JP2004230283A - Chamber for vacuum - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new chamber for vacuum, resolving conventional problems like outgassing by applying special coating to an inner surface of the chamber for vacuum. <P>SOLUTION: This chamber for vacuum is composed by forming a coating layer of a silica ceramic film made by applying and heating a polysilazane organic solvent solution to whole the inner wall of the chamber made of a metallic material. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種の実験等に用いる真空用チャンバーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空用チャンバーの多くはステンレスのような金属材料で形成されている。 然し乍、金属材料に依る真空用チャンバーの製造に際しては、容器表面の汚れを落とすため、洗剤をつけながらたわし等に依る洗浄作業を施し、然る後、電解研磨等の作業を施すものである。
次に、装置全体にヒーターを巻き付け、所定の温度に上げて容器表面に吸着したガス分子を脱離させると言う所謂ベーキング作業を施すことが要求されるものである。 すなわち、このような作業を行わなかった場合、容器の表面からの離脱によるガス放出がなされ、所定の真空度まで到達できないと言うような弊害が生じてしまうこととなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような汚れ除去のために行う電解研磨を含む清浄作業は極めて煩雑であり、時間的にもバカにならないものがあった。 また、チャンバーの構成材料がステンレスであると、実験等に基づきその表面が汚れた場合、これの除去にも電解研磨が必要とされる場合もあった。
更に上記したような脱ガス処理は、極めて煩雑な作業に属し、このような処理を伴う真空用チャンバーの製造は、必然的にコスト高を招くことを余儀なくされた。
【０００４】
本発明は、真空用チャンバーの内部表面に対する特別のコーティング処理を施すことに依り、上記したような従来の問題を解決した新規の真空用チャンバーの提供を図ったものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、金属材料で形成された真空用チャンバーを対象とするものであり、その特徴とするところは、当該チャンバーの内壁全体に、ポリシラザンの有機溶媒溶液が塗布されセラミック化されたシリカ被膜によるコーティング層を形成するようにしたことにある。
シリカ被膜によるコーティング層は、平滑化された高硬度（９Ｈ）の表面を持つこととなり、脱ガスの防止がなされて気密性の高度の向上化が図られ、これにより、従来において必要としたベーキング処理が不要とする。
【０００６】
また、本発明は、ステンレス材料を用いた真空用チャンバーに実施した場合、上記コーティング層の形成に基づき、その表面の汚れの除去が極めて簡単に行われることとなるため、本発明はこのような汚れ防止のための実施としても適している。
【０００７】
また、上記コーティング層の厚さであるが、これは数ミクロン程度、好ましくは１ミクロン程度である。 そのためこれの形成は、刷毛、へら、または、スプレー等の一般的な塗装の手段に基づく塗布作業に依存して形成する。
【０００８】
【作用】
ポリシラザンの有機溶媒溶液が塗布されセラミック化されたシリカ被膜によるコーティング層は、顕著な気密性を付与するため、所謂ガス抜けと言う現象の発生防止が図られる。 そして、当該コーティング層の平滑性、耐熱性、耐薬品性に基づき、チャンバー内面に対する汚れ付着を緩和し、また、付着汚れの除去が図られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、真空用チャンバーの内面全体に対して、ボリシラザンの有機溶媒溶液が塗布されセラミック化されたシリカ被膜によるコーティング層を形成するように構成したことを特徴とする。
【００１０】
図１は本発明の実施対象とする真空用チャンバーＡの一例を示したものである。 そして、当該チャンバーＡは金属材料で製したものを対象とするが、本発明の場合、特にステンレス材料で製したものが好ましい。
【００１１】
図２においてＢはチャンバーＡの内壁面に形成したコーティング層を表したものである。 すなわち、本発明においては、チャンバーＡの周面及び上下面等、全ての内壁面に対してコーティング層Ｂを形成するものである。
【００１２】
本発明において用いるボリシラザン有機溶媒溶液（以下、単にポリシラザン溶液と略記する場合もある。）は、ポリシラザンを所望により他の添加剤と共に有機溶媒に溶解してなる溶液である。 好ましくは、下記式ＩまたはＩＩ：
【００１３】
【化１】

【００１４】
【化２】

【００１５】
（上記の式中、Ｒ^１、Ｒ^２及びＲ^３は、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、若しくはこれらの基以外でフルオロアルキル基等のケイ素に直結する基が炭素である基、アルキルシリン基、アルキルアミン基またはアルコキシ基を表す。 但し、Ｒ^１、Ｒ^２及びＲ^３のうち１つまたは２つは水素原子である。）
上記式Ｉまたは式ＩＩで表される構造単位からなる骨格を有する数平均分子量が約１００ 〜５０，０００であり、かつＳｉ／Ｎの平均原子比の範囲が０．７ 〜 ３．０であるポリシラザンまたはその変性物を、下記の群から選ばれる少なくとも１種の有機溶媒に溶解させてなる溶液である：ベンゼン、トルエン有機溶媒、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、トリエチルベンゼン等の芳香族化合物、ｎ−ペンタン、ｉ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｉ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｉ−ヘプタン、ｎ−オクタン、ｉ−オクタン、ｎ−ノナン、ｉ−ノナン、ｎ−デカン、ｉ−デカン等の飽和炭化水素化合物、エチルシクロヘキサン、シクロヘキサン、シクロヘキセン、デカヒドロナフタレン、ジペンテン等。
【００１６】
