金属‐炭素複合材料
【課題】 スパッタリングのターゲットとして用いられた場合に、スパッタリング装置内に水分等が含まれるのを抑制することにより、ＤＬＣ膜の諸特性を飛躍的に向上させることができる金属‐炭素複合材料を提供することを目的としている。
【解決手段】 炭素、バインダー、及び、金属又は金属化合物を混練、粉砕した後、粉砕物を成形して成形体を作製し、更に、この成形体を１３００℃以上で熱処理する工程を有することを特徴としている。
【解決手段】 炭素、バインダー、及び、金属又は金属化合物を混練、粉砕した後、粉砕物を成形して成形体を作製し、更に、この成形体を１３００℃以上で熱処理する工程を有することを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属‐炭素複合材料に関し、特に、スパッタリングのターゲット等に用いられる金属‐炭素複合材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
黒鉛をターゲット材として用い、スパッタリング法、真空アーク放電法により、硬質ＤＬＣ（ｄｉａｍｏｎｄ―ｌｉｋｅ ｃａｒｂｏｎ）膜を形成する技術が知られている。また、黒鉛と金属とを同時にターゲット材として用い、硬質かつ高機能な金属ドープＤＬＣ膜を形成する技術も知られている。具体的に、上記金属ドープＤＬＣ膜を形成する際には、スパッタリングターゲットとして、金属と炭素とをそれぞれ別々に用意し、金属および炭素の両方を蒸発させることにより形成していた。しかしながら、当該方法では、金属の蒸発と炭素の蒸発とをそれぞれ制御する必要があるが、当該制御は困難であるということから、ＤＬＣ膜中の金属濃度をコントロールすることは容易ではない。
また、ケイ素及び炭素の各粉末を含む混合物の焼結体からなる焼結ターゲット（複合ターゲット）を用いて金属ドープＤＬＣ膜形成する提案がされている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１では、その焼結ターゲットの特徴や製造方法の詳細について記載されていない。また、ＤＬＣ膜の特性向上（特に、硬度の向上）にはターゲット中の水分等の不純物を除去し、更にターゲットが空気中に曝された場合に水分等の不純物が付着するのを防止することが効果的である。しかし、上記特許文献１では、水分等の除去や水分等の付着防止については考慮されていない。このため、ＤＬＣ膜を形成する際、スパッタリング装置内に水分等が含まれるようになる結果、良好なＤＬＣ膜を形成できないという課題を有していた。水分等の不純物は、真空装置内等の雰囲気において除去することが望まれており、不純物を含まない、取り込みにくい、あるいは放出しにくい材料が求められていた。
【０００５】
そこで本発明は、雰囲気に悪影響を及ぼす水分を取り込みにくい金属−炭素複合材料、特にスパッタリングのターゲットとして用いられた場合に、スパッタリング装置内に水分等が含まれるのを抑制することにより、ＤＬＣ膜の諸特性を飛躍的に向上させることができる金属‐炭素複合材料を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために、炭素、バインダー、及び、金属又は金属化合物を混練、粉砕した後、粉砕物を成形して成形体を作製し、この成形体を１３００℃以上で熱処理する工程、を有することを特徴とする。
上記の如く、成形体を１３００℃以上で熱処理することにより、ターゲット中の水分等の不純物を除去し、且つ、ターゲットが空気中等に曝された場合に、水分等の不純物が付着するのを抑制することができる。したがって、ＤＬＣ膜を形成する場合等において、金属‐炭素複合材料からの脱ガスを抑制することができるので、スパッタリング装置内に水分等が含まれるのを抑えることができる。この結果、本発明の金属‐炭素複合材料をスパッタリングのターゲットとして用いた場合には、良好なＤＬＣ膜を形成できる。
また、ターゲットが空気中等に曝された場合に、水分等の不純物が付着するのを防止することができるので、水分等の脱離に起因する真空劣化を抑制できる。したがって、真空引きが短時間で終了するので、生産効率を向上させることができる。
【０００７】
上記熱処理する工程における熱処理温度が１６００℃以上であることが望ましい。
このような方法であれば、ターゲット中の水分等の不純物を除去する機能と、ターゲットが空気中等に曝された場合に、水分等の不純物が付着するのを抑制する機能が一層発揮されるので、上記作用効果がより発揮される。
【０００８】
上記熱処理する工程における熱処理温度が２０００℃以下であることが望ましい。
熱処理温度を２０００℃以下に抑えることによって、金属の蒸発を抑制することができる。
【０００９】
上記成形体の熱処理の前に、成形体を焼成する工程を有することが望ましい。
成形体を焼成することにより、形状を安定化させることができ、金属−炭素複合材における割れ等が生じるのを抑制することができる。
上記焼成する工程における焼成温度が１０００℃以下であることが望ましい。
焼成温度を１０００℃以下にすることによって、割れ等をより防止することができる。また、焼成する工程の後により高温で熱処理するため、１０００℃を越える温度での焼成は不要であり、コストを抑制することができる。
また、未焼成の成型体は熱的安定性や機械的安定性が乏しい。そのため、多量の揮発分や分解ガスを発生し収縮する１０００℃以下での焼成工程では比較的ゆっくりした昇温が望ましい。一方、それより高温度で熱処理する工程では比較的迅速な昇温が可能であるが、高温での熱処理は比較的高コストである。したがって、１０００℃以下の焼成により熱的安定性や機械的安定性を付与した後に所望の製品形状に加工し、体積を減少させた後により高温で熱処理すれば、熱処理炉の炉詰め効率を向上できコストを抑制することもできる。
【００１０】
少なくとも、炭素と、金属又は金属化合物とを含む金属‐炭素複合材料であって、上記金属は、４族元素、６族元素、鉄族元素から選択される少なくとも１種を含み、且つ、温度２０℃、湿度３０％で２３．５時間保管した場合の重量増加率が、０．１０重量％以下であることを特徴とする。
上記４族元素としては、入手の容易さ、水等の不純物の吸収性の面からチタン、ジルコニウム、ハフニウムが好ましい。
上記６族元素としては、入手の容易さ、水等の不純物の吸収性の面からクロム、モリブデン、タングステンが好ましく、モリブデン、タングステンが特に好ましい。
上記鉄族元素としては、鉄、ニッケル、コバルトが挙げられる。
また、上記金属元素としては、チタン、ジルコニウム、鉄、ハフニウム、タングステン、モリブデン、マグネシウム、コバルトとニッケルとの混合物、又は、ニッケルとイットリウムとの混合物から成ることが好ましい。
【００１１】
また、少なくとも、炭素と、金属又は金属化合物とを含む金属‐炭素複合材料であって、上記金属は、ケイ素、またはアルミニウムを含み、且つ、温度２０℃、湿度３０％で２３．５時間保管した場合の重量増加率が、０．０８重量％以下であることを特徴とする。
上記金属元素としては、ケイ素、又は、ニッケルとイットリウムとアルミニウムとの混合物から成ることが好ましい。
【００１２】
更に、少なくとも、炭素と、金属又は金属化合物とを含む金属‐炭素複合材料であって、上記金属は、３族元素を含み、且つ、温度２０℃、湿度３０％で２３．５時間保管した場合の重量増加率が、０．２０重量％以下であることを特徴とする。
また、３族元素としては、イットリウム、ランタノイドが好ましく、特にホルミウム、又は、イットリウムが好ましい。
【００１３】
上記の如く、所定条件（大気中に近い条件）で保管したときに、重量増加率が一定の割合以下となるように規制されていれば、この材料をスパッタリングのターゲット等として使用した場合に、装置内等に水分等の不純物が混入するのを抑制できる。したがって、金属‐炭素複合材料の保管条件が緩和されるので、当該材料の保管が容易となる。
【００１４】
金属‐炭素複合材料はダイヤモンドライクカーボン膜製造用のスパッタリングターゲットとして用いられることが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、金属‐炭素複合材料中の水分等の不純物を除去し、且つ、金属‐炭素複合材料が空気中等に曝された場合に、水分等の不純物が付着するのを防止することができる。したがって、金属‐炭素複合材料からの脱ガスを抑制することができるので、例えば、ＤＬＣ膜形成時のターゲットとして用いられた場合に、スパッタリング装置内に水分等が含まれるのを抑えることができるので、ＤＬＣ膜の諸特性を飛躍的に向上させることができる。また、水分等の脱離に起因する真空劣化を抑制できるので、真空引きが短時間で終了し、生産効率を向上させることができる。加えて、金属‐炭素複合材料の保管条件が緩和されるので、当該材料の保管が容易となるといった優れた効果を奏する。
また、本発明の金属−炭素複合材料では、金属が炭素中にほぼ均一に分散されているため、スパッタリングターゲットとして用いた場合に形成されるＤＬＣにほぼ均一に金属を分散させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ＴＧ−ＭＳの測定結果を示すグラフである。
【図２】本発明材料Ａ１、Ａ２及び比較材料Ｚ１における時間と重量増加率との関係を示すグラフである。
【図３】本発明材料Ａ１、Ａ２及び比較材料Ｚ１を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【図４】本発明材料Ａ３、Ａ４及び比較材料Ｚ２における時間と重量増加率との関係を示すグラフである。
【図５】本発明材料Ａ３、Ａ４及び比較材料Ｚ２を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【図６】本発明材料Ａ５、Ａ６及び比較材料Ｚ３における時間と重量増加率との関係を示すグラフである。
