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内部アンテナ型大容積RFプラズマ源を用いた高性能プラズマイオン注入プロセスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 13555199
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 材料加工・処理
研究機関京都大学

研究代表者

節原 裕一  京都大学, 工学研究科, 助教授 (80236108)

研究分担者 三宅 正司  大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (40029286)
高橋 和生  京都大学, 工学研究科, 助手 (50335189)
斧 高一  京都大学, 工学研究科, 教授 (30311731)
熊谷 正夫  神奈川県産業技術総合研究所, 材料工学部, 専門研究員(研究職)
庄司 多津男  名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (50115581)
緒方 潔  日新電機株式会社, 研究開発部, 先端技術研究室室長(研究職)
研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
13,600千円 (直接経費: 13,600千円)
2003年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2002年度: 6,100千円 (直接経費: 6,100千円)
2001年度: 6,000千円 (直接経費: 6,000千円)
キーワード誘導結合プラズマ / 内部アンテナ / 低インダクタンス / 大容積プラズマ / プラズマイオン注入プロセス
研究概要

内部アンテナ方式による独自の誘導結合型放電技術を利用して、プラズマイオン注入プロセスによる機能性表面改質プロセスに適した高密度で大容積/大面積のプラズマ源に関する研究を行った。その際、プロセスの高品質化を目指して、ナノ構造化による超硬質機能発現を念頭においた超硬質表面改質法についても検討を行った。本研究により得られた知見を以下にまとめる。1)メートル級の大容積プラズマ容器を用いてマルチアンテナ型プラズマ源を構築し、アルゴン中で5x10^<11>cm^<-3>に達する高密度プラズマが得られ、プラズマイオン注入系としても十分なイオン電流を基材に照射可能であることが明らかとなった。2)アンテナ系の低インダクタンス化によりプラズマ電位を効果的に抑制可能であることが明らかとなった。3)プラズマイオンプロセスの表面改質への応用を検討するため、イオン化スパッタプロセスによる窒化物系ナノコンポジット薄膜形成における微細構造と超硬質性の発現性について調べ、膜中の組成とイオン衝撃効果がナノ構造形成に大いに影響を及ぼすことを明らかにすると共に、良好なナノ構造形成により超硬質性が発現することを明らかにした。4)個々のアンテナを独立に駆動するためのモジュールについて調べ、従来の受動素子を用いた制御の場合には定在波形成による不均一性が避けられなかったのに対し、予備実験ながら能動的な制御により電力値の設定精度を一桁以上も改善できることが明らかとなった。5)メートルサイズ以上の大面積/大容積プラズマの設計・構築を念頭に、電磁界コード、粒子コードに加えて、流体コードから構成される統合的なシミュレーションコード郡を開発し、3m級の超大型プラズマ源では、2.1mx2.6mの広い領域にわたって±10%以下の均一性を有する良好なプラズマ生成が可能であること示した。

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (34件)

