2000 Fiscal Year Annual Research Report
高機能インバータープラズマの技術開発と金属表面の低摩擦化研究
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11558053
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
後藤 誠一 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90029140)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木内 正人 大阪工業技術研究所, 材料物理部, 主任研究官
吉村 智 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40294029)
杉本 敏司 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70187665)
中嶌 祐司 株式会社日本アルミ, 技術研究所, 主任(研究職)
気田 健久 光洋精工株式会社, 総合技術研究所, 研究員
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| Keywords | 表面処理技術 / プロセスプラズマ / 低摩擦膜 / インバーター / ダイヤモンド薄膜 / トライボロジー / パルスグロー / イオンアシスト |
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| Research Abstract |
電源・電極等の構造がシンプルである直流グロープラズマに対して、最近の半導体による制御技術を付加し、さらに印加電圧の極性を交番させながら発生させるプラズマをインバータープラズマと呼んでいる。その特長は,交番電界によりチャージアップが中和されるため,絶縁性の膜の作成が可能であり,広く応用できる。一方,基本的には直流グローであるため,大面積の成膜に対しても装置コスト,運転コストが有利であると考えられる。
本研究では、まず成膜用としてのインバータープラズマの基本的な特性を測定を行い、以下のことがわかった。
1.繰り返しパルス駆動とし、ON/OFFタイミングを0.2μsec以下の精度で制御することにより、アーキングを防止しながら、実用的な薄膜の作成に必要と考えられる10^<10>cm^<-3>台半ばの密度(アルゴン雰囲気、ピーク密度値)のプラズマが生成できた。
2.スパッター成膜実験をガス圧力が260Pa(Ar)において行い、高速粒子の平均自由長が非常に短いガス圧領域においても電界を交番させればイオンのアシスト効果が生じ、付着性の良い膜が作成できることを確かめた。
以上から,インバータープラズマの高機能化が達成され,実用的な成膜に応用可能であることが実証された。
次に、低摩擦膜の1つであるダイヤモンドライクカーボン(DLC)薄膜の作成実験を行った。メタンガス(100〜600Pa)を主成分とし、シリコン基板ならびにSUS304基板上に40分間の放電で、約1μmの厚さの膜が生成できた。そして、得られた膜の基本的な性質については、段差計、AFM、硬度計、FTIR測定、ラマン測定によりDLC膜の物理的評価を行った。また,実用評価においては,密着性の改善を要したが,動摩擦係数として0.14(無処理0.8,SUSの場合)を得た。
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[Publications] 木内正人: "有機ケイ素イオンビームを用いたSiCの高速成膜"第15回イオン注入表層処理シンポジウム予稿集. 71-72 (1999)
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[Publications] M.Kiuchi: "Production of organosilicon ions for SiC epitaxy"Review of Scientific Instruments. Vol.71,No.2. 1157-1159 (2000)
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[Publications] T.Matsumoto: "Deposition of cubic-SiC thin films on Si (111) using the molecular ion beam technique"Mat.Res.Soc.Symp.Proc.. Vol.585. 165-169 (2000)
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[Publications] 木内正人: "低エネルギーイオンビーム堆積法におけるビームの質の検討"第16回イオン注入表層処理シンポジウム予稿集. 85-88 (2000)
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[Publications] S.Sugimoto: "Inverter plasma discharge system"Surface and Coatings Technology. Vol.136. 65-68 (2001)
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[Publications] M.Kiuchi: "Ion assisted deposition of copper using inverter plasma"Surface and Coatings Technology. Vol.136. 273-275 (2001)
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[Publications] S.Takechi: "Operational Parameter Effects of Inverter Plasma Performance"Surface and Coatings Technology. Vol.136. 69-72 (2001)
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[Publications] N.Murakami: "Analysis of hydrophile process of polymer surface with inverter plasma"Surface and Coatings Technology. Vol.136. 265-268 (2001)
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[Publications] 武智誠次: "インバーター電源生成プラズマのラングミュアプローブ測定"J.Vac.Soc.Jpn.(真空). Vol.44(掲載予定). (2001)
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[Publications] 木内正人: "イオンアシスト蒸着のためのインバータープラズ装置"J.Vac.Soc.Jpn.(真空). Vol.44(掲載予定). (2001)
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[Publications] 木内正人: "イオンビームに含まれる中性粒子の計測器の試作"J.Vac.Soc.Jpn.(真空). Vol.44(掲載予定). (2001)
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[Publications] S.Takechi: "Characteristics of an inverter power discharge for plasma production"Proceedings of the 25th International Conference on Phenomena in Ionized Gases. (掲載予定). (2001)
