電子ビーム蒸着プロセスの基本的な動作原理は、強力な電子ビームを使用して原料を加熱・蒸発させ、基板上に高純度の薄膜を蒸着させることである。
このプロセスは物理的気相成長法（PVD）の一種であり、薄くて基材の寸法を大きく変化させないコーティングの形成に特に効果的です。
5つのポイント
1.セットアップとコンポーネント
プロセスは真空チャンバー内で開始され、蒸発した材料が空気分子と反応するのを防ぐために不可欠である。
チャンバー内には、3つの主要コンポーネントがある：
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電子ビーム源： これは通常、摂氏2,000度以上に加熱されたタングステン・フィラメントである。熱によってフィラメントから電子が放出される。
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るつぼ： ソース材料を保持し、電子ビームを受けるように配置される。るつぼは、ソース材料の温度要件に応じて、銅、タングステン、テクニカルセラミックスなどの材料から作られる。ソース材料の溶融と汚染を防ぐため、連続的に水冷される。
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磁場： 電子ビーム源の近くにある磁石が磁場を作り出し、放出された電子をるつぼに向けたビームに集束させる。
2.蒸発プロセス
磁場によって集束された電子ビームは、るつぼ内の原料に衝突する。
電子のエネルギーが材料に伝わり、材料が加熱されて蒸発する。
蒸発した粒子は真空中で上昇し、ソース材料の上に配置された基板上に堆積する。
この結果、通常5～250ナノメートルの厚さの薄膜コーティングが形成される。
3.制御とモニタリング
蒸着膜の厚さは、水晶振動子モニターを使ってリアルタイムでモニターされる。
所望の膜厚に到達すると、電子ビームはオフになり、システムは冷却とベントシーケンスを開始し、真空圧力を解放します。
4.多材料コーティング
多くの電子ビーム蒸着システムには複数のるつぼが装備されており、システムをベントすることなく、異なる材料を順次蒸着することができます。
この機能は、多層コーティングの作成を可能にし、プロセスの汎用性を高めます。
5.反応性蒸着
蒸発中に酸素や窒素のような反応性ガスの分圧をチャンバー内に導入することにより、非金属膜を反応性蒸着することができる。
これにより、この技法で処理できる材料の範囲が広がる。
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