JP2000119896A

JP2000119896A - ガス耐食性とプラズマ耐食性に優れたアルミニウム合金材

Info

Publication number: JP2000119896A
Application number: JP10288010A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Hisamoto; 淳久本; Hiroo Shigeru; 博雄茂; Koichi Hayashi; 浩一林
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1998-10-09
Filing date: 1998-10-09
Publication date: 2000-04-25
Anticipated expiration: 2018-10-09
Also published as: KR20000028875A; KR100347428B1; JP4194143B2; US6444304B1

Abstract

(57)【要約】【課題】ガスやプラズマに対する耐食性に優れたアル
ミニウム合金材を提供する。【解決手段】表面に陽極酸化皮膜およびセラミック皮
膜を記載順に形成したアルミニウム合金材であって、前
記陽極酸化皮膜が、C 、N 、P 、F 、B 、S の内から選
択された1 種または2 種以上の元素を0.1%以上含有する
とともに、前記セラミック皮膜が、酸化物、窒化物、炭
窒化物、ホウ化物、ケイ化物の内から選択された1 種ま
たは2 種以上からなることである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、ガス耐食性とプラ
ズマ耐食性に優れたアルミニウム（以下、単にAlと言
う) 合金材に関し、特に、半導体または液晶の製造装置
など、腐食性の成分や元素を含むガスやプラズマが用い
られる装置材料に適したAl合金材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】CVD やPVD などの化学的或いは物理的真
空蒸着装置、またはドライエッチング装置などの半導体
や液晶の製造装置は、ヒーターブロック、チャンバー、
ライナー、真空チャック、静電チャック、クランパー、
ベローズ、ベローズカバー、サセプタ、ガス拡散板、電
極などの主要部材から構成される。これら半導体や液晶
の製造装置の内部には、反応ガスとしてClやF 、Brなど
のハロゲン元素や、O 、N 、H 、B 、S 、C などの元素
を含む腐食性のガスが導入されるため、これらの主要部
材には、前記腐食性のガスに対する耐食性 (ガス耐食
性) が要求される。また、これらの主要部材には、前記
腐食性のガスに加えて、ハロゲン系のプラズマも発生す
るので、このプラズマに対する耐食性が要求される。

【０００３】従来から、この種材料としては、ステンレ
ス鋼が用いられてきた。しかし、近年の半導体や液晶の
製造装置の高効率化や軽量化の要求に伴い、ステンレス
鋼を使用した部材では、熱伝導性が不十分で装置作動時
に時間を要する、また重量も大きく装置全体が重量化す
ることなどが問題になっている。しかも、ステンレス鋼
に含まれるNiやCrなどの重金属が何らかの要因でプロセ
ス中に放出されて汚染源となり、半導体や液晶の製品の
品質を劣化させるという問題もある。

【０００４】このため、このステンレス鋼に代えて、軽
量で、熱伝導性が高いアルミニウム(Al)合金の使用が急
増している。このAl合金の中でも、Mn:1.0〜1.5%-Cu:0.
05〜0.20% などを含むJIS 3003Al合金、Mg:2.2〜2.8%-C
r:0.15〜0.35% などを含むJIS 5052Al合金、Cu:0.15 〜
0.40%-Mg:0.8〜1.2%-Cr:0.04〜0.35% などを含むJIS606
1Al合金等が、汎用的に用いられている。しかし、これ
らAl合金表面は、前記腐食性のガスやプラズマに対して
耐食性が優れる訳ではない。したがって、Al合金を半導
体や液晶の製造装置などを構成する材料として適用する
ためには、このガスやプラズマに対する耐食性を改善す
ることが必須の条件となる。そして、Al合金のガスやプ
ラズマに対する耐食性を改善するためには、Al合金表面
に何らかの表面処理を施すことが最も有効な手段とな
る。

【０００５】そこで、真空チャンバなどの構成部材のガ
スやプラズマに対する耐食性を上げるために、耐食性に
優れた陽極酸化(Al₂O₃) 皮膜を、前記Al合金表面に形成
する技術が、特公平5 −53870 号で提案されている。た
だ、この陽極酸化皮膜も、皮膜の膜質によって、前記ガ
スやプラズマに対する耐食性が大きく異なるため、半導
体製造装置部材としての使用環境によっては、これら耐
食性の要求を満足することができない。

【０００６】このため、半導体製造装置などの部材とし
てのAl合金の耐食性を改善する目的で、陽極酸化皮膜の
膜質を更に向上させる試みも種々提案されている。例え
ば、特開平8-144088号公報では、陽極酸化皮膜を形成す
る際、陽極酸化の初期電圧より終期電圧を高くすること
が提案されている。また、特開平8-144089号公報では、
硫酸やりん酸イオンを含む溶液中で陽極酸化処理を行
い、陽極酸化皮膜表面の凹部 (ポア) の全表面積を特定
の範囲とすることが提案されている。更に、特開平8-26
0195号や特開平8-260196号公報では、まずポーラス型陽
極酸化処理を施し、次いで非ポーラス型陽極酸化処理を
施こすことが提案されている。

【０００７】これら陽極酸化処理に関する従来技術は、
いずれも、図1 に示す通り、基材Al合金1 の表面に、電
解開始とともにポア3 と呼ばれる凹部を形成しながらAl
合金1 の深さ方向に成長するセル2 からなるポーラス層
4 と、バリア層5 からなる陽極酸化皮膜6 を設けること
を基本としている。そして、このバリア層5 がガス透過
性を有しないからガスやプラズマが、Al合金1 と接触す
るのを防止している。また、特開平8-193295号公報など
では、この2 重構造の陽極酸化皮膜のプラズマに対する
耐食性を更に向上させるため、ポーラス層4 の表面側の
ポア径やセル径をできるだけ小さくすることが提案され
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記ポーラス層とバリ
ア層とを有し、ポーラス層4 の表面側のポア径をやセル
径できるだけ小さくする陽極酸化皮膜は、確かに、前記
ガスやプラズマに対する耐食性に優れる。しかし、半導
体や液晶の製造条件は、最近の高効率化や大型化によ
り、非常に厳しいものとなっており、ガス、プラズマ条
件もより高濃度、高密度、高温化している。したがっ
て、その反応容器 (チャンバー) の構成部材や内部での
使用部材に対しては、ClやF 、Brなどのハロゲン元素
や、O 、N 、H 、B 、S 、C などの元素を含む腐食性の
ガスやプラズマに対する耐食性が必要であり、その要求
は近年益々厳しくなってる。

