CVDプロセスの反応解析、メカニズムとプロセス最適化

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本セミナーでは、反応工学と熱流体解析法の基礎から解説し、CVD装置で起きている化学反応、原子層堆積 (ALD) 法について解説いたします。
また、化学反応の様子を実験的に観察・測定する方法、気相化学種や得られた膜の様子から反応の推定する方法、プラズマCVDの反応を観察し整理した例、副生成物から見えることについて解説いたします。

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プログラム

化学気相堆積 (CVD) 法は、様々な薄膜を形成する際に広く用いられている方法である。これは、流れ、熱、反応物質の輸送だけでなく、気相・表面の化学反応が複雑に絡む現象であるため、難しく見えて来る。  そこでCVD装置で起きている化学反応を解析するために、反応工学の基礎と熱流体解析法をはじめに紹介します。原子層堆積 (ALD) 法についても考え方は同様なので、ALD装置の流れ解析についても紹介します。次に、化学反応の様子を実験的に観察・測定する方法、気相化学種や得られた膜の様子から反応の推定する方法、プラズマCVDの反応を観察し整理した例、副生成物から見えること、などを紹介します。最後に、CVDプロセスを最適化するために考えるべきことについて議論する予定です。

  1. CVD序論
    1. 原理
    2. 分類
      • 励起手段 (熱、光・レーザー、プラズマなど)
      • 圧力 (減圧、常圧)
      • 前駆体
  2. 反応工学の基礎
    1. 反応速度式の考え方
    2. 押出流れと完全混合流れ
    3. 設計方程式の考え方
  3. 反応の場 (流れと熱)
    1. CVD装置内流れの可視化観察例
    2. 装置の形と機能
      • 基板回転の役割
      • ノズルの効果 など
    3. ALD装置内のガス流れ (解析例)
  4. 表面反応・気相反応
    1. 気相反応・表面反応
    2. ドーピングの反応
  5. その場観察
    1. 四重極質量分析 (QMS) による反応解析
    2. 圧電性結晶振動子 (LCM・QCM) による反応解析例
    3. 赤外分光法
  6. 膜質を基にした反応機構解析
    1. XPSによる表面分析と反応解析への応用
    2. SIMSによる組成分析と反応解析への応用
    3. TEMによる表面観察と反応解析への応用
  7. データ整理
    1. データ整理方法 (多変量解析)
    2. リアクタのパラメータと基板温度
    3. プラズマ反応 (平行平板) における観察例&解析例
  8. 副生成物
    1. サセプタ表面堆積物の影響
    2. 反応容器壁の堆積物
    3. 排ガス管内堆積物の分析と扱い
    4. 副生成物を減らす方法
  9. 最適化の考え方
  10. まとめ

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