JP2010229434A - 成膜装置用部品および該成膜装置用部品に付着した付着膜の除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】形成された付着膜を容易に除去することができる成膜装置用部品を提供する。また、成膜装置用部品に形成された付着膜を効率よく除去することができる付着膜の除去方法を提供する。
【解決手段】本発明の成膜装置用部品は、基材と、前記基材に形成されたプレコート層と、前記プレコート層上に形成された多孔質溶射層を有する成膜装置用部品であって、前記プレコート層が、水性無機コーティング剤から形成されたものであり、前記基材の線熱膨張率（α₁）と前記プレコート層の線熱膨張率（α₂）との差（│α₁−α₂│）が１８×１０^-6／℃以下であることを特徴とする。
また、本発明の付着膜の除去方法は、付着膜形成後に、水および／または水蒸気によりプレコート層を処理した後、付着膜を除去することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、成膜装置用部品に関するものである。また、本発明は、成膜装置用部品に形成された付着膜を除去する技術に関するものである。

従来、半導体部品などには成膜処理が施されている。ここで、成膜とは、対象物に薄膜を形成させることであり、成膜の一例としてスパッタリングが挙げられる。スパッタリングとは、チャンバー内を真空にした後、アルゴンガスなどの不活性ガスを導入しながら、対象物である母材と薄膜の材料となるターゲット材の間に高電圧を印加し、イオン化した不活性ガスをターゲット材に衝突させ、それにより弾き飛ばされた成膜物質を母材上に付着させ薄膜を形成する方法である。

上記スパッタリングのような成膜を行う成膜装置では、成膜過程において、ターゲット材から弾き飛ばされた成膜物質は対象物のみならず、対象物を保持する部品やチャンバー内の装置各部に付着し、薄膜を形成することとなる。そして、成膜装置を用いて繰返し成膜を行うことにより、対象物を保持する部品やチャンバー内の装置各部には、薄膜が積層されスパッタリング膜などの付着膜が形成される。この付着膜は、繰返しの熱履歴などにより成膜装置の部品から剥落し、母材に付着して膜欠陥の原因となる。そのため、成膜装置用部品は、定期的に付着膜を除去し再生が行われる。

成膜装置用部品に形成された付着膜を除去する方法としては、化学的除去方法や物理的除去方法などが用いられているが、再生作業に係る時間や成膜装置用部品の損耗が問題となっている。そこで、より容易に付着膜を除去できるように改良された成膜装置用部品や、より効率よく成膜装置用部品から付着膜を除去する方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、Ａｌ若しくはＡｌ合金の単一又は複数個の結晶粒から構成される小塊や粉体の外表面が、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｉｎ及びＳｎ、又はそれらの合金である低融点金属の皮膜で覆われていることを特徴とする水崩壊性Ａｌ複合材料を成膜装置用部材として用いる技術が開示されている。しかし、この水崩壊性Ａｌ複合材料は、付着膜を剥離する際に水素ガスが発生するため、安全性の観点から好ましくない。

特許文献２には、基板上に薄膜を形成する成膜装置の構成部品において、上記構成部品の母材金属よりも電気化学的に卑な金属膜層を溶射、蒸着、スパッタリング、ラミネート等の方法により、母材金属の表面に形成したことを特徴とする成膜装置用構成部品が開示されている。しかし、この成膜装置用構成部品では、付着膜が母材金属よりも電位が高い場合には、母材金属に正の電界を印加し、母材金属が付着膜もしくは第２金属膜層よりも貴な金属として振舞うように不動態化させるなどの措置を施す必要があり、付着膜の除去処理が煩雑となる。

特許文献３には、気体雰囲気成膜装置においてその成膜を行う場所の付近に用いられる部品の表面に、この部品の構成材料より硬度の低い材料からなる軟質膜と称せられる膜を形成した、成膜装置用部品が開示されている。

特許文献４には、部分安定化ジルコニア溶射膜で被覆された部材を薄膜形成またはプラズマ処理プロセスで使用後、温度１００〜３００℃、湿度５０％以上の環境下に置くことにより該部材から該溶射膜を剥離することを特徴とする部分安定化ジルコニア溶射膜の剥離方法が開示されている。

特許文献５には、真空処理装置において処理室を形成する密閉空間内面への汚染物の付着を防止する真空処理装置用の防着板であって、アルミニウムを主材質とする薄板を、層間材を介して複数枚積層した積層構造を有し、露呈状態となっている表層の前記薄板が汚染物によって汚染されたならばこの表層の薄板を剥離して次層を露呈させることを特徴とする真空処理装置用の防着板が開示されている。

特開２００５−２５６０６３号公報 特表２００４−０７４５４５号公報 特開平６−４９６２６号公報 特開２００４−３４６３７４号公報 特開２００５−１０１４３５号公報

