专利名称：保护膜和制作该保护膜的方法
技术领域：
本发明涉及以分割成段(片段；segment)地形成的方式沉积膜而成的段形态的保护膜，特别涉及类金刚石碳(DLC)的保护膜及其制造方法。
背景技术：
近年来，作为机械部件等的保护膜，需要开发长寿命、可靠性高、可安心使用的材料表面的硬质膜覆盖技术。在该硬质膜覆盖技术的领域中，硬质碳膜特别是类金刚石碳 (DLC)作为通过在部件表面形成来提高部件的滑动性的材料受到很高评价。DLC是以碳为主要成分，碳原子具有石墨的sp2键、金刚石的sp3键且作为整体为非晶质的材料，是表现出石墨和金刚石的中间的物性的材料。而且，从其膜特性和表面光滑性可知摩擦系数低、耐磨损性高，作为提高滑动性的表面覆膜而对各种机械、工具及内燃机等的滑动面广泛使用。
但是，当对为了提高耐磨损性而沉积有DLC等硬质膜的基材施加外力时，基材自身变形而对硬质膜施加较大的应变，硬质膜有时会从基材剥离。作为解决该问题的方案，提出了通过在基材上沉积分割成段地形成的膜而成的段形态的保护膜(专利文献1)。
为得到这样的段形态的保护膜，在使用钨线等金属网将基材掩蔽后，进行保护膜的沉积(专利文献1)。更具体地讲，通过使用钨线等金属网掩蔽，与金属网的网眼相当的部分构成段，得到格子状的段膜，金属网部分即与金属网的网线相当的部分构成相邻的段间的间隔。
现有技术文献
专利文献1 日本专利第4117388号发明内容
通过使用金属网的掩蔽所形成的段形状，被金属网的可加工性(自由度)限制。例如，通常的金属网的网线粗细均勻，因此在金属网的网眼中沉积的膜的厚度为一定。此外， 由于通常的金属网的网眼均勻，因此难以相应于形成段的形状的每个部位而变化。此外，在进行掩蔽的基材为平面状的情况下，即使是金属网的掩模也可较容易地应用，但是在基材为三维形状的情况下，金属网的掩模难以应用。例如，在覆盖三维物体时，需要相应于构成三维物体的每个面将平面状的金属网细密分割，并将它们连接，非常耗费时间，而且难以维持每批的段形状的同一性，且保护膜的品质管理变得更困难。
本发明的目的是提供段形态的保护膜的形成容易、可提高保护膜的品质管理并可形成自由度高(复杂)的段形态，且不仅二维形状，也可应用于三维形状的DLC膜以及形成该DLC膜的方法。
根据本发明，提供以下方案。
(1) 一种保护膜，其通过以下方式来得到在基材上形成以分割成段地形成的方式沉积膜而成的段形态的保护膜时，在使用描绘材料掩蔽该基材使得得到规定的形态的段后，沉积该保护膜，接着将掩蔽部分除去而形成段间的间隔。
(2) 一种保护膜，其通过以下方式来得到，在基材上形成以分割成段地形成的方式沉积膜而成的段形态的保护膜时，在使用切削工具在该基材上进行槽加工使得得到规定的形态的段后，沉积该保护膜而形成段间的间隔。
(3)根据(1)或( 所述的保护膜，其特征在于，基材表面形成三维形状。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的保护膜，其特征在于，保护膜通过气相沉积法来形成。
(5)根据(1)至(4)中任一项所述的保护膜，其特征在于，在段形态的保护膜中，各段的上表面和侧面之间的角部的95%以上以保护膜的膜厚度以上的曲率半径弯曲。
(6)根据⑴至(5)中任一项所述的保护膜，其特征在于，保护膜包括金刚石膜、金刚石状碳素膜、BN膜、W2C膜、CrN膜、HfN膜、VN膜、TiN膜、TiCN膜、Al2O3膜、ZnO膜、SiO2 膜中的任一种或将这些膜组合了的膜。
(7)根据(1)或C3)至(6)中任一项所述的保护膜，其特征在于，描绘材料包含导电性材料。
(8)根据(1)或C3)至(6)中任一项所述的保护膜，其特征在于，描绘材料包含半导体材料或绝缘性材料。
(9)根据(1)或C3)至(6)中任一项所述的保护膜，其特征在于，描绘材料包含抗蚀剂材料。
