電子ビーム蒸着は、基板上に材料の薄層を蒸着するために使用される方法である。この技術は、物理的気相成長法(PVD)と呼ばれる大きなグループの一部である。集束した電子ビームを使って、通常は真空環境で材料を加熱・蒸発させる。この方法は、基板上に高純度で緻密なコーティングを施すのに適している。また、他の方法では加工が困難な高融点の材料も扱うことができます。
電子ビーム蒸着の物理学とは?4つの主要ステップ
1.電子ビームの発生と集束
プロセスはタングステンフィラメントから始まる。このフィラメントに電流を流すと、フィラメントが発熱し、電子が放出される。フィラメントとソース材料を入れたルツボの間に高電圧が印加される。この電圧によって、電子は材料に向かって加速される。強い磁場は、これらの電子を統一ビームに集束させるために使われる。
2.エネルギー移動と蒸発
高エネルギー電子ビームが、るつぼ内のソース材料に衝突する。電子の運動エネルギーが材料に伝達され、材料が加熱され、最終的に蒸発する。電子ビームの電気密度が高いため、このエネルギー伝達は非常に効率的です。この効率により、融点の高い材料の蒸発が可能になる。
3.基板への材料の蒸着
蒸発した材料は真空チャンバー内を移動し、ソース材料の上に配置された基板上に堆積する。その結果、基板上に高純度の薄いコーティングが形成される。コーティングの厚さは、用途に応じて5~250ナノメートルまで変化する。
4.反応蒸発(オプション)
蒸発プロセスでは、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ができる。これにより、非金属膜の反応性蒸着が可能になり、蒸着できる材料の範囲が広がります。
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