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を与える。

蒸着速度は成膜に大きな影響を与えます。蒸着速度が低いと、コーティング構造が緩くなり、大きな粒子が堆積しやすくなるため、蒸着速度を高くしてコーティング構造の緻密性を確保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の圧力が一定の場合、基板への衝撃速度は一定値になります。したがって、蒸着速度を高くすると、成膜に含まれる残留ガスが減少し、残留ガス分子と蒸着膜粒子との化学反応が抑制されます。そのため、成膜の純度を向上させることができます。ただし、蒸着速度が速すぎると、膜の内部応力が増加し、膜の欠陥が増加し、膜の破断につながる可能性もあることに注意が必要です。特に、反応蒸着プロセスでは、反応ガスが蒸着膜材料の粒子と十分に反応するように、蒸着速度を低くすることができます。もちろん、材料によって適切な蒸着速度は異なります。実例として、反射膜の成膜を考えてみましょう。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、成膜に10分かかります。この場合、膜厚は同じですが、反射率は68%に低下します。

2. 下地温度は蒸着コーティングに影響を与える

基板温度は蒸着コーティングに大きな影響を与えます。基板温度が高い場合、基板表面に吸着した残留ガス分子は容易に除去されます。特に水蒸気分子の除去は重要です。さらに、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、粒子間の結合力が強くなります。また、水蒸気分子の再結晶化温度と基板温度の差が小さくなるため、膜界面にかかる内部応力が軽減または解消されます。加えて、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質のコーティングが形成されやすくなります。逆に、温度が高い場合は、結晶質のコーティングが形成されやすくなります。基板温度を上げることは、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、基板温度が高すぎないように注意する必要があります。

3. 真空チャンバー内の残留ガス圧はフィルムの特性に影響を与える。

真空チャンバー内の残留ガスの圧力は、膜の性能に大きな影響を与えます。圧力が高すぎる残留ガス分子は、蒸発粒子と衝突しやすく、基板上の粒子の運動エネルギーを低下させ、膜の密着性を損なうだけでなく、膜の純度を著しく低下させ、コーティング性能を低下させる原因にもなります。

4. 蒸着温度が蒸着コーティングに及ぼす影響

蒸発温度が膜性能に及ぼす影響は、温度による蒸発速度の変化によって示されます。蒸発温度が高い場合、蒸発熱は低下します。膜材料が蒸発温度以上で蒸発する場合、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。したがって、蒸発源を加熱する際に大きな温度勾配が生じないように、成膜中の蒸発温度を正確に制御することが非常に重要です。昇華しやすい膜材料の場合、材料自体を蒸発用ヒーターとして選択するなど、他の対策も非常に重要です。

5. 基材および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を与える。

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及ぼす影響は無視できません。清浄度が低いと、成膜される膜の純度が著しく低下するだけでなく、膜の密着性も低下します。したがって、基板の浄化、真空コーティングチャンバーおよび関連部品（基板フレームなど）の洗浄処理、そして表面の脱ガスは、真空コーティングプロセスにおいて不可欠な工程です。