【０００９】例えば、前記特開平8-193295号公報などで
のハロゲンガスやプラズマに対する耐食性の評価は、5%
Cl₂-Arガスにより300 ℃×4hr の試験条件で腐食発生無
し(ハロゲンガス耐食性) 、Cl₂プラズマ照射90分の試
験条件で被エッチング量2 μm 以下( プラズマ耐食性)
で行われている。これに対し、前記高効率化した半導体
や液晶の製造装置用の材料に要求される耐食性の基準と
しては、まず、ハロゲンガス耐食性は、400 ℃の5%Cl₂
含有Arガスに60分間暴露を2 回繰り返した後の腐食発生
が無いことが必要であるとともに、同じサンプルをテー
プ剥離試験した際において、セラミック皮膜および陽極
酸化皮膜の剥離がない密着性が必要である。またプラズ
マ耐食性は、Cl₂ プラズマ照射60分間およびCF₄プラズ
マ照射30分間を4 回繰り返した後の被エッチング量が 1
μm 以下であることが必要である。これに対し、前記陽
極酸化処理によって得られる陽極酸化皮膜を設けるだけ
では、この厳しくなっている前記ガスやプラズマに対す
る耐食性の要求に答えられない。

【００１０】一方、この陽極酸化皮膜の他に、前記腐食
性のガスやプラズマに対する耐食性が優れるものとし
て、酸化物(Al₂O₃) 、窒化物(AlN) 、炭窒化物(SiCN 、
AlCN)、ホウ化物(TiB₂)、ケイ化物(MoSi₂) などのセラ
ミック皮膜がある。そして、これらセラミック皮膜を、
アークイオンプレーティングや、スパッタリング、溶
射、CVD 等により直接Al合金表面に設けた例が、特公平
5-53872 号、特公平5-53871 号公報などで散見される。
しかしこれらのセラミック皮膜も、確かに、一応ハロゲ
ンガスやプラズマに対する耐食性に優れるものの、陽極
酸化皮膜と同様に、前記評価が厳しくなっている前記ガ
スやプラズマに対する耐食性の要求には答えられていな
い。

【００１１】したがって、これらの事実は、陽極酸化皮
膜やセラミック皮膜の、各々単独の皮膜の改良だけで
は、前記ガスやプラズマに対する耐食性の要求に答える
には限界があることを示している。このため、前記ガス
やプラズマに対する耐食性の要求に答えるためには、ど
うしても皮膜の複合化の観点を導入して、この陽極酸化
皮膜の上に更に前記セラミック皮膜を設けた複合皮膜構
造とする必要がある。

【００１２】しかし、陽極酸化皮膜の上に、更にセラミ
ック皮膜を設ける場合に、特に問題となるのは、陽極酸
化皮膜とセラミック皮膜との密着性が悪いという点であ
る。特に、前記半導体や液晶の製造装置部材では、半導
体や液晶の製造のプロセス条件により、100 ℃以下の比
較的低温での環境はもとより、場合によっては使用中に
200 〜450 ℃の温度域での熱サイクル（使用温度の上昇
と下降の繰り返し）を数多く受けるという厳しい使用環
境下にある。このため、半導体や液晶の製造装置部材で
は、この室温〜100 ℃付近までをはじめ、更に高温熱サ
イクル下で、しかも、前記ガスやプラズマの腐食環境下
にあっても (前記ハロゲンガス耐食性試験を受けても)
、陽極酸化皮膜とAl合金基材、陽極酸化皮膜とセラミ
ック皮膜との剥離が生じない密着性が要求される。

【００１３】したがって、陽極酸化皮膜の上にこれらセ
ラミック皮膜を設けることは、このような高温熱サイク
ルおよび腐食環境下においても密着性を保持することが
必要であり、従来技術において、このような皮膜の複合
化を達成した例は無いか、若しくは仮に例があったとし
ても実用化されていない。実際に、前記従来の特公平5-
53872 号、特公平5-53871 号公報などでも、Al合金材料
表面に直接これらセラミック皮膜を設けている。その理
由は、前記高温熱サイクルおよび腐食環境下において、
陽極酸化皮膜とこれらセラミック皮膜との密着性を保持
することができず、実質的に前記腐食性のガスやプラズ
マに対する耐食性の機能や効果を発揮できないことが決
定的な要因となっているからと推察される。

【００１４】本発明はこの様な事情に着目してなされた
ものであって、その目的は、前記ガスやプラズマに対す
る耐食性に優れる陽極酸化皮膜とセラミック皮膜との複
合構造の皮膜とし、特に陽極酸化皮膜の、炭化物皮膜と
の室温 (あるいはそれ以下)から高温までの熱サイクル
および腐食環境下での密着性を向上させ、総合的にガス
やプラズマに対する耐食性を兼備したAl合金材を提供し
ようとするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の要旨は、表面に陽極酸化皮膜およびセラミ
ック皮膜を記載順に形成したアルミニウム合金材であっ
て、前記陽極酸化皮膜が、C 、N 、P 、F 、B 、S の内
から選択された1 種または2 種以上の元素を0.1%以上含
有するとともに、前記セラミック皮膜が、酸化物、窒化
物、炭窒化物、ホウ化物、ケイ化物の内から選択された
1 種または2 種以上からなること、および/ または、MC
で表される炭化物(MはSi、Ti、Zr、Hf、V 、Nb、Ta、M
o) 、M₂Cで表される炭化物(MはV 、Ta、Mo、W)、M₃C で
表される炭化物(MはMn、Fe、Co、Ni) 、M₃C₂で表される
炭化物(MはCr) の内から選択された1 種または2 種以上
からなることである。

【００１６】前記特開平8-193295号公報でも、C 、S 、
N 、P 、F 、B の内から選択された2 種以上の元素を陽
極酸化皮膜中に含有させた場合に、ガスやプラズマに対
する耐食性に優れる陽極酸化皮膜が得られることが開示
されている。しかし、同公報には、これら元素を含む陽
極酸化皮膜上に更にセラミック皮膜を設けること、およ
びこれら元素を含む陽極酸化皮膜とセラミック皮膜と
の、特に前記高温熱サイクルおよび腐食環境下での密着
性に優れることの開示は無い。また、その目的とするガ
スやプラズマに対する耐食性も、前記した通り、本発明
に比して、レベルの低いものでしかない。

【００１７】本発明者らが知見したところによれば、従
来から行われている硫酸を主体とする水溶液により形成
した通常の硬質陽極酸化皮膜では、前記元素の内ではS
のみが皮膜に含有される。そして、この通常の硬質陽極
酸化皮膜は、S のみの含有では、本発明の目的とする熱
サイクルおよび腐食環境下での陽極酸化皮膜とセラミッ
ク皮膜との密着性向上に対する効果は無い。

【００１８】但し、本発明者らが検討したところによる
と、通常の硬質陽極酸化皮膜の表面状況、即ち、意識的
乃至積極的にAl合金材乃至陽極酸化皮膜表面の粗面化を
行わない硬質陽極酸化皮膜に対し、Al合金材の粗面化に
よって、陽極酸化皮膜表面の粗面化が十分に行われた状
態、より具体的には、Al合金材乃至陽極酸化皮膜表面の
平均表面粗さRaを0.3 μm 以上、好ましくは0.5 μm 以
上、更に好ましくは0.8 μm 以上とすれば、S のみを含
む陽極酸化皮膜であっても、物理的なアンカー効果によ
って、セラミックス膜の密着性を確保することが可能で
ある。つまり、Al合金材乃至陽極酸化皮膜表面の平均表
面粗さRaを0.3 μm 以上に調整した場合には、S のみの
含有でも密着性の改善効果を発揮する。

