JPH0670274B2 - 化学蒸着における支持体上の背面生長を防止する方法 - Google Patents
化学蒸着における支持体上の背面生長を防止する方法Info
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- JPH0670274B2 JPH0670274B2 JP2235967A JP23596790A JPH0670274B2 JP H0670274 B2 JPH0670274 B2 JP H0670274B2 JP 2235967 A JP2235967 A JP 2235967A JP 23596790 A JP23596790 A JP 23596790A JP H0670274 B2 JPH0670274 B2 JP H0670274B2
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- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は化学気相蒸着装置における支持体上の背面生長
を防止する方法に関する。
を防止する方法に関する。
化学気相蒸着装置における支持体上の背面生長は、もし
それを防止しなければ、しばしば蒸着層の割れを生じ
る。またこのような背面生長は、予備成形した構造物の
形状と精度を気相蒸着装置で再現することをむずかしく
する。さらにこの背面生長の存在は、支持体蒸着層を蒸
着治具から取りはずすために蒸着後機械加工が必要とな
る点で不利となる。このように支持体上の背面生長は軽
量高速光学素子の製作には不利である。
それを防止しなければ、しばしば蒸着層の割れを生じ
る。またこのような背面生長は、予備成形した構造物の
形状と精度を気相蒸着装置で再現することをむずかしく
する。さらにこの背面生長の存在は、支持体蒸着層を蒸
着治具から取りはずすために蒸着後機械加工が必要とな
る点で不利となる。このように支持体上の背面生長は軽
量高速光学素子の製作には不利である。
蒸着によって耐火物から軽量構造物を製作する方法が、
ジェイ．ティ．ゲーラ（J.T.Goele）他による米国特許
出願第07/389,248（1989）明細書に開示されている。上
記特許出願に開示されている方法及びその軽量構造物
は、それぞれの構造物の形状と寸法を定めるコアを必要
とする。構造物に強度と剛性をもたせ又他の表面例えば
製作すべき鏡の面板を含んでなる支持体の表面と結合さ
せるために、このコアを炭化珪素（SiC）又はシリコン
（Si）のような適当な蒸着層で被覆する。
ジェイ．ティ．ゲーラ（J.T.Goele）他による米国特許
出願第07/389,248（1989）明細書に開示されている。上
記特許出願に開示されている方法及びその軽量構造物
は、それぞれの構造物の形状と寸法を定めるコアを必要
とする。構造物に強度と剛性をもたせ又他の表面例えば
製作すべき鏡の面板を含んでなる支持体の表面と結合さ
せるために、このコアを炭化珪素（SiC）又はシリコン
（Si）のような適当な蒸着層で被覆する。
鏡の製作においては、SiC面板上で反復するためのマン
ドレルを形成するのに黒鉛を使うことができる。マンド
レルの片面を光学的に平面あるいは凸球面形状に製作す
る。マンドレルの他の面を平らにラップ仕上げする。マ
ンドレルのこのラップ仕上げした面を支柱及び黒鉛セメ
ントで蒸着反応器内のじゃま板に固定する。次いでマン
ドレルを溶剤中の懸濁カーボンの重ね塗りで被覆し、マ
ンドレルの形状をあまり変えることなくできるだけぴか
ぴかになるように、その表面をバフ磨きあるいは艶出し
する。次にマンドレル表面にSiC蒸着をおこなう。黒鉛
とSiCの結合を改善するために、この露出SiC表面を熱水
酸化カリウム（KOH）でエッチングすることができる。
次いで、前記特許出願明細書に開示されているように、
軽量構造物コアを平らな又は曲った黒鉛リブから製作す
る。黒鉛セメントでお互いに接着したのち、この軽量構
