TWI408256B - Rare earth metal member and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本發明係關於一種由高純度稀土類金屬元素所構成的構件，特別是表面純度極高的稀土類金屬構件，更詳細地係關於適用於半導體製造裝置以及液晶製造裝置、有機EL製造裝置、無機EL製造裝置等的平面顯示器製造裝置用等、對鹵素系腐蝕性氣體或其電漿具有耐腐蝕性、全部由稀土類金屬所形成之稀土類金屬構件以及其製造方法。
鹵素系腐蝕性氣體環境下使用的半導體製造裝置、液晶製造裝置、有機以及無機EL製造裝置等的平面顯示器製造裝置，為了防止不純物對被處理物的污染，使用高純度材料，特別是其表面的純度非常重要。
於半導體的製造步驟，使用閘極蝕刻裝置、絕緣膜蝕刻裝置、光阻膜灰化裝置、濺鍍裝置、CVD裝置等。另一方面，於液晶製造步驟，使用形成薄膜電晶體用的蝕刻裝置等。所以，這些裝置，以細微加工之高聚集化等為目的，使用具備電漿的產生機構之構成。
這些製造步驟中，係以氟系、氯系等的鹵素系腐蝕性氣體作為處理氣體，由於其反應性高，被利用於上述的裝置。作為氟系氣體，例如SF6
、CF4
、CHF3
、ClF3
、HF、NF3
等，而且作為氯系氣體，例如Cl2
、BCl3
、HCl、CCl4
、SiCl4
等，導入這些氣體的環境中，若導入微波、高週波等，將這些氣體電漿化。暴露於這些鹵素系氣體或其電漿之裝置構件，被要求於表面具有極少的材料成分以外的金屬且高的耐腐蝕性。
對於如此的要求，傳統作為賦予對鹵素系氣體或其電漿之耐腐蝕性用的材料，使用石英、氧化鋁、氮化矽、氮化鋁等的陶瓷、氧皮鋁處理(Alumite treatment)膜或此等熱噴塗於基材表面，形成熱噴塗膜者。而且，於日本公開專利特開2002－241971號公報(專利文獻1)，提案在腐蝕性氣體下暴露於電漿的表面區域，形成週期表IIIA族的金屬層之耐電漿性構件，記載其層厚度為50~200μm的程度。
但是，上述陶瓷構件，有價格高、粒子殘留於表面的問題。如此的構件若在腐蝕性氣體下暴露於電漿，雖有程度上的差異，腐蝕仍慢慢地進行，因構成表面區域的結晶粒子脫離，產生所謂的粒子污染。亦即，脫離的粒子，附著於半導體晶圓、下部電極附近等，對蝕刻精度等有不良影響，具有所謂容易損害半導體的性能、信賴性的問題。
而且，上述陶瓷構件具有不導電的特徵，無法用於需要導電性之高週波接地材料等。於要求如此特性的部位，雖可使用鋁的氧皮鋁加工過的零件，但有壽命短，且產生大量的AlF粒子的問題。於如此的部位，近年可使用更耐鹵素電漿性之熱噴塗Y2
O3
的構件。
但是，近年的電漿環境，有變成更高能量的傾向，破壞電漿平衡，部分產生火花(spark)的問題。火花的原因之一被認為是將絕緣體熱噴塗於導電材料的表面，熱噴塗產生之細微的表面凹凸、連接底部的開孔(open bore)。因此，儘可能使表面的凹凸變小，雖然檢討使氣孔變小，但還沒有充分的對策。
作為解決該課題之手段，雖有設置具導電性的零件於電漿環境內，不發生火花地使直流成分由接地流出的構想，現狀是並沒有發現可以經得起該構想的構件。
於日本公開專利特開2002－241971號公報，雖提案於上述腐蝕性氣體下暴露於電漿之表面膜區域，形成週期表IIIA族的金屬層之耐電漿性構件，記載其層厚度為50~200μm，但沒有記載其電阻值。於半導體製造裝置，為了除去因其製程氣體與被處理物的反應而附著於腔體內的製造裝置構件之反應生成物，必須定期的洗淨。但是，耐腐蝕性構件為200μm程度的層狀的情況下，為除去反應生成物而進行研磨洗淨時，削除耐腐蝕層，容易露出基材，反覆使用時產生無法保持耐腐蝕性的問題。
