★スパッタ現象の特徴から薄膜の形成過程及び応力・付着力の理解、

装置・真空管理、パーティクル対策まで！

　教科書に記載されていない・または説明が十分でなく誤解されやすい

実務上のポイントをふまえ講義します！

＜教科書にない、実用的な＞

スパッタリング薄膜の膜質制御・

装置管理とトラブル対策

【提携セミナー】

主催：株式会社情報機構

スパッタリングによる機能性薄膜の機能を如何に引き出すかという観点から，教科書に記載されていない・あるいは説明が十分でないため誤解しやすい真空技術とスパッタリングのポイントをお話します．

焦点を絞るポイントは，①真空の質と膜質の関係，特に水の排気の問題，②真空中の熱と温度に関する問題，③スパッタリングで基板に飛来する高エネルギー粒子の問題です．

日常のメンテナンスや業務上のトラブル対策についても述べます．

◆受講後、習得できること

• 真空技術では，高真空の作り方，水の排気，水の排気に関する堀越モデル，ガス配管のパージ方法など
• 真空中の熱の取り扱い方
• スパッタリングで基板に飛来する高エネルギー粒子，Arイオン，反射Ar原子，酸素負イオンが膜特性と如何に関係するか
• 真空・スパッタリングについて科学的・系統的に考えることができるようになります

◆受講対象者

• スパッタリングなどの真空成膜による薄膜形成に直接あるいは間接的に関わっている人
• 蒸着やスパッタなどの真空装置を扱っている人
• 薄膜を用いたデバイスや加工品などを扱っている人
• 真空技術，薄膜技術に関心のある人

担当講師

元東京理科大学　工学部　第二部　電気工学科　非常勤講師　理学博士

岡田 修 氏

セミナープログラム（予定）

Ⅰ．スパッタ現象の特徴
最初にスパッタとはどんな現象かをイオン・原子の衝突に遡って考えてみます．簡単な考察で，それは非常に短時間で，非常に小さな領域で起こる現象なのだということが解ります．また，Ar原子に比べてターゲット原子が軽いか・同じぐらいか・重いかで様子が大きく変わることが理解できます．
この現象が，スパッタ原子を生成する元になるとともに，成膜中に高エネルギー粒子による照射があるときに起こる現象でもあります．

１．原子の衝突
①二体の正面衝突
②散乱する衝突
③原子に働く力
２．イオン入射の頻度と温度上昇
①イオン入射の頻度
②１個のイオン入射による局所温度上昇
③イオン入射によるターゲットの温度上昇

Ⅱ．薄膜の形成過程と付着力・応力の問題
薄膜とはどういうものかを理解するために，薄膜はどのように形成されるのか？と，薄膜の付着力と応力の２つの面から考えます．薄膜の形成過程には，成長初期段階と膜構造の形成段階とがあります．また，薄膜は基板の上に形成されるので，そこから，付着力と膜応力という特別な問題が生じます．これらは，薄膜の基本の基であり，膜質制御とはここに働きかけることでもあります．

１．薄膜の形成過程
①核形成・島状成長とそれが見えない場合
②柱状構造とグレインの成長
２．薄膜の付着力と応力
①付着力の本質・強化方法
②膜応力とはどういうことか，なぜ生じるのか．制御方法・低減策・評価方法

Ⅲ．スパッタ成膜と真空
この章では，スパッタ膜の特性が真空の質と直接関係したいくつかの具体例を紹介し，それらが主に水の排気に関係していることを示します．真空の排気について系統的に述べ，高真空をつくるとは普通は水を排気するということであることをあきらかにします．この「水の排気」の問題を，堀越モデルを用いて詳しく検討します．堀越モデルは水の排気の理解には不可欠なものですが，多くの真空の教科書などでは殆ど説明されていません ．ウルトラクリーンテクノロジーに基づくガス配管吸着水分の排気についても述べます．

