JP2008179884A - Metal member having metal oxide film and method of manufacturing the same - Google Patents

Metal member having metal oxide film and method of manufacturing the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of forming a metal oxide film suitable for the protection of a metal containing aluminum as a main component. <P>SOLUTION: In the method of manufacturing a metal member, a metal material containing aluminum as a main component is anodized in an anodization solution having a pH of 4 to 10 and containing a nonaqueous solvent having a dielectric constant smaller than that of water and capable of dissolving water, thereby forming a nonporous amorphous aluminum oxide passivation film on a surface of the metal member. In the step of controlling the viscosity, the viscosity of the anodization solution is lowered by elevating the temperature of the anodization solution above the room temperature or by adding to the anodization solution a substance having a dielectric constant smaller than that of water and a viscosity lower than that of the nonaqueous solvent. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、金属酸化物膜を有する金属部材及びその製造方法に関し、特に、半導体や平面ディスプレイ等の電子装置の製造工程で用いられる製造装置に使用して好適な金属酸化物膜を有する金属部材及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a metal member having a metal oxide film and a method for manufacturing the metal member, and in particular, a metal member having a metal oxide film suitable for use in a manufacturing apparatus used in a manufacturing process of an electronic device such as a semiconductor or a flat display. And a manufacturing method thereof.

半導体や平面ディスプレイなどの電子装置の製造分野などに用いられる製造装置として、例えば、化学気相成長法(CVD)や物理気相成長法(PVD)、真空蒸着法、スパッタ蒸着法、及びマイクロ波励起プラズマCVDなどに用いる真空薄膜形成装置や、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング(RIE)、及び近年開発されたマイクロ波励起プラズマエッチングなどに用いるドライエッチング装置(以下、真空装置と総称する。)、洗浄装置、焼成装置、加熱装置等がある。これら装置の特に腐食性の流体、ラジカル、照射イオンに接する面を有する構造材として、近年、ステンレス材に代わり、軽量で強固な、アルミニウムを主成分とする金属が広く用いられている。これらの装置では、今後の効率的な多品種少量生産を実現するためにも、1台で複数のプロセスを処理可能な3次元立体化クラスターツール化や、1つのプロセスチャンバーでガス種を切り替えて複数の処理を行うこと等が求められている。アルミニウムは実用金属の中でも特に卑な部類に属しており、アルミニウム及びアルミニウムを主成分とする金属には、適切な表面処理による保護膜形成が必要である。   Manufacturing apparatuses used in the field of manufacturing electronic devices such as semiconductors and flat displays include, for example, chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), vacuum deposition, sputter deposition, and microwaves. A vacuum thin film forming apparatus used for excited plasma CVD and the like, a dry etching apparatus (hereinafter collectively referred to as a vacuum apparatus) used for plasma etching, reactive ion etching (RIE), and recently developed microwave excited plasma etching, and the like. There are cleaning devices, baking devices, heating devices, and the like. In recent years, as a structural material having a surface in contact with a corrosive fluid, radicals, and irradiated ions of these devices, a lightweight and strong metal mainly composed of aluminum has been widely used instead of a stainless steel material. In these devices, in order to realize efficient multi-product low-volume production in the future, a three-dimensional three-dimensional cluster tool that can handle multiple processes with a single unit, and gas types can be switched in a single process chamber. It is required to perform a plurality of processes. Aluminum belongs to a particularly basic class of practical metals, and it is necessary to form a protective film by an appropriate surface treatment for aluminum and metals containing aluminum as a main component.

アルミニウムを主成分とする金属を構造材として用いた際の表面保護膜としては、古くから電解液中の陽極酸化による陽極酸化膜(アルマイト)が知られている。電解液として、酸性電解液(通常、pH2以下)を用いると、ポーラス構造を有する平滑で均一なアルマイト皮膜を形成させることができる。   As a surface protective film when a metal containing aluminum as a main component is used as a structural material, an anodized film (anodized) by anodization in an electrolytic solution has been known for a long time. When an acidic electrolytic solution (usually pH 2 or lower) is used as the electrolytic solution, a smooth and uniform alumite film having a porous structure can be formed.

しかも、アルマイト皮膜は耐食性を有しており、また酸性電解液も安定で管理が容易なため、広く一般に用いられている。しかしながら、ポーラス構造を有するアルマイト皮膜は構造部材の表面処理としては熱に弱く、アルミニウム基材とアルマイト皮膜における熱膨張係数の違いよりクラックを生じて(特許文献1−特開平10−130884号公報)、パーティクルの発生、アルミニウム基材の露出による腐食などの発生要因となっていた。   Moreover, since the alumite film has corrosion resistance and the acidic electrolyte is stable and easy to manage, it is widely used. However, the alumite film having a porous structure is vulnerable to heat as the surface treatment of the structural member, and cracks are generated due to the difference in thermal expansion coefficient between the aluminum base material and the alumite film (Patent Document 1—Japanese Patent Laid-Open No. 10-13084). The generation of particles, corrosion due to the exposure of the aluminum base material, and the like.

またポーラス構造の孔内部には多量の水分等が蓄積・吸着しており(特許文献2−特公平5−053870号公報)、これがアウトガス成分として多量に放出される。このため、これら真空装置の性能の大幅な低下や、デバイスの動作不良、その他ハロゲンガスを含む各種ガス・薬品との共存によるアルマイト皮膜及びアルミニウム基材の腐食を引き起こす要因になるなど、多くの問題点を有していた。ハロゲンガスの中でも特に塩素ガスについては、リアクティブイオンエッチング(RIE)等に於ける金属材料の加工に於けるエッチングガスや、薄膜形成装置やドライエッチング装置のクリーニング工程にも用いられており、塩素ガスに対する強固な耐食性を有した装置部材の金属表面処理が重要である。   Further, a large amount of moisture or the like is accumulated and adsorbed inside the pores of the porous structure (Japanese Patent Publication No. 5-053870), and this is released in a large amount as an outgas component. For this reason, there are many problems such as significant deterioration of the performance of these vacuum devices, malfunction of devices, and the cause of corrosion of alumite film and aluminum substrate due to coexistence with various gases and chemicals including halogen gas. Had a point. Among the halogen gases, especially chlorine gas is used for etching gas in processing of metal materials in reactive ion etching (RIE), etc., and in the cleaning process of thin film forming equipment and dry etching equipment. The metal surface treatment of apparatus members having strong corrosion resistance against gas is important.

そこで、高温の熱負荷によるクラックの増加割合が低いアルマイト皮膜及びその形成方法が種々提案されている。例えば、アルミニウムの合金組成をコントロールしたアルマイト皮膜の形成方法が提案されている(特許文献3−特開平11−181595号公報)。しかしこのアルマイト皮膜も従来同様、表面にポーラス構造を有しており、このポーラス構造の孔内部に残存している水分による各種の問題については未解決のまま残されていた。   Therefore, various alumite coatings having a low increase rate of cracks due to high-temperature heat load and various methods for forming them have been proposed. For example, a method of forming an alumite film in which the alloy composition of aluminum is controlled has been proposed (Patent Document 3-JP-A-11-181595). However, this alumite film also has a porous structure on the surface as in the prior art, and various problems due to moisture remaining in the pores of this porous structure remain unsolved.

このポーラス構造に起因する問題改善の為に、各種方法が提案されている。例えば、酸性電解質中にて陽極酸化処理したポーラス構造を有するアルマイト皮膜を沸騰水中に浸漬、又は加圧水蒸気中にて処理することにより、表面に水酸化アルミニウム(ベーマイト層)を形成して孔を塞ぐ封孔処理(特許文献4−特開平5−114582号公報)や、金属の水和物あるいは水和酸化物を主成分とする溶液中に於ける封孔処理(特許文献5−特開2004−060044号公報)などが提案されている。しかし、封孔処理後もポーラス構造の孔内部には依然として水分が残存しており、水酸化アルミニウムによるベーマイト層自体も水和物であることから、圧力や温度などの条件によっては水分の供給源となっており、根本的な解決には至っていない。また、ポーラス構造のアルマイト皮膜を形成後、バリア構造の陽極酸化処理を行う方法(特許文献6−特開2005−105300号公報)も提案されているが、二工程の陽極酸化処理を行う必要があるために、製造コストが高くなるといった問題があった。   Various methods have been proposed to improve the problems caused by the porous structure. For example, anodized anodized anodized in an acidic electrolyte is immersed in boiling water or treated in pressurized water vapor to form aluminum hydroxide (boehmite layer) on the surface to close the pores. Sealing treatment (Patent Document 4-Japanese Patent Laid-Open No. 5-114582) or sealing treatment in a solution containing a metal hydrate or hydrated oxide as a main component (Patent Document 5-Japanese Patent Application Laid-Open No. 060044) has been proposed. However, moisture still remains inside the pores of the porous structure after the sealing treatment, and the boehmite layer itself made of aluminum hydroxide is also a hydrate, so depending on conditions such as pressure and temperature, the moisture supply source This has not led to a fundamental solution. Further, a method of performing anodizing treatment of a barrier structure after forming a porous alumite film (Patent Document 6-Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-105300) is also proposed, but it is necessary to perform two-step anodizing treatment. For this reason, there is a problem that the manufacturing cost becomes high.

その他、アルミニウムを主成分とする金属を構造部材として用いた際の表面処理として、金属・合金や、各種セラミックス、セラミックスと金属あるいは合金とを組み合わせた粉体材料を溶融して噴射する溶射法などが用いられている(特許文献7−特開平9−069514号公報)。しかし溶射法による表面処理では、膜表面と基材とが穴でつながっている気孔の生成抑制が困難な為に、装置内でハロゲンガス等の腐食ガスを用いた場合には、気孔による基材のアルミニウムを主成分とする金属が接触している部位が腐食する問題が残されている。   In addition, as a surface treatment when a metal whose main component is aluminum is used as a structural member, a thermal spraying method in which a metal / alloy, various ceramics, or a powder material in which a ceramic and a metal or alloy are combined is melted and sprayed is used. (Patent Document 7-Japanese Patent Laid-Open No. 9-069514). However, in the surface treatment by the thermal spraying method, it is difficult to suppress the formation of pores in which the film surface and the substrate are connected by holes. Therefore, when corrosive gas such as halogen gas is used in the apparatus, There remains a problem that the portion in contact with the metal whose main component is aluminum corrodes.

特開平10−130884号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-130884 特公平5−053870号公報Japanese Patent Publication No. 5-053870 特開平11−181595号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-181595 特開平5−114582号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-114582 特開2004−060044号公報JP 2004-060044 A 特開2005−105300号公報JP 2005-105300 A 特開平9−069514号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-069514 特願2005−178562号公報Japanese Patent Application No. 2005-178562 特願2006−64923号Japanese Patent Application No. 2006-64923 PCT国際出願番号PCT/JP2006/309327号PCT International Application No. PCT / JP2006 / 309327

即ち、酸性電解液により形成したアルマイト皮膜は、残存・吸着水分の問題があり、ポーラス構造のアルマイト皮膜を形成後、バリア構造の陽極酸化処理を行う方法では、ボイドの形成や、ガス溜まりの形成を完全に抑制するのが困難であること、溶射法による表面処理では気孔生成の抑制が困難であった。アルマイト皮膜は水分を含有するAl・nHO構造であり、しかも化成液の電気分解によって生じたOHイオンにより膜がエッチングされて多孔質になるためそこに大量の水を含有し、たとえばRIE装置に用いられるとエッチング処理中に大量の水分がチャンバー内に放出されて水プラズマとなる。この水プラズマはOHラジカルを発生させてフォトレジストを分解するから、レジストと被エッチング材料との選択比が大幅に減少し、そのため従来のRIEではレジストを分厚く形成しなければならなかった。それは解像度の低下という問題を生じさせる。またチャンバー中に放出された大量の水分は気相反応によって、チャンバー内のイオンを凝集させ、大量のゴミをチャンバー内に発生させ、デバイスの歩留まり悪化をまねく。RIEでは通常20〜40ミリトールでエッチングをするので気体分子間隔が十分広く気相反応は起こらずゴミは発生しないはずであるのに、現実には大量のゴミが発生しゲートバルブにゴミが付着しウエハーの出し入れにゴミがウエハーに付着して不良品を発生することが問題になる。これは水分が介在してゴミが発生するためである。 That is, the alumite film formed by the acidic electrolyte has a problem of residual and adsorbed moisture. In the method of anodizing the barrier structure after forming the porous alumite film, formation of voids or formation of gas pools It was difficult to completely suppress the formation of pores, and it was difficult to suppress the formation of pores by the surface treatment by the thermal spraying method. The anodized film has an Al 2 O 3 .nH 2 O structure containing moisture, and the film is etched and porous by OH ions generated by electrolysis of the chemical conversion solution, so that it contains a large amount of water. For example, when used in an RIE apparatus, a large amount of moisture is released into the chamber during the etching process and becomes water plasma. Since this water plasma generates OH radicals and decomposes the photoresist, the selection ratio between the resist and the material to be etched is greatly reduced. Therefore, in conventional RIE, the resist has to be formed thick. That creates the problem of reduced resolution. In addition, a large amount of moisture released into the chamber aggregates ions in the chamber by a gas phase reaction, and a large amount of dust is generated in the chamber, leading to deterioration in device yield. In RIE, etching is usually performed at 20 to 40 millitorr, so the gas molecule interval is sufficiently wide and no gas phase reaction should occur and no dust should be generated. However, in reality, a large amount of dust is generated and dust is attached to the gate valve. There is a problem in that dust adheres to the wafer when a wafer is taken in and out, resulting in a defective product. This is because dust is generated due to moisture.

