Research on the high-power pulsed sputtering discharge and its application to ion sources for thin film fabrication.

• Project/Area Number: 22540501
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Plasma science
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: IKEHATA Takashi 茨城大学, 理工学研究科, 教授 (00159641)
• Project Period (FY): 2010 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2012: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2011: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2010: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: 放電 / 金属プラズマ源 / スパッタリング / 金属イオン源 / 大電力パルス放電 / 薄膜合成 / 熱電半導体 / マグネシウムシリサイド / 結晶構造 / プラズマ / 薄膜形成 / グロー放電 / パルスパワー / 金属イオン / 磁場閉じ込め

Research Abstract

In order to explore discharge properties of high-power pulsed magnetron sputtering (HPPMS)、 the voltage-current density characteristics and emission spectra were measured. It was found that HPPMS operated in the abnormal glow mode and the discharge area was extended over the whole radius of the cathode. The discharge voltage was found to rise while the primary electron confinement degraded by extention of the discharge area. Next、 we proposed an inhomogeneous Penning suputterinf device as a novel high-density metal ion source. It uses plasma drift as the mechanism of cross-field ion extraction.

Research Products

• [Journal Article] Dual-plasma ion process for surface treatment of insulators (2011)
  • Author(s): A. Kantani, H. Sato, Y. Nonaka, N.Y. Sato, T. Ikehata
  • Journal Title: Surf. Coat. Technol Volume: 206 Issue: 5 Pages: 929-933
  • DOI: 10.1016/j.surfcoat.2011.04.041
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Positive-plasma-bias method for plasma-based ion implantation and deposition (2010)
  • Author(s): T.Ikehata, R. Sasaki, T. Tanaka, K. Yukimura
  • Journal Title: Surf. Coat. Technol Volume: 204 Issue: 18-19 Pages: 2881-2891
  • DOI: 10.1016/j.surfcoat.2010.03.004
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Si基板上Mgスパッタ膜のアルゴン雰囲気中アニール処理によるMg2Si膜の合成 (2013)
  • Author(s): 池畑隆、安藤龍哉、山本拓哉、高木雄太、佐藤直幸、鵜殿治彦
  • Organizer: 第60回応用物理学会春季学術講演会、30a-G7-1
• [Presentation] Si基板上Mgスパッタ膜のアニール処理によるMg2Siの合成と微細構造解析 (2013)
  • Author(s): 山本拓哉、安藤龍哉、高木雄太、佐藤直幸、鵜殿治彦、池畑 隆
  • Organizer: 電気学会プラズマ研究会、PST-13-014
• [Presentation] 大電力パルス駆動ペニングスパッタ装置における高密度プラズマの生成に関する研究 (2013)
  • Author(s): 菊地貴允、佐藤直幸、東 欣吾、池畑 隆
  • Organizer: 電気学会プラズマ研究会、PST-13-025
• [Presentation] Si基板上Mgスパッタ膜のアニール処理によるMg2Siの合成と微細構造 解析 (2013)
  • Author(s): 山本拓哉、安藤龍哉、高木雄太、佐藤直幸、鵜殿治彦、(池畑 隆)
  • Organizer: 電気学会プラズマ研究会
  • Place of Presentation: 茨城大学、日立キャンパス
• [Presentation] 大電力パルス駆動ペニングスパッタ装置における高密度プラズマの生 成に関する研究 (2013)
  • Author(s): 菊地貴允、佐藤直幸、東 欣吾、(池畑 隆)
  • Organizer: 電気学会プラズマ研究会
  • Place of Presentation: 茨城大学、日立キャンパス
• [Presentation] Si 基板上Mg スパッタ膜のアルゴン雰囲気中アニール処理によるMg2Si 膜の合成 (2013)
  • Author(s): (池畑隆)、安藤龍哉、山本拓哉、高木雄太、佐藤直幸、鵜殿治彦
  • Organizer: 応用物理学会
  • Place of Presentation: 神奈川工科大学 厚木キャンパス
• [Presentation] Solid-phase growth of Mg2Si by annealing in inert gas atmosphere (2013)
  • Author(s): (T. Ikehata), T. Ando, T. Yamamoto, R. Takagi, N.Y. Sato, H. Udono
  • Organizer: 2013 Asia-Pacific Conference on Green Technology with Silicides and Related Materials
  • Place of Presentation: Tsukuba University, Japan
• [Presentation] Si基板上Mgスパッタ膜のアニール処理によるMg2Siの合成 (2012)
  • Author(s): 安藤龍哉、山本拓哉、高木雄太、池畑 隆、佐藤直幸、鵜殿治彦
  • Organizer: 電気学会プラズマ・パルスパワー合同研究会、PST-12-094
• [Presentation] Mg2Si Thin Film Prepared by Annealing in Noble Gas Atmosphere (2012)
  • Author(s): T. Ando, T. Yamamoto, Y. Takagi, N. Sato, H. Udono, T. Ikehata
  • Organizer: 8th International Student Conference at Ibaraki University (ISCIU8)
  • Place of Presentation: Japan
• [Presentation] A high-power pulsed sputtering devie with modified penning geometer (2012)
  • Author(s): T. Kikuchi, N.Y. Sato, T. Ikehata