本発明で用いるポリシラザン溶液は、より好ましくは、前記式（Ｉ）または（ＩＩ）で表される構造単位からなる骨格を有し、数平均分子量が約１００ 〜 ５０．０００であり、かつＳｉ／Ｎの平均原子比の範囲が０．７ 〜 ３．０であるポリシラザンまたはその変性物である。 また、ホモポリマーでもコポリマーでもよい。 さらに、他の構造単位とのコポリマーでもよい。 本発明で用いるポリシラザン溶液は、鎖状、環状、あるいは架橋構造を有するもの、あるいは分子内にこれら複数の構造を同時に有するものでもよい。 本発明で用いるポリシラザン溶液は、これらのポリシラザン混合物を含んでいてもよく、また、他のポリマーとの混合物を含んでいてもよい。
【００１７】
本発明で用いるポリシラザン溶液の構造の例を下記に示す。 前記一般式（Ｉ）で表される構造単位よりなるポリシラザンは、ペルヒドロポリシラザンであり、その製造方法は例えば特開昭６０−１４５９０３号公報、Ｄ．Ｓｅｙｆｅｒｔｈ ｅｔ ａｌ．，Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍ．Ｃｅｒ．Ｓｏｃ．，Ｃ−１３，Ｊａｎｕａｒｙ １９８３に記載・報告されている。 これらの方法で得られるものは、種々の構造を有するポリマーの混合物であるが、基本的には分子内に鎖状部分と環状部分を含み、下記式：
【００１８】
【化３】

【００１９】
【化４】

【００２０】
前記一般式（ＩＩ）でＲ^１及びＲ^２水素原子、Ｒ^３にメチル基を有するポリシラザンの製造方法は、Ｄ．Ｓｅｙｆｅｒｔｈ ｅｔ ａｌ．，Ｐｏｌｙｍ．Ｐｒｅｐｅｒ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｄｉｖ．Ｐｏｌｙｍ．Ｃｈｅｍ．，２５，１０（１９８４）に報告されている。 この方法により得られるポリシザンは、繰り返し単位が −（ＳｉＨ_２ＮＣＨ_３）− の鎖状ポリマーと環状ポリマーであり、いずれも架橋構造をもたない。
前記式（ＩＩ）でＲ^１及びＲ^２に水素原子、Ｒ^３に有機基を有するポリオルガノ（ヒドロ）シラザンの製造法は、Ｄ．Ｓｅｙｆｅｒｔｈ ｅｔ ａｌ．，Ｐｏｌｙｍ．Ｐｒｅｐｅｒ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｄｉｖ．
Ｐｏｌｙｍ．Ｃｈｅｍ．，２５，１０（１９８４）、特開昭６１−８９２３０号公報に、報告・記載されている。 これらの方法により得られるポリシラザンには、 −（Ｒ^２ＳｉＨＮＨ）− を繰り返し単位として、主として重合度が３ 〜 ５の環状構造を有するものや、（Ｒ^３ＳｉＨＮＨ）ｘ〔（Ｒ^２ＳｉＨ）_１．５Ｎ〕_１−Ｘ（０．４＜Ｘ＜１）の化学式で示される分子内に鎖状構造と環状構造を同時に有するものがある。
【００２１】
前記一般式（ＩＩ）でＲ^１に水素原子、Ｒ^２、Ｒ^３に有機基を有するポリシラザン、またはＲ^１及びＲ^２に有機基、Ｒ^３に水素原子を有するものは −（Ｒ^１Ｒ^２ＳｉＮＲ^３）− を繰り返し単位として、主に重合度が３ 〜 ５の環状構造を有している。
【００２２】
次に、用いるポリシラザンの内、前記一般式（Ｉ）及び（ＩＩ）以外のものの 代表例を挙げる。 以下のポリシラザンは前記一般式（ＩＩ）の構造単位を有するものと同様に扱うことができる。 ポリオルガノ（ヒドロ）シラザンの中には、Ｄ．Ｓｅｙｆｅｒｔｈ ｅｔ ａｌ．，Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍ． Ｃｅｒ．Ｓｏｃ．，Ｃ−１３２，Ｊｕｌｙ １９８４ に報告されているような分子内に架橋構造を有するものもある。 一例を示すと下記の如くである。
【００２３】
【化５】

【００２４】
また、特開昭４９−６９７１７号公報に記載されているようなＲ^１ＳｉＸ^３（Ｘ：ハロゲン）のアンモニア分解によって得られる架橋構造を有するポリシラザンＲ^１Ｓｉ（ＮＨ）_Ｘ、あるいはＲ^１ＳｉＸ_３及びＲ^２ _２ＳｉＸ_２の共アンモニア分解によって得られる下記の構造式を有するポリシラザンも出発材料として用いることができる。
【００２５】
【化６】

【００２６】
用いるポリシラザンは、上記のように前記一般式（Ｉ）または（ＩＩ）で表される単位からなる主骨格を有するが、前記一般式（Ｉ）または（ＩＩ）で表される単位は、上記にも明らかなように環状化することがあり、その場合にはその環状部分が末端基となり、このような環状化がされない場合には、主骨格の末端Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３と同様の基または水素元素であることができる。
【００２７】
また、ポリシラザン変性物として、例えば下記の構造（式中、側鎖の金属原子であるＭは架橋をなしていてもよい）のように金属原子を含むポリメタロシラザンも出発材料として用いることができる。
【００２８】
【化７】

【００２９】
その他、特開昭６２−１９５０２４号公報に記載されているような繰り返し単位が
〔（ＳｉＨ_２）_ｐ（ＮＨ）_ｑ〕及び〔（ＳｉＨ_２）_ｒＯ〕
（式中、ｐ、ｑ、ｒはそれぞれ１，２または３である）
であらわされるポリシロキサザン、特開平２−８４４３７号公報に記載されているようなポリシラザンにボロン化合物を反応させて製造する耐熱性に優れたポリボロシザン、特開昭６３−８１１２２号、同６３−１９１８３２号、特開平２−７７４２７号の各公報に記載されているようなポリシラザンとメタルアルコキシドとを反応させて製造するポリメタロシラザン、特開平１−１３８１０８号、同１−１３８１０７号、同１ー２０３４２９号、同１ー２０３４３０号、同４−６３８３３号、同３−３２０１６７号の各公報に記載されているような分子量を増加させたり（上記公報の前４者）、耐加水分解性を向上させた（後２者）、無機シラザン高重合体や改質ポリシラザン、特開平２−１７５７２６号、同５−８６２００号、同５−３３１２９３号、同３−３１３２６号の各公報に記載されているようなポリシラザンに有機成分を導入した厚膜化に有利な共重合シラザンも同様に使用し得る。
【００３０】
本発明で用いるポリシラザン溶液は、好ましくは低温硬化型のポリシラザンまたは変性ポリシラザン溶液である。 低温硬化型とは、４５０℃以下、好ましくは３５０℃以下の温度でセラミック化するものをいう。
そのような低温硬化型ポリシラザン溶液は、上記の温度でセラミック化するものであればよく、特に限定されないが、例として下記のポリシラザンまたは変性ポリシラザン溶液が挙げられる。
【００３１】
低温硬化型のポリシラザン溶液の例として、特開平７−１９６９８６号公報に記載されたポリシラザン溶液のような、ポリシラザンの有機溶媒溶液に、好ましくはペルヒドロポリシラザンに金属微粒子を添加した溶液を挙げることができる。 金属微粒子は、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｎｉであり、好ましくはＡｇである。 金属微粒子の粒径は０．５μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下である。
