JP7090486B2 - Aluminum surface treatment method - Google Patents
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Description
本発明はアルミニウム表面処理方法に関し、特に、真空処理装置、プラズマ処理装置等に用いられるアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる部材への表面処理に用いて好適な技術に関する。 The present invention relates to an aluminum surface treatment method, and more particularly to a technique suitable for surface treatment of a member made of aluminum or an aluminum alloy used in a vacuum treatment device, a plasma treatment device, or the like.
反応性ガスを用いる真空処理装置では、その構成部材のアルミニウムおよびアルミニウム合金（以下、これらを含めて「アルミニウム」と略記する。）には、反応性ガスとの反応を阻止する耐食処理が必要であるためアノード酸化処理が行われている。
その中でも、ポーラス型アノード酸化処理が一般的に知られている（特許文献１参照）。
In a vacuum treatment device using a reactive gas, the aluminum and aluminum alloys (hereinafter, abbreviated as "aluminum" including these), which are the constituent members, need to be treated with corrosion resistance to prevent the reaction with the reactive gas. Therefore, the anode oxidation treatment is performed.
Among them, the porous anodic oxidation treatment is generally known (see Patent Document 1).
また、他のアノード酸化処理として、バリア型アノード酸化処理がある（特許文献２，３参照）。
また、さらに、他のアノード酸化処理として、マイクロアーク型アノード酸化処理がある（特許文献４～７参照）。
Further, as another anodic oxidation treatment, there is a barrier type anodic oxidation treatment (see Patent Documents 2 and 3).
Further, as another anodic oxidation treatment, there is a micro-arc type anodic oxidation treatment (see
しかしながら、このような処理によって酸化皮膜の形成されたアルミニウム等からなる部材を真空処理の反応室等に配置した場合には、反応室等のクリーニングプロセスに用いるフッ素系ガスにより、フッ化アルミニウムができ、これが、パーティクル発生の原因となる可能性があるという問題があった。 However, when a member made of aluminum or the like having an oxide film formed by such treatment is placed in a reaction chamber or the like of vacuum treatment, aluminum fluoride is formed by the fluorine-based gas used in the cleaning process of the reaction chamber or the like. , There was a problem that this could cause particle generation.
また、アルミニウム等からなる部材を真空処理の反応室等に配置した場合、特に、蒸気圧の高いマグネシウムなどの元素を含むアルミニウム合金の場合には、真空下にマグネシウムなどの元素が放出されてしまう可能性があり、これを解決するために、バリア性（蒸気圧の高い元素の放出防止性）を向上したいという要求があった。 Further, when a member made of aluminum or the like is arranged in a reaction chamber or the like for vacuum treatment, an element such as magnesium is released under vacuum, particularly in the case of an aluminum alloy containing an element such as magnesium having a high vapor pressure. There is a possibility, and in order to solve this, there was a demand to improve the barrier property (release prevention property of elements with high vapor pressure).
さらに、処理温度の無駄な高温化を防止するために、シャワープレート等のアルミニウム等からなる部材における放射率をよりいっそう低減し、被処理基板を支持するヒーター（基板支持部）の温度を低減して、処理温度を低下させたいという要求があった。 Further, in order to prevent the treatment temperature from becoming unnecessarily high, the emissivity of a member made of aluminum such as a shower plate is further reduced, and the temperature of the heater (board support portion) that supports the substrate to be treated is reduced. Therefore, there was a request to lower the processing temperature.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
１．耐フッ化性に優れたアルミニウム表面処理を提供する。
２．バリア性に優れたアルミニウム表面処理を提供する。
３．放射率の低減可能なアルミニウム表面処理を提供する。
４．プラズマ処理装置、真空処理装置等におけるアルミニウム等の部品において、パーティクル発生を低減可能な表面処理を提供する。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is intended to achieve the following object.
1. 1. Provides an aluminum surface treatment with excellent fluorination resistance.
2. 2. Provides an aluminum surface treatment with excellent barrier properties.
3. 3. Provided is an aluminum surface treatment capable of reducing emissivity.
4. Provided is a surface treatment capable of reducing particle generation in a component such as aluminum in a plasma processing device, a vacuum processing device, or the like.
本発明のアルミニウム表面処理方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金の表面に酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、
前記酸化皮膜を除去する除去工程と、
前記除去工程において前記酸化膜を除去した前記表面にフッ化処理をおこなうフッ化処理工程と、
を有し、
前記酸化膜形成工程が、陽極酸化処理とされ、
前記除去工程が、アルカリ液によるウェット処理とされることにより上記課題を解決した。
本発明において、前記フッ化処理工程における処理温度が、３００℃以上３８０℃以下の範囲に設定されることがより好ましい。
本発明は、前記フッ化処理工程が、フッ化窒素によるドライ処理とされることが可能である。
また、前記酸化膜形成工程において、形成される前記酸化膜の膜厚が１０～１００μｍの範囲に設定されることができる。
本発明においては、前記アルミニウム合金がマグネシウムを含み、前記フッ化処理工程によってフッ化マグネシウムを含む膜が形成されることができる。
The aluminum surface treatment method of the present invention comprises an oxide film forming step of forming an oxide film on the surface of aluminum or an aluminum alloy, and an oxide film forming step.
The removal step of removing the oxide film and
A fluorination treatment step of performing a fluorination treatment on the surface from which the oxide film has been removed in the removal step, and a fluorination treatment step.
Have,
The oxide film forming step is anodized.
The above problem was solved by the removal step being a wet treatment with an alkaline solution .
In the present invention, it is more preferable that the treatment temperature in the fluorination treatment step is set in the range of 300 ° C. or higher and 380 ° C. or lower.
In the present invention, the fluorination treatment step can be a dry treatment with nitrogen trifluoride .
Further, in the oxide film forming step, the film thickness of the oxide film formed can be set in the range of 10 to 100 μm .
In the present invention, the aluminum alloy contains magnesium, and a film containing magnesium fluoride can be formed by the fluorination treatment step.
本発明のアルミニウム表面処理方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金の表面に酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、
前記酸化皮膜を除去する除去工程と、
前記表面にフッ化処理をおこなうフッ化処理工程と、
を有することにより、酸化膜形成工程で形成した酸化膜を除去工程によって除去することで、クリーニングプロセス等で用いられるフッ素を含有するガスに露出した場合に形成されるフッ化アルミニウムの形成を防止して、フッ化アルミニウムによるパーティクル発生を防止することが可能となる。
同時に、アルミニウム表面におけるＯＨ基を低減して、フッ化耐性を向上することができる。
また、アルミニウム表面に酸化膜を形成して除去工程においてこれを除去することにより、通常のバリア膜として用いられるアルマイト膜とは異なり、ＯＨ基の少ない緻密なアルミニウム表面状態とすることが可能となり、この表面を、フッ素を含有するガスに露出した場合に、パーティクルの発生原因となるフッ化アルミニウムの結晶が形成されることを防止できる。
さらに、除去工程において形成した酸化膜を除去した後にフッ化処理工程によってフッ化処理をおこなうことにより、アルミニウムの表面にアルミニウム合金に含まれるマグネシウムによってフッ化マグネシウム膜を形成し、このフッ化マグネシウム膜をマグネシウムバリアとすることで、フッ化マグネシウム膜形成後において、アルミニウム合金に含まれるマグネシウムなどの元素の放出を防止することが可能となる。
The aluminum surface treatment method of the present invention comprises an oxide film forming step of forming an oxide film on the surface of aluminum or an aluminum alloy, and an oxide film forming step.
The removal step of removing the oxide film and
A fluorination treatment step in which the surface is fluorinated, and
By removing the oxide film formed in the oxide film forming step by the removing step, the formation of aluminum fluoride formed when exposed to a fluorine-containing gas used in a cleaning process or the like is prevented. Therefore, it is possible to prevent the generation of particles due to aluminum fluoride.
