スパッタリング薄膜の基礎と制御技術 ～薄膜構造・物性評価、プロセス安定化、薄膜物性再現性向上～

セミナー趣旨

  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大きなエネルギーを持つためである。しかし、これは高い非平衡状態において薄膜が堆積されることを意味し、この高い非平衡性が薄膜の構造と物性が装置内の機材配置や微細な見えないプロセス条件変化に影響されるという厄介な問題を引き起こす。また、同時に、この非平衡性が薄膜に大きな応力を残留させるという短所をも生じさせることになる。これらの問題に対応することがスパッタリング法薄膜堆積を工業的に有為な薄膜堆積方法とする。
  本講演では、スパッタリング法の工業的展開において生産あるいは技術開発の現場において遭遇する諸問題に、「スパッタリング法の技術基盤の理解にもとづき対応する力」を身につけていくことを目標とする。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。

セミナープログラム

1. スパッタリング法概観
  1.1. スパッタリング現象
  1.2. スパッタリング法による薄膜堆積法概観
2. スパッタリング放電の工業的特徴
  2.1. 放電を理解するための基礎
  2.2. 直流マグネトロン放電の工業的特徴
  2.3. 高周波放電の工業的特徴
3. スパッタリング薄膜堆積におけるスパッタリング現象
  3.1. スパッタリング率
  3.2. スパッタリングされた粒子の持つエネルギーと熱中性化
  3.3. スパッタリングされた粒子のターゲットへの再堆積
  3.4. 堆積された薄膜のエネルギー粒子による再スパッタリング
4. スパッタリング法により作製された薄膜の構造と物性
  4.1. スパッタリング薄膜構造モデルと粒子の持つエネルギーの膜構造への影響
  4.2. 金属薄膜における基板温度・放電圧力の膜構造への影響
  4.3. 酸化物薄膜における基板温度・放電圧力の膜構造への影響
  4.4. 膜厚が数100 nm以下のである薄膜に対する構造モデルと物性
5. 反応性スパッタリング法の工業展開
  5.1. 反応性スパッタリング法とは
  5.2. 反応性スパッタリング法におけるプロセス安定性と制御
6. パルススパッタリング法
  6.1. パルススパッタリング法の概要
  6.2. パルススパッタリング法の工業的特徴
  6.3. ハイパワーインパルスパルススパッタリング法の工業的特徴
7. スパッタリング薄膜の内部応力
  7.1. 内部応力とは
  7.2. 内部応力の発生メカニズム
  7.3. 内部応力の評価方法
  7.4. 薄膜の構造と内部応力
  7.5. スパタリング薄膜と内部応力の実例
  7.6. 応力の抑制手法
8. スパッタリング薄膜における付着力の評価と向上
  8.1. 付着のメカニズム
  8.2. 付着力と全応力
  8.3. スパッタリング薄膜のはく離の機構
  8.4. 薄膜の付着力の評価方法
  8.5. 薄膜付着力の測定の実例
  8.6. 基板硬さの付着力測定結果への影響
  8.7. 付着力向上への指針
9. スパッタリング工業プロセスの安定化
  9.1. チャンバー内の状態が放電の安定性に与える影響
  9.2. チャンバー内の状態が薄膜物性の安定性に与える影響
  9.3. パッシブ制御から攻めの制御へ
10. まとめ
  10.1. 講習のまとめ
  10.2. 参考となる書籍紹介
＜質疑応答＞

セミナー講師

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

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