Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3584593B2 - Carbide manufacturing method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3584593B2 - Carbide manufacturing method - Google Patents

Carbide manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP3584593B2
JP3584593B2 JP03027396A JP3027396A JP3584593B2 JP 3584593 B2 JP3584593 B2 JP 3584593B2 JP 03027396 A JP03027396 A JP 03027396A JP 3027396 A JP3027396 A JP 3027396A JP 3584593 B2 JP3584593 B2 JP 3584593B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbide
metal
electrode
plasma
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP03027396A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH09228031A (en
Inventor
裕 出野
修一 杉山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Holdings Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Holdings Ltd filed Critical Fuji Electric Holdings Ltd
Priority to JP03027396A priority Critical patent/JP3584593B2/en
Publication of JPH09228031A publication Critical patent/JPH09228031A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3584593B2 publication Critical patent/JP3584593B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

【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
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a carbide, that is, a compound of carbon and a metal, and more particularly to a method for producing a simplified carbide.
[0002]
[Prior art]
Carbide generally refers to a compound of carbon and metal. By coating a movable film of a tool or a machine with a carbide film, the durability and abrasion resistance of the tool or the machine are remarkably improved. be able to.
FIG. 3 is a sectional view showing a configuration of a conventional carbide manufacturing apparatus. An earth shield 20 is arranged on the outer periphery of a target 21 made of a mixture of graphite and a metal, and a substrate 22 is arranged facing the upper surface of the target 21. The DC power supply 27 is connected to the target 21 and the earth shield 20, and the earth shield 20 is connected to the ground 28 on the positive polarity side. The apparatus shown in FIG. 3 is housed in a vacuum vessel (not shown) and is filled with argon gas.
[0003]
In FIG. 3, when the DC power supply 27 is driven, the argon particles 24 near the edge 20 </ b> A of the earth shield 20 become positively ionized particles 25. The particles 25 are attracted to the target 21 having a negative potential and hit the upper surface of the target 21. Thereby, the sputtered particles 26 are repelled from the target 21. The sputter particles 26 move in the direction opposite to the direction of the particles 25, hit the lower surface of the substrate 22, become a film 29, and adhere to the substrate 22. The sputter particles 26 are particles in which carbon atoms and metal atoms contained in the target 21 are combined, that is, carbide particles. By changing the type of metal included in the target 21, films 29 of various carbides can be formed. Metals to be mixed with the target 21 include, for example, titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf), vanadium (V), niobium (Nb), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), and tungsten (W). Then, films 29 of TiC, ZrC, HfC, VC, NbC, TaC, MoC, and WC are respectively formed on the substrate 22.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional manufacturing method as described above has a problem that it takes time to manufacture the target.
In other words, the target required time and effort to mix the graphite powder and the metal powder well and then press-mold while heating. There has been a demand to simplify the carbide manufacturing process as much as possible and to reduce the film forming cost of the carbide.
[0005]
An object of the present invention is to simplify a manufacturing process of a carbide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the method of the present invention, an electrode made of graphite and an electrode made of metal are placed in a vacuum vessel via a gap, and a pinch plasma is supplied in a state where a rare gas flows in the gap. And carbide is formed on the substrate by the pinch plasma. A pinch plasma is a plasma that has been thinly contracted due to a magnetic field formed by the flow of an electric current and has a high density and a high pressure. The inventors decompose the graphite material serving as one electrode and the metal material serving as the other electrode by the pinch plasma, and form carbon by recombining carbon atoms and metal atoms to form carbide on the substrate. Found to film. According to this method, it is possible to eliminate the need for once forming a target as in the conventional method. That is, it is only necessary to prepare a graphite electrode and a metal electrode, and only one production step of generating pinch plasma is required.
[0007]
In this method, the metal is selected from the group consisting of titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, molybdenum, and tungsten, so that a compound of the metal and carbon, that is, TiC, ZrC, A film of HfC, VC, NbC, TaC, MoC or WC is formed on the substrate.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
