DE112007001836T5

DE112007001836T5 - Aluminium-Legierung zur anodischen Oxidationsbehandlung, Verfahren zur Herstellung derselben, Aluminiumbauteil mit anodischer Oxidationsbeschichtung und Plasmabearbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112007001836T5
Application number: DE112007001836T
Authority: DE
Inventors: Koji Kobe Wada; Jun Kobe Hisamoto; Toshiyuki Inabe Tanaka; Kozo Moka Hoshino; Kazunori Moka Kobayashi
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2007-07-10
Publication date: 2009-05-28
Also published as: KR20090027761A; US8404059B2; CN101680060A; WO2008018262A1; TW200813260A; TWI352749B; JP2008045161A; JP4168066B2; US20100018617A1; KR101124031B1

Abstract

Aluminium-Legierung zur anodischen Oxidationsbehandlung, die in der Dauerhaftigkeit, der Kontaminationsbeständigkeit und der Produktivität ausgezeichnet ist, wobei die Aluminium-Legierung als Legierungselemente umfasst:
0,1 bis 2,0 Masseprozent Mg;
0,1 bis 2,0 Masseprozent Si und
0,1 bis 2,0 Masseprozent Mn, wobei jeder Gehalt an Fe, Cr und Cu auf 0,03 Masseprozent oder weniger begrenzt ist, und wobei der Rest aus Aluminium und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft: eine für eine anodische Oxidationsbehandlung geeignete Aluminium-Legierung, die vorzugsweise als ein Material für eine Vakuumkammer in einer Plasmaverarbeitungsvorrichtung, wie die Herstellungsanlage für Halbleiter und Flüssigkristalle, und für Komponenten, die in der Vakuumkammer angeordnet sind, verwendet wird; ein Verfahren zur Herstellung der Aluminium-Legierung; und ein Aluminium-Legierungs-Bauteil, bei dem eine anodische Oxidationsbeschichtung auf der Oberfläche der Aluminium-Legierung gebildet worden ist.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Herkömmlicherweise wurden häufig anodische Oxidationsbehandlungen angewendet, bei denen eine anodische Oxidationsbeschichtung auf der Oberfläche einer Aluminium-Legierung, einem Substrat, gebildet wird, sodass die Korrosionsbeständigkeit (die Korrosionsbeständigkeit gegen heiße Gase) und die Verschleißfestigkeit oder dergleichen für das Substrat bereitgestellt werden. Zum Beispiel werden eine Vakuumkammer, die in einer Plasmabehandlungsvorrichtung der Halbleiter-Herstellungsanlage verwendet wird, und verschiedene Komponenten, die in der Vakuumkammer angeordnet sind, wie eine Elektrode, hauptsächlich aus einer Aluminium-Legierung hergestellt; jedoch können die Korrosionsbeständigkeit und die Verschleißfestigkeit davon nicht beibehalten werden, solange die Aluminium-Legierung aus einer massiven Aluminium-Legierung ist. Deshalb wird eine ano dische Oxidationsbehandlung typischerweise auf dem Substrat, das aus einer Aluminium-Legierung hergestellt ist, so ausgeführt, dass eine anodische Oxidationsbeschichtung (hierin anschließend manchmal einfach als eine "Beschichtung" bezeichnet) auf der Oberfläche des Substrats gebildet wird. Der Grund liegt darin; in der Vakuumkammer werden bestimmte Arbeiten an einem zu behandelnden Bauteil, wie Siliziumwafer, durch Anwenden verschiedener Arten von korrosiven Gasen und Plasmen unter einer Hochtemperaturumgebung im Bereich von Raumtemperatur bis 200°C oder mehr, in einem Vorbehandlungsverfahren oder einem Herstellungsverfahren der Halbleiter-Herstellung ausgeführt, wodurch die innere Fläche der Vakuumkammer und die verschiedenen Komponenten, die in der Vakuumkammer angeordnet sind, wie eine Plasmaelektrode, der vorstehend ausgewiesenen Umgebung ausgesetzt werden, was dazu führt, dass die Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit nicht beibehalten werden können, solange die Aluminium-Legierung aus einer massiven Aluminium-Legierung besteht.
Als Aluminium-Legierungs-Bauteile, bei denen die vorstehend genannte anodische Oxidationsbeschichtung gebildet worden ist, werden viele Bauteile vorgeschlagen, bei denen kommerziell erhältliche Aluminium-Legierungen, wie eine auf Al-Mg basierende Legierung (JIS A5000er-Reihe) und eine auf Al-Mg-Si basierende Legierung (JIS A6000er-Reihe), als Substrate (siehe zum Beispiel Patent-Dokumente 1 bis 7) verwendet werden. Jedoch wurden in den letzten Jahren die übernommenen, gasförmigen Umgebungen aufgrund von erhöhten Gastemperaturen und hochdichter Plasmen schärfer, da Halbleiter stark integriert wurden; folglich war die Dauerhaftigkeit einer Beschichtung (die Korrosionsbeständigkeit und die Rissbeständigkeit unter hohen Temperaturen) häufig unzureichend, wenn eine vorstehend ausgewiesene, kommerziell erhältliche Aluminium-Legierung als ein Substrat verwendet wird. Selbst wenn die Dauerhaftigkeit einer Beschichtung ausreichend war, gab es zudem dahingehend Probleme, dass, weil zu dem Aluminium-Legierungssubstrat gegebene Elemente und Verunreinigungselemente in der Beschichtung enthalten sind, und weil diese Elemente in dem Gas aus der Beschichtung emittiert werden, zu behandelnde Bauteile verunreinigt werden.
Andererseits wurden vom Standpunkt des Verminderns der Kontamination von zu behandelnden Bauteilen viele Aluminium-Legierungen als Materialien für Substrate vorgeschlagen, auf denen eine anodische Oxidationsbehandlung ausgeführt wurde, wobei Mg und Si zu einem hochreinen Aluminium gegeben wurden, und der Gehalt an Verunreinigungen auf so gering wie möglich vermindert wurde (siehe zum Beispiel Patent-Dokumente 8 bis 14).
Weiterhin wurden als ein Aluminium-Legierungssubstrat, auf das eine Beschichtung, die ausgezeichnet in der Dauerhaftigkeit ist, gebildet werden kann, Substrate vorgeschlagen, worin Mn, Cu und Fe, zusätzlich zu Mg und Si, zu einem hochreinen Aluminium gegeben wurden (siehe Patent-Dokumente 15 und 16). Weil jedoch, Cu und Fe, die Kontaminationsquellen darstellen könnten, in den vorstehend erwähnten Aluminium-Legierungssubstraten enthalten sind, kann kein ausreichender Effekt für das Vermindern der Kontamination der zu behandelnden Bauteile erwartet werden, und es gibt auch dahingehend ein Problem, dass die Dauerhaftigkeit der Beschichtung unter den gegenwärtig übernommenen gasförmigen Umgebungen unzureichend ist. Zusätzlich gab es dahingehend ein Problem, dass die Wachstumsgeschwindigkeit einer anodischen Oxidationsbeschichtung auf den Aluminium-Legierungen sehr langsam ist, was zu einer schlechten Produktivität führt.

