JP2008088912A - メカニカルポンプおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 反応生成物の発生、堆積を抑制し、正常な動作を長時間に亘って保証することができるメカニカルポンプを提供する。
【解決手段】 ケーシングａ３内などの排出すべき気体に曝される接ガス部の表面上に、イットリア（Ｙ₂ Ｏ₃）膜を有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体製造装置、液晶ディスプレイなどの薄型ディスプレイ製造装置、あるいは太陽電池製造装置等の処理室内から排出すべき気体を排気するメカニカルポンプ、メカニカルポンプが接続された半導体製造装置、薄型ディスプレイ製造装置、および太陽電池製造装置等、ならびにメカニカルポンプの製造方法に関する。

メカニカルポンプのうちで、例えばスクリューポンプは、一般的に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が具備され、前記両ロータを収納するケーシングに吸入ポートと吐出ポートとが形成されている。この種のメカニカルポンプは、例えば、特許文献１に開示されている。また、特許文献２には、この種のメカニカルポンプを含む真空ポンプ全般について開示されている。

通常、この種のメカニカルポンプの内部の排出すべき気体に曝される接ガス部には、ニッケル系の表面処理が施されている。

そして、メカニカルポンプは、例えば半導体素子を製造する際、減圧した装置室内において有毒ガスまたは腐食性ガス等を放出する処理工程（プラズマエッチング、減圧気相成長）などにおいて、装置室内を減圧するために利用される。

特開平１０−１４１２６３号公報 特開２００４−２７８３０８号公報

上述したガスは、ポンプ内などで反応してポンプの構成部材等を腐食させ、さらには分解解離し、反応生成物がポンプ内などに蓄積し、やがてポンプなどの正常な動作を阻害させるといった問題を有していた。

即ち、従来のメカニカルポンプを半導体製造装置、薄型ディスプレイ製造装置、太陽電池製造装置の処理工程（プラズマエッチング、減圧気相成長）に用いた場合、そのような工程において排出すべきガスに含まれるＳｉＨ₄、ＡｓＨ₃、ＰＨ₃、Ｂ₂ Ｈ₆、等の水素化合物分子が、メカニカルポンプの接ガス部の表面に存在するニッケルの触媒作用により分解され、Ｓｉ、Ａｓ、Ｐ、Ｂ等が発生し、ポンプの構成部材等を腐食させたり、化学反応による生成物として接ガス部上に堆積する。

それ故、本発明の課題は、排出すべきガスに含まれる成分がポンプの構成部材を腐食させたり、ポンプの内部に堆積することを抑制し、正常な動作を長時間に亘って維持することができるメカニカルポンプを提供することである。

本発明の他の課題は、上記のようなメカニカルポンプを有する半導体製造装置、薄型ディスプレイ製造装置、太陽電池製造装置等を提供することである。

本発明のさらに他の課題は、上記のようなメカニカルポンプを製造するためのメカニカルポンプの製造方法を提供することである。

本発明の他の課題は、上記のようなメカニカルポンプを使用するためのメカニカルポンプの使用方法を提供することである。

本発明によれば、以下の態様（１）〜（１０）が、少なくとも得られる。

（１）排出すべき気体に曝される接ガス部の表面上に、イットリア膜を有することを特徴とするメカニカルポンプ。

（２）前記イットリア膜の厚さが、０．１乃至１０μｍの範囲にあることを特徴とする態様（１）のメカニカルポンプ。

（３）前記接ガス部を８０乃至２５０℃の範囲内に維持する温度制御手段を有することを特徴とする態様（１）または（２）のメカニカルポンプ。

（４）前記温度制御手段は、加熱手段を含んでいることを特徴とする態様（３）のメカニカルポンプ。

（５）前記温度制御手段は、前記メカニカルポンプの動作によって発生する気体圧縮熱および動作部材の摩擦熱の少なくも一方を利用するものであることを特徴とする態様（３）のメカニカルポンプ。

（６）態様（１）〜（５）いずれかの前記メカニカルポンプと、該メカニカルポンプによってガスが排出される処理室と、処理室とメカニカルポンプとの間の配管とを有し、前記処理室および前記配管の少なくとも一方の内表面上に、不動態膜を有することを特徴とする半導体製造装置。

（７）態様（１）〜（５）いずれかの前記メカニカルポンプと、該メカニカルポンプによってガスが排出される処理室と、処理室とメカニカルポンプとの間の配管とを有し、前記処理室および前記配管の少なくとも一方の内表面上に、不動態膜を有することを特徴とする薄型ディスプレイ製造装置。