(10)根据(1)或C3)至(9)中任一项所述的保护膜，其特征在于，使用具备描绘机构的多关节机器人并采用描绘材料对基板进行掩蔽。
(11)根据(10)所述的保护膜，通过以下方式来得到，在基材表面上涂布抗蚀剂材料，
使该抗蚀剂材料干燥而在该基材表面形成抗蚀剂层，
使用多关节机器人的臂部装备的光纤制光照射机构来向该抗蚀剂层进行光照射， 从而使该抗蚀剂层的光照射部固化，
将该抗蚀剂层的非光照射部通过化学清洗来除去，由此用该抗蚀剂层的光照射部将该基材掩蔽，
在该被掩蔽了的基材上沉积保护膜，以及
将该掩蔽除去。
(12)根据⑵至(6)中任一项所述的保护膜，其特征在于，使用在多关节机器人的臂部装备的切削工具在基材表面进行槽加工。
(13) 一种保护膜的制造方法，其特征在于，在基材上形成以分割成段地形成的方式沉积膜而构成的段形态的保护膜时，在使用描绘材料掩蔽该基材使得得到规定的形态的段后，沉积该保护膜，接着将掩蔽部分除去而形成段间的间隔。
(14) 一种保护膜的制造方法，其特征在于，在基材上形成以分割成段地形成的方式沉积膜而成的段形态的保护膜时，在使用切削工具对该基材进行槽加工使得得到规定的形态的段后，沉积该保护膜而形成段间的间隔。
(15)根据(1 或(14)所述的方法，其特征在于，基材表面形成三维形状。
(16)根据(1 至(1 中任一项所述的方法，其特征在于，保护膜通过气相沉积法来形成。
(17)根据(1 至(16)中任一项所述的方法，其特征在于，在段形态的保护膜中， 各段的上表面和侧面之间的角部的95%以上以保护膜的膜厚度以上的曲率半径弯曲。
(18)根据(1 至(17)中任一项所述的方法，其特征在于，保护膜包括金刚石膜、 金刚石状碳素膜、BN膜、W2C膜、CrN膜、HfN膜、VN膜、TiN膜、TiCN膜、Al2O3膜、ZnO膜、SW2 膜中的任一种或将这些膜组合了的膜。
(19)根据(1 或(1 至(18)中任一项所述的方法，其特征在于，描绘材料包含导电性材料。
(20)根据(1 或(1 至(18)中任一项所述的方法，其特征在于，描绘材料包括半导体材料或绝缘性材料。
(21)根据(1 或(1 至(18)中任一项所述的方法，其特征在于，描绘材料包含抗蚀剂材料。
(22)根据(1 或(1 至中任一项所述的方法，其特征在于，使用具备描绘机构的多关节机器人并采用描绘材料对基板进行掩蔽。
(23)根据02)所述的方法，其特征在于，
在基材表面涂布抗蚀剂材料，
将该抗蚀剂材料干燥而在该基材表面形成抗蚀剂层，
通过使用在多关节机器人的臂部装备的光纤制光照射机构向该抗蚀剂层进行光照射，使该抗蚀剂层的光照射部固化，
将该抗蚀剂层的非光照射部通过化学清洗来除去，由此用该抗蚀剂层的光照射部将该基材掩蔽，
在该被掩蔽了的基材上沉积保护膜，以及
将该掩蔽除去。
(24)根据(14)至(18)中任一项所述的方法，其特征在于，使用在多关节机器人的臂部装备的切削工具在基材表面进行槽加工。
根据本发明，可提供段形态的保护膜的形成容易，可提高保护膜的品质管理并可形成自由度高(复杂)的段形态，且不仅二维形状，也可应用于三维形状的DLC膜及形成该 DLC膜的方法。
图1表示制造保护膜的装置的概况。
图2表示在图1的装置内在基材上形成保护膜的机构的概况。
图3表示描绘掩蔽基材的多关节机器人的概况。
图4表示描绘掩蔽机构的例子(喷墨打印机头)。
图5表示描绘掩蔽的工艺流程。
图6的a_f表示平面描绘图案，g-j表示三维描绘图案。
图7A表示将抗蚀剂材料作为描绘材料的情况下的方式。
图7B表示将抗蚀剂材料作为描绘材料的情况下的方式的放大部。
图8表示通过本发明得到的段结构的DLC膜的照片。
图9a是表示本发明的方法的一个工序的图，表示在球状结构物上棋盘状地描绘导电性墨的情况。
图9b是表示本发明的方法的一个工序的图，表示在球状结构物上沉积DLC膜的情况。
