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コーティング豆知識

CVD(化学気相成長)

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CVD(化学気相成長)

1. CVDとは

CVDとは、薄膜の成膜方法の一つです。化学気相成長:Chemical Vapor Depositionの略でCVD(シーブイディー)と呼ばれ、目的となる薄膜の原料ガス(気体)を供給し、熱、プラズマ、光などのエネルギーを与えて化学反応により膜を堆積する方法です。
その与えるエネルギーによって、熱CVD、プラズマCVD、光CVDに分類されます。

CVD成膜は、切削工具の強化膜(窒化チタン、窒化炭素、DLC)、半導体の絶縁膜・保護膜(窒化シリコン、酸化シリコン)などに使われています。


2. CVDの成膜プロセス

一般的なCVDの成膜プロセスは、以下となります。

mame_2203_CVD_2.png

3. CVDの特長

3D形状に成膜可能

薄膜成膜用チャンバー内に原料ガスを充満させて加工する為、真空蒸着やスパッタに比べ、回り込み易く3D形状でも内外面に比較的均一に成膜が可能です。

低い真空度でも成膜可能

高真空にしなくても大気圧~低真空でも成膜が可能となり、加工開始するまでの排気時間も短くできます。
※量産性、価格を検討する際、排気時間~加工終了時間までの時間は重要なパラメーターとなります。CVDは、真空蒸着に比べ、排気時間を大幅に短くすることができます。

DLC(ダイヤモンドライクカーボン)コートが可能

ガス材料によって、DLCの成膜も可能。 
また、原料ガスの選択により、DLC成膜においても赤外線透過性能が高いもの、硬さを優先したもの等、様々な性能のDLC成膜が加工可能です。



4. 真空蒸着・スパッタとの比較(メリット・デメリット)

一般的な真空蒸着、スパッタの成膜方法とCVDの成膜方法において、分類、膜材料を比較すると以下の様になります。

分類 成膜方法 膜材料 成膜方法分類
PVD:物理的気相法 真空蒸着 固体 抵抗加熱
電子ビーム
イオンアシスト
スパッタ 固体 DC
RF
マグネトロン
CVD:化学的気相法 CVD 気体 熱CVD
プラズマCVD
光CVD


また、真空蒸着・スパッタ・CVDのメリット・デメリットは、以下の様になります。

成膜方法 メリット デメリット
真空蒸着

・多彩な薬品が容易に使用可能
・多層化し易く、様々な用途の機能膜が可能

・真空度が比較的高く、成膜開始まで時間がかかる
・複雑な形状へ、均一に成膜する事が難しい

スパッタ

・真空蒸着膜に比べ膜が高密度
・ロールコート等の連続成膜に向いている

・膜材料が高価・誘電体材料は不得意等、材料に制限がある
・膜の応力が大きく反り等が発生し易い
・成膜速度が遅い

CVD

・3D形状にも比較的均一に成膜可能
・低い真空度でも成膜が可能で、排気時間も短くできる
・原料ガスの選択によりDLC成膜が可能

・正確な膜厚制御が難しい
・比較的成膜時間が長い



5. ニデックのCVD

弊社では、プラズマCVDを使用して、硬さと赤外線透過性の両方に優れたDLCの開発・生産をしております。
詳細は、以下のリンク先となります。本記事と併せてDLC(リンク)もご覧頂ければ幸いです。

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