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高機能トライボ表面プロセス部会、第16回例会を開催

 表面技術協会 高機能トライボ表面プロセス部会(代表幹事:岐阜大学 上坂裕之氏)は7月16日、「高機能トライボ表面プロセス部会 第16回例会」をオンライン開催した。

 冒頭、挨拶に立った上坂代表幹事は、「本部会は設立以来、対面でのディスカッションと懇親に重きを置いてきたことからコロナ禍の2020年度は活動を休止していたが、オンライン開催のノウハウも蓄積してきており、また、その利点も分かってきている。以降は、オンサイトでできるときには対面開催を、それが難しい場合にはオンライン開催をと、両方式を有効に使って、これまでと同様の活発な活動を継続していく予定だ。本部会はトライボロジー、機械向けの表面を創製する技術を活用していくことと、トライボ表面を創るプロセスを理解していくことの二点を目的として活動しているが、今回はトライボ表面創製プロセスのための計測・評価技術や、プロセスのメカニズムを理解するためのシミュレーション技術を紹介する。ぜひとも活発な議論を行っていただきたい」と述べた。

高機能トライボ部会 挨拶する上坂氏
挨拶する上坂氏

 

・「アモルファス状炭素膜のプラズマ気相化学堆積反応の赤外分光計測」篠原正典氏(福岡大学)…成膜における表面反応を制御する上で、表面反応計測・観測が必要であり、プラズマ中の基板表面の状態を計測する手法として、表面吸着物質や薄膜中の官能基、結合状態、赤外活性であるものなどをプラズマ中、実時間・その場で測定が可能な赤外分光法を紹介した。。原料分子の結合状態が堆積した膜の化学結合状態に影響を及ぼすことから、エーテルを原料として用いたアモルファス状炭素膜のプラズマ気相化学堆積反応(PECVD)の赤外分光計測結果として、成膜時間10分、膜厚5 nm程度で成膜モード(基板上のダングリングボンド密度など)が変化したことや、エーテルで成膜した膜がメタンで成膜した膜よりも純水に対する接触角が低いこと、特にイソプロピルエーテルを使った成膜でのモード変化(他のエーテルと比べての接触角の低さなど)について報告した。

・「数値シミュレーションで見る微細加工(成膜)技術」李 虎氏(東京エレクトロンテクノロジーソリューションズ)…解析ツールを活用し、個々の活性種の役割を明らかにすることで、成膜プロセスの最適化を図ることを企図した。マクロスケール解析によるプラズマ強化化学蒸着(PECVD)での解析結果としては、O2イオンが膜の均一性への影響が、また酸素原子が特に高周波にするほど成膜レートへの影響が高いとした。ナノスケール解析によるプラズマ強化原子層堆積(PEALD)での解析結果としては、酸素イオンのエネルギーが低くなると基板へのダメージは少なく化学反応がメインで起こるものの、不純物が完全に取り除かれないためエネルギーの高いイオンが必要であることなどが分かった。マクロスケールおよびナノスケールの解析を総合的に考えることで、主にイオンとラジカルの基板への影響が把握できてきており、メカニズムの解明が進んできていると総括した。

・「半導体デバイス製造におけるプラズマを用いたTi薄膜の成膜機構」伝宝 一樹氏(東京エレクトロンテクノロジーソリューションズ)…アルゴンベースの新しいPECVDプロセスおよび装置技術について紹介した。プラズマ密度とシース厚を制御できるインピーダンス制御によって高いステップカバレッジのTi薄膜の成膜を実現できるほか、膜の低抵抗化を図れるなどのメリットを発現できると説明した。また、双方向マルチスケールシミュレーションを用いてTi薄膜のPECVDでのプラズマ反応モデルを構築し、そのプラズマ反応モデルをPEALDに適用したところ、成膜装置、プロセス条件、サンプル形状は違うものの、同じ結果をよく再現できており、構築した反応モデルが妥当であると述べた。同モデルを用いて行ったPEALDによるTiCl4の吸着機構としては、誘電体表面にダングリングボンドが形成されて吸着が促進されることが推定された。