[Patent Dokument 1] Japanisches Patent Nr. 2900822
[Patent Dokument 2] Japanisches Patent Nr. 2943634
[Patent Dokument 3] Japanisches Patent Nr. 2900820
[Patent Dokument 4] Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. Hei 11-1797
[Patent Dokument 5] Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. Hei 11-140690
[Patent Dokument 6] Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. Hei 11-229185
[Patent Dokument 7] Japanische Übersetzung der Ungeprüften PCT-Anmeldung Nr. 2000-282294
[Patent Dokument 8] Japanisches Patent Nr. 3249400
[Patent Dokument 9] Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2004-99972
[Patent Dokument 10] Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2002-241992
[Patent Dokument 11] Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2002-256488
[Patent Dokument 12] Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2003-119539
[Patent Dokument 13] Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2003-119540
[Patent Dokument 14] Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2003-171727
[Patent Dokument 15] Japanisches Patent Nr. 3746878
[Patent Dokument 16] Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2001-220637

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung erfolgte im Hinblick auf diese Probleme, und eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Aluminium-Legierung zur anodischen Oxidationsbehandlung und ein Aluminium-Legierungs-Bauteil mit einer anodischen Oxidationsbeschichtung oder dergleichen bereitzustellen, die in der Dauerhaftigkeit, der Kontaminationsbeständigkeit und der Produktivität unter einer heißen korrosiven Umgebung ausgezeichnet sind.
In anderen Worten: Die vorliegende Erfindung betrifft die nachstehenden Punkte (1) bis (9):

1. Eine Aluminium-Legierung zur anodischen Oxidationsbehandlung, die in der Dauerhaftigkeit, der Kontaminationsbeständigkeit und der Produktivität ausgezeichnet ist, wobei die Aluminium-Legierung als Legierungselemente umfasst: 0,1 bis 2,0 Masseprozent Mg; 0,1 bis 2,0 Masseprozent Si und 0,1 bis 2,0 Masseprozent Mn, wobei jeder Gehalt an Fe, Cr und Cu auf 0,03 Masseprozent oder weniger begrenzt ist, und wobei der Rest aus Aluminium und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.
2. Eine Aluminium-Legierung zur anodischen Oxidationsbehandlung, die in der Dauerhaftigkeit, der Kontaminationsbeständigkeit und der Produktivität ausgezeichnet ist, wobei die Aluminium-Legierung durch Unterziehen eines Aluminium-Legierungsrohlings, der als Legierungselemente 0,1 bis 2,0 Masseprozent Mg, 0,1 bis 2,0 Masseprozent Si und 0,1 bis 2,0 Masseprozent Mn umfasst, und jeder Gehalt an Fe, Cr, Cu auf 0,03 Masseprozent oder weniger begrenzt ist, und der Rest aus Al und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht, einer Homogenisierungsbehandlung bei einer Temperatur von 500°C oder mehr bis 600°C oder weniger erhalten werden kann.
3. Ein Verfahren zur Herstellung einer Aluminium-Legierung zur anodischen Oxidationsbehandlung, die in der Dauerhaftigkeit, der Kontaminationsbeständigkeit und der Produktivität ausgezeichnet ist, wobei das Verfahren umfasst: Unterziehen eines Aluminium-Legierungsrohlings, der als Legierungselemente 0,1 bis 2,0 Masseprozent Mg, 0,1 bis 2,0 Masseprozent Si und 0,1 bis 2,0 Masseprozent Mn umfasst, und jeder Gehalt an Fe, Cr, Cu auf 0,03 Masseprozent oder weniger begrenzt ist, und der Rest aus Al und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht, einer Homogenisierungsbehandlung bei einer Temperatur von 500°C oder mehr bis 600°C oder weniger.
4. Eine Aluminium-Legierung nach Punkt 2, wobei die Homogenisierungstem peratur mehr als 550°C bis 600°C oder weniger ist.
5. Ein Verfahren zur Herstellung einer Aluminium-Legierung nach Punkt 3, wobei die Homogenisierungstemperatur mehr als 550°C bis 600°C oder weniger ist.
6. Eine Aluminium-Legierung nach Punkt 1, wobei die Aluminium-Legierung weiterhin 0,01 bis 0,03 Masseprozent Ti als ein Legierungselement umfasst.
7. Eine Aluminium-Legierung nach Punkt 2, wobei der Aluminium-Legierungsrohling weiterhin 0,01 bis 0,03 Masseprozent Ti als ein Legierungselement umfasst.
8. Ein Aluminium-Legierungs-Bauteil, umfassend die Aluminium-Legierung nach Punkt 1 und eine anodische Oxidationsbeschichtung, die auf der Oberfläche der Aluminium-Legierung gebildet ist.
9. Eine Plasmaverarbeitungsvorrichtung, wobei eine bestimmte Behandlung durch Umwandeln eines Gases in Plasmen an einem zu behandelnden Bauteil innerhalb einer Vakuumkammer ausgeführt wird, wobei die Vakuumkammer und/oder eine oder mehrere von Komponenten, die in der Vakuumkammer angeordnet sind, aus dem Aluminium-Legierungs-Bauteil nach Punkt 8 besteht/bestehen.