At the same time, the OH groups on the aluminum surface can be reduced to improve the fluoride resistance.
Further, by forming an oxide film on the aluminum surface and removing it in the removal step, unlike the alumite film used as a normal barrier film, it becomes possible to obtain a dense aluminum surface state with few OH groups. When this surface is exposed to a gas containing fluorine, it is possible to prevent the formation of aluminum fluoride crystals that cause the generation of particles.
Further, by removing the oxide film formed in the removal step and then performing the fluoride treatment by the fluoride treatment step, a magnesium fluoride film is formed on the surface of aluminum by the magnesium contained in the aluminum alloy, and this magnesium fluoride film is formed. By using the above as a magnesium barrier, it is possible to prevent the release of elements such as magnesium contained in the aluminum alloy after the formation of the magnesium fluoride film.
本発明において、前記フッ化処理工程における処理温度が、３００℃以上３８０℃以下の範囲に設定されることにより、マグネシウムバリアとして充分機能するフッ化マグネシウム膜を形成することが可能となる。
上記の範囲よりもフッ化処理温度が低い場合には、充分なフッ化マグネシウム膜が形成されないため好ましくなく、また、上記の範囲よりもフッ化処理温度が高い場合には、フッ化マグネシウム膜の膜厚が大きくなりすぎて、アルミニウム母材との熱膨張の差から、マグネシウムの放出を防止することが充分できない可能性があるため好ましくない。
In the present invention, by setting the treatment temperature in the fluoride treatment step in the range of 300 ° C. or higher and 380 ° C. or lower, it becomes possible to form a magnesium fluoride film that sufficiently functions as a magnesium barrier.
When the fluoride treatment temperature is lower than the above range, a sufficient magnesium fluoride film is not formed, which is not preferable, and when the fluoride treatment temperature is higher than the above range, the magnesium fluoride film is formed. It is not preferable because the film thickness becomes too large and it may not be possible to sufficiently prevent the release of magnesium due to the difference in thermal expansion from the aluminum base material.
本発明は、前記フッ化処理工程が、フッ化窒素によるドライ処理とされることにより、クリーニングプロセス等フッ素を含有するガスにアルミニウム表面を露出した場合に、マグネシウムバリアとして充分機能するフッ化マグネシウム膜を形成することが可能となる。 In the present invention, the magnesium fluoride film that sufficiently functions as a magnesium barrier when the aluminum surface is exposed to a gas containing fluorine such as a cleaning process by performing the fluorine treatment step as a dry treatment with nitrogen fluoride. Can be formed.
また、本発明において、前記酸化膜形成工程が、陽極酸化処理とされる手段を採用することにより、形成した陽極酸化膜を除去して、ＯＨ基の少ない緻密なアルミニウム表面状態とすることが可能となり、この表面を、フッ素を含有するガスに露出した場合に、パーティクルの発生原因となるフッ化アルミニウムの結晶が形成されることを防止できる。 Further, in the present invention, by adopting a means in which the oxide film forming step is anodized, the formed anodized film can be removed to obtain a dense aluminum surface state with few OH groups. When this surface is exposed to a gas containing fluorine, it is possible to prevent the formation of aluminum fluoride crystals that cause the generation of particles.
また、前記酸化膜形成工程において、形成される前記酸化膜の膜厚が１０～１００μｍの範囲に設定されることにより、アルミニウム表面において、ＯＨ基を充分低減して緻密な酸化膜をアルミニウム表面に形成することが可能となり、この表面を、フッ素を含有するガスに露出した場合に、パーティクルの発生原因となるフッ化アルミニウムの結晶が形成されることを防止できる。
同時に、含有されるマグネシウムのうち、放出される可能性のあるものを低減して、マグネシウムバリアとして充分機能するアルミニウム表面状態とすることができる。
Further, by setting the film thickness of the oxide film to be formed in the range of 10 to 100 μm in the oxide film forming step, the OH groups are sufficiently reduced on the aluminum surface to form a dense oxide film on the aluminum surface. It can be formed, and when this surface is exposed to a gas containing fluorine, it is possible to prevent the formation of aluminum fluoride crystals that cause the generation of particles.
At the same time, it is possible to reduce the amount of magnesium contained that may be released to obtain an aluminum surface state that sufficiently functions as a magnesium barrier.
また、前記除去工程が、アルカリ液によるウェット処理とされることにより、酸化膜形成工程で形成された酸化膜を容易に除去することができるとともに、ＯＨ基の少ない緻密なアルミニウム表面状態とすることが可能となる。
同時に、アルミニウム表面において、酸化膜のみを容易に除去することが可能となる。
Further, since the removing step is a wet treatment with an alkaline solution, the oxide film formed in the oxide film forming step can be easily removed, and a dense aluminum surface state with few OH groups can be obtained. Is possible.
At the same time, it becomes possible to easily remove only the oxide film on the aluminum surface.
本発明においては、前記アルミニウム合金がマグネシウムを含み、前記フッ化処理工程によってフッ化マグネシウムを含む膜が形成されることにより、フッ化処理により、マグネシウムなどの元素の放出を防止するバリアとして充分機能するフッ化マグネシウム膜を形成することが可能となる。 In the present invention, the aluminum alloy contains magnesium, and a film containing magnesium fluoride is formed by the fluoride treatment step, so that the aluminum alloy sufficiently functions as a barrier to prevent the release of elements such as magnesium by the fluoride treatment. It is possible to form a magnesium fluoride film.
本発明によれば、耐フッ化性に優れたアルミニウム表面処理を提供でき、マグネシウムバリア性に優れたアルミニウム表面処理を提供でき、放射率の低減可能なアルミニウム表面処理を提供でき、プラズマ処理装置、真空処理装置等におけるアルミニウム等の部品において、パーティクル発生を低減可能な表面処理を提供することができるという効果を奏することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide an aluminum surface treatment having excellent fluorination resistance, an aluminum surface treatment having excellent magnesium barrier properties, and an aluminum surface treatment capable of reducing radioactivity. It is possible to achieve the effect of being able to provide a surface treatment capable of reducing the generation of particles in parts such as aluminum in a vacuum processing apparatus or the like.
以下、本発明に係るアルミニウム表面処理方法の第１実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態におけるアルミニウム表面処理方法における工程を示す断面図であり、図２は、本実施形態におけるアルミニウム表面処理方法を示すフローチャートであり、図において、符号１は、アルミニウム母材である。
Hereinafter, the first embodiment of the aluminum surface treatment method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a process in the aluminum surface treatment method in the present embodiment, FIG. 2 is a flowchart showing the aluminum surface treatment method in the present embodiment, and in the figure,
本実施形態に係るアルミニウム表面処理方法は、３００℃～３８０℃程度の温度範囲における所定の雰囲気での処理をおこなう装置の処理雰囲気に露出するアルミニウム等からなる部品に対する表面処理とすることができ、対称となる装置としては、真空処理装置、プラズマ処理装置、ＣＶＤ装置などを挙げることができる。 The aluminum surface treatment method according to the present embodiment can be a surface treatment for parts made of aluminum or the like exposed to the treatment atmosphere of an apparatus that performs treatment in a predetermined atmosphere in a temperature range of about 300 ° C to 380 ° C. Examples of the symmetric device include a vacuum processing device, a plasma processing device, a CVD device, and the like.
本実施形態に係るアルミニウム表面処理方法は、図１（ａ）に示すように、マグネシウムを含むアルミニウム母材Ａ１を準備し、図１（ｂ）に示すように、このアルミニウム母材Ａ１に酸化膜Ａ２を形成した後、図１（ｃ）に示すように、酸化膜Ａ２を除去し、図１（ｄ）に示すように、フッ化処理をおこなってフッ化マグネシウム膜Ａ３を形成するものとされる。 In the aluminum surface treatment method according to the present embodiment, as shown in FIG. 1 (a), an aluminum base material A1 containing magnesium is prepared, and as shown in FIG. 1 (b), an oxide film is formed on the aluminum base material A1. After forming A2, as shown in FIG. 1 (c), the oxide film A2 is removed, and as shown in FIG. 1 (d), a fluorination treatment is performed to form a magnesium fluoride film A3. To.