造物コアを黒鉛セメントでマンドレルのエッチングした
SiC表面に接着する。次に軽量構造物コアを包むようにS
iCを蒸着し、支柱をじゃま板から分離する。余剰のSiC
蒸着層を除去するために管理されたばり取りをおこなう
ことができる。次いでSiC被覆した鏡面板を回収するた
めに、ブレードを使って黒鉛マンドレルとSiC面板間の
接触面を開くことができる。次にSiC面板をSi被覆す
る。鏡綿の製作においてSiC被覆面板の前面だけにSi生
長を限定する選択蒸着はきわめて重要である。この理由
は前述したように、SiC面板の背面上のSi生長は、もし
それを防止しなければ、前面の蒸着層の割れがしばしば
おこり、蒸着装置での再現性を達成することがむずかし
くなり、その上支持体蒸着層を蒸着治具から分離するの
に蒸着後機械加工が必要になるという点で不利となる。
ドレルを形成するのに黒鉛を使うことができる。マンド
レルの片面を光学的に平面あるいは凸球面形状に製作す
る。マンドレルの他の面を平らにラップ仕上げする。マ
ンドレルのこのラップ仕上げした面を支柱及び黒鉛セメ
ントで蒸着反応器内のじゃま板に固定する。次いでマン
ドレルを溶剤中の懸濁カーボンの重ね塗りで被覆し、マ
ンドレルの形状をあまり変えることなくできるだけぴか
ぴかになるように、その表面をバフ磨きあるいは艶出し
する。次にマンドレル表面にSiC蒸着をおこなう。黒鉛
とSiCの結合を改善するために、この露出SiC表面を熱水
酸化カリウム（KOH）でエッチングすることができる。
次いで、前記特許出願明細書に開示されているように、
軽量構造物コアを平らな又は曲った黒鉛リブから製作す
る。黒鉛セメントでお互いに接着したのち、この軽量構
造物コアを黒鉛セメントでマンドレルのエッチングした
SiC表面に接着する。次に軽量構造物コアを包むようにS
iCを蒸着し、支柱をじゃま板から分離する。余剰のSiC
蒸着層を除去するために管理されたばり取りをおこなう
ことができる。次いでSiC被覆した鏡面板を回収するた
めに、ブレードを使って黒鉛マンドレルとSiC面板間の
接触面を開くことができる。次にSiC面板をSi被覆す
る。鏡綿の製作においてSiC被覆面板の前面だけにSi生
長を限定する選択蒸着はきわめて重要である。この理由
は前述したように、SiC面板の背面上のSi生長は、もし
それを防止しなければ、前面の蒸着層の割れがしばしば
おこり、蒸着装置での再現性を達成することがむずかし
くなり、その上支持体蒸着層を蒸着治具から分離するの
に蒸着後機械加工が必要になるという点で不利となる。
この発明の目的は、蒸着装置における支持体上の背面生
長を防止する容易で経済的な方法を提供することであ
る。
長を防止する容易で経済的な方法を提供することであ
る。
この発明の他の目的は、過剰な材料を除去するのに機械
加工を必要としない方法を提供することである。
加工を必要としない方法を提供することである。
またこの発明の目的は、化学気相蒸着反応器において、
SiC及びSiを選択的に蒸着させる方法を提供することで
ある。
SiC及びSiを選択的に蒸着させる方法を提供することで
ある。
この発明のさらに目的とするところは、 （ａ）支持体を適当な材質でできた支柱の上に据え、こ
の支柱を蒸着反応器内のじゃま板でささえ、且つ適当な
接着剤を用いて支柱をできるだけ支持体の外周近くで支
持体に接着し、 （ｂ）この支持体と適合でき、且つ一端面が開放で他端
面が閉じている中空体を、黒鉛セメント接着剤を用いて
フレキシブル黒鉛から製作し、 （ｃ）この開放端面を支持体の背面と向かい合わせて中
空体を支柱に据え、閉じた端面と支柱の接触面をシール
し、 （ｄ）この支持体の外周にそって中空体の開放端面を適
当な接着剤を用いて支持体に圧着してシールし、蒸着操
作の間中空体上に蒸着させることで支持体の背面上の蒸
着を防止し、そして （ｅ）蒸着操作の完了により、機械的方法で中空体に孔
をあけ及びこれを砕いて中空体を支持体から取り除く 工程を含んでなる、蒸着反応器内で支持体上の背面生長