（８）態様（１）〜（５）いずれかの前記メカニカルポンプと、該メカニカルポンプによってガスが排出される処理室と、処理室とメカニカルポンプとの間の配管とを有し、前記処理室および前記配管の少なくとも一方の内表面上に、不動態膜を有することを特徴とする太陽電池製造装置。

（９）態様（１）〜（５）いずれかの前記メカニカルポンプの製造方法であって、前記イットリア膜をゾルゲル法によって形成することを特徴とするメカニカルポンプの製造方法。

（１０）２５０乃至１０００℃の範囲の熱処理を伴うゾルゲル法によって前記イットリア膜を形成することを特徴とする態様（９）のメカニカルポンプの製造方法。

本発明によるメカニカルポンプは、排出すべきガスに含まれる成分がポンプの構成部材を腐食させたり、ポンプの内部に堆積することを抑制し、正常な動作を長時間に亘って維持することができる。また、本メカニカルポンプが適用される装置の処理室や配管への排出ガスの成分の堆積や、それによる腐食をも防止できる。

本発明によるメカニカルポンプは、排出すべきガスに曝されるポンプ内の接ガス部の部材の表面にイットリア（酸化イットリウム、Ｙ₂ Ｏ₃ ）から成る膜（イットリア膜）を有している。

接ガス部の部材の表面に形成されたイットリア（Ｙ₂ Ｏ₃ ）は耐食性に優れ、ニッケルのような触媒作用をなさないため、排出すべきガスの分解解離が抑制されると共に、ポンプ内への生成物の堆積が抑えられる。ひいては、メカニカルポンプの信頼性が向上され、正常な動作を長期間保証される。

ポンプの接ガス部の部材表面上にイットリア（Ｙ₂ Ｏ₃ ）膜を有するメカニカルポンプ内部における生成物の堆積をより確実に抑制するためには、メカニカルポンプ本体の温度を８０℃以上の高温に維持することが好ましい。一方、メカニカルポンプの性能を維持するためには、２５０℃以下の温度に維持するのが好ましい。したがって、メカニカルポンプ本体の温度を８０乃至２５０℃の範囲内に維持することが好ましく、さらに好ましくは、メカニカルポンプ本体の温度を略１５０℃に維持するのがよい。

以下、本発明の実施例によるメカニカルポンプを図面を参照して詳細に説明する。

図１は、メカニカルポンプとしてのスクリューポンプＡの構成を示す断面図である。

図１を参照すると、スクリューポンプＡには、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ａ１（ａ２）が具備されている。

スクリューロータａ１、ａ２は、ケーシングａ３内に収納され、スクリューロータａ１、ａ２を支持するシャフトａ４の軸受けによって回転可能に支持されている。シャフトａ４の一端部には、タイミングギアａ６が取り付けられ、このタイミングギアａ６を介して一対のスクリューロータａ１、ａ２が同期して回転されるように構成されている。

そして、両ロータａ１、ａ２を収納するケーシングａ３の上端部には吸入ポートａ７が形成されており、またケーシングａ３の下端部側には吐出ポートａ８が形成されている。スクリューロータａ１、ａ２が同期して回転することにより、気体を吸入ポートａ７から吸入し、吐出ポートａ８より排気する真空ポンプの作用がなされるように構成されている。

スクリューポンプＡの排出すべきガスに曝される接ガス部の部材として、スクリューロータａ１、ａ２、ケーシングａ３、吸入ポートａ７、吐出ポートａ８、内部等の表面には、０．１乃至１０μｍの厚さのイットリア（Ｙ₂ Ｏ₃ ）膜を有している。

イットリア（Ｙ₂ Ｏ₃ ）膜は、例えば、ゾルゲル法によって形成される。即ち、接ガス部の表面をイットリア（Ｙ₂ Ｏ₃ ）ゾルをコーティングする。イットリア（Ｙ₂ Ｏ₃ ）ゾルは、有機溶剤にイットリア（Ｙ₂ Ｏ₃ ）を分散させたコロイド溶液である。イットリア（Ｙ₂ Ｏ₃ ）ゾルのコーティング後、例えば比率を８０：２０とした窒素と酸素雰囲気下で、２５０乃至１０００℃の範囲で熱処理することにより、ゲル化し、定着する。

スクリューポンプＡは、半導体製造装置、液晶ディスプレイなどの薄型ディスプレイ製造装置、あるいは太陽電池製造装置等の処理室内から排出すべき気体を排気するために用いられる。これら装置の処理室の内表面や、処理室とスクリューポンプ間の配管の内表面上にも、イットリア（Ｙ₂ Ｏ₃ ）膜等の不動態膜を形成することが好ましい。

