JP2000510534A - 蒸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 気体状金属カルボニルを分解しマンドレル（３６）に析出させるための装置（１０）。基板（１２）およびカバー（１４）は反応室（２０）を形成する。マンドレルリング（２８）は、基板（１２）に嵌入され且つ基板から絶縁されており、マンドレル（３６）を支持している。熱伝達流体はマンドレルリング（２８）を通過しマンドレル（３６）に流入しマンドレル（３６）を所定温度に維持して、熱分解を開始する。

Description

【発明の詳細な説明】 蒸着装置 技術分野 本発明は一般に化学的蒸着に関し、特に基板上に気体状の金属カルボニルを析 出させるための装置に関する。 背景技術 １８８９年にＭｏｎｄおよびＬａｎｇｅｒが発見したように、ニッケルテトラ カルボニル−Ｎｉ（ＣＯ）₄−は約１５０〜３１５℃の温度範囲内で純金属ニッ ケル（Ｎｉ）および一酸化炭素（ＣＯ）に容易に分解する。ニッケルの基板上へ の析出を促進させることによって、純ニッケルからなる目的物を製造することが できる。 ニッケル蒸着（ＮＶＤ）はプリフォームまたはマンドレル上にニッケルを析出 することにより固体のニッケル品を製造する方法である。マンドレルは十分加熱 され、そのためニッケルカルボニルプロセスガスがマンドレル表面に接触すると 熱分解する。分解により生成された一酸化炭素および残りのニッケルカルボニル ガスが排気される。ニッケルはマンドレル上で均一な厚さに析出し、下側のマン ドレルの全ての表面きめおよび形状を正確に複製する。最後にニッケル成形品は 完成ニッケル製品としてマンドレルから剥がされる。 マンドレルの表面はニッケルが析出する前に清浄にしなければならない。オイ ルおよびグリース（有機物）のような汚染物は、少量でもニッケルの析出を抑制 する。 現在、マンドレル成形ニッケル製品は二つの半体すなわちチャンバに分割され た反応シリンダ内で製造されている。上側チャンバおよび下側チャンバは中央に 開口を有する大きなシリコンガスケットによって分離されている。 上部チャンバにはマンドレルが設けられニッケルカルボニルガスが充満してい る。下部チャンバはマンドレルを支持し且つ適切な熱伝達流体のタンクとして作 用する。この熱伝達流体は、適切な温度で維持され、内部孔および通路を経由し てマンドレルを経て循環され、マンドレルを加熱する。 熱伝達流体はパイプで誘導され下部チャンバの壁を通過し直接マンドレルに入 る。流体はマンドレルから底部チャンバへ排出される。流体はポンプにより液体 だめから抜出されて、加熱器を通過してマンドレルに戻る。 このマンドレルは上記ガスケットの開口内に設けられている。マンドレルとこ のマンドレルの側面にボルト締めされている支持板との間でシリコンガスケット を圧縮することによって、マンドレルおよび開口の周りにメカニカルシールが施 される。さらに上部チャンバおよび下部チャンバに取り付けられているフランジ の間でガスケットの外側縁を圧縮することによって、シリコンガスケットの外側 縁にメカニカルシールが施される。端板が円筒形チャンバの２つの半体の端部に 溶接され、装置全体を密閉する。 ガスケットとマンドレルとの間で液体シリコンのビードを堆積させることによ って、マンドレル／ガスケット界面も密閉される。 上部チャンバおよび下部チャンバが互いに分離され且つシールが完全に行われ ることが肝要である。 残念ながら、シリコンガスケット材はＮＶＤ作動温度でガスを発散しマンドレ ルを汚染する。従って、ガスケットがＮＶＤ工程に適合可能となるには、大きな シリコンガスケットを作動温度で長時間にわたり二次硬化（ガス抜き）させなけ ればならない。さらに、シリコンガスケットは高価で且つマンドレルを分解する 際に損傷し易い。殆どの場合、ガスケットは再使用できない。 マンドレル／ガスケット間のシールは、支持板で圧縮または接着することによ り示されるが、十分な漏れ止めが行われるわけではない。前記流体の蒸気はマン ドレル／ガスケット間のシールを通過し上部チャンバに入りマンドレルを汚染す る。 底部チャンバに対する装備変更を行い、マンドレルからチャンバ壁を介して流 体をパイプ輸送し下部チャンバから流体を除去することが試みられた。