JP2001288527A - Aluminum alloy for plasma treating system and heater block - Google Patents
Aluminum alloy for plasma treating system and heater blockInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、真空チャンバ内で
プラズマあるいはプラズマ化することで得られる活性種
によって被処理物に所定の処理を施すプラズマ処理装置
内に設置されるプラズマ処理装置用アルミニウム合金お
よびヒータブロックに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aluminum alloy for a plasma processing apparatus which is installed in a plasma processing apparatus for performing a predetermined process on an object to be processed by an active species obtained by plasma or plasma conversion in a vacuum chamber. And a heater block.
【0002】一般に、真空チャンバ内で、プラズマCV
D処理や、プラズマエッチング処理などのプラズマ処理
を行う場合には、被処理物を加熱して載置するためのヒ
ータブロックが使用されている。例えば、特開平5−1
52425号公報のヒータブロックは、ヒータが鋳ぐる
みされたブロック本体と、このブロック本体の上面側に
ロウ付けして接合された表面板とから構成されている。[0002] In general, a plasma CV is set in a vacuum chamber.
When performing a plasma process such as a D process or a plasma etching process, a heater block for heating and mounting an object to be processed is used. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-1
The heater block disclosed in Japanese Patent No. 52425 includes a block main body in which a heater is cast and a surface plate joined by brazing to an upper surface side of the block main body.
【0003】そして、ヒータブロックの表面板およびブ
ロック本体は、鋳造性や耐食性の観点から一般的にAl
−Mg系合金(JISA5000系)が採用されてい
る。なお、近年の技術の進展によりデバイスデザインル
ールの微細化や、プラズマの高密度化に対応するため、
高純度アルミニウム(Alが99.9質量%以上)の基
材などが使用されていることも知られている。The surface plate of the heater block and the block body are generally made of Al from the viewpoint of castability and corrosion resistance.
-A Mg-based alloy (JISA5000-based) is employed. In order to respond to the miniaturization of device design rules and the high density of plasma due to the recent development of technology,
It is also known that a substrate of high-purity aluminum (Al is 99.9% by mass or more) is used.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、プラズマ処理
を行う場合、従来のアルミニウム合金(Al合金)を使
用してヒータブロックなどを形成すると、以下に示すよ
うな問題点が存在した。However, in the case of performing a plasma treatment, if a heater block or the like is formed using a conventional aluminum alloy (Al alloy), the following problems exist.
【0005】すなわち、Al−Mg系合金は、ロウ付け
性に劣るため、表面板とブロック本体のロウ付け接合に
際して特殊な低温ロウ材が使用されることになった。こ
の低温ロウ材は、コストアップにつながり不都合であっ
た。また、Al−Mg系合金は、熱伝導率が小さいこと
から、ヒータブロックの表面温度分布が不均一になりや
すかった。さらに、プラズマ処理を行っている場合、蒸
気圧の高い合金含有成分であるMgが蒸発して被処理物
(ウエハなど)を汚染する原因になっていた。[0005] That is, since the Al-Mg alloy is inferior in brazing properties, a special low-temperature brazing material has been used for brazing the surface plate and the block body. This low-temperature brazing material is disadvantageous because it leads to an increase in cost. In addition, since the Al-Mg alloy has low thermal conductivity, the surface temperature distribution of the heater block tends to be non-uniform. Further, in the case of performing the plasma treatment, Mg, which is an alloy-containing component having a high vapor pressure, evaporates, causing contamination of a workpiece (such as a wafer).
【0006】そして、Al−Mg系合金は、耐食性を向
上させるため、アルマイト処理などの陽極酸化被膜を施
す場合、基材と被膜の熱膨張率の違いにより、その被膜
に熱割れが発生してしまい、被膜により耐食性を向上さ
せることが困難であった。When an anodic oxide coating such as an alumite treatment is applied to an Al-Mg alloy to improve corrosion resistance, a thermal crack occurs in the coating due to a difference in thermal expansion coefficient between the base material and the coating. As a result, it was difficult to improve the corrosion resistance by the coating.
【0007】本発明は、前記の問題点に鑑み創案された
ものであり、耐食性、耐汚染性、ロウ付け性に優れ、ま
た、陽極酸化被膜の耐熱割れ性に優れたプラズマ処理装
置用アルミニウム合金およびそのアルミニウム合金から
形成されるヒータブロックを提供することを目的とす
る。The present invention has been made in view of the above problems, and is an aluminum alloy for a plasma processing apparatus which is excellent in corrosion resistance, stain resistance and brazing properties, and excellent in heat cracking resistance of an anodized film. And a heater block formed from the aluminum alloy.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、つぎのように構成した。すなわち、真空チ
ャンバ内でプラズマあるいはプラズマ化することで得ら
れる活性種によって被処理物に所定の処理を施すプラズ
マ処理装置内に設けられる部品の1種以上に用いられる
アルミニウム合金であって、Cuを0.02〜0.4質
量%と、Siを0.2〜0.6質量%と、Mgを0.4
5〜0.9質量%と、その他不可避元素と、残部がアル
ミニウム(Al)とを含むプラズマ処理装置用アルミニ
ウム合金の構成とした。The present invention has the following configuration to achieve the above object. That is, an aluminum alloy used for one or more types of components provided in a plasma processing apparatus that performs a predetermined process on an object to be processed by plasma or activated species obtained by turning into plasma in a vacuum chamber, 0.02 to 0.4% by mass, 0.2 to 0.6% by mass of Si, 0.4% by mass of Mg
An aluminum alloy for a plasma processing apparatus containing 5 to 0.9% by mass, other unavoidable elements, and the balance being aluminum (Al) was used.
