低温プラズマに関する基礎研究から
社会実装のためのシステム技術まで、
一貫して俯瞰できる「プラズマ科学プラットフォーム」

独自に開発した「世界唯一の装置」も含め、
154の機器を整備しています。

「オリジナルの技術は、オリジナルの装置から」をモットーに、「高密度大気圧プラズマ源」「高密度ラジカルソース」「プラズマビーム装置」など30を超えるプラズマ源を有しています。

プラズマプロセスやその分析に関しても、最先端かつオリジナルの機器を取りそろえ、加えて「生成から加工・分析」までを「真空」に保ちならがら連結させ、一貫して俯瞰できるシステムを構築。

この中で世界最先端のプラズマ科学研究が展開されています。

また、期待の高まる医療・農水産分野での活用に向けて、最適な研究環境を確保すると共に高精度な設備や機器を設置しています。

産官学連携分野では、半導体や燃料電池の新たな可能性やまだ見ぬ新デバイスの開発に向け、各業界のトップメーカーの機器と当センターのオリジナル機器とを融合させ、研究開発を行っています。

フロアマップ

プラズマプロセス開発

表面解析プラズマビーム装置

プラズマビームを材料表面に照射し、in-situ XPSによって評価することによって、表面-プラズマ間の反応の解析が可能です。

仕様
プロセスガスHBr, Ar, CF4, C4F8, Cl2, H2, N2, O

物理化学分析

In-situ 電子スピン共鳴(ESR)

試料中に存在する不対電子を、大気圧プラズマ照射化でリアルタイムに計測が可能。ラジカルのみ照射など、多様なプロセス条件を実現可能。ガス分析にも対応可。

仕様
Bruker社製 EMX Premium X
サンプルサイズ最大5mm幅, 石英管, ガス分析可

走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ)

Cold FE SEM、セミインレンズ型二次電子検出器、反射電子検出器、EDS、 EBSD

研磨機 (池上精機)

包埋をせず、手研磨よりもおよそ100倍の速度で観察試料の断面出しが可能です。
試料ホルダの自重を軽減でき、デリケートな研磨が可能。

イオンミリング装置 (日立ハイテクノロジーズ)

試料を-30℃以下に冷却しながら断面切削することにより、はんだ、樹脂等の熱ダメージに弱い材料においても、低ダメージに断面観察試料を作製することが可能。

イオンクロマトグラフィー(SHIMAZU社製)

液体試料中のイオン成分を検出することが可能。

P2バイオ実験室

コヒーレントアンチストークスラマン顕微鏡(CARS)

マルチプレックスCARSといわれる複数の振動モードを共鳴的に励起させることで生細胞イメージングが可能。

シールドルーム

走査型トンネル顕微鏡(STM)
原子間力顕微鏡(AFM) (JEOL社製)

真空保持搬送システムを併用することでプラズマ処理表面を大気汚染の影響を受けず表面観察することが可能。

プラズマエッチング・新規プラズマ源

ラジカル計測付多目的プラズマプロセス装置

in-situ 赤外吸収分光法、in-situ 分光エリプソメトリー、小型ラジカル密度計測システム、基板温度計測システムを備えており、製膜中のプラズマ診断や膜質のその場評価が可能。
所望の材料特性・形状を得るために試行錯誤的な研究開発ではなく、反応を定量的にリアルタイムで診断することで研究開発を加速。

仕様
プロセスガスH2, N2, Ar, O2, He, CF4, C4F8, SF6
基板温度-10℃-60℃
サンプル最大4インチ

有機膜のナノトレンチ加工の例

高温プロセス用誘導結合型
プラズマエッチング装置

Cl2あるいはBCl3ベースのプラズマエッチングにおいて、高温でのエッチングプロセスが可能。

仕様
基板温度200℃~600℃
プロセスガスCl2,Ar,N2,BCl3,O2

NLDドライエッチング装置(ULVAC社製)

磁気中性線プラズマ(NLD)による低圧・低電子温度・高密度プラズマのドライエッチングが可能。

仕様
プロセスガスAr、O2、CF4、C4F8

プラズマ成膜

プラズマ支援原子層堆積装置

プラズマを用いて原子層での膜堆積を行う。また、製膜中の膜質をその場・in-situ FTIRで評価することが可能です。

仕様
基板温度20℃〜600℃
使用ガスSiH4, Ar, N2, H2, O2

ラジカル注入型 プラズマ化学気相堆積法

ラジカル注入によるラジカル制御プラズマCVDであり、種々のカーボン材料の薄膜堆積が可能。

仕様
プロセスガスCH4, C2F6, CF4, H2, Ar, O2, N2

四重極型質量分析器
(HIDEN社製)

プラズマ内のイオン種、ラジカル種等の検出が可能。

大気圧プラズマ

大気圧IAMS
(イオン付着質量分析器) (キャノンアネルバ社)

大気圧プラズマの質量分析が可能。

仕様
検出質量数1-410

真空紫外吸収分光計(原子状ラジカルモニター)

マイクロプラズマ光源を用いた原子状ラジカル(水素H、窒素N、酸素O、フッ素F)絶対密度計測システム。空間分布計測も可能。

仕様
NUシステム社製

大気圧プラズマ装置
(富士機械製造)

材料の表面を大気圧プラズマを用いて処理することで、接合前処理剤(プライマー)等を利用すること無く、異種材料間の良好な接合が可能。

大気圧In-situ FTIR

大気圧プラズマ処理中の表面変化の観察が可能。

シュリーレン装置(KATO KOKEN社製)

空気の流れや物体内部の密度分布の可視化が可能。

クリーンルーム

ラジカル支援化学気相堆積(CVD)装置

大量にアンモニアと有機金属ガス(TMGなど)を使用し高温(1100℃以上)で製膜する従来の熱CVD法に代わり、水素と窒素ガスのプラズマで生成したラジカルを供給することで低い温度(800℃程度)で高品質の窒化物半導体結晶膜をシリコンウェハ上に形成することが可能。

仕様
プロセスガスN2, H2, TMG, TMA

ラジカル励起分子線エピタキシー(PAMBE)装置

従来の一般的なリモートプラズマ源と比較して10倍以上高密度な窒素ラジカルを生成可能な、独自開発のラジカル源を搭載することにより、従来の5倍以上である2.6μm/hr.の高結晶性GaNの高速成長を実現している。
InGaNの成長でも、高結晶性・高速成長を実現しており、特に高In組成(最大16%)においても
ほとんどモザイシティが増加しないことを見出している。

仕様
プロセスガスN2, H2

農業実験ブース

低温プラズマ処理による植物の成長に対する効果を検証する。
各種センサーを備えた人工気象器では年3〜4回イネの栽培が可能である。

現プラズマナノ工学研究センターの
共同利用設備一覧

その他共同利用でご利用いただける装置(一部)をご確認いただけます。

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