| 研究課題/領域番号 |
20K20911
|
|---|
| 研究機関 | 広島大学 |
|---|
研究代表者 |
東 清一郎 広島大学, 先進理工系科学研究科(先), 教授 (30363047)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2023-03-31
|
| キーワード | 大気圧プラズマ |
|---|
| 研究実績の概要 |
本研究では集積化MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）技術を応用してマイクロメートルサイズの大気圧熱プラズマジェット（Thermal Plasma Jet : TPJ）発生技術に関する基礎研究とともに、これを集積化したマルチノズルTPJ生成の基盤技術確立を目的とする。
2021年度は陰極構造の凹型ピラミッド構造を形成と金属コーティング法について検討をおこなった。シリコン（100）ウエハ上に150μm角の開口部を空けたSiO2ハードマスクを形成し、TMAH20％溶液で240分間エッチングを行うことで深さ188μmの良好な形状の作製に成功した。この形状に銅薄膜を形成するための手法について検討をおこない、メッキ法を用いることで均一な薄膜形成できる可能性のあることが明らかになった。
また陰極にW薄膜を製膜し、通電加熱による温度上昇に成功し、赤熱する陰極の観察に成功した。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
シリコン（100）ウエハを洗浄後、パイロジェニック酸化により500nmの酸化膜を形成し、フォトリソグラフィとHFエッチングによりSiO2をパターン化したものをハードマスクとして下部のシリコンウエハエッチングすることにより、凹型ピラミッド構造（陽極）の形成に取組んだ。
TMAH 濃度（5～25％）の検討に加え、イソプロピルアルコール（IPA）添加を導入しスムースな側壁面および良好なピラミッド形状の両立を図った結果、150μm角の開口部を空けたSiO2ハードマスクを用いて240分間エッチングを行うことで良好な形状の作製に成功した。この陽極構造にCuメッキをするためにまず下地膜となるTi、そしてその上にCu膜をスパッタリングにて形成した。その後無電解メッキをおこなうことで500nmのCuコーティングを形成できることが確認できた。
|
| 今後の研究の推進方策 |
陰極の基本形状作製については概ね目途が立ったが、Cuメッキに関しては下地Ti膜の応力による剥離が部分的に生じているため、陽極全体へのコーティングにはまだ課題が残っている。Ti膜剥離を防止するためのスパッタリング条件の見直しに主眼を置いて研究を進める。その後は放電実験を実施する。まず陰極のWを通電加熱した状態で対向電極（平板）との間にDC電圧を印可して、Ar雰囲気中でアーク放電をおこなう。この基本動作が確認できた後には、陽極構造とを対向させて放電実験およびプラズマジェットの発生を確認する。以上の実験により得られた放電条件に基づき、集積化に必要な回路設計の基本的な仕様を決定する。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
陽極の金属形成方法について検討をおこなった結果、Cuメッキという手法を採用することとした。この手法は産業界で広く用いられており、必要な薬液や処理槽が数多く生産されているため、初期段階での必要な備品や消耗品は当初予想より低額で揃えることができた。しかし次年度以降も薬液の補充が継続的に必要となるため、この費用として使用していく計画である。
|
