7/25 真空成膜技術・装置の基礎と 機能性薄膜作成におけるトラブルシューティング

大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構　応用超伝導加速器センター フェロー　工学博士　加藤 茂樹　氏

【専門】真空工学　(特に超・極高真空、加速器真空)、 原子層成長法等薄膜工学、プラズマ工学、表面物理学、表面分析学、超伝導加速空洞工学、ナノ工学、電子源

【その他活動】企業の研究テーマを取り上げた社会人大学院生教育、委託研究、真空装置の設計・製造コンサルタント

　成膜技術は社会インフラを変え、人々の日常生活に大きな恩恵を与えているだけでなく、科学技術そのものの発展を加速し続けている。しかし、その広範で高度な技術がために、同じ成膜技術者であっても、少し手法や製品が変わるとその原理や特性についてまったく知らないことが多い。また、自ら扱っている装置であっても、表面上の付き合いに留まり、機器をブラックボックス化して、日常の運転・保守を続けていることが多い。しかし、このような日常にこそ、トラブルと事故の遠因が潜んでいる。この講義では、真空環境を使った各種成膜装置の背景にある物理を基礎から再認識してもらい、後半では薄膜作成におけるトラブルと失敗をその対策とともに紹介する。

１．基礎の無理解とブラックボックス化が起こす成膜絡みの大事故！
　1.1 成膜作業が絡む大事故例 　
　1.2 リスクマネジメントとハインリッヒの法則
 
２．成膜と真空の密な関係
　2.1 成膜は目的、良い真空はその手段の１つ
　2.2 何故、良い成膜に良い真空が必要なのか？
　2.3 そもそも良い真空とはどんなものか？
　2.4 成膜室の真空が良いだけでは良い膜ができない!!
 
３．無駄なトラブルと事故を避けるため、成膜に関連が深い真空工学を1時間で復習！
　3.1 気体分子運動論と気体の性質
　3.2 気体の流れと真空排気
　3.3 真空排気の理想と現実
 
４．これだけは抑えたい、２時間で学ぶ成膜技術の基礎のキ!!
　4.1 成膜のおける重要な鍵
　4.2 原料物質(粒子)への作用エネルギーの大きさで分類する成膜方法
　4.3 成膜の素過程
　4.4 反応性スパッタは本当にPVDの1つとして良い？　沢山あり過ぎ混沌とする成膜法の分類
　4.5 原料粒子への作用エネルギーで分類を再定義
　4.6 薄膜の育ち方とその条件
　4.7 こんなにある薄膜の評価法
 
５．成膜装置におけるトラブル事例と解決法
　5.1 デタラメな機械加工や接合にダマされるな
　5.2 不純物と維持費抑制に必須な装置内面の表面処理や表面改質
　5.3 絶対避けたい擬似リーク
　5.4 オイルフリー排気系の落とし穴
　5.5 成膜法に依っては必須のベーキング
　5.6 吸っても安全な成膜原料ガスは１つもない！
　5.7 成膜原料は純度が命
　5.8 その真空部品は汚染源になっていない？　汚染ガスとダストパーティクルの発生源を潰そう
　5.9 成膜中、陰で進行している汚染ガス放出とパーティクルの生成
　5.10 全圧計だけでは不十分！　残留ガス質量分析計（プロセスガスモニタ）が解決する膜作り
　5.11 大面積化、ハイパワー化の必要条件と功罪
　5.12 スパッタリング収率を理解して不純物を避け、装置も長生き
　5.13 成膜真空容器に鎧を付けよう
　5.14 汚染を引き起こさない真空成膜装置の正しい扱い方
　5.15 最近、話題のHiPIMS　　　
 
6．まとめと質疑応答
 

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