小島啓安

 博士(工学)

 名古屋大学 客員教授

 

 

 お問い合わせはEメールまたは電話で:

 TEL046-205-1270

 earth-tech@r9.dion.ne.jp 

 

 


スパッタリングプロセスによる薄膜事業の 研究・開発・生産 をサポートします。

  長期から短期まで各種コンサルティング業務

  • プラスチック,ガラス、金属基板など
  • 多品種少量生産、量産装置など
  • 金属膜、化合物膜、傾斜膜、多層膜など
  • 装置開発、改造、コストダウン,トラブル対策まで
  • 相談コースあります。

マイプロフィール

テニス:     毎週1回テニススクールに行っています。

:         河口湖にある紅葉台木曽馬牧場に年2回外乗に行っています。

金魚:      黄色の金魚1匹います。朝の餌の時間は、寄ってきます。

:         取りあえずビールですが、日本酒がメインです。好みは、熱燗で真澄、温燗で飛露喜、獺祭でしょうか。

カメラ:     ミラーレスカメラで復活しました。花をメインに、マクロレンズも使います。

日帰り温泉:   ほったらかし温泉(甲府)、望郷の湯(群馬)、赤沢温泉(西伊豆)がマイフェバリットです。

焼き物:     お酒用に壺屋焼(沖縄)を使っています。先日清水寺の参道で油滴天目茶碗に似たぐい吞みを買いました。

京都の寺:    三室戸寺(紫陽花)、永観堂(紅葉)、天竜寺(庭、嵯峨野の竹)、霊山寺(薔薇、奈良県)  

ことば 1:   アノネ がんばんなくてもいいからさ 具体的に動くことだね(相沢みつを)

ことば 2:   しぐるるやしぐるる山へ歩み入る(種田山頭火)

ことば 3:   前向きにと駐車場にも励まされ(読み人知らず)

 

日刊工業新聞社より「現場のスパッタリング薄膜 Q&A」第2版を出版しました。437ページ3560円税込みです。初版に比べて、プラズマ密度の測定、ロータリーカソードなどの追加、および新しく”未来へ”という項目で、今後のスパッタ膜の可能性を考えてみました。

 

この本は、初めてスパッタリングで薄膜の作製をしたり開発する方のための手引書として、また薄膜技術者の参考書として利用して頂けるように具体例をたくさん載せました。

現場にいれば、失敗から学ぶことも多いと考えて、敢えて失敗例も加えました。

本の内容についてのご意見、ご質問がありましたら、お気軽にご連絡ください。

ご連絡お待ちしております。 earth-tech@r9.dion.ne.jp 小島宛

 

 

アーステックは、

技術コンサルタントの会社です。皆様の会社を技術面からサポートします。コンサルティングに関しましては、次の2コースを用意しております。 

 

相談・セミナーコース (1日コース)
 スパッタ膜、スパッタプロセストラブル、密着性などの品質管理、コストダウン、コスト比較などのご相談に応じるコースです。現場の打ち合わせになります。
 開発コース(一般コース、1年単位)
 薄膜製品開発、スパッタプロセス開発、改造、立ち上げなど長期テーマでのコンサルティングを行います。透明導電膜、バリア膜、光学薄膜、革新的スパッタ技術導入など。

 

 

オープンイノベーションが注目されています。グローバル市場での競争の激化、消費者ニーズの早い変化に対応するために、従来型の自前主義の閉鎖的方法ではなく、必要な研究開発能力、技術、を広く外部市場から調達し効率的なイノベーションを目指すいわゆるオープンイノベーションが世界の潮流となってきています。これらの動きに、貢献することが、目標です。

 


 

スパッタリングのキーワード

スパッタを行うに際して生じる重要な現象や、スパッタで用いる電源など最近の動向を踏まえてスパッタのキーワードを選んでみました。ロールコーターは、フィルム基板に必要ですし、開発補助手段として、シミュレーションの活用も期待されています。

 


