2017 Fiscal Year Annual Research Report
分子ガスを用いた大気圧長尺マイクロ波プラズマによる幅広ラジカル生成とその応用展開
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16H03893
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
豊田 浩孝 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70207653)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 陽香 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (80779356)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 大気圧プラズマ / マイクロ波プラズマ / プラズマ加工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の研究において、非対称断面構造を持つ導波管構造を採用することにより、大気圧長尺マイクロ波プラズマの生成をより容易にすることに成功した。具体的には希ガス（Ａｒ）プラズマにおいて1ｍもの長尺均一のプラズマ生成に成功するとともに、100％Ｎ２ガスを用いたプラズマ生成においても薬50ｃｍの長尺プラズマの生成に成功した。また、導波管の非対称化によるプラズマ生成易化の機構について、その原理に関する検討に着手し、プラズマ生成を容易にする設計指針をおよそ明らかにすることが出来た。さらに本プラズマ源におけるマイクロ波の吸収機構に関する検討をおこなうため、導波管方向に対するマイクロ波電力の減少を直接測定するとともに、プラズマへのマイクロ波吸収を考慮したモデルを構築し、実験との比較検討を進めた。具体的にはプラズマを抵抗体と見立てた導波管構造を電磁界シミュレーションにより解析することにより、プラズマによる電力吸収を評価し、エネルギー保存則をもととした空間分布モデルを構築した。その結果、我々が構築したマイクロ波電力吸収によるプラズマ生成モデルにより、導波管内部のマイクロ波電力分布をおよそ説明できることが明らかとなった。また、大気圧マイクロ波プラズマを用いたＯ２プラズマ生成をおこないＴＥＯＳを用いた高速ＳｉＯ２膜生成に成功した。さらに、Ｏ２プラズマを用いたレジストアッシングにも着手し、これまでの予備的な実験により高速かつ低温のレジストアッシングが可能であることを示唆する結果が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は円環導波管内に伝搬する進行波で長尺均一なプラズマを生成する新方式の大気圧マイクロ波プラズマ源に改良を施し希ガスを用いない100％分子ガスによって長尺マイクロ波プラズマを生成することが第一に重要な課題である。本年度は昨年度の予備的検討を通して得られた知見を元に、100％分子ガスプラズマ生成を試みた。その結果、50ｃｍ長100％Ｎ２プラズマの生成に成功した。1ｍ長に向けての課題は、単にマイクロ波電源の最大出力電力が現在研究代表者の所有している電源の限界を超えていることにあり、電源に余裕があればさらなる長尺化は容易に実現できるものと考えている。また、大気圧マイクロ波プラズマの応用としてＯ２プラズマ生成をおこないＴＥＯＳを用いたＳｉＯ２成膜も行い、高速成膜が可能であることを示すとともに、さらなる展開としてＯ２プラズマを用いたレジストアッシングにも着手し、本プラズマ源を用いることにより高速レジスト除去が可能であることを示唆する結果も得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究によって分子ガスを用いた長尺プラズマ生成に関するおよそのめどを立てることが出来た。今後は引き続き本プラズマ源の生成機構について調査を進め、本プラズマ源の特質をさらに明らかにしていくことでプラズマの機能をさらに高めていきたい。また、この研究に並行して本プラズマの応用研究を進める。これまでＯ２プラズマを用いたＣＶＤ研究を進めておりＴＥＯＳを用いた高速プラズマＣＶＤが可能であることを示してきたが、その一方でＯ２プラズマを用いた応用としてレジストアッシングが挙げられる。これまでの本研究代表者らの対外発表に対する反応を見てみたところ、本プラズマ源を用いたアッシングプロセスは産業界でも要望が高いことから、今後はＯ２プラズマを用いた高速大面積レジストアッシングに着目した研究を進めたい。
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