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蒸着技術への応用

高融点金属は、蒸着という手段を使って、基板をその金属の膜で覆う技術に用いられることがあります。
蒸着とは、金属などを蒸発させることで形成した膜を、基板の表面に施すことを言います。
これには、物理蒸着(PVD)と呼ばれる方法と、化学蒸着(CVD)と呼ばれる方法があります。
高融点金属が薄膜技術に応用される蒸着方法は、PVD法に含まれます。
PVD法には、真空蒸着、スパッタリングなどの方法があります。

スパッタリングとは

真空にした空間に不活性ガスを入れて、基板(被膜材料)とターゲット(成膜材料)の間に直流高電圧をかけると、イオン化した不活性ガスがターゲットに衝突し、その勢いでターゲット物質(スパッタリングターゲット)がまき散らされ、基板に膜ができるという仕組みです。
スパッタリングは乾式の成膜方法です。
真空蒸着と違って湿式ではないため、被膜する素材が、液体や高温になった気体に触れることなく被膜を施すことができます。
樹脂、ガラス、セラミックなどに、電極、シールド、マスキングなどの目的で用いる方法です。
高融点金属においては、フラットパネル、太陽電池、リチウム電池、DVDなどの被膜にも使われます。
スパッタリングには、大画面ディスプレイや太陽電池などの広い面積でも、安定して均等に薄く成膜できる特長があります。
ターゲットの性質によって薄膜の性質も変化します。

スパッタリングターゲットの製造

原料粉末を融点よりも低い温度で熱し、固化させて成形することを、焼結法と言います。
高い融点の酸化物などに用いる方法です。
原料粉末を融点よりも高い温度で溶かし、液状化させて成形することを、溶解法と言います。
低い融点の金属や合金に用いる方法です。

動画で見る真空蒸着装置

真空蒸着とは

真空蒸着には、高真空雰囲気の空間において、電気加熱による抵抗加熱型真空蒸着や電子ビーム加熱による電子ビーム蒸着などがあり、加熱によって成膜材料が蒸発し、基板に成膜する方法です。
成膜材料には、タングステン、モリブデン、タンタルなどの高融点金属が使われています。

ここに挙げた蒸着方法はごく一部に過ぎません。
成膜材も基板材も、ともに多様な性質の組み合わせで、それぞれに適した蒸着方法が編み出されています。