JP7427139B1 - マスク治具、成膜方法および成膜装置 - Google Patents

Abstract

マスク治具（１）は、溶射法において用いられる。マスク治具（１）は、本体部（１１）を備える。本体部（１１）は、第１面（１１ａ）と、第２面（１１ｂ）とを含む。第２面（１１ｂ）は、第１面（１１ａ）とは反対側に位置する。本体部（１１）には、第１面（１１ａ）から第２面（１１ｂ）にまで到達する本体貫通穴（１２）が形成される。本体貫通穴（１２）に着脱可能な取付部材（１４）をさらに備える。取付部材（１４）には、本体貫通穴（１２）に挿入された状態で第１面（１１ａ）と第２面（１１ｂ）とを結ぶ第１方向に貫通する部材貫通穴（１５）が形成される。取付部材（１４）はイミド系樹脂により形成される。

Description

本開示は、マスク治具、取付部材、成膜方法および成膜装置に関する。

従来、溶射法の１つであるコールドスプレー法が知られている。コールドスプレー法では、キャリアガスと共に成膜材料を基材に噴射することで、当該基材上に成膜する（たとえば、特開２０１７－１７０３６９号公報参照）。

また、上述したコールドスプレー法などの溶射法において、成膜範囲を規定するため基材の表面上に配置されるマスク治具が用いられる（たとえば、特開２００２－３６１１３５号公報参照）。マスク治具に形成された貫通穴を介して基材の表面に成膜材料が供給されることにより、成膜領域の平面形状を規定できる。

特開２０１７－１７０３６９号公報 特開２００２－３６１１３５号公報

上述したコールドスプレー法などの溶射法において、マスク治具を用いる場合には、マスク治具の表面にも成膜材料からなる膜が形成される。マスク治具の表面への成膜を防止する観点から、特開２００２－３６１１３５号公報では、マスク治具の表面にＴｉＮ、ＡｌＮなどの表面硬化膜が形成される。しかしこの方法によってはマスク治具の表面への成膜を防止する効果は少ない。またＴｉＮ、ＡｌＮなどの窒化物材料の成膜は高価であり、実用性に欠ける。

上記の課題を解決する観点から、表面への成膜を抑制可能なポリアミドイミド製のマスク治具を用いることが考えられる。しかし当該マスク治具の製法および成膜性を考慮すれば、製造可能なマスク治具の寸法の範囲に制限がある。つまりサイズの大きいポリアミドイミド製のマスク治具を製造することは困難である。

本開示は上記の課題に鑑みなされたものである。その目的は、より安価に所望の寸法で形成可能であり、表面への成膜防止が可能なマスク治具、取付部材、成膜方法および成膜装置を提供することである。

本開示に係るマスク治具は、溶射法において用いるマスク治具であって、本体部を備える。本体部は、第１面と、第２面とを含む。第２面は、第１面とは反対側に位置する。本体部には、第１面から第２面にまで到達する本体貫通穴が形成される。本体貫通穴に着脱可能な取付部材をさらに備える。取付部材には、本体貫通穴に挿入された状態で第１面と第２面とを結ぶ第１方向に貫通する部材貫通穴が形成される。取付部材はイミド系樹脂により形成される。

本開示に係る取付部材は、溶射法において用いるマスク治具に備えられ、一方の端部から、その反対側の他方の端部まで貫通する部材貫通穴が形成されている。上記取付部材は、イミド系樹脂により形成される。

本開示に係る成膜方法は、基材の表面に対向するように、上記マスク治具を配置する工程を備える。配置する工程では、マスク治具の第１面が基材の表面に面するように、マスク治具が配置される。本開示に係る成膜方法は、マスク治具の貫通穴を介して、コールドスプレー法により成膜原料となる粉末を基材の表面に吹き付ける工程を備える。

本開示に係る成膜装置は、ノズルを含むスプレーガンと、粉末供給部と、ガス供給部と、上記マスク治具とを備える。粉末供給部は、スプレーガンに成膜原料となる粉末を供給する。ガス供給部は、スプレーガンに動作ガスを供給する。マスク治具は、基材とスプレーガンとの間に配置される。

本開示によれば、より安価に所望の寸法で形成可能であり、表面への成膜防止が可能なマスク治具、取付部材、成膜方法および成膜装置を提供できる。

本実施の形態に係る成膜装置の構成を示す模式図である。 本実施の形態に係るマスク治具を示す斜視図である。 図２におけるマスク治具の本体貫通穴および当該本体貫通穴に挿入されたキャップ部材の第１例を示す概略断面図である。 比較例に係るマスク治具と、マスク治具に覆われた基材側への粉末の供給態様を示す概略断面図である。 図２におけるマスク治具の本体貫通穴および当該本体貫通穴に挿入されたキャップ部材の第２例を示す概略断面図である。 図２におけるマスク治具の本体貫通穴および当該本体貫通穴に挿入されたキャップ部材の第３例を示す概略断面図である。 図２におけるマスク治具の本体貫通穴および当該本体貫通穴に挿入されたキャップ部材の第４例を示す概略断面図である。 図２におけるマスク治具の本体貫通穴および当該本体貫通穴に挿入されたキャップ部材の第５例を示す概略断面図である。 図２におけるマスク治具の本体貫通穴および当該本体貫通穴に挿入されたキャップ部材の第６例を示す概略断面図である。 本実施の形態に係る成膜方法を示すフローチャートである。

＜成膜装置の構成＞
図１は、本実施の形態に係る成膜装置の構成を示す模式図である。図１を参照して、成膜装置１００は、ノズル２ｂを含むスプレーガン２と、粉末供給部３と、ガス供給部４と、マスク治具１とを主に備える。

スプレーガン２は、スプレーガン本体部２ａと、ノズル２ｂと、ヒータ２ｃと、温度センサ９とを主に含む。スプレーガン本体部２ａの先端側である第１端にはノズル２ｂが接続されている。スプレーガン本体部２ａの後端側である第２端には配管６が接続されている。当該配管６はバルブ７を介してガス供給部４に接続されている。ガス供給部４は、配管６を介してスプレーガン２に動作ガスを供給する。バルブ７を開閉することで、ガス供給部４からスプレーガン２に対する動作ガスの供給状態を制御できる。配管６には圧力センサ８が設置されている。圧力センサ８はガス供給部４から配管６に供給される動作ガスの圧力を測定する。

