(57)【要約】      （修正有）【課題】部材の内部空間を形成する内壁に均一な厚みの膜を簡便に形成可能な部材の製造方法の提供。【解決手段】ＥＧＲクーラ９５の内壁面にＳｉＣＯ膜１０を形成する成膜プロセスでは、ＳｉＣＯ膜１０を形成可能なビニルシランガスを供給するガス供給部３０のガス供給口３２１が形成されているガス供給部３０の端面３２２とＥＧＲクーラ９５の流路に連通する一方の開口９５１が形成されているＥＧＲクーラ９５の端面９５２とを当接し、ＥＧＲクーラ９５の流路の気体を吸引可能なポンプ部の吸引口が形成されているポンプ部の端面３７１とＥＧＲクーラ９５の流路に連通する他方の開口９５３が形成されているＥＧＲクーラ９５の端面９５４とを当接し、ＥＧＲクーラ９５を加熱した後、加熱されているＥＧＲクーラ９５内を吸引しつつビニルシランガスをＥＧＲクーラ９５内に供給する部材１０の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部材（９５）の内部空間（９５０）を形成する内壁（９５３）に膜を形成する部材の製造方法であって、
前記膜を形成可能な原料ガスを供給する原料供給部（３０、５０、６０、７０）の供給口（３２１）が形成されている前記原料供給部の端面（３２２）と前記内部空間に連通する一方の開口（９５１）が形成されている前記部材の一方の端面（９５２）とを当接し、かつ、前記内部空間の気体を吸引可能な吸引部（３５）の吸引口（３７１）が形成されている前記吸引部の端面（３７２）と前記内部空間に連通する他方の開口（９５３）が形成されている前記部材の他方の端面（９５４）とを当接する部材セット工程（Ｓ１０１、Ｓ２０１、Ｓ４０１）と、
前記部材セット工程の後、前記部材を加熱する加熱工程（Ｓ１０２、Ｓ２０２、Ｓ４０２）と、
前記加熱工程の後、前記内部空間を吸引しつつ前記原料ガスを前記内部空間に供給する原料供給工程（Ｓ１０３、Ｓ２０３、Ｓ４０３）と、
を含む部材の製造方法。
【請求項２】
前記原料供給工程において、前記膜は、前記原料ガスの熱分解によって形成される請求項１に記載の部材の製造方法。
【請求項３】
前記原料供給工程において、前記内部空間に供給される前の前記原料ガスを予熱する請求項１または２に記載の部材の製造方法。
【請求項４】
前記原料供給工程において、前記内部空間に供給される前の前記原料ガスを前記予熱部内の触媒（６５）と接触させる請求項３に記載の部材の製造方法。
【請求項５】
ステンレスからなる前記部材の内壁に前記膜を形成するとき、
前記加熱工程において、前記内部空間に還元性ガスを流しつつ前記部材を加熱する請求項１〜４のいずれか一項に記載の部材の製造方法。
【請求項６】
前記原料ガスは、有機ケイ素化合物ガスであって、
前記部材の内壁に炭素添加シリコンオキサイド膜を形成する請求項１〜５のいずれか一項に記載の部材の製造方法。
【請求項７】
前記原料供給工程の後、炭素添加シリコンオキサイド膜上に酸化アルミニウムと酸化チタンとの混合物からなる層と、酸化チタンからなる層と、を交互に積層する積層工程をさらに含む請求項６に記載の部材の製造方法。
【請求項８】
酸化アルミニウムと酸化チタンとの混合物からなる層、および、酸化チタンからなる層は、原子層堆積法によって形成される請求項７に記載の部材の製造方法。
【請求項９】
前記部材は、エンジン（９１）が排出する排気を吸気に還流する排気還流管（９４）に設けられるＥＧＲクーラである請求項１〜８のいずれか一項に記載の部材の製造方法。
【請求項１０】
部材（９５）の内部空間（９５０）を形成する内壁（９５３）に膜を形成する部材の製造装置であって、
前記部材を加熱可能な加熱部（２５）と、
前記内部空間に連通する一方の開口（９５１）と連通可能な供給口（３２１）を有し、前記供給口が形成されている端面（３２２）が前記一方の開口が形成されている前記部材の一方の端面（９５２）に当接可能に形成され、前記膜を形成可能な原料ガスを前記内部空間に供給可能な原料供給部（３０、５０、６０、７０）と、
前記内部空間に連通する他方の開口（９５３）と連通可能な吸引口（３７１）を有し、前記吸引口が形成されている端面（３７２）が前記他方の開口が形成されている前記部材の他方の端面（９５４）に当接可能に形成され、前記内部空間の気体を吸引可能な吸引部（３５）と、
を備える部材の製造装置。
【請求項１１】
前記膜は、前記原料ガスの熱分解によって形成される請求項１０に記載の部材の製造装置。
【請求項１２】
前記原料供給部は、前記内部空間に供給される前の前記原料ガスを予熱可能な予熱部（６４）を有する請求項１０または１１に記載の部材の製造装置。
【請求項１３】
前記原料供給部は、前記予熱部内に前記原料ガスの熱分解を促進可能な触媒（６５）を有する請求項１２に記載の部材の製造装置。
【請求項１４】
前記原料供給部は、前記内部空間に還元性ガスを供給可能な還元性ガス供給部（５３）を有する請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の部材の製造装置。
【請求項１５】
