(57)【要約】【課題】プラズマ酸化を行う真空処理システムでは、反応性の強いガスを排気するため、真空ポンプを耐食性の高い材料によって構成する必要があり、この結果、真空ポンプを軽量且つ小型にできないと言う問題があった。【解決手段】真空ポンプを構成する部材をアルミニウムまたはアルミニウム合金によって構成すると共に、当該部材表面に、プラズマ酸化処理、酸素ラジカルによる酸化処理を施すことにより、緻密で平坦なアルミニウム酸化物被膜を形成し、これによって、耐食性の高い真空ポンプを構成する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気すべき気体の吸入口と前記気体の吐出口とを有する排気ポンプであって、前記気体に曝される部材はアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり，前記部材はプラズマ処理によって酸化された酸化物被膜を表面層として有していることを特徴とする排気ポンプ。
【請求項２】
排出すべき媒体の吸入口と前記媒体の吐出口とを有する排気ポンプであって、前記媒体に曝される部材はアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり，前記部材は酸素ラジカルによって酸化された酸化物被膜を表面層として有していることを特徴とする排気ポンプ。
【請求項３】
前記表面層は希ガス成分を微量含むアルミニウムまたはアルミニウム合金の酸化物被膜であることを特徴とする請求項１または２記載の排気ポンプ。
【請求項４】
前記希ガス成分は，クリプトンまたはキセノンであることを特徴とする請求項３記載の排気ポンプ。
【請求項５】
排気すべき気体の吸入口と前記気体の吐出口とを有する排気ポンプであって、前記気体に曝される部材はマグネシウム、ストロンチウム、バリウム、ジルコニウム、及び、ハフニウムからなる群から選ばれた少なくとも一つを含有するアルミニウム合金からなり、前記部材は、前記気体に曝される部分の表面層として酸化物被膜を有し，前記酸化物被膜はアルミニウムの酸化物を含んでいることを特徴とする排気ポンプ。
【請求項６】
前記酸化物被膜は、更に、マグネシウム，ストロンチウム、バリウム、ジルコニウム、及び、ハフニウムの各酸化物のうちの少なくとも一つの酸化物とを含んでいることを特徴とする請求項５記載の排気ポンプ。
【請求項７】
前記アルミニウム合金は，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｚｎの含有率がいずれも０．０１重量％以下であることを特徴とする，請求項１〜５のいずれかに記載の排気ポンプ。
【請求項８】
真空処理システムに使用され、前記真空システムから排気すべき媒体に曝される部材がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、更に、前記媒体に曝される部分に、プラズマ処理によって酸化された酸化物被膜を表面層として有することを特徴とする真空ポンプ。
【請求項９】
真空処理システムに使用され、前記真空処理システムから排気すべき媒体に曝される部材がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり，更に、前記媒体に曝される部分に、酸素ラジカルによって酸化された酸化物被膜を表面層として有することを特徴とする真空ポンプ。
【請求項１０】
前記表面層は希ガス成分を微量含むアルミニウムまたはアルミニウム合金の酸化物被膜であることを特徴とする請求項８または９記載の真空ポンプ。
【請求項１１】
前記希ガス成分はクリプトンまたはキセノンであることを特徴とする請求項１０に記載の真空ポンプ。
【請求項１２】
真空処理システムに使用され、前記真空システムから排気すべき媒体に少なくとも一部が曝される真空ポンプであって、前記媒体に曝される部分に、マグネシウム，ストロンチウム、バリウム、ジルコニウム、及び、ハフニウムからなる群から選ばれた少なくとも一つを含有するアルミニウム合金からなり，更に、アルミニウムの酸化物を表面層として含んでいることを特徴とする真空ポンプ。
【請求項１３】
前記表面層は、マグネシウム，ストロンチウム、バリウム、ジルコニウム、及び、ハフニウムの各酸化物のうちの少なくとも一つの酸化物を含んでいることを特徴とする請求項１２記載の真空ポンプ。
【請求項１４】
前記アルミニウム合金はＦｅ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｚｎの含有率が，いずれも０．０１重量％以下であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の真空ポンプ。
【請求項１５】
前記真空処理システムはプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であることを特徴とする請求項８〜１４のいずれかに記載の真空ポンプ。
【請求項１６】
前記媒体は反応性の強いガスまたは薬液であることを特徴とする請求項８〜１５のいずれかに記載の真空ポンプ。
【請求項１７】
排出すべき媒体の吸入口と、前記媒体の吐出口とを有するポンプであって、前記媒体に曝されるポンプ部材はアルミニウムを含む鉄によって形成され母材を有し、プラズマ処理によって酸化された前記アルミニウムの酸化物被膜を表面層として有していることを特徴とするポンプ。
【請求項１８】