成膜装置用部品に形成された付着膜の除去を容易にするため、予め基材から剥離しやすいプレコート層を形成した成膜装置用部品が開発されている。ここで、成膜装置では、成膜処理を行う過程において、チャンバー内の圧力が１．０×１０^-5Ｐａ程度にまで減圧されたり、チャンバー内の温度が３５０℃程度まで昇温されたりする場合があるが、そのような場合でも、プレコート層が基材から剥離してはならない。そのため、従来の技術では、プレコート層を基材から剥離することが困難であり、付着膜の除去に手間がかかるという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、形成された付着膜を容易に除去することができる成膜装置用部品を提供することを目的とする。また、本発明は、成膜装置用部品に形成された付着膜を効率よく除去することができる付着膜の除去方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決することができた本発明の成膜装置用部品は、基材と、前記基材に形成されたプレコート層と、前記プレコート層上に形成された多孔質溶射層を有する成膜装置用部品であって、前記プレコート層が、水性無機コーティング剤から形成されたものであり、前記基材の線熱膨張率（α₁）と前記プレコート層の線熱膨張率（α₂）との差（│α₁−α₂│）が１８×１０^-6／℃以下であることを特徴とする。

すなわち、本発明では、基材に水性無機コーティング剤を塗装し、乾燥させるだけでプレコート層を形成できるため、作業が容易であり、成膜装置用部品の生産性が向上する。また、水性無機コーティング剤から形成されたプレコート層は、水および／または水蒸気などで処理することにより、基材に対する接着性を低下させることができる。また、プレコート層上に多孔質溶射層が形成されているため、水および／または水蒸気がプレコート層へと浸透しやすくなり、プレコート層の基材に対する接着性をより低下させやすくなっている。そのため、付着膜が形成された成膜装置用部品は、例えば、煮沸などの処理を施すことにより、プレコート層を容易に剥離することができ、該プレコート層とともに付着膜を簡単に除去することができる。

さらに、本発明の成膜装置用部品では、水性無機コーティング剤から形成されるプレコート層と基材との線熱膨張率差を小さくすることにより、プレコート層の耐熱性が向上する。その結果、スパッタリング装置などに利用した場合に、成膜装置用部品が、例えば、３５０℃程度の高温に曝されても、プレコート層が基材から剥離することが抑制される。

前記水性無機コーティング剤は、骨材として、珪石、霞石閃長岩、シリカ、アルミナ、非晶質シリカおよび窒化硼素よりなる群から選択される少なくとも１種を含有するものであることが好ましい。また、前記水性無機コーティング剤は、結合剤として、コロイダルシリカ、水溶性アクリル樹脂、アクリル酸系ポリマーおよび水ガラスよりなる群から選択される少なくとも１種を含有するものであることが好ましい。

水性無機コーティング剤を塗布乾燥して形成されたプレコート層の基材に対する接着強度は１０Ｎ／ｍｍ²超であることが好ましく、且つ、煮沸処理を施した後のプレコート層の基材に対する接着強度は１０Ｎ／ｍｍ²以下であることが好ましい。前記プレコート層は、４５０℃の雰囲気に１時間放置した後、２５℃まで放冷する熱処理を１０回施しても、基材から剥離しないものであることが好ましい。前記プレコート層は、圧力１．０Ｐａ以下の真空下においても基材から剥離しないものであることが好ましい。

本発明には、前記成膜装置用部品に形成された付着膜の除去方法であって、付着膜形成後に、水および／または水蒸気によりプレコート層を処理した後、付着膜を除去することを特徴とする付着膜の除去方法も含まれる。

本発明によれば、形成された付着膜を容易に除去することができる成膜装置用部品が得られる。また、本発明の付着膜の除去方法によれば、成膜装置用部品に形成された付着膜を効率よく除去することができる。

本発明の成膜装置用部品における、プレコート層への水の浸透経路を示す断面模式図である。 多孔質溶射層が形成されていない場合における、プレコート層への水の浸透経路を示す断面模式図である。 接着強度試験の試験片を示す模式図である。

本発明の成膜装置用部品は、基材と、前記基材に形成されたプレコート層と、前記プレコート層上に形成された多孔質溶射層を有する成膜装置用部品であって、前記プレコート層が、水性無機コーティング剤から形成されたものであり、前記基材の線熱膨張率（α₁）と前記プレコート層の線熱膨張率（α₂）との差（│α₁−α₂│）が１８×１０^-6／℃以下であることを特徴とする。

本発明の成膜装置用部品を構成する基材について説明する。

前記基材としては、通常、成膜装置用部品に用いられるものであれば、特に限定されない。前記基材としては、アルミニウム、鉄、銅、ステンレス、チタンなどの金属が挙げられる。

なお、近年では、成膜装置の大型化に伴い、成膜装置用部品の基材としてアルミニウムが多用されている。また、成膜物質（例えば、スパッタリングさせる成分）としてもアルミニウムが多用されている。そのため、成膜装置用部品において、アルミニウム基材上にアルミニウムからなる付着膜が形成されるという組合せが多くなっている。ここで、アルミニウムは物理的強度が弱く、酸にも溶けやすいため、従来の技術では、基材を傷めることなく付着膜を除去することが困難であった。本発明の成膜装置用部品では、このようなアルミニウム基材上に、アルミニウムからなる付着膜が形成された場合などにおいて、特に効果を発揮するものである。