前記原料供給部は、前記原料ガスとしての有機ケイ素化合物ガスを貯留する第一原料タンク（３１）、塩化アルミニウムガスを貯留する第二原料タンク（７５）、塩化チタンガスを貯留する第三原料タンク（７６）、および、水を貯留する水タンク（７７）を有する請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の部材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材の内部空間を形成する内壁に膜を形成する部材の製造方法、および、部材の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
部材の内壁に均一な厚みの膜を形成可能な化学気相成長法では、真空引きが可能なチャンバ内に部材をセットし、所望の膜を形成可能な原料ガスを当該チャンバ内に導入することによって、所望の部位に膜を形成する。例えば、特許文献１には、原料ガスを供給可能な原料供給部、原料供給部と接続可能に設けられ部材を収容可能な処理容器、および、処理容器内の気体を吸引するポンプを備える部材の製造装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１８０２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の部材の製造装置では、原料供給部は、処理容器内に原料ガスを供給可能となっている。このため、特許文献１に記載の部材の製造装置における化学気相成長法による成膜プロセスでは、原料ガスは、処理容器内に収容されている部材が有する通路だけでなく部材の外壁と処理容器の内壁との間にも流れる。部材の外壁と処理容器の内壁との間を流れる原料ガスは、部材の外壁や処理容器の内壁での成膜に消費されるため、部材の内壁のみを成膜する場合に比べ原料ガスを多く消費することになる。また、処理容器の内壁に形成された膜を処理する工程も必要となるため、特許文献１に記載の部材の製造装置における成膜プロセスは、工程が複雑になる。
また、特許文献１に記載の部材の製造装置において処理容器の内壁に膜が形成されないようにするためには、処理容器の内壁に対して鏡面加工などの特別な加工処理が必要となる。このため、設備コストが増大する。
【０００５】
本発明は、部材の内部空間を形成する内壁に均一な厚みの膜を簡便に形成可能な部材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、部材の内部空間を形成する内壁に膜を形成する部材の製造方法であって、部材セット工程、加熱工程、および、原料供給工程を含む。
部材セット工程では、膜を形成可能な原料ガスを供給する原料供給部の供給口が形成されている原料供給部の端面と部材の内部空間に連通する一方の開口が形成されている部材の一方の端面とを当接し、かつ、内部空間の気体を吸引可能な吸引部の吸引口が形成されている吸引部の端面と内部空間に連通する他方の開口が形成されている部材の他方の端面とを当接する。
加熱工程では、部材セット工程の後、部材を加熱する。
原料供給工程では、加熱工程の後、内部空間を吸引しつつ原料ガスを内部空間に供給する。
【０００７】
本発明の部材の製造方法では、部材セット工程において、原料供給部の供給口が形成されている端面と部材の一方の開口が形成されている一方の端面とが当接する。これにより、原料供給部が供給する原料ガスを全て部材内に流すことができるため、必要かつ十分な量の原料ガスを内部空間に供給することができる。また、部材セット工程において、吸引部の吸引口が形成されている端面と部材の他方の開口が形成されている他方の端面とを当接する。これにより、原料供給工程において、原料ガスを内部空間に供給しつつ内部空間を確実に吸引することができるため、原料ガスを内部空間の下流側まで確実に供給することができる。したがって、本発明の部材の製造方法は、内壁に均一な厚みの膜を形成することができる。
また、本発明の部材の製造方法では、原料供給部が供給する原料ガスは全て内部空間を流れるため、内壁以外に膜が形成されることはない。これにより、内部空間に原料ガスを供給し成膜した後、部材を交換するだけで次の成膜を行うことができるため、内壁以外の部位に形成された膜を処理する工程を省略することができる。したがって、本発明の部材の製造方法は、簡便に膜を形成することができる。
【０００８】
また、本発明は、部材の内部空間を形成する内壁に膜を形成する部材の製造装置であって、加熱部、原料供給部、および、吸引部を備える。
加熱部は、部材を加熱可能である。
原料供給部は、部材の内部空間に連通する一方の開口と連通可能な供給口を有し、供給口が形成されている端面が一方の開口が形成されている部材の一方の端面と当接可能に形成され、膜を形成可能な原料ガスを内部空間に供給可能である。
吸引部は、内部空間に連通する他方の開口と連通可能な吸引口を有し、吸引口が形成されている端面が他方の開口が形成されている部材の他方の端面と当接可能に形成され、内部空間の気体を吸引可能である。
【０００９】
本発明の部材の製造装置では、原料供給部は、供給口が形成されている端面が一方の開口が形成されている部材の一方の端面と当接可能に形成されている。また、吸引部は、吸引口が形成されている端面が他方の開口が形成されている部材の他方の端面と当接可能に形成されている。これにより、本発明の部材の製造装置は、内部空間を形成する内壁に均一な厚みの膜を形成することができる。