According to the method of the present invention, an electrode made of graphite and an electrode made of metal are arranged in a vacuum vessel via a gap, and a pinch plasma is generated in a state where a rare gas flows in the gap, and carbide is generated by the pinch plasma. This is a method of forming a film on a substrate.
[0009]
Hereinafter, the method of the present invention will be described based on examples. FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining the operation of a pinch plasma generating apparatus, wherein (A) shows a state at the time of blowing gas, (B) shows a state at the time of generating cylindrical plasma, and (C) shows a state at the time of generating a pinch plasma. . The electrodes 1 and 2 in FIG. 1 form a pair and are housed in a vacuum vessel (not shown). The electrode 1 is of a gas blowing side, and a gas introduction system 9 is connected to an upper portion thereof, and guides a gas 30 to the valve 4 via a gas passage 1A. Further, a cylindrical gas passage 1B is arranged at the outlet (lower side) of the valve 4, and blows out the gas 30 downward. On the other hand, the electrode 2 receives the flow of the gas 30. The electrodes 1 and 2 are connected to a power supply 10 via a switch 11.
[0010]
First, in FIG. 1A, when the valve 4 is opened with the closing switch 11 opened, the gas 30 is blown into the vacuum gap between the electrode 1 and the electrode 2 so that the gas 30 is distributed in a cylindrical shape. Become. Next, in FIG. 1B, when the closing switch 11 is closed, the gas 30 becomes the cylindrical plasma 31 and the current I flows. This current I generates a magnetic flux Φ orbiting the plasma 31, so that the plasma 31 receives a radially inward force due to Lorentz force. As a result, as shown in FIG. 1C, a pinch plasma 3 which is contracted into a thin cylindrical shape is formed. From the pinch plasma 3, radiation light 3A is emitted.
[0011]
The pinch plasma 3 is obtained by shrinking the plasma at a high density, and generally has an order of magnitude higher pressure than an arc. Therefore, an electromagnetic wave having a short wavelength of 1 nm to 100 nm is radiated around the pinch plasma 3. The radiation 3A of the pinch plasma 3 is applied to, for example, semiconductor surface processing. In FIG. 1, if the closing switch 11 is closed in a state in which the gas 30 is not blown out, only an arc is generated, and the pinch plasma 3 contracted into a thin and cylindrical shape is never obtained.
[0012]
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part showing a configuration of the carbide manufacturing apparatus according to the embodiment of the present invention. A substrate 35 is arranged at a position facing the pinch plasma 3. The electrode 1 is made of graphite, the electrode 2 is made of metal, and the gas flowing through the gas passage 1B is argon gas. In FIG. 2, the surrounding configuration not shown is the same as that of FIG. The carbon atoms and the metal atoms are once released from the electrodes 1 and 2 by the pinch plasma 3 and recombined. Carbide is formed by this recombination, and is emitted together with the emitted light 3A to form the film 6 on the substrate 35.
[0013]
In FIG. 2, the metal of the electrode 2 is, for example, titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf), vanadium (V), niobium (Nb), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), and tungsten (W). Then, films 6 of TiC, ZrC, HfC, VC, NbC, TaC, MoC, and WC are formed on the substrate 35, respectively.
[0014]
In FIG. 2, the gas flowing through the gas passage 1B is generally a rare gas, and does not have to react with other gases. Either side of the electrode 1 and the electrode 2 may be metal. That is, one of the electrodes 1 and 2 may be made of graphite and the other may be made of metal.
According to the apparatus shown in FIG. 2, it is possible to eliminate the need for once forming a target as in the conventional technique. That is, it is sufficient to prepare the electrode 1 made of graphite and the electrode 2 made of metal, and only one manufacturing step of generating the pinch plasma 3 is required.
[0015]
【The invention's effect】
According to the method of the present invention, as described above, pinch plasma is generated in a state in which a rare gas flows in a gap between an electrode made of graphite and an electrode made of metal in a vacuum vessel, and carbide is formed on the substrate by the pinch plasma. Film. According to this method, it is not necessary to once produce a target as in the related art, and only a single manufacturing process of generating a pinch plasma is required. Since the manufacturing process of the carbide is simplified, the cost of coating the carbide is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views illustrating the operation of a pinch plasma generating apparatus, wherein FIG. 1A shows a state when gas is sprayed, FIG. 1B shows a state when cylindrical plasma is generated, and FIG. FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part showing a configuration of a carbide manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional carbide manufacturing apparatus.
1, 2: electrode, 1A, 1B: gas passage, 3: pinch plasma, 3A: emitted light, 4: bulb, 6: membrane, 9: gas introduction system, 10: power supply, 11: input switch, 30: gas, 31: plasma, 35: substrate