【００１９】本発明では、前記C 、N 、P 、F 、B 、S
の内から選択された1 種または2 種以上の元素を0.1%以
上含有させることにより (但し、S の場合は、Al合金材
乃至陽極酸化皮膜表面の平均表面粗さRaを0.3 μm 以上
とすることにより) 、この陽極酸化皮膜と前記セラミッ
ク皮膜との高温熱サイクルおよび腐食環境下での密着性
を大幅に改善する。また、これらの元素の組み合わせの
中で、C 、N 、P 、F、B の内から選択された1 種また
は2 種以上の元素に加えて、S を複合して含有する場合
には、後述する通り、これら元素とS との複合効果によ
って、S 単独の含有では得られなかい密着性の改善効果
を発揮する。

【００２０】そして、この陽極酸化皮膜と前記セラミッ
ク皮膜との密着性の改善により、Al合金表面に陽極酸化
皮膜の上に更にセラミック皮膜を設けた、複合皮膜構造
とすることが可能となり、主として、上層のセラミック
皮膜によりプラズマに対する耐食性が、下層の陽極酸化
皮膜によりハロゲンガスの耐食性が、各々保証できるよ
うになる。

【００２１】

【発明の実施の形態】（陽極酸化皮膜組成）前記陽極酸
化皮膜中に含まれる、C 、N 、P 、F 、B の内から選択
された1 種または2 種以上の元素が、陽極酸化皮膜とセ
ラミック皮膜、更にはAl合金基材と陽極酸化皮膜との高
温熱サイクルおよび腐食環境下での密着性を改善するた
めには、これら元素の内の最低1 種が0.1%以上含有され
る必要がある。本発明者らは、例えば、陽極酸化皮膜が
前記元素の内のC の1 種のみを0.1%以上含有すれば、他
の元素含有量が0.1%未満の、0.01% 程度の微量の含有の
場合でも、C とともに、その微量含有の元素が密着性向
上効果を発揮することを知見した。

【００２２】また、元素の内の1 種のみを0.1%以上含有
すれば、単独では密着性向上効果の無いS も、これら元
素との複合効果によって密着性向上に寄与するようにな
ることも知見した。したがって、陽極酸化皮膜への前記
元素の含有量が0.1%以上の場合には、他の元素が例え0.
1%未満の微量含有であっても、あるいはS を含有してい
ても、その0.1%以上含有される元素とともに高温熱サイ
クルおよび腐食環境下での密着性を向上させる相乗効果
があるという、特異で臨界的な意義を有する。勿論、こ
れら元素の2 種以上が0.1%以上含有される場合でも、こ
の効果は同様に発揮される。

【００２３】このC 、N 、P 、F 、B の元素の陽極酸化
皮膜への含有は、しゅう酸、ほう酸、りん酸、フタル
酸、ぎ酸などの酸から選択される1 種または2 種以上の
水溶液または硫酸と前記酸との混合水溶液を電解液とし
た陽極酸化により行う。この方法自体は、前記特開平8-
193295号公報にも具体的に開示されている。

【００２４】即ち、陽極酸化処理溶液として、例えばし
ゅう酸やぎ酸を用いると、HCOOH 、(COOH)₂およびこれ
らから派生するH 、C 、O からなる化合物、或いはこれ
ら化合物とAlとの化合物などが陽極酸化皮膜へ導入さ
れ、結果としてC が陽極酸化皮膜へ含有される。即ち、
本発明ではC 、N 、P 、F 、B の元素の陽極酸化皮膜へ
の含有は、これら元素のイオン乃至化合物の形で行われ
ても良い。

【００２５】N を陽極酸化皮膜へ含有する場合には、HN
O₃、Al(NO₃)₃等を、前記酸溶液に添加することにより、
HNO₃、あるいはAl(NO₃)₃などのNO₃基を含む塩等の、N
を含む化合物が陽極酸化皮膜へ導入され、結果としてN
が陽極酸化皮膜へ含有される。

【００２６】P を陽極酸化皮膜へ含有する場合には、り
ん酸乃至りん酸塩水溶液での陽極酸化により、H₃PO₄、
H₃PHO₃、あるいはAlPO₄などのリン酸基を含む塩とし
て、Pが陽極酸化皮膜へ含有される。また、他の酸溶液
にH₃PO₄、H₃PO₃、AlPO₄を添加して陽極酸化しても良
い。F を陽極酸化皮膜へ含有する場合には、HFを前記酸
溶液に添加することにより、F 、或いはAlとF を含む化
合物が陽極酸化皮膜へ含有される。

【００２７】更に、B を陽極酸化皮膜へ含有する場合に
は、(NH₃)₂B₄O₇やH₃BO₃などを前記酸溶液に添加するこ
とにより、B が(NH₃)₂B₄O₇やB₂O₃あるいはホウ化物塩な
どとして陽極酸化皮膜へ含有される。

【００２８】なお、本発明では、このC 、N 、P 、F 、
B の元素を実質的に含まない、あるいは、陽極酸化で形
成された陽極酸化皮膜中にこれら元素自体や必要量を含
ませることができない酸の単独の使用は、本発明範囲か
ら除外する。例えば、硫酸単独や、クロム酸などの他の
無機酸や有機酸の水溶液単独では、陽極酸化皮膜自体の
問題や陽極酸化皮膜中にこれら元素を必要量含ませるこ
とができない問題があり、熱サイクルおよび腐食環境下
での密着性に優れた本発明陽極酸化皮膜を形成できな
い。しかし、これら単独での使用を除外する酸を、陽極
酸化皮膜自体の形成性の改善などの目的のために、前記
しゅう酸、ほう酸、りん酸、フタル酸、ぎ酸と混合して
乃至補助的に用いる場合は、本発明範囲に含みうる。但
し、この場合でも、この混合水溶液による陽極酸化で形
成された陽極酸化皮膜が、C 、N 、P 、F 、B の元素を
0.1%以上含有することが前提である。

【００２９】また、この陽極酸化皮膜全体の厚みは、陽
極酸化皮膜の前記優れた耐食性を発揮させるためには、
0.05μm 以上が好ましく、0.1 μm 以上であればより好
ましい。但し、皮膜の厚みが厚すぎると、内部応力の影
響により割れを生じて、表面の被覆が不十分となった
り、皮膜の剥離を引き起して、却って皮膜性能を阻害す
るので150 μm 以下とすることが好ましい。

