JP2009263769A - Dlc膜量産方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】DLC膜量産装置10は、チャンバ12がアースに接地されている。このチャンバ12内に各板状基材60に対向する対向電極を配置することなく、複数枚の板状基材60を平行に等間隔に並べて配置する。そして、プラズマ放電によるスパッタリングクリーニングや下地密着層を各板状基材60に形成したあと、チャンバ12の内圧が0.1〜10Paになるようにチャンバ12内に炭素源ガスを導入すると共に各板状基材60に一斉にパルス半値幅が0.1〜3μsecの直流パルスの負電圧を印加することにより、プラズマを発生させて各板状基材60上にDLC膜を生成させる。
【選択図】図1
Description
複数枚の板状基材上に同時にDLC膜を生成するDLC膜量産方法であって、
(a)アースに接地されたチャンバ内に各板状基材に対向する対向電極を配置することなく、前記複数枚の板状基材を平行に等間隔に並べて配置する工程と、
(b)前記チャンバの内圧が0.1〜10Paになるように該チャンバに炭素源ガスを導入すると共に各板状基材に一斉にパルス半値幅が0.1〜3μsecの直流パルスの負電圧を印加することにより、プラズマを発生させて各板状基材上にDLC膜を生成する工程と、
を含むものである。
交しており、副支持棒18の中点が主支持棒17に固着されている。また、各副支持棒18の両端近傍には図示しないステンレス製のS字フックが取り付けられ、このS字フックを介して板状基材60を吊り下げて支持する。この支持竿16は、チャンバ12の内部の上段と下段にそれぞれ設けられている。これら2つの支持竿16は、ステンレス製の上下連結棒20により導通されている。なお、ここでは、支持竿16により板状基材60を支持したが、これ以外の方法で板状基材60を支持しても構わない。例えば、重量物を吊り下げる場合にはチャンバ下面よりチャンバとは絶縁された支持棒により支持することや、数量が多い場合には支持竿16をチャンバの中で2つ以上構成し、それぞれに直流パルス発生回路22を接続して良い。
を流れる電流であり、電圧VAGは第1半導体スイッチ32のアノード−ゲート間電圧であり、電圧VLはインダクタ30の端子間電圧である。なお、パルス電圧の詳しいメカニズムについては例えば特許第3811681号に記載されている。
板状基材60として、リングを用いた。このリングは、外径φ250mm―内径φ100mm、板厚2.0mmで、表面に3μmのCrめっきが施されたSKD製のものである。また、チャンバ12は横1m×奥行き1m×高さ1mのものを用いた。
実施例7〜10,比較例4〜6は、パルス半値幅を1.0μsecとし、チャンバ12の内圧を種々変化させた以外は、実施例4と同様にして成膜を実施した。すなわち、チャンバ12の内圧を0.01〜20Paの範囲で設定して成膜を実施した。その結果を表2に示す。
プラズマ放電時のシース幅と直流パルス電圧のパルス半値幅とチャンバ12の内圧との関係を調べた。ここでは、アリオス(株)製のラングミュアプローブ プラズマモニターLPM−100を使用し、アルゴンガスを用いて測定した。このときの結果を図5に示す。図5から明らかなように、チャンバ12の内圧を0.1Pa以上の範囲に設定し、直流パルス電圧のパルス半値幅を0.1〜3μsecの範囲に設定することにより、シース幅を5mm以上40mm以下に制御することができることがわかった。このように、シース幅を5mm以上40mm以下に抑えれば、基板間隔を十分狭くすることが可能となる。しかし、チャンバ12の内圧が13Pa以上では、表2に示したようにDLC膜が得られないため、チャンバ12の内圧は0.1〜10Paの範囲で設定する必要がある。つまり、DLC膜量産装置10でDLC膜を量産するには、プラズマ発生時にチャンバ12の内圧を0.1〜10Pa、直流パルス電圧のパルス半値幅を0.1〜3μsecとすることが好ましいといえる。