低温硬化型の変性ポリシラザン溶液の例として、特開平６−２４０２０８号公報に記載されているような、ポリシラザンの全骨格中の少なくとも一部のケイ素原子に結合した水素原子とアルコールが反応して、ポリシラザン中のケイ素原子がアルコールと縮合した側鎖基あるいは末端基を有するあるアルコール付加ポリシラザンが挙げられる。 アルコールは、好ましくは沸点１１０℃以上のアルコール、例えばブタノール、ヘキサノール、オクタノール、ノナノール、メトキシエタノール、エトキシエタノール、フルフリルアルコール等である。
【００３２】
本発明用いるポリシラザン溶液は、更に、以下のような低温硬化型ポリシラザン溶液を使用することができる。 例えば、特開平５−２３８８２７号公報に記載されているケイ素アルコキシド付加ポリシラザンが挙げられる。 この変性ポリシラザンは、前記一般式（Ｉ）または（ＩＩ）で表されるポリシラザンと、下記一般式（ＩＩＩ）：
Ｓｉ（ＯＲ^４）_４ （ＩＩＩ）
（式中、Ｒ^４は、同一でも異なっていてもよく、水素原子、炭素原子数１ 〜 ２０個を有するアルキル基またはアリール基を表し、少なくとも１個のＲ^４は上記アルキル基またはアリール基である）で表されるケイ素アルコキシドを加熱反応させて得られる、アルコキシド由来ケイ素／ポリシラザン由来ケイ素原子比が０．００１ 〜 ３の範囲内でかつ数平均分子量が約２００ 〜５０万のケイ素アルコキシド付加ポリシラザンである。
【００３３】
低温セラミックス化ポリシラザンの別の例として、特開平６−１２２８５２号公報に記載されているグリシドール付加ポリシラザンが挙げられる。 この変性ポリシラザンは、前記一般式（Ｉ）または（ＩＩ）で表されるポリシラザンとグリシドールを反応させて得られる、グリシドール／ポリシラザン重量比が０．００１ 〜２の範囲内でかつ数平均分子量が約２００ 〜 ５０万のグリシドール付加ポリシラザンである。
【００３４】
低温セラミック化ポリシラザンの更に別の例として、特開平６−３０６３２９号公報に記載されているアセチルアセトナト錯体付加ポリシラザンが挙げられる。この変性ポリシラザンは、前記一般式（Ｉ）または（ＩＩ）で表されるポリシラザンと、金属としてニッケル、白金、パラジウムまたはアルミニウムを含むアセチルアセトナイト錯体を反応させて得られる、アセチルアセトナト錯体／ポリシラザン重量比が０．０００００１ 〜 ２の範囲内でかつ数平均分子量が約２００ 〜 ５０万のアセチルアセトナト錯体付加ポリシラザンである。 前記の金属を含むアセチルアセトナト錯体は、一般式：
（ＣＨ_３ＣＯＣＨＣＯＣＨ_３）_ｎＭ
（式中、Ｍはｎ価の金属を表す）で表される。
【００３５】
低温セラミックス化ポリシラザンのまた別の例として、特開平６−２９９１１８号公報に記載されている金属カルボン酸塩付加ポリシラザンが挙げられる。
この変性ポリシラザンは、前記一般式（Ｉ）または（ＩＩ）で表されるポリシラザンと、ニッケル、チタン、白金、ロジウム、コバルト、鉄、ルテニウム、オスミウム、パラジウム、イリジウム、アルミニウムの群から選択される少なくとも１種の金属を含む金属カルボン酸塩を反応させて得られる、金属カルボン酸塩／ポリシラザン重量比が０．０００００１ 〜 ２の範囲内でかつ数平均分子量が約２００ 〜 ５０万の金属カルボン酸塩付加ポリシラザンである。
上記金属カルボン酸塩は、一般式：
（ＲＣＯＯ）_ｎ Ｍ
（式中、Ｒは炭素原子数１ 〜 ２２個の脂肪族基または脂環式基であり、Ｍは上記金属群から選択される少なくとも１種の金属を表し、そしてｎは金属Ｍの原子価である）で表される化合物である。
上記金属カルボン酸塩は無水物であっても水和物であつてもよい。 また、金属カルボン酸塩／ポリシラザン重量比は好ましくは０．００１ 〜１、より好ましくは０．０１ 〜 ０．５である。
【００３６】
更に、本発明に用いるポリシラザン溶液は、前記一般式（Ｉ）または（ＩＩ）で表される構成単位からなる主骨格を有するポリシラザンまたはその変性物に、アミン類及び／または酸類を添加した組成物を出発原料として用いることもできる。 このアミン類／酸類添加ポリシラザンは低温かつ高速でシリカ系セラミックスに転化し得るという利点を有する。 添加されるアミン類としては、一般式Ｒ^６Ｒ^７Ｒ^８Ｎ（式中Ｒ^６ 〜 Ｒ^８はアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、アルコキシ基または水素原子を表す）で表される第一、第二、第三アミン類の他に、ピリジン類やＤＢＵ、ＤＢＮ等があり、また添加される酸類には、酢酸、プロピオン酸、マレイン酸等の有機酸や塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸がある。 なお、これらのアミン類及び／または酸類は、後記するエステル系溶媒に原料ポリシラザンを溶解後、添加してもよい。
【００３７】
このようなポリシラザンあるいはポリシラザン変性物の形態は任意である。
従って、繊維、バルク、粉末などの何れでもよい。
本発明に用いるポリシラザン溶液は、ポリシラザンを溶解する溶媒として、主として前記一般式（Ｉ）で表される構造単位からなる骨格を有するポリシラザンまたはその変性物に対しては、下記（ｉ）及び（ｉｉ）から選ばれる少なくとも１種の化合物が用いられる。
（ｉ）ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、トリエチルベンゼン等の芳香族化合物、（ｉｉ）シクロヘキサン、シクロヘキセン、デカヒドロナフタレン及びジペンテン。
また、主として前記一般式（ＩＩ）で表される構造単位からなる骨格を有するポリシラザンまたはその変性物に対しては、下記（ｉ） 〜（ｉｉｉ）から選ばれる少なくとも１種の化合物が用いられる。
（ｉ）ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、トリエチルベンゼン等の芳香族化合物、（ｉｉ）ｎ−ペンタン、ｉ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｉ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｉ−ヘプタン、ｎ−オクタン、ｉ−オクタン、ｎ−ノナン、ｉ−ノナン、ｎ−デカン、ｉ−デカン等の飽和単価水素化合物、（ｉｉｉ）エチルシクロヘキサン及びジペンテン。
【００３８】
ポリシラザンを上記溶媒に溶解する方法は、任意の方法を採用することができるが、一般には次の方法が採用される。
（１）ポリシラザンに上記溶媒を添加し、単純に攪拌する。
（２）ポリシラザン溶液をロータリーエバポレーター等の蒸留機器を用いて沸点の高い上記溶媒に徐々に置換する。
なお、ポリシラザンは水分と容易に反応するため、上記溶媒は使用前にモレキュラシーブ等の添加により水分を除去しておく必要がある。 上記溶媒の水分含有量は、１００ｐｐｍ 以下とすることが好ましい。 また、ポリシラザンを上記溶剤に溶解する際の温度は、特に限定されるものではないが、一般的には上記溶剤の凝固点以上沸点以下が採用される。 なお、溶解を実施する雰囲気も、特に限定されるものではないが、ポリシラザンは水分と反応しやすいため乾燥空気、乾燥窒素雰囲気が好ましい。