【００３０】（陽極酸化処理条件）次に、陽極酸化処理
条件は、前記した通り、C 、N 、P、F 、B の元素の陽
極酸化皮膜への導入を行うため、しゅう酸、ほう酸、り
ん酸、フタル酸、ぎ酸およびこれらの化合物などから選
択される1 種または2 種以上の水溶液或いは、これら水
溶液にC 、N 、P 、F 、B の元素の化合物を添加した水
溶液の陽極酸化により行うことが好ましい。特に、しゅ
う酸を用いることにより、C の陽極酸化皮膜への導入と
ともに、前記第1 図に示すような陽極酸化皮膜の膜質乃
至構造の制御を容易に行うことができる。また、C と併
せてS の導入を、例えばしゅう酸と硫酸との混合電解液
などにより行えば、この目的を更に強化できる。なお、
本発明では、半導体や液晶の製造装置などの構成材料で
あるので、陽極酸化の電解液が半導体や液晶などの製品
の汚染につながる元素を含むことは極力排除する。

【００３１】具体的な陽極酸化処理条件は、これらC 、
N 、P 、F 、B の元素の内の最低1種が0.1%以上含有さ
れる条件によって決まるが、この際、C 、N 、P 、F 、
B の陽極酸化皮膜への導入量は、Al合金の組成や組織、
および前記酸乃至これら酸の化合物の濃度、水溶液温
度、攪拌条件、電流条件などの陽極酸化条件によっても
異なるので、この条件を適宜調整して行う。なお、陽極
酸化の電解電圧を広い範囲で制御できる点からは、前記
酸を1g/l以上含有する電解液が好ましい。そして、陽極
酸化の電解電圧は、5 〜200Vの範囲から選択する。

【００３２】（陽極酸化皮膜構造）次に、本発明におい
て、Al合金表面に形成する陽極酸化皮膜の構造は、C 、
N 、P 、F 、B の元素の内の最低1 種が0.1%以上含有さ
れれば、通常の前記図1 で示すような、ポーラス層とバ
リア層を有する陽極酸化皮膜であっても、ほう酸により
形成されるポーラス層の無いバリア層のみの陽極酸化皮
膜であっても高温熱サイクルおよび腐食環境下での密着
性を優れたものとすることができる。

【００３３】そして、前記ポーラス層とバリア層を有す
る陽極酸化皮膜において、より高い効果を発揮させるた
めには、陽極酸化皮膜の構造、即ちポーラス層のポア径
やセル径を制御することも有効である。例えば、ポーラ
ス層内でポア径やセル径を変化させた構造とすること
で、皮膜にある残留応力や熱サイクルによって生じた応
力などを緩和することができる。具体的な例としては、
表面側のポア径を80nm以下とし、基材側のポア径をこれ
より大きくする。例えば表面側のポア径が20nmの場合に
は、基材側をそれ以上の30nm以上とする。また、バリア
層の厚みを50nm以上とする。

【００３４】このような陽極酸化皮膜とすることによ
り、前記作用に加えて、使用中に、陽極酸化皮膜とハロ
ゲンなどの腐食性ガスやプラズマが接触した時に生じる
応力や体積変化 (ガス、プラズマ成分の吸脱着や皮膜成
分との反応生成物形成による)も緩和することができ
る。その結果、腐食や損傷の起点となる皮膜の割れや剥
離を抑制して、Al合金表面と優れた密着性を発揮すると
ともに、熱サイクルによって生じる応力も緩和すること
ができる。このため、熱サイクルおよび腐食環境下での
陽極酸化皮膜とセラミック皮膜との密着性および陽極酸
化皮膜とAl合金表面との密着性を向上させ、優れたガス
耐食性とプラズマ耐食性を発揮する。

【００３５】なお、前記ポーラス層のポア径やセル径の
変化は、深さ方向の任意区間で連続的な変化部を有して
いても、また、深さ方向の任意区間で非連続的な変化部
を有していても構わない。更に、ポーラス層4 の表面側
のポア径やセル径をできるだけ小さくする一方、ポーラ
ス層4 の基材側のポア径をできるだけ大きくし、バリア
層5 を厚くした陽極酸化皮膜を形成する方法としては、
前記特開平8-144088号や特開平8-260196号公報に開示さ
れた陽極酸化方法で行う。

【００３６】より具体的には、前記特開平8-144088号公
報のように、陽極酸化の初期電圧を50V 以下とするとと
もに陽極酸化の終期電圧を初期電圧よりも高くして、前
記陽極酸化皮膜を形成しても良い。また、特開平8-2601
96号公報のように、まず、硫酸、りん酸、クロム酸など
の溶液 (電解液) で5 〜200Vの電解電圧により、ポアを
有するポーラス層皮膜形成のためのポーラス型陽極酸化
処理を施し、次いで、ほう酸系、りん酸系、フタル酸
系、アジピン酸系、炭酸系、クエン酸系、酒石酸系など
の溶液 (電解液) で60〜500Vの電解電圧により、バリア
層皮膜形成のための非ポーラス型陽極酸化処理を施こし
ても良い。

【００３７】（セラミック皮膜）更に、本発明における
セラミック皮膜は、各種金属の各々酸化物、窒化物、炭
窒化物、ホウ化物、ケイ化物の内から選択された1 種ま
たは2 種以上のセラミックが選択される。このセラミッ
クの中でも、Al、Si、B 、4A族(Ti 、Zr、Hf等) 、5A族
(V、Nb、Ta等) 、6A族(Cr 、Mo、W 等) の金属の酸化
物、窒化物、炭窒化物、ホウ化物、ケイ化物が、プラズ
マ耐食性に優れた元素として、皮膜の設けやすさや皮膜
の硬度や緻密さの点から好ましい。また、本発明におけ
るセラミック皮膜は、炭化物であっても良く、前記各セ
ラミックと炭化物の混合物であっても良い。

【００３８】まず、これらの酸化物としては、MO、MO
₂ 、M₂O₃、M₂O₅、MO₃ などとして表される酸化物が挙げ
られ、MO型の酸化物の金属M としては、Si、V 、Nb、M
g、Be、Ba、Ni、Co、In等が例示される。MO₂ 型の酸化
物の金属M としては、Si、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Cr、M
o、W 、La、Mn、Ba等が例示される。M₂O₃型の酸化物の
金属M としては、Al、B 、Ti、V 、Cr、Mn、Nd、In等が
例示される。M₂O₅型の酸化物の金属M としては、Ti、V
、Nb、Ta等が例示される。MO₃ 型の酸化物の金属M と
しては、 V、Cr、Mo、W 等が例示される。また、この他
の酸化物としても、Ti-OとしてTi_nO_2n-1 、La-Cr-O と
してLaCrO 、MnO としてMn₃O₄ 、CoO としてCo₃O ₄ 、In
O としてIn₂Oなども例示される。そして、これらの内か
ら選択された1 種または2 種以上の酸化物を用いること
ができる。

