JP3037928B2 - Stainless steel, its manufacturing method and pressure reducing device - Google Patents
Stainless steel, its manufacturing method and pressure reducing deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はステンレス鋼及びそ
の製造方法並びに減圧装置に係り、特に超高真空、超高
清浄化プロセスを可能にするステンレス鋼及びその製造
方法並びに減圧装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stainless steel, a method for producing the same, and a pressure reducing apparatus, and more particularly to a stainless steel capable of performing an ultra-high vacuum and ultra-high cleaning process, a method for producing the same, and a pressure reducing apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、超高真空を実現する技術や、ある
いは真空チャンバ内に所定のガスを小流量流し込み超高
清浄な減圧雰囲気をつくり出す技術が非常に重要となっ
てきている。これらの技術は、材料特性の研究、各種薄
膜の形成、半導体デバイスの製造等に広く用いられてお
り、その結果益々高い真空度が実現されているが、さら
に、不純物元素および不純物分子の混入を極限まで減少
させた減圧雰囲気を実現することが非常に強く望まれて
いる。2. Description of the Related Art In recent years, a technology for realizing an ultra-high vacuum or a technology for flowing a predetermined gas into a vacuum chamber at a small flow rate to create an ultra-high-purity reduced-pressure atmosphere has become very important. These technologies are widely used for researching material properties, forming various thin films, and manufacturing semiconductor devices.As a result, higher and higher degrees of vacuum have been realized. It is very much desired to achieve a reduced pressure atmosphere that is reduced to the utmost.
【０００３】例えば、半導体デバイスを例にとれば、集
積回路の集積度を向上させるため、単位素子の寸法は年
々小さくなっており、１μｍからサブミクロン、さら
に、０．５μｍ以下の寸法を持つ半導体デバイスの実用
化のために盛んに研究開発が行われている。For example, taking a semiconductor device as an example, in order to improve the degree of integration of an integrated circuit, the size of a unit element is decreasing year by year, and a semiconductor having a size of 1 μm to sub-micron and further, 0.5 μm or less. Research and development are being actively conducted for the practical use of devices.
【０００４】このような半導体デバイスの製造は、薄膜
を形成する工程や、形成された薄膜を所定の回路パター
ンにエッチングする工程等をくり返して行われる。そし
てこのようなプロセスは、通常シリコンウェハを真空チ
ャンバ内に入れ、超高真空状態、あるいは所定のガスを
導入した減圧雰囲気で行われるのが普通である。これら
の工程に、もし不純物が混入すれば、例えば薄膜の膜質
が劣化したり、微細加工の精度が得られなくなるなどの
問題を生じる。これが超高真空、超高清浄な減圧雰囲気
が要求される理由である。[0004] The manufacture of such a semiconductor device is performed by repeating a process of forming a thin film, a process of etching the formed thin film into a predetermined circuit pattern, and the like. Such a process is usually performed in an ultra-high vacuum state or a reduced-pressure atmosphere into which a predetermined gas is introduced, usually by placing a silicon wafer in a vacuum chamber. If impurities are mixed in these steps, problems such as deterioration of the film quality of the thin film and inaccuracy of the fine processing cannot be obtained. This is the reason why an ultra-high vacuum and an ultra-high clean reduced-pressure atmosphere are required.
【０００５】超高真空や、超高清浄な減圧雰囲気の実現
をこれまで阻んでいた最大の原因の一つとして、チャン
バやガス配管などに広く用いられているステンレス鋼の
表面から放出されるガスがあげられる。特に、表面に吸
着した水分が真空あるいは減圧雰囲気中において脱離し
てくるのが最も大きな汚染源となっていた。[0005] One of the biggest causes that has so far prevented the realization of an ultra-high vacuum or an ultra-high-purity decompressed atmosphere is gas released from the surface of stainless steel widely used in chambers and gas pipes. Is raised. In particular, the largest source of contamination is that moisture adsorbed on the surface is desorbed in a vacuum or reduced-pressure atmosphere.
【０００６】図８は、従来装置におけるガス配管系およ
び反応チャンバを合わせたシステムのトータルリーク量
（配管系および反応チャンバ内表面からの放出ガス量と
外部リークとの和）とガスの汚染の関係を示したグラフ
である。図中の複数の線は、ガスの流量をパラメータと
して様々な値に変化させた場合の結果について示してい
る。FIG. 8 is a graph showing the relationship between the total leak amount (sum of the amount of gas released from the piping system and the inner surface of the reaction chamber and the external leak) and the gas contamination in the system including the gas piping system and the reaction chamber in the conventional apparatus. FIG. A plurality of lines in the figure show the results when the gas flow rate is changed to various values using the parameter as a parameter.
【０００７】半導体プロセスは、より精度の高いプロセ
スを実現するためガスの流量を益々少なくする傾向にあ
り、例えば１０ｃｃ／ｍｉｎやそれ以下の流量を用いる
のが普通となっている。かりに、１０ｃｃ／ｍｉｎの流
量を用いたとすると、現在広く用いられている装置のよ
うに１０-3〜１０-6Ｔｏｒｒ・ｌ／ｓｅｃ程度のシステ
ムトータルリークがあるとガスの純度は１０ｐｐｍ〜１
％になり、高清浄プロセスとは程遠いものになってしま
う。本発明者は超高清浄ガス供給システムを発明し、シ
ステムの外部からのリーク量を現状の検出器の検出限界
の１×１０-11Ｔｏｒｒ・ｌ／ｓｅｃ以下に抑えこむこ
とに成功している。しかし、システム内部からのリー
ク、すなわち、前述のステンレス鋼の表面からの放出ガ
ス成分のため、減圧雰囲気の不純物濃度を下げることが
できなかった。現在の超高真空技術における表面処理に
より得られている表面放出ガス量の最小値は、ステンレ
ス鋼の場合、１×１０-11Ｔｏｒｒ・ｌ／ｓｅｃ・ｃｍ2
であり、チャンバの内部に露出している表面積を、例え
ば１ｍ2と最も小さく見積ったとしても、トータルでは
１×１０-7Ｔｏｒｒ・ｌ／ｓｅｃのリーク量となり、ガ
ス流量１０ｃｃ／ｍｉｎに対し１ｐｐｍ程度の純度のガ
スしか得られない。ガス流量をさらに小さくすると、さ
らに純度が落ちることは言うまでもない。In a semiconductor process, a flow rate of a gas tends to be further reduced in order to realize a more accurate process. For example, a flow rate of 10 cc / min or less is generally used. Assuming that a flow rate of 10 cc / min is used, if there is a system total leak of about 10 −3 to 10 −6 Torr · l / sec as in a device widely used at present, the purity of the gas is 10 ppm to 1 ppm.
%, Which is far from a high clean process. The inventor of the present invention has invented an ultrahigh-purity gas supply system, and has succeeded in suppressing the amount of leakage from the outside of the system to 1 × 10 −11 Torr · l / sec or less, which is the current detection limit of the detector. . However, the impurity concentration in the reduced-pressure atmosphere could not be reduced due to the leak from the inside of the system, that is, the above-mentioned gas component released from the surface of stainless steel. The minimum value of the amount of surface emission gas obtained by surface treatment in the current ultra-high vacuum technology is 1 × 10 −11 Torr · l / sec · cm 2 in the case of stainless steel.
