CN103890223A - 喷涂覆膜中的致密化层的形成方法、和喷涂覆膜被覆构件 - Google Patents
喷涂覆膜中的致密化层的形成方法、和喷涂覆膜被覆构件 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供可形成防止过大裂纹的产生、且可以得到充分的效果的致密化层，与此同时不导致成本上升的喷涂覆膜中的致密化层的形成方法、和喷涂覆膜被覆构件。使Al2O3喷涂覆膜5的表层6的覆膜组合物再熔融、再凝固的高能束由在对Al2O3喷涂覆膜5的表面5a进行扫描时向扫描方向先行进行扫描的先行激光束20和在与该先行激光束20相同的轨迹上追随地进行扫描的追随激光束21构成，使先行激光束20对Al2O3喷涂覆膜5的表面5a边扫描边照射，同时，使追随激光束21对由该先行激光束20扫描后的被照射区域22边扫描边重叠照射，从而使该被照射区域22的表层6致密化。
Description
技术领域
本发明涉及在基材上形成喷涂覆膜后使该喷涂覆膜的表层再熔融、再凝固而形成致密化层的喷涂覆膜中的致密化层的形成方法、由喷涂覆膜被覆的喷涂覆膜被覆构件。
背景技术
喷涂法为如下的表面处理技术：将金属、陶瓷等的粉末材料供给至燃烧火焰、等离子火焰中，使它们成为软化或熔融的状态，对基材的表面以高速进行喷吹，由此在其表面形成喷涂覆膜。作为这种喷涂法的用途之一，有在构成CVD装置、PVD装置、抗蚀剂涂布装置等半导体制造装置的构成构件上的覆膜形成。一般而言，在半导体和液晶器件等的制造工艺中，由于在处理容器内使用以氟化物、氯化物为代表的处理气体，因此存在置于处理容器内的各种构件受到腐蚀的问题。另外，在处理容器内产生的颗粒的存在会影响制品的品质、成品率，因此需要使颗粒减少。因此，利用上述喷涂法在构成构件上形成覆膜，使其耐腐蚀性提高，并且使颗粒减少。
但是，在存在更严酷的腐蚀性气体的条件下等，有时未必可以得到充分的耐腐蚀性效果。此外，在一味追求微细化的制造工艺中，以往未被举出的微细尺寸的颗粒的产生也被视为问题。因此，进行如下操作：对形成于基材上的喷涂覆膜的表面照射激光束，使该喷涂覆膜的表层的覆膜组合物再熔融、再凝固，使该表层成为致密化层。由此，耐腐蚀性、颗粒的减少效果显著提高(例如参考专利文献1)。
在如上所述地用激光束使喷涂覆膜的表层的覆膜组合物再熔融、再凝固的情况下，有时由于该表层的凝固收缩而伴随裂纹的产生。该裂纹的存在不会对耐腐蚀性、颗粒的减少效果造成显著影响，而且如果微细的裂纹分散，则作为应力缓和机构发挥作用，具有防止与热膨胀相伴的覆膜破裂等的效果。但是，如果裂纹过大，则反而会损害耐腐蚀性、颗粒的减少效果。例如在专利文献2的喷涂覆膜的表面处理方法中记载了通过对喷涂覆膜的表面照射波长9μm以上的激光束来防止裂纹的产生的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-247043号公报
专利文献2：日本特开2008-266724号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在上述专利文献2所述的方法中，通过使激光束的波长为9μm以上，可防止表层的过度熔融等，但由于能够进行致密化的深度仅为极表层，因此致密化层不会达到深部，有时无法得到充分的致密化效果。为了使致密化层达到深部，使利用激光束的扫描速度减小即可，但由于是面处理，因此处理时间显著延长、成本上升，或者会产生贯通喷涂覆膜内的过大的裂纹。
因此，鉴于上述现有技术的问题，本发明的目的在于提供形成防止过大裂纹的产生、且可以得到充分的效果的致密化层，同时不导致成本上升的喷涂覆膜中的致密化层的形成方法和喷涂覆膜被覆构件。
用于解决问题的方法
为了实现上述目的，采取如下的技术手段。
本发明的喷涂覆膜中的致密化层的形成方法，在基材上形成喷涂覆膜后，对该喷涂覆膜的表面照射高能束，使该喷涂覆膜的表层的覆膜组合物再熔融、再凝固，从而使该表层致密化，其特征在于，所述高能束由在对所述喷涂覆膜的表面进行扫描时向扫描方向先行进行扫描的先行激光束和在与该先行激光束相同的轨迹上追随地进行扫描的追随激光束构成，使所述先行激光束对所述喷涂覆膜的表面边扫描边照射，同时，使所述追随激光束对由该先行激光束扫描后的被照射区域边扫描边重叠照射，从而使该被照射区域的表层致密化。
在上述本发明的喷涂覆膜中的致密化层的形成方法中，对喷涂覆膜进行照射的高能束由向扫描方向先行进行扫描的先行激光束和在与该先行激光束相同的轨迹上追随地进行扫描的追随激光束构成，使先行激光束对喷涂覆膜的表面边扫描边照射，同时，使追随激光束对由该先行激光束扫描后的被照射区域边扫描边重叠照射，从而使该被照射区域的表层致密化。因此，可以容易地使致密化层达到深部，可以得到充分致密化的效果。不需要减小激光束的扫描速度，不会引起处理时间延长所致的成本上升。将先行激光束和追随激光束重叠地对被照射区域进行照射来进行该被照射区域的覆膜组合物的再熔融、再凝固，因此覆膜组合物的形态变化变得缓和。由此，可以防止产生过大的裂纹。
优选所述先行激光束和所述追随激光束各自具有与使所述覆膜组合物再熔融、再凝固的过程中的多个工序中的一个以上的工序相应的能量密度。此时，可以将使覆膜组合物再熔融、再凝固的过程中的各工序的形态变化达到最适。
本发明的喷涂覆膜中的致密化层的形成方法，在基材上形成喷涂覆膜后，对该喷涂覆膜的表面照射高能束，使该喷涂覆膜的表层的覆膜组合物再熔融、再凝固，从而使该表层致密化，其特征在于，所述高能束由对所述喷涂覆膜的表面进行扫描时在该表面上形成沿扫描方向呈纵向排列的多个束点的多个激光束构成，以所述多个束点相继通过所述喷涂覆膜的表面上的相同的被照射区域的方式，使所述多个激光束对该表面边扫描边照射，从而使该被照射区域的表层致密化。
在上述本发明的喷涂覆膜中的致密化层的形成方法中，对喷涂覆膜进行照射的高能束由在该喷涂覆膜的表面上形成沿扫描方向呈纵向排列的多个束点的多个激光束构成，以多个束点相继通过喷涂覆膜的表面上的相同的被照射区域的方式，使多个激光束对该表面边扫描边照射，从而使该被照射区域的表层致密化。因此，可以容易地使致密化层达到深部，可以得到充分的致密化效果。不需要减小激光束的扫描速度，不会引起处理时间延长所致的成本上升。由于使多个激光束的束点接连通过被照射区域来进行该被照射区域的覆膜组合物的再熔融、再凝固，因此覆膜组合物的形态变化变得缓和。由此，可以防止产生过大的裂纹。
