スパッタリング　薄膜　作製　書籍
　
No.1363
　
　
　

☆ディスプレイ部材、各種（ガラス・プラスチック）レンズ、ミラー、光ディスク、光通信・・・ 　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　目的、用途に合った薄膜作製を実現するための実務書

オプトエレクトロニクス分野を中心とした
スパッタリング法による薄膜作製・制御技術

Film fabrication, Control technology by Sputtering Method

発　　刊　２００６年１０月３１日　　　　　　体　　裁：Ｂ５判　上製本　３４６頁　　　　　定　　価　８８,０００円(税込)
※書籍絶版　オンデマンド版　33,000円(税込) 　 （上製本ではありません）

■　執筆者（敬称略）　

東京大学
成蹊大学
芝浦メカトロニクス（株）
芝浦プレシジョン（株）
東京工芸大学
東京エレクトロンＡＴ（株）
東北大学
金沢工業大学
アルバック理工（株）
（株）アルバック
ＣＢＣ（株）
（株）シンクロン
（株）ｴﾌ・ﾃｨ・ｴｽｺｰﾎﾟﾚｰｼｮﾝ

金原 粲
中野 武雄
川又 由雄
宇都宮 信明
星 陽一
守屋 剛
南部 健一
草野 英二
加藤 良三
鈴木 寿弘
千葉 忍
長江 亦周
門倉 貞夫

日本航空電子工業（株）
santec（株）
キヤノンアネルバ（株）
三井化学（株）
(独）産業技術総合研究所
三容真空工業（株）
出光興産(株)
アルバック(株)
三井化学（株）
オリンパス（株）
パイオニア（株）
日本板硝子（株）
旭硝子（株）

吉田 俊也
上原 昇
早瀬 敏誉
福田 伸
小林 慶規
小川 倉一
矢野 公規
田部井 雅利
岡村 友之
川俣 健
山口 政孝
安崎 利明
尾山 卓司

■　目　　次

　

第1章　スパッタリング薄膜の成膜現場で発生する問題、原因、対策手法　

第1節　スパッタリング法の原理、成膜過程を理解する
1. スパッタリング現象　
　1.1 スパッタリングとは
　1.2 物理現象としてのスパッタリングの発見
　1.3 スパッタリングとイオン
　1.4 スパッタリングにおける運動量交換
2. 放電とスパッタリング　
　2.1 イオンと放電
　2.2 グロー放電
　2.3 放電ガス：アルゴン
　2.4 シース電場
3. 陰極（ターゲット）からの原子放出過程　
　3.1 スパッタリング率
　3.2 スパッタリングにおける原子放出過程
　3.3 高周波放電とスパッタリング
　3.4 自己バイアス
　3.5 面積効果
　3.6 マグネトロン放電とマグネトロンスパッタリング
4. 空間中の輸送過程　
　4.1 ターゲット原子の輸送
　4.2 反応性スパッタリング
5. 基板への付着、堆積過程　
　5.1 スパッタリングにおける薄膜形成過程
　5.2 柱状構造
　5.3 釘打ち効果
　5.4 基板・薄膜表面の高速粒子照射

第2節　スパッタ製膜プロセスにおける粒子輸送過程とその影響
1. スパッタ粒子の輸送過程
　1.1 ターゲットからの粒子放出
　1.2 スパッタ粒子とガス原子の衝突
　1.3 衝突断面積と平均自由行程
　1.4 拡散過程
2. 粒子輸送過程の実際とその影響
　2.1 Throwing Distance,pd積
　2.2 膜厚分布の圧力依存性
　2.3 膜物性への影響

第3節　スパッタリング装置の選定、成膜条件と膜特性
1. スパッタリング装置選定の準備（はじめに考慮すべきこと）
　1.1 研究開発用途の場合
　1.2 生産用途の場合
　1.3 基板形状の例
2. スパッタリング装置の種類と特徴
　2.1 バッチ処理装置と枚葉処理装置
　2.2 ロードロック室付装置
　2.3 スパッタリングの方式
　2.4 カソード（蒸発源）の種類
　2.5 装置のデザイン
　　2.5.1 スパッタリング源と基板の関係
　　2.5.2 多数室装置の構成例
3. 光学膜における膜性能､生産性に影響を与えるスパッタリング成膜パラメーター
　3.1 機械的ディメンジョン（ﾀｰｹﾞｯﾄと基板の配置）
　3.2 放電電力
　3.3 真空度
　3.4 導入ガス
　3.5 アーキング

