JP2015045039A - プラズマｃｖｄ装置、成膜方法及びｄｌｃコーティング配管 - Google Patents
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Abstract
【課題】真空容器が無くても配管の内面に薄膜を成膜できるプラズマＣＶＤ装置を提供する。【解決手段】本発明の一態様は、配管１１の一端を封止する第１の封止部材と、前記配管の他端を封止する第２の封止部材と、前記第１の封止部材に接続され、前記配管内に原料ガスを導入するガス導入機構と、前記第２の封止部材に接続され、前記配管内を真空排気する排気機構と、前記配管内に配置された電極１５と、前記電極または前記配管に電気的に接続される高周波電源１４ａと、を具備するプラズマＣＶＤ装置である。【選択図】 図１
Description
本発明は、プラズマＣＶＤ装置、成膜方法及びＤＬＣコーティング配管に関する。
従来のプラズマＣＶＤ装置によって絶縁性を有する配管の外周面にＤＬＣ(Diamond Like Carbon)膜をコーティングする方法について説明する。
真空容器内に絶縁性を有する配管を導入し、その配管の中空部に電極を挿入し、真空容器を減圧状態とし、真空容器内に炭化水素ガスを導入して配管の外周面に炭化水素ガスを供給し、前記電極に電圧を印加して配管の外周面にプラズマを発生させることで、配管の外周面にＤＬＣ膜をコーティングする（例えば特許文献１参照）。
上記のプラズマＣＶＤ装置では、真空容器内で配管に薄膜を成膜するため、配管が大きくなるとその配管に合わせて真空容器も大きくする必要がある。例えば燃料用ガス（例えばメタンハイドレート）を搬送するような大きな配管の内面に薄膜を成膜しようとすると、真空容器も非常に大きくなり、装置の製造コストが高くなる。また、配管の内面に薄膜を成膜する作業を工場内で行う場合、大きな配管を工場まで運搬し、配管の内面に成膜した後に、その配管を設置する現場まで運搬する必要があり、運搬コストが高くなる。
本発明の一態様は、真空容器が無くても配管の内面に薄膜を成膜できるプラズマＣＶＤ装置または成膜方法を提供することを課題とする。
また、本発明の一態様は、配管内面にＤＬＣ膜を成膜したＤＬＣコーティング配管を提供することを課題とする。
また、本発明の一態様は、配管内面にＤＬＣ膜を成膜したＤＬＣコーティング配管を提供することを課題とする。
以下に、本発明の種々の態様について説明する。
［１］配管の一端を封止する第１の封止部材と、
前記配管の他端を封止する第２の封止部材と、
前記第１の封止部材に接続され、前記配管内に原料ガスを導入するガス導入機構と、
前記第２の封止部材に接続され、前記配管内を真空排気する排気機構と、
前記配管内に配置された電極と、
前記電極または前記配管に電気的に接続される高周波電源と、
を具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
［１］配管の一端を封止する第１の封止部材と、
前記配管の他端を封止する第２の封止部材と、
前記第１の封止部材に接続され、前記配管内に原料ガスを導入するガス導入機構と、
前記第２の封止部材に接続され、前記配管内を真空排気する排気機構と、
前記配管内に配置された電極と、
前記電極または前記配管に電気的に接続される高周波電源と、
を具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
［２］上記［１］において、
前記配管または前記電極にはアースが電気的に接続されていることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
前記配管または前記電極にはアースが電気的に接続されていることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
［３］上記［１］または［２］において、
前記高周波電源の周波数は１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚであることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
［４］上記［１］または［２］において、
前記高周波電源の周波数は５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚであることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
前記高周波電源の周波数は１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚであることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
［４］上記［１］または［２］において、
前記高周波電源の周波数は５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚであることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
［５］配管の一端を封止する第１の封止部材と、
前記配管の他端を封止する第２の封止部材と、
前記第１の封止部材に接続され、前記配管内に原料ガスを導入するガス導入機構と、
前記第２の封止部材に接続され、前記配管内を真空排気する排気機構と、
前記配管内に配置された電極と、