Even if the surface area exposed inside the chamber is estimated to be the smallest, for example, 1 m 2 , the total leak amount is 1 × 10 −7 Torr · l / sec, which is 1 ppm for a gas flow rate of 10 cc / min. Only a gas of a degree of purity can be obtained. If the gas flow rate is further reduced, it goes without saying that the purity is further reduced.
【０００８】チャンバ内表面からの脱ガス成分を、トー
タルシステムの外部リーク量と同じ１×１０-11Ｔｏｒ
ｒ・ｌ／ｓｅｃと同程度まで下げるには、ステンレス鋼
の表面からの脱ガスを１×１０-15Ｔｏｒｒ・ｌ／ｓｅ
ｃ・ｃｍ2以下とする必要があり、そのため、ガス放出
量を少なくするステンレス鋼の表面の処理技術が強く求
められていた。The degassing component from the chamber inner surface is reduced to 1 × 10 -11 Torr, which is the same as the external leak amount of the total system.
To reduce the pressure to about the same level as r · l / sec, degassing from the surface of stainless steel is performed at 1 × 10 −15 Torr · l / sec.
There needs to be c · cm 2 or less, therefore, the processing techniques of the surface of stainless steel to reduce the outgassing amount is strongly demanded.
【０００９】また一方、半導体製造プロセスでは、比較
的安定な一般ガス（Ｏ2，Ｎ2，Ａｒ，Ｈ2，Ｈｅ）から
反応性、腐食性および毒性の強い特殊ガスまで多種多様
なガスが使用される。特に、特殊ガスの中には雰囲気中
に水分が存在すると加水分解して塩酸やフッ酸を生成し
強い腐食性を示す三塩化ホウ素（ＢＣｌ3）や三フッ化
ホウ素（ＢＦ3）等がある。通常これらのガスを扱う配
管やチャンバ材料には反応性、耐腐食性、高強度、２次
加工性の容易さ、溶接の容易さ、そして内表面の研磨の
施し易さからステンレス鋼が使用されることが多い。On the other hand, in the semiconductor manufacturing process, a wide variety of gases from relatively stable general gases (O 2 , N 2 , Ar, H 2 , He) to highly reactive, corrosive and toxic special gases are used. Is done. Particularly, among special gases, there are boron trichloride (BCl 3 ) and boron trifluoride (BF 3 ) which are hydrolyzed when moisture is present in the atmosphere to generate hydrochloric acid or hydrofluoric acid and exhibit strong corrosiveness. . Normally, stainless steel is used for piping and chamber materials handling these gases because of its reactivity, corrosion resistance, high strength, ease of secondary workability, ease of welding, and ease of polishing the inner surface. Often.
【００１０】しかしながら、ステンレス鋼は、乾燥ガス
雰囲気中では耐食性に優れているが、水分の存在する塩
素系乃至フッ素系ガス雰囲気中では容易に腐食されてし
まう。このため、ステンレス鋼の表面研磨後には耐腐食
性処理が不可欠となる。処理方法としてはステンレス鋼
に耐食性の強い金属を被覆するＮｉ−Ｗ−Ｐコーティン
グ（クリーンエスコーティング法）等があるが、この方
法ではクラック、ピンホールが生じ易いばかりでなく、
湿式メッキを用いる方法であるために内表面の水分の吸
着量や溶液残留成分が多い等の問題を含んでいる。他の
方法としては金属表面に薄い酸化物皮膜を作る不動態化
処理による耐腐食性処理が挙げられる。ステンレス鋼
は、液中に十分な酸化剤があれば浸漬しただけで不動態
化するので、通常は常温で硝酸溶液に浸漬し、不動態処
理を行っている。[0010] However, stainless steel is excellent in corrosion resistance in a dry gas atmosphere, but is easily corroded in a chlorine-based or fluorine-based gas atmosphere where water is present. For this reason, a corrosion resistance treatment is indispensable after polishing the surface of stainless steel. As a treatment method, there is Ni-WP coating (clean S coating method) for coating stainless steel with a metal having high corrosion resistance, and this method not only tends to cause cracks and pinholes, but also
Since the method uses wet plating, there are problems such as a large amount of adsorbed water on the inner surface and a large amount of residual components in the solution. Another method is a corrosion resistance treatment by a passivation treatment for forming a thin oxide film on the metal surface. Since stainless steel is passivated only by immersion if there is a sufficient oxidizing agent in the liquid, passivation treatment is usually performed by immersion in a nitric acid solution at room temperature.
【００１１】しかしこの方法も湿式の方法であるため、
配管やチャンバ内面に水分および処理溶液の残留分が多
く存在する。特に水分は塩素系、フッ素系ガスを流した
場合、ステンレス鋼に痛烈なダメージを与えることにな
る。However, since this method is also a wet method,
A large amount of residual moisture and processing solution is present on the piping and the inner surface of the chamber. In particular, when chlorine-based or fluorine-based gas is flowed, the stainless steel will be severely damaged.
【００１２】従って、腐食性ガスに対してもダメージを
うけることなく、かつ水分の吸蔵や吸着の少ない、不動
態膜を形成したステンレスによりチャンバやガス供給系
を構成することが、超高真空技術や半導体プロセスに非
常に重要であるが、これまでこのような技術が全く存在
しなかった。Therefore, it is possible to form a chamber and a gas supply system with stainless steel on which a passive film is formed without being damaged by corrosive gas and having little occlusion and adsorption of moisture. Although it is very important for semiconductor processes, there has been no such technology.
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の点に鑑
みなされたものである。The present invention has been made in view of the above points.
【００１４】本発明は、内面からの放出ガスによる不純
物を減少させ、さらに、優れた耐腐食性を有する超真
空、超高清浄な減圧装置を提供することを目的とする。It is an object of the present invention to provide an ultra-vacuum and ultra-high-purity decompression device that reduces impurities due to gas released from the inner surface and has excellent corrosion resistance.
【００１５】さらに、本発明は、上記目的に加え、セル
フクリーニング、セルフメインテナンスが可能な減圧装
置を提供することを目的とする。A further object of the present invention is to provide a decompression device capable of performing self-cleaning and self-maintenance in addition to the above objects.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明に係るステンレス
鋼は、鉄酸化物よりクロム酸化物が多い層を外側表面に
有する不動態膜が電解研磨面上に形成されていることを
特徴とする。The stainless steel according to the present invention is characterized in that a passivation film having a layer containing more chromium oxide than iron oxide on the outer surface is formed on the electropolished surface. .
【００１７】ここで、最表面は鉄酸化物を含ず、クロム
酸化物からなるものが好ましい。Here, the outermost surface preferably contains no chromium oxide and does not contain iron oxide.
【００１８】また、前記不動態膜の厚さは５ｎｍ以上で
あることが好ましい。Preferably, the thickness of the passivation film is 5 nm or more.