Gemäß der Aluminium-Legierung und dem Aluminium-Legierungs-Bauteil der vorliegenden Erfindung kann eine anodische Oxidationsbeschichtung, die in der Dauerhaftung, der Kontaminationsbeständigkeit und der Produktivität ausgezeichnet ist, erhalten werden, wodurch die Aluminium-Legierung und das Aluminium-Legierungs-Bauteil vorzugsweise unter einer heißen korrosiven Gasumgebung oder einer Plasmaumgebung verwendet werden kann. Außerdem kann gemäß der Plasmaverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine sehr niedrige Kontamination von einem zu behandelnden Bauteil bei dem Plasmaverarbeiten realisiert werden, was zu einer verbesserten Ausbeute bei der Herstellung der zu behandelnden Bauteile führt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
[1] ist eine Querschnittsansicht, die einen Umrissaufbau von der Plasmaverarbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
[2] ist eine Kurve, die eine Beziehung zwischen den Homogenisierungstemperaturen und der Dauerhaftigkeit erläutert.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Die Erfinder haben eine intensive Untersuchungen an Elementen oder Verbindungen unternommen, um Cu zu ersetzen, ein Element, von dem bislang angenommen wurde, dass es ein wesentliches Zusatzelement zum Bilden einer anodischen Oxidationsbeschichtung mit Dauerhaftigkeit ist (siehe vorstehendes Japanisches Patent Nr. 3746878 und vorstehende Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2001-220637 ), weil Kupfer vom Standpunkt niedriger Kontamination von einem zu behandelnden Bauteil nicht angewendet werden darf; und im Ergebnis wurde gefunden, dass eine anodische Oxidationsbeschichtung, die in der Dauerhaftigkeit ausgezeichnet ist, durch eine Legierung, die mit Mg, Si und Mn als Hauptzusatzelemente aufgebaut ist, gebildet werden kann.
Der Mechanismus, durch den Mg, Si und Mn, die in einem Substrat vorliegen, einen Effekt auf die Dauerhaftigkeit einer anodischen Oxidationsbeschichtung ausüben, ist gegenwärtig unter intensiver Forschung; und bislang kann erkannt werden, dass eine Beschichtung, die in der Dauerhaftigkeit ausgezeichnet ist, durch eine Al-Mn-Si-Verbindung oder eine Al-Mn-Verbindung gebildet wird, die weiter mit Mg₂Si kombiniert wird, einer Verbindung, die in herkömmlicher Weise zum Bilden einer anodischen Oxidationsbeschichtung, die in der Dauerhaftigkeit ausgezeichnet ist, bekannt ist.
Im Ergebnis einer intensiven Forschung hinsichtlich des Gehalts von Elementen, die in einer Aluminium-Legierung enthalten sind, wurde außerdem gefunden, dass die erwünschte Dauerhaftigkeit durch Bilden einer anodischen Oxidationsbeschichtung auf einer Aluminium-Legierung bereitgestellt werden kann, einem Substrat, das durch Ausführen einer Homogenisierungsbehandlung auf einem Aluminium-Legierungsrohling erhalten wird, der als Legierungselemente 0,1 bis 2,0 Masseprozent Mg, 0,1 bis 2,0 Masseprozent Si und 0,1 bis 2,0 Masseprozent Mn umfasst, wobei jeder Gehalt an Fe, Cr, Cu auf 0,03 Masseprozent oder weniger beschränkt ist, und wobei der Rest aus Al und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht. Darüber hinaus hat es sich erwiesen, dass die Kontamination aufgrund einer Beschichtung selbst auch effektiv vermindert werden kann, weil alle von Fe, Cr, Cu und anderen Verunreinigungen (unvermeidliche Verunreinigungen) im Gehalt begrenzt sind. Zusätzlich hat sich auch erwiesen, dass die Wachstumsgeschwindigkeit von einer Beschichtung durch Begrenzen des Gehalts an Fe, Cr und Cu verbessert werden kann.
Die vorliegende Erfindung wurde, basierend auf den vorstehenden Auffindungen, fertig gestellt; und zunächst erfolgt eine Beschreibung für den Grund zur Begrenzung der Elemente der erfindungsgemäßen Aluminium-Legierung. Es wird angemerkt, dass hierin alle Prozentangaben durch die Masse definiert sind, sofern nicht anders ausgewiesen; und alle Prozentangaben, die durch die Masse definiert sind, sind die gleichen wie jene, auf das Gewicht.
(Grund zur Begrenzung von Elementen der Aluminium-Legierung)

(Mn: 0,1 bis 2%)

Mn ist ein wesentliches Element zum Bilden einer Al-Mn-Si-Verbindung oder einer Al-Mn-Verbindung, und wenn der Gehalt an Mn weniger als 0,1% ist, werden diese Verbindungen kaum gebildet, was dazu führt, dass der gewünschte Effekt des Verbesserns der Dauerhaftigkeit von einer sich ergebenden anodischen Oxidationsbeschichtung nicht erhalten werden kann. Wenn andererseits der Gehalt an Mn mehr als 2,0% ist, werden die vorstehenden Verbindungen grob, was im Gegenteil dazu führt, dass die Bildung von einer normalen anodischen Oxidationsbeschichtung verhindert wird. Deshalb sollte der minimale Gehalt an Mn 0,1%, vorzugsweise 0,4%, bevorzugter 0,7%, sein, und der maximale Gehalt davon sollte 2,0%, vorzugsweise 1,6%, bevorzugter 1,2%, sein.