本実施形態に係るアルミニウム表面処理方法においては、その詳細は正確には不明であるが、一度形成した酸化膜Ａ２を除去することで、アルミニウム母材Ａ１の表面近傍が変質して、ＯＨ基の含有量が低減されるとともに、アルミニウム母材Ａ１に含有されるマグネシウムが表面近傍に移動する。同時に、アルミニウム母材Ａ１の表面近傍を改質し、フッ化時に、パーティクルの原因となるフッ化アルミニウムの結晶が発生しないようにすることができる。 The details of the aluminum surface treatment method according to the present embodiment are not exactly known, but by removing the oxide film A2 once formed, the vicinity of the surface of the aluminum base material A1 is altered and the OH group is formed. As the content is reduced, magnesium contained in the aluminum base material A1 moves to the vicinity of the surface. At the same time, the vicinity of the surface of the aluminum base material A1 can be modified so that crystals of aluminum fluoride, which causes particles, are not generated at the time of fluorination.
そして、フッ化処理によってマグネシウムなどの元素のバリア性が高いフッ化マグネシウム膜Ａ３が形成される。また、フッ化マグネシウム膜Ａ３が形成されることで、パーティクルの原因となるフッ化アルミニウムの結晶が発生しないようにすることができる。 Then, the magnesium fluoride film A3 having a high barrier property of an element such as magnesium is formed by the fluorine treatment. Further, by forming the magnesium fluoride film A3, it is possible to prevent the generation of aluminum fluoride crystals that cause particles.
本実施形態で形成されるフッ化マグネシウム膜Ａ３は、所定範囲とされるフッ化処理でおこなうことにより、その膜厚を設定し、比較的薄い場合にマグネシウムなどの元素のバリア性が低下することを防止できるとともに、比較的厚い場合に、フッ化マグネシウム膜Ａ３とアルミニウム母材Ａ１との熱膨張差などに起因してクラックが入ることで、マグネシウムのバリア性が低下する。 The magnesium fluoride film A3 formed in the present embodiment is subjected to a fluorine treatment within a predetermined range to set the film thickness, and when it is relatively thin, the barrier property of an element such as magnesium is lowered. When the magnesium fluoride film A3 and the aluminum base material A1 are relatively thick, cracks are formed due to the difference in thermal expansion between the magnesium fluoride film A3 and the aluminum base material A1, and the barrier property of magnesium is lowered.
本実施形態に係るアルミニウム表面処理方法において、対象となるアルミニウム母材Ａ１としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金を使用することができる。アルミニウム合金の鋳物材料、ダイキャスト材料はシリコンを代表として、一般的に含有されている元素が多くいものでもよい。
本実施形態明によれば、このようなシリコンが多い鋳物、ダイキャストでも使用することができる。また、展伸材の中でもＡｌ－Ｓｉ合金の４０００番系や、シリコンが析出していないような展伸材、１０００番～３０００番、５０００番から７０００番台のアルミニウム合金についても複雑形状の場合や１００℃以上の高温で使用する場合でも効果があり、特に、マグネシウムを含有するものを用いることが好ましい。
In the aluminum surface treatment method according to the present embodiment, aluminum or an aluminum alloy can be used as the target aluminum base material A1. The casting material and die-cast material of the aluminum alloy may be typified by silicon and may contain a large amount of elements generally contained.
According to the present embodiment, such castings and die castings containing a large amount of silicon can also be used. In addition, among the wrought materials, the 4000 series of Al-Si alloys, the wrought materials in which silicon does not precipitate, and the aluminum alloys of 1000 to 3000 and 5000 to 7000 series have complicated shapes. It is effective even when used at a high temperature of 100 ° C. or higher, and it is particularly preferable to use one containing magnesium.
本実施形態に係るアルミニウム表面処理方法は、図２に示すように、ブラスト工程Ｓ０１と、硬質アルマイト工程Ｓ０２と、アルカリ処理工程Ｓ０３と、除去確認工程Ｓ０４と、酸処理工程Ｓ０５と、陽極酸化処理工程Ｓ０６と、アルカリ処理工程Ｓ０７と、除去確認工程Ｓ０８と、酸処理工程Ｓ０９と、高圧水処理工程Ｓ１０と、フッ化処理工程Ｓ１１と、を有する。 As shown in FIG. 2, the aluminum surface treatment method according to the present embodiment includes a blast step S01, a hard alumite step S02, an alkali treatment step S03, a removal confirmation step S04, an acid treatment step S05, and an anodic oxidation treatment. It has a step S06, an alkali treatment step S07, a removal confirmation step S08, an acid treatment step S09, a high-pressure water treatment step S10, and a fluorination treatment step S11.
図２に示すブラスト工程Ｓ０１は、前処理工程とされ、図１に示したアルミニウム母材Ａ１の表面汚れ除去および、アルミニウム母材Ａ１の表面粗さの設定をおこなうものとされる。具体的には、表面粗さＲａが０．１～５μｍ程度、好ましくは、１μｍ程度となるように設定される。 The blast step S01 shown in FIG. 2 is a pretreatment step, and removes surface stains on the aluminum base material A1 shown in FIG. 1 and sets the surface roughness of the aluminum base material A1. Specifically, the surface roughness Ra is set to be about 0.1 to 5 μm, preferably about 1 μm.
図２に示す硬質アルマイト工程Ｓ０２においては、図１に示したアルミニウム母材Ａ１の表面に硬質アルマイト層を形成する。
この際、硫酸・シュウ酸・クロム酸・ホウ酸・有機酸などを用いた陽極酸化処理などの方法によって硬質アルマイト層を形成することができる。
In the hard alumite step S02 shown in FIG. 2, a hard alumite layer is formed on the surface of the aluminum base material A1 shown in FIG.
At this time, the hard alumite layer can be formed by a method such as anodizing treatment using sulfuric acid, oxalic acid, chromic acid, boric acid, organic acid or the like.
また、形成される硬質アルマイト層の膜厚は、５～２５μｍ程度、好ましくは、１０μｍ程度となるように設定され、膜特性として、ビッカース硬さＨＶ３５０～４５０のように設定することができる。 The film thickness of the formed hard alumite layer is set to be about 5 to 25 μm, preferably about 10 μm, and the film characteristics can be set to Vickers hardness HV350 to 450.
図２に示すアルカリ処理工程Ｓ０３は、硬質アルマイト除去工程とされ、水酸化ナトリウム溶液などのアルカリ液によって、硬質アルマイト工程Ｓ０２において形成された硬質アルマイト層を除去する。 The alkali treatment step S03 shown in FIG. 2 is a hard alumite removing step, and the hard alumite layer formed in the hard alumite step S02 is removed with an alkaline solution such as a sodium hydroxide solution.
ここで、水酸化ナトリウム溶液に、アルミニウム母材Ａ１の表面に形成された硬質アルマイト層を所定時間接触させて、硬質アルマイト層を除去する操作を繰り返す。
具体的には、一回の処理は、０．５～５ｍｉｎ程度に設定することができ、好ましくは、２ｍｉｎ程度とすることができる。
Here, the operation of contacting the hard alumite layer formed on the surface of the aluminum base material A1 with the sodium hydroxide solution for a predetermined time to remove the hard alumite layer is repeated.
Specifically, one process can be set to about 0.5 to 5 min, preferably about 2 min.