【００１９】さらに、前記不動態膜は、５５０℃以上の
温度において９時間以上ステンレス鋼を加熱酸化せしめ
て形成された厚さが１３ｎｍ以上の膜が好ましい。The passivation film is preferably a film having a thickness of 13 nm or more formed by heating and oxidizing stainless steel at a temperature of 550 ° C. or more for 9 hours or more.
【００２０】特に、前記不動態膜の形成されたステンレ
ス鋼の表面が、半径５μｍの円周内における凸部と凹部
との高さの差の最大値が１μｍ以下の平坦度を有してい
ることが好ましい。In particular, the surface of the stainless steel on which the passivation film is formed has a flatness in which the maximum value of the height difference between the convex portion and the concave portion in the circumference having a radius of 5 μm is 1 μm or less. Is preferred.
【００２１】本発明に係るステンレス鋼の製造方法は、
電解研磨後、ベーキングを行うことにより母材表面から
水分を除去し、次いで、不純物の含有量が１ｐｐｂ以下
の酸化性ガス雰囲気中において、５５０℃以上の温度で
加熱することにより母材表面に不動態膜を形成すること
を特徴とする。The method for producing stainless steel according to the present invention comprises:
After the electropolishing, moisture is removed from the surface of the base material by performing baking, and then the surface of the base material is heated by heating at a temperature of 550 ° C. or more in an oxidizing gas atmosphere having an impurity content of 1 ppb or less. It is characterized by forming a dynamic film.
【００２２】前記ベーキング温度は１５０〜４００℃で
あることが好ましい。[0022] The baking temperature is preferably 150 to 400 ° C.
【００２３】本発明に係る減圧装置は、主要部分がステ
ンレス鋼で構成されている減圧装置において、装置内部
に露出する前記ステンレス鋼の電解研磨表面の少なくと
も一部には、鉄酸化物よりクロムの酸化物が多い層を外
側表面に有する不動態膜が形成されていることを特徴と
する。In the pressure reducing device according to the present invention, in a pressure reducing device whose main part is made of stainless steel, at least a part of the electropolished surface of the stainless steel exposed inside the device is made of chromium rather than iron oxide. A passivation film having a layer containing a large amount of oxide on the outer surface is formed.
【００２４】この減圧装置においても、最表面は鉄酸化
物を含ず、クロム酸化物からなることが好ましい。Also in this decompression device, it is preferable that the outermost surface does not contain iron oxide and is made of chromium oxide.
【００２５】また、前記不動態膜の厚さは５ｎｍ以上で
あることが好ましい。The thickness of the passivation film is preferably 5 nm or more.
【００２６】さらに、前記不動態膜は、５５０℃以上の
温度において９時間以上ステンレス鋼を加熱酸化せしめ
て形成された厚さが１３ｎｍ以上の膜であることが好ま
しい。Further, it is preferable that the passivation film is a film having a thickness of 13 nm or more formed by heating and oxidizing stainless steel at a temperature of 550 ° C. or more for 9 hours or more.
【００２７】また、前記不動態膜の形成されたステンレ
ス鋼の表面が、半径５μｍの円周内における凸部と凹部
との高さの差の最大値が１μｍ以下の平坦度を有してい
ることが好ましい。Also, the surface of the stainless steel on which the passivation film is formed has a flatness in which the maximum value of the height difference between the convex portion and the concave portion in the circumference of a radius of 5 μm is 1 μm or less. Is preferred.
【００２８】なお、前記減圧装置には、主要部がステン
レス鋼で構成される超高純度ガスを供給するためのガス
供給装置が接続され、かつ、そのガス供給装置の内部に
露出するステンレス鋼の表面の少なくとも一部には前記
不動態膜が形成されていることが好ましい。A gas supply device for supplying an ultra-high purity gas whose main part is made of stainless steel is connected to the decompression device, and a stainless steel material exposed inside the gas supply device is connected to the gas supply device. It is preferable that the passivation film is formed on at least a part of the surface.
【００２９】また、前記減圧装置には、主要部がステン
レス鋼で構成される超高純度ガスを供給するためのガス
ボンベを前記ガス供給装置を介して接続され、かつ、そ
のガスボンベの内部に露出するステンレス鋼の表面の少
なくとも一部には前記不動態膜が形成されていることが
好ましい。A gas cylinder for supplying an ultra-high purity gas whose main part is made of stainless steel is connected to the decompression device via the gas supply device, and is exposed inside the gas cylinder. It is preferable that the passivation film is formed on at least a part of the surface of the stainless steel.
【００３０】さらに、前記ガス供給装置に、絶縁減圧室
内壁に付着した堆積物をエッチング除去するためのクリ
ーニングガス供給系を含に、セルフクリーニング可能と
することが好ましい。グ可能な減圧装置。Further, it is preferable that the gas supply device includes a cleaning gas supply system for etching and removing deposits adhering to the inner wall of the insulated depressurized chamber, thereby enabling self-cleaning. Decompressible device.
【００３１】なお、前記クリーニングガスは、塩素系ガ
ス又はフッ素系ガスとすることが好ましい。Preferably, the cleaning gas is a chlorine-based gas or a fluorine-based gas.
【００３２】さらに、前記減圧装置が、３５０℃程度の
温度まで加熱される加熱装置を備えたことが好ましい。Further, it is preferable that the decompression device is provided with a heating device for heating to a temperature of about 350 ° C.
【００３３】ここで、前記減圧装置は、例えば、半導体
製造装置、ガスボンベ、ガスバルブおよびパイプの内か
ら選ばれた１つ又は２つ以上の組合せである。Here, the pressure reducing device is, for example, one or a combination of two or more selected from a semiconductor manufacturing device, a gas cylinder, a gas valve and a pipe.
【００３４】前記半導体装置は例えば、プラズマを用い
た成膜装置である。The semiconductor device is, for example, a film forming apparatus using plasma.
【００３５】[0035]
【作用】本発明によれば、ステンレス鋼で構成された減
圧装置の内面にピンホール等のない酸化膜を設けたこと
により、内面からの放出ガスによる不純物を減少させ、
さらに、優れた腐食性を有するステンレス鋼あるいは超
真空、超高清浄な減圧装置を得ることができる。According to the present invention, by providing an oxide film having no pinholes or the like on the inner surface of a pressure reducing device made of stainless steel, impurities due to gas released from the inner surface are reduced,
Further, it is possible to obtain a stainless steel or an ultra-vacuum, ultra-high clean pressure reducing device having excellent corrosiveness.
【００３６】[0036]
【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００３７】図１は本発明の一実施例を示す減圧装置の
模式図である。図１において２０１は真空排気装置であ
り、例えば排気量２０００Ｌ／ｍｉｎのターボ分子ポン
プである。２０２は減圧室であり、ステンレス鋼ＳＵＳ
３１６Ｌで製作されており、そのチャンバ内壁には不動
態膜２０３が形成されている。さらに２０４はガス供給
系であり、減圧室２０２に小流量のガス、例えば０．０
１〜１００ｃｃ／ｍｉｎ程度を供給することにより、減
圧室を所定のガスで、例えば１×１０-4〜１×１０-1Ｔ
ｏｒｒ程度の減圧状態にすることができるようになって
いる。そのためガス供給系２０４は、ステンレス配管、
つぎ手、バルブ、マスフローコントローラ、減圧弁、セ
ラミックフィルタ等から構成されており、その詳細の説
明はここでは省略する。FIG. 1 is a schematic diagram of a pressure reducing device showing one embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 201 denotes a vacuum exhaust device, which is, for example, a turbo molecular pump with an exhaust volume of 2000 L / min. Reference numeral 202 denotes a decompression chamber, which is made of stainless steel SUS.
