スパッタリング装置についての概要、用途、原理などをご説明します。また、スパッタリング装置のメーカー13社一覧や企業ランキングも掲載しておりますので是非ご覧ください。スパッタリング装置関連企業の2023年08月注目ランキングは1位:キヤノンアネルバ株式会社、2位:株式会社アルバック、3位:パナソニック プロダクションエンジニアリング株式会社となっています。
スパッタリング装置はごく薄い膜を対象物の表面に均一に作製するスパッタリングを行う装置です。
スパッタリングとは、真空蒸着やイオンプレーティングと同じく物理気相成長法 (PVD法) の一つです。主に半導体や液晶の成膜をはじめとしたさまざまな分野で活用いられています。また、対象物の表面を清浄化する際に用いられることもあります。
スパッタリング装置は、半導体、液晶、プラズマディスプレイなどの薄膜作製に利用されています。また、他のPVD法の蒸着装置と比較して、スパッタリング装置は高融点の金属や合金の成膜が可能であるため、用途が広い特徴があります。
最近では、プラスチックやガラス、フィルムの表面に金属を成膜して導電性を持たせ、透明電極やタッチパネルの配線としても利用されており、スパッタリング装置の用途の幅はさらに広がっています。
他に、光触媒作用のある酸化チタンを表面にコーティングし、抗菌作用を持たせた医療器具や雑貨等も販売されています。また、走査型電子顕微鏡 (SEM) の試料調製など分析用途でも利用されています。
図1. スパッタリング装置の構造
スパッタリング装置は、主に下記のもので構成されています。
真空チャンバー内に基板を保持する試料台とスパッタ材料を供給するスパッタターゲットがあり、真空ポンプとガスの供給系がチャンバーにつながっています。
図2. スパッタリングの原理
スパッタリング装置の原理は、真空下で高電圧をかけ、膜材料の原子をはじきとばして対象物表面に成膜するものです。まず、ポンプによってチャンバー内を十分な減圧状態にした後、アルゴンなどの不活性ガスを一定圧力で装置内に充填します。
薄膜の材料となるターゲットに高い陰電圧をかけグロー放電を起こすと、あらかじめ装置内に充填されていたアルゴンがプラズマ化され、陰極上のターゲットに衝突し、ターゲット上の原子や分子がはじき出されます。はじき出されたターゲット原子が、陽電圧をかけた対象物の表面に堆積し、薄膜を作製することができます。
スパッタリングの方式には、様々な種類があります。
図3. 主なスパッタリング装置の種類
直流電圧を電極間にかける方法です。構造が単純などの様々な利点がありますが、試料が高温のプラズマによる損傷を受ける可能性があり、スパッタリングターゲットが絶縁体の場合、製膜が正常に行えないなどの欠点があります。
高周波の交流電圧電極間にかける方法です。DC方式では製膜できないようなセラミックスやシリカなどの酸化物や金属酸化物、窒化物などの物質でも製膜することができます。
ターゲット側に磁石で磁界をつくり、プラズマをターゲット付近にとどめる方法です。試料のプラズマによる損傷が減少するだけでなく、プラズマの生成速度が向上するため、製膜速度が速くなります。直流、交流、高周波交流など様々な電源方式で利用できます。一方で、ターゲットの減り方にムラができ、利用効率が低い傾向にあります。
イオンをターゲットや試料と別の場所でつくり、ターゲットに加速してあてる方法です。チャンバー内で放電を行わない方法なので、試料への影響が最小限で済むだけでなく、不純物の付着やターゲットの導電性などを考慮する必要がありません。
上記以外にも電子サイクロトロン (ECR) など様々な種類のスパッタリング装置があり、用途や予算に応じて適切に選択する必要があります。
スパッタリング装置による成膜は、膜厚を均一にすることができ、かつ電気的性質を利用しているので、膜の強度を高くすることができます。他のPVD法では難しい、高融点金属や合金材料の膜が作製できます。また、アルゴンなどの不活性ガスの代わりに酸素を充填し、酸化物の成膜を行う方法もあります。
一方で、成膜にかかる時間が他のPVD法と比較して長いことや、発生したプラズマによるスパッタ対象を損傷するリスクなどのデメリットもあります。
参考文献
https://www.oike-kogyo.co.jp/research/column/sputtering/
http://www.sanyu-electron.co.jp/c/index.php?cID=172
https://plastics-japan.com/archives/2015
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スパッタリング装置のカタログ一覧はこちら企業
パナソニック プロダクションエンジニアリング株式会社 テルモセラ・ジャパン株式会社 ジャパンクリエイト株式会社*一部商社などの取扱い企業なども含みます。
企業の並び替え
2023年08月の注目ランキングベスト10
注目ランキング導出方法順位 | 会社名 | クリックシェア |
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1 | キヤノンアネルバ株式会社 |
13.5%
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2 | 株式会社アルバック |
