真空とは、特定の空間内の 1 気圧未満の気体の状態を指します。簡単に言うと、容器から大部分の気体分子が抽出され、外部の大気圧よりもはるかに低い圧力が発生することを意味します。
微視的な観点から見ると、真空は物質が完全に存在しないことを意味するわけではありません。真空中には、少量のガス分子、イオン、光子などがまだ存在する可能性があります。しかし、これらの物質の量は非常に少ないため、真空環境に低圧、高断熱、低熱伝達などの特殊な特性を与えます。
真空は一般に次のレベルに分類できます。
低真空: 圧力範囲は通常、約 101325Pa (1 標準気圧) ～ 1333Pa です。この範囲内でも、主に真空乾燥、真空成形などの粗い真空用途に使用されるかなりの数のガス分子が存在します。
中真空: 圧力範囲は約 1333Pa ～ 1.33 × 10 -1 Pa です。中真空環境では、ガス分子の数がさらに減少し、真空冶金や真空コーティングのいくつかの予備段階で使用できます。
高真空: 圧力範囲は 1.33 × 10 ⁻¹ Pa ～ 1.33 × 10 ⁻⁶ Pa。高真空条件下では、ガス分子は非常にまれであり、高精度の真空コーティング、電子ビーム溶接、真空熱処理、など。
超高真空: 1.33 × 10 ⁻⁶ Pa 以下の圧力。超高真空環境では、気体分子はほとんど存在せず、主に表面科学研究、宇宙の特定の重要なプロセスなどの最先端の科学研究分野で使用されます。半導体製造、など。
スパッタリングコーティングにおける真空技術の役割
不純物の排除：真空環境では、ガス分子の数が大幅に減少し、酸素、窒素、水蒸気などの空気中の不純物を効果的に除去できます。これらの不純物はターゲット材料や基板と反応し、影響を及ぼします。フィルムの品質とパフォーマンス。真空技術により高純度の環境を作り出し、膜の純度と安定性を確保します。
スパッタリング効率の向上: 真空環境では、イオンの動きがより自由になり、空気抵抗などの影響を受けません。これにより、イオンがより高速かつ高エネルギーでターゲット材料に衝突できるようになり、スパッタリング効率が向上します。また、真空によりイオンの散乱や衝突が軽減され、イオンの利用効率が向上します。
コーティングパラメータの制御: 真空技術により、コーティングプロセス中の気圧、温度、電力などのパラメータを正確に制御できます。これらのパラメータを調整することで、フィルムの厚さ、組成、構造、その他の側面を制御できます。たとえば、気圧を変えることによってイオンのエネルギーと密度を調整でき、それによって薄膜の成長速度と品質に影響を与えることができます。
膜品質の向上: 真空条件下で製造された薄膜は、純度が高く、均一性が高く、欠陥密度が低くなります。これは、真空によって不純物が除去され、コーティングパラメータが制御され、それによってフィルム内の欠陥や不純物が減少するためです。さらに、真空により薄膜の酸化と汚染が軽減され、その安定性と耐久性が向上します。