【0009】このように、Cu、Si、Mgの含有量を
調整することで、析出物(Mg2Si)が時効により析
出し、この析出物の周りにCuが濃化した状態となり、
プラズマ処理を行う場合に使用するアルミニウム合金と
して都合が良い。As described above, by adjusting the contents of Cu, Si, and Mg, the precipitate (Mg 2 Si) precipitates by aging, and the Cu becomes concentrated around the precipitate,
It is convenient as an aluminum alloy used for performing the plasma treatment.
【0010】また、前記プラズマ処理装置用アルミニウ
ム合金の基材の表面に陽極酸化被膜を有する構成とし
た。このように構成することで、陽極酸化被膜中のセル
三重点に熱膨張の差異を緩和するのに充分な空隙が形成
される。[0010] Further, the aluminum alloy base material for the plasma processing apparatus has an anodic oxide film on the surface thereof. With such a configuration, a sufficient gap is formed at the triple point of the cell in the anodic oxide coating to reduce the difference in thermal expansion.
【0011】さらに、プラズマ処理装置内に設けられる
ヒータブロックであり、被処理物を載置する位置を加熱
するための加熱手段を内設するブロック本体を備え、前
記ブロック本体が、Cuを0.02〜0.4質量%と、
Siを0.2〜0.6質量%と、Mgを0.45〜0.
9質量%と、その他不可避元素と、残部がアルミニウム
(Al)とを含む前記プラズマ処理装置用アルミニウム
合金から成形されるヒータブロックとして構成した。[0011] Further, a heater block provided in the plasma processing apparatus includes a block main body in which a heating means for heating a position on which an object to be processed is mounted is provided. 02 to 0.4% by mass,
0.2 to 0.6 mass% of Si and 0.45 to 0.1 mass% of Mg.
The heater block was formed from the aluminum alloy for a plasma processing apparatus containing 9% by mass, other unavoidable elements, and the balance being aluminum (Al).
【0012】このように構成することにより、ブロック
本体の加熱板に表面板をロウ付けしたり、加熱体が鋳ぐ
るみされたブロック本体の上面に表面板をロウ付けした
りする場合に、安価な汎用性の有るロウ材を使用でき、
汚染源となる蒸気圧の高いMgの蒸発も防止することが
可能となる。[0012] With this configuration, when the surface plate is brazed to the heating plate of the block main body or when the surface plate is brazed to the upper surface of the block main body in which the heating element is cast-in, the cost is low. Versatile brazing material can be used,
It is also possible to prevent evaporation of Mg having a high vapor pressure, which is a pollution source.
【0013】また、前記ヒータブロックは、その被処理
物を載置する位置に、係合手段を介して載置板が着脱自
在に設けられる構成とし、前記載置板が、Cuを0.0
2〜0.4質量%と、Siを0.2〜0.6質量%と、
Mgを0.45〜0.9質量%と、その他不可避元素
と、残部がアルミニウム(Al)とを含む前記プラズマ
処理装置用アルミニウム合金から構成されるようにし
た。このように構成することで、ダメージを受け易い被
処理物の載置面を常に適正な状態とすることが可能とな
る。The heater block has a structure in which a mounting plate is detachably provided at a position where the object to be processed is mounted via an engaging means.
2 to 0.4% by mass, and 0.2 to 0.6% by mass of Si,
Mg was made from the aluminum alloy for a plasma processing apparatus containing 0.45 to 0.9% by mass, other unavoidable elements, and the balance being aluminum (Al). With such a configuration, the mounting surface of the workpiece that is easily damaged can always be in an appropriate state.
【0014】そして、前記ヒータブロックは、前記プラ
ズマ処理装置のプラズマ中に曝される位置に陽極酸化被
膜を設ける構成にすると都合が良い。このように構成す
ることで、耐食性および低汚染化に優れる。The heater block is preferably provided with an anodic oxide film at a position exposed to the plasma of the plasma processing apparatus. With this configuration, it is excellent in corrosion resistance and low pollution.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明する。図1はヒータブロックを模式的
に示す断面図である。プラズマCVD処理や、プラズマ
エッチングなどのプラズマ処理に使用されるプラズマ処
理装置用アルミニウム合金は、銅(Cu)を0.02〜
0.4質量%と、シリコン(Si)を0.2〜0.6質
量%と、マグネシウム(Mg)を0.45〜0.9質量
%と、その他不可避元素と、残部がアルミニウム(A
l)とを少なくとも含んで構成されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view schematically showing a heater block. An aluminum alloy for a plasma processing apparatus used for plasma processing such as plasma CVD processing and plasma etching contains copper (Cu) in an amount of 0.02 to 0.02.
0.4% by mass, 0.2 to 0.6% by mass of silicon (Si), 0.45 to 0.9% by mass of magnesium (Mg), other unavoidable elements, and aluminum (A)
l).
