CN103348454A - 等离子体蚀刻装置部件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供等离子体蚀刻装置部件1，所述部件包括基材1和通过冲击烧结方法形成的、并构造为覆盖基材表面的氧化钇涂层20。所述氧化钇涂层20包含颗粒部分和非颗粒部分的至少一种。所述氧化钇涂层20的膜厚度为10μm或以上，并且膜密度为90%或以上。颗粒部分的面积覆盖率为0～80%而非颗粒部分的面积覆盖率为20～100%。

Description

等离子体蚀刻装置部件及其制造方法
技术领域
本发明涉及等离子体蚀刻装置部件及用于所述等离子体蚀刻装置部件的制造方法。
背景技术
在半导体器件的制造中，通常经由通过溅射装置或CVD装置形成SiO2或其它的绝缘膜、以及通过蚀刻装置对Si或SiO2进行各向同性或各向异性蚀刻而形成微互连。通常，这些装置使用等离子体放电来改善膜沉积速率和蚀刻性能。例如，使用等离子体蚀刻装置作为蚀刻装置。
作为使用等离子体蚀刻装置的干蚀刻方法，例如，已知一种方法，该方法在半导体制造过程中使用用于Si的微加工的等离子体蚀刻和各种薄膜的干蚀刻方法，其中各种薄膜包括沉积在基板上的绝缘膜、电极膜和配线膜。
例如，如下进行等离子体蚀刻。首先，将多个Si基板装配在置于干蚀刻装置的腔室中的下电极的表面上，朝向上电极。接下来，将基于氟(F)的气体，例如CF4、或基于氯(Cl)的气体，例如Cl2引入经装配的基板中，并在电极之间感应等离子体放电，以产生基于氟的等离子体或基于氯的等离子体。进一步，通过使用在生成的等离子体中所产生的活性离子和自由基对在基板上形成的薄膜进行干蚀刻，从而完成等离子体蚀刻方法。
当基板上的GaN和InN等薄膜被等离子体蚀刻时，等离子体组分和蚀刻材料相互反应而产生反应产物，例如SiF4和碳氟化合物。大多数反应产物通过排气泵以气态从腔室排出，部分反应产物以固态在腔室中沉积，形成附着膜。优选地，去除反应产物的附着膜。
由此，已知一种去除附着膜的方法，其通过使用基于氟的等离子体或基于氯的等离子体进行干蚀刻，并将附着在腔室内侧的反应产物(附着膜)排出腔室。在不同于上述的薄膜干蚀刻条件的气体条件下，通过生成基于氟的等离子体或基于氯的等离子体进行干蚀刻，所述干蚀刻在此意图是去除反应产物(附着膜)。
然而，如果构成附着膜的反应产物是基于碳氟化合物的蚀刻产物，则反应产物不会与基于氟的等离子体或基于氯的等离子体合适地反应。由此，反应产物残留在腔室中。因此，如果残留的附着膜剥离并混合在基板中，则可导致图案缺陷或减少收率。
由此，通常对于这些用等离子体照射的等离子体蚀刻装置的部件、包括腔室而言，将耐等离子体性高和耐腐蚀性高的涂层涂覆于基材的表面以防止形成反应产物。对于这类涂层，已知有氧化钇(Y2O3)涂层和氧化铝(Al2O3)涂层。这些涂层能有效抑制反应产物的产生，并可防止等离子体攻击所造成的部件损坏。
例如，专利文献1描述对涂覆在基材上的Y(OH)3溶胶溶液进行热处理得到的Y2O3膜，而专利文献2描述Al2O3热喷射涂层。
引用目录
专利文献
专利文献1：日本专利No.4084689的说明书
专利文献2：日本专利公开No.2006-108178
发明内容
本发明所解决的问题
然而，通过热喷射方法形成的氧化钇喷射涂层或氧化铝喷射涂层由扁平的氧化钇或氧化铝颗粒所构成，其中通过使熔融的氧化钇或氧化铝颗粒与基材表面碰撞，然后熔融的氧化钇或氧化铝颗粒冷却并沉积在基材表面上的方法制备扁平的氧化钇或氧化铝颗粒。因此，由热喷射方法所形成的氧化钇喷射涂层或氧化铝喷射涂层倾向于产生大量的微裂纹和残余应力。
也就是说，当通过喷射热源熔融的氧化钇或氧化铝颗粒快速冷却，并与基材表面碰撞而硬化成扁平形状时，在扁平颗粒的表面上会产生微裂纹，并且在扁平颗粒中会留下残余应力。
当这样的氧化钇或氧化铝涂层用等离子体放电生成的活性自由基照射时，微裂纹被活性自由基攻击并扩展。然后，当内应力释放时，微裂纹传播于涂层。因此，热喷射涂层形成缺损，由此易于产生源于热喷射涂层的颗粒，并且附着在热喷射涂层上的反应产物剥离，由此易于产生源于反应产物的颗粒。进而，颗粒的生成会降低半导体器件的成品收率等，并且增加等离子体蚀刻装置部件的清洁和更换频率。还有，所述颗粒的生成降低生产率，并增加膜的沉积成本。
还有，当热喷射涂层通过使用等离子体作为热源的等离子体喷射形成时，氧化物粉末，即向等离子体提供的粉末具有几乎大至10～45μm的粒径。因此，得到的热喷射涂层包含多达约15%的空隙(void)，并且以平均粗糙度Ra计的表面粗糙度高达约6～10μm。
如上所述，在等离子体蚀刻装置部件上形成的热喷射涂层具有大量的空隙和高的表面粗糙度。由此，当使用该等离子体蚀刻装置部件时，等离子体蚀刻装置部件的寿命将缩短，因为基材的等离子体蚀刻通过空隙继续进行，并且颗粒生成将增多，原因在于由热喷射涂层凸起部分上的等离子体放电的浓度使热喷射涂层变脆。
此外，目前的半导体元件的线宽已经降低，以实现更大的包装密度。线宽的降低已例如可达0.18μm、0.13μm、甚至0.09μm或以下。使用这样窄的配线或含该配线的元件时，例如甚至直径0.2μm的亚微颗粒的混合物都可导致线缺陷或元件缺陷。因此，近年来，对抑制甚至亚微颗粒的生成已有强烈要求。
在形成热喷射涂层时，通常进行喷砂工艺作为涂层形成的预处理，其中喷砂工艺涉及将磨料颗粒等与高压颗粒一起对着基材表面吹扫。然而，如果以这种方式进行喷砂工艺，喷砂材料(磨料颗粒)的残留碎片会留在基材表面上，或者基材表面上会产生破碎的形成。
如果热喷射涂层在留有喷砂材料或产生破碎形成的基材表面上形成，则应力会作用在基材与热喷射涂层之间的界面上，并易于产生整个热喷射涂层的膜分离。本文中，应力是由于等离子体放电所造成的温度变化所产生的热膜应力。特别是当喷砂工艺中压力和磨料粒径增大时，会显著地发生膜分离。因此，取决于喷砂工艺的条件，热喷射涂层的寿命变化很大。
由此，在等离子体蚀刻装置部件的基材表面上形成热喷射涂层的方法所存在的问题在于，热喷射涂层易于变成颗粒源，降低成品收率，并且在于热喷射涂层的寿命将根据喷砂工艺的情况而变化。
鉴于上述情况得到本发明，并且目的是提供等离子体蚀刻装置部件和用于该等离子体蚀刻装置部件的制造方法，所述部件可以稳定且有效地抑制从涂层生成颗粒和涂层剥离，这是因为该涂层的高耐腐蚀性和高强度。
