JPH1143734A

JPH1143734A - ガス耐食性とプラズマ耐食性に優れるアルマイト皮膜形成性および耐熱性に優れた半導体製造装置用Ａｌ合金および半導体製造装置用材料

Info

Publication number: JPH1143734A
Application number: JP19714897A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yanagawa; 政洋柳川; Atsushi Hisamoto; 淳久本; Kazuhisa Kawada; 和久河田; Toshiyuki Tanaka; 敏行田中
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 1999-02-16
Anticipated expiration: 2017-07-23
Also published as: JP3746878B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ガスやプラズマに対する耐食性および耐熱性
に優れる構造を有するアルマイト皮膜を形成することが
できる半導体製造装置用Al合金を提供する。【解決手段】合金成分として、Mn:0.3〜1.5%、Cu:0.3
〜1.5%、Fe:0.1〜1.0%、を含有し、残部Alおよび不可避
的不純物からなり、かつ平均結晶粒径が50μm 以下であ
る半導体製造装置用Al合金およびこのAl合金表面にアル
マイト皮膜を形成した半導体製造装置用材料である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置用のア
ルミニウム( 以下、Alと言う）合金に関し、更には、こ
のAl合金表面にアルマイト皮膜を形成したガス腐食性と
プラズマ耐食性および耐熱性に優れた半導体製造装置用
材料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】CVD やPVD などの化学的或いは物理的真
空蒸着装置、またはドライエッチング装置などの半導体
製造装置は、ヒーターブロック、チャンバーウォール、
ライナー、真空チャック、サセプタ、ガス拡散板などの
主要部材から構成される。半導体製造装置の内部には、
反応ガスとしてClやF などのハロゲン元素を含む腐食性
のガスが導入されるため、これらの主要部材には、これ
ら腐食性のガスに対する耐食性 (ガス耐食性) が要求さ
れる。また、プラズマCVD 装置などの場合には、前記腐
食性のガスに加えて、ハロゲン系のプラズマも発生する
ので、このプラズマに対する腐食性 (プラズマ耐食性)
が要求される。

【０００３】更に、前記半導体製造装置の中でも、特に
ヒーターブロック、チャンバーウォールなどは、半導体
製造のプロセス条件により、使用中に200 〜450 ℃の温
度域での熱サイクル（使用温度の上昇と下降の繰り返
し）を数多く受ける。このため、この熱サイクルによる
使用材料の内部組織の変化( 結晶粒の異常粒成長や析出
物の粗大化など) が生じないこと (耐熱性) が要求され
る。また、この他熱伝導性に優れ、軽量であることも、
使用材料選択の重要な要素となっている。

【０００４】従来から、この種材料としては、ステンレ
ス鋼が用いられてきた。しかし、近年の半導体製造装置
の高効率化やコンパクト化の要求に伴い、ステンレス鋼
を使用した部材では、熱伝導性が不十分で装置作動時に
時間を要する、また重量も大きく装置全体が重量化する
ことなどが問題になっている。しかも、ステンレス鋼に
含まれるNiやCrなどの重金属が何らかの要因でプロセス
中に放出されて汚染源となり、半導体製品の品質を劣化
させるという問題もある。

【０００５】このため、軽量で、熱伝導性が高いAl合金
が、このステンレス鋼に代えて用いられるようになって
いる。用いられているAl合金としては、Mn:1.0〜1.5%-C
u:0.05〜0.20% などを含むJIS 3003Al合金、Mg:2.2〜2.
8%-Cr:0.15〜0.35% などを含むJIS 5052Al合金、Cu:0.1
5 〜0.40%-Mg:0.8〜1.2%-Cr:0.04〜0.35% などを含むJI
S 6061Al合金等がある。これらのAl合金の中でも、例え
ばJIS 3003Al合金は、前記耐熱性を必要とするヒーター
ブロック用などの材料として実際に用いられている。し
かし、このJIS 3003Al合金は、必須添加元素として、Mn
を高濃度に含んでいる。そして、このMnは、前記熱サイ
クルによる使用材料の内部組織の変化による強度等の機
械的性質の劣化( 耐熱性) に対しては効果があるもの
の、前記腐食性のガスやプラズマに対しての耐食性が悪
いという問題がある。また、このJIS 3003Al合金に限ら
ず、前記既存のAl合金表面は、前記腐食性のガスやプラ
ズマに対して耐食性が優れる訳ではない。したがって、
Al合金を半導体製造装置の材料として適用するために
は、このガスやプラズマに対する耐食性を改善すること
が必須の条件となる。そして、このガスやプラズマに対
する耐食性を有するためには、Al合金表面に何らかの表
面処理を施す必要性がある。