(Mg: 0,1 bis 2,0%)

Mg ist ein notwendiges Element zur Bildung einer Mg₂Si-Verbindung, und wenn der Gehalt an Mg weniger als 0,1% ist, wird eine Mg₂Si-Verbindung kaum gebildet, was dazu führt, dass der gewünschte Effekt des Verbesserns der Dauerhaftigkeit nicht erhalten werden kann. Wenn andererseits der Gehalt an Mg mehr als 2,0% ist, wird eine Mg₂Si-Verbindung grob, was im Gegenteil dazu führt, dass die Bildung einer normalen anodischen Oxidationsbeschichtung verhindert wird. Deshalb sollte der minimale Gehalt an Mg 0,1%, vorzugsweise 0,4%, bevorzugter 0,7%, sein, und der maximale Gehalt davon sollte 2,0%, vorzugsweise 1,6%, bevorzugter 1,2%, sein.

(Si: 0,1 bis 2,0%)

Si ist ein notwendiges Element zum Bilden einer Mg₂Si-Verbindung, zusammen mit Mg, und wenn der Gehalt an Si weniger als 0,1% ist, wird die Verbindung kaum gebildet, was dazu führt, dass der gewünschte Effekt des Verbesserns der Dauerhaftigkeit nicht erhalten werden kann. Wenn andererseits der Gehalt an Si mehr als 2,0% ist, wird eine Mg₂Si-Verbindung grob, was im Gegenteil dazu führt, dass, dass die Bildung einer normalen anodischen Oxidationsbeschichtung verhindert wird. Deshalb sollte der minimale Gehalt an Si 0,1%, vorzugsweise 0,4%, bevorzugter 0,7%, sein, und der maximale Gehalt davon sollte 2,0%, vorzugsweise 1,6%, bevorzugter 1,2%, sein.

(Fe, Cr bzw. Cu: 0,03% oder weniger)