スプレーガン本体部２ａの第２端からスプレーガン本体部２ａの内部に供給される動作ガスは、ヒータ２ｃにより加熱される。ヒータ２ｃはスプレーガン本体部２ａの第２端側に配置されている。スプレーガン本体部２ａの内部を矢印３１に沿って動作ガスが流れる。ノズル２ｂとスプレーガン本体部２ａとの接続部に温度センサ９が接続されている。温度センサ９はスプレーガン本体部２ａの内部を流れる動作ガスの温度を測定する。

ノズル２ｂには配管５が接続されている。配管５は粉末供給部３に接続されている。粉末供給部３は、配管５を介してスプレーガン２のノズル２ｂに成膜原料となる粉末を供給する。

マスク治具１は、基材２０とスプレーガン２との間に配置される。マスク治具１には本体貫通穴１２（図２参照）が形成されている。当該本体貫通穴１２は基材２０の表面における成膜領域を規定する。マスク治具１の具体的な構成は後述する。

＜成膜装置の動作＞
図１に示した成膜装置１００では、矢印３０に示すようにガス供給部４から配管６を介して動作ガスがスプレーガン２に供給される。動作ガスとしては、たとえば窒素、ヘリウム、ドライエアまたはそれらの混合物を用いることができる。動作ガスの圧力はたとえば１ＭＰａ程度である。動作ガスの流量はたとえば３００Ｌ／分以上５００Ｌ／分以下である。スプレーガン本体部２ａの第２端に供給された動作ガスは、ヒータ２ｃによって加熱される。動作ガスの加熱温度は、成膜原料の組成に応じて適宜設定されるが、たとえば１００℃以上５００℃以下とすることができる。スプレーガン本体部２ａからノズル２ｂに動作ガスは流れる。ノズル２ｂには、配管５を介して粉末供給部３から矢印３２に示すように成膜原料となる粉末１０が供給される。粉末１０としては、たとえばニッケル粉末、錫粉末、または錫粉末と亜鉛粉末との混合材料を用いることができる。あるいは粉末として、たとえばアルミニウムの粉末が用いられてもよい。粉末１０の粒径は、たとえば１μｍ以上５０μｍ以下である。

ノズル２ｂに供給された粉末１０は、動作ガスとともにノズル２ｂの先端から基材２０に向けて噴射される。基材２０の表面にはマスク治具１が配置されている。噴射された粉末１０はマスク治具１の本体貫通穴１２（図２参照）を介して基材２０の表面に到達する。基材２０の表面では、噴射された粉末１０を原料とする膜が形成される。

＜マスク治具の構成＞
図２は、本実施の形態に係るマスク治具を示す斜視図である。なお説明の便宜のため、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向が導入されている。図２を参照して、マスク治具１は、溶射法の一例であるコールドスプレー法において用いられる。マスク治具１は、本体部１１を備える。本体部１１は、第１面１１ａと、第２面１１ｂとを含む。第２面１１ｂは、第１面１１ａとは反対側に位置する。図２においては、第１面１１ａはＺ方向の上側に位置し、第２面１１ｂはＺ方向の下側に位置する。第１面１１ａが図１のノズル２ｂに近い側である。

本体部１１には、第１面１１ａから第２面１１ｂにまで到達する本体貫通穴１２が形成されている。本体貫通穴１２は、図２においては円形の平面形状を有している。ただしこれに限らず、本体貫通穴１２の平面形状は、正方形、正六角形などの正多角形であっても、楕円形であってもよい。

本体貫通穴１２は、図２においてはＸ方向に間隔をあけて４列、Ｙ方向に間隔をあけて２列形成されているが、本体貫通穴１２の形成される数はこれに限らず、適宜変更されてもよい。複数の本体貫通穴１２は、図２のように平面視においてたとえば線対称または点対称の位置関係となるように、偏在なく均等に配置されることが好ましい。

より具体的には、マスク治具１には、本体部１１を第１面１１ａから第２面１１ｂまで貫通するようにねじ止め穴１３が形成されている。複数のねじ止め穴１３が互いに間隔をあけて複数（一例として図２ではＸ方向に３列、Ｙ方向に３列）形成されている。複数のねじ止め穴１３は図２のように平面視においてたとえば線対称または点対称の位置関係となるように、偏在なく均等に配置されることが好ましい。ねじ止め穴１３を通すボルトなどの締結材を用いて、後述するベース治具がマスク治具１に固定される。このとき、ねじ止め穴１３および本体貫通穴１２が偏在なく均等に配置されれば、複数の本体貫通穴１２のいずれにもほぼ同じ圧力が加えられる。

本体貫通穴１２には、取付部材としてのキャップ部材１４が着脱可能に取り付けられている。キャップ部材１４は本体貫通穴１２の内部に挿入されることにより、マスク治具１に取り付けられる。キャップ部材１４は本体貫通穴１２から適宜外すことができる。キャップ部材１４は、複数の本体貫通穴１２のすべてに挿入されてもよいし、複数の本体貫通穴１２の一部のみに挿入されてもよい。一部の本体貫通穴１２のみに挿入される場合、任意の本体貫通穴１２を選択してそれらにキャップ部材１４を取り付け可能である。

図３は、図２におけるマスク治具の本体貫通穴および当該本体貫通穴に挿入されたキャップ部材の第１例を示す概略断面図である。図３は、Ｚ軸に沿って延びる直線（本体貫通穴１２の中心線）が乗る断面である。図３を参照して、キャップ部材１４には部材貫通穴１５が形成されている。部材貫通穴１５がキャップ部材１４をＺ方向の上側から下側に貫通する。言い換えれば部材貫通穴１５は、キャップ部材１４がマスク治具１の本体貫通穴１２に挿入された状態で、第１面１１ａと第２面１１ｂとを結ぶＺ方向にキャップ部材１４を貫通する。部材貫通穴１５が第１方向にキャップ方向を貫通するとは、その全体が第１面１１ａと第２面１１ｂとを結ぶように延びていることを意味する。したがって部材貫通穴１５はその全ての領域がＺ方向に平行またはほぼ平行であることを要さない。部材貫通穴１５はその一部の領域がＺ方向とは大きく異なる方向に延びてもよい。言い換えれば、部材貫通穴１５は第１方向の一方の端部（たとえば最上面１６）から他方の端部（たとえば最下面１７）に達するようにキャップ部材１４を貫通する。部材貫通穴１５の詳細については後述する。

