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大電力パルススパッタリングにおけるイオン化反応過程の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K03602
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分14030:プラズマ応用科学関連
研究機関名城大学

研究代表者

太田 貴之  名城大学, 理工学部, 教授 (10379612)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワードスパッタリング / アモルファスカーボン / イオンエネルギー / 質量分析 / イオンフラックス / 大電力パルススパッタリング / ダイヤモンドライクカーボン / イオン化 / イオン化率 / ダイヤモンドライクカーボン膜 / 薄膜コーティング
研究成果の概要

本研究では、HiPIMSを用いたDLC膜の高硬度化メカニズムを解明するために、プラズマ中の炭素イオン及びアルゴンイオンの挙動解析を行い、イオンの生成メカニズムに関して考察した。HiPIMSを用いることで、通常のスパッタでは基板バイアスを用いないと達成されない膜硬度20GPaを、基板バイアスなしで得ることができた。この結果から、高エネルギーイオンの生成とイオン化率が向上されていることが示唆された。エネルギーアナライザ付き質量分析器を用いたイオンエネルギー分布の時間分解計測を行い、炭素及びアルゴンイオンのそれぞれ高エネルギー成分と低エネルギー成分の生成過程を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、HiPIMSを用いることで、基板バイアス電圧を印加することなく、膜硬度20GPaのDLC膜を成膜することができた。この技術は、高硬質DLC膜が必要とされる産業応用に貢献できる。また、スパッタリングプラズマ中の炭素及びアルゴンイオンの生成過程を明らかにした。この知見は、PVDによる薄膜形成に関する科学技術基盤を構築するための一助となり、新規機能性薄膜の創生や新規薄膜形成プロセス制御技術の創出に寄与できる。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (42件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (41件) (うち国際学会 20件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Formation of diamond-like carbon film using high-power impulse magnetron sputtering2019

    • 著者名/発表者名
      Iga Kazunori、Oda Akinori、Kousaka Hiroyuki、Ohta Takayuki
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 672 ページ: 104-108

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2019.01.005

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 大電力パルススパッタを用いた硬質アモルファスカーボン成膜2021

    • 著者名/発表者名
      太田 貴之,小田 昭紀,上坂 裕之
    • 学会等名
      第38回 プラズマプロセシング研究会 /第33回 プラズマ材料科学シンポジウム(SPP-38 / SPSM33)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Plasma diagnostics on high power impulse magnetron sputtering for deposition of diamond-like carbon thin films2021

    • 著者名/発表者名
      J. Matsushima, A. Oda and H. Kousaka, and T. Ohta
    • 学会等名
      ISPlasma2021/IC-PLANTS2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of nitrogen atom density using vacuum ultraviolet absorption spectroscopy in TiN-HiPIMS2021

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Ohta, Masayuki Nakamura, Keigo Takeda
    • 学会等名
      HiPIMS Today
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] DLC成膜用カーボンHiPIMSのプラズマ診断(2)~パルス幅の効果2021

    • 著者名/発表者名
      太田 貴之,松島 丈, 小田 昭紀,上坂 裕之
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] RF低圧テトラメチルシランプラズマにおける基板への入射ラジカルおよびイオンのガス流量依存性の計測2021

    • 著者名/発表者名
      石井 晃一、鈴木 駿、小田 昭紀、渡邉 泰章、太田 貴之、上坂 裕之
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Si 含有 DLC 成膜用テトラメチルシランプラズマ特性へ及ぼす投入電力の影響の計測2021

    • 著者名/発表者名
      渡邉 泰章、鈴木 駿、石井 晃一、小田 昭紀、太田 貴之、上坂 裕之
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 低圧テトラメチルシランプラズマにおける基板への入射ラジカルおよびイオンの質量分析2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木 駿, 石井 晃一, 小田 昭紀, 太田 貴之, 上坂 裕之, 渡邉 泰章
    • 学会等名
      令和2年 電気学会 基礎・材料・共通部門大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 非平衡大気圧He/CH4パルスプラズマ特性に及ぼす印加電圧波形の影響の解析2020

    • 著者名/発表者名
      木村 勇太, 藤田 諒, 小嶋 正宏, 小田 昭紀, 太田 貴之, 上坂 裕之
    • 学会等名
      令和2年 電気学会 基礎・材料・共通部門大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] DLC成膜用HiPIMSプラズマにおけるターゲット電圧パルスの影響2020

