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スパッタ法とは何ですか?


PVDについて 〜スパッタ法の利用

マルチメディア時代の今日では、液晶表示器やHD,CD,DVD等のさまざまな記録メディアが使われています。
これらのデバイスでは、ガラスやポリカーボネート上に形成された、厚さわずか1〜2ミクロンの薄膜がその機能や性能の大半を担っています。この薄膜を形成する技術をスパッタ法といい、薄膜の元になる材料をターゲット材、スパッタ装置に取り付けるターゲット材製品をスパッタリングターゲットといいます。
各種スパッタリングターゲット
各種スパッタリングターゲット

スパッタ法の概略

スパッタ法とは、アルゴンガス粒子をターゲット材にぶつけて、その衝撃でターゲット材成分をたたき出し、ターゲット材近辺に置いた基板上にターゲット材成分の薄膜を形成する技術です。

原理は、蛍光灯やネオンサインに利用されている、グロー放電と同じです。
数十Paのアルゴンガスを封入した容器中で陰,陽極間に高電圧(500〜800V)を印加すると両極間でクロー放電が発生します。このとき発生する光はプラズマと呼ばれ、電離したアルゴンガスによるもので、スパッタ法ではこのアルゴンガスがターゲット材に衝突して、ターゲット材成分をはじき出し、これが基板に堆積し膜を形成します。(図1参照 )


成膜速度は1時間当たり0.5ミクロン程度と蒸着より遅く、生産効率を上げるためいろいろ工夫されたものが出ています。
また直流電圧(DC)を印加するものの他、高周波電圧(RF)を印加するタイプもあり、こちらはセラミックやガラスのような絶縁体もスパッタ出来るため現在の主流となってきています。
スパッタ法による膜の特徴は、緻密で基板に対する密着性が良いことです。一方では、膜中に放電ガスのアルゴンが混入することも特徴です。最近では、膜中のガス量を減らすため、数Pa以下の低ガス圧でのスパッタが研究されています。
図1
図1


ターゲット材のサイズは実験用では4”〜6”φ(直径約10cm〜15cm) の小型が使用され、量産になると8”φ(直径約20cm)や5”x15”(約13cm×38cm)のような角型が使用されます。また基板が大きくなるにつれてターゲット材も大型化して、10”φ(直径25cm)からメートル単位のものもあります。膜の均一性を考慮する場合は、基板に比べてターゲット材を大きくする方が有利です。
なお、当社のスパッタリングターゲットに関する情報はこちらです。