JP3325587B2 - 蒸着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 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（C
O）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た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36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（Calflow（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12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10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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (56)参考文献 特開 平９−78239（ＪＰ，Ａ) 国際公開94／25638（ＷＯ，Ａ１) Ｔ．Ｗ．Ｂｌａｃｋ，ｅｔ．ａｌ，Ｔ ＯＯＬＭＡＫＩＮＧ ＷＩＴＨＯＵＴ ＭＡＣＨＩＮＩＮＧ，ＴＨＥ ＴＯＯＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲ，1960年 ６月，Ｖ ｏｌ．44，Ｎｏ．６，ｐ．101−104 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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。