板状基材60として、円形の金属板を用いた。この金属板は、外径φ250mm、板厚2.0mmのSUS304製の部材であり、金属表面の両面に厚み2mm、縦100×横100mmのポリカーボネート樹脂板又は塩化ビニル樹脂板が設置されたものである。また、チャンバ12は、横1m×奥行き1m×高さ1mのものを用いた。そして、実施例1〜6と同様にして、成膜の実施及び成膜後のDLC膜の評価を行った。ポリカーボネート樹脂板、塩化ビニル樹脂板の各表面のDLC膜の評価は、HEIDON:TYPE−32(新東科学(株))を使用してスクラッチ試験による膜の密着性評価を実施した。スクラッチ試験に用いた針は先端半径が50μmのダイヤモンド圧子であり、荷重は10mgfとした。樹脂などの柔らかい材料の上の硬質膜の評価は基材自体が柔らかいために硬度の測定が難しく、樹脂との密着性を確認することと目視判断とにより、良好なDLC膜かどうかの判断を行った。ポリカーボネート樹脂の結果を表3に、塩化ビニル樹脂の結果を表4に示す。表3と表4から明らかなように、チャンバ12の内圧は0.1〜10.0Paの範囲で設定する必要がある。
支持竿、17 主支持棒、18 副支持棒、20 上下連結棒、22 直流パルス発生回路、24 直流電源、26 コンデンサ、28 直流電源部、30 インダクタ、32
第1半導体スイッチ、32A アノード端子、32G ゲート端子、32K カソード端子、34 第2半導体スイッチ、36 アバランシェ形ダイオード、38 パワーMOSFET、38G ゲート端子、38S ソース端子、38D ドレイン端子、40 ゲート駆動回路、42 ダイオード、44 一次巻線側回路、48 コイル素子、50 二次巻線側回路、60 板状基材。
Claims (19)
- 複数枚の板状基材上に同時にダイヤモンド・ライク・カーボン(DLC)膜を生成するDLC膜量産方法であって、
(a)アースに接地されたチャンバ内に各板状基材に対向する対向電極を配置することなく、前記複数枚の板状基材を平行に等間隔に並べて配置する工程と、
(b)前記チャンバの内圧が0.1〜10Paになるように該チャンバに炭素源ガスを導入すると共に各板状基材に一斉にパルス半値幅が0.1〜3μsecの直流パルスの負電圧を印加することにより、プラズマを発生させて各板状基材上にDLC膜を生成する工程と、
を含むDLC膜量産方法。 - 前記工程(b)では、前記チャンバの内圧及び前記パルス半値幅に依存して決定されるシース幅が5mm以上40mm以下となるように、前記チャンバの内圧を0.1〜10Paの範囲内で設定すると共に前記パルス半値幅を0.1〜3μsecの範囲内で設定する、
請求項1に記載のDLC膜量産方法。 - 前記工程(b)では、隣り合う板状基材の間隔を、前記チャンバの内圧及び前記パルス半値幅に依存して決定されるシース幅の2倍を超えるように設定する、
請求項1又は2に記載のDLC膜量産方法。 - 前記工程(b)では、予め前記シース幅と前記チャンバの内圧と前記パルス半値幅との関係を定めた検量線を作成し、該検量線に基づいて所望のシース幅となるように前記チャンバの内圧及び前記パルス半値幅を設定する、
請求項2又は3に記載のDLC膜量産方法。 - 前記板状基材は、SUS材、SKD材、SS材又はSKH材からなる、
請求項1〜4のいずれか1項に記載のDLC膜量産方法。 - 前記板状基材は、金属上に設置された樹脂材である、
請求項1〜4のいずれか1項に記載のDLC膜量産方法。 - 前記板状基材は、耐摩耗膜により表面が被覆されている、
請求項5又は6に記載のDLC膜量産方法。 - 前記板状基材は、セラミックスの押出成形、射出成形又は乾式成形に用いられる部品である、