【0016】プラズマ処理装置用アルミニウム合金は、
含有するCuの含有率を0.02〜0.4質量%の範囲
としている。これは、Cuが固溶体硬化およびMg,A
lと化合物相を形成して析出し、強度を向上させる他、
他の合金元素の析出に対する核の作用を生じ、析出硬化
を促進する作用がある。なお、Cuは、所定の範囲内で
あるとMg2Siの周りにCuが濃縮することから、ア
ルマイト被膜(陽極酸化被膜)の耐熱割れ性を向上させ
る作用がある。そして、Cuの含有量が、0.02質量
%未満であると、アルマイト被膜(陽極酸化被膜)を形
成した場合に熱割れが発生する。また、Cuの含有量が
0.4質量%を超える場合は、固相線温度が低下し、ロ
ウ材の液相線温度との差が小さくなり前記アルミニウム
合金も溶融するのでロウ付けが困難になる。The aluminum alloy for the plasma processing apparatus is as follows:
The content of Cu contained is in the range of 0.02 to 0.4% by mass. This is because Cu is solid solution hardened and Mg, A
In addition to forming a compound phase with 1 to precipitate and improve the strength,
It acts as a nucleus for the precipitation of other alloy elements, and has the effect of promoting precipitation hardening. When Cu is within a predetermined range, Cu concentrates around Mg 2 Si, and thus has an effect of improving the heat crack resistance of the alumite coating (anodized coating). If the Cu content is less than 0.02% by mass, thermal cracking occurs when an alumite coating (anodized coating) is formed. If the Cu content exceeds 0.4% by mass, the solidus temperature decreases, the difference from the liquidus temperature of the brazing material decreases, and the aluminum alloy also melts, making brazing difficult. Become.
【0017】そして、プラズマ処理装置用アルミニウム
合金は、Siの含有量を0.2〜0.6質量%の範囲と
している。Siは、高温の人工時効により、Mgと共に
Mg 2Siとして析出して、強度を向上させる。Siの
含有量が0.2質量%未満であると必要な強度が得られ
ない。また、Siの含有量が0.6質量%を超えると固
相線温度が低下し、ロウ材の液相線温度との差が小さく
なり前記アルミニウム合金も溶融するのでロウ付けが困
難になる。And aluminum for a plasma processing apparatus.
The alloy has a Si content in the range of 0.2 to 0.6% by mass.
are doing. Si, together with Mg, by artificial aging at high temperature
Mg TwoPrecipitates as Si to improve the strength. Si
If the content is less than 0.2% by mass, the required strength can be obtained.
Absent. When the content of Si exceeds 0.6% by mass,
The phase line temperature decreases and the difference from the liquidus temperature of the brazing material is small.
And the aluminum alloy also melts, making brazing difficult.
It becomes difficult.
【0018】また、プラズマ処理装置用アルミニウム合
金は、Mgの含有量を0.45〜0.9質量%としてい
る。Mgは、高温の人工時効により、Siと共にMg2
Siとして析出して、強度を向上させる。Mgの含有量
が0.45質量%未満であると必要な強度が得られな
い。また、Mgの含有量が0.9質量%を超えると、固
相線温度が低下し、ロウ材の液相線温度との差が小さく
なり前記アルミニウム合金も溶融するのでロウ付けが困
難になると共に、Mgが蒸発することによりプラズマ処
理装置内で処理される被処理物(ウエハなど)を汚染し
てしまう。特に、Mgは金属元素であるため、Siウエ
ハ上に形成された集積回路の誤動作の要因となるので、
合金成分中の含有量を0.45〜0.9質量%としたこ
とにより、放出ガス中に占めるMgガス量を低減でき
た。The aluminum alloy for a plasma processing apparatus has a Mg content of 0.45 to 0.9% by mass. Mg is Mg 2 with Si by high temperature artificial aging.
Precipitates as Si to improve the strength. If the Mg content is less than 0.45% by mass, the required strength cannot be obtained. On the other hand, when the content of Mg exceeds 0.9% by mass, the solidus temperature decreases, the difference from the liquidus temperature of the brazing material decreases, and the aluminum alloy also melts, making brazing difficult. At the same time, the evaporation of Mg contaminates an object to be processed (such as a wafer) in the plasma processing apparatus. In particular, since Mg is a metal element, it causes a malfunction of an integrated circuit formed on a Si wafer.
By setting the content in the alloy component to 0.45 to 0.9% by mass, the amount of Mg gas in the released gas could be reduced.
【0019】なお、本発明において使用されるプラズマ
処理装置用アルミニウム合金は、前記した通りに各々所
定量の銅、シリコン、マグネシウムを含むことが必須で
あるが、本発明の目的・効果を損なわない範囲で他の元
素、例えば鉄(Fe)を含んでもよい。すなわち、本発
明において使用されるプラズマ処理装置用アルミニウム
合金を製造は、アルミニウムの合金番号6000系であ
り、不可避元素として鉄がある程度(例えば0.2質量
%以下)混入される。したがって、本発明における「不
可避元素」とは、量の多少にかかわらず、本発明の目
的、効果を損なわない元素を含むものとして解釈され
る。It is essential that the aluminum alloy for a plasma processing apparatus used in the present invention contains a predetermined amount of copper, silicon, and magnesium as described above, but does not impair the objects and effects of the present invention. Other elements such as iron (Fe) may be included in the range. That is, the production of the aluminum alloy for the plasma processing apparatus used in the present invention is based on the aluminum alloy number 6000, and iron is mixed to some extent (for example, 0.2% by mass or less) as an unavoidable element. Therefore, the “unavoidable element” in the present invention is interpreted as including an element which does not impair the purpose and effect of the present invention, regardless of the amount.
