薄膜付着のマイクロメカニクスと強度非破壊評価

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05805009
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 阿部 博之 東北大学, 工学部, 教授 (00005266)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 坂 真澄 東北大学, 工学部, 教授 (20158918)
• Keywords: 薄膜 / 核発生 / ダイヤモンド / シリコン / 超音波 / 付着 / 電子デバイス / 非破壊評価

Research Abstract

電子デバイスあるいは切削工具などの主要構成材として,薄膜が重要な役割を担ってきている。その健全性評価においては付着強度の把握が不可欠である。近年,本研究者らのグループは,CVD薄膜を対象として,斜入射超音波の付着界面でのせん断成分の透過性が核発生密度に大きく依存することを実験より発見した。ここでは同発見を踏まえた付着強度定量評価のための基礎として,原子レベルからの薄膜付着モデルを開発し,コンピュータシミュレーションの実施により種々の現象を数値的に明らかにした。得られた実績を要約して以下に示す。
1.核発生に及ぼす基板傷つけ処理の影響を解明することを目的として,傷つけ処理を施したシリコン基板と反応ガスからなる核発生二次元モデルを考案し,同基板上に発生するダイヤモンド核を対象とした数値シミュレーションを行った。その結果,核発生過程を数値的に明らかにした。
2.薄膜形成に及ぼす基板傷つけ処理の影響を解明することを目的として,1.で考案したモデル発展させた核成長二次元モデルを考慮し,シリコン基板上に発生および成長するダイヤモンド核を対象とした数値シミュレーションを行った。その結果,核成長過程を数値的に明らかにした。
3.ダイヤモンド薄膜とシリコン基板間の真の付着強度を数値的に求めることを目的とし,2.で考案した核成長二次元モデルを用いた数値計算を行った。その結果,真の付着強度としての付着力は初期に核発生した点の個数の増加に伴い増加することを示した。

Research Products

• [Publications] 萱場智雄(佐藤修一,坂 真澄,阿部博之): "シリコン基板上におけるダイヤモンド核発生の数値シミュレーション" 日本機械学会東北支部石巻地方講演会講演論文集. 941-2. 13-15 (1994)
• [Publications] 萱場智雄(坂 真澄,阿部博之): "シリコン基板上のダイヤモンド薄膜形成のシミュレーション" 日本機械学会材料力学部門講演会講演論文集Vol.A. 940-37. 48-49 (1994)
• [Publications] 萱場智雄(佐藤修一,坂 真澄,阿部博之): "基板傷つけ処理を考慮したダイヤモンド核発生の数値シミュレーション" 日本機械学会論文集(A). 61. 436-440 (1995)
• [Publications] 萱場智雄(札場次男,坂 真澄,阿部博之): "ダイヤモンド薄膜付着強度の原子レベルからの数値計算" 日本機械学会東北学生会第25回学生員卒業研究発表講演会講演論文集. (掲載予定). (1995)