前記基材の線熱膨張率は、特に限定されるものではないが、通常８×１０^-6／℃〜２４×１０^-6／℃である。

本発明の成膜装置用部品を構成するプレコート層について説明する。

前記プレコート層は、水性無機コーティング剤から形成されるものである。本発明では、プレコート層を形成するのに水性無機コーティング剤を用いるため、基材に水性無機コーティング剤を塗装し乾燥させるだけで、プレコート層を形成できる。そのため、プレコート層を形成する作業が非常に容易であり、生産性がよい。

前記水性無機コーティング剤としては、溶媒の主成分（５０質量％以上）として水を含有し、骨材（顔料を含む）および結合剤を含有するものであれば、特に限定されない。

前記骨材としては、例えば、珪藻土、霞石閃長岩、珪石、黒鉛などの鉱物；シリカ（ＳｉＯ₂）、非晶質シリカ（ＳｉＯ₂）、アルミナ（酸化アルミニウム：Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化コバルト（Ｃｏ₃Ｏ₄）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、三酸化二クロム（Ｃｒ₂Ｏ₃）などの金属酸化物；窒化硼素（ＢＮ）、窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）などの金属窒化物；クロムチタンイエロー（（Ｔｉ，Ｓｂ，Ｃｒ）Ｏ₂）、亜鉛鉄ブラウン（（Ｚｎ，Ｆｅ）Ｆｅ₂Ｏ₄）、ニッケルチタンイエロー（（Ｔｉ，Ｓｂ，Ｎｉ）Ｏ₂）などの複合酸化物系顔料；などが挙げられる。これらの骨材は単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、本発明に用いる水性無機コーティング剤は珪石、霞石閃長岩、シリカ、アルミナ、非晶質シリカおよび窒化硼素よりなる群から選択される少なくとも１種を含有することが好ましい。

前記結合剤としては、無機結合剤、有機結合剤のいずれも可能である。前記無機結合剤としては、コロイダルシリカ（ＳｉＯ₂・ｘＨ₂Ｏ）、アルミナゾル、水ガラスなどが挙げられる。前記有機結合剤としては、水溶性アクリル樹脂、アクリル酸系ポリマーなどが挙げられる。これらの結合剤は、単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、本発明に用いる水性無機コーティング剤は、コロイダルシリカ、水溶性アクリル樹脂、アクリル酸系ポリマーおよび水ガラスよりなる群から選択される少なくとも１種を含有することが好ましい。

前記水性無機コーティング剤は、水以外の溶媒を含有していてもよい。水以外の溶媒を添加することにより、水性無機コーティング剤の塗工性を向上させることができる。前記水以外の溶媒としては、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉ−プロパノール、ｎ−ブタノールなどのアルコール類；エチレングリコール、ジエチレングリコール、ブチルジグリコールなどのグリコール類；アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類；酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類が挙げられる。

また、前記水性無機コーティング剤は、前記骨材、結合剤および溶媒のほかに、本発明の効果を損なわない程度で、硬化促進剤、増粘剤、レベリング剤、消泡剤、防錆剤などの添加剤を含有してもよい。

前記硬化促進剤としては、例えば、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カリウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウムなどの硫酸塩；炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなど炭酸塩；水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムなどの水酸化物；塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化鉄などの塩化物；ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウムなどのケイ酸塩；りん酸アルミニウムなどのりん酸塩などが挙げられる。これらの硬化促進剤は単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

前記水性無機コーティング剤は、上記の骨材、結合剤などを混合して調製してもよいが、市販のものを用いることもできる。

前記水性無機コーティング剤を基材に塗工する方法は特に限定されず、通常の塗料と同様の塗装方法を採用することができる。塗装方法としては、例えば、エアースプレー、エアレススプレー、ディッピング、刷毛塗りなどの方法が挙げられる。そして、基材に塗装された水性無機コーティング剤を、乾燥・焼成することによりプレコート層を形成できる。なお、水性無機コーティング剤の乾燥・焼成は、用いられる結合剤の種類などによって、脱離成分の脱離が終了するように、適宜調整すればよいが、通常１００℃〜５００℃で、０．１時間〜２４時間乾燥・焼成すればよい。

前記プレコート層の厚みは１μｍ以上が好ましく、より好ましくは５μｍ以上、さらに好ましくは１０μｍ以上であり、５００μｍ以下が好ましく、より好ましくは２５０μｍ以下、さらに好ましくは１００μｍ以下である。プレコート層の厚みが１μｍ以上であれば、基材を十分にプレコートすることができ、付着膜の除去がより容易となる。また、プレコート層の厚みが５００μｍ以下であれば、成膜装置用部品が昇降温された際にも、プレコート層がより剥離しにくくなり、水性無機コーティング剤の塗工回数を低減することができ、塗工コストが減少する。