Claims (2)

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。An electrode made of graphite and an electrode made of metal are arranged in a vacuum vessel with a gap therebetween, and a pinch plasma is generated in a state where a rare gas flows in the gap, and carbide is formed on the substrate by the pinch plasma. A method for producing a carbide, comprising: 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。The method of claim 1 wherein the metal is selected from the group consisting of titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, molybdenum, and tungsten.
JP03027396A 1996-02-19 1996-02-19 Carbide manufacturing method Expired - Fee Related JP3584593B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03027396A JP3584593B2 (en) 1996-02-19 1996-02-19 Carbide manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03027396A JP3584593B2 (en) 1996-02-19 1996-02-19 Carbide manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09228031A JPH09228031A (en) 1997-09-02
JP3584593B2 true JP3584593B2 (en) 2004-11-04

Family

ID=12299106

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP03027396A Expired - Fee Related JP3584593B2 (en) 1996-02-19 1996-02-19 Carbide manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3584593B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112899650B (en) * 2019-03-28 2023-02-03 中国兵器工业第五九研究所 Preparation method of (Ta, hf, zr) C composite coating with excellent stability

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09228031A (en) 1997-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sanders et al. Review of cathodic arc deposition technology at the start of the new millennium
US10679829B1 (en) Reactors and methods for making diamond coatings
US4492620A (en) Plasma deposition method and apparatus
US6602390B1 (en) Coating a workpiece and operating a cathodic arc discharge
JP2000073168A (en) Multilayer pvd film forming apparatus for substrate and method therefor
SE501888C2 (en) A method and apparatus for generating a discharge in own vapor from a radio frequency electrode for continuous self-sputtering of the electrode
JPH02285072A (en) Coating of surface of workpiece and workpiece thereof
US20140102369A1 (en) Plasma sprayed deposition ring isolator
JP2003166050A (en) Vacuum arc vapor-deposition method, and apparatus therefor
AU692332B2 (en) Process and apparatus for forming thin films of metallic compounds
CN102712992A (en) PVD method and apparatus
JP3584593B2 (en) Carbide manufacturing method
US6245394B1 (en) Film growth method and film growth apparatus capable of forming magnesium oxide film with increased film growth speed
CN113366604A (en) Method and apparatus for generating ions
EP0789506B1 (en) Apparatus for generating magnetically neutral line discharge type plasma
JPH08232060A (en) Plasma treatment and plasma treating device
JPS5947728A (en) Method and apparatus for plasma coating
US5013274A (en) Process for restoring locally damaged parts, particularly anticathodes
JP4237870B2 (en) High-speed atomic beam source apparatus and processing apparatus having the same
JP3602861B2 (en) Method of forming metal silicide film
JPH07116598B2 (en) Sputtering device
JP2984746B2 (en) Ion beam sputtering equipment
JPS5957423A (en) Formation of metal conductor layer
JPH0639690B2 (en) Sputtering equipment
JP2765957B2 (en) Thin film forming method and thin film forming apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040629

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040713

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040726

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070813

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080813

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees