JP2913537B2 - 防食構造 - Google Patents

防食構造

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JP2913537B2
JP2913537B2 JP11031295A JP11031295A JP2913537B2 JP 2913537 B2 JP2913537 B2 JP 2913537B2 JP 11031295 A JP11031295 A JP 11031295A JP 11031295 A JP11031295 A JP 11031295A JP 2913537 B2 JP2913537 B2 JP 2913537B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体製造装置、特に
ドライエッチング装置の排気に用いる、ターボ分子ポン
プその他の真空ポンプの防食構造に関する。
【0002】
【従来の技術】ターボ分子ポンプを半導体製造装置の排
気ポンプとして用いる場合、この種の装置の中には腐食
作用の強いガスを使用するものがあるため、そのガスや
反応生成物に晒されるターボ分子ポンプの回転翼や固定
翼は、耐食性に優れた材料で製作しておく必要がある。
【0003】一方、ターボ分子ポンプは回転翼を高速回
転させることにより排気作用を生じさせるものであるた
め、回転翼については高力アルミ合金を用いて形成し、
また回転翼に対向する固定翼についても、成形加工性や
コストの面からアルミ合金を用いて形成している。
【0004】しかし、アルミ合金は半導体製造装置や真
空ポンプの構成材料として通常用いられるステンレス鋼
(SUS304等)に比し、耐食性に劣り、このままで
は上述のガスに対する耐食性を満足できないため、加工
成形後のアルミ合金表面には何らかの防食処理を施す必
要がある。
【0005】このような観点から、従来はこの種の防食
処理としてアルミ合金からなる回転翼と固定翼の全面
に、無電解のNi−P合金メッキ被膜を20μmの厚さ
で形成するものとしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近開
発されるに至ったアルミ合金用の反応性イオンエッチン
グ装置(RIE)のように、Cl2 ,CCl4 ,BCl
3 等の腐食作用の強い塩素系ガスを使用する装置におい
ては、従来の20μm厚の無電解Ni−P系合金メッキ
被膜では、十分な防食作用を果たすことができず、母材
のアルミ合金に孔食が発生し、アルミ合金の腐食と、メ
ッキ膜の膨れや剥離が起こる等の事例が出てきた。この
ような腐食のメカニズムは次の通りである。
【0007】アルミ合金のエッチングは、塩素系ガスを
イオン化し、その塩素イオンをシリコン基板上のアルミ
膜に衝突させ、これによりエッチングを実行するもので
あるが、その際大量に発生する反応生成物(AlC
3 )の蒸気が、排気の途中で温度が低く圧力が高くな
る場所、すなわち、このイオンエッチング装置の排気ポ
ンプとして用いられているターボ分子ポンプの内面に付
着折出する。このような付着生成物(AlCl3 )の昇
華温度は1atmでは178℃、0.3Torrでは約
40℃である。
【0008】それ故、この種の付着生成物(AlC
3 )はポンプの停止、リーク等によって大気中の水分
と反応し、HCl、すなわち塩素イオンを生成する。ま
た定期的なメンテナンスの際、洗浄除去を行うときに
も、水分と反応して塩素イオンを生成することがある。
【0009】特に、塩素イオンはアルミ合金やステンレ
ス鋼の不働態被膜を簡単に破壊し孔食を引き起こし、一
度孔食が起きると、そこは局部電池となるため加速的に
腐食が進行する。
【0010】また、このイオンエッチング装置では、C
2 やBCl3 のような腐食作用の強い原料ガスについ
ても一部がそのままターボ分子ポンプを通じて排気され
るので、これが当該ターボ分子ポンプの内面に吸着し、