近年，半導體裝置等已朝細微化以及大口徑化進展，亦即乾式製程，特別是蝕刻製程，持續使用低壓高密度電漿。使用該低壓高密度電漿的情況下，與傳統蝕刻的條件比較，對耐電漿性構件的影響變大，因電漿造成的腐蝕、起因於該腐蝕之構件成分的污染、以及起因於表面不純物之反應生成物的污染等的問題，變成非常顯著。
一般於半導體製造步驟，作為引起不良的不純物金屬元素，例如Na、K、Ca、Mg、Fe、Cr、Cu、Ni、Zn、Al等，特別是Fe、Cu、Ni、Zn、Cr成為問題。所以，除裝置構件，使用作為構件等的固定用的構件，當然要求具有耐電漿性。
再者，這些構件加工時，因所使用的切斷、研削等的金屬加工治具而污染構件表面，若在鹵素性電漿環境下使用如此的構件，成為粒子污染、腐蝕的原因。
本發明係以提供構件的全部由稀土類金屬所形成、非常經得起暴露於鹵素系氣體或其電漿、定期的洗淨所造成的耐腐蝕性不會降低且無表面污染之耐腐蝕性(耐電漿性)優異之稀土類金屬構件以及其製造方法為目的。
而且，本發明係以提供使用於半導體製造裝置、平面顯示器製造裝置等、對鹵素系腐蝕性氣體或其電漿具有充分的耐腐蝕性(耐電漿性)同時可抑制粒子的產生且兼具高導電性之稀土類金屬構件為目的。
本發明人等為達成上述目的，專心檢討的結果，發現其全部為稀土類金屬所形成的稀土類金屬構件，從最表面到深度2μm以內的部分之稀土類金屬元素以外的1種以上金屬元素的含量分別為100ppm以下之稀土類金屬構件，因其緻密、本體顯示耐腐蝕性，於其表面無需形成耐腐蝕層，耐鹵素性氣體、耐鹵素性電漿優異，有用於半導體製造裝置用、平面顯示器製造裝置用等，更進一步該構件，因其構件本體具有耐腐蝕性，不因反覆洗淨之損傷而使耐腐蝕性能降低。而且，發現可提供使用稀土類金屬元素以外的1種以上金屬元素的含量分別為100ppm以下之稀土類金屬構件，製造鑄塊、加工後，以檸檬酸、酒石酸等的有機酸封鎖劑溶液洗淨，可從加工過的稀土類金屬構件表面除去加工污染，可防止與鹵素系氣體的反應生成物所造成的對被處理物的污染，具有與塊狀同等的表面純度，並且因為由稀土類金屬元素所構成，具有表面電阻率為1×10－ 5
~1×102
Ω/的導電性，有用於半導體製造裝置用構件、平面顯示器製造裝置用構件等之上述稀土類金屬構件。
而且，本發明人等發現由稀土類金屬的鑄塊機械加工所得之具有依據ISO規格、UNIFY規格或英吋規格之螺旋狀的溝槽之稀土類金屬構件，因其緻密、其本體顯示耐腐蝕性，於表面無需形成耐腐蝕層，耐鹵素性電漿優異，適合用於半導體製造裝置用構件等的固定用構件等。而且，即使對該構件要求導電性，因固定用構件可以導電性高的稀土類金屬製成，而不妨礙其功能，然而傳統的耐電漿性構件，於取用時因工具而使金屬層剝離，不能有複雜的形狀，因本發明構件的全部皆以稀土類金屬製成，不會有如此的問題，因而完成本發明。
亦即，本發明係提供(1)稀土類金屬構件，係全部為稀土類金屬所形成的稀土類金屬構件，其特徵為從最表面到深度2μm以內的部分之稀土類金屬元素以外的1種以上金屬元素的含量分別為100ppm以下。
(2)如(1)記載之稀土類金屬構件，其中該稀土類金屬元素為選自Y、Sc、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb以及Lu所成群的1種或2種以上。
