PVDコーティング：熱蒸発とスパッタリング

PVD（物理蒸着）コーティングは、薄膜や表面コーティングの形成に広く用いられている技術です。一般的な方法の中でも、熱蒸着とスパッタリングは重要なPVDプロセスです。それぞれの詳細は以下の通りです。

1. 熱蒸発

• 原理：材料は真空チャンバー内で加熱され、蒸発または昇華します。蒸発した材料は基板上に凝縮し、薄膜を形成します。
• プロセス：
• 通常、抵抗加熱、電子ビーム、またはレーザーを使用して、原材料（金属、セラミックなど）が加熱されます。
• 物質が蒸発点に達すると、原子または分子は蒸発源から出て真空中を基板まで移動します。
• 蒸発した原子は基板の表面で凝縮し、薄い層を形成します。
• 用途:
• 金属、半導体、絶縁体の堆積によく使用されます。
• 用途には、光学コーティング、装飾仕上げ、マイクロエレクトロニクスなどがあります。
• 利点:
• 高い堆積率。
• 特定の材料に対してシンプルでコスト効率に優れています。
• 高純度のフィルムを製造できます。
• デメリット:
• 融点が低い、または蒸気圧が高い材料に限定されます。
• 複雑な表面上のステップカバレッジが不十分です。
• 合金のフィルム構成に対する制御が少ない。

2. スパッタリング

• 原理: プラズマからのイオンがターゲット材料に向かって加速され、原子がターゲットから放出(スパッタリング)され、基板上に堆積します。
• プロセス：
• ターゲット材料（金属、合金など）をチャンバー内に配置し、ガス（通常はアルゴン）を導入します。
• 高電圧を印加してプラズマを発生させ、ガスをイオン化します。
• プラズマからの正に帯電したイオンは負に帯電したターゲットに向かって加速され、原子を表面から物理的に除去します。
• これらの原子は基板上に堆積し、薄膜を形成します。
• 用途:
• 半導体製造、ガラスコーティング、耐摩耗コーティングの作成に広く使用されています。
• 合金、セラミック、または複雑な薄膜の作成に最適です。
• 利点:
• 金属、合金、酸化物など、幅広い材料を堆積できます。
• 複雑な形状でも優れたフィルム均一性と段差被覆性を実現します。
• フィルムの厚さと組成を正確に制御します。
• デメリット:
• 熱蒸発に比べて堆積速度が遅い。
• 装置の複雑さと高いエネルギーが必要となるため、コストが高くなります。

主な違い:

• 証言の出典:
• 熱蒸発は熱を使用して物質を蒸発させますが、スパッタリングはイオン衝撃を使用して原子を物理的に除去します。
• 必要なエネルギー:
• 熱蒸発はプラズマ生成ではなく加熱を利用するため、通常、スパッタリングよりも必要なエネルギーが少なくなります。
• 材料:
• スパッタリングは、蒸発しにくい高融点材料を含む、より広範囲の材料を堆積するために使用できます。
• フィルム品質:
• スパッタリングは一般に、フィルムの厚さ、均一性、組成をより適切に制御できます。