(57)【要約】【課題】チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金およびステンレスを溶液に浸漬させて、短時間に腐食量が少なく、あらゆる複雑な形状のチタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金およびステンレスを表面粗さ２〜２０μｍに、歪みなく、粗面化する処理方法を提供することにある。【解決手段】  チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金およびステンレスを、弗化水素の濃度０．５〜６０重量％の弗酸に増粘剤を加え、粘度１０００〜１５６００００ｍＰａ・ｓにした溶液（液温が０〜６０℃）中に浸漬することによって、チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金およびステンレス表面を粗面化する処理方法を提供する。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘性を持つ弗化水素を含む溶液を用いたチタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金およびステンレス表面の粗面化処理方法。
【請求項２】
粘性が、粘度１０００〜１５６００００ｍＰａ・ｓ（温度は０〜６０℃の範囲）で、使用時の液温が０〜６０℃の範囲で行う請求項１に記載のチタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金およびステンレス表面の粗面化処理方法。
【請求項３】
表面粗さ（Ｒａ）を２〜２０μｍに粗面化する請求項1及び２に記載のチタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金およびステンレス表面の粗面化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金およびステンレスの表面の表面粗さ（Ｒａ）を２〜２０μｍに粗面化する方法に関し、特に粘性を持つ弗酸を用いた処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスを製造する工程において、真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング、ＣＶＤ法等により成膜処理が行われるが、目的とする被成膜物以外の薄膜製造装置の内面壁、防着板あるいはカバーリング等にも付着し成膜が生じる。この付着した膜は、堆積が進むと基材との間の内部応力が増大し、堆積物の剥離、脱落を生じる。この剥離物や脱落物の被成膜物への付着は、成膜の汚染となり、特に、半導体デバイス製造工程において大きな問題となっている。この対策として、薄膜製造装置の内面壁や冶具の表面を粗面化し付着物との密着性を高め、付着物の剥離を防ぐ方法が取られている。従来、粗面化処理方法として、ショットブラストによるブラスト処理、溶液（酸、アルカリ）によるエッチング処理、あるいは電解処理が行われてきた。
【０００３】
しかし、ブラスト処理では、被処理品に大きな歪みが生じ、変形が大きくなるという問題がある。また、該ブラスト処理では、ブラスト処理後に試験片表面に除去できないブラストメディアが残るという問題がある。
【０００４】
また、充分な密着性を得るには、表面粗さ（Ｒａ）は２μｍ以上から２０μｍ程度必要であるが、従来の溶液による表面処理では、目的とする２μｍ以上の表面粗さを有する表面を得ることができず、また、無理やり行おうとすれば、試験片の腐食が大きくなるという欠点があった。
【０００５】
さらに、チタン材の表面処理では、所定の濃度のフッ素と、塩素、臭素、ヨウ素のうちから少なくとも一種または二種以上が所定の濃度の電解水溶液に浸漬し、電解を用いた粗面化が行われてきた（特許文献１）。しかし、従来の電解を用いた粗面化処理は、対する電極（対極）との距離が一定の平板のみの処理に限られていた。又、細かい液管理が必要であり、液の老化が早いという欠点が有った。対極に対して、１枚しか粗面化処理できないという効率の悪さに問題があった。