第4節　各種スパッタ法における薄膜作製と高エネルギー粒子衝撃低減法
1. スパッタ成膜中の高エネルギー粒子による基板衝撃現象
2. 低ダメージスパッタ法
　2.1 低電圧スパッタ法
　2.2 負イオンに起因する高エネルギー粒子衝撃の抑制
　2.3 ガスフロースパッタ法
　2.4 その他の高エネルギー粒子衝撃の抑制
3. 低温成膜法 4. 高速低ダメージ成膜法

第5節　スパッタリング装置におけるパーティクルの発生と対策
1. スパッタリング装置におけるパーティクル発生モード
　1.1 どのような場所でパーティクルが発生しているか
　1.2 大気搬送モジュールにおけるパーティクル対策
　1.3 真空搬送モジュールにおけるパーティクル汚染
　1.4 スパッタリングプロセスに起因するパーティクル発生
2. 剥離パーティクルの発生メカニズムと対策
　2.1 どのような要因で剥離パーティクルが発生するか
　2.2 ガスによるパーティクル飛散
　2.3 静電気によるパーティクル飛散
　2.4 チャンバ内のパーティクル除去手法
3. パーティクルを観測し管理するには
　3.1 ウェーハを用いたパーティクル管理とISPMによるパーティクル管理
　3.2 ISPMはどのような圧力で使用可能か
　3.3 ターボポンプの下流へのISPM設置の可否

第6節　スパッタリング用プラズマシミュレーション
1. シミュレーションの基礎
　1.1 粒子モデルの解析の必要性
　1.2 粒子モデル解析の基本
　1.3 初期状態
　1.4 荷電粒子の運動
　1.5 電子と原子の衝突
　　1.5.1 弾性衝突
　　1.5.2 電子励起衝突
　　1.5.3 電離衝突
　1.6 イオンと電子の衝突
　1.7 時間ステップの選択
　1.8 電場の解法
　　1.8.1 電荷密度
　　1.8.2 電場
　　1.8.3 荷電粒子に働く力
　1.9 計算の流れ
2. スパッタ用プラズマの構造
　2.1 直流マグネトロン放電
　2.2 高周波マグネトロン放電

第7節　内部応力の発生機構，評価方法と緩和手法
1. 応力とは
2. 応力の発生機構
3. 応力の評価方法
4. 格子ひずみを測定する方法
5. スパッタリング法により作製された薄膜における応力
6. スパッタリング薄膜における応力と構造の関係
7. 応力と材料の弾性

第8節　付着性
1. 付着性とは
2. 付着性と応力
3. 付着性の評価方法
4. 引きはがし法
5. 引っ張り法および引き倒し法
6. 引っ掻き法
7. 押し込み法
8. 付着性の実際
9. 付着性と基板の硬さ
10. 付着性の改善方法
　10.1 基板加熱
　10.2 前処理
　10.3 後処理
　10.4 接着中間層の挿入

第9節　硬さと摩擦・摩耗
1. 薄膜の硬さ(Hardness)
　1.1 薄膜の硬さの定義
　1.2 押し込み硬さの分類
　1.3 硬さ測定の実際
　1.4 塑性変形硬さの関連因子
2. 薄膜の摩擦
　2.1 摩擦とは
　2.2 薄膜の摩擦係数μと摩耗の測定
　2.3 低摩擦固体薄膜の作製

第10節　スパッタリング薄膜の熱伝導率測定
1. 測定理論
　1.1 周期加熱距離変化法
　1.2 Angstromの熱損失補正
　1.3 Scanning-laser-加熱
　1.4 AC温度応答sensor
　1.5 示差測定法
2. Scanning-laser-加熱AC法の測定装置
　2.1 Scanning-laser-加熱の光学系
　2.2 装置の構成
　2.3 試料ホルダ
　2.4 装置の仕様
3. 薄膜の熱伝導率測定試料の準備
　3.1 基板材料の選択
　3.2 硼珪酸ガラス基板
　3.3 薄膜試料の黒化処理
4. 薄膜の熱伝導率測定試料の物性評価
　4.1 窒化アルミニウム（AiN）薄膜の物性
5. 薄膜の熱伝導率測定結果と考察
　5.1 窒化アルミニウム（AiN）薄膜と酸化アルミニウム（Al2O3）薄膜の熱伝導率測定