上記と同様に塩素イオンを生成する場合もある。
【0011】以上のように塩素イオンが大量に発生する
のであるが、このような大量の塩素イオンの存在に対し
ては、従来回転翼や固定翼に防食処理として施していた
20μm厚の無電解Ni−P系合金メッキ膜では、母材
のアルミ合金を完璧に防護することができない。
【0012】つまり、メッキ膜中に存在する細孔(ピン
ホール)から塩素イオンが容易に侵入し、アルミ素地ま
で達した所で孔食が起きるのであり、このようにして孔
食が起きると、メッキ膜中に存在するNi合金との関係
から、局部電池作用がより一層増幅され、これにより激
しく孔食が進行し、そして腐食生成物がメッキ膜を押し
上げ、メッキ膜の剥離が生じる。
【0013】なお、上記のような無電解メッキ処理は、
通常の電気メッキ処理と異なり、凹部や穴の内側にも平
坦部と同一の厚みで膜を成長させることができる点では
防食用被膜の形成処理としては好ましく、もちろんNi
−P合金自身も塩素イオンに犯されることはない。
【0014】しかし、無電解メッキ処理とはいえ、被膜
中のピンホールを完全になくすことはできず、特に機械
加工面あるいは放電加工面の凹部や、アルミ組織の不均
一な箇所にはメッキが着かない場所がある。この点から
見ると、無電解メッキ処理の対象がアルミの場合には、
アルミ表面からメッキ表面までの間を貫通するピンホー
ルが生じることもあると考えられる。そして、このよう
な貫通のピンホールを現在のメッキ技術で完璧になくす
ことは困難であり、そのままでは塩素イオンがメッキ表
面から当該ピンホールを経てアルミ素地まで到達し、こ
れによりアルミの腐食が生じることは避けられない。
【0015】この発明は上述の事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところはアルミ合金、鉄等からな
る金属部品の腐食を抑制し、その寿命を延ばすのに好適
な防食構造を提供することにある。
【0016】
【0017】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、半導体製造装置の塩素系ガス排気に用
いるターボ分子ポンプの塩素系ガスに接するアルミ合金
部に、20μm厚程度のNi−P系合金のメッキ膜を設
け、上記メッキ膜上に、フッ素樹脂薄膜形成用の処理液
に浸漬後、乾燥してフッ素樹脂の防護膜を形成したこと
を特徴とする。
【0018】
【作用】この発明では、メッキ膜の表面に開口している
ピンホールに防護膜のフッ素樹脂が入り込み、これによ
りピンホールの開口部が塞がれ、金属部品表面(素地)
への塩素イオンの侵入経路が閉ざされる、および、メッ
キ膜の表面をフッ素樹脂の防護膜が覆うため、金属部品
全体として表面の発水性が向上し、AlCl3 、塩素系
ガス等、腐食の原因となる物質が吸着し難くなる。
【0019】
【実施例】以下、この発明に係る防食構造について図1
ないし図5を用いて詳細に説明する。
【0020】この防食構造は図1に示すように金属部品
1の表面にメッキ膜2を有し、このメッキ膜2の上にさ
らに防護膜3を備えるもので、メッキ膜2はNi−P系
合金により、また防護膜3はフッ素樹脂により形成され
ている。
【0021】ターボ分子ポンプのアルミ合金部として周
知の回転翼、固定翼を腐食から保護するには、その回転
翼、固定翼の一部でなく全表面に、上記Ni−P系合金
のメッキ膜2を設け、このメッキ膜2の上にさらに上記
フッ素樹脂の防護膜3を設ける。
【0022】なお、回転翼のみがアルミ合金から形成さ
れ、固定翼は鉄系材料から形成されている場合でも、ア
ルミ合金の回転翼のみならず、鉄製固定翼の全表面にも
上記と同様にNi−P系合金のメッキ膜2とフッ素樹脂
の防護膜3をその順に重ねて設けることができる。
【0023】このようなメッキ膜2と防護膜3との2層
構造は次の処理を経て作成することができる。