本発明において、前記基材の線熱膨張率（α₁）と前記プレコート層の線熱膨張率（α₂）との差（│α₁−α₂│）が１８×１０^-6／℃以下である。前記線熱膨張の差（│α₁−α₂│）が上記範囲内であれば、昇降温に対してプレコート層が安定となり、成膜装置用部品が繰返し加熱、冷却されてもプレコート層が剥離しにくくなる。前記線熱膨張率の差（│α₁−α₂│）は、１５×１０^-6／℃以下が好ましく、より好ましくは１３×１０^-6／℃以下である。

前記水性無機コーティング剤を塗布乾燥して形成されたプレコート層の基材に対する接着強度、すなわち、プレコート層が形成された後、水および／または水蒸気などによる処理を施す前の接着強度は１０Ｎ／ｍｍ²超であることが好ましく、より好ましくは１２Ｎ／ｍｍ²以上、さらに好ましくは１５Ｎ／ｍｍ²以上である。プレコート層の基材に対する接着強度が１０Ｎ／ｍｍ²超であれば、成膜装置用部品を備えた成膜装置を用いて成膜を行う際に、成膜装置用部品に形成された付着膜が、プレコート層とともに脱離することがより抑制される。

成膜装置用部品に煮沸処理を施した後のプレコート層の基材に対する接着強度は１０Ｎ／ｍｍ²以下であることが好ましく、より好ましくは８Ｎ／ｍｍ²以下、さらに好ましくは５Ｎ／ｍｍ²以下である。成膜装置用部品に煮沸処理を施した後のプレコート層の基材に対する接着強度が１０Ｎ／ｍｍ²以下であれば、成膜装置用部品に形成された付着膜を除去する際に、より容易に付着膜を除去できる。なお、水性無機コーティング剤を塗布乾燥して形成されたプレコート層の基材に対する接着強度、および、成膜装置用部品に煮沸処理を施した後のプレコート層の基材に対する接着強度の測定方法については、後述する。

前記プレコート層は、成膜装置用部品に対して、４５０℃の雰囲気に１時間放置した後、２５℃まで放冷するという熱処理を施したとき、当該熱処理を１０回繰り返しても、基材から剥離しないことが好ましい。このようにプレコート層が耐熱性に優れていれば、本発明の成膜装置用部品が、成膜過程において高温に曝された場合にプレコート層が剥離することがより抑制される。また、上記熱処理を１０回施した後のプレコート層の基材に対する接着強度は１０Ｎ／ｍｍ²超であることが好ましい。

前記プレコート層は、成膜装置用部品を圧力１．０Ｐａ以下の真空下においても基材から剥離しないものであることが好ましい。このようにプレコート層が耐真空性に優れていれば、本発明の成膜装置用部品が、成膜過程において高真空下に曝された場合にプレコート層が剥離することがより抑制される。前記プレコート層は、圧力０．１Ｐａ以下の真空下においても剥離しないことがより好ましく、圧力０．０１Ｐａ以下の真空下においても剥離しないことがさらに好ましい。

プレコート層の線熱膨張率、基材に対する接着強度などは、前記骨材、結合剤などの配合量を適宜変更することにより調整できる。

本発明の成膜装置用部品を構成する多孔質溶射層について説明する。前記多孔質溶射層は、溶射により形成された多孔質構造を有する層である。本発明では、プレコート層上に多孔質構造を有する多孔質溶射層が形成されているため、成膜装置用部品を水および／または水蒸気により処理する際に、プレコート層への水などの到達経路が増加する。

この点について、図１および図２を参照して説明する。図１は、本発明の成膜装置用部品における、プレコート層への水の浸透経路を示す断面模式図である。図２は、多孔質溶射層が形成されていない場合における、プレコート層への水の浸透経路を示す断面模式図である。なお、図１および図２において、矢印は水の浸透経路を示している。

図２に示すように、基材２にプレコート層３を形成しただけの成膜装置用部品では、プレコート層３の全体を覆うように付着膜７が形成されてしまうと、プレコート層３への水および／または水蒸気の浸透経路は、成膜装置用部品の側面部に露出する部分のみとなる。従って、プレコート層３の全体を覆うように付着膜７が形成されてしまうと、水および／または水蒸気により処理する際に、プレコート層３全体に水などが浸透するのに長時間を要することとなる。

これに対して、本発明の成膜装置用部品では、図１に示すように、プレコート層３上に多孔質構造を有する多孔質溶射層４が形成されている。そのため、多孔質溶射層４の全体を覆うように付着膜７が形成されてしまった場合でも、水および／または水蒸気により処理する際に、多孔質溶射層４の空孔を通じて、水などがプレコート層３の全体へと浸透することができる。これにより、多孔質溶射層４の全体を覆うように付着膜７が形成されてしまった場合でも、水および／または水蒸気により処理する際に、短時間でプレコート層３全体に水などが浸透するため、作業時間を短縮することができる。

