本发明专利技术是关于碳薄膜、光学元件成形用模具及光学元件的制造方法。ta-C薄膜(1A)是在基材(10)上依序层叠第1单位构造(11)及第2单位构造(12)而形成。所述第1单位构造(11)，是在第1层(11a)及第2层(11b)中sp3键的含量互不相同，且在第2层(11b)及第3层(11c)中sp3键的含量互不相同。所述第2单位构造(12)，是在第1层(12a)及第2层(12b)中sp3键的含量互不相同，且在第2层(12b)及第3层(12c)中sp3键的含量互不相同。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用以保护基材的由正四面体非晶碳(Tetrahedral AmorphousCarbon, ta_C)所构成的碳薄膜、表面具备所述碳薄膜的光学元件成形用模具、以及使用所述光学元件成形用模具的光学元件的制造方法。本申请案基于2010年11月9日申请的日本特愿2010-250679号而主张优选权，并在本文引用其内容。
技术介绍
作为保护模具或钻孔器等基材的膜，付诸实际使用有由正四面体非晶碳所构成的碳薄膜(以下，简记为ta-C薄膜)。而且，作为ta-C薄膜的成膜方法，主要应用有包括以电弧离子镀敷(arc ionplating, AIP)为代表的利用对基材施加的偏置电压使碳离子堆积在基材上的离子镀敷的方法。根据该成膜法，作为ta-C薄膜内部的碳原子彼此的键，可大量含有形成金刚石的碳原子彼此的键即SP3键，因此可使ta-C薄膜为非常硬(硬度较高)的膜。在这种含有Sp3键的ta-C薄膜中，一旦于较狭小的区域内进行观察则碳原子彼此形成有Sp3键的牢固的网(network)，但一旦于较广大的区域内进行观察则形成为无秩序的非晶质(amorphous)构造，因此整体表面较由具有秩序的构造的结晶所构成的薄膜更为极其平滑，且摩擦系数变 得极小，为0.1以下。因此，ta-C薄膜可在基材上形成硬度非常高且平滑的皮膜，因此作为模具或钻孔器等的与加工对象的滑动部分的保护膜较为适合，且被广泛利用。然而，硬度较高的ta-C薄膜因为内部应力(压缩应力)非常大，所以存在如下问题:一旦施加来自外部的冲击(接触冲击)或热冲击，则易于使自身的内部应力释放而从基材剥离。此外，一旦成膜过厚的膜，内部应力将进一步增加，因此变得更易剥离。因此，为了延长薄膜因与加工对象的滑动导致磨耗而从基材上消失为止的时间，亦即以耐久性的提高为目的，不能仅采用增加膜厚这方法。为了抑制ta-C薄膜的从基材剥离，可考虑降低ta-C薄膜的Sp3键的含量而缩小内部应力，加大与基材的附着力。然而根据该方法，薄膜的硬度亦同时变低，因此无法提高耐磨耗性。因此，在SP3键的含量相同的ta-C薄膜中，使耐磨耗性提高极为困难。另外，在本说明书中，所谓“ SP3键的含量”，是指ta-C薄膜中的相对于SP2键与SP3键的总数的Sp3键数的比例。目前，作为ta-C薄膜的制造方法，公开有如下方法:提高在基材上成膜ta-C薄膜时的偏置电压，而加强基材与薄膜之间的结合(mixing)，且进一步在该薄膜上形成Sp3键的含量较高且硬度较高的薄膜，而形成两层构造的ta-C薄膜，提高与基材的附着力(参照专利文献I)。此外，公开有如下方法:形成由SP3键的含量不同的两层交互层叠而成的构造的ta-C薄膜，使耐磨耗性提高(参照专利文献2)。专利文献1:日本特开2007-169698号公报，专利文献2:日本特开2008-1951号公报。
技术实现思路
然而，由于ta-C薄膜的用途多样化，且根据用途由熟知的ta-C薄膜无法获得充分的耐磨耗性，因此一种硬度较高且从基材的剥离被抑制的新型的ta-C薄膜一直被寻求。本专利技术的态样在于以提供一种硬度较高、且从基材的剥离被抑制的ta-C薄膜、于表面具备有所述薄膜的光学元件成形用模具、以及使用所述光学元件成形用模具的光学元件的制造方法为课题。本专利技术的第一态样是一种碳薄膜，是由正四面体非晶碳所构成的碳薄膜(ta-C薄膜)，其特征在于:在膜厚方向具备多个由三层以上的Sp3键含量在相邻层中互不相同的层层叠而成的单位构造(但排除由SP3键的含量不同的两层交互层叠而成的情况)。本专利技术的第二态样是一种光学元件成形用模具，其特征在于:于表面具备有所述第一态样的碳薄膜。本专利技术的第三态样是一种光学元件的制造方法，其特征在于:使用所述第二态样的光学元件成形用模具而对被成形物进行加压，且成形光学元件。