(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の表面を有し、真空処理装置に適用される部材に対するブラスト処理によって、前記表面を粗化することと、
粗化された前記表面に陽極酸化によって多孔質の酸化皮膜を形成することと、
少なくとも前記酸化皮膜をエッチング液によってエッチングすることと、を含み、
前記表面を粗化することは、ブラスト装置内においてメディアを循環させる循環型ブラスト装置を用いることを含み、
少なくとも前記酸化皮膜をエッチングすることは、前記酸化皮膜の厚さ方向において、前記酸化皮膜の厚さよりもエッチング量が厚くなるようにエッチングすることを含み、
前記酸化皮膜を形成すること、および、少なくとも前記酸化皮膜をエッチングすることによって、前記ブラスト処理によって粗化された前記表面におけるＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２０１３に規定される算術平均粗さＲａよりも高い算術平均粗さＲａを有した前記表面を形成する
表面処理方法。
【請求項２】
前記酸化皮膜を形成することは、１μｍ以上２０μｍ以下の厚さを有した前記酸化皮膜を形成することを含み、
少なくとも前記酸化皮膜をエッチングすることは、前記酸化皮膜の厚さ方向において、前記酸化皮膜の厚さに対する１１０％以上１５０％以下の厚さをエッチングすることを含む
請求項１に記載の表面処理方法。
【請求項３】
前記表面は、アルミニウム、または、アルミニウム合金のいずれかから形成される
請求項１または２に記載の表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタ装置、エッチング装置、および、アッシング装置などの各種の真空処理装置は、金属製の表面を有した多数の部材から構成されている。真空処理装置を構成する部材には、真空処理装置において対象に対する処理が行われる処理空間を区画する部材、および、処理空間内に配置される部材が含まれる。これらの部材には、処理空間内での処理に伴い生じる成膜種が付着することによって、成膜物が堆積する。部材から脱離した成膜物はパーティクルとなり、対象や部材に付着することによって対象を汚染する可能性がある。そのため、例えば、スパッタ装置が備える防着板の表面には、ブラスト処理と溶射とが施されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２２４９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、真空処理装置に適用される部材の表面に対する処理には、表面に堆積した成膜物の脱離を抑える観点において、未だ検討の余地が残されている。
本発明は、部材の表面に堆積した成膜物が部材から脱離することを抑制可能とした表面処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための表面処理方法は、金属製の表面を有した部材に対するブラスト処理によって、前記表面を粗化することと、粗化された前記表面に陽極酸化によって多孔質の酸化皮膜を形成することと、少なくとも前記酸化皮膜をエッチング液によってエッチングすることと、を含む。
【０００６】
上記構成によれば、ブラスト処理によって表面が粗化され、かつ、粗化後の表面に形成された酸化皮膜がエッチングされることによって、表面における表面粗さを高め、かつ、表面を清浄化することが可能である。これにより、表面に堆積した成膜物が表面から脱離しにくくなる。
【０００７】
上記表面処理方法において、前記酸化皮膜を形成することは、１μｍ以上２０μｍ以下の厚さを有した前記酸化皮膜を形成することを含んでもよい。この構成によれば、ブラスト処理によって表面に打ち込まれたメディア、および、メディアに起因する汚れが、酸化皮膜中に含まれる確実性が高まる。これにより、酸化皮膜をエッチングすることによって、メディアおよび汚れの両方が表面から取り除かれる確実性が高まる。
【０００８】
上記表面処理方法において、少なくとも前記酸化皮膜をエッチングすることは、前記酸化皮膜の厚さ方向において、前記酸化皮膜の厚さよりもエッチング量が厚くなるようにエッチングすることを含んでもよい。
【０００９】
上記構成によれば、表面に形成された酸化皮膜が確実に取り除かれるため、酸化皮膜の成長に伴って、酸化皮膜中に取り込まれたメディア、および、メディアに起因する汚れも表面から確実に取り除かれる。これにより、表面が清浄化され、結果として、表面に堆積した成膜物の脱離がより抑えられる。