請求項5又は6に記載のDLC膜量産方法。 - 前記工程(b)では、前記直流パルスの発生源として、直流電源の両端にインダクタ、第1半導体スイッチ及び第2半導体スイッチが直列接続され、前記インダクタは、一端が前記第1半導体スイッチのアノード端子に接続されると共に他端がダイオードを介して前記第1半導体スイッチのゲート端子に接続され、前記ダイオードは、アノード端子が前記第1半導体スイッチのゲート端子に接続されており、前記第2半導体スイッチがターンオンされると前記第1半導体スイッチの導通に伴って前記インダクタに誘導エネルギが蓄積され、前記第2半導体スイッチがターンオフされると前記第1半導体スイッチのターンオフに伴って前記インダクタでパルス電圧が発生し該インダクタと磁気的に結合された前記コイル素子に前記パルス電圧を昇圧して供給する装置を使用する、
請求項1〜8のいずれか1項に記載のDLC膜量産方法。 - 複数枚の板状基材上に同時にダイヤモンド・ライク・カーボン(DLC)膜を生成するDLC膜量産装置であって、
(a)アースに接地されたチャンバ内に各板状基材に対向する対向電極を配置することなく、前記複数枚の板状基材を平行に等間隔に並べて配置する工程と、
(b)前記チャンバの内圧が0.1〜10Paになるように該チャンバに炭素源ガスを導入すると共に各板状基材に一斉にパルス半値幅が0.1〜3μsecの直流パルスの負電圧を印加することにより、プラズマを発生させて各板状基材上にDLC膜を生成する工程と、
を実現可能なDLC膜量産装置。 - 前記工程(b)では、前記チャンバの内圧及び前記パルス半値幅に依存して決定されるシース幅が5mm以上40mm以下となるように、前記チャンバの内圧を0.1〜10Paの範囲内で設定すると共に前記パルス半値幅を0.1〜3μsecの範囲内で設定する、
請求項10に記載のDLC膜量産装置。 - 前記工程(b)では、隣り合う板状基材の間隔を、前記チャンバの内圧及び前記パルス半値幅に依存して決定されるシース幅の2倍を超えるように設定する、
請求項10又は11に記載のDLC膜量産装置。 - 前記工程(b)では、予め前記シース幅と前記チャンバの内圧と前記パルス半値幅との関係を定めた検量線を作成し、該検量線に基づいて所望のシース幅となるように前記チャンバの内圧及び前記パルス半値幅を設定する、
請求項11又は12に記載のDLC膜量産装置。 - 前記板状基材は、SUS材、SKD材、SS材又はSKH材からなる、
請求項10〜13のいずれか1項に記載のDLC膜量産装置。 - 前記板状基材は、金属上に設置された樹脂材である、
請求項10〜13のいずれか1項に記載のDLC膜量産装置。 - 前記板状部材は、耐摩耗膜により表面が被覆されている、
請求項15に記載のDLC膜量産装置。 - 前記板状基材は、セラミックスの押出成形、射出成形又は乾式成形に用いられる部品である、
請求項15に記載のDLC膜量産装置。 - 前記樹脂材は、ポリカーボネート樹脂からなる、
請求項10〜13のいずれか1項に記載のDLC膜量産装置。 - 前記工程(b)では、前記直流パルスの発生源として、直流電源の両端にインダクタ、第1半導体スイッチ及び第2半導体スイッチが直列接続され、前記インダクタは、一端が前記第1半導体スイッチのアノード端子に接続されると共に他端がダイオードを介して前記第1半導体スイッチのゲート端子に接続され、前記ダイオードは、アノード端子が前記第1半導体スイッチのゲート端子に接続されており、前記第2半導体スイッチがターンオンされると前記第1半導体スイッチの導通に伴って前記インダクタに誘導エネルギが蓄積され、前記第2半導体スイッチがターンオフされると前記第1半導体スイッチのターンオフに伴って前記インダクタでパルス電圧が発生し該インダクタと磁気的に結合された前記コイル素子に前記パルス電圧を昇圧して供給する装置を使用する、
請求項10〜18のいずれか1項に記載のDLC膜量産装置。
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