316L, and a passivation film 203 is formed on the inner wall of the chamber. Reference numeral 204 denotes a gas supply system, and a small flow rate gas, for example, 0.0
By supplying about 1 to 100 cc / min, the decompression chamber is filled with a predetermined gas, for example, 1 × 10 -4 to 1 × 10 -1 T.
The pressure can be reduced to about orr. Therefore, the gas supply system 204 is made of stainless steel piping,
It is composed of a second step, a valve, a mass flow controller, a pressure reducing valve, a ceramic filter and the like, and a detailed description thereof will be omitted here.
【００３８】２０５は所定のガスをガス供給装置に供給
するガスボンベであり、目的に応じてＡｒ，Ｈｅ，
Ｈ2，Ｏ2等の一般ガスの他ＨＣｌ，Ｃｌ2，ＢＣｌ3，Ｂ
Ｆ3等の腐食性ガスを用いることが多い。図１では便宜
上ボンベは一本しか描いてないが、必要に応じて複数の
ボンベを接続する。Reference numeral 205 denotes a gas cylinder for supplying a predetermined gas to a gas supply device, and Ar, He, and
H 2, other HCl common gas such as O 2, Cl 2, BCl 3, B
It is often used corrosive gases F 3 and the like. In FIG. 1, only one cylinder is drawn for convenience, but a plurality of cylinders are connected as needed.
【００３９】また、図１では減圧室２０２内面の不動態
膜２０３のみが図示されているが、腐食性ガスを流す関
係上、ガス供給系、ガスボンベ等も主要部分はステンレ
ス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ，ＳＵＳ３０４Ｌ等）で構成され
ており、ガスに接する内表面にはすべて本発明の不動態
膜が形成されている。Although only the passive film 203 on the inner surface of the decompression chamber 202 is shown in FIG. 1, the main parts of the gas supply system, the gas cylinder and the like are made of stainless steel (SUS316L, SUS304L etc.) due to the flow of corrosive gas. ), And the passivation film of the present invention is formed on all inner surfaces in contact with the gas.
【００４０】不動態膜の形成は、まずステンレス鋼の表
面を鏡面研磨仕上げ、例えば電解研磨し、その平坦度を
凹凸の差の最大値Ｒmaxで０．１〜１．０μｍとした
後、純酸素雰囲気においてステンレス鋼を４００℃に加
熱し約１時間の酸化を行うことにより行った。これによ
り約１１ｎｍ（１１０オングストローム）の酸化膜２０
３が形成された。The formation of the passivation film, the surface of the stainless steel finish mirror polishing First, for example, electrolytic polishing, after the 0.1~1.0μm a maximum value R max of the difference between irregularities the flatness, pure This was performed by heating the stainless steel to 400 ° C. in an oxygen atmosphere and performing oxidation for about 1 hour. As a result, the oxide film 20 having a thickness of about 11 nm (110 Å) is formed.
3 was formed.
【００４１】酸化物の主成分は位置によって異なり、表
面は鉄の酸化膜が主成分であり、ステンレス鋼２０２と
の界面に近い部分ではＣｒの酸化物が主成分である。な
お、酸化膜の詳しい分析結果については表２，表３およ
び図６を用いて後で詳しく説明する。The main component of the oxide differs depending on the position. The surface is mainly composed of an oxide film of iron, and the portion near the interface with the stainless steel 202 is mainly composed of the oxide of Cr. The detailed analysis result of the oxide film will be described later in detail with reference to Tables 2 and 3 and FIG.
【００４２】ステンレス鋼表面の鏡面研磨は、パイプの
内面に対しては例えば電解研磨を用い、チャンバやボン
ベの内面に対しては電解複合研磨等の技術を用いて行っ
た。酸化の方法は、例えばパイプの場合には超高純度Ａ
ｒあるいはＨｅ（水分の含有量１ｐｐｂ程度以下）を用
いてパイプ内面をパージし十分に水分を抜いた後さらに
１５０〜２００℃程度に昇温してパージを行い、内表面
に吸着しているＨ2Ｏ分子をほぼ完全に脱離させた後、
やはり水分の含有量が１ｐｐｂ程度以下の純酸素を流
し、パイプに直接電流を流す通電加熱方式により４００
℃に昇温し内表面の酸化を行った。The mirror polishing of the stainless steel surface was performed by using, for example, electrolytic polishing on the inner surface of the pipe, and using electrolytic combined polishing on the inner surface of the chamber or cylinder. The oxidation method is, for example, in the case of pipes,
After purging the inner surface of the pipe with r or He (water content of about 1 ppb or less) to sufficiently remove water, the temperature is further increased to about 150 to 200 ° C. to perform purging, and H adsorbed on the inner surface is removed. After almost completely desorbing 2 O molecules,
Also, pure oxygen having a water content of about 1 ppb or less is passed, and current is directly supplied to the pipe.
The temperature was raised to ° C. to oxidize the inner surface.
【００４３】このような減圧装置で不動態膜形成が最も
重要なのはガスボンベである。ボンベは反応性ガスを長
時間蓄える容器であるため、ガスの純度を保つためには
耐腐食性に優れ、かつ不純物ガスの吸着吸蔵のほとんど
ない不動態膜形成が不可欠であり、本発明によりはじめ
て実現できた。図２はこのボンベの酸化を行う方法の一
例を示したものである。The most important thing for forming a passive film in such a pressure reducing device is a gas cylinder. Since a cylinder is a container for storing a reactive gas for a long time, it is indispensable to form a passive film having excellent corrosion resistance and almost no adsorption and occlusion of impurity gas in order to maintain the purity of the gas. I realized it. FIG. 2 shows an example of a method for oxidizing the cylinder.
【００４４】例えばガスボンベ３０１の内表面を酸化す
る場合、ガス導入ライン３０２より超高純度のＡｒある
いはＨｅを例えば毎分１０Ｌ程度ボンベ内に導入し、常
温で十分にパージすることにより水分抜きを行なう。水
分抜きが十分かどうかは例えばパージライン３０４に設
けられた露点計３０５でパージガスの露点をモニタする
ことにより行えばよい。その後さらに電気炉３０３によ
りボンベ３０１全体を１５０〜４００℃程度に加熱し、
ほぼ完全に内表面に吸着しているＨ2Ｏ分子を脱離させ
る。次に超高純度Ｏ2をボンベ内に導入し、電気炉によ
りボンベ全体の温度を所定の温度（例えば４００〜６０
０℃）に昇温し内表面の酸化を行う。このようにして形
成した不動態膜はＨＣｌ，Ｃｌ2，ＢＣｌ3，ＢＦ3等の
腐食性ガスに対しても極めて安定であり、この不動態膜
を形成したガスボンベは長期間腐食性ガスを充填保存し
ても全くダメージを受けないことが実験的にたしかめら
れた。For example, when oxidizing the inner surface of the gas cylinder 301, ultrapure Ar or He is introduced into the cylinder at a rate of, for example, about 10 liters per minute from the gas introduction line 302 and sufficiently purged at room temperature to remove moisture. . Whether the moisture removal is sufficient may be determined by monitoring the dew point of the purge gas with a dew point meter 305 provided in the purge line 304, for example. Thereafter, the entire cylinder 301 is further heated to about 150 to 400 ° C. by the electric furnace 303,
H 2 O molecules adsorbed almost completely on the inner surface are desorbed. Next, ultra-high purity O 2 is introduced into the cylinder, and the temperature of the entire cylinder is adjusted to a predetermined temperature (for example, 400 to 60) by an electric furnace.
