熱蒸発法のデメリットとは？主な課題を解説

熱蒸着法は、薄膜を成膜するための費用対効果の高い方法であるが、いくつかの顕著な欠点がある。ボートクラックや熱衝撃といった材料適合性の問題や、均一性の低さ、不純物レベルの高さ、低密度の膜といった膜質の問題などである。さらに、成分の蒸気圧が異なるため合金の蒸着は難しく、この方法は拡張性に限界がある。スパッタリングに比べて成膜速度が速いにもかかわらず、これらの欠点があるため、熱蒸発法は特定の用途、特に高純度、均一、高密度の膜を必要とする用途には適していない。

キーポイントの説明

ボートのひび割れとサーマルショック:
- ボートのクラッキング:高温でボートの材質とエバポラントが合金化するために起こる。一度亀裂が入ると、ボートは廃棄しなければならず、コストとダウンタイムの増加につながる。
- 熱衝撃:急激な加熱と冷却は、熱衝撃を引き起こし、ボートのひび割れにつながる可能性がある。これを軽減するには、ソースへの電力をスムーズに上下させ、均一な加熱を確保する必要がある。
フィルム品質の問題:
- 悪い均一性:プラネタリーシステムとマスクを使用しなければ、均一な膜厚を達成することは難しい。
- 高い不純物レベル:熱蒸着法は、物理蒸着法（PVD法）の中で最も不純物レベルが高い傾向にある。
- 低密度フィルム:製造されるフィルムは低密度のことが多いが、イオンアシスト技術で改善できる。
- 中程度の膜応力:膜は適度な応力を示すことがあり、これが機械的特性に影響を及ぼすことがある。
合金成膜の課題:
- 蒸気圧の変化:合金には蒸気圧の異なる材料が含まれているため、各成分の蒸発速度を制御することが難しい。
- 複雑なプロセス:つのソースを別々のルツボで同時に溶解し、それぞれの蒸発速度を別々に制御するアプローチがあるが、これは複雑で管理が難しい。
限られたスケーラビリティ:
- スケーラビリティの問題:熱蒸発法は拡張性に乏しく、大規模な産業用途には不向きである。
スパッタリングとの比較:
- より高い蒸着率:熱蒸発法はスパッタリング法に比べて成膜速度が速いが、この利点は前述の欠点によって相殺される。

まとめると、熱蒸発法は特定の用途では費用対効果の高い方法ですが、ボートクラック、膜質の悪さ、合金析出の難しさ、拡張性の制限といった欠点があるため、高精度で大規模な用途には適していません。熱蒸発法に関するより詳細な情報は、こちらをご参照ください。熱蒸発リソース

総括表：

デメリット	概要
ボートのひび割れ	ボートの素材と蒸発剤との合金化によりクラックが発生し、コストが増加する。
熱衝撃	急激な加熱/冷却はクラックの原因となる。
膜の均一性が悪い	均一な膜厚は、プラネタリーシステムやマスクなしでは難しい。
高い不純物レベル	PVD法の中で最も不純物レベルが高い。
低密度フィルム	膜は低密度になりがちですが、イオンアシスト技術で改善できます。
合金析出の課題	蒸気圧が変化するため、蒸発速度の制御が難しい。
限られたスケーラビリティ	大規模な産業用途には拡張性が低い