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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Wide range radical production by atmospheric pressure microwave plasma with molecular gas and applications

Research Project

Project/Area Number 16H03893
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

豊田 浩孝  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70207653)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 鈴木 陽香  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (80779356)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords大気圧プラズマ / マイクロ波プラズマ / プラズマ加工
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ことを受け、本年度はO2プラズマを用いたレジストの高速アッシングに取り組んだ。その結果、100%O2プラズマあるいは10%CF4添加O2プラズマを用いることにより、レジストを最大で50ミクロン/分の世界トップレベルの高除去速度で除去することに成功した。さらに、プラズマからレジスト基板への距離によるアッシング速度の減少について検討をおこない、主な原因としてプラズマにおいて生成された酸素原子が気相中において再結合消滅することに起因するものであることを示した。また、CF4添加時のプラズマ発光分光計測により、酸素原子発光がCF4添加により数十倍増加することを確認し、CF4添加によりO原子生成が促進されていることを確認できた。
また、マイクロ波プラズマの長尺均一化のメカニズムを明らかにするため、導波管内部のマイクロ波がスロット内に生成されるプラズマに斜め入射されるときのマイクロ波伝搬に関する検討をおこなった。その結果、斜め入射されたマイクロ波がプラズマ界面において屈折し、導波管に沿った方向に電磁波伝搬がおこなわれていることを確認した。この結果は、導波管方向に沿ったプラズマ密度の不均一を抑制する方向に働いているものと思われ、導波管内部における電磁界分布よりもプラズマ密度分布がはるかに均一になっている原因のひとつになっていると考えられる。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (30 results)

All 2019 2018

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (27 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results,  Invited: 8 results)

  • [Journal Article] 大気圧マイクロ波放電による高密度長尺ラインプラズマ2019

    • Author(s)
      豊田浩孝、鈴木陽香
    • Journal Title

      応用物理

      Volume: Vol.88No.2 Pages: pp.101-104

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Production of atmospheric pressure microwave plasma with dielectric half-mirror resonator and its application to polymer surface treatment2018

    • Author(s)
      Kensuke Sasai, Kazuki Keyamura, Haruka Suzuki, and Hirotaka Toyoda
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: Vol.57No.6 Pages: pp.066201-1-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Atmospheric pressure water-vapor plasma in an air-shielded environment by water flow2018

    • Author(s)
      Hikaru Senba, Haruka Suzuki and Hirotaka Toyoda
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: Vol.58No.SA Pages: pp.SAAC05-1-5

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Time-resolved microscopic measurement of cross-sectional structure of slot excited atmospheric pressure microwave plasma スロット励起大気圧マイクロ波プラズマの断面構造の時分解顕微観測2019

    • Author(s)
      Yoshiki Baba, Haruka Suzuki, Hirotaka Toyoda 馬場賀己, 鈴木陽香, 豊田浩孝
    • Organizer
      SPP-36/SPMS-32、 第36回プラズマプロセシング研究会と第31回プラズマ材料科学シンポジウム
  • [Presentation] メートル級長尺スロット型プラズマ源における 大気圧マイクロ波プラズマの顕微計測2019

    • Author(s)
      小間 浩嗣、 小池 洋右、 鈴木 陽香、 豊田 浩孝、
    • Organizer
      SPP-36/SPMS-32、 第36回プラズマプロセシング研究会と第31回プラズマ材料科学シンポジウム
  • [Presentation] シミュレーションを援用した大気圧マイクロ波プラズマ源の非対称断面導波管内電磁界分布の解析 A Systematic Analysis of Modified Waveguide Structure for Atmospheric-Pressure Microwave Plasma Source via Simulations2019

    • Author(s)
      チュー マン・フン、鈴木 陽香、 豊田 浩孝
    • Organizer
      SPP-36/SPMS-32、 第36回プラズマプロセシング研究会と第31回プラズマ材料科学シンポジウム
  • [Presentation] スロット型大気圧マイクロ波プラズマの時空間分解計測2019

    • Author(s)
      馬場 賀己,鈴木陽香,豊田 浩孝
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 大気圧長尺マイクロ波プラズマによる大面積高速表面処理2019

    • Author(s)
      小間 浩嗣 ,杉山 敦士 ,鈴木 陽香,本田 剛 ,豊田 浩
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] Oxygen Radical Measurement of Atmospheric Pressure Microwavw Line Plasma by Vacuum Ultraviolet Absorption Spectroscop2019

    • Author(s)
      Hansin Bae, Koike Yosuke, Hirotsugu Koma, Haruka Suzuki Hirotaka Toyoda
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 長尺大気圧マイクロ波プラズマ生成と表面処理の応用2019

    • Author(s)
      豊田浩孝
    • Organizer
      表面技術協会 第139回講演大会
    • Invited
  • [Presentation] Time-resolved Measurement of Cross-Sectional Structure of a Narrow Gap Plasma Produced by an Atmospheric Pressure Microwave Discharge2019

    • Author(s)
      Yoshiki Baba, Haruka Suzuki and Hirotaka Toyoda
    • Organizer
      ISPlasma/IC-PLANTS2019,Nagoya Institute of Technology
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Optimized waveguide structure for atmospheric pressure microwave plasma2019