解决问题的方法
基于以下发现完成本发明：如果通过冲击烧结方法在基材表面上形成氧化钇涂层，而不是通过常规的热喷射方法形成的热喷射涂层，因为构成涂层的氧化钇实际上没有内部缺陷、内应力和微裂纹，所以该涂层的耐腐蚀性和强度得以提高，这使其可以稳定且有效地抑制从涂层生成颗粒和涂层剥离，同时抑制在涂层表面上产生反应产物和从反应产物生成颗粒。
为了解决上述问题，本发明提供了一种等离子体蚀刻装置部件，其包括：基材；和通过冲击烧结方法形成的、并构造为覆盖基材表面的氧化钇涂层，其中氧化钇涂层包含由氧化钇制得的颗粒部分和由氧化钇制得的非颗粒部分的至少一种，其中颗粒部分是在显微镜下观察到分隔晶粒的内区和外区的晶粒边界的部分，非颗粒部分是在显微镜下未观察到晶粒边界的部分，所述氧化钇涂层的膜厚度为10μm或以上，膜密度为90%或以上，并且当在显微镜下观察氧化钇涂层表面时，在20μm×20μm的观察视野中，颗粒部分的面积覆盖率为0～80%，非颗粒部分的面积覆盖率为20～100%。
此外，为了解决上述问题，本发明提供用于等离子体蚀刻装置部件的制造方法，所述部件包括基材，和通过冲击烧结方法形成的、并构造为覆盖基材表面的氧化钇涂层，所述制造方法包括：向从燃烧室喷射出的燃烧火焰提供包含氧化钇基料粉末的原料浆料(raw slurry)的步骤；和以400～1000m/sec的喷射速度将燃烧火焰中的氧化钇基料粉末喷射在基材表面的步骤。
本发明的益处
根据本发明的等离子体蚀刻装置部件和用于所述等离子体蚀刻装置部件的制造方法可改善等离子体蚀刻装置部件的耐等离子体性，并且可稳定且有效地抑制颗粒的生成。
附图说明
图1是显示根据本发明的等离子体蚀刻装置部件的实例的剖视图。
图2是示例性的氧化钇涂层的表面的电子显微照片。
图3是图2的放大部分的电子显微照片。
具体实施方式
以下描述根据本发明的等离子体蚀刻装置部件和用于所述等离子体蚀刻装置部件的制造方法。
[等离子体蚀刻装置部件]
根据本发明的等离子体蚀刻装置部件包括基材和构造为覆盖基材表面的氧化钇涂层。
(基材)
用于根据本发明的等离子体蚀刻装置部件的基材是涂布有氧化钇涂层的等离子体蚀刻装置部件的组件。
基材可以是暴露于等离子体蚀刻方法中生成的等离子体和自由基的等离子体蚀刻装置部件的组件。该组件的实例包括半导体制造设备或液晶装置制造设备的组件，例如晶片布放组件、内壁部分、沉积屏蔽、绝缘环、上电极、折流板、聚焦环、屏蔽环和波纹管罩。
用于所述基材的可能材料包括例如石英的陶瓷和例如铝的金属。
(氧化钇涂层)
用于根据本发明的等离子体蚀刻装置部件的氧化钇涂层通过冲击烧结方法形成，并构造为覆盖基材的表面。
本文中的冲击烧结方法涉及提供步骤和烧结与结合步骤，所述供料步骤用于将待烧结的包含基料粉末，如氧化钇基料粉末的材料提供给燃烧气体的燃烧火焰中，所述烧结与结合步骤用于通过碰撞产生的破坏性热将基料粉末烧结并结合在基材表面上。由此，根据冲击烧结方法，颗粒沉积在基材表面上，并且在基材表面上形成涂层。此外，由于使用破坏性热，基料粉末可在高速下与燃烧火焰的燃烧气体一起向待涂布的基材喷射，这不同于涉及熔融的基料粉末的热喷射。也就是说，使用冲击烧结方法，未熔融的氧化钇基料粉末喷射在基材上，并且附着在基材表面，从而形成涂层。
根据本发明，基料粉末是指为了产生涂层而喷射的颗粒。例如，氧化钇基料粉末是指为了产生氧化钇涂层而喷射的氧化钇颗粒。另一方面，将包含在氧化钇涂层中的氧化钇颗粒简称为氧化钇颗粒。
当在显微镜下观察时，通常，在通过冲击烧结方法形成的涂层表面上观察到离表面深度较大的立体形状部分和深度较小的平面部分。
其原因如下。
也就是说，使用冲击烧结方法时，当喷射的未熔融基料粉末在高速下与基材表面或已形成的涂层表面碰撞时，基料粉末的颗粒以其原样或通过碰撞破碎的基料粉末碎片被碰撞的破坏性热烧结并结合。碰撞的破坏性热是指基料粉末通过碰撞变形或破碎时产生的热。
以此方式，由于通过冲击烧结方法产生的涂层是通过从碰撞产生的破坏性热烧结并结合所形成的，所以所述涂层包含立体形状部分和平面部分。立体形状部分是基料粉末颗粒维持其原样、或归因于少量基料粉末碰撞导致的少量破坏性热而维持其形状与基料粉末碎片形状接近的部分。并且，平面部分是归因于大量基料粉末碰撞导致的大量破坏性热而使基料粉末或其碎片结合或大幅变形所产生的部分。
在本文中将通常在显微镜下观察到分隔立体形状部分与外区的晶粒边界的立体形状部分称为颗粒部分。另一方面，在本文中将通常在显微镜下未观察到分隔平面部分与外区的晶粒边界的平面部分称为非颗粒部分。也就是说，在氧化钇涂层上，将其中能观察到氧化钇颗粒的晶粒边界的部分称为颗粒部分，并将其中不能观察到氧化钇颗粒的晶粒边界的部分称为非颗粒部分。
颗粒部分晶粒的晶粒边界可例如使用电子显微镜以5000倍的放大倍数观察而识别。
仅来自基料粉末或其碎片的经过较小程度变形的颗粒部分通常具有颗粒形状的轮廓。另一方面，来自基料粉末或其碎片的经过较大程度变形的非颗粒部分通常不具有颗粒形状的轮廓。
由于通过冲击烧结方法产生的涂层是通过在高速下喷射很少熔融的基料粉末所形成的，所以基料粉末碰撞的方式取决于喷射条件而变化。此外，当喷射很少熔融的基料粉末时，由于含基料粉末的材料通常提供并喷射入燃烧气体的燃烧火焰中，所以基料粉末的碰撞方式取决于基料粉末是存在于燃烧火焰中或是存在于燃烧火焰的表面上而变化。因此，冲击烧结方法所形成的涂层易于包含颗粒部分和非颗粒部分的混合物。
此外，由于冲击烧结方法所形成的涂层包含颗粒部分和非颗粒部分的混合物，并且颗粒部分之中的间隙被非颗粒部分填充，所以涂层易于具有高的膜密度。本文中的膜密度是指构成涂层的物质的实际体积与涂层的表观体积之比。
并且，使用常规的热喷射方法时，由于熔融基料粉末被喷射，所以硬化之后得到的构成热喷射涂层的物质几乎没有能保持基料粉末的晶体结构或粉末形状的。因此，应力发生在通过热喷射方法所形成的涂层中。此外，由于通过热喷射方法所形成的涂层以扁平形状的颗粒沉积在基材表面上，所以微裂纹会在扁平形状颗粒的表面上发展。