优选所述多个激光束各自具有与使所述覆膜组合物再熔融、再凝固的过程中的多个工序中的一个以上的工序相应的能量密度。此时，可以将使覆膜组合物再熔融、再凝固的过程中的各工序的形态变化达到最适。
所述多个束点中在扫描方向上相邻的两个束点的一部分可以相互重叠。此时，扫描方向上相邻的两个激光束合并后的强度分布连续，覆膜组合物的形态变化与其强度分布相符。
本发明的喷涂覆膜中的致密化层的形成方法，在基材上形成喷涂覆膜后，对该喷涂覆膜的表面照射高能束，使该喷涂覆膜的表层的覆膜组合物再熔融、再凝固，从而使该表层致密化，其特征在于，所述高能束由对所述喷涂覆膜的表面进行扫描时在该表面上形成沿与扫描方向正交的方向呈横向排列并且向扫描方向的后方依次错开排列的多个同宽的束点的多个激光束构成，以所述多个束点的彼此相邻的两个束点中向扫描方向先行的先行束点和追随其的追随束点在所述正交的方向上处于相互重叠点区域的一半以上的位置的状态，使所述多个激光束对所述喷涂覆膜的表面边扫描边照射，对于被该多个激光束照射的大致全部被照射区域，使所述追随束点继所述先行束点之后重叠地通过，从而使该被照射区域的表层致密化。
在上述本发明的喷涂覆膜中的致密化层的形成方法中，对喷涂覆膜进行照射的高能束由在该喷涂被膜的表面上形成沿与扫描方向正交的方向呈横向排列并且向扫描方向的后方依次错开排列的多个同宽的束点的多个激光束构成。以这些多个束点的彼此相邻的两个束点中的先行束点和追随其的追随束点在所述正交的方向上处于相互重叠点区域的一半以上的位置的状态，使所述多个激光束对所述喷涂覆膜的表面边扫描边照射，对于被该多个激光束照射的大致全部被照射区域，使所述追随束点继所述先行束点之后重叠地通过，从而使该被照射区域的表层致密化。因此，可以容易地使致密化层达到深部，可以得到充分的致密化效果。不需要减小激光束的扫描速度，不会引起处理时间延长所致的成本上升。另外，使形成呈横向排列的束点的多个激光束对喷涂覆膜的表面进行扫描，因此可以大幅减少处理时间。由于将先行激光束和追随激光束重叠地对被照射区域进行照射，来进行该被照射区域的覆膜组合物的再熔融、再凝固，因此覆膜组合物的形态变化变得缓和。由此，可以防止产生过大的裂纹。
本发明的喷涂覆膜被覆构件，具备基材、和被覆该基材的表面的喷涂覆膜，其特征在于，在所述喷涂覆膜的表层形成有使覆膜组合物再熔融、再凝固而致密化的致密化层，该致密化层通过如下方式形成：使向扫描方向先行的先行激光束对所述喷涂于基材上的覆膜的表面边扫描边照射，同时，使追随该先行激光束的追随激光束对由该先行激光束扫描后的被照射区域边扫描边重叠照射。
在上述本发明的喷涂覆膜被覆构件的喷涂覆膜的表层，形成有通过重叠照射先行激光束和追随激光束而致密化后的致密化层。因此，可以使致密化层达到深部，可以得到充分的致密化效果。不需要减小激光束的扫描速度，不会引起处理时间延长所致的成本上升。由于通过重叠照射先行激光束和追随激光束来形成致密化层，因此覆膜组合物的形态变化变得缓和。由此，可以防止过大裂纹的产生。另外，作为所述喷涂覆膜，可以列举例如包含氧化物类陶瓷材料的喷涂覆膜。
发明效果
如上所述，根据本发明，通过将两个激光束重叠地进行照射，可以容易地使致密化层达到深部，可以得到充分的致密化效果，不会导致处理时间延长所致的成本上升，与此同时覆膜组合物的形态变化变得缓和，可以防止过大裂纹的产生。
附图说明
图1是示出具备本发明的一个实施方式的喷涂覆膜被覆构件的传送臂设置于半导体制造装置中的状态的示意图。
图2(a)是传送臂的立体图，(b)是载置构件的表面附近的剖面示意图。
图3是用于对喷涂覆膜照射激光束的激光照射装置的概略图。
图4是示出使用本发明的第一实施方式的喷涂覆膜中的致密化层的形成方法，用激光束扫描喷涂覆膜的表面的状态的示意图。
图5(a)是示出喷涂覆膜的表面上的两个束点的配置和强度分布的图，(b)～(d)是示出两个束点的与(a)不同的配置的图。
图6(a)的照片是图5(d)的例子中对喷涂覆膜的表面扫描高能束后的表层的剖面照片，(b)的照片是使横向方向上的重叠程度减小的情况的表层的剖面照片，各照片右侧的图是各自的剖面示意图。
图7是示出使用本发明的第二实施方式的喷涂覆膜中的致密化层的形成方法，用七个激光束扫描喷涂覆膜的表面时的七个束点的配置的图。
图8是示出使用本发明的第三实施方式的喷涂覆膜中的致密化层的形成方法，用七个激光束扫描喷涂覆膜的表面时的七个束点的配置的图。
图9(a)是实施例的表层剖面的电子显微镜照片，(b)是比较例1的表层剖面的电子显微镜照片，(c)是比较例2的表层剖面的电子显微镜照片。
具体实施方式
以下参考附图对本发明的实施方式进行说明。图1是示出具备本发明的一个实施方式的喷涂覆膜被覆构件1的传送臂2设置于半导体制造装置50中的状态的示意图，图2(a)是传送臂2的立体图。如图1所示，在处理室51内设置有用于保持晶圆52的静电卡盘53，晶圆52被升降销54从静电卡盘53抬起，在该状态下传送臂2进入晶圆52的下侧，升降销54下降，由此晶圆52被载置于传送臂2，该传送臂2从处理室51中移出，由此对晶圆52进行传送。
传送臂2由不锈钢或铝合金等构成，整体为长板状。在该传送臂2上形成有用于保持晶圆52的凹状的保持部3。在保持部3的两角设置有构成传送臂2的一部分的剖面为L形的喷涂覆膜被覆构件即载置构件1。晶圆52实际上被载置于该载置构件1上，该晶圆52的背面的边缘部分52a和侧面52b与该载置构件1接触。
图2(b)是载置构件1的表面附近的剖面示意图。载置构件1由以下构成：由不锈钢或铝合金等构成的基材4、和被覆该基材4的接触晶圆52的一侧的表面4a的陶瓷喷涂覆膜5。本实施方式的陶瓷喷涂覆膜5为Al2O3喷涂覆膜5，该Al2O3喷涂覆膜5通过如下方法形成：利用等离子体处理将基材4粗面化后，通过大气等离子体喷涂法对该基材4的表面4a喷涂Al2O3喷涂粉末而形成。需要说明的是，用于得到Al2O3喷涂覆膜5的喷涂法不限于大气等离子体喷涂法，也可以是减压等离子体喷涂法、水等离子体喷涂法、高速和低速火焰喷涂法。可以在喷涂Al2O3喷涂粉末之前对该基材4实施用于提高与基材4的密合性的底涂层。底涂层的材料可以使用Al及其合金、Ni及其合金、Mo及其合金等。
Al2O3喷涂粉末采用粒径为5～80μm的粒度范围的粉末。其理由在于，如果粒径小于5μm，则粉末的流动性下降，无法稳定地供给，覆膜的厚度变得不均匀，如果粒径超过80μm，则在不完全熔融的状态下进行成膜，被过度地多孔质化，膜质变粗。