図２に示す除去確認工程Ｓ０４においては、直前のアルカリ処理工程Ｓ０３での操作により、アルミニウム母材Ａ１の表面において硬質アルマイト層が除去されたかを確認する。硬質アルマイト層が残っている場合には、アルカリ処理工程Ｓ０３へと戻り、さらに水酸化ナトリウム溶液などのアルカリ液による処理をおこなう。また、硬質アルマイト層が除去されたことを確認したら、次工程へと進む。
なお、硬質アルマイト層が除去されたことを確認したら、アルミニウム母材Ａ１の表面のアルカリ液を除去するために、純水等による洗浄処理をおこなうことができる。
In the removal confirmation step S04 shown in FIG. 2, it is confirmed whether the hard alumite layer has been removed on the surface of the aluminum base material A1 by the operation in the alkali treatment step S03 immediately before. If the hard alumite layer remains, the process returns to the alkali treatment step S03, and further treatment is performed with an alkaline solution such as a sodium hydroxide solution. After confirming that the hard alumite layer has been removed, the process proceeds to the next step.
After confirming that the hard alumite layer has been removed, a cleaning treatment with pure water or the like can be performed in order to remove the alkaline liquid on the surface of the aluminum base material A1.
図２に示す酸処理工程Ｓ０５は、アルカリ皮膜や電解処理でできた酸化皮膜の除去を目的とする表面洗浄処理とされ、硝酸、塩酸、フッ化水素などの酸溶液によって、アルカリ処理工程Ｓ０３で処理されたアルミニウム母材Ａ１の表面を処理する。 The acid treatment step S05 shown in FIG. 2 is a surface cleaning treatment for the purpose of removing an alkali film or an oxide film formed by electrolytic treatment, and is performed in the alkali treatment step S03 with an acid solution such as nitric acid, hydrochloric acid, or hydrogen fluoride. The surface of the treated aluminum base material A1 is treated.
ここで、酸溶液に、アルミニウム母材Ａ１の表面を所定時間接触させる。
このとき、酸洗浄処理は、１～１０ｍｉｎ程度に設定することができ、好ましくは、５ｍｉｎ程度とすることができる。
なお、酸洗浄が終了したら、アルミニウム母材Ａ１の表面の酸溶液を除去するために、純水等による洗浄処理をおこなうことができる。
Here, the surface of the aluminum base material A1 is brought into contact with the acid solution for a predetermined time.
At this time, the acid cleaning treatment can be set to about 1 to 10 min, preferably about 5 min.
After the acid cleaning is completed, a cleaning treatment with pure water or the like can be performed in order to remove the acid solution on the surface of the aluminum base material A1.
図２に示す陽極酸化処理工程Ｓ０６においては、図１（ｂ）に示すように、アルミニウム母材Ａ１の表面に酸化膜Ａ２を形成する。この陽極酸化処理工程Ｓ０６は、酸化膜形成工程とされている。
酸化膜Ａ２は、例えば、酸化アルミニウムを主成分とし、これ以外に、例えば水酸化アルミニウム等のアルミニウム化合物を含む材料を含んでいてもよい。
この酸化膜Ａ２の厚みは、例えば、１０μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは３０μｍ以上かつ７０μｍ以下の範囲であればよい。
In the anodizing treatment step S06 shown in FIG. 2, an oxide film A2 is formed on the surface of the aluminum base material A1 as shown in FIG. 1 (b). This anodizing treatment step S06 is an oxide film forming step.
The oxide film A2 may contain, for example, a material containing aluminum oxide as a main component and an aluminum compound such as aluminum hydroxide.
The thickness of the oxide film A2 may be, for example, 10 μm or more and 100 μm or less, preferably 30 μm or more and 70 μm or less.
陽極酸化処理工程Ｓ０６は、火花放電を伴うアノード酸化処理とすることができる。
この際、硫酸、シュウ酸、クロム酸、リン酸といった酸性電解液を用いることができる。
The anodic oxidation treatment step S06 can be an anodic oxidation treatment accompanied by spark discharge.
At this time, an acidic electrolytic solution such as sulfuric acid, oxalic acid, chromic acid, or phosphoric acid can be used.
また、図２に示す陽極酸化処理工程Ｓ０６においては、アルカリ溶液の電解液を用いることもでき、例えば、リン酸水素二ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、ウルトラポリリン酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、水酸化カリウム、二リン酸ナトリウム、リン酸三ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム及び水酸化ナトリウム等の中の１種類又はこれらの中の混合物を、水に溶解させたものを用いることができる。 Further, in the anodic oxidation treatment step S06 shown in FIG. 2, an electrolytic solution of an alkaline solution can also be used, for example, disodium hydrogen phosphate, sodium tripolyphosphate, sodium dihydrogen phosphate, sodium ultrapolyphosphate, silicic acid. Use one of sodium, potassium hydroxide, sodium diphosphate, trisodium phosphate, sodium aluminate, sodium metasilicate, sodium hydroxide, etc., or a mixture thereof dissolved in water. Can be done.
この場合は、上述したアルミニウム母材Ａ１を、アルカリ溶液中に浸漬して、火花放電を伴うアノード酸化処理をおこなうが、その際、２００Ｖ以上の第１の電圧まで定電流密度で行う工程Ａと、工程Ａの第１の電圧による定電圧処理を行わずに、第１の電圧から、第１の電圧よりも低い電圧の第２の電圧まで、所定の時間で線形又は段階的に電圧を下降させて、前記アノード酸化処理を行う工程Ｂと、第２の電圧で、定電圧処理を行う工程Ｃと、を有することができる。 In this case, the above-mentioned aluminum base material A1 is immersed in an alkaline solution to perform an anode oxidation treatment accompanied by spark discharge, and at that time, the first voltage of 200 V or more is performed at a constant current density. , The voltage drops linearly or stepwise from the first voltage to the second voltage, which is lower than the first voltage, in a predetermined time without performing the constant voltage processing by the first voltage in step A. It is possible to have a step B in which the anode oxidation treatment is performed and a step C in which the constant voltage treatment is performed at a second voltage.
工程Ａでは、第１の電圧による処理時間は、２００Ｖ以上の第１の電圧となるまで継続する。
第１の電圧の処理開始時の電流密度としては、１Ａ／ｄｍ２～２０Ａ／ｄｍ２の範囲とすることが好ましい。
In step A, the processing time by the first voltage is continued until the first voltage of 200 V or more is reached.
The current density at the start of processing the first voltage is preferably in the range of 1 A / dm 2 to 20 A / dm 2 .
工程Ｂでは、工程Ａで第１の電圧となった後に、第１の電圧による定電圧処理を行わずに、第１の電圧から、第１の電圧よりも低い電圧の第２の電圧まで、所定の時間で線形又は段階的に電圧を下降させて、アノード酸化処理をおこなうことができる。 In step B, after the first voltage is reached in step A, from the first voltage to the second voltage, which is a voltage lower than the first voltage, without performing constant voltage processing by the first voltage. The anodic oxidation treatment can be performed by lowering the voltage linearly or stepwise at a predetermined time.
第２の電圧は、２００Ｖ以上で、且つ、第１の電圧より低いものであれば良いが、第１の電圧の０．７０倍～０．９９倍であることが好ましい。
なお、工程Ｂと工程Ｃとの間に、第２の電圧から第１の電圧まで電圧を上げる工程Ｂ’を行い、工程Ｂ及び工程Ｂ’を１組の工程とし、この１組の工程を、工程Ａの後に複数回繰り返しおこなうことが好ましい。
The second voltage may be 200 V or more and lower than the first voltage, but is preferably 0.70 to 0.99 times the first voltage.
In addition, a step B'that raises the voltage from the second voltage to the first voltage is performed between the step B and the step C, and the step B and the step B'are set as one set of steps, and this one set of steps is used. , It is preferable to repeat the process A a plurality of times after the step A.
