【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.28】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24NI1110

利用課題名 / Title

Ar-GCIBを用いたTOF-SIMSによる有機材料の深さ方向分析3

利用した実施機関 / Support Institute

名古屋工業大学 / Nagoya Tech.

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）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）その他/Others（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

有機物の分析技術開発, 質量分析/ Mass spectrometry

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)

西田 真輔

所属名 / Affiliation

古河電気工業株式会社

共同利用者氏名 / Names of Collaborators Excluding Supporters in the Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Supporters in the Hub and Spoke Institutes

山本義哉

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

NI-011：飛行時間型二次イオン質量分析装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

有機物は様々な産業製品に用いられており、有機物表面に存在する官能基は有機物-金属間の接合特性に大きく影響する。有機物表面の官能基を評価する方法としては、X線光電子分光法（X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS）が主に用いられているが、XPSでは特定の官能基のみを解析することが困難であることが多い。そのため、ヘテロ原子を含む試薬を官能基と選択的に反応させ、ヘテロ原子を含む化学構造をTOF-SIMSで測定することを検討している。本報告では、ポリグリシジルメタクリレート(PGMA)をトリフルオロ無水酢酸(TFAA)もしくは塩酸(HCl)蒸気で気層反応させたサンプルについて、TFAAもしくはHCl蒸気がPGMAの再表面からどの程度の深さまで反応しているかをAr-GCIBによる深さ方向分析で解析した結果を報告する。

実験 / Experimental

測定サンプルはSiウェハ上に成膜したPGMAおよび気層反応でTFAAもしくはHCl蒸気と30分間反応させたPGMAを用意した。TOF-SIMS測定はPHI nanoTOF II（NI-011）で行った。測定時の一次イオンおよびAr-GCIBは 30 keV Bi₃⁺⁺でAr₂₅₀₀⁺を用い、ラスターサイズはそれぞれ100μmおよび500μmである。Ar-GCIBの加速電圧および電流値は10kV 3nAで行った。帯電中和は電子銃による中和のみを行った。

結果と考察 / Results and Discussion

Arスパッタ前のSiウェハ上に成膜したPGMA、TFAAと30分間気層反応させたPGMAおよびHCl蒸気と30分間気層反応させたPGMAのマススペクトルを Fig.1 に示す。TFAAもしくはHClと反応前のPGMAではC₄H₅O₂^- (m/z 85)が特徴的なピークであり、TFAAもしくはHCl蒸気と反応後のPGMAではC₂O₂F₃^- (m/z 113)もしくはCl^- (m/z=35)が特徴的なピークであった。これらのピークを深さ方向分析に用いた。次に、TFAAもしくはHCl蒸気と30分間気層反応させたPGMAの深さ方向分析結果を Fig.2 に示す。TFAAもしくはHCl蒸気で反応後のPGMAに特徴的なC₂O₂F₃^- (m/z 113)もしくはCl^- (m/z=35)は最表面から150nm (PMMA換算値)以上の深さまで検出されていることが分かった。また、HCl蒸気で反応後のPGMAはArスパッタ前の最表面では、PGMAに特徴的なC₄H₅O₂^- (m/z 85)の検出量が多い結果が得られた。このことから、TFAAもしくはHCl蒸気によるPGMAの気層反応はPGMAの内部まで反応が起こると同時に、HCl蒸気での気層反応は最表面のみ気層反応が完全に進行していないことを示唆していると考えられる。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig.1 Negative ion spectra obtained from (a) PGMA, (b) PGMA after reaction with TFAA and (c) PGMA after reaction HCl vapor.

Fig.2 Results of obtained from (a) PGMA after reaction with TFAA and (b) PGMA after reaction HCl vapor by Ar-GCIB depth profiling.

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