JP2013181238A - Method of blackening white thermally sprayed fluoride film, and member coated with thermally sprayed fluoride film having black layer on surface thereof - Google Patents

Method of blackening white thermally sprayed fluoride film, and member coated with thermally sprayed fluoride film having black layer on surface thereof Download PDF

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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of reforming a surface of a thermally sprayed fluoride film excellent in corrosion resistance and plasma erosion resistance, and to provide a member coated with a thermally sprayed film having a blackened layer where an industrial design, letters, numerals, a trademark and the like are drawn on the surface of a white thermally sprayed film by applying a blackening technique.SOLUTION: A white thermally sprayed fluoride film is formed on a surface of a substrate by an atmospheric plasma thermal spray method, a vacuum plasma thermal spray method, or high speed flame thermal spray, and thereafter plasma of a F gas or an inert gas comprising F, such as N, Ar, He, and Ne, is generated on the surface of the thermally sprayed film to generate at least one of gas ions selected from ionized F, N, (F+N), (F+Ar), (F+He), (F+Ne)and the like to inject thereinto, whereby a F component is added to the surface of the film, and at the same time the surface of the white thermally sprayed fluoride film is blackened.

Description

本発明は、白色フッ化物溶射皮膜の黒色化方法および表面に黒色層を有するフッ化物溶射皮膜被覆部材に関し、特に、腐食性の強いハロゲンガスやその化合物の雰囲気中に曝さるだけでなく、ときにはハロゲンガスのプラズマエッチング作用の影響を受ける環境で使用されるような部材について、その表面に耐食性と耐プラズマエッチング性に優れる黒色層を設けてなるフッ化物溶射皮膜被覆部材と、黒色化の方法に関する提案である。   The present invention relates to a method for blackening a white fluoride sprayed coating and a fluoride sprayed coating coated member having a black layer on the surface, and in particular, it is not only exposed to an atmosphere of highly corrosive halogen gas or its compound, but sometimes Regarding a member used in an environment affected by the plasma etching action of a halogen gas, a fluoride sprayed coating member having a black layer having excellent corrosion resistance and plasma etching resistance on the surface thereof, and a blackening method It is a proposal.

基材表面の耐食性や耐熱性、耐摩耗性を補うとともに、皮膜外観(表面)の美感を向上させることを目的として、従来、各種の表面処理技術が開発され、多くの産業分野で採用されている。その一つに溶射法がある。   Various surface treatment technologies have been developed and used in many industrial fields for the purpose of supplementing the corrosion resistance, heat resistance, and wear resistance of the substrate surface and improving the appearance of the film appearance (surface). Yes. One of them is a thermal spraying method.

溶射法は、ArやHなどのガスプラズマ炎または炭化水素の燃焼炎などを用いて、金属(以下、「合金」を含めて金属という)やセラミックス、サーメットなどの粒子を、軟化もしくは溶融した状態にして被処理基材表面に吹き付け、堆積させることにより、膜状にする表面処理技術である。この方法は、熱によって軟化したり溶融する材料であれば、ガラスやプラスチックをはじめとして、融点の高いタングステン(融点3,387℃)やタンタル(融点2,996℃)などの金属はもとより、A1(融点2,015℃)やMgO(融点2,800℃)などの酸化物系セラミックスでも成膜することが可能であり、皮膜材料種の選択自由度が非常に高いという特徴がある。このため、溶射皮膜は、表面処理技術の1つとして、多くの産業分野において採用されている。 The thermal spraying method uses a gas plasma flame such as Ar or H 2 or a hydrocarbon combustion flame to soften or melt particles of metal (hereinafter referred to as “metal” including “alloy”), ceramics, cermet, etc. This is a surface treatment technique for forming a film by spraying and depositing on the surface of the substrate to be treated. In this method, as long as the material is softened or melted by heat, not only glass and plastic but also metals such as tungsten (melting point 3,387 ° C.) and tantalum (melting point 2,996 ° C.) having a high melting point, A1 It is also possible to form a film with oxide ceramics such as 2 O 3 (melting point: 2,015 ° C.) and MgO (melting point: 2,800 ° C.), and the feature is that the degree of freedom in selecting the type of coating material is very high. . For this reason, the thermal spray coating is adopted in many industrial fields as one of the surface treatment techniques.

ところで、上述した溶射皮膜被覆部材が、半導体加工装置用部材、特にハロゲンやハロゲン化合物が存在する環境下でプラズマ処理されたり、プラズマ処理によって発生する微細なパーティクルを洗浄除去することが必要となる半導体加工装置の分野において使用される場合、以下に説明するような表面処理が好ましく、そのための従来技術についても幾つかの提案がある。   By the way, the above-mentioned sprayed coating covering member is a semiconductor processing device member, particularly a semiconductor in which it is necessary to clean and remove fine particles generated by the plasma processing in an environment where halogen or a halogen compound exists. When used in the field of processing equipment, surface treatment as described below is preferable, and there are some proposals for the prior art for that purpose.

