CN112514540A - 等离子体处理装置用部件 - Google Patents

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Abstract

本发明的等离子体处理装置用部件包括：铝基材；以及氧化被膜，其形成在铝基材上，具有多孔质结构，其中，氧化被膜包括：第一氧化被膜，其形成在铝基材的表面上，第二氧化被膜，其形成在第一氧化被膜的与铝基材侧相反的一侧，以及第三氧化被膜，其形成在第二氧化被膜的与第一氧化被膜侧相反的一侧，第一氧化被膜比第二氧化被膜及第三氧化被膜硬，在第一氧化被膜、第二氧化被膜和第三氧化被膜的各被膜中形成的孔被封孔。

Description

等离子体处理装置用部件
技术领域
本发明涉及用于等离子体处理装置的等离子体处理装置用部件。
背景技术
作为用于等离子体处理装置的部件，已知有在铝基材上形成氧化被膜并在该氧化被膜上形成热喷涂膜而成的等离子体处理装置用部件(例如参见专利文献1、2)。通过如上所述在氧化被膜上设置热喷涂膜，等离子体处理装置用部件的耐等离子体性能得以提高。
专利文献1中公开有如下的部件，即，在基于等离子体反应对待处理基板进行处理的真空处理装置中，在配置于真空处理腔的电极体的表面形成氧化被膜层，并且在该氧化被膜层的表面形成氧化铝热喷涂膜，从而形成为多层的部件。根据专利文献1，通过利用氧化铝热喷涂膜保护氧化被膜层，防止该氧化被膜层产生裂纹或剥落，防止发生微粒，延长使用寿命来减少交换频度，从而提高装置的工作效率。
另外，在专利文献2中，作为对基材表面形成有氧化处理膜的部件的处理，公开了一种在该氧化处理膜上形成热喷涂膜的等离子体处理容器内部件的制造方法中的阳极氧化处理，该处理包括将基材浸泡在碱性有机溶剂中的工序、以及在该碱性有机溶剂中产生等离子体放电的工序。作为上述等离子体处理容器内部件，可例举电极保护部件和绝缘环等。在专利文献2中，通过进行上述处理，提高了热喷涂膜对基材表面的附着性。
专利文献1：日本特开2000-114189号公报
专利文献2：日本专利4430266号公报
发明内容
然而，由于近年来的等离子体处理工艺中的高能量化，等离子体处理装置用部件被要求较高的介电强度。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种具有较高的介电强度的等离子体处理装置用部件。
为了解决上述问题而达成目的，本发明涉及的等离子体处理装置用部件，包括：铝基材；以及氧化被膜，其形成在上述铝基材上，具有多孔质结构，其中，上述氧化被膜包括：第一氧化被膜，其形成在上述铝基材的表面上，第二氧化被膜，其形成在上述第一氧化被膜的与上述铝基材侧相反的一侧，以及第三氧化被膜，其形成在上述第二氧化被膜的与上述第一氧化被膜侧相反的一侧，上述第一氧化被膜比上述第二氧化被膜及上述第三氧化被膜硬，在上述第一氧化被膜、上述第二氧化被膜和上述第三氧化被膜的各被膜中形成的孔被封孔。
此外，本发明涉及的等离子体处理装置用部件，在上述发明中，还包括陶瓷热喷涂膜，其形成在上述氧化被膜的与上述铝基材侧相反的一侧。
此外，本发明涉及的等离子体处理装置用部件，在上述发明中，上述第二氧化被膜的硬度随着从上述第三氧化被膜侧朝向上述第一氧化被膜侧逐渐增高。
此外，本发明涉及的等离子体处理装置用部件，在上述发明中，上述氧化被膜的孔隙率在1％以上且2％以下。
此外，本发明涉及的等离子体处理装置用部件，在上述发明中，上述第一氧化被膜在与上述铝基材接触的部分具有屏障层，上述屏障层具有80nm以上且210nm以下的厚度。
此外，本发明涉及的等离子体处理装置用部件，在上述发明中，所述氧化被膜由氧化铝水合物封孔，所述氧化铝水合物为1.4以上且2以下的水合物。
此外，本发明涉及的等离子体处理装置用部件，在上述发明中，所述氧化被膜具有70μm以上且130μm以下的厚度。
根据本发明，可获得能够实现具有较高的介电强度的等离子体处理装置用部件的效果。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式涉及的等离子体处理装置用部件的结构的截面图。
图2是将图1所示等离子体处理装置用部件的一部分放大的截面图。
图3是表示本发明的一实施方式涉及的等离子体处理装置用部件中的氧化被膜的一个示例的显微镜图像，是表示氧化被膜的截面的显微镜图像。
图4是表示本发明的一实施方式涉及的等离子体处理装置用部件中的氧化被膜的一个示例的SEM图像，是表示氧化被膜的截面的SEM图像。
图5是表示本发明的一实施方式涉及的等离子体处理装置用部件中的氧化被膜的一个示例的SEM图像，是表示氧化被膜的截面的SEM图像。
图6是表示本发明的一实施方式涉及的等离子体处理装置用部件和对比例的等离子体处理装置用部件的物理性质的图。
具体实施方式
下面，对用于实施本发明的方式，参照附图进行详细的说明。另外，本发明不限于以下实施方式。而且，在以下的说明中参照的各图只不过是示意性地表示形状、大小和位置关系以便理解本发明的内容而已。也就是说，本发明并不仅限于各图中例示的形状、大小和位置关系。
图1是表示本发明的一实施方式涉及的等离子体处理装置用部件的结构的截面图。图2是将图1所示等离子体处理装置用部件的一部分(区域R)放大的截面图。图1所示等离子体处理装置用部件1具备：基材10，其是绝缘基板；氧化被膜20，其形成于基材10表面的一部分，热喷涂膜30，其设置于氧化被膜20的与基材10侧相反的一侧。等离子体处理装置用部件1用作等离子体处理装置中的部件例如电极或电极保护部件等的材料，通过对由基材10、氧化被膜20和热喷涂膜30形成的母材进行加工等，从而构成该部件。