を防止する方法を提供することである。
の支柱を蒸着反応器内のじゃま板でささえ、且つ適当な
接着剤を用いて支柱をできるだけ支持体の外周近くで支
持体に接着し、 （ｂ）この支持体と適合でき、且つ一端面が開放で他端
面が閉じている中空体を、黒鉛セメント接着剤を用いて
フレキシブル黒鉛から製作し、 （ｃ）この開放端面を支持体の背面と向かい合わせて中
空体を支柱に据え、閉じた端面と支柱の接触面をシール
し、 （ｄ）この支持体の外周にそって中空体の開放端面を適
当な接着剤を用いて支持体に圧着してシールし、蒸着操
作の間中空体上に蒸着させることで支持体の背面上の蒸
着を防止し、そして （ｅ）蒸着操作の完了により、機械的方法で中空体に孔
をあけ及びこれを砕いて中空体を支持体から取り除く 工程を含んでなる、蒸着反応器内で支持体上の背面生長
を防止する方法を提供することである。
この発明のこれら及び別の目的を達成するために、多様
な形状、例えば六角形、四角形、三角形、円形等、及び
寸法にできる適当な支持体を、黒鉛あるいは別の適当な
材質でできた十分な数の支柱上に据える。この支柱を適
当な接着剤を用いてできるだけ支持体の外周近くで支持
体に接着する。一方の端面が開放で他方の端面が閉じて
いて且つこの支持体と適合できる適当な中空体をフレキ
シブル黒鉛で製作する。このフレキシブル黒鉛はユニオ
ンカーバイト社（Union Carbide Corporation）オール
ドリッジベリィロード（Old Ridgebury Road）、ダンベ
リィ（Danbury）、コネチカット州（Connecticut）0681
7、から市販されている商標名グラフォイル（GRAFOIL）
で構成される黒鉛布である。次いでこの中空体をその開
放端面が支持体の背面と向かい合うように支柱に据え、
閉じた端面と支柱の接触面をシールする。中空体の開放
端面を支持体に圧着し接着剤でシールする。この配置は
支持体の背面を完全に覆いそして蒸着操作の間支持体背
面上の蒸着を防止する。しかし、中空体の外表面上には
蒸着がおこる。
な形状、例えば六角形、四角形、三角形、円形等、及び
寸法にできる適当な支持体を、黒鉛あるいは別の適当な
材質でできた十分な数の支柱上に据える。この支柱を適
当な接着剤を用いてできるだけ支持体の外周近くで支持
体に接着する。一方の端面が開放で他方の端面が閉じて
いて且つこの支持体と適合できる適当な中空体をフレキ
シブル黒鉛で製作する。このフレキシブル黒鉛はユニオ
ンカーバイト社（Union Carbide Corporation）オール
ドリッジベリィロード（Old Ridgebury Road）、ダンベ
リィ（Danbury）、コネチカット州（Connecticut）0681
7、から市販されている商標名グラフォイル（GRAFOIL）
で構成される黒鉛布である。次いでこの中空体をその開
放端面が支持体の背面と向かい合うように支柱に据え、
閉じた端面と支柱の接触面をシールする。中空体の開放
端面を支持体に圧着し接着剤でシールする。この配置は
支持体の背面を完全に覆いそして蒸着操作の間支持体背
面上の蒸着を防止する。しかし、中空体の外表面上には
蒸着がおこる。
蒸着した被膜をもつ中空体は、支持体を損傷することな
く支持体から容易に取り除く。特にグラフォイルはきわ
めてフレキシブルであるから、SiC被覆した中空体を孔
抜き工具及びプライヤー１丁を用いて容易に小片に砕く
ことができる。このグラフォイルを支持体から除去して
いる間、被覆したグラフォイルに生じた割れが支持体に
は波及しない。その理由は、支持体がグラフォイル体に
対して垂直であり、グラフォイルはフレキシブルであ
り、それ故物質生長及び熱膨脹の不整合による応力が生
じる時は変形するからである。
く支持体から容易に取り除く。特にグラフォイルはきわ
めてフレキシブルであるから、SiC被覆した中空体を孔
抜き工具及びプライヤー１丁を用いて容易に小片に砕く
ことができる。このグラフォイルを支持体から除去して