【００３９】また、これらの窒化物としては、MN、M₄N
、M₆N₄、M₃N 、M₂N 、MN₂ などとして表される窒化物
が挙げられ、MN型の窒化物の金属M としては、Ti、Zr、
Hf、V、Nb、Ta、Cr、Al、B 、W 等が例示される。M₄N
型の窒化物の金属M としては、Mn、Fe、Co、Ni等が例示
される。M₃N 型の窒化物の金属M としては、V 、Fe、C
o、Ni等が例示される。M₆N₄型の窒化物の金属M として
はMnが例示される。M₃N 型の窒化物の金属M としては、
V 、Fe、Co、Ni、Cu等が例示される。M₂N 型の窒化物の
金属M としては、Ti、Cr、Mn、Fe、Co等が例示される。
MN₂ 型の窒化物の金属M としては、Cr、W 等が例示され
る。また、この他の窒化物としても、Si-NとしてSi₃N
₄ 、Mg-NとしてMg₃N₂、複雑な組成比のMo-N、M1-M2-N
としてAl-Ti-N、Ti-Hf-N 、M1-M2-M3-NとしてAl-Ti-Si-
Nなども例示される。そして、これらの内から選択され
た1 種または2 種以上の窒化物を用いることができる。

【００４０】更に、炭窒化物としては、TiCN、TaCNなど
が例示される。そして、これらの内から選択された1 種
または2 種の炭窒化物を用いることができる。

【００４１】ホウ化物としては、MB、M₂B 、MB₂ などと
して表されるホウ化物が挙げられ、MB型のホウ化物の金
属M としては、Cr、Zr、Ti、Fe等が例示される。M₂B 型
のホウ化物の金属M としては、Cr、Fe等が例示される。
MB₂型のホウ化物の金属M としては、Zr、Ti、Ta、Al等
が例示される。また、この他のホウ化物としても、Cr-B
として、Cr₅B₃、Cr₃B₄、Cr₄B、Zr-BとしてZrB₁₂、Co
-BとしてCo₃B、Ta-BとしてTa₃B、La-Bとして、LaB₄、La
B₆、或いはLn-Rh-B なども例示される。そして、これら
の内から選択された1 種または2 種以上のホウ化物を用
いることができる。

【００４２】ケイ化物としては、M₂Si、MSi 、MSi₂、M₃
Si、M₃Si₂ 、M₂Si₃ 、MSi₃などとして表されるケイ化物
が挙げられる。M₂Si型の金属M としては、Mg、Ti、V 、
Cr、Mn、Fe、Co、Ni等が例示される。MSi 型の金属M と
しては、Cr、Mn、Fe、Co、Ni等が例示される。MSi₂型の
金属M としては、Ba、Ti、Zr、V 、Nb、Ta、Cr、Mo、W
、Mn、Fe、Co、Ni等が例示される。M₃Si型の金属M と
しては、Cu、Cr、Ni等が例示される。M₂Si₃ 型の金属M
としては、Cr、Mo、W 、Ni等が例示される。MSi₃型の金
属M としてはCoが例示される。そして、これらの内から
選択された1 種または2 種以上のケイ化物を用いること
ができる。

【００４３】また、炭化物としては、MC、M₂C 、M₃C₂な
どとして表される炭化物が挙げられる。 MC 型の金属M
としては、Si、Ti、Zr、Hf、V 、Nb、Ta、Mo等が例示さ
れる。M₂C 型の金属M としては、V 、Ta、Mo、W 等が例
示される。M₃C 型の金属M としては、Mn、Fe、Co、Ni)
等が例示される。M₃C₂型の金属M としては、Cr等が例示
される。そして、これらの内から選択された1 種または
2 種以上の炭化物を用いることができる。

【００４４】これらのセラミック皮膜は、特に最近ドラ
イエッチングプロセスで使用されているCl₂、HCl 、BC
l₃などのCl系、HBr などのBr系、NF₃ 、CF₄、C₂F₆、C₃
F₈、SF₆ などのF 系ガス／プラズマおよびClF₃ガスに対
して、非常に高い耐蝕性能を示すことを本発明者らは確
認しており、この様な使用環境での部材へ適用すること
が極めて有効である。

【００４５】これらのセラミックを、単独或いは混合、
更には単層あるいは積層して、陽極酸化皮膜上に被覆す
る。セラミック皮膜の厚みは、プラズマ耐食性を発揮す
るためには、1 μm 以上、より好ましくは5 μm 以上
の、より厚い方が好ましいが、400 μm を越えて厚くし
てもセラミック皮膜の割れを生じるなど、却ってプラズ
マ耐食性効果を悪化させる可能性を生じる。したがっ
て、好ましいセラミック皮膜の厚みの範囲は1 〜400 、
より好ましくは5 〜400 μm の範囲である。

【００４６】セラミック皮膜の設け方は、公知の、アー
クイオンプレーティング法、スパッタリング法、溶射
法、化学的蒸着法(CVD法) などにより適宜行うことがで
きる。なお、これらセラミック皮膜の形成方法や条件に
よっては、セラミック皮膜中に、炭化物、遊離炭素或い
はその他の不純物が含まれる可能性があり、半導体や液
晶製品の品質やセラミック皮膜の特性を阻害しない範囲
での、これらの不純物の含有は許容される。

【００４７】（Al合金材) 本発明におけるAl合金材は、
半導体や液晶の製造装置などの電極やチャンバーなど個
々の用途の装置構成材料の要求特性 (強度、加工性、耐
熱性など) に応じて、JIS 2000系、3000系、5000系、60
00系、7000系等やその他のJIS 規格Al合金を適宜選択し
て使用することができる。勿論、これら既存の合金組成
を変更したAl合金も使用可能である。また、形状につい
ても、圧延板材、押出形材、鋳造材、鍛造材等が適宜可
能である。そして、これらのAl合金材は各々、鋳造後そ
のまま或いは前記塑性加工された後、調質熱処理される
等公知乃至常法により製造される。

【００４８】

【実施例１】JIS 6061Al合金板に、陽極酸化処理を行
い、表1 に示す陽極酸化皮膜を設けた。陽極酸化処理
は、後述するような酸を1 〜250g/l含有する電解液で、
電解電圧を5 〜150Vにて陽極酸化を行った発明例(No.1
〜25) 。陽極酸化皮膜構造は、記図1 で示すような、ポ
ーラス層とバリア層を有する陽極酸化皮膜において、
(a)ポーラス層のポア径やセル径を深さ方向に同じとし
た例 (表1 の発明例No.2、4、5 、10、15、17、19〜23)
、(b) ポーラス層の表面側のポア径やセル径を基材側
よりできるだけ小さくし、任意区間で連続的変化部を有
している例 (表1 の発明例No.1、3 、7 、9 、11、12、
14、16、24) 、(c) ポーラス層の表面側のポア径やセル
径を基材側よりできるだけ小さくし、任意区間で非連続
的変化部を有している例 (表1 の発明例No.6、8 、13、
18、25) の3 種類とした。そして、ポーラス層の表面側
のポア径やセル径を基材側より小さくする場合は、電解
電圧を10〜50乃至80V の範囲で変化させ、この電解電圧
の変化を前記(b) の場合は連続的に、前記(c) の場合は
断続的に変化させた。