【０００６】そこで、ガスやプラズマに対する耐食性を
上げるために、これらの耐食性に優れたアルマイト(Al₂
O₃) 皮膜を、前記Al合金表面に形成する技術が、特公平
5 −53870 号で提案されている。ただ、このアルマイト
皮膜も、皮膜の膜質によって、前記ガスやプラズマに対
する耐食性が大きく異なるため、アルマイト皮膜の膜質
を向上させる試みも種々提案されている。例えば、特開
平8-144088号や特開平8-144089号公報では、陽極酸化に
よりアルマイト皮膜を形成する際、陽極酸化の初期電圧
より終期電圧を高くすることが提案されている。また、
特開平8-260195号や特開平8-260196号公報では、まずポ
ーラス型陽極酸化処理を施し、次いで非ポーラス型陽極
酸化処理を施こすことが提案されている。

【０００７】この陽極酸化処理に関する従来技術は、い
ずれも、図1 に示す通り、基材アルミニウム合金1 の表
面に、電解開始とともにポア3 と呼ばれる凹部を形成し
ながらAl合金1 の深さ方向に成長するセル2 からなるポ
ーラス層4 と、ポアの無いバリア層5 からなる陽極酸化
(アルマイト) 皮膜6 を設けることを基本としている。
そして、このポアの無いバリア層5 がガス透過性を有し
ないからガスやプラズマが、Al合金1 と接触するのを防
止している。また、特開平8-193295号公報などでは、こ
の2 重構造のアルマイト皮膜のプラズマに対する耐食性
を更に向上させるため、ポーラス層4 の表面側のポア径
をできるだけ小さくする一方、皮膜の割れや剥離を抑制
するため、ポーラス層4 の基材側のポア径をできるだけ
大きくし、かつガスに対する耐食性を向上させるため、
バリア層5 を厚く形成することが提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記ポーラス層とポア
の無いバリア層とを有する乃至更にポーラス層の表面側
のポア径やセル径をできるだけ小さくしたアルマイト皮
膜は、確かに、前記ガスやプラズマに対する耐食性に優
れる。しかし、本発明者らが知見したところによれば、
実際に、前記従来技術の陽極酸化処理によって得られた
アルマイト皮膜は、必ずしも前記ガスやプラズマに対す
る耐食性に優れるとは限らない。これは、アルマイト皮
膜の膜質や密着性が母材乃至基材であるAl合金の組成や
組織に大きな影響を受け、前記ガスやプラズマに対する
耐食性に優れたアルマイト皮膜乃至アルマイト皮膜の密
着性が、陽極酸化処理条件のみによっては得られにくい
からである。また、本発明が対象とする半導体の製造装
置用材料に対する耐食性や耐熱性の要求 (課題) も、近
年益々厳しくなっている。特に、半導体の製造装置用部
材では、半導体の製造のプロセス条件により、前記した
通り、使用中に高温域での熱サイクルを数多く受けると
いう厳しい使用環境下にある。このため、半導体の製造
装置部材では、この熱サイクル下で、しかも、前記ガス
やプラズマの腐食環境下にあっても、実施例で後述する
耐ハロゲンガス腐食性試験、耐プラズマ腐食性試
験、熱サイクル組織安定性評価試験の基準を満たす、
高温熱サイクルおよび腐食環境下での優れた耐食性や耐
熱性が要求される。

