スパッタリング薄膜 の基礎と制御技術【2日間講座】 〜構造・物性評価、プロセス安定化、薄膜物性再現性向上〜

資料・内容充実！じっくり学べる2日間講座！

技術基盤の理解、薄膜堆積プロセスの制御、再現性向上、応力残留、付着力の向上、トラブル対応！

日時：2017年8月30日（水）　10:30-16:30：2017年8月31日（木）　10:00-16:00

講師

金沢工業大学　バイオ・化学部　応用化学科　教授　博士（工学） 草野　英二 先生

受講料

1名61,560円(税込（消費税8％）、資料・昼食付) 　＊1社2名以上同時申込の場合 、1名につき50,760円 　　　　　 ＊学校法人割引 ；学生、教員のご参加は受講料50％割引。

セミナーポイント

スパッタリング法は，工業的に広く使われている薄膜作製法である．スパッタリング法の特徴として，基板温度を上げることなく，物性に優れた薄膜が得られるということが挙げられる．これは，スパッタリング法においてターゲットから発生した粒子が高いエネルギーを持つためである．しかしながら，粒子エネルギーが高いということは，薄膜堆積プロセスが非平衡プロセスであることを意味する．非平衡堆積プロセスであるがゆえに，薄膜がマクロ構造を持ち，さらに薄膜のマクロ・ミクロ構造の両者が堆積プロセスの非平衡性に影響される．その結果として，放電圧力の変化が薄膜構造さらには物性に影響する，チャンバー内の不純物が薄膜構造・物性に大きく影響する，ターゲット中の不純物が薄膜構造・物性に影響する，さらには，薄膜に大きな応力が残留するという問題が発生する．特に，スパッタリング法により堆積された薄膜において問題となる薄膜剥離の多くはこの残留応力によるものである．物性の制御，さらにはその再現性とともに，応力の残留と，それにともなう薄膜の基板からの剥離は，プロセスやデバイスの信頼性を保証する上での大きな問題であり，スパッタリング生産において必ず遭遇する問題であるともいえる．本講演では，スパッタリング法の技術基盤を理解し，薄膜堆積プロセスの制御とその再現性向上，さらにと応力残留および付着力の向上との関連を理解した上で，生産あるいは技術開発の現場において遭遇する薄膜物性制御および応力残留および薄膜の剥離を中心とするトラブルに対応する力を身につけていくことを目標とし，スパッタリングプロセスの特徴とスパッタリングプロセスにより得られる薄膜物性の特徴を解説する．生産あるいは技術開発の現場で活躍するエンジニアに必須の講義である．

セミナー内容

1.　スパッタリング法基盤技術　〜真空，プラズマ，および薄膜堆積〜
　1.1.　真空と入射粒子束，平均自由行程
　　・圧力と数密度の関係とは？
　　・平均自由行程とは？
　　・基板に入射する粒子束の大きさとは？
　　・基板に入射するエネルギーの大きさは？
　1.2.　プロセスプラズマの基礎と粒子エネルギー
　　・スパッタリング法におけるプラズマの役割とは？
　　・シースの役割とは？　イオン化されなければシースにおける加速はない
　　・基板の電位は，自己バイアス，グラウンド電位とは？
　　・パルス放電におけるシースの挙動はどのようなものか？　
　1.3.　スパッタリング法における薄膜堆積機構の基礎
　　・薄膜成長ではなく堆積機構-低温基板上における薄膜堆積とは？
　　・薄膜材料の基板へのぬれと薄膜堆積機構の関係とは？
　　・配向堆積とは？

2.　スパッタリング法の基礎
　2.1.　スパッタリング
　　・スパッタリング現象とは？
　2.2.　スパッタリング率とスパッタリングされた粒子の持つエネルギー
　　・スパッタリング率とは何か？
　　・スパッタリング率はどのような因子に影響されるのか？
　　・スパッタリングされた粒子のエネルギーはいくらくらいか？
　　・基板に到達する粒子のエネルギーはいくらかぐらいか？
　　・基板上で粒子エネルギーはどのように使われるのか？
　2.3.　スパッタリング法により作製された薄膜の特徴
　　2.3.1.　スパッタリングされた粒子の持つエネルギーの膜構造への影響
　　・粒子エネルギーが薄膜の構造に与える影響とは?
　　・スパッタリング薄膜のミクロ・マクロ構造とは？
　　2.3.2.　基板温度・放電圧力の膜構造への影響
　　・基板温度が薄膜構造に与える影響とは？
　　・放電圧力が薄膜構造に与える影響とは？
　　2.3.3.　スパッタリング法の非平衡性とその薄膜物性への影響
　　・非平衡性が薄膜構造および薄膜物性に与える影響とは？
　　・スパッタリング薄膜の構造および特徴とは？