【特許文献１】特開平０７−３４２５５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記に示した従来の技術の問題点を解決するためになされたものであり、つまり、チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金およびステンレスを溶液に浸漬させて、短時間に腐食量が少なく、あらゆる複雑な形状のこれらの金属を表面粗さ２〜２０μｍに、歪みなく、粗面化する処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、粘度１０００〜１５６００００ｍＰａ・ｓ（温度は０〜６０℃の範囲）を持たせた弗化水素の濃度０．５〜６０重量％の弗酸を含む溶液を用いることで、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち本発明は、以下のチタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金およびステンレス表面の粗面化処理方法を提供する。
１．粘性を持つ弗化水素を含む溶液を用いたチタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金およびステンレス表面の粗面化処理方法。
２．粘性が、粘度１０００〜１５６００００ｍＰａ・ｓ（温度は０〜６０℃の範囲）で、使用時の液温が０〜６０℃の範囲で行う上記項１に記載のチタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金およびステンレス表面の粗面化処理方法。
３．表面粗さ（Ｒａ）を２〜２０μｍに粗面化する上記項１及び２に記載のチタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金およびステンレス表面の粗面化処理方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のチタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金およびステンレスの粗面化方法は、腐食量が少なく、これらの金属をＲａ＝２〜２０μｍに粗面化し、溶液槽に同時に複数個のこれらの金属を入れ、多量の金属試験片を一度に粗面化処理でき、さらに、複雑な形状のこれらの金属に対して処理できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に用いる溶液は、弗化水素の濃度が０．５〜６０重量％を含む溶液である。好ましい弗化水素の濃度は、０．５〜２０重量％、特に好ましい弗化水素の濃度は、０．５〜１０重量％である。０．５重量％未満では充分な表面粗さが得られない。本発明に用いる溶液は、処理物の材質、処理条件によっては、弗化水素以外に、硝酸あるいは塩酸との混酸として用いてもよい。
【００１１】
該溶液に増粘剤を加え、粘度を１０００〜１５６００００ｍＰａ・ｓ（温度は０〜６０℃の範囲）に調製する（好ましくは、２０００〜１００００００ｍＰａ・ｓである）。粘度が１０００ｍＰａ・ｓ未満では、腐食が大きく好ましくない。１５６００００ｍＰａ・ｓを超えると、粗面化に時間が掛かりすぎて経済的ではない。用いる増粘剤は寒天、ゼラチン、合成高分子増粘剤など、特に問うものではないが、好ましくは、弗酸、硝酸、塩酸等の酸との反応性が乏しいポリアクリル酸系の合成高分子増粘剤である。
【００１２】
溶液の処理温度は、一般的には０〜６０℃で、その温度内で試験片を浸漬する。好ましい処理温度は２０〜５０℃である。０℃未満では、粗面化に時間が掛かりすぎ経済的ではない。６０℃を超えると、試験片の腐食量が大きくなり過ぎ、また、弗化水素等の酸成分の蒸気の発生が大きくなり好ましくない。
【００１３】
試験片を溶液槽中に浸漬する時間は、試験片が目的とする粗さになるまでの時間である。さらに好ましい弗化水素の濃度と溶液の液温などの粗面化処理条件は、弗化水素の濃度０．５〜１０重量％で、液温２０〜５０℃である。
【００１４】
試験片を溶液槽中に浸漬している際には、溶液を攪拌することが望ましい。攪拌機はステンレス製の攪拌棒を持つ攪拌機、マグネチックスターラー、気泡によるバブリングなど、特に問うものではない。
【実施例】
【００１５】
以下に、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。評価の判定基準を次に示す。
判定基準
適合：（１）試験片の表面粗さＲａが、２〜２０μｍ。
（２）粗面化処理した後の試験片の減少した板厚が、２０μｍ以下。
（３）試験片の歪みが、０．０５ｍｍ以下。
（１）、（２）、（３）をすべて満足すること。
不適：上記の適合条件以外のものを示す。