Al2O3喷涂覆膜5的厚度优选为50～2000μm的范围，这是因为，如果厚度小于50μm，则该喷涂覆膜5的均匀性下降，无法充分发挥出覆膜功能，如果超过2000μm，则由于喷涂覆膜内部的残留应力的影响，机械强度下降。
Al2O3喷涂覆膜5为多孔质体，其平均气孔率优选为5～10%的范围。平均气孔率根据喷涂法、喷涂条件而变化。如果为小于5%的气孔率，则存在于Al2O3喷涂覆膜5内的残留应力变大，这会导致机械强度下降。如果为超过10%的气孔率，则半导体制造工艺中使用的各种气体变得易于侵入Al2O3喷涂覆膜5内，该喷涂覆膜5的耐久性下降。
在本实施方式中，作为陶瓷喷涂覆膜5的材料，采用Al2O3，但也可以是其他氧化物系陶瓷、氮化物系陶瓷、碳化物系陶瓷、氟化物系陶瓷、硼化物系陶瓷或它们的混合物。作为其他的氧化物系陶瓷的具体例，可以列举：TiO2、SiO2、Cr2O3、ZrO2、Y2O3、MgO。作为氮化物系陶瓷，可以列举：TiN、TaN、AiN、BN、Si3N4、HfN、NbN。作为碳化物系陶瓷，可以列举：TiC、WC、TaC、B4C、SiC、HfC、ZrC、VC、Cr3C2。作为氟化物系陶瓷，可以列举：LiF、CaF2、BaF2、YF3。作为硼化物系陶瓷，可以列举：TiB2、ZrB2、HfB2、VB2、TaB2、NbB2、W2B5、CrB2、LaB6。
在被覆载置构件1的Al2O3喷涂覆膜5的表层6，形成有致密化层7。该致密化层7是使处于Al2O3喷涂覆膜5的表层6的多孔质Al2O3改质而形成的陶瓷再结晶物。致密化层7通过如下方式成为Al2O3再结晶物：对Al2O3喷涂覆膜5照射作为高能束的激光束，将表层6的多孔质Al2O3加热至熔点以上，使其再熔融、再凝固而使其改质。照射激光束之前的Al2O3喷涂覆膜5的晶体结构为α型和γ型的混合状态，改质后的Al2O3再结晶物的晶体结构基本仅为α型。
Al2O3喷涂覆膜5如上所述形成多孔质体，成为层叠有大量Al2O3粒子的结构，且在Al2O3粒子间存在边界。通过照射激光束使Al2O3喷涂覆膜5的表层6再熔融、再凝固，上述边界消失，同时气孔数减少。因此，由Al2O3再结晶物构成的致密化层7具有被高度致密化的层结构。构成Al2O3喷涂覆膜5的表层6的致密化层7，与未照射激光束的情况的表层相比，成为非常致密的结构，由此，例如Al2O3喷涂覆膜5的机械强度提高，对作用于载置构件1的外力的耐久性显著提高。
如果为未照射激光束的原Al2O3喷涂覆膜的状态，则在外力作用时，在存在于Al2O3粒子间的边界，该粒子之间相互剥离，覆膜粒子变得容易脱落。如果如本实施方式那样预先在Al2O3喷涂覆膜5的表层6形成致密化层7，则由于Al2O3粒子间的边界的存在引起的覆膜粒子的脱落可以被降低。当然，由被Al2O3喷涂覆膜5被覆的基材4产生的粒子也可以被降低。利用致密化层7的形成得到的降低覆膜粒子、基材粒子的脱落的效果，对于得到良好的半导体制造工艺而言是充分的，可以使该粒子的脱落不对该工艺造成影响。
致密化层7的厚度优选为200μm以下。这是因为，如果厚度超过200μm，则再熔融、再凝固后的表层的残留应力变得过大，对外力的耐冲击性下降，反而使机械强度减少。而且，需要提高激光束的功率、长的扫描时间，因此变得不效率，导致制造成本的提高。
致密化层7的平均气孔率优选小于5%，更优选小于2%。即，重要的是，通过激光束的照射使Al2O3喷涂覆膜5的表层6的具有5～10%的平均气孔率的多孔质层成为具有小于5%的平均气孔率的致密化层，由此，可以得到Al2O3粒子间的边界少、被充分地致密化的致密化层7。
接着，就对被覆载置构件1的Al2O3喷涂覆膜5照射激光束来形成致密化层7的方法进行说明。图3是用于对Al2O3喷涂覆膜5照射激光束的激光照射装置10的概略图，图4是示出使用本发明第一实施方式的喷涂覆膜中的致密化层的形成方法、用激光束扫描Al2O3喷涂覆膜5的表面5a的状态的示意图。激光照射装置10主要由如下构成：激光振荡器11、衍射光学元件即DOE(Diffractive Optical Element)12、将激光束会聚于规定的光路的会聚光学系统13、调整该会聚光学系统13的位置的调整装置14、使照射对象物沿X方向和Y方向移动的XY平台15、驱动该XY平台15的驱动部16、以及控制激光振荡器11、调整装置14和驱动部16的控制装置17。
激光振荡器11基于由控制装置17送出的信号射出激光束18。激光振荡器11由控制装置17控制，从而从该激光振荡器11射出的激光束18的强度、时机等得到调整。激光束18可以根据照射对象物从YAG激光、CO2激光、准分子激光等一般的激光束中任意选择，没有限定。DOE12是使从激光振荡器11射出的激光束18发生衍射而将其整形为规定的束形状的光学元件。在本实施方式中，通过DOE12，使从激光振荡器11射出的高能束即激光束18分支为在对喷涂覆膜5的表面5a进行扫描时向扫描方向(X轴方向)先行进行扫描的先行激光束20、和在与该先行激光束20相同的轨迹上追随地进行扫描的追随激光束21。
用于调整会聚光学系统13的位置的调整装置14，接受来自控制装置17的信号，使该会聚光学系统13的位置变更。驱动XY平台15的驱动部16，接受来自控制装置17的信号，沿X轴方向和Y轴方向驱动XY平台15，从而两激光束20、21的扫描速度、照射对象物移动的开始和结束的时机等得到调整。由此，固定于XY平台15上的照射对象物沿水平面内的X轴方向和Y轴方向移动，从而两激光束20、21在该照射对象物上进行扫描。需要说明的是，除水平方向以外，驱动部16也可以使XY平台15沿例如高度方向(Z轴方向)、相对于水平方向成规定角度的倾斜方向移动。
两激光束20、21的照射能够在大气中进行，因此Al2O3的脱氧现象被降低。有时由于两激光束20、21的照射条件，即使在大气中也产生脱氧现象，从而喷涂覆膜发生黑色化。在这样的情况下，通过在两激光束20、21的照射中喷吹氧、或将周围用腔室等包围而形成氧分压高的气氛，能够避免脱氧现象，从而防止黑色化。通过调整上述各种条件，能够使Al2O3喷涂覆膜5的明度下降、使Al2O3喷涂覆膜5保持白色。
将形成有Al2O3喷涂覆膜5的载置构件1固定在激光照射装置10的XY平台15上，使先行激光束20和追随激光束21对该喷涂覆膜5的表面5a边扫描边照射。图5(a)是示出喷涂覆膜5的表面5a上的先行激光束20的束点b1和追随激光束21的束点b2的配置、以及两激光束20、21的强度分布的图。强度分布的纵轴为强度，横轴表示直径方向距离。
