薄膜形成におけるスパッタリング技術の必須基礎知識とトラブル対策

スパッタによる薄膜形成は大変広く普及している技術ですが、主役となるのが、原子や電子、イオンなどの日常生活とかけ離れた世界です。このため、装置を使っていても、良く解らない不透明感を感じるのが実情と思います。スパッタによる薄膜形成技術を基本から陥りやすいトラブル対策までわかりやすく解説します。 　付録として、用語解説や知識を自分で確認するための問題とその解答も添付します。参考書や文献、学会や業界、研究会なども紹介します。

1. 装置を稼働するための基礎知識
   1. スパッタ装置の基本構造
      1. カソードと電源
         • 最初に注意してほしいこと
   2. スパッタ成膜の基本原理
      1. 真空放電によるプラズマの生成
         • グロー放電とはどういう放電か
         • 放電でプラズマができるメカニズム
         • 圧力と電極間距離が非常に大切、パッシェンの法則
         • なぜArガスが用いられるのか
      2. スパッタリング現象とは
         • 高速Arイオン衝突で起きる物理現象は
      3. スパッタ粒子の輸送と堆積
   3. DCスパッタとRFスパッタ
      1. DCスパッタ
      2. カソードシースの形成
         • シースとは
         • DCスパッタ電位分布
         • IV特性
      3. マグネトロンカソード
         • カソードにはなぜ磁石があるのか
         • マグネット取り扱いの注意
      4. ターゲットの昇温とその冷却
         • 電力の殆どはターゲットで熱になる
         • ターゲットの温度上昇は熱伝導率が支配する
      5. 基板ホルダと基板の温度制御
         • 基板温度を基板ホルダ温度と一致させることはなぜ難しいのか
      6. RFスパッタ
      7. RFスパッタ装置の構成
         • マッチングボックスの構造
      8. RFスパッタのDC電位分布
         • なぜRFでスパッタができるのか
         • Vdcとは
         • プラズマ電位とは
      9. RFスパッタの電気的性質
         • プラズマインピーダンスと装置の浮遊容量
         • マッチングの基礎知識
   4. 真空装置の扱い方
      1. 粗びきと高真空排気の意味
      2. 必要な到達圧力によって仕様は変わる
      3. ガス導入系の注意
         • 超高真空レベルの到達圧力が必要なガス導入系は特別
2. 薄膜を作るための基礎知識
   1. スパッタレートと膜厚分布
      1. スパッタ率とは
         • スパッタ率の材料依存性
         • 酸化物のスパッタ率は小さい
      2. スパッタ原子の放出角度分布
      3. 膜厚均一性
         • スパッタの膜厚分布はどこまで均一にできるか
   2. スパッタの膜特性はどのように制御するのか
      1. 基本的な成膜条件
         • 到達圧力、スパッタ圧力、スパッタパワー
      2. ソーントンの膜構造モデル
         • スパッタ圧力で何が変化するか – 1
         • スパッタ原子の熱化
         • スパッタ圧力で何が変化するか – 2
         • イオンアシスト効果の利用
      3. エロージョンダメージとその軽減
      4. 基板加熱が必要な場合はどんな場合か
      5. いろいろな工夫
3. パーティクルと異常放電、多数枚成膜
   1. パーティクルの種類と要因
   2. 異常放電対策
   3. 多数枚成膜
      • LSI製造用量産装置はなぜ高額なのか
• 付録
  • 用語解説
  • 問題とその解答
  • 参考書・文献・学会案内
• 質疑応答