PVD（物理的気相成長法）やCVD（化学的気相成長法）のような薄膜蒸着技術は、材料特性、アプリケーション要件、プロセス制約に基づき、それぞれ異なる目的を果たす。PVDは、密着性に優れた高密度の高純度膜を作ることができるため、純金属の蒸着に好まれることが多く、CVDは、その優れた適合性により、窒化物、酸化物、複雑な形状に適しています。成膜温度、スループット、膜の均一性などの要素は、これらの方法の選択にさらに影響を与えます。以下では、PVDがCVDよりも最適な選択であることを判断するための主な考慮事項を説明します。
主なポイント
1. 材料適合性
- 金属用PVD:化学反応を避け、純度と導電性を維持できるため、元素金属（Al、Cu、Tiなど）の成膜に最適。
- 化合物用CVD:窒化物（例：TiN）や酸化物（例：SiO₂）に適している。 mpcvdマシン )は化学量論的な膜を形成するのに必要である。
2. 蒸着速度とスループット
- PVD:成膜速度が速く（μm/minの範囲）、半導体メタライゼーションのようなハイスループット・アプリケーションに適している。
- CVD:気相反応のため速度が遅いが、厚膜や複雑な基板では均一性に優れる。
3. 膜質と密着性
- PVD:耐摩耗性コーティング（自動車部品など）に重要な、強固な密着性を持つ緻密で低孔質の膜を形成する。
- CVD:不純物（残留炭素など）が混入する可能性があるが、適合性に優れ、複雑な3次元構造（MEMSデバイスなど）をカバーできる。
4. 温度感受性
- PVD:低温（多くの場合、室温～500℃）で動作するため、熱に敏感な用途（フレキシブル・エレクトロニクスなど）での基板損傷を避けることができる。
- CVD:一般に高温（例えばLPCVDでは800℃）が必要だが、PECVDでは300℃程度に低減され、シリコン・デバイスのギャップを埋める。
5. 業界特有の要求
- PVDの優位性:半導体（相互接続）、光学（ミラー）、自動車（ハードコーティング）。
- CVD優先:適合性や化学的安定性が最重要視される航空宇宙（遮熱）および生物医学（生体適合性コーティング）。
6. コストとスケーラビリティ
- PVD:小規模な金属コーティングでは運用コストが低いが、大型で複雑な部品では拡張性に限界がある。
- CVD:初期費用（ガスハンドリングなど）は高いが、バッチ処理された基材に均一なコーティングを施すには拡張性が高い。
実例
アルミニウム相互接続を必要とする半導体工場では、PVDの速度と純度がCVDの適合性を上回る。逆に、テクスチャのある表面にSiO₂絶縁膜を成膜する場合は、CVDが有利である。
これらの要因（材料の種類、スループット、膜質、熱的／幾何学的制約）を秤量することで、金属純度、速度、低温処理が優先される場合に、体系的にPVDを選択することができる。
総括表
| ファクター | PVDの利点 | CVDの利点 |
|---|---|---|
| 材料タイプ | 純金属（Al、Cu、Ti） | 窒化物、酸化物 (TiN, SiO₂) |
| 蒸着速度 | より速い (µm/min 範囲) | より遅いが均一 |
| フィルム品質 | 高密度、低孔質、強力な接着性 | 複雑な形状に対するより良い適合性 |
| 温度 | 低温（室温～500） | より高い（最高800℃、PECVDでは～300） |
| コストとスケーラビリティ | 小規模メタルコーティングには低コスト | 初期費用は高いが、バッチ処理には拡張可能 |
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