先行激光束20与追随激光束21是强度彼此相同的激光束，喷涂覆膜5的表面5a上的束点b1、b2也呈现相同的大小。对于Al2O3喷涂覆膜5的表面5a，使先行激光束20先行进行边照射边扫描，并使追随激光束21继该先行激光束20之后对由该先行激光束20扫描后的被照射区域22边扫描边重叠照射。如图5(a)所示，追随激光束21的束点b2的位置接近先行激光束20的束点b1的位置，由先行激光束20扫描后的被照射区域22，在该扫描后立即由追随激光束21进行扫描。
追随激光束21在与先行激光束20相同的轨迹上进行扫描，先行激光束20的束点b1与追随激光束21的束点b2呈彼此相同的大小，因此，对于先行激光束20的束点b1通过的被照射区域22的所有部分而言，追随激光束21的束点b2重叠通过。
利用先行激光束20和追随激光束21进行的、对载置构件1的Al2O3喷涂覆膜5的表面5a上的扫描，以下述方式进行(参考图4)。边照射由会聚光学系统13会聚后的两激光束20、21，边使固定有载置构件1的XY平台15沿例如X轴方向移动并利用先行激光束20和追随激光束21对Al2O3喷涂覆膜5的表面5a进行扫描，该扫描后，暂时停止扫描，将XY平台15沿X轴方向拉回至原位置，并使其沿Y轴方向移动规定距离。然后，再次边照射两激光束20、21，边使该XY平台15沿X轴方向移动并以Al2O3喷涂覆膜5的表面5a的不同的部分为中心利用先行激光束20和追随激光束21进行扫描。通过在被覆载置构件1的Al2O3喷涂覆膜5的表面5a上反复进行这些扫描，在该Al2O3喷涂覆膜5的表层6形成致密化层7。
对于通过使先行激光束20和追随激光束21对Al2O3喷涂覆膜5的表面5a重叠进行照射而形成致密化层7这一点进行说明。总的来说，陶瓷材料的导热率低，陶瓷喷涂覆膜的导热率更低。对于陶瓷的烧结物而言，陶瓷的粒子之间接合，与此相对，对于陶瓷喷涂覆膜而言，如上所述成为大量粒子层叠的结构，在该粒子间存在边界。可认为这是其导热率低的原因。
另一方面，对于陶瓷喷涂覆膜的致密化层而言，要求充分的深度、小的烧蚀量、少的裂纹、高的机械强度、高的平滑性等，通过兼具这些特性，可以得到高品质的喷涂覆膜被覆构件。为了形成具备这些条件的致密化层，需要将使覆膜组合物再熔融、再凝固过程中的、包括加热、熔融、熔融状态的保持和深化、冷却的多个工序中的形态变化接近最适。
为此，需要将激光束的强度、束点的大小、扫描速度调整为恰当的条件，从而对照射覆膜组合物的激光束的能量密度进行严密控制。但是，实际中，在通过提高激光束的强度、缩小束点、放慢扫描速度等而欲使激光束的能量密度提高的情况下，如上所述由于陶瓷喷涂覆膜的导热率低，因此热不会扩散而是集中在局部。如果热集中在局部，则发生烧蚀，覆膜组合物不仅不充分地熔融，而且发生大幅的膜厚减少。相反，在通过降低激光束的强度、增大束点、加快扫描速度等而欲使激光束的能量密度下降的情况下，由于对大范围进行加热，因此发生表层的热膨胀，引起作为脆性材料的陶瓷喷涂覆膜的破坏。除此以外，陶瓷喷涂覆膜的光能吸收率在熔融状态下上升，因此在初期即使进行加热也保持不熔融的状态，一旦开始熔融，则熔融剧烈进行。因此，通过对激光束的上述各条件进行调整，使包括加热、熔融、熔融状态的保持和深化、冷却的多个工序中的形态变化最适化，从而得到兼具上述条件的致密化层是非常困难的。
因此，在本实施方式中，使对Al2O3喷涂覆膜5的表面5a进行重叠照射的先行激光束20和追随激光束21各自具有与使Al2O3组合物再熔融、再凝固的过程中的多个工序中的一个以上的工序相应的能量密度。即，在包括加热、熔融、熔融状态的保持和深化、冷却的多个工序中，利用先行激光束20进行覆膜组合物的加热、熔融，利用追随激光束21进行熔融状态的保持和深化、冷却。可认为，利用先行激光束20的从加热至熔融的形态变化在被照射的时刻瞬间进行，利用追随激光束21的熔融状态的保持和深化，只要被照射就一直进行。关于利用追随激光束21的冷却，如图5(a)所示，束点b2的周边部的强度低于中心部的强度，在最后通过的该周边部进行缓慢冷却。通过利用追随激光束21特意进行缓慢冷却，熔融后的覆膜组合物的凝固速度变小，可以构成良好的晶体结构。
实际中，两激光束20、21具有彼此相同的强度、相同大小的束点b1、b2，因此，利用相同能量密度的激光束中的一者进行加热、熔融，利用另一者进行熔融状态的保持和深化、冷却。这样，通过使两激光束20、21各自分担作用，可以使包括加热、熔融、熔融状态的保持和深化、冷却的多个工序中的形态变化达到最适。
在上述本实施方式的喷涂覆膜中的致密化层的形成方法中，使对Al2O3喷涂覆膜5进行照射的高能束由向扫描方向先行进行扫描的先行激光束20和在与该先行激光束20相同的轨迹上追随地进行扫描的追随激光束21构成，使先行激光束20对Al2O3喷涂覆膜5的表面5a边扫描边照射，同时，使追随激光束21对由该先行激光束20扫描后的被照射区域22边扫描边重叠照射，从而使该被照射区域22的表层6致密化。因此，容易使致密化层7到达深部，从而能得到充分的致密化效果。不需要减小两激光束20、21的扫描速度，不会引起处理时间延长所致的成本上升。通过使先行激光束20和追随激光束21对被照射区域22重叠地进行照射来进行该被照射区域22的覆膜组合物的再熔融、再凝固，因此，覆膜组合物的形态变化变得缓和。由此，可以防止产生过大的裂纹。
另外，通过使两激光束20、21各自分担从覆膜组合物的熔融至冷却为止的工序，可以使该各工序中的形态变化达到最适。由于可以确保致密化层7的充分的厚度，因此，Al2O3喷涂覆膜5的耐久性提高，能够降低Al2O3喷涂覆膜5的烧蚀量，从而能得到Al2O3喷涂覆膜5的高机械强度，进而能形成光滑的表面。因此，可以使载置构件1成为由在表层6具有这种高性状的致密化层7的Al2O3喷涂覆膜5被覆的载置构件。
先行激光束20和在同一轨迹上追随地进行扫描的追随激光束21的各束点b1、b2的配置、大小和形状没有限定。图5(b)和图5(c)是示出两束点b1、b2的与上述不同的配置的图。如图5(b)所示，可以为先行激光束20的束点b1的一部分与追随激光束21的束点b2的一部分相互重叠的方式。此时，扫描方向上两激光束20、21合并后的强度分布连续，覆膜组合物的形态变化与其强度分布相符。