しかしな がら、マンドレルを分解する毎に下部チャンバからこぼれた流体を除去するには かなりの労働時間が必要である。 また、ニッケルカルボニルはマンドレル／ガスケット間のシールから漏れて下 部チャンバに入り、マンドレルの下側および補助マンドレル工具上に析出する。 底部チャンバのパージに使用した不活性ガス中で酸素とのカルボニル反応が起こ るため、酸化ニッケル粉末が下部チャンバ内に形成される。下部チャンバの内面 はすべて上記粉末で覆われ、堆積物を広い範囲にわたって清浄する必要がある。 上部チャンバと下部チャンバとの間の圧力差は厳密に監視しなければならない 。わずかな圧力差によってガスケットが膨張する。マンドレル／ガスケット間に シールにかなりの張力が加わると、シールまたはガスケットが破裂する。 発明の要約 大きなシリコンガスケットを不必要とする蒸着装置が提供される。 基板はマンドレルと係合しているボア付のマンドレルリングを支持している。 熱伝達流体は直接マンドレルリングおよびマンドレルを通過して、マンドレルを 加熱する。上部チャンバが基板に取り付けられている。マンドレルと基板との間 にこれらの間を隔離する中間基板リングが設けられており、このためマンドレル リングの交換を迅速に行うことができる。シールは簡単なＯリングを使用するこ とにより成し遂げられる。 図面の簡単な説明 図１は本発明の一実施形態の断面を部分的に示す正面図である。 図２は本発明の一実施形態を示す平面図である。 図３は本発明の一実施形態を示す平面図である。 図４は図３の線４−４に沿って切断された断面図である。 図５は本発明の一実施形態を示す平面図である。 図６は図５の線６−６に沿って切断された断面図である。 発明の好適な実施形態 図１を参照すると、気体状金属蒸着装置１０が示されている。この装置１０は 基板１２を含み、この基板１２はボルト１６により取り外し可能に取り付けられ ているカバー１４で覆われている。カバー１４は基板１２とともにチャンバ２０ を形成している。高温弾性Ｏリング（即ちシリコン）１８は基板１２の溝（図示 せず）とカバー１４との間隙界面をシールしている。カルボニルガス源２２はガ スをチャンバ２０に供給する。 基板１２にはＺ字状の段になった切除部２４が設けられている。対応する基板 リング２６が切除部２４内に嵌合している。マンドレルリング２８は基板リング ２６上に設けられ且つ部分的にチャンバ２０内へ延びている。 一連の高温弾性Ｏリング３０はカルボニルの漏れを防止するため基板１２／基 板リング２６／マンドレルリング２８の組合せをシールしている。マンドレル３ ６はマンドレルリング２８に取り付けられている。弾性Ｏリング７４はマンドレ ル３６および基板１２をシールしている。 マンドレルリング２８は少なくとも１つの入口流路３２および出口流路３４を 含み、これら流路はマンドレル３６内で対応するマニホールド（図示せず）に直 接連通している。一連の弾性Ｏリング３８はマンドレルリング２８と共にマンド レル３６をシールしている。 装置１０を確実に一体化するために、基板リング２６は複数のボルト６２で基 板１２にボルト締めされている。同様に、マンドレルリング２８は多数のボルト ７６で基板リング２６にボルト締めされている。 基板リング２６は基板１２に溶接されてもよいが、その表面が損傷した場合に 基板リング２６を取り替えることができるように、基板リング２６は好適な位置 にボルト止めすることが好ましい。しかしながら、マンドレルリング２８は基板 １２から取り外せるように設計されている。マンドレルリング２８は最初にジャ ックボルト固定具６８を介してマンドレル３６にボルト締めされる。次に組み合 わされたマンドレル３６およびマンドレルリング２８は基板１２内の適切な位置 に落し込まれる。ステンレス鋼はこれらの主要部品に対して選択される材料であ る。 標準ＳＡＥ型カップリング（継手）４０は導管４２を熱伝達流体源４４に接続 している。流体は従来の組成、即ちパラフィンまたは鉱油ベースから成る（Ｃａ ｌｆｌｏｗ（商標））。 循環ポンプ４６は、連続的に加熱器４８を経て入口流路３２へ流体を輸送し、 マンドレル３６を通過させて次に出口流路３４から排出する。