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本研究では磁界によるプラズマの制御をスパッタリング法に応用し、コーティング対象である円筒形棒(管)外壁に均一・高速かつ密着性良くの機能性薄膜を形成する技術を開発する事を目的としている。具体的には、スパッタリング用のターゲットを筒状に加工し、それをコーティング対象の周りを覆うように設置する。反応容器外部にソレノイド型の外部コイルを設け、容器の長軸方向に磁界を発生させる。これによって生じる三相交流磁界で細管内に発生する磁界を制御し、時間空間的に均一な薄膜が作製する。最終的にはコイルに流れる電流量と周波数を制御し、それぞれの目的に最適な薄膜作製条件を見いだす。本年度の成果を示す。
(1)真空容器外部に三相交流磁界発生用コイルを設けた真空装置を作製した。磁界用電流として専用の電源を作製し、周波数や電流値が制御できるようにした。
(2)炭素鋼の金属円筒棒外部にタングステン薄膜の成膜実験を行い、その均一度を調べた。磁界のない場合は、50cmの円筒棒状に成膜した結果、中央部分が厚く、端部分が薄い膜厚分布であり、その不均一度は0.47と比較的大きかった。交流磁界の場合は、中央部分と端部分の差が小さくなりおおよそ0.22となり半分以下の均一度となった。
(3)炭素鋼の金属円筒棒外部にタングステン、炭素、チタン、銅の成膜を行った。XPSによる分析の結果、タングステン、炭素、銅に関しては、ほぼ純粋な薄膜が作製されていたが、チタンの薄膜に関してはTiO_2の幕が形成されていた。
(4)成膜した炭素棒の摩擦係数は、すべての薄膜に対して成膜後の方が成膜前に比べて0.03〜0.2程度低くなることがわかった。磁界を加えた場合の成膜速度は、すべての場合において0.05〜0.1nm/sであり成膜速度は比較的速いことがわかった。
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