し、表面に堆積します基板材料。
スパッタリングは、荷電エネルギー粒子の衝突によってターゲット材料の表面から原子または分子が逃げる現象でもあります。
スパッタリングプロセスには運動量変換が含まれているため、スパッタリングされた粒子には方向性があります。
スパッタコーティングとは
スパッタ コーティングは、最初は単純な DC ダイオード スパッタリングとして登場しました。シンプルなデバイスという利点がありますが、DC 双極子スパッタリング蒸着速度は比較的低くなります。自律放電を維持するために、低気圧 (<0.1 Pa) の環境下では実行できません。絶縁材料をスパッタできないなどの欠点により、その用途が制限されます。 ＤＣ双極子スパッタリング装置に熱陰極と補助陽極を追加すると、ＤＣ三重スパッタリングとなる。追加の熱陰極と補助陽極によって生成されたホットエレクトロンは、スパッタリングガス原子のイオン化を促進し、低気圧でもスパッタリングを可能にします。
また、スパッタ電圧を下げることができるため、低気圧・低電圧でのスパッタが可能です。同時に、スパッタリングコーティングの放電電流が増加し、電圧とは無関係に制御することができます。熱陰極の前に電極（格子状）を追加することで四重極スパッタ装置を構成し、放電を安定させることができます。ただし、これらのデバイスは、高濃度で低堆積率のプラズマ ゾーンを取得するのが困難であるため、これらの技術は業界で広く使用されていません。
スパッタリングとはどういう意味ですか
スパッタリングは、他の基板材料物質の表面に金属、合金、または誘電体材料または膜を得るために使用できます。薄膜集積回路、チップリードデバイス、半導体デバイスなどの製造に適しています。
スパッタリングプロセスは何をしますか
スパッタリング プロセスとは、特定のエネルギーの粒子 (イオンまたは中性原子または分子) が固体の表面に衝突し、固体の表面近くの原子または分子が最終的に固体の表面から逃げるのに十分なエネルギーを獲得することを意味します。
スパッタリングは特定の真空圧下でのみ実行できるため、スパッタリングプロセスは真空スパッタリングコーティングプロセスとも呼ばれます。
マグネトロンスパッタリングの原理
マグネトロンスパッタリングは、ターゲット表面の電場と直交する磁場を確立して、双極子スパッタリングの低い成膜速度と低いプラズマ解離速度の問題を解決する方法です。そのため、コーティング業界の主要な方法の1つになりました。
マグネトロン スパッタリング コーティングは、新しいタイプの物理気相コーティング方法です。電子銃システムを使用して電子を放出し、コーティングする材料に電子を集中させ、スパッタされた原子が運動量変換の原理に従い、高い運動エネルギーで材料から離れて、基板上に膜を堆積します。このコーティングされた材料は、スパッタリングターゲットと呼ばれます。スパッタリングターゲットには、金属、合金、セラミック化合物などが含まれます。
マグネトロンスパッタリングは、他のコーティング技術と比較して次の特徴があります。
1.合金やセラミック材料、さらにはほとんどすべての種類の金属や化合物を含む、ターゲットに準備できる幅広い材料。
2. 適切な条件下で複数のターゲットを同時スパッタリングし、正確に比例した一定の合金の堆積を可能にします。
3. 酸素、窒素、または他の反応性ガスをスパッタリング放電雰囲気に追加すると、ガス分子でターゲット材料を形成する化合物膜の堆積が可能になります。
4. スパッタ成膜プロセスを精密に制御することにより、均一で高精度な膜厚が容易に得られます。
5. ターゲット材料は、イオン スパッタリング技術によって固体状態からプラズマ状態に直接変換することができ、スパッタリング ターゲットの設置は特定の方法に限定されず、複数のターゲットを備えた大容量コーティング チャンバーの設計に適しています。配置。
6.高速スパッタコーティング、緻密な膜、良好な密着性の特性により、大量かつ高効率の工業生産に適しています。
スパッタリング ターゲットの要件
スパッタリング ターゲットの要件は、サイズ、平坦度、純度、不純物含有量、密度、N/O/C/S、粒子サイズ、欠陥制御などの一般的な要件を持つ従来の材料産業の要件よりも高くなります。
