蒸着とスパッタリングはどちらも、基板上に薄膜を蒸着するために用いられる物理蒸着(PVD)技術である。
蒸発は、材料を加熱してその原子や分子を蒸気として放出させる。
スパッタリングは、高エネルギー粒子砲撃によって材料表面から原子を放出させる。
蒸発とスパッタリングの5つの主な違い
1.プロセスのメカニズム
蒸発: 材料は気化点まで加熱され、その原子または分子は固体または液体の状態から蒸気に移行する。この蒸気がより低温の表面(通常は基板)上で凝縮し、薄膜が形成される。
スパッタリング: 高エネルギーのイオンとの衝突により、ターゲット材料の表面から原子が放出される。このプロセスは薄膜蒸着によく用いられる。
2.技法のバリエーション
蒸着:
- 分子線エピタキシー(MBE): 加熱した結晶基板に原子ビームや分子ビームを照射し、エピタキシャル層を成長させる。
- 反応性蒸着: 反応性ガスの存在下で金属原子を蒸発させ、基板上に化合物薄膜を形成する。
- 活性化反応性蒸発法(ARE): プラズマを使用して蒸発した原子と反応性ガスとの反応を促進し、蒸着速度の高速化と膜の密着性の向上を実現する。
スパッタリング:
- ダイオードスパッタリング: 2つの電極を使用するシンプルな構成で、カソードにターゲット材料、アノードに基板を配置する。
- 反応性スパッタリング: 反応性ガスの存在下でターゲットをスパッタリングし、基板上に化合物膜を形成する。
- バイアス・スパッタリング: スパッタされた粒子をより効果的に引き寄せて埋め込むために、基板を負にバイアスする。
- マグネトロンスパッタリング: 磁場を利用してプラズマをターゲット表面付近に閉じ込め、スパッタリング速度を高める。
- イオンビームスパッタリング: 別個のイオン源を使用してターゲットに照射するため、イオンのエネルギーと入射角度を精密に制御できる。
3.蒸着速度
蒸着 一般に蒸着速度は速く、特に高融点材料の大量生産に適している。
スパッタリング は、一般的に蒸着よりもゆっくりと成膜する。
4.ステップカバレッジ
蒸着 は、薄膜光学コーティングにより一般的に使用される。
スパッタリング は、段差のある表面をより均一にコーティングできるため、段差被覆性に優れている。
5.汎用性
蒸着 は、薄膜光学コーティングによく使用される。
スパッタリング はより汎用性が高く、導電性基材と絶縁性基材の両方に成膜が可能で、高度な自動化を必要とする用途によく使用される。
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