【００１０】
上記表面処理方法において、前記酸化皮膜を形成すること、および、少なくとも前記酸化皮膜をエッチングすることによって、前記ブラスト処理によって粗化された前記表面におけるＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２０１３に規定される算術平均粗さＲａよりも高い算術平均粗さＲａを有した前記表面を形成してもよい。
【００１１】
上記構成によれば、ブラスト処理後よりもさらに高い算術平均粗さＲａを有した表面が得られ、これによって、表面に形成された成膜物における応力がより緩和される。結果として、表面に堆積した成膜物が表面から脱離することがより抑えられる。
【００１２】
上記表面処理方法において、前記表面は、アルミニウム、または、アルミニウム合金のいずれかから形成されてもよい。この構成によれば、表面がアルミニウムを含むため、表面に形成される酸化皮膜は、アルミニウムの酸化物である。アルミニウムの酸化物は、ピリングベッドワース比が１以上２以下であるため、１よりも小さい、または、２よりも大きいピリングベッドワース比を有した酸化物に比べて、より緻密な膜が表面に形成される。これにより、表面が有する形状に追従した形状を有する酸化皮膜が形成されやすい。それゆえに、酸化皮膜は、表面が有する凹凸形状に倣う形状を有するため、酸化皮膜をエッチングしても、表面における表面粗さが、ブラスト処理によって粗化された後における表面の表面粗さよりも小さくなりにくい。これにより、ブラスト処理に起因する高い表面粗さを有した表面が得られる。結果として、表面に堆積した成膜物が脱離することがより抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】表面処理方法の一実施形態において部材の表面に対してブラスト処理を行う工程を説明するための工程図。
【図２】同実施形態において部材の表面に酸化皮膜を形成する工程を説明するための工程図。
【図３】同実施形態において部材の表面をエッチングする工程を説明するための工程図。
【図４】同実施形態において部材の表面を洗浄する工程を説明するための工程図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１から図４を参照して、表面処理方法の一実施形態を説明する。以下では、表面処理方法、および、実施例を順に説明する。
【００１５】
［表面処理方法］
図１から図４を参照して、表面処理方法を説明する。
表面処理方法は、部材の表面を粗化すること、多孔質の酸化皮膜を形成すること、および、酸化皮膜をエッチングすることを含む。部材の表面を粗化することでは、金属製の表面を有した部材に対するブラスト処理によって、表面を粗化する。多孔質の酸化皮膜を形成することでは、粗化された表面に陽極酸化によって多孔質の酸化皮膜を形成する。酸化皮膜をエッチングすることでは、少なくとも酸化皮膜をエッチング液によってエッチングする。
【００１６】
こうした表面処理方法によれば、ブラスト処理によって表面が粗化され、かつ、粗化後の表面に形成された酸化皮膜がエッチングされることによって、表面における表面粗さを高め、かつ、表面を清浄化することが可能である。これにより、表面に堆積した成膜物が表面から脱離しにくくなる。結果として、部材が適用された真空処理装置内において、パーティクルが生じにくくなる。以下、図面を参照して、表面処理方法をより詳しく説明する。
【００１７】
図１が示すように、表面処理方法では、まず、金属製の表面１０Ｆを有した部材１０を準備する。部材１０において、少なくとも表面１０Ｆが金属製であればよいが、部材１０の全体が金属によって形成されてもよい。表面１０Ｆは、アルミニウム、または、アルミニウム合金のいずれかから形成されてよい。
【００１８】
表面１０Ｆがアルミニウムを含むため、表面１０Ｆに形成される酸化皮膜は、アルミニウムの酸化物である。アルミニウムの酸化物は、ピリングベッドワース比が１以上２以下であるため、１よりも小さい、または、２よりも大きいピリングベッドワース比を有した酸化物に比べて、より緻密な膜が表面に形成される。これにより、表面１０Ｆが有する形状に追従した形状を有する酸化皮膜が形成されやすい。それゆえに、酸化皮膜は、表面１０Ｆが有する凹凸形状に倣う形状を有するため、酸化皮膜をエッチングしても、表面１０Ｆにおける表面粗さが、ブラスト処理によって粗化された後における表面１０Ｆの表面粗さよりも小さくなりにくい。これにより、ブラスト処理に起因する高い表面粗さを有した表面１０Ｆが得られる。結果として、表面１０Ｆに堆積した成膜物が脱離することがより抑えられる。なお、アルミニウムとアルミニウム酸化物とにおけるピリングベッドワース比は、１．２８である。