従来のアルマイトの水分を放出させるために熱処理を行おうにも、アルマイトは140℃でクラックが生じるので熱処理で水分を減少させることもできない。   Even if heat treatment is performed in order to release the moisture of the conventional anodized aluminum, cracking occurs at 140 ° C., so the moisture cannot be reduced by the heat treatment.

このような問題を解決すべく発明者は、アルミニウムを主成分とする金属を、pHが中性又は中性に近い化成液で、陽極酸化を行うことによってアルミニウムの金属酸化物膜からの放出水分量が1E18分子/cm以下の無孔性非晶質膜のアルミニウム酸化物不動態膜が得られ、アニールによるクラックを生じず、塩素ガス曝露に対する耐性に優れていること等を見出した(特許文献8、9、10)。 In order to solve such a problem, the inventor has released the moisture released from the metal oxide film of aluminum by anodizing a metal mainly composed of aluminum with a chemical conversion solution having a neutral pH or a neutral pH. A nonporous amorphous aluminum oxide passive film having an amount of 1E18 molecules / cm 2 or less was obtained, and it was found that cracks due to annealing did not occur, and resistance to chlorine gas exposure was excellent (Patent Document 8). 9, 10).

しかしながら、良質でより厚い膜厚のアルミニウム酸化物膜を得ようとすると、陽極酸化する場合の到達電圧に制約があり、保護膜としての酸化アルミニウム不動態膜の膜厚にも制約がある。即ち、良質な膜厚は、到達電圧200Vで0.35μm程度までしか得られなかった。このため、酸化アルミニウム不動態膜は薄く、機械的強度及び耐食性の点から、より厚い酸化アルミニウム不動態膜を形成できる方法の実現が望まれるところであった。   However, when trying to obtain a high quality and thick aluminum oxide film, there is a limitation on the ultimate voltage in the case of anodizing, and there is also a limitation on the thickness of the aluminum oxide passivation film as a protective film. That is, a good film thickness was only obtained up to about 0.35 μm at an ultimate voltage of 200V. For this reason, the aluminum oxide passivation film is thin, and it has been desired to realize a method capable of forming a thicker aluminum oxide passivation film in terms of mechanical strength and corrosion resistance.

したがって、本発明の目的は、酸化アルミニウム不動態膜を形成する方法の改良に係わり、良質で厚い膜厚が形成できる酸化アルミニウム不動態膜を有する金属部材を製造する方法を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a metal member having an aluminum oxide passivated film that can be formed with a good quality and a thick film thickness, in connection with an improvement of the method for forming an aluminum oxide passivated film.

本発明の別の目的は、上記製造方法によってアルミニウム不動態膜を有する金属部材を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a metal member having an aluminum passivated film by the above production method.

本発明者らは上記目的を達成するために鋭意検討を行った。陽極酸化における到達電圧を制約する原因は、陽極酸化の過程で電圧を上げることによって化成液に含まれる水が電気分解することにあると考えられる。そして、水の電気分解が抑制できるような誘電率の小さな主溶媒を用いれば、化成電圧を高めることができることを見出した。   The present inventors have intensively studied to achieve the above object. The cause of limiting the ultimate voltage in anodization is considered to be that the water contained in the chemical conversion solution is electrolyzed by increasing the voltage in the process of anodization. Then, it has been found that the formation voltage can be increased by using a main solvent having a small dielectric constant capable of suppressing water electrolysis.

そして、具体的には、化成液の主溶媒として、エチレングリコールよりも、ジエチレングリコールの場合には、到達電圧300Vにしても良質の無孔性酸化アルミニウム不動態膜が得られることを見出した。   Specifically, it has been found that, in the case of diethylene glycol rather than ethylene glycol as the main solvent of the chemical conversion liquid, a good non-porous aluminum oxide passive film can be obtained even at an ultimate voltage of 300V.

しかし、さらに到達電圧を上げようとすると酸化アルミニウム膜の表面が荒れ、放出ガスが増え、耐腐食性も落ちてくる。この原因は、ジエチレングリコールは、粘性が比較的高く、陽極酸化時に電荷の集中が起こり均一な膜にならなくなってくるためと考えられる。   However, if the ultimate voltage is further increased, the surface of the aluminum oxide film becomes rough, the amount of emitted gas increases, and the corrosion resistance also decreases. This is presumably because diethylene glycol has a relatively high viscosity and charge concentration occurs during anodic oxidation, resulting in a non-uniform film.

そこで、化成液の粘度を制御する方法を試みた、そのような方法として、第1に温度を室温より上げて陽極酸化を行ったところ、均一な膜が得られることがわかった。その理由は、温度を高めることによって、粘性が低下し、化成液中での電気の通り方が均一になるためと考えられる。粘度を制御する別の方法としてエチレングリコールやジエチレングリコール等の有機主溶媒に主溶媒より粘度の小さな別の非水有機溶媒を添加し化成液の粘度を下げ陽極酸化することを試みた。その結果、良い膜質の無孔性酸化アルミニウム不動態膜が得られことがわかった。   Therefore, it was found that when a method of controlling the viscosity of the chemical conversion solution was attempted, first, the temperature was raised from room temperature and anodization was performed, and a uniform film was obtained. The reason is considered to be that the viscosity is lowered by increasing the temperature and the way of electricity in the chemical conversion liquid becomes uniform. As another method for controlling the viscosity, another non-aqueous organic solvent having a viscosity smaller than that of the main solvent was added to an organic main solvent such as ethylene glycol or diethylene glycol to reduce the viscosity of the chemical conversion solution and anodize it. As a result, it was found that a nonporous aluminum oxide passive film having good film quality was obtained.

したがって、本発明によれば、アルミニウムを主成分とする金属材料を誘電率が水よりも小さくかつ水を溶解する非水溶媒を含むpH4〜10の化成液中で陽極酸化して前記金属材料の表面に無孔性非晶質膜アルミニウム酸化物不動態膜を形成する金属部材の製造方法において、化成液の粘度を制御する工程を有することを特徴とする金属部材の製造方法が得られる。   Therefore, according to the present invention, a metal material mainly composed of aluminum is anodized in a chemical solution having a dielectric constant smaller than that of water and a non-aqueous solvent that dissolves water, and has a pH of 4 to 10. In the method for producing a metal member for forming a nonporous amorphous film aluminum oxide passive film on the surface, there is obtained a method for producing a metal member comprising a step of controlling the viscosity of the chemical conversion liquid.

粘度制御工程は、前記化成液の温度を室温より高くして前記陽極酸化を行う工程を含む。   A viscosity control process includes the process of making the temperature of the said chemical conversion liquid higher than room temperature, and performing the said anodic oxidation.

粘度制御工程は、前記化成液の温度を30℃〜70℃に保持して前記陽極酸化を行う工程を含む。   A viscosity control process includes the process of maintaining the temperature of the said chemical conversion liquid at 30 to 70 degreeC, and performing the said anodic oxidation.

粘度制御工程が、前記化成液に水よりも誘電率が小さく前記非水溶媒よりも粘度の小さい物質を添加する工程を含む。   The viscosity control step includes a step of adding a substance having a dielectric constant smaller than that of water and a viscosity smaller than that of the non-aqueous solvent to the chemical conversion liquid.

粘度制御工程は、前記化成液の粘度を2〜50mPa・sにする工程を含む。   The viscosity control step includes a step of setting the viscosity of the chemical conversion liquid to 2 to 50 mPa · s.

望ましくは、前記粘度制御工程は、前記化成液の粘度を2〜10mPa・sにする工程を含む。   Desirably, the said viscosity control process includes the process which makes the viscosity of the said chemical conversion liquid 2-10 mPa * s.

望ましくは、化成液は該化成液を電気伝導性にする電解質を含みpHが5.5〜8.5であることを特徴とする。   Preferably, the chemical conversion liquid is characterized by containing an electrolyte that renders the chemical conversion liquid electrically conductive and has a pH of 5.5 to 8.5.

より望ましくは、化成液は水を50重量%以下含みpHが6〜8である。   More preferably, the chemical conversion solution contains 50% by weight or less of water and has a pH of 6-8.

電解質は、硼酸、燐酸及び有機カルボン酸並びにそれらの塩よりなる群から選ばれる少なくとも一種を含有する。   The electrolyte contains at least one selected from the group consisting of boric acid, phosphoric acid, organic carboxylic acid, and salts thereof.

望ましくは、陽極酸化は、前記金属材料と所定の電極とを前記化成液中に配置する工程と、前記金属材料と前記電極との間に一定の電流を所定の時間流す定電流工程と、前記金属材料と前記電極との間に一定の電圧を所定の時間印加する定電圧工程とを含む。   Preferably, the anodic oxidation includes the step of disposing the metal material and the predetermined electrode in the chemical conversion solution, the constant current step of flowing a constant current between the metal material and the electrode for a predetermined time, A constant voltage step of applying a constant voltage between the metal material and the electrode for a predetermined time.

定電流工程の前記所定の時間は前記金属材料と所定の電極との間の電圧が所定の値になるまでの時間である。   The predetermined time of the constant current process is a time until the voltage between the metal material and the predetermined electrode reaches a predetermined value.

定電圧工程の前記所定の時間は前記金属材料と所定の電極との間の電流が所定の値になるまでである。   The predetermined time of the constant voltage process is until the current between the metal material and the predetermined electrode reaches a predetermined value.

望ましくは、前記陽極酸化の後に前記金属材料を150℃以上の所定の温度で熱処理する工程を含む。   Preferably, the method includes a step of heat-treating the metal material at a predetermined temperature of 150 ° C. or higher after the anodic oxidation.

より望ましくは、前記陽極酸化の後に前記金属材料を300℃以上の所定の温度で熱処理する工程を含む。   More preferably, the method includes a step of heat-treating the metal material at a predetermined temperature of 300 ° C. or higher after the anodic oxidation.

前記定電流工程において平方cm当たり0.01〜100mAの電流を流す。   In the constant current step, a current of 0.01 to 100 mA per square cm is passed.

望ましくは、前記電流は平方cm当たり0.1〜10mAである。   Preferably, the current is 0.1 to 10 mA per square centimeter.

より望ましくは、前記電流は平方cm当たり0.15〜1.5mAである。   More preferably, the current is 0.15 to 1.5 mA per square centimeter.

前記定電圧工程において、前記化成液が電気分解を起こさないような電圧を印加する。   In the constant voltage step, a voltage is applied so that the chemical conversion solution does not cause electrolysis.

前記非水溶媒はエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、およびテトラエチレングリコールの少なくとも一つを含む。   The non-aqueous solvent includes at least one of ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, and tetraethylene glycol.

前記電解質はアジピン酸塩を含む。   The electrolyte includes adipate.

アルミニウムを主成分とする金属材料は、アルミニウムを50%重量以上含む。   The metal material mainly composed of aluminum contains 50% by weight or more of aluminum.

前記アルミニウムを主成分とする金属材料は、マグネシウムを1〜4.5重量%含む。   The metal material containing aluminum as a main component contains 1 to 4.5% by weight of magnesium.

前記アルミニウムを主成分とする金属材料は、ジルコニウムを0.15重量%以下含む。   The metal material containing aluminum as a main component contains 0.15% by weight or less of zirconium.

望ましくは、前記アルミニウムを主成分とする金属材料はアルミニウム、マグネシウムおよびジルコニウムを除く元素の総含有量が1重量%以下である。   Preferably, the metal material mainly composed of aluminum has a total content of elements other than aluminum, magnesium and zirconium of 1% by weight or less.

さらに望ましくは、前記アルミニウムを主成分とする金属材料は、アルミニウム、マグネシウムおよびジルコニウムを除く元素の含有量がいずれも0.01重量%以下である。   More preferably, in the metal material mainly composed of aluminum, the content of elements other than aluminum, magnesium and zirconium is 0.01% by weight or less.

本発明によれば、また、上記製造方法によって形成された膜の厚さが10nm以上10μm以下であり、前記膜からの放出水分量が1E18分子/cm以下である金属酸化物膜を表面に有する金属部材が得られる。 According to the present invention, a metal oxide film having a thickness of 10 nm or more and 10 μm or less formed by the above manufacturing method and a water release amount from the film of 1E18 molecule / cm 2 or less is provided on the surface. The metal member which has is obtained.

