2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of multi-charged ion microbeam system for high-mix low-volume production of power semiconductors
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20K04219
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| Research Institution | Niihama National College of Technology |
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Principal Investigator |
浅地 豊久 新居浜工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (70574565)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 翼 大島商船高等専門学校, 電子機械工学科, 准教授 (10390501)
太田 孝雄 奈良工業高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (80353267)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ECRイオン源 / イオンビーム / ウィーンフィルタ / マイクロビーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多価イオンビーム支援プラズマ加工装置の開発からイオンビームの生成、さらには照射実験 へと展開するために、本研究計画では以下の研究項目を実施した。
(1)多価イオン源の開発、(2)ウィーンフィルタの電磁場解析、(3)アルミニウム蒸発源の開発とイオンビームの生成、(4)キャピラリーを用いたビーム収束。
(1)イオン源は、マイクロ波を2.45GHzに高周波化し、それに伴い磁場を強化することによって、総ビーム電流を1.3GHzの80μAと比較して3.5倍（280μA）に増やすことができた。現状の装置ではビーム引き出し電圧は4kVのため280μAが上限となったが、10kV以上の電圧を印加できれば他機関のビーム電流に匹敵する性能を達成することが期待できる。(2)ウィーンフィルタについては、2次元シミュレーションにより電場の均一化を図った。両端の不均一電場を改善するために湾曲した電極を開発した。ただし、2次元シミュレーションでの設計は限界が見えたため、AIを用いて再検討を行っている。(3)蒸発源については、管状炉を用いた新たな外付け型蒸発源を製作し、蒸発温度の低いマグネシウムで多価イオンビームが生成できることを確認した。アルミニウムについては、イオンビーム生成までには至らなかったが、蒸発については確認できた。最後に、(4)キャピラリーを用いたビーム収束については、ウィーンフィルタでAr一価のイオンビームを分離して内径φ2mmのアルミナ管を通すことで直径100μm以下のビーム生成ができた。これまでに報告されている事例と比較すると加速電圧が低いことが原因と思われるが、さらに細いキャピラリーを用いると通過するビームが検出できなかった。これについては、さらに追加実験が必要である。
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