(0 ° C.) to oxidize the inner surface. The passivation film thus formed is extremely stable against corrosive gases such as HCl, Cl 2 , BCl 3 and BF 3 , and the gas cylinder formed with this passivation film is filled with a corrosive gas for a long time. It was experimentally confirmed that no damage was caused when stored.
【００４５】次にこの不動態膜の脱ガス特性についての
実験結果を示す。実験は全長２ｍの３／８インチ径のパ
イプについて行った。実験装置の構成を図３に示す。す
なわち、ガス純化装置４０１を通したＡｒガスを１．２
Ｌ／分の流量で試料のＳＵＳパイプ４０２を通しガス中
に含まれる水分量をＡＰＩＭＳ（大気圧イオン化マス分
析装置）４０３により測定した。Next, the results of experiments on the degassing characteristics of the passivation film will be described. The experiment was performed on a 3/8 inch diameter pipe having a total length of 2 m. FIG. 3 shows the configuration of the experimental apparatus. That is, the Ar gas passed through the gas purifier 401
The amount of water contained in the gas was measured by an APIMS (atmospheric pressure ionization mass analyzer) 403 at a flow rate of L / min through a SUS pipe 402 of the sample.
【００４６】常温でパージした結果を図４のグラフに示
す。テストしたパイプの種類はパイプの内面を電解研磨
したもの（Ａ）、電解研磨後硝酸による不動態化処理を
行ったもの（Ｂ）、および本発明の不動態膜を形成した
もの（Ｃ）の３種類であり、図４ではそれぞれＡ，Ｂ，
Ｃの線で示されている。各パイプは相対湿度５０％、温
度２０℃のクリーンルーム内に約１週間放置した後、本
実験を行った。The result of purging at room temperature is shown in the graph of FIG. The types of pipes tested were those in which the inner surface of the pipe was electropolished (A), those in which passivation treatment with nitric acid was performed after electropolishing (B), and those in which the passivation film of the present invention was formed (C). There are three types. In FIG.
This is indicated by the line C. Each pipe was left in a clean room at a relative humidity of 50% and a temperature of 20 ° C. for about one week, and then this experiment was performed.
【００４７】図４のＡ，Ｂから明らかなように、電解研
磨管（Ａ）、硝酸による不動態化処理をした電解研磨管
（Ｂ）のいずれも多量の水分が検出されているのが分
る。約１時間通ガスした後もＡでは６８ｐｐｂ，Ｂでは
３６ｐｐｂもの水分が検出されており、２時間後も水分
量はＡ，Ｂそれぞれ４１ｐｐｂ，２７ｐｐｂでなかなか
水分量が減少しないのが分る。これに対し本発明の不動
態膜を用いたＣでは、通ガス後５分後には７ｐｐｂに落
ち、１５分以降はバックグラウンドのレベル３ｐｐｂ以
下になってしまった。このようにＣは極めて優れた吸着
ガスの脱離特性を持っていることが分った。As is clear from FIGS. 4A and 4B, it can be seen that a large amount of water is detected in both the electropolishing tube (A) and the electropolishing tube (B) that has been passivated with nitric acid. You. Even after passing the gas for about 1 hour, as much as 68 ppb of water was detected in A and as much as 36 ppb of water in B. It can be seen that the amount of water does not readily decrease at 41 ppb and 27 ppb respectively after 2 hours. On the other hand, in the case of C using the passivation film of the present invention, the level dropped to 7 ppb 5 minutes after gas passage, and fell to 3 ppb or less in the background after 15 minutes. As described above, C was found to have extremely excellent adsorption gas desorption characteristics.
【００４８】次にテスト用のパイプ４０２を電源４０４
により通電加熱し、図５の昇温タイムチャートに従って
パイプの温度を変化させた。温度を室温から１２０℃、
１２０℃から２００℃、２００℃から３００℃と変化さ
せたときに出てくる水分量の平均値をまとめたものを表
１に示す。この結果からも明らかなように本発明による
ステンレス配管は他にくらべて１ケタ程度水分の放出が
すくないことが分る。このことは、吸着量も少なく、ま
た容易に脱離できることを意味しており、超高純度ガス
供給に最適のものであることが分る。また本発明の減圧
室（真空室）２０２（図１）のベーキング後は１０-11
〜１０-12Ｔｏｒｒの真空度が実現されており超高真空
装置としても非常に優れた特性を持っていることが分っ
た。Next, the test pipe 402 is connected to the power supply 404.
, And the temperature of the pipe was changed according to the heating time chart of FIG. Temperature from room temperature to 120 ° C,
Table 1 summarizes the average values of the amounts of water that appear when the temperature is changed from 120 ° C to 200 ° C and from 200 ° C to 300 ° C. As is apparent from these results, the stainless steel pipe according to the present invention emits less than one digit of water as compared with the others. This means that the amount of adsorption is small and that it can be easily desorbed, indicating that it is optimal for supplying ultra-high purity gas. Further, after baking of the decompression chamber (vacuum chamber) 202 (FIG. 1) of the present invention, 10 -11.
It has been found that a degree of vacuum of 10 to 10 -12 Torr has been realized, and that the device has very excellent characteristics even as an ultrahigh vacuum device.
【００４９】次にステンレス表面を酸化して得られる酸
化被膜について説明する。表２は、ＳＵＳ３１６Ｌ，Ｓ
ＵＳ３０４Ｌを超高純度酸素で酸化した場合、表面に形
成される酸化膜の膜厚と屈折率を酸化温度および時間の
関係として示したものである。表３はＳＵＳ３１６Ｌ
を、４００℃〜６００℃の温度で、１〜９時間酸化した
時の酸化膜厚と屈折率を示している。注目すべきことは
温度４００〜５００℃の酸化では、酸化膜厚は時間には
依らず温度だけで決っていることである。これはＳＵＳ
の酸化がＣａｂｒｅｒａとＭｏｔｔのモデルで説明され
るプロセスで進行していることを示唆している。すなわ
ち、温度を制御し一定とすれば所定の膜厚まで酸化膜が
成長するため、膜厚の均一なピンホールのない緻密な酸
化膜を形成することができる。Next, an oxide film obtained by oxidizing the stainless steel surface will be described. Table 2 shows SUS316L, S
In the case where US304L is oxidized with ultra-high purity oxygen, the thickness and refractive index of an oxide film formed on the surface are shown as a relationship between the oxidation temperature and time. Table 3 is SUS316L
Shows the oxide film thickness and the refractive index when oxidized at a temperature of 400 ° C. to 600 ° C. for 1 to 9 hours. It should be noted that in the oxidation at a temperature of 400 to 500 ° C., the oxide film thickness is determined only by the temperature without depending on the time. This is SUS
Suggests that the oxidation of is progressing through a process described by the Cabrera and Mott model. That is, if the temperature is controlled and kept constant, the oxide film grows to a predetermined thickness, so that a dense oxide film having a uniform thickness and no pinholes can be formed.