【００３９】
本発明に用いるポリシザン有機溶媒溶液には、必要に応じて適当な充填剤及び／または増量剤を加えることができる。 充填剤の添加量はポリシラザン１重量部に対し、０．０５ 〜 １０重量部の範囲であり、特に好ましい添加量は０．２〜 ３重量部の範囲である。 本発明に用いるポリシラザン有機溶媒溶液には、更に必要に応じて各種顔料、レベリング剤、消泡剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、ｐＨ調整剤、分散剤、表面改質剤、可塑剤、乾燥促進剤、流れ止め剤、等を加えてもよい。 ポリシラザン溶解後の濃度は特に限定されるものではないが、通常０．０１ 〜 ８０重量％、好ましくは０．１ 〜 ５０重量％である。
【００４０】
本発明に用いるポリシラザン有機溶媒溶液を塗布した後、乾燥、焼成することによって、容易にシリカ被膜に転化することができる。 なお、シリカ被膜形成に際し、１５０℃以下で熱処理した後、水蒸気にさらす及び／または触媒を含有した蒸留水中に浸すことによる低温形成法や、アミン類及び／または酸類を含む水溶液中に浸漬または該水溶液から発生する蒸気と接触させることにより、あるいは塗布液としてアミン類及び／または酸類を添加したものを用い、塗布後に水蒸気と接触させることによる低温形成法を利用することもできる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は請求項１に記載のような構成、すなわち、金属材料で形成された真空用チャンバーの内壁全体に、ポリシラザンの有機溶媒溶液が塗布されセラミック化されたシリカ被膜によるコーティング層を形成するように構成したから、シリカ被膜によるコーティング層は、平滑化された高硬度（９Ｈ）の表面を持つこととなり、気密性の高度の向上化が図られ、脱ガスの防止がなされる。 従って、従来において必要とした煩雑な作業であるベーキング処理が不要とされるため、真空用チャンバーの製造上の煩雑性解消とコストダウンが図られる。
【００４２】
また、本発明は、ステンレス材料を用いた真空用チャンバーに実施した場合、上記コーティング層の形成に基づき、その表面の汚れの除去が極めて簡単に行われることとなるため、本発明はこのような汚れ防止のための実施としても適している。
【００４３】
また、上記コーティング層の厚さであるが、これは数ミクロン程度、好ましくは１ミクロン程度で事足りるものであるから、当該コーテイング層の形成は、刷毛、へら、または、スプレー等の一般的な塗装の手段に基づく塗布作業に依存して形成可能とする。 従って、その作業は極めて簡便に達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施対象とする真空用チャンバーの一例を表した斜視図である。
【図２】本発明の要部を表した断面図である。
【符号の説明】
Ａ 真空用チャンバー
Ｂ コーティング層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vacuum chamber used for various experiments and the like.
[0002]
[Prior art]
Many of the vacuum chambers are formed of a metal material such as stainless steel. However, when manufacturing a vacuum chamber using a metal material, a cleaning operation using a scourer or the like is performed with a detergent in order to remove dirt on the container surface, and thereafter, an operation such as electrolytic polishing is performed. .
Next, it is required to perform a so-called baking operation of wrapping a heater around the entire apparatus, raising the temperature to a predetermined temperature, and desorbing gas molecules adsorbed on the surface of the container. That is, if such an operation is not performed, gas is released due to detachment from the surface of the container, and an adverse effect such that a predetermined degree of vacuum cannot be achieved will occur.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The cleaning operation including the electropolishing for removing dirt as described above is extremely complicated, and there are some which are not foolish in terms of time. In addition, when the constituent material of the chamber is stainless steel, if the surface is contaminated based on experiments or the like, electropolishing may be required to remove the surface in some cases.
Furthermore, the above-mentioned degassing process belongs to an extremely complicated operation, and the production of a vacuum chamber involving such a process inevitably leads to an increase in cost.
[0004]