【図７】本発明材料Ａ５、Ａ６及び比較材料Ｚ３を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【図８】本発明材料Ａ７、Ａ８及び比較材料Ｚ４における時間と重量増加率との関係を示すグラフである。
【図９】本発明材料Ａ７、Ａ８及び比較材料Ｚ４を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【図１０】本発明材料Ａ９、Ａ１０及び比較材料Ｚ５における時間と重量増加率との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明材料Ａ９、Ａ１０及び比較材料Ｚ５を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【図１２】本発明材料Ａ１１、Ａ１２及び比較材料Ｚ６における時間と重量増加率との関係を示すグラフである。
【図１３】本発明材料Ａ１１、Ａ１２及び比較材料Ｚ６を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【図１４】本発明材料Ａ１３、Ａ１４及び比較材料Ｚ７における時間と重量増加率との関係を示すグラフである。
【図１５】本発明材料Ａ１３、Ａ１４及び比較材料Ｚ７を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【図１６】本発明材料Ａ１５及び比較材料Ｚ８における時間と重量増加率との関係を示すグラフである。
【図１７】本発明材料Ａ１５及び比較材料Ｚ８を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【図１８】本発明材料Ａ１６及び比較材料Ｚ９における時間と重量増加率との関係を示すグラフである。
【図１９】本発明材料Ａ１６及び比較材料Ｚ９を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【図２０】本発明材料Ｂ１、Ｂ２及び比較材料Ｙ１における時間と重量増加率との関係を示すグラフである。
【図２１】本発明材料Ｂ１、Ｂ２及び比較材料Ｙ１を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【図２２】本発明材料Ｂ３、Ｂ４及び比較材料Ｙ２における時間と重量増加率との関係を示すグラフである。
【図２３】本発明材料Ｂ３、Ｂ４及び比較材料Ｙ２を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【図２４】本発明材料Ｃ１、Ｃ２及び比較材料Ｘ１における時間と重量増加率との関係を示すグラフである。
【図２５】本発明材料Ｃ１、Ｃ２及び比較材料Ｘ１を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【図２６】本発明材料Ｃ３及び比較材料Ｘ２における時間と重量増加率との関係を示すグラフである。
【図２７】本発明材料Ｃ３及び比較材料Ｘ２を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
炭素骨材として人造黒鉛と、バインダーとしてのフェノール樹脂と、添加物としてのＴｉＣ（平均粒径：５μｍ）とを混合した後、オープンロールにて混練した。次に、成形可能な粒度まで粉砕した後、粉砕物を成形し、更に、還元雰囲気下にて９００℃にて焼成した。最後に、上記焼成物を１３００℃で熱処理することにより、金属‐炭素複合材料（スパッタリングのターゲット）を作製した。尚、金属−炭素複合材料の総量に対するＴｉの割合が２１．５ａｔ％となるように、上記ＴｉＣを添加した。
【００１８】
ここで、上記炭素骨材となる炭素材料としては、人造黒鉛に限定するものではなく、天然黒鉛やキッシュ黒鉛などの黒鉛質、あるいはコークス、ガラス状炭素、カーボンブラックなどの炭素質等を用いることも可能である。また、炭素骨材となる炭素材料は粉末状であることが望ましく、その平均粒径は１００μｍ以下のであることが好ましい。特に、１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、その中でも５μｍ以上５０μｍ以下であることが望ましい。これは、１μｍを下回る炭素材料はカーボンブラックを除いては入手が困難であり、５μｍを下回ると凝集により金属との均一な分散が困難となり、更に１００μｍを上回ると粒子離脱を生じて好ましくないという理由によるものである。
上記バインダーとしては、上記フェノール樹脂に限定するものではなく、ピッチ、タール、フルフリルアルコール、フラン樹脂、イミド系樹脂ワニス等を使用することができる。
【００１９】
金属又は金属化合物となる上記添加物は、粉末状であることが望ましく、平均粒径が１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、特に５μｍ以上５０μｍ以下であることが望ましい。これは、平均粒径が１μｍを下回る金属は入手が困難かコスト高となる一方、平均粒径が５μｍを下回ると凝集を生じてしまい炭素原料との均一な分散が困難となり、更に平均粒径が１００μｍを上回る塊状の場合は炭素への金属の均一な分散が困難となるからである。
【００２０】
上記添加物は、上記金属元素の純金属からなっていても、上記金属元素を含む化合物からなっていてもよい。この金属元素を含む化合物としては、例えば、酸化物、炭化物、有機酸との塩等が挙げられる。
また、金属−炭素複合材における金属原子の割合としては、３０ａｔ％以下が好ましく、２５ａｔ％以下がより好ましい。金属原子の割合を３０ａｔ％以下にすることにより、空気中の水分等の不純物を取り込みにくくすることができる。
【００２１】
〔予備実験〕
金属‐炭素複合材料の脱ガス成分を調査する目的で、ＴＧ−ＭＳ（熱重量分析法−質量分析法）にて、室温〜１３００℃まで昇温させ、発生したガスの成分分析を行ったので、その結果を図１に示す。尚、金属‐炭素複合材料としては、添加物としてＴｉＣの代わりにＳｉＣ（金属‐炭素複合材料の総量に対するＳｉの割合が１５．５ａｔ％）を用いた以外は上記と同様にして作製した金属‐炭素複合材料を用いた。また、昇温速度は１０℃／分とした。
【００２２】
図１から明らかなように、２００℃付近（２０分経過後）で質量数１８の物質（水分）が離脱していることが認められ、１２００℃付近（１２０分経過後）で質量数４０の物質（二酸化炭素）が離脱していることが認められる。但し、２００℃付近での金属‐炭素複合材料の重量減少量は、１２００℃付近での金属‐炭素複合材料の重量減少量に比べて、格段に大きくなっている。したがって、金属‐炭素複合材料からの主たる脱ガス成分は水分であることがわかる。
【００２３】
上記金属‐炭素複合材料から放出された水分は、スパッタリング時にＤＬＣ膜中に取り込まれて不純物となり、ＤＬＣ膜質を軟化させる要因となる。特に、ＤＬＣ膜中へ水素が混入すると、ＤＬＣ膜の硬度を低下させる主要因となるため、水素の混入を抑止する必要があり、このような観点から、スパッタリング時の吸着水の脱離を回避する必要がある。
【００２４】
一般的には、金属‐炭素複合材料（ターゲット）の前処理として、加熱することによる脱ガスが行われるが、この方法では、脱ガス成分がスパッタリング装置の炉内を汚染したり、ガス成分により真空度が低下する。このため、真空ポンプの作動時間が短いと、上述したようにＤＬＣ膜の硬度が低下する一方、真空ポンプの作動時間が長いと、このような不都合をある程度回避できるものの、ＤＬＣ膜の形成サイクルを遅延させることとなって、ＤＬＣ膜の製造コストが高騰する。
【００２５】
そこで、発明者らは金属−炭素複合材料の吸湿を抑止する方法について鋭意研究したので、その内容について下記実施例に示す。
【実施例】
【００２６】
〔第１実施例〕
（実施例１）
上記発明を実施するための形態で示した方法と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。尚、当該材料の大きさは、１０ｍｍ×１０ｍｍ×６０ｍｍとした。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下、本発明材料Ａ１と称する。
【００２７】
（実施例２）
上記焼成物の熱処理温度を１６００℃とした以外は、上記実施例１と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下、本発明材料Ａ２と称する。
【００２８】
（実施例３、４）
添加物としてＴｉＣの代わりにＺｒ２Ｏ３（金属成分はＺｒ）を用い、且つ、金属‐炭素複合材料の総量（以下、複合材料の総量と称することがある）に対するＺｒの割合が０．４ａｔ％となるようにＺｒ２Ｏ３を添加したこと以外は、それぞれ、上記実施例１、２と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下それぞれ、本発明材料Ａ３、Ａ４と称する。
【００２９】
（実施例５、６）
添加物としてＴｉＣの代わりにＦｅ（Ｆｅ単体）を用い、且つ、複合材料の総量に対するＦｅの割合が１．０ａｔ％となるようにＦｅを添加したこと以外は、それぞれ、上記実施例１、２と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下それぞれ、本発明材料Ａ５、Ａ６と称する。
【００３０】
（実施例７、８）
添加物としてＴｉＣの代わりにＨｆＯ２（金属成分はＨｆ）を用い、且つ、複合材料の総量に対するＨｆの割合が０．８ａｔ％となるようにＨｆＯ２を添加したこと以外は、それぞれ、上記実施例１、２と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下それぞれ、本発明材料Ａ７、Ａ８と称する。
【００３１】
（実施例９、１０）
添加物としてＴｉＣの代わりにＷ（Ｗ単体）を用い、且つ、複合材料の総量に対するＷの割合が０．５ａｔ％となるようにＷを添加したこと以外は、それぞれ、上記実施例１、２と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下それぞれ、本発明材料Ａ９、Ａ１０と称する。
