Development of multi-charged ion microbeam system for high-mix low-volume production of power semiconductors

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2022年度の計画としては、１．アルミニウム多価イオン生成、２．マイクロビーム生成、３．ガラスキャピラリーの最適化を行う予定であった。しかしながら、機械棟の改修工事のため新居浜高専での実験はほぼ進捗なしであった。そのため、１．大島商船高専での実験結果、２．シミュレーションによる装置の改善検討および３．イオン源改造について報告する。１．大島商船高専では昨年開発した管状炉を用いた蒸発源を使用して、マグネシウムイオンビームの生成実験を行った。計画ではアルミニウムであるが、本蒸発源では1000℃を超える蒸発は厳しいことが分かったため、マグネシウムで最適化を進めた。バイアスディスクに約50Vの電圧を印加することによって、2価イオンが3倍となり、1.4μAまで増加した。また、プラズマ生成ガスをArおよびHeで検討した結果、Heの方が2倍以上の多価イオン生成が可能となり、4価のマグネシウムイオンを約1.6μA確認することができた。800℃程度までであれば本蒸発源が有効であることが分かった。２．新居浜高専のイオン源について、イオンビーム引き出し電極間隔を変えたときのビーム軌道計算の再検討を行った。引出電圧3kVの場合は間隔14mmが最大ビーム電流となり、確認実験ではそれに近い17mmで最大値となった。また、ウィーンフィルタの磁場のシミュレーションを行い、磁石の形状を凹型にすることで均一性が向上することが分かった。３．マイクロ波アンテナを軸方向から入れるとアンテナ温度が上昇し、長時間の実験ができなかった。アンテナを径方向から入れることで昇温を抑えることができ、連続運転が可能となった。