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ダイヤモンドライクカーボン膜の成膜装置および形成方法

国内特許コード P150011546
掲載日 2015年3月20日
出願番号 特願2014-098357
公開番号 特開2014-237890
出願日 平成26年5月12日(2014.5.12)
公開日 平成26年12月18日(2014.12.18)
優先権データ
  • 特願2013-100200 (2013.5.10) JP
発明者
  • 西永 泰隆
  • 田中 勝己
  • チュウ チャオ キョン
出願人
  • 国立大学法人電気通信大学
発明の名称 ダイヤモンドライクカーボン膜の成膜装置および形成方法
発明の概要 【課題】成膜に要する時間を短縮することができ、且つ膜品質を向上させることが可能なダイヤモンドライクカーボン膜の成膜装置およびその形成方法を提供する。
【解決手段】ガス制御部22は、流動経路14が成膜温度に達するまで、キャリアガスをキャリアガス供給源20から流動経路14に供給するように制御すると共に、流動経路14が成膜温度に達した際に、炭素源が所定濃度で含まれるように、成膜用ガスをキャリアガス供給源20および炭化水素ガス供給源18から流動経路14に所定流量で供給するように制御するように構成されている。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



硬度、摺動性などの特性に加えて、耐熱性、耐融着性、耐溶着性に優れ、しかも極めて平坦な表面を備えたダイヤモンドライクカーボン(Diamond Like Carbon。以下「DLC」ともいう。)膜は、工具等の硬質被覆材などとして実用化されている。





DLC膜は、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)装置を用いて低温で作製できることが広く知られている。





しかし、プラズマCVD装置は装置自体が複雑な作りとなり装置導入コストが高くなるという難点がある。





そこで、大気圧中でのDLC膜の作成を可能にする大気圧熱分解法が開発されつつある(例えば、特許文献1、2参照)。

産業上の利用分野



本発明は、ダイヤモンドライクカーボン膜の成膜装置および形成方法に係りsp/sp構造比が比較的高いダイヤモンドライクカーボン膜の成膜装置および形成方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
ダイヤモンドライクカーボン膜を成膜する成膜対象物を配置し、成膜用ガスおよび前記成膜用ガス以外のガスを流動させる流動経路と、
水素ガス、窒素ガスまたはアルゴンガスの何れかを含むキャリアガスを所定流量で前記流動経路に供給するキャリアガス供給源と、
ケトン体、アルコール類またはカルボン酸の何れかのガスから成る炭素源を所定流量で前記流動経路に供給する炭素源ガス供給源と、
前記キャリアガス供給源および前記炭素源ガス供給源から前記流量経路へのガス流量を制御するガス制御部と、
前記流動経路の温度を上昇させる加温部と、
前記流動経路内の温度が所定温度となるように前記加温部を制御する温度制御部と、を備え、
前記ガス制御部は、前記流動経路が成膜温度に達するまで、前記キャリアガスを前記キャリアガス供給源から前記流動経路に供給するように制御すると共に、前記流動経路が成膜温度に達した際に、炭素源が所定濃度で含まれるように、前記成膜用ガスを前記キャリアガス供給源および前記炭化水素ガス供給源から前記流動経路に所定流量で供給するように制御することを特徴とするダイヤモンドライクカーボン膜の成膜装置。

【請求項2】
前記ガス制御部は、成膜完了後において、前記キャリアガス供給源から供給されるキャリアガスを前記流動経路に供給するように制御することを特徴とする請求項1に記載のダイヤモンドライクカーボン膜の成膜装置。

【請求項3】
前記ガス制御部は、成膜前と成膜後とで、前記キャリアガスの種類を変更するように制御することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のダイヤモンドライクカーボン膜の成膜装置。

【請求項4】
前記成膜温度は、1000~1400℃であることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載のダイヤモンドライクカーボン膜の成膜装置。

【請求項5】
前記成膜用ガスの前記炭素源と前記成膜用ガス以外のモル比が0.18~0.30:1.0であることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1項に記載のダイヤモンドライクカーボン膜の成膜装置。

【請求項6】
前記ケトン体は、アセトンであることを特徴とする請求項1から請求項5の何れか1項に記載のダイヤモンドライクカーボン膜の成膜装置。

【請求項7】
前記キャリアガス供給源およびガス制御部によるガスの供給は、バブリングを経由して行われることを特徴とする請求項1から請求項6の何れか1項に記載のダイヤモンドライクカーボン膜の成膜装置。

【請求項8】
前記成膜対象物は、所定のセラミックまたは所定の金属で構成されることを特徴とする請求項1から請求項7の何れか1項に記載のダイヤモンドライクカーボン膜の成膜装置。

【請求項9】
水素ガスを流動させる流動経路に、ダイヤモンドライクカーボン膜を成膜する成膜対象物を配置する工程と、
前記水素ガスを所定流量で前記流動経路に流すと共に前記成膜対象物を室温から所定温度まで上昇させる工程と、
前記所定温度に達した際に、前記水素ガスをキャリアガスとして炭素源であるケトン体、アルコール類またはカルボン酸の何れかを所定の濃度で含む成膜用ガスを前記流動経路に所定時間にわたって流動させる工程と、
前記所定温度の状態を所定時間にわたって保持する工程と
を有することを特徴とするダイヤモンドライクカーボン膜の形成方法。

【請求項10】
前記炭素源としてのケトン体は、アセトンであることを特徴とする請求項9に記載のダイヤモンドライクカーボン膜の形成方法。

【請求項11】
前記成膜対象物は、セラミックまたは金属で構成されることを特徴とする請求項9または請求項10に記載のダイヤモンドライクカーボン膜の形成方法。

【請求項12】
前記成膜用ガスを流す前に、前記水素ガスを流動させることにより、前記成膜対象物の表面について前記水素ガスの還元作用により不純物除去を行うことを特徴とする請求項9から請求項11の何れか1項に記載のダイヤモンドライクカーボン膜の形成方法。

【請求項13】
前記成膜対象物の表面には、金属からなる触媒が塗布されていることを特徴とする請求項9から請求項12の何れか1項に記載のダイヤモンドライクカーボン膜の形成方法。

【請求項14】
前記金属からなる触媒は、セラミックで構成されることを特徴とする請求項13に記載のダイヤモンドライクカーボン膜の形成方法。

【請求項15】
前記所定温度は、1000~1400℃であることを特徴とする請求項9から請求項14の何れか1項に記載のダイヤモンドライクカーボン膜の形成方法。

【請求項16】
ダイヤモンドライクカーボン膜の形成後に、前記水素ガスを流動させることにより、前記成膜対象物上の前記ダイヤモンドライクカーボン膜の表面に残留している不要の炭素の除去を行うことを特徴とする請求項9から請求項15のいずれか1項に記載のダイヤモンドライクカーボン膜の形成方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2014098357thum.jpg
出願権利状態 公開


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