【００３２】
（実施例１１、１２）
添加物としてＴｉＣの代わりにＣｏ（Ｃｏ単体）とＮｉ（Ｎｉ単体）との混合物を用い、且つ、複合材料の総量に対するＣｏの割合が０．６ａｔ％、複合材料の総量に対するＮｉの割合が０．６ａｔ％となるようにＣｏとＮｉとを添加したこと以外は、それぞれ、上記実施例１、２と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下それぞれ、本発明材料Ａ１１、Ａ１２と称する。
【００３３】
（実施例１３、１４）
添加物としてＴｉＣの代わりにＮｉ（Ｎｉ単体）とＹ２Ｏ３（金属成分はＹ）との混合物を用い、且つ、複合材料の総量に対するＮｉの割合が４．２ａｔ％、複合材料の総量に対するＹの割合が１．０ａｔ％となるようにＮｉとＹ２Ｏ３とを添加したこと以外は、それぞれ、上記実施例１、２と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下それぞれ、本発明材料Ａ１３、Ａ１４と称する。
【００３４】
（実施例１５）
添加物としてＴｉＣの代わりにＭｏＯ３（金属成分はＭｏ）を用い、且つ、複合材料の総量に対するＭｏの割合が１．４ａｔ％となるようにＭｏＯ３を添加したこと以外は、上記実施例１と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下、本発明材料Ａ１５と称する。
【００３５】
（実施例１６）
添加物としてＴｉＣの代わりにＭｇＯ（金属成分はＭｇ）を用い、且つ、複合材料の総量に対するＭｇの割合が０．３ａｔ％となるようにＭｇＯを添加したこと以外は、上記実施例１と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下、本発明材料Ａ１６と称する。
【００３６】
（比較例１〜９）
焼成物を熱処理しなかった以外は、それぞれ、上記実施例１、３、５、７、９、１１、１３、１５、１６と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下それぞれ、比較材料Ｚ１〜Ｚ９と称する。
【００３７】
（実験）
本発明材料Ａ１〜Ａ１６及び比較材料Ｚ１〜Ｚ９を、温度２０℃、湿度３０％に保った室内にて、４７．５時間まで保管したときの重量増加率を調べたので、その結果を表１〜表１０、図２〜図１９に示す。
【００３８】
尚、表１及び図２は、本発明材料Ａ１、Ａ２、比較材料Ｚ１における時間（保管時間）と重量増加率との関係を示す表及びグラフであり、表２及び図４は、本発明材料Ａ３、Ａ４、比較材料Ｚ２における時間と重量増加率との関係を示す表及びグラフであり、表３及び図６は、本発明材料Ａ５、Ａ６、比較材料Ｚ３における時間と重量増加率との関係を示す表及びグラフであり、表４及び図８は、本発明材料Ａ７、Ａ８、比較材料Ｚ４における時間と重量増加率との関係を示す表及びグラフであり、表５及び図１０は、本発明材料Ａ９、Ａ１０、比較材料Ｚ５における時間と重量増加率との関係を示す表及びグラフであり、表６及び図１２は、本発明材料Ａ１１、Ａ１２、比較材料Ｚ６における時間と重量増加率との関係を示す表及びグラフであり、表７及び図１４は、本発明材料Ａ１３、Ａ１４、比較材料Ｚ７における時間と重量増加率との関係を示す表及びグラフであり、表８及び図１６は、本発明材料Ａ１５、比較材料Ｚ８における時間と重量増加率との関係を示す表及びグラフであり、表９及び図１８は、本発明材料Ａ１６、比較材料Ｚ９における時間と重量増加率との関係を示す表及びグラフである。
【００３９】
また、表１０は、本発明材料Ａ１〜Ａ１６及び比較材料Ｚ１〜Ｚ９を、２３．５時間及び４７．５時間保管したときの表である。更に、図３は、本発明材料Ａ１、Ａ２及び比較材料Ｚ１を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフであり、図５は、本発明材料Ａ３、Ａ４及び比較材料Ｚ２を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフであり、図７は、本発明材料Ａ５、Ａ６及び比較材料Ｚ３を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフであり、図９は、本発明材料Ａ７、Ａ８及び比較材料Ｚ４を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフであり、図１１は、本発明材料Ａ９、Ａ１０及び比較材料Ｚ５を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフであり、図１３は、本発明材料Ａ１１、Ａ１２及び比較材料Ｚ６を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフであり、図１５は、本発明材料Ａ１３、Ａ１４及び比較材料Ｚ７を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフであり、図１７は、本発明材料Ａ１５及び比較材料Ｚ８を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフであり、図１９は、本発明材料Ａ１６及び比較材料Ｚ９を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】
【表３】
【００４３】
【表４】
【００４４】
【表５】
【００４５】
【表６】
【００４６】
【表７】
【００４７】
【表８】
【００４８】
【表９】
【表１０】
【００４９】
表１〜表１０、図２〜図１９から明らかなように、本発明材料Ａ１〜Ａ１６は比較材料Ｚ１〜Ｚ９に比べて重量増加率が低くなっている。具体的には、２３．５時間保管したときの重量増加率について、比較材料Ｚ１〜Ｚ９では全て０．１重量％を超えているのに対して、本発明材料Ａ１〜Ａ１６では全て０．１重量％以下であることが認められる。特に、１６００℃で熱処理を行った本発明材料Ａ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４では、重量増加率が極めて低くなっていることが認められる。更に、４７．５時間保管したときの重量増加率について、比較材料Ｚ１〜Ｚ９では非常に高くなっているのに対して、本発明材料Ａ１〜Ａ１６では非常に低くなっていることが認められる。
【００５０】
〔第２実施例〕
（実施例１、２）
添加物としてＴｉＣの代わりにＳｉＣ（金属成分はＳｉ）を用い、且つ、複合材料の総量に対するＳｉの割合が１５.５ａｔ％となるようにＳｉＣを添加したこと以外は、それぞれ、前記第１実施例の実施例１、２と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下それぞれ、本発明材料Ｂ１、Ｂ２と称する。
【００５１】
（実施例３、４）
添加物としてＴｉＣの代わりにＮｉ（Ｎｉ単体）とＹ２Ｏ３（金属成分はＹ）とＡｌ２Ｏ３（金属成分はＡｌ）との混合物を用い、且つ、複合材料の総量に対するＮｉの割合が４．２ａｔ％、複合材料の総量に対するＹの割合が１．０ａｔ％、複合材料の総量に対するＡｌの割合が１．０ａｔ％、となるようにＮｉとＹ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３とを添加したこと以外は、それぞれ、前記第１実施例の実施例１、２と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下それぞれ、本発明材料Ｂ３、Ｂ４と称する。
【００５２】
（比較例１、２）
焼成物を熱処理しなかった以外は、それぞれ、上記実施例１、３と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下それぞれ、比較材料Ｙ１、Ｙ２と称する。
【００５３】
（実験１）
本発明材料Ｂ１〜Ｂ４及び比較材料Ｙ１、Ｙ２を、温度２０℃、湿度３０％に保った室内にて、４７．５時間まで保管したときの重量増加率を調べたので、その結果を表１１〜表１３、図２０〜図２３に示す。
【００５４】
尚、表１１及び図２０は、本発明材料Ｂ１、Ｂ２、比較材料Ｙ１における時間（保管時間）と重量増加率との関係を示す表及びグラフであり、表１２及び図２２は、本発明材料Ｂ３、Ｂ４、比較材料Ｙ２における時間と重量増加率との関係を示す表及びグラフである。
また、表１３は、本発明材料Ｂ１〜Ｂ４及び比較材料Ｙ１、Ｙ２を、２３．５時間及び４７．５時間保管したときの表である。更に、図２１は、本発明材料Ｂ１、Ｂ２及び比較材料Ｙ１を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフであり、図２３は、本発明材料Ｂ３、Ｂ４及び比較材料Ｙ２を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【００５５】
【表１１】
【００５６】
【表１２】
【００５７】
【表１３】
【００５８】
表１１〜表１３、図２０〜図２３から明らかなように、本発明材料Ｂ１〜Ｂ４は比較材料Ｙ１、Ｙ２に比べて重量増加率が低くなっている。具体的には、２３．５時間保管したときの重量増加率について、比較材料Ｙ１、Ｙ２では全て０．０８重量％を超えているのに対して、本発明材料Ｂ１〜Ｂ４では全て０．０８重量％以下であることが認められる。特に、１６００℃で熱処理を行った本発明材料Ｂ２、Ｂ４では、重量増加率が極めて低くなっていることが認められる。更に、４７．５時間保管したときの重量増加率について、比較材料Ｙ１、Ｙ２では非常に高くなっているのに対して、本発明材料Ｂ１〜Ｂ４では非常に低くなっていることが認められる。
【００５９】
（実験２）
上記本発明材料Ｂ２と比較材料Ｙ１とについて、下記（１）〜（５）に示す工程にて、ＵＢＭＳ（アンバランスドマグネトロンスパッタリング）でのターゲット材として用い、各材料を評価した。
【００６０】
Ａ．比較材料Ｙ１を用いたときの評価