The present invention provides a novel vacuum chamber that solves the above-described conventional problems by performing a special coating process on the inner surface of the vacuum chamber.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is directed to a vacuum chamber formed of a metal material, and is characterized by a silica coating that is coated with an organic solvent solution of polysilazane and ceramized on the entire inner wall of the chamber. That is, a coating layer is formed.
The coating layer of the silica coating has a smooth and high-hardness (9H) surface, prevents outgassing, and achieves a high degree of hermeticity. No processing is required.
[0006]
In addition, when the present invention is carried out in a vacuum chamber using a stainless steel material, based on the formation of the coating layer, the removal of dirt on the surface thereof is extremely easily performed. It is also suitable as an implementation for preventing contamination.
[0007]
The thickness of the coating layer is about several microns, preferably about 1 micron. Therefore, it is formed depending on a coating operation based on common coating means such as a brush, a spatula, or a spray.
[0008]
[Action]
A coating layer of a silica coating which has been applied with an organic solvent solution of polysilazane and which has been ceramicized imparts remarkable airtightness, thereby preventing the phenomenon of so-called outgassing. Then, based on the smoothness, heat resistance, and chemical resistance of the coating layer, the adhesion of dirt to the inner surface of the chamber is reduced, and the adhering dirt is removed.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention is characterized in that an organic solvent solution of borosilazane is applied to the entire inner surface of a vacuum chamber to form a coating layer of a ceramicized silica coating.
[0010]
FIG. 1 shows an example of a vacuum chamber A to which the present invention is applied. The chamber A is made of a metal material. In the case of the present invention, the chamber A is preferably made of a stainless material.
[0011]
In FIG. 2, B represents a coating layer formed on the inner wall surface of the chamber A. That is, in the present invention, the coating layer B is formed on all the inner wall surfaces such as the peripheral surface and the upper and lower surfaces of the chamber A.
[0012]
The organic solvent solution of borosilazane used in the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as polysilazane solution) is a solution obtained by dissolving polysilazane in an organic solvent together with other additives as required. Preferably, the following formula I or II:
[0013]
Embedded image

[0014]
Embedded image

[0015]
(In the above formula, R ¹ , R ^2, and R ³ are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a group other than these groups and directly bonded to silicon such as a fluoroalkyl group. Represents a group in which the group is carbon, an alkylsilin group, an alkylamine group or an alkoxy group, provided that one or two of R ¹ , R ² and R ³ are a hydrogen atom.
