KR20190089882A - 비증발형 게터 코팅 부품, 용기, 제법, 장치 - Google Patents

Abstract

탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량의 합계가 20몰% 이하인 비증발형 게터 재료층, 및/또는 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량의 합계가 20몰% 이하인 귀금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 비증발형 게터 코팅 부품 및 용기. 저압력 하에서 비 증발형 게터 재료 및/또는 귀금속을 증착법으로 코팅하여 비증발형 게터 재료층 및/또는 귀금속층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 비증발형 게터 코팅 부품 및 용기의 제조 방법. NEG 재료 필라멘트 및/또는 귀금속 필라멘트, 전류 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는, NEG 코팅 부품 및 용기의 제조 장치.

Description

비증발형 게터 코팅 부품, 용기, 제법, 장치

본 발명은, 비증발형 게터(이하, 「NEG」라고도 말한다.) 코팅 부품 및 용기, 그 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.

진공 과학기술의 분야에서, 에너지 소비량이 적고, 넓은 압력 범위에서의 배기를 할 수 있게 하는 진공 펌프로서 비증발형 게터(NEG)를 구비하는 NEG 펌프가 주목받고 있다. NEG 펌프는, 진공 중에서의 가열에 의해 NEG의 표면을 청정화하고, 비증발형 게터 펌프를 접속한 진공장치 내부에 잔류하는 기체를 흡착시킴으로써, 진공장치로부터의 배기를 행하는 진공 펌프이다.

지금까지, 진공 용기의 용기 본체의 내면에, NEG 재료, 대표적으로는, 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 바나듐(V), 하프늄(Hf), 니오브(Nb), 탄탈(Ta), 및 이들의 합금(이하, 「Ti 등의 NEG 재료」라고도 말한다.)을 코팅하여, 진공 용기의 내면 전체를 NEG 펌프로 하는 연구가 진행되어 왔다(비특허문헌 1 참조). Ti 등의 NEG 재료 중에서도, 특히 Ti 및 Zr 및 Hf는, 200℃ 정도의 비교적 저온에서 활성화할 수 있기 때문에 바람직하다. 그렇지만, 이러한 NEG 재료는, 배기와 활성화와 대기압으로 되돌리는 공정(이것을 「대기압 벤트」라고도 말한다.)을 반복하면, 배기 능력(NEG 성능)이 현저하게 저하된다고 하는 문제가 있었다(비특허문헌 2). 그래서, 최근에는, 이러한 NEG 성능의 저하가 생기기 어려운 코팅으로서 Ti 등의 NEG 재료를 코팅한 후에 Pd 등의 귀금속(팔라듐(Pd), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 및 이들의 합금)(이하, 「Pd 등의 귀금속」이라고도 말한다.)을 코팅하는 것이 주목되어 왔다(비특허문헌 3 참조). Pd 등의 귀금속 중에서도 특히 Pd는, 수소분자를 표면에서 수소원자로 해리하고, 고체 내부에 수소원자를 확산시키는 기능을 가지기 때문에 바람직하다. 또한, Pd 등의 귀금속은 촉매작용을 구비하기 때문에, 그 표면이 탄소, 질소, 산소 등으로 오염되어도, 미량의 산소를 도입하여 가열하면, 청정한 표면을 재생할 수 있고, 이 때문에, NEG 성능의 저하가 생기기 어렵다. 또한, Pd 등의 귀금속의 표면에는 실온에서 물(H₂O)이 흡착하지 않기 때문에, H₂O를 단시간에 배기할 수 있다고 하는 이점도 있다. 이러한 NEG 재료 및 Pd 등의 귀금속의 코팅에는, 종래에, 스퍼터법이 이용되고 있다(특허문헌 1 참조).

특허문헌 1 : 일본 특허 제4451498호 공보

비특허문헌 1 : C.　Benｖenuti　et　al.,　Vacuum　50　(1998)　57. 비특허문헌 2 : C.　Benｖenuti　et　al.,　Vacuum　60　(2001)　57. 비특허문헌 3 : C.　Benｖenuti　et　al.,　Vacuum　73　(2004)　139.

그렇지만, Ti 등의 NEG 재료나 Pd 등의 귀금속의 성막에 스퍼터법을 이용하는 종래의 NEG 코팅 부품, NEG 코팅 용기에서는, 비용이 높고, NEG 재료층 및 귀금속층이 산소 등으로 오염되기 쉽고, 내경이 작은(예를 들면, 내경이 10 mm 이하인) 진공 배관의 코팅이 곤란하고, Ti 등의 NEG 재료의 활성화의 온도가 높아지는 (예를 들면, Ti의 경우는 200℃ 이상)(비특허문헌 2 참조) 등의 문제가 있었다.

그래서, 본 발명은, 배기 능력(NEG 성능)의 저하가 생기기 어렵고, 보다 내경이 작은 용기에도 적용할 수 있고, NEG 활성화 온도가 보다 낮은, NEG 코팅 부품 및 용기, 및 상기 부품 및 용기의 제조 방법 및 제조 장치를 저비용으로 제조하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 요지는 이하와 같다.

본 발명의 NEG 코팅 부품은, 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량(吸藏量)의 합계가 20몰% 이하인 NEG 재료층, 및/또는 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량의 합계가 20몰% 이하인 귀금속층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 NEG 코팅 용기는, 진공 용기의 내면에, 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량의 합계가 20몰% 이하인 NEG 재료층, 및/또는 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량의 합계가 20몰% 이하인 귀금속층이 코팅되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 NEG 코팅 부품의 제조 방법은, 저압력 하에서 기재에 NEG 재료 및/또는 귀금속을 증착법으로 코팅하여 NEG 재료층 및/또는 귀금속층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 NEG 코팅 용기의 제조 방법은, 저압력 하에서 진공 용기의 내면에 NEG 재료 및/또는 귀금속을 증착법으로 코팅하여 NEG 재료층 및/또는 귀금속층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 NEG 코팅 부품의 제조 장치는, 기재, NEG 재료 필라멘트 및/또는 귀금속 필라멘트, 전류 단자를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 NEG 코팅 용기의 제조 장치는, 진공 용기, NEG 재료 필라멘트 및/또는 귀금속 필라멘트, 전류 단자를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 배기 능력의 저하가 생기기 어렵고, 보다 내경이 작은 용기에도 적용할 수 있고, NEG 활성화 온도가 보다 낮은, NEG 코팅 부품, NEG 코팅 용기를 저비용으로 제조할 수 있다.