【0020】前記プラズマ処理装置用アルミニウム合金
は、その鋳塊を圧延、鍛造、押出し等の適宜の塑性加工
によって得られたアルミニウム合金材を溶体化処理、時
効処理を施した後に、適宜の形状に機械加工することに
よって製作しても良い。また、前記アルミニウム合金材
を所定の形状に成形加工した後、溶体化処理、時効処理
を施しても良い。The aluminum alloy for the plasma processing apparatus is formed into an appropriate shape by subjecting an aluminum alloy material obtained by appropriate plastic working such as rolling, forging, or extrusion to a solution treatment and an aging treatment. It may be manufactured by machining. Further, after the aluminum alloy material is formed into a predetermined shape, a solution treatment and an aging treatment may be performed.
【0021】なお、溶体化処理、時効処理の条件として
は、例えば、通常のT6処理である溶体化処理515〜
550℃、水冷、時効処理170℃×8h(時間)、1
55〜165℃×18hを行う。The conditions of the solution treatment and the aging treatment include, for example, solution treatment 515 to 515 which is a normal T6 treatment.
550 ° C, water cooling, aging 170 ° C x 8h (hour), 1
Perform 55-165 ° C. × 18 h.
【0022】そして、プラズマ処理装置用アルミニウム
合金は、その表面にアルマイト被膜などの陽極酸化被膜
が形成されて使用されると都合が良い。そして、陽極酸
化被膜を形成する方法としては、電解溶液の組成、濃
度、電解条件(電圧、電流密度、電流−電圧波形)など
を適宜選択して行えば良い。陽極酸化処理液について
は、C,S,N,P,Bから選択される1種以上の元素
を含有する溶液で電解処理を行っている。The aluminum alloy for the plasma processing apparatus is preferably used after forming an anodic oxide film such as an alumite film on the surface thereof. As a method of forming the anodic oxide film, the composition, concentration, and electrolysis conditions (voltage, current density, current-voltage waveform) of the electrolytic solution may be appropriately selected and performed. As for the anodizing solution, the electrolytic treatment is performed using a solution containing at least one element selected from C, S, N, P, and B.
【0023】陽極酸化処理液としては、例えば、シュウ
酸、ギ酸、スルファミン酸、亜リン酸、ホウ酸、硝酸あ
るいはその化合物、フタル酸あるいはその化合物から選
ばれる一種以上を含む水溶液を用いることが有効であ
る。陽極酸化被膜の膜厚は、特に制限されないが、0.
1〜200μm程度、好ましくは、0.5〜70μm程
度、より好ましくは1〜50μm程度が適当である。As the anodizing solution, for example, it is effective to use an aqueous solution containing at least one selected from oxalic acid, formic acid, sulfamic acid, phosphorous acid, boric acid, nitric acid or a compound thereof, phthalic acid or a compound thereof. It is. The thickness of the anodic oxide film is not particularly limited, but may be in the range of 0.
Suitably, it is about 1 to 200 μm, preferably about 0.5 to 70 μm, and more preferably about 1 to 50 μm.
【0024】陽極酸化被膜が形成されたプラズマ処理装
置用アルミニウム合金は、高温の腐食性雰囲気下で使用
される各種用途に適し、特に、高温環境下で腐食性ガ
ス、プラズマ、あるいはプラズマ化することによって得
られる活性種に曝され、その一方で被処理物に低温汚染
化が求められる半導体製造設備に用いられるプラズマ処
理装置の真空チャンバおよびその内部に設けられる部品
である例えばヒータブロックなどとして好適に使用され
る。An aluminum alloy for a plasma processing apparatus having an anodized film formed thereon is suitable for various uses used in a high-temperature corrosive atmosphere, and is particularly suitable for forming a corrosive gas, plasma, or plasma under a high-temperature environment. It is preferably used as a vacuum chamber of a plasma processing apparatus used in semiconductor manufacturing equipment and a component provided therein, such as a heater block. used.
【0025】つぎに、前記プラズマ処理装置用アルミニ
ウム合金を使用してヒータブロックに用いた例を、図1
を参照して説明する。図1は、ヒータブロック1の断面
を示す模式図である。図1に示すように、プラズマ処理
装置A内に設置されたヒータブロック1は、被処理物で
あるウエハなどのワークWを載置する載置板2と、この
載置板2を係合手段としての留付ネジ8を使用して着脱
自在に支持する表面板3と、この表面板3の下面で周縁
位置を支持するブロック本体4を有している。Next, an example in which the aluminum alloy for a plasma processing apparatus is used for a heater block is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross section of the heater block 1. As shown in FIG. 1, a heater block 1 installed in a plasma processing apparatus A includes a mounting plate 2 on which a workpiece W such as a wafer to be processed is mounted, and an engaging means A surface plate 3 that is detachably supported by using a fastening screw 8 as a base, and a block body 4 that supports a peripheral position on a lower surface of the surface plate 3.
【0026】そして、ブロック本体4は、表面板3の下
面で周縁側を支持するように取り付けられたカバー本体
5と、表面板3の下面に当接して設けられた加熱板6
と、この加熱板6の内部に設けられ、ワークWを加熱す
るための加熱体(加熱手段(ヒータ))7とを有してい
る。そして、前記表面板3とカバー体5とは、電子ビー
ム、TIG,MIGなどの溶接により接合され、表面板
3と加熱板6とは、ロウ付けにより接合されている。The block body 4 includes a cover body 5 attached to the lower surface of the surface plate 3 so as to support the peripheral side, and a heating plate 6 provided in contact with the lower surface of the surface plate 3.
