1994 Fiscal Year Annual Research Report
高密度誘導結合プラズマによる金属の窒化・浸炭とバイアス電圧印加効果
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06650814
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
明石 和夫 東京理科大学, 理工学部, 教授 (00013095)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 滋 東京理科大学, 理工学部, 助教授 (10120164)
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| Keywords | プラズマ / 誘導結合 / 窒化 / 滲炭 / バイアス電圧 / チタン / 鉄 / 高周波 |
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| Research Abstract |
(1)高周波誘導プラズマ発生装置のプレート出力を、10kwより20kwに増強し、プラズマへの入力を大きくした場合の装置特性につき詳細に検討し、0.01Torr以下の低圧において、円柱状・大容積の高密度誘導プラズマを発生させることに成功した。
(2)処理基板へのバイアス電圧印加のため基板に対して補助電極を用い、基板と補助電極間に直流閉回路を形成させる方式と、基板に高周波電源を接続して、その一方をア-スに接続する方式とを比較検討できるように準備した。本年度は主に前者の方式を採用した。
(3)プローブ測定により、基板近傍のプラズマ内における電子温度、電子密度を求め、高周波誘導プラズマに直流回路形成時のこれらの値の変化を調べることができた。
(4)厚さ1mmの純鉄板(99.96%)を鏡面研磨しアセトンによる超音波洗浄、乾燥後水素・アルゴンプラズマ中で15分表面洗浄し、純窒素プラズマで窒化処理を行った。プレート出力4kw、基板温度550℃、圧力0.42Torr、処理時間3hの条件で、窒化層厚さ(化合物層厚さ+窒素拡散層厚さ)はバイアス電圧の印加のない場合に約300μm、-200Vの直流バイアス電圧印加では約500μm以上に達し、逆に+200V印加の場合は化合物層がほとんど消失するなど、基板へのバイアス電圧印加の影響が明瞭に認められた。
(5)厚さ1mmの純Ti板に上記純鉄板と同様の前処理を施し、窒素・アセチレン混合ガスのプラズマ中で処理を行った。アセチレン濃度1%で直流バイアス電圧を-150V印加した場合、処理温度600,700℃、120minの処理により浸炭窒化層厚さは、直流バイアス電圧を印加しない場合に比較して急激に増加し、硬さHv3000の白金色の表面層が得られた。このように純鉄の場合と同様の基板バイアス電圧印加の効果が認められた。
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