도 1 (A)는, Ti 등의 NEG 재료 코팅 및 Pd 등의 귀금속 코팅이 실시되어 있는 본 발명에 따르는 NEG 코팅 부품의 일부를 나타내는 단면도이고, (B)는, 본 발명에 따르는 Ti 등의 NEG 재료 코팅 및 Pd 등의 귀금속 코팅이 실시되어 있는 부품의 제조 방법 및 제조 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. (B)에서는, 상측 도면에 상면도를 나타내고, 하측 도면에 사시도를 나타낸다.
도 2 (A)는, 본 발명에 따르는 Ti 등의 NEG 코팅 및 Pd 등의 귀금속 코팅 용기 및 그 제조 장치의 일부를 나타내는 모식적 단면도이고, (B)는, 본 발명에 따르는 Ti 등의 NEG 코팅 및 Pd 등의 귀금속 코팅 용기의 제조 방법 및 제조 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1의 진공 용기에서의 배기 곡선을 나타내는 도면이다. 도면 중, 종축은, 진공 용기 내의 압력(Pa)을 나타내고, 횡축은, 진공 배기 개시부터의 시각(시간)을 나타낸다.
도 4는 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1의 진공 용기에서, 4×10^－8 Pa 정도까지 압력을 내린 시점에서 배기계에 연결되는 진공 밸브를 폐쇄했을 때의 압력의 경시적인 변화를 나타내는 도면이다. 도면 중, 종축은, 진공 용기 내의 압력(Pa)을 나타내고, 횡축은, 진공 밸브를 폐쇄한 후의 시각(시간)을 나타낸다.
도 5는 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량의 합계가 20몰% 이하인 경우의 비증발형 게터 재료층, 귀금속층을 나타내는 도면이다.
도 6은 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량의 합계가 1몰% 이하인 경우의 비증발형 게터 재료층, 귀금속층을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따르는 Ti 등의 NEG 코팅 및 Pd 등의 귀금속 코팅 용기 및 그 제조 장치의 일부를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 8은 실시예 3 및 비교예 2의 성형 벨로우즈(Bellows)의 압력의 경시적인 변화를 측정하는 장치의 일부를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 9는 실시예 3 및 비교예 2의 성형 벨로우즈에서 진공 배기 및 베이크를 행하고, 10^－7 Pa ~ 10^－8 Pa 정도까지 압력을 내린 시점에서 배기계에 연결되는 올 메탈 밸브(All metal valve)를 폐쇄했을 때의 압력의 경시적인 변화를 나타내는 도면이다. 도면 중, 종축은, 진공 용기 내의 압력(Pa)을 나타내고, 횡축은, 진공 밸브를 폐쇄한 후의 시각(분)을 나타낸다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 NEG 코팅 부품, NEG 코팅 용기, 및 본 발명의 NEG 코팅 부품, NEG 코팅 용기의 제조 방법 및 제조 장치의 실시 형태에 대해 상세하게 예시 설명한다.

(NEG 코팅 부품, NEG 코팅 용기의 제조 방법)

본 발명의 실시 형태(이하, 「본 실시 형태」라고도 말한다.)의 NEG 코팅 부품의 제조 방법은, 저압력 하에서 기재에 Ti 등의 NEG 재료를 증착법으로 코팅하여 Ti 등의 NEG 재료층을 형성하는 공정을 포함한다. 그리고, 이 제조 방법은, 기재에 코팅된 Ti 등의 NEG 재료층 상에 Pd 등의 귀금속을 진공증착법으로 더 코팅하여 Pd 등의 귀금속층을 형성하는 공정을 포함해도 좋다.

도 1(A)는, Ti 등의 NEG 재료 코팅 및 Pd 등의 귀금속 코팅이 실시되어 있는 본 발명에 따르는 NEG 코팅 부품의 일부를 나타내는 단면도이고, 도 1(B)는, 본 발명에 따르는 Ti 등의 NEG 재료 코팅 및 Pd 등의 귀금속 코팅이 실시되어 있는 부품의 제조 방법 및 제조 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1(B)에서는, 상측 도면에 상면도를 나타내고, 하측 도면에 사시도를 나타낸다.

증착법으로서는, 산소 등의 불순물을 저감할 수 있는 진공증착(특히, 금속 필라멘트를 저항가열하는 방식의 진공증착)이 바람직하다.

저항가열하는 방식의 진공증착에서는, 코팅하는 금속(Ti, Pd 등)의 필라멘트를 10^－5 Pa 정도 이하의 저압력 하에서 통전 가열함으로써 금속을 승화시켜도 좋다.

진공증착에 의한 NEG 코팅 부품의 제조 방법에서는, 예를 들면, 10^－5 Pa 정도 이하의 저압력 하에서, 전류 단자에 접속한 직선 형상의 필라멘트의 주위에 그 축 방향을 따르도록 기재를 배치하고, 전류 단자로부터 필라멘트에 전류를 공급하고, 금속(Ti, Pd 등)의 진공증착을 행해도 좋다(도 1(B) 참조). 필라멘트 전류값은, 필라멘트 단선의 회피나 위험성의 저감의 관점에서, 10 A ~ 100 A로 해도 좋고, 20 A ~ 50 A인 것이 바람직하다.

여기서, 도 1(B)에 나타낸 바와 같이, 4 단자를 구비하는 전류 단자(예를 들면, CANON ANELVA CORPORATION 제의 4 핀 전류 단자, 정격 전류값 50 A)에, Ti 등의 NEG 재료, Pd 등의 귀금속의 필라멘트(예를 들면, The Nilaco Corporation 제)를 접속하고, Ti 등의 NEG 재료, Pd 등의 귀금속에 통전을 행해서, 기재에 Ti 등의 NEG 재료층, Pd 등의 귀금속층을 순서대로 형성해도 좋다.

또한 여기서, 도 1(B)에 나타낸 바와 같이, 직선 형상의 필라멘트의 주위에 복수개(예를 들면, 도 1(B)에 나타내는 6개)의 기재를, 적합하게는 상면도에서 필라멘트에 관해서 점 대칭되도록 배치하고, 기재를 필라멘트의 연재 방향을 따르도록 기재에 대해서 설치되는 회전 도입을 중심으로 일정 속도로 회전시키면서, Ti 등의 NEG 재료층, Pd 등의 귀금속층을 순서대로 형성해도 좋다. 이러한 수법에 따르면, NEG 코팅을 효율적이고 균일하게 행할 수 있게 된다.

또한, 여기서, Ti 등의 NEG 재료 필라멘트를 복수 종류 준비하고, Ti－Zr－V 등의 NEG 합금에 의한 NEG 재료층을 형성해도 좋다. 또한, 여기서 Pd 등의 귀금속 필라멘트를 복수 종류 준비하고, Pd－Ag 등의 귀금속 합금에 의한 귀금속층을 형성해도 좋다.

기재의 형상이나 사이즈로서는, 특별히 한정되지 않는다. 기재의 재료로서는, 특별히 한정되지 않지만, 스테인리스(예를 들면, SUS304, SUS304L, SUS316, SUS316L 등), 무산소 구리, 구리 합금, 티탄, 티탄 합금, 알루미늄 합금 등을 들 수 있다.

필라멘트의 직경으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 0.5 mm ~ 1.5 mm로 해도 좋다. 필라멘트의 길이로서는, 특별히 한정되지 않지만, 10 mm ~ 4000 mm로 해도 좋다. 또한 필라멘트 가열에 의해 필라멘트가 구부러지는 것을 막기 위해서 필라멘트 선단부를 지지하는 절연재료제의 버팀목을 설치해도 좋다. 또한, Ti 등의 NEG 재료가 Pd 등의 귀금속 필라멘트에 증착하는 것을 막는 차폐판, Pd 등의 귀금속이 Ti 등의 NEG 재료 필라멘트에 증착하는 것을 막는 차폐판을 적절히 설치해도 좋다.

