拡張シールド型真空アーク蒸着装置による絶縁性窒化アルミニウム膜の創製

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450122
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 榊原 建樹 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (10023243)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長尾 雅行 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (30115612) ; 滝川 浩史 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (90226952)
• Keywords: 窒化アルミニウム膜 / 真空アーク蒸着 / 拡張シールド型 / ドロップレットフリー / 磁気フィルタ型

Research Abstract

初年度において,電力用デバイスの電気絶縁・放熱膜として利用可能な窒化アルミニウム(AlN)膜を生成する場合,従来のシールド型真空アーク蒸着装置を用いて基板台に印加するバイアスによって生成膜の配向性が変化することを明らかにした。また,AlN膜の他(Al,Ti,Cr,Cu,Znの窒化物および酸化物薄膜)にこの手法がドロップレット除去に有効であることも明らかにした。しかし,この手法では,成膜速度が低下してしまうという問題があった。そこで,これらの問題を解決し,且つ,安価にかつ高速に薄膜を生成する装置開発を目的とし,拡張シールド型真空アーク蒸着装置を設計・試作した。装置はドロップレットを遮蔽した直後に,磁界でプラズマを基板固定台の位置に絞り込む構成のものである。しかしながら,同装置を用いても成膜速度改善がなかなか見込めなかった。そこで,次に,拡張シールド型を更に改善した改良型拡張シールド型装置を製作した。同装置はシールド板に超伝導体を用いたもので,マイスナー効果を利用してシールド板に堆積するイオンを減少させ,基板へのイオンの輸送効率化を図ったものである。その結果,拡張シールド型よりも成膜速度が増加することができた。一方,真空アーク蒸着法において,ドロップレットフリー膜を合成するのに利用される手法として,磁気フィルタ法がある。そこで,直線状およびトーラス状磁気フィルタ型真空アーク蒸着装置を製作した。その結果,Al陰極を用いた場合,直線状磁気フィルタ真空アーク蒸着装置ではAlドロップレットを除去することが困難であるが,トーラス状装置を用いると極めて効率的にAlドロップレットを除去することができることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] R.Miyano: "Anode mode in cathodic arc deposition apparatus with various cathodes and ambient gases"Thin Solid Films. 390・1-2. 192-196 (2001)
• [Publications] R.Miyano: "Cathode spot motion in vacuum arc of zinc cathode under oxygen gas flow"IEEE Transactions on Plasma Science. 29. 713-717 (2001)
• [Publications] 滝川浩史: "磁気フィルタ型陰極アークプラズマによるダイヤモンドライクカーボン薄膜の合成"プラズマ応用科学. 9. 49-56 (2001)
• [Publications] H.Takikawa: "Cathodic arc deposition with activated anode(CADAA)for preparation of in situ doped thin solid films"Vacuum. (印刷中).
• [Publications] R.Miyano: "Influence of gap length and pressure on medium vacuum arc with Ti cathode in various ambient gases"Thin solid films. (印刷中).