  • [文献書誌] Y.Setsuhara, T.Shoji, Y.Sakawa, S.Miyake: "Production of Inductively-Coupled Large-Diameter RF Plasmas Using Multiple Low-Inductance Antenna Units"Proc. International Conf. on Phenomena in Ionized Gasses (XXVICPIG), Nagoya, Japan. Vol.1. 19-20 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.L.He, S.Miyake, Y.Setsuhara, I.Shimizu, M.Suzuki, K.Numata, H.Saito: "Improved anti-wear performance of nanostructured titanium boron nitride coatings"Wear. 249. 498-502 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Setsuhara, K.Takahashi, K.Ono, T.Shoji, Y.Sakawa: "Development of Large-Area High-Density RF Plasmas with Low-Inductance Antenna Units for Plasma-Based Ion Processes"Proc. Frontiers of Surface Engineering 2001 (FSE2001), Nagoya. 86-86 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Musil, J.Vlcek, P.Zeman, Y.Setsuhara, S.Miyake, S.Konuma, M.Kumagai, C.Mitterer: "Morphology and Microstructure of Hard and Superhard Zr-Cu-N Nanocomposite Coatings"Jpn.J.Appl.Phys.. 41. 6529-6533 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Sugiura, Y.Setsuhara, K.Takahashi, K.Ono: "Numerical Analysis of Inductively Coupled RF Plasmas Driven by Low-Inductance Internal Antenna"Proc.20th Symposium on Plasma Processing, Nagaoka. 171-172 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 節原裕一: "プラズマイオンプロセスを用いた表面改質"プラズマ核融合学会 第42回プラズマ若手夏の学校. 55-74 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Setsuhara, T.Shoji, A.Ebe, S.Baba, N.Yamamoto, K.Takahashi, K.Ono, S.Miyake: "Development of internal-antenna-driven large-area RF plasma sources using multiple low-inductance antenna units"Surf.Coat.Technol.. 174-175. 33-39 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Setsuhara, S.Sugiura, A.Ebe, T.Shoji, S.Miyake, K.Takahashi, K.Ono: "Properties of Inductively Coupled RF Plasmas Driven by Low-Inductance Internal Antenna Units for Development of Large-Area High-Density Source"Proc.16th International Symposium on the Plasma Chemistry, Taormina, Italy, (2003)(ISPC427). CD-ROM. ISPC427-1-ISPC427-6 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Ebe, Y.Setsuhara, N.Yamamoto, S.Baba, H.Inami, T.Shoji, S.Miyake: "Development of Meter-Scale Large-Area Inductively Coupled Plasma Sourcewith Multiple Low-Inductance Internal Antenna Units"Proc.16th International Symposium on the Plasma Chemistry, Taorimina, Italy, (2003)(ISPC468). CD-ROM. ISPC468-1-ISPC468-4 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Sugiura, T.Setsuhara, K.Takahashi, K.Ono: "Analysis of Meter-Size/Large-Scale RF Plasma Sources Driven by Low-Inductance Internal Antenna"Proc.21st Symposium on Plasma Processing, Sapporo. 334-335 (2004)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Setsuhara, T.Shoji, Y.Sakawa, S.Miyake: "Production of Inductively-Coupled Large-Diameter RF Plasmas Using Multiple Low-Inductance Antenna Units"Proc.International Conf.on Phenomena in Ionized Gasses (XXV ICPIG), Nagoya, Japan. Vol.1. 19-20 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.L.He, S.Miyake, Y.Setsuhara, I.Shimizu, M.Suzuki, K.Numata, H.Saito: "Improved anti-wear performance of nanostructured titanium boron nitride coatings"Wear. Vol.249. 498-502 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Setsuhara, K.Takahashi, K.Ono, T.Shoji, Y.Sakawa: "Development of Large-Area High-Density RF Plasmas with Low-Inductance Antenna Units for Plasma-Based Ion Processes"Proc.Frontiers of Surface Engineering (FSE2001), Nagoya. 86 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Musil, J.Vlcek, P.Zeman, Y.Setsuhara, S.Miyake, S.Konuma, M.Kumagai, C.Mitterer: "Morphology and Microstructure of Hard and Superhard Zr-Cu-N Nanocomposite Coatings"Jpn.J.Appl.Phys.. Vol.41. 6529-6533 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Sugiura, Y.Setsuhara, K.Takahashi, K.Ono: "Numerical Analysis of Inductively Coupled RF Plasmas Driven by Low-Inductance Internal Antenna"Proc.20th Symposium on Plasma Processing, Nagaoka. 171-172 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Setsuhara: "Surface Modification Technologies with Plasma-Ion Processes (in Japanese)"The Japan Soc.Plasma Sci.Nucl.Fusion Res.Text Book for 42nd Summer School for Plasma Science and Technologies. 55-74 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Setsuhara, T.Shoji, A.Ebe, S.Baba, N..Yamamoto, K.Takahashi, K.Ono, S.Miyake: "Development of internal-antenna-driven large-area RF plasma sources using multiple low-inductance antenna units"Surf.Coat.Technol.. Vol.174-175. 