本体部１１の本体貫通穴１２は、本体傾斜穴１２ａと、本体柱状穴１２ｂとを有している。本体柱状穴１２ｂは、本体貫通穴１２のうち第１方向（Ｚ方向またはこれに沿う方向）に延びる領域である。図３においては、本体柱状穴１２ｂは第２面１１ｂに連なるように、Ｚ方向の下側の領域に形成されている。これに対して本体傾斜穴１２ａは、本体貫通穴１２のうち第１面１１ａに連なり、Ｚ方向に対して傾斜する方向に延びる領域である。本体傾斜穴１２ａは、第１面１１ａに連なるように形成される場合、本体柱状穴１２ｂが延びる方向（Ｚ方向）に交差する断面の寸法（Ｘ方向などの寸法）が、第１面１１ａに向けて大きくなるように形成される。

本体傾斜穴１２ａのＺ方向に対する傾斜角度は任意であるが、たとえば３０°以上４５°以下であることが好ましい。ただし当該傾斜角度は３５°以上であってもよく、４０°以下であってもよい。

また図３の断面図では本体傾斜穴１２ａは直線状（すなわち本体傾斜穴１２ａは平面形状）である。ただしこれに限らず、本体傾斜穴１２ａは図３にて円弧状などの曲線状（すなわち本体傾斜穴１２ａは曲面形状）であってもよい。以上の本体傾斜穴１２ａの特徴は、次に述べる部材傾斜領域１４ａについても同様である。

図３に示すように、第１例のキャップ部材１４は、本体貫通穴１２に挿入された状態で、Ｚ方向について、第１面１１ａに対して上側（第１面１１ａに対して本体部１１の外側）に突出している。より具体的には、キャップ部材１４の本体は、部材傾斜領域１４ａと、部材柱状領域１４ｂと、水平領域１４ｃとを有している。部材傾斜領域１４ａは、キャップ部材１４が本体貫通穴１２に挿入された状態で、キャップ部材１４のうちＺ方向の最も上側に形成され、Ｚ方向に対して傾斜する方向に延びる領域である。部材傾斜領域１４ａの一部（最上部）が、本体部１１内に収まることなく、第１面１１ａよりも上側に突出している。図３中の点線で示す境界ｂ１は、キャップ部材１４における部材傾斜領域１４ａと部材柱状領域１４ｂとの境界である。すなわち境界ｂ１の上側が部材傾斜領域１４ａである。境界ｂ１は、キャップ部材１４の外壁面（本体貫通穴１２に対向する最外部の面）のうちＺ方向に延びる部分とＺ方向から傾斜して延びる部分との境界から拡がり、部材傾斜領域１４ａの最上面１６に平行な面である。部材傾斜領域１４ａの少なくとも一部が、第１面１１ａに対して上側に突出している。図３のように、キャップ部材１４の最上面１６は、本体貫通穴１２に挿入された状態で、その全体が第１面１１ａの外側に配置されてもよい。

部材柱状領域１４ｂは、キャップ部材１４が本体貫通穴１２に挿入された状態で、Ｚ方向に沿って延びる領域である。部材柱状領域１４ｂは、部材傾斜領域１４ａの下側に形成され、特に境界ｂ１と境界ｂ２とに挟まれた領域である。境界ｂ２は、キャップ部材１４における部材柱状領域１４ｂと水平領域１４ｃとの境界である。境界ｂ２は、後述する部材貫通穴１５の部材柱状穴１５ｂの最下部から拡がり、部材水平穴１５ｃと同一の面上に配置される。本体貫通穴１２に挿入された状態で、境界ｂ２は、ＸＹ平面に平行な面であってもよい。

水平領域１４ｃは、キャップ部材１４が本体貫通穴１２に挿入された状態で、キャップ部材１４のうちＺ方向の最も下側に形成され、ＸＹ平面に沿って拡がる領域である。より具体的には、水平領域１４ｃは、部材柱状領域１４ｂとの境界ｂ２の下側の領域である。水平領域１４ｃは、図３の断面図において、部材柱状領域１４ｂからＸ方向およびＹ方向の内側に向けて延びている。図３の水平領域１４ｃの最下面１７は、第２面１１ｂと同一の面となってもよい。

以上より、本体傾斜穴１２ａは部材傾斜領域１４ａに接し、本体柱状穴１２ｂは部材柱状領域１４ｂおよび水平領域１４ｃに接する。

キャップ部材１４の部材貫通穴１５は、内壁として形成される。部材貫通穴１５は、Ｚ方向上側から順に、部材傾斜穴１５ａと、部材柱状穴１５ｂと、部材水平穴１５ｃと、部材小径穴１５ｄとを有している。図３の断面において、部材傾斜穴１５ａは、Ｚ方向に対して傾斜している。部材柱状穴１５ｂは部材傾斜穴１５ａの下側に形成され、Ｚ方向に沿って延びている。部材水平穴１５ｃは、境界ｂ２の平面の内側に、これと同一面となるように（ＸＹ平面に沿って）形成されている。部材小径穴１５ｄは部材柱状穴１５ｂおよび部材水平穴１５ｃの下側に形成され、部材水平穴１５ｃの最も内側の部分から延びている。部材小径穴１５ｄは部材柱状穴１５ｂと同様にＺ方向に沿って柱状に延びるが、Ｘ方向およびＹ方向の幅（径）が部材柱状穴１５ｂに比べて小さい。部材小径穴１５ｄのＸ方向（Ｙ方向）の寸法は、溶射により形成される成膜部分のサイズに依存する。ただし一例として、部材小径穴１５ｄのＸ方向（Ｙ方向）の寸法は、部材柱状穴１５ｂのＸ方向（Ｙ方向）の寸法の２５％以上５０％以下であってもよい。あるいは部材小径穴１５ｄは部材柱状穴１５ｂの寸法の３０％以上でも３５％以上でもよいし、４５％以下でも４０％以下でもよい。

