JP2016196696A - Nitriding treatment apparatus and nitriding treatment method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nitriding treatment apparatus and a nitriding treatment method capable of nitriding easily the inside of a recessed part.SOLUTION: A nitriding treatment apparatus (1) includes a treatment chamber (3) capable of storing a treatment object (21), a plasma generation unit (5) for generating plasma containing high-concentration nitrogen atoms in the treatment chamber, a netlike member (19) comprising a conductive material, and arranged oppositely to the treatment object in the treatment chamber, and a potential application unit (16) for applying a lower potential than a plasma potential to the netlike member and the treatment object.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、窒化処理装置及び窒化処理方法に関する。   The present invention relates to a nitriding apparatus and a nitriding method.

従来、電子ビームを照射することで窒素プラズマを生成し、その窒素プラズマにより処理対象物の表面を窒化する窒化処理が知られている(特許文献1参照)。   Conventionally, nitriding treatment is known in which nitrogen plasma is generated by irradiating an electron beam, and the surface of an object to be treated is nitrided by the nitrogen plasma (see Patent Document 1).

特開2011−52313号公報JP 2011-52313 A

特許文献1記載の技術では、処理対象物の表面が凹部(例えば、孔、スリット等)を有する場合、その凹部の内部を窒化することは困難であった。本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、凹部の内部を窒化しやすい窒化処理装置及び窒化処理方法を提供することを目的とする。   In the technique described in Patent Document 1, when the surface of the processing object has a recess (for example, a hole, a slit, or the like), it is difficult to nitride the inside of the recess. The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a nitriding apparatus and a nitriding method that easily nitride the inside of a recess.

本発明の窒化処理装置は、処理対象物を収容可能な処理室と、前記処理室内で高濃度の窒素原子を含むプラズマを発生させるプラズマ発生ユニットと、前記処理室内で前記処理対象物と対向配置され、導電性材料から成る網状部材と、前記網状部材及び前記処理対象物に、前記プラズマの電位より低い電位を印加する電位印加ユニットと、を備えることを特徴とする。本発明の窒化処理装置によれば、処理対象物が凹部を有する場合でも、その凹部の内部を窒化することができる。   The nitriding apparatus of the present invention includes a processing chamber capable of accommodating a processing object, a plasma generating unit that generates plasma containing high-concentration nitrogen atoms in the processing chamber, and an opposing arrangement to the processing object in the processing chamber. A mesh member made of a conductive material; and a potential application unit that applies a potential lower than the plasma potential to the mesh member and the object to be processed. According to the nitriding apparatus of the present invention, even when the object to be processed has a recess, the inside of the recess can be nitrided.

本発明の窒化処理方法は、上述した窒化処理装置を用いて処理対象物を窒化処理することを特徴とする。本発明の窒化処理方法によれば、処理対象物が凹部を有する場合でも、その凹部の内部を窒化することができる。   The nitriding method of the present invention is characterized in that a processing object is nitrided using the above-described nitriding apparatus. According to the nitriding method of the present invention, even when the object to be processed has a recess, the inside of the recess can be nitrided.

窒化処理装置1の構成を表す説明図である。2 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a nitriding apparatus 1. FIG. 図2A、図2B、図2Cは、それぞれ、網状部材19の構成を表す平面図である。2A, 2B, and 2C are plan views illustrating the configuration of the mesh member 19, respectively. 小型電子ビーム源5の構成を表す説明図である。4 is an explanatory diagram showing a configuration of a small electron beam source 5. FIG. 処理対象物21の構成を表す斜視図である。3 is a perspective view illustrating a configuration of a processing object 21. FIG. 図4におけるV−V断面での断面図である。It is sectional drawing in the VV cross section in FIG. 比較例における窒化処理装置R1の構成を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the structure of nitriding processing apparatus R1 in a comparative example.