なお高純度アルミニウムを主成分とする金属とは、アルミニウムを主成分とする金属であって、特定元素(鉄、銅、マンガン、亜鉛、クロム)の総含有量が1%以下である金属をいう。また高純度アルミニウムを主成分とする金属は好ましくは、マグネシウム、チタン及びジルコニウムよりなる群から選ばれる少なくとも一種以上の金属を含む。   The metal mainly composed of high-purity aluminum is a metal mainly composed of aluminum and has a total content of specific elements (iron, copper, manganese, zinc, chromium) of 1% or less. . The metal mainly composed of high-purity aluminum preferably contains at least one metal selected from the group consisting of magnesium, titanium and zirconium.

pH4〜10の化成液を用い、化成液の粘度を制御して陽極酸化を行うので、厚い無孔性非晶質膜アルミニウム酸化物不動態膜を有する金属部材が得られる。また、陽極酸化の際の残留電流が小さく、従って優れた膜質の無孔性非晶質膜アルミニウム酸化物不動態膜を有する金属部材が得られる。また、陽極酸化の時間を短縮し生産性を上げることが出来る。   Since the anodization is performed by using a chemical conversion solution having a pH of 4 to 10 and controlling the viscosity of the chemical conversion solution, a metal member having a thick nonporous amorphous film aluminum oxide passive film is obtained. In addition, a metal member having a nonporous amorphous film aluminum oxide passive film having a small residual current during anodic oxidation and thus excellent film quality can be obtained. In addition, the anodizing time can be shortened to increase productivity.

以下、本発明をより詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

本発明に係わる金属酸化物膜は、アルミニウムを主成分とする金属又は高純度アルミニウムを主成分とする金属の酸化物からなる膜であって、膜厚が10nm以上であり、前記膜からの放出水分量が1E18分子/cm以下である。この膜はアルミニウムを主成分とする金属からなる基体上に形成すると保護膜として高い性能を示す。 The metal oxide film according to the present invention is a film made of an oxide of a metal containing aluminum as a main component or a metal containing high-purity aluminum as a main component, and has a thickness of 10 nm or more, and is emitted from the film. The water content is 1E18 molecule / cm 2 or less. When this film is formed on a substrate made of a metal containing aluminum as a main component, it exhibits high performance as a protective film.

金属酸化物膜の膜厚は、好ましくは100μm以下と薄くする。膜厚が厚いとクラックが入りやすく、またアウトガスを放出しやすい。より好ましくは10μm以下とし、更に好ましくは1μm以下とし、なかでも好ましくは0.9μm以下とし、特に好ましくは0.8μm以下とする。ただし膜厚は10nm以上とする。膜厚が薄すぎると十分な耐食性が得られなくなる。好ましくは20nm以上とし、より好ましくは30nm以上とする。   The thickness of the metal oxide film is preferably as thin as 100 μm or less. If the film is thick, cracks are likely to occur and outgas is likely to be released. More preferably, it is 10 μm or less, more preferably 1 μm or less, particularly preferably 0.9 μm or less, and particularly preferably 0.8 μm or less. However, the film thickness is 10 nm or more. If the film thickness is too thin, sufficient corrosion resistance cannot be obtained. Preferably it is 20 nm or more, More preferably, it is 30 nm or more.

金属酸化物膜からの放出水分量は1E18分子/cm以下とする。放出水分量が多いとそれら水分が腐食の元になる他、真空装置等の内壁など構造材の保護膜に用いた場合は、製造される薄膜の品質を悪化させてしまう。好ましくは2E17分子/cm以下とし、より好ましくは1E17分子/cm以下とする。放出水分量は少ないことが好ましいが、通常、1.5E15分子/cm以上である。 The amount of water released from the metal oxide film is 1E18 molecules / cm 2 or less. When the amount of released water is large, the moisture becomes a source of corrosion, and when used as a protective film for a structural material such as an inner wall of a vacuum apparatus or the like, the quality of the manufactured thin film is deteriorated. Preferably it is 2E17 molecule / cm 2 or less, more preferably 1E17 molecule / cm 2 or less. The amount of water released is preferably small, but is usually 1.5E15 molecules / cm 2 or more.

このような金属酸化物膜は、バリア型の金属酸化物膜で、薄膜でありながら耐食性に優れ、微細孔や気孔を殆ど有しないので水分等を吸着しにくい利点がある。   Such a metal oxide film is a barrier-type metal oxide film, and has excellent corrosion resistance while being a thin film, and has few advantages of adsorbing moisture and the like because it has few micropores and pores.

本発明に係る金属酸化物膜は、アルミニウムを主成分とする金属の酸化物からなる。アルミニウムを主成分とする金属とは、アルミニウムを50重量%以上含む金属を言う。純アルミニウムでもよい。好ましくはこの金属はアルミニウムを80重量%以上含み、より好ましくはアルミニウムを90重量%以上、更に好ましくは94重量%以上含む。アルミニウムを主成分とする金属としては、純アルミニウムでもよいが、必要に応じてアルミニウムと合金を形成しうる他の任意の金属を含有してもよく、2種以上を含有しても良い。金属の種類は特に限定されないが、好ましい金属としてはマグネシウム、チタン及びジルコニウムよりなる群から選ばれる少なくとも一種以上の金属が挙げられる。なかでもマグネシウムはアルミニウム基体の強度を向上できる利点があり特に好ましい。   The metal oxide film according to the present invention is made of a metal oxide containing aluminum as a main component. The metal containing aluminum as a main component refers to a metal containing 50% by weight or more of aluminum. Pure aluminum may be used. Preferably, the metal contains 80% by weight or more of aluminum, more preferably 90% by weight or more, and still more preferably 94% by weight or more of aluminum. The metal containing aluminum as a main component may be pure aluminum, but may contain any other metal capable of forming an alloy with aluminum as necessary, or may contain two or more kinds. Although the kind of metal is not specifically limited, As a preferable metal, at least 1 or more types of metal chosen from the group which consists of magnesium, titanium, and a zirconium is mentioned. Of these, magnesium is particularly preferred because it has the advantage of improving the strength of the aluminum substrate.

さらに、本発明に係る金属酸化物膜は、アルミニウムを主成分とする金属であって、特定元素(鉄、銅、マンガン、亜鉛、クロム)の含有量が抑制された高純度アルミニウムを主成分とする金属の酸化物からなる。これら特性元素の含有量を合計した総含有量としては、1.0重量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.5重量%以下、更に好ましくは0.3重量%以下である。高純度アルミニウムを主成分とする金属としては、純アルミニウムでもよいが、必要に応じてアルミニウムと合金を形成しうる他の任意の金属を含有してもよく、2種以上を含有しても良い。金属の種類は上記特定元素以外であれば特に限定されないが、好ましい金属としては、マグネシウム、チタン及びジルコニウムよりなる群から選ばれる少なくとも一種以上の金属が挙げられる。なかでもマグネシウムはアルミニウム基体の強度を向上できる利点があり特に好ましい。マグネシウム濃度としては、アルミニウムと合金を形成しうる範囲であれば特に制限はないが、十分な強度向上をもたらすためには、通常0.5重量%以上、好ましくは1.0重量%以上、より好ましくは1.5重量%以上とする。またアルミニウムと均一な固溶体を形成する為には、6.5重量%以下であることが好ましく、より好ましくは5.0重量%、更に好ましくは4.5重量%以下、最も好ましくは3重量%以下である。通常、1〜4.5重量%の範囲である。マグネシウムを含有すると、機械的強度が向上する効果がある。   Furthermore, the metal oxide film according to the present invention is a metal mainly composed of aluminum, and is composed mainly of high-purity aluminum in which the content of specific elements (iron, copper, manganese, zinc, chromium) is suppressed. Made of metal oxide. The total content of these characteristic elements is preferably 1.0% by weight or less, more preferably 0.5% by weight or less, and still more preferably 0.3% by weight or less. The metal containing high-purity aluminum as a main component may be pure aluminum, but may contain any other metal capable of forming an alloy with aluminum as required, or may contain two or more kinds. . The type of metal is not particularly limited as long as it is other than the above-mentioned specific elements, but preferred metals include at least one metal selected from the group consisting of magnesium, titanium and zirconium. Of these, magnesium is particularly preferred because it has the advantage of improving the strength of the aluminum substrate. The magnesium concentration is not particularly limited as long as it can form an alloy with aluminum, but is usually 0.5% by weight or more, preferably 1.0% by weight or more, in order to bring about a sufficient strength improvement. Preferably it is 1.5 weight% or more. In order to form a uniform solid solution with aluminum, it is preferably 6.5% by weight or less, more preferably 5.0% by weight, still more preferably 4.5% by weight or less, and most preferably 3% by weight. It is as follows. Usually, it is in the range of 1 to 4.5% by weight. When magnesium is contained, there is an effect of improving mechanical strength.

また、本発明に係るアルミニウムを主成分とする金属又は高純度アルミニウムを主成分とする金属は、この他に、結晶調整剤としてその他の金属成分を含有していてもよい。結晶制御に対する十分な効果を持つものであれば特に制限はないが、好ましくはジルコニウム等が用いられる。ジルコニウムは、好ましくは0.15重量%以下である。より好ましくは、0.1重量%以下含むことが好ましい。これによってさらに機械的強度、耐熱性をあげることができる。   In addition, the metal mainly composed of aluminum or the metal mainly composed of high-purity aluminum according to the present invention may contain other metal components as a crystal modifier. There is no particular limitation as long as it has a sufficient effect on crystal control, but zirconium or the like is preferably used. Zirconium is preferably 0.15% by weight or less. More preferably, the content is preferably 0.1% by weight or less. This can further increase the mechanical strength and heat resistance.

これら他の金属を含む場合、その含有量は、アルミニウムを主成分とする金属又は高純度アルミニウムを主成分とする金属全体に対して通常0.01重量%以上、好ましくは0.05重量%以上、より好ましくは0.1重量%以上とする。他の添加金属による特性を十分に発現させるためである。ただし、通常20重量%以下、好ましくは10重量%以下、より好ましくは6重量%以下、特に好ましくは4.5重量%以下、最も好ましくは3重量%以下とする。アルミニウムと他の金属成分とが均一な固溶体となり、良好な材料特性を維持するためにはこれより少ない方がよい。   When these other metals are contained, the content thereof is usually 0.01% by weight or more, preferably 0.05% by weight or more, based on the whole metal mainly containing aluminum or high purity aluminum. More preferably, the content is 0.1% by weight or more. This is because the characteristics of the other added metals are sufficiently exhibited. However, it is usually 20% by weight or less, preferably 10% by weight or less, more preferably 6% by weight or less, particularly preferably 4.5% by weight or less, and most preferably 3% by weight or less. Aluminum and other metal components form a uniform solid solution, and in order to maintain good material properties, it is better to have less than this.

アルミニウム主成分とする金属又は高純度アルミニウム金属は、アルミニウム、マグネシウムおよびジルコニウムを除く元素の総含有量が1重量%以下であることが好ましい。また、これらの、アルミニウム、マグネシウムおよびジルコニウムを除く元素のいずれも含有量が0.01重量%以下であることが好ましい。これらの不純物元素が上記含有量を超えると、酸化膜中に酸素が発生してボイドが生じアニールでのクラック発生をまねく。また、膜の残余電流上昇を招く。特に、アルミニウム、マグネシウム、ジルコニウム以外の元素の総含有量が0.01重量%以下の場合、陽極酸化における十分低い残余電流密度が得られ、緻密な酸化膜ができる。   The metal containing aluminum as a main component or the high-purity aluminum metal preferably has a total content of elements other than aluminum, magnesium and zirconium of 1% by weight or less. Moreover, it is preferable that content of these elements except aluminum, magnesium, and zirconium is 0.01 weight% or less. If these impurity elements exceed the above content, oxygen is generated in the oxide film, voids are generated, and cracks are generated during annealing. In addition, the residual current of the film is increased. In particular, when the total content of elements other than aluminum, magnesium and zirconium is 0.01% by weight or less, a sufficiently low residual current density in anodic oxidation can be obtained, and a dense oxide film can be formed.

次に、本発明のアルミニウムを主成分とする金属又は高純度アルミニウムを主成分とする金属部材の酸化物膜の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the oxide film of the metal member which has the metal which has aluminum as a main component of this invention, or a high purity aluminum as a main component is demonstrated.

アルミニウムを主成分とする金属又は高純度アルミニウムを主成分とする金属をpH4〜10の化成液中で陽極酸化する方法によれば、緻密でポアフリーのバリア型金属酸化物膜を得ることができる。一般には、アルミニウムを主成分とする金属からなる基体をpH4〜10の化成液中で陽極酸化することで、その基体表面にアルミニウムを主成分とする金属の酸化物からなる膜が形成される。   According to the method of anodizing a metal containing aluminum as a main component or a metal containing high-purity aluminum as a main component in a chemical conversion solution having a pH of 4 to 10, a dense and pore-free barrier metal oxide film can be obtained. In general, a substrate made of a metal mainly composed of aluminum is anodized in a chemical conversion solution having a pH of 4 to 10, whereby a film made of an oxide of a metal mainly composed of aluminum is formed on the surface of the substrate.

この方法は、基板の不均一性に起因する欠陥を修復する機能を有するために、緻密で平滑な酸化物膜を形成できる利点がある。本発明に用いる化成液は通常pH4以上、好ましくは5以上、より好ましくは6以上である。また通常10以下、好ましくは9以下、より好ましくは8以下である。陽極酸化により生成した金属酸化物膜が化成液に溶解しにくいよう、pHは中性に近いことが望ましい。   Since this method has a function of repairing defects caused by non-uniformity of the substrate, there is an advantage that a dense and smooth oxide film can be formed. The chemical conversion solution used in the present invention has a pH of usually 4 or higher, preferably 5 or higher, more preferably 6 or higher. Moreover, it is 10 or less normally, Preferably it is 9 or less, More preferably, it is 8 or less. It is desirable that the pH is close to neutral so that the metal oxide film produced by anodic oxidation is difficult to dissolve in the chemical conversion solution.