多孔質溶射層を形成する溶射材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム、鉄、銅、ステンレス鋼、チタン、ニッケル、クロムなどの金属およびそれらの合金などを用いることができる。これらの中でも、前記基材と同じ材料あるいは基材の材料と線熱膨張率が近いものが好ましい。

前記溶射材料の線熱膨張率（α₃）と前記プレコート層の線熱膨張率（α₂）との差（│α₃−α₂│）は１８×１０^-6／℃以下が好ましく、より好ましくは１５×１０^-6／℃以下、さらに好ましくは１３×１０^-6／℃以下である。前記線膨張率の差（│α₃−α₂│）が、１８×１０^-6／℃以下であれば、昇降温に対してプレコート層が安定となり、成膜装置用部品が繰返し加熱、冷却されてもプレコート層と溶射層との間での剥離が生じにくくなる。

前記多孔質溶射層の厚みは、１０μｍ以上が好ましく、より好ましくは５０μｍ以上、さらに好ましくは１００μｍ以上であり、５００μｍ以下が好ましく、より好ましくは３００μｍ以下、さらに好ましくは１５０μｍ以下である。多孔質溶射層の厚みが１０μｍ以上であれば、プレコート層表面を十分に被覆することができ、付着膜の除去がより容易となる。また、多孔質溶射層の厚みが５００μｍ以下であれば、成膜装置用部品に定められているクリアランス（例えば、対象物を保持する部品とチャンバー内壁とのクリアランスなど）を確保することができる。

前記多孔質溶射層の空孔率は、３％以上が好ましく、より好ましくは５％以上、さらに好ましくは１０％以上であり、７０％以下が好ましく、より好ましくは６０％以下、さらに好ましくは５０％以下である。多孔質溶射層の空孔率が３％以上であれば、付着膜形成後に水および／または水蒸気によりプレコート層を処理する際に、水、水蒸気がプレコート層全体に速やかに浸透し、付着膜の除去がより容易となる。また、多孔質溶射層の空孔率が７０％以下であれば、多孔質溶射層の強度が向上し、成膜装置用部品からの多孔質溶射層の剥離をより抑制することができる。なお、多孔質溶射層の空孔率は、多孔質溶射層の厚み、溶射による質量増加量および溶射材の密度より算出することができる。

前記多孔質溶射層を形成する方法は特に限定されず、例えば、アーク溶射、プラズマ溶射などの電気式溶射；溶棒式フレーム溶射、溶線式フレーム溶射、粉末式フレーム溶射、爆発溶射などのガス式溶射などが挙げられる。なお、溶射条件については、形成する多孔質溶射層の厚みや空孔率などに応じて、電流、電圧、ガス流量、圧力、溶射距離、ノズル径、材料供給量などを適宜調整すればよい。

次に、本発明の付着膜の除去方法について説明する。

本発明の付着膜の除去方法は、前記成膜装置用部品に形成された付着膜の除去方法であって、付着膜形成後に、水および／または水蒸気によりプレコート層を処理した後、付着膜を除去することを特徴とする。

すなわち、本発明の付着膜の除去方法は、プレコート層を水および／または水蒸気で処理することによって、プレコート層の基材に対する接着強度を低下させた後に、プレコート層と共に付着膜を除去する。これにより、プレコート層は基材から容易に剥離できるため、基材を磨耗させることなく、付着膜の除去を短時間で容易に行うことができる。

前記水および／または水蒸気によりプレコート層を処理する方法は、プレコート層の接着強度を低下させることができる方法であれば、特に限定されない。水で処理する方法としては、例えば、水に浸漬して０．１時間〜２４時間放置する方法、水に浸漬して１分間〜１２０分間煮沸する方法などが挙げられる。水蒸気で処理する方法としては、例えば、１分間〜１２０分間水蒸気に曝す方法などが挙げられる。これらの中でも、水で処理する方法が好ましく、特に、水に浸漬して１分間〜１２０分間煮沸する方法が好適である。

前記のいずれかの方法によりプレコート層を処理した後、付着膜を除去する方法としては、特に限定されないが、基材の磨耗を抑制できる方法が好ましい。前記付着膜を除去する方法としては、例えば、水や熱水などに浸漬させた状態で超音波を１分間〜１２０分間照射する方法；圧力７０ＭＰａ〜１５０ＭＰａのウォーターガンを用いて除去する方法；圧力０．３ＭＰａ〜０．６ＭＰａのスチームガンを用いて除去する方法；木槌などを用いて物理的な衝撃により剥離する方法などが挙げられる。これらの中でも、水や熱水などに浸漬させた状態で超音波を１分間〜１２０分間照射する方法が好適である。

本発明の付着膜の除去方法によって付着膜を除去された基材は、再度プレコート層を形成することにより、再利用が可能である。

本発明の成膜装置用部品は、例えば、蒸着法、スパッタリング法などの物理的気相成長法（ＰＶＤ法）や、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）により薄膜を形成する真空成膜装置に用いることができ、特に、真空蒸着装置、スパッタリング装置に好適である。