图9c是将图9b放大表示的图。
图9d是表示本发明的方法的一个工序的图，表示从图9b的球状结构物除去了导电性墨的情况。具体实施方式
本发明的保护膜，其特征在于，在基材上形成以分割成段地形成的方式沉积膜而成的段形态的保护膜时，在使用描绘材料掩蔽基材使得得到规定的形态的段后，沉积保护膜，接着将掩蔽部分除去而形成段间的间隔。
或者，本发明是一种保护膜，该保护膜通过以下方式得到在基材上形成以分割成段地形成的方式沉积膜而成的段形态的保护膜时，在使用切削工具在该基材上进行槽加工使得得到规定的形态的段后，沉积该保护膜而形成段间的间隔。
下面详细说明本发明的保护膜。本发明的保护膜，需要处于以分割成段地形成的方式沉积膜而成的段形态。段的形状没有特别的限制，可适当选择三角形、四边形、圆形等。 该段的大小通常从一边或外径Iym 3μπι选择。相邻的段的间隔通常为Iym 1mm。此外，段的厚度通常为Inm 200 μ m。
在本发明中，以与段间隔部分对应的大小、形状使用描绘材料掩蔽基材使得得到规定的形态的段。描绘掩蔽可通过手写、采用喷墨印刷、胶版印刷、凹版印刷、柔版印刷 (Flexo Printing)、活版印刷、丝网印刷、光刻印刷等各种印刷技术的描绘机构来进行。特别优选喷墨印刷或光刻印刷。原因是变更自由度高，对三维基材的应用容易。描绘(印刷) 图案可自由设定，即可在一个基材上描绘不同的段图案，因此可得到与用途相应的最适当的段结构的保护膜。可设定描绘(印刷)图案，也可使用段结构保护膜来进行掩蔽和/或命名。如果将基材整面地描绘(印刷)，则在成膜后通过将描绘材料除去(剥离)而可消除掩蔽和名字。再有，通过使段结构的位置、大小、范围变化，将描绘材料除去后的槽部的宽度、弯曲方式可自由地控制，将槽用作流路也可容易地进行。此外，描绘(印刷)可进行厚度的调整。描绘材料可通过重涂等来调整厚度，由此也能使膜的沉积厚度变化。描绘(印刷)可使网眼随意变化，并有层次地设定细的段结构和大的段结构。这可使保护膜的光透射量变化。也可自由地组合图案(图形)、厚度和层次(gradation)。
描绘材料，可考虑安全性、保存性、涂敷性(向对象材料(opposite material)的附着情况、缩珠情况、渗入情况、浸润情况等)等来适当选择。例如，在使用喷墨印刷用的描绘材料(墨)的情况下，可推荐颜料的大小约为Iym以下、粘度约为3mPa· S以下等。在描绘(印刷)后，描绘材料优选通过墨制造商指定的方法、电干燥炉、热风干燥等强制干燥等来进行干燥。墨可从墨罐供给，在墨为易于沉淀的墨的情况下，可具有进行搅拌等使得在描绘(印刷)前成为适当的混合状态的机构。
描绘材料可以包含导电性材料。导电性材料的例子是含碳材料和ITO墨等。包含导电性材料的描绘材料，在成膜时利用电作用的情况下，可利用作为导电路径。这里的导电性，优选电阻率约为105Ω ·πι以下。这是因为，如果是该电阻率，则在施加3kV以上的电压时可确保导电性。
描绘材料可以包含半导体材料或绝缘性材料。半导体材料的例子是包含多晶硅的高分子材料，绝缘性材料的例子是包含二氧化硅粒子的高分子材料。在半导体的情况下，描绘材料的电阻率优选为IO5 106Ω ·πι的范围，在绝缘性材料的情况下，描绘材料的电阻率优选为IO6 1017Ω ·πι的范围。这是因为，在DLC成膜时，描绘材料的电阻率越高则描绘材料的作为辅助电极的功能越低从而电流难以流动，成膜速度下降，但是，能够同时地抑制基材的温度上升，因此可考虑基材的耐热性来选择具有适当的电阻率的描绘材料。
描绘材料可以包含抗蚀剂材料。抗蚀剂材料是感光性的高分子材料，通过采用光照射(描绘)机构、例如激光描绘装置、电子束描绘装置生成的光线来使其固化。若在基材上涂敷抗蚀剂材料并使其干燥，则可形成抗蚀剂层。当向抗蚀剂层照射光线时，照射了光线的部分固化，没有照射光线的部分未固化。未固化的部分可通过化学清洗来除去。在非固化部(非照射部)除去后形成掩模图案。抗蚀剂材料的例子是包含酚醛清漆树脂(novolac resin)和重氮萘醌(DNQ)化合物的正型抗蚀剂等。
