2014 Fiscal Year Research-status Report
高密度パルス放電プラズマを用いた多目的イオンプロセス装置の開発
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26420230
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
木村 高志 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60225042)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | プラズマイオンプロセス / パルスプラズマ / 対向タ-ゲット型スパッタ / マグネトロンスパッタ / ダイヤモンドライクカーボン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高密度パルス放電プラズマ中に存在するイオンの制御法を物理的な知見に基づき確立するとともに、密着性を保ち、高い膜密度かつ高硬度な機能性アモルファスカーボンや金属（窒化物、酸化物）のコーティングを実現することを研究目的の一つとしている。
本研究では、まず、炭素をターゲット材料とした場合の対向ターゲット型スパッタリング用パルス放電プラズマの特性を調査した。パルス電圧印加の繰り返し周波数を400～600Hz、1～1.4kVの負パルス電圧のターゲット電極への印加時間を15～35μsの範囲で実験を行った。パルスプラズマ形成時で7～15Aの放電電流（1～2.5A/cm2程度の電流密度）が流れた時、瞬時電力は5～10kW（0.7～1.6kW/cm2程度の電力密度）に達した。この方式では平板ターゲット型マグネトロンスパッタプラズマに比べてプラズマの体積は小さくなるのだが、電流密度ならびに電力密度は1.5- 2倍程高くすることができ、さらなるプラズマの高密度化が実現できた。
この条件下で、対向カーボンターゲット型パルスプラズマによるダイヤモンドライクカーボン（DLC）のコーティングを行った結果、DLCの成膜速度はおよそ3～5nm/minであったが、ナノインデンターで測定した硬度は最大で13～15GPaに達した。さらに コーティング膜の微細構造を知るためにラマン分光測定を行った結果、DCマグネトロンスパッタ方式や平板ターゲット型マグネトロンスパッタリング用パルス放電方式により作製された膜に比べsp3結合を多く含むカーボン膜が作製できる可能性を示唆することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
対向ターゲット型スパッタリング用パルス放電プラズマを用いて、高密度炭素イオン入射によるダイヤモンドライクカーボン成膜を実現した。また、対向ターゲット型スパッタリング用パルス放電プラズマで作製したダイヤモンドライクカーボン膜の特性に関し、直流マグネトロンスパッタ法に比べ優位性を見いだすことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
高密度パルス放電プラズマ中で生成された高密度イオンによる成膜ならびに粒子作製などの多目的プラズマイオンプロセスの実現を目指す。その目的を達成するための研究の推進方策を以下に記す。
1.基板バイアス制御システムを組み込んだ対向ターゲット型ならびに平板タ-ゲット型パルススパッタプラズマによる機能性アモルファスカーボンならびに金属（窒化物、酸化物）のコーティングを行い、成膜装置としての評価を行う。高硬度コーティング膜の形成時に発生する内部応力により密着性の低下や膜の破損が生じるため、高エネルギ－のイオン注入による応力緩和に関する実験も合わせて実施する。
2.ホローカソード型パルス放電プラズマ特性に関する実験的研究を行う。さらに、ホローカソード内やカソ－ド近傍で存在する高密度のイオンの制御を行いながら成膜応用ならびにナノ粒子作製応用を実施する。
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| Causes of Carryover |
予定していた学会への参加を都合によりとりやめたことによって「次年度使用額」が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度に請求した助成金とH26年度に生じた「次年度使用額」とを合わせて、電極材料費とその加工費、真空測定器、真空配管部品を購入する計画を立てている。
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