相比之下，使用冲击烧结方法时，由于涂层是通过在高速下喷射几乎未熔融的基料粉末形成，所以喷射基料粉末时保持基料粉末的晶体结构和粉末形状。因此，虽然构成所得涂层的一些物质在碰撞所产生的破坏性热的影响下使其晶体结构变成基料粉末的晶体结构，但其余的物质保持基料粉末的晶体结构。对于构成所得涂层的物质的微观形状，虽然部分涂层在碰撞产生的破坏性热影响下变为与基料粉末形状极为不同的非颗粒部分，但是其余的涂层变为颗粒部分，其形状类似于基料粉末的形状或破碎基料粉末的形状。因此，对于冲击烧结方法所形成的涂层，在涂层中发生的应力是适当的，从而得到高的膜强度。
此外，通过冲击烧结方法所形成的涂层是优选的，因为如果在使用冲击烧结方法中调节制造条件，可以控制构成所得涂层的物质的晶体结构。例如，当基料粉末的晶体结构仅由立方晶体组成，并且通过冲击烧结方法所形成涂层的晶体结构由立方晶体和单斜晶体所组成时，在使用冲击烧结方法中通过调节制造条件可调节涂层中立方晶体和单斜晶体的丰度比。
此外，使用冲击烧结方法时，由于涂层在高速下喷射几乎未熔融的基料粉末形成，所以涂层的颗粒部分能保持基料粉末原有的形状或破碎的基料粉末的形状，因此具有接近于球形的形状。因此，在通过冲击烧结方法所形成的涂层的颗粒部分中，微裂纹较不倾向于在接近于球形的颗粒的表面上发生。
此外，在通过冲击烧结方法所形成的涂层的非颗粒部分中，由于基料粉末或其碎片因为碰撞产生的大量破坏性热而结合或大幅变形，所以被沉积的物质能强烈结合。因此，通过冲击烧结方法所形成的涂层由于存在非颗粒部分而倾向于是致密的、强烈结合的涂层。
通过冲击烧结方法，使用氧化钇基料粉末作为基料粉末形成根据本发明的氧化钇涂层。
氧化钇对于通过等离子体，诸如基于氯的等离子体和基于氟的等离子体的等离子体攻击、以及对通过自由基，诸如活性的F自由基和Cl自由基的自由基攻击具有高的耐腐蚀性。因此，氧化钇优选作为等离子体蚀刻装置部件的涂层。
氧化钇涂层中氧化钇的纯度通常为99.9%或以上，并且优选99.99%或以上。
当氧化钇涂层中氧化钇的纯度为99.9%或以上时，使用等离子体蚀刻装置部件进行等离子体蚀刻时，等离子体蚀刻的产物中混合杂质的可能性较小。
尤其，当氧化钇涂层中氧化钇的纯度为99.99%或以上时，即使在对产物中的杂质混合有严格限制的诸如半导体制造方法的方法中实际上也不可能有杂质混合在产物中。
另一方面，当氧化钇涂层中氧化钇的纯度低于99.9%时，氧化钇涂层的氧化钇中的杂质可能在等离子体蚀刻过程中混合在等离子体蚀刻的产物中。
根据本发明的氧化钇涂层包含由氧化钇制得的颗粒部分和由氧化钇形成的非颗粒部分的至少一种，其中颗粒部分是在显微镜下观察到的分隔晶粒内区和外区的晶粒边界的部分，并且非颗粒部分是在显微镜下未观察到晶粒边界的部分。
对于颗粒部分的晶粒边界，例如，当使用电子显微镜以5000倍的放大倍数观察氧化钇涂层的表面时，如果在颗粒部分与颗粒部分周围的部分，即与颗粒部分相邻的部分之间观察到与颗粒部分的中心部分形成高对比的线，则所述线可以被认为是晶粒边界。通常，对比是指颗粒部分周围的线比颗粒部分的中心部分显现出更暗的色调。
另一方面，在非颗粒部分的情况下，没有在颗粒形状部分的周围观察到晶粒边界，即与颗粒形状部分高对比的线。
<颗粒部分与非颗粒部分之间的比例>
对于根据本发明的氧化钇涂层，当在显微镜下观察氧化钇涂层表面时，在20μm×20μm的观察视野中，通常，颗粒部分的面积覆盖率为0～80%，而非颗粒部分的面积覆盖率为20～100%，并且优选地，颗粒部分的面积覆盖率为0～50%，而非颗粒部分的面积覆盖率为50～100%。颗粒部分的面积覆盖率和非颗粒部分的面积覆盖率的总和为100%。
为了计算颗粒部分的面积覆盖率和非颗粒部分的面积覆盖率，例如，在三个或更多个位置设定20μm×20μm的观察视野，并遍及该观察视野计算颗粒部分的面积覆盖率的平均值和非颗粒部分的面积覆盖率的平均值。
如果氧化钇涂层中颗粒部分的面积覆盖率超过80%，则氧化钇涂层受到密度降低或结合强度降低，导致裂纹可能发展。
其原因如下。
也就是说，当颗粒部分的面积覆盖率高达超过80%时，这表明对用作基料粉末的氧化钇基料粉末的冲击所产生的破坏性热不充足的面积很大。冲击所产生的破坏性热不充足的区域是经喷射的氧化钇基料粉末突然在基材或氧化钇涂层的表面上冷却的区域。因此，所得氧化钇涂层易受到氧化钇密度降低或结合强度降低，从而易于产生裂纹发展。
<颗粒部分的平均粒径>
在氧化钇涂层中，颗粒部分的平均粒径通常为2μm或以下，优选0.5～2μm。
颗粒部分的平均粒径为颗粒部分的颗粒粒径的平均值。此外，颗粒部分的粒径为在显微镜下观察氧化钇涂层表面所拍摄的照片所示的颗粒部分的晶粒边界上连接最远的两个点的线段的长度。测量50个颗粒部分的粒径，并且得出50个颗粒部分的粒径的算术平均值作为颗粒部分的平均粒径。
优选地，从提高膜密度的角度而言，颗粒部分的平均粒径为2μm或以下，因为这可减少颗粒部分的氧化钇颗粒中的间隙(三重点)。
另一方面，当颗粒部分的平均粒径超过2μm时，氧化钇颗粒中的间隙会变得较大，并且存在降低膜密度的可能性。
<颗粒部分和非颗粒部分的总平均粒径>
在氧化钇涂层中，颗粒部分和非颗粒部分的总平均粒径通常为5μm或以下，并优选1～5μm。
本文中，颗粒部分和非颗粒部分的总平均粒径为颗粒部分的平均粒径和非颗粒部分的平均粒径的算术平均值。
非颗粒部分的平均粒径是在显微镜下观察氧化钇涂层表面拍摄的照片中所示的非颗粒部分上所设定的假想圆的直径。本文中的假想圆是假定构成不定形的非颗粒部分，并且其轮廓等于或大于半圆的某一部分是该轮廓的圆周的一部分的部分所产生的圆。设定五十(50)个假想圆，并且得出50个假想圆直径的算术平均值作为非颗粒部分的平均粒径。
如上所述，根据颗粒部分的50个线段计算颗粒部分的平均粒径，并根据非颗粒部分的50个假想圆计算非颗粒部分的平均粒径。由此，颗粒部分和非颗粒部分的总平均粒径，即颗粒部分的平均粒径和非颗粒部分的平均粒径的算术平均值，是根据颗粒部分的50个线段的长度和非颗粒部分的50个假想圆的直径计算的算术平均值。
优选地，颗粒部分和非颗粒部分的总平均粒径为5μm或以下，因为通过减少颗粒部分和非颗粒部分的氧化钇颗粒中的间隙(三重点)改善膜密度，并且通过增加相邻的氧化钇颗粒之间的结合面积可改善膜强度。
当颗粒部分和非颗粒部分的总平均粒径超过5μm时，由于氧化钇颗粒中的间隙增加，存在降低膜密度或膜强度的可能性。
<氧化钇涂层的晶体结构>
氧化钇涂层包含兼有立方晶体和单斜晶体的晶体结构。