(3)如(1)或(2)記載之稀土類金屬構件，其中該稀土類金屬元素以外的金屬元素為選自Na、K、Ca、Mg、Fe、Cr、Cu、Ni、Zn以及Al所成群的元素。
(4)如(1)、(2)或(3)記載之稀土類金屬構件，其中從最表面到深度300μm為止的部分之稀土類金屬元素以外的金屬元素的含量分別為100ppm以下。
(5)稀土類金屬構件，係全部為稀土類金屬所形成的稀土類金屬構件，其特徵為稀土類金屬元素以外的1種以上金屬元素的含量分別為100ppm以下。
(6)如(1)至(5)中任一項所記載之稀土類金屬構件，係藉由稀土類金屬元素以外的1種以上金屬元素的含量分別為100ppm以下之稀土類金屬所得的鑄塊加工所構成。
(7)如(1)至(6)中任一項所記載之稀土類金屬構件，其中該構件為稀土類金屬元素的多結晶體，構成多結晶體的結晶粒的結晶直徑為3mm以上。
(8)如(1)至(7)中任一項所記載之稀土類金屬構件，其係用於半導體製造裝置或平面顯示器的製造裝置。
(9)如(8)記載之稀土類金屬構件，係使用於鹵素系氣體或鹵素系電漿環境下。
(10)如(1)至(9)中任一項所記載之稀土類金屬構件之製造方法，其特徵為藉由稀土類金屬元素以外的1種以上金屬元素的含量分別為100ppm以下之稀土類金屬所得的鑄塊加工後，以有機酸系封鎖劑洗淨。
(11)如(10)記載之稀土類金屬構件之製造方法，其中該有機酸系封鎖劑為選自檸檬酸、檸檬酸單銨、葡萄糖酸、甘醇酸(glycolic acid)、硝酸3乙酸鹽、乙二胺4乙酸、二乙烯基三胺基五乙酸、二羥基乙烯基甘胺酸、三乙醇胺、羥基乙烯基二胺基4乙酸、L－抗壞血酸(L－ascorbic acid)、蘋果酸、酒石酸、草酸、沒食子酸、甘油酸、羥基丁酸、乙醛酸以及這些的鹽所成群。
藉由使用上述稀土類金屬元素以外的1種以上金屬元素的含量分別為100ppm以下之稀土類金屬製成的構件，加工後的稀土類金屬構件以有機酸系封鎖劑洗淨，可提供表面純度高、結晶徑大、粒界少、耐鹵素性(耐腐蝕性)優異之稀土類金屬構件。
而且，本發明係提供(12)稀土類金屬構件，係具有根據ISO規格、UNIFY規格或英吋規格之螺旋狀的溝槽。
(13)如(12)記載之稀土類金屬構件，其中該稀土類金屬元素為選自Y、Sc、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb以及Lu所成群的1種或2種以上。
(14)如(12)或(13)記載之稀土類金屬構件，係為螺絲、螺栓或螺帽。
上述具有螺旋狀的溝槽之本發明的稀土類金屬構件，可提高對鹵素系腐蝕性氣體或其電漿之耐腐蝕性，用於半導體製造裝置、平面顯示器製造裝置時，可抑制因電漿蝕刻造成的粒子污染。所以，可有效率地生產高品質的製品。
本發明的構件，其全部為稀土類金屬所形成的稀土類金屬構件，從最表面到深度2μm以內的部分之稀土類金屬元素以外的1種以上金屬元素的含量分別為100ppm以下之稀土類金屬構件。
作為本發明的構件所使用的稀土類金屬元素，較理想為選自Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb以及Lu的稀土類金屬元素，更理想為選自Y、Sc、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb以及Lu的稀土類金屬元素。這些的稀土類金屬元素，可單獨1種或組合2種以上使用。