【０００９】本発明はこの様な事情に着目してなされた
ものであって、その目的は、前記ガスやプラズマに対す
る耐食性および耐熱性に優れるアルマイト皮膜を形成す
ることができ、かつ耐熱性に優れた新規な組成や組織の
Al合金を提供しようとするものである。また、このAl合
金表面にアルマイト皮膜を形成した、特に高温熱サイク
ルおよび腐食環境下での、ガス耐食性とプラズマ耐食性
および耐熱性に優れた半導体製造装置用材料を提供しよ
うとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の要旨は、半導体製造装置用Al合金の合金成
分を、Mn:0.3〜1.5% (質量% 、以下同じ) 、Cu:0.3〜1.
5%、Fe:0.1〜1.0%、を含有し、残部Alおよび不可避的不
純物からなるものとするとともに、組織の平均結晶粒径
を50μm 以下とすることである。

【００１１】また、本発明の合金成分として、更にMg:
0.3〜1.2%、Si:0.3〜1.5%を含有しても良く、また更にC
r:0.05 〜0.3%、Zr:0.05 〜0.3%の内から一種または二
種を含有しても良い。

【００１２】更に、これら耐熱性と前記ガスやプラズマ
に対する耐食性に優れる構造のアルマイト皮膜形成性に
優れたAl合金表面に、目的とするポーラス層とポアの無
いバリア層とを有するアルマイト皮膜を密着性良く形成
して、特に高温熱サイクルおよび腐食環境下での、ガス
耐食性とプラズマ耐食性および耐熱性に優れた半導体製
造装置用材料とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明Al合金における、必須成分
について説明する。まず、MnはAl合金マトリックス中で
熱的に安定な化合物であるAl₆Mn あるいはAl₆(Mn、Fe)
を形成し、熱サイクルによるAl合金の内部組織の変化に
よる強度等の機械的性質の劣化( 結晶粒の異常粒成長や
析出物の粗大化など) を抑制する効果を有する。Mnの含
有量が0.3%未満ではこの効果がなく、Mnの含有量が多い
ほど効果を発揮するので、1.0%以上の含有が好ましい。
しかし、一方でMnの含有量が1.5%を越えると、粗大な前
記化合物が形成され、却って、熱サイクルによる前記Al
合金の内部組織の変化を助長する。また、ガスやプラズ
マに対する耐食性を劣化させる。したがって、Mnの含有
量は0.3 〜1.5%の範囲、好ましくは1.0 〜1.5%の範囲と
する。

【００１４】Cuは本発明Al合金において、最も特徴的な
元素である。Cuは、前記図1 に示したアルマイト皮膜の
二重構造を保証し、しかもポーラス層4 の表面側のポア
径をできるだけ小さくする一方、ポーラス層4 の基材側
のポア径をできるだけ大きくし、バリア層5 を厚く形成
したアルマイト皮膜6 を、基材Al合金1 の表面に設ける
効果を有する。このCuによる良好なアルマイト皮膜形成
効果のメカニズムは、Cuの含有により、ポーラス層のポ
アがセル界面にも形成され、熱サイクルが加わった時に
緩衝の役割を果たし、皮膜の割れを抑制するものと推考
される。そして、このようなアルマイト皮膜とすること
により、前記ガスやプラズマに対する耐食性に優れ、か
つ密着性や耐熱性にも優れた皮膜とすることができる。
Cu含有量が0.3%未満ではこの効果がなく、Cuの含有量が
多いほどこの良好なアルマイト皮膜形成効果を発揮する
ので、1.0%以上の含有が好ましい。しかし、一方でCuの
含有量が1.5%を越えると、粗大な化合物が形成され、却
って、前記良好なアルマイト皮膜の形成効果が無くな
る。したがって、Cuの含有量は0.3 〜1.5%の範囲、好ま
しくは1.0 〜1.5%の範囲とする。

