薄膜の成膜といえば、スパッタリングと熱蒸着という2つの方法が一般的だ。
これらの方法は、動作方法や動作条件が大きく異なる。
1.成膜のメカニズム
熱蒸着： この方法では、材料が気化するまで加熱する。
その後、蒸気は低温の基板上で凝縮し、薄膜を形成する。
スパッタリング： プラズマ環境を利用して、ターゲット材料から基板上に原子を物理的に放出する方法。
2.プロセス条件
熱蒸発： 材料は、抵抗加熱、電子ビーム加熱、レーザー加熱などの技術を用いて高温に加熱される。
エネルギーは主に熱であり、蒸発速度は原料の温度に依存する。
スパッタリング： このプロセスでは、ターゲット材料に高エネルギー粒子（通常はアルゴンのような不活性ガス）をぶつけるプラズマ放電が行われる。
この衝撃によってターゲットから原子が離脱し、基板上に堆積する。
3.利点と欠点
熱蒸発：
- 融点の低い材料に適している。
- 一般にコストが安く、操作も簡単。
- 膜の密度が低くなることが多く、るつぼ材料が蒸発した材料を汚染すると不純物が混入する可能性がある。
スパッタリング：
- ステップカバレッジが良く、凹凸のある表面をより均一にコーティングできる。
- 高純度膜が可能で、高融点を含む幅広い材料を蒸着できる。
- 一般に成膜速度が低く、操作が複雑でコストがかかる。
4.比較と考察
エネルギーと純度：
- スパッタリングは、より高い運動エネルギーを持つプラズマ環境で作動するため、より純粋で精密な原子レベルの蒸着が可能である。
- 熱蒸着は、より単純ではあるが、るつぼ汚染の可能性があるため、膜の純度が低くなる可能性がある。
蒸着速度と均一性：
- 熱蒸着は一般的に蒸着速度が速いが、スパッタリングほど複雑な表面や凹凸のある表面を均一にコーティングできない場合がある。
材料適合性：
- 熱蒸発法は融点の低い材料に適している。
- スパッタリングは、高融点材料を含む幅広い材料に対応できる。
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