CN101805916B

CN101805916B - 半导体液晶制造装置用表面处理构件的制造方法

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Publication number: CN101805916B
Application number: CN2009102590375A
Authority: CN
Inventors: 和田浩司; 坪田隆之; 细川护; 久本淳
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2029-12-09
Also published as: CN101805916A; JP5426956B2; KR101178365B1; KR20100092901A; US20100206738A1; TW201030189A; TWI499694B; JP2010209457A

Abstract

本发明提供一种能够利用简便的方法形成硬度高于利用以往方法形成的阳极氧化被膜而且没有发生裂缝的方面的问题、高硬度且低裂缝的平衡出色的阳极氧化被膜的半导体液晶制造装置用表面处理构件的制造方法。该制造方法是在将铝合金或纯铝作为基材的构件的表面形成阳极氧化被膜，然后浸渍于纯水中而对所述阳极氧化被膜进行水合处理的半导体液晶制造装置用表面处理构件的制造方法，其中，在满足处理温度：80℃～100℃、处理时间(分钟)≥-1.5×处理温度(℃)+270的条件下实施所述水合处理。

Description

半导体液晶制造装置用表面处理构件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种制造以铝合金或纯铝作为基材的半导体液晶制造装置用表面处理构件的方法，所述半导体液晶制造装置用表面处理构件被优选用作在干法蚀刻装置、CVD装置、离子注入装置、溅射装置等半导体或液晶的制造设备等的真空腔，或该真空腔的内部中设置的构件的材料。

背景技术

过去广泛采用的是在将铝合金或纯铝作为基材的构件的表面上形成阳极氧化被膜，在该基材赋予耐等离子体性或耐气体腐蚀性等的阳极氧化处理。

例如，通常使用铝合金形成在半导体制造设备的等离子体处理装置中使用的真空腔以及在该真空腔的内部设置的电极等各种构件。但是，如果在无垢的状态下使用该铝合金，则不能维持耐等离子体性或耐气体腐蚀性等，所以通过在利用铝合金形成的构件的表面实施阳极氧化处理从而形成阳极氧化被膜，从而赋予耐等离子体性或耐气体腐蚀性等来对应。

在半导体制造设备的等离子体处理装置中使用的真空腔以及在该真空腔的内部设置的电极等各种构件在等离子体的物理能量的作用下，阳极氧化被膜的磨损剧烈，阳极氧化被膜必需为高硬度，另外，如果在阳极氧化被膜中存在裂缝，则会通过裂缝侵入气体从而腐蚀作为基材的铝合金，所以阳极氧化被膜最好尽可能地不存在裂缝。

过去，作为使阳极氧化被膜成为高硬度化的方法，采用将形成阳极氧化被膜时的电解液控制成低温的方法或利用高电流密度进行电解的方法，但如果利用这些方法使阳极氧化被膜高硬度化，则存在使阳极氧化被膜的裂缝的发生增加的趋势，另外，这些方法还存在必需高的能量的问题。因此，对应各种构件的使用环境或要求价格来调整阳极氧化被膜的硬度与裂缝的平衡，但目前不能充分地对应高硬度与低裂缝、还有对低价格的要求。

另外，作为使阳极氧化被膜成为高硬度化的方法，作为专利文献1，提出了使用添加有醇的硫酸系电解液来形成高硬质的阳极氧化被膜的方法。但是，该方法具有利用阳极氧化处理的电解液中的醇的浓度变化的管理变得繁杂的问题点。

另外，作为专利文献2，记载了在对铝合金实施阳极氧化加工的表面处理构件的表面，进一步形成氧化物喷镀被膜的方法，得到的被膜为高硬度。但是，该方法存在的课题在于，用于形成氧化物喷镀被膜的处理非常复杂，而且必需高价的设备，另外，不能适用于复杂形状部位。

专利文献1：特开2006-336081号公报

专利文献2：特开2004-332081号公报

专利文献3：特开平7-216588号公报

发明内容

本发明正是为了解决上述以往的问题而提出的，其课题在于提供一种能够利用简便的方法形成硬度高于利用以往方法形成的阳极氧化被膜而且没有发生裂缝的方面的问题、高硬度且低裂缝的平衡出色的阳极氧化被膜的半导体液晶制造装置用表面处理构件的制造方法。

本发明之一是一种半导体液晶制造装置用表面处理构件的制造方法，其是在将铝合金或纯铝作为基材的构件的表面形成阳极氧化被膜，然后在纯水中浸渍来水合处理所述阳极氧化被膜的半导体液晶制造装置用表面处理构件的制造方法，其特征在于，

