大電力パルススパッタ法を用いたカーボンイオンの高効率生成メカニズムの探求

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本研究では、イオン化が困難な炭素原子のイオン化を促進し基板に供給するイオン化スパッタプロセスを実現するために、大電力パルススパッタを用いた高エネルギーイオンの高効率生成手法の探求を目的としている。具体的には、①高電圧パルス（パルス間隔、パルスの極性、パルス幅等）及び②希ガスの効果について、硬質アモルファスカーボン薄膜の膜質評価とともに質量分析法及び発光分光法等のプラズマ診断を行うことで、イオン生成過程と基板への輸送過程を体系的に明らかにすることである。本年度は、①高電圧パルスの効果として、直流、シングルネガティブパルス、ダブルネガティブパルスの比較を行った。その結果、ダブルネガティブパルスを用いることにより最も高硬度DLC膜を、直流と同等の成膜速度で成膜することができた。また、２つのパルス間隔を最適化することにより、硬度が向上することを見出した。②希ガスの効果として、アルゴン、キセノン、ネオンガスでの成膜を行った。従来報告のあった質量の小さいネオンガスによるDLC膜の高硬度化に加えて、質量の大きいキセノンガスでも高硬度化が可能であることを見出した。また、エネルギーアナライザ付き質量分析装置を用いて、大電力パルススパッタリング中の炭素イオンと希ガス（アルゴンイオン及びキセノンイオン）のエネルギー分布の測定を行った。①ダブルネガティブパルスにおける第２番目のパルスによって生成されたイオンフラックスとエネルギーは、第１番目のパルスによって生成されたイオンよりも大きいことが実験的に明らかにされた。②大電力パルススパッタにおいて、希ガスとしてキセノンを用いた系での炭素イオンとキセノンイオンのイオンフラックスとエネルギーを初めて計測した。