【００１５】Feは、前記Mnとともに、熱的に安定な化合
物であるAl₆(Mn、Fe) を形成し、熱サイクルによるAl合
金の内部組織の変化による強度等の機械的性質の劣化(
結晶粒の異常粒成長や析出物の粗大化など) を抑制する
効果および平均結晶粒径の細粒化効果を有する。Feの含
有量が0.1%未満ではこの効果がなく、Feの含有量が多い
ほど効果を発揮するので、0.7%以上の含有が好ましい。
しかし、一方でFeの含有量が1.0%を越えると、粗大な前
記化合物が形成され、却って、熱サイクルによる前記Al
合金の内部組織の変化を助長し、結晶粒径の細粒化効果
も少なくなり、かつ材料の加工硬化が大きくなり、冷間
圧延性や成形加工性を低下させる。また、ガスやプラズ
マに対する耐食性を劣化させる。したがって、Feの含有
量は0.1〜1.0%の範囲、好ましくは0.7 〜1.0%の範囲と
する。

【００１６】次に、本発明における選択的添加元素とし
ての、Mg、Si、Cr、Zrについて説明する。MgとSiは、Al
合金マトリックス中で微細なMg₂Si を析出させ、この微
細なMg₂Si が前記ガスやプラズマに対する耐食性に優
れ、かつ熱サイクルによる皮膜の割れ性や密着性にも優
れたアルマイト皮膜を形成する効果を有する。よって、
アルマイト皮膜のこの特性を更に向上させたい場合に選
択的に含有させる。MgとSiの含有量が各々0.3%未満では
この効果がなく、また一方でSiの含有量が1.5%を越え、
かつMgの含有量が1.2%を越えると、粗大な化合物が形成
され、却って、前記アルマイト皮膜の形成効果が無くな
る。また、Siの含有量が1.5%を越えると、平均結晶粒径
の微細化にも悪影響を及ぼす。したがって、MgとSiの含
有量は、各々0.3 〜1.2%、0.3 〜1.5%の範囲とする。

【００１７】CrとZrは、Al合金マトリックス中で微細な
Al₃Cr あるいはAl₃Zr を析出させ、この微細なAl₃Cr あ
るいはAl₃Zr が熱サイクルによるAl合金の内部組織の変
化による強度等の機械的性質の劣化( 結晶粒の異常粒成
長や析出物の粗大化など) を抑制する効果を有する。よ
って、Al合金のこの特性を更に向上させたい場合に選択
的に一種または二種を含有させる。CrとZrの含有量が各
々0.05% 未満ではこの効果がなく、また一方でCrとZrの
含有量が各々0.3%を越えると、粗大な化合物が形成さ
れ、却って、前記Al合金の耐熱性効果を阻害する。した
がって、CrとZrの含有量は、各々0.05〜0.3%の範囲とす
る。

【００１８】次に、本発明Al合金における平均結晶粒径
の特定について説明する。Al合金における結晶粒径も、
アルマイト皮膜の膜質に重大な影響を与え、密着性や耐
熱性に優れた健全なアルマイト皮膜を設けるためには、
Al合金組織の平均結晶粒径を50μm 以下とする必要があ
る。平均結晶粒径が微細なほど前記効果は向上し、この
点からは、30μm 以下とすることが好ましい。平均結晶
粒径が50μm を越えた場合、アルマイト皮膜の密着性が
低下し、半導体製造装置としての使用中に熱サイクルに
よるアルマイト皮膜の割れ発生の可能性も大きくなる。
なお、本発明Al合金における平均結晶粒径の測定は、伸
銅品の結晶粒度試験方法であるJIS H 0501により、Al合
金表面を研磨して光学顕微鏡により観察し、平均結晶粒
径を計算して行う。

【００１９】また、本発明では、Al合金表面に陽極酸化
によりアルマイト皮膜を形成して、ガス耐食性とプラズ
マ耐食性および耐熱性に優れた半導体製造装置用材料と
する。この際、形成するアルマイト皮膜は、硫酸やしゅ
う酸などの電解液によるポーラス層とポアの無いバリア
層とを有するアルマイト皮膜であっても、ほう酸などの
電解液によるバリア層を主体とするアルマイト皮膜でも
良い。しかし、これらの効果を確実に保証し、より高い
効果を発揮させるためには、前記ガスやプラズマに対す
る耐食性および耐熱性に優れるポーラス層とポアの無い
バリア層とを有するアルマイト皮膜を形成することが好
ましい。そして、更に、ポーラス層の表面側のポア径を
できるだけ小さくする一方、ポーラス層の基材側のポア
径をできるだけ大きくし、更にバリア層を厚く形成した
アルマイト皮膜を形成することがより好ましい。具体的
には、表面側のポア径を80nm以下とし、基材側のポア径
をこれより大きくすることが好ましく、また、バリア層
を50nm以上の厚みとすることが好ましい。このようなア
ルマイト皮膜とすることにより、半導体製造装置として
の使用中に、アルマイト皮膜とハロゲンなどの腐食性ガ
スやプラズマが接触した時に生じる応力や体積変化を緩
和することができ、その結果、腐食や損傷の起点となる
皮膜の割れや剥離を抑制して、優れたガス耐食性とプラ
ズマ耐食性および耐熱性を発揮する。