【００１０】
本発明の部材の製造装置では、原料供給部は、供給口が形成されている端面が部材の一方の端面と当接可能に形成されているため、原料供給部が供給する原料ガスは全て内部空間を流れる。これにより、簡便に膜を形成することができる。
また、本発明の部材の製造装置では、特許文献１に記載の部材の製造装置が備える処理容器のように、部材を収容可能な収容部材が不要である。これにより、本発明の部材の製造装置は、簡素な構成となり、設備コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第一実施形態による部材の製造装置の模式図である。
【図２】本発明の第一実施形態による部材の製造装置が製造する部材が用いられるエンジンシステムの模式図である。
【図３】本発明の第一実施形態による部材の製造装置の拡大断面図である。
【図４】本発明の第一実施形態による部材の製造方法のフローチャートである。
【図５】本発明の第二実施形態による部材の製造装置の模式図である。
【図６】本発明の第二実施形態による部材の製造方法のフローチャートである。
【図７】本発明の第三実施形態による部材の製造装置の模式図である。
【図８】本発明の第四実施形態による部材の製造装置の模式図である。
【図９】本発明の第四実施形態による部材の製造方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の複数の実施形態について図面に基づいて説明する。
【００１３】
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態による部材の製造装置および部材の製造方法を図１〜４を参照して説明する。第一実施形態による「部材の製造装置」としての成膜装置１は、中空の部材の内壁に膜を形成可能な装置である。第一実施形態では、成膜装置１は、車両などが搭載するエンジンシステム５が備える「部材」としてのＥＧＲクーラ９５に膜を形成することが可能な装置である。
【００１４】
最初に、ＥＧＲクーラ９５が適用されるエンジンシステム５の概略構成について図２を参照して説明する。エンジンシステム５は、エンジン９１、吸気管９２、排気管９３、排気還流管９４、ＥＧＲクーラ９５などを備える。
エンジンシステム５では、エンジン９１が有する燃焼室９１０に発生する負圧によって大気から吸気管９２が形成する吸気通路９２０に空気が流入する。吸気管９２では、大気から吸入される空気の量を調整可能なスロットル弁９２１を通り吸気通路９２０を流れる空気と、排気還流管９４が有する排気還流通路９４０を流れる還流排気とが混合された混合気は、燃焼室９１０に吸入される。燃焼室９１０に吸入された空気と還流排気との混合気にインジェクタ９１１が燃焼室９１０に噴射する燃料を混合させ燃焼させる。空気と還流排気と燃料との混合気が燃焼した後、燃焼室９１０から排出される排気は、排気管９３が有する排気通路９３０を通じて大気中に放出される。
【００１５】
排気管９３の排気通路９３０と吸気管９２の吸気通路９２０とは、排気還流通路９４０によって連通されている。排気還流管９４には、排気還流バルブ９４１及びＥＧＲクーラ９５が設けられている。
排気還流バルブ９４１は、車両の走行状態やエンジン９１の運転状況に応じて演算される図示しない上位の車両制御部からの指令に応じて開閉し、排気通路９３０と吸気通路９２０とを連通または遮断する。
ＥＧＲクーラ９５は、ステンレスから形成されている。ＥＧＲクーラ９５は、排気還流通路９４０と連通する「内部空間」としての流路９５０を有する。流路９５０には、排気還流通路９４０を流れる還流排気が流れる。ＥＧＲクーラ９５は、この還流排気を冷却可能に形成されている。ＥＧＲクーラ９５は、還流排気を冷却することによってガス容積を低減し、十分な還流排気量を確保する。
【００１６】
ＥＧＲクーラ９５には、燃焼室９１０において燃焼した直後の比較的高温の排気が流れる。排気に塩化水素ガスや硫化水素ガスなどが含まれていると還流排気は強い酸性を示すため、流路９５０を形成する内壁９５５には耐腐食性および耐熱性が比較的高いアモルファスの炭素添加シリコンオキサイド（以下、「ＳｉＣＯ」という）膜が施されている。成膜装置１は、内壁９５５にＳｉＣＯ膜を形成することが可能である。
【００１７】
次に、成膜装置１の構成について図１を参照して説明する。成膜装置１は、ベース１５、支持部２０、加熱部２５、「原料供給部」としてのガス供給部３０、「吸引部」としてのポンプ部３５、および、制御部４０を備える。なお、図１では、紙面上側を「天」側、紙面下側を「地」側とする。また、図１、３では、ＥＧＲクーラ９５の内部においてＳｉＣＯ膜１０が形成される位置をわかりやすくするため、ＥＧＲクーラ９５に対して流路９５０を大きく示してある。
【００１８】
ベース１５は、略平板状に形成され、テーブル１５０上に設けられている。ベース１５の天側の面１５１には、ガス供給部３０、ポンプ部３５、および、支持柱１６が設けられている。