【００４９】また、陽極酸化皮膜への各元素の含有は、
C の含有はしゅう酸、P の含有はりん酸、N の含有は亜
硝酸、F の含有はふっ酸、B の含有はH₃BO₃、S の含有
は硫酸を各々電解液として行った。そして、これらの元
素を複合して含有させる場合は、元素の組み合わせに応
じて、前記酸を各々混合した電解液により行った。より
具体的には、例えば、C の含有は電解液をしゅう酸(30g
/l) 、C とS との含有は電解液をしゅう酸(30g/l) と硫
酸(5g/l)或いはしゅう酸(22g/l) と硫酸(170g/l)との混
酸、C とN とS との含有は電解液をしゅう酸(30g/l) と
亜硝酸(5g/l)と硫酸(3g/l)との混酸、P とS との含有は
電解液をりん酸(60g/l) と硫酸(60g/l)との混酸とする
などして、酸の配合量を調節して各々の元素含有量を調
整し、表1 に示す各々の元素の所定量を陽極酸化皮膜へ
含有させた。

【００５０】これら陽極酸化処理した陽極酸化皮膜構造
を電子顕微鏡で観察して、発明例No.1〜25は、前記図1
で示すような、ポーラス層とバリア層を有する陽極酸化
皮膜が形成されていることを確認した。そして、前記
(a) の例は、ポア径が10〜150nm の範囲で、ポーラス層
のポア径が深さ方向に同じポア径となっていることを確
認した。また、前記(b) の例は、ポア径は表面側が5 〜
50nm 、基材側が20〜150nm の範囲で、ポーラス層の表
面側のポア径が基材側より小さくなっており、任意区間
で連続的変化部を有していることを確認した。更に、前
記(c) の例は、ポア径は表面側が5 〜 50nm 、基材側が
20〜150nm の範囲で、ポーラス層の表面側のポア径が基
材側より小さくなっており、任意区間で非連続的変化部
を有していることを確認した。

【００５１】この陽極酸化皮膜を設けたAl合金板に対
し、表1 に示す溶射法、アークイオンプレーティング法
(AIP法) 、スパッタリグ法、CVD 法の各方法にて、各々
の酸化物、窒化物、炭窒化物、ホウ化物のセラミック皮
膜を設けた。そして、これら陽極酸化皮膜とセラミック
皮膜の2 重の皮膜を設けたAl合金板を、耐ハロゲンガ
ス腐食性試験、耐プラズマ腐食性試験、を各々行っ
て、熱サイクルおよび腐食環境下での皮膜の密着性およ
びガスおよびプラズマ耐食性を評価した。これらの結果
も表1 に示す。

【００５２】なお、熱サイクルおよび腐食環境下での皮
膜の密着性およびガス耐食性は、耐ハロゲンガス腐食
性試験により行った。この試験の具体的な条件は、半導
体製造装置の実際の使用条件の内のより厳しい条件に合
わせて、前記皮膜を設けたAl合金板の試験片を300 ℃の
5%Cl₂ 含有Arガスに60分間暴露する試験を2 回繰り返
し、暴露後の試験片の腐食状況を観察するとともに、暴
露後の試験片のテープ剥離試験を行った。そして陽極酸
化皮膜の剥離が無いことを前提に、セラミック皮膜の剥
離がなく、腐食が発生していないものを○、セラミック
皮膜の剥離面積がAl合金板表面面積の25% 以下で、腐食
が若干発生しているものを△、剥離面積がAl合金板表面
面積の26% 以上か、腐食が全面的に生じているものを×
として評価した。

【００５３】また、プラズマ耐食性は、耐プラズマ腐
食性試験により行った。この試験の具体的な条件は、半
導体製造装置での実際の使用条件の内のより厳しい条件
に合わせて、前記皮膜を設けたAl合金板の試験片に、Cl
₂ プラズマ照射60分間およびCF₄プラズマ照射30分間を
4 回繰り返した後の被エッチング量を測定した。そし
て、被エッチング量が 1μm 以下であるものを○、1 μ
m 以上2 μm 未満のものを△、2 μm 以上のものを×と
して評価した。

【００５４】なお、比較のために、他の条件はいずれも
実施例と同じとし、C 、N 、P 、F、B の元素を含有せ
ず、S のみを含有し、表面の平均表面粗さRaが0.2 μm
の陽極酸化皮膜の上にセラミック皮膜を設けた比較例(N
o.29、30) 、陽極酸化皮膜を設けずに直接Al合金板表面
にセラミック皮膜を設けた比較例(No.26〜28) を作成
し、実施例と同様に高温熱サイクルおよび腐食環境下で
の皮膜の密着性およびガスおよびプラズマ耐食性を評価
した。これらの陽極酸化皮膜条件と評価結果を表1 に示
す。なお、陽極酸化処理した比較例の陽極酸化皮膜を電
子顕微鏡観察した結果、比較例のNo.29 、30は、前記図
1 で示すような、ポーラス層とバリア層を有する陽極酸
化皮膜が形成されていた。

【００５５】表1 から明らかな通り、C 、N 、P 、F 、
B の元素をいずれか0.1%以上含有し、かつポーラス層と
バリア層を有する陽極酸化皮膜を形成した発明例No.1〜
25は、耐ハロゲンガス腐食性試験、耐プラズマ腐食
性試験、のいずれにおいても優れた結果が得られてい
る。したがって、本発明の要件や好ましい要件を満足す
れば、ガス耐食性やプラズマ耐食性に優れ、これを基本
的に保証するセラミック皮膜と陽極酸化皮膜の密着性に
も優れていることが分かる。

【００５６】これに対し、表1 から明らかな通り、陽極
酸化皮膜の無い比較例No.26 〜28は、耐プラズマ腐食
性試験には優れるものの、耐ハロゲンガス腐食性試験
において、発明例よりも劣っている。また、比較例No.2
9 、30は、耐ハロゲンガス腐食性試験や耐プラズマ
腐食性試験において、腐食や皮膜の剥離が生じ、いずれ
の結果も発明例よりも劣っている。これは、比較例No.2
9 、30が、陽極酸化皮膜中のC 、N 、P 、F 、B の各元
素含有が無く、ガス耐食性やプラズマ耐食性を基本的に
保証する、特に陽極酸化皮膜とセラミック皮膜の密着性
が劣り、セラミック皮膜が剥離しているためである。

【００５７】

【表１】

【００５８】

【実施例２】次に、JIS 6061Al合金板に対し、セラミッ
ク皮膜として、炭化物皮膜を設けた実施例を説明する。
陽極酸化処理条件は陽極酸化皮膜へのC 、P 、N 、F 、
B の含有も含め、各皮膜組成に対応する実施例1 の皮膜
組成例と、同じ条件にて陽極酸化を行い、表2 に示す陽
極酸化皮膜を設けた。因みに、発明例No.33 〜50は、実
施例１の発明例No.1〜18と同じ条件で陽極酸化処理を行
った。陽極酸化皮膜構造は、前記図1 で示すような、ポ
ーラス層とバリア層を有する陽極酸化皮膜において、
(a) ポーラス層のポア径やセル径を深さ方向に同じとし
た例 (表1 の発明例No.33 、34、37、39、42、43、45、
46、50、52) 、(b) ポーラス層の基材側のポア径を表面
側のポア径より大きくし、任意区間で連続的変化部を有
している例(表1 の発明例No.35 、36、41、47、49、5
1、53、54、55、56、57) 、(c) ポーラス層の基材側の
ポア径を表面側のポア径より大きくし、任意区間で非連
続的変化部を有している例 (表1 の発明例No.38 、40、
44、48) の3 種類とした。これらの制御方法は実施例1
と同じ条件で行った。なお、発明例No.57 のS のみを含
有する陽極酸化皮膜のみは、他の発明例に比してAl合金
材の表面粗さを粗くすることにより、陽極酸化皮膜の表
面粗さRaを0.35μm と粗くしている。