【００１６】
実施例１
チタン（ＪＩＳ２種、表面のＲａ＝０．１μｍ、サイズは２０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍの平板）を、試験片（Ａ）として用い、ポリアクリル酸系の合成高分子増粘剤で、粘度を２０００と３５００ｍＰａ・ｓに調製した弗酸（弗化水素の濃度は１０重量％）が入った溶液槽（液温２０℃）中に浸漬し、粗面化を行った。粘度が２０００と３５００ｍＰａ・ｓの両方とも、表１に示すように、５分の浸漬時間で、試験片Ａの表面粗さＲａ＝２〜３μｍを得た。また、粗面化処理した後の試験片Ａの減少した板厚は、５分の浸漬時間で２０μｍ以下に抑えられた。なお、その際の試験片Ａの変形は、歪みゲージで測定すると、０．０５ｍｍ以下であった。
【００１７】
実施例２
実施例１と同じ試験片（Ａ）を用い、ポリアクリル酸系の合成高分子増粘剤で、粘度を１０００００と３５００００ｍＰａ・ｓに調製した弗酸（弗化水素の濃度が１重量％）と１３重量％の硝酸との混酸が入った溶液槽（液温５０℃）中に浸漬し、粗面化を行った。粘度が１０００００と３５００００ｍＰａ・ｓの両方とも、表１に示すように、３分の浸漬時間で、試験片の表面粗さＲａ＝３〜４μｍを得た。また、粗面化処理した後の試験片の減少した板厚は、３分の浸漬時間で１０μｍ以下に抑えられた。なお、その際の試験片の変形は、歪みゲージで測定すると、０．０５ｍｍ以下であった。
【００１８】
実施例３
実施例１と同じ試験片（Ａ）を用い、ポリアクリル酸系の合成高分子増粘剤で、粘度を１００００００ｍＰａ・ｓに調製した弗酸（弗化水素の濃度が１０重量％）が入った溶液槽（液温２０℃）中に浸漬し、粗面化を行った。粘度が１００００００ｍＰａ・ｓの両方とも、表１に示すように、１５分の浸漬時間で、試験片の表面粗さＲａ＝３〜４μｍを得た。また、粗面化処理した後の試験片の減少した板厚は、１５分の浸漬時間で２０μｍ以下に抑えられた。なお、その際の試験片の変形は、歪みゲージで測定すると、０．０５ｍｍ以下であった。
【００１９】
実施例４
チタン合金（ＪＩＳ２種、表面のＲａ＝０．１μｍ、サイズは４０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍの平板）を、試験片（Ｂ）として用い、図１のように１０ｍｍの間隔を空けて組み合わせたものを、ポリアクリル酸系の合成高分子増粘剤で粘度を２０００と３５００ｍＰａ・ｓに調製した弗酸（弗化水素の濃度は１０重量％）が入った溶液槽（液温２０℃）中に浸漬し、粗面化を行った。粘度が２０００と３５００ｍＰａ・ｓの両方とも、表１に示すように、５分の浸漬時間で、試験片の表面粗さＲａ＝２〜３μｍを得た。また、粗面化処理した後の試験片の減少した板厚は、５分の浸漬時間で２０μｍ以下に抑えられた。なお、その際の試験片の変形は、歪みゲージで測定すると、０．０５ｍｍ以下であった。
【００２０】
実施例５
ステンレス（ＳＵＳ３０４、表面のＲａ＝０．１μｍ、サイズは２０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍの平板）を、試験片（Ｃ）とし、ポリアクリル酸系の合成高分子増粘剤で、粘度を６０００と１００００ｍＰａ・ｓに調製した弗酸（弗化水素の濃度が０．５重量％）と１５重量％の硝酸と１０重量％の塩酸との混酸が入った溶液槽（液温２０℃）中に浸漬し、粗面化を行った。粘度が６０００と１００００ｍＰａ・ｓの両方とも、表１に示すように、６０分の浸漬時間で、試験片の表面粗さＲａ＝２〜３μｍを得た。また、粗面化処理した後の試験片の減少した板厚は、６０分の浸漬時間で、２０μｍ以下に抑えられた。なお、その際の試験片の変形は歪みゲージで測定すると、０．０５ｍｍ以下であった。
【００２１】
実施例６
アルミニウム合金（Ａ５０５２、表面のＲａ＝０．１μｍ、サイズは２０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍの平板）を、試験片（Ｄ）とし、ポリアクリル酸系の合成高分子増粘剤で、粘度を６０００と１００００ｍＰａ・ｓに調製した弗酸（弗化水素の濃度が２重量％）と１０重量％の塩酸との混酸が入った溶液槽（液温２０℃）中に浸漬し、粗面化を行った。表１に示すように、１２０分の浸漬時間で、試験片の表面粗さＲａ＝３〜４μｍを得た。また、粗面化処理した後の試験片の減少した板厚は、１２０分の浸漬時間で、２μｍ以下に抑えられた。なお、その際の試験片の変形は、歪みゲージで測定すると、０．０５ｍｍ以下であった。