即ち、半導体加工および液晶の製造プロセスに使用されるドライエッチヤー、CVD、PVDなどの加工装置類では、シリコンやガラスなどの基板回路の高集積化に伴う微細加工とその精度向上の必要性から、加工環境として一段と高い清浄性が求められるようになってきた。その一方で、微細加工用の各種プロセスにおいては、フッ化物、塩化物をはじめとする腐食性の強い有害ガスあるいは水溶液が用いられるため、これらのプロセスで使用されている部材類は、腐食損耗の速度が速く、その結果として、腐食生成物の発生とその飛散による二次的な環境汚染による半導体加工製品の不良率の増加や生産効率の低下が懸念されている。   In other words, in processing equipment such as dry etcher, CVD, PVD, etc. used in semiconductor processing and liquid crystal manufacturing processes, it is necessary to perform microfabrication and increase accuracy with high integration of substrate circuits such as silicon and glass. As a processing environment, higher cleanliness has been demanded. On the other hand, since various corrosive harmful gases such as fluoride and chloride or aqueous solutions are used in various processes for microfabrication, the components used in these processes are subject to corrosion wear. As a result, there is a concern about an increase in the defective rate of semiconductor processed products and a decrease in production efficiency due to secondary environmental pollution caused by generation and scattering of corrosion products.

特に、半導体デバイスは、SiやGa、As、Pなどからなる化合物半導体を主体としたものであり、その製造工程の多くは真空中もしくは減圧中で処理されるドライプロセスであって、これらの環境中において、各種の成膜、不純物の注入、エッチング、アッシング、洗浄などの処理が繰り返される。このようなドライプロセスに属する装置としては、酸化炉、CVD装置、PVD装置、エピタキシャル成長装置、イオン注入装置、拡散炉、反応性イオンエッチング装置およびこれらの装置に付属している配管、給排気ファン、真空ポンプ、バルブ類などの部材、部品があり、これらの装置類では、BF、PF、PF、NF、WF、HFなどのフッ化物、BC1、PC1、PC1、POC1、AsC1、SnC1、SnCl、TiC1、SiHC1、SiC1、HCl、C1などの塩化物、HBrなどの臭化物その他のハロゲン化物、さらにはNH、CHFなどの、腐食性の強い薬剤およびガスが使用されることがある。 In particular, the semiconductor device is mainly composed of a compound semiconductor composed of Si, Ga, As, P, etc., and many of the manufacturing processes are dry processes that are processed in a vacuum or a reduced pressure. Various processes such as film formation, impurity implantation, etching, ashing, and cleaning are repeated. As an apparatus belonging to such a dry process, an oxidation furnace, a CVD apparatus, a PVD apparatus, an epitaxial growth apparatus, an ion implantation apparatus, a diffusion furnace, a reactive ion etching apparatus, piping attached to these apparatuses, a supply / exhaust fan, There are members and parts such as vacuum pumps and valves. In these devices, fluorides such as BF 3 , PF 3 , PF 6 , NF 3 , WF 3 and HF, BC1 3 , PC1 3 , PC1 5 , POC1 3 , AsC1 3 , SnC1 3 , SnCl 4 , TiC1 4 , chlorides such as SiH 2 C1 2 , SiC1 4 , HCl, C1 2 , bromides and other halides such as HBr, and also NH 3 , CH 3 F, etc. Corrosive chemicals and gases may be used.

また、前記ドライプロセスでは、反応の活性化と加工精度向上のため、しばしばプラズマ(低温プラズマ)が用いられる。それはプラズマ使用環境中において、ハロゲン化物は、腐食性の強い原子状またはイオン化したFやCl、Br、Iとなって半導体素材の微細加工に大きな効果を発揮するからである。その一方で、プラズマ処理(特にプラズマエッチング処理)された半導体素材の表面からは、エッチング処理によって削りとられた微細なSiO、Si、Si、Wなどのパーティクルが環境中に浮遊し、これらが加工中あるいは加工後のデバイスの表面に付着してその品質を著しく低下させる問題がある。 In the dry process, plasma (low temperature plasma) is often used to activate the reaction and improve processing accuracy. This is because in an environment where plasma is used, the halide becomes a highly corrosive atomic or ionized F, Cl, Br, or I, and exerts a great effect on fine processing of a semiconductor material. On the other hand, fine particles of SiO 2 , Si 3 N 4 , Si, W, and the like that are removed by the etching process float from the surface of the semiconductor material subjected to the plasma process (particularly plasma etching process) in the environment. There is a problem that these materials adhere to the surface of the device during or after processing and the quality thereof is significantly reduced.

これらの対策の一つとして、従来、アルミニウム陽極酸化物(アルマイト)による表面処理が提案されている。その他、A1やA1・TiO、Yなどの酸化物をはじめ、周期律表IIIa族金属の酸化物を溶射法や蒸着法(CVD法、PVD法)などによって、装置用部材の表面に被覆したり、また、焼結材として利用する技術が知られている(特許文献1〜5)。 As one of these countermeasures, surface treatment with aluminum anodic oxide (alumite) has been proposed. In addition, oxides such as A1 2 O 3 , A1 2 O 3 .TiO 2 , Y 2 O 3, etc., and oxides of Group IIIa metals of the periodic table are sprayed or deposited (CVD, PVD). Techniques for coating the surface of a device member or using it as a sintered material are known (Patent Documents 1 to 5).

