(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内にグラファイトよりなる電極と金属よりなる電極とを間隙を介して配し、前記間隙に希ガスを流した状態でピンチプラズマを発生させ、このピンチプラズマによってカーバイドを基板上に成膜させることを特徴とするカーバイドの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記金属は、チタン，ジルコニウム，ハフニウム，バナジウム，ニオブ，タンタル，モリブデン，タングステンからなる群から選ばれたものとすることを特徴とするカーバイドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、カーバイド、すなわち、炭素と金属との化合物の製造方法に関し、特に、簡素化されたカーバイドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カーバイド（Ｃａｒｂｉｄｅ）とは、一般に炭素と金属との化合物を言い、工具や機械の可動部にカーバイドの膜をコーティングすることにより、工具や機械の耐久性や耐磨耗性を飛躍的に向上させることができる。
図３は、従来のカーバイド製造装置の構成を示す断面図である。グラファイトと金属との混合物よりなるターゲット２１の外周にアースシールド２０が配され、ターゲット２１の上面に対向して基板２２が配されている。ターゲット２１とアースシールド２０とには、直流電源２７が接続されるとともに、アースシールド２０は、正極性側であり接地２８に接続されている。なお、図３の装置は、図示されていない真空容器に収納され、アルゴンガスが封入されている。
【０００３】
図３において、直流電源２７を駆動させると、アースシールド２０の縁端部２０Ａ付近のアルゴン粒子２４が正極性にイオン化された粒子２５になる。この粒子２５は負極性電位にあるターゲット２１へ引かれ、ターゲット２１の上面に当たる。それによって、ターゲット２１からスパッター粒子２６が弾き飛ばされる。スパッター粒子２６は、粒子２５とは逆の方向へ動き、基板２２の下面に当たり膜２９となって基板２２に付着する。スパッター粒子２６は、ターゲット２１の含む炭素原子と金属原子とが化合した粒子、すなわち、カーバイド粒子である。ターゲット２１に含まれる金属の種類を変えることによって、種々のカーバイドの膜２９を形成することができる。ターゲット２１に混合させる金属を、例えば、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）とすると、それぞれＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＶＣ、ＮｂＣ、ＴａＣ、ＭｏＣ、ＷＣの膜２９が基板２２に形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような従来の製造方法では、ターゲットの製造に手間がかかるという問題があった。
すなわち、ターゲットは、グラファイトの粉末と金属の粉末とをよく混合した後、加熱しながら加圧成形するという手間が必要であった。カーバイドの製造工程をできるだけ簡素化し、カーバイドの成膜コストを下げたいという要望があった。
【０００５】
この発明の目的は、カーバイドの製造工程を簡素化することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の方法によれば、真空容器内にグラファイトよりなる電極と金属よりなる電極とを間隙を介して配し、前記間隙に希ガスを流した状態でピンチプラズマを発生させ、このピンチプラズマによってカーバイドを基板上に成膜させる。ピンチプラズマは、電流が流れることによって形成された磁界のために細く収縮され、高密度、高圧力になったプラズマである。発明者らは、このピンチプラズマによって、一方の電極であるグラファイト材と、他方の電極である金属材とが分解し、炭素原子と金属原子が再結合することによってカーバイドができ、基板上に成膜することを発見した。この方法によれば、従来のようにターゲットを一旦作らねばならないという手間が省ける。すなわち、グラファイ製の電極と金属製の電極とを用意すればよく、ピンチプラズマの発生という一度の製造工程だけで済む。
【０００７】
かかる方法において、前記金属は、チタン，ジルコニウム，ハフニウム，バナジウム，ニオブ，タンタル，モリブデン，タングステンからなる群から選ばれたものとすることにより、前記金属と炭素との化合物、すなわち、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＶＣ，ＮｂＣ，ＴａＣ，ＭｏＣあるいはＷＣの膜が基板上に形成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明の方法は、真空容器内にグラファイトよりなる電極と金属よりなる電極とを間隙を介して配し、前記間隙に希ガスを流した状態でピンチプラズマを発生させ、このピンチプラズマによってカーバイドを基板上に成膜させる方法である。