【００１９】
部材１０が適用される真空処理装置は、部材１０の表面１０Ｆに成膜物を堆積させることが可能な装置である。真空処理装置は、例えば、各種の成膜装置、エッチング装置、および、アッシング装置などであってよい。成膜装置は、例えば、スパッタ装置、ＣＶＤ装置、および、蒸着装置などであってよい。
【００２０】
部材１０は、上述した各種の真空処理装置に用いられる。部材１０は、真空処理装置が区画する処理空間内に配置される部材でもよいし、処理空間を区画するための部材であってもよい。処理空間内に配置される部材は、例えば、成膜種が処理空間内に飛散することを抑える防着板や、真空処理装置の処理対象を支持するトレイなどであってよい。処理空間を区画する部材は、例えば、処理空間を区画する真空槽の内壁を形成する部材であってよい。すなわち、部材１０は、平板状を有してもよいし、所定の曲面に沿う形状を有してもよい。また、部材１０は、１つの板部材から形成されてもよいし、複数の板部材の組み合わせであってもよい。
【００２１】
次いで、表面１０Ｆに対してブラスト処理を行うことによって、表面１０Ｆを粗化する。ブラスト処理によって、粗化後の表面１０Ｆにおける表面粗さを、粗化前の表面１０Ｆにおける表面粗さよりも高くする。部材１０の表面１０Ｆにおける表面粗さを、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２０１３に規定される算術平均粗さＲａによって評価することが可能である。
【００２２】
ブラスト処理では、ブラスト装置のノズルＮから噴射されるメディアＭを部材１０の表面１０Ｆに打ち付ける。これにより、ブラスト処理後の表面１０Ｆをブラスト処理前の表面１０Ｆよりも粗化させる。メディアＭを形成する材料は、例えば、金属、金属酸化物、金属炭化物、シリコン酸化物、および、シリコン炭化物などであってよい。メディアＭを形成する材料は、例えば、鉄、アルミナ、ジルコニア、酸化シリコン、炭化シリコン、および、珪砂などであってよい。メディアＭは、各材料によって形成された微粒子である。なお、メディアＭは、互いに異なる材料で形成された微粒子を２種類以上含んでもよい。
【００２３】
メディアＭの粒度は、５０番手以上３００番手以下であることができる。なお、メディアＭの粒度は、ＪＩＳ  Ｚ  ０３１１：２００４に規定されている。メディアＭにおいて、３３０℃での蒸気圧は１．３３×１０−４Ｐａ以下であってよい。メディアＭの蒸気圧曲線は、亜鉛の蒸気圧曲線を下回ることが好ましい。メディアＭにおいて、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４：２００９に規定されるビッカース硬さが、４００以上であってよい。これにより、所望の算術平均粗さＲａを有した表面１０Ｆを得る確実性が高まる。
【００２４】
ブラスト処理に用いられるメディアＭは、メディアＭの利用効率を高める目的から、繰り返し用いられることが多い。すなわち、ブラスト処理に用いられるブラスト装置は、ブラスト装置内においてメディアＭを循環させる循環型ブラスト装置であることが多い。また、ブラスト処理の対象である金属製の表面１０Ｆには、以下の理由から油性の汚れが付着していることが多い。すなわち、表面１０Ｆの変質、例えば錆などを抑えるために、部材１０が形成された後に、表面１０Ｆに対して油脂が塗布されることが多い。あるいは、部材１０を形成するための金属の加工を円滑にするために、部材１０の母材のなかで、表面１０Ｆに対応する部分には油脂が塗布されることが多い。
【００２５】
そのため、表面１０Ｆに打ち付けられたメディアＭには、表面１０Ｆに塗布された油脂が付着し、これによって、メディアＭが油脂によって汚染される。そして、メディアＭが部材１０に打ち付けられる回数が増えるほど、メディアＭに付着した油脂の量も多くなる。
【００２６】
