第11回英文輪読
'アルデル'訳
プロセス温度が高いため、かなりの相互拡散がコーティングと基板の間に発生する可能性があり、このようにCVDコーティングは一般に強い接着力を示す。ただし、拡散は、もろい金属間化合物の形成に問題を引き起こし、一部のシステムの界面での、これは機械的特性を低下させる可能性がある。他の材料のアンダーコート、このような化合物を基板または最終コーティングのいずれとも形成しないものは、拡散バリアとして使用でき、この問題を回避するために。いくつかの応用例では、系列的にいくつかのCVDコーティングを適用でき、化学的適合性を提供し、基板との相互拡散の問題を軽減するだけでなく、機械的、化学的、物理的特性の評価を提供する。
'清野'訳
最も簡単なPVDプロセスは蒸着であり，ガラスレンズやその他の光学部品におけるコーティングを形成するのに長年使用されている．この方法の原理は図8.15(a)に記されている． コーティングは電子ビームで加熱された溶融源からの材料の蒸発によって形成され，それは真空(10^(-3)Pa以下)で行われる．また，このプロセスは加熱時に解離しない金属のような比較的低い沸点をもつコーティング材料に限定される．適した反応性ガスが存在する場合（例えばメタンや酸素，窒素など），基板表面に蒸着した粒子によって化学反応が起こり化合物のコーティングが形成される．このプロセスは反応性蒸着として知られている．
'馬場'訳
均一なコーティングは実現することが難しく、複雑な形状のコーティングは時折不可能である。スパッタリングでは、材料をソースから基板に輸送するためのエネルギーは、高エネルギーの重いガスイオンによって供給される。このプロセスを図8.15（ｂ）に示す。正イオンは、低圧ガス（通常0.1〜10Paのアルゴン）のグロー放電によって形成され、負にバイアスされた固体材料に数keVまでのエネルギーで衝突する。このイオン衝突によって、原子がターゲットからスパッタされ、その原子が少し離れた基板に衝突する。直流電源では、プロセスは導電性材料のコーティングに限定されるが、交流（高周波）電源を使用することで、この制限はなくなる。
'吉田'訳
プロセスは、ワークの温度とガス混合物の組成と圧力を変えることによって制御される。最適な堆積速度は大気圧以下のガス圧で達成される。速度はプロセス条件に強く依存するが、通常は0.1〜1μm/minである。最終的な厚さは最大10μmが一般的であるが、用途によってはより厚い層が形成される場合がある（耐食性など）。CVDによって形成されたコーティングは多くの場合、柱状の微細構造を持っているが、最初の堆積物が等軸になることもある。粒径と微細構造はプロセス条件に強く依存する。多くの場合、最も望ましい微細構造は高い堆積速度では生成されない可能性があり、経済的理由から望ましい高い成長速度と、最良のトライボロジー特性を備えた細粒の微細構造との間で妥協が必要になる場合がある。
'秋澤'訳
例えば、炭化チタン・炭窒化チタン・窒化チタンの3層シーケンスでコーティングされた超硬合金切削工具は、単層コーティングの工具よりも著しく長い寿命を示す。そのような用途では、10もの成分を含む多層コーティングも使用されている。CVDコーティング法の今後の開発はおそらく加工温度を下げることを目指すだろう。これを達成できる1つの方法は、プラズマ支援CVD（PACVD）で、CVDの反応速度を加速するために低圧ガスの放電が使用される。このようにして、200℃という低い加工温度を使用できるが、強力なコーティングの接着を促進するためには高い温度はまだ必要である。
'福島'訳
最も単純なCVD工程は基盤のガス状化合物の熱分解に関与し、固体反応物のコーティングを与える。この方法のアルミナのように多くの金属を堆積させるために手法が開発されてきたが、使用される有機金属化合物は危険で、他の方法が好まれる傾向がある。金属ハロゲン化合物と、例えば水素、窒素、メタンとの反応は、一般的に純金属またはそれらの窒化物や炭化物のコーティングを提供するために用いられる。例えば、次の反応はタングステン金属、炭化チタン、窒化チタンの固体コーティングをそれぞれ生成するために用いられる。 WF6＋３H2＝W(solid)＋６HF（gas） TiCl4+CH4=TiC(solid)+4HCl(gas) TiCl4+1/2N2+2H2=TiN(solid)+4HCl(gas)