また、本発明の成膜装置用部品の具体例としては、例えば、ＦＰＤ（Flat Panel Display）保持用フレーム、自動車部品保持用フレームなどが挙げられる。

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、下記実施例によって限定されるものではなく、前・後記の趣旨に適合しうる範囲で適宜変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

［評価方法］
１．線熱膨張率
基材、プレコート層および多孔質溶射層の線熱膨張率は、熱機械分析装置（Ｂｒｕｋｅｒ ＡＸＳ社製、「ＴＭＡ４０００ＳＡ」）を用いて測定した。
なお、基材はφ５ｍｍ×５ｍｍに切り出して試験片を作製し、プレコート層は、φ５ｍｍ×５ｍｍの型枠に水性無機コーティング剤を注入し、乾燥、焼成後、型枠を取り外して試験片を作製した。また、多孔質溶射層は、溶射に用いる線材（φ４．６ｍｍ）を長さ５ｍｍで切り取り試験片とした。

２．多孔質溶射層の空孔率
試験片の寸法（縦、横）および溶射前後の試験片厚みから多孔質溶射層の体積を求めた。なお、試験片の寸法（縦、横）についてはノギスを用いて測定し、厚みについてはマイクロメータを用いて測定した。また、溶射前後の試験片の質量を測定して、多孔質溶射層の質量を求めた。多孔質溶射層の空孔率を、下記式（１）により求めた。

３．水性無機コーティング剤を塗布乾燥して形成されたプレコート層の接着強度
図３に示すように、基材２と水性無機コーティング剤を塗布乾燥して形成されたプレコート層３と多孔質溶射層４からなる成膜装置用部品１にＳＵＳ薄板５（５ｍｍ×７０ｍｍ×０．２ｍｍ）を、接着剤（東亞合成社製、「アロンアルファ（登録商標）」）を用いて、接着面６が５ｍｍ×１０ｍｍとなるように接着して試験片を作製した。ここで、図３中のＸ、ＹおよびＺは、それぞれ成膜装置用部品１、ＳＵＳ薄板５および接着面６の長さを示しており、Ｘ＝４０ｍｍ、Ｙ＝７０ｍｍ、Ｚ＝１０ｍｍである。
得られた試験片について、万能試験機（東京試験機社製、小型卓上試験機「ＬＳＣ−１／３０−２」）を用いて引張せん断試験を行い、ＳＵＳ薄板が成膜装置用部品から剥離する際の応力（破断応力）を測定し、これをプレコート層の基材に対する接着強度とした。なお、測定条件は、図３に矢印Ａで示す方向を引張方向とし、試験機の下部チャックに成膜装置用部品１、上部チャックにＳＵＳ薄板５を固定し、引張速度を３０ｍｍ／ｍｉｎとした。
なお、ＳＵＳ薄板と接着剤との界面で剥離が発生した場合、プレコート層の基材に対する接着強度は１０Ｎ／ｍｍ²超とした。

４．煮沸処理後の接着強度
基材にプレコート層および多孔質溶射層が形成された成膜装置用部品を水に浸漬し、約１００℃で１０分間煮沸処理した。
この煮沸処理後の成膜装置用部品について、上記「３．接着強度」と同様にして、プレコート層の基材に対する接着強度を測定した。

５．耐熱性試験
水および／または水蒸気による処理が施されていない成膜装置用部品に対して、４５０℃に保持した電気炉内にて１時間放置した後、電気炉から取り出し室温（２５℃）環境で２５℃まで放冷するという熱処理を、１０回施した。１０回の熱処理を終えた後、上記「２．接着強度」と同様にして、プレコート層の基材に対する接着強度を測定した。
そして、接着強度が１０Ｎ／ｍｍ²超（すなわち、ＳＵＳ薄板と接着剤との界面で剥離が発生した場合）を「○」；熱処理後に、プレコート層および／または多孔質溶射層が基材から剥離している場合、または、接着強度が１０Ｎ／ｍｍ²以下の場合を「×」と評価した。

６．耐真空性試験
成膜装置用部品を真空チャンバーに入れて、真空チャンバー内の圧力を１．０×１０^-5Ｐａまで低下させ、６０分間保持した。その後、真空チャンバー内の減圧を解除し、成膜装置用部品を目視にて観察し、プレコート層が基材から剥離しているかを確認した。そして、プレコート層が全く剥離していないものを「○」、一部のプレコート層が剥離しているものを「×」と評価した。

［成膜装置用部品の作製］
製造例１
基材としてのＡｌ試験片（４ｃｍ四方、厚さ２ｍｍ）に、ＷＡ＃１００による表面ブラスト処理を施した。前記基材のブラスト処理を施した面に、骨材として珪石６０質量部、結合剤としてコロイダルシリカ１２質量部、溶媒として水２８質量部を含有する水性無機コーティング剤を、ピースガン（明治機械製作所製、「ＭＰ−３」）を用いてスプレー塗布した。塗装した水性無機コーティング剤を、１５０℃で１時間乾燥させプレコート層（厚み２０μｍ）を形成した。