さらに最近では、Y、Y−A1溶射皮膜の表面をレーザビームや電子ビームを照射して該溶射皮膜の表面を再溶融することによって、耐プラズマエロージョン性を向上させる技術も知られている(特許文献6〜9)。一方、高性能半導体加工・製造環境の清浄度を高めるために、Y溶射皮膜に代えて、YF(フッ化イットリウム)を成膜状態で適用することで、耐プラズマエロージョン性を向上させる技術もある。例えば、YAGなどの焼結体をはじめ周期律表IIIa族元素の酸化物の表面に、YF膜を被覆したり(特許文献10〜11)、YやYb、YFなどの混合物を成膜材料とする方法(特許文献12〜13)、あるいはYFそのものを成膜材料として溶射法によって被覆形成する方法(特許文献14〜15)などの提案がそれである。 More recently, plasma erosion resistance has been improved by irradiating the surface of the Y 2 O 3 , Y 2 O 3 -A1 2 O 3 sprayed coating with a laser beam or electron beam to remelt the surface of the sprayed coating. The technique to make is also known (patent documents 6 to 9). On the other hand, in order to improve the cleanliness of high-performance semiconductor processing / manufacturing environment, plasma erosion resistance is improved by applying YF 3 (yttrium fluoride) in the form of film instead of Y 2 O 3 sprayed coating. There is also technology to make it. For example, the surface of an oxide of a group IIIa element in the periodic table including a sintered body such as YAG is coated with a YF 3 film (Patent Documents 10 to 11), Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 , YF 3 The proposals include a method using a mixture such as the above (Patent Documents 12 to 13), or a method of forming a coating by a thermal spraying method using YF 3 itself as a film forming material (Patent Documents 14 to 15).

特公平6−36583号公報Japanese Patent Publication No. 6-36583 特開平9−69554号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-69554 特開2001−164354号公報JP 2001-164354 A 特開平11−80925号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-80925 特開2007−107100号公報JP 2007-107100 A 特開2005−256093号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-256093 特開2005−256098号公報JP 2005-256098 A 特開2006−118053号公報JP 2006-118053 A 特開2007−217779号公報JP 2007-217779 A 特開2002−293630号公報JP 2002-293630 A 特開2002−252209号公報JP 2002-252209 A 特開2008−98660号公報JP 2008-98660 A 特開2005−243988号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-243988 特開2004−197181号公報JP 2004-197181 A 特開2002―037683号公報JP 2002-037683 A 特開2007−115973号公報JP 2007-115973 A

日本溶射協会監修誌「溶射技術vol.26 No.2/3 2007年1月31日発行18頁〜25頁コールドスプレーの概要と研究・開発の動向」Journal of Japan Thermal Spray Association, “Spraying technology vol.26 No.2 / 3, published on January 31, 2007, pages 18-25, overview of cold spray and trends in research and development”

本発明では特に、従来溶射法によって形成された白色フッ化物皮膜が有している欠点を改善し、フッ化物溶射皮膜特有の優れた耐ハロゲン腐食性と耐プラズマエロージョン性等を阻害することなく、該溶射皮膜表面の黒色化を実現する方法と、そうした部材を提供することにある。   In the present invention, in particular, the disadvantages of the white fluoride film formed by the conventional thermal spraying method are improved, without disturbing the excellent halogen corrosion resistance and plasma erosion resistance characteristic of the fluoride spray coating, It is an object of the present invention to provide a method for realizing blackening of the surface of the sprayed coating and such a member.

これに対し、前記特許文献14に開示されている不活性ガスのプラズマジェットや炭化水素ガス、灯油などの化石燃料の燃焼フレーム等を熱源とする溶射法で成膜すると、次のような現象が起こる。   On the other hand, when a film is formed by a thermal spraying method using a combustion flame of a fossil fuel such as an inert gas plasma jet, hydrocarbon gas, kerosene or the like disclosed in Patent Document 14, the following phenomenon occurs. Occur.

(1)プラズマジェットを熱源とする溶射法では、高温のジェット中を飛行するフッ化物粒子が、5000℃〜7000℃の高温環境に曝され、また燃焼フレーム中であっても2000℃〜2800℃の高温雰囲気下にあるため、いずれの熱源中にあってもフッ化物粒子の一部が熱分解反応と酸化反応を誘発して、Fガスを放出する。 (1) In the thermal spraying method using a plasma jet as a heat source, fluoride particles flying in a high temperature jet are exposed to a high temperature environment of 5000 ° C. to 7000 ° C., and 2000 ° C. to 2800 ° C. even in a combustion flame. Therefore, in any heat source, some of the fluoride particles induce a thermal decomposition reaction and an oxidation reaction to release F 2 gas.

そして、そのFガスの放出に伴って、フッ化物粒子の成分が変化し、成膜されたフッ化物溶射皮膜は化学量論的に変化したものになる。例えば、YF粒子を用いてプラズマ溶射すると、熱源中においてFガスが放出されYF3−Xで示されるフッ化物に変化するものと推定される。 Then, with the release of the F 2 gas, components of the fluoride particles is changed, fluoride sprayed coating has been formed becomes those that vary stoichiometrically. For example, when plasma spraying is performed using YF 3 particles, it is presumed that F 2 gas is released in the heat source and changes to a fluoride represented by YF 3-X .