가열 온도로서는, 금속종에 따라 적절히 정해져도 좋고, 코팅을 행하는 금속종의 증기의 압력이 10^－2 Pa ~ 10^－4 Pa 정도가 되는 온도가 바람직하다. 예를 들면, Ti에 대해 1300℃ ~ 1600℃, Pd에 대해 1000℃ ~ 1200℃로 해도 좋다.

진공증착을 행할 때의 용기의 압력으로서는, 진공증착을 행하는 온도에서의 금속종의 증기의 압력의 1/100 정도 이하의 압력인 것이 바람직하다. 예를 들면, Ti의 증기의 압력이 10^－4 Pa 정도가 되는 온도에서 승화하는 경우는, 진공 용기의 압력은 10^－6 Pa 정도 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 조건에서 코팅을 행하면, Ti 코팅 중의 잔류가스로부터 유래하는 불순물은 1몰% 정도 이하로 억제된다고 기대되기 때문이다.

또한 본 실시 형태에서, 기재에 NEG 재료를 이용하는 경우는 Ti 등의 NEG 재료층을 형성하지 않고, NEG 재료 기재에 Pd 등의 귀금속층을 형성해도 좋다.

본 실시 형태의 NEG 코팅 용기의 제조 방법은, 저압력 하에서 진공 용기의 내면에 Ti 등의 NEG 재료를 진공증착법으로 코팅하여 Ti 등의 NEG 재료층을 형성하는 공정을 포함한다. 그리고, 이 제조 방법은, 진공 용기의 내면에 코팅된 Ti 등의 NEG 재료층 상에 Pd 등의 귀금속을 진공증착법으로 더 코팅하여 Pd 등의 귀금속층을 형성하는 공정을 포함해도 좋다.

도 2(A)는, 본 발명에 따르는 Ti 등의 NEG 코팅 및 Pd 등의 귀금속 코팅 용기 및 그 제조 장치의 일부를 나타내는 모식적 단면도이고, 도 2(B)는, 본 발명에 따르는 Ti 등의 NEG 코팅 및 Pd 등의 귀금속 코팅 용기의 제조 방법 및 제조 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 7은, 본 발명에 따르는 Ti 등의 NEG 코팅 및 Pd 등의 귀금속 코팅 용기 및 그 제조 장치의 일부를 나타내는 모식적 단면도이다.

진공증착법으로서는, 어느 정도 넓은 면적에 어느 정도 균일하게 증착을 행할 수 있기 때문에, Ti 등의 NEG 재료 필라멘트 및 Pd 등의 귀금속 필라멘트의 저항가열이 바람직하다.

진공증착에 의한 NEG 코팅 용기의 제조 방법에서는, 예를 들면, 저압력 조건하에서, 전류 단자에 접속한 직선 형상의 필라멘트를 용기의 내부의 중심에 배치하고, 전류 단자로부터 필라멘트에 통전을 행해서, 금속(Ti, Pd 등)의 증착을 행해도 좋다(도 2(B) 참조). 필라멘트 전류값은 10 A ~ 100 A로 해도 좋고, 20 A ~ 50 A인 것이 바람직하다.

또한, 여기서, 중공형 회전 도입을 설치하고, 일정 속도로 Ti 등의 NEG 재료 필라멘트 및/또는 Pd 등의 귀금속 필라멘트를 전류 도입마다 회전시키면서, 금속(Ti, Pd 등)의 증착을 행해도 좋다. 이 때, 회전은 한 방향으로 해도 좋지만, 배선의 꼬임을 막는 의미에서 한 방향과 그것과는 반대 방향의 조합으로 해도 좋다. 이러한 수법에 따르면, NEG 코팅을 넓은 면적에 균일하게 행할 수 있게 된다.

이 때, Ti 등의 NEG 재료 필라멘트를 복수 종류 준비하고, Ti－Zr－V 등의 NEG 합금에 의한 NEG 재료층을 형성해도 좋다. 또한, 여기서 Pd 등의 귀금속 필라멘트를 복수 종류 준비하고, Pd－Ag 등의 귀금속 합금에 의한 귀금속층을 형성해도 좋다.

진공 용기의 형상이나 사이즈로서는, Ti, Pd 등의 필라멘트를 설치할 수 있는 한, 특별히 한정되지 않는다. 진공 용기의 재료로서는, 특별히 한정되지 않지만, 스테인리스(예를 들면, SUS304, SUS304L, SUS316, SUS316L 등), 무산소 구리, 구리 합금, 티탄, 티탄 합금, 알루미늄 합금 등을 들 수 있다. 또한 진공 용기의 내면은, 전해 연마 혹은 화학 연마되어 있는 것이 바람직하다.

그 외의 진공증착의 모든 조건에 대해서는, 본 실시 형태의 NEG 코팅 부품의 제조 방법의 경우와 마찬가지로 해도 좋다(도 2(B) 참조).

스퍼터법 등을 이용하는 종래의 제조 방법으로 제조되는 NEG 코팅 부품, NEG 코팅 용기에서는, 아르곤 등의 희가스 이온과 기재의 반응 등에 의해 생성하는 물이나 산소 등의 부생성물 등으로 인해 Ti 등의 NEG 재료층의 내부 및 표면에 티탄화합물(산화티탄 등)이 형성되어 Ti 등의 NEG 재료층의 표면에서의 수소의 해리 및 Ti 등의 NEG 재료 내부에서의 수소의 흡장이 생기기 어려워질 가능성이 있다. 그 결과, NEG의 활성화 온도가 높아질 가능성이 있다. 또한, 종래에서는, 스퍼터법에서 사용되는 아르곤 등의 희가스 이온과 기재의 반응 등에 의해 생성하는 물이나 산소 등의 부생성물로 인해 Pd 등의 귀금속층의 내부 및 표면에 산화물이 생성하는 경우도 있어, Pd 등의 귀금속의 표면에서의 수소의 해리능 및 Pd 등의 귀금속 내부에서의 수소의 투과능이 저하할 우려가 있다. 그 결과, NEG의 활성화 온도가 높아질 가능성이 있다.

또한, 스퍼터법 등을 이용하는 종래의 제조 방법으로 제조되는 NEG 코팅 용기의 형상은, 플라즈마를 생성하는데 필요한 공간을 가지는 것(예를 들면, 내경 10 mm 이상의 것)에 제한되고 있다.