此處，半導體製造步驟等，作為導致不良製品之金屬元素，例如Na、K、Ca、Mg、Fe、Cr、Cu、Ni、Zn、Al等，特別是Fe、Cu、Ni、Zn、Cr成為問題。包含於本發明的稀土類金屬構件之這些稀土類金屬元素以外的金屬元素的含量，從構件的最表面到深度2μm以內的部分分別為100ppm以下，較理想為60ppm以下。再者，Na、K、Ca、Mg、Cr、Zn分別為10 ppm以下較理想。若稀土類金屬元素以外的金屬元素的含量超過100ppm，半導體製品中的金屬污染超過容許量。
本發明的構件，從構件的最表面到深度300μm以內的部分。特別是稀土類金屬元素以外的金屬元素的含量在上述範圍內較理想。即使構件表面的上述金屬元素的含量少，若構件內部的含量過多，因上述金屬元素擴散而恐會產生污染，直到構件內部為止金屬元素含量少者較理想。
而且，本發明的構件，因使用稀土類金屬元素，導電性佳，其表面電阻率為1×10－ 5
~1×102
Ω/□較理想，更理想為1×10－ 5
~1×101
Ω/□。若表面電阻率太大，有接地不充分等、無法達到導電性構件的功能的情形。
然後，說明本發明的稀土類金屬構件的製造方法。
本發明的製造方法，首先將稀土類金屬元素以外的上述金屬元素的含量分別為100ppm以下之稀土類金屬溶解，以一般方法製成鑄塊。作為稀土類金屬的溶解方法，例如電子束溶解、電弧溶解、誘導溶解等。此時，溶解所得的稀土類金屬鑄塊中氧含量為0.03~2.0質量%較理想。氧含量比0.03質量%少時，鑄塊的硬度過低，本發明構件有機械加工困難的情形。而且，若超過2.0質量%，稀土類金屬的導電性有降低的情形。
然後，將上述鑄塊加工成所期望的形狀。作為加工方法，例如車床加工、銑製加工(milling)、線切割放電加工、雷射切割、精密沖裁(fine blanking)、切割(dicing)、平面化(planar)、水刀(water jet)等。
於加工後的構件，因加工面殘留加工治具造成的表面污染，必須除去這些污染。例如，銑製加工的工具造成Fe、Ni、Cr的污染，線切割放電加工造成Cu、Zn的污染等。
作為表面污染的除去方法，雖有例如研磨、超音波洗淨、無機酸洗淨、鹼洗淨，而研磨無法除去表面污染所擴散之污染。超音波洗淨雖可除去例如附著於表面的污染，無法除去以固定效果而刺入材料表面的污染，如固溶於主要材料的污染。無機酸洗淨，係於洗淨中於稀土類金屬表面形成的氧化膜取回金屬元素，無法完全除去這些金屬元素。鹼洗淨，例如以氨與過氧化氫的混合水溶液可除去不固溶於主要材料之Cu、Zn，但無法除去Fe等。對於洗淨方法，本發明人等專心檢討的結果，得知作為表面污染的除去方法，以有機酸系封鎖劑洗淨較理想。
作為有機酸系封鎖劑，例如檸檬酸、檸檬酸單銨、葡萄糖酸、甘醇酸(glycolic acid)、硝酸3乙酸鹽、乙二胺4乙酸、二乙烯基三胺基五乙酸、二羥基乙烯基甘胺酸、三乙醇胺、羥基乙烯基二胺基4乙酸、L－抗壞血酸(L－ascorbic acid)、蘋果酸、酒石酸、草酸、沒食子酸、甘油酸、羥基丁酸、乙醛酸以及此等的鹽類等。這些當中，以檸檬酸、酒石酸特別理想。
上述的有機酸系封鎖劑，使用以純水稀釋成為0.001~1莫耳/升，特別是0.05~0.5莫耳/升者較理想。若濃度過低，洗淨效果不足，若過高，有過度侵蝕構件，難以調整洗淨時間的情形。將加工後的構件浸漬於該溶液中，溶解除去表面污染物質。此時，藉由在超音波水槽中浸漬洗淨，可促進洗淨。浸漬的時間，依污染的程度，以30秒~30分鐘較理想。
