成膜ガスとは、化学気相成長法（CVD）、物理気相成長法（PVD）、プラズマ気相成長法（PECVD）などの成膜プロセスで使用されるさまざまなガスを指す。
これらのガスは、基板上の薄膜形成において重要な役割を果たす。
ターゲット材料と反応したり、蒸着に必要な環境を提供したりする。
蒸着ガスの一般的な例としては、酸素、窒素、二酸化炭素、アセチレン、メタンなどがある。
これらのガスはそれぞれ、さまざまな種類の膜の作成に特定の用途があります。
5つの重要な蒸着ガスについて
蒸着ガスの種類
酸素（O2）
酸素は、Al2O3、SiO2、TiO2、HfO2、ZrO2、Nb2O5、AZO、ITOなどの酸化膜の蒸着に使用されます。
酸素ガスはターゲット材料と反応し、薄い酸化膜を形成する。
この層は、電気絶縁性やバリア性を必要とする用途には不可欠である。
窒素 (N2)
窒素は、TiN、ZrN、CrN、AlN、Si3N4、AlCrN、TiAlNなどの窒化膜の成膜を助ける。
窒素ガスは、硬くて耐摩耗性のあるコーティングを形成するために使用される。
これらのコーティングは、一般的に工具や切削器具に適用される。
二酸化炭素 (CO2)
二酸化炭素は酸化皮膜の形成に寄与する。
酸素や窒素よりも一般的ではありませんが、CO2はその特性が有益な特定の成膜プロセスで使用されます。
アセチレン（C2H2）とメタン（CH4）
どちらのガスも、金属DLC（ダイヤモンドライクカーボン）、水素化炭化物、炭窒化物膜の成膜に役立ちます。
これらの膜は、高い硬度と低い摩擦係数で知られている。
耐摩耗コーティングや潤滑コーティングに適している。
成膜のメカニズム
化学蒸着（CVD）
CVDでは、気体状のコーティングガスで満たされた反応チャンバー内に部品を置きます。
ガスはターゲット材料と反応し、目的のコーティング膜厚を形成します。
このプロセスは、均一で一貫したコーティングを保証するために高度に制御されています。
プラズマエンハンスト化学気相成長法 (PECVD)
PECVDでは、コーティングガスは過熱されてイオン状となり、通常は高圧で部品の原子表面と反応します。
この方法では、従来のCVDに比べて低温での成膜が可能です。
反応性スパッタリングの利点
反応性スパッタリングは、反応性ガスを使用した低圧雰囲気の真空チャンバー内で行われる。
この方法では、成膜プロセスを精密に制御することで、高品質で均一なコーティングを作成することができます。
チャンバー内には、アルゴン、酸素、窒素などのガスを充填することができ、汚染を防ぐために通常の雰囲気から除去される。
安全性と環境への配慮
蒸着プロセス中にチャンバーから除去される化学副生成物や未反応の原子や分子は、多くの場合、毒性、引火性、ポンプへのダメージがあります。
これらの副生成物は、コールドトラップ、ウェットスクラバー、ベントなどを使用して、人や環境に無害なように処理されます。
可燃性ガスは、安全な取り扱いと廃棄のために特別な注意が必要です。
蒸着プロセスの装置
典型的な化学蒸着装置には、ガス供給システム、反応室またはリアクター、ローディング／アンローディングシステム、エネルギー源、真空システム、プロセス自動制御システム、排ガス処理システムが含まれる。
これらのコンポーネントは、蒸着プロセスの効率的で安全なオペレーションを保証するために連携します。
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