支持柱１６は、天方向に延びるよう形成されている。支持柱１６には、支持部２０および加熱部２５が設けられている。
【００１９】
支持部２０は、支持柱１６の水平方向の側面に設けられている。支持部２０は、略筒状に形成されている。図３に示すように、支持部２０が有する地側の通孔２０１には、ガス供給部３０の連通管３２が挿通され、通孔２０１の内壁２０３と連通管３２との間には隙間が形成されている。また、支持部２０が有する天側の通孔２０２には、ポンプ部３５の連通管３７が挿通され、通孔２０２の内壁２０４と連通管３７との間には隙間が形成されている。
支持部２０は、内部空間２００において、ＥＧＲクーラ９５が有する流路９５０の一方の開口９５１が地側に向くよう、かつ、流路９５０の他方の開口９５３が天側に向くようＥＧＲクーラ９５を支持可能に形成されている。
【００２０】
加熱部２５は、支持部２０に支持されているＥＧＲクーラ９５の周囲に設けられている。加熱部２５は、支持部２０が有する断熱材２１に支持されている複数のＩＲランプ２６を有する。ＩＲランプ２６は、図示しない外部の電源と電気的に接続している。これにより、ＥＧＲクーラ９５に膜を形成するとき、比較的早くＥＧＲクーラ９５を所定の温度まで昇温することが可能である。
【００２１】
ガス供給部３０は、支持部２０および加熱部２５の地側に設けられる。ガス供給部３０は、「第一原料タンク」としての原料ガスタンク３１、連通管３２などを有する。ガス供給部３０は、ＥＧＲクーラ９５と直接接続可能なよう設けられている。
原料ガスタンク３１は、原料ガスを貯留可能に形成されている。原料ガスとしては、ビニルシランガスやテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）ガスなどの有機ケイ素化合物ガスを用いられる。これらのガスは、所定の温度において熱分解し、アモルファスのＳｉＣＯ膜を形成することが可能である。第一実施形態では、ビニルシランガスを用いる。
連通管３２は、連通路３２０および「供給口」としてのガス供給口３２１を有する。連通路３２０は、原料ガスタンク３１内とＥＧＲクーラ９５の流路９５０とを連通可能に形成されている。ガス供給口３２１を有する「原料供給部の供給口を有する端面」としての端面３２２は、ＥＧＲクーラ９５の一方の開口９５１を有する「部材の一方の端面」としての端面９５２と当接可能なよう形成されている。
【００２２】
ポンプ部３５は、ベース１５上のガス供給部３０とは異なる位置に設けられる。ポンプ部３５は、ポンプ３６、連通管３７などを有する。ポンプ部３５は、ＥＧＲクーラ９５と直接接続可能なよう設けられている。
ポンプ３６は、ＥＧＲクーラ９５の流路９５０の気体を吸引可能である。
連通管３７は、連通路３７０および吸引口３７１を有する。連通路３７０は、ポンプ３６内とＥＧＲクーラ９５の流路９５０とを連通可能に形成されている。吸引口３７１を有する「吸引部の吸引口を有する端面」としての端面３７２は、ＥＧＲクーラ９５の他方の開口９５３を有する「部材の他方の端面」としての端面９５４と当接可能なよう形成されている。
【００２３】
制御部４０は、加熱部２５、ガス供給部３０、および、ポンプ部３５と電気的に接続している。制御部４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを中心に構成される周知のマイクロコンピュータからなる。制御部４０は、加熱部２５、ガス供給部３０、および、ポンプ部３５の作動を制御する。
【００２４】
次に、成膜装置１を用いた「部材の製造方法」としての成膜プロセスについて、図３、４を参照して説明する。
【００２５】
最初に、「部材セット工程」としてのステップ（以下、単に「Ｓ」という）１０１において、支持部２０にＥＧＲクーラ９５をセットする。このとき、ＥＧＲクーラ９５の一方の開口９５１とガス供給口３２１とが直接連通するようＥＧＲクーラ９５の端面９５２と連通管３２の端面３２２とを当接させる。また、ＥＧＲクーラ９５の他方の開口９５３と吸引口３７１とが直接連通するようＥＧＲクーラ９５の端面９５４と連通管３７の端面３７２とを当接させる。支持部２０にセットされたＥＧＲクーラ９５は、複数のＩＲランプ２６に囲まれる。
【００２６】
次に、「加熱工程」としてＳ１０２において、ＥＧＲクーラ９５を加熱する。支持部２０に支持されているＥＧＲクーラ９５は、ＩＲランプ２６が発する熱によってビニルシランガスが分解可能な温度、具体的には、６００〜７５０度の範囲の温度まで加熱される。このとき、成膜装置１では、図示しない窒素タンクが供給する窒素を流路９５０に流しつつ、ポンプ部３５によってＥＧＲクーラ９５の流路９５０の気体をＥＧＲクーラ９５内から吸引し、外部に排出する。
【００２７】
次に、「原料供給工程」としてＳ１０３において、ＥＧＲクーラ９５内にビニルシランガスを供給する。Ｓ１０３では、原料ガスタンク３１内のビニルシランガスを連通路３２０、ガス供給口３２１、および、一方の開口９５１を介して流路９５０に供給する。流路９５０に供給されたビニルシランガスは、ＥＧＲクーラ９５内において熱分解され、内壁９５５にアモルファスのＳｉＣＯ膜１０を形成する。すなわち、Ｓ１０３では、ビニルシランガスの熱分解を利用した化学気相成長法によって内壁９５５にＳｉＣＯ膜１０を成膜する。このとき、成膜装置１では、ポンプ部３５によって流路９５０を流れるビニルシランガスを吸引する。