And a heating element (heating means (heater)) 7 provided inside the heating plate 6 for heating the work W. The surface plate 3 and the cover 5 are joined by welding such as electron beam, TIG, and MIG, and the surface plate 3 and the heating plate 6 are joined by brazing.
【0027】ヒータブロック1に使用されるロウ材は、
プラズマ処理を行う環境下であっても蒸発し難く、か
つ、処理するワークに悪影響を及ぼさない部材であるこ
とが好ましく、例えば、JIS,Z3263の合金番号
4045などで行われている。The brazing material used for the heater block 1 is as follows:
It is preferable that the member does not easily evaporate even in the environment where the plasma processing is performed and does not adversely affect the workpiece to be processed. For example, the member is made of JIS, alloy number 4045 of Z3263.
【0028】このように、ヒータブロック1は、前記し
たプラズマ処理装置用アルミニウム合金に陽極酸化被膜
を形成し、ワークWに対して汚染の影響の少ない汎用性
のあるロウ材を使用することができるため、プラズマ処
理を行うような状態で使用してもワークWを均一に加熱
することができ、かつ、ワークに対しての汚染の影響を
最小限に抑えることができるものである。As described above, the heater block 1 is formed by forming an anodic oxide film on the above-mentioned aluminum alloy for a plasma processing apparatus, and can use a versatile brazing material which has little influence on contamination of the work W. Therefore, even when the workpiece W is used in a state where the plasma processing is performed, the workpiece W can be uniformly heated, and the influence of contamination on the workpiece can be minimized.
【0029】なお、ここではヒータブロック1の構成を
載置板2と表面板3とカバー本体5および加熱板6とか
ら構成しているが、つぎのような構成としても良い。す
なわち、ヒータブロックを、カバー本体と加熱板とを一
体に形成したブロック本体と、表面板と、載置板とで構
成すること。また、カバー本体と加熱板と表面板とを一
体に形成したブロック本体と、載置板とで構成するこ
と。さらに、被処理物を載置する位置を加熱するための
加熱手段を内設するブロック本体をヒータブロックとす
ること(表面板、載置板を使用せず、ブロック本体の上
面位置が、表面板、載置板を兼ね加熱板が内設される構
成)など、ヒータブロックの構成は、特に限定されるも
のではない。Here, the configuration of the heater block 1 is composed of the mounting plate 2, the surface plate 3, the cover main body 5, and the heating plate 6, but the following configuration may be adopted. That is, the heater block includes a block body in which the cover body and the heating plate are integrally formed, a surface plate, and a mounting plate. In addition, the cover body, the heating plate and the surface plate are integrally formed with a block body and a mounting plate. Furthermore, the block body in which the heating means for heating the position on which the workpiece is mounted is provided as a heater block (the top surface of the block body is not positioned on the surface plate without using the surface plate and the mounting plate). The configuration of the heater block is not particularly limited, such as a configuration in which a heating plate also serves as the mounting plate.
【0030】そして、係合手段は、表面板に載置板が螺
合することで着脱自在に設けられる構成としてもよく、
特にその構成は限定されるものではない。さらに、各部
材の厚さ形状は、本発明の目的・効果を達成するもので
あれば、特に限定されるものではない。また、ヒータブ
ロックは、その構成が前記したように異なっても、プラ
ズマ処理装置内で使用される際に、各構成部分(表面
板、ブロック本体等)のプラズマに曝される位置に陽極
酸化被膜を設ける構成となる。The engaging means may be provided detachably by screwing the mounting plate to the surface plate.
In particular, the configuration is not limited. Furthermore, the thickness and shape of each member are not particularly limited as long as the objects and effects of the present invention are achieved. Further, even when the heater block has a different configuration as described above, the anodic oxide coating is provided at a position where each heater (surface plate, block body, etc.) is exposed to plasma when used in the plasma processing apparatus. Is provided.
【0031】[0031]
【実施例】つぎに、表1に記載した組成を有するアルミ
ニウム合金を使用して実施例を説明する。なお、ここで
示す実施例は、その一例であり、本発明は、かかる実施
例によって限定されるものではない。EXAMPLES Next, examples using aluminum alloys having the compositions shown in Table 1 will be described. It should be noted that the embodiments described here are merely examples, and the present invention is not limited to the embodiments.
【0032】アルミニウム合金は、溶製して金型鋳造に
よりφ260×50mm厚さの円盤形状のブロック本体
部分に鋳造し、その鋳造したアルミニウム合金から40
×25×5mmの板形状の試験片を切り出した。そし
て、切り出した試験片は、540℃×4時間のソーキン
グ熱処理を施した後に、表2に示すように、ロウ付け状
態、表面温度差測定、放出ガス量、加熱後のアルマイト
被膜の状態および素材の耐力について試験をして評価を
行った。The aluminum alloy is melted and cast into a disc-shaped block main body having a thickness of φ260 × 50 mm by die casting.
A test piece having a plate shape of × 25 × 5 mm was cut out. Then, the cut test piece was subjected to a soaking heat treatment at 540 ° C. for 4 hours, and then, as shown in Table 2, the brazing state, the surface temperature difference measurement, the amount of released gas, the state of the alumite coating after heating and the material A test was conducted to evaluate the proof stress of the steel.