前記配管に電気的に接続される周波数が１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）の第１の高周波電源と、
前記配管に電気的に接続される周波数が２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの第２の高周波電源と、
前記電極に電気的に接続されるアースと、
を具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
前記配管の他端を封止する第２の封止部材と、
前記第１の封止部材に接続され、前記配管内に原料ガスを導入するガス導入機構と、
前記第２の封止部材に接続され、前記配管内を真空排気する排気機構と、
前記配管内に配置された電極と、
前記配管に電気的に接続される周波数が１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）の第１の高周波電源と、
前記配管に電気的に接続される周波数が２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの第２の高周波電源と、
前記電極に電気的に接続されるアースと、
を具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
［６］配管の一端を封止する第１の封止部材と、
前記配管の他端を封止する第２の封止部材と、
前記第１の封止部材に接続され、前記配管内に原料ガスを導入するガス導入機構と、
前記第２の封止部材に接続され、前記配管内を真空排気する排気機構と、
前記配管内に配置された電極と、
前記電極に電気的に接続される周波数が１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）の第１の高周波電源と、
前記電極に電気的に接続される周波数が２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの第２の高周波電源と、
前記配管に電気的に接続されるアースと、
を具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
前記配管の他端を封止する第２の封止部材と、
前記第１の封止部材に接続され、前記配管内に原料ガスを導入するガス導入機構と、
前記第２の封止部材に接続され、前記配管内を真空排気する排気機構と、
前記配管内に配置された電極と、
前記電極に電気的に接続される周波数が１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）の第１の高周波電源と、
前記電極に電気的に接続される周波数が２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの第２の高周波電源と、
前記配管に電気的に接続されるアースと、
を具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
［７］配管の一端を封止する第１の封止部材と、
前記配管の他端を封止する第２の封止部材と、
前記第１の封止部材に接続され、前記配管内に原料ガスを導入するガス導入機構と、
前記第２の封止部材に接続され、前記配管内を真空排気する排気機構と、
前記配管内に配置された電極と、
前記配管に電気的に接続される周波数が１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）の第１の高周波電源と、
前記電極に電気的に接続される周波数が２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの第２の高周波電源と、
を具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
前記配管の他端を封止する第２の封止部材と、
前記第１の封止部材に接続され、前記配管内に原料ガスを導入するガス導入機構と、
前記第２の封止部材に接続され、前記配管内を真空排気する排気機構と、
前記配管内に配置された電極と、
前記配管に電気的に接続される周波数が１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）の第１の高周波電源と、
前記電極に電気的に接続される周波数が２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの第２の高周波電源と、
を具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
［８］配管の一端を封止する第１の封止部材と、
前記配管の他端を封止する第２の封止部材と、
前記第１の封止部材に接続され、前記配管内に原料ガスを導入するガス導入機構と、
前記第２の封止部材に接続され、前記配管内を真空排気する排気機構と、
前記配管内に配置された電極と、
前記電極に電気的に接続される周波数が１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）の第１の高周波電源と、
前記配管に電気的に接続される周波数が２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの第２の高周波電源と、
を具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