（１）前処理工程
スパッタリング装置内にターゲットのみを配置した状態〔ワーク（被処理物）は配置しない状態〕で、スパッタリング装置内にＡｒガスを導入した後、Ａｒ＋でターゲットのスパッタリングを行った。これにより、ターゲット表面の酸化物等が除去されると共に、ターゲットが加熱されるのでターゲットに吸着した成分も一部除去されることになる。
【００６１】
（２）ワーク配置工程
スパッタリング装置の炉を開放した後、スパッタリング装置内にワークを配置した。この際、ターゲットに水分が吸着した。その後、５００℃のヒーター（ワークの表面温度は１００℃程度となるように）を用いてワークを加熱し、更に、アルゴンボンバードにより炉内、ターゲット、ワークを洗浄した。上記加熱時に、ターゲットは加熱されないので、ターゲットに吸着した水分は残存した。
【００６２】
（３）第１成膜工程
Ａｒ＋でターゲットのスパッタリングを行ってワークに成膜した。この際、ターゲット由来の水分の発生で炉内が汚染された。
【００６３】
（４）ワーク取り替え工程
スパッタリング装置の炉を開放した後、スパッタリング装置内のワークを新たなワークと取り替えた。この際、ターゲットに水分が吸着した。その後、５００℃のヒーター（ワークの表面温度は１００℃程度となるように）を用いてワークを加熱し、更に、アルゴンボンバードにより炉内、ターゲット、ワークを洗浄した。上記加熱時に、ターゲットは加熱されないので、ターゲットに吸着した水分は残存した。
【００６４】
（５）第２成膜工程
Ａｒ＋でターゲットのスパッタリングを行って、ワークに成膜した。この際、ターゲット由来の水分の発生で炉内が汚染された。
（６）対策
上記の如く、成膜時（第１成膜工程及び第２成膜工程）にターゲットから水分が脱離して、真空劣化が生じたため、電子源であるタングステンフィラメントの異常消耗が懸念される。そこで、これを抑制するため、長時間の真空引きを行った。但し、長時間の真空引きを行うことにより、成膜サイクルが長くなって、生産効率の低下を招来した。
【００６５】
Ｂ．本発明材料Ｂ２を用いたときの評価
（１）前処理工程
比較材料Ｙ１を用いたときと同じ。
【００６６】
（２）ワーク配置工程
スパッタリング装置の炉を開放した後、スパッタリング装置内にワークを配置した際に、ターゲットには水分が殆ど吸着しなかった。また、ワークを加熱し、更に、炉内、ターゲット、ワークを洗浄した際にも、ターゲットには水分が殆ど吸着していないので、問題はなかった。
【００６７】
（３）第１成膜工程
Ａｒ＋でターゲットのスパッタリングを行ってワークに成膜した。この際、ターゲット由来の水分の発生が殆ど生じないので、炉内が汚染されなかった。
【００６８】
（４）ワーク取り替え工程
スパッタリング装置の炉を開放した後、スパッタリング装置内のワークを新たなワークと取り替えた際、ターゲットには水分が殆ど吸着しなかった。また、ワークを加熱し、更に、炉内、ターゲット、ワークを洗浄した際にも、ターゲットには水分が殆ど吸着していないので、問題はなかった。
【００６９】
（５）第２成膜工程
Ａｒ＋でターゲットのスパッタリングを行って、ワークに成膜した。この際、ターゲット由来の水分の発生が殆ど生じないので、炉内が汚染されなかった。
（６）対策
上記の如く、成膜時にターゲットから水分が殆ど脱理せず、真空劣化が生じないため、電子源であるタングステンフィラメントの異常消耗を考慮しなくても良い。したがって、長時間の真空引きが不要となるので、成膜サイクルが短くなって、生産効率が向上した。
【００７０】
〔第３実施例〕
（実施例１、２）
添加物としてＴｉＣの代わりにＹ２Ｏ３（金属成分はＹ）を用い、且つ、複合材料の総量に対するＹの割合が１．０ａｔ％となるようにＹ２Ｏ３を添加したこと以外は、それぞれ、前記第１実施例の実施例１、２と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下それぞれ、本発明材料Ｃ１、Ｃ２と称する。
【００７１】
（実施例３）
添加物としてＴｉＣの代わりにＨｏ２Ｏ３（金属成分はＨｏ）を用い、且つ、複合材料の総量に対するＨｏの割合が１．０ａｔ％となるようにＨｏ２Ｏ３を添加したこと以外は、前記第１実施例の実施例１と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下、本発明材料Ｃ３と称する。
【００７２】
（比較例１、２）
焼成物を熱処理しなかった以外は、それぞれ、上記実施例１、３と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下それぞれ、比較材料Ｘ１、Ｘ２と称する。
【００７３】
（実験１）
本発明材料Ｃ１〜Ｃ３及び比較材料Ｘ１、Ｘ２を、温度２０℃、湿度３０％に保った室内にて、４７．５時間まで保管したときの重量増加率を調べたので、その結果を表１４〜表１６、図２４〜図２７に示す。
【００７４】
尚、表１４及び図２４は、本発明材料Ｃ１、Ｃ２、比較材料Ｘ１における時間（保管時間）と重量増加率との関係を示す表及びグラフであり、表１５及び図２６は、本発明材料Ｃ３、比較材料Ｘ２における時間と重量増加率との関係を示す表及びグラフである。
また、表１５は、本発明材料Ｃ１〜Ｃ３及び比較材料Ｘ１、Ｘ２を、２３．５時間及び４７．５時間保管したときの表である。更に、図２５は、本発明材料Ｃ１、Ｃ２及び比較材料Ｘ１を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフであり、図２７は、本発明材料Ｃ３及び比較材料Ｘ２を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【００７５】
【表１４】
【００７６】
【表１５】
【００７７】
【表１６】
【００７８】
表１４〜表１６、図２４〜図２７から明らかなように、本発明材料Ｃ１〜Ｃ３は比較材料Ｘ１、Ｘ２に比べて重量増加率が低くなっている。具体的には、２３．５時間保管したときの重量増加率について、比較材料Ｘ１、Ｘ２では全て０．２０重量％を超えているのに対して、本発明材料Ｃ１〜Ｃ３では全て０．２０重量％以下であることが認められる。特に、１６００℃で熱処理を行った本発明材料Ｃ２では、重量増加率が極めて低くなっていることが認められる。更に、４７．５時間保管したときの重量増加率について、比較材料Ｘ１、Ｘ２では非常に高くなっているのに対して、本発明材料Ｃ１〜Ｃ３では非常に低くなっていることが認められる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、スパッタリングのターゲット等に用いることができる。
また、金属-炭素複合材料を真空チャンバー内に設置したうえで、真空排気工程を有する用途、もしくは金属-炭素複合材料を真空チャンバー内に設置したうえで、金属-炭素複合材料が加熱や発熱を伴う工程を有する用途、たとえば、アーク放電法やレーザー蒸発法による金属内包フラーレンや単層カーボンナノチューブなどのナノカーボン類の合成における蒸発源に用いる事もできる。更に、金属-炭素複合材料を蒸発源ではなく、ワーク（非処理物）として用いる場合の脱ガス抑止の前処理として施し、脱ガス成分の少ないコーティング基材として用いる事もできるし、炉内パーツとして用いる際には、脱ガス成分の少ない炉内パーツとして用いる事もできる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属‐炭素複合材料に関し、特に、スパッタリングのターゲット等に用いられる金属‐炭素複合材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
黒鉛をターゲット材として用い、スパッタリング法、真空アーク放電法により、硬質ＤＬＣ（ｄｉａｍｏｎｄ―ｌｉｋｅ ｃａｒｂｏｎ）膜を形成する技術が知られている。また、黒鉛と金属とを同時にターゲット材として用い、硬質かつ高機能な金属ドープＤＬＣ膜を形成する技術も知られている。具体的に、上記金属ドープＤＬＣ膜を形成する際には、スパッタリングターゲットとして、金属と炭素とをそれぞれ別々に用意し、金属および炭素の両方を蒸発させることにより形成していた。しかしながら、当該方法では、金属の蒸発と炭素の蒸発とをそれぞれ制御する必要があるが、当該制御は困難であるということから、ＤＬＣ膜中の金属濃度をコントロールすることは容易ではない。
また、ケイ素及び炭素の各粉末を含む混合物の焼結体からなる焼結ターゲット（複合ターゲット）を用いて金属ドープＤＬＣ膜形成する提案がされている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１では、その焼結ターゲットの特徴や製造方法の詳細について記載されていない。また、ＤＬＣ膜の特性向上（特に、硬度の向上）にはターゲット中の水分等の不純物を除去し、更にターゲットが空気中に曝された場合に水分等の不純物が付着するのを防止することが効果的である。しかし、上記特許文献１では、水分等の除去や水分等の付着防止については考慮されていない。このため、ＤＬＣ膜を形成する際、スパッタリング装置内に水分等が含まれるようになる結果、良好なＤＬＣ膜を形成できないという課題を有していた。水分等の不純物は、真空装置内等の雰囲気において除去することが望まれており、不純物を含まない、取り込みにくい、あるいは放出しにくい材料が求められていた。
【０００５】
そこで本発明は、雰囲気に悪影響を及ぼす水分を取り込みにくい金属−炭素複合材料、特にスパッタリングのターゲットとして用いられた場合に、スパッタリング装置内に水分等が含まれるのを抑制することにより、ＤＬＣ膜の諸特性を飛躍的に向上させることができる金属‐炭素複合材料を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために、炭素、バインダー、及び、金属又は金属化合物を混練、粉砕した後、粉砕物を成形して成形体を作製し、この成形体を１３００℃以上で熱処理する工程、を有することを特徴とする。