【0033】[0033]
【表1】 【table 1】
【0034】[0034]
【表2】 [Table 2]
【0035】ロウ付け状態の評価方法としては、ロウ材
をJIS,Z3263の合金番号4045を使用して、
ロウ付け温度を各材質の固相線温度−15℃として行っ
た。そして、ロウ付け後の接合面を超音波探傷し、エコ
ー強度が、同一肉厚の板の強度に対し、80%以上とな
った部分を非接合部とした。さらに、接合面積全体に対
する未接合部の面積率が20%以下の場合を○とし、ま
た、20%より大きい場合を×として表示した。表1で
ロウ付け状態が×の場合は、ブロック本体から表面板へ
の熱伝導が不均一となり、Siウエハ(ワークW、図1
参照)の温度分布が不均一となり、Siウエハに均一な
処理を施すことができない。As for the evaluation method of the brazing state, the brazing material is made using alloy number 4045 of JIS, Z3263.
The brazing was performed at a solidus temperature of each material of −15 ° C. Then, the bonded surface after brazing was subjected to ultrasonic flaw detection, and a portion where the echo intensity was 80% or more of the strength of a plate having the same thickness was defined as a non-bonded portion. Furthermore, the case where the area ratio of the unbonded portion to the entire bonding area is 20% or less is indicated by “○”, and the case where the area ratio is larger than 20% is indicated by “×”. When the brazing state in Table 1 is x, the heat conduction from the block body to the surface plate becomes uneven, and the Si wafer (work W, FIG.
) Becomes uneven, and uniform processing cannot be performed on the Si wafer.
【0036】表面温度差測定方法としては、厚さ25m
mの鋳ぐるみのブロック本体(図1参照)を使用し、2
3℃の静止大気中でブロック本体の表面から5mm深さ
の位置に設けた熱電対の温度が450℃となるように内
部のヒータに通電し、そのときのブロック本体の表面温
度を接触式の温度計で測定した。As a method for measuring the surface temperature difference, a thickness of 25 m
m using a block body (see FIG. 1)
In a static atmosphere at 3 ° C., a current is supplied to an internal heater so that the temperature of a thermocouple provided at a depth of 5 mm from the surface of the block body becomes 450 ° C., and the surface temperature of the block body at that time is measured by a contact type. It was measured with a thermometer.
【0037】そして、ブロック本体の表面での最高温度
と最低温度の差を表面温度差とする。温度差が大きくな
ると、Siウエハ(ワークW、図1参照)の温度分布が
不均一となり、Siウエハに施される処理(被膜)を均
一に得ることができない。そのためここでは、均一なS
iウエハの処理を得る目安として温度差を5℃以下とし
た。The difference between the highest temperature and the lowest temperature on the surface of the block body is defined as the surface temperature difference. When the temperature difference becomes large, the temperature distribution of the Si wafer (work W, see FIG. 1) becomes non-uniform, and the process (coating) applied to the Si wafer cannot be obtained uniformly. Therefore, here, the uniform S
The temperature difference was set to 5 ° C. or less as a standard for obtaining the processing of the i-wafer.
【0038】放出ガス量は、ヒータブロックより切り出
した試料を真空中で加熱し、放出されるガス量を測定し
た。放出ガス量の測定は、JISZ8752に規定する
電離真空計によって行った。ガス成分には、Mg、水蒸
気などが含まれ、放出ガス量が多いとSiウエハ(ワー
クW、図1参照)を汚染することになる。Siウエハを
汚染しないためには、放出ガス量を目安として6.5×
10-5Pa・m・s-1以下とした。なお、放出ガス中の
Mg成分は、質量分析器により求めた。The amount of released gas was determined by heating a sample cut out of the heater block in a vacuum and measuring the amount of released gas. The measurement of the released gas amount was performed by an ionization vacuum gauge specified in JISZ8752. The gas components include Mg, water vapor, and the like. If the amount of released gas is large, the Si wafer (work W, see FIG. 1) will be contaminated. In order not to contaminate the Si wafer, 6.5 ×
It was set to 10 −5 Pa · m · s −1 or less. Note that the Mg component in the released gas was determined by a mass spectrometer.
【0039】加熱後のアルマイト被膜は、ブロック本体
から切り出した試験片にアルマイト処理を施し、大気中
で500℃×1時間加熱した後、試験片表面を光学顕微
鏡を用いて倍率100で観察し、割れの見られないもの
を○、割の見られたものを×とした。試験片に割れがあ
る場合は、実際にヒータブロックを加熱して使用中に、
アルマイト被膜に割れが発生し、割れを起点に腐食が発
生する恐れがある。The anodized alumite film after the heating was prepared by subjecting a test piece cut out of the block body to an alumite treatment and heating in the air at 500 ° C. for 1 hour, and then observing the surface of the test piece at 100 magnifications using an optical microscope.な い indicates that no cracks were observed, and X indicates that cracks were observed. If the test piece has cracks, actually heat the heater block and use it.
Cracks may occur in the alumite coating, and corrosion may occur starting from the cracks.
【0040】耐力については、ロウ付け後のブロック本
体より、引張り試験用の試験片を切り出し、その試験片
について引張り試験を行った。耐力が100MPa以下
の場合は、加熱して使用中に強度が不足して、自重で変
形してしまう恐れがある。Regarding the proof stress, a test specimen for a tensile test was cut out from the block body after brazing, and the tensile test was performed on the test specimen. If the proof stress is 100 MPa or less, the strength may be insufficient during use by heating, and the material may be deformed by its own weight.