根据本专利技术的态样，可提供一种硬度较高、且从基材的剥离被抑制的ta-C薄膜、于表面具备有所述薄膜的光学元件成形用模具、以及使用所述光学元件成形用模具的光学元件的制造方法。附图说明图1是表示本专利技术实施形态的碳薄膜的一例的大致剖视图。图2是表示 本专利技术实施形态的碳薄膜的一例的大致剖视图。图3是表示本专利技术实施形态的碳薄膜的一例的大致剖视图。图4是表示本专利技术实施形态的碳薄膜的一例的大致剖视图。图5是例示用以制造本实施形态的碳薄膜的成膜装置的大致构成图。图6是例示于表面具备有本实施形态的碳薄膜的光学元件成形用模具的大致剖视图。图7A是表示在实施例2中所制造的碳薄膜的示意图。图7B是表示在实施例6中所制造的碳薄膜的示意图。图8A是表示实施例及比较例中的耐磨耗性⑴的评价结果(时间)与内部应力的关系的图表。图8B是表示实施例及比较例中的耐磨耗性(I)的评价结果(时间)与硬度的关系的图表。图9A是表示实施例及比较例中的耐磨耗性⑵的评价结果(时间)与内部应力的关系的图表。图9B是表示实施例及比较例中的耐磨耗性(2)的评价结果(时间)与硬度的关系的图表。[符号的说明]1A、1B、2A、3Ata_C 薄膜10基材11、21、31第I单位构造12、22、32第2单位构造13第3单位构造lla、12a、13a、21a、22a、31a、32a 第 I 层llb、12b、13b、21b、22b、31b、32b 第 2 层llc、12c、13c、21c、22c、31c、32c 第 3层21d、22d、32d第 4 层100光学元件成形用模具101上模IOla上模的底面IOlb上模的成形面IOlc上模的侧面102下模 102a下模的上面102b下模的成形面102c下模的侧面103主模103a主模的内表面105被成形物具体实施例方式本实施形态的碳薄膜(以下，简记为“ta-C薄膜”或仅记为“薄膜”)，其特征在于:在膜厚方向具备有多个由三层以上的Sp3键含量在相邻层中互不相同的层层叠而成的单位构造(但排除由SP3键的含量不同的两层交互层叠而成的情况)。在本实施形态的薄膜中，碳原子间的键，成为Sp3键及Sp2键共存的状态。在该状态下，形成所谓的于膜厚方向具备多个所述单位构造的SP3键含量的特定分布，藉此可获得将硬度维持在较高、且从基材的剥离被抑制的薄膜。但是，在本实施形态的薄膜中，并不包含由SP3键的含量不同的两层交互层叠而成的情况。此处，“两层交互层叠”是指:互不相同的两层连续地重复层叠两次以上。在构成所述单位构造的各层中，Sp3键的含量相同，且不具有膜厚方向的明晰的分布。此处，“sp3键的含量相同”意指:不仅SP3键的含量全部相同的情形，且至少无法观察出SP3键的含量的明确的分布。这样的层，可通过使下述制造方法中的成膜条件不产生变化而为固定，而可容易地形成。sp3键的含量，例如可利用X射线光电子光谱法(XPS, X-ray PhotoelectronSpectroscopy)而确认。在利用XPS而获得的光谱中，来自Cls的峰值,是重叠sp3键与sp2键的成分而被检测出。可将该峰值分离成sp3键与sp2键的成分，且从分别被分离的峰值的面积比，求出sp3键与sp2键的含量比。图1是表示本实施形态的薄膜的一例的大致剖视图。这里所示的薄膜1A，是在基材10上依序层叠第I单位构造11及第2单位构造12而形成。也就是说，构成薄膜的单位构造的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.11.09 JP 2010-2506791.一种碳薄膜，是由正四面体非晶碳所构成，其特征在于: 在膜厚方向具备多个由三层以上SP3键的含量在相邻层中互不相同的层层叠而成的单位构造(但排除由SP3键的含量不同的两层交互层叠的情况)。2.根据权利要求1所述的碳薄膜，其中， 在所有的所述单位构造中，依序层叠有SP3键的含量小于65%的第I层、65%以上且小于75%的第2层、以及75%以上的第3层。3.根据权利要求1所述的碳薄膜，其中， 在所有的所述单位构造中，依序层叠有SP3...
【专利技术属性】
技术研发人员：岩堀恒一郎，
申请(专利权)人：株式会社尼康，
类型：
国别省市：
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