また、「段階的」とは、第１の電圧と第２の電圧との間の電圧で少なくとも１つの定電圧処理を行うことを意味し、段階的に電圧を下降させる場合には、少なくとも１つの段階における電圧は、３０秒以上保持されることが好ましい。この時間の上限は最大でも１０時間とする。 Further, "stepwise" means that at least one constant voltage process is performed at a voltage between the first voltage and the second voltage, and when the voltage is gradually lowered, at least one is performed. The voltage at one stage is preferably held for 30 seconds or longer. The upper limit of this time is 10 hours at the maximum.
また、印加する電圧及び電流の波形に関しては、交流、直流や交流と直流の重畳のいずれでもよく、交流の場合には、電流又は電圧は、正弦波でも、正弦波でなくてもよい。
上記のように、電圧を一定で処理することにより、電流の流れやすいところ、即ち、酸化皮膜が形成されていないところに順次酸化膜Ａ２を形成させることができ、母材中の凹んだ部分や貫通孔内に電極を配置することなく孔の内部表面までも酸化膜Ａ２を形成させることができる。
The voltage and the waveform of the applied voltage may be alternating current, direct current, or superimposition of alternating current and direct current, and in the case of alternating current, the current or voltage may be a sine wave or not a sine wave.
As described above, by treating the voltage at a constant voltage, the oxide film A2 can be sequentially formed in a place where a current easily flows, that is, a place where an oxide film is not formed, and a dented portion in the base metal or a recessed portion in the base metal can be formed. The oxide film A2 can be formed even on the inner surface of the hole without arranging the electrode in the through hole.
工程Ｃは、工程Ｂの終了時の電圧、即ち、第２の電圧で所定の時間、定電圧処理を行うものである。処理時間としては、５分～１０時間とすることが好ましい。
さらに、酸化膜Ａ２が形成されたアルミニウム母材Ａ１は、大気下において、１５０℃～５００℃で加熱することが好ましい。
In step C, constant voltage processing is performed for a predetermined time with the voltage at the end of step B, that is, the second voltage. The treatment time is preferably 5 minutes to 10 hours.
Further, the aluminum base material A1 on which the oxide film A2 is formed is preferably heated at 150 ° C. to 500 ° C. in the atmosphere.
あるいは、この図２に示す陽極酸化処理工程Ｓ０６においては、アルカリ金属を含まない電解液で火花放電を伴うマイクロアーク型のアノード酸化処理を行うこともできる。 Alternatively, in the anodic oxidation treatment step S06 shown in FIG. 2, a micro-arc type anodic oxidation treatment accompanied by spark discharge can be performed with an electrolytic solution containing no alkali metal.
この場合、電解液としては、リン酸アンモニウム塩、ほう酸アンモニウム塩及び有機酸アンモニウムの塩（アルカリ金属を含むものを除く。）の単独又は２種以上の混合させた電解液に、アンモニア、ヒドラジン、エタノールアミン及び炭酸アンモニウムのうちの少なくとも１つを添加し、ｐＨ７．５～１１としたアルカリ性溶液を使用する。 In this case, the electrolytic solution is an electrolytic solution containing an ammonium phosphate salt, an ammonium borate salt and an ammonium organic acid salt (excluding those containing an alkali metal) alone or a mixture of two or more kinds, and ammonia, hydrazine, and the like. An alkaline solution is used in which at least one of ethanolamine and ammonium carbonate is added and the pH is 7.5-11.
有機酸アンモニウムの塩としては、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸及びデカンジカルボン酸等のＨＯＯＣ（ＣＨ２）ｎＣＯＯＨで表せる鎖状ジカルボン酸の塩や、シュウ酸、タルトロン酸、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、りんご酸及び酒石酸等のその他のジカルボン酸の塩、或いは、フタル酸、ニトロフタル酸、テトラヒドロフタル酸及びボロジサリチル酸等の環式ジカルボン酸の塩を使用することができる。 Examples of the salt of ammonium organic acid include malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid and decandicarboxylic acid, which are chain dicarboxylic acids represented by HOOC (CH 2 ) n COOH. Salts, salts of other dicarboxylic acids such as oxalic acid, tartronic acid, fumaric acid, maleic acid, citraconic acid, apple acid and tartrate acid, or rings such as phthalic acid, nitrophthalic acid, tetrahydrophthalic acid and borodisalicylic acid. A salt of the formula dicarboxylic acid can be used.
ここで、アンモニア、ヒドラジン、エタノールアミン及び炭酸アンモニウムの少なくとも何れかを、電解液のｐＨが７．５～１１となるように調製しながら添加してアノード酸化処理を行うことができる。
また、リン酸アンモニウム塩、ホウ酸アンモニウム塩及び有機酸アンモニウム塩を溶液中に２～１５重量％含有することが好ましい。
Here, at least one of ammonia, hydrazine, ethanolamine, and ammonium carbonate can be added while adjusting the pH of the electrolytic solution to be 7.5 to 11, and the anodic oxidation treatment can be performed.
Further, it is preferable to contain 2 to 15% by weight of ammonium phosphate salt, ammonium borate salt and ammonium organic acid salt in the solution.
アノード酸化処理の過程において目標の電圧値に達した後、この電圧を維持した状態（定電圧）で処理を継続することが好ましい。
なお、処理時間は電流値が十分低下する３０ｍｉｎ以下でよく、特に電流値が半分以下に低下する１５ｍｉｎ以内とすることが好ましい。
After reaching the target voltage value in the process of anodic oxidation treatment, it is preferable to continue the treatment in a state where this voltage is maintained (constant voltage).
The processing time may be 30 minutes or less in which the current value is sufficiently reduced, and particularly preferably 15 min or less in which the current value is reduced to half or less.
図２に示すアルカリ処理工程Ｓ０７は、酸化膜Ａ２除去工程とされ、水酸化ナトリウム溶液などのアルカリ液によって、陽極酸化処理工程Ｓ０６において形成された酸化膜Ａ２を除去する。
このアルカリ処理工程Ｓ０７は、除去工程を構成する。
The alkali treatment step S07 shown in FIG. 2 is a step of removing the oxide film A2, and the oxide film A2 formed in the anodic oxidation treatment step S06 is removed with an alkaline solution such as a sodium hydroxide solution.
This alkali treatment step S07 constitutes a removal step.
ここで、水酸化ナトリウム溶液に、アルミニウム母材Ａ１の表面に形成された酸化膜Ａ２を所定時間接触させて、酸化膜Ａ２を除去する操作を繰り返す。
具体的には、一回の処理は、０．５～５ｍｉｎ程度に設定することができ、好ましくは、２ｍｉｎ程度とすることができる。
Here, the operation of contacting the oxide film A2 formed on the surface of the aluminum base material A1 with the sodium hydroxide solution for a predetermined time to remove the oxide film A2 is repeated.
Specifically, one process can be set to about 0.5 to 5 min, preferably about 2 min.
図２に示す除去確認工程Ｓ０８においては、直前のアルカリ処理工程Ｓ０７での操作により、アルミニウム母材Ａ１の表面において酸化膜Ａ２が除去されたかを確認する。酸化膜Ａ２が残っている場合には、アルカリ処理工程Ｓ０７へと戻り、さらに水酸化ナトリウム溶液などのアルカリ液による処理をおこなう。また、酸化膜Ａ２が除去されたことを確認したら、次工程へと進む。
なお、酸化膜Ａ２が除去されたことを確認したら、アルミニウム母材Ａ１の表面のアルカリ液を除去するために、純水等による洗浄処理をおこなうことができる。
In the removal confirmation step S08 shown in FIG. 2, it is confirmed whether the oxide film A2 has been removed on the surface of the aluminum base material A1 by the operation in the alkali treatment step S07 immediately before. If the oxide film A2 remains, the process returns to the alkali treatment step S07, and further treatment is performed with an alkaline solution such as a sodium hydroxide solution. After confirming that the oxide film A2 has been removed, the process proceeds to the next step.
After confirming that the oxide film A2 has been removed, a cleaning treatment with pure water or the like can be performed in order to remove the alkaline liquid on the surface of the aluminum base material A1.