以上の構成を有する図３では、本体貫通穴１２、キャップ部材１４、部材貫通穴１５ともに、Ｚ方向の上側から下側に向けて、Ｘ方向およびＹ方向の寸法（径）が小さくなる。

＜材料＞
マスク治具１の本体部１１を構成する材料は、たとえばステンレス鋼、鋼、銅などの金属、カーボン、アルミナなどのセラミックスなどを適用できる。またキャップ部材１４は、イミド系樹脂であるたとえばポリアミドイミド（ＰＡＩ）により形成される。イミド系樹脂として、ポリアミドイミドの他にたとえばポリイミドが用いられてもよい。

次に、現状と課題について適宜述べながら、本実施の形態の作用効果について説明する。

＜現状の課題＞
図４は、比較例に係るマスク治具と、マスク治具に覆われた基材側への粉末の供給態様を示す概略断面図である。図４を参照して、比較例のマスク治具１は、本実施の形態と同様に、第１面１１ａから第２面１１ｂまで本体部１１を貫通する本体貫通穴１２が形成される。

コールドスプレー法用のマスク治具１は、使用時に表面への粉末１０の堆積、成膜、更には成膜用の粉末１０の衝突による劣化が起こる。このためマスク治具１は、交換頻度が高い消耗部材である。そのような劣化を抑制し、ベース治具２１に設置された所望の基材２０上への高効率な成膜を可能とする観点から、表面に成膜されにくいポリアミドイミドによりマスク治具１またはこれを覆う板状のカバーが製造されることがある。しかしポリアミドイミドは高価である。製造コストを削減するために、成形法によりポリアミドイミド製のマスク治具１が製造されるが、その場合、製造可能なマスク治具１のサイズが小さくなる。

大型の基材に成膜するためには、基材が大きい分だけマスク治具１を大きく作る必要が生じる。しかるに上記より、大きいサイズのポリアミドイミドからなるマスク治具１の製造に、安価な成形法を適用することは困難である。またそもそも大型のマスク治具１の全体を高価なポリアミドイミドで形成すれば価格の高騰を招く。

＜作用効果＞
上記の課題を解決する観点から、本開示に係るマスク治具は、溶射法において用いられる。マスク治具１は、本体部１１を備える。本体部１１は、第１面１１ａと、第２面１１ｂとを含む。第２面１１ｂは、第１面１１ａとは反対側に位置する。本体部１１には、第１面１１ａから第２面１１ｂにまで到達する本体貫通穴１２が形成される。本体貫通穴１２に着脱可能な取付部材（キャップ部材１４）をさらに備える。キャップ部材１４には、本体貫通穴１２に挿入された状態で第１面１１ａと第２面１１ｂとを結ぶ第１方向（Ｚ方向またはこれに沿った方向）に貫通する部材貫通穴１５が形成される。キャップ部材１４はイミド系樹脂により形成される。

溶射法（コールドスプレー法）は、比較的小さい範囲の成膜を得意とする成膜方法である。このため本体部１１のうち成膜しようとする比較的小さい範囲のみに本体貫通穴１２が形成され、部材貫通穴１５が形成されたキャップ部材１４が挿入される。キャップ部材１４により、本体貫通穴１２を保護できるとともに、本体部１１を交換することなく随時キャップ部材１４のみを容易に交換できる。キャップ部材１４は本体貫通穴１２に挿入するだけで設置できる。このためキャップ部材１４は、ねじ止めなどの作業を要さず、短時間で容易に設置および取り外しができる。キャップ部材１４は本体部１１よりサイズが小さいため、ポリアミドイミドの材料費が削減できる。また本体部１１は金属などにより製造されるため、その製造において成形法を用いる必要はない。このため大型の基材２０用の、任意の寸法（たとえば従来よりも大型）の本体部１１（マスク治具１）を容易に製造できる。またキャップ部材１４はイミド系樹脂からなるため、キャップ部材１４の表面への成膜を抑える効果が確保できる。

以上より、必要な箇所（その真下にて成膜を要する比較的小さい範囲）に特化したイミド系樹脂の使用によるコスト削減効果と、意図せぬ成膜をキャップ部材１４が防ぐ効果と、交換作業の時間短縮、容易化と、マスク治具１の寸法をより広範囲に選択できる効果とのすべてを得ることができる。

上記マスク治具１において、本体部１１には、間隔をあけて複数の本体貫通穴１２が配置されていてもよい。それぞれの本体貫通穴１２にキャップ部材１４を取り付けるだけでマスク治具１が使用可能となる。このためマスク治具１の本体部１１の全体にイミド系樹脂のカバーを被せる構成に比べて、イミド系樹脂の材料費が削減できる。

上記マスク治具１において、キャップ部材１４は、本体貫通穴１２に挿入された状態で、Ｚ方向について、第１面１１ａおよび第２面１１ｂの少なくともいずれかに対して突出している。つまりキャップ部材１４は、第１面１１ａおよび第２面１１ｂの少なくともいずれかに対して、本体部１１の外側に突出している。たとえば第１面１１ａに対して上側に突出している場合、本体貫通穴１２に挿入されたキャップ部材１４が第２面１１ｂ側（下側）から落下する不具合を抑制できる。また第１面１１ａの上側に突出すれば、突出した部分からキャップ部材１４を容易に取り出すことができる。

上記マスク治具１において、本体貫通穴１２は、第１面１１ａおよび第２面１１ｂの少なくともいずれかに連なる部分に、Ｚ方向に対し傾斜する本体傾斜穴１２ａを有してもよい。たとえば第１面１１ａに連なる部分に本体傾斜穴１２ａを有する場合、本体貫通穴１２に挿入された状態のキャップ部材１４にも本体傾斜穴１２ａに平行な部材傾斜領域が設けられる。これにより、本体貫通穴１２に挿入されたキャップ部材１４が第２面１１ｂ側（下側）から落下する不具合を抑制できる。また傾斜部を有する構成にすれば、傾斜部を有さない構成に比べて、第１面１１ａ側（上側）からキャップ部材１４を容易に取り出すことができる。