排出すべき媒体の吸入口と、前記媒体の吐出口とを有し、前記媒体に曝される部材はアルミニウムを含む鉄によって形成された母材を有し、酸素ラジカルによって酸化された前記アルミニウムの酸化物被膜を表面層として有していることを特徴とするポンプ。
【請求項１９】
前記母材はアルミニウムを３〜７重量％含有するステンレススチールであることを特徴とする請求項１７または１８記載のポンプ。
【請求項２０】
前記表面層は希ガス成分を微量含む前記アルミニウムの酸化物被膜であることを特徴とする請求項１７〜１９のいずれかに記載のポンプ。
【請求項２１】
前記アルミニウムの酸化物被膜は少なくとも前記媒体に曝される部分の表面に形成されていることを特徴とする請求項１７〜２０のいずれかに記載のポンプ。
【請求項２２】
アルミニウムを含む鉄によって形成された母材を有し、プラズマ処理によって酸化された前記アルミニウムの酸化物被膜を表面層として有していることを特徴とするポンプ。
【請求項２３】
アルミニウムを含む鉄によって形成された母材を有し、酸素ラジカルによって酸化された前記アルミニウムの酸化物被膜を表面層として有していることを特徴とするポンプ。
【請求項２４】
前記母材はアルミニウムを３〜７重量％含有するステンレススチールであることを特徴とする請求項２２または２３記載の真空ポンプ。
【請求項２５】
前記表面層は希ガス成分を微量含む前記アルミニウムの酸化物被膜であることを特徴とする請求項２２〜２４のいずれかに記載のポンプ。
【請求項２６】
前記アルミニウムの酸化物被膜は少なくとも前記媒体に曝される部分の表面に形成されていることを特徴とする請求項２２〜２５のいずれかに記載のポンプ。
【請求項２７】
アルミニウムを含む鉄によって形成された母材を有し、酸素ラジカルによって酸化された前記アルミニウムの酸化物被膜を表面層として有していることを特徴とする真空ポンプ。
【請求項２８】
前記アルミニウムの酸化物被膜は少なくとも前記媒体に曝される部分の表面に形成されていることを特徴とする請求項２７記載の真空ポンプ。
【請求項２９】
真空システムから排気される媒体に曝される真空ポンプ部材の製造方法において、前記真空ポンプ部材をアルミニウムを含む金属によって形成し、当該真空ポンプ部材をプラズマ処理または酸素ラジカル雰囲気で処理して、アルミニウムの酸化物被膜を形成することを特徴とする真空ポンプ部材の製造方法。
【請求項３０】
前記金属はアルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項２９記載の真空ポンプ部材の製造方法。
【請求項３１】
前記金属はアルミニウムを３〜７重量％含むステンレススチールであることを特徴とする請求項２９記載の真空ポンプ部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ポンプに関し、特に、真空処理システムに使用される真空ポンプ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体装置等の製造に使用される真空処理システムには、クラスタタイプのシステムと、インラインタイプのシステムがあり、これらのシステムはいずれも複数のチャンバ及び被処理部材（ウェハー、ガラス基板）を移送する移動機構を備えている。これらの真空処理システムでは、各チャンバにおいて大気圧より低い状態（即ち、真空状態）で、被処理部材に種々の被膜形成、エッチング等の各種の処理が施される。この関係で、真空処理システムを構成する各チャンバには、チャンバ内を排気する複数の真空ポンプが設けられている。また、真空処理システムは、ウェハー、ガラス基板等、被処理部材の大型化と共に大きくなり、重量も通常の運搬手段では運べない程、重くなる傾向にある。
【０００３】
最近、特定のチャンバ内でプラズマ酸化或いは酸素ラジカル酸化を行うプラズマ処理システムが提案されており、当該プラズマ処理システムには、クラスタタイプの真空処理システムが用いられている。このようなプラズマ処理システムでは、排気される媒体であるガス等は非常に反応性が強いため、真空ポンプ自体、反応性の強い媒体によって腐食されない材料で構成される必要がある。
【０００４】
この種の処理システムには、排気用真空ポンプとして、ターボ分子ポンプ、クライオポンプ、ブースターポンプ、ドライポンプ、及び、スクロールポンプ等、種々のポンプが使用されている。これらの真空ポンプは吸入ポートと吐出ポートとを備えたケーシング内に収容されたロータ、ブレード、シャフト、ギア等の真空ポンプ部材を含んでいる。
【０００５】
通常、真空ポンプを構成する真空ポンプ部材はジュラルミン等のアルミ合金或いはステンレススティール等によって形成されているが、真空ポンプの軽量化の点では、アルミニウム合金が好ましい。
【０００６】
しかしながら、アルミニウム合金によって形成された真空ポンプをプラズマ処理システムの真空ポンプとして使用した場合、プラズマによって各種ガスが解離した際のイオンをはじめとする活性種、腐食性ガス等の媒体によって真空ポンプ内壁が腐食してしまうため、アルミニウム合金によって形成された真空ポンプはプラズマ処理システムには使用できない。一方、ステンレススティールによって形成された真空ポンプも、活性種等の媒体に対して充分な耐食性が得られない。これらの問題はプラズマ処理システムの真空ポンプに限ったものではなく、腐食性の媒体を排出するポンプ一般に言えることである。
【０００７】
更に、特許文献１に示されている陽極酸化処理を真空ポンプに適用して、アルミニウム或いはアルミニウム合金で形成された部材の表面に、耐食性のあるアルミナ膜（Ａｌ２Ｏ３）を形成することが提案されている。