１．実例
①Ａｌスパッタ膜の白濁問題
②ＴｉＮ膜への酸素混入
③特に超高真空が必要な例
④スパッタ成膜中のガス分析例
２．真空装置の排気
①排気の方程式とその解
②到達圧力の概念
③ベーキングの効果
３．堀越モデルによる水の排気の理解
①堀越モデル
②平衡状態と準平衡状態の違い
③ビルドアップ
４．実際の装置の排気とガス供給系の影響
①実際の装置の排気測定例
②排気曲線と吸着エネルギー分布の関係
③バイトンOリングの水の透過
④ガス配管の水の排気

Ⅳ．スパッタリングの熱と温度
真空中では，熱の伝わり方が「日常的な感じ」と非常に異なっています．希薄気体の熱伝導はあまりよくしられていないし，真空中の熱接触もあまりよくしられていない．熱輻射の影響が非常に大きく見えるなど，いくつもの誤解しやすい問題があります．

１．真空中の熱の伝わり方
①いろいろな材料の熱伝導率
②希薄気体の熱伝導
③熱接触
④熱輻射
２．スパッタリングの電力はどこにいくか
①ターゲットの温度上昇
３．基板温度は何に支配されるか？
①基板と基板ホルダの熱接触の検討
②基板表面・裏面の温度差の検討
③基板の熱容量
④基板温度は何に支配されるのか？
⑤RAS法，ディジタル・スパッタ法による基板温度の低減

Ⅴ．基板に飛来する高エネルギー粒子
スパッタリングでは成膜中に高エネルギー粒子の照射をうけることがあります．適度な照射はむしろ膜質を良くすると考えられています．しかし，過度な照射は望ましくありません．

１．基板に飛来する高エネルギー粒子の種類と効果
２．Arイオン
①イオンアシストによる膜質改善
②RFスパッタのプラズマポテンシャル
③非平衡マグネトロンカソード
３．反射Ａｒ
①反射Ａｒの影響
②反射高速中性原子フラックス測定例
③Ar反射係数のシミュレーション値
④薄膜ターゲットへの堆積エネルギー測定
４．酸素負イオン
①負イオン測定例-DCスパッタ
②豊田研（名大工）の酸素負イオン解析
③ＭｇＦ２－Ａｒ、Ｍｇ－ＣＦ４－Ａｒにおけるフッ素陰イオンＦ－

Ⅵ．トラブル対策と装置の日常メンテナンス
量産の段階になると，目的とする膜ができるのは当たり前になり，主な問題点・注目点は，パーティクルと異常放電になると思います．歩留まりに直結する難しい問題ですが、これら点に焦点をあてて解説します．

１．装置の日常管理・点検のポイント
２．パーティクル発生メカニズムとその対策
①パーティクルの要因とその運動
②「擦れ」・「薄膜剥がれ」・「スプラッシュ」対策
３．薄膜・パーティクルが燃える
４．アーキング（異常放電）への対処，その他の注意点

付録　真空・薄膜・スパッタリング・プラズマの参考書，参考資料，学会・研究会などの紹介

＜質疑応答＞

公開セミナーの次回開催予定

開催日

2023年1月19日（木）　12:30-16:30

開催場所

Zoomによるオンラインセミナー

受講料

【オンラインセミナー（見逃し視聴なし）】：1名41,800円(税込（消費税10％）、資料付)
＊1社2名以上同時申込の場合、1名につき30,800円

【オンラインセミナー（見逃し視聴あり）】：1名47,300円(税込（消費税10％）、資料付)
＊1社2名以上同時申込の場合、1名につき36,300円

＊学校法人割引；学生、教員のご参加は受講料50％割引。

　●録音・録画行為は固くお断り致します。

オンライン配信のご案内

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については、こちらをご参照ください

備考

配布資料・講師への質問等について

●配布資料はPDF等のデータで送付予定です。受取方法はメールでご案内致します。
　（開催1週前～前日までには送付致します）。
＊準備の都合上、開催1営業日前の12:00までにお申し込みをお願い致します。
（土、日、祝日は営業日としてカウント致しません。）

●当日、可能な範囲で質疑応答も対応致します。
（全ての質問にお答えできない可能性もございますので、予めご容赦ください。）
●本講座で使用する資料や配信動画は著作物であり
無断での録音・録画・複写・転載・配布・上映・販売等を禁止致します。

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