成膜装置 – metoree本番管理

成膜装置とは

成膜装置とは、その名の通り膜を作成するための装置のことです。

薄膜の厚さや純度、有機物・無機物に応じて、さまざまな種類の成膜装置が開発されており、例えば半導体関連の材料のように高純度で均一な膜が必要な場合は、高真空の成膜装置が利用されます。

一方、フィルムのような大面積で大量生産が求められる製品に対しては、ロールトゥロール式やバッチ式などの方法が選択されます。また、溶液を乾燥させて成膜する際には、スピンコート式やインクジェット式といった装置が活用され、溶液を塗布した後、乾燥させて成膜を行うことが可能です。

成膜装置は、用途や条件に応じて適切なタイプを選択することが重要です。その選択によって、より効率的で高品質な製品の開発が可能となります。

高純度金属酸化物用の成膜装置は、半導体部品など高純度で薄く均一な金属酸化物の成膜に適しており、高真空の成膜装置が用いられます。また、車のヘッドランプやカメラレンズなど、光の反射を抑制する薄い金属反射膜を表面に成膜する際にも同様の装置が利用可能です。

一方、樹脂フィルムや薄い金属箔など大量生産が求められる製品には、ロールトゥロール式やバッチ式などの成膜装置が適しています。これらの製品はマイクロメートルオーダーの厚みを持ちます。

また、有機EL材料などのプリンテッドエレクトロニクスと呼ばれる有機半導体薄膜は、インクジェット式の成膜装置で作られます。

成膜装置には、高真空成膜装置とロールトゥロール法などの大量生産用成膜装置があります。

高真空の成膜装置は、物理的気相成長法 (PVD) と化学的気相成長法 (CVD) の2種類があります。PVD法には蒸着法とスパッタリング法があり、方法は多種多様です。蒸着法では、膜の材料を加熱して揮発させ、装置上部に取り付けた基板に付着させて膜を成長させます。

スパッタリング法では、電圧によって加速した粒子を膜の材料にぶつけて飛ばし、飛んだ粒子が装置上部に取り付けた基板に付着して膜を成長させます。いずれの方法も、高真空条件で大気中に含まれる酸素などが膜に入らないようにすることで、高純度な膜を得ることが可能です。

ロールトゥロール法とは、ロール状に巻いた基板を回転させながらその上に膜を塗っていく方法です。大量生産や大面積の膜の製造に向いています。

均一な膜を作るためには、サンプル溶液の粘度を一定の範囲に収める必要があります。この粘度は回転数やサンプルの物性によって異なるため、成膜条件の検討の際はサンプルの粘度も考慮することが大切です。

成膜装置と併用される機械として、真空ポンプ、基板ヒーター、エッチング装置、検査装置の4種類が挙げられます。

1. 真空ポンプ
成膜装置では、高純度な膜を作成するために高真空状態が必要です。真空ポンプは、成膜装置内の空気を抜き取って高真空状態を作り出す役割を果たしています。不純物が膜に混入することを防ぎ、品質の高い膜が作成できます。

2. 基板ヒーター
基板ヒーターは、成膜過程で使用される基板の温度を調整する機械です。成膜に適した温度に基板を加熱することで、膜の密着性や均一性が向上し、より高品質な膜が得られます。

3. エッチング装置
成膜後の基板には、所定の形状やパターンを形成するためにエッチングが必要です。エッチング装置は、薬液やプラズマを用いて膜の一部を選択的に除去する機能を持っています。微細な回路パターンなどが形成されることになります。

4. 検査装置
成膜が完了した後には、品質検査が重要です。検査装置は、膜の厚さ、均一性、密着性などの品質を確認するために使用されます。不良品の早期発見や製造プロセスの改善が可能となり、全体の生産効率が向上します。