在满足处理温度：80℃～100℃、处理时间(分钟)≥-1.5×处理温度(℃)+270的条件下实施所述水合处理。

本发明之二是根据本发明之一所述的半导体液晶制造装置用表面处理构件的制造方法，其特征在于，

在所述水合处理之后，在满足处理温度：120℃～450℃、处理时间(分钟)≥-0.1×处理温度(℃)+71的条件下实施热处理。

如果利用本发明之一所述的半导体液晶制造装置用表面处理构件的制造方法，则可以利用规定了水合处理的处理时间及处理温度的极为简便的方法，形成硬度高于利用以往方法形成的阳极氧化被膜而且没有发生裂缝的方面的问题、高硬度且低裂缝的平衡出色的阳极氧化被膜。

另外，本发明的半导体液晶制造装置用表面处理构件的制造方法中的水合处理是使用处理温度为80℃～100℃的热水的处理，也不像使用加压蒸气的水合处理那样必需特别的设备。

如果利用本发明之二所述的半导体液晶制造装置用表面处理构件的制造方法，则由于在水合处理之后进一步实施热处理，所以可以在也没有裂缝发生的方面的问题的范围内，进一步使阳极氧化被膜成为高硬度。

附图说明

图1是对实施例的试验结果进行归纳的图，是表示水合处理时间及水合处理温度与维氏(Vickers)硬度的关系的曲线图。

图2是对实施例的试验结果进行归纳的图，是表示水合处理的处理时间及处理温度与裂缝频率的关系的曲线图。

图3是表示在实施例中用光学显微镜以400倍的倍率观察试片的表面的观察例的裂缝的发生状况的显微镜照片。

具体实施方式

以下基于实施方式更详细地说明本发明。

阳极氧化被膜是通过将铝合金等基材浸渍于电解液中成为阳极，通电流，来氧化阳极侧的铝合金等基材的表面从而形成的，根据电解液的组成、电解温度、电流密度(每单位面积的电流值)不同而形成的阳极氧化被膜的性状即阳极氧化被膜的硬度或发生的裂缝频率等不同。

阳极氧化被膜目前主要使用硫酸电解液，通过在低温且高电流密度下电解来形成，如果利用该方法形成阳极氧化被膜，则存在如下矛盾，即：尽管能够得到高硬度的阳极氧化被膜，但另一方面，在阳极氧化被膜上发生的裂缝的频率(例如每单位表面积的裂缝长度)变大。

另外，在半导体液晶制造装置用表面处理构件中，从气体与阳极氧化被膜的化学反应抑制的观点出发，有时对阳极氧化被膜实施水合处理(通称：封孔处理)，但如果实施水合处理，则例如像在专利文献3中所记载“利用封孔处理形成的封孔层4具有结晶化的趋势，会成为被膜强度降低的原因”，通常已知阳极氧化被膜的硬度降低，设定了在允许的硬度降低的范围内的水合处理时间。

本发明人等着眼于该水合处理，进行潜心研究、探究。结果发现，通过充分地加长水合处理时间，相反，阳极氧化被膜高硬度化，发生的裂缝的频率也没有变得很高，以至完成本发明。

具体而言，通过使对阳极氧化被膜进行水合处理时的处理温度成为80℃～100℃，而且使实施水合处理时的处理时间满足“处理时间(分钟)≥-1.5×处理温度(℃)+270”的条件，从而实施水合处理，阳极氧化被膜高硬度化，发生的裂缝的频率也没有变得很高。

另外，还发现，在水合处理之后，通过实施热处理，阳极氧化被膜进一步高硬度化，发生的裂缝的频率也没有高到成为问题的程度。

使具体的热处理的条件满足处理温度成为120℃～450℃、实施热处理时的处理时间成为“处理时间(分钟)≥-0.1×处理温度(℃)+71”的条件，从而对阳极氧化被膜实施热处理，通过在这样的条件下对阳极氧化被膜实施热处理，可以高硬度化，以至使维氏硬度高于实施热处理之前的已高硬度化的阳极氧化被膜Hv.25以上，另外，发生的裂缝的频率也没有高到成为问题的程度。

(水合处理的处理温度)

水合处理的温度处于80℃～100℃的范围。在水合处理的温度不到80℃的情况下，即使利用满足“处理时间(分钟)≥-1.5×处理温度(℃)+270”的条件的处理时间来实施水合处理，阳极氧化被膜也不会高硬度化。对其原因尚不明确，但认为这是因为，与利用水合反应形成的阳极氧化被膜的氧化物状态为80℃以上的情况不同。另一方面，为了使水合处理的温度超过100℃，必需使水成为水蒸气等特别的设备。