在本发明的另一方式中，也可以代替由描绘材料所形成的掩蔽，在使用切削工具对基材进行槽加工后，沉积保护膜而形成段间的间隔。槽的宽度从上述相邻的段的间隔 0. 1 μ m Imm的范围选择。用切削工具时的槽的深度从2 μ m 2mm左右的范围选择。这是因为，目前按切削的精度均勻地导入2 μ m以下的槽较困难，因此2 μ m左右是下限，若为2mm 以上的槽深度，则凸部(即段部)的由剪切应力所导致的变形变得显著，作为保护膜的特性下降。槽的截面形状是任意的，例如，可选择V字形、U字形等。作为切削工具，可根据基材的材质、期望的槽尺寸和形状来使用适当的现有型的工具，例如，可使用切片机(dicer)和金刚石微型磨槽机(Ieutor)等。对于通过用描绘材料的掩蔽来制作的段结构的保护膜而言，不能得到与膜厚度相当的量的槽深度即从几纳米到几百微米的槽深度，但是，根据使用切削工具在基材上进行槽加工的本方法，可容易地制作具有Imm左右的深度的槽。所沉积的膜厚度为几纳米到几百微米，槽的深度是2 μ m 2mm左右，因此在对基材进行槽加工后所沉积的保护膜，被槽隔断从而得到段形态的保护膜。
在作为用于提高耐磨损性的保护膜使用的情况下，在基材上形成了深度Imm的槽的段结构的保护膜，与通过用描绘材料的掩蔽而制作的保护膜相比，耐磨损性提高1. 5倍左右。这是因为通过进行槽加工，作用于膜的应力减少的缘故。槽加工的效果，在IN以下的较低载荷的情况下较大，在Φ6πιπι的球、垂直载荷为IN以上的情况下，没有切深变得有效。 这是因为基材自身因施加切深而变形的缘故。
此外，为了抑制磨料磨损(被破坏了的保护膜变为摩擦剂，攻击残留的保护膜而促进磨损)，对槽捕集磨损粉是有效的，因此具有通过本方法制作的深槽的保护膜，在发生剧烈的磨粒磨损的情况下是有效的。但是，基材表面的耐剪切强度下降，因此在滑动时垂直载荷(对象材料按压保护膜的力)大的情况下，具体地讲，在施加相当于基材的屈服应力的 1/10以上的按压力的情况下，本方法并不适当，使用通过采用描绘材料的掩蔽而制作的段结构的保护膜是适当的。
作为在本发明中使用的基材，没有特别限制，例如，可举出铝、镁、它们的合金、钢铁等的金属；塑料；橡胶；陶瓷；以及它们的复合材料等，可根据目的来适当选择。
沉积保护膜的基材表面，可形成三维形状。所谓三维形状，是通过机械加工和冲压加工等塑性加工、铸造等制作的面，特别地，为曲面。该面也可使用机械加工、放电加工、手工、研磨等加工。将这些形状定义为此处所说的三维形状。船的螺旋桨等，是通过机械加工来对黄铜制造品进行精加工，细部进行手工加工。此外，凸透镜、凹透镜进行研磨精加工，非球面透镜通过铸件+研磨来制作。在每个工业领域中，存在各种面，且被广泛使用，但是，本发明的保护膜，可沉积于这样的各种各样的复杂的三维形状。
在对基材进行掩蔽描绘后，进行膜的沉积。在没有掩蔽的部位沉积膜，得到段状的保护膜。在被掩蔽了的部位没有沉积膜，该部分构成相邻的段间的间隔。
或者，在对基材进行槽加工后，进行膜的沉积。
作为保护膜的沉积法，优选气相沉积法，可举出例如以直流电源、交流电源、高频电源或脉冲电源等为电源的等离子体CVD或磁控溅射或者离子束溅射等的溅射法。在图1中，表示成膜装置的基本构成。表示下述装置的概况，所述装置具备腔室5、排气系统10(回转泵11、涡轮分子泵12、真空计13、漏泄阀14等)、气体导入系统15(Ar、C2H2, Si (CH3)4)、H2、02、N2、CH4、CF4等气体导入阀)以及电源系统20 (主电源16、基材加热电源 17、微细粒子捕获过滤器电源18、剩余电子收集电源19等)。