如图5(c)所示，可以为先行激光束20的束点b1小于追随激光束21的束点b2的方式。此时，与扫描方向正交的方向(以下称为横向方向)上两激光束20、21合并后的强度分布与相同大小的束点合并后的强度分布不同。另外，可以对两束点中的两者或一者的束点的形状进行变更。在上述实施方式中，均为圆形，但也可以使两者或一者的束点的形状沿扫描方向、横向方向或除此之外的方向为长椭圆形。另外，也可以使两束点为圆形、椭圆形以外的形状。可以通过变更两激光束20、21的功率等，使从两束点b1、b2的中心部至周边部的强度分布变更。在本实施方式中，通过先行激光束20进行覆膜组合物的加热、熔融，通过追随激光束21进行熔融状态的保持和深化、冷却，但也可以通过先行激光束20进行覆膜组合物的加热，通过追随激光束21进行熔融、熔融状态的保持和深化、冷却等，即通过两激光束20、21进行与上述实施方式不同的工序。
使高能束由对Al2O3喷涂覆膜5的表面5a进行扫描时在该表面5a上形成沿扫描方向呈纵向排列的多个束点的多个激光束构成，以多个束点相继通过Al2O3喷涂覆膜5的表面5a上的相同的被照射区域的方式，使多个激光束对该表面5a边扫描边照射，从而使该被照射区域的表层致密化。作为照射这种多个激光束的具体例，可以列举如下情况：包括像上述实施方式那样使用先行激光束20和在同一轨迹上追随地进行扫描的追随激光束21的情况，并且使两个以上的激光束在扫描方向上排列在同一轨迹上、或者沿横向方向错开地排列。
将先行激光束和追随其进行扫描的追随激光束沿横向方向错开地排列的情况的具体例如图5(d)所示。在该例中成为如下方式：对于在扫描方向上排列的两个激光束中先行的激光束的束点b3的一部分b31通过的被照射区域23，使追随的激光束的束点b4的一部分b41重叠地通过。在将两个激光束沿横向方向错开地排列的情况下，追随的激光束相对于先行的激光束所成的角度θ小于90°。在该例中，先行激光束和追随激光束的位置成为在横向方向上相互重叠点区域的80%的位置的状态。
图6(a)的照片是图5(d)的例子中使高能束对Al2O3喷涂覆膜5的表面5a进行扫描而得到的表层的剖面照片，该图6(b)的照片是与图5(d)的例子相比将先行激光束和追随激光束的在横向方向上的重叠程度减小后的情况(点区域的15%)的表层的剖面照片，各照片的右侧的图是各自的剖面示意图。
在两激光束的重叠程度小的情况(图6(b))下，在致密化层7的表面7a、致密化层7与未致密化层5的边界部分30产生波纹，致密化层7的厚度的偏差增大。致密化层7的表面7a的波纹的山部分31成为与晶圆52接触的部分，从示意图可知，该部分31的致密化层7的厚度变薄，从而难以得到由形成致密化层7所带来的充分的效果。与此相对，在两激光束的重叠程度大的情况(图6(a))下，致密化层7的表面7a、致密化层7与未致密化层5的边界部分32的波纹小，致密化层7的厚度的偏差小。从示意图也可知，致密化层7的表面7a的波纹的山部分33的厚度未变薄，可以得到由形成致密化层7所带来的充分的效果。
需要说明的是，作为其他方式，可以将激光束设为三个或四个以上，使它们在扫描方向上排列在同一轨迹上，或者沿横向方向错开地排列。在沿横向方向错开地排列的情况下，例如，不仅可以使多个激光束倾斜地沿一个方向排列，也可以使它们向扫描方向左右蛇行地排列。
在这样使用多个激光束的情况下，也容易使致密化层到达深部，能得到充分的致密化效果。不需要减小多个激光束的扫描速度，不会导致处理时间延长所致的成本上升。由于通过使多个激光束对被照射区域23重叠地照射来进行该被照射区域23的覆膜组合物的再熔融、再凝固，因此，覆膜组合物的形态变化变得缓和。由此，可以防止产生过大的裂纹。而且，由于可确保致密化层的充分的厚度，因此，Al2O3喷涂覆膜的耐久性提高，能够降低Al2O3喷涂覆膜的烧蚀量，从而能得到Al2O3喷涂覆膜的高机械强度，进而能形成光滑的表面。
另外，多个激光束各自具有与使覆膜组合物再熔融、再凝固的过程中的多个工序中的一个以上的工序相应的能量密度即可。即，可以列举：在包括加热、熔融、熔融状态的保持和深化、冷却的多个工序中，利用先行激光束进行覆膜组合物的加热、熔融，利用追随激光束进行熔融状态的保持和深化、冷却，或者例如，使三个激光束中的第一个激光束进行加热，使第二个激光束进行熔融、熔融状态的保持和深化，使第三个激光束进行冷却。也可以以四个激光束的形式使多个工序进一步细化。此时，通过使多个激光束各自分担作用，也可以使包括加热、熔融、熔融状态的保持和深化、冷却的多个工序中的形态变化达到最适。
多个激光束的束点的配置、大小和形状没有限定。可以是在扫描方向上相邻的两个束点的一部分重叠的方式。此时，扫描方向上两激光束合并后的强度分布连续。也可以使多个激光束的束点的大小不同。也可以变更多个束点的形状，使其为沿扫描方向、横向方向或者除此以外的方向为长椭圆形。另外，也可以使多个束点为圆形、椭圆形以外的形状。也可以变更多个激光束的功率等，从而使多个束点的从中心部至周边部的强度分布变更。
图7是示出使用本发明的第二实施方式的喷涂覆膜中的致密化层的形成方法、用七个激光束扫描形成于载置构件1的喷涂覆膜5的表面5a时的七个束点的配置的图。载置构件1的表面附近的剖面示意图与图2(b)同样。本实施方式的喷涂覆膜中的致密化层的形成方法中，如图7所示，使用向扫描方向从最左端依次形成第一至第七的同宽的束点b5～b11的七个激光束。需要说明的是，在本实施方式中，虽然通过生成七个激光束来形成第一至第七束点b5～b11，但激光束和由其形成的束点的数目没有限定。七个激光束在喷涂覆膜5的表面5a上形成彼此相同强度、相同大小的束点b5～b11。
第一至第七束点b5～b11，在对喷涂覆膜5的表面5a进行扫描时，在该表面5a上沿横向方向横向排列，并且向扫描方向的后方依次错开地排列。第二束点b6相对于第一束点b5沿横向方向错开并且向扫描方向的后方错开，接着第三束点b7相对于该第二束点b6沿横向方向错开并且向扫描方向的后方错开。同样地，第四、第五、第六和第七束点b8～b11各自相对于前一个束点沿横向方向且向扫描方向的后方错开地排列。
第一束点b5和第二束点b6、第二束点b6和第三束点b7、第三束点b7和第四束点b8、第四束点b8和第五束点b9、第五束点b9和第六束点b10、第六束点b10和第七束点b11，成为各自在横向方向上相互重叠点区域的50%的位置的状态。
即，对于相邻的两个束点在横向方向上重叠的被照射区域24而言，第一束点b5成为相对于第二束点b6向扫描方向先行的先行束点，该第二束点b6成为追随其的追随束点。与此同时地，对于上述被照射区域24而言，第二束点b6相对于第三束点b7成为先行束点，该第三束点b7成为追随其的追随束点。与之相同地，第三、第四、第五和第六束点b7～b10，各自相对于后续的束点b8～b11成为先行束点，与此同时，第四、第五、第六和第七束点b8～b11各自相对于先行的束点b7～b10成为追随束点。