【0041】表1に示すように、実施例の素材記号AB
CDは、Cu(0.02〜0.4質量%)と、Si
(0.2〜0.6質量%)と、Mg(0.45〜0.9
質量%)を特定した範囲中にある含有量とし、比較例の
素材記号E〜Kでは、Cu,Si,Mgの含有率を特定
の値からその少なくとも一つのものが外れるように設定
している。As shown in Table 1, the material code AB of the embodiment
CD is composed of Cu (0.02 to 0.4% by mass), Si
(0.2 to 0.6% by mass) and Mg (0.45 to 0.9%).
Mass%) within the specified range, and in the material symbols E to K of the comparative examples, the contents of Cu, Si, and Mg are set so that at least one of them departs from the specified value. .
【0042】表2の実施例から分かるように、Cu,S
i,Mgが本発明の範囲内である場合は、すべての評価
項目において設定値を上回る値を示した。As can be seen from the examples in Table 2, Cu, S
When i and Mg were within the range of the present invention, values exceeding the set values were shown in all the evaluation items.
【0043】これに対し、比較例からも分かるように、
Cuの含有量が少なかったり(E)、多かったり(F)
した場合は、加熱後のアルマイト被膜の評価やロウ付け
性の評価が不十分となる。また、Si,Mgの含有量が
多すぎたり(G)、少なすぎたり(H)すると、ロウ付
け性の評価や耐力の評価が不十分となる。さらに、Mg
の含有量が多い場合(I)は、ロウ付け性と耐力の評価
が不十分となり、少ない場合(J)は、耐力が不十分と
成る。そして、Al−Mg系合金の場合(K)は、ロウ
付け性、表面温度差、放出ガス量および加熱後のアルマ
イト皮膜についての評価のいずれもが不十分となる。こ
のようにCu,Si,Mgが特定した範囲外であると、
評価項目の必ず1項目以上に不都合の評価が見受けられ
る。On the other hand, as can be seen from the comparative example,
Cu content is low (E) or high (F)
In this case, the evaluation of the alumite coating after heating and the evaluation of the brazing property become insufficient. On the other hand, if the contents of Si and Mg are too large (G) or too small (H), the evaluation of brazing properties and the evaluation of proof stress become insufficient. Furthermore, Mg
When the content of (I) is large, the evaluation of brazing properties and proof stress is insufficient, and when it is small (J), the proof stress is insufficient. In the case of an Al-Mg alloy (K), all of the brazing properties, the surface temperature difference, the amount of released gas, and the evaluation of the alumite film after heating are insufficient. If Cu, Si, and Mg are out of the specified range,
Inconsistent evaluation is found in at least one of the evaluation items.
【0044】[0044]
【発明の効果】本発明は、以上のように構成しているた
め以下の優れた効果を奏する。 (1)プラズマ処理装置用アルミニウム合金は、プラズ
マ処理を行う環境下において使用される場合、陽極酸化
被膜を形成する際に都合が良く、また、ロウ付け作業を
行う場合であってもその環境に合った汎用品を使用する
ことができる。そのため、プラズマ処理などの環境下で
あっても被処理物に対して悪影響を及ぼすことがないア
ルミニウム合金の使用を可能とする。The present invention has the following advantages because of the construction described above. (1) When an aluminum alloy for a plasma processing apparatus is used in an environment where plasma processing is performed, it is convenient for forming an anodic oxide film, and even when brazing work is performed, Suitable general-purpose products can be used. Therefore, it is possible to use an aluminum alloy that does not adversely affect a processing object even in an environment such as a plasma processing.
【0045】(2)プラズマ処理装置用アルミニウム合
金は、陽極酸化被膜を有する構成としても、均一な加熱
状態とし、その陽極酸化被膜に耐熱割れ性、耐ガス腐食
性に優れ、また、プラズマ環境下においても好適に使用
することのできるものである。(2) Even when the aluminum alloy for a plasma processing apparatus has a structure having an anodic oxide film, it is kept in a uniform heating state, and the anodic oxide film has excellent heat cracking resistance and gas corrosion resistance. Can also be suitably used.
【0046】(3)ヒータブロックは、必要箇所をロウ
付けする場合であっても、プラズマ処理環境下において
適合する汎用性のロウ材を使用することができ、かつ、
プラズマ環境下においても、構成するアルミニウム合金
が被処理物に対して悪影響を最小限に抑えることが可能
となる。(3) A general-purpose brazing material suitable for a plasma processing environment can be used for the heater block even when necessary portions are brazed.
Even in a plasma environment, it is possible to minimize the adverse effect of the constituent aluminum alloy on the object to be processed.
【0047】(4)そして、ヒータブロックに使用され
るアルミニウム合金の表面に陽極酸化被膜を形成する場
合、耐熱割れ性、耐ガス腐食性に優れ、また、プラズマ
環境下においても好適にヒータブロックを使用すること
ができる。(4) When an anodic oxide film is formed on the surface of the aluminum alloy used for the heater block, the heater block is excellent in heat cracking resistance and gas corrosion resistance, and is preferably used in a plasma environment. Can be used.