第2章　オプトエレクトロニクス分野のスパッタリング薄膜作製
　　　　　　　　〜目的とした膜を実現する手法と実際の応用事例〜

第1節　デジタルスパッタ法による光学薄膜の作製と膜特性
1. はじめに
2. デジタルスパッタ法の原理と特長
3. デジタルスパッタ法で作製した光学膜の諸特性
　3.1 単層膜の諸特性
　　3.1.1 光学特性と膜構造
　　3.1.2 膜密度
　　3.1.3 成膜時の温度上昇
　3.2 多層膜の諸特性
　　3.2.1 光学特性、基板温度
　　3.2.2 基板面内分布
　　3.2.3 膜構造　SEM、AFM
　　3.2.4 耐環境性、密着性
4. ULDiSの商品紹介
5. まとめ

第2節　MOI法による光学薄膜の形成技術
1. MOI法の薄膜形成プロセス
2. MOI法で形成される膜特性
　2.1 光学特性
　2.2 膜構造
3. 大型設備によるプロセス安定性
　3.1 分布
　3.2 再現性

第3節　高品質光学薄膜の低温、精密スパッタ装置
1. 緒言
2. 原理と特徴
3. RAS光学薄膜の特性
　3.1 膜厚制御
　3.2 プロセスの再現性、安定性
　3.3 中間屈折率膜の応用
　3.4 基板温度
　3.5 RASの応用
4. まとめ

第4節　新対向ターゲット式スパッタ装置による高品質･高速薄膜作製技術
1. 新対向ターゲット式スパッタNFTS技術
　1.1 プラズマ拘束原理
　1.2 NFTSプラズマ源の特徴
　1.3 NFTS放電特性
　　1.3.1 投入電力と堆積速度
　　1.3.2 ターゲットエロージョンと膜厚分布特性
　　1.3.3 高真空スパッタ特性
2. プラズマ拘束技術と薄膜形成の関係
　2.1 スパッタプラズマと堆積基板表面への熱発生の関係
　2.2 プラズマ拘束と薄膜構造の関係
3. NFTSによる光学薄膜について
　3.1 多層光学膜特性
　3.2 多層膜のモフォロジー

第5節　イオンビームスパッタリング法によるフッ化物薄膜の作製
1. イオンビームスパッタリング法によるフッ化物薄膜の作製方法
2. イオンビームスパッタリング法によるフッ化物薄膜の作製例
　2.1 単層膜
　2.2 反射防止膜
　2.3 高反射ミラー

第6節　イオンビームスパッタ法による光通信用高性能コーティング技術
1. はじめに
2. 光通信用イオンビームスパッタ成膜装置
3. 独自開発による量産型イオンビームスパッタ成膜装置
4. 高性能コーティングの光学評価方法
5. 光通信用高性能コーティング作製例
　5.1 次世代光通信用広帯域ARコーティング
　5.2 FTTH映像配信用光フィルタ
6. まとめ

第7節　大型パネルに対応したスパッタリング法による大面積成膜技術
1. 開発背景
2. 開発動向
3. 技術概要
　3.1 省スペースで高スループット
　3.2 省スペースでの多層膜への対応
　3.3 カソード技術
　　3.3.1 膜厚均一性の向上
　　3.3.2 非エロージョン領域の削減
　　3.3.3 ターゲット利用効率の向上
　3.4 高信頼性とメンテナンス性の向上
4. 装置仕様概要
5. まとめ

第8節　スパッタリングによるPET基板上への銀薄膜層形成とバックライト用反射体への応用
1. はじめに
2. LCD用反射材料
3. 銀薄膜
　3.1 実験方法
　3.2 光熱劣化現象
　3.3 反射率低下の防止方法
　3.4 チタンが表面に付着したPET基板
4. 結論

第9節　高分子上へのバリア膜形成と耐放射線性の向上
1. 実　験
　1.1 シリカ薄膜の堆積
　1.2 酸素透過測定
　1.3 ガンマ線照射及び赤外吸収測定
　1.4 屈折率測定
　1.5 引張り試験
2. 実験結果
　2.1 酸素透過特性
　2.2 シリカ膜中のナノ空孔
　2.3 ガンマ線照射効果
　　2.3.1 酸化
　　2.3.2 機械特性