【００２０】また、このアルマイト皮膜全体の厚みは、
アルマイト皮膜の前記優れた耐食性および耐熱性を発揮
させるためには、0.05μm 以上が好ましく、0.1 μm 以
上であればより好ましい。但し、皮膜の厚みが厚すぎる
と、内部応力の影響により割れを生じて、表面の被覆が
不十分となったり、皮膜の剥離を引き起して、却って皮
膜性能を阻害するので50μm 以下とすることが好まし
い。

【００２１】更に、本発明に係るAl合金乃至半導体製造
装置用材料の製造方法について説明する。まず、本発明
に係るAl合金は、前記本発明の成分範囲内に調整された
Al合金鋳塊を、例えば、連続鋳造圧延法、半連続鋳造法
（ＤＣ鋳造法）等の通常の溶解鋳造法を適宜選択して製
造する。次いで、このAl合金鋳塊に常法により均質化熱
処理を施す。この均質化温度が450 ℃未満では、鋳塊の
均質化が不十分となり、熱間圧延時に耳割れを招く場合
がある。一方、550 ℃の温度を超えて均質化処理を施す
と、バーニング等が発生し表面性状等の不具合を招く場
合がある。したがって、熱間圧延性を良くするためには
均質化処理温度を450 〜550 ℃の範囲とすることが好ま
しい。

【００２２】そして、均質化処理を施したAl合金鋳塊
を、好ましくは、終了温度250 ℃以下で熱間圧延を行
う。この熱間圧延終了温度は、Al合金の平均結晶粒径に
影響を与える。熱間圧延終了温度が250 ℃を超えると、
結晶粒径が大きくなり過ぎ、本発明で規定する50μm 以
下の平均結晶粒径が得られない場合がある。但し、200
℃未満の熱間圧延終了温度では、材料の圧延性が低下
し、圧延自体が困難になるため、下限の温度は200 ℃と
することが好ましい。この熱間圧延により所定の最終製
品板厚として、必要により仕上げ焼鈍を行い、Al合金板
とする。仕上げ焼鈍では、前記本発明で規定する50μm
以下の平均結晶粒径が得られるような条件で行う。な
お、必要により、常法により、バッチ炉、連続焼鈍炉等
で中間熱処理をしつつ、冷間圧延を行って所定の最終板
厚としても良いが、Al合金板の製造コストを考慮する
と、冷間圧延によらず、熱間圧延において所定の最終製
品板厚とすることが好ましい。

