(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素及び酸素のうち少なくとも１種類の元素と、水素と、炭素とが含まれたシリコン化合物を原料とし、この原料を１０−３〜１０−５Ｐａの圧力に減圧された処理容器に気体状態で導入し、該原料によるプラズマを生成することにより、シリコン、水素と炭素及び酸素、窒素の少なくとも１種類の元素が含まれた膜を、この減圧された処理容器内に収容した被処理真空容器類の表面に堆積させることを特徴とする表面処理方法。
【請求項２】
前記シリコン化合物を２種類以上とすることを特徴とする請求項１記載の表面処理法。
【請求項３】
前記処理容器内にヘリウム、アルゴンガス等の不活性ガスを導入させてクリーニング処理をしてから、前記膜の堆積を行うことを特徴とする請求項１または２の何れかに記載の表面処理方法。
【請求項４】
前記堆積された膜を、大気中で、或いは、真空中で１００〜５００℃の温度で加熱することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の表面処理方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載の方法により表面処理されたことを特徴とする真空容器類。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空装置の真空容器や真空容器内部品等の真空容器類の表面にガス放出の少ない均質な膜を堆積させる表面処理方法及び真空容器類に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空容器の排気において、容器の圧力降下速度を速くする目的として、真空容器内壁及び真空容器内部品の表面からガスの放出速度を少なくするために窒化チタンやシリコン（特許文献１参照）を成膜することが行われていた。これら膜の成膜においては、原料にチタン、シリコン等の固体を用いるいことが多かった。また、電子産業でアモルファスシリコンを成膜するためにシラン等の気体を原料にした平行平板のＣＶＤが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２８６７７２号公報（特許請求の範囲）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ガス放出を少なくするためには、真空容器や容器内部品の全面をガス放出の少ない膜で被覆しなければならないが、一般的に真空容器や真空容器内部品の形状は複雑であり、固体を原料にする前者の方法では、ガス放出の少ない均質な膜を全面に成膜することは技術的に困難であった。また、シラン等の気体を原料にした平行平板のＣＶＤによる後者の方法では、３次元構造物の真空容器内壁に成膜することはできないという問題点があった。
この発明は上記のような従来技術の問題点を解決するもので、真空装置の真空容器内壁や真空容器内部品等の真空容器類の表面全面にガス放出の少ない均質な膜を成膜する表面処理方法及び真空容器類を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の表面処理方法は、前記目的を達成するべく、請求項１記載の通り、窒素及び酸素のうち少なくとも１種類の元素と、水素と、炭素とが含まれたシリコン化合物を原料とし、この原料を１０−３〜１０−５Ｐａの圧力に減圧された処理容器に気体状態で導入し、該原料によるプラズマを生成することにより、シリコン、水素と炭素及び酸素、窒素の少なくとも１種類の元素が含まれた膜を、この減圧された処理容器内に収容した被処理真空容器類の表面に堆積させることを特徴とする。
また、請求項２記載の表面処理方法は、請求項１記載の表面処理方法において、前記シリコン化合物を２種類以上とすることを特徴とする。
また、請求項３記載の表面処理方法は、請求項１または２の何れかに記載の表面処理方法において、前記容器内にヘリウム、アルゴンガス等の不活性ガスを導入させてクリーニング処理をしてから、前記膜の堆積を行うことを特徴とする。
また、請求項４記載の表面処理方法は、請求項１乃至３の何れかに記載の表面処理方法において、前記堆積された膜を、大気中で、或いは、真空中で１００〜５００℃の温度で加熱することを特徴とする。
また、本発明の真空容器類は、請求項５記載の通り、請求項１乃至４の何れかに記載の方法により表面処理されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