加熱器４８は熱伝 達流体を加熱し、マンドレル３６を十分な温度に維持してカルボニルガスを分解 する。 マンドレル３６のある部分をめっき金属から遮蔽する必要がある場合は、対策 としてシリコンマスク７２をマンドレル３６の周りに設けてもよい。 図２は基板１２をある程度詳細に示す上面図である。Ｏリング１８は板１２の 溝内に設けられている。ガスケット３０により囲まれている複数の切欠き２４は 、経済的な操作のため板１２内に設けられることが好ましい。開口６０はボルト ６２を収容している。 パージ流路５０は、パージガス源（図示せず）に接続されているコネクタ５４ に取り付けられている。基板１２内のパージ流路５０はマンドレル３６と基板１ ２との間に形成されている間隙７０をパージするように設計されている。図１も 参照のこと。パージガスは１つのフランジ５４を通過して流路５０のオリフィス ８０を介してマンドレル３６の下の間隙７０に流入する。最後にパージガスは間 隙７０から反対の流路５０を通過し、そして対応するコネクタ５４を介してプラ ント通気ヘッダに排気される。 図示されている実施例において、各流路５０は３対のオリフィス８０を有し、 これらオリフィス８０は、各マンドレルリング２８が２つのオリフィス８０を有 し、２つのオリフィス８０が互いに平行な流路５０の各々に対応して、パージお よびガス抜き（通気）を行うように設けられている。この設計によって中間のオ リフィス対８０を中心とする小さなマンドレル３６、または基板１２のより大き な表面積を覆う大きなマンドレル３６のパージが可能である。 マンドレル３６の下に設けることができない流路５０のパージ／通気オリフィ ス８０には、パージガスが反応室２０に入らないように、および／またはカルボ ニルガスが基板パージ／通気流路５０に入らないように、析出反応中に栓が差し 込まれる。 間隙７０は、通常、装置据付中に不活性ガスでパージされ空気が除去され、析 出反応中には一酸化炭素でパージされる。 気体状カルボニルは通気孔５２から排出することができる。同様に、チャンバ ２０を清浄にするための通気ガスも通気孔５２から排出することができる。通常 の状況では、流路５０により導入されたパージガスは通気孔５２を介して装置１ ０から排出することはない。 図３および図４はマンドレルリング２８の平面図および断面図を各々描いてい る。入口および出口流路３２、３４がリング２８を貫通している。一連の溝はＯ リング３８を収容している。カップリング４０（図３および４に図示せず）は流 路３２および３４に取り付けられている。スロット５６はリング２８を横断し温 度プローブを収容している。 ねじが切られた複数のめくらボルト孔５８は、基板リング２６において対応す る開口６４を通過しているボルト７６を受容している（図５参照）。 一連の通路６６は、マンドレル３６をマンドレルリング２８に接続しているジ ャックボルト固定具６８を収容している。これら固定具６８はピストンとして作 用し、反応が完了すると被覆されたマンドレル体をリング２６から押し出す。 図５はＺ字状基板リング２６の平面図を示す。開口６４はボルト孔５８に整合 してボルト７６を収容している。かくしねじボルト穴８２は基板１２の開口６０ に一致して、ボルト６２を受容している。 理解されるように、ボルト６２および７６は、基板１２、基板リング２６、マ ンドレルリング２８およびＯリングガスケット３０をリークを防止するように一 体的に固定している。 装置１０を組み立てるために、マンドレル３６およびマンドレルリング２８は 基板１２の適切な位置に落し込まれ、且つ基板リング２８のボルト孔６４および マンドレルリング２８のめくらボルト孔５８にボルト７６で固定される。マンド レル３６およびマンドレルリング２８を基板リング２６にボルト締めする時、マ ンドレル３６のボルト６８は基板リング２６で覆われる。ボルト６２により組立 が完了する。 図１に戻ると、非回転マンドレル３６はどのような形状でもよい。例としては 台所の流しの形状および浴室の浴槽の形状が挙げられる。迅速且つ適切に伝達す るために、複合材またはアルミニウムのマンドレル３６が最も満足できるもので あることが分かった。 