当立方晶体的最强峰的峰值定义为Ic，并且单斜晶体的最强峰的峰值定义为Im时，氧化钇涂层的峰值比Im/Ic通常为0.2～0.6，所述两个峰值均通过XRD分析(X射线衍射分析)得到。
在双θ法的条件下，使用Cu靶，x射线管电压为40kV，并且x射线管电流为40mA时进行XRD分析。
检出立方晶体的最强峰为28～30°。此外，检出单斜晶体的最强峰为30～33°。
氧化钇基料粉末，即氧化钇涂层基料粉末在室温下通常只由立方晶体组成。
相比之下，在根据本发明的氧化钇涂层中，部分立方晶体由于在氧化钇涂层形成过程中的冲击产生的破坏性热，晶体结构中的部分立方晶体变化，并且变成单斜晶体。如上所述，根据本发明的氧化钇涂层的峰值比Im/Ic通常为0.2～0.6。
当氧化钇涂层的峰值比Im/Ic为0.2～0.6时，立方晶体和单斜晶体以合适的量共存，由此氧化钇涂层的膜强度提高。氧化钇基料粉末通常由立方晶体组成。立方晶体和单斜晶体共存表明晶体结构通过冲击烧结方法已被改变，因此表明因破坏性热而改善结合。该结合改善膜强度。
另一方面，当氧化钇涂层的峰值比Im/Ic超过0.6时，单斜晶体的量过大，并因此转变成单斜晶体产生的内应力对氧化钇涂层的氧化钇产生强烈作用。由此，当氧化钇涂层的峰值比Im/Ic超过0.6时，诸如氧化钇涂层膜强度的膜特性变差。
<膜厚度>
根据本发明的氧化钇涂层的膜厚度通常为10μm或以上，优选10～200μm，并且进一步优选50～150μm。
当氧化钇涂层的膜厚度为10μm或以上时，向基材表面涂覆氧化钇涂层足以有效抑制颗粒生成等。
当氧化钇涂层的膜厚度过大时，向基材的表面涂覆氧化钇涂层没有进一步改善抑制颗粒生成的效果。相反，膜厚度过大是不经济的，因为增加氧化钇涂层的生产成本。因此，优选地将氧化钇涂层的膜厚度的上限设定为200μm。
另一方面，当氧化钇涂层的膜厚度低于10μm时，向基材表面涂覆氧化钇涂层不能足以有效抑制颗粒生产等。此外，存在氧化钇涂层剥离的可能性。
<膜密度>
根据本发明的氧化钇涂层的膜密度为90%或以上，优选95%或以上，并且更优选99～100%。
对于根据本发明的氧化钇涂层，膜密度是表示构成涂层的物质的实际体积与涂层的表观体积之比的指标。膜密度是与空隙率相对的概念，膜密度和空隙率的总和为100%。例如，膜密度为90%或以上表明空隙率低于10%。
膜密度，例如通过以下进行计算：使用光学显微镜以500倍的放大倍数拍摄沿氧化钇涂层厚度方向的截面图的放大照片，计算放大照片中设定的测量区域中的空体部分的面积覆盖率，并指定该面积覆盖率为空隙率(%)，从100%减去空隙率(%)，并将得到的差定为膜密度(%)。
放大照片中的测量区域通常规定为200μm长×200μm宽=40000μm2的正方形区域。如果因为氧化钇涂层的膜厚度较小等原因，不能找出200μm×200μm的正方形测量区域，则选择总面积为40000m2的多个测量区域作为放大照片中测量区域，代替200μm×200μm的正方形区域，计算40000m2总面积的单位空隙率(%)，并基于此计算膜密度(%)。
当氧化钇涂层的膜密度为90%或以上时，通过氧化钇涂层中的空隙的侵蚀，如等离子体攻击而不能显著发展，因此氧化钇涂层的寿命得以延长。
另一方面，当氧化钇涂层的膜密度低于90%时，氧化钇涂层有很多空隙，诸如等离子体攻击的侵蚀会通过空隙发展，因此易于缩短氧化钇涂层的寿命。
在等离子体蚀刻装置部件中，为了防止诸如等离子体攻击的侵蚀通过氧化钇涂层中的空隙进行，优选的是，特别地减少氧化钇涂层表面中的空隙。因此，根据本发明，优选的是，为了测定膜密度而在沿氧化钇涂层厚度方向的截面图的放大照片上设定的测量区域接近于氧化钇涂层的表面。
<表面粗糙度>
氧化钇涂层的表面粗糙度Ra通常为3μm或以下，并且优选2μm或以下。
根据JIS-B-0601-1994所述的方法测量表面粗糙度Ra。
当氧化钇涂层的表面粗糙度Ra为3μm或以下时，等离子体攻击和其它攻击不会集中于颗粒部分和非颗粒部分在氧化钇涂层表面上形成的凹凸部分上，因此氧化钇涂层的寿命得到延长。
另一方面，当氧化钇涂层的表面粗糙度Ra超过3μm时，等离子体攻击和其它攻击可能会集中于颗粒部分和非颗粒部分在氧化钇涂层表面上形成的凹凸部分上，由此缩短氧化钇涂层的寿命。
由于通过冲击烧结方法形成，根据本发明的氧化钇涂层是致密的、强烈结合的涂层。此外，因为根据本发明的氧化钇涂层通过冲击烧结方法形成，因此较不倾向于在涂层中产生应力，并且微裂纹较少倾向于在涂层表面上发展。
当要求等离子体蚀刻装置部件具有高绝缘性能时，在根据本发明的等离子体蚀刻装置部件中，可以在基材与氧化钇涂层之间进一步提供高绝缘性能的氧化物涂层。该氧化物涂层称为初级(primary)氧化物涂层。
例如，可使用氧化铝涂层作为所述初级氧化物涂层。在氧化铝涂层中，致密地形成α结构的氧化铝的氧化铝涂层是优选的，因为其高绝缘性能。
通常初级氧化物涂层的膜厚度为500μm或以下。
用于形成初级氧化物涂层的方法不限于冲击烧结方法。基底氧化物涂层可以通过冲击烧结方法或冲击烧结方法以外的方法形成。
将参考附图描述根据本发明的等离子体蚀刻装置部件。
图1为显示根据本发明的等离子体蚀刻装置部件的实施例的剖视图。
如图1所示，在等离子体蚀刻装置部件1中，氧化钇涂层20形成于基材10的表面上。
图2是示例性的氧化钇涂层表面的电子显微照片。图3是图2的电子显微照片的放大部分。
如图2和3所示，氧化钇涂层20由颗粒部分21和非颗粒部分22组成。
[等离子体蚀刻装置部件的制造方法]
根据本发明的用于等离子体蚀刻装置部件的制造方法是用于制造等离子体蚀刻装置部件的方法，所述部件包括基材和构造为覆盖基材表面的氧化钇涂层。
(基材)
用于根据本发明的用于等离子体蚀刻装置部件的制造方法的基材与用于根据本发明的等离子体蚀刻装置部件的基材相同，因此省略其描述。
(氧化钇涂层)
根据本发明的用于等离子体蚀刻装置部件的制造方法的氧化钇涂层通过冲击烧结方法形成，并且构造为覆盖基材的表面，如同用于根据本发明的等离子体蚀刻装置部件的氧化钇涂层。
以此方式，根据本发明的用于等离子体蚀刻装置部件的制造方法的氧化钇涂层与用于根据本发明的等离子体蚀刻装置部件的氧化钇涂层相同，因此省略其描述。
(膜沉积装置)
将描述使用冲击烧结方法用氧化钇涂层覆盖基材表面的膜沉积装置。