浸漬後的構件，為了充分地除去附著部分(污染物質)，以純水進行水洗。為了充分地除去進入構件表面凹部之附著部分(污染物質)，在超音波水槽中洗淨者較理想。
可是，熔融稀土類金屬製造鑄塊時，不純物元素凝聚於結晶粒界。所以，在鹵素氣體環境下使用由粒界多的結晶構成的構件時，因鹵素氣體選擇性地蝕刻粒界，所以粒界少的金屬，亦即結晶徑大的稀土類金屬構件較理想。根據本發明的製造方法，測定30個結晶的長軸徑，以其平均值作為結晶徑時，藉由稀土類金屬以外的金屬元素為100ppm以下，可得結晶徑為3mm以上大小的稀土類金屬多結晶體構件。藉此，可防止從粒界產生的腐蝕，可提高構件的耐腐蝕性。然而，結晶徑的測定方法，如圖1所示，夾著結晶粒的輪廓之與其相切的2條平行線之間的間隔為X，Xmax＝長軸徑。而且，測定結晶徑時，為了容易觀察粒界，將水洗的稀土類金屬構件以硝酸溶液(硝酸3體積%＋乙醇97體積%)浸漬5分鐘的程度，然後，以純水將硝酸溶液充分地流水洗淨。
而且，於本發明，更進一步提供具有依據ISO規格、UNIFY規格或英吋規格的螺旋狀溝槽之稀土類金屬構件。作為此處所使用的稀土類金屬元素，係選自Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb以及Lu的稀土類金屬元素，更理想為選自Y、Sc、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb以及Lu的稀土類金屬元素。這些的稀土類金屬元素，可單獨1種或組合2種以上使用。
上述構件係由上述稀土類元素構成、具有依據ISO規格、UNIFY規格或英吋規格的螺旋狀溝槽者。作為如此的構件，可例如扣接構件之螺絲、螺栓、螺帽等。螺旋狀的開槽(grooving)，只要如圖2所示，以相同間隔形成山脊的螺旋狀的溝槽者，無特別限制。此處，圖2(a)表示公螺紋(螺栓)、(b)母螺紋(螺帽)，θ表示螺牙的角度、1表示間隔、2表示螺紋溝的底部、3表示螺牙的頂、4表示底的直徑、5表示內徑、6表示頂的直徑。作為本發明的構件，可例如六角螺絲、圓皿頭螺絲、鍋頭螺絲、皿頭螺絲、蝶狀螺絲、半丸頭螺絲、有頭螺絲、六角螺帽、凸緣螺帽、凸螺帽(knurl nut)、有頭螺帽、厚螺帽(high－nut)、蝶狀螺帽(wing nut)等。
本發明的構件，係將上述稀土類金屬熔融後，使其冷卻凝固，得到稀土類金屬的鑄塊，然後使用機械加工機等進行依據ISO規格、UNIFY規格或英吋規格的螺旋狀溝槽的開槽而製作。
作為得到稀土類金屬的鑄塊的溶解方法，例如高週波誘導溶解、電弧溶解、電子束溶解等。此時，溶解所得的稀土類金屬的鑄塊中氧含量為0.03~2.0質量%較理想。若氧含量比0.03質量%少，鑄塊的硬度太低，本發明的構件有機械加工困難的情形。
而且，作為得到本發明的構件之機械加工裝置，例如車床、銑床、綜合加工機、線放電加工機、雷射切割加工機、精密沖裁加工機、切割(dicing)裝置、平面化(planar)裝置、水刀(water jet)機、帶鋸機等，依據目的構件進行適當選擇，進行依據ISO規格、UNIFY規格或英吋規格的螺旋狀溝槽的開槽。作為開槽的圖案，以形狀分類，例如三角螺絲、四角螺絲、梯形螺絲、鋸齒螺絲、圓螺絲、滾珠螺桿等，以規格分類例如粗牙螺紋、細牙螺紋。
而且，加工所得的稀土類金屬構件，其表面因加工治具、切削材料等而被污染。例如銑床加工的治具造成之Fe、Ni、Cr的污染，線造成的Cu、Zn的污染等。所以，必須進行研磨加工、洗淨。於該情況，研磨加工可使用研光加工機．拋光加工機。此外，表面洗淨可使用超音波洗淨、藉由酸、鹼、醇等的藥液之洗淨法。