(2)このYF3−Xで表現されるフッ化イットリウム溶射皮膜の耐ハロゲン性は、フッ化物粒子(YF)に比べて化学的に不安定であることが推定される。このことは、前記特許文献14の(0010)段落における「フッ化イットリウムを用いるだけでは、腐食性ハロゲンガスにより、フッ化イットリウム膜の色が変化することを見出した。また、フッ化イットリウムを用いるだけでは耐食性は十分でなく、フッ化イットリウム膜が減耗して行くことを見出した。」の記載からも伺い知ることができる。 (2) It is presumed that the halogen resistance of the yttrium fluoride sprayed coating expressed by YF 3-X is chemically unstable as compared with fluoride particles (YF 3 ). This has been found in the paragraph (0010) of Patent Document 14 that “the color of the yttrium fluoride film changes due to the corrosive halogen gas if only yttrium fluoride is used. Also, yttrium fluoride is used. It was found that the corrosion resistance was not sufficient by itself, and the yttrium fluoride film was depleted. ”

即ち、この特許文献14においては、皮膜の色の変化と耐食性が低下することの対策として、成膜直後の非晶質フッ化物溶射皮膜を200℃〜500℃の温度にて熱処理することにより、斜方晶へ変化させる技術を提案している。しかし、この方法を適用しても、この文献の(0014)段落に記載されているように、皮膜の色の変化が少なくなった程度にとどまり、抜本的対策となっていない。   That is, in this patent document 14, as a countermeasure against a change in the color of the film and a decrease in corrosion resistance, the amorphous fluoride sprayed film immediately after film formation is heat-treated at a temperature of 200 ° C. to 500 ° C. A technology to change to orthorhombic is proposed. However, even if this method is applied, as described in paragraph (0014) of this document, the change in the color of the film is only reduced and is not a drastic measure.

(3)さらに特許文献16には、その(0021)段落にて、フッ化物皮膜の形成法として、コールドスプレー法やエアロゾルデポジション法等が望ましいと記載している一方、「溶射法の場合、アルゴンガスあるいは、ヘリウムガスをプラズマガスとして使用する。さらに、これらの不活性ガスに水素ガスを混合することにより、プラズマ温度が高くなり、プラズマガス速度が上がるため、より緻密な成膜が可能となる。水素ガスを1〜40容量%混合することにより、緻密で反応性の低い膜を形成できる。」と記載されている。 (3) Further, in Patent Document 16, in paragraph (0021), it is described that a cold spray method or an aerosol deposition method is desirable as a method for forming a fluoride film. Argon gas or helium gas is used as the plasma gas, and further, by mixing hydrogen gas with these inert gases, the plasma temperature increases and the plasma gas velocity increases, enabling more precise film formation. It is described that a dense and low-reactive film can be formed by mixing 1 to 40% by volume of hydrogen gas.

しかし、コールドスプレー法は、非特許文献1によると、コールドスプレー法で用いられているAr、N、Heなどの不活性ガスを500℃に加熱し、成膜粒子を300〜1200m/Sの高速で吹き付ける方法である。この方法では、500℃のガスがノズルの吹き付け部では、断熱膨張現象によって、室温まで低下するとの開示があり、この条件ではフッ化物の成膜用として適した方法ではない。 However, according to Non-Patent Document 1, in the cold spray method, an inert gas such as Ar, N 2 , and He used in the cold spray method is heated to 500 ° C., and the film formation particles are 300 to 1200 m / S. It is a method of spraying at high speed. In this method, there is a disclosure that a gas at 500 ° C. is lowered to room temperature due to the adiabatic expansion phenomenon at the sprayed portion of the nozzle. Under these conditions, this method is not a suitable method for forming a fluoride film.

また、この特許文献16には、コールドスプレー法がフッ化物皮膜の形成に必要な技術情報の開示がない。その一方で、前記、コールドスプレー法に比較すると、格段に高い温度のプラズマ溶射法において、プラズマ熱源温度をさらに高めるため、Ar、Heなどの不活性ガス中にHガスを混入してプラズマ温度を上昇させて成膜するフッ化皮膜を推奨する一方、さらに、コールドスプレー法の低いガス温度の成膜をも可能とするなど技術的矛盾があるにも拘わらず、その理由については説明していない。 Further, Patent Document 16 does not disclose technical information necessary for the cold spray method to form a fluoride film. On the other hand, compared with the cold spray method, in order to further increase the plasma heat source temperature in the plasma spraying method at a significantly higher temperature, H 2 gas is mixed in an inert gas such as Ar, He and the plasma temperature. The reason for this is explained in spite of technical contradiction, such as the possibility of film formation at a low gas temperature by the cold spray method. Absent.

(4)なお、フッ化物溶射皮膜を熱処理する方法もあるが、この方法では、製造工程の増加に加え、生産効率の低下とコストアップを招く欠点がある。 (4) Although there is a method of heat-treating the fluoride sprayed coating, this method has the disadvantages of lowering the production efficiency and increasing the cost in addition to the increase of the manufacturing process.