본 실시 형태의 제조 방법을 이용하여 제조되는 NEG 코팅 부품, NEG 코팅 용기는, 산소, 탄소, 질소 등의 불순물을 소정량 이하로만 포함하는 Ti 등의 NEG 재료층을 포함하는 것이기 때문에, Ti 등의 NEG 재료 표면의 수소 해리능과 Ti 등의 NEG 재료 내부의 수소 흡장능이 생기기 쉬워진다. 그 때문에, 본 실시 형태에 따르면, Ti 등의 NEG 재료의 활성화 온도를 내리는 것과 함께 배기 능력의 저하가 생기기 어려운 NEG 코팅 부품 및 NEG 코팅 용기를 저비용으로 제조할 수 있다.

그리고, 본 실시 형태에서는, 스퍼터법에서와 같은 플라즈마의 사용이 없고, 얻어지는 NEG 코팅 부품, NEG 코팅 용기는, 산소, 탄소, 질소 등의 부생성물의 함유가 적은 Pd 등의 귀금속층을 포함하는 것이 되기 때문에, Pd 등의 귀금속 표면의 수소 해리능과 Pd 등의 귀금속 내부의 수소 투과능의 저하도 억제할 수 있다. 그 때문에, 본 실시 형태에 따르면, 배기와 활성화와 대기압 벤트를 반복해도 배기 능력의 저하가 생기기 어려운 NEG 코팅 부품, NEG 코팅 용기를 저비용으로 제조할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 NEG 코팅 부품, NEG 코팅 용기의 제조 방법은, 제조에서 플라즈마 발생장치 등의 대규모 장치를 필요로 하지 않기 때문에, 비용의 저감을 실현할 수 있다.

또한 본 실시 형태의 NEG 코팅 용기의 제조 방법은, 플라즈마를 사용하지 않기 때문에 내경이 금속 필라멘트의 외경보다 2 mm 정도 큰 형상의 용기까지 적용할 수 있다.

도 1(B)에 나타내는 NEG 코팅 부품의 제조 방법에서의, 기재, Ti 등의 NEG 재료 필라멘트 및 Pd 등의 귀금속 필라멘트, 전류 단자, 회전 도입 등의 각 요소는, 본 실시 형태에서, NEG 코팅 부품의 제조 장치를 구성해도 좋다.

마찬가지로, 도 2(B)에 나타내는 NEG 코팅 용기의 제조 방법에서의, 진공 용기, Ti 등의 NEG 재료 필라멘트 및 Pd 등의 귀금속 필라멘트, 전류 단자, 회전 도입 등의 각 요소는, 본 실시 형태에서, NEG 코팅 용기의 제조 장치를 구성해도 좋다.

본 실시 형태의 NEG 코팅 부품은, 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량의 합계가 20몰% 이하인 Ti 등의 NEG 재료층을 포함한다. 본 실시 형태의 NEG 코팅은, Ti 등의 NEG 재료층 상에, 임의 선택적으로, 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량의 합계가 20몰% 이하인 Pd 등의 귀금속층을 포함하고 있어도 좋다. 또한 본 실시 형태의 NEG 코팅 부품은, 기재로서 NEG 재료를 이용하는 경우는, Ti 등의 NEG 재료층을 포함하지 않아도 좋다.

상기 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량의 합계는, 본 발명의 효과를 높이는 관점에서, 16몰% 이하인 것이 바람직하고, 13몰% 이하인 것이 더욱 바람직하고, 10몰% 이하인 것이 보다 바람직하다. 하한으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 0.0001몰% 이상, 0.01몰% 이상, 0.1몰% 이상으로 해도 좋다.

Ti 등의 NEG 재료층의 두께는, 10μm ~ 0.01μm로 해도 좋고, 2μm ~ 0.1μm가 바람직하고, 실용적으로는 1μm이어도 좋다.

Pd 등의 귀금속층의 두께는, 1000 nm ~ 0.3 nm로 해도 좋고, 100 nm ~ 1 nm가 바람직하고, 실용적으로는 10 nm이어도 좋다.

또한 상기 두께는 평균 두께로 해도 좋다.

Ti 등의 NEG 재료층은, 기재가 적어도 일부, 가능한 한 광범위하게 형성되어 있으면 좋고, 전면(全面)에 형성되어 있는 것이 바람직하다. Pd 등의 귀금속층은, Ti 등의 NEG 재료층의 적어도 일부, 가능한 한 광범위하게 형성되어 있으면 좋고, 전면에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

그 외의 NEG 코팅 부품의 상세에 대해서는, 본 실시 형태의 NEG 코팅 부재의 제조 방법에 기재된 바와 같이 해도 좋다.

본 실시 형태의 NEG 코팅 용기는, 진공 용기의 내면에, 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량의 합계가 20몰% 이하인 Ti 등의 NEG 재료층 상에, 임의 선택적으로, 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량의 합계가 20몰% 이하인 Pd 등의 귀금속층이 더 코팅된 것으로 할 수 있다. 여기서, 진공 배기 후의 진공 용기 내의 압력의 시간 변화, 진공 용기를 200℃ 정도로 가열해 NEG를 활성화한 후의 진공 용기 내의 압력의 시간 변화, 진공 밸브를 폐쇄한 후의 진공 용기 내의 압력의 시간 변화를 측정할 수 있다.

상기 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량의 합계는, 본 발명의 효과를 높이는 관점에서, 16몰% 이하인 것이 바람직하고, 13몰% 이하인 것이 더 바람직하고, 10몰% 이하인 것이 보다 바람직하다. 하한으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 0.0001몰% 이상, 0.01몰% 이상, 0.1몰% 이상으로 해도 좋다.

NEG 코팅 용기의 상세한 것에 대해서는, 본 실시 형태의 NEG 코팅 용기의 제조 방법에 기재된 바와 같이 해도 좋다.

본 실시 형태의 NEG 코팅 부품이나 NEG 코팅 용기는, 전술한 바와 같이, Ti 등의 NEG 재료층의 수소 해리능 및 수소 흡장능이 생기기 쉽고, 또한, Pd 등의 귀금속층의 수소 해리능 및 수소 투과능의 저하도 억제할 수 있고, 배기와 활성화와 대기압 벤트를 반복하는 경우가 있었다고 해도, 배기 능력의 저하가 생기기 어렵다. 또한, 본 실시 형태의 NEG나 진공장치는, 전술한 바와 같이, 저비용으로 제조할 수 있다.

여기서, 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량의 합계를 20몰% 이하인 비증발형 게터에서, 본원 소망한 효과가 얻어지는 것에 대하여 설명한다.

도 5에, 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량의 합계가 20몰% 이하인 경우의 비증발형 게터 재료층, 귀금속층을 나타낸다. 큰 흰색의 원은 비증발형 게터 금속 원자 혹은 귀금속 원자를 나타낸다. 또한, 작은 사선이 있는 원은 탄소원자 혹은 질소원자 혹은 산소원자를 나타낸다. 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 영향이 적은 비증발형 게터 금속 원자 혹은 귀금속 원자의 공극은 X표로 나타낸다. 수소원자가 상기 공극을 통해 비증발형 게터층 혹은 귀금속층으로 확산될 때, 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량의 합계가 20몰% 이하인 경우는, 비증발형 게터 금속 원자 혹은 귀금속 원자 4개당 공극이 적어도 4개 있게 되므로, 수소를 흡장하는 능력이 높은 비증발형 게터 재료를 실현할 수 있다.