【００２８】
次に、Ｓ１０４において、支持部２０からＥＧＲクーラ９５を取り外す。Ｓ１０３において内壁９５５に所望の厚みのＳｉＣＯ膜１０が形成されると、Ｓ１０４では、ビニルシランガスを停止しＥＧＲクーラ９５内を窒素で置換する。ＥＧＲクーラ９５内が窒素で置換されると、ＥＧＲクーラ９５は、支持部２０から取り外される。
第一実施形態の成膜プロセスでは、このようにして、ＥＧＲクーラ９５の内壁９５５にアモルファスのＳｉＣＯ膜１０を形成する。
【００２９】
（ａ）本実施形態の成膜プロセスでは、Ｓ１０１において、ガス供給口３２１と一方の開口９５１とが連通するようガス供給部３０の端面３２２とＥＧＲクーラ９５の端面９５２とを当接させる。これにより、ガス供給部３０が供給するビニルシランガスは全て流路９５０を流れるため、必要かつ十分な量のビニルシランガスが流路９５０に供給することができる。
また、Ｓ１０１において、ポンプ部３５の吸引口３７１とＥＧＲクーラ９５の他方の開口９５３とが連通するようポンプ部３５の端面３７２とＥＧＲクーラ９５の端面９５４とを当接させる。これにより、Ｓ１０３において、ビニルシランガスを流路９５０に供給しつつ流路９５０のビニルシランガスを確実に吸引することができるため、ビニルシランガスを流路９５０の下流側まで確実に供給することができる。したがって、ＥＧＲクーラ９５の内壁９５５に均一な厚みのＳｉＣＯ膜１０を形成することができる。
【００３０】
（ｂ）また、本実施形態の成膜プロセスでは、ガス供給部３０が供給するビニルシランガスは全て流路９５０を流れるため、ＥＧＲクーラ９５の内壁９５５以外に膜が形成されることはない。これにより、ＥＧＲクーラ９５内にＳｉＣＯ膜１０を形成した後、ＥＧＲクーラ９５を交換するだけで次の成膜を行うことができ、内壁９５５以外の部位に形成された膜を処理する工程を成膜プロセスから省略することができる。したがって、簡便にＥＧＲクーラ９５の内壁９５５にＳｉＣＯ膜１０を形成することができる。
【００３１】
（ｃ）本実施形態の成膜プロセスでは、ＳｉＣＯ膜１０は、ビニルシランガスの熱分解によって形成される。
二種類以上の気体が関与する気相反応によって膜を形成する場合、当該二種類以上の気体の濃度が比較的高い上流側において当該気相反応が起きやすいため、膜の厚みが比較的厚くなる。一方、当該二種類以上の気体の濃度が比較的低くなる下流側における膜の厚みは薄くなる。このため、膜の厚みが不均一になりやすい。
一方、ビニルシランガスの熱分解は、部材の表面で起こる表面反応であるため、気相反応に比べ部材の表面での反応が起こりやすい。これにより、本実施形態の成膜プロセスでは、例えば、ＳｉＣＯ膜１０の厚みを狙いの厚みに対して±３０％以下の範囲に抑えることができる。したがって、ＥＧＲクーラ９５内の全域において均一な厚みのＳｉＣＯ膜１０を形成することができる。
【００３２】
（ｄ）本実施形態の成膜プロセスでは、アモルファスのＳｉＣＯ膜１０を形成する。アモルファスのＳｉＣＯ膜は、粒界を有する多結晶からなるＳｉＣＯ膜に比べ流体が浸透しにくいため、還流排気に含まれる酸性の液体が浸透しにくい。これにより、酸性の液体によるＥＧＲクーラ９５の腐食を防止することができる。
【００３３】
（ｅ）成膜装置１では、ガス供給部３０は、ＥＧＲクーラ９５の一方の開口９５１と連通可能なガス供給口３２１を有し、ガス供給口３２１を有する端面３２２は、ＥＧＲクーラ９５の端面９５２と当接可能なよう形成されている。これにより、ガス供給部３０が供給するビニルシランガスは全て流路９５０を流れるため、必要かつ十分な量のビニルシランガスが流路９５０に供給することができる。また、ポンプ部３５は、ＥＧＲクーラ９５の他方の開口９５３と連通可能な吸引口３７１を有し、吸引口３７１を有する端面３７２は、ＥＧＲクーラ９５の端面９５４と当接可能なよう形成されている。これにより、Ｓ１０３において、ビニルシランガスを流路９５０に供給しつつ流路９５０を確実に吸引することができるため、ビニルシランガスを流路９５０の下流側まで確実に供給することができる。したがって、成膜装置１は、ＥＧＲクーラ９５の内壁９５５に均一な厚みのＳｉＣＯ膜１０を形成することができる。
【００３４】
（ｆ）また、成膜装置１では、流路９５０にのみビニルシランガスが流れるように構成されているため、外部との気密性を保ちつつＥＧＲクーラ９５を収容可能な部材が不要である。これにより、成膜装置１は、簡便にＥＧＲクーラ９５にＳｉＣＯ膜１０を形成するとともに、簡素な構成とすることができるため設備コストを低減することができる。
【００３５】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態による部材の製造方法および部材の製造装置を図５、６に基づいて説明する。第二実施形態は、還元性ガス供給部を備える点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３６】
