【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.06.07】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23WS0331

利用課題名 / Title

イオンビームスパッタにより成膜した厚膜SiO2の評価

利用した実施機関 / Support Institute

早稲田大学 / Waseda Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）その他/Others（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

スパッタ, SiO2厚膜,スパッタリング/ Sputtering,スパッタリング/ Sputtering

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

齋藤 敦史

所属名 / Affiliation

AGC株式会社

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

佐野耕平

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

星野勝美,野崎義人

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

WS-001：イオンビームスパッタ装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

イオンビームスパッタ法（IBS）は、マグネトロンスパッタ法と比較して成膜時の圧力が1桁から2桁程度低いため、平均自由工程が長くスパッタされた粒子は基板到達までに粒子散乱の影響が少ない。また、プロセスガスであるArイオンの加速電圧を変えられるため、スパッタされた粒子の運動エネルギーを調整でき、特異的な薄膜の作製が可能である。これまで、我々はパターニングした合成石英基板にIBSで厚み2.5 μmのSiO₂を成膜し評価してきた。今回、5 μｍ厚のSiO₂を成膜し膜剥がれ等欠陥が発生しないか調査した。

実験 / Experimental

ターゲットにはSiO₂を使用し、プロセスガスとしてArを15 cm³/minで導入した。イオン源に950 Vの電圧を印可し、イオン電流が80 mAとなるよう調整しプラズマを発生させた。基板は合成石英を使用し、未加工品と溝形状　(深さ 2.5μm、幅 2.5 μm)　にパターニングしたサンプルの２種をセットした。狙い膜厚は5 μmとし、プロセス中の基板温度上昇を考慮して膜厚800 nmもしくは850 nm毎に10 分のクーリング時間を設け6段階に分けて成膜を行った。
成膜後の評価として段差計による膜厚確認、レーザー顕微鏡を用いた外観観察、電子顕微鏡による埋め込み状況の確認を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

成膜したSiO₂の膜厚は段差計で計測し、5 μmであることを確認した。外観観察はレーザー顕微鏡で行い、パターニングなしの合成石英基板においてはひび割れや膜の剥離がないことが分かったが、成膜中に発生するダスト起因の欠点が確認できた。結果をFig.1に示す。一方、溝形状付サンプルにおいては、ひび割れや膜剥がれが発生していることが分かった。これはパターニング時のレジスト除去不具合が原因となっている可能性もあるが、SiO₂膜自体が蒸着、マグネトロンスパッタなどと比較して内部応力が強く、また厚膜であることが要因とも考えられる。溝形状への埋め込みの程度については電子顕微鏡で評価し、２.5 μmの溝部深さに対して膜厚5 μmのSiO₂を成膜したため埋め込みはできているが、一部ボイド等も発生している状況であった。今後は溝部への埋め込み性向上と、膜のひび割れ等の欠陥を無くすため、SiO₂膜の内部応力を低減するよう成膜条件を検討し、またレジスト残渣等の密着性を阻害する要因を無くすようプロセスを構築する。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig. 1 レーザー顕微鏡による外観検査　パターニング無し合成石英基板上の5 μm厚のSiO₂膜表面

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

Akimori Tabata et al., Thin Solid Films Volume 289, Issues 1–2, 30 November 1996, Pages 84-89   
イオンビーム応用技術編集委員会, 「イオンビーム技術の開発」, シーエムシー出版, 1989

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件