2018 Fiscal Year Research-status Report
酸素アニオンラジカルによる低温酸化亜鉛プロセスと均一な負イオンクラスターへの挑戦
| Project/Area Number |
17K18769
|
|---|
| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
比村 治彦 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (30311632)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
蓮池 紀幸 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 助教 (40452370)
三瓶 明希夫 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 准教授 (90379066)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
|
| Keywords | 酸化物プロセス / 酸素負イオンプラズマ / 特定粒子種別プロセス / 酸素アニオンラジカル |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
独自に設計製作したフラット型酸素負イオン生成プラズマソースに磁気フィルターを取り付けたプラズマソースの生成特性と、その磁気フィルターの効果を実験的に明らかにし、国際学術誌に査読論文を1編刊行した。
フラット型ソースのアスペクト比は約4である。このフラット型ソースの出口部に一対の永久磁石をインストールすることで、2温度領域を作り出している。温度は静電プローブの電流-電圧特性から求めており、この静電プローブを磁気フィルターの上流側と下流側にセットしている。静電プローブ特性により、上流側と下流側の温度は、それぞれ4.5eVと2eVとなっており、これらは電子付着過程に対して好ましい結果である。このソースに関する特許も申請した。
実験装置の輸送部については、酸素負イオンビームのビーム電流量を約1.5uAにするための収束・偏向系を電磁場シミュレーションにより最適化している。また、フラット型プラズマソースとこの収束・偏向系を組み合わせると、コンダクタンスが低下することによるガス排気速度の低下、それに伴う引き出し電極部での絶縁破壊が生じることが分かった。これを回避するために、現在、ソース部とアインツェル部の構造変更を進めている。
その他、本研究に関する国際会議論文を2本投稿した。また、国内で開催された国際会議での口頭発表が2件、ポスター発表が2件、外国で開催された国際会議でのポスター発表が1件ある。さらには、本研究の原理を検証するための基礎テーマについて、企業との共同研究を開始した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は均一なナノ粒子の新しい生成手法を確立するために、酸素負イオンプラズマと非中性プラズマトラップを組み合わせるという着眼点からスタートした。酸素負イオンプラズマ源については、フラット型に磁気フィルターを取り付けた新しいタイプの2温度領域プラズマ源の試作に成功した。酸素負イオンの引き出しについては、昨年度、電磁バルブでパルス的に入れる方法に変更し、それによる再実験を実施したが、フラット型ソースの下流に取り付けるアインツェルレンズでのコンダクタンスがボトルネックによる絶縁破壊が生じる。これを回避するための構造変更を行っている。これが研究2年目当初に予期していなかった現象である。その他、酸素負イオンの測定については、ビーム信号を正確に検出するために、輸送系の中間領域と下流側にファラディーカップではなくMCPをインストールすることで、負の電荷量が出るかどうかを測定する実験へと計画を変更した。このための直線導入器の改造も現在進めている。各個別装置は7月に完成するスケジュールで進められており、それらを統合した全体装置による実験は8月から開始できる予定である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本研究に関して企業との共同研究を開始したので、これ以降得られる知見については学術雑誌への投稿論文だけでなく、企業と共同で知財を確保することを考えて進める。ICPプラズマ生成については、学術的にはその放電が誘導結合方式になっているのかどうか、さらには、その時の放電モードがEモードなのか、あるいはHモードなのかを判別する必要がある。酸素負イオンを解離性電子付着過程で生成するためには、バルクプラズマの電子温度が約5.5 eVであることが最も効率的である。一方、この電子温度は放電モードに依存しているという報告がある。負イオン引き出し部とその輸送系については、全体の設計製作を最適化させることができてきており、これに基づいて装置全体を確立させる。負イオンの加速電圧については、他研究機関のシミュレーション研究者との共同研究により、7 kVとした時に反応容器内でのビームウェスト径を5 mmに抑えられるシミュレーション結果を得た。このシミュレーション結果に基づいて全体を組み上げる。令和元年度の前半で、酸素負イオンのみを引き出し、反応容器内へと集束偏向させる。令和元年度の後半では、酸化チタン膜のALD実験を実施する。また、水素負イオンの引き出し、集束偏向実験も実施し、ある新しい炭化物プロセスの原理検証実験を実施できる体制を整える。これは本研究のスピンオフとして、現在の超薄膜生成プロセス開発を大きく進展させる新しい原理の検証実験である。
|
| Causes of Carryover |
予定通り執行し、端数3.346円を次年度に繰り越した。
|