第二実施形態による成膜装置２の模式図を図５に示す。成膜装置２は、ベース１５、支持部２０、加熱部２５、「原料供給部」としてのガス供給部５０、ポンプ部３５、および、制御部４０を備える。なお、図５では、紙面上側を「天」側、紙面下側を「地」側とする。また、図５では、ＥＧＲクーラ９５の内部においてＳｉＣＯ膜１０が形成される位置をわかりやすくするため、ＥＧＲクーラ９５に対して流路９５０を大きく示してある。
【００３７】
ガス供給部５０は、支持部２０および加熱部２５の地側に設けられる。ガス供給部５０は、原料ガスタンク３１、「還元性ガス供給部」としての水素ガスタンク５３、連通管３２などを有する。
【００３８】
水素ガスタンク５３は、「還元性ガス」としての水素を貯留可能に形成されている。水素ガスタンク５３は、連通路３２０およびガス供給口３２１を介してＥＧＲクーラ９５の流路９５０に水素を供給可能に設けられている。
【００３９】
次に、成膜装置２を用いた「部材の製造方法」としての成膜プロセスについて、図６を参照して説明する。
最初に、Ｓ２０１において、第一実施形態のＳ１０１と同様に、支持部２０にＥＧＲクーラ９５をセットする。
【００４０】
次に、Ｓ２０２において、ＥＧＲクーラ９５の流路９５０に水素を流しつつＥＧＲクーラ９５を加熱する。成膜装置２では、窒素をキャリアガスとする水素を流路９５０に供給する。このとき、流路９５０に供給された水素は、流路９５０に残留する酸素と結合し、水を生成する。生成された水は、水蒸気となってポンプ３６に吸引され、流路９５０から排出される。
【００４１】
次に、Ｓ２０３において、第一実施形態のＳ１０３と同様に、ＥＧＲクーラ９５内にビニルシランガスを供給する。これにより、内壁９５５にＳｉＣＯ膜１０が形成される。
Ｓ２０３において内壁９５５に所望の厚みのＳｉＣＯ膜１０が形成されると、Ｓ２０４において、第一実施形態のＳ１０４と同様に、支持部２０からＥＧＲクーラ９５を取り外す。
第二実施形態の成膜プロセスでは、このようにして、ＥＧＲクーラ９５の内壁９５５にアモルファスのＳｉＣＯ膜１０を成膜する。
【００４２】
酸素が存在する条件下でステンレスからなる部材を加熱すると、ステンレス中のクロム成分やマンガン成分が当該部材の表面に移動する。この表面に移動するクロム成分やマンガン成分は、当該部材内に残留している酸素と反応し、ボイドを含むクロム酸化層またはマンガン酸化層を当該部材の表面に形成する。このクロム酸化層またはマンガン酸化層上に形成された膜は、部材の表面から剥がれ落ちるおそれがある。
第二実施形態では、ＥＧＲクーラ９５を加熱するとき、流路９５０に還元性ガスである水素を流す。これにより、流路９５０に残留している酸素を除去し、内壁９５５にボイドを含むクロム酸化層またはマンガン酸化層が形成されることを抑制することができる。したがって、第二実施形態は、第一実施形態の効果を奏するとともに、ＳｉＣＯ膜１０の剥がれを防止することができる。
【００４３】
（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態による部材の製造装置を図７に基づいて説明する。第三実施形態は、予熱部を備える点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４４】
第三実施形態による成膜装置３の模式図を図７に示す。成膜装置３は、ベース１５、支持部２０、加熱部２５、「原料供給部」としてのガス供給部６０、ポンプ部３５、および、制御部４０を備える。なお、図７では、紙面上側を「天」側、紙面下側を「地」側とする。また、図７では、ＥＧＲクーラ９５の内部においてＳｉＣＯ膜１０が形成される位置をわかりやすくするため、ＥＧＲクーラ９５に対して流路９５０を大きく示してある。
【００４５】
ガス供給部６０は、支持部２０および加熱部２５の地側に設けられる。ガス供給部６０は、原料ガスタンク３１、予熱部６４、連通管３２などを有する。
【００４６】
予熱部６４は、支持部２０に支持されているＥＧＲクーラ９５と原料ガスタンク３１との間であって、流路９５０に供給されるビニルシランガスが流れる流路に設けられている。予熱部６４は、ビニルシランガスの熱分解を促進可能な触媒６５を有する。
【００４７】
第三実施形態では、ＥＧＲクーラ９５にビニルシランガスを供給するとき、予熱部６４においてビニルシランガスを予熱するとともに、触媒６５によってビニルシランガスを分解する。このビニルシランガスの分解物が流路９５０に導入されると内壁９５５にＳｉＣＯ膜１０を形成する。これにより、ＥＧＲクーラ９５をビニルシランガスが熱分解可能な温度まで加熱することが不要となるため、ＥＧＲクーラ９５の加熱温度をステンレスが変色する４００度より低い温度とし、熱やけによる変色を防止することができる。したがって、第三実施形態では、第一実施形態の効果を奏するとともに、ＥＧＲクーラ９５の品質を維持することができる。
また、加熱部２５によってＥＧＲクーラ９５をビニルシランガスが熱分解可能な温度まで昇温することが不要となるため、ＥＧＲクーラ９５の加熱に必要なエネルギー量を低減することができる。
【００４８】
（第四実施形態）