3.　種々のスパッタリング法とその特徴
　3.1.　直流マグネトロンスパッタリング法
　　・２極スパッタリング法とマグネトロンスパッタリング法の違いは？
　　・マグネトロンの利点とは何か？　
　3.2.　高周波マグネトロンスパッタリング法
　　・容量結合プラズマとは？
　　・なぜ，高周波スパッタリング？
　　・なぜ，13.56MHz？
　　・高周波スパッタリング法の安定性とは？
　3.3.　アンバランストマグネトロンスパッタリング法
　　・アンバランストマグネトロンスパッタリング法とは？何がアンバランスなのか？
　　・アンバランスト法の特徴とは？
　　・基本に戻って．基板バイアスとは何か？　
　3.4.　パルススパッタリング法
　　・パルススパッタリング法とは？
　　・なぜ，100kHz？
　　・交流（低周波数）スパッタリング法は，なぜ，ばかげているか？
　　・パルススパッタリング法でアノード消失は避けられたのか？
　　・ハイパワーインパルス法とは？　
　3.5.　イオン化スパッタリング法
　　・なぜ，イオン化スパッタリング法？
　　・イオン化スパッタリング法の欠点とは？
　　・アンテナコイルの電位は？
　　・イオン化プラズマの電位は？
　　・そもそもイオン化スパッタリングとは何なのか？
　3.6.　イオンビームスパッタリング法
　　・イオンビームスパッタリング法とプラズマスパッタリング法の違いとは？
　　・イオンビームスパッタリング法により堆積された薄膜の特徴とは？
　3.7.　反応性スパッタリング法
　　3.7.1.　反応性スパッタリング法と非反応性スパッタリング法の比較
　　・反応性スパッタリング法を使う理由，使わない理由とは？
　　・反応はどこで起こるのか？
　　・反応性スパッタリング法で堆積される薄膜は？
　　3.7.2.　化合物モードと金属モード〜スパッタリング率の低下〜
　　・反応性スパッタリング法における薄膜堆積速度の低下とは？
　　・反応性スパッタリングは不安定？
　　3.7.3.　化合物薄膜堆積における薄膜堆積速度の向上
　　・化合物薄膜堆積速度の向上は可能か？

4.　スパッタリングターゲット
　4.1.　スパッタリングターゲットの役割
　　・薄膜材料供給材としてのターゲットの役割とは？
　　・電極としてのターゲットの役割とは？
　　・ターゲット材のスパッタリングプロセスに対する負の影響とは？
　　・とにかく割れてはいけない！
　4.2.　スパッタリングターゲットに求められる品質とその薄膜物性および再現性への影響
　　・純度，密度，熱伝導度，ボンディング方法，何が大切か？
　　・ターゲット密度あるいは粒径と薄膜物性に相関はあるか？
　　・薄膜物性再現のためのターゲット品質管理とは？

5.　スパッタリング薄膜の内部応力
　5.1.　内部応力とは
　　・薄膜における内部応力とは何か？
　　・大事なのは熱応力？スパッタリングプロセスに起因する固有応力？
　　・基板温度と応力の関係は？
　　・応力の緩和と基板の反りの関係とは？
　　・全応力と応力の関係は？
　5.2.　内部応力の発生メカニズム
　　・スパッタリング法で薄膜になぜ高い応力が発生するのか？
　　・引張の場合と圧縮の場合，どこが違うのか？
　5.3.　内部応力の評価方法
　　・応力の評価方法とは？
　　・緩和を測る方法とは，ひずみを測る方法とは？
　　・本当に応力を測ることができているのか？
　5.4.　薄膜の構造と内部応力
　　・スパッタリング薄膜における薄膜構造と応力の関係とは？
　5.5.　スパタリング薄膜と内部応力の実例
　　・放電圧力が応力に与える影響とは？
　　・基板温度が応力に与える影響とは？
　　・薄膜粒子の原子量あるいは式量と応力の発生しやすさの関係とは？
　5.6.　応力の抑制手法
　　・応力を低くすることはできるのか？
　　・応力を低くすると膜質が低下するのか？
　　・応力緩和層は存在しうるのか？

6.　スパッタリング薄膜における付着と内部応力
　6.1.　薄膜の付着力とは
　　・なぜ，付着する？なぜ，はがれる？
　　・薄膜だから付着力が問題なのか？世の中，すべて付着している！
　　・付着と表面自由エネルギーの関係？
　　・洗えば洗うほど表面は不安定になる？
　　・薄膜と基板界面の構造は？
　　・そもそも付着力とは？付着仕事？付着エネルギー？　
　6.2.　付着力と応力
　　・力がかからなければ薄膜ははがれない？
　　・なぜ，スパッタリング薄膜だけで付着力が問題となるのか？
　　・応力と実際の付着力の関係は？
　6.3.　付着力の定量的評価方法
　　・付着力を評価できるのか？
　　・付着力評価への応力の影響とは？
　　・実際の付着力評価方法とは？
　6.4.　付着力の向上手法
　　・付着力を向上するとは？
　　・付着力を大きくするのか，応力を小さくするのか？
　　・中間層の役割とは？
　6.5.　基板硬さと付着力の関係
　　・基板が硬いと付着力が向上？
　　・付着力が，やはり基板に影響されるのか？
　　・付着力測定が基板に影響されるのか？
　6.6.　付着力向上への指針
　　・付着力向上への指針はあるのか？やはり，付着力を向上させたい！
　　・妥協点を見いだすしかないのか？
　　・基板前処理は有効か？

7.　スパッタリングプロセスのさらなる安定化を目指して
　7.1.　チャンバー内の状態がプラズマの安定性に与える影響
　　・より，プラズマを安定化するためには？
　　・プラズマは，何を基準として自らの電位と広がりを決めているのか？
　　・チャンバー壁の状態はどのようにプラズマに影響するのか？
　7.2.　チャンバー内の状態が薄膜物性に与える影響
　　・薄膜は最大のゲッタリングポンプである！
　　・放電を開始するとチャンバー内の清掃が始まる？
　　・基板ホルダーは基板とともに水を持ち込む？
　　・汚れはすべて薄膜へ！
　7.3.　ターゲットの状態がプラズマおよび薄膜物性に与える影響
　　・ターゲット表面がプラズマに影響する？　
　　・汚れ，電気的状態，表面積？
　7.4.　パッシブ制御から予知制御へ
　　・守りの制御から，攻めの制御へ！

8.　文献紹介
　8.1.　参考となる書籍紹介

＜質疑応答＞