JPH08281868A - 防食構造 - Google Patents

防食構造

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JPH08281868A
JPH08281868A JP11031295A JP11031295A JPH08281868A JP H08281868 A JPH08281868 A JP H08281868A JP 11031295 A JP11031295 A JP 11031295A JP 11031295 A JP11031295 A JP 11031295A JP H08281868 A JPH08281868 A JP H08281868A
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修二 山根
Shohei Natori
昭平 名取
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 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。 【構成】 金属部品1の表面にメッキ膜2を設け、この
メッキ膜2の上にさらに防護膜3を設ける。メッキ膜2
はNi−P系合金により形成し、また防護膜3はフッ素
樹脂により形成する。防護膜3のフッ素樹脂はメッキ膜
2の表面に開口しているピンホールHに入り込み、これ
によりピンホールHの開口部を塞ぎ、素地(金属部品1
表面)への塩素イオンの侵入経路を閉ざすものである。

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】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は金属部品の表面に、Ni−P
系合金のメッキ膜を設け、このメッキ膜の上に、フッ素
樹脂の防護膜を設けたことを特徴とする。
【0017】請求項2記載の発明は、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、少なくともアル
ミ合金部に、Ni−P系合金のメッキ膜を設け、このメ
ッキ膜の上に、フッ素樹脂の防護膜を設けたことを特徴
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
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】半導体製造装置のガス排気に用いるドラ
ッグ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 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 上記配管のバルブの、少なくとも可動部 同装置のチャンバ内の、少なくとも可動部および摺動
【0041】
【発明の効果】この発明に係る防食構造にあっては、上
記の如く金属部品の表面に、Ni−P系合金のメッキ膜
を設け、さらにその上に、フッソ樹脂の防護膜を設けた
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
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年4月1日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0040
【補正方法】変更
【補正内容】
【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

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属部品の表面に、Ni−P系合金のメ
    ッキ膜を設け、このメッキ膜の上に、フッ素樹脂の防護
    膜を設けたことを特徴とする防食構造。
  2. 【請求項2】 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、少なくともアルミ合金部に、Ni−P
    系合金のメッキ膜を設け、このメッキ膜の上に、フッ素
    樹脂の防護膜を設けたことを特徴とする防食構造。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003503597A (ja) * 1999-06-30 2003-01-28 ラム リサーチ コーポレーション 半導体処理装置の耐腐食性部材およびその製造方法
JP2005325792A (ja) * 2004-05-17 2005-11-24 Osaka Vacuum Ltd ターボ分子ポンプ
US7323221B2 (en) 2001-12-22 2008-01-29 Leybold Vakuum Gmbh Coating of objects
US8119243B2 (en) 2005-08-27 2012-02-21 Oerlikon Leybold Vacuum Gmbh Coated articles

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