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【講演ポイント】
本講演では、スパッタや真空蒸着法で形成された金属・無機薄膜に関して、膜応力の発生と緩和現象のメカニズムについて、基材や膜構造、成膜条件や評価測定時の影響などを詳しく紹介します。
さらに、具体的な応力の測定法を含め、応力と密着性改善や膜特性制御との関係を理解し、様々な実用上の膜応力の課題に幅広く対処していただけるよう、基礎知識から具体的な対処方法までを網羅する内容です。教科書や論文誌からでは理解しにくい実践的な知識や問題解決のヒントが得られるよう直感的にわかりやすく解説します。
初学者、中堅技術者で、薄膜の応力と密着性や膜特性の制御に関して、現在膜応力に関する課題を抱えられている方、これから成膜や膜応力制御の技術を習得して製品開発に取り組まれようとされる方、成膜品の品質検査や管理に関わる方に適した内容です。
【習得できる知識】
・薄膜の応力や剥離・破壊、機械特性に関わる基礎知識、評価方法、解析方法
・薄膜/基板界面などの微視的構造の基礎知識
・薄膜応力の測定・制御に関する実践的な知識
・薄膜の剥離トラブルに直面した時の具体的な対処手順
・薄膜の応力と様々な剥離モードに応じた、材料設計の考え方
【プログラム】
１．膜応力がどういうものかを詳しく解説！
Introduction 膜応力を制御したいと思う状況と問題解決の方法
1.1 膜応力とは
1.2 膜応力と歪みと変形の関係の基本知識
1.3 膜応力の発生する原因
1.4 薄膜が形成する過程での膜応力発生のメカニズム
①基板の膜応力への影響
②膜の微視的構造と膜応力との関係
③ピーニング効果とは
1.5 熱による膜応力発生のメカニズム
1.6 膜応力の緩和メカニズム
1.7 成膜条件によって膜応力はどのように変化するか？
1.8 評価･測定時に薄膜に生じる応力
1.9 知っておくべき膜応力の性質
①パターンニングされた膜応力はどうなるっているのか？
②多層膜における膜応力の特徴
２．膜応力の測り方を詳しく解説！
Introduction なぜ薄膜の分析評価で苦労することが多いのか？
2.1 膜の何が変わり、何を測るか？
2.2 評価方法の詳細と測定上の注意点
① X線回折による構造因子からの測定
② ラマン分光による光学的特性からの測定
③ 基板の曲率変化を測るマクロな形態からの測定
④ FIB（Focused ion beam）を用いた画像からの測定
３．密着性や膜特性に関わる膜応力制御の考え方と手法を詳しく解説！
Introduction 膜剥離･破壊と力の加わり方の関係から考える問題の解決方法
3.1 薄膜の密着力の実体はなにか？
3.2 弾性歪みエネルギーと膜応力・密着性との関係
3.3 膜応力の低減と密着性改善への考え方
3.4 様々な膜特性･性能への膜応力の影響
3.5 薄膜の耐熱性や、応力誘起による物質拡散に関わる問題解決の具体例
4．まとめ
【質疑応答】
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