基材10是使用铝、以铝为主成分的合金、或者铝氧化物来形成的铝基材。
热喷涂膜30是使用陶瓷来形成的陶瓷热喷涂膜。
图3是表示本发明的一实施方式涉及的等离子体处理装置用部件中的氧化被膜的一个示例的显微镜图像，是表示氧化被膜的截面的显微镜图像。图4和图5是表示本发明的一实施方式涉及的等离子体处理装置用部件中的氧化被膜的一个示例的扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope：SEM)图像，是表示氧化被膜的截面的SEM图像。在图3至图5中示出的是与图2所示氧化被膜的各部分相当的区域(被膜)。
氧化被膜20是通过阳极氧化处理形成的、呈三层结构的氧化铝被膜。氧化被膜20由第一氧化被膜21、第二氧化被膜22和第三氧化被膜23构成，其中，第一氧化被膜21形成在基材10的表面上，第二氧化被膜22层叠在第一氧化被膜21的与基材10侧相反的一侧，第三氧化被膜23层叠在第二氧化被膜22的与第一氧化被膜21侧相反的一侧(例如，参见图2、图3)。
第一氧化被膜21的硬度比第二氧化被膜22高。而第二氧化被膜22的硬度比第三氧化被膜23高。即，氧化被膜20的硬度随着从基材10侧朝向热喷涂膜30侧逐渐降低。其中，第一氧化被膜21的硬度优选在400Hv以上且430Hv以下。第二氧化被膜22的硬度优选在200Hv以上且380Hv以下。第三氧化被膜23的硬度优选在40Hv以上且80Hv以下。此外，第二氧化被膜22的硬度从第三氧化被膜23侧朝向第一氧化被膜21侧逐渐增高。
另外，在第一氧化被膜21的硬度小于400Hv时，有可能耐磨损性能、介电强度会下降。而在第一氧化被膜21的硬度大于430Hv时，有可能被膜上产生裂纹。
第一氧化被膜21、第二氧化被膜22、第三氧化被膜23的重叠方向的长度(厚度)中，第二氧化被膜22为最大，第一氧化被膜21为最小。具体而言，第一氧化被膜21为80nm以上且210nm以下。第二氧化被膜22优选为60μm以上且100μm以下。第三氧化被膜23优选为20μm以上且30μm以下。氧化被膜20的厚度优选为70μm以上且130μm以下，特别优选为70μm以上且120μm以下。
第一氧化被膜21包括：形成在第二氧化被膜22侧的被膜层21a；以及形成在基材10侧的屏障层21b。屏障层21b是形成在基材表面的非导电性被膜，是在形成被膜时支持被膜(被膜层21a)的生长的层。屏障层21b的厚度优选为80nm以上且210nm以下。此时，第一氧化被膜21中屏障层21b的含量比被膜层21a高。另外，以往的屏障层在与第一氧化被膜21同等的被膜中，其厚度为30nm～40nm。被膜层21a和屏障层21b的硬度相同，优选具有上述的硬度(400Hv以上且430Hv以下)。
氧化被膜20的孔隙率在1％以上且2％以下。在氧化被膜20中，第一氧化被膜21、第二氧化被膜22和第三氧化被膜23均是多孔质被膜，各被膜的孔中填充有氧化铝水合物。该氧化铝水合物优选为1.4以上且2.0以下的水合物。此外，在第一氧化被膜21中，上述的孔形成于被膜层21a。
接下来，对等离子体处理装置用部件1的制作方法进行说明。首先，准备上述的基材10。在该基材10上形成氧化被膜20。在形成氧化被膜20时，首先形成第三氧化被膜23。然后形成第二氧化被膜22。在形成第二氧化被膜22和第三氧化被膜23后，形成第一氧化被膜21。此时，作为第一氧化被膜21，通过阳极氧化处理形成被膜层(被膜层21a和屏障层21b)。之后，在形成于被膜的孔中填充氧化铝水合物。这样在基材10上形成氧化被膜20。然后，在氧化被膜20的与基材10侧相反的一侧形成热喷涂膜30。
对于以上述方式制作的具有三层氧化被膜的等离子体处理装置用部件1(实施例)、以及具有单层氧化被膜的等离子体处理装置用部件(对比例)的物理性质，参照图6进行说明。图6是表示本发明一实施方式涉及的等离子体处理装置用部件和对比例涉及的等离子体处理装置用部件的物理性质的图。图6中，“多孔直径”是指在多孔质处的孔的直径的平均值，“多孔数量”是指在多孔质处的孔的数量。
如图6所示，可知实施例涉及的等离子体处理装置用部件1的介电强度，在加热前和加热后均高于对比例的等离子体处理装置用部件。
此外，实施例涉及的等离子体处理装置用部件1的孔隙率低于对比例的等离子体处理装置用部件，处于上述范围内。
根据上述实施方式，通过使形成在基材10和热喷涂膜30之间的氧化被膜20采用第一氧化被膜21、第二氧化被膜22和第三氧化被膜23的三层结构，并且使基材10侧的第一氧化被膜21比其他被膜(第二氧化被膜22和第三氧化被膜23)硬，能够获得具有较高的介电强度的等离子体处理装置用部件。
这样，本发明可包含在此未记载的各种实施方式等，在不脱离由权利要求书确定的技术构思的范围内，能够加以各种设计变更等。
另外，在上述实施方式中，以在氧化被膜20上形成有热喷涂膜30的等离子体处理装置用部件1为例进行了说明，但等离子体处理装置用部件可以不具有热喷涂膜30，即，仅由基材10和氧化被膜20构成。
如以上说明，本发明涉及的等离子体处理装置用部件适于实现具有较高的介电强度的等离子体处理装置用部件。
符号说明
1 等离子体处理装置用部件
10 基材
20 氧化被膜
21 第一氧化被膜
21a 被膜层
21b 屏障层
22 第二氧化被膜
23 第三氧化被膜
30 热喷涂膜