本発明に用いる化成液は、化成中の各種物質の濃度変動を緩衝してpHを所定範囲に保つためにも、pH4〜10の範囲で緩衝作用を示すことが好ましい。このため緩衝作用を示す酸や塩などの化合物を含むことが望ましい。このような化合物の種類は特に限定されないが、化成液への溶解性が高く溶解安定性もよい点で、好ましくは硼酸、燐酸及び有機カルボン酸並びにそれらの塩よりなる群から選ばれる少なくとも一種である。より好ましくは金属酸化膜中に硼素、燐元素の残留がほとんどない有機カルボン酸又はその塩である。   The chemical conversion liquid used in the present invention preferably exhibits a buffering action in the range of pH 4 to 10 in order to buffer the concentration fluctuation of various substances during chemical conversion and keep the pH in a predetermined range. For this reason, it is desirable to include compounds such as acids and salts that exhibit a buffering action. The type of such a compound is not particularly limited, but is preferably at least one selected from the group consisting of boric acid, phosphoric acid, organic carboxylic acid, and salts thereof from the viewpoint of high solubility in the chemical conversion solution and good dissolution stability. is there. More preferably, it is an organic carboxylic acid or a salt thereof in which boron and phosphorus elements hardly remain in the metal oxide film.

陽極酸化処理により生成される金属酸化物膜には、溶質成分が極微量ながら取り込まれるが、溶質として有機カルボン酸又はその塩を用いることにより、真空薄膜形成装置等に適用した際に金属酸化物膜から硼素、燐元素が溶出する可能性が皆無となり、形成した薄膜の品質及びこれを用いたデバイス等の性能安定化、向上が望めるからである。   The metal oxide film produced by the anodizing treatment takes in a very small amount of solute components, but when used in a vacuum thin film forming apparatus or the like by using an organic carboxylic acid or a salt thereof as the solute, This is because there is no possibility of boron and phosphorus elements eluting from the film, and the quality of the formed thin film and the performance and stability of devices using the same can be expected.

有機カルボン酸は、カルボキシル基を1又は2以上有するものであればよく、また本発明の所期の効果を阻害しない限り、カルボキシル基以外の官能基を有していてもよい。例えば蟻酸なども好ましく用いることが出来る。化成液への溶解性が高く溶解安定性もよい点では、脂肪族カルボン酸類が好ましく、なかでも炭素数3〜10の脂肪族ジカルボン酸が好ましい。脂肪族ジカルボン酸としては、特に限定はされないが例えばマロン酸、マレイン酸、フマル酸、コハク酸、酒石酸、イタコン酸、グルタル酸、ジメチルマロン酸、シトラコン酸、クエン酸、アジピン酸、ヘプタン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸等が挙げられる。なかでも溶液安定性、安全性、良好な緩衝作用等の理由で酒石酸、クエン酸、アジピン酸が特に好ましい。このうち1種を用いてもよいし2種以上を組み合わせて用いてもよい。   The organic carboxylic acid only needs to have one or more carboxyl groups, and may have a functional group other than the carboxyl group as long as the desired effect of the present invention is not impaired. For example, formic acid can also be preferably used. In terms of high solubility in the chemical conversion liquid and good dissolution stability, aliphatic carboxylic acids are preferable, and aliphatic dicarboxylic acids having 3 to 10 carbon atoms are particularly preferable. Examples of the aliphatic dicarboxylic acid include, but are not limited to, malonic acid, maleic acid, fumaric acid, succinic acid, tartaric acid, itaconic acid, glutaric acid, dimethylmalonic acid, citraconic acid, citric acid, adipic acid, heptanoic acid, pimeline. Examples include acid, suberic acid, azelaic acid, and sebacic acid. Of these, tartaric acid, citric acid, and adipic acid are particularly preferred for reasons such as solution stability, safety, and good buffer action. Of these, one type may be used, or two or more types may be used in combination.

硼酸、燐酸及び有機カルボン酸の塩としては、これらの酸と適当な陽イオンとの塩であればよい。陽イオンとしては特に制限はないが例えばアンモニウムイオン、1級、2級、3級又は4級のアルキルアンモニウムイオン、アルカリ金属イオン、ホスホニウムイオン、或いはスルホニウムイオンなどを用いることができる。なかでも表面への金属イオン残留等による基板金属への拡散等による残留による影響が少ない点で、アンモニウムイオン、1級、2級,3級又は4級のアルキルアンモニウムイオンが好ましい。アルキルアンモニウムイオンのアルキル基は、化成液への溶解性を考慮して適宜選択すればよいが、通常、炭素数1〜4のアルキル基である。   As salts of boric acid, phosphoric acid and organic carboxylic acid, salts of these acids with appropriate cations may be used. The cation is not particularly limited, and for example, ammonium ion, primary, secondary, tertiary or quaternary alkyl ammonium ion, alkali metal ion, phosphonium ion, or sulfonium ion can be used. Of these, ammonium ions, primary, secondary, tertiary or quaternary alkylammonium ions are preferred in that they are less affected by residuals due to diffusion to the substrate metal due to residual metal ions on the surface. The alkyl group of the alkyl ammonium ion may be appropriately selected in consideration of solubility in the chemical conversion solution, but is usually an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

これらの化合物は1種を用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、本発明に係わる化成液は上記の化合物に加えて他の化合物を含んでもよい。   These compounds may be used alone or in combination of two or more. Moreover, the chemical conversion liquid concerning this invention may contain another compound in addition to said compound.

これら化合物の濃度は、目的に応じて適宜選択すればよいが、化成液全体に対して、通常0.01重量%以上とし、好ましくは0.1重量%以上とし、より好ましくは1重量%以上とする。電気伝導率を上げ金属酸化物膜の形成を十分に行うためには多くすることが望ましい。ただし通常30重量%以下とし、好ましくは15重量%以下とし、より好ましくは10重量%以下とする。金属酸化物膜の性能を高く保ち、またコストを抑えるためにはこれ以下が望ましい。   The concentration of these compounds may be appropriately selected according to the purpose, but is usually 0.01% by weight or more, preferably 0.1% by weight or more, more preferably 1% by weight or more based on the whole chemical conversion liquid. And Increasing the electrical conductivity is desirable in order to sufficiently form the metal oxide film. However, it is usually 30% by weight or less, preferably 15% by weight or less, and more preferably 10% by weight or less. In order to keep the performance of the metal oxide film high and to reduce the cost, it is desirable that it be less than this.

本発明に用いる化成液は、非水溶媒を含有することが好ましい。非水溶媒を含む化成液を用いると、水溶液系の化成液に比べて、定電流化成に要する時間が短くて済むため、高いスループットで処理できる利点がある。   The chemical conversion liquid used in the present invention preferably contains a non-aqueous solvent. The use of a chemical conversion solution containing a non-aqueous solvent has an advantage that it can be processed at a high throughput because the time required for the constant current conversion is shorter than that of an aqueous chemical conversion solution.

非水溶媒の種類は、良好に陽極酸化ができ、溶質に対する十分な溶解度を持つものであれば特に制限はないが、1以上のアルコール性水酸基及び/又は1以上のフェノール性水酸基を有する溶媒、若しくは非プロトン性有機溶媒が好ましい。なかでも、保存安定性の点でアルコール性水酸基を有する溶媒が好ましい。   The type of the non-aqueous solvent is not particularly limited as long as it can be anodized satisfactorily and has sufficient solubility in a solute, but a solvent having one or more alcoholic hydroxyl groups and / or one or more phenolic hydroxyl groups, Or an aprotic organic solvent is preferable. Among these, a solvent having an alcoholic hydroxyl group is preferable from the viewpoint of storage stability.

非水溶媒として、特に好ましいのは、化成液における水の分解を防ぎ、成長したアルミニウム酸化膜がエッチングされるのを防ぐために、水の誘電率は約80であるが、物質の結合エネルギーは誘電率の二乗に逆比例するので、誘電率は水より小さく且つ蒸気圧の低い有機溶媒が好ましい。例えば、エチレングリコールは誘電率が39であり、ジエチレングリコールは誘電率33、トリエチレングリコールは24、テトラエチレングリコールは20である。よってこれらの有機溶媒を用いれば効果的に誘電率を下げ、水の電気分解を起こさずに到達電圧を高めることができる。これらは単独で又は組み合わせて用いてもよい。また非水溶媒を含有していれば、水を含有していてもよい。   Particularly preferred as a non-aqueous solvent is that the water has a dielectric constant of about 80 in order to prevent decomposition of water in the chemical conversion solution and prevent the grown aluminum oxide film from being etched, but the binding energy of the material is dielectric. Since it is inversely proportional to the square of the rate, an organic solvent having a dielectric constant smaller than that of water and a low vapor pressure is preferable. For example, ethylene glycol has a dielectric constant of 39, diethylene glycol has a dielectric constant of 33, triethylene glycol has 24, and tetraethylene glycol has 20. Therefore, the use of these organic solvents can effectively lower the dielectric constant and increase the ultimate voltage without causing water electrolysis. These may be used alone or in combination. Moreover, if it contains the nonaqueous solvent, you may contain water.

非水溶媒は、化成液全体に対して通常10重量%以上、好ましくは30重量%以上、さらに好ましくは50重量%以上、特に好ましくは55重量%以上含む。ただし通常95重量%以下、好ましくは90重量%以下、特に好ましくは85重量%以下含む。   The non-aqueous solvent is usually contained in an amount of 10% by weight or more, preferably 30% by weight or more, more preferably 50% by weight or more, and particularly preferably 55% by weight or more based on the whole chemical conversion liquid. However, it is usually 95% by weight or less, preferably 90% by weight or less, particularly preferably 85% by weight or less.

化成液が非水溶媒に加えて水を含む場合、その含有量は化成液全体に対して、通常1重量%以上、好ましくは5重量%以上、さらに好ましくは10重量%以上、特に好ましくは15重量%以上であり、通常85重量%以下、好ましくは50重量%以下、特に好ましくは40重量%以下である。   When the chemical conversion liquid contains water in addition to the non-aqueous solvent, the content thereof is usually 1% by weight or more, preferably 5% by weight or more, more preferably 10% by weight or more, and particularly preferably 15% by weight with respect to the whole chemical conversion liquid. It is at least 85% by weight, usually not more than 85% by weight, preferably not more than 50% by weight, particularly preferably not more than 40% by weight.

非水溶媒に対する水の割合は、好ましくは1重量%以上、好ましくは5重量%以上、さらに好ましくは7重量%以上、特に好ましくは10重量%以上であり、通常90重量%以下、好ましくは60重量%以下、さらに好ましくは50重量%以下、特に好ましくは40重量%以下である。   The ratio of water to non-aqueous solvent is preferably 1% by weight or more, preferably 5% by weight or more, more preferably 7% by weight or more, particularly preferably 10% by weight or more, and usually 90% by weight or less, preferably 60% by weight. % By weight or less, more preferably 50% by weight or less, particularly preferably 40% by weight or less.

本発明において、陽極酸化のための電解法としては本発明の所期の効果を著しく損なわない限り特に制限はない。電流波形としては、例えば直流の他に、印加電圧が周期的に断続するパルス法、極性が反転するPR法、その他交流や交直重畳、不完全整流、三角波などの変調電流等を用いることができるが、好ましくは直流を用いる。   In the present invention, the electrolytic method for anodic oxidation is not particularly limited as long as the intended effect of the present invention is not significantly impaired. As the current waveform, for example, in addition to direct current, a pulse method in which an applied voltage is periodically interrupted, a PR method in which the polarity is inverted, other alternating current, AC / DC superimposition, incomplete rectification, a modulation current such as a triangular wave, or the like can be used. However, preferably a direct current is used.

本発明において、陽極酸化の電流及び電圧の制御方法は特に制限はなく、アルミニウムを主成分とする金属の表面に酸化物膜が形成される条件を適宜組み合わせることができる。通常は定電流及び定電圧にて陽極酸化処理することが好ましい。即ちあらかじめ定められた化成電圧Vfまで定電流にて化成し、化成電圧に達した後にその電圧に一定時間保持して陽極酸化を行うことが好ましい。   In the present invention, the method for controlling the current and voltage of anodization is not particularly limited, and conditions for forming an oxide film on the surface of a metal mainly composed of aluminum can be appropriately combined. Usually, it is preferable to anodize at a constant current and a constant voltage. In other words, it is preferable that the formation is performed at a constant current up to a predetermined formation voltage Vf, and after the formation voltage is reached, the voltage is held for a certain period of time to perform anodization.

この際、効率的に酸化膜を形成する為に、電流密度は、通常0.001mA/cm以上とし、好ましくは0.01mA/cm以上とする。ただし表面平坦性の良好な酸化膜を得る為に、電流密度は、通常100mA/cm以下とし、好ましくは10mA/cm以下とする。 At this time, in order to efficiently form an oxide film, the current density is usually 0.001 mA / cm 2 or more, preferably 0.01 mA / cm 2 or more. However, in order to obtain an oxide film with good surface flatness, the current density is usually 100 mA / cm 2 or less, preferably 10 mA / cm 2 or less.