いる間、被覆したグラフォイルに生じた割れが支持体に
は波及しない。その理由は、支持体がグラフォイル体に
対して垂直であり、グラフォイルはフレキシブルであ
り、それ故物質生長及び熱膨脹の不整合による応力が生
じる時は変形するからである。
この発明の特徴を表す数多くの新規の点は、この明細書
に添えた明細書の一部を成す特許請求の範囲に詳しく指
摘してある。この発明と、その作動上の利益と、実施す
ることによって達成される目的とを十分に理解するため
には、この発明の好ましい実施態様を例示してある添付
図面ならびに記事を参照すべきである。
に添えた明細書の一部を成す特許請求の範囲に詳しく指
摘してある。この発明と、その作動上の利益と、実施す
ることによって達成される目的とを十分に理解するため
には、この発明の好ましい実施態様を例示してある添付
図面ならびに記事を参照すべきである。
図面を参照して実施例を詳細に説明する。第１図は、第
４図に示す従来型の化学気相蒸着装置12内で、円形SiC
支持体の背面上の生長を防止するために用いる方法を示
す。支持体10は製作する鏡の面板を含んでなる。第２
図、第３図でよく理解できるように、好ましくはフレキ
シブル黒鉛であるグラフォイルでできており、支持体10
と適合できる中空円筒体14をこの発明に従って提供す
る。中空体14は実質的に支持体10と同一径を有し、一端
面が開放で他の端面が閉じている。中空体14を複数の支
柱16に支持体10と一体化した関係に据える。説明の都合
上、図面には２個の支柱しか示してない。適当な接着剤
を用いて支柱16をできるだけ支持体の外周近くで支持体
10に接着する。中空体14の開放端面を支持体10の背面と
向かい合わせて位置決めし、支持体とシールする関係に
支柱16を中空体の閉じた端面を貫いて通し、黒鉛セメン
トでシールする。支柱16を順々に、中央に開口部20をも
つじゃま板18の上に据えてじゃま板でささえる。中空体
14の開放端面を支持体10に圧着し、適当な接着剤でシー
ルする（図には示してない）。第２図で、矢印は蒸着操
作の間支持体10に対する蒸着蒸気の相対的な流れの方向
を示す。
４図に示す従来型の化学気相蒸着装置12内で、円形SiC
支持体の背面上の生長を防止するために用いる方法を示
す。支持体10は製作する鏡の面板を含んでなる。第２
図、第３図でよく理解できるように、好ましくはフレキ
シブル黒鉛であるグラフォイルでできており、支持体10
と適合できる中空円筒体14をこの発明に従って提供す
る。中空体14は実質的に支持体10と同一径を有し、一端
面が開放で他の端面が閉じている。中空体14を複数の支
柱16に支持体10と一体化した関係に据える。説明の都合
上、図面には２個の支柱しか示してない。適当な接着剤
を用いて支柱16をできるだけ支持体の外周近くで支持体
10に接着する。中空体14の開放端面を支持体10の背面と
向かい合わせて位置決めし、支持体とシールする関係に
支柱16を中空体の閉じた端面を貫いて通し、黒鉛セメン
トでシールする。支柱16を順々に、中央に開口部20をも
つじゃま板18の上に据えてじゃま板でささえる。中空体
14の開放端面を支持体10に圧着し、適当な接着剤でシー
ルする（図には示してない）。第２図で、矢印は蒸着操
作の間支持体10に対する蒸着蒸気の相対的な流れの方向
を示す。
この配置によって、支持体10の背面は完全に覆われ、Si
蒸着操作の間支持体10の背面上の蒸着が防止される。し
かし、中空体14の外表面上でのSi蒸着はおこる。
蒸着操作の間支持体10の背面上の蒸着が防止される。し
かし、中空体14の外表面上でのSi蒸着はおこる。
第４図は、第１〜３図の支持体上にSiC及びSiを選択的
に蒸着するために用いることができる化学気相蒸着装置
の略図である。第４図に示すように、アルゴンは弁26及
びライン28によってアルゴン源（図に示してない）から
泡箱24に入る。泡箱24はメチルトリクロロシラン(CH3Si
Cl3)又はトリクロロシラン(SiHCl3)を含むことができ