なお、粗化前の表面１０Ｆに塗布された油脂であれば、油脂の拭き取りや、表面１０Ｆを水などによって洗浄することによって、表面１０Ｆに付着した油脂を取り除くことが可能である。しかしながら、ブラスト処理によって、メディアＭとともに表面１０Ｆに打ち込まれた油脂は、粗化前の表面１０Ｆに塗布された油脂とは異なり、拭き取りや洗浄によっては部材１０の表面１０Ｆから取り除くことが難しい。
【００２７】
図２が示すように、粗化された表面１０Ｆに陽極酸化によって酸化皮膜１０ＯＦを形成する。陽極酸化では、第１処理槽Ｔ１内に充填された電解液ＥＬに陰極ＣＤと陽極ＡＤとを浸漬し、陰極ＣＤと陽極ＡＤとに電源Ｐを接続する。本実施形態では、陽極ＡＤが有する治具ＡＤａによって部材１０を支持することによって、陽極ＡＤを介して電解液ＥＬ中の部材１０に電流を供給する。なお、陽極酸化では、部材１０以外の陽極ＡＤを用いなくてもよい。この場合には、部材１０を陽極として電源Ｐに接続すればよい。
【００２８】
部材１０がアルミニウム製、または、アルミニウム合金製である場合には、例えば、１０質量％以上２０質量％以下の硫酸に部材１０を浸漬することによって、部材１０の表面に酸化皮膜１０ＯＦを形成することが可能である。
【００２９】
部材１０がチタン製であって、例えば、数百ｎｍの厚さを有した酸化皮膜を部材１０に形成する場合には、以下に列挙する電解液ＥＬを用いることが可能である。すなわち、電解液ＥＬは、ホウ砂、ホウ酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、および、コハク酸アンモニウムの少なくとも１つを、メタノール、エチレングリコール、グリセリン、および、プロピオン酸を混合した溶液によって溶解した溶液であってよい。電解液ＥＬは、１０質量％以上２０質量％以下のリン酸であってもよい。電解液ＥＬは、デキストリンが添加されたリン酸であってもよい。電解液ＥＬは、炭酸ナトリウム、ホウ酸、ホウ砂、および、酒石酸の混合液であってもよい。あるいは、部材１０には、第１の電解液を用いた陽極酸化が行われた後に、第２の電解液を用いた陽極酸化が行われてもよい。この場合には、第１の電解液は、１５質量％の硫酸、１０質量％のリン酸、および、２０質量％の酢酸の混合液である。第２の電解液は、氷酢酸を用いた１０質量％のリン酸溶液である。
【００３０】
また、部材１０がチタン製であって、例えば、数μｍの厚さを有した酸化皮膜を部材１０に形成する場合には、電解液ＥＬは、リン酸と硫酸との混合液であってよい。
【００３１】
酸化皮膜１０ＯＦを形成する際には、１μｍ以上２０μｍ以下の厚さを有した酸化皮膜１０ＯＦを形成することが可能である。これにより、ブラスト処理によって表面１０Ｆに打ち込まれたメディアＭ、および、メディアＭに起因する汚れが、酸化皮膜１０ＯＦ中に含まれる確実性が高まる。すなわち、酸化皮膜１０ＯＦと酸化皮膜１０ＯＦよりも内側の部分における境界よりも、酸化皮膜１０ＯＦの表面寄りにメディアＭおよび汚れが位置しやすくなる。これにより、酸化皮膜１０ＯＦをエッチングすることによって、メディアＭおよび汚れの両方が表面１０Ｆから取り除かれる確実性が高まる。
【００３２】
なお、陽極酸化によって酸化皮膜１０ＯＦを形成した場合には、陽極酸化を行う前における部材１０の表面１０Ｆよりも内側および外側の両方に成長した酸化皮膜１０ＯＦが形成される。そのため、例えば、ブラスト処理によって表面１０Ｆに打ち込まれたメディアＭは、酸化皮膜１０ＯＦ中、または、酸化皮膜１０ＯＦの表面に位置する可能性が高い。また、例えば、ブラスト処理によって表面１０Ｆよりも内側に打ち込まれたメディアＭも、酸化皮膜１０ＯＦ中に含まれる可能性が高い。そのため、陽極酸化によって形成された酸化皮膜１０ＯＦを部材１０から取り除けば、メディアＭ、および、メディアＭに起因する汚れが取り除かれた表面１０Ｆを有した部材１０を得ることが可能である。
【００３３】
また、陽極酸化によって表面１０Ｆに酸化皮膜１０ＯＦが成長することに伴って、表面１０Ｆに打ち込まれたメディアＭには、メディアＭを表面１０Ｆから脱離させる方向の力が作用する。すなわち、メディアＭと表面１０Ｆとの界面近傍において酸化皮膜１０ＯＦが成長することによって、表面１０Ｆに突き刺さったメディアＭが、酸化皮膜１０ＯＦの成長とともに、酸化皮膜１０ＯＦと部材１０の素地、すなわち本体部との界面から押し出され、これによって、メディアＭが部材に突き刺さった状態が解消される。
【００３４】
このように、メディアＭと表面１０Ｆとの間に酸化皮膜１０ＯＦが形成されさえすれば、メディアＭが押し出され、メディアＭが押し出された部分での酸化皮膜１０ＯＦの成長がさらに進行する。こうした効果は、酸化皮膜１０ＯＦの厚さが数１００ｎｍであっても十分に得ることが可能である。