(5)さらに、フッ化物溶射皮膜を大気プラズマ溶射法や高速フレーム溶射法によって形成するプロセスもあるが、これらの方法では、高温の熱源中で成膜用フッ化物粒子が熱分解して、異臭を伴う有害なFガスを放出するため、作業環境が悪化し、作業の安全衛生上にも問題がある。 (5) Furthermore, there are processes in which a fluoride spray coating is formed by atmospheric plasma spraying or high-speed flame spraying. However, in these methods, the film-forming fluoride particles are thermally decomposed in a high-temperature heat source, resulting in a strange odor. Since harmful F 2 gas accompanied with gas is released, the working environment is deteriorated, and there is a problem in the health and safety of the work.

本発明の目的は、白色であるフッ化物溶射皮膜が有する基本的な特性(化学的・物理的特性)を損なうことなく、白色フッ化物溶射皮膜の表面の色を黒色に変化させて、文字や数字、図形、模様、あるいは社名や製造番号等の識別記号等を表示させることにより、工業製品としての品質保証やデザイン性を向上させるための技術を提案することにある。   The object of the present invention is to change the color of the surface of the white fluoride spray coating to black without impairing the basic properties (chemical / physical properties) of the white fluoride spray coating. It is to propose a technique for improving quality assurance and design as an industrial product by displaying numbers, figures, patterns, or identification symbols such as company names and production numbers.

従来技術が抱えている上述した課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、発明者らは以下に述べるような知見を得た。即ち、基材表面に形成した白色フッ化物溶射皮膜の表面にフッ素ガスまたはフッ素ガスを含む不活性ガスのイオン(以下、F含有ガスイオンと云う)を注入すると、その注入部分のみを黒色に変化させることができ、特に非イオン注入部の白色部と鮮明に区別できるようになる。その様子は白紙に鉛筆や黒インクによって文字を書いたり、絵を描いたりするような識別力になるほどである。   As a result of intensive studies in order to solve the above-described problems of the prior art, the inventors have obtained the following knowledge. That is, when an ion of fluorine gas or an inert gas containing fluorine gas (hereinafter referred to as F-containing gas ion) is injected into the surface of the white fluoride spray coating formed on the substrate surface, only the injection portion changes to black. In particular, the white portion of the non-ion-implanted portion can be clearly distinguished. The situation is so discriminating as to write letters or draw pictures on a blank sheet with a pencil or black ink.

このような知見の下に開発した本発明は、基材の表面に、直接またアンダーコートを介して形成されている白色のフッ化物溶射皮膜の表面に、フッ素ガスまたはフッ素ガスを含む不活性ガスのイオン、即ち、F含有ガスイオを注入することによって、その白色溶射皮膜の表面を黒色化させることを特徴とする白色フッ化物溶射皮膜の黒色化方法である。   The present invention developed on the basis of such knowledge is that fluorine gas or an inert gas containing fluorine gas is formed on the surface of the base material directly or on the surface of the white fluoride sprayed coating formed through the undercoat. In other words, the surface of the white sprayed coating is blackened by injecting F ions, that is, F-containing gas ions.

また、本発明は、基材と、該基材表面に形成した、元素の周期律表IIIa族のY、IIIb族のAl、原子番号57〜71の金属元素の白色フッ化物溶射用材料を溶射して形成された膜厚20〜500μmの白色フッ化物溶射溶射皮膜とからなる部材において、その白色フッ化物溶射皮膜は、その表面に、前記黒色化の方法(請求項1〜7)によって、表面から10μm未満までの範囲を黒色化してなる黒色のF含有ガスイオン注入層を有することを特徴とする表面に黒色層を有するフッ化物溶射皮膜被覆部材を提案する。   In addition, the present invention sprays a base material and a white fluoride spraying material formed on the surface of the base material for a group IIIa group Y, a group IIIb Al, and a metal element having an atomic number of 57 to 71. The member formed of a white fluoride sprayed coating having a thickness of 20 to 500 μm is formed on the surface by the blackening method (Claims 1 to 7). To a fluoride sprayed coating-coated member having a black layer on the surface, characterized by having a black F-containing gas ion-implanted layer formed by blackening a range from 1 to less than 10 μm.