【００５０】一方、５５０℃，６００℃に温度が上がる
と、酸化膜中を酸素が拡散で供給さるプロセスも重畳す
るため、酸化時間が長くなると少しづつ酸化膜厚は厚く
なって行く。On the other hand, when the temperature rises to 550 ° C. or 600 ° C., a process in which oxygen is supplied by diffusion in the oxide film is also overlapped. Therefore, as the oxidation time becomes longer, the oxide film thickness gradually increases.
【００５１】図６はＳＵＳ３１６Ｌを５００℃で約１時
間酸化した後、表面の元素分布をＥＳＣＡでしらべた結
果である。表面付近でＦｅの濃度が高く、深い部分でＣ
ｒの濃度の高くなっているのが分る。このことは表面付
近ではＦｅの酸化物が、酸化膜とＳＵＳ基板との界面近
くではＣｒの酸化物がそれぞれできている２層構造にな
っていることを示している。このことは、ＥＳＣＡスペ
クトルのエネルギー分析の結果、表面付近のＦｅでは酸
化物形成によるケミカルシフトがみられ、これが深い部
分ではなくなり、またＣｒは深い部分でのみ酸化物形成
によるケミカルシフトがみられることからも確認されて
いる。これまでＳＵＳの酸化でこのような２層膜が形成
されたという報告はなく、本発明による減圧装置が優れ
た耐腐食性および吸着ガスの脱離特性を示すメカニズム
はまだ明らかでないが、この緻密な２層膜の形成による
ものであると考えられる。FIG. 6 shows the results obtained by oxidizing SUS316L at 500 ° C. for about 1 hour and then examining the element distribution on the surface by ESCA. The concentration of Fe is high near the surface, and C
It can be seen that the concentration of r is high. This indicates that the oxide has a two-layer structure in which the oxide of Fe is formed near the surface and the oxide of Cr is formed near the interface between the oxide film and the SUS substrate. This means that, as a result of the energy analysis of the ESCA spectrum, a chemical shift due to oxide formation is observed in Fe near the surface, which is no longer at a deep portion, and a chemical shift due to oxide formation is observed only at deep portions of Cr. Has been confirmed from. To date, there has been no report that such a two-layer film was formed by SUS oxidation, and the mechanism by which the decompression device according to the present invention exhibits excellent corrosion resistance and desorption characteristics of adsorbed gas is not yet clear. It is considered that this is due to the formation of a suitable two-layer film.
【００５２】また、緻密な酸化膜を形成するには、ステ
ンレス鋼表面の加工時に変質した層を除去し、かつ表面
を平坦にすることが重要である。本実施例では表面粗度
としてＲmaxが０．１〜１．０μｍのものを用いたが、
実験の結果半径５μｍの円周内での凸部と凹部の高さの
差の最大値が１μｍ程度までは、十分よい不動態膜の形
成されることが分っている。Further, in order to form a dense oxide film, it is important to remove the degenerated layer during the processing of the stainless steel surface and to flatten the surface. Although R max as the surface roughness in the present embodiment is used as a 0.1 to 1.0 [mu] m,
As a result of experiments, it has been found that a sufficiently good passivation film can be formed up to a maximum value of the difference between the heights of the projections and the recesses of about 1 μm in a circumference having a radius of 5 μm.
【００５３】図７に、図６に対応して、酸化条件を変え
たときの、不動態膜の表面からの元素分布を示す。FIG. 7 shows the element distribution from the surface of the passivation film when the oxidation conditions are changed, corresponding to FIG.
【００５４】図７（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）のそ
れぞれの酸化条件は、（ａ）４００℃、４時間、（ｂ）
５００℃、４時間、（ｃ）５５０℃、４時間（ｄ）５５
０℃、９時間である。The oxidation conditions in FIGS. 7A, 7B, 7C, and 7D are as follows: (a) 400 ° C., 4 hours, (b)
500 ° C, 4 hours, (c) 550 ° C, 4 hours (d) 55
0 ° C., 9 hours.
【００５５】図７（ｃ）では、最表面は、鉄酸化物は存
在せず、クロム酸化物のみとなっている（請求項２）。In FIG. 7C, the outermost surface has no iron oxide but only chromium oxide (claim 2).
【００５６】また、図７（ｄ）では、表面側では、クロ
ム酸化物が鉄酸化物より多くなっている。In FIG. 7D, chromium oxide is larger than iron oxide on the surface side.
【００５７】図７（ａ）、図７（ｂ）に対し、図７
（ｃ）、図７（ｄ）を比較すると、酸化温度が高くなる
につれて、表面近傍のクロム酸化膜の比率が高くなり、
５５０℃、９時間の酸化では、表面近傍でもクロム酸化
膜の方が鉄の酸化膜より多くなっている。表面近傍にク
ロム酸化膜が多くなると化学的に一層強くなって行く。
例えば、塩素系のガスであるＣｌ2やＨＣｌに対して
も、まったく腐食されなくなって行く。半導体製造装置
では、Ｓｉ単結晶、ＳｉＯ2，Ｓｉ3Ｎ4，ＡｌＮといっ
た絶縁物、Ａｌ，Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ，Ｗ，
Ｍｏ，Ｔａ，Ｔｉ，ＴｉＮ，Ｃｕといった金属等の薄膜
を多層に堆積することが多い。通常、これらの薄膜は、
ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）やスパッタによ
って成膜される。その時、従来の装置では半導体ウェハ
上にだけ薄膜が堆積されるのではなく反応チャンバ内壁
にも大量の堆積物が付着する。こうした付着物がダスト
の原因になって、パターン欠陥を生じるため、たとえば
ＣＶＤ装置では殆ど連日、チャンバを開けて、チャンバ
内壁に付着する堆積物を除去するし、装置の稼動率もき
わめて低いものであった。ところが、本発明の不動態膜
を表面に設けた反応チャンバであれば、所定の時間間隔
で定期的に反応チャンバの温度を２００〜３５０℃に上
げ、例えば、Ｃｌ2，ＨＣｌといった塩素系のガス、あ
るいはフッ素系のガス等のクリーニングガスを流すこと
によって反応チャンバ内壁に付着している堆積物をエッ
チングによって除去することができる。反応チャンバの
内表面がきわめて平坦である上に、化学的および機械的
強度に優れた不動態膜が設けられているため、堆積物の
反応チャンバ内壁への付着強度がきわめて弱いため、こ
のエッチングによる除去がきわめて有効に作用する。つ
まり、セルフクリーニング、セルフメインテナンス機能
を備えた半導体製造装置が、本発明により初めて可能と
なったのである。7A and FIG. 7B, FIG.