这样，先行束点和追随束点在横向方向上处于相互重叠点区域的50%的位置，因此，如果使形成第一至第七束点b5～b11的七个激光束对Al2O3喷涂覆膜5的表面5a边扫描边照射，则可以使追随束点继先行束点之后重叠地通过被该七个激光束照射的大致全部被照射区域24。
利用七个激光束进行的对载置构件1的Al2O3喷涂覆膜5的表面5a的扫描，与第一实施方式同样地以如下的方式进行。边照射由聚焦光学系统13聚焦后的七个激光束，边使固定有载置构件1的XY平台15沿例如X轴方向移动并利用七个激光束对Al2O3喷涂覆膜5的表面5a进行扫描，该扫描后，暂时停止扫描，将XY平台15沿X轴方向拉回至原位置，并使其沿Y轴方向移动规定距离。然后，再次边照射七个激光束，边使该XY平台15沿X轴方向移动并以Al2O3喷涂覆膜5的表面5a的不同的部分为中心利用七个激光束进行扫描。通过在Al2O3喷涂覆膜5的表面5a上反复进行这些扫描，在该Al2O3喷涂覆膜5的表层6形成致密化层7。
在本实施方式中，也使对Al2O3喷涂覆膜5的表面5a重叠地进行照射的先行激光束和追随激光束各自具有与使覆膜组合物再熔融、再凝固的过程中的多个工序中的一个以上的工序相应的能量密度。即，在包括加热、熔融、熔融状态的保持和深化、冷却的多个工序中，利用先行激光束进行覆膜组合物的加热、熔融，利用追随激光束进行熔融状态的保持和深化、冷却。
由于各激光束不仅为先行激光束，也成为追随激光束，因此，像本实施方式这样，该各激光束在Al2O3喷涂覆膜5的表面5a上形成具有彼此相同的强度且大小相同的束点。而且，利用相同能量密度的激光束的一者进行加热、熔融，利用另一者进行熔融状态的保持和深化、冷却。这样，通过使两激光束各自分担作用，可以使包括加热、熔融、熔融状态的保持和深化、冷却的多个工序中的形态变化达到最适。
在上述本实施方式的喷涂覆膜中的致密化层的形成方法中，对Al2O3喷涂覆膜5进行照射的高能束由形成在该Al2O3喷涂覆膜5的表面5a上呈横向排列并且向扫描方向的后方依次错开排列的多个同宽的束点b5～b11的多个激光束构成。以彼此相邻的先行束点和追随其的追随束点在横向方向上处于相互重叠点区域的一半以上的位置的状态，使多个激光束对Al2O3喷涂覆膜5的表面5a边扫描边照射，对于被该多个激光束照射的大致全部被照射区域24，使追随束点在先行束点之后重叠地通过，从而使该被照射区域24的表层6致密化。
因此，易于使致密化层7达到深部，可以得到充分的致密化效果。不需要减小多个激光束的扫描速度，不会引起处理时间延长所致的成本上升。另外，由于使形成呈横向排列的束点b5～b11的多个激光束对Al2O3喷涂覆膜5的表面5a进行扫描，因此可以大幅削减处理时间。由于将先行激光束和追随激光束重叠地进行照射，来进行覆膜组合物的再熔融、再凝固，因此覆膜组合物的形态变化变得缓和。由此，可以防止产生过大的裂纹。
通过使横向排列的多个激光束中的相邻的两个激光束各自分担覆膜组合物的从熔融至冷却为止的工序，可以使该各工序中的形态变化达到最适。由于可以确保致密化层7的充分的厚度，因此Al2O3喷涂覆膜5的耐久性提高，可以将Al2O3喷涂覆膜5的烧蚀量降低。另外，可以得到Al2O3喷涂覆膜5的高机械强度，并且可以形成光滑的表面。因此，可以使载置构件1成为被表层具有这种高性状的致密化层7的Al2O3喷涂覆膜5覆盖的载置构件。
在上述实施方式中，先行束点与追随束点在横向方向上呈相互以点区域的50%重叠的位置的状态，但该重叠程度只要为50%以上且100%以下即可。这是因为，如果重叠程度小于50%，则会残留无法由追随激光束重叠地进行照射的部分。
图8是表示使用本发明的第三实施方式的喷涂覆膜中的致密化层的形成方法，用七个激光束扫描形成于载置构件1的Al2O3喷涂覆膜5的表面5a时的七个束点的配置的图。在本实施方式中，沿横向方向排列的七个束点b12～b18中的、相邻的先行束点和追随束点，在横向方向上呈相互以点区域的60%重叠的位置的状态。
另外，这些先行束点与追随束点在扫描方向上的中心间距离r，为束点直径的2.5倍。因此，在本实施方式中，先行束点与追随束点在横向方向上的重叠程度大于第二实施方式，并且扫描方向上的中心间距离r也大于第二实施方式。此时，使形成先行束点和追随束点的两个激光束各自分担覆膜组合物的从熔融至冷却为止的工序，这是无需多言的，可以使该各工序中的形态变化与第二实施方式不同。
实施例
以下，通过实施例更详细地说明本发明。需要说明的是，本发明不限定于以下的实施例。作为实施例，在100×100×5mm的A6061的平板的一侧表面，利用等离子体喷涂法以200μm的厚度涂敷Al2O3喷涂覆膜，利用第二实施方式的方法照射多个CO2激光束。相邻的先行束点与追随束点的点区域在横向方向上的重叠程度为66%。作为比较例1、2，在100×100×5mm的A6061的平板的一侧表面，利用等离子体喷涂法以200μm的厚度涂敷Al2O3喷涂覆膜，并照射单个CO2激光束。
实施例和比较例1、2的照射条件如下所述。
(实施例)束个数：7个、激光功率：20W(2.9W×7)、激光束面积：0.2mm2(0.029mm2×7)、处理速度10mm/s
(比较例1)束个数：1个、激光功率：20W、激光束面积：0.2mm、处理速度10mm/s
(比较例2)束个数：1个、激光功率：3W、激光束面积：0.03mm2、处理速度10mm/s
图9(a)是实施例的表层剖面的电子显微镜照片，(b)是比较例1的表层剖面的电子显微镜照片，(c)是比较例2的表层剖面的电子显微镜照片。实施例的致密化层的厚度为25μm、裂纹深度为40μm、比较例1的致密化层的厚度为20～50μm、裂纹的深度为200μm、比较例2的致密化层的厚度为25μm、裂纹的深度为200μm。
上述内容中公开的实施方式是例示，并不限制本发明。例如，可以不使用DOE而由多个激光束形成多个束点。此时，根据要进行熔融的覆膜组合物等的条件，可以使用CO2激光作为先行激光束并使用YAG激光作为追随激光束，即可以使用不同种类的激光束。关于利用激光束进行的扫描方式，也可以不使XY平台仅向一个方向移动，而是使其向一个方向(前进方向)移动后、再向与之相反的方向(返回方向)移动来进行扫描。可以不仅仅使XY平台沿直线移动，而也可以进行旋转移动。另外，可以不仅仅利用XY平台使扫描对象物侧移动，而也可以使用Galvano镜(ガルバノレンズ)来使激光束侧移动。激光束的强度、束点的大小、扫描速度、束点的强度分布、激光束的照射角度等可以适当变更。具有利用本发明的方法形成的致密化层的喷涂覆膜可被覆的喷涂覆膜被覆构件可以为任意构件，可以是构成CVD装置、PVD装置、抗蚀剂涂布装置等半导体制造装置的构成构件、或者其他装置、工业制品中使用的各种构件。