또한, 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량의 합계를 1몰% 이하인 비증발형 게터에서, 본원 소망한 효과가 특별히 높아지는 것에 대하여 설명한다.

도 6에, 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량의 합계가 1몰% 이하인 경우의 비증발형 게터 재료층, 귀금속층을 나타낸다. 큰 흰색의 원은 비증발형 게터 금속 원자 혹은 귀금속 원자를 나타낸다. 또한, 작은 사선이 있는 원은 탄소원자 혹은 질소원자 혹은 산소원자를 나타낸다. 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 영향이 적은 비증발형 게터 금속 원자 혹은 귀금속 원자의 공극은 X표로 나타낸다. 수소원자는 상기 공극을 통해 비증발형 게터층 혹은 귀금속층을 확산할 때, 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량의 합계가 1몰% 이하인 경우는, 수소원자를 통과할 수 있는 공극이 매우 많기 때문에, 수소를 흡장하는 능력이 매우 높은 비증발형 게터 재료를 실현할 수 있다.

또한 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량의 합계를 25몰% 이하인 비증발형 게터에서도, 비증발형 게터 금속 원자 혹은 귀금속 원자 3개당 공극이 적어도 2개 있게 되기 때문에, 본원 소망한 효과가 얻어질 가능성이 있다.

여기서, 본 실시 형태의 NEG 코팅 장치의 일례에 대해 예시 설명한다.

본 실시 형태의 일례에서는, NEG 코팅 장치에는, 터보분자펌프나 기름 회전 펌프 등으로 구성되어 진공 밸브를 구비하는 배기계, 내면에 NEG 코팅이 실시되는 진공 용기, 진공계, Ti 등의 NEG 재료 및 Pd 등의 귀금속의 금속 증착원이 장착된다. 진공 밸브의 외주에는 진공 밸브를 150℃ 정도로 균일하게 가열할 수 있는 히터가 설치되어 있다. 터보분자펌프의 흡기부의 외주에는 터보분자펌프의 흡기부를 80℃ 정도로 균일하게 가열할 수 있는 히터가 설치되어 있다. 또한, NEG 코팅을 행하는 진공 용기의 외주면에는, 진공 용기를 200℃ 정도로 균일하게 가열할 수 있는 히터가 설치되어 있다. 히터로서는, 시스 히터를 진공 용기의 외주에 균일하게 설치해도 좋다.

상술의 본 실시 형태의 NEG 코팅 장치를 이용하고, NEG 코팅을 행하여 본 실시 형태의 NEG 코팅 용기를 제조할 수 있다.

본 실시 형태의 NEG 코팅 장치는, 진공 용기의 내면의 넓은 면적에 단시간에 균일하게 Ti 등의 NEG 재료층 코팅, Pd 등의 귀금속층 코팅을 행할 수 있다. 이 비증발형 게터 코팅에서는, Ti 등의 NEG 재료층의 수소 해리능 및 수소 흡장능이 생기기 쉽고, 또한, Pd 등의 귀금속층의 수소 해리능 및 수소 투과능의 저하도 억제할 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 NEG 코팅 장치는, 저비용으로 NEG 코팅을 행할 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시예에 아무런 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

도 2에 나타내는 구성을 구비하는 진공장치를 조립했다. 구체적으로는, 하기의 순서에 따랐다.

외경 165 mm, 내경 158.4 mm, 길이 426 mm의 원통 형상의 SUS304L 제의 내면을 전해 연마한 용기를 준비하고, 하부의 외경 152 mm의 콘 플랫 플랜지(con-flat flange)에, VAT 사 제의 초고진공 사양 버터플라이 밸브, EDWARDS 사 제의 300 리터/초의 배기 속도를 가지는 자기부상형 터보분자펌프, 50 리터/초의 배기 속도를 가지는 터보분자펌프, 포어라인 트랩(foreline trap), 아이솔레이션 밸브(Isolation valve), 기름 회전 펌프 등을 구비하는 배기계를, 측부의 외경 70 mm의 콘 플랫 플랜지에, L자관을 통해 진공계를 장착했다. Ti 증착원으로서 CANON ANELVA CORPORATION 제의 타이백(tie-back) 펌프를, 양측부의 외경 70 mm의 콘 플랫 플랜지에 1대씩 설치했다. Ti 증착원으로부터는 진공계가 보이지 않기 때문에, 진공계 및 진공계 주변의 진공 배관 내벽에는 Ti가 증착되지 않는다. 또한, 용기의 외주면에는 시스 히터를 균일하게 설치했다.

진공장치를 진공 배기, 베이크하고, 진공 용기의 압력이 5×10^－8 Pa에 이른 후, 타이백 펌프를 작동하고, 평균 Ti 증착 레이트 0.05nm/초로, 진공 용기의 내면에 Ti의 증착을 6시간 행했다. Ti 증착 중의 진공 용기의 압력은 7×10^－6 Pa이었다. Ti 층은 용기의 내면의 거의 전면에 형성되고, Ti 층의 평균 두께는 약 1.1μm이었다.

Ti 층에서의 Ti에 대한 산소, 탄소, 질소(O, C, N)의 비율(Ti 층의 성분을 화학식 TiC_XO_YN_Z로 나타냈을 때의 (X＋Y＋Z))은, (Ti 증착 중의 진공 용기의 C, O, N을 포함하는 잔류 기체의 입사 레이트×흡착 확률)/(평균 Ti 증착 레이트)로부터 어림할 수 있다. 잔류 기체의 압력 1×10^－4 Pa가 대체로 잔류 기체의 입사 레이트 0.3nm/초에 대응하는 것, 잔류가스의 80% 이상이 수소(H₂)라고 추정되는 것, Ti 표면의 경우 흡착 확률은 1 정도인 것으로부터, Ti 층에 포함되는 C, O, N의 비율은 9몰% 정도 이하라고 시사되었다. 진공증착법의 경우, Ti 증착 중의 진공 용기의 잔류 기체의 압력을 1×10^－7 Pa 이하로 하는 것은 용이하므로, Ti 층에 포함되는 C, O, N의 비율을 1몰% 정도 이하로 하는 것은 용이하다.

(실시예 2)

실시예 1에서, Ti 증착 후에 일단 건조 질소에서 대기압 벤트하고, 다른 한쪽의 Ti 증착원을 필라멘트식의 Pd 증착원으로 교환하고(도 2(B) 참조), Ti 층 상에, Pd 코팅을 행했다.

진공 용기의 내면에 Ti 층이 형성되어 있는 진공장치를, 진공 배기, 베이크하고, 진공 용기의 압력이 7×10^－8 Pa에 이른 후, Pd 증착원을 작동하고, 평균 Pd 증착 레이트 0.01nm/초로, 진공 용기의 내면의 Ti 층 상에 Pd의 증착을 1000초 행했다. Pd 증착 중의 진공 용기의 압력은 2×10^－4 Pa이었다. Pd 층은 용기의 내면의 Ti 층 상의 거의 전면에 형성되고, Pd 층의 평균 두께는 약 10 nm이었다.