基板１２への熱伝達を最小とするためには、マンドレル３６と基板１２との間 に絶縁用の間隙７０を形成することが有利であると分かった。理解されるように 、熱伝達流体はマンドレルリング２８およびマンドレル３６のみを直接通過する 。伝導熱を低減することによって、装置１０の部品に析出する金属が少量となる 傾 向にある。 大きなシリコンガスケットを使用している現存のシステムと比べて、次の利点 が実現可能である。 Ａ）大きな表面積のシリコンガスケットからの汚染が排除される。 Ｂ）シリコンガスケットの使用（およびコスト）が最小となる。 Ｃ）ガスケット／マンドレルシールが不必要となる。 Ｄ）上部チャンバへの熱伝達流体の漏れがなくなる。 Ｅ）底部チャンバへのニッケルカルボニルの漏れがなくなる。 Ｆ）底部チャンバおよびその作動上の「問題」がなくなり、即ち上下のチャン バの圧力差制御、底部チャンバのパージ、底部チャンバの洗浄、底部チャンバの 隔離／隔離解除が不必要となる。装置組立および分解が速くなる。 法令の規定に従って、ここにおいて本発明の特定の具体例を例証且つ説明した が、当業者が理解するように、請求の範囲に記載されている発明の形式において 変更が可能であり、またときには本発明の幾つかの特徴は他の特徴を使用するこ となしに有利に利用できる。

【手続補正書】 【提出日】平成１１年８月１０日（１９９９．８．１０） 【補正内容】 請求の範囲 １． 気体状金属カルボニルを分解するための装置であって、 少なくとも１つの開口を有する基板と、 前記基板上に設けられ、前記基板とともにチャンバを形成するカバーと、 前記基板の開口内に設けられた基板リングと、 前記基板リング内にはめ込まれるとともにその内部に少なくとも１の流体導管 が設けられた、マンドレルを受け止めるマンドレルリングと、 気体状金属カルボニルを前記チャンバに導入するための手段と、を備えたこと を特徴とする、装置。 ２． 熱伝達流体源が流動可能に前記流体導管に接続されていることを特徴と する、請求項１記載の装置。 ３． 前記マンドレルが前記マンドレルリングに取り付けられていることを特 徴とする、請求項１記載の装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ジョージ、ポール、ティロラー カナダ国オンタリオ州、ライブリー、カン トラ、ロード、1224 (72)発明者 イアン、キース、パスモア カナダ国オンタリオ州、サドバリー、ペッ トハートゥリー、ビレッジ、17

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 気体状金属カルボニルを分解するための装置であって、 少なくとも１つの開口を有する基板と、 前記基板上に設けられ、前記基板とともにチャンバを形成するカバーと、 前記基板の開口内に設けられた基板リングと、 前記基板リング内にはめ込まれるとともにその内部に少なくとも１の流体導管 が設けられた、マンドレルを受け止めるマンドレルリングと、 気体状金属カルボニルを前記チャンバに導入するための手段と、を備えたこと を特徴とする、装置。 ２． 熱伝達流体源が流動可能に前記流体導管に接続されていることを特徴と する、請求項１記載の装置。 ３． 前記マンドレルが前記マンドレルリングに取り付けられていることを特 徴とする、請求項１記載の装置。 ４． 前記マンドレルリングが基板の開口の上方に延びていることを特徴とす る、請求項１記載の装置。 ５． 前記チャンバから気体状カルボニルを排気するための手段を含むことを 特徴とする、請求項１記載の装置。 ６． 熱伝達流体を所定温度に維持するための手段を含むことを特徴とする、 請求項１記載の装置。 ７． 前記マンドレルと前記基板との間に間隙が設けられていることを特徴と する、請求項６記載の装置。 ８． パージ流路が前記基板内に設けられていることを特徴とする、請求項１ 記載の装置。 ９． 前記マンドレルを前記マンドレルリングから分離するための手段を含む ことを特徴とする、請求項１記載の装置。 １０． 第１固定手段が前記基板を前記基板リングに取り付け、第２固定手段 が前記基板リングを前記マンドレルリングに取り付け、且つこれらの間にシール 手段が設けられていることを特徴とする、請求項１記載の装置。