前記配管の他端を封止する第２の封止部材と、
前記第１の封止部材に接続され、前記配管内に原料ガスを導入するガス導入機構と、
前記第２の封止部材に接続され、前記配管内を真空排気する排気機構と、
前記配管内に配置された電極と、
前記電極に電気的に接続される周波数が１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）の第１の高周波電源と、
前記配管に電気的に接続される周波数が２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの第２の高周波電源と、
を具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
［９］上記［１］乃至［８］のいずれか一項において、
前記第１の封止部材及び前記第２の封止部材それぞれは、前記配管の端部に接触させる真空シール部材を有することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
［１０］上記［９］において、
前記第１の封止部材及び前記第２の封止部材それぞれは、前記真空シール部材に接触して配置された絶縁部材を有することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
前記第１の封止部材及び前記第２の封止部材それぞれは、前記配管の端部に接触させる真空シール部材を有することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
［１０］上記［９］において、
前記第１の封止部材及び前記第２の封止部材それぞれは、前記真空シール部材に接触して配置された絶縁部材を有することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
［１１］上記［１］乃至［１０］のいずれか一項において、
前記第１の封止部材及び前記第２の封止部材の少なくとも一方の近傍で且つ前記配管内に配置された複数のアース板を具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
前記第１の封止部材及び前記第２の封止部材の少なくとも一方の近傍で且つ前記配管内に配置された複数のアース板を具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
［１２］上記［１１］において、
前記複数のアース板の相互間隔は５ｍｍ以下であることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
［１３］上記［１１］において、
前記複数のアース板の相互間隔は３ｍｍ以下であることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
前記複数のアース板の相互間隔は５ｍｍ以下であることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
［１３］上記［１１］において、
前記複数のアース板の相互間隔は３ｍｍ以下であることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
［１４］上記［１］乃至［１３］のいずれか一項において、
前記排気機構は、前記配管内のガスを集めるガス集め部材を有することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
前記排気機構は、前記配管内のガスを集めるガス集め部材を有することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
［１５］配管の両端を封止し、
前記配管内に原料ガスを導入し、
前記配管内に高周波出力を供給することによりプラズマＣＶＤ法によって前記配管の内面に膜を成膜することを特徴とする成膜方法。
前記配管内に原料ガスを導入し、
前記配管内に高周波出力を供給することによりプラズマＣＶＤ法によって前記配管の内面に膜を成膜することを特徴とする成膜方法。
［１６］上記［１５］において、
前記高周波出力の周波数は１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）であることを特徴とする成膜方法。
前記高周波出力の周波数は１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）であることを特徴とする成膜方法。
［１７］上記［１５］において、
前記配管内に、周波数が２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの高周波出力と周波数が１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）の高周波出力の両方を供給することを特徴とする成膜方法。
前記配管内に、周波数が２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの高周波出力と周波数が１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）の高周波出力の両方を供給することを特徴とする成膜方法。
［１８］配管と、
前記配管の内面に成膜されたＤＬＣ膜と、
を具備することを特徴とするＤＬＣコーティング配管。
前記配管の内面に成膜されたＤＬＣ膜と、