る。メチルトリクロロランが炭化珪素（SiC）蒸着層を
形成するには好ましい。トリクロロシランはシリコン
（Si）蒸着層を形成するには好ましい。しかし当業者と
して、SiC及びSi蒸着層を形成するために別の炭化水素
及びシラン源が使用できることを知っている。前記の特
許出願明細書に詳しく述べているように、蒸着温度及び
反応器圧力の広い範囲にわたってこれら両物質が形成さ
れている。
に蒸着するために用いることができる化学気相蒸着装置
の略図である。第４図に示すように、アルゴンは弁26及
びライン28によってアルゴン源（図に示してない）から
泡箱24に入る。泡箱24はメチルトリクロロシラン(CH3Si
Cl3)又はトリクロロシラン(SiHCl3)を含むことができ
る。メチルトリクロロランが炭化珪素（SiC）蒸着層を
形成するには好ましい。トリクロロシランはシリコン
（Si）蒸着層を形成するには好ましい。しかし当業者と
して、SiC及びSi蒸着層を形成するために別の炭化水素
及びシラン源が使用できることを知っている。前記の特
許出願明細書に詳しく述べているように、蒸着温度及び
反応器圧力の広い範囲にわたってこれら両物質が形成さ
れている。
反応系CH3SiCl3又はSiHCl3を運ぶアルゴン気泡は弁32の
コントロールでライン30に入る。水素は弁34のコントロ
ールで水素源（図に示してない）からライン30に入る。
反応系は中央インジェクター31を通して反応器22に導く
ことができる。反応器22は反応域管25内に含まれる普通
のセラミック蒸着室23を含み、適当な発熱体（図には示
してない）を用いてこの蒸着室23を約830〜1350℃に加
熱できる。
コントロールでライン30に入る。水素は弁34のコントロ
ールで水素源（図に示してない）からライン30に入る。
反応系は中央インジェクター31を通して反応器22に導く
ことができる。反応器22は反応域管25内に含まれる普通
のセラミック蒸着室23を含み、適当な発熱体（図には示
してない）を用いてこの蒸着室23を約830〜1350℃に加
熱できる。
ガス状生成物をフィルター36、真空ポンプ40へのライン
38を通して反応器22から除去する。これらガスを真空ポ
ンプ40からライン42を通ってスクラバー44に運ぶ。次い
でこれらガスを大気に放散する。
38を通して反応器22から除去する。これらガスを真空ポ
ンプ40からライン42を通ってスクラバー44に運ぶ。次い
でこれらガスを大気に放散する。
第５図に、SiC蒸着完了後の支持体10及びグラフォイル
体14の斜視図を示す。グラフォイルはきわめてフレキシ
ブルであるから、SiC被覆したグラフォイルを孔抜き工
具及びプライヤー１丁を用いて容易に小片に砕くことが
できる。被覆したグラフォイルを取り除く間、割れが支
持体10に波及しないが、その理由は支持体10がグラフォ
イル体14に対し垂直であり、グラフォイルはフレキシブ
ルでありそれ故シリコン生長及び熱膨脹の不整合による
応力が生じる時は変形するからである。
体14の斜視図を示す。グラフォイルはきわめてフレキシ
ブルであるから、SiC被覆したグラフォイルを孔抜き工
具及びプライヤー１丁を用いて容易に小片に砕くことが
できる。被覆したグラフォイルを取り除く間、割れが支
持体10に波及しないが、その理由は支持体10がグラフォ
イル体14に対し垂直であり、グラフォイルはフレキシブ
ルでありそれ故シリコン生長及び熱膨脹の不整合による
応力が生じる時は変形するからである。
この発明に従って、化学気相蒸着装置内で選択的にSiC
及びSiを蒸着する方法が提供された。この方法は、蒸着
装置内で背面生長を防止するために簡単で経済的な方法
を提供する点で特異であり、予備成形構造物の形状及び
精度の再現を容易にする。さらにこの方法は余剰な材料
を除去するのに機械加工が必要でないことで特徴づけら
れる。
及びSiを蒸着する方法が提供された。この方法は、蒸着
装置内で背面生長を防止するために簡単で経済的な方法
を提供する点で特異であり、予備成形構造物の形状及び