【０００８】
実際、特許文献２には、陽極酸化されたクライオパネルを供えたクライオポンプが記載されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−２１６５８９号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開２００３−２１０６２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、陽極酸化処理によって形成されたＡｌ２Ｏ３の被膜は基本的には多孔質の膜であり表面も凹凸状になっている。そのため、例えばＣｌ系ガス，Ｆ系ガス，ＨＣｌ，Ｈ２ＳＯ４，ＨＦ等の反応性の強いガスまたは薬液に対して、陽極酸化処理されたＡｌ２Ｏ３被膜の耐食性は非常に低い。
【００１２】
また、陽極酸化されたＡｌ２Ｏ３被膜に高温の水蒸気にあてるなどして，膜の分子に水分を吸い込ませて膨張させ，空隙を埋めるなどの後処理が施すことも行われている。
【００１３】
しかしながら、上記したような後処理が施されても，一般的に高い減圧度での処理が実施されるプラズマ装置用ガス排気真空ポンプ部材に、陽極酸化処理したアルミニウム合金を使用すると所定の減圧度に達するまで非常な時間を要する。
【００１４】
これは、陽極酸化処理したアルミニウム合金の表面の酸化物被膜が本質的には多孔質であるため，アウトガスの問題や膜内に形成されて残っている空隙の存在により，所定の減圧度まで真空引きするのに必要以上の時間がかかることに起因している。
【００１５】
また、アルミニウム合金に無電解ニッケルメッキを施した場合、ニッケルが触媒となり、例えばＳｉＨ４、Ｂ２Ｈ６、ＰＨ３、ＡｓＨ３、ＣｌＦ３のガスは分解して腐食性ガス及び生成物の発生を促進する。
【００１６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり，その目的は真空処理システムにおいて腐食性ガスに対して使用可能な真空ポンプを提供することである。
【００１７】
本発明の他の目的は小型で且つ軽量な真空ポンプを提供することである。
【００１８】
本発明の更に他の目的は反応性の強いガスまたは薬液に対して高い耐食性を有するポンプを提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明のポンプは、排出する媒体に曝される部分がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、且つ、プラズマ処理によって酸化された酸化物被膜を有することを特徴としている。
【００２０】
前記プラズマ処理によって酸化された酸化物被膜としては、例えば、プラズマによって発生させた酸素ラジカルによって酸化された酸化物被膜を一例として挙げることができる。
【００２１】
本発明者等の研究によれば，プラズマ処理，たとえばプラズマによって生成された酸素ラジカルによってアルミニウムまたはアルミニウム合金の表面に成膜された酸化物被膜は、極めて密でかつ表面がフラットな性質を有し，しかも、膜内には空隙が殆ど存在しないものとなっていることが確認された。また、前記酸化物被膜は強固で耐食性も向上していることがわかった。
【００２２】
したがって，このような被膜を有する部材をポンプ、特に、反応性の強い媒体に接触するポンプ部材として使用することによって，所定の減圧度までの真空引き時間を従来よりも短縮することができ、耐食性も向上することが判明した。酸素ラジカルによる酸化は，後述するが，たとえば酸素含有ガスをプラズマ化してこれらアルミニウムまたはアルミニウム合金の表面を該プラズマ処理することによってなされる。
【００２３】
また、本発明のポンプの部材はアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり，前記真空ポンプ部材表面には，希ガス成分を微量含むアルミニウムまたはアルミニウム合金の酸化物被膜を有するものとしてもよい。
【００２４】
希ガスが含まれることにより，膜応力が抑制され，密着力や信頼性が向上する。希ガスとしてはクリプトン（Ｋｒ）ガス、キセノン（Ｘｅ）が特に好ましい。
【００２５】
さらにまた、本発明のポンプ部材は，アルミニウムにマグネシウム，ストロンチウム又はバリウムのうちの少なくとも一つを含有するアルミニウム合金からなり，真空ポンプ部材表面には酸化物被膜を有し，前記酸化物被膜はアルミニウムの酸化物と，マグネシウム，ストロンチウム又はバリウムの各酸化物のうちの少なくとも一つの酸化物とを含むものであってもよい。かかるプラズマ処理装置用の部材は，耐食性がさらに向上している。
【００２６】
前記アルミニウム合金は，少なくともジルコニウムを含有していたり，あるいは少なくともハフニウムを含有するものであってもよい，これらを含有している場合には，機械的強度が向上する。
【００２７】
さらにまた前記アルミニウム合金は，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｚｎの含有率が，いずれも０．０１重量％以下であることが好ましい。これらの金属を含んでいると，腐食耐性が劣化するからである。
【００２８】