以下，以實施例及比較例更具體地說明本發明，但本發明不限於下述的實施例。
將含有稀土類以外的金屬元素Na、K、Ca、Mg、Fe、Cr、Cu、Ni、Zn及Al分別為100ppm以下之粒狀金屬釔，以電子束溶解，製成50mm×50mm×200mm的鑄塊。所得的鑄塊的氧含量，使用(股)堀場製作所製EMGA－650，以IR燃燒法測定時為1.0質量%。該鑄塊以線切割放電加工，製成的5mm×20mm×20mm、5mm×40mm×100mm薄板。加工面由於黃銅的污染變成黃銅色。將該薄板於0.25莫耳/升的檸檬酸水溶液中攪拌下浸漬10分鐘。酸洗淨後的薄板以純水進行流水洗淨後，於超音波槽中浸漬於純水5分鐘，再以純水進行流水洗淨。
表面洗淨過的金屬釔薄板，藉由輝光放電質量分析法(測定裝置：THERMOELECTRON公司製輝光放電質量分析裝置model VG9000)進行深度分析。分析的結果表示於表1。而且，表面電阻率，以三菱化學公司製電阻計Lorester HP測定時為2.178×10－ 4
Ω/。
然後，洗淨後的金屬釔薄板，使用RIE(反應性離子蝕刻)裝置，於CF4
電漿中，進行10小時的暴露測試，測定蝕刻速度。蝕刻速度係將金屬釔薄板的一部分以聚醯亞胺膠帶遮蔽，對有無遮蔽的部分以雷射顯微鏡(Keyence公司製、VK－8500)量測其高度差而求得。電漿照射的條件為功率0.55W/cm2
，氣體種類為CF4
(80%)＋O2
(20%)，氣體流量50sccm，壓力6.0~7.9Pa。
洗淨後的金屬釔薄板，於硝酸液浸漬5分鐘後水洗，以OLYMPUS(股)製金屬顯微鏡BX60M測定其結晶徑時為5.0mm。
使用含有稀土類以外的金屬元素Na、K、Ca、Mg、Fe、Cr、Cu、Ni、Zn及Al分別為100ppm以下之粒狀金屬鏑，製成與實施例1相同的薄板，以檸檬酸水溶液洗淨表面。進行與實施例1相同的輝光放電質量分析，結果表示於表1。而且，電漿蝕刻測試的結果表示於表2。結晶徑為5.7mm。表面電阻率，與實施例1相同地進行測定時為2.056×10－ 4
Ω/。
使用含有稀土類以外的金屬元素Na、K、Ca、Mg、Fe、Cr、Cu、Ni、Zn及Al分別為100ppm以下之粒狀金屬釔，製成與實施例1相同的薄板，加工面以碳化矽研磨紙研磨，除去加工污染，金屬釔薄板以純水進行流水洗淨後，於超音波槽中浸漬於純水5分鐘，再以純水進行流水洗淨。洗淨後的金屬釔薄板，藉由實施例1相同的輝光放電質量分析法進行深度分析。分析的結果表示於表1。
將粒狀金屬釔，以電子束溶解，製成150mm×100mm×20mm的角狀鑄塊。所得的鑄塊的氧含量，以IR燃燒法測定時為1.1質量%。然後，該鑄塊使用帶鋸切斷成150mm×20mm×20mm，然後以車床．銑床製成ISO規格的M6尺寸的六角螺栓及六角螺帽。然後，為除去切削油，將製成的螺栓及螺帽浸漬於乙醇中，進行超音波洗淨。然後浸漬於0.25莫耳/升的檸檬酸水溶液，進行超音波洗淨。然後，附著的檸檬酸以大量的純水進行流水洗淨，得到釔的螺栓及螺帽。
將粒狀金屬釓，以電子束溶解，製成150mm×100mm×20mm的角狀鑄塊。所得的鑄塊的氧含量，以IR燃燒法測定時為0.8質量%。然後，該鑄塊使用帶鋸切斷成150mm×20mm×20mm，然後以車床．銑床製成ISO規格的M6尺寸的六角螺栓及六角螺帽。然後，為除去切削油，將製成的螺栓及螺帽浸漬於乙醇中，進行超音波洗淨。然後浸漬於0.25莫耳/升的檸檬酸水溶液，進行超音波洗淨。然後，附著的檸檬酸以大量的純水進行流水洗淨，得到釓的螺栓及螺帽。
