JPH0657405A - 表面物質の改質方法及びそのための装置 - Google Patents
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Abstract
化学組成の制御)を容易に行うことができると共に超純
水の新しい利用分野(用途)を開発した表面物質の改質
方法及びそのための装置を提供すること。 【構成】 金属材料上に形成された表面物質を、酸素を
含まない雰囲気下において超純水に接触させることを特
徴とする。溶存酸素量は1ppm以下が好ましく、超純
水を沸騰状態にすることも好ましい。また、本発明装置
は、内部に不活性ガスを導入するための不活性ガス導入
手段と、外部へ該不活性ガスを排出するための不活性ガ
ス排出手段とを有するチャンバーと、該チャンバーの内
部に配置された超純水を保持するための超純水用容器
と、該チャンバーの内部に配置された該超純水用容器内
に保持された超純水を加熱するための手段と、を少なく
とも有することを特徴とする。
Description
の改質方法及びそのための装置に係わる。
(例えば98%硫酸を目的の濃度まで希釈すること)に
使用したり、薬品を調合すること(例えば固体の水酸化
ナトリウムを超純水に溶解させ1規定の水酸化ナトリウ
ム溶液を調合すること)に使用したり、洗浄水として、
例えばビーカー、タンク等の容器を洗浄したり、薬液に
浸したシリコンウエハの表面から薬液及び薬液残査を除
去することに使用される。また、電気分解によって水
素、酸素を得る為の原料として使用される。この様に超
純水の使用範囲は狭い。
の特性の改質(例えば、表面物質の組成の制御)は表面
物質の形成時にガス成分、反応温度を制御したり、生成
反応後、再度、他のガスと反応させることにより行われ
ている。
制御を行った場合の表面物質のXPS解析図を示す。図
13中(a)は、SUS316Lをフッ素ガスと220
℃で80分間反応させた場合のXPS解析図であり、図
13中(b)は図13(a)の処理後400℃で24時
間窒素雰囲気下で熱処理させたものである。図13
(a)に示す表面はFe:Fの比が1:2.27と非化
学量論構造を有するのに対して、図13(b)に示す表
面はFe:Fの比が1:2.00となりFeF2の化学
量論構造を有している。
有していないものとをフッ素ガスに曝し、フッ素ガスに
対するバリヤ効果をフッ素ガスの消費圧で比較した結果
を示す。図14から明らかな様に、白丸で示す化学量論
構造を有する表面の場合はフッ素ガスの圧力は一定であ
り、フッ素ガスの消費がみられないのに対して、黒丸で
示す非化学量論構造を有する表面の場合は、フッ素ガス
の圧力は時間とともに減少し、フッ素ガスの消費がみら
る。すなわち、化学量論構造を有しない表面はフッ素ガ
スに対するバリヤ効果がないことがわかる。この様に、
化学量論構造を有する表面は安定である。しかし、従来
法では高温下で長時間処理する必要がある。
特性の改質(例えば、表面物質の化学組成の制御)を容
易に行うことができると共に超純水の新しい利用分野
(用途)を開発した表面物質の改質方法及びそのための
装置を提供することを目的とする。
方法は、金属材料上に形成された表面物質を、酸素を含
まない雰囲気下において超純水に接触させることを特徴
とする。
活性ガスを導入するための不活性ガス導入手段と、外部
へ該不活性ガスを排出するための不活性ガス排出手段と
を有するチャンバーと、該チャンバーの内部に配置され
た超純水を保持するための超純水用容器と、該チャンバ
ーの内部に配置された該超純水用容器内に保持された超
純水を加熱するための手段と、を少なくとも有すること
を特徴とするここで、金属材料としては、例えば、ニッ
ケル、クロム、鉄、アルミニウム、銅あるいはこれらの
1種以上を主成分とする合金があげられる。
ルのフッ化物、クロムのフッ化物、鉄のフッ化物、アル
ミニウムのフッ化物または銅のフッ化物等があげられ
る。
を配置したチャンバー内に不活性ガス(窒素、アルゴ
ン、ヘリウム等のガス)を導入することによって実現さ
れる。また、また、雰囲気中超純水を配置してもよい
し、また、密閉容器に超純水を流す様な方法で大気に触
れなければ不活性ガス雰囲気下でなくても良い。
m at25℃)以上のものが好ましい。また、0.2
μm以上の微粒子の含有量が20個/ml以下のものが
好ましく、0.1μm以上の微粒子の含有量が30個/
ml以下のものがより好ましい。また、TOCは100
(μgc/l)以下が好ましく、50(μgc/l)以
下がより好ましい。生菌数は10(個/100ml)以
下が好ましく、1(個/100ml)以下がより好まし
い。
に金属材料を浸すことにより、化学的に安定な構造を有
する表面物質を容易に得ることができ、また、超純水の
新しい利用分野を提供できる。
雰囲気下で、溶存酸素濃度を制御した超純水に浸す方法
である。この方法における超純水中の溶存酸素濃度は8
ppm以下とする。超純水の温度は0℃以上好ましくは