を具備することを特徴とするＤＬＣコーティング配管。
［１９］上記［１８］において、
前記配管は、金属配管またはセラミックス配管または樹脂配管であることを特徴とするＤＬＣコーティング配管。
前記配管は、金属配管またはセラミックス配管または樹脂配管であることを特徴とするＤＬＣコーティング配管。
本発明の一態様によれば、真空容器が無くても配管の内面に薄膜を成膜できるプラズマＣＶＤ装置または成膜方法を提供することができする。
また、本発明の一態様によれば、配管内面にＤＬＣ膜を成膜したＤＬＣコーティング配管を提供することができる。
また、本発明の一態様によれば、配管内面にＤＬＣ膜を成膜したＤＬＣコーティング配管を提供することができる。
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
［第１の実施形態］
＜プラズマＣＶＤ装置＞
図１は、本発明の一態様に係るプラズマＣＶＤ装置を模式的に示す断面図である。
プラズマＣＶＤ装置は、配管１１の内面に薄膜（例えばＤＬＣ膜）を成膜する装置である。配管１１は例えば金属配管またはセラミックス配管または樹脂配管である。
＜プラズマＣＶＤ装置＞
図１は、本発明の一態様に係るプラズマＣＶＤ装置を模式的に示す断面図である。
プラズマＣＶＤ装置は、配管１１の内面に薄膜（例えばＤＬＣ膜）を成膜する装置である。配管１１は例えば金属配管またはセラミックス配管または樹脂配管である。
プラズマＣＶＤ装置は、配管１１の一端を封止する第１の封止部材と、配管１１の他端を封止する第２の封止部材を有している。第１の封止部材は第１の蓋部材１２ａを有し、第１の蓋部材１２ａの一方面には絶縁部材１３ａが配置されており、絶縁部材１３ａの一方面には第１の真空シール部材３１ａが接触して配置されている。第２の封止部材は第２の蓋部材１２ｂを有し、第２の蓋部材１２ｂの一方面には絶縁部材１３ｂが配置されており、絶縁部材１３ｂの一方面には第２の真空シール部材３１ｂが配置されている。
第１の蓋部材１２ａは配管１１の一端を塞ぐものであり、第２の蓋部材１２ｂは配管１１の他端を塞ぐものである。第１の真空シール部材３１ａは、配管１１の一端を第１の封止部材で封止した際に配管１１の端部に接触して配管１１と第１の蓋部材１２ａとの気密性を保持するものである。絶縁部材１３ａは、第１の蓋部材１２ａと配管１１との絶縁を確実にとるものである。第２の真空シール部材３１ｂは、配管１１の一端を第２の封止部材で封止した際に配管１１の端部に接触して配管１１と第２の蓋部材１２ｂとの気密性を保持するものである。絶縁部材１３ｂは、第２の蓋部材１２ｂと配管１１との絶縁を確実にとるものである。第１及び第２の真空シール部材３１ａ，３１ｂそれぞれは例えば弾性材（例えばゴム）からなる板である。この板が薄くなっても絶縁部材１３ａ，１３ｂによって第１及び第２の蓋部材１２ａ，１２ｂそれぞれと配管１１との絶縁を確実にとることができ、異常放電の発生を抑制することができる。
第１の封止部材には配管１１内に原料ガスを導入するガス導入機構が接続されている。ガス導入機構は、ノズル１５、真空バルブ１６、マスフローコントローラ１７及び原料ガス発生源１８を有している。
ノズル１５は第１の蓋部材１２ａ、絶縁部材１３ａ及び第１の真空シール部材３１ａを貫通しており、第１の蓋部材１２ａ、絶縁部材１３ａ及び第１の真空シール部材３１ａそれぞれとノズル１５との間は気密性が保持されている。
ノズル１５の先端は配管１１の内側に位置され、ノズル１５の基端は配管１１の外側に位置されるようになっている。ノズル１５の基端は真空バルブ１６を介してマスフローコントローラ１７の一方側に接続されており、マスフローコントローラ１７の他方側は図示せぬ真空バルブなどを介して原料ガス発生源１８に接続されている。この原料ガス発生源１８は、配管１１の内面に成膜する薄膜によって発生させる原料ガスの種類が異なるが、ＤＬＣ膜を成膜する場合は例えば炭素と水素を含むガスを用いるとよい。また、配管１１の内側に位置するノズル１５の先端側には原料ガスを吹出すための孔（図示せず）が複数設けられている。
第２の封止部材には配管１１内を真空排気する排気機構（図示せず）が接続されている。この排気機構は、第２の蓋部材１２ｂ、絶縁部材１３ｂ及び第２の真空シール部材３１ｂを貫通する貫通口（図示せず）を有し、この貫通口は真空ポンプ（ＰＵＭＰ）に接続されている。これにより、配管１１の内部のガスは排気経路１９及び真空バルブ３３を通して真空ポンプ（ＰＵＭＰ）によって配管の外部へ排気される。
ノズル１５は、電極としても機能し、アースに電気的に接続されている。また、第１の蓋部材１２ａ及び第２の蓋部材１２ｂそれぞれは、アースに電気的に接続されている。
配管１１には高周波電源１４ａが電気的に接続されており、高周波電源１４ａはアースに電気的に接続されている。高周波電源の周波数は、１ＭＨｚ超であってもよいが、１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚであるとよく、より好ましくは５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚである。
＜成膜方法＞
図１に示すプラズマＣＶＤ装置を用いて配管１１の内面に薄膜を成膜する方法について説明する。
図１に示すプラズマＣＶＤ装置を用いて配管１１の内面に薄膜を成膜する方法について説明する。