  • Organizer: 8th International Student Conference at Ibaraki University (ISCIU8)
  • Place of Presentation: Japan
• [Presentation] A novel plasma technology for surface modification of semiconducting and insulating materials (2012)
  • Author(s): T Ikehata, M. Tomita, T. Mashiko, N.Y. Sato
  • Organizer: (Invited) Proc. 7th Asia-Pacific Symposium on Plasma Technologies (APSPT-7)
  • Place of Presentation: Taiwan
• [Presentation] A Novel Plasma Technology for Surface Modification of Semiconducting and Insulating Materials (2012)
  • Author(s): (T. Ikehata), M. Tomita, T. Mashiko, NY. Sato
  • Organizer: tth Asia-Pacific International Symposium on the Basics and Applications of Plasma Technology
  • Place of Presentation: Taipei, Taiwan
  • Invited
• [Presentation] 希ガス雰囲気中アニール処理によるMg2Siの合成 - アニール温度特性 (2012)
  • Author(s): 安藤龍哉、山本拓哉、高木雄太、佐藤直幸、鵜殿治彦、(池畑隆)
  • Organizer: 電気学会東京支部茨城支所研究発表会
  • Place of Presentation: 茨城県日立市 日立シビックセンター
• [Presentation] 希ガス雰囲気中アニール処理によるMg2Siの合成-雰囲気圧力特性 (2012)
  • Author(s): 山本拓哉、安藤龍哉、高木雄太、佐藤直幸、鵜殿治彦、(池畑隆)
  • Organizer: 電気学会東京支部茨城支所研究発表会
  • Place of Presentation: 茨城県日立市 日立シビックセンター
• [Presentation] ペニングスパッタ装置の大電力パルス動作と高密度プラズマ生成 (2012)
  • Author(s): 菊地貴允、佐藤直幸、東欣吾、(池畑隆)
  • Organizer: 電気学会東京支部茨城支所研究発表会
  • Place of Presentation: 茨城県日立市 日立シビックセンター
• [Presentation] Si基板上Mgスパッタ膜のアニール処理によるMg2Siの合成 (2012)
  • Author(s): 安藤龍哉、山本拓哉、高木雄太、(池畑 隆)、佐藤直幸、鵜殿治彦
  • Organizer: 電気学会プラズマ･パルスパワー合同研究会
  • Place of Presentation: 東京大学、本郷キャンパス
• [Presentation] 大電力パルススパッタによるMg2Siプラズマの発生と成膜 (2011)
  • Author(s): 安藤龍哉, 菊地貴充, 佐藤直幸, 池畑隆
  • Organizer: 第19回電気学会東京支部茨城支所研究発表会
  • Place of Presentation: 日立市シビックセンター
  • Year and Date: 2011-11-19
• [Presentation] Ion-assisted surface smoothing of semiconducting and insulating materials (2011)
  • Author(s): 富田和成、増子冬馬、佐藤直幸、池畑隆
  • Organizer: 7th Int.Conf.Surface Modification of Materials by Ion Beams (SMMIB2011)
  • Place of Presentation: Harbin, China
  • Year and Date: 2011-09-14
• [Presentation] Discharge and plasma production characteristics of a disc magnetron operated in dc and pulsed sputtering modes (2011)
  • Author(s): 池畑隆, 根本翔, 安藤龍哉, 佐藤直幸
  • Organizer: 11th Int.Workshop on Plasma-Based Ion Implantation and Deposition (PBII&D2011)
  • Place of Presentation: Harbin, China
  • Year and Date: 2011-09-10
• [Presentation] 高密度・高電離度金属プラズマの発生に関する研究 (2011)
  • Author(s): 池畑隆
  • Organizer: 電気学会プラズマ研究会
  • Place of Presentation: 大阪工業大学(招待講演)
  • Year and Date: 2011-08-07
• [Presentation] 大電力パルスマグネトロンスパッタによる高密度メタルプラズマの発生 (2011)
  • Author(s): 安藤龍哉, 根本翔, 深澤孝嘉, 池畑隆, 佐藤直幸, 東欣吾
  • Organizer: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 神奈川工科大学(神奈川県厚木市)
  • Year and Date: 2011-03-27
• [Presentation] Discharge and plasma production characteristics of a disc magnetron operated in dc and pulsed sputtering modes (2011)
  • Author(s): T. Ikehata, S. Nemoto, T. Ando, N.Y. Sato
  • Organizer: 11th Int. Workshop on Plasma-Based Ion Implantation and Deposition (PBII&D2011)
  • Place of Presentation: China
• [Presentation] 高密度・高電離度金属プラズマの発生に関する研究(招待講演) (2011)
  • Author(s): 池畑 隆
  • Organizer: 電気学会プラズマ研究会、PST-11-045
• [Presentation] 大電力パルスマグネトロンスパッタによる高密度メタルプラズマの生成と空間分布 (2010)
  • Author(s): 根本翔, 安藤龍哉, 深澤孝嘉, 池畑隆, 佐藤直幸, 東欣吾
  • Organizer: 電気学会プラズマ・パルスパワー合同研究会
  • Place of Presentation: 東京工業大学(大岡山キャンパス)
  • Year and Date: 2010-12-18
• [Presentation] 大電力パルススパッタを用いた高密度メタルプラズマの生成に関する研究 (2010)
  • Author(s): 根本翔, 安藤龍哉, 深澤孝嘉、池畑隆, 佐藤直幸
  • Organizer: 第18回電気学会東京支部茨城支所研究発表会
  • Place of Presentation: 日立シビックセンター(茨城県日立市)
  • Year and Date: 2010-11-14
• [Presentation] 大電力パルスマグネトロンスパッタによる高密度メタルプラズマの生成と空間分布(優秀発表賞受賞) (2010)
  • Author(s): 根本 翔、安藤龍哉、深澤孝嘉、池畑 隆、佐藤直幸、東欣吾
  • Organizer: 電気学会プラズマ・パルスパワー合同研究会
  • Place of Presentation: 東工大大岡山
• [Presentation] 大電力パルススパッタを用いた高密度メタルプラズマの生成に関する研究 (2010)
  • Author(s): 根本翔、安藤龍哉、深澤孝嘉、池畑隆、佐藤直幸
  • Organizer: 第18回電気学会東京支部茨城支所研究発表会、PA30