上記マスク治具１において、キャップ部材１４は、本体貫通穴１２に挿入された状態で、Ｚ方向に沿って延びる部材柱状領域１４ｂと、部材柱状領域１４ｂに対し傾斜する部材傾斜領域１４ａとを含む。部材傾斜領域１４ａの少なくとも一部が、第１面１１ａに対して突出している。このように傾斜部が本体部１１から突出する構成とすれば、本体貫通穴１２に挿入されたキャップ部材１４が第２面１１ｂ側（下側）から落下する不具合を抑制できる。またこのような構成とすれば、部材傾斜領域１４ａを用いて、第１面１１ａ側（上側）からキャップ部材１４を容易に取り出すことができる。なお部材傾斜領域１４ａを有することにより、たとえば次に述べるフランジ領域を有する場合に比べてより容易に、第１面１１ａ側（上側）からキャップ部材１４を取り出すことができる。

本開示に係る取付部材は、溶射法において用いるマスク治具１に備えられるキャップ部材１４であり、一方の端部（最上面１６）から他方の端部（最下面１７）まで貫通する部材貫通穴１５が形成されている。キャップ部材１４はイミド系樹脂により形成される。

キャップ部材１４が、溶射法において用いるマスク治具１に備えられる。このため上記のように、必要な箇所（本体貫通穴１２）に特化したイミド系樹脂の使用によるコスト削減効果と、意図せぬ成膜をキャップ部材１４が防ぐ効果と、交換作業の時間短縮、容易化と、マスク治具１の寸法をより広範囲に選択できる効果とのすべてを得ることができる。

上記キャップ部材１４は、部材柱状領域１４ｂと、部材傾斜領域１４ａとを含む。部材柱状領域１４ｂの貫通穴である部材柱状穴１５ｂは、柱状に延びる。このため部材柱状領域１４ｂは、延びる方向（Ｚ方向）に直交する任意の断面が同一となる（延びる方向について互いに異なる位置の断面が互いに同一になり、断面が変化しない）。部材傾斜領域１４ａは、図３の断面において、部材柱状領域１４ｂの延びる方向（Ｚ方向）についての一方の端部（たとえば図３の境界ｂ１）から、部材柱状領域１４ｂに対して傾斜する方向に延びる。

本開示に係る成膜装置１００は、ノズル２ｂを含むスプレーガン２と、粉末供給部３と、ガス供給部４と、上記マスク治具１とを備える。粉末供給部３は、スプレーガン２に成膜原料となる粉末を供給する。ガス供給部４は、スプレーガン２に動作ガスを供給する。マスク治具１は、基材２０とスプレーガン２との間に配置される。

この場合、上述したマスク治具１を用いることで、当該マスク治具１に対する成膜原料の堆積を抑制できるので、マスク治具１を用いた成膜プロセスを連続的に行うことができる時間を長くすることができる。

＜マスク治具の変形例＞
図５は、図２におけるマスク治具の本体貫通穴および当該本体貫通穴に挿入されたキャップ部材の第２例を示す概略断面図である。図５を参照して、マスク治具１およびキャップ部材１４の第２例について、第１例と同一の部分には原則同一の符号を付し、機能等が同一である限りその説明を繰り返さない。ただし図５においては、図３のようなＺ方向に対して傾斜する部分を有さない。すなわち図５の本体貫通穴１２はＺ方向に沿って延びる本体柱状穴１２ｂのみからなり、本体柱状穴１２ｂが第１面１１ａから第２面１１ｂに達するように延びている。

図５に示すように、第２例のキャップ部材１４の本体は、部材柱状領域１４ｂと、水平領域１４ｃと、フランジ領域１４ｆとを有している。フランジ領域１４ｆは、キャップ部材１４が本体貫通穴１２に挿入された状態で、キャップ部材１４のうちＺ方向の最も上側に形成される。図５中の点線を境界ｂ１とすれば、その上側がフランジ領域１４ｆである。境界ｂ１は、キャップ部材１４におけるフランジ領域１４ｆと部材柱状領域１４ｂとの境界である。境界ｂ１は、フランジ領域１４ｆの下面と同一の面上にある。境界ｂ１は、図５においてキャップ部材１４のうち本体部１１内と本体部１１外との境界である第１面１１ａと同一の面上に配置され、ＸＹ平面に沿ってもよい。フランジ領域１４ｆは、この境界ｂ１よりも本体部１１の外側に配置される。フランジ領域１４ｆは、ＸＹ平面に沿う形状を有する。したがって、図５ではフランジ領域１４ｆは、第１面１１ａの外側に配置され、その下面が第１面１１ａに対向している。フランジ領域１４ｆは、その下面が第１面１１ａに接触していてもよい。

部材貫通穴１５は、Ｚ方向上側から順に、部材柱状穴１５ｂと、部材水平穴１５ｃと、部材小径穴１５ｄとを有している。部材柱状穴１５ｂはフランジ領域１４ｆの最上面から、部材柱状穴１５ｂと部材水平穴１５ｃとの境界ｂ２まで、Ｚ方向に沿って延びている。境界ｂ２は、キャップ部材１４における部材柱状領域１４ｂと水平領域１４ｃとの境界である。境界ｂ２は、部材貫通穴１５の部材柱状穴１５ｂの最下部から拡がり、部材水平穴１５ｃと同一の面上に配置される。本体貫通穴１２に挿入された状態で、境界ｂ２は、ＸＹ平面に平行な面であってもよい。

フランジ領域１４ｆのＸ方向（Ｙ方向）に沿う寸法は、本体貫通穴１２のＸ方向の幅の寸法の１５％以上３０％以下であることが好ましく、その中でも２０％以上２５％以下であることがより好ましい。

図６は、図２におけるマスク治具の本体貫通穴および当該本体貫通穴に挿入されたキャップ部材の第３例を示す概略断面図である。図６を参照して、マスク治具１およびキャップ部材１４の第３例について、第２例と同一の部分には原則同一の符号を付し、機能等が同一である限りその説明を繰り返さない。ただし図６においては、フランジ領域１４ｆのみならず、水平領域１４ｃも、本体部１１から突出している。図６中の点線で示す境界ｂ２は、図５と同様にキャップ部材１４における部材柱状領域１４ｂと水平領域１４ｃとの境界であるが、図５の境界ｂ２よりも下側に位置する。図６のように境界ｂ２は、第２面１１ｂと同一の面上に配置され、ＸＹ平面に沿ってもよい。水平領域１４ｃは、この境界ｂ２よりもＺ方向の下側であり、本体部１１の外側に配置される。水平領域１４ｃは、ＸＹ平面に沿う形状を有する。キャップ部材１４の最下面１７は第２面１１ｂよりも下側（本体部１１の外側）に配置される。