标号说明
1载置构件
2传送臂
4基材
5Al2O3喷涂覆膜
5a表面
6表层
7致密化层
10激光照射装置
11激光振荡器
12DOE
13会聚光学系统
15XY平台
20先行激光束
21追随激光束
22、23、24被照射区域
b1～b18束点
Claims (8)
1.一种喷涂覆膜中的致密化层的形成方法，在基材上形成喷涂覆膜后，对该喷涂覆膜的表面照射高能束，使该喷涂覆膜的表层的覆膜组合物再熔融、再凝固，从而使该表层致密化，其特征在于，
所述高能束由在对所述喷涂覆膜的表面进行扫描时向扫描方向先行进行扫描的先行激光束和在与该先行激光束相同的轨迹上追随地进行扫描的追随激光束构成，
使所述先行激光束对所述喷涂覆膜的表面边扫描边照射，同时，使所述追随激光束对由该先行激光束扫描后的被照射区域边扫描边重叠照射，从而使该被照射区域的表层致密化。
2.如权利要求1所述的喷涂覆膜中的致密化层的形成方法，其特征在于，所述先行激光束和所述追随激光束各自具有与使所述覆膜组合物再熔融、再凝固的过程中的多个工序中的一个以上的工序相应的能量密度。
3.一种喷涂覆膜中的致密化层的形成方法，在基材上形成喷涂覆膜后，对该喷涂覆膜的表面照射高能束，使该喷涂覆膜的表层的覆膜组合物再熔融、再凝固，从而使该表层致密化，其特征在于，
所述高能束由对所述喷涂覆膜的表面进行扫描时在该表面上形成沿扫描方向呈纵向排列的多个束点的多个激光束构成，
以所述多个束点相继通过所述喷涂覆膜的表面上的相同的被照射区域的方式，使所述多个激光束对该表面边扫描边照射，从而使该被照射区域的表层致密化。
4.如权利要求3所述的喷涂覆膜中的致密化层的形成方法，其特征在于，所述多个激光束各自具有与使所述覆膜组合物再熔融、再凝固的过程中的多个工序中的一个以上的工序相应的能量密度。
5.如权利要求3或4所述的喷涂覆膜中的致密化层的形成方法，其特征在于，所述多个束点中在扫描方向上相邻的两个束点的一部分相互重叠。
6.一种喷涂覆膜中的致密化层的形成方法，在基材上形成喷涂覆膜后，对该喷涂覆膜的表面照射高能束，使该喷涂覆膜的表层的覆膜组合物再熔融、再凝固，从而使该表层致密化，其特征在于，
所述高能束由对所述喷涂覆膜的表面进行扫描时在该表面上形成沿与扫描方向正交的方向呈横向排列并且向扫描方向的后方依次错开排列的多个同宽的束点的多个激光束构成，
以所述多个束点的彼此相邻的两个束点中向扫描方向先行的先行束点和追随其的追随束点在所述正交的方向上处于相互重叠点区域的一半以上的位置的状态，使所述多个激光束对所述喷涂覆膜的表面边扫描边照射，对于被该多个激光束照射的大致全部被照射区域，使所述追随束点继所述先行束点之后重叠地通过，从而使该被照射区域的表层致密化。
7.一种喷涂覆膜被覆构件，具备基材和被覆该基材的表面的喷涂覆膜，其特征在于，
在所述喷涂覆膜的表层形成有使覆膜组合物再熔融、再凝固而致密化的致密化层，该致密化层通过如下方式形成：使向扫描方向先行的先行激光束对所述喷涂于基材上的覆膜的表面边扫描边照射，同时，使追随该先行激光束的追随激光束对由该先行激光束扫描后的被照射区域边扫描边重叠照射。
8.如权利要求7所述的喷涂覆膜被覆构件，其特征在于，所述喷涂覆膜包含氧化物系陶瓷材料。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107017146A (zh) * | 2015-12-07 | 2017-08-04 | 朗姆研究公司 | 表面涂层处理 |
| CN111945115A (zh) * | 2019-05-17 | 2020-11-17 | 常州星宇车灯股份有限公司 | 一种车灯零件表面膜的处理方法 |
| CN114959547A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-08-30 | 苏州众芯联电子材料有限公司 | 提高静电卡盘的电介质层的致密性的工艺、静电卡盘的制备工艺、静电卡盘 |
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Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10468235B2 (en) * | 2013-09-18 | 2019-11-05 | Applied Materials, Inc. | Plasma spray coating enhancement using plasma flame heat treatment |
| EP3202944B1 (en) * | 2014-10-02 | 2020-02-05 | Nippon Steel Corporation | Hearth roll and manufacturing method therefor |
| US20160254125A1 (en) * | 2015-02-27 | 2016-09-01 | Lam Research Corporation | Method for coating surfaces |
| US10900111B2 (en) * | 2015-07-23 | 2021-01-26 | Tocalo Co., Ltd. | Method for producing surface-modified component |
| JP6908973B2 (ja) * | 2016-06-08 | 2021-07-28 | 三菱重工業株式会社 | 遮熱コーティング、タービン部材、ガスタービン、ならびに遮熱コーティングの製造方法 |
| US20180141160A1 (en) * | 2016-11-21 | 2018-05-24 | General Electric Company | In-line laser scanner for controlled cooling rates of direct metal laser melting |
