多成分イオンビームの生成とその化合物半導体薄膜形成への応用

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62550219
• Research Institution: Ibaraki University, Faculty of Engineering
• Principal Investigator: 真瀬 寛 茨城大学, 工学部, 教授 (30007611)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山下 正人 茨城大学, 工学部, 助手 (10159212) ; 池畑 隆 茨城大学, 工学部, 助手 (00159641)
• Keywords: 多成分イオンビーム / イオン源 / 半導体薄膜 / イオンビーム蒸着 / パラメータ制御 / プラズマ源

Research Abstract

超高密度ホロー陰極放電を用いると、構造が単純でかつ非常に小型のイオン源が実現できる。本研究は、この小型イオン源を複数個用いることにより多成分イオンから成るイオンビームを生成し、イオンビーム蒸着などへの応用に関する基礎資料を作ることを目的としている。
昭和62年度、多元イオン源の構成要素の小型イオンビーム源の基本特性、不純物対策、金属イオンの試みなどについて検討した。
本年度は、7個の小型プラズマ源から成るマルチプラズマ源を建設しビームの大口径化と多元化を図り、その基本特性について調べた。小型プラズマ源はそれぞれ独立しており、これらの運転条件によりビームの密度・組成の空間分布を制御できるように設計されている。イオン引き出しの基本となるプラズマの生成・計測について充分な基礎データを集積することができた。主な結果は次のとおりである。
(1)7個の小型プラズマ源の特性のばらつきは小さい(7%以下)。
(2)それぞれの小型プラズマ源は放電電流0.5Aで動作し、密度〜10^<12>cc^<-1>、電子温度1eVのプラズマが容易に発生可能である。
(3)密度、電子温度、浮動電位の空間分布を測定し、プラズマパラメータの空間分布の制御が可能であることを検証した。
このマルチプラズマ源からイオンビームを引き出すには、プラズマ源に小穴の開いたイオン引き出し電極を設け、差動排気して低圧モードの動作が必要であるが、排気装置の能力不足で充分な成果を得ていない。この他に、この小型プラズマ源を用いて、不純物の少ない金属イオンを実現する試み(自己スパッタリング)の実験も行なった。

Research Products

• [Publications] 真瀬寛: 金属表面技術. 39. 368-374 (1987)
• [Publications] H.Mase: 10th Proceedings of Symposium on Dry Process. 98-101 (1988)
• [Publications] H.Mase: Nucl.Instr.and Method.