【００３５】
また、上述したように、部材１０がアルミニウム製、または、アルミニウム合金製である場合には、アルミニウムとアルミニウム酸化物とにおけるピリングベッドワース比が、１．２８である。そのため、緻密な酸化皮膜１０ＯＦが形成される結果として、部材１０が有する表面１０Ｆに対して略垂直方向に成長した酸化皮膜１０ＯＦが形成されやすい。これにより、酸化皮膜１０ＯＦにおける表面の形状は、粗化後における表面１０Ｆの形状に追従した形状である。
【００３６】
図３が示すように、エッチング液ＥＴを用いて、酸化皮膜１０ＯＦが形成された表面１０Ｆをエッチングする。本実施形態では、第２処理槽Ｔ２に充填されたエッチング液ＥＴに部材１０を浸漬することによって、部材１０の表面１０Ｆをエッチング液ＥＴによってエッチングする。
【００３７】
少なくとも酸化皮膜１０ＯＦをエッチングする場合に、酸化皮膜１０ＯＦの厚さ方向において、酸化皮膜１０ＯＦの厚さよりもエッチング量が厚くなるようにエッチングしてもよい。これにより、表面１０Ｆに形成された酸化皮膜１０ＯＦが確実に取り除かれるため、酸化皮膜１０ＯＦの成長に伴って、酸化皮膜１０ＯＦ中に取り込まれたメディアＭ、および、メディアＭに起因する汚れも表面１０Ｆから確実に取り除かれる。これにより、表面１０Ｆが清浄化され、結果として、表面１０Ｆに堆積した成膜物の脱離がより抑えられる。
【００３８】
上述したように、ブラスト処理によって、メディアＭとともに表面１０Ｆに打ち込まれた油脂は、粗化前の表面１０Ｆに塗布された油脂とは異なり、拭き取りや洗浄によっては部材１０の表面１０Ｆから取り除くことが難しい。この点で、エッチング液ＥＴを用いた表面１０Ｆのエッチングによれば、部材１０の表面１０Ｆに形成された酸化皮膜１０ＯＦがエッチングされるため、部材１０に打ち込まれたメディアＭ、および、メディアＭとともに部材１０に打ち込まれた油脂も取り除かれる。
【００３９】
エッチング液ＥＴは、例えば、水酸化ナトリウム水溶液（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、塩酸（ＨＣｌ）、フッ酸（ＨＦ）、硝酸（ＨＮＯ３）、および、メタリン酸（ＨＰＯ３）などであってよい。エッチング液ＥＴはこれらの溶液のうちの１つのみを含んでもよいし、２つ以上を含んでもよい。
【００４０】
なお、部材１０がアルミニウム合金から形成される場合には、エッチング液ＥＴとして以下に列挙する溶液を用いることが可能である。エッチング液ＥＴは、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、および、硫酸であってよく、これらの少なくとも２つを含む混合液であってもよい。また、エッチング液ＥＴは、水酸化ナトリウムフェリシアン化カリウム水溶液、および、水酸化ナトリウム水溶液に塩化亜鉛を混合した溶液でもよい。なお、部材１０の表面１０Ｆを電解エッチングによってエッチングする場合には、硫酸とリン酸とを混合した溶液をエッチング液ＥＴとして用いることが可能である。
【００４１】
部材１０がチタンから形成される場合には、エッチング液ＥＴとして以下に列挙する溶液を用いることができる。エッチング液ＥＴは、水酸化カリウム水溶液と過酸化水素とを混合した溶液、エタノールに二フッ化水素アンモニウムを混合した溶液、フッ酸、フッ酸と硝酸鉄（ＩＩＩ）水溶液との混合液、および、塩酸であってよい。なお、部材１０の表面１０Ｆを電解エッチングによってエッチングする場合には、エチレングリコールと塩化ナトリウム水溶液との混合液をエッチング液ＥＴとして用いることが可能である。
【００４２】
なお、これらのエッチング液ＥＴのなかで、フッ酸を含む溶液、および、亜鉛を含む溶液以外の溶液を用いることが好ましい。これにより、部材１０が適用された真空処理装置内にフッ酸が放出されること、または、真空処理装置内の温度が１００℃程度になった場合に、真空処理装置内に亜鉛が放出されることが抑えられる。
【００４３】
酸化皮膜１０ＯＦを形成すること、および、少なくとも酸化皮膜１０ＯＦをエッチングすることによって、ブラスト処理によって粗化された表面１０ＦにおけるＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２０１３に規定される算術平均粗さＲａよりも高い算術平均粗さＲａを有した表面１０Ｆを形成してもよい。上記構成によれば、ブラスト処理後よりもさらに高い算術平均粗さＲａを有した表面１０Ｆが得られ、これによって、表面１０Ｆに形成された成膜物における応力がより緩和される。結果として、表面１０Ｆに堆積した成膜物が表面１０Ｆから脱離することがより抑えられる。