    • Author(s)
      Manh Hung Chu,Haruka Suzuki ,Hirotaka Toyoda
    • Organizer
      ISPlasma/IC-PLANTS2019,Nagoya Institute of Technology
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Oxygen radical measurement of atmospheric pressure microwave plasma employing vacuum ultraviolet absorption spectroscopy2019

    • Author(s)
      Hansin Bae, Koike Yosuke, Hirotsugu Koma, Haruka Suzuki Hirotaka Toyoda
    • Organizer
      ISPlasma/IC-PLANTS2019,Nagoya Institute of Technology
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Microscopic Measurement of Long Microwave Plasma at Atmospheric Pressure2019

    • Author(s)
      Hirotsugu Koma, Yosuke Koike, Haruka Suzuki,Hirotaka Toyoda
    • Organizer
      ISPlasma/IC-PLANTS2019,Nagoya Institute of Technolog
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Meter-scale atmospheric-pressure microwave plasma for molecular gas processes2018

    • Author(s)
      Hirotaka Toyoda
    • Organizer
      19th International Congress on Plasma Physics
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Long-scale atmospheric-pressure microwave plasma -production mechanism and its application-2018

    • Author(s)
      H. Toyoda, H. Suzuki Y. Koike, H. Koma, Y. Baba, J.H. Qiu, M.H. Chu, A. Sugiyama
    • Organizer
      JAPAN-RUB Workshop on Plasma Science
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Meter-scale atmospheric pressure microwave line plasma and its applications.2018

    • Author(s)
      H. Toyoda
    • Organizer
      Xth INTERNATIONAL WORKSHOP on MICROWAVE DISCHARGES: Fundamentals and Applications
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 電磁界シミュレーションを用いた大気圧長尺マイクロ波プラズマにおける定在波抑制2018

    • Author(s)
      小池 洋右、小間 浩嗣、鈴木 陽香、豊田 浩孝
    • Organizer
      応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] メートル級長尺大気圧マイクロ波プラズマの顕微計測2018

    • Author(s)
      鈴木 陽香、小池 洋右、小間 浩嗣、馬場 賀己、豊田 浩孝
    • Organizer
      応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] 大気圧メートル級長尺マイクロ波ラインプラズマの顕微計測2018

    • Author(s)
      小間 浩嗣、小池 洋右、鈴木 陽香、豊田 浩孝
    • Organizer
      平成30年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会講演論文集
  • [Presentation] スロット励起大気圧マイクロ波プラズマにおけるスロット断面構造の顕微観測2018

    • Author(s)
      馬場賀己, 鈴木陽香,豊田浩孝
    • Organizer
      平成30年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会講演論文集
  • [Presentation] Scaling of Microwave Absorption in Atmospheric Pressure Microwave Line Plasma2018

    • Author(s)
      Ivan Ganachev, Haruka Suzuki, and Hirotaka Toyoda
    • Organizer
      The Eighteenth Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation (CEFC2018)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Observation of cross sectional plasma structure in a gap of an atmospheric pressure microwave discharge2018

    • Author(s)
      Hirotaka Toyoda Yoshiki Baba Haruka Suzuki
    • Organizer
      71st Annual Gaseous Electronics Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Optimal design of atmospheric-pressure plasma source for industrial application2018

    • Author(s)
      Haruka Suzuki
    • Organizer
      The 40th International Symposium on Dry Process
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Ring-shaped microwave plasma production in liquid flow environment for nanoparticle synthesis2018

    • Author(s)
      S. Fujimura, S. Yang, K. Sasai, H. Suzuki and H. Toyoda
    • Organizer
      The 40th International Symposium on Dry Process
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] High speed photoresist removal using slot-excited atmospheric-pressure microwave O2/CF4 plasma2018

    • Author(s)
      Shota Ishikaw, Haruka Suzuki, Tsuyoshi Honda and Hirotaka Toyoda
    • Organizer
      The 40th International Symposium on Dry Process
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 大気圧下でのメートル級マイクロ波プラズマの生成と応用2018

    • Author(s)
      鈴木陽香、豊田浩孝
    • Organizer
      プラズマ核融合学会 第35回年会
    • Invited
  • [Presentation] 大気圧マイクロ波ラインプラズマにおける酸素原子の紫外吸収分光計測2018

    • Author(s)
      BAE Hansin,小池洋右,小間浩嗣,鈴木陽香,豊田浩孝
    • Organizer
      プラズマ核融合学会 第35回年会
  • [Presentation] 新規大気圧マイクロ波プラズマ源の開発と応用2018

    • Author(s)
      鈴木陽香
    • Organizer
      高機能トライボ表面プロセス部会 第12回例会 「トライボロジーと表面技術」
    • Invited
  • [Presentation] スロット励起マイクロ波プラズマを用いた水蒸気プラズマ処理プロセス/Water Vapor Plasma Treatment Process using Slot-Excited Microwave Plasma2018

    • Author(s)
      鈴木陽香、豊田浩孝
    • Organizer
      第28回 日本MRS年次大会, 28th Annual Meeting of MRS-Japan 2018
    • Invited

URL: 

Published: 2019-12-27  

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