    • 著者名/発表者名
      松島 丈, 村上 祐一, 小田 昭紀, 上坂 裕之, 太田 貴之
    • 学会等名
      表面技術協会 第142回講演大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] RF 低圧 TMS プラズマにおける基板への入射ラジカルおよびイオンの圧力依存性2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木 駿、石井 晃一、小田 昭紀、渡邉 泰章、太田 貴之、上坂 裕之
    • 学会等名
      表面技術協会 第142回講演大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] diamond-like carbon film for protective coating2020

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Ohta
    • 学会等名
      Taiwan - Japan Joint Workshop of 10th WEEEA , 10th IWNC, 12th IWPBST
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Plasma Characteristics of Carbon-Hipims for DLC-Film Deposition2020

    • 著者名/発表者名
      Jo Matsushima, Kazunori Iga, Akinori Oda, Hiroyuki Kousaka, and Takayuki Ohta
    • 学会等名
      Taiwan - Japan Joint Workshop of 10th WEEEA , 10th IWNC, 12th IWPBST
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Plasma Diagnostics on TiN-HiPIMS Process2020

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Nakamura, Keigo Takeda, Akinori Oda, Hiroyuki Kousaka, Takayuki Ohta
    • 学会等名
      Taiwan - Japan Joint Workshop of 10th WEEEA , 10th IWNC, 12th IWPBST
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Pulse Width on High Power Impulse Magnetron Sputtering for Deposition of Diamond-Like Carbon Thin Films2020

    • 著者名/発表者名
      Jo Matsushima, Yuichi Murakami, Akinori Oda, Hiroyuki Kousaka and Takayuki Ohta
    • 学会等名
      ISPlasma2020/IC-PLANTS2020
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] HiPIMS を用いたDLC 成膜プロセスにおけるイオンの挙動2020

    • 著者名/発表者名
      太田 貴之,村上祐一,松島 丈,小田昭紀,上坂裕之
    • 学会等名
      表面技術協会第141回講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] DLC成膜用カーボンHiPIMSのプラズマ診断2020

    • 著者名/発表者名
      太田 貴之、松島 丈、村上 祐一、小田 昭紀、上坂 裕之
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] HiPIMSを用いたDLC成膜プロセスにおけるプラズマ診断と膜質評価~低摩擦化を目指して~2019

    • 著者名/発表者名
      太田 貴之
    • 学会等名
      表面技術協会 高機能トライボ表面プロセス部会第14回例会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Formation of diamond-like carbon film for tribology using high power impulse magnetron sputtering2019

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Ohta, Akinori Oda, Hiroyuki Kousaka
    • 学会等名
      2019 International Conference on Metals and Alloys (CMA 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Plasma Processing with Feedback Control of Wafer Temperature By Non-Contact Temperature Measurement System2019

    • 著者名/発表者名
      Takayoshi Tsutsumi, Hiroki Kondo, Kenji Ishikawa, Keigo Takeda, Takayuki Ohta, Makoto Sekine, Masafumi Ito, Masaru Hori
    • 学会等名
      236th ECS Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Gas phase diagnostics of a carbon HiPIMS for a deposition of diamond-like carbon film2019

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Ohta, Kazunori Iga, Akinori Oda, Hiroyuki Kousaka
    • 学会等名
      XXXIV International Conference on Phenomena in Ionized Gases (XXXIV ICPIG) and 10th International Conference on Reactive Plasmas (ICRP-10)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gas phase diagnostics on TiN film deposition using high power impulse magnetron sputtering2019

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Nakamura, Keigo Takeda, Takayuki Ohta
    • 学会等名
      XXXIV International Conference on Phenomena in Ionized Gases (XXXIV ICPIG) and 10th International Conference on Reactive Plasmas (ICRP-10)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Computational Study on Fundamental Properties of Pulsed Discharge at Atmospheric-Pressure for Hard Coatings Technology by Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition2019

    • 著者名/発表者名
      Akinori Oda, Masahiro Kojima, Yuta Kimura, Takayuki Ohta, Hiroyuki Kousaka
    • 学会等名
      XXXIV International Conference on Phenomena in Ionized Gases (XXXIV ICPIG) and 10th International Conference on Reactive Plasmas (ICRP-10)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gas phase diagnostics on high power impulse magnetron sputtering for TiN film formation2019

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Nakamura, Keigo Takeda, and Takayuki Ohta
    • 学会等名
      12th Asian European International Conference on Plasma Surface Engineering (AEPSE 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Deposition of Si-doped DLC film by dual magnetron sputtering2019