また、化成電圧Vfは通常3V以上とし、好ましくは10V以上、より好ましくは20V以上とする。得られる酸化膜厚は化成電圧Vfと関連するので、酸化物膜に一定の厚みを付与するために、前記電圧以上を印加することが好ましい。ただし通常1000V以下とし、好ましくは700V以下とし、より好ましくは500V以下とする。得られる酸化物膜は高絶縁性を有するので、絶縁破壊を起こすことなく、良質な酸化膜を形成する為には、前記の電圧以下で行うことが好ましい。   The formation voltage Vf is usually 3 V or higher, preferably 10 V or higher, more preferably 20 V or higher. Since the obtained oxide film thickness is related to the formation voltage Vf, it is preferable to apply the voltage or more in order to give a certain thickness to the oxide film. However, it is usually 1000 V or less, preferably 700 V or less, more preferably 500 V or less. Since the obtained oxide film has a high insulating property, it is preferable to carry out at or below the above voltage in order to form a high-quality oxide film without causing dielectric breakdown.

酸化膜の厚さを増すためには、化成電圧を高める必要があるが、その場合の到達電圧は、化成液の種類に依存する。ジエチレングリコールを主溶媒に使用する方がエチレングリコールを主溶媒に使用するよりも到達電圧を高めることができる。このため、エチレングリコールでは、良質の酸化アルミニウム膜を得るための到達電圧は200Vで、その時の膜厚は、0.35μm程度であるが、ジエチレングリコールでは到達電圧を300Vに高めることができ、0.45μmの良質の酸化アルミニウム膜を形成することができる。   In order to increase the thickness of the oxide film, it is necessary to increase the chemical conversion voltage. In this case, the ultimate voltage depends on the type of chemical conversion solution. Using diethylene glycol as the main solvent can increase the ultimate voltage compared to using ethylene glycol as the main solvent. For this reason, in ethylene glycol, the ultimate voltage for obtaining a good quality aluminum oxide film is 200 V, and the film thickness at that time is about 0.35 μm, but in diethylene glycol, the ultimate voltage can be increased to 300 V. A good quality aluminum oxide film of 45 μm can be formed.

尚、化成電圧に至るまで直流電源の代わりにピーク電流値が一定の交流を使用し、化成電圧に達したところで直流電圧に切り替えて一定時間保持する方法を用いてもよい。   Alternatively, a method may be used in which an alternating current having a constant peak current value is used instead of the direct current power source until reaching the formation voltage, and when the formation voltage is reached, the direct current voltage is switched to the direct current voltage and held for a certain period of time.

本発明において、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、又はテトラエチレングリコール等の有機溶媒を単独又は組み合わせて用いるが、化成温度が良質な酸化アルミニウム膜を形成する上で重要である。通常、室温より高い温度が好ましい。さらに好ましくは、30℃〜70℃の範囲である。   In the present invention, an organic solvent such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, or tetraethylene glycol is used singly or in combination, which is important in forming an aluminum oxide film having a high chemical conversion temperature. Usually, a temperature higher than room temperature is preferred. More preferably, it is the range of 30 degreeC-70 degreeC.

本発明の他の態様によれば、化成液は主溶媒のほかに水よりも誘電率が小さく前記主溶媒よりも粘度の小さい他の非水溶媒を含んでいる。例えば、イソプロピルアルコール(IPA)、アセトン、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ジオキサンなど主溶媒より粘度の小さい非水溶媒である。これら溶媒の主溶媒に対する割合は、好ましくは5重量%以上であり、さらに好ましくは10重量%以上、特に好ましくは15重量%以上であり、通常50重量%以下、好ましくは40重量%以下、さらに好ましくは、35重量%以下、特に好ましくは30重量%以下である。   According to another aspect of the present invention, the chemical conversion liquid contains, in addition to the main solvent, another non-aqueous solvent having a dielectric constant smaller than that of water and a viscosity lower than that of the main solvent. For example, it is a non-aqueous solvent having a lower viscosity than the main solvent such as isopropyl alcohol (IPA), acetone, dimethyl sulfoxide (DMSO), N, N-dimethylformamide (DMF), dioxane and the like. The ratio of these solvents to the main solvent is preferably 5% by weight or more, more preferably 10% by weight or more, particularly preferably 15% by weight or more, and usually 50% by weight or less, preferably 40% by weight or less, Preferably, it is 35% by weight or less, particularly preferably 30% by weight or less.

室温よりも高い化成温度および/または主溶媒より粘度の小さな有機溶媒は、化成液の粘度を下げ、化成液全体としての均一性を付与し、化成液に均一な電気伝導を付与し、その結果より高い化成電圧で化成ができるので膜厚を大きくすることが出来る。また良質で均一な酸化物膜が得られる。   An organic solvent having a chemical conversion temperature higher than room temperature and / or a viscosity lower than that of the main solvent lowers the viscosity of the chemical conversion liquid, imparts uniformity as a whole chemical conversion liquid, and imparts uniform electrical conduction to the chemical conversion liquid. Since the film can be formed at a higher formation voltage, the film thickness can be increased. Further, a uniform oxide film with good quality can be obtained.

このようにして制御された化成液の粘度は、望ましくは、2〜50mPa・sである。さらに好ましくは、2〜10mPa・sである。   The viscosity of the chemical conversion liquid thus controlled is desirably 2 to 50 mPa · s. More preferably, it is 2 to 10 mPa · s.

前記化成液には該化成液を電気伝導性にする電解質を添加するが、その結果化成液が酸性になってしまっては、アルミニウム部材が腐食されてしまう。よって、化成液の電気伝導性を高めつつpHが4〜10、好ましくは5.5〜8.5、より好ましくは6〜8として、アルミニウムの腐食を防止できるような電解質、例えばアジピン酸塩を用いる。その含有量は0.1〜10重量%、好ましくは1%程度であるのがよい。典型例では、有機溶媒79%、水20%、電解質1%の化成液が用いられる。より好ましくは、化成液は水が50重量%以下でpH6〜8である。   An electrolyte that makes the chemical conversion liquid electrically conductive is added to the chemical conversion liquid. As a result, if the chemical conversion liquid becomes acidic, the aluminum member is corroded. Therefore, an electrolyte that can prevent corrosion of aluminum, for example, adipate, is provided with a pH of 4 to 10, preferably 5.5 to 8.5, more preferably 6 to 8 while increasing the electrical conductivity of the chemical conversion liquid. Use. The content is 0.1 to 10% by weight, preferably about 1%. In a typical example, a chemical conversion solution of 79% organic solvent, 20% water and 1% electrolyte is used. More preferably, the chemical conversion liquid has a water content of 50% by weight or less and a pH of 6-8.

前記陽極酸化は、前記金属材料(金属材料の基板)と対向電極(たとえば白金)とを前記化成液中に配置する第1の工程と、前記金属材料にプラスを前記対向電極にマイナスを印加して一定の電流を所定の時間流す第2の工程と、前記金属材料と前記電極との間に一定の電圧を所定の時間印加する第3の工程とを含むのが好ましい。前記第2の工程の前記所定の時間は前記金属材料と所定の電極との間の電圧が所定の値になるまで(例えば、ジエチレングリコールを用いた場合は300Vになるまで)であるのが好ましい。   The anodic oxidation includes a first step of placing the metal material (metal material substrate) and a counter electrode (for example, platinum) in the chemical conversion liquid, and applying a plus to the metal material and a minus to the counter electrode. Preferably, the method includes a second step of flowing a constant current for a predetermined time, and a third step of applying a constant voltage between the metal material and the electrode for a predetermined time. The predetermined time in the second step is preferably until the voltage between the metal material and the predetermined electrode reaches a predetermined value (for example, until 300 V when diethylene glycol is used).

前記第3の工程の前記所定の時間は前記金属材料と所定の電極との間の電流が所定の値になるまでであることが好ましいが、電流値は電圧が上記の所定値になると急激に減少し、あとは時間とともに徐々に減少してゆく。この残余電流が少ないほど、酸化膜の膜質は向上するのであるが、たとえば24時間定電圧処理すれば、膜質は熱処理をしたものと同等になる。生産性を上げるためには、適当な時間で定電圧処理を打ち切り、熱処理(アニール)をすればよい。熱処理は150℃以上、300℃程度で0.5〜1時間行うのが好ましい。   The predetermined time of the third step is preferably until the current between the metal material and the predetermined electrode reaches a predetermined value, but the current value rapidly increases when the voltage reaches the predetermined value. It decreases, and then gradually decreases with time. The smaller the residual current is, the better the quality of the oxide film is. However, for example, if a constant voltage process is performed for 24 hours, the film quality becomes equivalent to that obtained by heat treatment. In order to increase productivity, the constant voltage treatment may be stopped and heat treatment (annealing) may be performed at an appropriate time. The heat treatment is preferably performed at 150 ° C. or more and about 300 ° C. for 0.5 to 1 hour.

前記第2の工程において平方cm当たり0.01〜100mA、好ましくは0.1〜10mAの電流、さらに好ましくは0.15〜1.5mAの電流を流す。   In the second step, a current of 0.01 to 100 mA, preferably 0.1 to 10 mA, more preferably 0.15 to 1.5 mA is applied per square centimeter.

先に述べたように前記第3の工程において前記電圧は前記化成液が電気分解を起こさないような電圧とする。前記無孔性非晶質膜アルミニウム酸化物不動態膜の厚さは前記第3の工程における前記電圧に依存する。   As described above, in the third step, the voltage is set such that the chemical conversion liquid does not cause electrolysis. The thickness of the nonporous amorphous film aluminum oxide passivation film depends on the voltage in the third step.

如何なる理論にも拘泥されるものではないが、本発明によって化成処理時に形成されたポアフリーの金属酸化物膜は、膜全体がアモルファス構造となっており、結晶等の粒界がほとんど存在しないことによると考えられる。また、更に緩衝作用を有する化合物を添加したり、溶媒として非水溶媒を用いたりすることにより、金属酸化物膜中に微量の炭素成分が取り込まれてAl−Oの結合強度が弱くなっており、これにより膜全体のアモルファス構造が安定化されているものと推定される。   Although not bound by any theory, the pore-free metal oxide film formed during the chemical conversion treatment according to the present invention is because the entire film has an amorphous structure and there are almost no grain boundaries such as crystals. it is conceivable that. Further, by adding a compound having a buffering action or using a non-aqueous solvent as a solvent, a trace amount of carbon component is taken into the metal oxide film and the bonding strength of Al-O is weakened. Thus, it is presumed that the amorphous structure of the entire film is stabilized.

以上のように製造された金属酸化物膜は、膜中の水分除去を行うなどの目的で、加熱処理を行ってもよい。従来のポーラス構造を有する金属酸化物膜は、150〜200℃程度のアニール処理でも割れやクラックが発生することがあり、高温での加熱処理が行えず十分な水分除去が行えないため、アウトガスの放出量が低減できない原因ともなっていた。本発明に係わる金属酸化物膜は、緻密でポアフリーなバリア型の膜であるため、アニール処理での割れやクラック等の発生を抑制でき、ひいては膜からのアウトガス放出量を低減できる利点がある。   The metal oxide film manufactured as described above may be subjected to heat treatment for the purpose of removing moisture in the film. A conventional metal oxide film having a porous structure may be cracked or cracked even by annealing at about 150 to 200 ° C., and heat treatment at a high temperature cannot be performed and sufficient water removal cannot be performed. It was also a cause that the amount of release could not be reduced. Since the metal oxide film according to the present invention is a dense and pore-free barrier type film, it is possible to suppress the occurrence of cracks and cracks in the annealing treatment, and to reduce the outgas emission amount from the film.

特に、前記特定元素をほぼ含まない高純度アルミニウムを主成分とする金属の酸化物皮膜は、アルミニウム合金を主成分とする金属酸化物被膜に比べて更に熱安定性が高く、ボイドやガス溜まり等が形成されにくい。このため300℃程度以上のアニール処理によっても金属酸化物膜にボイドやシームが入りにくいので、パーティクルの発生やアルミニウム基体の露出による薬品やハロゲンガス、特に塩素ガスに対する腐食が抑えられ、膜からのアウトガスの放出も更に少ない利点がある。   In particular, a metal oxide film mainly composed of high-purity aluminum containing substantially no specific element has higher thermal stability than a metal oxide film mainly composed of an aluminum alloy, and voids, gas pools, etc. Is difficult to form. For this reason, voids and seams are less likely to enter the metal oxide film even by annealing at about 300 ° C. or higher, so that corrosion due to generation of particles and exposure of the aluminum substrate to chemicals and halogen gas, particularly chlorine gas, can be suppressed. Outgassing is also less advantageous.

加熱処理方法は特に限定されるものではないが、加熱炉等でのアニール処理が簡便で好ましい。   The heat treatment method is not particularly limited, but an annealing treatment in a heating furnace or the like is simple and preferable.