【００５９】また、陽極酸化皮膜へのC 等の含有も実施
例１と同じ条件で行い、酸の量を調節して各々の元素含
有量を調整し、表2 に示す各々の元素の所定量を陽極酸
化皮膜へ含有させた。

【００６０】これら陽極酸化処理した陽極酸化皮膜構造
を電子顕微鏡で観察して、発明例No.33 〜56は、前記図
1 で示すような、ポーラス層とバリア層を有する陽極酸
化皮膜が形成されていることを確認した。なお、表2 の
皮膜構造の表示は、実施例1(表1)のa 、b 、c と同じ基
準である。

【００６１】この陽極酸化皮膜を設けたAl合金板に対
し、表2 に示す溶射法、アークイオンプレーティング法
(AIP法) 、スパッタリグ法、CVD 法の各方法にて、各々
の炭化物のセラミック皮膜を設けた。そして、これら陽
極酸化皮膜と炭化物皮膜の2 重の皮膜を設けたAl合金板
を、実施例１と同じ条件で耐ハロゲンガス腐食性試
験、耐プラズマ腐食性試験、を各々行って、熱サイク
ルおよび腐食環境下での皮膜の密着性およびガスおよび
プラズマ耐食性を評価した。これらの結果も表2 に示
す。

【００６２】なお、比較のために、他の条件はいずれも
実施例と同じとし、C 、N 、P 、F、B の元素を含有せ
ず、S のみを含有し、表面の平均表面粗さRaが0.2 μm
の陽極酸化皮膜の上に、炭化物皮膜を設けた比較例(No.
61、62、64) 、陽極酸化皮膜を設けずに直接Al合金板表
面に炭化物皮膜を設けた比較例(No.58、59) 、陽極酸化
皮膜を設けずに直接Al合金板表面に酸化物皮膜を設けた
比較例(No.60) 、C 、N 、P 、F 、B の元素を含有しな
い陽極酸化皮膜のみを設けた比較例(No.63) を作成し、
実施例と同様に高温熱サイクルおよび腐食環境下での皮
膜の密着性およびガスおよびプラズマ耐食性を評価し
た。これらの陽極酸化皮膜条件と評価結果も表2 に示
す。なお、陽極酸化処理した比較例の陽極酸化皮膜を電
子顕微鏡観察した結果、比較例のNo.61 〜64は、前記図
1 で示した、ポーラス層とバリア層を有する陽極酸化皮
膜が形成されていた。

【００６３】表2 から明らかな通り、C 、N 、P 、F 、
B の元素をいずれか0.1%以上含有し、かつポーラス層と
バリア層を有する陽極酸化皮膜および炭化物皮膜を形成
した発明例No.33 〜56は、耐ハロゲンガス腐食性試
験、耐プラズマ腐食性試験のいずれにおいても優れた
結果が得られている。したがって、本発明の要件や好ま
しい要件を満足すれば、ガス耐食性やプラズマ耐食性に
優れ、これを基本的に保証するセラミック皮膜と陽極酸
化皮膜の密着性にも優れていることが分かる。また、発
明例No.57 のS のみを含有する陽極酸化皮膜でも、表面
粗さRaを0.35μmと粗くしたことにより、他の発明例と
同等の性能を有している。

【００６４】これに対し、表2 から明らかな通り、陽極
酸化皮膜の無い比較例No.58 〜60は、耐プラズマ腐食
性試験には優れるものの、耐ハロゲンガス腐食性試験
において、発明例よりも劣っている。また、比較例No.6
1 〜64は、耐ハロゲンガス腐食性試験や耐プラズマ
腐食性試験において、腐食や皮膜の剥離が生じ、いずれ
の結果も発明例よりも劣っている。これは、比較例No.6
1 、62、64が、陽極酸化皮膜中のC 、N 、P 、F 、B の
各元素含有が無く、ガス耐食性やプラズマ耐食性を基本
的に保証する、特に陽極酸化皮膜と炭化物皮膜の密着性
が劣り、炭化物皮膜が剥離しているためである。また、
比較例No.63 はガス耐食性やプラズマ耐食性を保証する
炭化物皮膜を持たないためである。

【００６５】

【表２】

【００６６】

【実施例３】実施例1 、2 と同様の方法にて、JIS 5052
Al合金板に陽極酸化処理を行い、表4 に示す陽極酸化皮
膜を設けた。陽極酸化処理条件は陽極酸化皮膜へのC 、
P 、N 、F 、B の含有も含め、各皮膜組成に対応する実
施例1 、2 の皮膜組成例と、同じ条件にて陽極酸化を行
った。陽極酸化皮膜構造は、前記図1 で示すような、ポ
ーラス層とバリア層を有する陽極酸化皮膜において、
(a) ポーラス層のポア径やセル径を深さ方向に同じとし
た例 (表3 の発明例No.65 、68、69、70、73、75) 、
(b) ポーラス層の基材側のポア径を表面側のポア径より
大きくし、任意区間で連続的変化部を有している例 (表
3 の発明例No.66 、67、74、76、77) 、(c)ポーラス層
の基材側のポア径を表面側のポア径より大きくし、任意
区間で非連続的変化部を有している例 (表3 の発明例N
o.71 、72) の3 種類とした。そして、この(b) 、(c)
の場合の電解電圧条件は、実施例1 の(b) 、(c) の条件
と同じ条件にて行った。

【００６７】これら陽極酸化処理した陽極酸化皮膜構造
を電子顕微鏡で観察して、発明例No.65 〜77は、前記図
1 で示すような、ポーラス層とバリア層を有する陽極酸
化皮膜が形成されていることを確認した。なお、表3 の
皮膜構造の表示は、実施例1(表1)のa 、b 、c と同じ基
準である。また、陽極酸化皮膜へのC 等の含有も実施例
1 、2 と同じ条件で行い、酸の量を調節して各々の元素
含有量を調整し、表3 に示す各々の元素の所定量を陽極
酸化皮膜へ含有させた。なお、発明例No.78のS のみを
含有する陽極酸化皮膜のみは、他の発明例に比してAl合
金材の表面粗さを粗くすることにより、陽極酸化皮膜の
表面粗さRaを0.6 μm と粗くしている。