图2中，表示在图1的装置中在基材上形成保护膜的机构的概况。在本装置的腔室内的电极上设置基材，并对基材进行了掩蔽。在基材设置后，通过真空排气机构来将腔室内排气，接着供给等离子体气体源Ar、Si(CH3)4, C2H2等，通过脉冲电源来施加脉冲电压，上述等离子体气体源被等离子体化。被等离子体化的气体，经由上述掩蔽而沉积在基材上，得到段形态的保护膜。
所沉积的保护膜是可很好地给予耐磨损性的膜，可以包含例如金刚石膜、金刚石状碳膜、BN膜、W2C膜、CrN膜、HfN膜、VN膜、TiN膜、TiCN膜、Al2O3膜、ZnO膜、SiO2膜中的任一种或将它们组合了的膜。这些膜的膜厚度通常从Inm 200 μ m选择。
在沉积保护膜后，将掩蔽部分除去。掩蔽部分(描绘材料)的除去可通过适当的物理、化学方法来不对基材产生损伤地实施。作为物理的除去方法，例如，可使用砂纸和/ 或喷砂。作为化学的除去方法，例如，有利用与描绘材料对应地适当选择的溶剂来进行溶解的方法。
在本发明的段形态的保护膜中，各段的上表面和侧面之间的角部(各段的肩部)， 可得到不是锐利的角而是具有圆滑的角。更具体地讲，角部的95%以上以保护膜的膜厚度以上的曲率半径弯曲。原因是，由于保护膜经掩蔽而沉积，因此在被掩蔽了的基材部分和其附近所沉积的膜成分(碳等)的飞溅被遮蔽，其结果，角部可得到不是锐利的角而是具有圆滑的角。在将该具有圆滑的圆角的段形态的保护膜用于机械部件特别是其滑动面的情况下，表现出滑动阻力的稳定性和长寿命的效用。
本发明涉及的保护膜，可以使用具备描绘机构的多关节机器人来制作。在多关节机器人中，通常有轴数为四个、五个、六个的机器人。轴数表示旋转的关节的数量，数量越多则运动的可动部越多，作业部(通常在臂前端装备)的姿势的自由度增加。在该多关节机器人的作业部，装有描绘机构。作为描绘机构的例子，有笔记用具、喷墨打印机的打印机头等。 使多关节机器人的臂的动作和描绘机构所进行的描绘作业连动或协动，来进行对基材的掩蔽描绘。装有描绘材料(墨)的罐可以置于描绘机构的附近，优选设置于不妨碍印刷和臂的运动的位置。此外，向描绘机构供给描绘材料以喷墨方式为参考来进行。图3中表示将基材进行描绘掩蔽的多关节机器人的概况。通常，机器人的位置精度为士0. 08mm(80ym)， 描绘线的粗细为50 μ m士 10 μ m，因此即使线宽度因被印刷物和描绘机构(头)的距离而变化，80+10 ^ 100 μ m(0.01mm)也视为描绘线的精度。
在图3中，机器人臂在初始状态下处于Ptl (原位置)。操作教学盒的各按钮，选择臂的移动和在各点(P)处的事件(动作)的指示，进行输入。重复该程序，最后输入Ε. 0.P (结束程序)，完成程序。再有，在E. 0. P的时刻，臂位置可以不在原位置。
图4中表示描绘机构(喷墨式打印机头)的安装例。喷墨打印机具有印刷机构， 该印刷机构包含喷墨喷嘴、对喷嘴进行墨的喷出和停止的驱动器(电源)、对驱动器给予描绘指示的图案描绘软件、墨供给用的墨盒(墨罐)等。
在本发明的一个方式中，打印机喷头可以安装于机器人臂前端，使得与机器人臂 (三维移动机构)的动作基准点一致。对于喷墨喷嘴的排列方式和机器人臂的运动，可以采用X-Y方向共同的坐标的方式进行调整。墨按照驱动器的指示被供给至打印机头，并从喷嘴喷出，喷射到对象物(基材)上，描绘期望的图案。
在本发明的另一方式中，可以代替打印机头来安装用于槽加工的切削工具。
图5中表示描绘掩蔽的工艺流程的例子。a)将基材(工件)安置在夹具上，b)向机器人(三维移动机构)发出描绘指示，c)机器人使喷墨头接近工件的规定的位置，从喷墨头喷出墨来描绘期望的图案，d)将基材(工件)(与夹具盒一同)移动到干燥工序，e)使基材(工件)上的墨干燥，干燥、固定了的墨成为掩蔽，f)接着进行制膜，g)通过在制膜后除去掩蔽来得到段形态的保护膜。也可以进行槽加工，来代替描绘。