なお、本発明では、以下のような構成にすることがより好ましい解決手段である。
(1)前記F含有ガスイオンは、FガスまたはFを含むN、Ar、HeおよびNeから選ばれる1種以上の不活性ガスであること、
(2)前記黒色化は、減圧下のFガスまたはFを含むN、Ar、HeおよびNeから選ばれる1種以上のF含有ガスイオンの雰囲気中において基材に高周波電力を印加し、白色フッ化物溶射皮膜を相対的に負に帯電させ、正の電荷挙動を示すFガスまたはFを含むF含有N、Ar、HeおよびNeから選ばれる1種以上の不活性ガスのイオン注入濃度が、1×1010〜1×1020/cmの範囲に収まるようにイオン注入を行なうことにより、該溶射皮膜表面の少なくとも一部に黒色のF含有ガスイオン注入層を形成して実現すること、
(3)前記黒色化は、白色フッ化物溶射皮膜の表面から10μm未満の深さまで行なうこと、
(4)前記黒色化は、F含有ガスイオンの注入部のみを部分的に黒色に変化させること、
(5)前記白色フッ化物溶射皮膜は、粒径5〜80μmの白色のフッ化物溶射用粉末を溶射して形成された膜厚20〜500μmの皮膜であること、
(6)前記白色フッ化物溶射皮膜は、元素の周期律表IIIa族のY、周期律表IIIb族のAl、原子番号57〜71のランタノイド系金属元素のLa、Pr、Nd、Pm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ha、Er、Tm、Yb、Luから選ばれる1種以上のフッ化物にて構成されていること、
(7)前記基材と白色フッ化物溶射皮膜の間に、Al、Al−Ni、Al−Zn、Ni−Cr、Ni−Cr−Alから選ばれる金属・合金のアンダーコートを、50〜150μmの膜厚で施工すること、
(8)前記白色フッ化物溶射皮膜およびアンダーコートが、大気プラズマ溶射法、減圧プラズマ溶射法、高速フレーム溶射法、低温溶射法のうちから選ばれるいずれか1の溶射法によって形成されること、
(9)前記白色フッ化物溶射皮膜を形成するための基材が、Alおよびその合金、Tiおよびその合金、Niおよびその合金、各種ステンレス鋼、合金鋼、炭素鋼、酸化物、窒化物、炭化物、珪化物、炭素などの焼結体のうちから選ばれる金属質材料や非金属質材料から選ばれること、
In the present invention, the following configuration is a more preferable solution.
(1) The F-containing gas ions are F gas or one or more inert gases selected from N 2 , Ar, He and Ne containing F.
(2) The blackening is performed by applying high-frequency power to a substrate in an atmosphere of one or more F-containing gas ions selected from F 2 under reduced pressure or N 2 , Ar, He and Ne containing F. An ion implantation concentration of one or more inert gases selected from F-containing N 2 , Ar, He, and Ne containing F gas or F containing a negatively charged fluoride spray film and exhibiting a positive charge behavior It is realized by forming a black F-containing gas ion-implanted layer on at least a part of the surface of the thermal spray coating by performing ion implantation so that it falls within the range of 1 × 10 10 to 1 × 10 20 / cm 2. ,
(3) The blackening is performed from the surface of the white fluoride spray coating to a depth of less than 10 μm,
(4) The blackening is such that only the F-containing gas ion implantation part is partially changed to black,
(5) The white fluoride sprayed coating is a coating having a thickness of 20 to 500 μm formed by spraying white powder for powder spraying with a particle size of 5 to 80 μm.
(6) The white fluoride sprayed coating is composed of Y of the periodic table group IIIa, Al of group IIIb of the periodic table, La, Pr, Nd, Pm, Eu, lanthanoid metal elements having atomic numbers 57 to 71, Composed of one or more fluorides selected from Gd, Tb, Dy, Ha, Er, Tm, Yb, and Lu;
(7) A metal / alloy undercoat selected from Al, Al—Ni, Al—Zn, Ni—Cr, and Ni—Cr—Al between the substrate and the white fluoride sprayed coating is 50 to 150 μm. Constructing with film thickness,
(8) The white fluoride sprayed coating and the undercoat are formed by any one of spraying methods selected from an air plasma spraying method, a low pressure plasma spraying method, a high-speed flame spraying method, and a low temperature spraying method,
(9) The base material for forming the white fluoride sprayed coating is Al and alloys thereof, Ti and alloys thereof, Ni and alloys thereof, various stainless steels, alloy steels, carbon steels, oxides, nitrides and carbides. Selected from metallic materials and non-metallic materials selected from sintered bodies such as silicides and carbon,