以上説明した通り、本発明によれば、水素と炭素と、窒素、酸素のうち少なくとも１種類の元素が含まれた気体状のシリコン化合物を放電させることで分解し、シリコン−酸素−炭素、シリコン−窒素−炭素、或いは、シリコン−酸素−窒素−炭素の複合膜を成膜するので、真空容器の表面及び部品表面の全面にガス放出の少ない均質な膜を形成することができ、真空排気の際に目的とする真空状態に到達するまでの排気時間を短縮することができる。かくして、ガス放出の少ない均質な膜を備えた真空容器類が得られる。
これを詳述すれば、カーボンやシリコンやゲルマニウムなどのＩＶ属の材料は水の初期付着確率が低く、また、シリコンやゲルマニウムの材料は大気中の水及び酸素により自然に酸化されて表面が安定な酸化物、或いは、水酸化物になる。こうしてできた酸化物や水酸化物は不活性であり通常真空容器の材料として用いられるステンレス鋼やアルミニウム合金などよりも水が吸着しにくいという性質がある。また、これらの性質は、膜中に水素、酸素、窒素などの非金属元素が含まれていても変化しない。被膜として、Ｓｉ−Ｃ−Ｏ、Ｓｉ−Ｃ−Ｎを用いた場合でもこれらの表面は自然に酸化されて、これらの酸化被膜が形成されることになる。かかる酸化物からなる被膜で覆われた容器の内壁には水が吸着しにくくなるので真空排気の際に容器内の水が排出されやすくなり目的とする真空状態に到達するまでの排気時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の表面処理方法の一実施例を実施するための処理装置の説明線図
【図２】本発明の表面処理方法で処理された真空容器の排気特性を比較例と共に示した特性線図
【図３】本発明の表面処理方法の他実施例を実施するための処理装置の説明線図
【図４】本発明の表面処理方法の更なる他実施例を実施するための処理装置の説明線図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の表面処理方法に用いる原料である、水素と炭素と、窒素、酸素のうち少なくとも１種類の元素が含まれたシリコン化合物としては、テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン等のシロキサン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等のアルコキシシラン、ヘプタメチルジシラザン、ヘキサメチルジシラザン等のシラザが挙げられる。これら原料シリコン化合物は、１種類のみ用いても、２種以上を用いるようにしてもよい。
即ち、シリコン−酸素−炭素、シリコン−窒素−炭素、或いは、シリコン−酸素−窒素−炭素の複合膜を成膜できれば、いかなるシリコン化合物でも使用できる。
【０００９】
前記処理容器内は、１０-3〜１０-5Ｐａ程度の圧力に減圧し、この減圧された処理容器に前記原料を気体状態で導入し、該原料によるプラズマを生成することにより、シリコン、水素と炭素及び酸素、窒素の少なくとも１種類の元素が含まれた膜を、この減圧された処理容器内に収容した被処理真空容器類の表面に堆積させるわけであるが、この処理容器内に被処理真空容器や被処理真空容器内部品等の被処理真空容器類を収容する。
【００１０】
前記処理容器内に、ヘリウム、アルゴンガス等の不活性ガスを導入させてクリーニング処理を行ってから、前記膜の堆積を行うようにすれば、より、良好な成膜を行うことができる。
【００１１】
前記処理容器内の温度は、室温〜５００℃程度に設定して、前記膜の堆積を行うようにすればよい。これは、ポラースでない緻密な膜を形成できるからである。
【００１２】
また、前記堆積された膜を、大気中、或いは、１００〜５００℃の温度で加熱することで、膜中に取り込まれた余分な気体や表面に吸着した余分な水分を除去することができるので、このような加熱処理を行うことが好ましい。
【００１３】
前記表面処理方法の対象となる真空容器類には、真空装置の真空容器や真空容器内部品等が含まれる。
【実施例】
【００１４】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は成膜を行うための（真空）処理容器の中に、表面処理を行う真空容器を入れて表面処理を実施した例である。
図１において、１は表面にシリコン化合物の成膜をされる被処理真空容器、２は電流導入端子、３は直流電源、４は原料のシリコン化合物、５はマスフローコントローラー、６は圧力計、７は成膜を行うための処理容器、８は可変コンダクタンスバルブである。
【００１５】
本実施例では、表面にシリコン化合物の成膜をされる被処理真空容器１として、ステンレス鋼で作製し内面を電解研磨処理したものを用いた。この被処理真空容器１を（真空）処理容器７に入れ、（真空）処理容器７を１０-4Ｐａ程度に排気した。