図２に示す酸処理工程Ｓ０９は、アルカリ皮膜や電解処理でできた酸化皮膜の除去を目的とする表面洗浄処理とされ、硝酸、塩酸、フッ化水素などの酸溶液によって、アルカリ処理工程Ｓ０７で処理されたアルミニウム母材Ａ１の表面を処理する。 The acid treatment step S09 shown in FIG. 2 is a surface cleaning treatment for the purpose of removing an alkali film or an oxide film formed by electrolytic treatment, and is performed in the alkali treatment step S07 with an acid solution such as nitric acid, hydrochloric acid, or hydrogen fluoride. The surface of the treated aluminum base material A1 is treated.
ここで、酸溶液に、アルミニウム母材Ａ１の表面を所定時間接触させる。
このとき、酸洗浄処理は、１～１０ｍｉｎ程度に設定することができ、好ましくは、５ｍｉｎ程度とすることができる。
なお、酸洗浄が終了したら、アルミニウム母材Ａ１の表面の酸溶液を除去するために、純水等による洗浄処理をおこなうことができる。
Here, the surface of the aluminum base material A1 is brought into contact with the acid solution for a predetermined time.
At this time, the acid cleaning treatment can be set to about 1 to 10 min, preferably about 5 min.
After the acid cleaning is completed, a cleaning treatment with pure water or the like can be performed in order to remove the acid solution on the surface of the aluminum base material A1.
図２に示す高圧水処理工程Ｓ１０は、残存している薬液の除去を目的とする表面洗浄処理とされ、純水によって、酸処理工程Ｓ０９で処理されたアルミニウム母材Ａ１の表面を処理する。 The high-pressure water treatment step S10 shown in FIG. 2 is a surface cleaning treatment for the purpose of removing the remaining chemical solution, and the surface of the aluminum base material A1 treated in the acid treatment step S09 is treated with pure water.
図２に示すフッ化処理工程Ｓ１１としては、フッ化窒素ガスによるドライ工程とすることができる。
具体的には、３００℃～３８０℃程度の温度範囲における圧力４００Ｐａ、ラジカル源を通して導入されたフッ化窒素ガス１５ｓｌｍ、処理時間２ｈ、Ａｒガス３５ｓｌｍ等のように設定することができる。
このフッ化処理によって、アルミニウム母材Ａ１表面にフッ化マグネシウム膜Ａ３が形成される。フッ化マグネシウム膜Ａ３の厚みは、例えば、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上かつ２０ｎｍ以下の範囲であればよい。
The fluorinated treatment step S11 shown in FIG. 2 can be a dry step using nitrogen trifluoride gas.
Specifically, the pressure can be set to 400 Pa in a temperature range of about 300 ° C. to 380 ° C., nitrogen trifluoride gas 15 slm introduced through a radical source, treatment time 2 hours,
By this fluorine treatment, a magnesium fluoride film A3 is formed on the surface of the aluminum base material A1. The thickness of the magnesium fluoride film A3 may be, for example, 10 nm or more and 50 nm or less, preferably 10 nm or more and 20 nm or less.
なお、このフッ化処理工程Ｓ１１は、実機にアルミニウム母材Ａ１からなる部品を込み込んだ後、クリーニングプロセスとしておこなうこともできる。 It should be noted that this fluorination treatment step S11 can also be performed as a cleaning process after the parts made of the aluminum base material A1 are embedded in the actual machine.
本実施形態におけるアルミニウム表面処理方法によれば、陽極酸化処理工程Ｓ０６によって酸化膜Ａ２を形成して、その酸化膜Ａ２をアルカリ処理工程Ｓ０７によって除去することで、アルミニウム母材Ａ１表面を改質して、通常のバリア膜として用いられるアルマイト膜とは異なり、ＯＨ基の少ない緻密な酸化膜のできたアルミニウム表面状態とすることが可能となり、フッ化耐性を向上して、この表面をフッ素を含有するガスに露出した場合に、パーティクルの発生原因となるフッ化アルミニウムの結晶が形成されることを防止できる。 According to the aluminum surface treatment method in the present embodiment, the oxide film A2 is formed by the anodizing treatment step S06, and the oxide film A2 is removed by the alkali treatment step S07 to modify the surface of the aluminum base material A1. Therefore, unlike the alumite film used as a normal barrier film, it is possible to make the aluminum surface state with a dense oxide film with few OH groups, improve the fluoride resistance, and contain fluorine on this surface. When exposed to gas, it is possible to prevent the formation of aluminum fluoride crystals that cause the generation of particles.
このように、クリーニングプロセス等で用いられるフッ素を含有するガスに露出した場合に形成されるフッ化アルミニウムの形成を防止して、フッ化アルミニウムによるパーティクル発生を防止することが可能となる。 As described above, it is possible to prevent the formation of aluminum fluoride formed when exposed to a gas containing fluorine used in a cleaning process or the like, and to prevent the generation of particles due to aluminum fluoride.
同時に、アルミニウム母材Ａ１表面近傍におけるＯＨ基を低減して、フッ化耐性を向上することができる。
さらに、アルカリ処理工程Ｓ０７において形成した酸化膜を除去した後にフッ化処理工程Ｓ１１によってフッ化処理をおこなうことにより、アルミニウム母材Ａ１の表面にアルミニウム合金に含まれるマグネシウムによってフッ化マグネシウム膜Ａ３を形成し、このフッ化マグネシウム膜Ａ３をマグネシウムバリアとすることで、フッ化マグネシウム膜Ａ３形成後において、アルミニウム合金からなるアルミニウム母材Ａ１に含まれるマグネシウムなどの元素の放出を防止することが可能となる。
At the same time, the OH groups in the vicinity of the surface of the aluminum base material A1 can be reduced to improve the fluoride resistance.
Further, by removing the oxide film formed in the alkali treatment step S07 and then performing the fluoride treatment in the fluoride treatment step S11, the magnesium fluoride film A3 is formed on the surface of the aluminum base material A1 by the magnesium contained in the aluminum alloy. By using the magnesium fluoride film A3 as a magnesium barrier, it is possible to prevent the release of elements such as magnesium contained in the aluminum base material A1 made of an aluminum alloy after the formation of the magnesium fluoride film A3. ..
フッ化処理工程Ｓ１１において、処理温度を３００℃以上３８０℃以下の範囲に設定されることにより、フッ化マグネシウム膜Ａ３の膜厚を条規の範囲にすることができ、フッ化マグネシウム膜Ａ３にクラックが発生することを防止して、マグネシウムバリアとして充分機能するフッ化マグネシウム膜Ａ３を形成することが可能となる。 By setting the treatment temperature in the range of 300 ° C. or higher and 380 ° C. or lower in the fluorination treatment step S11, the film thickness of the magnesium fluoride film A3 can be within the specified range, and the magnesium fluoride film A3 is cracked. It is possible to form a magnesium fluoride film A3 that sufficiently functions as a magnesium barrier by preventing the occurrence of magnesium fluoride.
