Surface treatment process using photoemission-assisted plasma for achievement of atomic scale flattened surface

使用光电子辅助等离子体的表面处理工艺实现原子级平坦表面

• 批准号: 24656092
• 负责人: YUJI Takakuwa
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-24656092/
• 关键词: 光電子制御プラズマ; ラングミュアプローブ; 表面平坦化; ドライ研磨; 低エネルギーイオン生成; タウンゼント放電; 平坦化

Photoemission-assisted plasma (PAP) ion source has been developed for flattening surface morphology of metal substrates down to an atomic-scale roughness. In this study, ion kinetic energy (Ek) of impinging on surface was estimated by Langmuir probe measurement, resulting in Ek of PAP with 0.1-30 eV. PAP irradiations to Cu-deposited Si substrates with Ra(0) of ~13 nm were conducted in low energy (< 30 eV) and changing ion fluence (< 1018 cm-2) regime. From the surface analysis by atomic force microscopy, surface roughness were reduced down to 15~70% compared of Ra(0). However, protrusions formed on the surfaces due to high ion fluence irradiation, which caused increase of surface roughness. The experiment conditions that control the surface morphology changes are revealed from the aspect from ion energy and ion fluence. Based on the observations, it is considered that surface migration enhancement of surface atoms induced by low Ek of PAP plays a vital role for the morphology changes.

光导等离子体离子源是一种用于将金属衬底表面平整至原子尺度粗糙度的离子源。在本研究中，通过Langmuir探针测量估算了离子撞击表面的动能（Ek），得到了0.1-30 eV的PAP的Ek。在低能（< 30 eV）和变化离子影响（< 1018 cm-2）下，用~13 nm的Ra(0)对cu - Si衬底进行PAP辐照。原子力显微镜对表面进行分析，表面粗糙度与Ra(0)相比降低了15~70%。然而，由于高离子辐照，在表面形成突起，导致表面粗糙度增加。从离子能量和离子影响的角度揭示了控制表面形貌变化的实验条件。根据观察结果，认为低Ek的PAP诱导表面原子的表面迁移增强对形貌变化起着至关重要的作用。

项目成果

Protrusion Formations on Cu and Si Surfaces by Irradiation of Photoemission- Assisted Ar Plasma

光电子辅助 Ar 等离子体辐照在铜和硅表面形成突起

• 发表时间: 2013
• 作者: S. Ajia;Y. Ohtomo;S. Ogawa;and Y. Takakuwa
• 通讯作者: and Y. Takakuwa

光電子制御イオンビームと高速中性原子ビームによる基板表面処理の比較

光电控制离子束与快中性原子束基片表面处理的比较

• 作者: S. Ajia;Y. Ohtomo;S. Ogawa;Y. Takakuwa;阿加賽見,大友悠大,小川修一,高桑雄二;阿加賽見,大友悠大,小川修一,高桑雄二
• 通讯作者: 阿加賽見,大友悠大,小川修一,高桑雄二

プローブ法による光電子制御プラズマの空間電位解析

探针法光电控制等离子体空间势分析

• 作者: S. Ajia;Y. Ohtomo;S. Ogawa;Y. Takakuwa;阿加賽見,大友悠大,小川修一,高桑雄二
• 通讯作者: 阿加賽見,大友悠大,小川修一,高桑雄二

Surface morphology improvement of Cu substrate by photoemission-assisted Ar+ ion beam and fast Ar0 atom beam

光电子辅助Ar离子束和快Ar0原子束改善Cu基体表面形貌

• 发表时间: 2013
• 作者: S. Ajia;Y. Ohtomo;S. Ogawa;Y. Takakuwa
• 通讯作者: Y. Takakuwa

Characteristics analysis of Photoemission-Assisted plasma for planarization process

光电子辅助等离子体平坦化工艺特性分析

• 作者: Ajia Saijian;Yudai Ohtomo;S. Ogawa;Y. Takakuwa
• 通讯作者: Y. Takakuwa