图6中，a_f表示平面描绘图案的例子，g-j表示三维描绘图案的例子。作为平面印刷图案的例子，a表示网眼，b表示蜂窝状网眼，c表示间距变化的线，d表示将圆的连续用线连接的图形，e表示整面涂布和部分的阴影线，f表示图样。作为三维印刷图案的例子， g表示凹透镜(非球面等)内侧面，h表示马鞍形表面，i表示抛物线的立体型表面，j表示在球上的三维印刷图案。这些图案是例示，本发明的描绘图案并不限于这些例子。也可以代替描绘，通过槽加工来得到这些图案。
图7A和图7B中，表示将抗蚀剂材料作为描绘材料的情况下的方式。在形成于基材表面的抗蚀剂层上，可通过使用在多关节机器人的臂部装备的光纤制光照射机构对该抗蚀剂层进行光照射，使该抗蚀剂层的光照射部固化，从而作为掩模残留。
图7A是使用六轴机器人和激光器或紫外光源的对曲面的曝光系统图。图7B是照射的模型图。在图7B的系统中，可通过例如A — B — C — D — E的运动而总是对基材垂直地照射光。可仅使被照射的抗蚀剂固化而残留，由此可形成为DLC成膜时的掩模。
本发明还涉及上述的本发明的保护膜的制造方法。
实施例
实施例1
使用六轴机器人来在具有曲面的试样(管)的表面描绘格子状的线。试样的基材的材质是不锈钢。描绘材料使用了在高分子中分散了科琴炭黑的材料。使用教学 (Teaching)功能(使机器人前端位于实物(被加工物)之上，并从实物(被加工物)读取坐标的功能)，在程序上通过圆弧补完、抛物线补完以及自由曲线补完来连续地形成曲面上的轨迹，以总是使机器人的臂前端与面垂直的方式进行描绘。描绘速度为30mm/s。在使描成膜方法压力脉冲电压频率脉冲宽度中间层形成气体 DLC层形成气体绘材料干燥后，通过脉冲等离子体CVD法进行DLC膜的形成。成膜条件如下。
成膜条件脉冲等离子体CVD法 3.0Pa -5.0kV 2.0kHz 20 μ s四甲M烷乙炔
在成膜后，用丙酮或醇来溶解描绘部的高分子基材料从而实现DLC膜。如图8的照片所示，可确认到在曲面上均勻地形成有段结构的DLC膜。对于各段的上表面和侧面之间的角部(各段的肩部)100处，测定曲率半径，对于膜厚度0. 8 μ m，10处都是8 16 μ m 的曲率半径，而在测定了的全部的场所，曲率半径比膜厚度大。
实施例2
在基材上涂布抗蚀剂，通过超声波或旋涂机形成为约50 μ m厚度，从六轴机器人前端，从脉冲Q开关的YAG激光器(1.06μπι)经光纤在前端聚光成为30 μ m来向基材照射， 使照射部的抗蚀剂固化。通过使激光器以200 300μπι的间隔扫描，形成了线状的图案。 与实施例1同样地由机器人来进行位置控制，使得相对于曲面总是从等距离照射激光。进而，通过以直行方向同样地进行扫描，来制造棋盘的孔结构。然后，将非照射部用除去剂除去，然后通过高频等离子体CVD法在以下所示的条件下进行DLC膜的形成。然后，将抗蚀剂除去(lift off)，从而得到段结构的DLC膜。
成膜方法压力偏置电压频率脉冲宽度中间层形成气体 DLC层形成气体成膜条件高频等离子体C VD法 3.0Pa -450V 13.56MHz 20 μ s四甲M坑乙炔
实施例3与实施例1同样地一边通过机器人进行位置控制一边用Si晶片的切片用的宽度 20 μ m的切片机导入纵横深度20 μ m的槽，利用丙酮进行超声波清洗后，在以下的条件下形成DLC膜，由此得到了具有段结构的DLC膜。
成膜方法压力脉冲电压成膜条件脉冲等离子体C VD法 3.0Pa -2.0kV频率脉冲宽度中间层形成气体 DLC层形成气体IOkHz20 μ sCr溅射乙炔
实施例4
与实施例1 3同样地一边通过机器人进行位置控制一边用金刚石微型磨槽机 (砂轮)来制作宽度20 μ m、深度10 20 μ m的槽，利用丙酮进行超声波清洗后，在与实施例3同样的条件下形成DLC膜，由此得到了具有段结构的DLC膜。