The number average molecular weight having a skeleton comprising the structural unit represented by the above formula I or II is about 100 to 50,000, and the range of the average atomic ratio of Si / N is 0.7 to 3.0. A solution obtained by dissolving polysilazane or a modified product thereof in at least one organic solvent selected from the following group: benzene, toluene organic solvent, aromatic compounds such as xylene, ethylbenzene, diethylbenzene, trimethylbenzene, and triethylbenzene. , N-pentane, i-pentane, n-hexane, i-hexane, n-heptane, i-heptane, n-octane, i-octane, n-nonane, i-nonane, n-decane, i-decane, etc. Saturated hydrocarbon compounds, ethylcyclohexane, cyclohexane, cyclohexene, decahydronaphthalene, dipentene and the like.
[0016]
The polysilazane solution used in the present invention more preferably has a skeleton consisting of the structural unit represented by the formula (I) or (II), has a number average molecular weight of about 100 to 50.000, and has a Si / A polysilazane having an average atomic ratio of N of 0.7 to 3.0 or a modified product thereof. Further, it may be a homopolymer or a copolymer. Further, a copolymer with another structural unit may be used. The polysilazane solution used in the present invention may have a chain, cyclic, or crosslinked structure, or may have a plurality of these structures in a molecule at the same time. The polysilazane solution used in the present invention may contain a mixture of these polysilazanes, or may contain a mixture with another polymer.
[0017]
Examples of the structure of the polysilazane solution used in the present invention are shown below. The polysilazane comprising the structural unit represented by the general formula (I) is perhydropolysilazane, and its production method is described in, for example, JP-A-60-145903, D.C. Seeyferth et al. , Communication of Am. Cer. Soc. , C-13, January 1983. What is obtained by these methods is a mixture of polymers having various structures, but basically contains a chain portion and a cyclic portion in the molecule and has the following formula:
[0018]
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[0019]
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[0020]
A method for producing a polysilazane having a hydrogen group at R ¹ and R ² and a methyl group at R ³ in the general formula (II) is described in D. Seeyferth et al. , Polym. Preper. Am. Chem. Soc. , Div. Polym. Chem. , 25, 10 (1984). Porishizan obtained by this method, the repeating unit - (SiH 2 _{NCH 3)} - is a chain polymer and a cyclic polymer, either no cross-linked structure.
In the formula (II), a method for producing a polyorgano (hydro) silazane having a hydrogen atom for R ¹ and R ² and an organic group for R ³ is described in D. Seeyferth et al. , Polym. Preper. Am. Chem. Soc. , Div.
Polym. Chem. , 25, 10 (1984) and JP-A-61-89230. The polysilazane obtained by these methods, ^- (R 2 SiHNH) ^- as a repeating unit, and those having a cyclic structure mainly polymerization degree ^{3 ~ 5, (R 3 SiHNH} ) x ^[(R 2 _{SiH) 1 .5} N] _1-X (0.4 <X <1), some of which have both a chain structure and a cyclic structure in the molecule.
[0021]
In the above general formula (II), polysilazane having a hydrogen atom in R ¹ and organic groups in R ² and R ³ , or an organic group in R ¹ and R ² and a hydrogen atom in R ³ are-(R ¹ R ² It has a cyclic structure mainly having a degree of polymerization of 3 to 5, using SiNR ³ )-as a repeating unit.
[0022]
Next, representative examples of the polysilazane other than the general formulas (I) and (II) will be described. The following polysilazanes can be treated in the same manner as those having the structural unit of the general formula (II). Some polyorgano (hydro) silazanes include D.I. Seeyferth et al. , Communication of Am. Cer. Soc. , C-132, July 1984, have a crosslinked structure in the molecule. An example is as follows.
[0023]
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[0024]
Also, a polysilazane R ¹ Si (NH) _X or R ¹ SiX ₃ having a crosslinked structure obtained by ammonia decomposition of R ¹ SiX ³ (X: halogen) as described in JP-A-49-69717. and polysilazanes having the following structural formula obtained by copolymerization ammonolysis of R ² ₂ SiX ₂ can also be used as starting materials.
[0025]
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[0026]
The polysilazane used has a main skeleton composed of the unit represented by the general formula (I) or (II) as described above, and the unit represented by the general formula (I) or (II) is as described above. May also be cyclized as is evident, in which case the cyclic portion serves as a terminal group, and if such cyclization is not performed, the same as the terminals R ¹ , R ² , and R ³ of the main skeleton. Group or elemental hydrogen.
[0027]
Further, as a modified polysilazane, for example, a polymetallosilazane containing a metal atom, such as the following structure (where M, which is a metal atom in the side chain, may be crosslinked), can also be used as a starting material. .
[0028]
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[0029]
Other repeating units as described in JP-A-62-195024 _{[(SiH 2) p (NH)} q ] and _{[(SiH 2) r} O]
(Where p, q, and r are 1, 2, or 3, respectively)
A polysiloxazane having excellent heat resistance produced by reacting a polysilazane with a boron compound as described in JP-A-2-84437, JP-A-63-81222 and JP-A-63-191832. And polymetallosilazanes produced by reacting a polysilazane with a metal alkoxide as described in JP-A-2-77427, JP-A-1-138108, JP-A-1-138107, JP-A-203429. No. 1, 203,430, 4-63,833, and 3-320167 to increase the molecular weight (the former four of the above publications) and to improve the hydrolysis resistance. (The latter two), an inorganic silazane high polymer or a modified polysilazane, JP-A-2-175726, JP-A-5-86200, and JP-A-5-3200 No. 1293, can be used as well advantageous copolymerized silazane thickening of introducing organic components into polysilazanes as described in JP Nos. 3-31326 also.