加熱処理の温度は、本発明の所期の効果を妨げない限り特に制限はないが、通常100℃以上であり、好ましくは150℃以上であり、より好ましくは300℃以上である。加熱処理による金属酸化膜の表面及び内部の水分を十分に除去するためには、前記温度以上で処理することが好ましい。ただし通常600℃以下であり、好ましくは550℃以下であり、より好ましくは500℃以下である。金属酸化膜のアモルファス構造を保持して、表面の平坦性を維持するためにも前記温度以下で処理することが好ましい。アニール処理の場合、通常、加熱炉の設定温度を加熱処理温度とみなす。   The temperature of the heat treatment is not particularly limited as long as the desired effect of the present invention is not hindered, but is usually 100 ° C. or higher, preferably 150 ° C. or higher, more preferably 300 ° C. or higher. In order to sufficiently remove moisture on the surface and inside of the metal oxide film by heat treatment, it is preferable to perform the treatment at the above temperature or more. However, it is usually 600 ° C. or lower, preferably 550 ° C. or lower, more preferably 500 ° C. or lower. In order to maintain the amorphous structure of the metal oxide film and maintain the flatness of the surface, it is preferable to perform the treatment at the temperature or lower. In the case of annealing treatment, the set temperature of the heating furnace is usually regarded as the heat treatment temperature.

加熱処理の時間は、本発明の所期の効果を妨げない限り特に制限はないが、目的の効果と、加熱処理による表面荒れ、生産性等を勘案して適宜設定すればよいが、通常1分以上、好ましくは5分以上、特に好ましくは15分以上である。金属酸化膜の表面及び内部の水分を十分に除去するためには、前記時間以上で処理することが好ましい。ただし通常180分以下、好ましくは120分以下、より好ましくは60分以下である。金属酸化膜構造及び表面平坦性を維持するためにも前記時間内で処理することが好ましい。   The heat treatment time is not particularly limited as long as the desired effect of the present invention is not hindered. However, the heat treatment time may be appropriately set in consideration of the target effect, surface roughness due to the heat treatment, productivity, and the like. Minutes or more, preferably 5 minutes or more, particularly preferably 15 minutes or more. In order to sufficiently remove moisture on the surface and inside of the metal oxide film, it is preferable to perform the treatment for the above time or more. However, it is usually 180 minutes or less, preferably 120 minutes or less, more preferably 60 minutes or less. In order to maintain the metal oxide film structure and surface flatness, it is preferable to perform the treatment within the above time.

アニール処理の際の炉内ガス雰囲気は、本発明の処理の効果を妨げない限り特に制限はないが、通常、窒素、酸素、或いはこれらの混合ガスなどを適宜用いることができる。なかでも酸素濃度が18vol%以上の雰囲気が好ましく、20vol%以上の条件がより好ましく、酸素濃度が100vol%の条件が最も好ましい。   The atmosphere in the furnace during the annealing treatment is not particularly limited as long as the effect of the treatment of the present invention is not hindered. Usually, nitrogen, oxygen, or a mixed gas thereof can be appropriately used. Of these, an atmosphere having an oxygen concentration of 18 vol% or higher is preferable, a condition of 20 vol% or higher is more preferable, and a condition of oxygen concentration of 100 vol% is most preferable.

次に、アルミニウムを主成分とする金属又は高純度アルミニウムを主成分とする金属の酸化物からなる膜を含む積層体及び用途について説明する。   Next, a laminated body including a film made of an oxide of a metal containing aluminum as a main component or a metal containing high-purity aluminum as a main component and its use will be described.

アルミニウムを主成分とする金属又は高純度アルミニウムを主成分とする金属からなる基体上に、本発明の金属酸化物膜を形成し保護膜とした積層体は、薬品やハロゲンガス、特に塩素ガスに対して良好な耐食性を示す。またこれを加熱しても金属酸化物膜にクラックが入りにくいので、アニール処理などにより十分に膜中の水分除去を行うことができ、膜からのアウトガスの放出を抑えることができる。通常、塩素ガスによるアルミニウムの腐食には酸化剤、塩素イオン及び水の三要素が必要であるが、塩素ガス自体が酸化剤であり、塩素イオンの供給源にもなりうるので、水が存在すると腐食を引き起こすが、本発明の金属酸化物膜からはアウトガスとしての放出水分量が極めて少ない為に、アルミニウムの腐食抑制が可能になる。またクラックによるパーティクルの発生や、クラック部分でのアルミニウム基体の露出による腐食が抑えられる。   A laminate formed by forming the metal oxide film of the present invention on a base composed of a metal mainly composed of aluminum or a metal composed mainly of high-purity aluminum is used as a protective film. It shows good corrosion resistance. In addition, since the metal oxide film is not easily cracked even when it is heated, moisture in the film can be sufficiently removed by annealing or the like, and release of outgas from the film can be suppressed. Normally, corrosion of aluminum by chlorine gas requires three elements: oxidant, chlorine ion and water, but chlorine gas itself is an oxidant and can be a source of chlorine ions. Although corrosion is caused, the amount of moisture released as outgas from the metal oxide film of the present invention is extremely small, so that corrosion of aluminum can be suppressed. Further, generation of particles due to cracks and corrosion due to exposure of the aluminum substrate at the cracks can be suppressed.

本発明に係わる金属酸化物膜は、以上述べたように塩素ガスを始めとするガスや薬品に強く、加熱によるクラック等が生じにくく、かつアウトガスが少ないので、半導体又は平面ディスプレイ製造装置の構造材の保護用皮膜としてきわめて好適である。そしてアルミニウム系金属からなる基体上に本金属酸化物膜を有する積層体は、半導体又は平面ディスプレイ製造装置の構造材として好適である。ここで半導体又は平面ディスプレイ製造装置とは、半導体又は平面ディスプレイの製造分野などに用いられる製造装置、即ち化学気相成長法(CVD)や物理気相成長法(PVD)、真空蒸着法、スパッタ蒸着法、及びマイクロ波励起プラズマCVDなどに用いる真空薄膜形成装置や、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング(RIE)、及び近年開発されたマイクロ波励起プラズマエッチングなどに用いるドライエッチング装置を言う。   As described above, the metal oxide film according to the present invention is resistant to gases and chemicals including chlorine gas, is not easily cracked by heating, and has little outgas, so that it is a structural material for semiconductor or flat display manufacturing equipment. It is very suitable as a protective film. And the laminated body which has this metal oxide film on the base | substrate consisting of an aluminum-type metal is suitable as a structural material of a semiconductor or a flat display manufacturing apparatus. Here, the semiconductor or flat display manufacturing apparatus is a manufacturing apparatus used in the field of manufacturing semiconductors or flat displays, that is, chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), vacuum deposition, sputter deposition. This refers to a vacuum thin film forming apparatus used for the method and microwave excited plasma CVD, and a dry etching apparatus used for plasma etching, reactive ion etching (RIE), and recently developed microwave excited plasma etching.

実施例の説明の前に、より厚い膜厚を得るためにより高い化成電圧を実現するための条件について説明する。室温より高い化成温度および/または主溶媒より粘度の小さな有機溶媒は、化成液の粘度を下げ、化成液全体としての均一性を付与する。このため化成液全体に均一な電気伝導が得られ、その結果より高い化成電圧を実現できる。第9図は、主溶媒より誘電率および粘度が低く、第3の成分として考えられる添加溶媒を示す。   Prior to the description of the embodiments, conditions for realizing a higher conversion voltage in order to obtain a thicker film thickness will be described. An organic solvent having a chemical conversion temperature higher than room temperature and / or a viscosity lower than that of the main solvent lowers the viscosity of the chemical conversion liquid and imparts uniformity as a whole of the chemical conversion liquid. For this reason, uniform electric conduction is obtained in the whole chemical conversion liquid, and as a result, a higher chemical conversion voltage can be realized. FIG. 9 shows an additive solvent that has a lower dielectric constant and viscosity than the main solvent and is considered as the third component.

図13及び図14は、化成液(電解液)の温度と粘度との関係を測定したものである。パラメータは、化成液の種類である。   13 and 14 show the relationship between the temperature and viscosity of the chemical conversion solution (electrolytic solution). The parameter is the type of chemical conversion liquid.

図13は、第1に、溶媒がエチレングリコール(EG)、ジエチレングリコール(DiEG)の場合について、化成液(電解液)の温度と粘度との関係を測定した図である。温度が高いほど化成液の粘度が低下することを示している。また、エチレングリコールの方がジエチレングリコールより各温度について粘度が小さいことが分かる。   FIG. 13 is a diagram obtained by first measuring the relationship between the temperature of the chemical conversion solution (electrolytic solution) and the viscosity when the solvent is ethylene glycol (EG) or diethylene glycol (DiEG). The higher the temperature, the lower the viscosity of the chemical conversion liquid. It can also be seen that ethylene glycol has a lower viscosity at each temperature than diethylene glycol.

第2に、水を10%及び20%添加したエチレングリコール(EG/10%HO及びEG/20%HO)、ジエチレングリコール(DiEG/10%HO及びDiEG/20%HO)、トリエチレングリコール(TriEG/20%HO)、テトラエチレングリコール(TetraEG/20%HO)のテータも示してある。水を加えたほうが粘度が低下すること、水の量は10重量%の場合より20重量%の場合のほうがより粘度が低下することもわかる。水の代わりに、IPAを添加した方が、DiEG/20%IPAで示されるように粘度低下の効果が大きい。 Second, ethylene glycol (EG / 10% H 2 O and EG / 20% H 2 O), diethylene glycol (DiEG / 10% H 2 O and DiEG / 20% H 2 O) with 10% and 20% water added. ), Triethylene glycol (TriEG / 20% H 2 O) and tetraethylene glycol (TetraEG / 20% H 2 O). It can also be seen that the viscosity decreases when water is added, and the viscosity decreases more when the amount of water is 20% by weight than when it is 10% by weight. When IPA is added instead of water, the effect of reducing the viscosity is greater as shown by DiEG / 20% IPA.

図14は、主溶媒としてエチレングリコール(EG)、ジエチレングリコール(DiEG),トリエチレングリコール(TriEG)及びテトラエチレングリコール(TetraEG)を用い、第2の溶媒としてIPA,DMSO、アセトンを第3の溶媒として水を添加した場合についての特性である。比較の便宜のために、図14には、図13のテータの1部も表示してある。この図から、主溶媒より粘度の小さい第2及び第3の溶媒を加えることによって、化成液全体の粘度が下がることがわかる。また、室温よりより高い温度でさらに粘度が低下している。   In FIG. 14, ethylene glycol (EG), diethylene glycol (DiEG), triethylene glycol (TriEG), and tetraethylene glycol (TetraEG) are used as the main solvent, and IPA, DMSO, and acetone are used as the third solvent. This is a characteristic when water is added. For convenience of comparison, FIG. 14 also shows a portion of the data in FIG. From this figure, it can be seen that by adding the second and third solvents having a viscosity lower than that of the main solvent, the viscosity of the entire chemical conversion solution is lowered. Further, the viscosity is further lowered at a temperature higher than room temperature.

(実施例1)
次に、非水溶媒としてジエチレングリコール(DiEG)を用いた場合の陽極酸化について説明する。アルミニウム合金として2.0重量%のマグネシウム、0.1重量%のジルコニウム、鉄、銅、マンガン、亜鉛、及びクロムを含む特定元素の含有量が0.005重量%、残りをアルミニウムとする高純度アルミニウム合金(S2M)を用い、溶質としてアジピン酸アンモニウムを、主溶媒としてジエチレングリコールを用い、pHを7.0の化成液で陽極酸化を行った。
(Example 1)
Next, anodization when diethylene glycol (DiEG) is used as the nonaqueous solvent will be described. High purity with an aluminum alloy content of specific elements including 2.0% magnesium, 0.1% zirconium, iron, copper, manganese, zinc, and chromium, 0.005% by weight and the balance aluminum An aluminum alloy (S2M) was used, an adipate was used as a solute, diethylene glycol was used as a main solvent, and anodization was performed with a chemical conversion solution having a pH of 7.0.

その時の、電圧および電流の経過時間特性を図1に示す。電流密度1mA/cmで、化成電圧300Vに達するまで定電流陽極酸化を行い(左図)、続けてその電圧で保持して定電圧陽極酸化をおこなった(右図)ときの電圧(左図)及び電流密度(右図)の経過時間特性である。パラメータは、化成液温度で、それぞれ23℃、40℃、50℃及び60℃である。この図から、23℃より温度が高いほうが、すなわち粘度が小さいほうが、定電流時に300Vに達するのが早いこと、定電圧時に電流密度が減少するのが早くかつ電流密度の値がより低くなることが分かる。電流密度が小さいほど緻密な膜になっている。 The elapsed time characteristics of voltage and current at that time are shown in FIG. Constant current anodization was performed at a current density of 1 mA / cm 2 until the formation voltage reached 300 V (left figure), and then the voltage when the constant voltage anodization was carried out by holding at that voltage (right figure) (left figure) ) And elapsed time characteristics of current density (right figure). The parameter is 23 ° C., 40 ° C., 50 ° C. and 60 ° C., respectively, at the chemical conversion liquid temperature. From this figure, when the temperature is higher than 23 ° C., that is, when the viscosity is small, the voltage reaches 300 V at a constant current faster, the current density decreases more quickly at a constant voltage, and the current density value becomes lower. I understand. The smaller the current density, the denser the film.

