スパッタ蒸着が蒸着より遅いのは、主に各プロセスに関わるメカニズムとエネルギーレベルの違いによる。
スパッタリングは、より高エネルギーの粒子を用いたより複雑なプロセスを伴うため、より単純で直接的な蒸着プロセスと比較して、蒸着速度が遅くなります。
スパッタ蒸着の速度が遅い4つの主な理由
1.成膜のメカニズム
スパッタリング:このプロセスでは、高エネルギー粒子（通常はイオン）による砲撃によって、固体のターゲット材料から原子が放出される。
高エネルギー粒子は、アルゴンのようなガス中のグロー放電によって生成される。
スパッタリングにおける相互作用の複雑さは、しばしば3次元のビリヤードの球の速度論と比較されるが、これが成膜速度を遅くする一因となっている。
このプロセスは、より制御された精密なものであるため、全体的な蒸着速度を遅くすることができる。
蒸着:これとは対照的に、蒸発は原料を沸点まで加熱して気化させ、基板上で凝縮させる。
このプロセスはより単純で直接的であるため、蒸着速度を上げることができる。
2.エネルギーレベル
スパッタリング:スパッタリングで蒸着される種は、イオン砲撃により高いエネルギー（1～100eV）を持ち、密着性と膜質を向上させることができるが、各原子を効果的に蒸着させるために多くの時間を必要とする。
蒸着:蒸着種はエネルギーが低く（0.1～0.5eV）、原子が基板に付着するためにそれほど正確に位置決めしたり、高いエネルギー状態にしたりする必要がないため、より速い蒸着が可能になる。
3.成膜速度と制御
スパッタリング:スパッタリングは高い蒸着速度を達成することができるが、特に純金属以外の材料では、一般的に蒸着速度が低い。
さらに、スパッタリングでは膜厚を正確に制御できないため、全体的な蒸着速度と均一性に影響を及ぼす可能性がある。
蒸着:蒸着は蒸着速度が速く（最大750,000 A min^1）、蒸着プロセスが単純で直接的であるため、大量生産に適している。
4.複雑さとコスト
スパッタリング:スパッタリングは、装置とセットアップがより複雑でコストがかかる。また、プロセスにより精密な制御と変数の管理が必要となるため、蒸着速度が遅くなる一因ともなる。
蒸着:蒸着システムは一般的に複雑でなく、コスト効率が高いため、より速く、より簡単な蒸着プロセスが可能である。
まとめると、スパッタリングで成膜速度が遅いのは、高エネルギー粒子を含む複雑なメカニズムによるもので、膜質と均一性は向上するものの、より単純で直接的な蒸発プロセスと比べて、本質的にプロセスが遅くなります。
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