'最上谷'訳
上述した反応は、気体試薬のみであるが、基盤物質も場合によっては重要な役割を果たしている。 例えば、炭素鋼での炭化チタン層の成長における速度制御ステップや四塩化チタンからの超合金上の基盤からの炭素を含む反応TiCl?+C+２H?＝TiC（Solid）+４HCL（gas）である。 この反応は、コーティング直下の基材の脱炭につながる可能性があり、適切な基盤物質を選択する際に考慮しなければならない。 CVDコーティングのための装置は、図8.13で示すように通常加熱された反応容器で構成されている。そして、付随されたガス処理装置で構成されている。ほとんどの場合基盤は、容器内の対流と放射によって加熱される。
'兼田'訳
プラズマ支援CVD法は多くの関連技術の一つであり、ダイヤモンドの非常に硬い硬度と低摩擦の可能性がある（セクション3.6参照）魅力的なトライボロジー特性を持つ薄い膜を成膜するために使用できる。これらの法則は水素やしばしば酸素の存在下でガス状の炭素含有前駆体の分解を含む：例えば、メタン、水素、二酸化炭素ガスの混合物を使用できる。被膜特性や成長速度の大幅な変化はガス成分と加工状態によってみられるため、最適な加工を模索している。しかし、図8.14でみられるように、ダイヤモンド被膜を作るためには炭素、水素、酸素の含有量の明確な定義域内で前駆体の組成は存在しなければならない。
'廣川'訳
図8・15に示すダイオード配置が最も簡単である。より高いスパッタ率を得ることができる。イオン化効率をあげることにより。この目的には、マグネトロンソースがよく使用される。ダイオードシステムではコーティングレートが得られる通常1〜100?毎分の。マグネトロンソースを使うと、レートは2μ?毎分に達する場合がる。スパッタリングは、多目的な方法である幅広い材料のコーティングを形成するために使用できる。このプロセスは修正することもできる。反応性ガス（反応性スパッタリング）を組むことによって。そして、このプロセスは、酸化物、窒化物、炭化物を堆積させるために広く使用されている。素材からスパッタされた原子は、はるかに高いエネルギー（通常は数10eV）を持っているため。蒸発した原子（1eVの場合）の熱エネルギーよりも。基板の表面原子との相互拡散と混合が多くなり、蒸発したコーティングよりも強い接着力が得られる。
'今野'訳
物理蒸着 まとめると物理蒸着（PVD）として知られる工程では、コーティング材は化学的よりも物理的に固体や液体、ガス源から取り出され原子や分子、イオンの形で表面に流される。化学反応はなくてもいいが基板の表面で起こるだろう。それは、通常CVDコーティングよりずっと冷たい（一般に50℃〜500℃）。皮膜工程は微細構造や下地基板材の特性に影響を与えないため、PVD工程は比較的低温で行われるという事実はとても魅力的である。
'本田'訳
図8,13は典型的なCVD装置の配置を示しています。炭化チタンのコーティングを堆積するように設定された上記で2番目の反応です。ガス上の塩化水素生成物は、キャリアガス（この場合水素）中で除去されます。これは金属ハロゲン化物を反応容器に導入するために使用されます。アルミナは次の反応によって体積する可能性があります。 ハロゲン化金属、水素、酸素、窒素、炭化水素、ホウ素化合物の混合物、広範囲のコーティング金属およびそれらの酸化物、窒化物炭化物及びホウ化物は、CVDによって形成することができます。
'高内'訳
蒸発プロセスでは、基盤に衝突する原子の運動エネルギーはそれらの熱エネルギーからのみ生じる。冷たい基盤ではこのエネルギーはすぐに失われ、基盤の表面原子とコーティングの表面原子の間で混合がほとんど起こらない。したがって、粘着力は弱く、表面の汚染物質(吸着ガスなど)によってさらに減少する。コーティング中またはコーティング後に基盤を加熱して相互拡散を可能にすることで、粘着力をいくらか改善することができるが、蒸着コーティングの接着強度は、トライボロジー目的では低すぎることがよくある。蒸発法のもう1つの制限は、コーティングが光源から基盤まで見える線に沿って運ばれることである。