本発明の方法に係る白色のフッ化物溶射皮膜の表面を黒色化する技術は、次のような効果が期待できる。
(1)F成分を付加したフッ化物溶射皮膜は、溶射熱源による分解反応や酸化反応によって消失したF成分低下に起因するフッ化物溶射皮膜の耐食性を回復し、フッ化物本来の作用機構を発揮させることができる。
(2)白色のフッ化物溶射皮膜表面の外観色を、FガスまたはFを含むF含有ガスのイオン注入によって、その一部のみもしくは全部を黒色に変化させることができる。
(3)白色フッ化物溶射皮膜を黒色化させることによって、該溶射皮膜に対して熱放射特性を付与したり受熱作用を付加させることができる。
(4)白色フッ化物溶射皮膜を黒色化させることによって、半導体加工装置内で発生する微細なパーティクルの皮膜表面への付着、およびその量の多寡を目視判断できるようになる。そのため、装置の洗浄時期を的確に判断でき、半導体加工製品の生産性の向上に資することができる。
(5)本発明法に従って表面を黒色化してなるフッ化物溶射皮膜は、基地皮膜本来の耐食性や耐プラズマエロージョン性を備えるだけでなく、それは白色フッ化物溶射皮膜と同等の特性を有するので、従来どおりのフッ化物溶射皮膜として使用できる。
(6)皮膜の全面を黒色化したその被覆部材では、黒色部が表面から僅か10μm未満に限定されているため、実際の半導体加工装置内で使用すると、ハロゲンガスによる腐食作用やプラズマエロージョンなどの物理的作用によって発生する不均等な皮膜の消耗状態(早期消耗部は黒色から白色へ変化する)が可視化できる利点がある。そのため、消耗の不均等性を是正するための部材形状の設計変更や皮膜厚さの増減などの対策が容易となる。
(7)フッ化物皮膜表面の黒色層部が、腐食やエロージョン作用によって消耗し、白色部が露出しても、熱放射特性以外のフッ化物本来の物理化学的性能を発揮することができる。
(8)不活性ガスイオンの注入に際して、基材表面に予め、図形や文字、数字、社名、商標、製品番号、その他の識別記号などを切り抜いた高分子テープなどを貼布し、その上からイオン注入すると、文字や数字のみを黒色に変化させることができるので、これを利用して、部材に各種の識別記号を表示して製品や工業的デザイン特性を向上させることができる。
The technology for blackening the surface of the white fluoride spray coating according to the method of the present invention can be expected to have the following effects.
(1) Fluoride spray coating with addition of F component restores the corrosion resistance of fluoride spray coating caused by degradation of F component lost by decomposition reaction or oxidation reaction by spraying heat source, and demonstrates the original mechanism of action of fluoride be able to.
(2) Only a part or all of the appearance color of the surface of the white fluoride spray coating can be changed to black by ion implantation of F gas or F-containing gas containing F.
(3) By blackening the white fluoride sprayed coating, it is possible to impart thermal radiation characteristics or add a heat receiving action to the sprayed coating.
(4) By blackening the white fluoride sprayed coating, it becomes possible to visually determine the adhesion of fine particles generated in the semiconductor processing apparatus to the coating surface and the amount of the particles. Therefore, it is possible to accurately determine the cleaning time of the apparatus and contribute to the improvement of the productivity of semiconductor processed products.
(5) The fluoride sprayed coating formed by blackening the surface according to the method of the present invention not only has the basic corrosion resistance and plasma erosion resistance of the base coating, but also has the same characteristics as the white fluoride sprayed coating. It can be used as an ordinary fluoride spray coating.
(6) In the covering member in which the entire surface of the film is blackened, the black portion is limited to less than 10 μm from the surface. Therefore, when used in an actual semiconductor processing apparatus, corrosive action by halogen gas, plasma erosion, etc. There is an advantage that a non-uniform film consumption state generated by a physical action (the early consumption part changes from black to white) can be visualized. Therefore, it becomes easy to take measures such as changing the shape of the member and correcting the thickness of the film to correct the unevenness of wear.
(7) Even if the black layer portion on the surface of the fluoride film is consumed due to corrosion or erosion action and the white portion is exposed, the original physicochemical performance of fluoride other than the thermal radiation characteristics can be exhibited.
(8) When injecting inert gas ions, a polymer tape or the like from which figures, letters, numbers, company names, trademarks, product numbers, other identification symbols, etc. are cut in advance is applied to the surface of the substrate. When ions are implanted, only letters and numbers can be changed to black, and this can be used to display various identification symbols on the member to improve the product and industrial design characteristics.

本発明に係る黒色化方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the blackening method which concerns on this invention. 白色フッ化物溶射皮膜の表面に、F含有ガスイオンを注入するためのイオン注入装置の略線図である。It is a basic diagram of the ion implantation apparatus for inject | pouring F containing gas ion into the surface of a white fluoride sprayed coating. Fもしくは各種のF含有不活性ガスのイオンを注入して黒色化させた皮膜表面の色彩の程度を示す写真である。(a)YFフッ化物溶射皮膜の外観(白色)(b)Fイオンを注入したフッ化物(YF)溶射皮膜の外観(黒色)(c)FとNのイオンを注入したフッ化物溶射皮膜の外観(黒色)(d)FとArのイオンを注入したフッ化物溶射皮膜の外観(黒色)(e)FとHeのイオンを注入したフッ化物溶射皮膜の外観(黒色)It is a photograph which shows the grade of the color of the film | membrane surface which injected the ion of F or various F containing inert gas, and was blackened. (A) Appearance of YF fluoride spray coating (white) (b) Appearance of fluoride (YF 3 ) spray coating with F ions (black) (c) Fluoride spray coating with F and N ions injected Appearance (black) (d) Appearance of fluoride sprayed coating implanted with F and Ar ions (black) (e) Appearance of fluoride sprayed coating implanted with F and He ions (black) 白色フッ化物溶射皮膜の表面に、英文社名を切抜いた高分子テープを貼布した後、FとArのイオン注入したYF溶射皮膜の外観を示す写真である。The surface of the fluoride spray coating, after patch a switching disconnect polymer tape English name is a photograph showing the appearance of the ion-implanted YF 3 spray coating F and Ar.

以下、本発明の好適実施の形態について説明する。図1は、本発明の方法を実施するための工程の流れを示したものである。以下、この工程順に従って本発明の構成の詳細を説明する。
(1)基材の選定
本発明に適用する基材は、Alおよびその合金、Tiおよびその合金、ステンレス鋼を含む各種の合金鋼や炭素鋼、Niおよびその合金鋼などが好適である。その他、酸化物、窒化物、炭化物、珪化物などの焼結体や炭素材料を用いる。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 shows a process flow for carrying out the method of the present invention. In the following, details of the configuration of the present invention will be described in the order of the steps.
(1) Selection of base material The base material applied to the present invention is preferably Al and its alloys, Ti and its alloys, various alloy steels including stainless steel, carbon steel, Ni and its alloy steels, and the like. In addition, a sintered body such as an oxide, nitride, carbide, or silicide, or a carbon material is used.

