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2017 年度 実績報告書

イオンエネルギー確率分布関数制御型プラズマによる窒化ホウ素薄膜の組成制御の研究

研究課題

研究課題/領域番号 15H04159
研究機関京都大学

研究代表者

江利口 浩二  京都大学, 工学研究科, 教授 (70419448)

研究分担者 長谷川 繁彦  大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50189528)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード結晶・組成制御 / プラズマ / ナノ材料 / 材料加工・処理
研究実績の概要

本研究は、イオンエネルギー確率分布関数(IEDF)を制御することで、窒化ホウ素膜(BN)の組織・組成制御技術の確立を目指している。BN薄膜形成システム(反応性プラズマ支援成膜法、Reactive Plasma-Assisted Coating:RePAC)により成膜したBN膜の安定性を確認した。また、原型機により作製したBN多層構造について様々な解析を進めた結果、以下の新しい知見を得た。(1)誘導結合型プラズマ曝露(バイアス周波数400 kHz)を施したBN膜最表面を、ナノインデンテーション法により解析した結果、入射イオンの平均エネルギーに依存して、押し込み硬さの変化が異なることはわかった。特に、200 eV近傍でのプラズマ曝露では押し込み硬さは余り変化しないが、400 eVより大きい領域では押し込み硬さが減少することが明らかになった。(2)上記の押し込み硬さの変化の起源となる領域が、表面層から約30 nmの領域に限定されることも明らかになった。(3)上記BN膜形成過程およびその後のプラズマ曝露を模擬した古典的分子動力学シミュレーションを構築した。その結果、BN膜形成後のsp2結合およびsp3結合の組成比が、Arプラズマ曝露により変化することがわかった。さらに、組成比の変化が、入射イオンの平均エネルギーに依存することが判明し、(1)で得られた結果と同様の傾向が示唆された。これらの結果は、入射イオンのエネルギーを制御することで、プラズマ曝露後のBN膜組成、特に機械特性を所望の値に設計できることを意味している。今後、電気特性変化などをさらに詳細に解析し、プラズマ曝露によるBN薄膜の表面構造・組成制御手法の確立を目指す。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2017 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Optical model for spectroscopic ellipsometry analysis of plasma-induced damage to SiOC films2017

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Nishida, Kouichi Ono, and Koji Eriguchi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 ページ: 06HD01

    • DOI

      10.7567/JJAP.56.06HD01

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-dependent dielectric breakdown characterizations of interlayer dielectric damage induced during plasma processing2017

    • 著者名/発表者名
      Kengo Shinohara, Kentaro Nishida, Kouichi Ono, and Koji Eriguchi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 ページ: 06HD03

    • DOI

      10.7567/JJAP.56.06HD03

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modeling of defect generation during plasma etching and its impact on electronic device performance-plasma-induced damage2017

    • 著者名/発表者名
      Koji Eriguchi
    • 雑誌名

      Journal of Physics D: Applied Physics

      巻: 50 ページ: 333001

    • DOI

      10.1088/1361-6463/aa7523

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Defect generation in electronic devices under plasma exposure: Plasma-induced damage2017

    • 著者名/発表者名
      Koji Eriguchi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 ページ: 06HA01

    • DOI

      10.7567/JJAP.56.06HA01

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrical characterization of carrier trapping behavior of defects created by plasma exposures2017

    • 著者名/発表者名
      Koji Eriguchi and Yukimasa Okada
    • 雑誌名

      Journal of Physics D: Applied Physics

      巻: 50 ページ: 26LT01

    • DOI

      10.1088/1361-6463/aa731a

    • 査読あり
  • [学会発表] プラズマ曝露による窒化ホウ素膜機械特性変化のナノインデンテーション法による解析2017

    • 著者名/発表者名
      樋口智哉, 野間正男, 山下満, 長谷川繁彦, 江利口 浩二
    • 学会等名
      第54回日本航空宇宙学会 関西・中部支部合同秋季大会
  • [学会発表] 反応性プラズマ支援コーティング(RePAC/MEP-IP)法による高機能窒化ホウ素薄膜の形成2017

    • 著者名/発表者名
      野間正男, 山下満, 江利口浩二, 長谷川繁彦
    • 学会等名
      2017年真空・表面科学合同講演会
    • 招待講演
  • [備考] 京都大学 航空宇宙工学専攻 推進工学分野 (江利口研)

    • URL

      http://www.propulsion.kuaero.kyoto-u.ac.jp/

URL: 

公開日: 2018-12-17  

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