Claims (7)

1.一种等离子体处理装置用部件，包括：
铝基材；以及
氧化被膜，其形成在所述铝基材上，具有多孔质结构，其中，
所述氧化被膜包括：
第一氧化被膜，其形成在所述铝基材的表面上，
第二氧化被膜，其形成在所述第一氧化被膜的与所述铝基材侧相反的一侧，以及
第三氧化被膜，其形成在所述第二氧化被膜的与所述第一氧化被膜侧相反的一侧，
所述第一氧化被膜比所述第二氧化被膜及所述第三氧化被膜硬，
在所述第一氧化被膜、所述第二氧化被膜和所述第三氧化被膜的各被膜中形成的孔被封孔。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置用部件，其特征在于，
还包括陶瓷热喷涂膜，其形成在所述氧化被膜的与所述铝基材侧相反的一侧。
3.根据权利要求1或2所述的等离子体处理装置用部件，其特征在于，
所述第二氧化被膜的硬度随着从所述第三氧化被膜侧朝向所述第一氧化被膜侧逐渐增高。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的等离子体处理装置用部件，其特征在于，
所述氧化被膜的孔隙率在1%以上且2%以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的等离子体处理装置用部件，其特征在于，
所述第一氧化被膜在与所述铝基材接触的部分具有屏障层，
所述屏障层具有80nm以上且210nm以下的厚度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的等离子体处理装置用部件，其特征在于，
所述氧化被膜由氧化铝水合物封孔，
所述氧化铝水合物为1.4以上且2以下的水合物。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的等离子体处理装置用部件，其特征在于，
所述氧化被膜具有70μm以上且130μm以下的厚度。
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