12.1%
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3 | パナソニック プロダクションエンジニアリング株式会社 |
10.7%
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4 | アプライドマテリアルズジャパン株式会社 |
9.3%
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5 | テルモセラ・ジャパン株式会社 |
9.0%
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6 | 芝浦メカトロニクス株式会社 |
8.3%
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7 | ジャパンクリエイト株式会社 |
7.6%
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8 | 東横化学株式会社 |
6.9%
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9 | 株式会社シンクロン |
5.9%
|
10 | 株式会社サンバック |
4.8%
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注目ランキング導出方法について
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企業
パナソニック プロダクションエンジニアリング株式会社 テルモセラ・ジャパン株式会社 ジャパンクリエイト株式会社芝浦メカトロニクス株式会社の光学部品用スパッタリング装置は、各種ミラー部品等の光学膜を高品質に成膜できるモデルとして最適です。
後酸化方式なので、低温で連続して多層膜を作成することが可能で、スマートフォンや車載用ディスプレイのカバーガラス用ARコートや、ヘッドアップディスプレイの増反射ミラー等の多くの品種に対応しています。
生産ラインを自動化しやすいため生産性が高く、オプションで膜厚モニターをつけることもできます。
株式会社真空デバイスのスパッタリング装置MSP-miniは、電子顕微鏡で観察する試料の前処理のコーティング用として開発されたモデルで、装置重量は4.2kgと小型で軽いです。
ボタンを押すだけで、自動でコーティングがされるので大変便利な仕様です。
直径30㎜の小型のターゲットなのでランニングコストを抑えることができます。
Auターゲットが標準ですがオプションでAgターゲットも使用することができ、Ag膜を透明な試料に成膜することで、表面の詳細を光学顕微鏡で観察できるようになります。
株式会社真空デバイスのMSP-20MTは、電子顕微鏡で観察する試料の前処理のコーティング用として開発されたやや大型のモデルです。
本体の重量は20kgで、操作手順が簡素化されていますので容易に使用することができます。
直径100mmのターゲットを使用しており、試料サイズは直径100mm、高さ35㎜まで可能なので、比較的大きなサイズの試料にも対応しています。
スパッタターゲットの金属の仕様も幅広く、Au、Ag、Pt、Pt-Pd、Pdを選択できます。
株式会社パスカルの低圧多元スパッタリング装置LPSPは、実験室レベルでの半導体の研究に適した、多層膜の成膜が可能なモデルです。
最大5個の低圧マグネトロンスパッタリング源を有し、最大5種類の成膜が可能で、外部のパソコンを利用して自動制御ができます。
また、基板の温度を液体窒素温源から最高摂氏400度まで幅広い温度に調節することができます。
基板交換室がありますので成膜室は常時真空を保つことができ、コンタミネーションによる汚染を防ぐことができます。
株式会社サンバックのRFスパッタ装置SP-1500Rは500℃まで昇温可能で、実験室レベルでの小型の電子部品等の成膜に向いています。
成膜室が小型のため基板は最大直径50㎜と小さめで、膜厚分布は±15%以内となっています。
RF機能がついていますので、ターゲットのサイズが3インチ以下であれば、絶縁ターゲットにも金属にも成膜が可能です。
圧力調節弁は手動ですが、ガス流量の調整はマスフローコントローラがありますので容易に正確に行うことができます。
東横化学株式会社のスパッタリング装置SSP1000は、比較的小型で卓上に置くことができる装置なので研究開発用に向いています。
成膜方向をUP,SIDE,DOWNの3方向を選択できるので、半導体や電子部品はもちろん、短時間で高精度な膜付けが必要なものに成膜することができます。
絶縁ターゲットにも成膜が可能で、基板サイズは直径100㎜で、成膜分布は±5%以下です。
また、真空排気の操作が全自動になっており作業が楽です。
東横化学株式会社のスパッタリング装置SSP3000は、基本性能が高いわりに低価格なので研究開発に適している装置です。
半導体、電子部品などのほかに、めっきや蒸着後の製品や、絶縁素材のターゲットにも使用することができます。
基板サイズは最大直径150㎜ですが、直径100㎜の範囲内では成膜分布が±3%で、業界最高レベルの分布となっています。
真空排気操作がタッチパネル式なので作業が簡単で、各種ロック機能がついていて異常時には非常停止するので安心です。