技術チーム · Kintek Solution

電子ビーム蒸着プロセスは、物理的気相成長法（PVD）において、基板上に高純度の薄膜コーティングを成膜するために使用される方法である。このプロセスでは、電子ビームを使用して原料を加熱・蒸発させ、真空チャンバー内の基板上に蒸着させる。

プロセスの概要

1. 電子ビームの開始： タングステンフィラメントに電流を流し、ジュール加熱と電子放出を起こす。
2. 電子の加速と集束： 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をかける。この電圧によって放出された電子が加速される。その後、強力な磁場がこれらの電子を統一ビームに集束させます。
3. ソース材料の蒸発： 集束した電子ビームは、るつぼ内のソース材料に衝突し、その高い運動エネルギーを材料に伝達する。このエネルギーにより、材料は蒸発または昇華します。
4. 基板への蒸着： 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します。これにより、通常5～250ナノメートルの薄いコーティングが形成されます。
5. オプションの反応性蒸着： 必要に応じて、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し、非金属膜を反応的に蒸着させることができる。

詳細説明

• 電子ビーム発生： 電子ビームは、タングステンフィラメントに電流を流すことで生成されます。タングステンフィラメントは発熱し、熱電子放出により電子を放出します。電子ビームの質と強度が蒸発プロセスの効率と効果に直接影響するため、これは非常に重要なステップです。
• 加速と集束： 放出された電子は、高電圧を印加することでソース材料に向かって加速される。磁場は電子ビームの集束に重要な役割を果たし、電子ビームがソース材料に集中し、正確に照射されるようにします。この集束されたビームは、高融点の材料を蒸発させるのに必要な高いエネルギー密度を提供する。
• 蒸発と蒸着： 電子ビームがソース材料に当たると、そのエネルギーが移動し、材料が急速に加熱されて蒸発します。蒸発した粒子は真空環境を移動し、基板上に堆積する。真空環境は、蒸発した粒子が空気分子と相互作用して経路が変化し、蒸着膜の純度が低下するのを防ぐために不可欠です。
• 膜厚と純度： 蒸着膜の厚さは、蒸発プロセスの時間やソース材料と基板間の距離を調整することにより、正確に制御することができる。膜の純度は、真空環境と電子ビームからソース材料への直接的なエネルギー伝達によって維持され、汚染を最小限に抑えることができる。

用途と利点

電子ビーム蒸着は、金、白金、二酸化ケイ素のような高融点材料の蒸着に特に有用である。このプロセスは高度に制御可能で、基板の寸法精度への影響を最小限に抑えながら、薄膜を正確に蒸着することができる。そのため、エレクトロニクス、光学、その他のハイテク産業など、薄膜で高純度のコーティングが求められる用途に最適です。