本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
<第1の実施形態>
1.窒化処理装置1の構成
窒化処理装置1の構成を図1〜図3に基づき説明する。窒化処理装置1は、図1に示すように、処理室3と、小型電子ビーム源5と、金属製カバー7と、試料台9と、加熱用ヒータ11と、窒素供給配管13と、排気配管15と、電位印加ユニット16と、を備える。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
1. Configuration of Nitriding Apparatus 1 The configuration of the nitriding apparatus 1 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the nitriding apparatus 1 includes a processing chamber 3, a small electron beam source 5, a metal cover 7, a sample table 9, a heater 11, a nitrogen supply pipe 13, and an exhaust pipe. 15 and a potential applying unit 16.

処理室3は円筒型の容器である。小型電子ビーム源5は、電子ビーム17を生成し、その電子ビーム17を処理室3内に導入する。小型電子ビーム源5の詳しい構成は後述する。金属製カバー7は、中空箱型の形状を有する金属製の部材である。金属製カバー7は、処理室3内に設けられ、より詳しくは、試料台9の上に載置される。金属製カバー7と試料台9とは電気的に導通している。金属製カバー7の上面は、金属製の網状部材19である。網状部材19は、図2Aに示すように、金属製の線材20が、一定の間隔をおいて格子状に配置された構造を有する。金属製カバー7の下面は開口している。   The processing chamber 3 is a cylindrical container. The small electron beam source 5 generates an electron beam 17 and introduces the electron beam 17 into the processing chamber 3. The detailed configuration of the small electron beam source 5 will be described later. The metal cover 7 is a metal member having a hollow box shape. The metal cover 7 is provided in the processing chamber 3, and more specifically, placed on the sample table 9. The metal cover 7 and the sample table 9 are electrically connected. The upper surface of the metal cover 7 is a metal mesh member 19. As shown in FIG. 2A, the net member 19 has a structure in which metal wires 20 are arranged in a grid pattern at a constant interval. The lower surface of the metal cover 7 is open.

金属製カバー7は、その内部に処理対象物21を収容可能である。金属製カバー7の下面は開口しているため、金属製カバー7に収容した処理対象物21と試料台9とは当接する。そのため、処理対象物21が導電性材料から成る場合、処理対象物21は、金属製カバー7、及び試料台9と電気的に導通する。網状部材19と処理対象物21とは、所定の間隔をおいて対向する。   The metal cover 7 can accommodate the processing object 21 therein. Since the lower surface of the metal cover 7 is open, the processing object 21 accommodated in the metal cover 7 and the sample table 9 come into contact with each other. Therefore, when the processing object 21 is made of a conductive material, the processing object 21 is electrically connected to the metal cover 7 and the sample table 9. The mesh member 19 and the processing object 21 face each other with a predetermined interval.

試料台9は、処理室3内に設けられた金属製の台である。試料台9は、電位印加ユニット16によって、プラズマ電位より低い負電位を印加される。なお、上述したように、金属製カバー7及び処理対象物21は試料台9と電気的に導通しているので、金属製カバー7及び処理対象物21も、電位印加ユニット16により負電位を印加される。   The sample table 9 is a metal table provided in the processing chamber 3. The sample stage 9 is applied with a negative potential lower than the plasma potential by the potential application unit 16. As described above, since the metal cover 7 and the processing object 21 are electrically connected to the sample table 9, the metal cover 7 and the processing object 21 are also applied with a negative potential by the potential application unit 16. Is done.

加熱用ヒータ11は、処理室3内を加熱する。窒素供給配管13は、処理室3内に、窒素を主成分とするガスを供給する。窒素供給配管13には図示しないマスフローコントローラが設けられており、ガスの供給量を適宜調整可能である。   The heater 11 heats the inside of the processing chamber 3. The nitrogen supply pipe 13 supplies a gas mainly containing nitrogen into the processing chamber 3. The nitrogen supply pipe 13 is provided with a mass flow controller (not shown), and the gas supply amount can be adjusted as appropriate.

排気配管15の下流側は図示しない真空ポンプに接続している。排気配管15には、図示しない開閉バルブが設けられている。その開閉バルブの開口率を調整することで、処理室3内の圧力を適宜設定できる。   The downstream side of the exhaust pipe 15 is connected to a vacuum pump (not shown). The exhaust pipe 15 is provided with an open / close valve (not shown). By adjusting the opening ratio of the opening / closing valve, the pressure in the processing chamber 3 can be appropriately set.