Pd 층에서의 Pd에 대한 산소, 탄소, 질소(O, C, N)의 비율(Pd 층의 성분을 화학식 PdC_XO_YN_Z로 나타냈을 때의 (X＋Y＋Z))은, (Pd 증착 중의 진공 용기의 C, O, N을 포함하는 잔류 기체의 입사 레이트×흡착 확률)/(평균 Pd 증착 레이트)로부터 어림할 수 있다. Pd 증착 중의 진공 용기의 압력은 2×10^－4 Pa인 것, 잔류 기체의 압력 1×10^－4 Pa가 대체로 잔류 기체의 흡착 레이트 0.3nm/초에 대응하는 것, 잔류가스의 80% 이상이 수소(H₂)라고 추정되는 것, Pd 표면의 경우 흡착 확률은 0.001 이하라고 추정되는 것으로부터, Pd 층에 포함되는 C, O, N의 비율은 12몰% 정도 이하라고 시사되었다. 진공증착법의 경우, Pd 증착 중의 진공 용기의 압력을 1×10^－5 Pa 이하로 하는 것은 용이하므로, Pd 층에 포함되는 C, O, N의 비율을 1몰% 정도 이하로 하는 것은 용이하다.

(비교예 1)

한편, Ti나 Pd의 코팅을 행하기 전의 진공 용기를 비교예 1로 했다.

Ti나 Pd의 코팅 효과를 평가하기 위해서, 진공 용기의 내면에 Ti 코팅을 행하기 전의 것(비교예 1)과 진공 용기의 내면에 Ti 코팅을 실시한 후의 것(실시예 1)과 진공 용기의 내면에 Ti 코팅을 실시한 후에 Pd 코팅을 더 행한 후의 것(실시예 2)의 사이에, 진공 배기 곡선을 측정해 비교했다.

도 3에, 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1의 진공 용기에서의 배기 곡선을 나타낸다. 도면 중, 종축은 진공 용기 내의 압력(Pa)을 나타내고, 횡축은 진공 배기 개시부터의 시각(시간)을 나타낸다.

배기를 개시한 시점을 0시간으로 했다. 0시간에, 용기의 내부는 건조 질소로 채워지고 대기압이었다. 배기 개시 2시간 후부터 8시간 후까지의 사이, 진공 용기를 최고 온도 185℃로 가열했다(이 공정을 「베이크」라고 한다.). 온도는, 베이크 전에 20℃, 베이크 개시부터 1시간 후는 130℃, 2시간 후는 157℃, 3시간 후는 173℃, 4시간 후는 180℃, 5시간 후는 183℃, 6시간 후는 185℃(베이크 종료), 베이크 종료부터 1시간 후는 92℃, 2시간 후는 62℃, 3시간 후는 47℃, 4시간 후는 38℃, 5시간 후는 32℃ 이었다. 배기 개시 후 5시간까지는, Ti 코팅을 실시한 실시예 1 및 Ti 및 Pd 코팅을 행한 실시예 2의 쪽이 Ti 코팅을 행하지 않았던 비교예 1의 경우보다도 압력이 높다. 이 결과는, Ti 코팅, 및 Ti 및 Pd 코팅이 대기압에서 흡장한 기체를 방출하고 있기 때문이라고 생각된다. Ti 코팅을 행한 실시예 1 및 Ti 상에 Pd 코팅을 행한 실시예 2에서는, 베이크 직후에 Ti 코팅을 행하지 않았던 비교예 1의 경우보다도 낮은 1×10^－5 Pa 정도의 비교적 저압력에 이르렀다. 그리고, 1×10^－7 Pa까지 배기하는데 필요로 한 시간은, Ti 코팅을 행한 실시예 1의 경우에는 약 10시간이고, Ti 및 Pd 코팅을 행한 실시예 2의 경우에는 약 9시간 30분이었던 반면, Ti 코팅을 행하지 않았던 비교예 1의 경우에는 약 11시간인 것으로부터, 대기압으로부터 1×10^－7 Pa의 압력까지의 배기에 필요로 하는 시간은, 실시예 1에서는 약 1시간, 실시예 2에서는 1시간 30분 단축되는 결과가 얻어졌다 (도 3 참조). 이 결과는, Ti 코팅, 및 Ti 및 Pd 코팅이, 베이크 후 잔류가스를 배기하고 있는 (NEG 성능을 발휘하고 있다) 것을 나타내고 있다.

도 4에, 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1의 진공 용기에서, 4×10^－8 Pa 정도까지 압력을 내린 시점에서 배기계에 연결되는 진공 밸브를 폐쇄했을 때의 압력의 경시적인 변화를 나타낸다. 도면 중, 종축은 진공 용기 내의 압력(Pa)을 나타내고, 횡축은 진공 밸브를 폐쇄한 후의 시각(시간)을 나타낸다.

밸브를 폐쇄한 시점을 0시간으로 했다. 실시예 1의 경우에는, 진공 밸브 폐쇄 직후는, 진공 밸브로부터의 탈기에 의해, 압력이 1×10^－6 Pa 정도까지 악화되었지만, 곧바로 압력이 저하하고, 5시간 후에는 2×10^－7 Pa 정도까지 저하했다.

또한, 실시예 2에서, 건조 질소에서 대기압 벤트, 재배기, 재베이크의 공정을 행한 후 사용했을 경우에는, 진공 밸브 폐쇄직후는, 진공 밸브로부터의 탈기에 의해, 압력이 4×10^－3 Pa 정도까지 악화되었지만, 곧바로 압력이 저하하고, 1시간 후에는 4×10^－6 Pa 정도까지, 5시간 후에는 1×10^－6 Pa 정도까지 저하했다. 또한 배기 개시 직후에는, 버터플라이 밸브를 폐쇄하는 조작과 함께, 버터플라이 밸브로부터 NEG 코트가 박리되는 현상 등에 의해, 버터플라이 밸브로부터의 탈기가 생기고 있었다고 생각된다.

실시예 1, 2에 대해서, 비교예 1의 경우에는, 압력이 서서히 악화되고, 밸브를 폐쇄하고 4시간 30 분 후에는 1×10^－4 Pa 정도로까지 악화되었다.

이 결과는, 용기의 내면에 진공증착한 Ti 층, Ti 층 및 그 위에 진공증착한 Pd 층이, 최고 온도 185℃, 6시간의 베이크에 의해 활성화하고, 잔류가스의 배기를 행하고 있는 (NEG 성능을 발휘하고 있다) 것을 나타내고 있다. 한편, Ti 코팅을 행하지 않은 SUS304L 제의 진공 용기는 NEG 작용을 나타내지 않고, 진공 밸브를 폐쇄한 다음은 진공 용기 내에 진공 펌프가 없기 때문에, 진공 용기의 내벽으로부터의 탈기에 의해 압력 상승이 일어났다고 생각된다.