50℃以上である。また、処理時間は数分〜数時間で良
い。この方法により金属材料表面の物質の組成を制御で
きる。
明する。
するための不活性ガス導入口(不活性ガス導入手段)5
と、外部へ該不活性ガスを排出するための不活性ガス排
出口(不活性ガス排出手段)6とを有するチャンバー1
と、チャンバー1の内部3に配置された超純水4を保持
するための超純水用容器2と、チャンバー1の内部3に
配置された超純水用容器2内に保持された超純水4を加
熱するための手段7と、を少なくとも有している。
の不活性ガスを二部3に導入することにより超純水4を
大気に触れない状態とする。その状態で、表面物質が形
成された金属材料を超純水4に浸漬する。その際加熱す
るための手段7により超純水4を加熱し、超純水中の酸
素を超純粋から追い出す。なお、超純水から追い出され
た酸素は、不活性ガスにより不活性ガス排出口6からチ
ャンバー1の外部に排出される。
する。
−Pメッキを施し、さらにフッ化処理を行った。
液に1分間侵入後、水洗、窒素ガス中で250℃におい
て乾燥を行った。次いで、100%フッ素ガスを用い3
50℃×8時間」のフッ化処理を行った。フッ化処理後
350℃×12時間の熱処理を行った。
このサンプルを大気中で、超純水に浸漬し、5時間煮沸
した。図2に前記条件で形成された表面物質のXPS解
析図を示す。図2中(a)は超純水煮沸前、(b)は超
純水煮沸後である。図から明らかな様に膜厚が減少した
ばかりでなく、酸素を含んだ膜となっていた。なお、図
2におけるスパッタリング時のスパッタ速度は120Å
/minであり、他の図におけるスパッタリング速度も
同じである。
−Pメッキを施し、さらにフッ化処理を行って表面にN
iF2を形成させたサンプルを窒素雰囲気下で、溶存酸
素1ppmの超純水に浸漬し、溶存酸素1ppmの超純
水を流しながら、1時間煮沸した。図3に前記条件で形
成された表面物質のXPS解析図を示す。図3中(a)
は超純水煮沸前、図3中(b)は超純水煮沸後である。
図から明らかな様に窒素雰囲気下、溶存酸素1ppmの
超純水で煮沸処理することによりNi:Fの比が1:2
となり、NiF2の化学量論構造ヘと組成変化してい
た。
−Pメッキを施し、さらにフッ化処理を行って表面にN
iF2を形成させたサンプルを大気に触れない雰囲気下
(密閉容器中)で、溶存酸素1ppbの超純水に浸漬
し、溶存酸素1ppbの超純水を流しながら、1時間煮
沸した。図4に前記条件で形成された表面物質のXPS
解析図を示す。図中(a)は超純水煮沸前、(b)は超
純水煮沸後である。図から明らかな様に窒素雰囲気下、
溶存酸素1ppbの超純水で煮沸処理することによりN
i:Fの比が1:2となり、NiF2の化学量論構造へ
と組成変化していた。
の表面を1規定のAlCl3溶液中に浸し、腐食電流を
測定し、耐食性能を比較した。分極曲線を図5に示す。
図から明らかな様に実施例1で形成された化学量論構造
をもつ表面は−600mV〜200mVの間において腐
食電流が流れず、優れた耐食性能が認められた。
雰囲気下で形成された表面を走査型顕微鏡(SEM)で
観察した。図6に表面写真を示す。図中(a)は大気中
で煮沸した表面、(b)は不活性ガス雰囲気下、溶存酸
素1ppmの超純水で煮沸した表面、(C)は不活性ガ
ス雰囲気下、溶存酸素1ppbの超純水で煮沸した表面
である。大気中で煮沸処理した表面は結晶粒が大きく、
ピットの様に隙間がみられるが、不活性ガス雰囲気下で
煮沸処理された表面は均一的な表面である。
L)をフッ化処理することによりサンプルを得た。この
サンプルを室温で5時間、溶存酸素1ppmの超純水に
窒素雰囲気下で浸漬処理した。図7に超純水処理前後の
XPS解析図、図8に超純水処理前後のXRD解析図を
示す。図7、図8中(a)は超純水処理前の表面、
(b)は超純水処理後の表面である。酸化雰囲気を抑え
た超純水に浸漬することにより、FeF2主体の膜から
CrF3を主体とした不動態膜となった。
液中に25℃、5時間浸漬し、耐食性を調査した。図9
に耐食性テスト後のXPS解析図を示す。図10に同サ
ンプルのXRD解析図を示す。耐食性テスト前の解析図
(図7(b)及びに図8(b))に対して耐食性テスト
後の図9及び図10は何ら変化は認められない。腐食性
の強い5%HF水溶液に対し優れた耐食性が認められ
た。
L)及びSiウエハー上にスパッタで形成された純クロ
ムをフッ素化した場合の結果を図11及び図12に示
す。但し、図11はスパッタにより形成されるクロムの
スパッタ膜を示し、また図12はこれをフッ素化した場
合を示す。尚、これら図において、11はステンレス鋼
またはSiウエハーを、12はクロムのスパッタ膜を示
し、13はフッ素化した場合を示す。純クロムをフッ素
化するとCrF4、CrF5等の低沸点高次フッ化物が形
成されるために、フッ化不動態膜は形成し得ない。
物質の組成を制御することにより、低温度、短時間で容
易に化学的に安定な化学量論構造の組成にすることがで