次に、前記プレコート層上に、ガスフレーム式ワイヤー溶射装置（コーケン・テクノ社製、「Ｍ−７型」）を用いて、多孔質溶射層（厚み１５０μｍ；空孔率４０％）を形成し、成膜装置用部品Ｎｏ．１を得た。

なお、溶射条件は、線材として純Ａｌワイヤー（φ４．６ｍｍ）を使用し、火炎温度を２５００℃〜３０００℃とし、被溶射物までの距離を１００ｍｍ〜１５０ｍｍとした。得られた成膜装置用部品Ｎｏ．１について、プレコート層の接着強度の測定、耐熱性試験および耐真空性試験を行った。結果を表１に示した。

製造例２
水性無機コーティング剤を、骨材として、霞石閃長岩４２質量部、アルミナ５質量部、クロムチタンイエロー４質量部、非晶質シリカ２質量部、酸化コバルト４質量部、結合剤としてアクリル酸系ポリマー３質量部、溶媒として水３５質量部、硬化促進剤として水酸化カリウム５質量部を含有する水性無機コーティング剤に変更したこと以外は製造例１と同様にして、成膜装置用部品Ｎｏ．２を得た。得られた成膜装置用部品Ｎｏ．２について、プレコート層の接着強度の測定、耐熱性試験および耐真空性試験を行った。結果を表１に示した。

製造例３
水性無機コーティング剤を、骨材として、窒化硼素１２質量部、黒鉛１質量部、結合剤として水溶性アクリル樹脂５質量部、溶媒として水６４質量部、ブチルジグリコール３質量部、硬化促進剤として珪酸カリウム１５質量部を含有する水性無機コーティング剤に変更したこと以外は製造例１と同様にして、成膜装置用部品Ｎｏ．３を得た。得られた成膜装置用部品Ｎｏ．３について、プレコート層の接着強度の測定、耐熱性試験および耐真空性試験を行った。結果を表１に示した。

製造例４
水性無機コーティング剤を、骨材として、シリカ４６質量部、複合酸化物系顔料（Ｆｅ₂Ｏ₃／Ｃｒ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂）８質量部、非晶質シリカ３質量部、溶媒として水３３質量部、エチルアルコール３質量部、硬化促進剤としてりん酸アルミニウム７質量部を含有する水性無機コーティング剤に変更したこと以外は製造例１と同様にして、成膜装置用部品Ｎｏ．４を得た。得られた成膜装置用部品Ｎｏ．４について、プレコート層の接着強度の測定、耐熱性試験および耐真空性試験を行った。結果を表１に示した。

製造例５
多孔質溶射層を形成しなかったこと以外は製造例１と同様にして、成膜装置用部品Ｎｏ．５を得た。得られた成膜装置用部品Ｎｏ．５について、プレコート層の接着強度の測定、耐熱性試験および耐真空性試験を行った。結果を表１に示した。

製造例６
多孔質溶射層を形成しなかったこと以外は製造例２と同様にして、成膜装置用部品Ｎｏ．６を得た。得られた成膜装置用部品Ｎｏ．６について、プレコート層の接着強度の測定、耐熱性試験および耐真空性試験を行った。結果を表１に示した。

製造例７
多孔質溶射層を形成しなかったこと以外は製造例３と同様にして、成膜装置用部品Ｎｏ．７を得た。得られた成膜装置用部品Ｎｏ．７について、プレコート層の接着強度の測定、耐熱性試験および耐真空性試験を行った。結果を表１に示した。

製造例８
水性無機コーティング剤を、骨材として窒化アルミニウム、結合剤として水ガラスを含有する水性無機コーティング剤に変更したこと、および多孔質溶射層を形成しなかったこと以外は製造例１と同様にして、成膜装置用部品Ｎｏ．８を得た。得られた成膜装置用部品Ｎｏ．８について、プレコート層の接着強度の測定、耐熱性試験および耐真空性試験を行った。結果を表１に示した。

［薄膜の形成］
得られた成膜装置用部品Ｎｏ．１〜８およびＡｌ試験片（製造例１と同様にブラスト処理を施したもの）に対して、ＵＢＭＳスパッタ装置（神戸製鋼所製、「ＵＢＭＳ５０３」）を用いてスパッタリングによりＡｌ層（付着膜）を形成した。Ａｌ層は、成膜装置用部品Ｎｏ．１〜８については、プレコート層の上面に形成し、Ａｌ試験片については、ブラスト処理を施した面に形成した。