Die bei einer anodischen Oxidationsbehandlung verwendete Elektrizität wird für sowohl die Ionisierung von Aluminium als auch die Erzeugung von Sauerstoff durch Elektrolyse von Wasser genutzt; folglich gilt, wenn der Anteil der für die Erzeugung von Sauerstoff verwendeten Elektrizität größer wird, wird der Anteil davon, der für die Ionisierung von Aluminium genutzt wird, geringer, was dazu führt, dass die Wirksamkeit der Bildung von einem Aluminiumoxid sinkt, gefolgt von einer abnehmenden Wachstumsgeschwindigkeit der Beschichtung. Wenn Fe, Cr oder Cu in einer Aluminium-Legierung vorliegt, werden diese Elemente Startpunkte der Erzeugung von Sauerstoff, wodurch der Anteil der zur Erzeugung von Sauerstoff angewendeten Elektrizität steigt, was zu einer abnehmenden Wachstumsgeschwindigkeit einer Beschichtung führt. Wenn zudem irgendeiner von den Gehalten an Fe, Cr oder Cu mehr als 0,03% ist, wird das Element von dem Muttermaterial und der anodischen Oxidationsbeschichtung in das Gas emittiert, was zur Kontamination eines zu behandelnden Bauteils, wie einem Halbleiter, führt. Deshalb sollte jeder Gehalt an Fe, Cr bzw. Cu auf 0,03% oder weniger, vorzugsweise 0,01% oder weniger, eingestellt werden.
(Rest an Al und unvermeidliche Verunreinigungen)
Der Rest sollte im Wesentlichen nur Al sein; jedoch wird es akzeptiert, dass Verunreinigungselemente, wie Ni, Zn, B, Ca, Na und K oder dergleichen, die von Fe, Cr und Cu verschieden sind, unvermeidlich in kleinen Mengen enthalten sind. Um die niedrigere Kontamination zu realisieren, ist es bevorzugt, dass die Gesamtmenge an Verunreinigungselementen, die von Fe, Cr und Cu verschieden sind (unvermeidliche Verunreinigungen), auf 0,1% oder weniger eingestellt werden sollte.
Wenn die Kristallkorngröße von einer Legierung groß ist, erscheint ein kristallines Muster auf der anodischen Oxidationsbeschichtung, um den Farbton ungleichmäßig zu machen; folglich kann Ti enthalten sein, um dies zu verhindern. Wenn der Gehalt an Ti zu klein ist, kann der Effekt des Steuerns der Kristallkorngröße nicht erhalten werden, und wenn der Gehalt zu groß ist, verursacht er im Gegenteil die Kontamination; deshalb ist in dem Fall, wenn Ti enthalten ist, der minimale Gehalt an Ti vorzugsweise 0,01%, bevorzugter 0,15%, und der maximale Gehalt davon vorzugs weise 0,03%, bevorzugter 0,025%.
(Verfahren zur Herstellung von Aluminium-Legierung und Aluminium-Legierungs-Bauteil)
Nun erfolgt eine Beschreibung von einem Verfahren zur Herstellung einer Aluminium-Legierung und eines Aluminium-Legierungs-Bauteils gemäß der vorliegenden Erfindung.
Eine Aluminium-Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch Ausführen eines normalen Schmelzgussverfahrens, das in geeigneter Weise aus zum Beispiel dem kontinuierlichen Gießwalzverfahren und dem halbkontinuierlichen Gießverfahren (DC-Gießverfahren) oder dergleichen ausgewählt ist, an einem Aluminium-Legierungsrohling, bei dem die Elemente innerhalb der vorstehenden Anteilsbereiche eingestellt sind, hergestellt. Der Aluminium-Legierungsrohling wird anschließend einer Homogenisierungs-Wärmebehandlung (auch als eine "homogenisierte Wärmebehandlung" bezeichnet) unterzogen. Eine anodische Oxidationsbeschichtung, die in der Dauerhaftigkeit ausgezeichnet ist, kann mit einer Homogenisierungstemperatur (auch als eine "Homogenisierungs-Behandlungs-temperatur" oder "homogeni-sierte Behandlungstemperatur" bezeichnet), die 500°C oder mehr beträgt, erhalten werden; und eine anodische Oxidationsbeschichtung, die in der Dauerhaftigkeit ausgezeichnet ist, kann mit einer Homogenisierungstemperatur, die mehr als 550°C beträgt, erhalten werden. Wenn jedoch eine Homogenisierungsbehandlung bei einer Temperatur von mehr als 600°C ausgeführt wird, findet manchmal Verbrennen oder dergleichen statt, was zu mangelhafter Oberflächenqualität oder dergleichen führt (siehe später beschriebenes Beispiel 2). Folglich wird empfohlen, dass die Homogenisierungstemperatur im Bereich von 500°C oder mehr (vorzugsweise mehr als 550°C) bis 600°C oder weniger sein sollte. Es ist noch zu erfahren, wie eine Homogenisierungstemperatur die Bildung einer anodischen Oxidationsbeschichtung beeinflusst, welche in der Dauerhaftigkeit ausgezeichnet ist; jedoch wird angenommen, dass, wie vorstehend ausgewiesen, die Bildung einer Al-Mn-Si-Verbindung oder einer Al-Mn-Verbindung darin einbezogen ist.
Ein Aluminium-Legierungssubstrat der vorliegenden Erfindung kann hergestellt werden durch: Unterziehen des Aluminium-Legierungsrohlings, der einer Homogenisierungsbehandlung unterzogen wurde, dem geeigneten Verformungsverarbeiten, wie Walzen, Schmieden und Extrusion, um ein Aluminium-Legierungs-Bauteil zu erhalten; Unterziehen des Aluminium-Legierungs-Bauteils einer Lösungsbehandlung, einer Abschreckungs-Behandlung und einer künstlichen Alterungsbehandlung (an-schließend einfach als eine "Alterungsbehandlung" bezeichnet); und Unterziehen derselben einem Zerspanungsverfahren, um in eine geeignete Form geformt zu werden. Alternativ kann ein Aluminium-Legierungssubstrat hergestellt werden durch: Unterziehen des vorstehend genannten Aluminium-Legierungs-Bauteils einem Formungsverfahren, um in eine bestimmte Form geformt zu werden; und Unterziehen desselben einer Lösungsbehandlung, einer Abschreckungs-Behandlung und einer Alterungsbehandlung. Hinsichtlich einer Lösungsbehandlung, einer Abschreckungs-Behandlung und einer Alterungsbehandlung, kann zum Beispiel eine Lösungsbehandlung bei 515 bis 550°C, die eine normale T6-Behandlung darstellt, eine Wasser-Abschreckungs-Behandlung, eine Alterungsbehandlung, bei 170°C für 8 Stunden und bei 155 bis 165°C für 18 Stunden, ausgeführt werden.
Ein Aluminium-Legierungs-Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch Bilden einer anodischen Oxidationsbeschichtung auf einem Aluminium-Legierungssubstrat erzeugt. Hinsichtlich eines Verfahrens zum Bilden einer anodischen Oxidationsbeschichtung kann eine anodische Oxidationsbeschichtung durch geeignetes Auswählen der Elektrolysebedingungen, wie der Zusammensetzung und Konzentration einer elektrolytischen Auflösung, und der Elektrolysebedingungen (Spannung, Stromdichte, Strom-Spannungs-Wellenform) oder dergleichen, gebildet werden. Hinsichtlich einer Lösung für eine anodische Oxidationsbehandlung, ist es notwendig, dass die Elektrolyse durch Anwenden einer Lösung, die eines oder mehrere Elemente, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus C, S, N, P und B, enthält, ausgeführt wird. Es ist ein wirksamer Weg, dass eine wässrige Lösung, die zum Beispiel eine oder mehrere Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Oxalsäure, Ameisensäure, Sulfaminsäure, Phosphorsäure, phosphoriger Säure, Borsäure, Salpetersäure oder Verbindung davon, und Phthalsäure oder Verbindung davon, enthält, verwendet wird. Die Dicke von einer anodischen Oxidationsbeschichtung ist nicht besonders begrenzt darauf, jedoch ist sie vorzugsweise etwa 0,1 bis 200 μm, bevorzugter etwa 0,5 bis 70 μm, vor allem etwa 1 bis 50 μm.
Das Aluminium-Legierungs-Bauteil ist für verschiedene Anwendungen geeignet, die unter einer heißen korrosiven Umgebung verwendet werden, besonders bevorzugt verwendet für: eine Vakuumkammer, die korrosiven Gasen und Plasmen unter einer heißen Umgebung ausgesetzt ist, und andererseits, in der von einem zu behandelnden Bauteil gefordert wird, dass es weniger kontaminiert wird, und das in einer Plasmaverarbeitungsvorrichtung verwendet wird, die mit der Halbleiter-Herstellungsanlage oder dergleichen verbunden ist; und Komponenten, die in der Vakuumkammer angeordnet sind; wie eine Elektrode oder dergleichen. Zum Beispiel kann das vorstehend genannte Aluminium-Legierungs-Bauteil auf das Ganze oder einen Teil der Vakuumkammer, der Kammerauskleidung, der oberen Elektrode, oder der unteren Elektrode aufgetragen werden, die in 1 gezeigt werden, die ein Beispiel des Aufbaus einer Plasmaverarbeitungsvorrichtung erläutert.
[Beispiel]
Anschließend wird die vorliegende Erfindung im Einzelnen mit Bezug auf Beispiele beschrieben; jedoch sind die nachstehenden Beispiele nicht vorgesehen, die Erfindung zu begrenzen, und die Erfindung kann mit geeigneten Modifizierungen, die innerhalb des Umfangs erfolgen, ohne vom Gedanken der vorstehend und später ausgewiesenen Erfindung abweichen, und diese Modifizierungen sollen in den Umfang der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sein.
[Beispiel 1]
(Bewertungs-Test-Verfahren)
Die nachstehend angeführten Bewertungstests erfolgten, um die Wirkungen der vorliegenden Erfindung zu zeigen. Ein Aluminium-Legierungsrohling mit der in der nachstehend angeführten Tabelle 1 gezeigten Elementzusammensetzung wurde hergestellt (Größe: 220 mm W (B) × 250 mm L × 100 mm t (D), Kühlgeschwindigkeit: 10 bis 15°C/s). Nach Schneiden und Plandrehen des Rohlings (Größe: 220 mm W (B) × 250 mm L × 60 mm t (D)) wurde das Material einer Homogenisierungsbehandlung (540°C × 4 h) unterzogen; anschließend wurde das Material mit einer Dicke von 60 mm dem Heißwalzen unterzogen, um ein Blechmaterial mit einer Dicke von 6 mm zu bilden. Nach Unterziehen einer Lösungsbehandlung (510 bis 520°C × 30 Minuten) wurde das Blechmaterial Abschrecken in Wasser und einer Alterungsbehandlung (160 bis 180°C × 8 h) unterzogen, um ein Legierungsblech für den Test zu erhalten. Die Testprobenstücke wurden mit einer Größe von 25 mm × 35 mm (Heiß-Walz-Richtung) × 3 mm t (D) aus dem Legierungsblech herausgeschnitten, dessen Oberfläche anschließend einem Plandrehverfahren unterzogen wurde, damit es eine Oberflächenrauigkeit, Ra, von 1,6 aufweist. Anschließend, nachdem sie in 10%ige wässrige NaOH-Lösung bei 60°C getaucht wurden, wurden die Testprobenstücke mit Wasser gewaschen, und wurden anschließend in 20%ige wässrige HNO₃-Lösung bei 30°C für 2 Minuten getaucht, und dann mit Wasser gewaschen, um deren Oberfläche zu säubern. Die Probenstücke wurden dann einer anodischen Oxidationsbehandlung unterzogen. Als die Bedingungen für die anodische Oxidationsbehandlung wurden 4%ige Oxalsäure bei 16°C als eine Behandlungslösung übernommen; eine Elektrolysespannung wurde kontinuierlich von 10 V bis 90 V erhöht, sodass die Porengrößen der anodischen Oxidationsbeschichtung 10 nm auf der Oberflächenseite und 110 nm auf der Substratseite waren; und die Behandlungszeit wurde derart eingestellt, dass die Dicke der Beschichtung 25 nm war. Eine Wachstumsgeschwindigkeit der Beschichtung wurde durch die Zeit bewertet, wenn bzw. bis die Dicke der Beschichtung 25 nm, gemäß dem nachstehenden Standard, wurde.
(Wachstumsgeschwindigkeit der Beschichtung)