【００２３】次に、半導体製造装置用材料として、この
Al合金板にアルマイト皮膜形成のための陽極酸化処理を
行う。陽極酸化処理は、通常の方法で良く、硫酸、りん
酸、クロム酸などの無機酸や、ギ酸やしゅう酸などの有
機酸などの電解液が適宜使用される。ただ、陽極酸化の
電解電圧を広い範囲で制御できる点から、しゅう酸を1g
/l以上含有する電解液が好ましい。そして、陽極酸化の
電解電圧は、5 〜200Vの範囲から選択する。本発明Al合
金は、前記ガスやプラズマに対する耐食性や耐熱性およ
び密着性に優れた二重構造を有するアルマイト皮膜を、
通常の陽極酸化処理の範囲にて形成しうる点（従来のAl
合金では、通常の陽極酸化処理の範囲では二重構造を有
するアルマイト皮膜を形成し得ない）で優れている。し
かし、前記ポーラス層とポアの無いバリア層との二重構
造を有するアルマイト皮膜を形成するとともに、更に、
ポーラス層4 の表面側のポア径やセル径をできるだけ小
さくする一方、ポーラス層4 の基材側のポア径をできる
だけ大きくし、バリア層5を厚くしたアルマイト皮膜を
形成し、より優れたガスやプラズマに対する耐食性や耐
熱性および密着性を発揮させるために好ましい。具体的
には、表面側のポア径を80nm以下とし、基材側のポア径
をこれより大きくすることが好ましく、また、バリア層
を50nm以上とすることが好ましい。このような陽極酸化
皮膜とすることにより、使用中に、陽極酸化皮膜とハロ
ゲンなどの腐食性ガスやプラズマが接触した時に生じる
応力や体積変化を緩和することができ、その結果、腐食
や損傷の起点となる皮膜の割れや剥離を抑制して、高温
熱サイクルおよび腐食環境下でのAl合金表面と優れた密
着性を発揮するとともに、結果として、優れたガス耐食
性とプラズマ耐食性を発揮する。

【００２４】ポーラス層の表面側のポア径やセル径をで
きるだけ小さくする乃至バリア層を厚くする方法は、前
記特開平8-144088号や特開平8-260196号公報に開示され
た陽極酸化方法により行って良い。より具体的には、前
記特開平8-144088号公報のように、陽極酸化の初期電圧
を50V 以下とするとともに陽極酸化の終期電圧を50V以
上と高くして、電解電圧を連続的に変化させて形成して
も良く、また、特開平8-260196号公報のように、まず、
硫酸、りん酸、クロム酸などの溶液 (電解液)で5 〜200
Vの電解電圧により、ポアを有するポーラス層皮膜形成
のためのポーラス型陽極酸化処理を施し、次いで、ほう
酸系、りん酸系、フタル酸系、アジピン酸系、炭酸系、
クエン酸系、酒石酸系などの溶液 (電解液) で60〜500V
の電解電圧により、ポアの無いバリア層皮膜形成のため
の非ポーラス型陽極酸化処理を施こす方法もある。

【００２５】

【実施例】表1 、2 に示す組成のAl合金鋳塊をＤＣ鋳造
法により溶製後、450 〜550 ℃の範囲で均質化処理を施
し、終了温度250 ℃以下で熱間圧延し、5mm の板厚のAl
合金板とした。その後仕上げ焼鈍にて、表1 に示す平均
結晶粒径に調整した後、通常の陽極酸化処理として、し
ゅう酸を10g/l 含有する電解液で、電解電圧を80 Vにて
陽極酸化を行い、1 μm 厚みのアルマイト皮膜を設け
た。このアルマイト皮膜を設けたAl合金板に対し、耐
ハロゲンガス腐食性試験、耐プラズマ腐食性試験、
熱サイクル組織安定性評価試験、を各々行った。これら
の結果を表1 、2 に示す。

【００２６】耐ハロゲンガス腐食性試験は、半導体製
造装置での実際の使用条件に合わせ、前記アルマイト皮
膜を設けたAl合金板の試験片と5%Cl₂-Ar混合ガスとを13
0 ℃で1 時間接触させ、その後の試験片の最大塩素侵入
深さを調べた。そしてテープ剥離試験も行って、アルマ
イト皮膜の剥離が無いことを前提に、最大塩素侵入深さ
が、30μm 未満のものを◎、30μm 以上50μm 未満のも
のを○、50μm 以上100 μm 未満のものを△、アルマイ
ト皮膜の剥離が生じている乃至最大塩素侵入深さが100
μm 以上のものを×として評価した。

【００２７】耐プラズマ腐食性試験は、半導体製造装
置での実際の使用条件に合わせ、前記アルマイト皮膜を
設けたAl合金板の試験片に、低バイアス条件下で15分間
の塩素プラズマを照射し、前記耐ハロゲンガス腐食性
試験と同様に、その後の試験片の最大塩素侵入深さを調
べた。最大塩素侵入深さが、30μm 未満のものを◎、30
μm 以上50μm 未満のものを○、50μm 以上100 μm 未
満のものを△、100 μm 以上のものを×として評価し
た。