实施例5
与实施例1 4同样地一边通过机器人进行位置控制一边在利用丙酮清洗了表面的球状结构物(球头螺栓=汽车部件)上，由上述机器人来呈棋盘状地描绘导电性墨(照片图9a)。接着，形成了 DLC膜(照片，图9b、c)。然后，通过采用丙酮的超声波清洗来除去导电性墨(照片图9d)。在球体上得到了棋盘状的段结构DLC膜。各工序的条件等在以下详细表示。
球状结构物(球头螺栓(球头销；Ball Stud))是汽车的转向机构部件。其规格如下。
球头螺栓金属材质SCM435高频淬火后研磨面
球尺寸约30mm全长70mm
描绘条件如下。
段尺寸一边洸00±100μπι
槽宽(描绘线宽度)180士80 μ m
墨一滴尺寸65士 5 μ m
DLC膜的形成条件如下。
成膜条件成膜方法压力脉冲电压频率脉冲宽度中间层DLC层形成气体
导电性墨的除去(线剥离)的条件如下。
线剥离丙酮超声波清洗2小时
得到的DLC膜的尺寸等如下。
DLC 膜厚度 0. 96 1. Ιμπι
段尺寸一边洸82μ m O. 682mm)
槽宽度(描绘线宽度)206 232 μ m
附图标记说明
1-金刚石状碳膜成膜装置；2_(被成膜)基体；3-掩模材料；4-包括基体和掩模材料的部件；5-腔室；6-直流单脉冲电源；7-高频电源；8-加热器；9-低温吸收泵；10-排气系统；11-回转泵；12-涡轮分子泵；13-真空计；14-漏泄阀14 ；15-气体导入系统15 ； 16-主电源；17-基体加热电源；18-微细粒子捕获过滤器电源；19-剩余电子收集电源； 20-电源系统；21-金刚石状碳膜成膜装置内的第二电极；22-金刚石状碳膜成膜装置内的微细粒子捕获过滤器；23-光学式监视器设置用凸缘；24-光学式监视器；25-选择直流单脉冲电源或高频电源的任一个的开关；26-重叠用直流电源。脉冲等离子体C VD法 3.0Pa -5.0kV IOkHz 20 μ s四甲基桂烷乙炔
权利要求
1.一种保护膜，其通过以下方式得到在基材上形成以分割成段地形成的方式沉积膜而成的段形态的保护膜时，在使用描绘材料掩蔽该基材使得得到规定的形态的段后，沉积该保护膜，接着将掩蔽部分除去而形成段间的间隔。
2.一种保护膜，其通过以下方式得到在基材上形成以分割成段地形成的方式沉积膜而成的段形态的保护膜时，在使用切削工具对该基材进行槽加工使得得到规定的形态的段后，沉积该保护膜而形成段间的间隔。
3.根据权利要求1或2所述的保护膜，其特征在于，基材表面形成三维形状。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的保护膜，其特征在于，保护膜通过气相沉积法来形成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的保护膜，其特征在于，在段形态的保护膜中，各段的上表面和侧面之间的角部的95%以上以保护膜的膜厚度以上的曲率半径弯曲。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的保护膜，其特征在于，保护膜包括金刚石膜、金刚石状碳膜、BN膜、W2C膜、CrN膜、HfN膜、VN膜、TiN膜、TiCN膜、Al2O3膜、ZnO膜、SiO2膜中的任一种或将这些膜组合了的膜。
7.根据权利要求1或3至6中的任一项所述的保护膜，其特征在于，描绘材料包含导电性材料。
8.根据权利要求1或3至6中任一项所述的保护膜，其特征在于，描绘材料包含半导体材料或绝缘性材料。
9.根据权利要求1或3至6中任一项所述的保护膜，其特征在于，描绘材料包含抗蚀剂材料。
10.根据权利要求1、3至9中任一项所述的保护膜，其特征在于，使用具备描绘机构的多关节机器人并采用描绘材料对基板进行掩蔽。