膜沉积装置包括，例如燃烧单元，其配备有使燃烧来源，诸如燃烧气体燃烧的燃烧室，并从燃烧室向外喷射火焰，作为通过燃烧火焰口高速燃烧的火焰；浆料供入口，其向通过燃烧单元的燃烧火焰口喷射的燃烧火焰供入包含氧化钇基料粉末的原料浆料；以及喷嘴，其控制含氧化钇基料粉末的燃烧火焰的喷射条件。
具体地，燃烧单元包括例如，燃烧室、向燃烧室提供给燃烧来源的燃烧源供入口、以及燃烧火焰口，其构成为在截面上小于燃烧室，并且从燃烧室向外喷射火焰作为高速燃烧火焰。
通常安装浆料供入口以使向喷射的燃烧火焰的侧面供入原料浆料。
燃烧来源的实例包括氧气、乙炔和煤油。两种或更多种燃烧来源可以根据需要组合使用。
使用如上所述构造的膜沉积装置，燃烧火焰中的几乎未熔融的氧化钇基料粉末与燃烧火焰一起，通过喷嘴在高速下向基材表面喷射，从而通过冲击烧结方法在基材表面上形成氧化钇涂层。
而且，膜沉积装置还可按需包括向燃烧火焰供入压缩空气的压缩空气供入口。配备压缩空气供入口以例如，向通过燃烧火焰口喷射的燃烧火焰供入压缩空气，或与来自浆料供入口的原料浆料一起提供给燃烧火焰。安装能够向燃烧火焰供入压缩空气的压缩空气供入口使得容易在高速下供入包含氧化钇基料粉末的燃烧火焰。
根据本发明的等离子体蚀刻装置部件的制造方法包括：向从燃烧室喷射的燃烧火焰供入含氧化钇基料粉末的原料浆料的步骤(氧化钇基料粉末供入步骤)、和以400～1000m/sec的喷射速度将燃烧火焰中的氧化钇基料粉末喷射于基材表面的步骤(氧化钇基料粉末喷射步骤)。
(氧化钇基料粉末供入步骤)
氧化钇基料粉末供入步骤是向从燃烧室喷射的燃烧火焰供入含氧化钇基料粉末的原料浆料的步骤。
<原料浆料>
通过将用作基料粉末的氧化钇基料粉末分散在溶剂中制备本发明中使用的含氧化钇基料粉末的原料浆料。
用作基料粉末的氧化钇基料粉末中的氧化钇的纯度通常为99.9%或以上，优选99.99%或以上。
氧化钇基料粉末中氧化钇的纯度通常为99.9%或以上的原因与本发明的等离子体蚀刻装置部件的氧化钇涂层中的氧化钇涂层的纯度通常为99.9%或以上的原因相同，因此省略其描述。
氧化钇基料粉末的平均粒径通常为1～5μm，优选1～3μm。
本文中的平均粒径是指使用激光粒径分布测试装置测得的累积体积平均粒径D50。
当氧化钇基料粉末的平均粒径为5μm或以下时，在氧化钇基料粉末的细颗粒与基材或氧化钇涂层的表面碰撞时，氧化钇基料粉末细颗粒的破碎能够恰当地进行。由此，破碎产生的热有助于氧化钇颗粒的结合，并容易形成涂层。由于氧化钇颗粒中高的结合强度，以此方式形成的氧化钇涂层降低等离子体攻击和自由基攻击所引起的磨损，减少颗粒生成，并且改善抗等离子体性能。
另一方面，当氧化钇基料粉末的平均粒径超过5μm时，变得难以形成氧化钇涂层，因为当氧化钇基料粉末与基材或氧化钇涂层的表面碰撞时，氧化钇基料粉末会散射，而不是被破碎。此外，氧化钇涂层有可能被氧化钇基料粉末自身的爆炸效应所破坏，因此裂纹会在氧化钇涂层中发展。
当氧化钇基料粉末的平均粒径低于1μm时，在氧化钇基料粉末与基材或氧化钇涂层的表面碰撞时，氧化钇基料粉末难以被破碎。由此，可能得到的氧化钇涂层的膜密度低，并且抗等离子体性能和耐腐蚀性能下降。
而且，只要氧化钇基料粉末的平均粒径通常为1～5μm，则氧化钇基料粉末可包含粒径小于1μm的氧化钇颗粒。例如，只要氧化钇基料粉末的平均粒径通常为1～5μm，氧化钇基料粉末可以包含体积中小于所有氧化钇基料粉末的约5%的、粒径小于1μm的氧化钇颗粒。
通常，氧化钇基料粉末的最大粒径小于20μm。当氧化钇基料粉末包含粒径为20μm或以上的粗颗粒时，难以使氧化钇涂层的厚度均匀。
使得氧化钇基料粉末的最大粒径小于20μm的可能方法包括，例如将氧化钇基料粉末或其原料，即氧化钇粉末充分破碎的方法。
如果在本步骤中控制氧化钇基料粉末的粒径，则可以控制氧化钇涂层中颗粒部分与非颗粒部分的混合比。
作为分散氧化钇基料粉末的溶剂，使用诸如甲醇或乙醇的相对挥发的有机溶剂。
原料浆料中的氧化钇基料粉末的含量，即浆料浓度通常为30～80%体积比，优选40～70%体积比。
当浆料浓度为30～80%体积比时，原料浆料可以以适当的流动性顺畅地供入浆料供入口，因此将稳定量的原料浆料提供给燃烧火焰。因此，膜厚度和氧化钇涂层的组成容易变得均匀。
<向燃烧火焰供入原料浆料>
如上所述，通常安装膜沉积装置的浆料供入口，以此向喷射的燃烧火焰的侧面供入原料浆料。燃烧火焰具有高喷射速度。
因此，通常，提供给燃烧火焰侧面的原料浆料中的部分氧化钇基料粉末通过进入燃烧火焰内部分而与燃烧火焰一起喷射，而其余的氧化钇基料粉末喷射时留在燃烧火焰外部，不与燃烧火焰接触。
此外，即使当原料浆料中的氧化钇基料粉末通过进入燃烧火焰内部分而与燃烧火焰一起喷射时，原料浆料中的氧化钇基料粉末提供给燃烧火焰中的深度仍依赖条件，例如原料浆料提供给燃烧火焰的速度而变化。
根据本发明，优选地是，将原料浆料中的氧化钇基料粉末提供给燃烧火焰的中心部分。因为，燃烧火焰中的氧化钇基料粉末的喷射速度稳定，并且变得不易变化，并且燃烧火焰的温度变为恒定，因此容易控制氧化钇涂层的颗粒部分和非颗粒部分中的氧化钇的组织。
将原料浆料中的氧化钇基料粉末提供给燃烧火焰的中心部分表示将原料浆料中的氧化钇基料粉末从燃烧火焰的侧面供至中心部分。此外，燃烧火焰的中心部分是垂直于通过燃烧火焰口喷射的燃烧火焰喷射方向的截面的中心部分。
另一方面，当原料浆料中的氧化钇基料粉末只提供给燃烧火焰的侧面或燃烧火焰的外部部分，而不提供给燃烧火焰的中心部分时，则燃烧火焰中的氧化钇基料粉末的喷射速度保持不稳定，并且变得易于变化，并且燃烧火焰的温度大幅变化，因此难以控制氧化钇涂层的颗粒部分和非颗粒部分中的氧化钇的组织。
使得原料浆料提供给燃烧火焰的中心部分的可能方法包括，例如调节提供给燃烧火焰的原料浆料的量和速度的方法。
(氧化钇基料粉末的喷射步骤)
将前面步骤中制备的燃烧火焰和氧化钇基料粉末通过膜沉积装置的喷嘴喷射于基材上。喷嘴控制燃烧火焰和氧化钇基料粉末的喷射条件。待控制的喷射条件包括，例如氧化钇基料粉末的喷射速度。
通常安装膜沉积装置的喷嘴，以此侧向喷射燃烧火焰和氧化钇基料粉末。通常布置基材的表面，以此布置在膜沉积装置侧向的喷嘴的延长线上。
氧化钇基料粉末喷射步骤是将燃烧火焰中的氧化钇基料粉末以400～1000m/sec的喷射速度喷射于基材的表面上的步骤。
<喷射速度>
