高密度プラズマPVDによる次世代超硬質窒化物薄膜合成

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09480091
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 三宅 正司 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (40029286)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 庄司 多津男 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (50115581) ; 節原 裕一 大阪大学, 接合科学研究所, 助手 (80236108) ; 巻野 勇喜雄 大阪大学, 接合科学研究所, 助教授 (20089890)
• Keywords: 高密度プラズマ / PVD / 超硬質薄膜 / 薄膜合成 / ヘリコン波 / 真空アーク / 窒化炭素薄膜 / カーボン薄膜

Research Abstract

平成10年度はヘリコン波励起高密度プラズマによる研究を主体としたが、平成11年度においてはこれ以外に真空アークに関する研究も実行し、以下のような結果を得た。
1)へリコン波励起高密度プラズマを用いたCN_x薄膜合成においては、ほぼ化学量論的組成が得られる高密度の窒素及び窒素とアルゴンの混合ガス中で、膜特性の改善を主体とした研究を行った。昨年度の実績において得られた膜の硬度があまり高くなく、その原因として膜中の不純物や基板温度の問題があげられた。そこで基板温度を変化させた実験を行い、膜中の組成についてFTlRスペクトルを調べたところ、基板温度の上昇とともにCH結合成分が減少し、それとともに硬度が著しく向上することが明らかになった。基板温度としては700度まで上昇させているが、今後はより低い温度での不純物の低減をはかるため、真空容器をより高真空(10^<-8>-10^<-9>Torr)にした実験システムを用意し、膜の特性のよりいっそうの向上をはかる。
2)真空アークを用いたカーボン膜の合成においてはアルゴンガスおよびアルゴンガス中のカーボン膜生成の実験を行った。これまでカーボン膜の特性とアークプラズマの特性との相関を明らかにした研究はあまりないが、アーク発生の外部磁場形状に工夫をして、再現性のよいプラズマのデータを得ることができるようになった。その結果、アルゴンガス中で外部磁場の増加とともにアークの電離がより促進され、それに伴って膜の成長速度や硬度も大いに上昇することが明らかになった。

Research Products

• [Publications] S. Miyake, Y. Setsuhara, K. Shibata, et al.: "Formation of Carbon Nitride Films by Reactive High-Density Plasma Sputtering with Excitation of m=0 Mode Helicon Wave"Surf. And Coat. Technol.. 116-119. 11-17 (1999)