精度の再現を容易にする。さらにこの方法は余剰な材料
を除去するのに機械加工が必要でないことで特徴づけら
れる。
この発明の詳細な説明をもって、この発明の精神に反す
ることなしにこの発明の変更を実施できることを当業者
は理解しよう。それ故この発明の範囲を、説明した特定
な実施態様に限定するものではない。この発明は、特許
請求の範囲において限定される。
ることなしにこの発明の変更を実施できることを当業者
は理解しよう。それ故この発明の範囲を、説明した特定
な実施態様に限定するものではない。この発明は、特許
請求の範囲において限定される。
第１図、第２図は蒸着装置内で支持体の背面上の生長を
防止するために、この発明に従う構造物のそれぞれ平面
図、側面図、第３図は第２図の線３−３についての断面
図、第４図は第１図の支持体上に耐火材料を蒸着するた
めに使う化学気相蒸着装置の略図、第５図はSi蒸着完了
後の背面をグラフォイル体で覆ったSiC支持体を示す図
である。 10…支持体、12…化学蒸着装置、 14…中空円筒体、16…支柱、 18…じゃま板、20…開口部、 22…反応器、23…蒸着室、 24…泡箱、25…反応域管、 31…インジェクター、36…フィルター、 40…真空ポンプ、44…スクラバー。
防止するために、この発明に従う構造物のそれぞれ平面
図、側面図、第３図は第２図の線３−３についての断面
図、第４図は第１図の支持体上に耐火材料を蒸着するた
めに使う化学気相蒸着装置の略図、第５図はSi蒸着完了
後の背面をグラフォイル体で覆ったSiC支持体を示す図
である。 10…支持体、12…化学蒸着装置、 14…中空円筒体、16…支柱、 18…じゃま板、20…開口部、 22…反応器、23…蒸着室、 24…泡箱、25…反応域管、 31…インジェクター、36…フィルター、 40…真空ポンプ、44…スクラバー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レイモンド エル．テイラー アメリカ合衆国，マサチューセッツ 01906，ソーガス，シェフフィールド ウ ェイ 1413
Claims (3)
- 【請求項１】（ａ）蒸着反応器に支持体を据え、 （ｂ）該支持体と適合でき、且つ一端面が開放で他端面
が閉じている中空体を、黒鉛セメント接着剤を用いてフ
レキシブル黒鉛から製作し、 （ｃ）該中空体の開放端面を該支持体の背面と向かい合
わせて支持体と一体化する関係に中空体を据え、 （ｄ）該支持体の外周のきわめて近傍で該中空体の開放
端面を支持体に圧着してシールし、そして （ｅ）蒸着操作の完了により、該中空体に孔をあけそし
て小片に砕いて中空体を該支持体から取り除く 工程からなる蒸着反応器を含む蒸着装置内で該支持体上
の背面生長を防止する方法。 - 【請求項２】上記工程（ｂ）において、該中空体をグラ
フォイル（GRAFOIL:ユニオンカーバイト社製のフレキシ
ブル黒鉛布の商標）で製作する請求項１記載の方法。 - 【請求項３】（ａ）支持体を適当な材質でできた支柱の
上に据え、該支柱を蒸着反応器内のじゃま板でささえ、
適当な接着剤を用いて支柱を支持体の外周近くで支持体
に接着し、 （ｂ）該支持体と適合でき、且つ一端面が開放で他端面
が閉じている中空体を、黒鉛セメント接着剤を用いてフ
レキシブル黒鉛から製作し、 （ｃ）該中空体の開放端面を該支持体の背面と向かい合
わせて中空体を該支柱に据え、 （ｄ）該支持体の外周にそって該中空体の開放端面を適
当な接着剤を用いて支持体に圧着してシールし、蒸着操
作の間中空体上に蒸着させることで支持体の背面上の蒸
着を防止し、そして （ｅ）蒸着操作の完了により、機械的方法で該中空体に
孔をあけそしてこれを砕いて中空体を該支持体から取り
除く工程を含んでなる蒸着反応器内で該支持体上の背面
生長を防止する方法。
Applications Claiming Priority (2)
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