次に、図3に基づき、小型電子ビーム源5の構成を説明する。小型電子ビーム源5は、筐体25と、カソード27と、予備アノード29と、アノード31と、加速電極33と、アルゴン供給配管34と、を備える。   Next, the configuration of the small electron beam source 5 will be described with reference to FIG. The small electron beam source 5 includes a housing 25, a cathode 27, a spare anode 29, an anode 31, an acceleration electrode 33, and an argon supply pipe 34.

筐体25は円筒型の中空容器である。カソード27、予備アノード29、アノード31、及び加速電極33は筐体25内に、その順序で配置されている。以下では、筐体25の内部のうち、カソード27とアノード31との間の領域を放電領域35とする。さらに、放電領域35のうち、カソード27と予備アノード29との間の領域を第1放電領域35Aとし、予備アノード29とアノード31との間の領域を第2放電領域35Bとする。また、筐体25の内部のうち、アノード31と加速電極33との間の領域を加速領域37とする。   The housing 25 is a cylindrical hollow container. The cathode 27, the auxiliary anode 29, the anode 31, and the acceleration electrode 33 are arranged in that order in the housing 25. Hereinafter, a region between the cathode 27 and the anode 31 in the housing 25 is referred to as a discharge region 35. Further, in the discharge region 35, a region between the cathode 27 and the auxiliary anode 29 is a first discharge region 35A, and a region between the auxiliary anode 29 and the anode 31 is a second discharge region 35B. In addition, an area between the anode 31 and the acceleration electrode 33 in the housing 25 is referred to as an acceleration area 37.

予備アノード29は中央に小孔29Aを有する。第1放電領域35Aと第2放電領域35Bとは小孔29Aにより連通している。アノード31及び加速電極33はそれぞれ網状の形状を有する。アルゴン供給配管34は、第1放電領域35Aにアルゴンガスを供給する。   The auxiliary anode 29 has a small hole 29A in the center. The first discharge area 35A and the second discharge area 35B communicate with each other through a small hole 29A. The anode 31 and the acceleration electrode 33 each have a net shape. The argon supply pipe 34 supplies argon gas to the first discharge region 35A.

小型電子ビーム源5は、以下のようにして電子ビーム17を生成する。まず、アルゴン供給配管34から第1放電領域35Aにアルゴンガスを供給し、カソード27と予備アノード29との間で直流放電を発生させる。その後、カソード27とアノード31との間に放電を移行し、安定したアルゴンプラズマ39を生成する。このアルゴンプラズマ39から、加速領域37における加速電圧(アノード31と加速電極33との間の電圧)により、電子のみを取り出し、電子ビーム17を生成する。電子ビーム17は、加速電極33の網目を通り、処理室3内に導入される。なお、小型電子ビーム源5は、プラズマ発生ユニットの一例である。   The small electron beam source 5 generates the electron beam 17 as follows. First, argon gas is supplied from the argon supply pipe 34 to the first discharge region 35 </ b> A, and direct current discharge is generated between the cathode 27 and the auxiliary anode 29. Thereafter, discharge is transferred between the cathode 27 and the anode 31 to generate a stable argon plasma 39. Only electrons are extracted from the argon plasma 39 by the acceleration voltage in the acceleration region 37 (voltage between the anode 31 and the acceleration electrode 33), and the electron beam 17 is generated. The electron beam 17 passes through the mesh of the acceleration electrode 33 and is introduced into the processing chamber 3. The small electron beam source 5 is an example of a plasma generation unit.

2.窒化処理装置1を用いる窒化処理方法
窒化処理装置1を用いる窒化処理方法を説明する。窒化処理を行う対象として、図4及び図5に示す処理対象物21を用意した。処理対象物21の材質は、鋼材(SKD61)である。処理対象物21は、底板43と、一対の側板45、47と、端部材49、51とから成る。
2. Nitriding Method Using Nitriding Apparatus 1 A nitriding method using the nitriding apparatus 1 will be described. A processing object 21 shown in FIGS. 4 and 5 was prepared as a target for nitriding. The material of the processing object 21 is a steel material (SKD61). The processing object 21 includes a bottom plate 43, a pair of side plates 45 and 47, and end members 49 and 51.

