1996 Fiscal Year Annual Research Report

超高密度イオンビーム照射による表面改質の研究

Research Project

Project/Area Number	08650843
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	松尾二郎京都大学, 工学部, 助手 (40263123)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	高岡義寛京都大学, 工学部, 助教授 (90135525) 山田公京都大学, 工学部, 教授 (00026048)
Keywords	クラスターイオン / 酸化反応 / エッチング / スパッタリング / SiC / 薄膜形成 / InOx / 導電性透明薄膜
Research Abstract	イオンビームによる表面改質は既にさまざまな分野で利用されているが、表面の高機能化等の要求に答えていくためには、従来のプロセス技術の延長でない新しい技術の開発が必要である。新しい原理に基ずいたガスクラスターイオンビーム法を提案し、高機能表面形成に関する研究を行ってきた。ガスクラスターイオンビーム法とは、数百から数千個のガス原子からなるクラスターをイオン化・加速して、固体表面に照射するという手法である。この手法では表面のナノメートルオーダーの領域に超高密度の高速粒子が同時に入射するので、従来のプロセス技術では達成できない表面改質が可能となる。従って、ガスクラスターイオンビームによる表面改質法は、従来の単原子・分子イオンの照射による改質とは本質的に異なった効果を用いる表面改質の手法であるといえる。今年度は、半導体であり難加工材であるSiCなどの材料に反応性ガスクラスターを照射し、表面改質を行った。また、In蒸着中に酸素クラスター照射することにより透明導電薄膜であるをInOxを成長させることを試みた。 SiCにSF_6クラスターを照射することで高い加工速度を得ることができ、Arクラスターに比べると平坦化効果が少ないことが明らかになった。これは、クラスターイオンによる化学スパッタリングにおいては、平坦化効果を発現させるラテラルスパッタリング現象が起きていないためである。しかし、反応性クラスターイオンを用いた場合でも物理的なスパッタリングが起こっていることが角度分布の測定から明らかになっており、平坦化効果があると考えられる。次に、強力な酸化力を有する酸素クラスターイオンを用いて金属表面に酸化膜を形成した。In蒸着中に数keVに加速した酸素クラスターにより酸化を行い、極めて高い透明度と導電性を有する薄膜の形成が可能となった。これは、酸素クラスターの運動エネルギーが金属酸化膜中の酸素欠陥を取り除いたためであり、表面改質の新しい可能性を切り開くことができた。

Research Products

(16 results)

All Other

All Publications (16 results)

[Publications] I.Yamada: "Characteristics and Peculiarities of Surface Processing by Gas Cluster Ion Bombardment" Nuclear Instruments and Methods in Physcis Research B. 112. 242-247 (1996)
[Publications] I.Yamada and J.Matsuo: "Lateral Sputtering by Gas Cluster Ion Beams and Its Applications to Atomic Level Surface Modification" Materials Reasearch Society Proceedings. 396. 149-154 (1996)
[Publications] D.Takeuchi,J.Matsuo and I.Yamada: "Bombarding Effects of Gas Cluster Ion Beams on Sapphire Surface;Charcateristics of Modified Layers and Their Mechanical Properties" Materials Research Society Proceedings. 396. 279-284 (1996)
[Publications] I.Yamada and J.Matsuo: "Surface Processing by Gas Cluster Ion Beams at the Atomic(Molecular)Level" Journal of Vacuum Science and Technology. A14(3). 781-785 (1996)
[Publications] M.Akizuki,J.Matsuo,G.H.Takaoka,I.Yamada: "Low-Damage Surface Treatment by Gas Cluster-Ion Beams" Surface Review and Letters. 3(1). 891-895 (1996)
[Publications] J.Matsuo,G.H.Takaoka,and I.Yamada: "Sputtering with Gas Cluster-Ion Beams" Surface Review and Letters. 3(1). 1017-1021 (1996)
[Publications] J.Matsuo,G.H.Takaoka,and I.Yamada: "Cluster Ion Bombardment-Induced Surface Damage of Si" Surface Review and Letters. 3(1). 1045-1049 (1996)
[Publications] J.Matsuo,I.Yamada: "Sputtering of Elemental Metals by Ar Cluster Ions" Nulcear Instruments and Methods in Physics Resaech B. 121. 459-463 (1996)
[Publications] M.Tanomura,J.Matsuo,G.H.Takaoka,I.Yamada: "Fullerene Ion Irradiation to Silicon" Nulcear Instruments and Methods in Physics Research B. 121. 480-483 (1996)
[Publications] N.Toyoda,H.Kitani,J.Matsuo and I.Yamada: "Reactive Sputtering by SF_6 Cluster Ion Beams" Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 121. 484-488 (1996)
[Publications] D.Takeuchi,K.Fukushima,J.Matsuo and I.Yamada: "Study of Ar Cluster Ion Bombardment of Sapphire Surface" Nulcear Instruments and Methods in Physics. 121. 493-497 (1996)
[Publications] H.Kitani,N.Toyoda,J.Matsuo and I.Yamada: "Incident Angle Dependence of the Sputtering Effect of Ar Cluster Ion Bombardment" Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 121. 489-492 (1996)
[Publications] T.Seki,J.Matsuo,I.Yamada: "STM Observation of HOPG Surfaces Irradiated with Ar Cluster Ions" Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 121. 498-502 (1996)
[Publications] T.Aoki,J.Matsuo,and I.Yamada: "Molecular Dynamics Simulation of Damage Formation by Cluster Ion Impact" Nulcear Instruments and Methods in Physics Research B. 121. 49-52 (1996)
[Publications] I.Yamada and J.Matsuo: "Nanoscale Processing by Gas Cluster Ion Beams-Novel Technique in Ion Beam Processing" Proceedings of the 3rd International Conference on Intelligent Materials. 759-764 (1996)
[Publications] I.Yamada: "Research Project on Nano-Space Laboratory and Ralated Topics" Proceedings of the 3rd International Conference on Intelligent Materials. 753-758 (1996)