[0030]
The polysilazane solution used in the present invention is preferably a low-temperature curing type polysilazane or modified polysilazane solution. The low-temperature curing type refers to a material which is ceramicized at a temperature of 450 ° C. or less, preferably 350 ° C. or less.
Such a low-temperature curing type polysilazane solution is not particularly limited as long as it can be ceramicized at the above temperature, and examples thereof include the following polysilazane or modified polysilazane solutions.
[0031]
Examples of the low temperature curing type polysilazane solution include a solution in which metal fine particles are added to an organic solvent solution of polysilazane, preferably perhydropolysilazane, such as a polysilazane solution described in JP-A-7-19698. it can. The metal fine particles are, for example, Au, Ag, Pd, Ni, and preferably Ag. The particle size of the metal fine particles is 0.5 μm or less, preferably 0.1 μm or less.
As an example of a modified polysilazane solution of a low-temperature curing type, as described in JP-A-6-240208, a hydrogen atom bonded to at least a part of silicon atoms in the entire skeleton of polysilazane reacts with an alcohol, Certain alcohol-added polysilazanes having side chains or terminal groups in which silicon atoms in the polysilazane are condensed with alcohols are exemplified. The alcohol is preferably an alcohol having a boiling point of 110 ° C. or higher, such as butanol, hexanol, octanol, nonanol, methoxyethanol, ethoxyethanol, and furfuryl alcohol.
[0032]
As the polysilazane solution used in the present invention, the following low-temperature curing type polysilazane solution can be used. For example, polysilazane added with a silicon alkoxide described in JP-A-5-238827 can be mentioned. This modified polysilazane is a polysilazane represented by the above general formula (I) or (II) and the following general formula (III):
Si (OR ⁴ ) ₄ (III)
(In the formula, R ⁴ may be the same or different and represents a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group having 1 to 20 carbon atoms, and at least one R ⁴ is the above-mentioned alkyl group or aryl group. A) a silicon alkoxide-added polysilazane having an alkoxide-derived silicon / polysilazane-derived silicon atom ratio in the range of 0.001 to 3 and a number average molecular weight of about 200 to 500,000 obtained by heating and reacting the silicon alkoxide represented by It is.
[0033]
Another example of low temperature ceramicized polysilazane is glycidol-added polysilazane described in JP-A-6-122852. This modified polysilazane has a glycidol / polysilazane weight ratio in the range of 0.001 to 2 and a number average molecular weight of about 1 to 2, which is obtained by reacting the polysilazane represented by the general formula (I) or (II) with glycidol. 200 to 500,000 glycidol-added polysilazanes.
[0034]
Still another example of the low temperature ceramicized polysilazane is acetylacetonato complex-added polysilazane described in JP-A-6-306329. The modified polysilazane is obtained by reacting the polysilazane represented by the general formula (I) or (II) with an acetylacetonite complex containing nickel, platinum, palladium or aluminum as a metal. An acetylacetonato complex-added polysilazane having a weight ratio in the range of 0.000001 to 2 and a number average molecular weight of about 200 to 500,000. The acetylacetonato complex containing the metal is represented by the general formula:
(CH ₃ COCHCOCH ₃ ) _n M
(Wherein, M represents an n-valent metal).
[0035]
Another example of the low temperature ceramicized polysilazane is polysilazane with a metal carboxylate described in JP-A-6-299118.
The modified polysilazane is a polysilazane represented by the general formula (I) or (II) and at least one selected from the group consisting of nickel, titanium, platinum, rhodium, cobalt, iron, ruthenium, osmium, palladium, iridium, and aluminum. Metal carboxylate having a weight ratio of metal carboxylate / polysilazane of 0.000001 to 2 and a number average molecular weight of about 200 to 500,000 obtained by reacting a metal carboxylate containing one kind of metal. It is an additional polysilazane.
The metal carboxylate has a general formula:
(RCOO) _n M
Wherein R is an aliphatic group or an alicyclic group having 1 to 22 carbon atoms, M represents at least one metal selected from the above metal group, and n is a valence of the metal M. Is a compound represented by:
The metal carboxylate may be an anhydride or a hydrate. The metal carboxylate / polysilazane weight ratio is preferably from 0.001 to 1, more preferably from 0.01 to 0.5.
[0036]
Further, the polysilazane solution used in the present invention is a composition in which amines and / or acids are added to polysilazane having a main skeleton composed of the structural unit represented by the general formula (I) or (II) or a modified product thereof. Can also be used as a starting material. This amine / acid-added polysilazane has the advantage that it can be converted to silica-based ceramics at low temperature and at high speed. Examples of the amines to be added include compounds represented by the general formula R ⁶ R ⁷ R ⁸ N (wherein R ⁶ to R ⁸ are an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkylsilyl group, an alkylamino group, an alkoxy group or In addition to primary, secondary and tertiary amines represented by a hydrogen atom), there are pyridines, DBU, DBN and the like, and the added acids include acetic acid, propionic acid and maleic acid. There are inorganic acids such as organic acids, hydrochloric acid, nitric acid and sulfuric acid. In addition, these amines and / or acids may be added after dissolving the raw material polysilazane in an ester solvent described later.