まず、配管１１の一端に第１の真空シール部材３１ａを押し付けて第１の蓋部材１２ａによって配管１１の一端を塞ぎ、配管１１の他端に第２の真空シール部材３１ｂを押し付けて第２の蓋部材１２ｂによって配管１１の他端を塞ぐことで、配管１１の両端を封止する。また、配管１１に高周波電源１４ａを電気的に接続する。このようにして配管１１に図１に示すプラズマＣＶＤ装置を設置する。
次に、原料ガス発生源１８において原料ガス（例えばトルエン（Ｃ７Ｈ８））を発生させ、マスフローコントローラ１７によって原料ガスを所定流量に制御し、ノズル１５の複数の孔から原料ガスを配管１１内に吹き出させる。そして、このように制御された原料ガスの流量と排気機構の排気能力のバランスによって、配管１１内をＣＶＤ法による成膜に適した圧力に保つ。
次に、高周波電源１４ａによって配管１１に１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）の高周波出力を供給する。この際、ノズル１５はアースに接続されている。これにより、配管１１とノズル１５との間にプラズマが着火され、配管１１内にプラズマが発生され、配管１１の内面に薄膜（例えばＤＬＣ膜）が成膜される。
上記第１の実施形態によれば、従来技術のような真空容器が無くても配管１１の内面に薄膜を成膜することができる。このため、配管１１が大きくてもその配管に合わせた大きな真空容器が必要なくなり、プラズマＣＶＤ装置の製造コストを低く抑えることができる。また、配管１１の内面に薄膜を成膜する作業を配管を設置する現場で行うことができるため、工場内で成膜作業を行う場合に比べてコストを低減できる。
また、本実施形態では、周波数１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚのＲＦプラズマを用いるため、配管１１内で誘導加熱が起こりにくく、かつ成膜時に十分なＶＤＣが配管１１の内面にかかるので、硬度の高い薄膜を形成することができる。
なお、本実施形態では、配管１１に一つの周波数の高周波電源１４ａを電気的に接続し、配管１１に一つの周波数の高周波電力を供給しているが、これに限定されるものではなく、配管１１に、周波数が１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）の第１の高周波電源と周波数が２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの第２の高周波電源の両方を電気的に接続し、配管１１に周波数が１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）の高周波電力と周波数が２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの高周波電力の両方を同時に供給してもよい。
≪変形例１≫
図２は、図１に示すプラズマＣＶＤ装置の変形例１を模式的に示す断面図であり、図１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図２は、図１に示すプラズマＣＶＤ装置の変形例１を模式的に示す断面図であり、図１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
配管１１にアースを電気的に接続し、ノズル１５に高周波電源１４ａを電気的に接続する。ノズル１５と第１の蓋部材１２ａとは絶縁部材３５によって絶縁されている。
本変形例においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本変形例では、ノズル１５に一つの周波数の高周波電源１４ａを電気的に接続し、ノズル１５に一つの周波数の高周波電力を供給しているが、これに限定されるものではなく、ノズル１５に、周波数が１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）の第１の高周波電源と周波数が２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの第２の高周波電源の両方を電気的に接続し、ノズル１５に周波数が１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）の高周波電力と周波数が２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの高周波電力の両方を同時に供給してもよい。
≪変形例２≫
図３は、図１に示すプラズマＣＶＤ装置の変形例２を模式的に示す断面図であり、図１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図３は、図１に示すプラズマＣＶＤ装置の変形例２を模式的に示す断面図であり、図１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
配管１１に周波数が１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）の高周波電源１４ａを電気的に接続し、ノズル１５に周波数が２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの高周波電源１４ｂを電気的に接続する。ノズル１５と第１の蓋部材１２ａとは絶縁部材３５によって絶縁されている。