【0024】先ず、回転翼、固定翼の全表面に、公知の
無電解Ni−P合金メッキ処理を施し、Ni−P合金の
メッキ膜2を形成する。
【0025】すなわち、回転翼、固定翼につき所定の前
処理を行った後、規定の浴組成のメッキ浴中に当該回転
翼と固定翼を浸漬し、これにより回転翼および固定翼の
全表面にNi−P合金メッキ膜を形成する。
【0026】Ni−P合金メッキ膜は厚く着けるほど、
それだけ耐孔食性の向上を図ることができる。これは膜
厚を厚く形成すると、膜の成長の途中で膜内のピンホー
ルが塞がり、表面に開口するピンホールの数が減り、こ
のためメッキ表面からアルミ素地への塩素イオン侵入量
が減少するからであると考えられる。したがって、経済
性も考慮に入れると、第1のメッキ膜2として形成する
Ni−P合金メッキ膜は20μm厚程度とするのが好適
である。
【0027】次に、メッキ膜2形成後の回転翼と固定翼
の全表面に、フッ素樹脂の薄膜を形成する、つまり当該
メッキ膜2の上に、さらに防護膜3としてフッ素樹脂の
薄膜を設ける。
【0028】フッ素樹脂の薄膜は例えば下記組成の処理
(フッ素樹脂薄膜形成用の処理液)を用いて次のよう
に形成することができる。 1.フロロコートEC−104(商品名、旭硝子(株)
製)…1容 2.フッ素系潤滑剤AG−Lub−S(商品名、旭硝子
(株)製)…1/5容 3.トリクロロトリフルオロエタン…1容 すなわち、回転翼、固定翼をトリクロロトリフルオロエ
タンに1分間程度浸漬し、脱脂した後、その溶剤を振り
切る。
【0029】その後、当該回転翼、固定翼を上記処理液
に30秒間浸漬する。このとき処理液は激しく攪拌す
る。
【0030】浸漬完了後は、直ちに処理液より回転翼、
固定翼を取り出し、この回転翼、固定翼から処理液を除
去する。除去は回転翼、固定翼の回転による振り切りに
よるものとする。そして処理液除去後は、回転翼、固定
翼を室内で10分間自然乾燥する。
【0031】このような処理を経ると、メッキ膜2の上
に、さらに防護膜3としてフッ素樹脂の薄膜が形成さ
れ、メッキ膜2と防護膜3の2層構造となる。
【0032】なお、フッ素系潤滑剤を省略することもで
きる。
【0033】すなわち、本実施例の防食構造にあって
は、アルミ合金からなる回転翼、固定翼その他の金属部
品1の表面に、Ni−P系合金のメッキ膜2を設け、さ
らにその上に、フッソ樹脂の防護膜3を設けたものであ
る。このため母材の金属部品への塩素イオン侵入量が可
及的に減少し、軽度の孔食しか起こらず、金属部品の寿
命が伸びる。
【0034】このような塩素イオン侵入量の減少作用
は、図1に示すようにメッキ膜2の表面に開口している
ピンホールHに防護膜3のフッ素樹脂が入り込み、これ
によりピンホールHの開口部が塞がれ、金属部品表面
(素地)への塩素イオンの侵入経路が閉ざされる、およ
び、メッキ膜2の表面をフッ素樹脂の防護膜3が覆うた
め、金属部品全体として表面の発水性が向上し、AlC
3 、塩素系ガス等、腐食の原因となる物質が吸着し難
くなることによるものと考えられる。
【0035】以上の作用効果は実験によって確認されて
いる。次にその実験について説明する。
【0036】この実験は、金属部品1としてターボ分子
ポンプの回転翼(2000番系高力アルミ合金)を用
い、これに下記(1)および(2)の処理を施し本願発
明品と従来品を作成し、これらの実験試料をデシケータ
内に並べ、そしてデシケータの底部には水で希釈した塩
酸を入れておく。このようにして上記実験試料を塩酸の
蒸気中に暴露したものであり、このとき塩酸濃度は18
ppm以上、暴露時間は148時間とした。
【0037】(1)無電解Ni−P合金メッキ処理(2
0μm厚)、およびその後にフッ素樹脂膜の形成処理…
本願発明品 (2)無電解Ni−P合金メッキ処理(20μm厚)…
従来品 そして、この実験終了後、各実験試料の一部、具体的に
は回転翼先端部を断面し、これを金属顕微鏡で観察し写
