中古 イオンシャワー成膜装置

成膜装置は、真空中で基板の表面に金属や酸化物、窒化物などの薄い膜を付ける装置の分野で、スパッタ装置、真空蒸着機、EB蒸着機、CVD装置などがここに入る。半導体や電子部品の配線と絶縁膜、光学部品の反射防止膜、ハードディスクやディスプレイ、工具の硬質膜、研究用の試料作りまで、薄膜を使うほとんどの製品と研究に関わっている。
膜の作り方は大きく二つに分かれる。材料を物理的に飛ばして付ける物理気相成長(PVD)と、ガスの化学反応で膜を作る化学気相成長(CVD)である。スパッタと蒸着はPVDの代表で、CVD装置は後者にあたる。PVDは比較的低い温度で金属や化合物の膜を付けやすく、CVDは段差の多い基板でも膜を均一に覆いやすい。どの方式でも、膜の厚さ、均一さ、密着、緻密さ、不純物の少なさが品質の指標になり、それを決めるのが成膜中の圧力、基板の温度、成膜の速さである。
スパッタ装置は、アルゴンなどのプラズマ中のイオンを材料の板(ターゲット)に当て、はじき出された原子を基板に付ける。磁石でプラズマを閉じ込めるマグネトロン方式が主流で、金属には直流(DC)、絶縁物には高周波(RF)の電源を使う。融点の高い金属や合金、化合物も膜にしやすく、密着の良い膜が得られる。イオンビームコーターも、イオン源から引き出したビームでターゲットをスパッタする仲間で、緻密で平滑な膜が得られることから、光学薄膜や顕微鏡試料の薄いコーティングに使われる。
真空蒸着機は、材料を加熱して蒸発させ、基板に付ける。抵抗加熱のボートで加熱する方式と、電子ビームを当てて加熱するEB蒸着機がある。EB蒸着は融点の高い金属や酸化物も蒸発させられ、多層の光学膜にも使われる。蒸発した原子がまっすぐ飛ぶため、レジストのパターンの上に膜を付けて余分を剥がすリフトオフ加工と相性が良い。
CVD装置は、原料ガスを流して基板の上で反応させ、膜を作る。熱で反応させる熱CVD、プラズマで反応を助けて低い温度で成膜するプラズマCVDなどがあり、段差の側面や底まで回り込んで膜が付きやすい。シランなどの可燃性・毒性ガスを使うことが多く、ガス供給と除害の設備が要る。原子層ごとに膜を積む原子層堆積(ALD)も、CVDから派生した方法として使われるようになっている。
選び分けは、付けたい材料、求める膜質(密着、緻密さ、段差の覆い方)、基板の大きさと温度の制約、処理する量で決まる。研究用には一つのチャンバーで試料を出し入れするバッチ式が、量産にはロードロック室やインラインで連続処理する装置が使われる。