【００１６】
本実施例では原料シリコン化合物４として、ヘキサメチルジシロキサンを用い、この原料ヘキサメチルジシロキサン４をマスフローコントローラー５を通して、（真空）処理容器７内に導入し、バルブ８を用いて圧力計６の圧力が１０Ｐａになるように調整しながら、直流電源３に１ｋＶの電圧を印加しグロー放電によりプラズマを発生させ、被処理真空容器１の全面にシリコン−酸素−炭素の複合膜を成膜した。
【００１７】
成膜されたシリコン−酸素−炭素の複合膜の膜厚は場所により異なり、０．０５μｍ〜０．４μｍ程度の厚みに成膜されていた。また、オージェ電子分光法により分析した水素以外の膜組成は、Ｓｉが約５０ａｔ％、Ｃが約４０ａｔ％、Ｏが約１０ａｔ％であった。
【００１８】
次に、本実施例でシリコン−酸素−炭素の複合膜を成膜した真空容器の排気特性を図２に示す。図２は、相対湿度５０％の大気に１時間曝露した後、排気開始からの真空容器の圧力変化である。
同図（Ａ）に本発明のシリコン−酸素−炭素の複合膜を成膜した真空容器、同図（Ｂ）に比較のためにシリコン−酸素−炭素の複合膜が成膜される前の真空容器、同図（Ｃ）にＴｉＮを成膜した真空容器及び同図（Ｄ）にマグネトロンスパッタ法でＳｉを成膜した真空容器の各測定値をプロットしたものを示した。
図２より、本発明のシリコン−酸素−炭素の複合膜が成膜された真空容器は、成膜する前の電解研磨されたステンレス鋼容器に比べ圧力降下速度が約１０倍に大きくなっていることが明らかとなった。また、ＴｉＮ成膜によっても電解研磨したステンレス鋼に比べて若干圧力降下速度が増大するが、そのＴｉＮ成膜に比べても、本発明のシリコン−酸素−炭素の複合膜の効果が大きいことは明らかである。また、マグネトロンスパッタ法と比較すると圧力降下速度は同等であるが、本発明は気化させた化合物を原料としているため固体を原料とするスパッタ法よりも複雑形状に容易に成膜できる点において優れている。
【００１９】
本実施例では、原料に気化したヘキサメチルジシロキサンを用いたが、窒素を含有するヘキサメチルジシラザンでも同様の特性が得られた。このとき成膜したＳｉ−Ｃ−Ｎ膜の水素以外の組成は、Ｓｉが約５０ａｔ％、Ｃが約４０ａｔ％、Ｎが約１０ａｔ％であった。
【００２０】
また、本実施例では直流電流を用いたが、交流電流を用いてもよい。
【００２１】
このように、本実施例では、ステンレス鋼の表面をシリコン−酸素−炭素の複合膜に置き換えることで室温での水の脱離速度を速くすることができる。
【００２２】
図１に示すものでは成膜されるものは真空容器であったが、真空容器の中に入れる部品を真空容器の代わりに（真空）処理容器内に収容するようにしてもよい。
【００２３】
図３は、図１の方法で被処理真空容器１の内壁に成膜されやすいように補助電極を用いたものである。
図３において、１は表面にシリコン化合物の成膜をされる真空容器、２は電流導入端子、３は直流電源、４は原料のシリコン化合物、５はマスフローコントローラー、６は圧力計、７は成膜を行うための容器、８は可変コンダクタンスバルブである。
【００２４】
図４は、図１の成膜されるものをアース電位にした場合の実施例である。
図４において、１は表面にシリコン化合物の成膜をされる真空容器、２は電流導入端子、３は直流電源、４は原料のシリコン化合物、５はマスフローコントローラー、６は圧力計、７は成膜を行うための容器、８は可変コンダクタンスバルブである。
【００２５】
図１、図３乃至図４の各実施例において、いずれの場合も、Ａｒ等の不活性ガスを導入するガスラインを設けて、Ｓｉ−Ｃ成膜と同様な方法でＡｒ等の不活性ガスによるプラズマを生成させることでＳｉ−Ｃ膜の成膜前に表面のクリーニングを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明によれば、真空容器の表面及び部品表面の全面にガス放出の少ない均質な膜を形成することができ、ガス放出の少ない均質な膜を備えた真空容器類を提供できる。
【符号の説明】
【００２７】
１  被処理真空容器
２  電流導入端子
３  直流電源
４  原料のシリコン化合物
５  マスフローコントローラー
６  圧力計
７  （真空）処理容器
８  可変コンダクタンスバルブ
【図１】
0004437161.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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