プラズマ材料プロセスにおける表面化学反応－プラズマ／固相反応

摘要

プラズマの反応性を用いた表面処理技術は，この数十年の間に著しい発展を遂げ，その応用範囲も窒化や浸炭など構造材料の表面改質技術からCVD，PVDなどの機能性材料の成膜技術へと拡大されてきた．またそれに伴って使用されるプラズマも多様化が進み，現在ではグロー放電プラズマのみならず高周波やマイクロ波，アーク放電プラズマなども反応促進源として実用化されている．これらプラズマを用いる表面処理プロセスの特長としては，低温での処理が可能である，迅速な処理が可能であることなどが挙げられるが，これらの特長を引き出す要因ともいえるプラズマ／固相反応については，プラズマ中の反応素過程が複雑であるため未だに解明されていない部分も多い．従って，プラズマ／固相反応の解説については，特定の材料系·条件に限定して詳細に検討を行っている報告は多く見られる反面，概論的な解説をしている文献は非常に少ないのが現状である．そこで本稿では，各プラズマプロセスにおけるプラズマ／固相反応を，古くからなじみのある化学反応プロセスにおける気相／固相反応をベースとして，従来提唱されている反応素過程や著者らのデータを交えながら説明させて戴きたいと思う．