| JP6890104B2 (ja) * | 2017-05-24 | 2021-06-18 | トーカロ株式会社 | 溶融金属メッキ浴用部材 |
| KR102395660B1 (ko) * | 2017-12-19 | 2022-05-10 | (주)코미코 | 용사 재료 및 그 용사 재료로 제조된 용사 피막 |
| JP7036683B2 (ja) * | 2018-07-03 | 2022-03-15 | トヨタ自動車株式会社 | レーザ溶接方法 |
| JP7105639B2 (ja) * | 2018-07-05 | 2022-07-25 | 浜松ホトニクス株式会社 | レーザ加工装置 |
| CN115233208B (zh) * | 2022-07-07 | 2023-10-03 | 国网宁夏电力有限公司超高压公司 | 基于超音速激光沉积的高压隔离开关表面修复方法及装置 |
| CN115418601A (zh) * | 2022-08-26 | 2022-12-02 | 南京市特种设备安全监督检验研究院 | 高频感应加热重熔线及制备防爆叉车货叉防爆涂层的方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2761112B2 (ja) * | 1991-02-21 | 1998-06-04 | 松下電工株式会社 | 絶縁層付き金属基板およびその製造方法 |
| CN1202534A (zh) * | 1998-04-17 | 1998-12-23 | 清华大学 | 金属表面等离子喷涂后激光熔覆制备陶瓷涂层的方法 |
| US5993554A (en) * | 1998-01-22 | 1999-11-30 | Optemec Design Company | Multiple beams and nozzles to increase deposition rate |
| JP2002294428A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-10-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 熱遮蔽コーティング膜及びその製造方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1256977B1 (en) * | 2000-10-06 | 2012-02-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for producing a polycrystalline silicon film |
| JP2002141301A (ja) * | 2000-11-02 | 2002-05-17 | Mitsubishi Electric Corp | レーザアニーリング用光学系とこれを用いたレーザアニーリング装置 |
| JP4664569B2 (ja) * | 2002-05-08 | 2011-04-06 | 株式会社東芝 | 表面欠陥の封止方法及び封止装置 |
| JP2004358521A (ja) * | 2003-06-05 | 2004-12-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | レーザ熱加工装置、レーザ熱加工方法 |
| JP4643478B2 (ja) * | 2006-03-20 | 2011-03-02 | トーカロ株式会社 | 半導体加工装置用セラミック被覆部材の製造方法 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2761112B2 (ja) * | 1991-02-21 | 1998-06-04 | 松下電工株式会社 | 絶縁層付き金属基板およびその製造方法 |
| US5993554A (en) * | 1998-01-22 | 1999-11-30 | Optemec Design Company | Multiple beams and nozzles to increase deposition rate |
| CN1202534A (zh) * | 1998-04-17 | 1998-12-23 | 清华大学 | 金属表面等离子喷涂后激光熔覆制备陶瓷涂层的方法 |
| JP2002294428A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-10-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 熱遮蔽コーティング膜及びその製造方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107017146A (zh) * | 2015-12-07 | 2017-08-04 | 朗姆研究公司 | 表面涂层处理 |
| US10422028B2 (en) | 2015-12-07 | 2019-09-24 | Lam Research Corporation | Surface coating treatment |
| CN111945115A (zh) * | 2019-05-17 | 2020-11-17 | 常州星宇车灯股份有限公司 | 一种车灯零件表面膜的处理方法 |
| US11643715B2 (en) | 2021-09-07 | 2023-05-09 | Industrial Technology Research Institute | Composite structure with aluminum-based alloy layer containing boron carbide and manufacturing method thereof |
| CN114959547A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-08-30 | 苏州众芯联电子材料有限公司 | 提高静电卡盘的电介质层的致密性的工艺、静电卡盘的制备工艺、静电卡盘 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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