上記では、ポンプ部材の母材をアルミニウムまたはアルミニウム合金を使用した場合について説明したが、本発明は何等これに限定されることなく、アルミニウムを含む鉄によって形成された母材の表面をプラズマ酸化処理、或いは、酸素ラジカル酸化処理によって形成されたアルミニウムの酸化物被膜を表面に形成しても良い。この場合、２００３年特願第５５９０９号明細書に記載された技術、即ち、プラズマ処理によって母材に含まれているアルミニウムを選択的に酸化することによってアルミニウム酸化膜を表面に形成する技術を使用すれば良い。このようなアルミニウムを含む母材として、ステンレススティール等がある。
【００２９】
ポンプ部材の必要部分の表面に、プラズマ処理等によってアルミニウムの酸化物被膜を形成する方法として、特願２００３−０２８４７６号明細書に記載されたプラズマ処理方法が適用できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の実施の形態について説明する。図１を参照すると、本発明に係る真空ポンプを適用できる真空処理システムとして、クラスタタイプの真空処理システムが示されており、当該真空処理システムは複数の反応チャンバ（真空容器）１０、１１、１２、２つのロードロックチャンバ１３、１４、及び、トランスファチャンバ１５とを有している。
【００３１】
更に、反応チャンバ（真空容器）１０、１１、１２内部を減圧あるいは真空状態にするために、各反応チャンバ（真空容器）１０、１１、１２には、それぞれ１台あるいは複数台配置された高真空ポンプ１、２、３、前記高真空ポンプの後段に配置されたブースターポンプ４ａ、５ａ、６ａ、及び、バックポンプ（ドライポンプ）４ｂ，５ｂ，６ｂが設けられている。また、図示された例では、ロードロックチャンバ１３、１４、及び、トランスファチャンバ１５にも、ブースターポンプ７ａ、８ａ、９ａ、バックポンプ７ｂ、８ｂ、９ｂがそれぞれ接続されている。また、高真空ポンプ１、２、３と、ブースターポンプ４ａ、５ａ、６ａとの間には、バルブ２２、２３、２４が設けられている。
【００３２】
ターボ分子ポンプ（ネジ溝ポンプ）、クライオポンプ、メカニカルブースターポンプ、バックポンプ（ドライポンプ）及びスクロールポンプがある。以下では、バックポンプ（図２）を例にとって説明する。
【００３３】
ここでは、まず、図１に示された真空処理システムの動作を説明する。ウエハ等の被処理物はロードロックチャンバ１３に搬入され、当該ロードロックチャンバ１３に搬入された被処理物は、被処理物を移送するロボット（搬送装置）を備えたトランスファチャンバ１５を介して反応チャンバ１０、１１、１２に移送される。また、反応チャンバ１０、１１、１２で処理されると、被処理物は各反応チャンバ１０、１１、１２からトランスファチャンバ１５を介してロードロックチャンバ１４に移送される。
【００３４】
更に、反応チャンバ（真空容器）１０、１１、１２には、図示しないが、ガス導入口及びヒータ等の加熱手段が設けられており、加熱下で所定のガスを導入しながら、成膜等の所定の処理が行われる。これらの反応チャンバ１０、１１、１２のうち、少なくとも１つの反応チャンバでは、プラズマ酸化処理、酸素ラジカルによる酸化処理が行われるように構成されている。このような酸化処理を行った場合、反応チャンバには、ガスが分解して腐食性ガスが発生し、この腐食性ガスは図示された複数段の真空ポンプによって順次排気される。
【００３５】
尚、図１におけるＡ１  は、高真空ポンプ１、２、３と、ブースターポンプ４ａ、５ａ、６ａとの間の配管を示し、Ａ２は、反応チャンバ（真空容器）１０、１１、１２と前記高真空ポンプ１、２、３との間の配管を示している。また、図中のＲはクリーンルームを示す。
【００３６】
図示された真空処理システムは、まず、待機状態に置かれる。この待機状態では、トランスファチャバ１５、反応チャンバ（真空容器）１０、１１、１２は減圧あるいは真空状態に維持されている。
【００３７】
この状態で、真空処理システム外部の大気中から複数のウエハ等の被処理物を入れたカセットがロードロックチャンバ１３に搬入され、前記ロードロックチャンバ１３が真空引される。
【００３８】
次に、ロードロックチャンバ１３とトランスファチャバ１５の間のゲート弁（図示せず）が開き、被処理物搬送用ロボットが搬送アームによりカセット内の被処理物を一枚取り出してトランスファチャバ１５に移動させる。
【００３９】
その後、反応チャンバ（真空容器）１０とトランスファチャンバ１５間のゲートを開け搬送アームにより被処理物を反応チャンバ（真空容器）１０内のステージ上に載置する。成膜処理等の所定の処理後、処理された被処理物は、搬送アームにより他の反応チャンバ１１、１２、あるいはロードロックチャンバ１４に搬送される。処理後、最終的にロードロックチャンバ１４から外部に搬送される。
【００４０】
上記した反応チャンバ１０、１１、及び、１２のうち、少なくとも、プラズマ酸化或いは酸素ラジカルによって酸化物層を被処理物上に形成するチャンバからは、反応性の強いガスが高真空ポンプ及びブースターポンプを介してバックポンプに吐出される。本発明は、反応性ガスの排気を行う真空ポンプだけに適用されても良いが、ここでは、全ての反応チャンバ１、２、３に設けられた高真空ポンプ１、２、３、ブースターポンプ４ａ〜９ａ、及び、バックポンプ（ドライポンプ）４ｂ〜９ｂ全てが本発明の真空ポンプによって構成されている。
【００４１】
図２（ａ）及び（ｂ）を参照して、バックポンプ４ｂ〜９ｂを例にとって本発明の真空ポンプを説明する。図示された真空ポンプはスクリューポンプ本体Ａを備え、本体Ａは、複数の螺旋状の陸部と溝部を有し、互いにかみ合いながら実質的に平行な二軸の回りを回転する一対のスクリューロータ２５、２６を有している。