当氧化钇基料粉末的喷射速度为400～1000m/sec时，在氧化钇基料粉末与基材或氧化钇涂层碰撞时，氧化钇基料粉末被充分破碎，由此可以得到膜密度高、并且立方晶体与单斜晶体之间混合比例适当的氧化钇涂层。
本文中的氧化钇基料粉末的喷射速度是指膜沉积装置喷嘴尖的氧化钇基料粉末的喷射速度。
如上所述，就晶体结构而言，氧化钇基料粉末的颗粒在室温下通常只由立方晶体组成。然而，在该晶体结构中，当氧化钇基料粉末暴露于大约为燃烧火焰水平的高温时，易于通过熔融等变成单斜晶体。例如，当使用氧化钇基料粉末作为原料，通过热喷射方法形成膜时，所得氧化钇涂层中的大部分或全部分氧化钇形成单斜晶体。
相比之下，由于本步骤使用冲击烧结方法，其中氧化钇基料粉末以上述速度喷射，该速度是等于或高于氧化钇基料粉末开始沉积于基材或氧化钇涂层表面上的临界速度的速度，因此氧化钇基料粉末可以几乎未熔融地喷射。因此，喷射的氧化钇基料粉末中的氧化钇的晶体结构保持为化学上稳定的立方晶体。此外，通过沉积得到的构成氧化钇涂层的部分氧化钇的晶体结构，在冲击产生的破坏性热的影响下变为单斜晶体，但是其余氧化钇的晶体结构保持为化学上稳定的立方晶体。以此方式，在根据本发明的氧化钇涂层中，立方晶体与单斜晶体以适当的比例共存，因此提高膜密度和膜强度。
另一方面，当氧化钇基料粉末的喷射速度低于400m/sec时，由于氧化钇基料粉末碰撞能量低，当氧化钇基料粉末与基材或氧化钇涂层碰撞时，氧化钇基料粉末没有被充分破碎，因此，难以得到膜密度和膜强度高的氧化钇涂层。
此外，当氧化钇基料粉末的喷射速度超过1000m/sec时，由于氧化钇基料粉末碰撞能量高，当氧化钇基料粉末与基材或氧化钇涂层碰撞的时候，氧化钇涂层有可能被氧化钇基料粉末自身的爆炸效应所破坏，由此裂纹会在氧化钇涂层中发展。
当在本步骤中控制氧化钇基料粉末的喷射速度时，可以控制氧化钇涂层中颗粒部分和非颗粒部分的混合比、以及氧化钇涂层中立方晶体和单斜晶体的混合比。
<喷射距离>
根据本发明，喷嘴的尖部与基材表面之间的喷射距离通常为100～400mm，优选100～200mm。
当喷射距离为100～400mm时，在喷射的氧化钇基料粉末与基材或氧化钇涂层碰撞的时候，氧化钇基料粉末颗粒被适当的冲击强度破碎，由此得到其中颗粒部分和非颗粒部分适当混合、并且立方晶体与单斜晶体以适当比例共存的氧化钇涂层。
另一方面，当喷射距离低于100mm时，由于距离太短，氧化钇基料粉末碰撞的机会很少，使得氧化钇基料粉末不能充分破碎。因此，难以得到颗粒部分和非颗粒部分适当混合、并且立方晶体与单斜晶体以适当比例共存的氧化钇涂层。
此外，当喷射距离超过400mm时，由于距离太长，冲击强度变得很弱，使得氧化钇基料粉末不被充分破碎。因此，难以得到颗粒部分和非颗粒部分适当混合、并且立方晶体与单斜晶体以适当比例共存的氧化钇涂层。
<膜厚度>
本步骤中得到的氧化钇涂层的膜厚度通常为10μm或以上，优选10～200μm，进一步优选50～150μm。
本步骤中得到的氧化钇涂层的膜厚度通常为10μm或以上的原因与本发明的等离子体蚀刻装置部件的氧化钇涂层的膜厚度通常为10μm或以上的原因相同，因此省略其描述。
而且，在常规的等离子体蚀刻装置部件的基材表面上形成诸如氧化钇涂层的氧化物涂层时，必须使用磨料颗粒对基材表面实施预处理，如喷砂工艺。因此，常规的等离子体蚀刻装置部件的问题在于，诸如磨料颗粒的喷砂材料的残余碎片遗留在基材的表面上，或在基材表面上产生破裂的形成，由此整个氧化物涂层倾向于膜分离。
相比之下，对于根据本发明的用于等离子体蚀刻装置部件的制造方法时，不需要在基材表面上通过冲击烧结方法形成氧化钇涂层之前，对基材表面实施喷砂工艺。对于本发明，当氧化钇基料粉末使用冲击烧结方法在高速下喷射时，基材表面上的氧化物涂层被碰撞的氧化钇基料粉末破坏，暴露出活性表面，从而产生类似于喷砂工艺的效果。因此，本发明消除单独地进行喷砂工艺的需求。因此，由于可以消除喷砂工艺，本发明可以降低生产成本。
(等离子体蚀刻装置部件和用于等离子体蚀刻装置部件的制造方法的益处)
对于根据实施方案的等离子体蚀刻装置部件、以及通过根据实施方案的用于等离子体蚀刻装置部件的制造方法得到的等离子体蚀刻装置部件，由于使用冲击烧结方法形成氧化钇涂层，所述方法几乎不熔化氧化钇基料粉末来沉积氧化钇基料粉末，所以较不倾向于产生扁平形状的熔化颗粒，并因此可以减少氧化钇涂层的表面缺陷。
此外，对于根据实施方案的等离子体蚀刻装置部件、以及通过根据实施方案的用于等离子体蚀刻装置部件的制造方法得到的等离子体蚀刻装置部件，由于可以使氧化钇涂层更致密，并且使其表面更光滑，所以可以降低氧化钇涂层的内部分缺陷。
此外，对于根据实施方案的等离子体蚀刻装置部件、以及通过根据实施方案的用于等离子体蚀刻装置部件的制造方法得到的等离子体蚀刻装置部件，由于构成氧化钇涂层的氧化钇的晶体结构稳定性高，由此改善氧化钇涂层的化学稳定性。
以此方式，用于根据实施方案的等离子体蚀刻装置部件、以及通过根据实施方案的用于等离子体蚀刻装置部件的制造方法得到的等离子体蚀刻装置部件的氧化钇涂层相对而言没有表面缺陷和内部分缺陷，并具有高化学稳定性。由此，根据实施方案的等离子体蚀刻装置部件以及其制造方法可以稳定并且有效地抑制从等离子体蚀刻装置部件生成颗粒。
此外，根据实施方案的等离子体蚀刻装置部件、以及通过根据实施方案的用于等离子体蚀刻装置部件的制造方法得到的等离子体蚀刻装置部件减少等离子体蚀刻装置的清洁频率，从而改善等离子体蚀刻装置的利用率，从而提高生产率。
此外，对于根据该实施方案的等离子体蚀刻装置部件、以及通过根据实施方案的用于等离子体蚀刻装置部件的制造方法得到的等离子体蚀刻装置部件减少等离子体蚀刻装置部件的更换频率，由此降低等离子体蚀刻装置部件的成本。
此外，通过装配有根据实施方案的等离子体蚀刻装置部件的等离子体蚀刻装置、以及通过根据实施方案的用于等离子体蚀刻装置的制造方法得到的等离子体蚀刻装置部件所生产的诸如薄膜和元件的产品具有高收率。
(等离子体蚀刻装置部件制造方法的益处)
根据实施方案的用于等离子体蚀刻装置部件的制造方法消除在基材表面上形成氧化钇涂层之前对基材表面进行喷砂工艺的需求。
[实施例]
以下给出实施例，但是本发明不应解释为被这些实施例所限制。
[实施例1-7和对比例1]
(基材)