33-39 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Setsuhara, S.Sugiura, A.Ebe, T.Shoji, S.Miyake, K.Takahashi, K.Ono: "Properties of Inductively Coupled RF Plasmas Driven by Low-Inductance Internal Antenna Units for Development of Large-Area High-Density Source"Proc.16th International Symposium on the Plasma Chemistry, Taormina, Italy. ISPC427(CD-ROM). 1-6 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Ebe, Y.Setsuhara, N.Yamamoto, S.Baba, H.Inami, T.Shoji, S.Miyake: "Development of Meter-Scale Large-Area,Inductively Coupled Plasma Source with Multiple Low-Inductance Internal Antenna Units"Proc.16th International Symposium on the Plasma Chemistry, Taormina, Italy. ISPC468(CD-ROM). 1-6 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Sugiura, Y.Setsuhara, K.Takahashi, K.Ono: "Analysis of Meter-Size/Large-Scale RF Plasma Sources Driven by Low-Inductance Internal Antenna"Proc.21st Symposium on Plasma Processing, Sapporo. 334-335 (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Setsuhara, T.Shoji, A.Ebe, S.Baba, N.Yamamoto, K.Takahashi, K.Ono, S.Miyake: "Development of internal-antenna-driven large-area RF plasma sources using multiple low-inductance antenna units"Surf.Coat.Technol.. 174-175. 33-39 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Setsuhara, S.Sugiura, A.Ebe, T.Shoji, S.Miyake, K.Takahashi, K.Ono: "Properties of Inductively Coupled RF Plasmas Driven by Low-Inductance Internal Antenna Units for Development of Large-Area High-Density Source"Proc.16th International Symposium on the Plasma Chemistry, Taormina, Italy, June 22-27, 2003. (CD-ROM). (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.Ebe, Y.Setsuhara, N.Yamamoto, S.Baba, H.Inami, T.Shoji, S.Miyake: "Development of Meter-Scale Large-Area Inductively Coupled Plasma Source with Multiple Low-Inductance Internal Antenna Units"Proc.16th International Symposium on the Plasma Chemistry, Taormina, Italy, June 22-27, 2003. (CD-ROM). (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 節原裕一: "プラズマイオンプロセスを用いた表面改質"プラズマ核融合学会 第42回プラズマ若手夏の学校テキスト. 55-74 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] J.Musil, J.Vicek, P.Zeman, Y.Setsuhara, S.Miyake, S.Konuma, M.Kumagai, C.Mitterer: "Morphology and Microstructure of Hard and Superhard Zr-Cu-N Nanocomposite Coatings"Jpn.J.Appl.Phys. 41. 6529-6533 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Setsuhara, T.Shoji, A.Ebe, S.Baba, N.Yamamoto, K.Takahashi, K.Ono, S.Miyake: "Development of internal-antenna-driven large-area RF plasma sources using multiple low-inductance antenna units"Surf.Coat.Technol.. (印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Setsuhara, A.Ebe, S.Baba, H.Inami, T.Shoji, K.Takahashi, K.Ono, N.Yamamoto, S.Miyake: "DEVELOPMENT OF LARGE-AREA HIGH-DENSITY RF PLASMA SOURCES USING LOW-INDUCTANCE INTERNAL ANTENNA UNITS"Abstracts of 1st Asian Symposium on Ion and Plasma Surface Finishing, Nagasaki, Japan, August 29-30, 2002. 30 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Sugiura, Y.Setsuhara, K.Takahashi, K.Ono: "Numerical Analysis of Inductively Coupled RF Plasmas Driven by Low-Inductance Internal Antenn"Proc.20th Symposium on Plasma Processing, Nagaoka, 2003. 171-172 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 節原裕一: "今三次元-プラズマイオンによる表面の改質とプロセス-プラズマ源の開発"電気学会誌. 121. 308-311 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] J.L.He, S.Miyake, Y.Setsuhara, I.Shimizu, M.Suzuki, K.Numata, H.Saito: "Improved anti-wear performance of nanostructured titanium boron nitride coatings"Wear. 249. 498-502 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Setsuhara, T.Shoji, Y.Sakawa, S.Miyake: "Production of Inductively-Coupled Large-Diameter RF Plasmas Using Multiple Low-Inductance Antenna Units"Proc. International Conf. on Phenomena in Ionized Gasses (XXV ICPIG), Nagoya. Vol.1. 19-20 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Setsuhara, K.Takahashi, K.Ono, T.Shoji, Y.Sakawa: "Development of Large-Area High-Density RF Plasmas with Low-Inductance Antenna Units for Plasma-Based Ion Processes"Proc. Frontiers of Surface Engineering 2001 (FSE2001), Nagoya. 86-86 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Setsuhara, Y.Sakawa, T.Shoji, M.Kumagai, S.Miyake: "Synthesis of carbon nitride films by high-density helicon wave-excited plasma sputtering"Surface and Coatings Technology. 142-144. 874-880 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] J.L.He, Y.Setsuhara, I.Shimizu, S.Miyake: "Structure refinement and hardness enhancement of titanium nitride films by addition of copper"Surface and Coatings Technology. 137. 38-42 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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