本変形例においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本変形例では、配管１１に高周波電源１４ａを電気的に接続し、ノズル１５に高周波電源１４ｂを電気的に接続しているが、ノズル１５に高周波電源１４ａを電気的に接続し、配管１１に高周波電源１４ｂを電気的に接続してもよい。
［第２の実施形態］
＜プラズマＣＶＤ装置＞
図４は、本発明の一態様に係るプラズマＣＶＤ装置を模式的に示す断面図であり、図１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
＜プラズマＣＶＤ装置＞
図４は、本発明の一態様に係るプラズマＣＶＤ装置を模式的に示す断面図であり、図１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
ガス導入機構は、ノズル２５、真空バルブ１６、マスフローコントローラ１７及び原料ガス発生源１８を有している。ノズル２５は第１の実施形態のノズル１５に比べて配管１１内に延出する長さが短い。配管１１の内側に位置するノズル２５の先端側には原料ガスを吹出すための孔（図示せず）が複数設けられている。
第２の封止部材には配管１１内を真空排気する排気機構が接続されている。この排気機構は、第２の蓋部材１２ｂを貫通する排気経路２１，２９を有し、この排気経路２１，２９の一端は真空ポンプ（ＰＵＭＰ）に接続されている。排気経路２１，２９の他端は配管１１内のガスを集めるガス集め部材２１ａを有している。ガス集め部材２１ａは、配管１１の中央から内面側に向けて開いた凹面を有する形状を備えている。これにより、ノズル２５の先端側から吹出された原料ガスがガス集め部材２１ａによって集められ、その集められた原料ガスが排気経路２１，２９及び真空バルブ３４を通って配管１１の外部へ排気される。
ノズル２５、第１の蓋部材１２ａ、絶縁部材２３ａ及び第１の真空シール部材３２ａの近傍には、アースに電気的に接続された複数のアース板２７が配置されている。つまり、複数のアース板２７は第１の封止部材の近傍で且つ配管１１内に配置されている。これにより、複数のアース板２７と配管１１の内面との間で放電させることができる。
ガス集め部材２１ａ、排気経路２１，２９、第２の蓋部材１２ｂ、絶縁部材２３ｂ及び第２の真空シール部材３２ｂの近傍には、アースに電気的に接続された複数のアース板２８が配置されている。つまり、複数のアース板２８は第２の封止部材の近傍で且つ配管１１内に配置されている。複数のアース板２８と配管１１の内面との間で放電させることができる。
本装置を長時間作動させることでノズル２５の表面に絶縁体のＣＶＤ膜が成膜されてしまい、その結果、ノズル２５と配管１１との間で放電が起こらなくなった場合に、ノズル２５の代わりに複数のアース板２７，２８が対向電極となり、複数のアース板２７，２８と配管１１の内面との間で放電を起こすことができる。従って、複数のアース板２７，２８を設けることにより、本装置を長時間連続して作動させることができるようになる。
また、複数のアース板２７，２８の相互間隔は５ｍｍ以下（より好ましくは３ｍｍ以下）が好ましい。これにより、複数のアース板２７，２８の相互間の隙間にＣＶＤ膜が成膜されることを抑制できる。その結果、本装置をより長時間連続して作動させることが可能となる。
＜成膜方法＞
図４に示すプラズマＣＶＤ装置を用いて配管１１の内面に薄膜を成膜する方法は、第１の実施形態と同様である。
図４に示すプラズマＣＶＤ装置を用いて配管１１の内面に薄膜を成膜する方法は、第１の実施形態と同様である。
本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本実施形態では、配管１１に一つの周波数の高周波電源１４ａを電気的に接続し、配管１１に一つの周波数の高周波電力を供給しているが、これに限定されるものではなく、配管１１に、周波数が１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）の第１の高周波電源と周波数が２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの第２の高周波電源の両方を電気的に接続し、配管１１に周波数が１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）の高周波電力と周波数が２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの高周波電力の両方を同時に供給してもよい。
≪変形例１≫
図５は、図４に示すプラズマＣＶＤ装置の変形例１を模式的に示す断面図であり、図４と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図５は、図４に示すプラズマＣＶＤ装置の変形例１を模式的に示す断面図であり、図４と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
配管１１にアースを電気的に接続し、ノズル２５に高周波電源１４ａを電気的に接続する。ノズル２５と第１の蓋部材１２ａとは絶縁部材３５によって絶縁されている。