A: 2 Stunden oder weniger, B: mehr als 2 Stunden bis 3 Stunden oder weniger, C: mehr als 3 Stunden bis 4 Stunden oder weniger

Um die Dauerhaftigkeit der Probenstücke (Aluminium-Legierungs-Bauteil), das in der vorstehenden Weise erzeugt wurde, zu bewerten, wurden, nach Verbleiben unter einer 5%igen C₁₂-Ar-Gasumgebung (400°C) für 4 Stunden, die Probenstücke beobachtet, ob Korrosion stattfand oder nicht, unter visueller Beobachtung (siehe Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2003-34894 ). Unter der Annahme, dass das vorstehende Verfahren 1 Zyklus war, wurde das Verfahren solange wiederholt, bis das Auftreten von Korrosion beobachtet wurde. Die Dauerhaftigkeit wurde gemäß dem nachstehenden Standard durch die Anzahl an Zyklen bewertet, wenn die Korrosion zuerst beobachtet wurde.
(Standard zur Dauerhaftigkeits-Bewertung)

a: 5 Zyklen, b: 4 Zyklen, c: 3 Zyklen, d: 2 Zyklen oder weniger

Um die Kontaminationsbeständigkeit der Probenstücke (Aluminium-Legierungs-Bauteil) zu bewerten, wurde eine anodische Oxidationsbeschichtung in 100 ml von 7%igen HCl (hierin bedeutet "ml" "Milliliter") zu einem Ausmaß gelöst, bei dem die Substrate nicht freigelegt wurden, und dann wurde die Menge an Auflösung W (g) der anodischen Oxidationsbeschichtung aus der Gewichtsänderung der HCl zwischen, vor und nach der Auflösung bestimmt. Anschließend wurde die HCl-Lösung einer ICP-Analyse unterzogen, um jeden Gehalt an Fe, Cr und Cu in der HCl-Lösung zu bestimmen; und jedes Gewicht von Fe, Cr und Cu, gelöst in 100 ml der HCl-Lösung (WFe, WCr, WCu (g), wurde berechnet. Jeder Gehalt an Fe, Cr und Cu in der anodischen Oxidationsbeschichtung wurde aus WFe/W, WCr/W und WCu/W bestimmt; und die Kontaminationsbeständigkeit wurde durch jeden Gehalt an Fe, Cr und Cu in der anodischen Oxidationsbeschichtung, gemäß dem nachste henden Standard, bewertet.
(Standard für Kontaminations-Beständigkeits-Bewertung)

1: jeder Gehalt an Elementen 500 ppm oder weniger; 2: mindestens ein Gehalt an Elementen mehr als 500 ppm bis 1500 ppm oder weniger; anderer Gehalt davon 500 ppm oder weniger; 3: mindestens ein Gehalt der Elemente mehr als 1500 ppm.