【００２２】
実施例７
アルミニウム合金（Ａ６０６１、表面のＲａ＝０．１μｍ、サイズは２０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍの平板）を、試験片（Ｅ）とし、ポリアクリル酸系の合成高分子増粘剤で、粘度を６０００と１００００ｍＰａ・ｓに調製した弗酸（弗化水素の濃度が２重量％）と１０重量％の塩酸との混酸が入った溶液槽（液温２０℃）中に浸漬し、粗面化を行った。表１に示すように、１２０分の浸漬時間で、試験片の表面粗さＲａ＝２〜３μｍを得た。また、粗面化処理した後の試験片の減少した板厚は、１２０分の浸漬時間で、２μｍ以下に抑えられた。なお、その際の試験片の変形は、歪みゲージで測定すると、０．０５ｍｍ以下であった。
【００２３】
比較例１
試験片（Ａ）を用い、ポリアクリル酸系の合成高分子増粘剤で、粘度を５００ｍＰａ・ｓに調製した弗酸（弗化水素の濃度は１０重量％）がった溶液槽（液温２０℃）中に浸漬し、粗面化を行った。表１に示すように、５分の浸漬時間で、試験片の表面粗さＲａ＝０．５〜１μｍであった。また、粗面化処理した後の試験片の減少した板厚は、４０μｍであった。なお、その際の試験片の変形は、歪みゲージで測定すると、０．０５ｍｍ以下であった。
【００２４】
比較例２
試験片（Ａ）を、増粘剤を添加しない弗酸（弗化水素の濃度は１０重量％）が入った溶液槽（液温２０℃）中に浸漬し、粗面化を行った。表１に示すように、５分の浸漬時間で、試験片の表面粗さＲａ＝１〜２μｍであった。また、粗面化処理した後の試験片の減少した板厚は、５０μｍ以上であった。なお、その際の試験片の変形は、歪みゲージで測定すると、０．０５ｍｍ以下であった。
【００２５】
比較例３
試験片（Ｃ）を、増粘剤を添加しない弗酸（弗化水素の濃度が０．５重量％）と１５重量％の硝酸と１０重量％の塩酸との混酸が入った溶液槽（液温２０℃）中に浸漬し、粗面化を行った。表１に示すように、６０分の浸漬時間で、試験片の表面粗さＲａ＝１〜２μｍを得た。また、粗面化処理した後の試験片の減少した板厚は、５０μｍ以上であった。なお、その際の試験片の変形は、歪みゲージで測定すると、０．０５ｍｍ以下であった。
【００２６】
比較例４
試験片（Ｄ）を、増粘剤を添加しない弗酸（弗化水素の濃度が２重量％）と１０重量％の塩酸との混酸が入った溶液槽（液温２０℃）中に浸漬し、粗面化を行った。表１に示すように、１２０分の浸漬時間で、試験片の表面粗さＲａ＝１〜２μｍを得た。また、粗面化処理した後の試験片の減少した板厚は、１００μｍ以上であった。なお、その際の試験片の変形は、歪みゲージで測定すると、０．１ｍｍであった。
【００２７】
比較例５
試験片（Ｅ）を、増粘剤を添加しない弗酸（弗化水素の濃度が２重量％）と１０重量％の塩酸との混酸が入った溶液槽（液温２０℃）中に浸漬し、粗面化を行った。表１に示すように、１２０分の浸漬時間で、試験片の表面粗さＲａ＝１〜２μｍを得た。また、粗面化処理した後の試験片の減少した板厚は、１００μｍ以上であった。なお、その際の試験片の変形は歪みゲージで測定すると、０．１ｍｍであった。
【００２８】
比較例６
試験片（Ａ）を、ショットブラストを用いて、ブラスト処理を行った。３分のブラスト処理によって、試験片の表面粗さＲａ＝３〜４μｍを得た。また、粗面化処理した後の試験片の減少した板厚は、１０μｍであった。なお、その際の試験片の変形は歪みゲージで測定すると、１ｍｍであった。
【００２９】
比較例７
試験片（Ｂ）を、ショットブラストを用いて、ブラスト処理を行った。５分の処理を行ったが、試験片の内面を粗面化できなかった。
【００３０】
【表１】
2006291342.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明のチタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金およびステンレスの粗面化処理方法は、半導体製造装置およびフラットパネルディスプレイ製造装置などの薄膜製造装置の防着板等の治具の粗面化処理に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例３の試験片の模式図
【符号の説明】
【００３３】
１：試験片Ｂ
２：スペーサー（φ１ｍｍ×１０ｍｍ）
【図１】
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