將粒狀金屬鏑，以電子束溶解，製成150mm×100mm×20mm的角狀鑄塊。所得的鑄塊的氧含量，以IR燃燒法測定時為0.9質量%。然後，該鑄塊使用帶鋸切斷成150mm×20mm×20mm，然後以車床．銑床製成ISO規格的M6尺寸的六角螺栓及六角螺帽。然後，為除去切削油，將製成的螺栓及螺帽浸漬於乙醇中，進行超音波洗淨。然後浸漬於0.25莫耳/升的檸檬酸水溶液，進行超音波洗淨。然後，附著的檸檬酸以大量的純水進行流水洗淨，得到鏑的螺栓及螺帽。
將粒狀金屬釓及粒狀金屬鏑以質量比80：20，以電子束溶解，製成150mm×100mm×20mm的角狀鑄塊。所得的鑄塊的氧含量，以IR燃燒法測定時為1.0質量%。然後，該鑄塊使用帶鋸切斷成150mm×20mm×20mm，然後以車床．銑床製成ISO規格的M6尺寸的六角螺栓及六角螺帽。然後，為除去切削油，將製成的螺栓及螺帽浸漬於乙醇中，進行超音波洗淨。然後浸漬於0.25莫耳/升的檸檬酸水溶液，進行超音波洗淨。然後，附著的檸檬酸以大量的純水進行流水洗淨，得到釓．鏑的螺栓及螺帽。
將鋁(6061)的圓棒(Φ20mm×150mm)以車床．銑床加工，製作ISO規格M6尺寸的六角螺栓及六角螺帽。然後，然後，為除去切削油，將製成的螺栓及螺帽浸漬於乙醇中，進行超音波洗淨。然後浸漬於0.25莫耳/升的檸檬酸水溶液，進行超音波洗淨。然後，附著的檸檬酸以大量的純水進行流水洗淨，得到鋁製的螺栓及螺帽。
將不鏽鋼(SUS316)的圓棒(Φ20mm×150mm)以車床．銑床加工，製作ISO規格M6尺寸的六角螺栓及六角螺帽。然後，然後，為除去切削油，將製成的螺栓及螺帽浸漬於乙醇中，進行超音波洗淨。然後浸漬於0.25莫耳/升的檸檬酸水溶液，進行超音波洗淨。然後，附著的檸檬酸以大量的純水進行流水洗淨，得到不鏽鋼製的螺栓及螺帽。
將不鏽鋼(SUS316)的圓棒(Φ20mm×150mm)以車床．銑床加工，製作ISO規格M6尺寸的六角螺栓及六角螺帽。然後，然後，為除去切削油，將製成的螺栓及螺帽浸漬於乙醇中，進行超音波洗淨。然後浸漬於0.25莫耳/升的檸檬酸水溶液，進行超音波洗淨。然後，附著的檸檬酸以大量的純水進行流水洗淨，得到不鏽鋼製的螺栓及螺帽。然後，螺栓及螺帽的螺絲部以外的部位藉由噴砂處理使表面粗糙化後，將氧化釔熱噴塗粉末使膜厚成為250μm的熱噴塗包覆，得到包覆熱噴塗氧化釔的螺栓及螺帽。
如圖3所示，實施例3~6及比較例2~4的M6螺栓7的頭部7a上面的一半，以聚醯亞胺膠帶8遮蔽，又全部以聚醯亞胺膠帶9安裝於遮蔽的M6母螺紋台10。然後，將各螺栓使用RIE(反應性離子蝕刻)裝置，於CF4
電漿中，進行10小時的暴露測試，對有無遮蔽的部分以雷射顯微鏡量測其高度差而求得蝕刻速度。電漿照射的條件為功率0.55W/cm2
，氣體種類為CF4
(80%)＋O2
(20%)，氣體流量50sccm，壓力6.0~7.9Pa。而且，表3表示電漿耐腐蝕性測試的結果。
關於加工性，將實施例3~6及比較例2~4所得的螺栓及螺帽分別切削50個螺紋時，切削碎片的磨損度以目視觀察，磨損多者為×，磨損少者為○。
關於耐久性，將實施例3~6及比較例2~4所得的螺栓，如圖3所示進行100次的重複旋入取出，以目視觀察螺牙的崩潰。所以，崩牙者為×，沒有崩牙者為○。其結果表示於表4。比較例3的耐久性，雖與比較例3相同，因反覆的取出，產生螺栓頭部的熱噴塗膜的剝離。