上記の如く、成形体を１３００℃以上で熱処理することにより、ターゲット中の水分等の不純物を除去し、且つ、ターゲットが空気中等に曝された場合に、水分等の不純物が付着するのを抑制することができる。したがって、ＤＬＣ膜を形成する場合等において、金属‐炭素複合材料からの脱ガスを抑制することができるので、スパッタリング装置内に水分等が含まれるのを抑えることができる。この結果、本発明の金属‐炭素複合材料をスパッタリングのターゲットとして用いた場合には、良好なＤＬＣ膜を形成できる。
また、ターゲットが空気中等に曝された場合に、水分等の不純物が付着するのを防止することができるので、水分等の脱離に起因する真空劣化を抑制できる。したがって、真空引きが短時間で終了するので、生産効率を向上させることができる。
【０００７】
上記熱処理する工程における熱処理温度が１６００℃以上であることが望ましい。
このような方法であれば、ターゲット中の水分等の不純物を除去する機能と、ターゲットが空気中等に曝された場合に、水分等の不純物が付着するのを抑制する機能が一層発揮されるので、上記作用効果がより発揮される。
【０００８】
上記熱処理する工程における熱処理温度が２０００℃以下であることが望ましい。
熱処理温度を２０００℃以下に抑えることによって、金属の蒸発を抑制することができる。
【０００９】
上記成形体の熱処理の前に、成形体を焼成する工程を有することが望ましい。
成形体を焼成することにより、形状を安定化させることができ、金属−炭素複合材における割れ等が生じるのを抑制することができる。
上記焼成する工程における焼成温度が１０００℃以下であることが望ましい。
焼成温度を１０００℃以下にすることによって、割れ等をより防止することができる。また、焼成する工程の後により高温で熱処理するため、１０００℃を越える温度での焼成は不要であり、コストを抑制することができる。
また、未焼成の成型体は熱的安定性や機械的安定性が乏しい。そのため、多量の揮発分や分解ガスを発生し収縮する１０００℃以下での焼成工程では比較的ゆっくりした昇温が望ましい。一方、それより高温度で熱処理する工程では比較的迅速な昇温が可能であるが、高温での熱処理は比較的高コストである。したがって、１０００℃以下の焼成により熱的安定性や機械的安定性を付与した後に所望の製品形状に加工し、体積を減少させた後により高温で熱処理すれば、熱処理炉の炉詰め効率を向上できコストを抑制することもできる。
【００１０】
少なくとも、炭素と、金属又は金属化合物とを含む金属‐炭素複合材料であって、上記金属は、４族元素、６族元素、鉄族元素から選択される少なくとも１種を含み、且つ、温度２０℃、湿度３０％で２３．５時間保管した場合の重量増加率が、０．１０重量％以下であることを特徴とする。
上記４族元素としては、入手の容易さ、水等の不純物の吸収性の面からチタン、ジルコニウム、ハフニウムが好ましい。
上記６族元素としては、入手の容易さ、水等の不純物の吸収性の面からクロム、モリブデン、タングステンが好ましく、モリブデン、タングステンが特に好ましい。
上記鉄族元素としては、鉄、ニッケル、コバルトが挙げられる。
また、上記金属元素としては、チタン、ジルコニウム、鉄、ハフニウム、タングステン、モリブデン、マグネシウム、コバルトとニッケルとの混合物、又は、ニッケルとイットリウムとの混合物から成ることが好ましい。
【００１１】
また、少なくとも、炭素と、金属又は金属化合物とを含む金属‐炭素複合材料であって、上記金属は、ケイ素、またはアルミニウムを含み、且つ、温度２０℃、湿度３０％で２３．５時間保管した場合の重量増加率が、０．０８重量％以下であることを特徴とする。
上記金属元素としては、ケイ素、又は、ニッケルとイットリウムとアルミニウムとの混合物から成ることが好ましい。
【００１２】
更に、少なくとも、炭素と、金属又は金属化合物とを含む金属‐炭素複合材料であって、上記金属は、３族元素を含み、且つ、温度２０℃、湿度３０％で２３．５時間保管した場合の重量増加率が、０．２０重量％以下であることを特徴とする。
また、３族元素としては、イットリウム、ランタノイドが好ましく、特にホルミウム、又は、イットリウムが好ましい。
【００１３】
上記の如く、所定条件（大気中に近い条件）で保管したときに、重量増加率が一定の割合以下となるように規制されていれば、この材料をスパッタリングのターゲット等として使用した場合に、装置内等に水分等の不純物が混入するのを抑制できる。したがって、金属‐炭素複合材料の保管条件が緩和されるので、当該材料の保管が容易となる。
【００１４】
金属‐炭素複合材料はダイヤモンドライクカーボン膜製造用のスパッタリングターゲットとして用いられることが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、金属‐炭素複合材料中の水分等の不純物を除去し、且つ、金属‐炭素複合材料が空気中等に曝された場合に、水分等の不純物が付着するのを防止することができる。したがって、金属‐炭素複合材料からの脱ガスを抑制することができるので、例えば、ＤＬＣ膜形成時のターゲットとして用いられた場合に、スパッタリング装置内に水分等が含まれるのを抑えることができるので、ＤＬＣ膜の諸特性を飛躍的に向上させることができる。また、水分等の脱離に起因する真空劣化を抑制できるので、真空引きが短時間で終了し、生産効率を向上させることができる。加えて、金属‐炭素複合材料の保管条件が緩和されるので、当該材料の保管が容易となるといった優れた効果を奏する。
また、本発明の金属−炭素複合材料では、金属が炭素中にほぼ均一に分散されているため、スパッタリングターゲットとして用いた場合に形成されるＤＬＣにほぼ均一に金属を分散させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ＴＧ−ＭＳの測定結果を示すグラフである。
【図２】本発明材料Ａ１、Ａ２及び比較材料Ｚ１における時間と重量増加率との関係を示すグラフである。
【図３】本発明材料Ａ１、Ａ２及び比較材料Ｚ１を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【図４】本発明材料Ａ３、Ａ４及び比較材料Ｚ２における時間と重量増加率との関係を示すグラフである。
【図５】本発明材料Ａ３、Ａ４及び比較材料Ｚ２を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【図６】本発明材料Ａ５、Ａ６及び比較材料Ｚ３における時間と重量増加率との関係を示すグラフである。
【図７】本発明材料Ａ５、Ａ６及び比較材料Ｚ３を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【図８】本発明材料Ａ７、Ａ８及び比較材料Ｚ４における時間と重量増加率との関係を示すグラフである。
【図９】本発明材料Ａ７、Ａ８及び比較材料Ｚ４を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【図１０】本発明材料Ａ９、Ａ１０及び比較材料Ｚ５における時間と重量増加率との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明材料Ａ９、Ａ１０及び比較材料Ｚ５を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【図１２】本発明材料Ａ１１、Ａ１２及び比較材料Ｚ６における時間と重量増加率との関係を示すグラフである。
【図１３】本発明材料Ａ１１、Ａ１２及び比較材料Ｚ６を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【図１４】本発明材料Ａ１３、Ａ１４及び比較材料Ｚ７における時間と重量増加率との関係を示すグラフである。
【図１５】本発明材料Ａ１３、Ａ１４及び比較材料Ｚ７を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【図１６】本発明材料Ａ１５及び比較材料Ｚ８における時間と重量増加率との関係を示すグラフである。
【図１７】本発明材料Ａ１５及び比較材料Ｚ８を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【図１８】本発明材料Ａ１６及び比較材料Ｚ９における時間と重量増加率との関係を示すグラフである。
【図１９】本発明材料Ａ１６及び比較材料Ｚ９を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【図２０】本発明材料Ｂ１、Ｂ２及び比較材料Ｙ１における時間と重量増加率との関係を示すグラフである。
【図２１】本発明材料Ｂ１、Ｂ２及び比較材料Ｙ１を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【図２２】本発明材料Ｂ３、Ｂ４及び比較材料Ｙ２における時間と重量増加率との関係を示すグラフである。
【図２３】本発明材料Ｂ３、Ｂ４及び比較材料Ｙ２を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【図２４】本発明材料Ｃ１、Ｃ２及び比較材料Ｘ１における時間と重量増加率との関係を示すグラフである。
【図２５】本発明材料Ｃ１、Ｃ２及び比較材料Ｘ１を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【図２６】本発明材料Ｃ３及び比較材料Ｘ２における時間と重量増加率との関係を示すグラフである。
【図２７】本発明材料Ｃ３及び比較材料Ｘ２を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
炭素骨材として人造黒鉛と、バインダーとしてのフェノール樹脂と、添加物としてのＴｉＣ（平均粒径：５μｍ）とを混合した後、オープンロールにて混練した。次に、成形可能な粒度まで粉砕した後、粉砕物を成形し、更に、還元雰囲気下にて９００℃にて焼成した。最後に、上記焼成物を１３００℃で熱処理することにより、金属‐炭素複合材料（スパッタリングのターゲット）を作製した。尚、金属−炭素複合材料の総量に対するＴｉの割合が２１．５ａｔ％となるように、上記ＴｉＣを添加した。