또한 실시예 2에서, 전술의 사용 후에 복수회, 대기압 벤트, 재배기, 재베이크의 공정을 실시한 후 사용했을 경우에 대해서도, 진공 밸브를 폐쇄했을 때의 압력의 경시적인 변화를 측정했다(도 4 참조).

실시예 2에서, 건조 질소에서 대기압 벤트, 재배기, 재베이크의 공정을 2회 반복한 후 사용했을 경우에는, 진공 밸브 폐쇄로부터 5시간 후에는 6×10^－7 Pa 정도까지 저하했다. 또한, 실시예 2에서, 건조 질소에서 대기압 벤트, 재배기, 재베이크의 공정을 2회 반복하고, 다시 건조 공기에서 대기압 벤트, 재배기, 재베이크의 공정을 행한 후 사용했을 경우에는, 진공 밸브 폐쇄로부터 5시간 후에는 7×10^－7 Pa 정도까지 저하했다. 또한, 실시예 2에서, 건조 질소에서 대기압 벤트, 재배기, 재베이크의 공정을 2회 반복하고, 다시 건조 공기에서 대기압 벤트, 재배기, 재베이크의 공정을 2회 반복한 후 사용했을 경우에는, 진공 밸브 폐쇄로부터 5시간 후에는 2×10^－6 Pa 정도까지 저하했다(도 4 참조). 이상의 결과는, Ti 층 상에 Pd 층을 형성한 NEG 코팅 용기에서는, 대기압 벤트, 재배기, 재베이크의 공정을 4회 반복해도 NEG 성능은 그만큼 저하하지 않는 것을 나타내고 있다.

실시예 2에서, 대기압 벤트, 재배기, 재베이크의 공정을 4회 반복했을 경우에서도, 배기 개시 후 7시간 정도까지는, Ti 및 Pd 코팅을 행한 실시예 2의 쪽이, Ti 코팅을 행하지 않았던 비교예 1의 경우보다도 압력이 높다(도 3 참조). 이 결과는, Ti 및 Pd 층이 대기압에서 흡장한 기체를 방출하고 있기 때문이라고 생각된다. 이 결과도, 대기압 벤트, 재배기, 재베이크의 공정을 4회 반복해도 NEG 성능은 그만큼 저하하지 않는 것을 나타내고 있다.

실시예 1, 2와 비교예 1의 비교로부터, 본 발명의 NEG 코팅 용기에서는, (1) 최고 온도 185℃, 6시간의 베이크에 의해 NEG가 활성화하고, 잔류가스의 배기를 행하게 되기 때문에, 1×10^－7 Pa 이하의 진공에 이를 때까지의 시간이 짧아지고, (2) 용기와 배기계의 사이를 진공 밸브로 구획해도, NEG 코팅 용기가 진공 배기 작용을 가지기 때문에, 진공 용기 내의 압력이 저하하고, (3) Ti 층 상에 Pd 층을 형성한 NEG 코팅 용기에서는 대기압 벤트, 재배기, 재베이크의 공정을 4회 반복해도 NEG 성능은 그만큼 저하하지 않는다는, 특징을 가진다. 또한, 본 발명의 NEG 코팅 장치에서는, 진공 용기의 내면에 저비용으로 NEG 코팅을 행할 수 있다. 본 발명에 따라서 내면에 NEG 코팅을 실시한 진공 용기를, 입자 가속용 진공장치, 반도체나 디스플레이 등의 제조용 진공장치, 전자 현미경이나 광전자분광 장치 등의 분석용 진공장치에 채용했을 경우, 입자 가속 혹은 제조 혹은 분석에 필요로 하는 시간 및 비용을 삭감할 수 있고, 또한, 진공을 유지하기 위해서 진공 펌프를 이용할 필요가 없어져, 대폭 제조 비용을 삭감할 수 있다고 하는 이점이 있다.

이하, 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량의 합계가 1몰% 이하인 경우의 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시예에 아무런 한정되는 것은 아니다.

(실시예 3)

도 7에 나타내는 구성을 구비하는 진공장치를 조립했다. 구체적으로는, 하기의 순서에 따랐다.

외경 165 mm, 내경 158.4 mm, 길이 426 mm의 SUS304L 제의 내면을 전해 연마한 용기를 준비하고, 하부의 외경 152 mm의 콘 플랫 플랜지에, VAT 사 제의 초고진공 사양 게이트 밸브, EDWARDS 사 제의 300 리터/초의 배기 속도를 가지는 자기부상형 터보분자펌프, 50 리터/초의 배기 속도를 가지는 터보분자펌프, 포어라인 트랩, 아이솔레이션 밸브, 기름 회전 펌프 등을 구비하는 배기계를, 측부의 외경 70 mm의 콘 플랫 플랜지에, L자관을 통해 진공계를 장착했다. 진공 용기의 외경 70 mm의 콘 플랫 플랜지에 단관, 4 방관(方管), 외경 41.0 mm, 내경 30.2 mm, 길이 80 mm의 성형 벨로우즈, 티탄·팔라듐 증착원을 순서대로 접속했다. 진공 용기, 단관, 4 방관, 성형 벨로우즈, 티탄·팔라듐 증착원의 외주면에는 히터를 균일하게 설치했다.

진공장치를 진공 배기, 베이크하고, 진공 용기의 압력이 1.7×10^－7 Pa에 이른 후, 티탄 증착원을 작동하고, 평균 Ti 증착 레이트 0.05nm/초로, 진공 용기의 내면에 Ti의 증착을 6시간 행했다. Ti 증착 중의 진공 용기의 압력은 2.4×10^－7 Pa이었다. Ti 층은 성형 벨로우즈의 내면의 거의 전면에 형성되고, Ti 층의 평균 두께는 약 1μm이었다.

Ti 층에서의 Ti에 대한 산소, 탄소, 질소(O, C, N)의 비율(Ti 층의 성분을 화학식 TiC_XO_YN_Z로 나타냈을 때의 (X＋Y＋Z))은, (Ti 증착 중의 진공 용기의 C, O, N을 포함하는 잔류 기체의 입사 레이트×흡착 확률)/(평균 Ti 증착 레이트)로부터 어림할 수 있다. 잔류 기체의 압력 1×10^－4 Pa가 대체로 잔류 기체의 입사 레이트 0.3nm/초에 대응하는 것, 잔류가스의 80% 이상은 수소(H₂)라고 추정되는 것, Ti 표면의 경우 흡착 확률은 1 정도인 것으로부터, Ti 층에 포함되는 C, O, N의 비율은 1몰% 이하라고 추정했다.

그 다음에, Pd 증착원을 작동하고, 평균 Pd 증착 레이트 0.007nm/초로, 진공 용기의 내면의 Ti 층 상에 Pd의 증착을 1430초 행했다. Pd 증착 중의 진공 용기의 압력은 1.3×10^－7 Pa이었다. Pd 층은 용기의 내면의 Ti 층 상의 거의 전면에 형성되고, Pd 층의 평균 두께는 약 10 nm이었다.