7 (c) and FIG. 7 (d), as the oxidation temperature increases, the ratio of the chromium oxide film near the surface increases,
In the oxidation at 550 ° C. for 9 hours, the chromium oxide film is larger than the iron oxide film even near the surface. As the chromium oxide film increases near the surface, it becomes chemically stronger.
For example, even chlorine gas such as Cl 2 or HCl is not corroded at all. In a semiconductor manufacturing apparatus, insulators such as Si single crystal, SiO 2 , Si 3 N 4 , and AlN, Al, Al—Si, Al—Cu—Si, W,
Thin films of metals such as Mo, Ta, Ti, TiN, and Cu are often deposited in multiple layers. Usually these films are
The film is formed by CVD (Chemical Vapor Deposition) or sputtering. At that time, in the conventional apparatus, not only a thin film is deposited on a semiconductor wafer but also a large amount of deposit adheres to the inner wall of the reaction chamber. Since such deposits cause dust and cause pattern defects, for example, in a CVD apparatus, the chamber is opened almost every day to remove deposits adhering to the inner wall of the chamber, and the operation rate of the apparatus is extremely low. there were. However, in the case of a reaction chamber provided with the passivation film of the present invention on the surface, the temperature of the reaction chamber is periodically raised to 200 to 350 ° C. at predetermined time intervals, and for example, a chlorine-based gas such as Cl 2 or HCl is used. Alternatively, a deposit attached to the inner wall of the reaction chamber can be removed by etching by flowing a cleaning gas such as a fluorine-based gas. Since the inner surface of the reaction chamber is extremely flat and a passivation film with excellent chemical and mechanical strength is provided, the adhesion strength of deposits to the inner wall of the reaction chamber is extremely low. Removal works very effectively. In other words, a semiconductor manufacturing apparatus having self-cleaning and self-maintenance functions has been made possible for the first time by the present invention.
【００５８】このセルフクリーニング、セルフメインテ
ナンス機能を備えた半導体製造装置の開発により、初め
て半導体製造ラインの完全自動化が可能となったのであ
る。The development of a semiconductor manufacturing apparatus having self-cleaning and self-maintenance functions makes it possible for the first time to completely automate a semiconductor manufacturing line.
【００５９】表２、表３に示すように、ステンレス鋼表
面を加工変質層のない鏡面に仕上げた後、充分な洗浄と
乾燥を行なって、高純度酸素中で酸化して不動態膜を形
成すると、酸化温度が、４００℃以上であれば、不動態
膜の厚さはつねに１０ｎｍ以上である。As shown in Tables 2 and 3, after the stainless steel surface was finished to a mirror surface without a work-affected layer, it was sufficiently washed and dried, and oxidized in high-purity oxygen to form a passivation film. Then, if the oxidation temperature is 400 ° C. or higher, the thickness of the passivation film is always 10 nm or higher.
【００６０】以上、発明の実施例として図１の装置につ
いて説明したが、これは超高真空の実験装置であっても
よいし、またＲＩＥ装置やスパッタ装置、ＣＶＤ装置な
どの半導体の製造装置であってもかまわない。図１に示
したようにガス供給系やボンベ等も含めてすべてが１つ
の減圧装置を構成するものであり、ボンベの内面やガス
バルブやパイプの内面に本発明の不動態膜を形成したも
のはすべて本発明の減圧装置に含まれることは言うまで
もない。真空ポンプの内表面に関しても同様である。ま
たさらに減圧室２０２内に設置される例えばウェハ搬送
のための機構部品に関しても本発明の不動態膜を形成し
た場合にも本発明の減圧装置に含まれることは明らかで
ある。The apparatus shown in FIG. 1 has been described as an embodiment of the present invention. This apparatus may be an ultra-high vacuum experimental apparatus or a semiconductor manufacturing apparatus such as an RIE apparatus, a sputtering apparatus, or a CVD apparatus. It doesn't matter. As shown in FIG. 1, all of the components including the gas supply system and the cylinder constitute a single decompression device, and those in which the passivation film of the present invention is formed on the inner surface of the cylinder or the inner surface of the gas valve or pipe are: It goes without saying that all of them are included in the decompression device of the present invention. The same applies to the inner surface of the vacuum pump. Further, it is clear that, for example, a mechanical component for transferring a wafer, which is installed in the decompression chamber 202, is also included in the decompression device of the present invention even when the passivation film of the present invention is formed.
【００６１】なお、本実施例では装置の内部に露出する
面のほぼ全面に酸化膜を設けているが、例えば減圧室の
ように内部の表面積が広く、酸化膜を形成することによ
る効果が高い部分にのみ酸化膜を形成してもよい。In this embodiment, an oxide film is provided on almost the entire surface exposed to the inside of the apparatus. However, for example, the internal surface area is large as in a decompression chamber, and the effect of forming the oxide film is high. An oxide film may be formed only on a part.
【００６２】さらに、上記実施例においては、ステンレ
ス鋼としてＳＵＳ３０４Ｌ，ＳＵＳ３１６Ｌを例として
取りあげたが、ステンレス鋼としては、Ｆｅ−Ｃｒ系、
Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系でもよい。また、組織としても、フ
ェライト系、マルテンサイト系、オーステナイト系のい
ずれのステンレス鋼であってもよい。Further, in the above embodiment, SUS304L and SUS316L are taken as examples of stainless steel.
Fe-Cr-Ni may be used. Further, the structure may be any of ferritic, martensitic, and austenitic stainless steels.
【００６３】[0063]
【発明の効果】本発明により耐腐食性に優れ、かつガス
放出の極めてすくない不動態膜をその内表面に有する減
圧装置が実現し、これにより超高真空、超高清浄減圧プ
ロセス等が可能となった。According to the present invention, it is possible to realize a decompression device having a passivation film having excellent corrosion resistance and extremely low outgassing on its inner surface, thereby enabling an ultra-high vacuum, an ultra-high clean pressure reduction process and the like. became.
【００６４】また、上記効果に加え、セルフクリーニン
グ、セルフメインテナンスが可能となった。Further, in addition to the above effects, self-cleaning and self-maintenance can be performed.
【００６５】[0065]
【表１】 [Table 1]
【００６６】[0066]
【表２】 [Table 2]
【００６７】[0067]
【表３】 [Table 3]
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】図１は本発明の一実施例を示す減圧装置の模式
図である。FIG. 1 is a schematic view of a pressure reducing device showing one embodiment of the present invention.
【図２】図２はボンベの酸化方法の一例を示す模式図で
ある。FIG. 2 is a schematic view showing an example of a method for oxidizing a cylinder.
【図３】図３は脱ガス特性を調べるための実験装置の構
成図であり。FIG. 3 is a configuration diagram of an experimental device for examining degassing characteristics.
【図４】図４は実験結果を示すグラフであり。FIG. 4 is a graph showing experimental results.
【図５】図５は実験における昇温タイムチャートであ
る。FIG. 5 is a heating time chart in an experiment.
【図６】図６は酸化後における表面の元素分布を示すグ
ラフである。FIG. 6 is a graph showing element distribution on a surface after oxidation.
【図７】図７は酸化後における表面の元素分布を示すグ
ラフである。FIG. 7 is a graph showing element distribution on a surface after oxidation.