11.根据权利要求10所述的保护膜，其特征在于，通过以下方式得到在基材表面上涂布抗蚀剂材料，将该抗蚀剂材料干燥而在该基材表面形成抗蚀剂层，使用多关节机器人的臂部装备的光纤制光照射机构来向该抗蚀剂层进行光照射，从而使该抗蚀剂层的光照射部固化，将该抗蚀剂层的非光照射部通过化学清洗来除去，由此用该抗蚀剂层的光照射部将该基材掩蔽，在该被掩蔽了的基材上沉积保护膜，以及将该掩蔽除去。
12.根据权利要求2至6中任一项所述的保护膜，其特征在于，使用在多关节机器人的臂部装备的切削工具在基材表面进行槽加工。
13.一种保护膜的制造方法，其特征在于，在基材上形成以分割成段地形成的方式沉积膜而构成的段形态的保护膜时，在使用描绘材料掩蔽该基材使得得到规定的形态的段后， 沉积该保护膜，接着将掩蔽部分除去而形成段间的间隔。
14.一种保护膜的制造方法，其特征在于，在基材上形成以分割成段地形成的方式沉积膜而成的段形态的保护膜时，在使用切削工具对该基材进行槽加工使得得到规定的形态的段后，沉积该保护膜而形成段间的间隔。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，基材表面形成三维形状。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其特征在于，保护膜通过气相沉积法来形成。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的方法，其特征在于，在段形态的保护膜中，各段的上表面和侧面之间的角部的95%以上以保护膜的膜厚度以上的曲率半径弯曲。
18.根据权利要求13至17中任一项所述的方法，其特征在于，保护膜包括金刚石膜、金刚石状碳膜、BN膜、W2C膜、CrN膜、HfN膜、VN膜、TiN膜、TiCN膜、Al2O3膜、ZnO膜、SiO2膜中的任一种或将这些膜组合了的膜。
19.根据权利要求13或15至18中任一项所述的方法，其特征在于，描绘材料包含导电性材料。
20.根据权利要求13或15至18中任一项所述的方法，其特征在于，描绘材料包含半导体材料或绝缘性材料。
21.根据权利要求13或15至18中任一项所述的方法，其特征在于，描绘材料包含抗蚀剂材料。
22.根据权利要求13或15至21中任一项所述的方法，其特征在于，使用具备描绘机构的多关节机器人并采用描绘材料对基板进行掩蔽。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，在基材表面涂布抗蚀剂材料，将该抗蚀剂材料干燥而在该基材表面形成抗蚀剂层，通过使用在多关节机器人的臂部装备的光纤制光照射机构向该抗蚀剂层进行光照射， 使该抗蚀剂层的光照射部固化，将该抗蚀剂层的非光照射部通过化学清洗来除去，由此用该抗蚀剂层的光照射部将该基材掩蔽，在该被掩蔽了的基材上沉积保护膜，以及将该掩蔽除去。
24.根据权利要求14至18中任一项所述的方法，其特征在于，使用在多关节机器人的臂部装备的切削工具在基材表面进行槽加工。
全文摘要
本发明的课题是提供一种段形态的保护膜的形成容易、提高保护膜的品质管理、可形成自由度高的(复杂的)段形态，且不仅适用于二维形状也能够适用于三维形状的DLC膜和形成该DLC膜的方法。作为解决课题的手段，提供如下特征的保护膜及其制造方法在基材上形成以分割成段地形成的方式沉积膜而成的段形态的保护膜时，在使用描绘材料掩蔽该基材使得得到规定的形态的段后，沉积该保护膜，接着除去掩蔽部分而形成段间的间隔。
文档编号B32B3/30GK102498235SQ2010800401
公开日2012年6月13日 申请日期2010年9月10日 优先权日2009年9月11日
发明者大竹尚登, 岩本喜直, 松尾诚 申请人:株式会社iMott