高真空環境下プラズマ源の開発とプラズマ援用型集束荷電粒子ビーム誘起蒸着法への応用

高真空环境下等离子体源的研制及其在等离子体辅助聚焦带电粒子束诱导沉积方法中的应用

• 批准号: 08J08114
• 负责人: 宮副 裕之
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J08114/
• 关键词: マイクロプラズマ; 集束電子ビーム誘起プロセス; 集束電子ビーム; 誘導結合型プラズマ; 集束電子ビーム誘起蒸着法; 銅; 還元; 原子状水素; 集束電子ビーム誘起堆積法

昨年度までに、マイクロプラズマ技術と、電子ビームをもちいた直接描画プロセスのひとつである集束電子ビーム技術を融合し、水素-アルゴンマイクロプラズマをもちいた従来の電子ビームによる堆積物への後処理に加え、本研究で開発したマイクロプラズマ援用型集束電子ビーム誘起蒸着法により直径1.5μm程度のコーン型の銅の堆積に成功した。一方でプラズマによる厚さ200nm程度の広範囲(径数百μm程度)の堆積物が同時に基板上に確認された。今後、プロセスを最適化し、直接描画技術による3次元ナノ構造物質の作製する際には、以上のようなプラズマによる堆積物は堆積されず、電子ビームの照射部分のみに堆積プロセスがおこなわれなければならない。今年度は基板上に到達する原料ガスとプラズマによるガス流のシミュレーションをおこない、プラズマによる堆積物の堆積課程をモデリングにより考察した。その結果、プラズマによる熱の影響は少なく(プラズマ照射部の局所的な基板温度は50℃以下)、基板上に吸着した原料ガスに対する、プラズマ中の原子状水素による水素ラジカルの影響が支配的となることが確認され、堆積速度に関するモデリングの結果は実験結果と非常に良い一致を得た。以上の結果を踏まえて、今後プロセスを最適化するためには水素ラジカルを適用した本法の場合、原料ガスの再選定等が必要となると考えられるが、電子ビーム誘起蒸着法の反応性を向上させた本研究は今後のプロセス制御において有効な手段のひとつとなると考えられる。

到去年，我们已经集成了微等离子体技术和聚焦电子束技术，这是一种使用电子束的直接写入工艺，此外还使用氢-氩微等离子体对沉积物进行了后处理，我们成功地沉积了锥体。使用本研究中开发的微等离子体辅助聚焦电子束诱导沉积方法，制备出直径约为 1.5 μm 的异形铜。另一方面，在基板上同时观察到由等离子体引起的厚度约200nm的大范围沉积物（直径约数百μm）。未来，当优化工艺并利用直写技术创建三维纳米结构材料时，将不再沉积上述等离子体沉积物，而只需在电子束照射的部分进行沉积工艺。不会发生。今年，我们模拟了到达基板的源气体和等离子体引起的气流，并通过建模研究了等离子体引起的沉积物的沉积过程。因此，来自等离子体的热的影响较小(等离子体照射区域的局部基板温度低于50℃)，等离子体中的原子氢的氢自由基对吸附在基板上的源气体的影响小沉积速率的模拟结果与实验结果非常吻合。根据以上结果，为了今后优化工艺，在使用氢自由基的方法中，需要重新选择原料气体，但需要提高反应性该研究被认为是未来过程控制的有效方法之一。

项目成果

High-rate localized deposition of ZnO films by an inductively coupled argon microplasma in open air

露天感应耦合氩微等离子体高速局部沉积 ZnO 薄膜

• 发表时间: 2010
• 作者: S.Stauss;Y.Imanishi;H.Miyazoe;K.Terashima
• 通讯作者: K.Terashima

Microplasma assisted focused electron beam nano patterning

微等离子体辅助聚焦电子束纳米图案化

• 发表时间: 2009
• 作者: H. Miyazoe;H. Kikuchi;S. Kiriu;I. Utke;J. Michler;K. Terashima
• 通讯作者: K. Terashima

Large area dielectric barrier discharges generated in supercritical xenon and their application to sp^3 hybridized nanocarbon materials synthesis

超临界氙产生的大面积介质阻挡放电及其在sp^3杂化纳米碳材料合成中的应用

• 发表时间: 2010
• 作者: S.Stauss;H.Miyazoe;Hirokazu Kikuchi;Tomoki Shizuno;Koya Saito;K.Terashima
• 通讯作者: K.Terashima

Fabrication of sub-beam size nanoholes by controlled focused electron beam-induced etching

通过受控聚焦电子束诱导蚀刻制造亚束尺寸纳米孔

• 发表时间: 2008
• 作者: H. Miyazoe;I. Utke;J. Michler;K. Terashima
• 通讯作者: K. Terashima

High rate deposition of ZnO thin films by a small-scale inductively coupled argon plasma generated in open air

• DOI: 10.1088/0022-3727/43/15/155203
• 发表时间: 2010-03
• 期刊: Journal of Physics D: Applied Physics
• 作者: S. Stauss;Y. Imanishi;H. Miyazoe;K. Terashima