θ‧‧‧螺牙的角度
1‧‧‧間隔
2‧‧‧螺紋溝的底部
3‧‧‧螺牙的頂
4‧‧‧底的直徑
5‧‧‧內徑
6‧‧‧頂的直徑
7‧‧‧螺栓
7a‧‧‧頭部
8‧‧‧聚醯亞胺膠帶
9‧‧‧聚醯亞胺膠帶
10‧‧‧母螺紋台
Xmax‧‧‧長軸徑
圖1表示結晶徑的測定方法的圖。
圖2(a)表示螺栓(公螺紋)的溝的形狀的側面圖，(b)表示螺帽(母螺紋)的溝槽的形狀的剖面圖。
圖3(c)表示螺栓設置於母螺紋台之平面圖，(d)表示螺栓設置於母螺紋台之側面圖。
Claims (13)
- 一種稀土類金屬構件，係全部為稀土類金屬所形成的稀土類金屬構件，其特徵為：從最表面到深度2μm以內的部分之稀土類金屬元素以外的1種以上金屬元素的含量分別為100ppm以下，且該稀土類金屬元素以外之金屬元素為自Na、K、Ca、Mg、Fe、Cr、Cu、Ni、Zn以及Al所選出的元素。
- 如申請專利範圍第1項之稀土類金屬構件，其中該稀土類金屬元素為自Y、Sc、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb以及Lu所選出的1種或2種以上。
- 如申請專利範圍第1項之稀土類金屬構件，其中從最表面到深度300μm為止的部分之該稀土類金屬元素以外的金屬元素的含量分別為100ppm以下。
- 一種稀土類金屬構件，係全部為稀土類金屬所形成的稀土類金屬構件，其特徵為：稀土類金屬元素以外的1種以上金屬元素的含量分別為100ppm以下，且該稀土類金屬元素以外之金屬元素為自Na、K、Ca、Mg、Fe、Cr、Cu、Ni、Zn以及Al所選出的元素。
- 如申請專利範圍第1項之稀土類金屬構件，其係藉由稀土類金屬元素以外的1種以上金屬元素的含量分別為100ppm以下之稀土類金屬所得的鑄塊加工所構成。
- 如申請專利範圍第1項之稀土類金屬構件，其中 該構件為稀土類金屬元素的多結晶體，構成多結晶體的結晶粒的結晶直徑為3mm以上。
- 如申請專利範圍第1項之稀土類金屬構件，其係用於半導體製造裝置或平面顯示器的製造裝置。
- 如申請專利範圍第7項之稀土類金屬構件，其係使用於鹵素系氣體或鹵素系電漿環境下。
- 一種如申請專利範圍第1項之稀土類金屬構件之製造方法，其特徵為：藉由稀土類金屬元素以外的1種以上金屬元素的含量分別為100ppm以下之稀土類金屬所得的鑄塊加工後，以有機酸系封鎖劑洗淨。
- 如申請專利範圍第9項之稀土類金屬構件之製造方法，其中該有機酸系封鎖劑為選自檸檬酸、檸檬酸單銨、葡萄糖酸、甘醇酸(glycolic acid)、硝酸3乙酸鹽、乙二胺4乙酸、二乙烯基三胺基五乙酸、二羥基乙烯基甘胺酸、三乙醇胺、羥基乙烯基二胺基4乙酸、L-抗壞血酸(L-ascorbic acid)、蘋果酸、酒石酸、草酸、沒食子酸、甘油酸、羥基丁酸、乙醛酸以及此等的鹽。
- 如申請專利範圍第1項之稀土類金屬構件，其係具有根據ISO規格、UNIFY規格或英吋規格之螺旋狀的溝槽。
- 如申請專利範圍第11項之稀土類金屬構件，其中該稀土類金屬元素為自Y、Sc、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb以及Lu所選出的1種或2種以上。
- 如申請專利範圍第11項之稀土類金屬構件，其係為螺絲、螺栓或螺帽。
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