(Ergebnisse der Bewertungs-Tests)
Die Ergebnisse der Bewertungstests wurden zusammen in Tabelle 1 gezeigt. Wie aus der Tabelle, mit Beispielen Nummern 4 bis 19 und 32 bis 40, die den Sicherheitsbereichen, die durch die vorliegende Erfindung ausgewiesen wurden, genügen, deutlich wird, können ausgezeichnete Ergebnisse in der Dauerhaftigkeit, Kontaminationsbeständigkeit und Wachstumsgeschwindigkeit der Beschichtung erhalten werden.
Andererseits, wie aus Tabelle 1 deutlich wird, sind Vergleichsbeispiele Nummern 1 bis 3 und 20 bis 31 gegenüber Beispielen gemäß der vorliegenden Erfindung, in jeweils einem oder zwei von der Dauerhaftigkeit, der Kontaminationsbeständigkeit und der Wachstumsgeschwindigkeit der Beschichtung, schlechter.
Insbesondere liegen Vergleichsbeispiele Nummern 1 bis 3 und 20 bis 22 außerhalb der durch die vorliegende Erfindung ausgewiesenen Bestandteilsbereiche, bei beliebigen von den Gehalten an Mg, Si und Mn; und die Dauerhaftigkeit ist schlechter, während die Wachstumsgeschwindigkeit der Beschichtung und die Kontaminationsbeständigkeit ausgezeichnet sind.
Vergleichsbeispiele Nummern 23 bis 31 liegen jenseits des Maximums der durch die vorliegende Erfindung ausgewiesenen Anteilsbereiche, bei beliebigen von den Gehalten an Fe, Cr und Cu; und die Wachstumsgeschwindigkeit der Beschichtung und die Kontaminationsbeständigkeit sind schlechter, während die Dauerhaftigkeit aus gezeichnet ist. (Tabelle 1)

Anmerkung: Zahlen mit Unterstreichung liegen außerhalb der durch die vorliegende Erfindung ausgewiesenen Bereiche.

[Beispiel 2]
In dem vorstehenden Beispiel 1 wurde der Effekt durch die Elementzusammensetzung des Aluminium-Legierungsrohlings mit einer Homogenisierungstemperatur, die konstant (540°C) war, und wobei die Elementzusammensetzung von dem Aluminium-Legierungsrohling auf verschiedene Modi geändert wurde, untersucht. In dem vorliegenden Beispiel wurde der Effekt einer Homogenisierungstemperatur auf jede Eigenschaft der Aluminium-Legierung, wie die Dauerhaftigkeit, untersucht, wobei die Elementzusammensetzung der Aluminium-Legierung auf einen konstanten Wert innerhalb der durch die vorliegende Erfindung ausgewiesenen Anteilsbereiche festgelegt wurde, und wobei eine Homogenisierungstemperatur geändert wurde. Das heißt, eine Homogenisierungstemperatur wurde anschließend im Bereich von 510 bis 605°C geändert, während die Elementzusammensetzung der Aluminium-Legierung auf jene, die in der nachstehenden Tabelle 2 aufgeführt sind, festgelegt wurde (äquivalent zu Nr. 13 in Beispiel 1). Andererseits wurden die Bewertungstests zu den gleichen Bedingungen, wie jene von Beispiel 1, ausgeführt. (Tabelle 2)

Element-Zusammensetzung (Masse)