【００４２】
また、スクリューロータ２５，２６は、ケーシング２７内に収納され、スクリューロータ２５，２６を支持するシャフト２８の片端に軸受け３５によって回転可能に支持されている。シャフト２８の一端部には、タイミングギア３０が取り付けられ、他端にはモータ（図示せず）が連結される。シャフト２８がモータによって回転されると、タイミングギア３０を介して一対のスクリューロータ２５，２６が同期して回転される。
【００４３】
両スクリューロータ２５，２６を収納するケーシング２７の一端部側には吸入ポート３１が形成されており、またケーシング２７の他端部側には吐出ポート３２（図２（ｂ））が形成されている。この例では、吸入ポート３１がチャンバー側に接続され、吐出ポート３２が大気側に接続される。モータによりスクリューロータ２５，２６が同期して回転することにより、チャンバ側からの気体が吸入ポート３１から吸入され、吐出ポート３２から排出され、結果として、チャンバ内のガスが排気される。
【００４４】
図示されたケーシング２７の吐出ポート３２側には、空洞部が形成されて冷却用の水を循環させることができるジャケット３３が形成され、特に、吐出ポート３２側における圧縮作用に基づく気体の発熱を冷却できるように構成されている。
【００４５】
尚、前記両ロータ２５、２６を収納するケーシング２７の片端部には、カバー３４が取り付けられており、また一方のスクリューロータ２６を支持するシャフト２８の一方は、前記カバー３４から突出され、後述するモータの回転軸に直結されるように成されている。更に、前記軸受け３５とスクリューロータ２５，２６の間にはシール部材２９が設けられている。
【００４６】
図２に示されたバックポンプ（ドライポンプ）の部材は全てアルミニウムまたはアルミニウム合金を母材とした部材であるものとし、これらの部材のうち、ロータ２５、２６、ケーシング２７、シール部材２９、吸入ポート３１、吐出ポート３２等（場合によってはシャフト２８も）は、腐食性ガス、薬液の排出中に、これら腐食性ガス、薬液に曝される。この場合、反応性の強いガスまたは薬液としては，例えば、Ｃｌ系ガス，Ｆ系ガス，ＨＣｌ，Ｈ２ＳＯ４，ＨＦが挙げられる。
【００４７】
バックポンプを構成する全ての部材に対して本発明に係る処理を施すことによって、バックポンプ全体に耐食性を持たせることができるが、ここでは、腐食性ガスに曝される部材、即ち、ロータ２５、２６、ケーシング２７、シール部材２９、吸入ポート３１、吐出ポート３２の少なくともガスに曝される面が本発明に係るプラズマ酸化処理または酸素ラジカル酸化処理され、結果として、図２（ａ）、（ｂ）に太線で示されたように、アルミニウムの酸化物被膜が各部材の表面に形成されている。このように、プラズマ酸化処理或いは酸素ラジカルによる酸化処理によって形成されたアルミニウムの酸化膜は、空隙がなく、極めて密でしかも表面がフラットであると言う特徴を持っている。このため、反応性の高いガス等に対しても高い耐食性を維持することができる。
【００４８】
図３を参照して、真空ポンプ部材に上記したアルミニウムの酸化物被膜をプラズマ処理装置１を使用して形成する方法について説明する。図示されたプラズマ処理装置１は、矩形形状で示された真空ポンプ部材４０の処理が行われるものとする。プラズマ処理装置１は例えばアルミニウム合金からなる上部が開口した有底円筒状の処理容器２を有し、当該処理容器２は接地されている。この処理容器２の底部には、真空ポンプ部材４０を載置するサセプタ３が設けられている。このサセプタ３は例えばアルミニウム合金からなり、処理容器２の外部に設けられた交流電源４からの給電によってサセプタ３のヒータ５が発熱し、サセプタ３上の真空ポンプ部材４０は３００℃まで加熱される。
【００４９】
処理容器２の底部には、排気管４２を介してターボ分子ポンプ等の排気装置４１が接続されており、この排気装置４１によって処理容器２内は排気される。また、処理容器２の側壁には、処理ガス供給源４３から処理ガスを供給する供給管４４が設けられている。本実施の形態において、処理ガス供給源４３には、酸素ガス（Ｏ２）及び不活性ガスのアルゴン（Ａｒ）ガスの各供給源４５、４６が接続されている。
【００５０】
処理容器２の上部開口には、気密性を確保するためのＯリング等のシール材２１を介して、例えば、石英ガラスからなる誘電体窓２２が設けられている。この誘電体窓２２によって、処理容器２内に処理空間Ｓが形成される。
【００５１】
誘電体窓２２の上方には、アンテナ部材５１が設けられている。この例では、アンテナ部材５１は、例えば、最下面に位置するラジアルスロットアンテナ５２、その上部に位置する遅波板５３、遅波板５３を覆って遅波板５３を保護すると共に、これを冷却するアンテナカバー５４によって構成されている。
【００５２】
ラジアルスロットアンテナ５２は、導電性を有する材質、例えば、銅の薄い円板からなり、おりなす角度が直角に近い鋭角を持った一対のスリットが同心円状に整列して該円板に形成されている。
【００５３】
遅波板５３の中心には、導電性を有する材質、例えば、金属によって構成された円錐形の一部を構成するバンプ５５が配置されている。このバンプ５５は、内側導体５６ａと外管５６ｂとによって構成される同軸導波管５６の当該内側導体５６ａと電気的に導通している。同軸導波管５６はマイクロ波供給装置５７で発生させた例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を負荷整合器５８を介して同軸導波管５６を通じアンテナ部材５１に伝搬させるように構成されている。