Pd 층에서의 Pd에 대한 산소, 탄소, 질소(O, C, N)의 비율(Pd 층의 성분을 화학식 PdC_XO_YN_Z로 나타냈을 때의 (X＋Y＋Z))은, (Pd 증착 중의 진공 용기의 C, O, N을 포함하는 잔류 기체의 입사 레이트×흡착 확률)/(평균 Pd 증착 레이트)로부터 어림할 수 있다. Pd 증착 중의 진공 용기의 압력은 1.3×10^－7 Pa인 것, 잔류 기체의 압력 1×10^－4 Pa가 대체로 잔류 기체의 흡착 레이트 0.3nm/초에 대응하는 것, 잔류가스의 80% 이상은 수소(H₂)라고 추정되는 것, Pd 표면의 경우 흡착 확률은 0.001 이하라고 추정되는 것으로부터, Pd 층에 포함되는 C, O, N의 비율은 1몰% 이하라고 추정했다.

(비교예 2)

한편, Ti 및 Pd의 코팅을 행하기 전의 성형 벨로우즈를 비교예 2로 했다.

도 8에, 실시예 3 및 비교예 2의 성형 벨로우즈의 압력의 경시적인 변화를 측정하는 장치의 일부를 나타내는 모식적 단면도를 나타낸다.

Ti 및 Pd의 코팅의 효과를 평가하기 위해서, 도 8에 나타내는 구성을 구비하는 진공장치를 조립했다. 구체적으로는, 하기의 순서에 따랐다.

SUS304L 제의 내면을 전해 연마한 진공 용기를 준비하고, 상부의 외경 203 mm의 콘 플랫 플랜지에, VAT 사 제의 초고진공 사양 게이트 밸브, EDWARDS 사 제의 450 리터/초의 배기 속도를 가지는 자기부상형 터보분자펌프, 50 리터/초의 배기 속도를 가지는 터보분자펌프, 포어라인 트랩, 아이솔레이션 밸브, 기름 회전 펌프 등을 구비하는 배기계를 장착했다. 진공 용기의 측부의 외경 70 mm의 콘 플랫 플랜지에 초고진공 사양 올 메탈 게이트 밸브, 성형 벨로우즈, 0.2% 베릴륨구리 합금제 단관, 진공계를 순서대로 접속했다. 진공 용기, 올 메탈 밸브, 성형 벨로우즈, 진공계의 외주면에는 히터를 균일하게 설치했다.

성형 벨로우즈로서는 내면에 Ti 및 Pd의 코팅을 행하기 전의 것(비교예 2)과 Ti 및 Pd의 코팅을 행한 후의 것(실시예 3)을 이용했다.

도 9에, 실시예 3 및 비교예 2의 성형 벨로우즈에서 진공 배기 및 베이크를 행하고, 10^－7 Pa ~ 10^－8 Pa 정도까지 압력을 내린 시점에서 배기계에 연결되는 올 메탈 밸브를 폐쇄했을 때의 압력의 경시적인 변화를 나타낸다. 도면 중, 종축은 진공 용기 내의 압력(Pa)을 나타내고, 횡축은 진공 밸브를 폐쇄한 후의 시각(분)을 나타낸다.

밸브를 폐쇄한 시점을 0분으로 했다. 실시예 3의 경우에는, 133℃에서 12시간 가열했을 경우, 진공 밸브 폐쇄 후 16시간에 걸쳐서, 압력이 4.6×10^－6 Pa로 유지되었다. 또한, 진공을 유지한 채로, 다시 176℃에서 3.5시간 가열했을 경우, 진공 밸브 폐쇄 후 13시간에 걸쳐서, 압력이 1.7×10^－7 Pa로 유지되었다. 또한, 진공을 유지한 채로, 다시 200℃에서 3.5시간 가열했을 경우, 진공 밸브 폐쇄 후 17시간에 걸쳐서 압력이 6.1×10^－8 Pa로 유지되었다.

실시예 3에 대해서, 비교예 2의 경우에는, 압력이 서서히 악화되고, 밸브를 폐쇄하고 50 분후에는 5×10^－2 Pa 정도까지 악화되었다.

이 결과는, 용기의 내면에 진공증착한 Ti 층 및 그 위에 진공증착한 Pd 층이, 최고 온도 133℃, 12시간의 베이크에 의해 활성화하고, 잔류가스의 배기를 행하고 있는 (NEG 성능을 발휘하고 있다) 것을 나타내고 있다. 한편, Ti 및 Pd의 코팅을 행하지 않은 SUS304L 제의 성형 벨로우즈는 NEG 작용을 나타내지 않고, 올 메탈 밸브를 폐쇄한 다음은 진공 용기 내에 진공 펌프가 없기 때문에, 성형 벨로우즈의 내벽으로부터의 탈기에 의해 압력 상승이 일어났다고 생각된다.

실시예 3과 비교예 2의 비교로부터, 본 발명의 NEG 코팅 용기에서는, 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량의 합계가 1몰% 이하인 경우에는, 적어도, 최고 온도 133℃, 12시간의 베이크에 의해 NEG가 활성화하고, 잔류가스의 배기를 행하게 된다는 특징을 가진다. 활성화에 필요한 가열 온도가 133℃로 낮기 때문에, 허용 가열 온도가 낮은 진공장치에 채용할 수 있다고 하는 이점이 있다.

본 발명에 따르면, 대기압 벤트, 재배기, 재베이크의 공정을 반복한 경우에도, 배기 능력(NEG 성능)의 저하가 생기기 어려운 NEG 및 진공장치를 저비용으로 제조할 수 있다.

본 발명의 NEG 및 진공장치는, 입자 가속용 진공장치, 반도체나 디스플레이 등의 제조용 진공장치, 표면분석용 진공장치 등에 적합하게 이용할 수 있다.

Claims (6)

1. 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량의 합계가 20몰% 이하인 비증발형 게터 재료층 및/또는 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량의 합계가 20몰% 이하인 귀금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 비증발형 게터 코팅 부품.
2. 진공 용기의 내면에, 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량의 합계가 20몰% 이하인 비증발형 게터 재료층 및/또는 탄소원자, 질소원자, 산소원자의 흡장량의 합계가 20몰% 이하인 귀금속층이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는, 비증발형 게터 코팅 용기.
3. 저압력 하에서 기재에 비증발형 게터 재료 및/또는 귀금속을 증착법으로 코팅하여 비증발형 게터 재료층 및/또는 귀금속층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 비증발형 게터 코팅 부품의 제조 방법.
4. 저압력 하에서 진공 용기의 내면에 비증발형 게터 재료 및/또는 귀금속을 증착법으로 코팅하여 비증발형 게터 재료층 및/또는 귀금속층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 비증발형 게터 코팅 용기의 제조 방법.
5. 기재, 비증발형 게터 재료 필라멘트 및/또는 귀금속 필라멘트, 전류 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는, 비증발형 게터 코팅 부품의 제조 장치.
6. 진공 용기, 비증발형 게터 재료 필라멘트 및/또는 귀금속 필라멘트, 전류 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는, 비증발형 게터 코팅 용기의 제조 장치.

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