側板45、47は、底板43の上面に幅1mmの間隔をおいて互いに平行となるように立設されている。端部材49、51は、側板45、47間の隙間のうち、両端部を埋めている。側板45、47の高さは20mmである。   The side plates 45 and 47 are erected on the upper surface of the bottom plate 43 so as to be parallel to each other with an interval of 1 mm in width. The end members 49 and 51 fill both ends of the gap between the side plates 45 and 47. The height of the side plates 45 and 47 is 20 mm.

処理対象物21は、上記の構造により、側板45、47、及び端部材49、51で周囲を囲まれた凹部53を有する。凹部53は、処理対象物21の上面で開口し、底板43に至っている。凹部53の幅は1mm、深さは20mmである。   The processing object 21 has the recessed part 53 enclosed by the side plates 45 and 47 and the end members 49 and 51 by said structure. The recess 53 opens on the upper surface of the processing object 21 and reaches the bottom plate 43. The recess 53 has a width of 1 mm and a depth of 20 mm.

この処理対象物21を、窒化処理装置1の金属製カバー7内に収容した。このとき、処理対象物21の底板43が試料台9に接し、凹部53の開口部が、網状部材19と対向するようにした。   This processing object 21 was accommodated in the metal cover 7 of the nitriding apparatus 1. At this time, the bottom plate 43 of the processing object 21 was in contact with the sample stage 9, and the opening of the concave portion 53 was opposed to the mesh member 19.

次に、窒化処理装置1を動作させ、処理室3内で高濃度の窒素原子を含むプラズマ54を発生させ、窒化処理を行った。このときの動作条件は以下のようにした。
小型電子ビーム源5へのアルゴンガスの供給量:毎分40cc
処理室3への窒素ガスの供給量:毎分80cc
処理室3への水素ガスの供給量:毎分5cc
処理室3内のガス圧力:0.2Pa
電子ビーム17の加速電圧:80V
電子ビーム17の電流値:9.3A
プラズマ電位:0V
網状部材19の電位:−100V
処理対象物21の電位:−100V
処理室3内の温度:485℃
窒化処理時間:10時間
このとき、以下の機序により、窒化処理が進行すると推測される。加速電圧が80Vである低エネルギーの電子ビーム17を大電流にて処理室3へ入射することにより、処理室3内で効率よく窒素原子が生成し、同時に、窒素プラズマも発生する。すなわち、電子ビーム励起プラズマ法により、処理室3内で窒素プラズマが発生する。
Next, the nitriding apparatus 1 was operated to generate a plasma 54 containing high-concentration nitrogen atoms in the processing chamber 3 to perform nitriding. The operating conditions at this time were as follows.
Amount of argon gas supplied to the compact electron beam source 5: 40 cc / min
Supply amount of nitrogen gas to the processing chamber 3: 80 cc per minute
Supply amount of hydrogen gas to the processing chamber 3: 5 cc per minute
Gas pressure in the processing chamber 3: 0.2 Pa
Electron beam 17 acceleration voltage: 80V
Current value of electron beam 17: 9.3 A
Plasma potential: 0V
Potential of mesh member 19: -100V
Potential of the processing object 21: −100V
Temperature in the processing chamber 3: 485 ° C.
Nitriding treatment time: 10 hours At this time, it is presumed that nitriding treatment proceeds by the following mechanism. By irradiating the processing chamber 3 with a low-energy electron beam 17 having an acceleration voltage of 80 V with a large current, nitrogen atoms are efficiently generated in the processing chamber 3 and, at the same time, nitrogen plasma is also generated. That is, nitrogen plasma is generated in the processing chamber 3 by the electron beam excitation plasma method.