また、本実施形態は、次のように、真空処理装置に組み込まれるアルミニウム部品に適用することが可能である。
図３は、本実施形態におけるアルミニウム表面処理方法を適用した真空処理装置１０を示す模式断面図である。
Further, the present embodiment can be applied to aluminum parts incorporated in a vacuum processing apparatus as follows.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a
例示する真空処理装置（成膜装置）１０は、例えば、ＣＶＤ法あるいはＡＬＤ法による成膜処理をおこなう装置とされ、図３に示すように、被処理基板（基板）Ｓの成膜をおこなう成膜室１１と、成膜原料となる原料ガスを供給する原料ガス供給手段２０と、および、成膜室１１のクリーニングをおこなうクリーニング手段３０を有する。
The example vacuum processing device (deposition device) 10 is, for example, a device that performs a film forming process by a CVD method or an ALD method, and as shown in FIG. 3, forms a film on the substrate (substrate) S to be processed. It has a
成膜室１１は、例えばアルミニウムなどからなる処理容器とされている。前記成膜室１１の側壁には被処理基板（基板）Ｓを搬出入する際に開閉されるゲートバルブ（図示せず）が設けられる。
The
成膜室１１には、成膜時に基板Ｓが載置される基板ステージ１３が配設されている。
基板Ｓは、基板ステージ１３に載置されることによって、成膜室１１内での位置が決められる。基板ステージ１３の下方には、基板Ｓの搬出入を行う際などに基板ステージ１３を上下方向に動かす昇降機構１３ａが連結されている。昇降機構１３ａは、成膜時に基板Ｓを回転させる場合には、基板ステージ１３を回転させる回転駆動機構を兼ねることができる。
基板ステージ１３下側には、基板Ｓの搬出入を行う際等に基板Ｓを昇降させるリフトピンなどの基板昇降機構（図示せず）が設けられることができる。
The
By placing the substrate S on the
On the lower side of the
基板ステージ１３の周縁外側は、成膜室１１の側部と接触しないように離間しており、基板ステージ１３が回転・昇降可能とされている。
成膜室１１の基板ステージ１３下側には、原料ガスが基板ステージ１３外周隙間から、基板ステージ１３下側に侵入しないように裏面ガスを供給する裏面ガス供給部１９が接続されている。
The outer periphery of the
A back surface
成膜室１１の側部には、排気ポート１１ｐを介して成膜室１１内の原料ガス等を排気する排気ポンプなどの排気機構１１ｖｃが接続されている。また排気ポート１１ｐと排気機構１１ｖｃとの間には、チャンバ本体（成膜室）１１内の圧力を調節するための圧力調節バルブなどが設置されていてもよい。排気ポンプ（排気機構）１１ｖｃは、ターボ分子ポンプやドライポンプ等の各種ポンプによって構成されるものであって、プラズマＣＶＤあるいはＡＬＤにより成膜装置（真空処理装置）１０での成膜処理をおこなうときには、圧力調節バルブでの調節によって成膜室１１内の圧力を所定圧力に制御することが可能とされる。排気ポート１１ｐは、成膜室１１内で、基板ステージ１３外周隙間から原料ガスが基板ステージ１３下側に侵入しないように配置される。
An exhaust mechanism 11vc such as an exhaust pump that exhausts the raw material gas in the
成膜室１１の基板ステージ１３の上側には、複数の供給孔１６ａを有するシャワープレート１６が取り付けられている。シャワープレート１６は、基板ステージ１３と対向する平板状とされるとともに、基板ステージ１３の載置面と略平行状態として配置される。
成膜装置１０がプラズマＣＶＤによる成膜をおこなう場合には、成膜室１１内に供給されたガスをプラズマ化するシャワープレート側高周波電源がシャワープレート１６に接続されて、シャワープレート１６に高周波電力を供給して、シャワープレート１６が所定の電位を維持可能な状態として支持されることもできる。
A
When the
成膜室１１のシャワープレート１６のさらに上側には、複数の供給孔１７ａを有するシャワープレート１７が取り付けられている。シャワープレート１７は、シャワープレート１６と対向する平板状とされるとともに、シャワープレート１７はシャワープレート１６と離間するとともに、平行状態に配置される。
シャワープレート１７においては、複数の供給孔１７ａが供給孔１６ａとは異なる配置および大きさとされることができる。シャワープレート１７はシャワープレート１６と同様に支持されることができる。
本実施形態ではシャワープレート１６，１７を２段として配置したが、一枚のシャワープレート、あるいは、より多段のシャワープレートを有する構成とすることもできる。
A
In the
In the present embodiment, the
成膜室１１のシャワープレート１７のさらに上側には、複数の供給孔１８ａを有するガス分散板１８が取り付けられている。ガス分散板１８は、その下面がシャワープレート１７と対向する平板状とされるとともに、ガス分散板１８はシャワープレート１７と離間するとともに、略平行状態に配置される。ガス分散板１８の上面は、中央から縁部に向かって下降するように形成すること、つまり、中央から縁部に向かって基板ステージ１３に近接するように傾斜した形状とすることもできる。
A
ガス分散板１８においては、複数の供給孔１８ａが供給孔１７ａおよび供給孔１６ａとは異なる配置および大きさとされることができる。なお、図において、供給孔１８ａ、供給孔１７ａ、供給孔１６ａは模式的に記載している。
In the
シャワープレート１６およびシャワープレート１７はアルミニウムを含む金属製とされ、例えばアルミニウム－マグネシウム合金に表面処理を施したものとすることができる。ガス分散板１８はアルミニウムを含む金属製とされ、例えばアルミニウム－マグネシウム合金とすることができる。
The
このような真空処理装置１０においては、シャワープレート１６、シャワープレート１７、ガス分散板１８、成膜室１１、基板ステージ１３に本実施形態におけるアルミニウム表面処理方法を適用することが可能である。
In such a
以下、本発明にかかる実施例を説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described.
なお、本発明における具体例について説明する。
ここでは、アルミニウム合金（Ａ６０６１）からなる２０×２０×２ｍｍのテストピースに次の表面処理を施した。
＜実験例１＞
従来からあるアルマイトをテストピース表面に形成した。
具体的には硫酸系の電界溶液を用いた陽極酸化によって、アルマイトを形成した。
＜実験例２＞
ＶＡＣＡＬ（アルバックテクノ株式会社、登録商標）によってアルミニウム母材（Ａ６０６１）に形成したアルマイトをテストピース表面に形成した。
＜実験例３＞
図２に示す高圧水処理工程Ｓ１０までの工程によってテストピース表面処理をおこなった。具体的にはＶＡＣＡＬ（アルバックテクノ株式会社、登録商標）によってアルミニウム母材（Ａ６０６１）に形成した酸化皮膜を水酸化ナトリウム水溶液にて除去した。
＜実験例４＞
参考のためＹ２Ｏ３層をテストピース表面に形成した。
A specific example of the present invention will be described.
Here, a 20 × 20 × 2 mm test piece made of aluminum alloy (A6061) was subjected to the following surface treatment.
<Experimental Example 1>
Conventional alumite was formed on the surface of the test piece.
Specifically, alumite was formed by anodic oxidation using a sulfuric acid-based electric field solution.
<Experimental Example 2>
Alumite formed on an aluminum base material (A6061) by VACL (Alvac Techno Co., Ltd., registered trademark) was formed on the surface of the test piece.
<Experimental example 3>
The surface treatment of the test piece was performed by the steps up to the high-pressure water treatment step S10 shown in FIG. Specifically, the oxide film formed on the aluminum base material (A6061) by VACL (Alvac Techno Co., Ltd., registered trademark) was removed with an aqueous sodium hydroxide solution.
<Experimental Example 4>
For reference , a Y2O3 layer was formed on the surface of the test piece.
これらに対して、４００℃、ラジカル源を通したフッ化窒素ガス雰囲気として１２０ｍｉｎ保持して、フッ化処理をおこなった。
その後、その表面に対してＸ線回折（ＸＲＤ）をおこなうとともに、ＳＥＭ観察をおこなった。
These were subjected to fluorination treatment at 400 ° C. while maintaining a nitrogen trifluoride gas atmosphere through a radical source for 120 minutes.
Then, X-ray diffraction (XRD) was performed on the surface and SEM observation was performed.
ＸＲＤ分析の結果を図４に示す。
この結果から、実験例３、実験例４においては、フッ化アルミニウムのピークが現れていない。これに対して、実験例１，２においては、フッ化アルミニウムのピークが現れていることがわかる。
The result of XRD analysis is shown in FIG.
From this result, the peak of aluminum fluoride did not appear in Experimental Example 3 and Experimental Example 4. On the other hand, in Experimental Examples 1 and 2, it can be seen that the peak of aluminum fluoride appears.
