PVD（Physical Vapor Deposition：物理的気相成長）における蒸発とは、固体材料が気化するまで高真空環境で加熱するプロセスである。
その後、蒸気は基板上で凝縮し、薄膜を形成する。
この方法は、純度の高い材料を様々な表面に蒸着させることができる簡便さと効率の良さで特に知られている。
PVDにおける蒸発の概要
PVDにおける蒸発は、真空チャンバー内で固体材料を加熱して蒸気を発生させます。
この蒸気が基板上に薄膜として堆積する。
このプロセスは、蒸着速度が速く、基板へのダメージが少なく、膜の純度が高いことから好まれています。
詳細説明
1.材料の加熱
熱蒸着では、蒸着する材料を抵抗加熱、電子ビーム、レーザーなどの方法で加熱する。
加熱方法の選択は、材料の特性と希望する蒸着速度に依存する。
気化した粒子が他の気体分子と衝突するのを防ぐため、加熱は高真空環境で行われる。
気化した粒子が他の気体分子と衝突することで、気化経路が変化し、蒸着効率が低下する可能性があるためである。
2.蒸気の形成
材料が加熱されると、蒸気圧が上昇する。
蒸気圧がある閾値（通常1.5Pa以上）に達すると、材料は気化し始める。
この蒸気は原子や分子からなり、気相状態になって基板上に蒸着できる状態になる。
3.基板への蒸着
気化した材料は真空チャンバー内を移動し、基板上に堆積する。
基板は、半導体ウェハー、太陽電池、光学部品など、薄膜コーティングを必要とするあらゆる物体である。
蒸着プロセスは、所望の膜厚が得られるまで続けられ、その膜厚は通常オングストロームからミクロンの範囲である。
4.PVDにおける蒸着法の利点
- 高い蒸着速度： 蒸着は、材料の迅速な成膜を可能にし、スループットが重要視される工業用途では極めて重要である。
- 最小限の基板損傷： 高エネルギーの粒子砲撃により基板に損傷を与えるスパッタリングなどの他のPVD法と異なり、蒸着原子は低エネルギーであるため、蒸着による損傷は一般的に少ない。
- 優れた膜純度： 蒸着に使用される高真空条件は、汚染を防止し、非常に純粋な膜をもたらします。
- 基板の加熱が少ない： 蒸着プロセスでは、基板が意図せずに加熱されることが少ないため、温度に敏感な材料に有利です。
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