【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.11】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24AT5038
利用課題名 / Title
陽電子消滅による配線材料の評価
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所 / AIST
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
陽電子消滅, 配線材料
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
上殿 明良
所属名 / Affiliation
筑波大学数理物質系
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
満汐孝治
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
AT-501：陽電子プローブマイクロアナライザー(PPMA)
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
Si基板上に成膜した厚さ約0.3ミクロンのメッキCu膜中の空孔型欠陥を陽電子プローブマイクロアナライザー(PPMA)で検出、評価した。得られた陽電子寿命から、主な欠陥は複空孔程度と空孔クラスターであることが分かった。ただし、メッキCu中には不純物濃度が高いので、これらの不純物と空孔型欠陥が結合している可能性が高い。また、H2、N2、O2、Arプラズマにより照射を行った試料を評価したところ、プラズマ照射により、複空孔程度のサイズの欠陥、空孔クラスター共にサイズが増大することが分かった。
実験 / Experimental
メッキによりSi基板上に厚さ約0.3ミクロンのCu膜を形成した。これらの試料について、H2、N2、O2、Arプラズマにより照射を行った試料を作成した（300 W）。試料への陽電子打ち込みエネルギーを8 keVに固定して、陽電子プローブマイクロアナライザー(PPMA)により陽電子寿命スペクトルを取得した。トータルカウントは、4,000,000カウント、また、時間分解能は0.26 nsであった。得られたスペクトルを2成分解析することにより陽電子寿命を決定した。なお、PMMA測定に先立ち、筑波大学に設置した単色エネルギー可変陽電子ビーム（DCビーム）を用いて陽電子消滅γ線ドップラー拡がりを陽電子打ち込みエネルギー（E）の関数として測定した。得られたスペクトルを尖鋭度を評価するSパラメーターで評価した。
結果と考察 / Results and Discussion
プラズマ照射前の試料について、得られた陽電子寿命はτ1＝0.209 ns及びτ2＝0.409 nsであった。また、第二成分（I2）の強度は35 %であった。陽電子消滅シミュレーションから得られた典型的な空孔型欠陥の陽電子寿命から、第1成分に対応する陽電子寿命は複空孔程度（V2）、第2成分に対応する陽電子寿命はV20程度の空孔クラスターであると判断できる。 プラズマ照射することにより、τ1とτ2共に上昇する傾向がみられた。プラズマ照射により空孔が導入され、既存の空孔と結合している可能性がある。なお、S値のE依存性の測定から、プラズマ照射により膜全体のS値の上昇が観測されている。一般にプラズマ照射の効果は表面近傍に限定されると考えられるが、膜全体にその影響が観測されていることになる。銅の場合、室温で単一原子空孔の移動が起こりうるので、プラズマの物理的衝撃により表面に導入された空孔型欠陥が、試料の奥まで拡散して上記のような現象が生じている可能性がある。ただし、メッキCuの場合、多くの不純物を含むので空孔-不純物の相互作用も空孔の拡散に影響を与えていると考えられる。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件