【図８】図８は従来装置における装置の全リーク量と不
純物濃度との関係を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the relationship between the total leak amount and the impurity concentration of the conventional device.
２０１ 排気装置、 ２０２ 減圧室、 ２０３ 不動態膜、 ２０４ ガス供給システム、 ２０５，３０１ ガスボンベ、 ３０２ ガス導入ライン、 ３０３ 電気炉、 ３０４ パージライン、 ３０５ 露点計、 ４０１ ガス純化装置、 ４０２ ＳＵＳパイプ、 ４０３ ＡＰＩＭＳ、 ４０４ 電源。 201 exhaust device, 202 decompression chamber, 203 passivation membrane, 204 gas supply system, 205,301 gas cylinder, 302 gas introduction line, 303 electric furnace, 304 purge line, 305 dew point meter, 401 gas purification device, 402 SUS pipe, 403 APIMS, 404 power supply.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/3065 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 8/10 - 8/18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI H01L 21/3065 H01L 21/302 B (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) C23C 8/10-8 / 18
Claims (20)
側表面に有する不動態膜が電解研磨面上に形成されてお
り、 前記不動態膜の形成されたステンレス鋼の表面が、半径
５μｍの円周内における凸部と凹部との高さの差の最大
値が１μｍ以下の平坦度を有していることを特徴とする
ステンレス鋼。1. A passivation film having a layer containing more chromium oxide than iron oxide on an outer surface is formed on an electropolished surface, and a surface of the stainless steel on which the passivation film is formed has a radius of 5 μm. Characterized in that the maximum value of the difference in height between the convex portion and the concave portion in the circumference of the above has a flatness of 1 μm or less.
からなることを特徴とする請求項１記載のステンレス
鋼。2. The stainless steel according to claim 1, wherein the outermost surface does not contain iron oxide and is made of chromium oxide.
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のステンレ
ス鋼。3. The stainless steel according to claim 1, wherein the thickness of the passivation film is 5 nm or more.
おいて９時間以上ステンレス鋼を加熱酸化せしめて形成
された厚さが１３ｎｍ以上の膜である請求項３に記載の
ステンレス鋼。4. The stainless steel according to claim 3, wherein the passivation film is a film having a thickness of 13 nm or more formed by heating and oxidizing stainless steel at a temperature of 550 ° C. or more for 9 hours or more.
り母材表面から水分を除去し、次いで、不純物の含有量
が１ｐｐｂ以下の酸化性ガス雰囲気中において、５５０
℃以上の温度で加熱することにより母材表面に不動態膜
を形成することを特徴とするステンレス鋼の製造方法。5. After electrolytic polishing, to remove water from the surface of the base material by performing baking, then the content of impurities in the following oxidizing gas atmosphere 1 ppb, 550
A method for producing stainless steel, comprising forming a passivation film on the surface of a base material by heating at a temperature of not less than ° C.
であることを特徴とする請求項５記載のステンレス鋼の
製造方法。6. The baking temperature is 150 to 400 ° C.
The method for producing stainless steel according to claim 5, wherein:
れか１項に記載のステンレス鋼で構成されていることを
特徴とする減圧装置。7. A decompression device characterized in that a main part is made of the stainless steel according to any one of claims 1 to 4.
鋼で構成される超高純度ガスを供給するためのガス供給
装置が接続され、かつ、そのガス供給装置の内部に露出
するステンレス鋼の表面の少なくとも一部には前記不動
態膜が形成されていることを特徴とする請求項７に記載
の減圧装置。8. A gas supply device for supplying an ultra-high-purity gas whose main part is made of stainless steel is connected to the decompression device, and a stainless steel material exposed inside the gas supply device is provided. The pressure reducing device according to claim 7, wherein the passivation film is formed on at least a part of a surface.
鋼で構成される超高純度ガスを供給するためのガスボン
ベを前記ガス供給装置を介して接続され、かつ、そのガ
スボンベの内部に露出するステンレス鋼の表面の少なく
とも一部には前記不動態膜が形成されていることを特徴
とする請求項７または８に記載の減圧装置。9. A gas cylinder for supplying an ultra-high purity gas whose main part is made of stainless steel is connected to the decompression device via the gas supply device, and is exposed inside the gas cylinder. 9. The pressure reducing device according to claim 7, wherein the passivation film is formed on at least a part of a surface of the stainless steel.
に付着した堆積物をエッチング除去するためのクリーニ
ングガス供給系を含むことを特徴とする請求項８または
９に記載のセルフクリーニング可能な減圧装置。10. The self-cleaning decompression according to claim 8, wherein the gas supply device includes a cleaning gas supply system for etching and removing deposits attached to the inner wall of the insulating decompression chamber. apparatus.
又はフッ素系ガスである請求項１０に記載のセルフクリ
ーニング可能な減圧装置。11. The self-cleaning pressure reducing device according to claim 10, wherein the cleaning gas is a chlorine-based gas or a fluorine-based gas.
まで加熱される加熱装置を備えたことを特徴とする請求
項１０又は請求項１２に記載のセルフクリーニング可能
な減圧装置。12. The self-cleaning-capable pressure reducing device according to claim 10, wherein the pressure reducing device includes a heating device that is heated to a temperature of about 350 ° C.
スボンベ、ガスバルブおよびパイプの内から選ばれた１
つ又は２つ以上の組合せである請求項７乃至請求項１２
のいずれか１項に記載の減圧装置。13. The pressure reducing device is selected from a semiconductor manufacturing device, a gas cylinder, a gas valve and a pipe.
13. A combination of one or two or more.
The pressure reducing device according to any one of the above.
膜装置であることを特徴とする請求項１３記載の減圧装
置。14. The pressure reducing device according to claim 13, wherein the semiconductor device is a film forming device using plasma.
ステンレス鋼であることを特徴とする請求項１乃至請求
項４のいずれか１項記載のステンレス鋼。15. The stainless steel according to claim 1, wherein the stainless steel is an austenitic stainless steel.
ンレス鋼であることを特徴とする請求項１乃至請求項４
のいずれか１項記載のステンレス鋼。16. The stainless steel according to claim 1, wherein the stainless steel is a ferritic stainless steel.
The stainless steel according to any one of the above.
ステンレス鋼であることを特徴とする請求項５又は請求
項６に記載のステンレス鋼の製造方法。17. The method according to claim 5, wherein the stainless steel is an austenitic stainless steel.
ンレス鋼であることを特徴とする請求項５又は請求項６
に記載のステンレス鋼の製造方法。18. The stainless steel according to claim 5, wherein the stainless steel is a ferritic stainless steel.
3. The method for producing stainless steel according to item 1.
ステンレス鋼であることを特徴とする請求項７乃至請求
項１４のいずれか１項に記載の減圧装置。19. The pressure reducing device according to claim 7, wherein the stainless steel is an austenitic stainless steel.
ンレス鋼であることを特徴とする請求項７乃至請求項１
４のいずれか１項に記載の減圧装置。20. The stainless steel according to claim 7, wherein the stainless steel is a ferritic stainless steel.
5. The pressure reducing device according to any one of items 4 to 5.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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