次に、本発明の第四実施形態による部材の製造方法および部材の製造装置を図８、９に基づいて説明する。第四実施形態による部材の製造方法は、積層工程を備える点が第一実施形態と異なる。また、第四実施形態による部材の製造装置は、第二原料タンク、第三原料タンクおよび水タンクを備える点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４９】
第四実施形態による成膜装置４の模式図を図８に示す。成膜装置４は、ベース１５、支持部２０、加熱部２５、「原料供給部」としてのガス供給部７０、ポンプ部３５、および、制御部４０を備える。なお、図８では、紙面上側を「天」側、紙面下側を「地」側とする。また、図８では、ＥＧＲクーラ９５の内部においてＳｉＣＯ膜１０が形成される位置をわかりやすくするため、ＥＧＲクーラ９５に対して流路９５０を大きく示してある。
【００５０】
ガス供給部７０は、支持部２０および加熱部２５の地側に設けられる。ガス供給部７０は、原料ガスタンク３１、「第二原料タンク」としての塩化アルミガスタンク７５、「第三原料タンク」としての塩化チタンガスタンク７６、水タンク７７、電磁弁７５１、７６１、７７１、連通管３２などを有する。
【００５１】
塩化アルミガスタンク７５は、塩化アルミニウムガスを貯留可能に形成されている。塩化アルミガスタンク７５は、連通路３２０およびガス供給口３２１を介してＥＧＲクーラ９５の流路９５０に塩化アルミニウムガスを供給可能に設けられている。窒素をキャリアガスとする塩化アルミガスタンク７５による塩化アルミニウムガスの供給は、制御部４０と電気的に接続している電磁弁７５１の開閉によって制御される。
【００５２】
塩化チタンガスタンク７６は、塩化チタンガスを貯留可能に形成されている。塩化チタンガスタンク７６は、連通路３２０およびガス供給口３２１を介してＥＧＲクーラ９５の流路９５０に塩化チタンガスを供給可能に設けられている。窒素をキャリアガスとする塩化チタンガスタンク７６による塩化チタンガスガスの供給は、制御部４０と電気的に接続している電磁弁７６１の開閉によって制御される。
【００５３】
水タンク７７は、水を貯留可能に形成されている。水タンク７７は、連通路３２０およびガス供給口３２１を介してＥＧＲクーラ９５の流路９５０に水蒸気を供給可能に設けられている。水タンク７７による窒素をキャリアガスとする水蒸気の供給は、制御部４０と電気的に接続している電磁弁７７１の開閉によって制御される。
【００５４】
次に、成膜装置４を用いた「部材の製造方法」としての成膜プロセスについて、図９を参照して説明する。
最初に、Ｓ４０１において、第一実施形態のＳ１０１と同様に、支持部２０にＥＧＲクーラ９５をセットする。
次に、Ｓ４０２において、第一実施形態のＳ１０２と同様に、ＥＧＲクーラ９５内に窒素を流しつつＥＧＲクーラ９５を加熱する。
次に、Ｓ４０３において、第一実施形態のＳ１０３と同様に、ＥＧＲクーラ９５内にビニルシランガスを供給する。これにより、内壁９５５にＳｉＣＯ膜が成膜される。
【００５５】
次に、「積層工程」としてのＳ４０４において、ＥＧＲクーラ９５内に塩化アルミニウムガス、塩化チタンガス、および、水蒸気をＥＧＲクーラ９５内に供給する。Ｓ４０４では、次のようにＥＧＲクーラ９５内に供給するガスを切り替える。
例えば、窒素キャリアの塩化アルミニウムガスを流路９５０に流した後、流路９５０を窒素でパージする。窒素でパージした後、窒素キャリアの水蒸気を流路９５０に流す。窒素キャリアの水蒸気を流した後、流路９５０を窒素でパージしてから窒素キャリアの塩化チタンガスを流路９５０に流す。窒素キャリアの塩化チタンガスを流した後、流路９５０を窒素でパージしてから窒素キャリアの水蒸気を流路９５０に流す。その後、流路９５０を窒素でパージする。
【００５６】
また、別の切り替え方としては、例えば、窒素キャリアの塩化アルミニウムガスを流してから窒素でパージした後、窒素キャリアの水蒸気を流す。窒素キャリアの水蒸気を流した後、窒素でパージしてから窒素キャリアの塩化チタンガスを流す。窒素キャリアの塩化チタンガスを流した後、窒素でパージしてから窒素キャリアの水蒸気を流す。窒素キャリアの水蒸気を流した後、窒素でパージしてから窒素キャリアの塩化チタンガスを流す。窒素キャリアの塩化チタンガスを流した後、窒素でパージしてから窒素キャリアの水蒸気を流す。すなわち、このガスの切り替え方では、塩化アルミニウムガスを流し窒素でパージした後、水蒸気、窒素、塩化チタンガス、窒素のガス切替を複数回繰り返すこととなる。
Ｓ４０４では、塩化アルミニウムガス、塩化チタンガス、および、水蒸気のそれぞれの供給は、電磁弁７５１、７６１、７７１によってそれぞれ１〜５００ｍｓの時間間隔で切り替えられる。Ｓ４０４では、このようなガスの切り替えを複数回行う。
【００５７】
このように供給されるガスを切り替えることによって、塩化アルミニウムガスは、ＥＧＲクーラ９５内の５００〜７５０度の温度雰囲気において水蒸気と反応し、Ａｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム）膜を形成する。また、塩化チタンガスは、水蒸気と反応し、ＴｉＯ2（酸化チタン）膜を形成する。すなわち、Ｓ４０４では、塩化アルミニウムガス、塩化チタンガス、および、水蒸気を利用した原子層堆積法によってＳｉＣＯ膜１０上にＴｉＯ2膜とＡｌ2ＴｉＯ5（チタン酸アルミニウム）膜との積層膜（以下、「ＡＬＤ膜」という）１１を形成する。