【００１８】
ここで、上記炭素骨材となる炭素材料としては、人造黒鉛に限定するものではなく、天然黒鉛やキッシュ黒鉛などの黒鉛質、あるいはコークス、ガラス状炭素、カーボンブラックなどの炭素質等を用いることも可能である。また、炭素骨材となる炭素材料は粉末状であることが望ましく、その平均粒径は１００μｍ以下のであることが好ましい。特に、１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、その中でも５μｍ以上５０μｍ以下であることが望ましい。これは、１μｍを下回る炭素材料はカーボンブラックを除いては入手が困難であり、５μｍを下回ると凝集により金属との均一な分散が困難となり、更に１００μｍを上回ると粒子離脱を生じて好ましくないという理由によるものである。
上記バインダーとしては、上記フェノール樹脂に限定するものではなく、ピッチ、タール、フルフリルアルコール、フラン樹脂、イミド系樹脂ワニス等を使用することができる。
【００１９】
金属又は金属化合物となる上記添加物は、粉末状であることが望ましく、平均粒径が１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、特に５μｍ以上５０μｍ以下であることが望ましい。これは、平均粒径が１μｍを下回る金属は入手が困難かコスト高となる一方、平均粒径が５μｍを下回ると凝集を生じてしまい炭素原料との均一な分散が困難となり、更に平均粒径が１００μｍを上回る塊状の場合は炭素への金属の均一な分散が困難となるからである。
【００２０】
上記添加物は、上記金属元素の純金属からなっていても、上記金属元素を含む化合物からなっていてもよい。この金属元素を含む化合物としては、例えば、酸化物、炭化物、有機酸との塩等が挙げられる。
また、金属−炭素複合材における金属原子の割合としては、３０ａｔ％以下が好ましく、２５ａｔ％以下がより好ましい。金属原子の割合を３０ａｔ％以下にすることにより、空気中の水分等の不純物を取り込みにくくすることができる。
【００２１】
〔予備実験〕
金属‐炭素複合材料の脱ガス成分を調査する目的で、ＴＧ−ＭＳ（熱重量分析法−質量分析法）にて、室温〜１３００℃まで昇温させ、発生したガスの成分分析を行ったので、その結果を図１に示す。尚、金属‐炭素複合材料としては、添加物としてＴｉＣの代わりにＳｉＣ（金属‐炭素複合材料の総量に対するＳｉの割合が１５．５ａｔ％）を用いた以外は上記と同様にして作製した金属‐炭素複合材料を用いた。また、昇温速度は１０℃／分とした。
【００２２】
図１から明らかなように、２００℃付近（２０分経過後）で質量数１８の物質（水分）が離脱していることが認められ、１２００℃付近（１２０分経過後）で質量数４０の物質（二酸化炭素）が離脱していることが認められる。但し、２００℃付近での金属‐炭素複合材料の重量減少量は、１２００℃付近での金属‐炭素複合材料の重量減少量に比べて、格段に大きくなっている。したがって、金属‐炭素複合材料からの主たる脱ガス成分は水分であることがわかる。
【００２３】
上記金属‐炭素複合材料から放出された水分は、スパッタリング時にＤＬＣ膜中に取り込まれて不純物となり、ＤＬＣ膜質を軟化させる要因となる。特に、ＤＬＣ膜中へ水素が混入すると、ＤＬＣ膜の硬度を低下させる主要因となるため、水素の混入を抑止する必要があり、このような観点から、スパッタリング時の吸着水の脱離を回避する必要がある。
【００２４】
一般的には、金属‐炭素複合材料（ターゲット）の前処理として、加熱することによる脱ガスが行われるが、この方法では、脱ガス成分がスパッタリング装置の炉内を汚染したり、ガス成分により真空度が低下する。このため、真空ポンプの作動時間が短いと、上述したようにＤＬＣ膜の硬度が低下する一方、真空ポンプの作動時間が長いと、このような不都合をある程度回避できるものの、ＤＬＣ膜の形成サイクルを遅延させることとなって、ＤＬＣ膜の製造コストが高騰する。
【００２５】
そこで、発明者らは金属−炭素複合材料の吸湿を抑止する方法について鋭意研究したので、その内容について下記実施例に示す。
【実施例】
【００２６】
〔第１実施例〕
（実施例１）
上記発明を実施するための形態で示した方法と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。尚、当該材料の大きさは、１０ｍｍ×１０ｍｍ×６０ｍｍとした。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下、本発明材料Ａ１と称する。
【００２７】
（実施例２）
上記焼成物の熱処理温度を１６００℃とした以外は、上記実施例１と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下、本発明材料Ａ２と称する。
【００２８】
（実施例３、４）
添加物としてＴｉＣの代わりにＺｒ２Ｏ３（金属成分はＺｒ）を用い、且つ、金属‐炭素複合材料の総量（以下、複合材料の総量と称することがある）に対するＺｒの割合が０．４ａｔ％となるようにＺｒ２Ｏ３を添加したこと以外は、それぞれ、上記実施例１、２と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下それぞれ、本発明材料Ａ３、Ａ４と称する。
【００２９】
（実施例５、６）
添加物としてＴｉＣの代わりにＦｅ（Ｆｅ単体）を用い、且つ、複合材料の総量に対するＦｅの割合が１．０ａｔ％となるようにＦｅを添加したこと以外は、それぞれ、上記実施例１、２と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下それぞれ、本発明材料Ａ５、Ａ６と称する。
【００３０】
（実施例７、８）
添加物としてＴｉＣの代わりにＨｆＯ２（金属成分はＨｆ）を用い、且つ、複合材料の総量に対するＨｆの割合が０．８ａｔ％となるようにＨｆＯ２を添加したこと以外は、それぞれ、上記実施例１、２と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下それぞれ、本発明材料Ａ７、Ａ８と称する。
【００３１】
（実施例９、１０）
添加物としてＴｉＣの代わりにＷ（Ｗ単体）を用い、且つ、複合材料の総量に対するＷの割合が０．５ａｔ％となるようにＷを添加したこと以外は、それぞれ、上記実施例１、２と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下それぞれ、本発明材料Ａ９、Ａ１０と称する。
【００３２】
（実施例１１、１２）
添加物としてＴｉＣの代わりにＣｏ（Ｃｏ単体）とＮｉ（Ｎｉ単体）との混合物を用い、且つ、複合材料の総量に対するＣｏの割合が０．６ａｔ％、複合材料の総量に対するＮｉの割合が０．６ａｔ％となるようにＣｏとＮｉとを添加したこと以外は、それぞれ、上記実施例１、２と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下それぞれ、本発明材料Ａ１１、Ａ１２と称する。
【００３３】
（実施例１３、１４）
添加物としてＴｉＣの代わりにＮｉ（Ｎｉ単体）とＹ２Ｏ３（金属成分はＹ）との混合物を用い、且つ、複合材料の総量に対するＮｉの割合が４．２ａｔ％、複合材料の総量に対するＹの割合が１．０ａｔ％となるようにＮｉとＹ２Ｏ３とを添加したこと以外は、それぞれ、上記実施例１、２と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下それぞれ、本発明材料Ａ１３、Ａ１４と称する。
【００３４】
（実施例１５）
添加物としてＴｉＣの代わりにＭｏＯ３（金属成分はＭｏ）を用い、且つ、複合材料の総量に対するＭｏの割合が１．４ａｔ％となるようにＭｏＯ３を添加したこと以外は、上記実施例１と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下、本発明材料Ａ１５と称する。
【００３５】
（実施例１６）
添加物としてＴｉＣの代わりにＭｇＯ（金属成分はＭｇ）を用い、且つ、複合材料の総量に対するＭｇの割合が０．３ａｔ％となるようにＭｇＯを添加したこと以外は、上記実施例１と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下、本発明材料Ａ１６と称する。
【００３６】
（比較例１〜９）
焼成物を熱処理しなかった以外は、それぞれ、上記実施例１、３、５、７、９、１１、１３、１５、１６と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下それぞれ、比較材料Ｚ１〜Ｚ９と称する。
【００３７】
（実験）
本発明材料Ａ１〜Ａ１６及び比較材料Ｚ１〜Ｚ９を、温度２０℃、湿度３０％に保った室内にて、４７．５時間まで保管したときの重量増加率を調べたので、その結果を表１〜表１０、図２〜図１９に示す。
【００３８】
尚、表１及び図２は、本発明材料Ａ１、Ａ２、比較材料Ｚ１における時間（保管時間）と重量増加率との関係を示す表及びグラフであり、表２及び図４は、本発明材料Ａ３、Ａ４、比較材料Ｚ２における時間と重量増加率との関係を示す表及びグラフであり、表３及び図６は、本発明材料Ａ５、Ａ６、比較材料Ｚ３における時間と重量増加率との関係を示す表及びグラフであり、表４及び図８は、本発明材料Ａ７、Ａ８、比較材料Ｚ４における時間と重量増加率との関係を示す表及びグラフであり、表５及び図１０は、本発明材料Ａ９、Ａ１０、比較材料Ｚ５における時間と重量増加率との関係を示す表及びグラフであり、表６及び図１２は、本発明材料Ａ１１、Ａ１２、比較材料Ｚ６における時間と重量増加率との関係を示す表及びグラフであり、表７及び図１４は、本発明材料Ａ１３、Ａ１４、比較材料Ｚ７における時間と重量増加率との関係を示す表及びグラフであり、表８及び図１６は、本発明材料Ａ１５、比較材料Ｚ８における時間と重量増加率との関係を示す表及びグラフであり、表９及び図１８は、本発明材料Ａ１６、比較材料Ｚ９における時間と重量増加率との関係を示す表及びグラフである。
