背面入射中性子反射率法による省電力IC配線用銅めっき膜のその場観察構造評価

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K05089
• Research Institution: 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発
• Principal Investigator: 宮田 登 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発, 中性子科学センター, 副主任研究員 (40465985)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮崎 司 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発, 中性子科学センター, 室長 (70789940)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 中性子反射率 / めっき / その場観察

Outline of Annual Research Achievements

令和２年度は「『中性子反射率法によるめっき膜の成長過程のその場観察』に向けた装置の仕様検討」、および「めっき膜の中性子回折実験」を行った。以下にこれらの進捗と成果について述べる。
「『中性子反射率法によるめっき膜の成長過程のその場観察』に向けた装置の仕様検討」ではその場観察中性子反射率測定装置の開発を進めているが、感染症対策の影響を受けて仕様の策定が遅れていてその確定を進めているところである。その一方で本課題では中性子反射率実験に必要な化学的安定性、放射線汚染抑制対策への配慮を重視し、当初計画にはなかったセル用母材の検討や、セル母材とめっき液との接触部分へのETFEコーティング技術の開発を進め、より高機能な装置の開発を進めている。
「めっき膜の中性子回折実験」については、Cuめっき膜の中性子実験に向けてAuめっき膜の中性子回折実験を行った。用いたAuめっき膜は産業技術総合研究所ナノプロセシング施設(AIST NPF)で厚さ5mmのシリコンウェハー上に製膜した厚さ約1μm程度のAuめっき膜であり、中性子回折実験はJ-PARC MLF BL21中性子全散乱測定装置(NOVA)により行った。試料表面側から直入射での測定で、Auめっき膜由来のAu(111)回折ピークが明確に表れ、結晶方位が基板法線方向にある程度配向している様子も観測できた。現在Si基板由来の回折ピーク(Si(400))の強度等の比較など、結果の詳細な解析を進めている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

その場観察中性子反射率測定装置の作製は引き続き仕様の検討を進めているが、感染症対策の影響を受けて確定が遅れている。その一方で開発を進めたセル用母材やETFEコーティング技術を今後のセル開発に組み込んでいく。
また、BL21中性子全散乱測定装置により膜厚約1μmの金めっき膜の中性子回折実験を行い、現在解析を進めている。これらの状況を総合的に鑑みると、本研究はやや遅れている状況であると判断できる。

Strategy for Future Research Activity

今後も引き続きその場観察中性子反射率測定装置の開発を進め、Cuめっきについてその場観察中性子反射率測定を進める予定である。同時に、中性子回折実験では背面入射および斜入射での測定を進め、めっき膜の薄膜形成初期過程から製膜後の継時変化全般における組成、密度、界面構造、結晶性評価の評価を進めていく。

Causes of Carryover

その場観察中性子反射率測定装置の仕様の確定が感染症対策の影響を受けて遅れているため次年度使用額が生じているが、平成3年度中には仕様を確定させて執行する予定である。