【0048】(5)ヒータブロックの表面板に係合手段
を介して載置板を着脱自在に設ける構成とすることで、
ダメージを受ける載置板を取り替えて使用することがで
きるため、ヒータブロックのメンテナンス性に優れ、か
つ、ヒータブロック全体として使用寿命を延ばすことが
できる。さらに、ヒータブロックは、載置板を設けた場
合であっても、陽極酸化被膜を形成することで、耐熱割
れ性、耐ガス腐食性に優れ、また、プラズマ環境下にお
いても好適に使用することができる。(5) By mounting and dismounting the mounting plate on the surface plate of the heater block via the engaging means,
Since the mounting plate that is damaged can be replaced and used, the heater block is excellent in maintainability and the service life of the entire heater block can be extended. Furthermore, even when the mounting block is provided, the heater block has excellent heat cracking resistance and gas corrosion resistance by forming an anodic oxide film, and is preferably used in a plasma environment. Can be.
【図1】 本発明のヒータブロックの断面形状を示す模
式図である。FIG. 1 is a schematic view showing a cross-sectional shape of a heater block according to the present invention.
A プラズマ処理装置 1 ヒータブロック 2 載置板 3 表面板 4 ブロック本体 5 カバー本体 6 加熱板 7 加熱体 8 留付ネジ(係合手段) A Plasma processing apparatus 1 Heater block 2 Mounting plate 3 Surface plate 4 Block body 5 Cover body 6 Heating plate 7 Heating body 8 Fastening screw (engaging means)
Claims (6)
ズマ化することで得られる活性種によって被処理物に所
定の処理を施すプラズマ処理装置内に設けられる部品の
1種以上に用いられるアルミニウム合金であって、 銅(Cu)を0.02〜0.4質量%と、シリコン(S
i)を0.2〜0.6質量%と、マグネシウム(Mg)
を0.45〜0.9質量%と、その他不可避元素と、残
部がアルミニウム(Al)とを含むことを特徴とするプ
ラズマ処理装置用アルミニウム合金。1. An aluminum alloy used as one or more components provided in a plasma processing apparatus for performing a predetermined process on an object to be processed by plasma or an active species obtained by turning into plasma in a vacuum chamber. 0.02 to 0.4% by mass of copper (Cu) and silicon (S
i) 0.2 to 0.6% by mass, magnesium (Mg)
, 0.45 to 0.9% by mass, other unavoidable elements, and the balance aluminum (Al).
金の基材の表面に陽極酸化被膜を有することを特徴とす
る請求項1に記載のプラズマ処理装置用アルミニウム合
金。2. The aluminum alloy for a plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising an anodic oxide film on a surface of the base material of the aluminum alloy for a plasma processing apparatus.
ブロックであり、被処理物を載置する位置を加熱するた
めの加熱手段を内設するブロック本体を備え、 前記ブロック本体が、銅(Cu)を0.02〜0.4質
量%と、シリコン(Si)を0.2〜0.6質量%と、
マグネシウム(Mg)を0.45〜0.9質量%と、そ
の他不可避元素と、残部がアルミニウム(Al)とを含
む前記プラズマ処理装置用アルミニウム合金から形成さ
れることを特徴とするヒータブロック。3. A heater block provided in the plasma processing apparatus, comprising: a block main body in which a heating unit for heating a position on which an object to be processed is mounted is provided; wherein the block main body is made of copper (Cu). 0.02 to 0.4% by mass and silicon (Si) 0.2 to 0.6% by mass,
A heater block comprising the aluminum alloy for a plasma processing apparatus containing magnesium (Mg) in an amount of 0.45 to 0.9% by mass, other unavoidable elements, and the balance being aluminum (Al).
処理装置によりプラズマ中に曝される位置に陽極酸化被
膜を設けることを特徴とする請求項3に記載のヒータブ
ロック。4. The heater block according to claim 3, wherein an anodic oxide film is provided on a surface of the block body at a position exposed to plasma by the plasma processing apparatus.
位置に、係合手段を介して載置板が着脱自在に設けら
れ、前記載置板が銅(Cu)を0.02〜0.4質量%
と、シリコン(Si)を0.2〜0.6質量%と、マグ
ネシウム(Mg)を0.45〜0.9質量%と、その他
不可避元素と、残部がアルミニウム(Al)とを含む前
記プラズマ処理装置用アルミニウム合金から成形される
ことを特徴とする請求項3に記載のヒータブロック。5. A mounting plate is detachably provided on the block main body at a position where the object to be processed is mounted via an engaging means, and the mounting plate is made of copper (Cu) of 0.02 to 0. 0.4 mass%
And the plasma containing 0.2 to 0.6% by mass of silicon (Si), 0.45 to 0.9% by mass of magnesium (Mg), other unavoidable elements, and the balance being aluminum (Al). The heater block according to claim 3, wherein the heater block is formed from an aluminum alloy for a processing apparatus.
よりプラズマ中に曝される位置に陽極酸化被膜が設けら
れたことを特徴とする請求項5に記載のヒータブロッ
ク。6. The heater block according to claim 5, wherein the mounting plate is provided with an anodic oxide film at a position exposed to plasma by the plasma processing apparatus.
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---|---|---|---|
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004200667A (en) * | 2002-12-05 | 2004-07-15 | Ibiden Co Ltd | Metal heater |
JP2013517383A (en) * | 2010-01-20 | 2013-05-16 | コンステリウム フランス | Method for producing 6xxx alloy product for vacuum chamber |
JP2016500757A (en) * | 2012-10-17 | 2016-01-14 | コンステリウム フランス | Aluminum alloy vacuum chamber elements |
-
2001
- 2001-01-30 JP JP2001021350A patent/JP2001288527A/en active Pending
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JP2013517383A (en) * | 2010-01-20 | 2013-05-16 | コンステリウム フランス | Method for producing 6xxx alloy product for vacuum chamber |
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