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スパッタリングとイオンプレーティングは一緒?
2023/10/18 13:20
- スパッタリングとイオンプレーティングは別の技術である
- スパッタリングは不活性ガスを使って成膜原料をワークに付着させる方法である
- イオンプレーティングはイオンを用いてワークの表面を加工する技術である
スパッタリングとイオンプレーティングは一緒?
2011/09/29 11:26
ある素材にコーティングを施そうと思います。
そこでよく耳にする両者なのですが、両者の原理についてはいろんな文献を読んで何となく理解できました。
結局ところ・・・、
?スパッタリングとイオンプレーティングは別技術なの?
それとも
?スパッタリング技術という大きな枠の中の、イオンプレーティング法なの?
どなたか簡単にお願いします。
とある資料から一部抜粋します。
スパッタリング法の簡単なイメージとして.....
水たまりに石を投げ入れると、水がはねて周囲のものに付着します。
石:不活性ガス(Arガスなど)
水たまり:成膜原料
周囲のもの:膜をつけたいワーク
とのこと。
では、イオンプレーティングは?
回答 (5件中 1~5件目)
スパッタリングとイオンプレーティングだけで考えると間違います。
まずスパッタリングと真空蒸着が有ります。これは蒸着材料を真空中に
どうやってとばすかの違いです。
・スパッタリング:水たまりのイメージでだいたい良いです。
・真空蒸着:蒸着材料を加熱して蒸気にしてとばす(だから”蒸着”)
イオンプレーティングとはそれらに組み合わせる手法です。
真空中に飛び出した蒸着材料に何らかの形でエネルギーを与えてイオン化
します。この”何らかのエネルギー”は高周波プラズマだったり
アークプラズマだったり、手法は様々です。
イオン化させその活性で酸化等の反応を促進させたり、イオン化して
電荷を持ったのを利用してワークに打ち込み強い強度や高い密度を
持たせる等の手法が一般的です。
一般的にはスパッタリングの場合”マグネトロンスパッタリング”では
高周波プラズマが発生しますからイオンプレーティングの効果も少なからず
発生します。
ただ単に”イオンプレーティング”と言った場合(少なくとも真空屋さん
では)蒸着にイオンプレーティングを併用した物が多いようです。
訂正です。
> 一般的にはスパッタリングの場合”マグネトロンスパッタリング”では
> 高周波プラズマが発生しますからイオンプレーティングの効果も少なからず
> 発生します。
マグネトロンスパッタリングでは印可する電流にもよりますが
高周波プラズマと言うよりグロー放電プラズマと言った方が良かったですね。
いずれにせよ一般的にスパッタリングと言えばマグネトロンスパッタリング
が一番多いでしょう。
そして真空中に飛び出した蒸着材料がワークにたどり着く前にプラズマを
通過するのでイオン化されます。結果、イオンプレーティングの”ような”
効果も発生します。
逆に普通の蒸着ではその効果は別途何らかの形でエネルギーを加えないと
発生しません。なので単に”イオンプレーティング”と言うと
”蒸着+イオンプレーティング”と言うことの方が多い・・・と思うのは
膜屋だからかも知れません。まぁ、例外はいろいろあるんですが・・・
回答(4)様
> 成膜が酸化物とかですと蒸着プロセスは非適応なので
真空蒸着でも電子ビーム蒸着なら絶縁物も飛ばせます。
これにイオンプレーティングを組み合わせて、酸化を促進して
透明度を上げたり密着性を強めたりするのは、光学のレンズ・
フィルターコーティングではではごく一般的な手法です。
ただ、最近では量産性などの面でスパッタリングに取って
代わられてはいますが・・・
さて、質問された方の趣旨に沿って真空蒸着にイオンプレーティング
を併用した構成を水に喩えたイメージで書くとこんな感じでしょうか?
===== →ワーク(水蒸気が結露)
↑↑↑ →加速された水蒸気
□□□ →ダイ○ンの羽のない扇風機
↑ →水蒸気
■ →加熱された水(お湯)
ダイ○ンの所が無ければただの真空蒸着、イオンプレーティングの場合
ダイ○ンの所に実際はいろんな方式があったりするって感じで・・・
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簡単に言えば、原材料からワークへの成膜粒子の加速方式の違いです。
蒸着:原材料を加熱して融点付近の熱運動でワークに到達(低エネルギー)
スパッタ:原材料にイオンビームなどを衝突させ
弾き出されたエネルギーでワークに到達(高エネルギー)
イオンプレーティング:蒸着やスパッタで原材料からたたき出した成膜粒子を
一度イオン化して電圧で加速しながらワークに当てる(高エネルギー)
イオンプレーティングは原材料から離れた後で、成膜材料粒子を加速するというプロセスが入っています。
半導体成膜でのRFプラズマCVDのように、電離+加速してワークに当てるのと同じ原理ですね。
水たまりイメージだと、水たまりから跳ねた水滴を
強力送風機で風を送って加速して壁にぶつけるイメージでしょうか。
>例外はいろいろあるんですが・・・
成膜が酸化物とかですと蒸着プロセスは非適応なので
スパッタリングかCVDになっちゃいますね。
> では、イオンプレーティングは?
その水たまりを太陽熱などで温めて、蒸発した水分を目的の物に付着させる事です。
例えばガラス表面にアルミコーティングする場合、
イオンプレーティング法は、アルミ自体をイオン化させて、目的の物にコーティングする方法です。
したがってアルミをイオン化させる必要があり、大量のエネルギーが必要になります。
スパッタリング法では、アルミのイオン化よりも比較的小さなエネルギーで
アルミ原子を目的の物にコーティングできます。
特許庁の技術分野別特許マップに比較表があります。
物理蒸着という大枠の中に、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングの3形態がある。
といったところでしょうか。
真空蒸着は、成膜原料を熱的に蒸気化。電気印加がなされていない。
スパッタリングは、成膜原料をスパッタリング現象を利用して飛散させる。
飛散した成膜原料自体をイオン化するわけではない。
イオンプレーティングは、成膜原料をイオン化してサンプルに付着させる。
成膜原料は蒸発させるのが一般?
URLに示すような簡単な認識をしています。
> ?スパッタリングとイオンプレーティングは別技術なの? それとも
> ?スパッタリング技術という大きな枠の中の、イオンプレーティング法なの?
大きな意味では、?と思っていますが、イオンプレーティングの名の如く
イオンとなった***粒子及びガスは、マイナス電子の加えられた基盤外装部品へ加速され、
高エネルギーで衝突し、***化合物として素材表面へ堆積してゆく
の
マイナス電子の加えられた基盤外装部品へ加速され、“より”高エネルギーで衝突し
が特色でしょう。
> では、イオンプレーティングは?
水たまりを太陽熱等にて温めて、蒸発した水分を目的の物により早い速度で付着させる
ために、吸引機等にて引張り込むことです。
補足
2011/09/29 15:57
ありがとうございます。
もう少し色んな方の回答を待ってみます。