【００５４】
次に、図示された真空処理システム１で行なわれるプラズマ処理方法について説明する。まず、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって形成された真空ポンプ部材４０がサセプタ３上に載置され、この状態で、クリプトンを含有する酸素ガスが供給源４５から供給され、処理容器２内にプラズマが発生される。この場合、真空ポンプ部材４０は４５０℃以下（好ましくは、１５０℃〜２５０℃）の温度に保たれる。尚、真空ポンプ部材４０を室温（例えば、２３℃）に保った状態でも、処理容器２にプラズマを発生することができた。
【００５５】
プラズマが発生すると、処理容器２内には、酸素ラジカルが発生して、真空ポンプ部材４０の表面は酸素ラジカルによって酸化され、酸化物被膜が形成された。
【００５６】
このように、酸素ラジカルによる酸化処理によって生成された酸化物被膜は空隙がなく、極めて緻密でしかも表面がフラットなＡｌ２Ｏ３の被膜であることが確認された。これは、アルミニウムまたはアルミニウム合金表面が酸素ラジカルによって改質されたためである。
【００５７】
このときの反応式は以下のとおりである。
【００５８】
２Ａｌ  ＋  ３Ｏ＊  →  Ａｌ２Ｏ３
【００５９】
更に、マグネシウム（Ｍｇ）を含有したアルミニウム合金によって真空ポンプ部材４０を形成した場合、酸素ラジカルによって、ＭｇＯを多く含む酸化物被膜（Ａｌ２Ｏ３）をアルミニウム合金表面に形成することができた。このようにＭｇＯを含む酸化物被膜は耐食性、強度を向上させることができる。この場合のマグネシウムの含有率は、０．５重量％〜固溶最大量（約６．０重量％）であることが望ましい。尚、クリプトンを含有する酸素ガスをプラズマ化して酸素ラジカルを発生させた場合、マグネシウムの含有率は、０．５重量％〜１．０重量％のように極めて少ない含有率でも、ＭｇＯを含む酸化物被膜を得ることができた。
【００６０】
アルミニウム合金としては、前述したマグネシウムのほか、ストロンチウム、バリウム、ジルコニウム、ハフニウムを含有するアルミニウム合金を使用することができる。ＳｒＯ、ＢａＯを多く含む酸化物被膜をアルミニウム合金表面に形成することによって、真空ポンプ部材４０の耐食性、強度を向上させることができた。
【００６１】
また、０．１〜０．１５重量％程度のジルコニウムを含有するアルミニウム合金を使用した場合、合金粒成長を抑制して耐食性、機械強度の高い真空ポンプ部材４０を構成でき。更に、ハフニウムを０．１〜０．１５重量％含有するアルミニウム合金を使用しても、合金粒成長を抑制して耐食性、機械強度の高い真空ポンプ部材が得られることが確認された。
【００６２】
一方、アルミニウム合金中には、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｎが含まれることが多く、これらは、通常、アルミニウム合金の耐食性を低下させるから、これらの含有率はいずれも０．０１重量％以下であることが望ましい。尚、アルミニウム合金中のＦｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｎは、酸化処理を行なう前に、真空ポンプ部材４０を４５０℃以下の温度で、水素還元することにより除去できる。
【００６３】
プラズマによって酸素ラジカルを発生させる場合、酸素含有ガスにクリプトン（Ｋｒ）を混入させてプラズマを発生させる場合について説明したが、これは、クリプトンガスを混入することによって、高いエネルギー状態に励起されたクリプトンが酸素分子と衝突し、容易に２つの酸素ラジカルを生成することができるからである。
【００６４】
また、酸素ラジカルを発生させるにあたり、酸素含有ガスにアルゴン（Ａｒ）ガスを混入したガスを用いて酸素プラズマを発生させるようにしても良い。アルゴンガスを用いた場合、アルゴンガスは取り扱いが容易で、且つ、安価であるので、実際に真空ポンプ部材４０を容易且つ安価に処理できる。
【００６５】
上記したように、クリプトン、アルゴン等の希ガスを用いてプラズマを発生させることにより、プラズマ酸化処理、例えば、酸素ラジカルによる酸化処理を行なった場合、生成された酸化物被膜中には微量の希ガス成分が含まれることになる。この希ガス成分は、酸化物被膜の膜応力を抑制し、密着性、信頼性を向上させるのに役立つ。
【００６６】
酸素プラズマを生成するプラズマソースとして、上記したプラズマ処理装置１では、２．４５ＧＨｚの周波数のマイクロ波プラズマを使用した。マイクロ波プラズマは、高密度で且つＶｄｃが比較的低い穏やかなプラズマであるので、アルミニウム、アルミニウム合金の表面にダメージを与えることなく、真空ポンプ部材４０の表面をラジカル酸化して、酸化物被膜を形成することができる。
【００６７】
更に、上に述べた例では、真空ポンプ部材４０をアルミニウムまたはアルミニウム合金によって形成した場合についてのみ説明したが、本発明は何等これに限定されることなく、アルミニウムを含有するステンレススティールによって構成された真空ポンプ部材の表面にアルミニウム酸化物被膜を形成する場合にも同様な結果が得られた。
【００６８】