スパッタリングターゲットには、表面粗さ、抵抗、粒子サイズの均一性、組成と組織の均一性、酸化物の含有量とサイズ、透磁率、超高密度および超微細粒子など、高度または特別な要件もあります。
スパッタリングターゲットは主に以下の分野で使用されています
1.集積回路、情報ストレージ、液晶ディスプレイ、レーザーメモリ、電子制御デバイスなどを含む電子および情報産業。
2. ガラス コーティング産業 (たとえば、ガラスのスパッタ コーティング)。
耐摩耗性および高温耐腐食性産業。
3.高級装飾品産業。
4. その他の産業等
スパッタ成膜とは
スパッタ蒸着は、ターゲットに高エネルギー粒子を衝突させてターゲットから原子をスパッタリングし、それらを基板の表面に蒸着させて薄膜を形成する方法です。
スパッタリングコーティングの長所と短所
1. 技術的には、あらゆる物質、特に高融点で低蒸気圧の元素や化合物をスパッタリングできます。金属、半導体、絶縁体、化合物、混合物など物質を問わず、あらゆる形状の固体をターゲット材料として使用できます。絶縁体や酸化物などの合金は、スパッタしても分解・分別されないため、ターゲット材料と同成分の薄膜や均一な成分の合金膜、さらには複雑な組成の超電導膜を作製することができます。
2. スパッタ膜と基板との密着性が良好です。
を。スパッタされた原子のエネルギーは、蒸発した原子のエネルギーよりも 1 ～ 2 桁高くなります。したがって、エネルギー変換のために高エネルギー粒子が基板上に堆積され、より高い熱エネルギーが生成され、スパッタされた原子の基板への付着が強化されます。
b.高エネルギーのスパッタ原子の一部は、異なる程度の注入現象を生成し、スパッタ原子と基板材料の原子が混ざり合う基板上に拡散層を形成します。
c.スパッタリング粒子の衝突中、基板は常にプラズマ領域で洗浄および活性化されます。これにより、付着が不十分な析出原子が除去され、基板表面が浄化および活性化されます。したがって、基板へのスパッタ膜層の接着性が大幅に向上する。
3. スパッタコーティング工程では、真空蒸着時に避けられない蒸発源汚染現象がありません。そのため、スパッタ成膜密度が高く、ピンホールが少なく、皮膜層の純度も高いです。
4. スパッタ成膜時のターゲット電流を制御することで膜厚を制御できるため。したがって、スパッタコートの膜厚制御性と多重スパッタの膜厚再現性により、所定の膜厚を効果的にめっきすることができる。
5. スパッタ法でも大面積に均一な膜厚が得られます。
スパッタリングのデメリット（双極子スパッタリングともいう）
1. 高圧 (電気) 圧力装置を必要とする複雑なスパッタリング装置。
2. スパッタ成膜速度が遅い。
3. 基板の昇温が高く、不純物ガスの影響を受けやすい。
SEM用スパッタコーター
電子顕微鏡 (SEM) は用途の広いツールです。ほとんどの場合、サンプル前処理なしでさまざまなサンプルに関するナノスケールの情報を提供するために使用できます。また、より良いSEM像を得るためにイオンスパッタコーターと組み合わせて使用することが必要な場合もあります。
SEM の仕組みと原則
SEM 金コーティングのスパッタリング技術は、ほぼすべてのタイプのサンプル、セラミック、金属、合金、半導体、ポリマー、生物学的サンプルなどを画像化できます。ただし、特定のタイプのサンプルはより困難であり、オペレータが追加のサンプル前処理を実行する必要があります。 SEM ゴールド スプレーの助けを借りて、高品質の画像を収集します。これらの追加のステップには、サンプルの表面に金、銀、プラチナ、またはクロムなどの材料の余分な導電性薄層をスパッタリングすることが含まれます。
SEMの短所
操作が簡単なため、金のスパッタ コーティングを使用する際にはいくつかの懸念事項があります。唯一の注意点は、最初に、オペレーターが最良のスプレー結果を得るために最良のパラメーターを把握する必要があることです。ただし、金のスパッタリング後、要素の表面は元の材料ではなくなり、それらのライナー情報は失われます。