【００４４】
図４が示すように、洗浄液Ｃを用いてエッチング後の部材１０を洗浄する。本実施形態では、第３処理槽Ｔ３に充填された洗浄液Ｃに部材１０を浸漬することによって、部材１０の表面１０Ｆを洗浄液Ｃによって洗浄する。洗浄液Ｃは、例えば、純水および超純水であってよい。洗浄液Ｃの温度は、例えば１０℃以上であってよく、洗浄液Ｃは沸騰していてもよい。洗浄液Ｃとして純水または超純水を用いることによって、部材１０が真空処理装置に適用された場合に、真空処理装置内に放出される可能性がある物質が部材１０の表面１０Ｆに残存することが抑えられる。
【００４５】
［実施例］
表１を参照して実施例を説明する。
［比較例１］
４５ｍｍの直径と、３ｍｍの厚さとを有し、ＪＩＳ  Ｈ  ４０００：２０１４に規定されるアルミニウム合金であるＡ５０５２製の円板を準備した。ＪＩＳ  Ｚ  ０３１１：２００４に規定される１００番手のガラスビーズをメディアとして準備し、乾式のブラスト処理によって、円板の表面を粗化した。次いで、円板をビーカーに充填されたエタノールに浸漬し、超音波洗浄を５分間行った。こうした超音波洗浄を行うごとにエタノールを交換しながら、エタノールによる円板の洗浄を５回行った。これにより、比較例１の円板を得た。
【００４６】
［比較例２］
４５ｍｍの直径と、３ｍｍの厚さとを有し、ＩＪＳ  Ｈ  ４０００：２０１４に規定されるアルミニウム合金であるＡ５０５２製の円板を準備した。ＪＩＳ  Ｚ  ０３１１：２００４に規定される１００番手のガラスビーズをメディアとして準備し、乾式のブラスト処理によって、円板の表面を粗化した。次いで、２５℃、かつ、１０質量％の水酸化ナトリウム水溶液に部材を２分間浸漬して、円板の表面をエッチングした。円板の厚さ方向において、円板のエッチング量は約１μｍであった。そして、円板の表面を水洗した後に、円板を純水に浸漬した。最後に、円板の表面を純水で洗い流すことによって、比較例２の円板を得た。
【００４７】
［比較例３］
比較例２において、円板を水酸化ナトリウム水溶液に浸漬する時間を３０分間に変更し、これによって、円板のエッチング量を約２０μｍに変更した以外は、比較例２と同様の方法によって、比較例３の円板を得た。
【００４８】
［実施例１］
比較例２において、円板の表面をエッチングする前に、粗化された表面を有した円板の表面に、１μｍの厚さを有した酸化皮膜を１５質量％の硫酸を用いて形成した。また、比較例２において、円板を水酸化ナトリウム水溶液に浸漬する時間を３分間に変更し、これによって、円板のエッチング量を約１．５μｍに変更した以外は、比較例２と同様の方法によって、実施例１の円板を得た。
【００４９】
［実施例２］
実施例１において、２０μｍの厚さを有した酸化皮膜を形成し、かつ、円板を水酸化ナトリウム水溶液に浸漬する時間を３２分間に変更し、これによって、円板のエッチング量を約２２μｍに変更した以外は、実施例１と同様の方法によって、実施例２の円板を得た。
【００５０】
［評価方法］
［算術平均粗さＲａ］
各円板の表面について、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２０１３に準拠した方法によって、算術平均粗さＲａを測定した。測定結果は、以下の表１に示す通りであった。
【００５１】
［粗さ曲線の最大断面高さＲｔ］
各円板の表面について、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２０１３に準拠した方法によって、粗さ表面の最大断面高さＲｔを測定した。測定結果は、以下の表１に示す通りであった。
【００５２】
［付着物の量］
算術平均粗さＲａの測定、および、粗さ曲線の最大断面高さＲｔの測定が終了した後に、各円板の表面に５００μｍの厚さを有した窒化チタン膜を形成した。そして、窒化チタン膜の表面に、横の長さが１ｃｍであり、縦の長さが２ｃｍである長方形状を有したテープを貼り付け、当該テープを窒化チタン膜から剥がしたときに、テープの粘着面に付着した窒化チタン粒子の量を目視によって観察した。窒化チタン粒子の量を以下の水準によって評価した。評価結果は、以下の表１に示す通りであった。
【００５３】