また、本発明が適用されるポンプとしては図２に示すものに限定されず、一般に腐食性の大きいガスまたは薬液に曝されるポンプに適用され、特に、前記ガスまたは薬液と接する部材表面にアルミニウム酸化物を含む被膜を施すことで効果がある。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば，従来の陽極酸化処理された場合よりも，密でかつ表面がフラットな被膜が形成され，しかも耐食性が向上している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を実施する排気システム図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施の形態を実施する排気システムのバックポンプの一断面図である。
（ｂ）は図１（ａ）に示されたバックポンプの他の断面図である。
【図３】本発明の処理に使用されるプラズマ処理装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１、２、３              高真空ポンプ
１０、１１、１２        反応チャンバ
１３、１４              ロードロックチャンバ
１５                    トランスファチャンバ
４ａ〜９ａ              ブースターポンプ
４ｂ〜９ｂ              バックポンプ（ドライポンプ）
２５，２６              スクリューロータ
２７                    ケーシングリューロータ
２８                    シャフト
３５                    軸受け
２９                    シール部材
３１                    吸入ポート
３２                    吐出ポート
３３                    ジャケット
【図１】
2004278308.tif 000003
【図２】
2004278308.tif 000004
【図３】
2004278308.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成15年3月19日(2003.3.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気すべき気体の吸入口と前記気体の吐出口とを有する排気ポンプであって、前記気体に曝される部材はアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり，前記部材はプラズマ処理によって酸化された酸化物被膜を表面層として有していることを特徴とする排気ポンプ。
【請求項２】
排出すべき媒体の吸入口と前記媒体の吐出口とを有する排気ポンプであって、前記媒体に曝される部材はアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり，前記部材は酸素ラジカルによって酸化された酸化物被膜を表面層として有していることを特徴とするポンプ。
【請求項３】
前記表面層は希ガス成分を微量含むアルミニウムまたはアルミニウム合金の酸化物被膜であることを特徴とする請求項１または２記載のポンプ。
【請求項４】
前記希ガス成分は，クリプトンまたはキセノンであることを特徴とする請求項３記載のポンプ。
【請求項５】
排気すべき気体の吸入口と前記気体の吐出口とを有する排気ポンプであって、前記気体に曝される部材はマグネシウム、ストロンチウム、バリウム、ジルコニウム、及び、ハフニウムからなる群から選ばれた少なくとも一つを含有するアルミニウム合金からなり、前記部材は、前記気体に曝される部分の表面層として酸化物被膜を有し，前記酸化物被膜はアルミニウムの酸化物を含んでいることを特徴とする排気ポンプ。
【請求項６】
前記酸化物被膜は、更に、マグネシウム，ストロンチウム、バリウム、ジルコニウム、及び、ハフニウムの各酸化物のうちの少なくとも一つの酸化物とを含んでいることを特徴とする請求項５記載の排気ポンプ。
【請求項７】
前記アルミニウム合金は，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｚｎの含有率がいずれも０．０１重量％以下であることを特徴とする，請求項１〜５のいずれかに記載の排気ポンプ。
【請求項８】
真空処理システムに使用され、前記真空システムから排気すべき媒体に曝される部材がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、更に、前記媒体に曝される部分に、プラズマ処理によって酸化された酸化物被膜を表面層として有することを特徴とする真空ポンプ。
【請求項９】
真空処理システムに使用され、前記真空処理システムから排気すべき媒体に曝される部材がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり，更に、前記媒体に曝される部分に、酸素ラジカルによって酸化された酸化物被膜を表面層として有することを特徴とする真空ポンプ。
【請求項１０】
前記表面層は希ガス成分を微量含むアルミニウムまたはアルミニウム合金の酸化物被膜であることを特徴とする請求項８または９記載の真空ポンプ。
【請求項１１】
前記希ガス成分はクリプトンまたはキセノンであることを特徴とする請求項１０に記載の真空ポンプ。
【請求項１２】
真空処理システムに使用され、前記真空システムから排気すべき媒体に少なくとも一部が曝される真空ポンプであって、前記媒体に曝される部分に、マグネシウム，ストロンチウム、バリウム、ジルコニウム、及び、ハフニウムからなる群から選ばれた少なくとも一つを含有するアルミニウム合金からなり，更に、アルミニウムの酸化物を表面層として含んでいることを特徴とする真空ポンプ。