［付着膜の除去］
Ａｌ層（付着膜）を形成した成膜装置用部品Ｎｏ．１〜８およびＡｌ試験片を、水を入れたビーカー内にて１０分間煮沸した。次に、煮沸処理後の成膜装置用部品Ｎｏ．１〜８およびＡｌ試験片を５５℃の温水中に浸漬させた状態で、超音波洗浄器（アズワン社製、「ＵＳ−３Ａ」）を用いて超音波を１０分間照射（周波数４０ｋＨｚ）した。
超音波を照射した後、成膜装置用部品Ｎｏ．１〜８およびＡｌ試験片を目視にて観察し、付着膜が除去されているかどうかを確認し、以下の基準で評価した。
○：完全に剥離、若しくは、剥離しかかっており容易に除去できる。
×：処理前と同じ状態で、容易に除去できない。

成膜装置用部品Ｎｏ．１〜３は、基材と、水性無機コーティング剤から形成されたプレコート層と前記プレコート層上に形成された多孔質溶射層を有し、前記基材の線熱膨張率（α₁）と前記プレコート層の線熱膨張率（α₂）との差（│α₁−α₂│）が１８×１０^-6／℃以下である場合である。これらの成膜装置用部品Ｎｏ．１〜３では、プレコート層は耐熱性および耐真空性に優れており、且つ、煮沸処理後に、水中で超音波を照射するだけで付着膜を容易に除去することができた。

成膜装置用部品Ｎｏ．４は、線熱膨張率の差（│α₁−α₂│）が１８×１０^-6／℃以下であり、プレコート層は耐熱性および耐真空性に優れている。しかし、煮沸処理後の接着強度が１０Ｎ／ｍｍ²超であり、煮沸処理後に水中で超音波を照射しても付着膜を除去することができなかった。

成膜装置用部品Ｎｏ．５〜７は、上記成膜装置用部品Ｎｏ．１〜３に対する、多孔質溶射層を形成していない場合の比較例である。これらの成膜装置用部品Ｎｏ．５〜７では、同様の水性無機コーティング剤を用いた成膜装置用部品Ｎｏ．１〜３に比べて、煮沸処理後の接着強度が高くなっている。すなわち、多孔質溶射層を有する成膜装置用部品Ｎｏ．１〜３は、多孔質溶射層を有さない場合よりも、水および／または水蒸気による処理において、より短時間でプレコート層の接着強度を低下させることができることがわかる。

成膜装置用部品Ｎｏ．８は、線熱膨張率の差（│α₁−α₂│）が１８×１０^-6／℃超の場合であるが、線熱膨張率差が大きすぎるため、熱処理を１０回施した際に、プレコート層が基材から剥離してしまった。
Ａｌ試験片では、煮沸処理後に、水中で超音波を照射しても付着膜を除去することはできなかった。

本発明の成膜装置用部品は、スパッタリング装置などの成膜装置に好適に用いられる。

１：成膜装置用部品、２：基材、３：プレコート層、４：多孔質溶射層、５：ＳＵＳ薄板、６：接着面、Ａ：引張方向、Ｘ：成膜装置用部品の長さ、Ｙ：ＳＵＳ薄板の長さ、Ｚ：接着面の長さ

Claims (7)

1. 基材と、前記基材に形成されたプレコート層と、前記プレコート層上に形成された多孔質溶射層を有する成膜装置用部品であって、
   前記プレコート層が、水性無機コーティング剤から形成されたものであり、前記基材の線熱膨張率（α₁）と前記プレコート層の線熱膨張率（α₂）との差（│α₁−α₂│）が１８×１０^-6／℃以下であることを特徴とする成膜装置用部品。
2. 前記水性無機コーティング剤が、骨材（顔料を含む）として、珪石、霞石閃長岩、シリカ、アルミナ、非晶質シリカおよび窒化硼素よりなる群から選択される少なくとも１種を含有するものである請求項１に記載の成膜装置用部品。
3. 前記水性無機コーティング剤が、結合剤として、コロイダルシリカ、水溶性アクリル樹脂、アクリル酸系ポリマーおよび水ガラスよりなる群から選択される少なくとも１種を含有するものである請求項１または２に記載の成膜装置用部品。
4. 前記水性無機コーティング剤を塗布乾燥して形成されたプレコート層の基材に対する接着強度が１０Ｎ／ｍｍ²超であり、且つ、煮沸処理を施した後のプレコート層の基材に対する接着強度が１０Ｎ／ｍｍ²以下である請求項１〜３のいずれか一項に記載の成膜装置用部品。
5. 前記プレコート層が、４５０℃の雰囲気に１時間放置した後、２５℃まで放冷する熱処理を１０回施しても、基材から剥離しないものである請求項１〜４のいずれか一項に記載の成膜装置用部品。
6. 前記プレコート層が、圧力１．０Ｐａ以下の真空下においても基材から剥離しないものである請求項１〜５のいずれか一項に記載の成膜装置用部品。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の成膜装置用部品に形成された付着膜の除去方法であって、
   付着膜形成後に、水および／または水蒸気によりプレコート層を処理した後、付着膜を除去することを特徴とする付着膜の除去方法。