窒素プラズマ中には、窒素原子のイオン(Nイオン)が高濃度に存在する。プラズマ中のNイオンは、プラズマ電位と網状部材19の電位との電位差(−100V)により網状部材19の方向に加速され、網状部材19を通過する。網状部材19と処理対象物21とは同電位であるため、網状部材19を通過したNイオンは、いわゆる「エッジ効果」を受けることなく、処理対象物21に向って直進する。このとき、Nイオンの一部は電荷交換反応により窒素中性粒子(N)ビームに変化する。NイオンとNビームは、ともに、処理対象物21に到達し、窒化処理を進行させる。 In the nitrogen plasma, ions of nitrogen atoms (N + ions) are present at a high concentration. N + ions in the plasma are accelerated in the direction of the mesh member 19 by the potential difference (−100 V) between the plasma potential and the potential of the mesh member 19, and pass through the mesh member 19. Since the mesh member 19 and the processing object 21 have the same potential, the N + ions that have passed through the mesh member 19 travel straight toward the processing object 21 without receiving the so-called “edge effect”. At this time, some of the N + ions are changed to a nitrogen neutral particle (N) beam by a charge exchange reaction. Both the N + ions and the N beam reach the object to be processed 21 and advance the nitriding process.

イオンとNビームとは、上記の電位差により処理対象物21の方向に加速されているので、凹部53の内部まで侵入し、内部でも窒化処理を進行させる。
窒化処理の終了後、処理対象物21を窒化処理装置1から取り出し、部品ごとに分解した。底板43のうち、凹部53に臨む部分43A(図5参照)の表面硬度を、微小硬度計(ビッカース硬度計)を用いて測定した。測定の結果、表面硬度は1155Hvであった。この表面硬度は、窒化処理前の値である672Hvに比べて、顕著に向上していた。
Since the N + ions and the N beam are accelerated in the direction of the processing object 21 due to the above-described potential difference, the N + ions and the N beam penetrate into the concave portion 53 and proceed with the nitriding process inside.
After completion of the nitriding process, the processing object 21 was taken out from the nitriding apparatus 1 and disassembled for each part. The surface hardness of the portion 43A (see FIG. 5) of the bottom plate 43 facing the recess 53 was measured using a micro hardness meter (Vickers hardness meter). As a result of the measurement, the surface hardness was 1155 Hv. This surface hardness was remarkably improved as compared with 672 Hv which is a value before nitriding.

3.窒化処理装置1が奏する効果
(1A)窒化処理装置1、及びそれを用いた窒化処理方法は、凹部の内部(例えば凹部の底面、内側面等)についても、窒化処理を進行させ、硬度を向上させることができる。
3. Advantages of the nitriding apparatus 1 (1A) The nitriding apparatus 1 and the nitriding method using the nitriding apparatus 1 advance the nitriding process even in the inside of the recess (for example, the bottom surface, the inner side surface, etc.) to improve the hardness. Can be made.

(1B)窒化処理装置1は、電子ビーム励起プラズマ法により窒素プラズマを発生させる。そのことにより、窒化処理に好適な窒素プラズマを容易に発生させることができる。
<比較例>
図6に示すように、窒化処理装置1と基本的には同様の構成を有するが、一部において異なる窒化処理装置R1を用意した。窒化処理装置R1は、金属製カバー7(図1参照)を備えず、代わりに、石英ガラスからなる絶縁板55を試料台9上に備える。また、窒化処理装置R1は、電位印加ユニット16を備えない。
(1B) The nitriding apparatus 1 generates nitrogen plasma by an electron beam excitation plasma method. As a result, nitrogen plasma suitable for nitriding can be easily generated.
<Comparative example>
As shown in FIG. 6, a nitriding apparatus R1 having a configuration basically similar to that of the nitriding apparatus 1 but partially different is prepared. The nitriding apparatus R1 does not include the metal cover 7 (see FIG. 1), but instead includes an insulating plate 55 made of quartz glass on the sample stage 9. Further, the nitriding apparatus R1 does not include the potential application unit 16.

この窒化処理装置R1を用いて、処理対象物21に対し、以下のようにして窒化処理を行った。まず、処理対象物21を、絶縁板55上に載置した。このとき、処理対象物21と試料台9とは、電気的に絶縁されている。処理対象物21は前記第1の実施形態と同様のものであり、底板43が絶縁板55と接する向きで載置した。   Using this nitriding apparatus R1, nitriding was performed on the processing object 21 as follows. First, the processing object 21 was placed on the insulating plate 55. At this time, the processing object 21 and the sample stage 9 are electrically insulated. The processing object 21 is the same as that in the first embodiment, and is placed in a direction in which the bottom plate 43 is in contact with the insulating plate 55.