【請求項１３】
前記表面層は、マグネシウム，ストロンチウム、バリウム、ジルコニウム、及び、ハフニウムの各酸化物のうちの少なくとも一つの酸化物を含んでいることを特徴とする請求項１２記載の真空ポンプ。
【請求項１４】
前記アルミニウム合金はＦｅ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｚｎの含有率が，いずれも０．０１重量％以下であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の真空ポンプ。
【請求項１５】
前記真空処理システムはプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であることを特徴とする請求項８〜１４のいずれかに記載の真空ポンプ。
【請求項１６】
前記媒体は反応性の強いガスまたは薬液であることを特徴とする請求項８〜１５のいずれかに記載の真空ポンプ。
【請求項１７】
排出すべき媒体の吸入口と、前記媒体の吐出口とを有するポンプであって、前記媒体に曝されるポンプ部材はアルミニウムを含む鉄によって形成され母材を有し、プラズマ処理によって酸化された前記アルミニウムの酸化物被膜を表面層として有していることを特徴とするポンプ。
【請求項１８】
排出すべき媒体の吸入口と、前記媒体の吐出口とを有し、前記媒体に曝される部材はアルミニウムを含む鉄によって形成された母材を有し、酸素ラジカルによって酸化された前記アルミニウムの酸化物被膜を表面層として有していることを特徴とするポンプ。
【請求項１９】
前記母材はアルミニウムを３〜７重量％含有するステンレススチールであることを特徴とする請求項１７または１８記載のポンプ。
【請求項２０】
前記表面層は希ガス成分を微量含む前記アルミニウムの酸化物被膜であることを特徴とする請求項１７〜１９のいずれかに記載のポンプ。
【請求項２１】
前記アルミニウムの酸化物被膜は少なくとも前記媒体に曝される部分の表面に形成されていることを特徴とする請求項１７〜２０のいずれかに記載のポンプ。
【請求項２２】
真空処理処理システムに使用され、前記真空処理システムから排気すべき媒体に少なくとも一部が曝される部材がアルミニウムを含む鉄によって形成された母材を有し、プラズマ処理によって酸化された前記アルミニウムの酸化物被膜を表面層として有していることを特徴とする真空ポンプ。
【請求項２３】
真空処理システムに使用され、前記真空処理システムから排気すべき媒体に少なくとも一部が曝される部材がアルミニウムを含む鉄によって形成された母材を有し、酸素ラジカルによって酸化された前記アルミニウムの酸化物被膜を表面層として有していることを特徴とする真空ポンプ。
【請求項２４】
前記母材はアルミニウムを３〜７重量％含有するステンレススチールであることを特徴とする請求項２２または２３記載の真空ポンプ。
【請求項２５】
前記表面層は希ガス成分を微量含む前記アルミニウムの酸化物被膜であることを特徴とする請求項２２〜２４のいずれかに記載のポンプ。
【請求項２６】
前記アルミニウムの酸化物被膜は少なくとも前記媒体に曝される部分の表面に形成されていることを特徴とする請求項２２〜２５のいずれかに記載のポンプ。
【請求項２７】
アルミニウムを含む鉄によって形成された母材を有し、酸素ラジカルによって酸化された前記アルミニウムの酸化物被膜を表面層として有していることを特徴とする真空ポンプ。
【請求項２８】
前記アルミニウムの酸化物被膜は少なくとも前記媒体に曝される部分の表面に形成されていることを特徴とする請求項２７記載の真空ポンプ。
【請求項２９】
真空システムから排気される媒体に曝される真空ポンプ部材の製造方法において、前記真空ポンプ部材をアルミニウムを含む金属によって形成し、当該真空ポンプ部材をプラズマ処理または酸素ラジカル雰囲気で処理して、アルミニウムの酸化物被膜を形成することを特徴とする真空ポンプ部材の製造方法。
【請求項３０】
前記金属はアルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項２９記載の真空ポンプ部材の製造方法。
【請求項３１】
前記金属はアルミニウムを３〜７重量％含むステンレススチールであることを特徴とする請求項２９記載の真空ポンプ部材の製造方法。
【請求項３２】
アルミニウムを含む鉄によって形成された母材を有し、プラズマ処理によって酸化された前記アルミニウムの酸化物被膜を表面層として有していることを特徴とするポンプ。
【請求項３３】
アルミニウムを含む鉄によって形成された母材を有し、酸素ラジカルによって酸化された前記アルミニウムの酸化物被膜を表面層として有していることを特徴とするポンプ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
上記では、真空ポンプ部材の母材をアルミニウムまたはアルミニウム合金を使用した場合について説明したが、本発明は何等これに限定されることなく、アルミニウムを含む鉄によって形成された母材の表面をプラズマ酸化処理、或いは、酸素ラジカル酸化処理によって形成されたアルミニウムの酸化物被膜を表面に形成しても良い。この場合、プラズマ処理によって母材に含まれているアルミニウムを選択的に酸化することによってアルミニウム酸化膜を表面に形成する技術を使用すれば良い。このようなアルミニウムを含む母材として、ステンレススティール等がある。