【００２８】熱サイクル組織安定性評価試験は、半導
体製造装置での実際の使用条件に合わせ、前記アルマイ
ト皮膜を設けたAl合金板の試験片に、200 ℃から450 ℃
の温度範囲での熱サイクル( 昇温速度と降温速度は40℃
/hr とし、450 ℃の最高温度で1 時間保持) を10回負荷
し、その後の試験片のミクロ組織を光学顕微鏡で観察し
た。そしてこの組織観察の結果、組織変化が無いものを
○、結晶粒径や析出物径がわずかに増大したものを△、
結晶粒径や析出物径が大きく増大したものを×として評
価した。

【００２９】表1 から明らかな通り、発明例No.1〜13
は、耐ハロゲンガス腐食性試験、耐プラズマ腐食性
試験、熱サイクル組織安定性評価試験のいずれにおい
ても、優れた結果が得られている。その中でも、Mn含有
量が1.0%以上、Fe含有量が0.7%以上、Cu含有量が1.0%以
上と比較的多く、また平均結晶粒径が30μm 以下とより
細かいNo.2、3 、7 、8 、11〜13の例が、特に高温熱サ
イクルおよび腐食環境下での、ガス耐食性とプラズマ耐
食性に優れている。これらは前記したMnやFe含有による
Al合金マトリックスの耐熱性向上効果と、Cu含有や平均
結晶粒径の微細化による前記ガス耐食性やプラズマ耐食
性および密着性や耐熱性に優れた前記ポーラス層とポア
の無いバリア層とを有するアルマイト皮膜構造の形成効
果との相乗作用によるものと考えられる。実際に、発明
例No.1〜13の試験片のアルマイト皮膜構造を電子顕微鏡
により組織観察した結果、発明例はいずれも図1 に示す
ポーラス層とポアの無いバリア層とを有するアルマイト
皮膜構造となっていた。

【００３０】これに対し、表2 から明らかな通り、比較
例No.14 〜29は、耐ハロゲンガス腐食性試験、耐プ
ラズマ腐食性試験、熱サイクル組織安定性評価試験の
いずれにおいても、発明例よりも劣っている。より具体
的には、No.14 、15はMn含有量が本発明で規定する範囲
の上限および下限よりはずれている。No.16 、17はFe含
有量が本発明で規定する範囲の上限および下限よりはず
れている。No.18 、19はCu含有量が本発明で規定する範
囲の上限および下限よりはずれている。No.20、27はAl
合金成分は本発明範囲内であるものの、平均結晶粒径が
本発明で規定する範囲の上限よりはずれる。No.21 〜26
は、Mg、Si、Cr、Zrなどの選択的添加元素を含むもの
の、Mn、Fe、Cuの含有量が、各々本発明で規定する範囲
の上限および下限よりはずれている。更に、No.28 、29
は、Cr、Zrの選択的添加元素の含有量が、各々本発明で
規定する範囲の上限よりはずれている。

【００３１】この比較例の中でも、特に、CuやFe含有量
が本発明で規定する範囲の下限よりはずれているNo.16
、18、23、25および平均結晶粒径が本発明で規定する
範囲の上限よりはずれるNo.20 、27は、Al合金マトリッ
クスの耐熱性に対し、あるいはAl合金マトリックスの耐
熱性ともども、ガス耐食性とプラズマ耐食性に劣ってい
る。実際に、比較例No.14 〜29の試験片のアルマイト皮
膜構造を電子顕微鏡により組織観察した結果、比較例は
いずれも図1 に示すポーラス層とポアの無いバリア層と
を有するアルマイト皮膜構造となっておらず、ポーラス
層からなるアルマイト皮膜構造となっていた。したがっ
て、比較例はいずれも、ポーラス層からなるアルマイト
皮膜構造としても性能的に劣った皮膜となっていると言
える。そして、これらの点から、本発明におけるCuやFe
含有および平均結晶粒径の微細化が、前記ガス耐食性や
プラズマ耐食性および密着性や耐熱性に優れたアルマイ
ト皮膜構造の形成のために重要であることが分かる。

