| 研究課題/領域番号 |
15K13316
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
戸田 雅也 東北大学, 工学研究科, 准教授 (40509890)
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| 研究分担者 |
藤井 孝志 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質資源環境研究部門, 研究員 (80520874)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 超臨界二酸化炭素 / 表面吸着 |
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| 研究実績の概要 |
微小空間に閉じ込められた超臨界二酸化炭素の挙動を調べるために、分光エリプソメトリ－法を用いて、シリコン基板上に吸着する二酸化炭素の吸着層の膜厚を光学的に計測する実験系の構築を行い、圧力に依存した吸着膜の膜厚を計測した。15MPaの高圧に耐えるチャンバーとエリプソメータ用にサンプル試料と70度の角度で前後側面に2つの計測窓を有するチャンバを設計・作製を行った。作製した高圧チャンバを用いた分光エリプソメトリ－の実験においては、加圧による窓の歪みや解析モデルの最適化などを行った。圧力が変化すると屈折率が大きく変化することから、温度の安定化やヘリウムガスを用いた圧力ごとのキャリブレーションを行うなど、計測方法に工夫が必要であり、精密に温度と圧力を制御した上でチャンバ内の雰囲気をキャリブレーションを行った。約25nmの酸化膜を有するシリコン基板を用いて精密にキャリブレーションを実施することにより、二酸化炭素による加圧下での基板上の吸着膜の層を計測することに成功した。これにより、観測された光学的パラメータからCO2のSiO2表面への吸着膜が圧力に依存して、とくに臨界点付近で顕著に厚くなっている傾向が見られることがわかった。今後、光学定数の圧力依存性を注意深く検証しつつ、ウェハ上の微細パターンに挟まれた封止形状やポーラス形状などを有する基板を用いて、微小空間に侵入するCO2の挙動を調べ、その物性変化を調べる必要がある。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
高圧流体の封止のために設計したデバイス・チャンバにリークがあるなどの不具合が見つかり、その設計の変更と装置の作製に想定以上の時間がかかった。再作製により超臨界二酸化炭素を封止するデバイス・チャンバはうまく動作しているが、デバイスの応用検証のためには、作製した装置の動作検証を急ぐ必要があるため。
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| 今後の研究の推進方策 |
閉じ込め空間のサイズがナノスケールにまで小さくするために、ポーラス構造などを用いて、より微小空間に超臨界流体を閉じ込めることによる閉じ込め効果を実証することを目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
学生への謝金を支払う必要が無かった。装置の動作検証の実験のみ行ったため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
つくば－仙台間の旅費と二酸化炭素や特殊ウェハといった消耗品などの物品購入、東北大学内での計測評価のための施設使用料の支払いにあてる。
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