【００５８】
次に、Ｓ４０５において、第一実施形態のＳ１０４と同様に、支持部２０からＥＧＲクーラ９５を取り外す。
第四実施形態の成膜プロセスでは、このようにして、ＥＧＲクーラ９５の内壁９５５にアモルファスのＳｉＣＯ膜１０、および、ＡＬＤ膜１１を形成する。
【００５９】
第四実施形態では、ＥＧＲクーラ９５の内壁９５５にＳｉＣＯ膜１０を成膜した後ＡＬＤ膜１１を成膜する。このとき、ＳｉＣＯ膜１０は、内壁９５５上の異物、例えば、ＥＧＲクーラ９５を形成するステンレスの屑やカーボンなどを覆うよう形成されるため、当該異物によってＡＬＤ膜１１の形成が阻害されることを防止することができる。したがって、比較的耐腐食性に高いＡＬＤ膜１１を確実に成膜することができる。
【００６０】
また、ＡＬＤ膜１１は、ＴｉＯ2膜とＡｌ2ＴｉＯ5膜とが交互に積層されているため、Ａｌ2ＴｉＯ5膜において発生しやすい貫通欠陥がＴｉＯ2膜によってキャンセルされる。これにより、ＡＬＤ膜１１を貫通する欠陥がなくなるため、貫通欠陥を通って酸性の液体がＡＬＤ膜１１内に浸透することを防止することができる。したがって、第四実施形態では、第一実施形態と同じ効果を奏するとともに、酸性の液体がＥＧＲクーラ９５の内壁９５５に到達することを防止可能な膜を確実に形成することができる。
【００６１】
また、本実施形態の成膜プロセスでは、原子層堆積法によってＴｉＯ2膜とＡｌ2ＴｉＯ5膜とを交互に積層している。これにより、本実施形態の成膜プロセスでは、例えば、ＡＬＤ膜１１の厚みを狙いの厚みに対して±３０％以下の範囲に抑えることができる。したがって、ＥＧＲクーラ９５内の全域において均一な厚みのＡＬＤ膜１１を形成することができる。
【００６２】
また、成膜装置４では、Ｓ４０４における塩化アルミニウムガスの供給および塩化チタンガスの供給は、電磁弁７５１、７６１、７７１によって制御される。電磁弁７５１、７６１、７７１は、比較的高速に開閉の切り替えが可能なため、ＥＧＲクーラ９５内への塩化アルミニウムガス、塩化チタンガス、および、水蒸気の供給を比較的迅速に切り替えることができる。これにより、ＡＬＤ膜１１の形成を比較的短時間で行うことができるため、ＥＧＲクーラ９５の製造時間を短縮することができる。
【００６３】
（他の実施形態）
上述の実施形態では、「部材の製造装置」は、ＥＧＲクーラに膜を形成することが可能な装置であるとした。しかしながら、「部材の製造装置」が膜を形成することが可能な部材はこれに限定されない。部材の内壁に形成される膜を有する部材であればよい。
【００６４】
上述の実施形態では、「原料ガス」であるビニルシランガスは、熱分解によって膜を形成するとした。しかしながら、原料ガスは、複数種のガスから構成され、これらのガスの気相反応によって膜を形成してもよい。
【００６５】
第二実施形態では、成膜装置は、Ｓ２０２において、水素をＥＧＲクーラの流路に供給するとした。しかしながら、Ｓ２０２において供給されるガスは水素に限定されない。還元性ガスであればよい。
【００６６】
第三実施形態では、予熱部は、触媒を有するとした。しかしながら、触媒はなくてもよい。
【００６７】
第四実施形態では、電磁弁の開閉によってＳ４０４における塩化アルミニウムガス、塩化チタンガス、および、水蒸気の供給を制御するとした。しかしながら、塩化アルミニウムガス、塩化チタンガス、および、水蒸気の供給を制御する方法は、これに限定されない。
【００６８】
上述の実施形態では、支持部は、筒状に形成され、ＥＧＲクーラおよびＩＲランプを支持するとした。しかしながら、支持部の形状はこれに限定されない。ＥＧＲクーラおよびＩＲランプを支持可能な形状であればよい。また、支持部はなくてもよい。
【００６９】
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１、２、３、４・・・成膜装置（部材の製造装置）
３０、５０、６０、７０・・・ガス供給部
９５・・・ＥＧＲクーラ（部材）
３２１・・・ガス供給口
３２２・・・端面（原料供給部の供給口を有する端面）
３７１・・・吸引口
３７２・・・端面（吸引部の吸引口を有する端面）
９５０・・・流路（内部空間）
９５１・・・一方の開口
９５２・・・端面（部材の一方の端面）
９５３・・・他方の開口
９５４・・・端面（部材の他方の端面）
【図１】
2017179472.tif 000003
【図２】
2017179472.tif 000004
【図３】
2017179472.tif 000005
【図４】
2017179472.tif 000006
【図５】
2017179472.tif 000007
【図６】
2017179472.tif 000008
【図７】
2017179472.tif 000009
【図８】
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【図９】
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