板組コイル陽極を用いた金属窒化物膜形成用フィルタードアーク蒸着装置の開発

本年度は，陰極をTiそして導入ガスをN2としてTiN膜を形成し，その評価を進めた。特に(1)磁界構造による陰極点の安定性と運動特性の変化，(2)ドロップレット抑制の特性について調査した。 (1)については，陰極の背面に設置する背面磁石（永久磁石）およびアウターコイルが作る磁界を調整し，アーク放電が安定すると共に陰極点円運動が十分に駆動され，ドロップレットの放出量が抑制される条件を見出した。また，コイル形状の陽極（コイル陽極）にした場合とそうでない場合を比較し，コイル陽極を用いることで成膜速度が上昇することを確認した。コイル陽極により磁界が増大することで，プラズマがより効率的に輸送されたと考えられる。実際，磁気プローブにより磁界を計測したところ，コイル陽極によって磁界が増大していることが確認できた。加えて，成膜速度が上昇したことにより，膜厚あたりのドロップレット数を抑制できることを確認した。成膜したTiN膜に対してロックウェル圧痕試験を行ったところ，剥離がなく，密着性が良い膜が作成できていることがわかった。また，ナノインデンテーション試験により硬さを測定したところ，40GPa程度の硬い膜が作製されていることがわかった。ドロップレット数，膜質の観点から最適な成膜条件を見出したのち，実際に切削工具へ成膜し，成膜できることを確かめた。他にも，AlCr陰極や炭素陰極を用いた初期試験を行い，今後の指針を得た。今年度得られた知見を元に，さらなるフィルタード蒸着装置(FAD)の改良および試験を進める。

本年度は，陰極をTiそして導入ガスをN2としてTiN膜を形成し，その評価を進めた。特に(1)磁界構造による陰極点の安定性と運動特性の変化，(2)ドロップレット抑制の特性について調査した。 (1)については，陰極の背面に設置する背面磁石（永久磁石）およびアウターコイルが作る磁界を調整し，アーク放電が安定すると共に陰極点円運動が十分に駆動され，ドロップレットの放出量が抑制される条件を見出した。また，コイル形状の陽極（コイル陽極）にした場合とそうでない場合を比較し，コイル陽極を用いることで成膜速度が上昇することを確認した。コイル陽極により磁界が増大することで，プラズマがより効率的に輸送されたと考えられる。実際，磁気プローブにより磁界を計測したところ，コイル陽極によって磁界が増大していることが確認できた。加えて，成膜速度が上昇したことにより，膜厚あたりのドロップレット数を抑制できることを確認した。成膜したTiN膜に対してロックウェル圧痕試験を行ったところ，剥離がなく，密着性が良い膜が作成できていることがわかった。また，ナノインデンテーション試験により硬さを測定したところ，40GPa程度の硬い膜が作製されていることがわかった。ドロップレット数，膜質の観点から最適な成膜条件を見出したのち，実際に切削工具へ成膜し，成膜できることを確かめた。他にも，AlCr陰極や炭素陰極を用いた初期試験を行い，今後の指針を得た。今年度得られた知見を元に，さらなるフィルタード蒸着装置(FAD)の改良および試験を進める。