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Ohta, Yuki Miwa, Akinori Oda, and Hiroyuki Kousaka
    • 学会等名
      12th Asian European International Conference on Plasma Surface Engineering (AEPSE 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Plasma diagnostics on formation of diamond-like carbon film using high power impulse magnetron sputtering2019

    • 著者名/発表者名
      Sena Iwata, Kaunori Iga, Akinori Oda, Hiroyuki Kousaka, and Takayuki Ohta
    • 学会等名
      12th Asian European International Conference on Plasma Surface Engineering (AEPSE 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Film property of diamond-like carbon deposited by magnetron sputtering2019

    • 著者名/発表者名
      Jo Matsushima, Kazunori Iga, Akinori Oda, Hiroyuki Kousaka, and Takayuki Ohta
    • 学会等名
      12th Asian European International Conference on Plasma Surface Engineering (AEPSE 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Energy distribution function on high power impulse magnetron sputtering2019

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Nakamura, Keigo Takeda, Akinori Oda, Hiroyuki Kousaka, Takayuki Ohta
    • 学会等名
      The 72nd Annual Gaseous Electronics Conference
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Deposition of diamond-like carbon film using high power impulse magnetron sputtering2019

    • 著者名/発表者名
      T. Ohta, K. Iga, A. Oda, and K. Kousaka
    • 学会等名
      The 41st International Symposium on Dry Process (DPS2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] スパッタリングを用いたSi 含有DLC 膜の摩擦特性2019

    • 著者名/発表者名
      岩田 聖奈, 小田 昭紀, 上坂 裕之, 太田 貴之
    • 学会等名
      表面技術協会第140回講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] HiPIMSを用いたDLC 成膜とそのプラズマ診断2019

    • 著者名/発表者名
      松島 丈,小田 昭紀,上坂 裕之,太田 貴之
    • 学会等名
      表面技術協会第140回講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] HiPIMSを用いたTiNスパッタリングプラズマ中のイオンの挙動2019

    • 著者名/発表者名
      中村 将之、竹田 圭吾、太田 貴之
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] HiPIMSを用いたDLC成膜とそのプラズマ診断2019

    • 著者名/発表者名
      松島 丈,小田 昭紀,上坂 裕之,太田 貴之
    • 学会等名
      表面技術若手研究者・技術者研究交流発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] スパッタリングを用いたSi含有DLC膜の摩擦特性2019

    • 著者名/発表者名
      岩田 聖奈, 小田 昭紀, 上坂 裕之, 太田 貴之
    • 学会等名
      表面技術若手研究者・技術者研究交流発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ion energy distribution function on high power impulse magnetron sputtering for hard coating2019

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Ohta
    • 学会等名
      International Workshop on Plasma-Tailored Nanostructures and Applications (WOPTAN 2019)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ion Energy Distribution in High Power Impulse Magnetron Sputtering Discharge Using Carbon Target2018

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Iga, Akinori Oda, Hiroyuki Kousaka, and Takayuki Ohta
    • 学会等名
      Joint International conference on ICMAP 2018, APCPST 2018, and ISPB 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Deposition mechanism of diamond-like carbon using high power impulse magnetron sputtering2018

    • 著者名/発表者名
      K. Iga, A. Oda, K. Kousaka and T. Ohta
    • 学会等名
      The 40th International Symposium on Dry Process (DPS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ハイパワーインパルスマグネトロンスパッタリングを用いたダイヤモンドライクカーボン成膜におけるプラズマ診断2018

    • 著者名/発表者名
      伊賀 一憲,小田 昭紀, 上坂 裕之,太田 貴之
    • 学会等名
      平成30年度 電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ハイパワーインパルスマグネトロンスパッタリング中における生成イオンの挙動解析2018

    • 著者名/発表者名
      伊賀一憲,小田昭紀,上坂裕之,太田貴之
    • 学会等名
      表面技術協会第138 回講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] チタンターゲットを用いた高電力パルススパッタリング放電におけるイオンの生成過程2018

    • 著者名/発表者名
      伊賀 一憲、太田 貴之
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] HiPIMSを用いたDLC成膜とその気相診断2018

    • 著者名/発表者名
      太田貴之、伊賀一憲、三輪 侑生、小田昭紀、上坂裕之
    • 学会等名
      電気学会 放電/プラズマ・パルスパワー合同研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ハイパワーインパルスマグネトロンスパッタリングのイオンエネルギー分布関数の測定2018

    • 著者名/発表者名
      伊賀一憲,小田昭紀,上坂裕之,太田貴之
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会 第35回年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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