本変形例においても第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本変形例では、ノズル２５に一つの周波数の高周波電源１４ａを電気的に接続し、ノズル２５に一つの周波数の高周波電力を供給しているが、これに限定されるものではなく、ノズル２５に、周波数が１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）の第１の高周波電源と周波数が２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの第２の高周波電源の両方を電気的に接続し、ノズル２５に周波数が１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）の高周波電力と周波数が２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの高周波電力の両方を同時に供給してもよい。
≪変形例２≫
図６は、図４に示すプラズマＣＶＤ装置の変形例２を模式的に示す断面図であり、図４と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図６は、図４に示すプラズマＣＶＤ装置の変形例２を模式的に示す断面図であり、図４と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
配管１１に周波数が１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ）の高周波電源１４ａを電気的に接続し、ノズル２５に周波数が２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの高周波電源１４ｂを電気的に接続する。ノズル２５と第１の蓋部材１２ａとは絶縁部材３５によって絶縁されている。
本変形例においても第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本変形例では、配管１１に高周波電源１４ａを電気的に接続し、ノズル２５に高周波電源１４ｂを電気的に接続しているが、ノズル２５に高周波電源１４ａを電気的に接続し、配管１１に高周波電源１４ｂを電気的に接続してもよい。
図７（Ａ）は、ＤＬＣ膜を成膜する前の配管の内面を撮影した写真である。図７（Ｂ）は、配管の内面にＤＬＣ膜を成膜し、その配管の内面を撮影した写真である。
図７（Ｂ）に示すように、配管の内面にＤＬＣ膜を成膜できることが確認された。
図７（Ｂ）に示すように、配管の内面にＤＬＣ膜を成膜できることが確認された。
１１ 配管
１２ａ 第１の蓋部材
１２ｂ 第２の蓋部材
１３ａ，１３ｂ 絶縁部材
１４ａ，１４ｂ 高周波電源
１５ ノズル
１６ 真空バルブ
１７ マスフローコントローラ
１８ 原料ガス発生源
１９ 排気経路
２１ 排気経路
２１ａ ガス集め部材
２３ａ，２３ｂ 絶縁部材
２５ ノズル
２７，２８ 複数のアース板
２９ 排気経路
３１ａ 第１の真空シール部材
３１ｂ 第２の真空シール部材
３２ａ 第１の真空シール部材
３２ｂ 第２の真空シール部材
３３，３４ 真空バルブ
３５ 絶縁部材
１２ａ 第１の蓋部材
１２ｂ 第２の蓋部材
１３ａ，１３ｂ 絶縁部材
１４ａ，１４ｂ 高周波電源
１５ ノズル
１６ 真空バルブ
１７ マスフローコントローラ
１８ 原料ガス発生源
１９ 排気経路
２１ 排気経路
２１ａ ガス集め部材
２３ａ，２３ｂ 絶縁部材
２５ ノズル
２７，２８ 複数のアース板
２９ 排気経路
３１ａ 第１の真空シール部材
３１ｂ 第２の真空シール部材
３２ａ 第１の真空シール部材
３２ｂ 第２の真空シール部材
３３，３４ 真空バルブ
３５ 絶縁部材
Claims (19)
- 配管の一端を封止する第１の封止部材と、
前記配管の他端を封止する第２の封止部材と、
前記第１の封止部材に接続され、前記配管内に原料ガスを導入するガス導入機構と、
前記第２の封止部材に接続され、前記配管内を真空排気する排気機構と、
前記配管内に配置された電極と、
前記電極または前記配管に電気的に接続される高周波電源と、
を具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。 - 請求項１において、
前記配管または前記電極にはアースが電気的に接続されることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。 - 請求項１または２において、
前記高周波電源の周波数は１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚであることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。 - 請求項１または２において、
前記高周波電源の周波数は５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚであることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。 - 配管の一端を封止する第１の封止部材と、
前記配管の他端を封止する第２の封止部材と、
前記第１の封止部材に接続され、前記配管内に原料ガスを導入するガス導入機構と、
前記第２の封止部材に接続され、前記配管内を真空排気する排気機構と、
前記配管内に配置された電極と、
前記配管に電気的に接続される周波数が１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの第１の高周波電源と、
前記配管に電気的に接続される周波数が２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの第２の高周波電源と、