第10節　プラスチックフィルム基板へのITO薄膜形成技術
1. はじめに
2. 透明導電膜材料と薄膜作製法
　2.1 透明導電膜材料
　2.2 透明導電薄膜作製方法
3. 低温プロセスによるITO薄膜作製例と諸特性
　3.1 低電圧化マグネトロンスパッタ法によるITO薄膜の作製例
　3.2 ITO／Ag合金／ITO積層スパッタ膜の形成による低抵抗化
　3.3 低エネルギーイオンプレーティングによるITO薄膜
　3.4 パルスレーザーディポジション（PLD）法によるITO薄膜
　3.5 低温プロセスによるITO薄膜の比較
4. 今後の課題とまとめ

第11節　IZO透明導電膜の成膜特性
1. 酸化インジウム・酸化亜鉛系透明導電膜
2. 酸化インジウム・酸化亜鉛系透明導電膜の特徴
　2.1 電気特性
　2.2 エッチング特性
3. IZOの成膜特性
　3.1 IZOの成膜方法
　3.2 IZOのスパッタリング特性
　　3.2.1 スパッタ電圧依存性
　　3.2.2 スパッタ圧力依存性
　　3.2.3 酸素分圧依存性
　　3.2.4 基板温度依存性
　　3.2.5 大面積均一性
4. 新規デバイスへの展開

第12節　ディスプレイ用フイルム基板への光学薄膜の形成
1. ディスプレイ用フイルム基板
2. 光学用基板フイルムの特性
3. 光学薄膜の形成
4. メタモードスパッタリングプロセス
5. 光学薄膜コーティングの実例

第13節　スパッタリング技術によるPDP用光学フィルタの開発と高性能化
1. PDP用光学フィルタの基本機能とタイプ
　1.1 電磁波シールド機能と近赤外線カット能
　1.2 PDP用光学フィルタの形態別タイプ
　1.3 PDP用光学フィルタの導電層種別タイプ
2. PDP用光学フィルタに用いる多層積層膜
　2.1 多層積層膜の設計
　　2.1.1 多層積層膜に用いる材料
　　2.1.2 多層積層膜の光学設計
　2.2 ロールtoロール・スパッタリングによる多層積層膜の作製
　2.3 低抵抗スパッタフィルムの改良
3. PDP用光学フィルタの透過特性調整

第14節　スパッタリング法によるプラスチック光学部品への光学薄膜形成
1. プラスチック光学部品
　1.1 プラスチック光学部品に求められるもの
　1.2 プラスチックの種類
　1.3 反射防止の必要性
2. プラスチック光学部品の難しさ
　2.1 成形品の取り扱い
　2.2 成膜直前の注意
　2.3 成膜時の注意
　2.4 耐環境性
3. スパッタリング法による光学薄膜の形成と評価
　3.1 薄膜材料 3.2 光学特性の評価

第15節　スパッタリング法による光ディスクの記録膜の形成技術
1. 追記形光ディスクの反射膜のスパッタリング
2. 書換え形ディスクのスパッタリング
3. 次世代ディスクの成膜技術
　3.1 シングルチャンバーのスパッタ装置による追記形ディスクの成膜
　3.2 DCマグネトロンスパッタリングによる誘電体材料の成膜

第16節　スパッタ法による大面積ガラスのコーティング技術
1. はじめに
2. 汚れない窓ガラスへの要望
3. 光触媒結晶化シード層技術
4. 光触媒活性の評価
5. 膜の特徴
6. まとめ

第17節　スパッタ法による光吸収性反射防止膜の形成とアーキングのモデリング
1. 透明反射防止膜
　1.1 λ/4　単層膜
　1.2 多層膜
2. 光吸収性反射防止膜
　2.1 理論的解析
　2.2 Glass/TiNxOy/SiO2　
　2.3 G/TiNxOy/SiNx/SiO2
3. DC反応性スパッタリングにおけるアーキング現象のモデリング
　3.1 カソードアーキングのモデル
　3.2 ケーススタディ

　

スパッタリング　薄膜　作製　応力