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Development of novel nano-processing methods using chemically active negative ions with uniform energy

Research Project

Project/Area Number 21K18618
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 14:Plasma science and related fields
Research InstitutionKyoto Institute of Technology

Principal Investigator

Himura Haruhiko  京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (30311632)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 三瓶 明希夫  京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 准教授 (90379066)
神吉 隆司  海上保安大学校(国際海洋政策研究センター), 国際海洋政策研究センター, 教授 (40524468)
Project Period (FY) 2021-07-09 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Keywords高周波プラズマ / ナノプロセス装置 / 反応性粒子 / 3次元微細加工技術 / 負イオン / ナノプロセス / 反応性イオン / リモートプラズマ / 一様エネルギー / プラズマナノプロセス
Outline of Research at the Start

世界はテレワークが普通に行われる時代へと急変し、世界中で大量のメモリーが必要とされている。小さくて容量の大きなメモリーを作るためには、ナノメートルの長さで正確な3次元の造作技術が必要である。ところが、ナノメートルで超微細な改質や加工を行う普遍的な方法がない。本研究では、電気的中性条件が破れた非中性プラズマ研究を通じて得た知見を反応性プラズマから負イオンだけを抽出する技術と荷電粒子ビームを電磁場で正確に制御する技術に組み合わせる。これより、エネルギーが揃えられた反応性負イオンによって原子層内の元素濃度と位置を制御して、多積層の立体ナノ構造を正確に加工する新しいナノプロセス方式の創成に挑戦する。

Outline of Final Research Achievements

As electronic devices such as smartphones become smaller and more sophisticated, the size of the components used in these devices has been reduced to nanometers (about 1/1000th the thickness of a human hair). The processing of such minute parts is so tiny that atoms overlap by about ten layers, so reactive atoms and ions are currently the mainstays for this processing. However, when these reactive particles are produced from plasma, they, especially reactive ions, have various velocities. Therefore, in this study, we explored a processing method to reduce this velocity variation and make it uniform. As a result of our research, it may be possible to extract uniform ions from plasma generation using a radio frequency in the 900 MHz bands.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

世界はテレワークやビッグデータの時代に入っている。このために、人類は21世紀で大量のメモリや電子機器を必要としている。同じスペースで大容量メモリを作り出すためには、メモリの形を2次元平面型から3次元立体型にする必要がある。ここに新しい微細立体加工技術が求められており、そのための一つが本研究テーマであった。本研究でそのような新しい微細立体加工技術を実現する端緒につくことができた。この研究をさらに進化させて、カーボンニュートラルとも併せたタイムスケジュールで実機へと展開させる目途も得た。

Report

(3 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Three-dimensional reconstruction of large non-uniform surface wave plasma using multi-lens array attached to a single viewing port2022

    • Author(s)
      Ninomiya T.、Sanpei A.、Niimoto M.、Inagaki S.、Himura H.
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 61 Issue: SI Pages: SI1009-SI1009

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac647f

    • Related Report
      2022 Annual Research Report 2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Simulations of novel compact separator for extracting specific reactive ions from large plasma source2022

    • Author(s)
      Kanki Takashi、Himura Haruhiko
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 61 Issue: SI Pages: SI1004-SI1004

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac5a98

    • Related Report
      2022 Annual Research Report 2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] マイクロ波を用いた反応性負イオン生成実験2023

    • Author(s)
      鞆津匠人, 岡内航, 香月悠良, 丹波天晴, 堀江凌矢, 比村治彦, 三瓶明希夫
    • Organizer
      日本応用物理学会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 表面波プラズマにおけるfourier-bessel 法による三次元再構成法2023

    • Author(s)
      新元美晴,三瓶明希夫,比村治彦,二宮貴哉,稲垣秦一郎
    • Organizer
      日本応用物理学会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 京都工繊大での高周波を用いた小型負イオン生成装置の現状2022

    • Author(s)
      比村治彦
    • Organizer
      核融合科学研究所負イオン研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of negative ion source using 860 MHz microwave2022

    • Author(s)
      Haruhiko Himura, TakutoTomotsu, WataruOkauchi, Chikara Katsuki, Akio Sanpei, Tsuyoshi Moriya
    • Organizer
      Dry Process Symposium
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マイクロ波プラズマ源を用いた負イオンプロセス装置 の設計のための負イオン軌道シミュレーション2022

    • Author(s)
      神吉隆司、比村治彦
    • Organizer
      プラズマ・核融合学会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] What's two-fluid plasma?2021

    • Author(s)
      Haruhiko Himura
    • Organizer
      京大ユニットセミナー
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Simulations of novel compact separator for extracting specific reactive ions from large plasma source2021

    • Author(s)
      T. Kanki, H. Himura
    • Organizer
      Dry Process Symposium
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] First result of extracting not only negative but also positive ion beams from RF source for investigating O- and H- applied to novel nano scale processing2021

    • Author(s)
      C. Katsuki, Y. Fujimoto, H. Himura, A. Sanpei, T. Kanki, K. Tsumori, H. Nakano
    • Organizer
      Dry Process Symposium
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dependences of magnetic filter attached to RF source on producing negative ions for exploring novel nanoscale processing2021

    • Author(s)
      W. Okauchi, T. Tanaka, H. Himura, A. Sanpei, and K. Tsumori
    • Organizer
      Dry Process Symposium
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 新型ナノプロセス検証装置における負イオン密度測定2021

    • Author(s)
      田中達也、比村治彦、三瓶明希夫、岡内航、藤本佑弥、香月悠良
    • Organizer
      プラズマ・核融合学会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Remarks] 京都工芸繊維大学プラズマ基礎工学研究室

    • URL

      http://nuclear.es.kit.ac.jp/

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] プラズマ処理装置2021

    • Inventor(s)
      守屋剛、比村治彦
    • Industrial Property Rights Holder
      守屋剛、比村治彦
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Overseas

URL: 

Published: 2021-07-13   Modified: 2024-01-30  

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