次に、窒化処理装置R1を動作させ、処理室3内で高濃度の窒素原子を含むプラズマを発生させ、窒化処理を行った。このときの動作条件は、基本的には前記第1の実施形態と同様である。ただし、処理対象物21には負の電位は印加されない。本比較例では、処理対象物21の表面において通常のアトム窒化が進行すると推測される。   Next, the nitriding apparatus R1 was operated to generate plasma containing high-concentration nitrogen atoms in the processing chamber 3 to perform nitriding. The operating conditions at this time are basically the same as those in the first embodiment. However, a negative potential is not applied to the processing object 21. In this comparative example, it is presumed that normal atom nitriding proceeds on the surface of the processing object 21.

窒化処理の終了後、処理対象物21を窒化処理装置R1から取り出し、部品ごとに分解した。底板43のうち、凹部53に臨む部分43Aの表面硬度を、微小硬度計(ビッカース硬度計)を用いて測定した。測定の結果、表面硬度は831Hvであった。この表面硬度は、前記第1の実施形態における窒化処理後の測定値に比べて、顕著に低い値であった。すなわち、本比較例では、凹部53の内部における窒化を十分に進行させることはできなかった。
<その他の実施形態>
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得る。
After completion of the nitriding process, the processing object 21 was taken out from the nitriding apparatus R1 and disassembled for each part. The surface hardness of the portion 43A of the bottom plate 43 facing the recess 53 was measured using a micro hardness meter (Vickers hardness meter). As a result of the measurement, the surface hardness was 831 Hv. This surface hardness was significantly lower than the measured value after the nitriding treatment in the first embodiment. That is, in this comparative example, the nitridation inside the recess 53 could not be sufficiently advanced.
<Other embodiments>
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention can take a various form, without being limited to the said embodiment.

(1)窒化処理装置1は、電子ビーム励起プラズマ法に代えて、マイクロ波励起プラズマ法によりプラズマを発生させてもよい。
(2)網状部材19は、図2Bに示すように、金属板57に複数の貫通孔59を設けたものであってもよいし、図2Cに示すように、金属板61に複数のスリット63を設けたものであってもよい。
(1) The nitriding apparatus 1 may generate plasma by a microwave excitation plasma method instead of the electron beam excitation plasma method.
(2) As shown in FIG. 2B, the mesh member 19 may be one in which a plurality of through holes 59 are provided in the metal plate 57, or a plurality of slits 63 in the metal plate 61 as shown in FIG. 2C. May be provided.

(3)処理室3に供給するガスは、窒素以外の成分を実質的に含まないガスであってもよい。
(4)処理対象物21の電位は、プラズマ電位より低い範囲内で適宜設定できる。例えば、処理対象物21の電位は、網状部材19より高い電位であってもよいし、網状部材19より低い電位であってもよい。
(3) The gas supplied to the processing chamber 3 may be a gas that does not substantially contain components other than nitrogen.
(4) The potential of the processing object 21 can be set as appropriate within a range lower than the plasma potential. For example, the potential of the processing object 21 may be higher than that of the mesh member 19, or may be lower than that of the mesh member 19.

(5)網状部材19の材料は、金属以外の導電性材料(例えば導電性カーボン等)であってもよい。
(6)処理対象物21の形状は適宜選択できる。例えば、処理対象物21は、断面が円形、楕円形等の孔(凹部の一例)を備えていてもよいし、スリット(凹部の一例)を備えていてもよい。また、処理対象物21は、凹部を備えていなくてもよい。
(5) The material of the mesh member 19 may be a conductive material other than metal (for example, conductive carbon).
(6) The shape of the processing object 21 can be selected as appropriate. For example, the processing object 21 may include a hole (an example of a recess) having a circular or elliptical cross section, or may include a slit (an example of a recess). Moreover, the process target object 21 does not need to be provided with the recessed part.