図６においては、境界ｂ１が第１面１１ａと同一面上に、境界ｂ２が第２面１１ｂと同一面上に配置される。このため境界ｂ１と境界ｂ２との間の部材柱状領域１４ｂは、その全体が本体部１１の本体貫通穴１２（本体柱状穴１２ｂ）内に収まる。本体柱状穴１２ｂは部材柱状領域１４ｂのみに接する。

図６のように本体貫通穴１２内に挿入されたキャップ部材１４が第２面１１ｂから下方に突出する場合、第２面１１ｂ側から押し上げることによってキャップ部材１４を容易に取り外せる。このため図６では、第１面１１ａ側と第２面１１ｂ側とのいずれからであっても、容易にキャップ部材１４を取り外せる。

図７は、図２におけるマスク治具の本体貫通穴および当該本体貫通穴に挿入されたキャップ部材の第４例を示す概略断面図である。図７を参照して、マスク治具１およびキャップ部材１４の第４例について、第１例と同一の部分には原則同一の符号を付し、機能等が同一である限りその説明を繰り返さない。ただし図７においては、本体貫通穴１２は、Ｚ方向上側から順に、本体傾斜穴１２ａと、本体柱状穴１２ｂとに加え、本体水平穴１２ｃと、本体小径穴１２ｄとを有している。図７のキャップ部材１４の本体は、Ｚ方向上側から順に、部材傾斜領域１４ａと、部材柱状領域１４ｂと、水平領域１４ｃとに加え、部材小径領域１４ｄを有している。図７の部材貫通穴１５は、Ｚ方向上側から順に、部材傾斜穴１５ａと、部材柱状穴１５ｂと、部材水平穴１５ｃと、部材小径穴１５ｄとを有している。

図７の断面図において、本体水平穴１２ｃは、本体柱状穴１２ｂの最下部から、Ｘ方向（Ｙ方向）の内側に向けて、ＸＹ平面に沿って延びている。図３において第２面１１ｂと同一の面であるキャップ部材１４の水平領域１４ｃの最下面１７が、図７では第２面１１ｂよりも第１面１１ａ側に配置される。ただし図７においても水平領域１４ｃの最下面が第２面１１ｂと同一の面となり、部材小径領域１４ｄが第２面１１ｂの外側に突出してもよい。あるいは水平領域１４ｃの少なくとも一部が第２面１１ｂの外側に突出してもよい。これにより、第２面１１ｂ側からの押し上げによるキャップ部材１４の本体部１１からの取り外しが容易になる。本体小径穴１２ｄは、本体柱状穴１２ｂおよび本体水平穴１２ｃの下側に形成される。本体小径穴１２ｄは、本体水平穴１２ｃの最も内側の部分から延びている。本体小径穴１２ｄは本体柱状穴１２ｂと同様にＺ方向に沿って柱状に延びるが、Ｘ方向およびＹ方向の幅（径）が本体柱状穴１２ｂに比べて小さい。図７においては、本体小径穴１２ｄが第２面１１ｂに連なるように、Ｚ方向の最も下側の領域に形成されている。

第２面１１ｂにおいて、本体小径穴１２ｄの外側に隣接するように、Ｚ方向に延びる切欠き部１１ｃが形成されている。切欠き部１１ｃはＺ方向が深さ方向であり、Ｚ方向に延びている。切欠き部１１ｃは本体小径穴１２ｄの周囲に１周形成される。ただし切欠き部１１ｃは本体小径穴１２ｄの周囲（周方向）の一部のみに形成されてもよい。

図７のキャップ部材１４において、水平領域１４ｃは、境界ｂ２と境界ｂ３とに挟まれた領域である。境界ｂ１および境界ｂ２は図３と同様である。境界ｂ３は、キャップ部材１４における水平領域１４ｃと部材小径領域１４ｄとの境界である。すなわち境界ｂ３の上側が水平領域１４ｃである。図７のように挿入された状態で、境界ｂ３は、本体水平穴１２ｃと同一の面上であってもよい。部材小径領域１４ｄは、図７における境界ｂ３よりも下側の領域であり、第２面１１ｂに連なる。

図７において、部材水平穴１５ｃおよび部材小径穴１５ｄは図３と同様に形成される。ただし図７ではＺ方向に延びる部材小径領域１４ｄを有する点が図３とは異なるため、図７の部材小径穴１５ｄは図３の部材小径穴１５ｄよりもＺ方向に長い。図７のように、部材小径穴１５ｄは同図の部材柱状穴１５ｂよりもＺ方向に長く、本体小径穴１２ｄは同図の本体柱状穴１２ｂよりもＺ方向に短くてもよい。

図７のキャップ部材１４においても、部材傾斜領域１４ａの最上面１６から、図５と同様の水平方向に沿って延びるフランジ領域１４ｆが形成されてもよい。

図８は、図２におけるマスク治具の本体貫通穴および当該本体貫通穴に挿入されたキャップ部材の第５例を示す概略断面図である。図８を参照して、図５の第２例のように傾斜部分を有さないキャップ部材１４の構成と、図７の第４例のように本体小径穴１２ｄ、部材小径領域１４ｄを有する構成とが組み合わせられてもよい。図８における境界ｂ１は、キャップ部材１４における部材柱状領域１４ｂと水平領域１４ｃとの境界である。境界ｂ１は、部材柱状穴１５ｂの最下部から拡がり、部材水平穴１５ｃと同一の面上に配置される。境界ｂ２は、キャップ部材１４における水平領域１４ｃと部材小径領域１４ｄとの境界である。図８のように挿入された状態で、境界ｂ２は、本体水平穴１２ｃと同一の面上であってもよい。図８の本体部１１には、図７と同様に切欠き部１１ｃが形成されてもよい。なお図８には図５のフランジ領域１４ｆが形成されないが、図８にて図５と同様のフランジ領域１４ｆが、部材柱状領域１４ｂの上方に形成されてもよい。