きる。また、超純水の新しい利用分野を見いだした。即
ち、超純水の工業的応用技術としての効果が期待でき
る。
す概念図である。
解析図である。
解析図である。
解析図である。
線図である。
表面写真である。
処理前後のXPS解析図である。
処理前後のXRD解析図である。
テスト後のXPS解析図
性テスト後のXRD解析図である。
膜を示す概念図である。
膜をフッ素化した場合を示す概念図である。
場合の表面物質のXPS解析図である。
いものとをフッ素ガスに曝し、フッ素ガスに対するバリ
ヤ効果をフッ素ガスの消費圧で比較した結果を示すグラ
フである。
Claims (9)
- 【請求項1】 金属材料上に形成された表面物質を、酸
素を含まない雰囲気下において超純水に接触させること
を特徴とする表面物質の改質方法。 - 【請求項2】 前記超純水中の溶存酸素量を1ppm以
下とすることを特徴とする請求項1記載の表面物質の改
質方法。 - 【請求項3】 前記超純水を加熱することを特徴とする
請求項1または2に記載の表面物質の改質方法。 - 【請求項4】 前記超純水を沸騰状態にすることを特徴
とする請求項3に記載の組成制御法。 - 【請求項5】 前記表面物質が金属フッ化物であること
を特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の
表面物質の改質方法。 - 【請求項6】 前記金属フッ化物がニッケルのフッ化
物、クロムのフッ化物、鉄のフッ化物、アルミニウムの
フッ化物または銅のフッ化物のいずれか1種以上を主成
分とするフッ化物であることを特徴とする請求項5に記
載の表面物質の改質方法。 - 【請求項7】 前記金属材料がステンレス鋼であり、且
つ前記金属フッ化物がクロムのフッ化物または鉄のフッ
化物を主成分とするフッ化物であることを特徴とする請
求項5に記載の表面物質の改質方法。 - 【請求項8】 前記金属フッ化物が前記金属材料上にメ
ッキにより形成された第2の金属材料をフッ化処理する
ことにより形成されたニッケルのフッ化物であることを
特徴とする請求項4に記載の表面物質の改質方法。 - 【請求項9】 内部に不活性ガスを導入するための不活
性ガス導入手段と、外部へ該不活性ガスを排出するため
の不活性ガス排出手段とを有するチャンバーと、該チャ
ンバーの内部に配置された超純水を保持するための超純
水用容器と、該チャンバーの内部に配置された該超純水
用容器内に保持された超純水を加熱するための手段と、
を少なくとも有することを特徴とする表面物質の改質装
置。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP23897392A JP3173164B2 (ja) | 1992-08-14 | 1992-08-14 | 表面物質の改質方法及びそのための装置 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP23897392A JP3173164B2 (ja) | 1992-08-14 | 1992-08-14 | 表面物質の改質方法及びそのための装置 |
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|---|---|
| JPH0657405A true JPH0657405A (ja) | 1994-03-01 |
| JP3173164B2 JP3173164B2 (ja) | 2001-06-04 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1992
- 1992-08-14 JP JP23897392A patent/JP3173164B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-08-12 EP EP94908102A patent/EP0655517A1/en not_active Withdrawn
- 1993-08-12 WO PCT/JP1993/001138 patent/WO1994004717A1/ja not_active Ceased
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991001519A1 (fr) * | 1989-07-21 | 1991-02-07 | Fanuc Ltd | Systeme permettant la reprise d'un programme de gestion automatique |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0655517A1 (en) | 1995-05-31 |
| WO1994004717A1 (fr) | 1994-03-03 |
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