蒸着

蒸着技術と真空蒸着の詳細

蒸着（じょうちゃく、英: vapor deposition）とは、金属や酸化物のような材料を蒸発させ、それを基板の表面に付着させることにより薄膜を形成するプロセスを指します。この方式は、主に物理蒸着（PVD）と化学蒸着（CVD）の二つに分類されますが、ここでは物理蒸着の一種である真空蒸着に焦点を当てます。

真空蒸着の原理とは

真空蒸着の基本的なプロセスは、真空状態にした容器内で蒸着用の材料を加熱し、材料を気化または昇華させます。蒸発した材料は、容器の別の位置に配置された基板の表面に付着して薄膜を形成します。具体的な加熱方法としては、抵抗加熱、電子ビーム加熱、高周波誘導加熱、そしてレーザーの利用などがあります。これにより、さまざまな金属（アルミニウム、クロム、金、銀など）や光学材料（SiO2、TiO2などの酸化物やフッ化物）を蒸着することが可能です。加えて、樹脂やガラスといった他の素材にも応用され、紙などに対する処理も行われます。

成膜過程において、基板や蒸着材料によっては、RFプラズマやイオン銃照射といった前処理を行うことで膜の密着性を向上させることができます。とは言え、被蒸着対象が樹脂の場合、前処理が逆効果となる場合もあり、その場合には事前の調査と試験が必要です。RFプラズマの手法では、高周波電源によってガスをイオン化し、基板表面の改質を図ります。一方、イオン銃はイオン化したガスを照射する機器で、薄膜形成を効率化します。

真空環境を維持する理由は二つあります。一つ目は、蒸着材料の分子が基板に達する前に気体分子と衝突してしまうのを防ぐためです。二つ目は、蒸着材料の蒸発温度を下げ、スムーズな蒸着を促進するためです。真空度はおおよそ10^-3〜10^-4 Pa程度が必要で、このためには真空ポンプが使用されます。

真空蒸着中の膜厚を測定する手法には、分光法を用いるものや水晶振動子に付着した蒸着材料の振動数の変化を計測する方法があります。

真空蒸着の具体的な用途

真空蒸着は、様々な分野で広く利用されています。具体的な使用例としては、光学薄膜（メガネやレンズの反射防止膜）、磁気テープ、ディスプレイの電極や半導体膜、食品包装材、電子部品などがあります。また、特撮テレビドラマ『宇宙刑事ギャバン』などで使用されるコスチュームの製作技術にもこの真空蒸着が応用されています。

真空蒸着の歴史

真空蒸着技術の起源は1857年にさかのぼり、物理学者マイケル・ファラデーがその基本原理に基づいて初めてこの技術を試みました。その後、1930年代に入ると油拡散ポンプの実用化が進み、主に光学用途として活用されるようになります。第二次世界大戦時には、他の光学機器の需要が高まり、この技術はさらに発展を遂げることになりました。

これらの特性や歴史的背景を踏まえると、真空蒸着は今後さらに多様な分野において利用される可能性が高いと考えられます。

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