水合处理的温度在为100℃以下的尽可能高的温度时，处理时间变短，从生产的观点出发，优选，但相反，越是高温，则水的蒸发量越大，从而变得必需补充水，处理变得繁杂。另外，由于可以挪用在工厂内其他设备中使用的80℃以上的水，所以考虑到这些观点，水合处理的温度只要在80℃～100℃的范围内适当地设定即可。

(水合处理的处理时间)

即使将水合处理的处理温度规定在80℃～100℃的范围内，如果其处理时间短，则阳极氧化被膜的硬度反而降低，所以必需规定对应处理温度的最低处理时间。具体而言，通过使其满足“处理时间(分钟)≥-1.5×处理温度(℃)+270”的条件，只要实施水合处理即可。对于由于水合处理时间不同而阳极氧化被膜的硬度改变的原因，尚不能充分地解释，但可以认为水合反应引起的阳极氧化被膜的氧化物的状态变化与氧化物的体积膨胀的平衡并不是起因。

另外，在使水合处理的处理时间满足“处理时间(分钟)≥-1.5×处理温度(℃)+270”的条件的范围内，如果尽可能地延长，则阳极氧化被膜的硬度变高，但另一方面，还存在裂缝频率也略微上升的趋势，所以只要对应要求性能适当地设定处理时间即可。不过，由于如果处理时间过长，则生产率差，所以水合处理的处理时间优选为480分钟以下，更优选为300分钟以下。

(热处理的处理温度)

热处理的温度处于120℃～450℃的范围。在热处理的温度不到120℃的情况下，即使以满足“处理时间(分钟)≥-0.1×处理温度(℃)+71”的条件的处理时间实施热处理，阳极氧化被膜也不会高硬度化。对其理由尚不能充分地解释，但认为这是因为，伴随水合反应后的脱水反应的阳极氧化被膜的结构变化不充分。另一方面，如果使热处理的温度超过450℃，则变得容易发生作为基材的铝合金等的变形，制品的尺寸公差有可能会偏离。因而，热处理的温度处于120℃～450℃的范围。

(热处理的处理时间)

即使将热处理的处理温度规定成120℃～450℃的范围，如果其处理时间短，则阳极氧化被膜的硬度以维氏硬度计算，只上升Hv.20左右或其以下，几乎没有实施热处理的工业上的意义，所以规定对应处理温度的最低处理时间。具体而言，只要使其满足“处理时间(分钟)≥-0.1×处理温度(℃)+71”的条件，来实施热处理即可。对于根据热处理时间不同而阳极氧化被膜的硬度变化的原因，尚不能充分地解释，但可以认为伴随水合反应后的脱水反应的阳极氧化被膜的结构变化并不是起因。

另外，在使热处理的处理时间满足“处理时间(分钟)≥-0.1×处理温度(℃)+71”的条件的范围内，如果尽可能地延长，则阳极氧化被膜的硬度变高，但另一方面，还存在裂缝频率也略微上升的趋势，所以只要对应要求性能适当地设定处理时间即可。不过，由于如果处理时间过长，则生产率差，所以热处理的处理时间优选为120分钟以下，更优选为90分钟以下。

【实施例】

以下举出实施例，更具体地说明本发明，但本发明根本不受下述实施例限制，也可以在能够适合本发明的主旨的范围内适当地变更进而实施，这些变更均被包括在本发明的技术范围内。

首先，熔炼JIS规定的6061铝合金，成为铝合金铸锭(尺寸：220mmW×250mmL×t100mm，冷却速度：15～10℃)，切断该铸锭，进行端面切削(尺寸：220mmW×150mmL×t60mm)，然后实施均热处理(540℃×4h)。在均热处理后，利用热轧，将60mm厚的坯料压延成6mm厚的板材，切断(尺寸：220mmW×400mmL×t6mm)之后，实施固溶处理(510～520℃×30min)。在固溶处理之后，实施水淬，实施时效处理(160～180℃×8h)，得到供试合金板。

从该供试合金板，切下25mm×35mm(压延方向)×t3mm的试片，对其表面进行端面切削加工。接着，在60℃-10％NaHO水溶液中浸渍2分钟，然后水洗，进而，在30℃-20％HNO₃水溶液中浸渍2分钟，然后水洗，洗涤化表面，然后在表1～4所示的各条件下实施阳极氧化被膜，在试片的表面形成阳极氧化被膜。阳极氧化被膜的膜厚全部为50μm。

