金属薄膜蒸着プロセスとは？

薄膜蒸着の仕組み - その利点と応用例

金属薄膜蒸着は、半導体、バイオセンサー、その他の特殊なフォトリソグラフィー・アプリケーションの製造によく使われるユニークな製造プロセスである。

このプロセスでは、慎重に薄く蒸着させる。 メタリックフィルムコーティング を基材にコーティングすることで、特定の材料特性を得ることができる。例えば、特別に設計された薄膜コーティングは、光学やイメージングの分野でガラスの光学特性を変更するために使用されている。より高度な生物医学や半導体の応用では、薄膜蒸着は導電性材料に特定の分子特性を持たせるために使われ、高度にカスタマイズ可能なチップ製造への道をさらに開く。

金属薄膜成膜プロセスの概要

一般的に、薄膜蒸着プロセスは、関連する特殊な製造方法に基づいて、2つの包括的なカテゴリーに分類される。

薄膜化学蒸着

化学蒸着プロセスでは、揮発性の化学流体を前駆体として使用し、基板表面を分子レベルで化学修飾する。

前駆体化学物質と基板のユニークな組み合わせは、特定の性能を向上させる材料特性を得るために利用される。最も顕著な例は、化学気相成長（CVD）プロセスであり、最先端の半導体製造アプリケーション用の高度に特殊な固体薄膜やコーティングを設計するために使用されます。

薄膜物理蒸着

業界全体で使用されている他の一般的な金属薄膜蒸着プロセスは、物理的気相成長法（PVD）である。この製造プロセスでは、熱力学的または電気機械的プロセスによって前駆物質を励起する。注意深く制御された励起により、材料は特定の分子を蒸気として放出し、基板上に蒸着されます。 

物理的気相成長プロセスの最も広く使用されている2つの形式は、真空熱蒸着とスパッタリング蒸着です。プラティパス・テクノロジーズで利用されているもう一つの特殊な物理蒸着は、電子ビーム蒸着と呼ばれています。

真空熱蒸発

真空熱蒸着は、プリカーサーを熱励起して気化させる製造プロセスである。蒸気分子は分子電位差を通して基材と結合し、信頼性の高い一貫した蒸着結果をもたらします。

スパッタ蒸着

スパッタ蒸着プロセスでは、電子スパッタリングによってソース材料を励起し、前駆材料を放出する。前駆体材料は、スパッタリングガス（通常はアルゴン）内で高レベルの電気を受ける。電気的な励起によってイオンが放出され、スパッタリングガス中を移動して基板にエネルギー的に衝突する。

マグネトロンスパッタリング蒸着

現代の製造業界で最も一般的に使用されているスパッタ蒸着プロセスは、マグネトロンスパッタリングである。その名が示すように、このプロセスは、スパッタリングイオンの堆積を促進するために、ターゲット基板近傍に極めて強い電流を発生させるマグネトロンを使用する。

電子ビーム蒸着 - 電子ビーム蒸着

電子ビーム蒸着（E-beam evaporationと呼ばれることもある）は、物理蒸着プロセスを開始するユニークな方法である。このプロセスは、高真空環境内でソース材料からイオンを発生させるために帯電したタングステン素子を利用する。基本的に、ソース材料は気体状態に変化し、蒸発する。

荷電イオンまたは電子ビームは、真空チャンバー内に保持された基板材料に衝突する。プロセスが完了すると、以前は気体であったソース材料が固化し、基板表面に薄い金属コーティングが形成される。

金属薄膜蒸着への応用

金属薄膜蒸着は、消費者、商業、医療、工業など、さまざまな用途で利用される重要な製造プロセスです。一般的な例としては、以下のようなものがある：

• 半導体製造。
• 光ファイバーシステム。
• 産業用レーザーシステム。
• 医療用エレクトロニクスおよびバイオメディカル機器
• 高度な光学およびイメージング・アプリケーション。
• 民生用、業務用、産業用電子機器を幅広く扱う。

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