◎  窒化チタン粒子が目視では確認できない
○  窒化チタン粒子がほとんど付着していない
△  窒化チタン粒子の付着量が少ない
×  窒化チタン粒子の付着量が多い
【００５４】
【表１】
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【００５５】
表１が示すように、円板の表面における算術平均粗さＲａは、比較例１において３．３５μｍであり、比較例２において３．１０μｍであり、比較例３において２．４２μｍであることが認められた。円板の表面における算術平均粗さＲａは、実施例１において３．４２μｍであり、実施例２において３．３７μｍであることが認められた。
【００５６】
比較例１から３、および、実施例１および２によれば、エッチングが施されていない比較例１の部材において、算術平均粗さＲａが最も高いことが認められた。また、比較例１、および、実施例１および２によれば、酸化皮膜を形成した後に表面をエッチングすることによって、粗化後の部材における算術平均粗さＲａよりも高い算術平均粗さＲａを有した部材を得ることが可能であることが認められた。
【００５７】
また、比較例１および２、および、実施例１によれば、酸化皮膜を形成した後に部材の表面をエッチングすることによって、エッチングによって算術平均粗さＲａが小さくなることが抑えられることが認められた。また、比較例１および３、および、実施例２によっても、酸化皮膜を形成した後に部材の表面をエッチングすることによって、エッチングによって算術平均粗さＲａが小さくなることが抑えられることが認められた。
【００５８】
円板の表面における粗さ曲線の最大断面高さＲｔは、比較例１において２０．９μｍであり、比較例２において１９．４μｍであり、比較例３において１５．８μｍであることが認められた。円板の表面における粗さ曲線の最大断面高さＲｔは、実施例１において１９．６μｍであり、実施例２において１９．６μｍであることが認められた。
【００５９】
比較例１から３、および、実施例１および２によれば、粗さ曲線の最大断面高さＲｔにおいても、算術平均粗さＲａと同様、酸化皮膜を形成してからエッチングを行うことにより、部材の表面をエッチングすることによって粗さ曲線の最大断面高さＲｔが小さくなることが抑えられることが認められた。
【００６０】
こうした算術平均粗さＲａ、および、粗さ曲線の最大断面高さＲｔの測定結果によれば、酸化皮膜を形成した後に部材の表面をエッチングすることによって、エッチングの後に得られる表面の形状が、ブラスト処理によって粗化されたときの形状に追従した形状であるといえる。
【００６１】
付着物の量は、比較例１において「×」であり、比較例２において「△」であり、比較例３において「○」であることが認められた。付着物の量は、実施例１において「○」であり、実施例２において「◎」であることが認められた。このように、部材の表面におけるエッチング量が同程度である場合には、酸化皮膜を形成した後に部材の表面をエッチングした場合に、酸化皮膜を形成せずに部材の表面をエッチングした場合に比べて、表面に形成された成膜物が脱離しにくいことが認められた。酸化皮膜を形成することによって成膜物の脱離が抑えられるのは、以下の２つの理由によると考えられる。
【００６２】
Ａ）ブラストによって部材に打ち込まれたメディア、および、メディアに起因する汚れが、酸化皮膜とともに部材から取り除かれることによって、表面における清浄度合いが高まるため。
【００６３】
Ｂ）エッチング後において、部材の表面における表面粗さが、ブラストによって粗化された表面での表面粗さよりも小さくなることが抑えられるため。
【００６４】
以上説明したように、表面処理方法の一実施形態によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）ブラスト処理によって表面１０Ｆが粗化され、かつ、粗化後の表面１０Ｆに形成された酸化皮膜１０ＯＦがエッチングされることによって、表面１０Ｆにおける表面粗さを高め、かつ、表面１０Ｆを清浄化することが可能である。これにより、表面１０Ｆに堆積した成膜物が表面から脱離しにくくなる。
【００６５】
（２）表面１０Ｆがアルミニウムを含む場合には、酸化皮膜１０ＯＦをエッチングしても、表面１０Ｆにおける表面粗さが、ブラスト処理によって粗化された後における表面１０Ｆの表面粗さよりも小さくなりにくい。これにより、ブラスト処理に起因する高い表面粗さを有した表面１０Ｆが得られる。結果として、表面１０Ｆに堆積した成膜物が脱離することがより抑えられる。