将测量为100mm长×200mm宽的铝板准备作为基材。
(原料浆料的制备)
通过将表1所示的氧化物制成的基料粉末与用作溶剂的乙醇混合而制备表1所示组成的原料浆料。
在试验性实施例中使用纯度为99.99%或以上的氧化钇基料粉末。该氧化钇基料粉末由立方晶体制成，由于充分的破碎和筛分，其不含大于20μm的粗颗粒。
(氧化钇涂层的产生)
使用燃烧火焰喷射装置(膜沉积装置)，在表1所示的供料条件下通过冲击烧结方法将原料浆料提供给燃烧火焰，并且在表1所示的喷射条件下将原料浆料中的氧化钇基料粉末喷射于基材上。
使用用于将原料浆料供入直至燃烧火焰中心部分的方法，将原料浆料提供给燃烧火焰(实施例1～6)，和将原料浆料提供给燃烧火焰而不到达中心部分的方法，向燃烧火焰提供原料浆料(实施例7)。
在实施例1～7中，燃烧火焰中的氧化钇基料粉末以几乎未熔融的状态喷射，然后沉积在基材表面上，形成氧化钇涂层。由此得到等离子体蚀刻装置部件。
此外，作为对比例，在与实施例1相同的条件下，除了使用等离子体喷射方法代替冲击烧结方法，使用由表1所示的氧化物制成的基料粉末产生等离子体蚀刻装置部件(对比例1)。
氧化钇涂层的生产条件和厚度在表1中显示。
[表1]
Figure BDA00003607202600211
Figure BDA00003607202600221
(等离子体蚀刻装置部件的氧化钇涂层的评价)
对于得到的等离子体蚀刻装置部件的氧化钇涂层，测量膜密度、颗粒部分(晶粒边界可观察的颗粒)和非颗粒部分(未观察到晶粒边界的颗粒)的面积覆盖率和颗粒部分的平均粒径。
<膜密度>
对于膜密度，首先拍摄500倍放大倍数的放大照片，使得截面的总单元面积为200μm×200μm。接下来计算放大照片的每单位面积的空隙区域的比例作为空隙率(%)，从100%减去空隙率(%)，将差值定义为膜密度(%)。
<颗粒部分和非颗粒部分的面积覆盖率>
以5000倍放大倍数从氧化钇涂层的表面拍摄覆盖20μm×20μm单元区域的放大照片。然后，将晶粒边界可目视识别的每个氧化钇颗粒定义为可观察到晶粒边界的颗粒(颗粒部分)，并将由于结合使晶粒边界不可识别的每个氧化钇颗粒称为未观察到晶粒边界的颗粒(非颗粒部分)，测定颗粒部分和非颗粒部分的面积覆盖率。颗粒部分的面积覆盖率和非颗粒部分的面积覆盖率的总和为100%。
对氧化钇涂层表面上的任意三个位置进行上述步骤，并对三个位置的每一个测定颗粒部分的面积覆盖率和非颗粒部分的面积覆盖率。此外，确定这三个位置的颗粒部分面积覆盖率的平均值和这三个位置的非颗粒部分面积覆盖率的平均值。
<颗粒部分的平均粒径>
使用5000倍放大倍数拍摄的放大照片计算颗粒部分和非颗粒部分的面积覆盖率，测量颗粒部分的平均粒径。
首先，测量5000倍放大倍数的放大照片中所示的颗粒部分的晶粒边界上连接距离最远的两个点的线段的长度，并将其定义为颗粒部分的粒径。随后，测量5000倍放大倍数的放大照片中所示50个颗粒部分的粒径，确定50个颗粒部分的粒径的算术平均值，作为颗粒部分的平均粒径。
表2中显示测试结果，包括膜密度、颗粒部分和非颗粒部分的面积覆盖率和颗粒部分的平均粒径的测试结果。
[表2]
Figure BDA00003607202600231
如表2中所示的结果可见，对于实施例1～7中的等离子体蚀刻装置部件，氧化钇涂层的膜密度高，并且颗粒部分的面积覆盖率为0～80%。
此外，发现在使用冲击烧结方法产生的实施例1～7中的等离子体蚀刻装置部件的情况下，氧化钇涂层的颗粒部分的平均粒径比氧化钇基料粉末的平均粒径更小。
另一方面，发现在使用热喷射方法产生的对比例1中的等离子体蚀刻装置部件的情况下，氧化钇涂层的颗粒部分的平均粒径比氧化钇基料粉末的平均粒径更大。
此外，对于实施例1～6中的等离子体蚀刻装置部件，氧化钇涂层的表面粗糙度Ra为3μm或以下。此外，对于实施例7中的等离子体蚀刻装置部件，氧化钇涂层的表面粗糙度Ra为6.2μm。相信这是因为非颗粒部分的数量低使表面粗糙度增大。另一方面，对于对比例1中的等离子体蚀刻装置部件，氧化钇涂层的表面粗糙度Ra为3.4μm。
(等离子体蚀刻装置部件的蚀刻试验)
将实施例和对比例的相应等离子体蚀刻装置部件安置在等离子体蚀刻装置中，并且暴露于CF4(流速为50sccm)、O2(流速为20sccm)和氩气(流速为50sccm)的蚀刻气体混合物中。
在蚀刻室中，压力设定为10毫托，功率设定为300W，偏置设定为100W，并且等离子体蚀刻装置连续运行2小时。
<重量的减少量>
对于等离子体蚀刻装置部件的氧化钇涂层，测量等离子体蚀刻前后的重量，并测量等离子体蚀刻所造成的重量减少量。
<附着面积比>
在等离子体蚀刻之后，使用胶带剥离方法在等离子体蚀刻装置部件的氧化钇涂层上进行剥离试验，并且测试附着面积比。
本本发明中，附着面积比是存在氧化钇颗粒的剥离胶带的面积与附着于氧化钇涂层上的胶带总面积(125μm×95μm)的比例。附着面积比的值越小越优选。例如，如果存在氧化钇颗粒的剥离胶带的面积为125μm×95μm，则附着面积比为100%，这是最差的值。
测量结果在表3中显示，其包括重量减少量和附着面积比的测试结果。
[表3]
Figure BDA00003607202600241
如表3中所示的结果可见，实施例1～7中的干蚀刻装置部件的氧化钇涂层的重量减少量较小，并且附着面积比的值较小，这表明氧化钇涂层对等离子体攻击和自由基攻击耐受性较高。因此，相信如果使用实施例1～7中的任何干蚀刻装置部件作为干蚀刻装置的部件，可以有效抑制颗粒生成。
[实施例8-14]
除了生产条件和氧化钇涂层的厚度如表4所示的变化之外，在与实施例1相同的条件下产生等离子体蚀刻装置部件。
在试验实施例中使用纯度为99.99%质量比或以上的氧化钇基料粉末。氧化钇基料粉末由立方晶体制得，并且由于充分的破碎和筛分，其不含大于20μm的粗颗粒。
氧化钇涂层的生产条件和厚度在表4显示。
[表4]
Figure BDA00003607202600251
(等离子体蚀刻装置部件的氧化钇涂层的评价)
对于所得等离子体蚀刻装置部件的氧化钇涂层以类似于实施例1的方式测量膜密度、颗粒部分(可观察到晶粒边界的颗粒)和非颗粒部分(未观察到晶粒边界的颗粒)的面积覆盖率、以及颗粒部分的平均粒径。
此外，对于得到的等离子体蚀刻装置部件的氧化钇涂层，测量氧化钇涂层的峰值比(Im/Ic)。