另外，水合处理是在纯水中浸渍各试片，在表1～4所示的各水合处理温度及各水合处理时间下实施的。

进而，对一部分的试片实施了热处理。热处理是在大气热处理炉中加入各试片，在表1～4所示的各热处理温度及各热处理时间下实施。

利用光学显微镜，在400倍的倍率下观察利用以上方法制作的各试片的表面，求出裂缝频率。观察例的显微镜照片如图3所示。该裂缝频率是通过测定在各试片的表面0.235×0.180mm的范围内发生的裂缝的长度的总和(mm)，以mm/mm²的单位换算该长度总和从而求得的。

接着，将各试片埋入树脂中，使阳极氧化被膜的截面露出，然后利用维氏硬度计(Akashi，MVK-G2)测定阳极氧化被膜的截面的中央部的硬度。

对水合处理后的各试片，在各试片的测定中得到的维氏硬度为没有实施水合处理的No.1的维氏硬度以上时，结果为阳极氧化被膜为高硬度，为合格。另外，对热处理后的各试片，在各试片的测定中得到的维氏硬度比热处理前的维氏硬度上升Hv.25以上时，结果为阳极氧化被膜为高硬度，为合格。

在表1～4中示出其试验结果，分别，将No.1～No.29的水合处理时间及水合处理温度与维氏硬度的关系以及No.32～No.43的水合处理时间及水合处理温度与维氏硬度的关系示于图1，将No.1～No.29的水合处理时间及水合处理温度与裂缝密度的关系以及No.32～No.43的水合处理时间及水合处理温度与裂缝密度的关系示于图2。

根据表1～4，在使水合处理的处理温度成为80℃、90℃、100℃时，作为满足“处理时间(分钟)≥-1.5×处理温度(℃)+270”的条件的处理时间的满足本发明的水合处理的要件的发明例的No.7～No.9、No.14～No.16、No.21～No.23在试验中得到的裂缝频率变高，维氏硬度满足合格评定标准。

另一方面，在使水合处理的处理温度成为80℃、90℃、100℃时，不满足“处理时间(分钟)≥-1.5×处理温度(℃)+270”的条件的No.2～No.6、No.10～No.13、No.17～No.20与作为没有实施水合处理的比较例的No.1的维氏硬度相比，硬度变小。

另外，无论水合处理的处理温度为70℃的No.24～No.29是否满足“处理时间(分钟)≥-1.5×处理温度(℃)+270”的条件，与作为没有实施水合处理的比较例的No.1的维氏硬度相比，硬度变小。

No.30或No.31是利用过去的高硬度化方法(低温、高电流密度处理)形成阳极氧化被膜的事例。维氏硬度与No.7、8、15、16为相同程度，但裂缝频率远远比其高，极差。另一方面，No.2、3、10、11、17、18相当于重现过去的裂缝频率的阳极氧化被膜，如上所述，维氏硬度小。就是说，通过使其满足“处理时间(分钟)≥-1.5×处理温度(℃)+270”之类的水合处理的条件，可以形成硬度高于利用以往方法形成的阳极氧化被膜而且裂缝发生的方面也没有问题的阳极氧化被膜。

另外，No.32～43是在水合处理之后实施热处理的试片。根据表1～4，使热处理的处理温度成为120℃、300℃、400℃，作为满足“处理时间(分钟)≥-0.1×处理温度(℃)+71”的条件的处理时间的满足本发明的热处理的要件的发明例的No.32～No.34、No.38～No.43在试验中得到的裂缝频率远远低于利用过去的高硬度化方法形成阳极氧化被膜的No.30或No.31，不是成为问题的发生频率，另外，维氏硬度也满足合格评定标准。

另一方面，热处理的处理温度为120℃、300℃、400℃，但不满足“处理时间(分钟)≥-0.1×处理温度(℃)+71”的条件的No.35～No.37与热处理前相比，维氏硬度没有上升Hv.25以上。

如果归纳以上试验结果，则可以确认通过以满足本发明的要件的条件制造半导体液晶制造装置用表面处理构件，能够利用简便的方法形成硬度高于用以往方法形成的阳极氧化被膜而且在裂缝发生的方面也没有问题的高硬度且低裂缝的平衡出色的阳极氧化被膜。

Claims

1.一种半导体液晶制造装置用表面处理构件的制造方法，其是在将铝合金或纯铝作为基材的构件的表面形成阳极氧化被膜后，浸渍于纯水中而对所述阳极氧化被膜进行水合处理的半导体液晶制造装置用表面处理构件的制造方法，其特征在于，

在满足处理温度：80℃～100℃、处理时间(分钟)≥-1.5×处理温度(℃)+270的条件下实施所述水合处理，