真撮影したところ、従来品では、図4および図5に示す
如く激しい孔食が全面で発生し、腐食生成物がメッキを
盛り上げ、メッキの剥離が生じている場所が認められ
る。これに対し、本願発明品では、図2および図3に示
す如く孔食が一部で発生してはいるものの、その程度は
軽いものであることが分かる。
【0038】なお、本実施例の防食構造は、アルミ合金
の防食対策として好適であるが、アルミ合金以外の材
料、たとえば鉄系材料からなる金属部品の防食構造とし
て適用してもよい。
【0039】本実施例の防食構造は、半導体製造装置の
ガス排気に用いるターボ分子ポンプの、アルミ合金部そ
の他の金属材料部のみならず、例えば次のような他の金
属部品にも適用することができる。
【0040】(1)半導体製造装置のガス排気に用いる
ドライポンプのアルミ合金部、またはアルミ合金部とそ
の他の金属材料部 (2)同装置へのガス供給若しくは同装置からのガス排
気に用いる配管の内面、または内外両面 (3)上記配管のバルブの、少なくとも可動部 (4)同装置のチャンバ内の、少なくとも可動部および
摺動部
【0041】
【発明の効果】この発明に係る防食構造にあっては、上
記の如く、ターボ分子ポンプの塩素系ガスに接するアル
ミ合金部に、20μm厚程度のNi−P系合金のメッキ
膜を設け、上記メッキ膜上に、フッ素樹脂薄膜形成用の
処理液に浸漬後、乾燥してフッ素樹脂の防護膜を形成し
て、メッキ膜中に存在する細孔を塞ぐものである。この
ため母材の金属部品への塩素イオン侵入量が可及的に減
少し、軽度の孔食しか起こらず、金属部品の長寿命化を
図れる。
【0042】なお、このような塩素イオン侵入量の減少
作用は、メッキ膜の表面に開口しているピンホールに防
護膜のフッ素樹脂が入り込み、これによりピンホールの
開口部が塞がれ、素地(金属部品表面)への塩素イオン
の侵入経路が閉ざされる、および、メッキ膜の表面をフ
ッ素樹脂の防護膜が覆うため、金属部品全体として表面
の発水性が向上し、AlCl3 、塩素系ガス等、腐食の
原因となる物質が吸着し難くなることによるものと考え
られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る防食構造の説明図。
【図2】本願発明品の一断面を示す金属組織の写真。
【図3】本願発明品の他の断面を示す金属組織の写真。
【図4】従来品の一断面を示す金属組織の写真。
【図5】従来品の一断面を示す金属組織の写真。
【符号の説明】
1 金属部品 2 メッキ膜 3 防護膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/3065 H01L 21/302 B (56)参考文献 特開 昭57−114656(JP,A) 特開 昭62−263993(JP,A) 特開 昭64−80474(JP,A) 特開 平3−174494(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B32B 15/08 B05D 7/24 C23F 4/00 C23F 15/00 F04D 19/04 H01L 21/302 H01L 21/3065

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体製造装置の塩素系ガス排気に用い
    るターボ分子ポンプの塩素系ガスに接するアルミ合金部
    に、20μm厚程度のNi−P系合金のメッキ膜を設
    け、上記メッキ膜上に、フッ素樹脂薄膜形成用の処理液
    に浸漬後、乾燥してフッ素樹脂の防護膜を形成したこと
    を特徴とする防食構造。
JP11031295A 1995-04-12 1995-04-12 防食構造 Expired - Lifetime JP2913537B2 (ja)

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