【０００９】
以下、この発明の方法を実施例に基づいて説明する。図１は、ピンチプラズマの発生装置の動作を説明する断面図であり、それぞれ（Ａ）はガス吹き付け時、（Ｂ）は円筒状プラズマ発生時、（Ｃ）はピンチプラズマ発生時の状況を示す。図１における電極１、２は対をなし、図示されていない真空容器に収納されている。電極１はガス吹き出し側のもので、上部にガス導入系９が接続され、ガス通路１Ａを介してガス３０をバルブ４に導いている。さらに、バルブ４の出口（下側）には円筒状のガス通路１Ｂが配され、下方にガス３０を吹き出している。一方、電極２はガス３０の流れを受けている。電極１、２は、投入スイッチ１１を介して電源１０に接続されている。
【００１０】
まず、図１（Ａ）において、投入スイッチ１１を開成した状態でバルブ４を開成すると、電極１と電極２の間の真空ギャップ中にガス３０が吹き出し、ガス３０が円筒状に分布するようになる。次に、図１（Ｂ）において、投入スイッチ１１を閉成すると、ガス３０が円筒状のプラズマ３１になり電流Ｉが流れる。この電流Ｉによってプラズマ３１を周回する磁束Φが発生するので、プラズマ３１はローレンツ力によって半径方向内方に力を受ける。その結果、図１（Ｃ）のように細く円柱状に収縮したピンチプラズマ３が形成される。このピンチプラズマ３からは、放射光３Ａが放射される。
【００１１】
ピンチプラズマ３は、プラズマが高密度に収縮したものであり、一般にアークよりはその圧力が桁違いに高い。そのために、ピンチプラズマ３の周囲に１ｎｍないし１００ｎｍという短い波長の電磁波が放射される。このピンチプラズマ３の放射光３Ａは、例えば、半導体の表面加工などに応用されている。なお、図１において、ガス３０を吹き出さない状態で投入スイッチ１１を閉成すれば、単なるアークの発生だけになり、細く円柱状に収縮したピンチプラズマ３には決してならない。
【００１２】
図２は、この発明の実施例にかかるカーバイド製造装置の構成を示す要部拡大断面図である。ピンチプラズマ３に対向する位置に基板３５が配されている。また、電極１はグラファイト製とし、電極２は金属製とし、ガス通路１Ｂに流すガスは、アルゴンガスとする。図２において、図示されていない周囲の構成は図１と同じである。電極１、２からピンチプラズマ３によって炭素原子と金属原子とが一旦遊離し、再結合する。この再結合によってカーバイドができ、放射光３Ａとともに放射されて基板３５上に膜６を形成する。
【００１３】
図２において、電極２の金属を、例えばチタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）とすると、それぞれＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＶＣ、ＮｂＣ、ＴａＣ、ＭｏＣ、ＷＣの膜６が基板３５に形成される。
【００１４】
なお、図２において、ガス通路１Ｂに流すガスは、一般に希ガスならばよく、他と反応しなければよい。また、電極１と電極２とは、どちら側が金属であってもよい。すなわち、電極１と電極２のどちらか一方がグラファイト製、他方が金属製であればよい。
図２の装置によれば、従来のようにターゲットを一旦作らねばならないという手間が省ける。すなわち、グラファイ製の電極１と金属製の電極２とを用意すればよく、ピンチプラズマ３の発生という一度の製造工程だけで済む。
【００１５】
【発明の効果】
この発明の方法は、前述のように、真空容器内でグラファイトよりなる電極と金属よりなる電極の間隙に希ガスを流した状態でピンチプラズマを発生させ、このピンチプラズマによってカーバイドを基板上に成膜させる。この方法によれば、従来のようにターゲットを一旦作らねばならないという手間が省け、ピンチプラズマの発生という一度の製造工程だけで済む。カーバイドの製造工程か簡素化されるので、カーバイドのコーティング処理コストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ピンチプラズマの発生装置の動作を説明する断面図であり、それぞれ（Ａ）はガス吹き付け時、（Ｂ）は円筒状プラズマ発生時、（Ｃ）はピンチプラズマ発生時の状況を示す図
【図２】この発明の実施例にかかるカーバイド製造装置の構成を示す要部拡大断面図
【図３】従来のカーバイド製造装置の構成を示す断面図
【符号の説明】
１，２：電極、１Ａ，１Ｂ：ガス通路、３：ピンチプラズマ、３Ａ：放射光、４：バルブ、６：膜、９：ガス導入系、１０：電源、１１：投入スイッチ、３０：ガス、３１：プラズマ、３５：基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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