図７および図８の、切欠き部１１ｃを有する例においては、本体小径穴１２ｄおよび部材小径領域１４ｄが形成されるが、このような例に限られない。図９は、図２におけるマスク治具の本体貫通穴および当該本体貫通穴に挿入されたキャップ部材の第６例を示す概略断面図である。図９を参照して、第６例は図３（第１例）と同様の構成に対し、切欠き部１１ｃが形成されている。たとえば図３のように本体小径穴１２ｄおよび部材小径領域１４ｄを有さない例であっても、第２面１１ｂにおける本体貫通穴１２（本体柱状穴１２ｂ）に隣接する位置に切欠き部１１ｃが形成されてもよい。図示しないが、図５および図６の各例に対しても、図９と同様の位置に切欠き部１１ｃが形成されてもよい。

なお、上記の各例（図３および図５～図９）のキャップ部材１４はいずれも、一般公知の射出成形などの、樹脂の成形体の成形方法により形成される。ただし射出成形の代わりに、樹脂材料を切削加工することによりキャップ部材１４が形成されてもよい。またマスク治具１の本体部１１は、たとえばこれが金属製である場合、切削加工またはプレス加工により形成される。また上記の各例のキャップ部材１４の本体部１１への取り付け方法はいずれも同様であり、第１面１１ａ上から下方に挿入することが好ましい。

＜変形例の作用効果＞
上記マスク治具１において、図５の第２例、図６の第３例のように、キャップ部材１４は、本体貫通穴１２に挿入された状態で、Ｚ方向に沿って延びる部材柱状領域１４ｂと、部材柱状領域１４ｂの端部（たとえば最上部の境界ｂ１）からＺ方向に交差する方向（ＸＹ平面に沿う方向）に拡がるフランジ領域１４ｆとを含む。フランジ領域１４ｆは、第１面１１ａの外側に配置され、第１面１１ａに対向している。フランジ領域１４ｆが本体部１１から突出する構成とすれば、本体貫通穴１２に挿入されたキャップ部材１４が第２面１１ｂ側（下側）から落下する不具合を抑制できる。またこのような構成とすれば、第１面１１ａ側（上側）からキャップ部材１４を容易に取り出すことができる。

上記マスク治具１において、図７の第４例、図８の第５例のように、本体部１１の、第２面１１ｂにおける本体貫通穴１２に隣接する位置には、第２面１１ｂから第１面１１ａに向かうＺ方向に延びる凹部としての切欠き部１１ｃが形成されてもよい。切欠き部１１ｃにおいて、これに隣接するキャップ部材１４の外壁面などが露出する。このため当該外壁面などを第２面１１ｂの切欠き部１１ｃから押すことにより、キャップ部材１４を本体貫通穴１２から容易に取り出すことができる。

上記キャップ部材１４は、部材柱状領域１４ｂと、フランジ領域１４ｆとを含む。部材柱状領域１４ｂの貫通穴である部材柱状穴１５ｂは、柱状に延びる。このため部材柱状領域１４ｂは、延びる方向（Ｚ方向）に直交する任意の断面が同一となる（延びる方向について互いに異なる位置の断面が互いに同一になり、断面が変化しない）。フランジ領域１４ｆは、図５の断面（図３の断面と同じ）において、部材柱状領域１４ｂの延びる方向（Ｚ方向）についての一方の端部（たとえば図５の境界ｂ１）から、部材柱状領域１４ｂに対して交差する平面（ＸＹ平面）を有するように拡がる。フランジ領域１４ｆは部材柱状領域１４ｂと部分的に連なる。

＜成膜方法＞
図１０は、本実施の形態に係る成膜方法を示すフローチャートである。図１０を参照して、当該成膜方法は、図３および図５～図９に示した本体貫通穴１２を有するマスク治具１および成膜装置１００を用いて実施される成膜方法であって、準備工程（Ｓ１０）と、成膜工程（Ｓ２０）と、後処理工程（Ｓ３０）とを主に備える。

準備工程（Ｓ１０）では、図１に示すように基材２０の表面に対向するように、上記マスク治具１を配置する工程を含む。当該配置する工程では、マスク治具１の第１面１１ａ（図３参照）が基材２０の表面に面するように、マスク治具１が配置される。

成膜工程（Ｓ２０）では、マスク治具１の本体貫通穴１２を介して、成膜装置１００を用いてコールドスプレー法により成膜原料となる粉末を基材２０の表面に吹き付ける。この結果、基材２０の表面に成膜原料からなる膜が形成される。

後処理工程（Ｓ３０）では、基材２０の表面上からマスク治具１が除去される。その後、基材２０に対する加工など必要な処理を実施する。このようにして、基材２０の表面に膜を形成することができる。

上述した成膜方法では、本実施形態に係るマスク治具１を用いるため、当該マスク治具１に対する成膜原料の付着量を低減できるので、成膜工程（Ｓ２０）を連続的に実施できる時間を長くできる。あるいは、上記マスク治具１を用いることで当該マスク治具１を繰り返し使用できる回数を増やすことができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。矛盾のない限り、今回開示された実施の形態の少なくとも２つを組み合わせてもよい。たとえば図３の本体傾斜穴１２ａおよび部材傾斜領域１４ａと、図５のフランジ領域１４ｆとの双方を備える構成が適用されてもよい。本開示の基本的な範囲は、上記した説明ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。

以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。
（付記１）
溶射法において用いるマスク治具であって、
第１面と、前記第１面とは反対側に位置する第２面とを含む本体部を備え、
前記本体部には、前記第１面から前記第２面にまで到達する本体貫通穴が形成され、
前記本体貫通穴に着脱可能な取付部材をさらに備え、
前記取付部材には、前記本体貫通穴に挿入された状態で前記第１面と前記第２面とを結ぶ第１方向に貫通する部材貫通穴が形成され、
前記取付部材はイミド系樹脂により形成される、マスク治具。