(7)上記実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。   (7) The functions of one component in the above embodiment may be distributed as a plurality of components, or the functions of a plurality of components may be integrated into one component. Further, at least a part of the configuration of the above embodiment may be replaced with a known configuration having the same function. Moreover, you may abbreviate | omit a part of structure of the said embodiment. In addition, at least a part of the configuration of the above embodiment may be added to or replaced with the configuration of the other embodiment. In addition, all the aspects included in the technical idea specified only by the wording described in the claim are embodiment of this invention.

(8)上述した窒化処理装置の他、当該窒化処理装置を構成要素とするシステム等、種々の形態で本発明を実現することもできる。   (8) In addition to the above-described nitriding apparatus, the present invention can be realized in various forms such as a system including the nitriding apparatus as a constituent element.

1…窒化処理装置、3…処理室、5…小型電子ビーム源、7…金属製カバー、9…試料台、11…加熱用ヒータ、13…窒素供給配管、15…排気配管、16…電位印加ユニット、17…電子ビーム、19…網状部材、20…線材、21…処理対象物、25…筐体、27…カソード、29…予備アノード、29A…小孔、31…アノード、33…加速電極、34…アルゴン供給配管、35…放電領域、35A…第1放電領域、35B…第2放電領域、37…加速領域、39…アルゴンプラズマ、43…底板、45、47…側板、49、51…端部材、53…凹部、54…プラズマ、55…絶縁板、57…金属板、59…貫通孔、61…金属板、63…スリット、R1…窒化処理装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Nitriding processing apparatus, 3 ... Processing chamber, 5 ... Small electron beam source, 7 ... Metal cover, 9 ... Sample stand, 11 ... Heating heater, 13 ... Nitrogen supply piping, 15 ... Exhaust piping, 16 ... Potential application Unit: 17 ... Electron beam, 19 ... Mesh member, 20 ... Wire rod, 21 ... Object to be processed, 25 ... Housing, 27 ... Cathode, 29 ... Preliminary anode, 29A ... Small hole, 31 ... Anode, 33 ... Accelerating electrode, 34 ... Argon supply pipe, 35 ... Discharge region, 35A ... First discharge region, 35B ... Second discharge region, 37 ... Acceleration region, 39 ... Argon plasma, 43 ... Bottom plate, 45, 47 ... Side plate, 49, 51 ... End 53, recess, 54 ... plasma, 55 ... insulating plate, 57 ... metal plate, 59 ... through hole, 61 ... metal plate, 63 ... slit, R1 ... nitriding apparatus

Claims (5)

処理対象物を収容可能な処理室と、
前記処理室内で高濃度の窒素原子を含むプラズマを発生させるプラズマ発生ユニットと、
前記処理室内で前記処理対象物と対向配置され、導電性材料から成る網状部材と、
前記網状部材及び前記処理対象物に、前記プラズマの電位より低い電位を印加する電位印加ユニットと、
を備えることを特徴とする窒化処理装置。
A processing chamber capable of accommodating a processing object;
A plasma generating unit for generating a plasma containing a high concentration of nitrogen atoms in the processing chamber;
A net-like member made of a conductive material, disposed opposite to the object to be processed in the processing chamber;
A potential applying unit that applies a potential lower than the potential of the plasma to the mesh member and the processing object;
A nitriding apparatus comprising:
前記プラズマ発生ユニットは、電子ビーム励起プラズマ法により前記プラズマを発生させることを特徴とする請求項1に記載の窒化処理装置。   The nitriding apparatus according to claim 1, wherein the plasma generation unit generates the plasma by an electron beam excitation plasma method. 前記プラズマ発生ユニットは、マイクロ波励起プラズマ法により前記プラズマを発生させることを特徴とする請求項1に記載の窒化処理装置。   The nitriding apparatus according to claim 1, wherein the plasma generating unit generates the plasma by a microwave excitation plasma method. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の窒化処理装置を用いて前記処理対象物を窒化処理することを特徴とする窒化処理方法。   A nitriding method, wherein the object to be processed is nitrided using the nitriding apparatus according to any one of claims 1 to 3. 前記処理対象物の表面のうち、凹部の底面を含む領域を窒化処理することを特徴とする請求項4に記載の窒化処理方法。   The nitriding method according to claim 4, wherein a region including a bottom surface of the concave portion is nitrided in the surface of the processing object.
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