[0037]
The form of such a polysilazane or a modified polysilazane is arbitrary.
Therefore, any of fiber, bulk, powder and the like may be used.
The polysilazane solution used in the present invention is used as a solvent for dissolving polysilazane, mainly for polysilazane having a skeleton composed of the structural unit represented by the general formula (I) or a modified product thereof, as described in (i) and (ii) below. ) Is used.
(I) aromatic compounds such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, diethylbenzene, trimethylbenzene, and triethylbenzene; (ii) cyclohexane, cyclohexene, decahydronaphthalene and dipentene.
In addition, at least one compound selected from the following (i) to (iii) is used for polysilazane having a skeleton composed of the structural unit represented by the general formula (II) or a modified product thereof.
(I) aromatic compounds such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, diethylbenzene, trimethylbenzene and triethylbenzene; (ii) n-pentane, i-pentane, n-hexane, i-hexane, n-heptane and i-heptane , N-octane, i-octane, n-nonane, i-nonane, n-decane, i-decane, and other saturated monovalent hydrogen compounds; (iii) ethylcyclohexane and dipentene.
[0038]
As a method for dissolving polysilazane in the above-mentioned solvent, any method can be adopted, but the following method is generally employed.
(1) The above solvent is added to polysilazane, and the mixture is simply stirred.
(2) The polysilazane solution is gradually replaced with the above-mentioned solvent having a high boiling point using a distillation apparatus such as a rotary evaporator.
Since polysilazane easily reacts with water, it is necessary to remove water from the solvent by adding molecular sieve or the like before use. The water content of the solvent is preferably 100 ppm or less. Further, the temperature at which the polysilazane is dissolved in the solvent is not particularly limited, but generally, a temperature from the freezing point to the boiling point of the solvent is employed. The atmosphere in which the dissolution is performed is not particularly limited. However, since polysilazane easily reacts with moisture, a dry air or dry nitrogen atmosphere is preferable.
[0039]
If necessary, a suitable filler and / or extender can be added to the polycisane organic solvent solution used in the present invention. The addition amount of the filler is in the range of 0.05 to 10 parts by weight based on 1 part by weight of polysilazane, and the particularly preferable addition amount is in the range of 0.2 to 3 parts by weight. The polysilazane organic solvent solution used in the present invention may further contain various pigments, a leveling agent, an antifoaming agent, an antistatic agent, an ultraviolet absorber, a pH adjuster, a dispersant, a surface modifier, a plasticizer, a drying agent, if necessary. Accelerators, anti-flow agents, and the like may be added. The concentration after dissolving the polysilazane is not particularly limited, but is usually 0.01 to 80% by weight, preferably 0.1 to 50% by weight.
[0040]
After applying the polysilazane organic solvent solution used in the present invention, it can be easily converted to a silica coating by drying and baking. In forming the silica coating, after a heat treatment at 150 ° C. or lower, a low-temperature forming method by exposing to steam and / or immersing in distilled water containing a catalyst, or immersing or immersing in an aqueous solution containing amines and / or acids. It is also possible to use a low-temperature forming method by contacting with steam generated from an aqueous solution, or by using a coating solution to which amines and / or acids are added, and then contacting with steam after coating.
[0041]
【The invention's effect】
The present invention provides a structure as described in claim 1, that is, an organic solvent solution of polysilazane is applied to the entire inner wall of a vacuum chamber formed of a metal material to form a coating layer of a ceramicized silica coating. Therefore, the coating layer made of the silica film has a smooth and high hardness (9H) surface, so that a high degree of airtightness is achieved and degassing is prevented. Therefore, the baking process, which is a complicated operation required in the related art, is not required, so that the complexity of manufacturing the vacuum chamber and the cost can be reduced.
[0042]
In addition, when the present invention is carried out in a vacuum chamber using a stainless steel material, based on the formation of the coating layer, the removal of dirt on the surface thereof is extremely easily performed. It is also suitable as an implementation for preventing contamination.
[0043]
The thickness of the coating layer is about several microns, preferably about 1 micron. Therefore, the coating layer is formed by a general coating method such as brush, spatula, or spray. It can be formed depending on the application operation based on the above means. Therefore, the operation is achieved very simply.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a vacuum chamber to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a sectional view showing a main part of the present invention.
[Explanation of symbols]
A vacuum chamber B coating layer

Claims (3)

金属材料で形成された真空用チャンバーの内壁全体に、ポリシラザンの有機溶媒溶液が塗布されセラミック化されたシリカ被膜によるコーティング層を形成してなる真空用チャンバー。A vacuum chamber in which an organic solvent solution of polysilazane is applied over the entire inner wall of a vacuum chamber made of a metal material to form a coating layer of a ceramicized silica coating. 真空用チャンバーとしてステンレス材料で形成したものを用いて成る請求項１に記載の真空用チャンバー。2. The vacuum chamber according to claim 1, wherein the vacuum chamber is formed of a stainless steel material. コーティング層の厚さを１ミクロン程度とするように構成した請求項１または請求項２に記載の真空用チャンバー。3. The vacuum chamber according to claim 1, wherein the coating layer has a thickness of about 1 micron.

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