真空蒸着めっきの性能に影響を与える要因

1. 蒸発速度は蒸着コーティングの特性に影響します

蒸発速度は堆積膜に大きな影響を与えます。低い堆積速度で形成されるコーティング構造は緩く、大きな粒子の堆積が発生しやすいため、コーティング構造の緻密性を確保するために、より高い蒸発速度を選択することが非常に安全です。真空チャンバー内の残留ガス圧力が一定であれば、基板への衝撃速度も一定値になります。したがって、高い堆積速度を選択すると、堆積膜に含まれる残留ガスが減少し、残留ガス分子と蒸発膜粒子との化学反応が減少します。その結果、堆積膜の純度が向上します。ただし、堆積速度が速すぎると、膜の内部応力が増加し、膜欠陥が増加し、さらには膜の破裂につながる可能性があることに注意してください。特に、反応性蒸着めっきプロセスでは、反応ガスを蒸着膜材料の粒子と十分に反応させるために、より低い堆積速度を選択できます。もちろん、材料によって適切な蒸発速度は異なります。実例として、反射フィルムの蒸着を挙げます。膜厚が600×10-8cmで蒸着時間が3秒の場合、反射率は93%です。しかし、同じ膜厚条件で蒸着速度を遅くすると、蒸着完了までに10分かかります。このとき、膜厚は同じですが、反射率は68%に低下します。

2. 基板温度は蒸着コーティングに影響します

基板温度は蒸着コーティングに大きな影響を与えます。基板温度が高いと、基板表面に吸着した残留ガス分子が除去されやすくなります。特に水蒸気分子の除去は重要です。また、高温では、物理吸着から化学吸着への変化が促進されやすく、粒子間の結合力が高まります。さらに、蒸気分子の再結晶温度と基板温度の差が小さくなり、膜界面における内部応力が低減または除去されます。さらに、基板温度は膜の結晶状態と関連しているため、基板温度が低い場合や加熱しない場合は、非晶質または微結晶のコーティングが形成されやすい傾向があります。逆に、基板温度が高い場合は、結晶性のコーティングが形成されやすくなります。基板温度の上昇は、コーティングの機械的特性の向上にも役立ちます。もちろん、コーティングの蒸発を防ぐために、基板温度は高すぎてはなりません。

3. 真空チャンバー内の残留ガス圧はフィルム特性に影響を与える

真空チャンバー内の残留ガス圧力は、膜の性能に大きな影響を与えます。残留ガス分子の圧力が高すぎると、蒸発粒子と衝突しやすくなり、基板上の粒子の運動エネルギーが低下し、膜の密着性にも悪影響を及ぼします。さらに、残留ガス圧力が高すぎると、膜の純度に深刻な影響を与え、コーティング性能を低下させます。

4. 蒸着コーティングにおける蒸発温度の影響

蒸発温度が膜性能に与える影響は、温度による蒸発速度の変化によって示されます。蒸発温度が高いと、蒸発熱は減少します。膜材料が蒸発温度を超えて蒸発すると、わずかな温度変化でも膜材料の蒸発速度が急激に変化する可能性があります。そのため、膜の堆積中に蒸発温度を正確に制御し、蒸発源の加熱時に大きな温度勾配が生じないようにすることが非常に重要です。昇華しやすい膜材料の場合、蒸発用のヒーターとして材料自体を選択するなど、対策も非常に重要です。

5. 基板とコーティングチャンバーの洗浄状態はコーティング性能に影響します。

基板およびコーティングチャンバーの清浄度がコーティング性能に与える影響は無視できません。堆積膜の純度に重大な影響を与えるだけでなく、膜の密着性も低下させます。そのため、基板の清浄、真空コーティングチャンバーとその関連部品（基板フレームなど）の洗浄処理、そして表面の脱ガス処理は、いずれも真空コーティングプロセスにおいて不可欠なプロセスです。