【００６８】この陽極酸化皮膜を設けたAl合金板に対
し、実施例1 、2 と同じく各方法にて、表3 に示す通
り、発明例は各々の炭化物のセラミック皮膜を設けた。
また、比較例は、他の条件はいずれも実施例と同じと
し、陽極酸化皮膜中にC 、N 、P 、F 、B の各元素の含
有が無く、S のみ含有し、表面の平均表面粗さRaが0.2
μm未満の従来の硬質陽極酸化皮膜の上に、炭化物、酸
化物のセラミック皮膜を設けた比較例(No.79、80、81)
、セラミック皮膜を設けない比較例(No.82) を作成し
た。この比較例のNo.79 〜82の陽極酸化皮膜を電子顕微
鏡観察した結果、前記図1 で示した、ポーラス層とバリ
ア層を有し、ポア径が10〜150nm の範囲で、ポーラス層
のポア径が深さ方向に同じポア径となっている前記(a)
のタイプの陽極酸化皮膜が形成されていた。

【００６９】そして、これらの皮膜を設けた各々のAl合
金板に、BCl₃プラズマによる耐食性試験を各々行っ
て、熱サイクルおよび腐食環境下での皮膜の被エッチン
グ性を評価した。これらの結果も表3 に示す。この熱サ
イクルおよび腐食環境下での皮膜のBCl₃プラズマによる
耐食性試験は、半導体製造装置での実際の使用条件に合
わせ、前記皮膜を設けたAl合金板の試験片に、BCl₃プラ
ズマ照射60分間を4 回繰り返した後の、各皮膜の被エッ
チング量を測定した。そして、被エッチング量が0.1μm
未満であるものを○、0.1 〜0.5 μm のものを△、0.5
μm を越えるものを×として評価した。

【００７０】表3 から明らかな通り、C 、N 、P 、F 、
B の元素をいずれか0.1%以上含有し、かつポーラス層と
バリア層を有する陽極酸化皮膜および炭化物皮膜を形成
した発明例No.65 〜77は、BCl₃プラズマによる耐食性試
験において、被エッチング量が 0.1μm 未満であり、優
れた耐BCl₃プラズマ耐食性結果が得られている。したが
って、本発明の要件や好ましい要件を満足すれば、BCl₃
プラズマによる耐食性に優れていることが分かる。ま
た、発明例No.78 のS のみを含有する陽極酸化皮膜で
も、表面粗さRaを0.35μm と粗くしたことにより、他の
発明例と同等の性能を有している。

【００７１】これに対し、表3 から明らかな通り、陽極
酸化皮膜が従来の硬質陽極酸化皮膜で本発明条件を満足
しない、あるいはセラミック皮膜を形成しない比較例N
o.79〜82はBCl₃プラズマによる耐食性試験において、発
明例よりも著しく劣っていることが分かる。

【００７２】

【表３】

【００７３】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明Al合金材によ
れば、半導体や液晶製造装置用の部材として、ガス耐食
性やプラズマ耐食性に優れた材料を提供することができ
る。従って、これら半導体や液晶製造装置の高効率化及
び軽量化上を促進することができ、高性能の半導体や液
晶製造の効率的な生産を可能にするなどの効果を奏する
など、工業的な価値の高い発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】陽極酸化皮膜の概略構造を示す一部断面説明図
である。

【符号の説明】

1:Al合金基材 2:セル 3:
ポア 4:ポーラス層 5:バリア層 6:
陽極酸化皮膜

フロントページの続き (72)発明者林浩一兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号株式会社神戸製鋼所高砂製作所内Ｆターム(参考） 4K029 AA02 BA55 BC01 BD01 FA01 4K030 BA26 BA36 BA37 BA38 BA40 BA41 BA42 BA43 BA48 BA49 BA56 BA57 CA02 DA02 LA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に陽極酸化皮膜およびセラミック皮
膜を記載順に形成したアルミニウム合金材であって、前
記陽極酸化皮膜が、C 、N 、P 、F 、B 、Sの内から選
択された1 種または2 種以上の元素を0.1%以上含有する
とともに、前記セラミック皮膜が、酸化物、窒化物、炭
窒化物、ホウ化物、ケイ化物の内から選択された1 種ま
たは2 種以上からなることを特徴とするガス耐食性とプ
ラズマ耐食性に優れたアルミニウム合金材。
【請求項２】表面に陽極酸化皮膜およびセラミック皮
膜を記載順に形成したアルミニウム合金材であって、前
記陽極酸化皮膜が、C 、N 、P 、F 、B 、Sの内から選
択された1 種または2 種以上の元素を0.1%以上含有する
とともに、前記セラミック皮膜が、MCで表される炭化物
(MはSi、Ti、Zr、Hf、V 、Nb、Ta、Mo) 、M₂C で表され
る炭化物(MはV 、Ta、Mo、W)、M₃C で表される炭化物(M
はMn、Fe、Co、Ni) 、M₃C₂で表される炭化物(MはCr) の
内から選択された1 種または2種以上からなることを特
徴とするガス耐食性とプラズマ耐食性に優れたアルミニ
ウム合金材。
【請求項３】前記セラミック皮膜が、Si、Al、B 、4A
族元素、5A族元素、6A族元素の内から選択された1 種ま
たは2 種以上の元素の酸化物、窒化物、炭窒化物、ホウ
化物、ケイ化物からなる請求項１に記載のガス耐食性と
プラズマ耐食性に優れたアルミニウム合金材。
【請求項４】前記セラミック皮膜が、MCで表される炭
化物(MはSi、Ti、Zr、Hf、V 、Nb、Ta、Mo) 、M₂C で表
される炭化物(MはV 、Ta、Mo、W)、M₃C で表される炭化
物(MはMn、Fe、Co、Ni) 、M₃C₂で表される炭化物(MはC
r) の内から選択された1 種または2 種以上の炭化物を
含む請求項３に記載のガス耐食性とプラズマ耐食性に優
れたアルミニウム合金材。
【請求項５】前記陽極酸化皮膜が表面に開口したポア
を多数有するポーラス層とバリア層を有し、前記ポーラ
ス層のポア径またはセル径が、深さ方向の任意区間で連
続的な変化部を有している請求項１乃至４のいずれか１
項に記載のアルミニウム合金材。
【請求項６】前記陽極酸化皮膜が表面に開口したポア
を多数有するポーラス層とバリア層を有し、ポーラス層
のポア径またはセル径が、深さ方向の任意区間で非連続
的な変化部を有している請求項１乃至５のいずれか１項
に記載のガス耐食性とプラズマ耐食性に優れたアルミニ
ウム合金材。
【請求項７】前記陽極酸化皮膜が、しゅう酸、ほう
酸、りん酸、フタル酸、ぎ酸から選択される1 種または
2 種以上の水溶液、または硫酸と前記酸との混合水溶液
で陽極酸化されたものである請求項１乃至６のいずれか
１項に記載のガス耐食性とプラズマ耐食性に優れたアル
ミニウム合金材。
【請求項８】前記アルミニウム合金材が半導体または
液晶の製造装置用材料である請求項１乃至７のいずれか
１項に記載のガス耐食性とプラズマ耐食性に優れたアル
ミニウム合金材。