【００３９】
また、表１０は、本発明材料Ａ１〜Ａ１６及び比較材料Ｚ１〜Ｚ９を、２３．５時間及び４７．５時間保管したときの表である。更に、図３は、本発明材料Ａ１、Ａ２及び比較材料Ｚ１を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフであり、図５は、本発明材料Ａ３、Ａ４及び比較材料Ｚ２を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフであり、図７は、本発明材料Ａ５、Ａ６及び比較材料Ｚ３を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフであり、図９は、本発明材料Ａ７、Ａ８及び比較材料Ｚ４を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフであり、図１１は、本発明材料Ａ９、Ａ１０及び比較材料Ｚ５を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフであり、図１３は、本発明材料Ａ１１、Ａ１２及び比較材料Ｚ６を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフであり、図１５は、本発明材料Ａ１３、Ａ１４及び比較材料Ｚ７を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフであり、図１７は、本発明材料Ａ１５及び比較材料Ｚ８を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフであり、図１９は、本発明材料Ａ１６及び比較材料Ｚ９を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】
【表３】
【００４３】
【表４】
【００４４】
【表５】
【００４５】
【表６】
【００４６】
【表７】
【００４７】
【表８】
【００４８】
【表９】
【表１０】
【００４９】
表１〜表１０、図２〜図１９から明らかなように、本発明材料Ａ１〜Ａ１６は比較材料Ｚ１〜Ｚ９に比べて重量増加率が低くなっている。具体的には、２３．５時間保管したときの重量増加率について、比較材料Ｚ１〜Ｚ９では全て０．１重量％を超えているのに対して、本発明材料Ａ１〜Ａ１６では全て０．１重量％以下であることが認められる。特に、１６００℃で熱処理を行った本発明材料Ａ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４では、重量増加率が極めて低くなっていることが認められる。更に、４７．５時間保管したときの重量増加率について、比較材料Ｚ１〜Ｚ９では非常に高くなっているのに対して、本発明材料Ａ１〜Ａ１６では非常に低くなっていることが認められる。
【００５０】
〔第２実施例〕
（実施例１、２）
添加物としてＴｉＣの代わりにＳｉＣ（金属成分はＳｉ）を用い、且つ、複合材料の総量に対するＳｉの割合が１５.５ａｔ％となるようにＳｉＣを添加したこと以外は、それぞれ、前記第１実施例の実施例１、２と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下それぞれ、本発明材料Ｂ１、Ｂ２と称する。
【００５１】
（実施例３、４）
添加物としてＴｉＣの代わりにＮｉ（Ｎｉ単体）とＹ２Ｏ３（金属成分はＹ）とＡｌ２Ｏ３（金属成分はＡｌ）との混合物を用い、且つ、複合材料の総量に対するＮｉの割合が４．２ａｔ％、複合材料の総量に対するＹの割合が１．０ａｔ％、複合材料の総量に対するＡｌの割合が１．０ａｔ％、となるようにＮｉとＹ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３とを添加したこと以外は、それぞれ、前記第１実施例の実施例１、２と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下それぞれ、本発明材料Ｂ３、Ｂ４と称する。
【００５２】
（比較例１、２）
焼成物を熱処理しなかった以外は、それぞれ、上記実施例１、３と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下それぞれ、比較材料Ｙ１、Ｙ２と称する。
【００５３】
（実験１）
本発明材料Ｂ１〜Ｂ４及び比較材料Ｙ１、Ｙ２を、温度２０℃、湿度３０％に保った室内にて、４７．５時間まで保管したときの重量増加率を調べたので、その結果を表１１〜表１３、図２０〜図２３に示す。
【００５４】
尚、表１１及び図２０は、本発明材料Ｂ１、Ｂ２、比較材料Ｙ１における時間（保管時間）と重量増加率との関係を示す表及びグラフであり、表１２及び図２２は、本発明材料Ｂ３、Ｂ４、比較材料Ｙ２における時間と重量増加率との関係を示す表及びグラフである。
また、表１３は、本発明材料Ｂ１〜Ｂ４及び比較材料Ｙ１、Ｙ２を、２３．５時間及び４７．５時間保管したときの表である。更に、図２１は、本発明材料Ｂ１、Ｂ２及び比較材料Ｙ１を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフであり、図２３は、本発明材料Ｂ３、Ｂ４及び比較材料Ｙ２を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【００５５】
【表１１】
【００５６】
【表１２】
【００５７】
【表１３】
【００５８】
表１１〜表１３、図２０〜図２３から明らかなように、本発明材料Ｂ１〜Ｂ４は比較材料Ｙ１、Ｙ２に比べて重量増加率が低くなっている。具体的には、２３．５時間保管したときの重量増加率について、比較材料Ｙ１、Ｙ２では全て０．０８重量％を超えているのに対して、本発明材料Ｂ１〜Ｂ４では全て０．０８重量％以下であることが認められる。特に、１６００℃で熱処理を行った本発明材料Ｂ２、Ｂ４では、重量増加率が極めて低くなっていることが認められる。更に、４７．５時間保管したときの重量増加率について、比較材料Ｙ１、Ｙ２では非常に高くなっているのに対して、本発明材料Ｂ１〜Ｂ４では非常に低くなっていることが認められる。
【００５９】
（実験２）
上記本発明材料Ｂ２と比較材料Ｙ１とについて、下記（１）〜（５）に示す工程にて、ＵＢＭＳ（アンバランスドマグネトロンスパッタリング）でのターゲット材として用い、各材料を評価した。
【００６０】
Ａ．比較材料Ｙ１を用いたときの評価
（１）前処理工程
スパッタリング装置内にターゲットのみを配置した状態〔ワーク（被処理物）は配置しない状態〕で、スパッタリング装置内にＡｒガスを導入した後、Ａｒ＋でターゲットのスパッタリングを行った。これにより、ターゲット表面の酸化物等が除去されると共に、ターゲットが加熱されるのでターゲットに吸着した成分も一部除去されることになる。
【００６１】
（２）ワーク配置工程
スパッタリング装置の炉を開放した後、スパッタリング装置内にワークを配置した。この際、ターゲットに水分が吸着した。その後、５００℃のヒーター（ワークの表面温度は１００℃程度となるように）を用いてワークを加熱し、更に、アルゴンボンバードにより炉内、ターゲット、ワークを洗浄した。上記加熱時に、ターゲットは加熱されないので、ターゲットに吸着した水分は残存した。
【００６２】
（３）第１成膜工程
Ａｒ＋でターゲットのスパッタリングを行ってワークに成膜した。この際、ターゲット由来の水分の発生で炉内が汚染された。
【００６３】
（４）ワーク取り替え工程
スパッタリング装置の炉を開放した後、スパッタリング装置内のワークを新たなワークと取り替えた。この際、ターゲットに水分が吸着した。その後、５００℃のヒーター（ワークの表面温度は１００℃程度となるように）を用いてワークを加熱し、更に、アルゴンボンバードにより炉内、ターゲット、ワークを洗浄した。上記加熱時に、ターゲットは加熱されないので、ターゲットに吸着した水分は残存した。
【００６４】
（５）第２成膜工程
Ａｒ＋でターゲットのスパッタリングを行って、ワークに成膜した。この際、ターゲット由来の水分の発生で炉内が汚染された。
（６）対策
上記の如く、成膜時（第１成膜工程及び第２成膜工程）にターゲットから水分が脱離して、真空劣化が生じたため、電子源であるタングステンフィラメントの異常消耗が懸念される。そこで、これを抑制するため、長時間の真空引きを行った。但し、長時間の真空引きを行うことにより、成膜サイクルが長くなって、生産効率の低下を招来した。
【００６５】
Ｂ．本発明材料Ｂ２を用いたときの評価
（１）前処理工程
比較材料Ｙ１を用いたときと同じ。
【００６６】
（２）ワーク配置工程
スパッタリング装置の炉を開放した後、スパッタリング装置内にワークを配置した際に、ターゲットには水分が殆ど吸着しなかった。また、ワークを加熱し、更に、炉内、ターゲット、ワークを洗浄した際にも、ターゲットには水分が殆ど吸着していないので、問題はなかった。
【００６７】
（３）第１成膜工程
Ａｒ＋でターゲットのスパッタリングを行ってワークに成膜した。この際、ターゲット由来の水分の発生が殆ど生じないので、炉内が汚染されなかった。
【００６８】
（４）ワーク取り替え工程
スパッタリング装置の炉を開放した後、スパッタリング装置内のワークを新たなワークと取り替えた際、ターゲットには水分が殆ど吸着しなかった。また、ワークを加熱し、更に、炉内、ターゲット、ワークを洗浄した際にも、ターゲットには水分が殆ど吸着していないので、問題はなかった。
【００６９】
（５）第２成膜工程
Ａｒ＋でターゲットのスパッタリングを行って、ワークに成膜した。この際、ターゲット由来の水分の発生が殆ど生じないので、炉内が汚染されなかった。
（６）対策
上記の如く、成膜時にターゲットから水分が殆ど脱理せず、真空劣化が生じないため、電子源であるタングステンフィラメントの異常消耗を考慮しなくても良い。したがって、長時間の真空引きが不要となるので、成膜サイクルが短くなって、生産効率が向上した。