（付記２）
前記本体部には、間隔をあけて複数の前記本体貫通穴が配置されている、付記１に記載のマスク治具。

（付記３）
前記取付部材は、前記本体貫通穴に挿入された状態で、前記第１方向について、前記第１面および前記第２面の少なくともいずれかに対して突出している、付記１または２に記載のマスク治具。

（付記４）
前記本体貫通穴は、前記第１面および前記第２面の少なくともいずれかに連なる部分に、前記第１方向に対し傾斜する本体傾斜穴を有する、付記１～３のいずれか１項に記載のマスク治具。

（付記５）
前記取付部材は、前記本体貫通穴に挿入された状態で、前記第１方向に沿って延びる部材柱状領域と、前記部材柱状領域に対し傾斜する部材傾斜領域とを含み、
前記部材傾斜領域の少なくとも一部が、前記第１面に対して突出している、付記１～４のいずれか１項に記載のマスク治具。

（付記６）
前記取付部材は、前記本体貫通穴に挿入された状態で、前記第１方向に沿って延びる部材柱状領域と、前記部材柱状領域の端部から前記第１方向に交差する方向に拡がるフランジ領域とを含み、
前記フランジ領域は、前記第１面の外側に配置され、前記第１面に対向している、付記１～３のいずれか１項に記載のマスク治具。

（付記７）
前記本体部の、前記第２面における前記本体貫通穴に隣接する位置には、前記第２面から前記第１面に向かう前記第１方向に延びる凹部が形成される、付記１～６のいずれか１項に記載のマスク治具。

（付記８）
溶射法において用いるマスク治具に用いられる取付部材であり、
一方の端部から、前記一方の端部と反対側の他方の端部まで貫通する部材貫通穴が形成されており、イミド系樹脂により形成される、取付部材。

（付記９）
基材の表面に対向するように、付記１に記載のマスク治具を配置する工程を備え、
前記配置する工程では、前記マスク治具の前記第１面が前記基材の前記表面に面するように、前記マスク治具が配置され、さらに、
前記マスク治具の前記本体貫通穴を介して、コールドスプレー法により成膜原料となる粉末を前記基材の前記表面に吹き付ける工程を備える、成膜方法。

（付記１０）
ノズルを含むスプレーガンと、
前記スプレーガンに成膜原料となる粉末を供給する粉末供給部と、
前記スプレーガンに動作ガスを供給するガス供給部と、
基材と前記スプレーガンとの間に配置される、付記１に記載のマスク治具とを備える、成膜装置。

１ マスク治具、２ スプレーガン、２ａ スプレーガン本体部、２ｂ ノズル、２ｃ ヒータ、３ 粉末供給部、４ ガス供給部、５，６ 配管、７ バルブ、８ 圧力センサ、９ 温度センサ、１０ 粉末、１１ 本体部、１１ａ 第１面、１１ｂ 第２面、１１ｃ 切欠き部、１２ 本体貫通穴、１２ａ 本体傾斜穴、１２ｂ 本体柱状穴、１２ｃ 本体水平穴、１２ｄ 本体小径穴、１３ ねじ止め穴、１４ キャップ部材、１４ａ 部材傾斜領域、１４ｂ 部材柱状領域、１４ｃ 水平領域、１４ｄ 部材小径領域、１４ｆ フランジ領域、１５ 部材貫通穴、１５ａ 部材傾斜穴、１５ｂ 部材柱状穴、１５ｃ 部材水平穴、１５ｄ 部材小径穴、１６ 最上面、１７ 最下面、２０ 基材、２１ ベース治具、３０，３１，３２ 矢印、１００ 成膜装置、ｂ１，ｂ２，ｂ３ 境界。

Claims (9)

1. コールドスプレー法において用いるマスク治具であって、
   第１面と、前記第１面とは反対側に位置する第２面とを含む本体部を備え、
   前記本体部には、前記第１面から前記第２面にまで到達する本体貫通穴が形成され、
   前記本体貫通穴に着脱可能な取付部材をさらに備え、
   前記取付部材には、前記本体貫通穴に挿入された状態で前記第１面と前記第２面とを結ぶ第１方向に貫通する部材貫通穴が形成され、
   前記取付部材はイミド系樹脂により形成される、マスク治具。
2. 前記本体部には、間隔をあけて複数の前記本体貫通穴が配置されている、請求項１に記載のマスク治具。
3. 前記取付部材は、前記本体貫通穴に挿入された状態で、前記第１方向について、前記第１面および前記第２面の少なくともいずれかに対して突出している、請求項１または２に記載のマスク治具。
4. 前記本体貫通穴は、前記第１面および前記第２面の少なくともいずれかに連なる部分に、前記第１方向に対し傾斜する本体傾斜穴を有する、請求項１または２に記載のマスク治具。
5. 前記取付部材は、前記本体貫通穴に挿入された状態で、前記第１方向に沿って延びる部材柱状領域と、前記部材柱状領域に対し傾斜する部材傾斜領域とを含み、
   前記部材傾斜領域の少なくとも一部が、前記第１面に対して突出している、請求項１または２に記載のマスク治具。
6. 前記取付部材は、前記本体貫通穴に挿入された状態で、前記第１方向に沿って延びる部材柱状領域と、前記部材柱状領域の端部から前記第１方向に交差する方向に拡がるフランジ領域とを含み、
   前記フランジ領域は、前記第１面の外側に配置され、前記第１面に対向している、請求項１または２に記載のマスク治具。
7. 前記本体部の、前記第２面における前記本体貫通穴に隣接する位置には、前記第２面から前記第１面に向かう前記第１方向に延びる凹部が形成される、請求項１または２に記載のマスク治具。
8. 基材の表面に対向するように、請求項１に記載のマスク治具を配置する工程を備え、
   前記配置する工程では、前記マスク治具の前記第１面が前記基材の前記表面に面するように、前記マスク治具が配置され、さらに、
   前記マスク治具の前記本体貫通穴を介して、コールドスプレー法により成膜原料となる粉末を前記基材の前記表面に吹き付ける工程を備える、成膜方法。
9. ノズルを含むスプレーガンと、
   前記スプレーガンに成膜原料となる粉末を供給する粉末供給部と、
   前記スプレーガンに動作ガスを供給するガス供給部と、
   基材と前記スプレーガンとの間に配置される、請求項１に記載のマスク治具とを備える、成膜装置。

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