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Development of multi-charged ion microbeam system for high-mix low-volume production of power semiconductors

Research Project

Project/Area Number 20K04219
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 18020:Manufacturing and production engineering-related
Research InstitutionNiihama National College of Technology (2021-2023)
National Institute of Technology, Toyama College (2020)

Principal Investigator

Asaji Toyohisa  新居浜工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (70574565)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 中村 翼  大島商船高等専門学校, 電子機械工学科, 准教授 (10390501)
太田 孝雄  奈良工業高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (80353267)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
KeywordsECRイオン源 / イオンビーム / ウィーンフィルタ / マイクロビーム / マグネシウム / 電子サイクロトロン共鳴 / マイクロ波
Outline of Research at the Start

近年需要が急増しているパワー半導体の多品種少量生産に用いるアルミニウム多価イオンのマイクロビーム装置を開発する.多価イオンを利用することでイオン注入装置の革新的な小型化,低価格化が実現でき,多品種少量半導体の生産効率が飛躍的に向上する.多価イオン源には大幅に小型化した電子サイクロトロン共鳴イオン源を新たに開発する.イオンビーム分離器は,直交電磁場を用いるウィーンフィルタと静電偏向を組み合わせることによって高分解能を実現する.さらにキャピラリーの集束効果を用いて多価イオンの高密度マイクロビーム化を図る.これらにより,日本の自動車産業の競争力強化に貢献する.

Outline of Final Research Achievements

Total beam currents of the multiply charged ion source have increased by a factor of 3.5 by increasing the microwave frequency to 2.45 GHz. Regarding the Wien filter, we attempted to homogenize the electric field using two-dimensional simulation. We have developed a new evaporation source and succeeded in generating a magnesium ion beam with a low evaporation temperature. Evaporation of aluminum was also confirmed. In the end, we have produced ion beams with a diameter of less than 100 μm using an alumina tube.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

半導体イオン注入分野などへの応用を考え、デスクトップサイズのイオンマイクロビーム装置の開発を行った。イオンビームから必要なイオン種のみを取り出すために大幅な小型化が可能なウィーンフィルタを採用した。また、内壁の帯電によってビーム収束効果が期待できるアルミナなどの絶縁管に、ウィーンフィルタを通過したビームを通すことによって直径100μm以下のイオンマイクロビームを生成することができた。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Generation of Multi-charged Magnesium Ions Using an External Evaporation Source in ECR Ion Source2022

    • Author(s)
      Seitatsu Onosaka, Kazuki Sakamoto, Tsubasa Nakamura, Toyohisa Asaji
    • Journal Title

      Transactions on GIGAKU

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 10004-1-10004-8

    • DOI

      10.34468/gigaku.10.1_10004-1

    • ISSN
      2435-5895
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Verification for Aluminum Multi-Charged Ions Generation Using ECR Ion Source2021

    • Author(s)
      Seitatsu Onosaka, Syotaro Oue, Taku Shinohara, Tsubasa Nakamura, Daichi Ishii, Syo Itimiya, Shiori Kobayashi, Hiroya Uyama, Suzuka Fujita, Ayumu Inagaki, Toyohisa Asaji, Kazumasa Takahashi, Toru Sasaki, Takashi Kikuchi
    • Journal Title

      Transactions on GIGAKU

      Volume: 8

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ウィーンフィルタおよび絶縁管を用いたイオンマイクロビームの生成2024

    • Author(s)
      野間 祐希、坂本 和輝、野志 晃生、松友 真哉、浅地 豊久、中村 翼
    • Organizer
      第71回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 小型ECRイオンビーム装置用ウィーンフィルタの開発2023

    • Author(s)
      坂本 和輝, 渡辺 唯斗, 松友 真哉, 浅地 豊久, 中村 翼
    • Organizer
      日本機械学会 中国四国学生会 第53回学生員卒業研究発表講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 小型 ECR イオン源の引出電極改良によるイオンビーム電流量の向上2023

    • Author(s)
      石原 慎太郎, 浅地 豊久, 中村 翼
    • Organizer
      日本機械学会 中国四国学生会 第53回学生員卒業研究発表講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ウィーンフィルタにおける荷電粒子の軌道シミュ レーションと可視化2022

    • Author(s)
      渡辺 唯斗, 松友 真哉, 浅地 豊久
    • Organizer
      電気・電子・情報関係学会四国支部連合大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ECRイオン源による外付けの蒸発源を用いた金属イオン生成の検証2022

    • Author(s)
      小野坂 成龍、中村 翼、浅地 豊久
    • Organizer
      応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Generation of Multi-charged Magnesium Ions Using an External Evaporation Source2022

    • Author(s)
      Seitatsu Onosaka, Kazuki Sakamoto, Tsubasa Nakamura, Toyohisa Asaji
    • Organizer
      The 7th International Conference on “Science of Technology Innovation”
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] デスクトップ型2.45GHz ECRイオンビーム装置の開発2022

    • Author(s)
      川村時代、井上雄太、浅地豊久、中村翼
    • Organizer
      日本機械学会中国四国学生会 第52回学生員卒業研究発表講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] CHANGE IN TOTAL ION BEAM CURRENT OF ECR ION SOURCE BY EACH PARAMETERS2020

    • Author(s)
      Taku SHINOHARA, Syotaro OUE, Seitatsu ONOSAKA, Tsubasa NAKAMURA, Daichi ISHII, Tsukasa ITIMIYA, Shiori KOBAYASHI, Hiroya UYAMA, Ayumu INAGAKI, Toyohisa ASAJI, Kazumasa TAKAHASHI, Toru SASAKI, Takashi KIKUCHI
    • Organizer
      The 5th International Conference on “Science of Technology Innovation”
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] PRODUCTION OF MULTI-CHARGED ALUMINUM IONS DUE TO THE DIFFERENCE IN BUFFER GAS USING AN SUPPTER SOURCE IN ECR ION SOURCE2020

    • Author(s)
      Seitatsu ONOSAKA, Syotaro OUE, Taku SHINOHARA, Tsubasa Nakamura, Daichi Ishii, Syo Itimiya, Shiori Kobayashi, Hiroya Uyama, Ayumu Inagaki, Toyohiro Asaji, Kazumasa Takahashi, Toru Sasaki, Takashi Kikuchi
    • Organizer
      The 5th International Conference on “Science of Technology Innovation”
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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