[发明专利]由铝合金制成的真空室元件

说明书

技术领域

本发明涉及设计用作真空室元件的铝合金产品以及它们的制备方法，所述真空室特别是用于制备包含半导体的集成电子电路、平板显示屏、光伏电池板。

背景技术

用于制备使用半导体的集成电子电路、平板显示屏和太阳能电池板的真空室的元件通常可由铝板获得。

真空室元件为用于制备真空室结构和真空室内部部件的元件，所述内部部件例如真空室腔体、阀体、法兰、连接元件、密封元件、通径、扩散器和电极。特别地，它们通过铝合金板的机械加工和表面处理获得。

为了获得满意的真空室元件，铝合金板必须具有某些特性。

首先，板必须具有满意的机械特性以允许机器生产所需尺寸和刚性的部件，从而能够获得通常至少达平均真空水平(10^-3至10^-5托)的真空而无弯曲。因此，所需的极限抗拉强度(R_m)通常为至少260MPa，如果可能的话，甚至更高。此外，为了对其进行机械加工，待大批量加工的板必须在其厚度方向上具有均匀的特性，并且具有低密度的来自残余应力的储存弹性能量。

此外，板的孔隙率水平必须足够低以在需要时获得高真空(10^-6至10^-8托)。此外，在真空室中所用的气体经常是非常腐蚀性的，并且为了避免硅晶片或液晶器件被来自真空室元件的颗粒或物质污染和/或经常替换这些元件的风险，重要的是保护真空室元件的表面。从这一点来看，铝被证明是有利的材料，因为其可以进行表面处理而产生对反应性气体具有抵抗性的硬质阳极化氧化物涂层。该表面处理包括阳极化步骤，并且所获得的氧化物层通常称为阳极层。在本发明的上下文中，“抗腐蚀性”更具体地意指阳极化的铝对真空室中所用的腐蚀性气体和对相应试验的抗性。然而，由阳极层提供的保护受许多因素特别是涉及板的微观结构(晶粒尺寸和形状、相析出、孔隙率)的因素的影响，并且总是期望提高该参数。抗腐蚀性可通过已知为“气泡试验”的试验进行评估，所述试验包括在与盐酸的稀溶液接触时，测量在阳极化产品的表面上氢气泡出现的时间。在现有技术中已知的时间为从几十分钟到几小时。

为了改进真空室元件，可以改进铝板和/或所进行的表面处理。

美国专利6,713,188(Applied Materials Inc.)记载了一种适合制备用于制备半导体的腔室的合金，所述合金具有下列组成(以重量百分比计)：Si：0.4–0.8；Cu：0.15-0.30；Fe：0.001–0.20；Mn：0.001–0.14；Zn：0.001–0.15；Cr：0.04–0.28；Ti：0.001–≤0.06；Mg：0.8–1.2。部件通过挤出或机械加工以达到所需的形状而获得。该组成使得有可能控制杂质颗粒的大小，从而改进阳极层的性能。

美国专利7,033,447(Applied Materials Inc.)要求保护一种适合制备用于制备半导体的腔室的合金，所述合金具有下列组成(以重量百分比计)：Mg：3.5–4.0；Cu：0.02–0.07；Mn：0.005–0.015；Zn 0.08–0.16；Cr 0.02–0.07；Ti：0–0.02；Si<0.03；Fe<0.03。在7至21℃的温度下，在含有10重量％至20重量％的硫酸和0.5至3重量％的草酸的溶液中使部件阳极化。用气泡试验获得的最好结果是20小时。

美国专利6,686,053(Kobe)要求保护一种具有改进的抗腐蚀性的合金，其中阳极氧化物包括阻隔层和多孔层，并且其中将至少部分所述层改变为勃姆石和/或假勃姆石。用气泡试验获得的最好结果是约10小时。

美国专利申请2009/0050485(Kobe Steel,Ltd.)记载了一种下列组成的合金(以重量百分比计)：Mg：0.1–2.0；Si：0.1–2.0；Mn：0.1–2.0；Fe,Cr和Cu≤0.03，并且使所述合金阳极化以使得阳极氧化物涂层的硬度在整个厚度方向上变化。非常低的铁、铬和铜含量导致所用金属的过高成本。

美国专利申请2010/0018617(Kobe Steel,Ltd.)记载了一种下列组成的合金(以重量百分比计)：Mg：0.1–2.0；Si：0.1–2.0；Mn：0.1–2.0；Fe,Cr和Cu≤0.03，在大于550℃至600℃以下的温度下使合金均匀化。