基板とターゲット材

真空コーティングプロセスでは、コーティングされる材料を基板と呼び、膜の構成材料をターゲットと呼ぶ。基材とターゲットは同じ真空チャンバー内にある。ターゲットの原子は、蒸発または高速の高エネルギー粒子によるターゲットの砲撃によって基材上に移動・堆積される。異なるターゲットを交換することにより、異なる機能膜を形成することができる。

PVD真空コーティング材料の要件 #

PVDでは、基板が導電性である必要がある（外面は絶縁性でもよいが、接合に影響する）。例えば、セラミックは基材にできないが、エナメル金属は基材にできる。

ターゲットには多くの種類があり、通常はアークターゲットと蒸発ターゲットに分類される。

電気アークターゲット #

主に装飾めっきや工具用ハードコートめっきに使用される。アーク励起の利点は、めっき速度が速いこと、原子解離速度が速いこと、イオンエネルギーが高いことで、ガスと直接反応させ、窒化物、炭化物、カーボン窒化物、および金属基材とよく結合したその他の皮膜（TiN、TiC、TiCNなど）を形成することができる。 膜厚は通常数umで、スパッタリングの膜厚より1桁高い。膜厚は通常数umで、スパッタリングより一桁高い。アーク励起の欠点は、粗い液滴が生成されることであり、これによって膜層が粗く鈍くなり、耐摩耗性も低下する。ターゲット材料は良導体でなければならず、導電性の悪い材料はアークターゲットとして使用できない。

アークターゲットは通常、直径3"～6"、厚さ30～50mmの円形で、銅製の裏板がなく一体成型されており、ターゲット表面の端にはアークがターゲット表面から逃げないように盛り上がった段差があり、ねじ歯でアークガンにロックされている。

スパッタリングターゲット #

各種オプトエレクトロニクス、半導体産業で広く使用されている。スパッタ層は緻密で平滑で、膜厚を精密に制御でき、再現性に優れ、導体から絶縁体までターゲット材料として使用できる。

スパッタリングターゲットは主に厚さ3～15mmの円形または正方形の平板で、6～10mmが主流である。スパッタリングターゲットの厚さは、ターゲット後方の磁場をターゲット前方まで透過させてプラズマを発生させるため、アークターゲットよりもかなり薄い。ターゲット前面の磁場が強ければ強いほど、発生するプラズマも強くなり、プラズマのエネルギーとターゲットの解離速度を高めることができるため、膜の緻密化と密着性が向上する。