(57)【要約】【課題】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より、ガス抜け等従来の問題を解消した新規の真空用チャンバーの提供を図る。【解決手段】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【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【発明の詳細な説明】
【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】
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【００１４】
【化２】
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【００１５】
（上記の式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３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、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３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】
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【００１９】
【化４】
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【００２０】
前記一般式（ＩＩ）でＲ１及びＲ２水素原子、Ｒ３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  −（ＳｉＨ２ＮＣＨ３）−  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Ｒ１及びＲ２に水素原子、Ｒ３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、  −（Ｒ２ＳｉＨＮＨ）−  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、（Ｒ３ＳｉＨＮＨ）ｘ〔（Ｒ２ＳｉＨ）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Ｒ１に水素原子、Ｒ２、Ｒ３に有機基を有するポリシラザン、またはＲ１及びＲ２に有機基、Ｒ３に水素原子を有するものは  −（Ｒ１Ｒ２ＳｉＮＲ３）−  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】
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【００２４】
また、特開昭４９−６９７１７号公報に記載されているようなＲ１ＳｉＸ３（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Ｒ１Ｓｉ（ＮＨ）Ｘ、あるいはＲ１ＳｉＸ３及びＲ２２ＳｉＸ２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】
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【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Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３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】
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【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
〔（ＳｉＨ２）ｐ（ＮＨ）ｑ〕及び〔（ＳｉＨ２）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（ＯＲ４）４                  （ＩＩＩ）
（式中、Ｒ４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Ｒ４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：
（ＣＨ３ＣＯＣＨＣＯＣＨ３）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Ｒ６Ｒ７Ｒ８Ｎ（式中Ｒ６  〜  Ｒ８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
【図１】
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【図２】
2004230283.tif 000011