前記電極に電気的に接続されるアースと、
を具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。 - 配管の一端を封止する第１の封止部材と、
前記配管の他端を封止する第２の封止部材と、
前記第１の封止部材に接続され、前記配管内に原料ガスを導入するガス導入機構と、
前記第２の封止部材に接続され、前記配管内を真空排気する排気機構と、
前記配管内に配置された電極と、
前記電極に電気的に接続される周波数が１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの第１の高周波電源と、
前記電極に電気的に接続される周波数が２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの第２の高周波電源と、
前記配管に電気的に接続されるアースと、
を具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。 - 配管の一端を封止する第１の封止部材と、
前記配管の他端を封止する第２の封止部材と、
前記第１の封止部材に接続され、前記配管内に原料ガスを導入するガス導入機構と、
前記第２の封止部材に接続され、前記配管内を真空排気する排気機構と、
前記配管内に配置された電極と、
前記配管に電気的に接続される周波数が１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの第１の高周波電源と、
前記電極に電気的に接続される周波数が２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの第２の高周波電源と、
を具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。 - 配管の一端を封止する第１の封止部材と、
前記配管の他端を封止する第２の封止部材と、
前記第１の封止部材に接続され、前記配管内に原料ガスを導入するガス導入機構と、
前記第２の封止部材に接続され、前記配管内を真空排気する排気機構と、
前記配管内に配置された電極と、
前記電極に電気的に接続される周波数が１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの第１の高周波電源と、
前記配管に電気的に接続される周波数が２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの第２の高周波電源と、
を具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。 - 請求項１乃至８のいずれか一項において、
前記第１の封止部材及び前記第２の封止部材それぞれは、前記配管の端部に接触させる真空シール部材を有することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。 - 請求項９において、
前記第１の封止部材及び前記第２の封止部材それぞれは、前記真空シール部材に接触して配置された絶縁部材を有することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。 - 請求項１乃至１０のいずれか一項において、
前記第１の封止部材及び前記第２の封止部材の少なくとも一方の近傍で且つ前記配管内に配置された複数のアース板を具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。 - 請求項１１において、
前記複数のアース板の相互間隔は５ｍｍ以下であることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。 - 請求項１１において、
前記複数のアース板の相互間隔は３ｍｍ以下であることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。 - 請求項１乃至１３のいずれか一項において、
前記排気機構は、前記配管内のガスを集めるガス集め部材を有することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。 - 配管の両端を封止し、
前記配管内に原料ガスを導入し、
前記配管内に高周波出力を供給することによりプラズマＣＶＤ法によって前記配管の内面に膜を成膜することを特徴とする成膜方法。 - 請求項１５において、
前記高周波出力の周波数は１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚであることを特徴とする成膜方法。 - 請求項１５において、
前記配管内に、周波数が２ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの高周波出力と周波数が１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの高周波出力の両方を供給することを特徴とする成膜方法。 - 配管と、
前記配管の内面に成膜されたＤＬＣ膜と、
を具備することを特徴とするＤＬＣコーティング配管。 - 請求項１８において、
前記配管は、金属配管またはセラミックス配管または樹脂配管であることを特徴とするＤＬＣコーティング配管。
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