図2は、このようにして得られたアルミニウム酸化物膜をアニール処理した後、金属酸化物膜の表面状態を観察した写真である。化成液温度が高い方が、表面状態の光沢がよく、均一性のよい、即ち、平坦度が高い傾向にある。23℃、40℃及び50℃で得られた金属酸化物膜は、電圧値が同じであるので、膜厚はいずれも0.45μmである。図3は、アニール処理後の金属酸化物膜の表面を走査型電子顕微鏡で観察した写真である。高い温度で形成されたアルミニウム酸化物膜はよりよい表面状態を示している。   FIG. 2 is a photograph of the surface state of the metal oxide film observed after annealing the aluminum oxide film thus obtained. The higher the chemical conversion liquid temperature, the better the gloss of the surface state and the better the uniformity, that is, the higher the flatness. Since the metal oxide films obtained at 23 ° C., 40 ° C., and 50 ° C. have the same voltage value, the film thickness is 0.45 μm. FIG. 3 is a photograph of the surface of the metal oxide film after the annealing treatment observed with a scanning electron microscope. An aluminum oxide film formed at a high temperature shows a better surface state.

(実施例2)
アルミニウム合金及び化成液の溶質、主溶媒、pHは実施例1と同じとし、化成温度23℃として、化成電圧を300V、350V,400Vにして陽極酸化して得られたアルミニウム酸化物膜の表面状態、及び化成温度40℃とし、化成電圧を300V、350V,400Vにして得られたアルミニウム酸化物膜の表面状態の写真を、それぞれ図4の上段および下段に示した。化成液温度を高めると、化成電圧を高めても表面状態は光沢のある面にとなっている。400V,40℃で得られた光沢のあるアルミニウム酸化物膜の厚さは0.6μmであった。350V及び300Vでは、それぞれ0.53μm及び0.45μmである。本発明によれば、より高電圧での陽極酸化処理が可能で、その結果膜厚がより厚くなることが分かる。
(Example 2)
The surface state of the aluminum oxide film obtained by anodizing the aluminum alloy and the chemical solution with the same solute, main solvent and pH as in Example 1, with a chemical conversion temperature of 23 ° C. and a chemical conversion voltage of 300 V, 350 V, and 400 V. The upper surface and the lower portion of FIG. 4 show photographs of the surface states of the aluminum oxide films obtained by setting the formation temperature to 40 ° C. and the formation voltages to 300 V, 350 V, and 400 V, respectively. When the chemical liquid temperature is increased, the surface state is a glossy surface even if the chemical voltage is increased. The thickness of the glossy aluminum oxide film obtained at 400 V and 40 ° C. was 0.6 μm. At 350V and 300V, they are 0.53 μm and 0.45 μm, respectively. According to the present invention, it can be seen that anodization at a higher voltage is possible, resulting in a thicker film.

図5は、アニール処理後のアルミニウム酸化物膜の表面を走査型電子顕微鏡で観察した写真である。高い温度で形成されたアルミニウム酸化物膜はよりよい表面状態を示している。   FIG. 5 is a photograph of the surface of the aluminum oxide film after the annealing treatment observed with a scanning electron microscope. An aluminum oxide film formed at a high temperature shows a better surface state.

また、実施例2で、アルミニウム酸化物膜を形成させたときの経過時間に対する電圧特性及び電流特性を示す図を、到達電圧300V,350V,400Vの場合についてそれぞれ図6、図7及び図8に示した。各図の左の縦軸が電圧値を、右の縦軸が電流密度を示す。   Moreover, in Example 2, the figure which shows the voltage characteristic and electric current characteristic with respect to elapsed time when forming an aluminum oxide film is shown in FIG.6, FIG.7 and FIG.8 about the case of the ultimate voltage 300V, 350V, and 400V, respectively. Indicated. In each figure, the left vertical axis indicates the voltage value, and the right vertical axis indicates the current density.

図8を参照すると、到達電圧400Vでは、化成温度23℃では定電流モードで陽極酸化する場合の電圧特性は直線性が崩れ湾曲が現れるのに対し、40℃では良い直線性が得られている。また、残留電流密度も40℃の方が小さく緻密な膜が得られることを裏付けている。   Referring to FIG. 8, at an ultimate voltage of 400 V, the voltage characteristic when anodizing in the constant current mode at a conversion temperature of 23 ° C. loses its linearity and appears curved, whereas good linearity is obtained at 40 ° C. . Further, it is confirmed that the residual current density is smaller at 40 ° C. and a dense film can be obtained.

図15には、到達電圧400Vで化成液温度60℃で陽極酸化した場合の電圧及び電流変化の特性を、23℃、40℃で行った場合と対比して示した。この図から、40℃及び60℃のほうが、すなわち粘度が小さいほうが、定電流時に400Vに達するのが早いこと、定電圧時に電流密度が減少するのが早くかつ電流密度の値がより低くなることが分かる。   FIG. 15 shows the characteristics of voltage and current change when anodizing is performed at an ultimate voltage of 400 V and a chemical conversion solution temperature of 60 ° C., as compared with the case of performing at 23 ° C. and 40 ° C. From this figure, 40 ° C and 60 ° C, that is, the smaller the viscosity, the faster it reaches 400V at constant current, the faster the current density decreases at constant voltage, and the lower the current density value. I understand.

(実施例3)
実施例1及び2では、主溶媒としてジエチレングリコールが使用されていたのに対し、実施例3では、化成液の粘度制御をするため、ジエチレングリコール及び水にさらに第2の成分を添加して陽極酸化を行った。
(Example 3)
In Examples 1 and 2, diethylene glycol was used as the main solvent. In Example 3, in order to control the viscosity of the chemical conversion solution, a second component was further added to diethylene glycol and water to perform anodization. went.

図9には、使用された第2の成分である有機溶媒の粘性、誘電率をはじめとする物性を示した。   FIG. 9 shows physical properties such as viscosity and dielectric constant of the organic solvent which is the second component used.

図10は、ジエチレングリコール(DiEG)にイソプロピルアルコール(IPA)、アセトン、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ジオキサンを加えて陽極酸化によりアルミニウム酸化物膜を形成した時の、電圧と経過時間との関係を示す電圧特性である。これら第2の成分のジエチレングリコールに対する割合は、同図に示してある。また、同図には、ジエチレングリコール(DiEG)に第2の成分を添加しない場合についても示してある。また、ジエチレングリコールではなく、エチレングリコール(EG)を用いた場合についても示してある。図10から、エチレングリコール及びジエチレングリコールの場合には300Vまでのスロープが直線から外れるのに対し、第2の成分としての有機溶媒を含む場合のほうが、直線性が良いのがわかる。経過時間が経つにつれて直線性からそれるのは、膜質がよくないことを示唆する。すなわち同図から、ジエチレングリコールに第2の成分として粘度の小さな有機溶媒を添加することによって良い膜質が得られることが分かる。なお、同図から、エチレングリコールよりジエチレングリコールを主溶媒とする方が直線性がよく、得られる膜も緻密であることも分かる。   FIG. 10 shows an aluminum oxide film formed by anodic oxidation by adding isopropyl alcohol (IPA), acetone, dimethyl sulfoxide (DMSO), N, N-dimethylformamide (DMF) and dioxane to diethylene glycol (DiEG). It is a voltage characteristic which shows the relationship between a voltage and elapsed time. The ratio of these second components to diethylene glycol is shown in the figure. In the same figure, the case where the second component is not added to diethylene glycol (DiEG) is also shown. In addition, the case where ethylene glycol (EG) is used instead of diethylene glycol is also shown. FIG. 10 shows that the slope of up to 300 V deviates from the straight line in the case of ethylene glycol and diethylene glycol, whereas the linearity is better when the organic solvent as the second component is included. Deviation from linearity over time suggests poor film quality. That is, it can be seen from the figure that good film quality can be obtained by adding an organic solvent having a low viscosity as the second component to diethylene glycol. In addition, it can be seen from the figure that linearity is better when diethylene glycol is the main solvent than ethylene glycol, and the resulting film is denser.

実施例3で陽極酸化した場合の電流特性の経過時間変化を図11に示した。同図から、第2の成分を含まないエチレングリコール及びジエチレングリコールに比べ第2の成分として有機溶媒を含んだ場合のほうが電流密度がより早く、且つ小さく、低下するのがわかる。   FIG. 11 shows changes in the elapsed time of the current characteristics when anodized in Example 3. From the figure, it can be seen that the current density is faster, smaller and lower when the organic solvent is included as the second component than ethylene glycol and diethylene glycol which do not include the second component.

図12は、実施例3で用いた各電解液について残余電流密度を表示したものである。残余電流密度は、電圧が所定電圧になった後30分後の値である。この図の上から8番目までの電解液については、図11に示したものを数値化したものであるが、合わせて、第2の成分を含まないジエチレングリコールについては化成液温度を23℃以外に40℃、50℃、60℃についても合わせて示してある。   FIG. 12 shows the residual current density for each electrolyte used in Example 3. The residual current density is a value 30 minutes after the voltage reaches a predetermined voltage. The electrolyte solutions up to the eighth from the top of FIG. 11 are numerical values of those shown in FIG. 11. In addition, for diethylene glycol not containing the second component, the chemical solution temperature is set to other than 23 ° C. 40 ° C, 50 ° C, and 60 ° C are also shown.

(実施例4)
次に、実施例1と同じ高純度アルミニウム合金について、第2の溶媒を添加することによる陽極酸化時の電圧電流特性を測定した。
Example 4
Next, with respect to the same high-purity aluminum alloy as in Example 1, the voltage-current characteristics during anodic oxidation by adding the second solvent were measured.

図16は、その特性を示す。主溶媒にジエチレングリコールを第2の溶媒として50%IPA及び20%IPAを添加した場合について調べた。比較のために第2の溶媒を添加しない場合、即ち、ジエチレングリコールについても示した。ジエチレングリコールの場合には、化成液温度が23℃の場合に加えて、40℃の場合についてあわせて示した。これらの実験結果から、IPAをジエチレングリコールに添加した場合の方が、加えない場合の特性よりも優れていることがわかる。また、IPAを添加するよりも、ジエチレングリコールの液温度を高めた方が、定電流陽極酸化時の直線性及び定電圧陽極酸化時の残留電流密度特性が優れていることがわかる。   FIG. 16 shows the characteristics. The case where 50% IPA and 20% IPA were added to the main solvent using diethylene glycol as the second solvent was examined. For comparison, the case where the second solvent was not added, that is, diethylene glycol was also shown. In the case of diethylene glycol, in addition to the case where the chemical conversion liquid temperature is 23 ° C., the case of 40 ° C. is also shown. From these experimental results, it can be seen that the performance when IPA is added to diethylene glycol is superior to the characteristics when IPA is not added. It can also be seen that the linearity during constant current anodization and the residual current density characteristics during constant voltage anodization are better when the liquid temperature of diethylene glycol is increased than when IPA is added.

(実施例5)
実施例5では、化成液の粘度と絶縁破壊電圧との関係について調べた。99.999%アルミニウム(5N−Al)基板を陽極酸化する過程での形成される酸化アルミニウムの不動態膜の絶縁破壊電圧を測定した。陽極酸化時の化成電圧を高くできれば、厚い酸化アルミニウムの不動態膜が得られる。しかし、化成電圧が大きくなると形成される酸化アルミニウム膜に加わる電圧も大きくなり絶縁破壊が生じる。図17は、化成液の粘度を横軸に、酸化アルミニウム不動態膜の絶縁破壊電圧を縦軸にプロットしたものである。図から、化成液の粘度が小さい方が、絶縁破壊電圧が大きいことがわかる。
(Example 5)
In Example 5, the relationship between the viscosity of the chemical conversion liquid and the dielectric breakdown voltage was examined. The breakdown voltage of the passive film of aluminum oxide formed in the process of anodizing a 99.999% aluminum (5N-Al) substrate was measured. If the formation voltage during anodization can be increased, a thick aluminum oxide passivation film can be obtained. However, when the formation voltage increases, the voltage applied to the formed aluminum oxide film also increases, causing dielectric breakdown. FIG. 17 plots the viscosity of the chemical conversion solution on the horizontal axis and the dielectric breakdown voltage of the aluminum oxide passivation film on the vertical axis. From the figure, it can be seen that the dielectric breakdown voltage is higher when the viscosity of the chemical conversion solution is smaller.

上述のように、本発明によれば、アルミニウムを主成分とする金属酸化物膜、特に、微細孔や気孔などのないバリア型金属酸化物膜、及びその製造方法を提供できる。この金属酸化物膜及びこれを有する金属部材は、薬品やハロゲンガス、特に塩素ガスに対して良好な耐食性を示し、加熱しても金属酸化物膜にクラックが入りにくいのでパーティクルの発生やアルミニウム基体の露出による腐食が抑えられ、熱安定性が高く、膜からのアウトガスの放出も少ない。真空薄膜形成装置等の真空装置の内壁など構造材の保護膜に用いた場合は、装置の到達真空度を向上させる他、製造される薄膜の品質を向上させるので、薄膜を有するデバイスの動作不良の低減にもつながる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a metal oxide film containing aluminum as a main component, in particular, a barrier type metal oxide film having no micropores or pores, and a method for producing the same. The metal oxide film and the metal member having the metal oxide film have good corrosion resistance against chemicals and halogen gas, particularly chlorine gas, and the metal oxide film is not easily cracked even when heated. Corrosion due to exposure is suppressed, thermal stability is high, and outgas emission from the film is small. When used as a protective film for structural materials such as the inner wall of a vacuum device such as a vacuum thin film forming device, it improves the ultimate vacuum of the device and improves the quality of the thin film produced. It leads to reduction.