【００３２】このように、本発明材料は、半導体や液晶
などの製造に用いられる半導体製造装置の中でも、特に
高温熱サイクルおよび腐食環境下に曝される主要部材で
ある、ヒーターブロック、チャンバー、ライナー、真空
チャック、静電チャック、クランパー、ベローズ、ベロ
ーズカバー、サセプタ、ガス拡散板、電極などの部材に
好適に用いることができる。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】

【発明の効果】本発明に係る半導体製造装置用Al合金お
よび材料によれば、CVD やPVD などの化学的或いは物理
的真空蒸着装置、またはドライエッチング装置等の、半
導体や液晶の製造に用いられる半導体製造装置用の部材
として好適な、ガス耐食性やプラズマ耐食性および耐熱
性に優れた半導体製造装置用材料を提供することができ
る。従って、これら半導体製造装置の高効率化及び軽量
化上を促進し、更に半導体や液晶の高効率での生産を可
能にする等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】陽極酸化皮膜の概略構造を示す一部断面説明図
である。

【符号の説明】

1:Al合金基材 2:セル 3:
ポア 4:ポーラス層 5:バリア層 6:
アルマイト皮膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 21/3065 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ (72)発明者田中敏行神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】合金成分として、Mn:0.3〜1.5%、Cu:0.3
〜1.5%、Fe:0.1〜1.0%、を含有し、残部Alおよび不可避
的不純物からなり、かつ平均結晶粒径が50μm 以下であ
ることを特徴とするガス耐食性とプラズマ耐食性に優れ
るアルマイト皮膜形成性および耐熱性に優れた半導体製
造装置用Al合金。
【請求項２】合金成分として、更にMg:0.3〜1.2%、S
i:0.3〜1.5%を含有する請求項１に記載のガス耐食性と
プラズマ耐食性に優れるアルマイト皮膜形成性および耐
熱性に優れた半導体製造装置用Al合金。
【請求項３】合金成分として、更にCr:0.05 〜0.3%、
Zr:0.05 〜0.3%の内から一種または二種を含有する請求
項１または２に記載のガス耐食性とプラズマ耐食性に優
れるアルマイト皮膜形成性および耐熱性に優れた半導体
製造装置用Al合金。
【請求項４】前記合金成分の内、Mn:1.0〜1.5%を含有
する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガス耐食性
とプラズマ耐食性に優れるアルマイト皮膜形成性および
耐熱性に優れた半導体製造装置用Al合金。
【請求項５】前記合金成分の内、Cu:1.0〜1.5%を含有
する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガス耐食性
とプラズマ耐食性に優れるアルマイト皮膜形成性および
耐熱性に優れた半導体製造装置用Al合金。
【請求項６】前記合金成分の内、Fe:0.7〜1.0%を含有
する請求項１乃至５のいずれか１項に記載のガス耐食性
とプラズマ耐食性に優れるアルマイト皮膜形成性および
耐熱性に優れた半導体製造装置用Al合金。
【請求項７】前記平均結晶粒径が30μm 以下である請
求項１乃至６のいずれか１項に記載のガス耐食性とプラ
ズマ耐食性に優れるアルマイト皮膜形成性および耐熱性
に優れた半導体製造装置用Al合金。
【請求項８】請求項１乃至７のいずれかのAl合金の表
面にアルマイト皮膜を形成したガス耐食性とプラズマ耐
食性および耐熱性に優れた半導体製造装置用材料。
【請求項９】前記アルマイト皮膜がポーラス層とポア
の無いバリア層とを有する請求項８に記載のガス耐食性
とプラズマ耐食性および耐熱性に優れた半導体製造装置
用材料。
【請求項１０】前記アルマイト皮膜の厚みが、0.05〜
50μm の範囲である請求項９に記載のガス耐食性とプラ
ズマ耐食性および耐熱性に優れた半導体製造装置用材
料。
【請求項１１】前記半導体製造装置用材料が、Al合金
の熱間圧延板表面にアルマイト皮膜を形成したものであ
る請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のガス耐食性
とプラズマ耐食性および耐熱性に優れた半導体製造装置
用材料。