【００７０】
〔第３実施例〕
（実施例１、２）
添加物としてＴｉＣの代わりにＹ２Ｏ３（金属成分はＹ）を用い、且つ、複合材料の総量に対するＹの割合が１．０ａｔ％となるようにＹ２Ｏ３を添加したこと以外は、それぞれ、前記第１実施例の実施例１、２と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下それぞれ、本発明材料Ｃ１、Ｃ２と称する。
【００７１】
（実施例３）
添加物としてＴｉＣの代わりにＨｏ２Ｏ３（金属成分はＨｏ）を用い、且つ、複合材料の総量に対するＨｏの割合が１．０ａｔ％となるようにＨｏ２Ｏ３を添加したこと以外は、前記第１実施例の実施例１と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下、本発明材料Ｃ３と称する。
【００７２】
（比較例１、２）
焼成物を熱処理しなかった以外は、それぞれ、上記実施例１、３と同様にして金属‐炭素複合材料を作製した。
このようにして作製した金属‐炭素複合材料を、以下それぞれ、比較材料Ｘ１、Ｘ２と称する。
【００７３】
（実験１）
本発明材料Ｃ１〜Ｃ３及び比較材料Ｘ１、Ｘ２を、温度２０℃、湿度３０％に保った室内にて、４７．５時間まで保管したときの重量増加率を調べたので、その結果を表１４〜表１６、図２４〜図２７に示す。
【００７４】
尚、表１４及び図２４は、本発明材料Ｃ１、Ｃ２、比較材料Ｘ１における時間（保管時間）と重量増加率との関係を示す表及びグラフであり、表１５及び図２６は、本発明材料Ｃ３、比較材料Ｘ２における時間と重量増加率との関係を示す表及びグラフである。
また、表１５は、本発明材料Ｃ１〜Ｃ３及び比較材料Ｘ１、Ｘ２を、２３．５時間及び４７．５時間保管したときの表である。更に、図２５は、本発明材料Ｃ１、Ｃ２及び比較材料Ｘ１を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフであり、図２７は、本発明材料Ｃ３及び比較材料Ｘ２を４７．５時間保管したときの重量増加率を示すグラフである。
【００７５】
【表１４】
【００７６】
【表１５】
【００７７】
【表１６】
【００７８】
表１４〜表１６、図２４〜図２７から明らかなように、本発明材料Ｃ１〜Ｃ３は比較材料Ｘ１、Ｘ２に比べて重量増加率が低くなっている。具体的には、２３．５時間保管したときの重量増加率について、比較材料Ｘ１、Ｘ２では全て０．２０重量％を超えているのに対して、本発明材料Ｃ１〜Ｃ３では全て０．２０重量％以下であることが認められる。特に、１６００℃で熱処理を行った本発明材料Ｃ２では、重量増加率が極めて低くなっていることが認められる。更に、４７．５時間保管したときの重量増加率について、比較材料Ｘ１、Ｘ２では非常に高くなっているのに対して、本発明材料Ｃ１〜Ｃ３では非常に低くなっていることが認められる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、スパッタリングのターゲット等に用いることができる。
また、金属-炭素複合材料を真空チャンバー内に設置したうえで、真空排気工程を有する用途、もしくは金属-炭素複合材料を真空チャンバー内に設置したうえで、金属-炭素複合材料が加熱や発熱を伴う工程を有する用途、たとえば、アーク放電法やレーザー蒸発法による金属内包フラーレンや単層カーボンナノチューブなどのナノカーボン類の合成における蒸発源に用いる事もできる。更に、金属-炭素複合材料を蒸発源ではなく、ワーク（非処理物）として用いる場合の脱ガス抑止の前処理として施し、脱ガス成分の少ないコーティング基材として用いる事もできるし、炉内パーツとして用いる際には、脱ガス成分の少ない炉内パーツとして用いる事もできる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素、バインダー、及び、金属又は金属化合物を混練、粉砕した後、粉砕物を成形して成形体を作製し、この成形体を１３００℃以上で熱処理する工程、
を有することを特徴とする金属‐炭素複合材料の製造方法。
【請求項２】
上記熱処理する工程における熱処理温度が１６００℃以上である、請求項１に記載の金属‐炭素複合材料の製造方法。
【請求項３】
上記熱処理する工程における熱処理温度が２０００℃以下である、請求項１又は２に記載の金属‐炭素複合材料の製造方法。
【請求項４】
上記成形体の熱処理の前に、成形体を焼成する工程を有する、請求項１〜３の何れか１項に記載の金属−炭素複合材料の製造方法。
【請求項５】
上記焼成する工程における焼成温度が１０００℃以下である、請求項４に記載の金属−炭素複合材料の製造方法。
【請求項６】
少なくとも、炭素と、金属又は金属化合物とを含む金属‐炭素複合材料であって、
上記金属又は上記金属化合物における金属は、上記金属又は上記金属化合物における金属は、４族元素、６族元素、鉄族元素から選択される少なくとも１種を含み、且つ、温度２０℃、湿度３０％で２３．５時間保管した場合の重量増加率が、０．１０重量％以下であることを特徴とする金属−炭素複合材料。
【請求項７】
前記金属は、チタン、ジルコニウム、鉄、ハフニウム、タングステン、モリブデン、マグネシウム、コバルトとニッケルとの混合物、又は、ニッケルとイットリウムとの混合物から成る、請求項６に記載の金属‐炭素複合材料。
【請求項８】
少なくとも、炭素と、金属又は金属化合物とを含む金属‐炭素複合材料であって、
上記金属又は上記金属化合物における金属は、ケイ素、又は、アルミニウムを含み、且つ、温度２０℃、湿度３０％で２３．５時間保管した場合の重量増加率が、０．０８重量％以下であることを特徴とする金属‐炭素複合材料。
【請求項９】
前記金属は、ケイ素、又は、ニッケルとイットリウムとアルミニウムとの混合物から成る、請求項８に記載の金属‐炭素複合材料。
【請求項１０】
少なくとも、炭素と、金属又は金属化合物とを含む金属‐炭素複合材料であって、
上記金属又は上記金属化合物における金属は、３族元素を含み、且つ、温度２０℃、湿度３０％で２３．５時間保管した場合の重量増加率が、０．２０重量％以下であることを特徴とする金属−炭素複合材料。
【請求項１１】
前記金属は、ホルミウム、又は、イットリウムから成る、請求項１０に記載の金属−炭素複合材料。
【請求項１２】
ダイヤモンドライクカーボン膜製造用のスパッタリングターゲットである、請求項６〜１１の何れか１項に記載の金属−炭素複合材料。
【請求項１】
炭素、バインダー、及び、金属又は金属化合物を混練、粉砕した後、粉砕物を成形して成形体を作製し、この成形体を１３００℃以上で熱処理する工程、
を有することを特徴とする金属‐炭素複合材料の製造方法。
【請求項２】
上記熱処理する工程における熱処理温度が１６００℃以上である、請求項１に記載の金属‐炭素複合材料の製造方法。
【請求項３】
上記熱処理する工程における熱処理温度が２０００℃以下である、請求項１又は２に記載の金属‐炭素複合材料の製造方法。
【請求項４】
上記成形体の熱処理の前に、成形体を焼成する工程を有する、請求項１〜３の何れか１項に記載の金属−炭素複合材料の製造方法。
【請求項５】
上記焼成する工程における焼成温度が１０００℃以下である、請求項４に記載の金属−炭素複合材料の製造方法。
【請求項６】
少なくとも、炭素と、金属又は金属化合物とを含む金属‐炭素複合材料であって、
上記金属又は上記金属化合物における金属は、上記金属又は上記金属化合物における金属は、４族元素、６族元素、鉄族元素から選択される少なくとも１種を含み、且つ、温度２０℃、湿度３０％で２３．５時間保管した場合の重量増加率が、０．１０重量％以下であることを特徴とする金属−炭素複合材料。
【請求項７】
前記金属は、チタン、ジルコニウム、鉄、ハフニウム、タングステン、モリブデン、マグネシウム、コバルトとニッケルとの混合物、又は、ニッケルとイットリウムとの混合物から成る、請求項６に記載の金属‐炭素複合材料。
【請求項８】
少なくとも、炭素と、金属又は金属化合物とを含む金属‐炭素複合材料であって、
上記金属又は上記金属化合物における金属は、ケイ素、又は、アルミニウムを含み、且つ、温度２０℃、湿度３０％で２３．５時間保管した場合の重量増加率が、０．０８重量％以下であることを特徴とする金属‐炭素複合材料。
【請求項９】
前記金属は、ケイ素、又は、ニッケルとイットリウムとアルミニウムとの混合物から成る、請求項８に記載の金属‐炭素複合材料。
【請求項１０】
少なくとも、炭素と、金属又は金属化合物とを含む金属‐炭素複合材料であって、
上記金属又は上記金属化合物における金属は、３族元素を含み、且つ、温度２０℃、湿度３０％で２３．５時間保管した場合の重量増加率が、０．２０重量％以下であることを特徴とする金属−炭素複合材料。
【請求項１１】
前記金属は、ホルミウム、又は、イットリウムから成る、請求項１０に記載の金属−炭素複合材料。
【請求項１２】
ダイヤモンドライクカーボン膜製造用のスパッタリングターゲットである、請求項６〜１１の何れか１項に記載の金属−炭素複合材料。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１２−２５６３２（Ｐ２０１２−２５６３２Ａ）
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６６８３５（Ｐ２０１０−１６６８３５）
【出願日】平成２２年７月２６日（２０１０．７．２６）
【出願人】（０００２２２８４２）東洋炭素株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２６日（２０１０．７．２６）
【出願人】（０００２２２８４２）東洋炭素株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
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