反応性スパッタでの高速成膜制御の応用例/

光学膜

レンズ、プリズムなどに使う反射防止膜、フィルターなどの光学膜は、基板がガラスから樹脂に変わりつつあります。レンズなどに使う透明で硬いプラスチックは、ガラス転移点が低く、低温での成膜が必要です。光学膜は、従来、蒸着プロセスが主流でしたが、低温で密着性の良いスパッタ膜へ変わりつつありますが、従来のスパッタ方式では、成膜速度が遅く、基板温度上昇が大きな問題となります。PEM(プラズマエミッションモニター(コントローラー))を用いた高速成膜方法は、基板温度を上げずに、密着性の良い膜を作成可能です。

 装飾用膜

時計、デジタルカメラや、携帯電話など多くの商品でその外観に、鮮やかな色が求められています。PEMを使った方法としては、2通りあります。一つは、ZrNx,TiNx膜などの窒化物を使って、遷移領域制御によりその化学量論性を高めて、この膜のxを1.0に近づけて金色を出す方法、2つ目は、金属膜の上にTiO2などの透明膜をつけ、2層にして干渉色を使う方法です。この場合には、透明膜の厚さを変えれば、多くの鮮やかな色が出せますが、膜が厚いために高速に成膜出来ることが、コスト、基板温度の面で鍵となります。

透明導電膜

タッチパネルや有機ELなど市場が広がっています。ITOを例にとりますと、2通りあります。1つは、ITOターゲットを使う場合、比抵抗値を最適に保つためのO2ガス導入の自動化です。酸素空孔量を制御するために、O2ガスを微量導入しますが、ターゲットのIn発光値を用いてO2量を制御することにより達成します。2つ目は、ITターゲットを使った高速成膜です。TiO2膜やSiO2膜と同様に金属の発光(ここではIn)を制御することにより、遷移領域制御してITO膜を高速成膜します。

バリア膜

プラスチック基板を用いて、有機ELなどのフレキシブル化を行うには、水、酸素などのバリア膜が不可欠です。透明バリア膜には、SiOxNy膜のような多元の組成が有望視されていますが、このような膜の高速化も可能です。またSiO2膜からSi3N4膜に徐々に変化する傾斜膜も有効と考えられますが、導入するガス組成をO2からN2に変えることで出来ます。

光触媒膜

TiO2膜のアナターゼ型の結晶構造が必要とされています。触媒活性を出すには、結晶粒が小さく、酸化還元の程度が重要となります。TiOx膜のxの値を制御するのに、遷移領域制御が有効です。プラズマ発光で制御する発光のポイントを変えることで、xの値を微量調整することが可能となります。

 ハードコーティング膜

Al2O3膜のような酸化物を使ったハードコーティングでは、膜厚が厚くなり高速化が必須です。

英国GENCOA社 遷移領域制御/高速成膜用PEM(プラズマエミッションモニター)コントローラー の用途は広がっています。
PEM方式とインピーダンス方式の制御が1台のコントローラーで可能です。(4チャンネルまで同時に制御できます)GENCOA社は、独自のシミュレーション技術を生かして、高効率カソードも制作しており、スパッタのコストダウンに貢献しております。
GENCOA社製品のお問い合わせ

技術、仕様: アーステック 電話 046-205-1270 または

                      earth-tech@r9.dion.ne.jp

 

見積、注文: 富士交易 入学 電話 06-6398-6760 FAX 06-6393-3930

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シンポジウム、セミナー情報
  • 日本真空学会:2018年6月 真空学会 ナノ構造機能創成専門部会 フレキシブル基板への成膜技術 予定 
  • 表面技術協会
  • 日本テクノセンター:2018年2月8日(木曜日)「スパッタプロセスの基礎と高速成膜技術およびその応用」

 

執筆記事情報
  • 日刊工業新聞社:2008年8月「現場のスパッタリング薄膜Q&A」の本を出版。384ページ 3150円(税込) 小島啓安著
  • 真空ジャーナル:2008年1月号(Vol116)に、特集記事「高速スパッタリング」の解説
  • (株)情報機構:2007年8月「ディスプレー光学部材における薄膜製造技術」に、「スパッタリングにおけるトラブル対策」執筆
  • (株)技術情報協会:2007年7月「ぬれと(超)撥水、(超)親水技術、そのコントロール」に、「大気圧プラズマ親水化処理によるFPD基板洗浄技術への応用」執筆
  • コンバーテック 2008年10月号「現場に見るスパッタ法による薄膜化技術と応用」  など執筆掲載
  • (株)技術情報協会2009年1月「スパッタ実務Q&A集」 反応性スパッタ、ターゲットなどに関するQ&A執筆
  • 加工技術研究会 2009年10月 「新コーティングのすべて」に 「現場に見るスパッタ法による薄膜化技術と応用」執筆
  • シーエムシー出版 2011年3月「ロールtoロール技術の最新動向」に「ロールtoロールスパッタプロセスにおける成膜速度の向上」執筆
  • シーエムシー出版 2011年4月 「最新ガスバリア薄膜技術」に「反応性高速スパッタ技術」執筆
  • サイエンス&テクノロジー 2012年8月「フィルム加工トラブル対策技術」に「スパッタリングにおける成膜過程の問題」執筆
  • (株)技術情報協会2013年4月「フィルム成型・加工とトラブル対策」に「ロールtoロールプロセスにおける成膜速度向上と膜欠陥への対策」執筆
  • (株)技術情報協会2013年6月「光学薄膜の最適設計・成膜技術と膜厚・膜質・光学特性の制御」に「反応性高速スパッタ法による光学薄膜の作製技術と膜質制御」執筆
  • 表面技術協会2013年7月特集「最近のスパッタリング動向」に「低ダメージのためのロータリーカソード技術と高速成膜技術」を執筆
  • 日刊工業新聞社:2015年2月「現場のスパッタリング薄膜Q&A」第2版を出版。437ページ 3560円(税込)
  • 表面技術協会2016年12月特集「車載用カメラの反射防止膜技術」を執筆
  • 表面技術協会2017年12月特集「最新のPVD技術」執筆 

 

 

 

 

「現場のスパッタリング薄膜Q&A」初版、第2版の解説ページを載せました。

 

 

スパッタリングのコンサルタントを始めてから15年が経ちました。お陰さまで、多くの会社の研究開発や製造に関わらせて頂きました。有難うございました。今後共、よろしくお願い申し上げます。

また、日刊工業新聞社から発行致しました「現場のスパッタリング薄膜Q&A]も、大変好評頂きました。有難うございます。ささやかですが、スパッタリングを含めた薄膜技術や事業を通じて、社会に貢献出来たら嬉しいと思っています。

 

初版を出版してから9年、第2版からは2年経ちました。スパッタリングを用いた製品・プロセス開発あるいは製造現場では、様々トラブルに出会います。そのため割合と頻繁に発生し、しかもかなり基本的な問題を含んだトラブルについて質問形式で回答を試みて頂き、その回答が本文のどこにあるかが分かりますと、スパッタの理解のお役に立つかと思い、10問ほど下記に載せました。

少しでも多くの方に、スパッタリング技術に興味を持って頂き、この技術の可能性を感じて頂けたらと思います。

 

  • Q1 ガス配管の問題です。反応性スパッタにおいて酸化物膜をPEM制御するときに、Arガスと酸素ガスの配管は、途中で結合した方が良いか、独立した方が良いか?                                 第1版35p、第2版35p                                        
  • Q2反応性スパッタで、Siターゲットを用いた場合、ターゲットにSiウエハを用いて良いか?      141p、150p
  • Q3ターゲットへの電力の投入量は、どんなファクターで制限されますか?                146p、155p
  • Q4アノード消失とはどのような現象でしょうか?                           153p、163p
  • Q5デュアルカソードは、シングルカソードに比べてメリットはありますが、2つ挙げてください。     136p、141p
  • Q6回転カソードは、プレーナーカソードと比べてアーキングを減少させるのに有利ですが、なぜですか?  ----、133p
  • Q7高速スパッタでの遷移領域制御において、PEM制御の方がインピーダンス制御より、大面積では有利です。なぜですか? 同78p
  • Q8パルス電源が多く使われるようになりましたが、デューティー比とはなんですか?             --------      同59p   
  • Q9T-S間距離が変わると内部応力は変わりますか?                          196p、210p 
  • Q10密着性の問題です。内部応力とはどのように関係してますか?、                   203p、217p 

 ご質問は 右記へ  earth-tech@r9.dion.ne.jp

         

 


コーヒーブレイク

                                    *****昨年の春、神奈川県立花菜ガーデンにて*****

現場のスパッタリング薄膜基礎講座へ(ブログ)

 

今月の話題ということで、毎月スパッタ、プラズマ、その開発について関連したテーマを取り上げ紹介するコーナーを作りました。内容としては、論文、トピックス、スパッタに関する用語などを考えています。スパッタの初心者にも役立つかと思います。

ここでは概略を記載し、ブログには少し詳しく書きたいと思いますので、興味のある方は、どうぞブログにもお立ち寄りください。

今月は、スパッタの参考書4冊目の紹介です。

 

プラズマプロセシングの基礎 (Glow Discharge Processes Brian N. Chapman) 岡本幸雄訳 電気書院 (1993)386ページ

 

スパッタリングプロセスを理解するのに、どうしても欠かせないのがグロー放電を主としたプラズマの理解かと思います。この本は、(Glow Discharge Processes  sputtering and plasma etching  Brian N. Chapman 著)を訳した書です。プロセス側から薄膜の最適化を考えるうえで、大変参考になるかと思います。日本人としては、技術的理解をするためには、やはり日本語訳があるのは有難いことです。可能でしたら部分的にでも原書と対比したりあるいは確認したりすると良いかと思います。A WILEY-INTERSCIENCE PUBLICATION   JOHN WILEY & SONS ,Inc.

 

第1章 気体 放電現象は気相から生ずるので、気体の運動について、の基礎です。平均自由工程、その逆数である衝突確率、粘性流、中間流、分子流などが解説されている。 

第2章 気相の衝突過程 平均自由工程は、装置のサイズと気体の流れを直観するには便利であるが、気体の現象を理解するには、衝突断面積を使うのが便利です。弾性衝突、非弾性衝突、励起、電離、再結合、付着などの過程の説明があり、全衝突断面積の存在になります。たとえば、これは電子が弾性的、または非弾性的に散乱される量を表します。

第3章 プラズマ 電子温度、イオン温度の解説に続いて、プラズマポテンシャルの説明があります。これはスパッタリングプロセスは、放電するプロセスですので、プラズマポテンシャル、シースの存在、フローティング基板での現象は、大変重要です。電子とイオンは全体としては、平衡しておりますが、これは種々の相互作用の平均にすぎません。プラズマの中性がくずれた場合には、復元力が働きます。電子は軽いのですぐに対応します。プラズマ振動についての説明があります。

第4章 直流グロー放電 ”プロセシングで用いるグロー放電は、どれも真のプラズマではない。したがって、あるプラズマ物理をかなり正確に追及できても、それはプロセシングに応用できなかったりする。一方、完全には正確ではないが、物理的な概念をよく伝える簡単なモデルが存在したりする。本書は後者の観点から説明する” 放電構造としてアノード、カソード及びシースを含めた電位分布の説明があります。カソード領域、アノード領域、グロー領域での電子の挙動として1次電子、2次電子、最終電子(ulitimate electron) プラズマ温度に熱化した電子。の挙動が説明されています。

第5章 高周波放電 高周波電極の自己バイアス、高周波放電の効率、なぜ13.56MHzかなどの項があります。

第6章 スパッタリング イオンと表面の相互作用から始まり、”イオンが近づくとターゲットからの電子のオージェ放射によってイオンは中和されるらしい。従って、衝突種は実際はほとんど中性粒子である。・・・原子のスパッタのエネルギーは入射エネルギーの1%程度である” 一般の直流スパッタリング、スパッタリング装置の現状、デポジションプロセスとしてのスパッタリングと続き、バイアス技術として基板側にバイアスを掛けた場合の基板への影響、効果をターゲットからアノードへの電位分布図を元に詳細に説明しています。 

第7章 プラズマエッチング プラズマアッシング、プラズマエッチング、反応装置などの説明があります。

 

ブログに、この本で特に興味を持った箇所など少しだけ具体的に書きたいと思います。興味のある方は、見てください。

 

Up dated 2018,2,2