ＳＥＭ画像を図５に示す。
この結果から、図５（ａ）に示す実験例１、図５（ｂ）に示す実験例２には、いずれもフッ化アルミニウムの結晶が堆積していることがわかる。これに対して、実験例３、実験例４においては、フッ化アルミニウム結晶の堆積物が現れていない。
The SEM image is shown in FIG.
From this result, it can be seen that aluminum fluoride crystals are deposited in both Experimental Example 1 shown in FIG. 5 (a) and Experimental Example 2 shown in FIG. 5 (b). On the other hand, in Experimental Example 3 and Experimental Example 4, deposits of aluminum fluoride crystals did not appear.
次に、上記の実験例３のテストピースに対して、フッ化処理の温度を３００～４５０℃の範囲で変化させた。
その後、同様に、表面に対してＸ線回折（ＸＲＤ）をおこなうとともに、ＳＥＭ観察をおこなった。
さらに、フッ化処理後にＭｇバリア試験として、真空中で４６０℃に保持して、マグネシウムを放出しているかを検出する試験をおこなった。
Next, the temperature of the fluorination treatment was changed in the range of 300 to 450 ° C. with respect to the test piece of Experimental Example 3 above.
Then, in the same manner, X-ray diffraction (XRD) was performed on the surface and SEM observation was performed.
Further, as an Mg barrier test after the fluorination treatment, a test was conducted in which the magnesium was kept at 460 ° C. in a vacuum to detect whether magnesium was released.
３００℃でのフッ化処理後におけるＸＲＤ分析の結果を図６（ａ）に示す。なお、図６（ａ）のグラフにおいて横軸は表面からの深さ、縦軸は元素比を示す。
この結果から、テストピース表面にフッ化マグネシウムが薄く形成されていることがわかる。
The result of XRD analysis after the fluoride treatment at 300 degreeC is shown in FIG. 6 (a). In the graph of FIG. 6A, the horizontal axis indicates the depth from the surface, and the vertical axis indicates the element ratio.
From this result, it can be seen that magnesium fluoride is thinly formed on the surface of the test piece.
さらに、３００℃でのフッ化処理後におけるＳＥＭ画像を図６（ｂ）に示す。
同様に、フッ化アルミニウム結晶の堆積物はできていないことがわかる。
Further, the SEM image after the fluoride treatment at 300 ° C. is shown in FIG. 6 (b).
Similarly, it can be seen that no deposit of aluminum fluoride crystals has been formed.
また、３００℃でのフッ化処理後に真空中で４６０℃に保持して２４０時間後でも、マグネシウムは放出されていなかった。 Further, magnesium was not released even after 240 hours of holding at 460 ° C. in vacuum after the fluoride treatment at 300 ° C.
３８０℃でのフッ化処理後におけるＸＲＤ分析の結果を図７（ａ）に示す。なお、図７（ａ）のグラフにおいて横軸は表面からの深さ、縦軸は元素比を示す。
この結果から、３００℃の場合に比べて、テストピース表面にフッ化マグネシウムが厚く形成されていることがわかる。
The result of XRD analysis after the fluoride treatment at 380 ° C. is shown in FIG. 7 (a). In the graph of FIG. 7A, the horizontal axis indicates the depth from the surface, and the vertical axis indicates the element ratio.
From this result, it can be seen that magnesium fluoride is thickly formed on the surface of the test piece as compared with the case of 300 ° C.
さらに、３８０℃でのフッ化処理後におけるＳＥＭ画像を図７（ｂ）に示す。
同様に、フッ化アルミニウム結晶の堆積物はできていないことがわかる。
Further, the SEM image after the fluoride treatment at 380 ° C. is shown in FIG. 7 (b).
Similarly, it can be seen that no deposit of aluminum fluoride crystals has been formed.
また、３８０℃でのフッ化処理後に真空中で４６０℃に保持して１２０時間後に、マグネシウムの放出を検出した。 Further, after the fluoride treatment at 380 ° C., the magnesium was kept at 460 ° C. in vacuum, and 120 hours later, the release of magnesium was detected.
４５０℃でのフッ化処理後におけるＸＲＤ分析の結果を図８（ａ）に示す。なお、図８（ａ）のグラフにおいて横軸は表面からの深さ、縦軸は元素比を示す。
この結果から、３８０℃の場合に比べても、テストピース表面にフッ化マグネシウムがさらに厚く形成されていることがわかる。
The result of XRD analysis after the fluoride treatment at 450 ° C. is shown in FIG. 8 (a). In the graph of FIG. 8A, the horizontal axis indicates the depth from the surface, and the vertical axis indicates the element ratio.
From this result, it can be seen that magnesium fluoride is formed thicker on the surface of the test piece than in the case of 380 ° C.
さらに、４５０℃でのフッ化処理後におけるＳＥＭ画像を図８（ｂ）に示す。
同様に、フッ化アルミニウム結晶の堆積物はできていないことがわかる。
Further, the SEM image after the fluoride treatment at 450 ° C. is shown in FIG. 8 (b).
Similarly, it can be seen that no deposit of aluminum fluoride crystals has been formed.
また、４５０℃でのフッ化処理後に真空中で４６０℃に保持して１２０時間後に、マグネシウムの放出を検出した。 Further, after the fluoride treatment at 450 ° C. and holding at 460 ° C. in vacuum for 120 hours, the release of magnesium was detected.
さらに、図3に示す真空処理装置１０において、シャワープレートとなる部材をアルミニウム合金（Ａ６０６１）からなるものとし、図２に示す工程により実験例３と同様に表面処理をおこなった後、基板ステージ１３に設けられたヒータによって加熱しながら、プラズマ処理をおこなった。比較のため、実験例2と同様の表面処理をおこなったシャワープレートとして、プラズマ処理をおこなった。
Further, in the
このとき、測定した基板ステージ１３の温度を横軸に、シャワープレートの温度を縦軸にして図９に示す。
At this time, FIG. 9 shows the measured temperature of the
この結果から、本発明の表面処理を施したシャワープレートでは、約５０℃低下していることがわかる。また、ヒータ設定温度が約５℃低下している。 From this result, it can be seen that the temperature of the shower plate subjected to the surface treatment of the present invention is lowered by about 50 ° C. In addition, the heater set temperature has dropped by about 5 ° C.
Ｄｉｓｐｌａｙの高精細化・ＯＬＥＤ化に伴い、Ｐａｒｔｉｃｌｅ起因によるＤｅｖｉｃｅの不良・歩留りの低下が問題であるが、本発明によれば、ＡｌＦ３の発生を抑制することで、このＰａｒｔｉｃｌｅの削減を実現することができることがわかる。 With the increase in definition and OLED of the display, there is a problem that the defect of the device and the decrease in the yield due to the component are problems. However, according to the present invention, the reduction of the partition is realized by suppressing the generation of AlF3 . It turns out that it can be done.
Ａ１…アルミニウム母材
Ａ２…酸化膜
Ａ３…フッ化マグネシウム膜
A1 ... Aluminum base material A2 ... Oxidation film A3 ... Magnesium fluoride film
Claims (5)
前記酸化膜を除去する除去工程と、
前記除去工程において前記酸化膜を除去した前記表面にフッ化処理をおこなうフッ化処理工程と、
を有し、
前記酸化膜形成工程が、陽極酸化処理とされ、
前記除去工程が、アルカリ液によるウェット処理とされる
ことを特徴とするアルミニウム表面処理方法。 An oxide film forming step of forming an oxide film on the surface of aluminum or an aluminum alloy,
The removal step of removing the oxide film and
A fluorination treatment step of performing a fluorination treatment on the surface from which the oxide film has been removed in the removal step, and a fluorination treatment step.
Have,
The oxide film forming step is anodized.
An aluminum surface treatment method , wherein the removal step is a wet treatment with an alkaline solution .
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