【００６６】
（３）１μｍ以上２０μｍ以下の厚さを有した酸化皮膜１０ＯＦを形成する場合には、ブラスト処理によって表面１０Ｆに打ち込まれたメディアＭ、および、メディアＭに起因する汚れが、酸化皮膜１０ＯＦ中に含まれる確実性が高まる。これにより、酸化皮膜１０ＯＦをエッチングすることによって、メディアＭおよび汚れの両方が表面１０Ｆから取り除かれる確実性が高まる。
【００６７】
（４）表面１０Ｆに形成された酸化皮膜１０ＯＦが確実に取り除かれるため、酸化皮膜１０ＯＦの成長に伴って、酸化皮膜１０ＯＦ中に取り込まれたメディアＭ、および、メディアＭに起因する汚れも表面１０Ｆから確実に取り除かれる。これにより、表面１０Ｆが清浄化され、結果として、表面１０Ｆに堆積した成膜物の脱離がより抑えられる。
【００６８】
（５）ブラスト処理後よりもさらに高い算術平均粗さＲａを有した表面１０Ｆが得られ、これによって、表面１０Ｆに形成された成膜物における応力がより緩和される。結果として、表面１０Ｆに堆積した成膜物が表面１０Ｆから脱離することがより抑えられる。
【００６９】
なお、上述した実施形態は、以下のように変更して実施することができる。
［表面］
・表面１０Ｆは、アルミニウムまたはアルミニウム合金以外の金属から形成されてもよい。この場合であっても、表面１０Ｆを粗化し、粗化後の表面１０Ｆに酸化皮膜１０ＯＦを形成し、かつ、酸化皮膜１０ＯＦをエッチングすることによって、上述した（１）に準じた効果を得ることは可能である。
【００７０】
・エッチング後の表面１０Ｆにおける算術平均粗さＲａは、ブラスト処理後の表面１０Ｆにおける算術平均粗さＲａよりも小さくてもよい。この場合であっても、表面１０Ｆを粗化し、粗化後の表面１０Ｆに酸化皮膜１０ＯＦを形成し、かつ、酸化皮膜１０ＯＦをエッチングすることによって、上述した（１）に準じた効果を得ることは可能である。
【００７１】
・部材１０のエッチング量は、酸化皮膜１０ＯＦの厚さ以下であってもよい。この場合であっても、部材１０に形成された酸化皮膜１０ＯＦの少なくとも一部をエッチングすることによって、表面１０Ｆにおける表面粗さが小さくなることを抑えつつ、酸化皮膜１０ＯＦ中に含まれるメディアＭ、および、メディアＭに起因する汚れを少なからず取り除くことは可能である。そのため、上述した（１）に準じた効果を得ることは可能である。
【００７２】
・酸化皮膜１０ＯＦの厚さは、１μｍ未満であってもよいし、２０μｍを超えてもよい。この場合であっても、部材１０のエッチング前に酸化皮膜１０ＯＦを形成することによって、表面１０Ｆにおける表面粗さが小さくなることを抑えつつ、酸化皮膜１０ＯＦ中に含まれるメディアＭ、および、メディアＭに起因する汚れを取り除くことは可能である。そのため、上述した（１）に準じた効果を得ることは可能である。
【００７３】
［ブラスト処理］
・表面１０Ｆのブラスト処理には、乾式のブラスト処理に代えて、湿式のブラスト処理を用いてもよい。
【００７４】
［エッチング］
・部材１０をエッチング液ＥＴに浸漬する代わりに、部材１０の表面１０Ｆにエッチング液ＥＴをスプレーによって吹きかけることによって、表面１０Ｆをエッチングしてもよい。
【００７５】
［洗浄］
・部材１０を洗浄液Ｃに浸漬する代わりに、部材１０の表面１０Ｆに洗浄液Ｃをスプレーによって吹きかけることによって、表面１０Ｆを洗浄してもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１０…部材、１０Ｆ…表面、１０ＯＦ…酸化皮膜、ＡＤ…陽極、ＡＤａ…治具、Ｃ…洗浄液、ＣＤ…陰極、ＥＬ…電解液、ＥＴ…エッチング液、Ｍ…メディア、Ｎ…ノズル、Ｐ…電源、Ｔ１…第１処理槽、Ｔ２…第２処理槽、Ｔ３…第３処理槽。
【要約】
【課題】部材の表面に堆積した成膜物が部材から脱離することを抑制可能とした表面処理方法を提供する。
【解決手段】金属製の表面１０Ｆを有した部材１０に対するブラスト処理によって、表面１０Ｆを粗化することと、粗化された表面１０Ｆに陽極酸化によって多孔質の酸化皮膜を形成することと、少なくとも酸化皮膜をエッチング液によってエッチングすることと、を含む。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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