高機能化、高性能化のための表面処理法の基礎と表面分析法

表面はあらゆる技術や製品の基盤となるものであり、現在扱われる材料やプロセス、技術、商品で表面が関与していないものは無いと言っても過言ではありません。これは言い方を変えると、現代は表面に支配されているということにもなります。これほど重要なものであることから、様々な表面処理法が開発され、利用されています。しかし、一方で表面はまだ未解明な部分も多く、そのため表面処理も実際には試行錯誤、トライ&エラーの中で行われているとも言えます。
本講では、表面処理の基礎、ポイントから、処理条件検討やトラブル解析に必要不可欠な分析評価まで、その姿を明らかにして利用するためのアプローチについて、技術的テクニック、コツやノウハウから、考え方、アプローチ方法まで応用アプリケーションの事例を交えて解説します。

１．表面に支配される現代社会
　イントロダクションとして様々な製品や技術と表面、海面の関係について整理します。

２．表面と表面処理
　表面の定義から、表面処理によってコントロールする表面の要素、表面処理に位置付けなどについて解説します。

　・表面（薄膜）とは？
　・表面・界面の代表的事象
　・表面の要素
　・表面を支配するには
　・表面処理の背景 など

３．表面処理法の分類
　多種多様な表面処理法について、その全体像を理解するためにプロセスや用途などによって分類整理しながら解説します。

　・表面処理とは
　・代表的な表面処理
　・表面処理の分類
　・表面処理と目的
　・代表的金属の表面処理
　・金属表面処理の特徴
　・洗浄
　・洗浄処理のポイントと注意点
　・化成処理
　・エッチング など

４．主な表面処理法の基本と特徴
　代表的な表面処理法について、その原理、プレセスや特徴から、注意点、得て不得手など適切な表面処理方法の選択を含めながら解説します。

　・UV・オゾン洗浄
　・UV洗浄の例
　・UV処理と酸素量
　・「めっき」とは
　・めっきの種類
　・めっきの特徴
　・代表的めっき工程
　・めっき処理のポイントと注意点
　・プラズマ処理の原理
　・プラズマ処理で発現する機能
　・プラズマ処理と酸素量
　・PVD (物理蒸着:Physical Vapor Deposition)
　・CVD (化学蒸着:Chemical Vapor Deposition)
　・PVD v.s. CVD
　・成膜の主な用途と膜種
　・スパッタリング
　・蒸着
　・その他のプラズマ
　・溶射
　・コロナ処理
　・プラズマ処理とコロナ処理
　・イオン注入
　・グラフト重合 など

５．シランカップリング反応
　もっとも広範囲に利用されている表面処理方の一つであるシランカップリング処理について、より詳細に解説します。

　・シランカップリング剤
　・シランカップリング反応
　・代表的な処理方法
　・処理条件 など

６．接着のための表面処理
　表面処理の代表的用途である接着を例として、実際にどのような表面処理が行われているか、その効果などについて解説します。

　・機械的処理
　・化学的処理
　・UV処理と剥離強度
　・シランカップリング処理と剥離強度
　・注意点・ポイント など

７．サンプルの取り扱い
　特に慎重な取り扱いが要求され試料の取り扱いにおける注意点、ポイント、ノウハウを解説します。

８．代表的表面分析手法
　表面処理最適化において欠かすことのできない表面分析手法について、個々にその原理、特徴、分析・解析のポイントなどに解説します。

8.1 表面分析の分類 
　多種多様な表面・界面分析手法について、その特徴や用途などによって分類すると共に、手法選択の考え方について解説します。
　・表面分析に用いる主な手法と選び方 
　・表面・微小部の代表的分析手法
　・手法の選択
8.2 X線光電子分光法 (XPS,ESCA)
　・XPSの原理
　・XPSの検出深さ
　・XPSの特徴
　・元素同定
　・化学状態の同定
　・主な用途
　・プラズマ処理 (XPS)
8.3 オージェ電子分光法 (AES)
　・AESの原理
　・AESスペクトル
　・AES測定例
　・主な用途
　・XPSとAESの手法の比較
8.4 X線マイクロアナライザ (EPMA)
　・EPMAの原理
　・元素分布分析 (被着体金属基板の断面)
　・微小領域の元素分析手法
8.5 フーリエ変換赤外分光法(FT-IR)
　・赤外分光法 (IR)の原理
　・FT-IRの長所・短所
　・測定法
　・周辺環境の影響
　・主な吸収帯
　・赤外分光の構造敏感性
　・全反射法 (ATR法)
　・ATR法と検出深さ
　・ATR測定における注意点
　・In-situ FT-IR
8.6 飛行時間型二次イオン質量分析法 (TOF-SIMS)
　・SIMSの概念
　・TOF-SIMS装置の構成
　・TOF-SIMSの概要
　・TOF-MSの原理と特徴
　・TOF-SIMSによる化学構造解析
8.7 SEM
　・SEM像
　・表面形状と組成
　・SEM-EDS組成分析
8.8 走査型プローブ顕微鏡 (SPM)
　・SPMとは
　・主な走査型プローブ顕微鏡
　・形態観察におけるAFMの位置づけ
　・観察例 (処理後表面)
　・プラズマ処理 (SPM)
　・位相イメージング

９．深さ方向分析
　表面処理検討において欠かすことのできない深さ方向分析について、注意点、限界とこれを克服する方法について解説します。

　・深さ方向分析の重要性
　・一般的な深さ方向分析
　・デプスプロファイルのワークフロー
　・エッチングにおける注意点
　・デプスプロファイル測定の設定のポイント
　・イオンエッチングダメージ
　・従来法と問題点
　・新しいアプローチ など

１０．解析の実例
　実際の解析例を用いて、表面処理とその解析の実務について解説します。

　　・評価要素と手法
　　・評価要素と手法 (洗浄)
　　・評価要素と手法 (改質)
　　・評価要素と手法 (成膜)
　　・被膜欠陥
　　・SEM観察例 (LCD：ソース電極)
　　・プラスチックレンズの断面TEM写真
　　・UV照射による化学構造の評価
　　・表面構造変化の解析 (XPS)
　　・気相化学修飾法
　　・ポリイミドの表面処理層の深さ方向分析
　　・トラブル解析

１１．まとめと質疑

ジャパン・リサーチ・ラボ 代表 博士（工学） 奥村 治樹 氏

略歴
大手化学メーカー、電器メーカーでの研究開発及びにマネジメント業務に携わる。現在は、ベンチャーから上場企業まで様々な業種の顧問や技術コンサルタントとして、研究開発、製造における課題解決、戦略策定から人事研修などの人材育成などを行っている。また、学会等での招待講演や国プロにおけるキャリア形成プログラムの講師なども行っている。