イットリア（Ｙ₂ Ｏ₃ ）膜を有することにより、耐食性に優れ、触媒効果のないポンプの接ガス部の部材の表面とすることで排出すべきガスの分解解離を抑制し、ポンプ内への生成物の堆積を抑え、ポンプの信頼性を向上させることができる。

さらに、生成物の堆積をさらに抑制させるためには、接ガス部の温度を８０℃以上の高温に維持することが好ましい。一方、メカニカルポンプの性能を維持するためには、接ガス部を含むメカニカルポンプの温度を２５０℃以下の温度に維持することが好ましい。したがって、接ガス部の温度を８０乃至２５０℃の範囲内に維持することが好ましく、さらに好ましくは、接ガス部の温度を略１５０℃に維持するようにする。

接ガス部の温度を８０乃至２５０℃の範囲内に維持するために、スクリューポンプＡは、温度制御手段を有している。例えば、この温度制御手段は、図示はしないが、電気ヒータと、冷却構造とを有している。冷却構造は、ケーシングａ３に空洞部を形成し、そこに冷却用の水やオイル等の冷媒を循環させるものである。電気ヒータと冷却構造は、スクリューポンプＡの所定箇所に設けられた温度センサによる監視温度に基づいて、接ガス部の温度をフィードバック制御するようになっている。

尚、電気ヒータに代えて、スクリューポンプＡの動作によって発生する気体圧縮熱や動作部材の摩擦熱などを熱源として利用するものであってもよい。

さらに、スクリューポンプＡにおいては、ケーシングａ３のスクリューロータａ１、ａ２の回転軸方向のほぼ中央部に、不活性ガス注入口ａ１０が穿設されている。ガス注入口ａ１０より注入されるガスは、一対のスクリューロータａ１、ａ２間に侵入し、その隙間におけるガスを希釈し、分子量の小さなガスの排気を向上させると共に、生成物の発生、腐食を抑える。

尚、上記実施例ではスクリューポンプを用いて説明したが、本発明は、これに限定されることなく、ルーツポンプ等のメカニカルポンプにも当然適用することができる。

また、本発明によるメカニカルポンプは、半導体製造装置、薄型ディスプレイ製造装置、太陽電池製造装置等の排気を必要とする装置全般に適用可能である。

さらに、本発明によるメカニカルポンプは、その排出対象が気体に限らず、液体など媒体全般を対象とする。

本発明の実施例によるスクリューポンプを示す断面図である。

符号の説明

Ａ スクリューポンプ
ａ１、ａ２ スクリューロータ
ａ３ ケーシング
ａ４ シャフト
ａ６ タイミングギア
ａ７ 吸入ポート
ａ８ 吐出ポート
ａ１０ 不活性ガス注入口
Ｍ モータ

Claims (10)

1. 排出すべき気体に曝される接ガス部の表面上に、イットリア膜を有することを特徴とするメカニカルポンプ。
2. 前記イットリア膜の厚さが、０．１乃至１０μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のメカニカルポンプ。
3. 前記接ガス部を８０乃至２５０℃の範囲内に維持する温度制御手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載のメカニカルポンプ。
4. 前記温度制御手段は、加熱手段を含むことを特徴とする請求項３に記載のメカニカルポンプ。
5. 前記温度制御手段は、前記メカニカルポンプの動作によって発生する気体圧縮熱および動作部材の摩擦熱の少なくも一方を利用するものであることを特徴とする請求項３に記載のメカニカルポンプ。
6. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の前記メカニカルポンプと、該メカニカルポンプによってガスが排出される処理室と、処理室とメカニカルポンプとの間の配管とを有し、前記処理室および前記配管の少なくとも一方の内表面上に、不動態膜を有することを特徴とする半導体製造装置。
7. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の前記メカニカルポンプと、該メカニカルポンプによってガスが排出される処理室と、処理室とメカニカルポンプとの間の配管とを有し、前記処理室および前記配管の少なくとも一方の内表面上に、不動態膜を有することを特徴とする薄型ディスプレイ製造装置。
8. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の前記メカニカルポンプと、該メカニカルポンプによってガスが排出される処理室と、処理室とメカニカルポンプとの間の配管とを有し、前記処理室および前記配管の少なくとも一方の内表面上に、不動態膜を有することを特徴とする太陽電池製造装置。
9. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の前記メカニカルポンプの製造方法であって、前記イットリア膜をゾルゲル法によって形成することを特徴とするメカニカルポンプの製造方法。
10. ２５０乃至１０００℃の範囲の熱処理を伴うゾルゲル法によって前記イットリア膜を形成することを特徴とする請求項９に記載のメカニカルポンプの製造方法。

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