<氧化钇涂层的峰值比(Im/Ic)>
通过进行导电x-射线表面分析，使用Cu靶，x射线管电压为40kV，并且x射线管电流为40mA，研究氧化钇涂层表面的晶体结构。
接下来，将单斜晶体最强峰的峰值Im除以立方晶体最强峰的峰值Ic，计算峰值比(Im/Ic)。
本发明中的单斜晶体的最强峰是指单斜晶体的多个峰中峰值最大的峰。立方晶体的最强峰是指立方晶体的多个峰中峰值最大的峰。
测量结果在表5中显示，包括膜密度、颗粒部分和非颗粒部分的面积覆盖率、颗粒部分的平均粒径和氧化钇涂层的峰值比(Im/Ic)的测量结果。
[表5]
Figure BDA00003607202600261
如表5中所示的结果可见，对于实施例8～14中的等离子体蚀刻装置部件，氧化钇涂层的膜密度高，并且颗粒部分的面积覆盖率为0～80%。
此外，发现对于实施例8～14中的等离子体蚀刻装置部件，氧化钇涂层的颗粒部分的平均粒径小于氧化钇基料粉末的平均粒径。
此外，使用实施例8～14中的等离子体蚀刻装置部件，峰值比(Im/Ic)为0.2～0.6。
此外，使用实施例8～14中的等离子体蚀刻装置部件，氧化钇涂层的表面粗糙度Ra为3μm或以下。
(等离子体蚀刻装置部件的蚀刻试验)
对于所得等离子体蚀刻装置部件的氧化钇涂层，以类似于实施例1的方式测量重量减少量和附着面积比。
此外，对于所得等离子体蚀刻装置部件的氧化钇涂层，测量膜强度。
<膜强度>
通过Sebastian拉伸测试方法测试膜强度。也就是说，使用环氧粘合剂将测试端与氧化钇涂层的表面相连，并且以垂直于氧化钇涂层表面的方向拉伸测试端，以测定基材与氧化钇涂层之间的剥离强度。
在对比例1中也测试膜强度。
测量结果在表6中显示，包括重量减少量、附着面积比和膜强度的测量结果。
[表6]
Figure BDA00003607202600271
如表6中所示的结果可见，实施例8～14中的干蚀刻装置部件的氧化钇涂层的重量减少量较小，附着面积比的值较小，并且对等离子体攻击和自由基攻击的耐受性较高。因此，相信如果使用实施例8～14中的任何干蚀刻装置部件作为干蚀刻装置的部件，可以有效抑制颗粒生成。
此外，发现实施例8～14中的等离子体蚀刻装置部件的膜强度高。
根据上述结果，发现实施例8～14中的等离子体蚀刻装置部件的氧化钇涂层能够抑制裂纹和缺损的发展，即使氧化钇涂层受到等离子体攻击和自由基的攻击。另一方面，发现对比例1中的等离子体蚀刻装置部件的膜强度非常低，其为28.3MPa。
尽管在每个上述实施例中，氧化钇涂层在部件本体的表面上直接形成，如果至少一个由Al2O3等组成的氧化物膜层在部件本体的表面上制成，并且氧化钇涂层在部件本体的最外层表面上制成，则可以提高部件的绝缘性能。
虽然已对某些实施方案进行描述，但这些实施方案只是以示例的方式给出，并非意图限制本发明的范围。实际上，本文描述的新型实施方案可以以各种其它形式具化；此外，可以对本文描述的实施方案的形式进行各种省略、替换和改变，而不偏离本发明的精神。随附的权利要求以及其等同意图覆盖将落入本发明范围和精神内的这些形式或修改。
附图标记
1    等离子体蚀刻装置部件
10   基材
20   氧化钇涂层
21   颗粒部分
22   非颗粒部分

Claims (14)

1.一种等离子体蚀刻装置部件，其包括：
基材；和
通过冲击烧结方法形成的、并构造为覆盖所述基材的表面的氧化钇涂层，
其中所述氧化钇涂层包含由氧化钇制得的颗粒部分和由氧化钇制得的非颗粒部分的至少一种，其中所述颗粒部分是在显微镜下观察到分隔晶粒内部区域和外部区域的晶粒边界的部分，所述非颗粒部分是在显微镜下未观察到晶粒边界的部分，
所述氧化钇涂层的膜厚度为10μm或以上，膜密度为90%或以上，并且
当在显微镜下观察所述氧化钇涂层的表面时，在20μm×20μm的观察视野中，所述颗粒部分的面积覆盖率为0～80%，所述非颗粒部分的面积覆盖率为20～100%。
2.权利要求1的等离子体蚀刻装置部件，其中所述氧化钇涂层中的氧化钇的纯度为99.9%或以上。
3.权利要求1或2的等离子体蚀刻装置部件，其中所述氧化钇涂层中的氧化钇的纯度为99.99%或以上。
4.权利要求1～3之一的等离子体蚀刻装置部件，其中所述氧化钇涂层的膜厚度为10～200μm，膜密度为99～100%。
5.权利要求1～4之一的等离子体蚀刻装置部件，其中所述氧化钇涂层中的颗粒部分的平均粒径为2μm或以下。
6.权利要求1～5之一的等离子体蚀刻装置部件，其中所述氧化钇涂层中的颗粒部分和非颗粒部分的平均粒径为5μm或以下。
7.权利要求1～6之一的等离子体蚀刻装置部件，其中当立方晶体的最强峰的峰值表示为Ic，单斜晶体的最强峰的峰值表示为Im时，所述氧化钇涂层的峰值比Im/Ic为0.2～0.6，其中两个峰值均通过XRD分析得到。
8.权利要求1～7之一的等离子体蚀刻装置部件，其中所述氧化钇涂层的表面粗糙度Ra为3μm或以下。
9.一种用于制造等离子体蚀刻装置部件的方法，所述部件包括：
基材，和
通过冲击烧结方法形成的、并构造为覆盖基材表面的氧化钇涂层，所述制造方法包括：
向从燃烧室喷射出的燃烧火焰提供包含氧化钇基料粉末的原料浆料的步骤；和
以400～1000m/sec的喷射速度将燃烧火焰中的氧化钇基料粉末喷射于基材表面的步骤。
10.权利要求9的用于制造等离子体蚀刻装置部件的方法，其中所述原料浆料中的氧化钇基料粉末被提供给燃烧火焰的中心部分。
11.权利要求9或10的用于制造等离子体蚀刻装置部件的方法，其中所述原料浆料中的氧化钇基料粉末的平均粒径为1～5μm。
12.权利要求9～11之一的用于制造等离子体蚀刻装置部件的方法，其中所述氧化钇涂层的膜厚度为10μm或以上。
13.权利要求9～12之一的用于制造等离子体蚀刻装置部件的方法，其中在以400～1000m/sec的喷射速度将燃烧火焰中的氧化钇基料粉末喷射于基材表面的步骤中，
将燃烧火焰中的氧化钇基料粉末从膜沉积装置的喷嘴尖部向基材的表面喷射；并且
喷嘴的尖部与基材表面之间的喷射距离为100～400mm。
14.权利要求9～13之一的用于制造等离子体蚀刻装置部件的方法，其中所述原料浆料中的氧化钇基料粉末的含量为30～80体积%。
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