蒸着プロセスとは？CvdとPvd技術ガイド

蒸着は、材料を蒸気の形で堆積させることによって、基板上に薄膜やコーティングを作成するために使用されるプロセスである。半導体、光学、保護膜などの産業で広く使用されている。蒸着には主に化学蒸着（CVD）と物理蒸着（PVD）の2種類がある。CVDはガス状の前駆物質と基板が化学反応を起こして薄膜を形成するのに対し、PVDは蒸発、スパッタリング、プラズマ励起などの物理的プロセスによって基板上に材料を蒸着させる。どちらの方法も、均一で高品質なコーティングを実現するには、温度、圧力、ガスの流れを正確に制御する必要があります。

キーポイントの説明

化学気相成長法（CVD）：
- プロセスの概要： CVDでは、有機金属ガスまたは反応性ガスで満たされたチャンバー内に基板を置く。ガス分子は基板表面と反応し、化学反応によって薄膜を形成する。
- 関与するステップ
  - 反応ガス種の基材表面への輸送。
  - ガス種の表面への吸着
  - 膜成長につながる表面触媒反応。
  - 副生成物の脱着とチャンバーからの除去。
- 応用例 CVDは、半導体製造における二酸化ケイ素やダイヤモンドライクカーボンコーティングなど、高純度かつ高性能なコーティングの作成に使用される。
物理的気相成長法（PVD）：
- プロセスの概要： PVDは、ソース（ターゲット）から基板への材料の物理的な移動を伴う。これは、スパッタリング、蒸着、プラズマ励起などのプロセスによって達成される。
- 含まれるステップ
  - スパッタリングや蒸着などの方法によるコーティング材料の気化。
  - 気化した原子や分子を基材に移動させる。
  - 材料を基板に蒸着させて薄膜を形成する。
- 用途 PVDは、装飾用コーティング、耐摩耗性コーティング、光学フィルムによく使用される。
スパッタリング蒸着：
- プロセスの概要： PVDの一種で、高エネルギーイオン（通常はアルゴン）がターゲット材料に衝突して原子を放出し、その原子が基板上に堆積する。
- 利点： スパッタリングでは膜厚や組成を精密に制御できるため、薄膜太陽電池や磁気記憶媒体などの用途に最適。
CVDとPVDの主な違い：
- メカニズム： CVDは化学反応に依存するが、PVDは物理的プロセスに基づく。
- 温度： CVDは、PVDに比べて高温を必要とすることが多い。
- 膜質： CVD膜は一般的に、段差のカバー率や均一性に優れた膜が得られるが、PVD膜は指向性が強い。
蒸着に影響を与える要因
- 基板の準備： 蒸着膜の良好な密着性を確保するため、基板は清浄で適切に準備する必要がある。
- プロセスパラメーター： 温度、圧力、ガス流量、投入電力を注意深く制御し、所望の膜特性を達成する必要がある。
- 蒸着後の処理： 密着性、応力、結晶性などの膜特性を改善するために、アニールや熱処理が必要になる場合があります。
蒸着法の応用
- 半導体： マイクロエレクトロニクスの絶縁層、導電層、半導体層の成膜に使用される。
- 光学レンズやミラーの反射防止膜、反射膜、フィルター膜を製造。
- 保護コーティング 工具や部品の耐摩耗性、耐食性、熱安定性を高める。

蒸着に関わる原理とステップを理解することで、メーカーは特定の用途に適した方法を選択し、高品質で耐久性のあるコーティングを実現することができます。

要約表

側面	化学的気相成長（CVD）	物理蒸着 (PVD)
メカニズム	ガス状前駆体と基板との化学反応。	蒸発、スパッタリング、プラズマ励起などの物理的プロセス。
温度	より高い温度が必要。	CVDに比べ低温。
膜質	より良い段差カバーと適合性。	より指向性の高いフィルム
用途	高純度コーティング（二酸化ケイ素、ダイヤモンドライクカーボンなど）。	装飾コーティング、耐摩耗コーティング、光学コーティング
主なステップ	輸送、吸着、表面反応、脱着。	気化、移動、蒸着