1996 Fiscal Year Annual Research Report

超高密度イオンビーム照射による表面改質の研究

Principal Investigator

松尾 二郎 京都大学, 工学部, 助手 (40263123)

Research Products

[Publications] I.Yamada: "Characteristics and Peculiarities of Surface Processing by Gas Cluster Ion Bombardment" Nuclear Instruments and Methods in Physcis Research B. 112. 242-247 (1996)

[Publications] I.Yamada and J.Matsuo: "Lateral Sputtering by Gas Cluster Ion Beams and Its Applications to Atomic Level Surface Modification" Materials Reasearch Society Proceedings. 396. 149-154 (1996)

[Publications] D.Takeuchi,J.Matsuo and I.Yamada: "Bombarding Effects of Gas Cluster Ion Beams on Sapphire Surface;Charcateristics of Modified Layers and Their Mechanical Properties" Materials Research Society Proceedings. 396. 279-284 (1996)

[Publications] I.Yamada and J.Matsuo: "Surface Processing by Gas Cluster Ion Beams at the Atomic(Molecular)Level" Journal of Vacuum Science and Technology. A14(3). 781-785 (1996)

[Publications] M.Akizuki,J.Matsuo,G.H.Takaoka,I.Yamada: "Low-Damage Surface Treatment by Gas Cluster-Ion Beams" Surface Review and Letters. 3(1). 891-895 (1996)

[Publications] J.Matsuo,G.H.Takaoka,and I.Yamada: "Sputtering with Gas Cluster-Ion Beams" Surface Review and Letters. 3(1). 1017-1021 (1996)

[Publications] J.Matsuo,G.H.Takaoka,and I.Yamada: "Cluster Ion Bombardment-Induced Surface Damage of Si" Surface Review and Letters. 3(1). 1045-1049 (1996)

[Publications] J.Matsuo,I.Yamada: "Sputtering of Elemental Metals by Ar Cluster Ions" Nulcear Instruments and Methods in Physics Resaech B. 121. 459-463 (1996)

[Publications] M.Tanomura,J.Matsuo,G.H.Takaoka,I.Yamada: "Fullerene Ion Irradiation to Silicon" Nulcear Instruments and Methods in Physics Research B. 121. 480-483 (1996)

[Publications] N.Toyoda,H.Kitani,J.Matsuo and I.Yamada: "Reactive Sputtering by SF_6 Cluster Ion Beams" Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 121. 484-488 (1996)

[Publications] D.Takeuchi,K.Fukushima,J.Matsuo and I.Yamada: "Study of Ar Cluster Ion Bombardment of Sapphire Surface" Nulcear Instruments and Methods in Physics. 121. 493-497 (1996)

[Publications] H.Kitani,N.Toyoda,J.Matsuo and I.Yamada: "Incident Angle Dependence of the Sputtering Effect of Ar Cluster Ion Bombardment" Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 121. 489-492 (1996)

[Publications] T.Seki,J.Matsuo,I.Yamada: "STM Observation of HOPG Surfaces Irradiated with Ar Cluster Ions" Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 121. 498-502 (1996)

[Publications] T.Aoki,J.Matsuo,and I.Yamada: "Molecular Dynamics Simulation of Damage Formation by Cluster Ion Impact" Nulcear Instruments and Methods in Physics Research B. 121. 49-52 (1996)

[Publications] I.Yamada and J.Matsuo: "Nanoscale Processing by Gas Cluster Ion Beams-Novel Technique in Ion Beam Processing" Proceedings of the 3rd International Conference on Intelligent Materials. 759-764 (1996)

[Publications] I.Yamada: "Research Project on Nano-Space Laboratory and Ralated Topics" Proceedings of the 3rd International Conference on Intelligent Materials. 753-758 (1996)

松尾二郎京都大学, 工学部, 助手 (40263123)