Mg Si Mn Fe Cr Cu

1,0 0,9 0,9 < 0,01 < 0,01 < 0,01
Im Ergebnis wurde bestätigt, dass die Dauerhaftigkeit stark erhöht war, wenn eine Homogenisierungstemperatur größer als 550°C war. Wenn eine Homogenisierungstemperatur mehr als 600°C war, wurde das Auftreten von Verbrennen auf Probenstücken beobachtet.
Bezüglich der Wachstumsgeschwindigkeit von einer Beschichtung und der Kontaminationsbeständigkeit, wurden fast konstante Bewertungsergebnisse im Bereich von einer Homogenisierungstemperatur des vorliegenden Beispiels erhalten, ungeachtet einer Homogenisierungstemperatur; wodurch bestätigt werden kann, dass die ausgezeichnete Wachstumsgeschwindigkeit einer Beschichtung und die Kontaminationsbeständigkeit, die mit Beispiel Nr. 13 in dem vorstehenden Beispiel 1 in dem Niveau gleich sind, erhalten werden kann.
Die vorliegende Erfindung wurde im Einzelnen mit Bezug auf spezielle Ausführungsformen beschrieben, und es wird dem Fachmann leicht deutlich, dass verschiedene Änderungen und Modifizierungen, ohne vom Gedanken und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, ausgeführt werden können. Die vorliegende Anmeldung basiert auf der Japanischen Patent-Anmeldung Offenlegungsschrift Nr. 2006-220387 , eingereicht am 11. August 2006, deren Offenbarung hierin durch Hinweis in ihrer Gesamtheit einbezogen wird. Alle darin zitierten Literaturstellen werden durch diesen Hinweis in ihrer Gesamtheit in die vorliegende Beschreibung aufgenommen.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Gemäß der Aluminium-Legierung und dem Aluminium-Legierungs-Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine anodische Oxidationsbeschichtung, die in der Dauerhaftigkeit, Kontaminationsbeständigkeit und der Produktivität ausgezeichnet ist, erhalten werden, wodurch die Aluminium-Legierung und das Aluminium-Legierungs-Bauteil vorzugsweise unter einer heißen korrosiven Gasumgebung oder einer Plasmaumgebung verwendet werden kann. Folglich kann gemäß der Plasmaverarbeitungsvorrichtung der Erfindung die sehr niedrige Kontamination der zu behandelnden Bauteile bei dem Plasmaverarbeiten realisiert werden, was zu einer erhöhten Ausbeute bei der Herstellung der zu behandelnden Bauteile führt.
Zusammenfassung
Die die vorliegende Erfindung betreffende Aluminium-Legierung zur anodischen Oxidationsbehandlung umfasst als Legierungselemente 0,1 bis 2,0% Mg, 0,1 bis 2,0% Si und 0,1 bis 2,0% Mn, wobei jeder Gehalt an Fe, Cr und Cu auf 0,03 Masseprozent oder weniger begrenzt ist, und wobei der Rest aus Al und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht. Eine Aluminium-Legierung, die in der Dauerhaftigkeit ausgezeichnet ist, kann durch Unterziehen des Aluminium-Legierungsrohlings, der die vorstehend genannte Elementzusammensetzung aufweist, einer Homogenisierungsbehandlung bei einer Temperatur von mehr als 550°C bis 600°C oder weniger erhalten werden. Ein Aluminium-Legierungs-Bauteil kann durch Bilden einer anodischen Oxidationsbeschichtung auf der Oberfläche der Aluminium-Legierung erhalten werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2900822 [0005]
- JP 2943634 [0005]
- JP 2900820 [0005]
- JP 11-1797 [0005]
- JP 11-140690 [0005]
- JP 11-229185 [0005]
- JP 3249400 [0005]
- JP 2004-99972 [0005]
- JP 2002-241992 [0005]
- JP 2002-256488 [0005]
- JP 2003-119539 [0005]
- JP 2003-119540 [0005]
- JP 2003-171727 [0005]
- JP 3746878 [0005, 0011]
- JP 2001-220637 [0005, 0011]
- JP 2003-34894 [0028]
- JP 2006-220387 [0037]

Claims

Aluminium-Legierung zur anodischen Oxidationsbehandlung, die in der Dauerhaftigkeit, der Kontaminationsbeständigkeit und der Produktivität ausgezeichnet ist, wobei die Aluminium-Legierung als Legierungselemente umfasst: 0,1 bis 2,0 Masseprozent Mg; 0,1 bis 2,0 Masseprozent Si und 0,1 bis 2,0 Masseprozent Mn, wobei jeder Gehalt an Fe, Cr und Cu auf 0,03 Masseprozent oder weniger begrenzt ist, und wobei der Rest aus Aluminium und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.
Aluminium-Legierung zur anodischen Oxidationsbehandlung, die in der Dauerhaftigkeit, der Kontaminationsbeständigkeit und der Produktivität ausgezeichnet ist, wobei die Aluminium-Legierung durch Unterziehen eines Aluminium-Legierungsrohlings, der als Legierungselemente 0,1 bis 2,0 Masseprozent Mg, 0,1 bis 2,0 Masseprozent Si und 0,1 bis 2,0 Masseprozent Mn umfasst, und jeder Gehalt an Fe, Cr, Cu auf 0,03 Masseprozent oder weniger begrenzt ist, und der Rest aus Al und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht, einer Homogenisierungsbehandlung bei einer Temperatur von 500°C oder mehr bis 600°C oder weniger erhalten werden kann.
Verfahren zur Herstellung einer Aluminium-Legierung zur anodischen Oxidationsbehandlung, die in der Dauerhaftigkeit, der Kontaminationsbeständigkeit und der Produktivität ausgezeichnet ist, wobei das Verfahren umfasst: das Unterziehen eines Aluminium-Legierungsrohlings, der als Legierungselemente 0,1 bis 2,0 Masseprozent Mg, 0,1 bis 2,0 Masseprozent Si und 0,1 bis 2,0 Masseprozent Mn umfasst, und jeder Gehalt an Fe, Cr, Cu auf 0,03 Masseprozent oder weniger begrenzt ist, und der Rest aus Al und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht, einer Homogenisierungsbehandlung bei einer Temperatur von 500°C oder mehr bis 600°C oder weniger.
Aluminium-Legierung nach Anspruch 2, wobei die Homogenisierungstemperatur mehr als 550°C bis 600°C oder weniger ist.
Verfahren zur Herstellung einer Aluminium-Legierung nach Anspruch 3, wobei die Homogenisierungstemperatur mehr als 550°C bis 600°C oder weniger ist.
Aluminium-Legierung nach Anspruch 1, wobei die Aluminium-Legierung weiterhin 0,01 bis 0,03 Masseprozent Ti als ein Legierungselement umfasst.
Aluminium-Legierung nach Anspruch 2, wobei der Aluminium-Legierungsrohling weiterhin 0,01 bis 0,03 Masseprozent Ti als ein Legierungselement umfasst.
Aluminium-Legierungs-Bauteil, umfassend die Aluminium-Legierung nach Anspruch 1 und eine anodische Oxidationsbeschichtung, die auf der Oberfläche der Aluminium-Legierung gebildet ist.
Plasmaverarbeitungsvorrichtung, wobei eine bestimmte Behandlung durch Umwandeln eines Gases in Plasmen an einem zu behandelnden Bauteil innerhalb einer Vakuumkammer ausgeführt wird, wobei die Vakuumkammer und/oder eine oder mehrere von Komponenten, die in der Vakuumkammer angeordnet sind, aus dem Aluminium-Legierungs-Bauteil nach Anspruch 8 besteht/bestehen.