また本発明の金属酸化物膜製造方法によれば、耐電圧が高く加熱時のクラックも生じにくいポアフリーの金属酸化物膜を効率良く形成できる。この金属酸化物膜は金属基材表面の保護皮膜として好適である他、不純物遮断性皮膜、防食皮膜としても利用しうるものであり、その適用範囲は広い。   Further, according to the method for producing a metal oxide film of the present invention, a pore-free metal oxide film having a high withstand voltage and hardly causing cracks during heating can be efficiently formed. This metal oxide film is not only suitable as a protective film on the surface of a metal substrate, but can also be used as an impurity barrier film and anticorrosive film, and its application range is wide.

実施例1における陽極酸化の電圧および電流の経過時間特性を示すグラフである。3 is a graph showing elapsed time characteristics of voltage and current of anodization in Example 1. 実施例1で製造した金属部材の金属酸化物膜の表面状態を示す写真である。2 is a photograph showing a surface state of a metal oxide film of a metal member manufactured in Example 1. FIG. 実施例1で製造した金属部材の金属酸化物膜の表面を走査型電子顕微鏡で観察した写真である。2 is a photograph of the surface of the metal oxide film of the metal member manufactured in Example 1 observed with a scanning electron microscope. 実施例2で製造した金属部材の金属酸化物膜の表面状態を示す写真である。4 is a photograph showing a surface state of a metal oxide film of a metal member manufactured in Example 2. FIG. 実施例2で製造した金属部材の金属酸化物膜の表面を走査型電子顕微鏡で観察した写真である。It is the photograph which observed the surface of the metal oxide film of the metal member manufactured in Example 2 with the scanning electron microscope. 実施例2における到達電圧300Vで陽極酸化を行った場合の経過時間に対する電圧特性及び電流特性を示す図である。It is a figure which shows the voltage characteristic and electric current characteristic with respect to elapsed time at the time of performing the anodic oxidation at the ultimate voltage of 300V in Example 2. FIG. 実施例2における到達電圧350Vで陽極酸化を行った場合の経過時間に対する電圧特性及び電流特性を示す図である。It is a figure which shows the voltage characteristic and electric current characteristic with respect to elapsed time at the time of performing the anodic oxidation with the ultimate voltage of 350V in Example 2. FIG. 実施例2における到達電圧400Vで陽極酸化を行った場合の経過時間に対する電圧特性及び電流特性を示す図である。It is a figure which shows the voltage characteristic and electric current characteristic with respect to elapsed time at the time of performing anodic oxidation with the ultimate voltage of 400V in Example 2. FIG. 実施例3で使用される第3成分である有機溶媒の物性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing physical properties of an organic solvent that is a third component used in Example 3. 実施例3における陽極酸化の経過時間に対する電圧特性を示す図である。It is a figure which shows the voltage characteristic with respect to the elapsed time of the anodic oxidation in Example 3. FIG. 実施例3における陽極酸化の経過時間に対する電流特性を示す図である。It is a figure which shows the electric current characteristic with respect to the elapsed time of the anodic oxidation in Example 3. 実施例3における残留電流密度をまとめた図である。It is the figure which put together the residual current density in Example 3. FIG. 化成液の粘度と温度との関係を溶媒の種類をパラメータとして測定した図である。It is the figure which measured the relationship between the viscosity of a chemical liquid, and temperature using the kind of solvent as a parameter. 化成液の粘度と温度との関係を溶媒の種類をパラメータとして測定した別の図である。It is another figure which measured the relationship between the viscosity of a chemical liquid, and temperature using the kind of solvent as a parameter. 実施例2における到達電圧400Vで陽極酸化を行った場合の経過時間に対する電圧特性及び電流特性を示す別の図である。It is another figure which shows the voltage characteristic and electric current characteristic with respect to elapsed time at the time of performing the anodic oxidation at the ultimate voltage of 400V in Example 2. 実施例4における到達電圧400Vで陽極酸化を行った場合の経過時間に対する電圧特性及び電流特性を示す別の図である。It is another figure which shows the voltage characteristic and electric current characteristic with respect to elapsed time at the time of performing anodization with the ultimate voltage of 400V in Example 4. FIG. 化成液粘度と陽極酸化皮膜の絶縁破壊電圧との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a chemical conversion liquid viscosity and the dielectric breakdown voltage of an anodic oxide film.

Claims (26)

アルミニウムを主成分とする金属材料を誘電率が水よりも小さくかつ水を溶解する非水溶媒を含むpH4〜10の化成液中で陽極酸化して前記金属材料の表面に無孔性非晶質膜アルミニウム酸化物不動態膜を形成する金属部材の製造方法において、前記化成液の粘度を制御する工程を有することを特徴とする金属部材の製造方法。   A nonporous amorphous film aluminum is formed on the surface of the metal material by anodizing a metal material mainly composed of aluminum in a chemical solution having a dielectric constant smaller than that of water and containing a non-aqueous solvent that dissolves water. In the manufacturing method of the metal member which forms an oxide passive film, it has the process of controlling the viscosity of the said chemical conversion liquid, The manufacturing method of the metal member characterized by the above-mentioned. 前記粘度制御工程が、前記化成液の粘度を2〜50mPa・sにする工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の金属部材の製造方法。   The method for producing a metal member according to claim 1, wherein the viscosity control step includes a step of setting the viscosity of the chemical conversion liquid to 2 to 50 mPa · s. 前記粘度制御工程が、前記化成液の粘度を2〜10mPa・sにする工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の金属部材の製造方法。   The method for producing a metal member according to claim 1, wherein the viscosity control step includes a step of setting the viscosity of the chemical conversion liquid to 2 to 10 mPa · s. 前記粘度制御工程が、前記化成液の温度を室温より高くして前記陽極酸化を行う工程を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の金属部材の製造方法。   The said viscosity control process includes the process of making the temperature of the said chemical conversion liquid higher than room temperature, and performing the said anodic oxidation, The manufacturing method of the metal member as described in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 前記粘度制御工程が、前記化成液の温度を30℃〜70℃に保持して前記陽極酸化を行う工程を含むことを特徴とする請求項4に記載の金属部材の製造方法。   The said viscosity control process includes the process of hold | maintaining the temperature of the said chemical conversion liquid at 30 to 70 degreeC, and performing the said anodic oxidation, The manufacturing method of the metal member of Claim 4 characterized by the above-mentioned. 前記粘度制御工程が、前記化成液に水よりも誘電率が小さく前記非水溶媒よりも粘度の小さい物質を添加する工程を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の金属部材の製造方法。   The said viscosity control process includes the process of adding the substance whose dielectric constant is smaller than water, and a viscosity is smaller than the said nonaqueous solvent to the said chemical conversion liquid, The any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. Manufacturing method of the metal member. 前記化成液は該化成液を電気伝導性にする電解質を含みpHが5.5〜8.5であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の金属部材の製造方法。   The said chemical conversion liquid contains the electrolyte which makes this chemical conversion liquid electrical conductivity, and pH is 5.5-8.5, The manufacturing method of the metal member as described in any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. . 前記化成液は水を50重量%以下含みpHが6〜8であることを特徴とする請求項7に記載の金属部材の製造方法。   The method for producing a metal member according to claim 7, wherein the chemical conversion solution contains 50% by weight or less of water and has a pH of 6 to 8. 前記電解質が硼酸、燐酸及び有機カルボン酸並びにそれらの塩よりなる群から選ばれる少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項7に記載の金属部材の製造方法。   The method for producing a metal member according to claim 7, wherein the electrolyte contains at least one selected from the group consisting of boric acid, phosphoric acid, organic carboxylic acid, and salts thereof. 前記陽極酸化は、前記金属材料と所定の電極とを前記化成液中に配置する工程と、前記金属材料と前記電極との間に一定の電流を所定の時間流す定電流工程と、前記金属材料と前記電極との間に一定の電圧を所定の時間印加する定電圧工程とを含むことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1つに記載の金属部材の製造方法。   The anodic oxidation includes a step of placing the metal material and a predetermined electrode in the chemical conversion solution, a constant current step of flowing a constant current between the metal material and the electrode for a predetermined time, and the metal material. A method of manufacturing a metal member according to claim 1, further comprising a constant voltage step of applying a constant voltage between the electrode and the electrode for a predetermined time. 前記定電流工程の前記所定の時間は前記金属部材と所定の電極との間の電圧が所定の値になるまでであることを特徴とする請求項10に記載の金属部材の製造方法。   The method of manufacturing a metal member according to claim 10, wherein the predetermined time of the constant current step is until a voltage between the metal member and a predetermined electrode reaches a predetermined value. 前記定電圧工程の前記所定の時間は前記金属材料と所定の電極との間の電流が所定の値になるまでであることを特徴とする請求項10又は11に記載の金属部材の製造方法。   The method for manufacturing a metal member according to claim 10 or 11, wherein the predetermined time of the constant voltage step is until a current between the metal material and a predetermined electrode reaches a predetermined value. 前記陽極酸化の後に前記金属材料を150℃以上の所定の温度で熱処理する工程を含むことを特徴とする請求項1〜12のいずれか1つに記載の金属部材の製造方法。   The method for producing a metal member according to any one of claims 1 to 12, further comprising a step of heat-treating the metal material at a predetermined temperature of 150 ° C or higher after the anodization. 前記陽極酸化の後に前記金属材料を300℃以上の所定の温度で熱処理することを特徴とする請求項13に記載の金属部材の製造方法。   The method for producing a metal member according to claim 13, wherein the metal material is heat-treated at a predetermined temperature of 300 ° C or higher after the anodic oxidation. 前記定電流工程において平方cm当たり0.01〜100mAの電流を流すことを特徴とする請求項10に記載の金属部材の製造方法。   The method for producing a metal member according to claim 10, wherein a current of 0.01 to 100 mA per square cm is passed in the constant current step. 前記電流は平方cm当たり0.1〜10mAであることを特徴とする請求項15に記載の金属部材の製造方法。   The method of manufacturing a metal member according to claim 15, wherein the current is 0.1 to 10 mA per square centimeter. 前記電流は平方cm当たり0.15〜1.5mAであることを特徴とする請求項15に記載の金属部材の製造方法。   The method of manufacturing a metal member according to claim 15, wherein the current is 0.15 to 1.5 mA per square centimeter. 前記定電圧工程において前記化成液が電気分解を起こさないような電圧を印加することを特徴とする請求項10〜17のいずれか1つに記載の金属部材の製造方法。   The method for producing a metal member according to any one of claims 10 to 17, wherein a voltage is applied so that the chemical conversion liquid does not cause electrolysis in the constant voltage step. 前記非水溶媒はエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、およびテトラエチレングリコールの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項1〜18のいずれか1つに記載の金属部材の製造方法。   The method for producing a metal member according to claim 1, wherein the non-aqueous solvent includes at least one of ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, and tetraethylene glycol. 前記電解質はアジピン酸塩を含むことを特徴とする請求項7〜19のいずれか1つに記載の金属部材の製造方法。   The said electrolyte contains adipate, The manufacturing method of the metal member as described in any one of Claims 7-19 characterized by the above-mentioned. 前記アルミニウムを主成分とする金属材料は、アルミニウムを50重量%以上含むことを特徴とする請求項1〜20のいずれか1つに記載の金属部材の製造方法。   The method for producing a metal member according to any one of claims 1 to 20, wherein the metal material containing aluminum as a main component contains 50 wt% or more of aluminum. 前記アルミニウムを主成分とする金属材料は、マグネシウムを1〜4.5重量%含むことを特徴とする請求項21に記載の金属部材の製造方法。   The method for producing a metal member according to claim 21, wherein the metal material containing aluminum as a main component contains 1 to 4.5% by weight of magnesium. 前記アルミニウムを主成分とする金属材料は、ジルコニウムを0.15重量%以下含むことを特徴とする請求項22に記載の金属部材の製造方法。   The method for producing a metal member according to claim 22, wherein the metal material mainly composed of aluminum contains 0.15 wt% or less of zirconium. 前記アルミニウムを主成分とする金属材料はアルミニウム、マグネシウムおよびジルコニウムを除く元素の総含有量が1重量%以下であることを特徴とする請求項22又は23に記載の金属部材の製造方法。   The method for producing a metal member according to claim 22 or 23, wherein the metal material mainly composed of aluminum has a total content of elements other than aluminum, magnesium and zirconium of 1 wt% or less. 前記アルミニウムを主成分とする金属材料は、アルミニウム、マグネシウムおよびジルコニウムを除く元素の含有量がいずれも0.01重量%以下であることを特徴とする請求項24に記載の金属部材の製造方法。   25. The method for producing a metal member according to claim 24, wherein the metal material containing aluminum as a main component has a content of elements other than aluminum, magnesium and zirconium of 0.01% by weight or less. 請求項1〜25のいずれか1つに記載された製造方法によって形成された膜の厚さが10nm以上10μm以下であり、前記膜からの放出水分量が1E18分子/cm以下である金属酸化物膜を表面に有する金属部材。 Metal oxidation in which the thickness of the film formed by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 25 is 10 nm or more and 10 μm or less, and the amount of water released from the film is 1E18 molecule / cm 2 or less. A metal member having a material film on its surface.
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