(2)前処理
前記基材表面は、JIS H9302に規定されているセラミックス溶射作業標準に準拠して処理することが好ましい。例えば、該基材表面の錆や油脂類などを除去した後、A1、SiCなどの研削粒子を吹き付けて粗面化し、フッ化物溶射粒子が付着しやすい状態に前処理する。粗面化後の粗さは、Ra:0.05〜0.74μm、Rz:0.09〜2.0μm程度にすることが好ましい。
(2) Pretreatment It is preferable that the surface of the base material is treated in accordance with a ceramic spraying work standard defined in JIS H9302. For example, after removing the rust and oils and fats on the surface of the base material, the surface is roughened by spraying abrasive particles such as A1 2 O 3 and SiC, and pretreated so that fluoride spray particles are likely to adhere. The roughness after roughening is preferably about Ra: 0.05 to 0.74 μm and Rz: about 0.09 to 2.0 μm.

(3)基材の予熱
前処理(ブラスト粗面化処理)後の基材および金属のアンダーコートを施工してなる基材は、好ましくはフッ化物の溶射処理に先駆けて、予熱を行なう。この予熱の温度は、基材質によって管理するのがよく、下記の温度が推奨できる。この予熱は、大気中、真空中、不活性ガス中、いずれも適用できるが、基材質が予熱によって酸化され、表面に酸化膜が生成するような雰囲気は避ける必要がある。
(3) Preheating of base material The base material after pretreatment (blast roughening treatment) and a base material on which a metal undercoat has been applied are preferably preheated prior to the spraying treatment of fluoride. The preheating temperature is preferably controlled according to the base material, and the following temperatures can be recommended. This preheating can be applied in the air, in a vacuum, or in an inert gas, but it is necessary to avoid an atmosphere in which the base material is oxidized by preheating and an oxide film is formed on the surface.

a.Al、Tiおよびそれらの合金:80℃〜250℃
b.鋼鉄(低合金鋼):80℃〜250℃
c.各種ステンレス鋼:80℃〜250℃
d.酸化物・炭化物などの焼結体:120℃〜500℃
e.焼結炭素:200℃〜700℃
a. Al, Ti and their alloys: 80 ° C to 250 ° C
b. Steel (low alloy steel): 80 ° C to 250 ° C
c. Various stainless steels: 80 ° C to 250 ° C
d. Sintered bodies such as oxides and carbides: 120 ° C to 500 ° C
e. Sintered carbon: 200 ° C to 700 ° C

なお、溶射に際し、基材が予熱されていると、その表面に付着するフッ化物の溶射粒子は、押し潰されて扁平なディスク状を呈して基材面に付着して高い密着力を発揮する。しかし、予熱せず温度の低いままの基材面に溶射したものは、溶射粒子がスプラッシュ状を示すようになるため、粒子と基材との接合面積が小さくまた接合力も弱くなって、密着力の低下を招くおそれがある。   When the substrate is preheated during spraying, the spray particles of fluoride adhering to the surface of the substrate are crushed to form a flat disk shape and adhere to the substrate surface and exhibit high adhesion. . However, when sprayed on the surface of the base material with low temperature without preheating, the sprayed particles will show a splash shape. There is a risk of lowering.

(4)フッ化物溶射皮膜の形成
a.フッ化物溶射材料
本発明において用いることのできるフッ化物溶射材料粉末は、元素の周期律表IIIb族のAl、周期律表IIIa族のY、原子番号57〜71の属するランタノイド系金属のフッ化物を用いる。原子番号57〜71の金属元素とは、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、プロメチウム(Pm)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジズプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)の17種である。
(4) Formation of fluoride spray coating a. Fluoride spray material Fluoride spray material powder that can be used in the present invention is made of elemental periodic group IIIb group Al, periodic table group IIIa group Y, and lanthanoid metal fluorides having atomic numbers 57-71. Use. The metal elements having atomic numbers 57 to 71 are lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), promethium (Pm), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd). , Terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), and lutetium (Lu).

これらの金属フッ化物の粒子は、5〜80μmの粒径に調整したものを使用する。その理由は、5μm以下の細粒では、基材表面に衝突した際、成膜するより飛散するものの方が多くなり、一方、80μmより大きい粒子では、溶射ガンへの送給速度が均等化しにくくなる一方、成膜された皮膜の気孔が大きくなる傾向が顕著となるからである。   As these metal fluoride particles, particles adjusted to a particle size of 5 to 80 μm are used. The reason is that for fine particles of 5 μm or less, when they collide with the surface of the substrate, they are more scattered than when they are formed, whereas for particles larger than 80 μm, the feed rate to the spray gun is difficult to equalize. On the other hand, it is because the tendency for the pores of the formed film to become large becomes remarkable.

フッ化物溶射材料の粉末を溶射して得られる溶射皮膜は、20〜500μmの厚さにするのがよく、特に、50〜200μmの範囲が好適である。その理由は、20μmより薄い膜では、均等な膜厚が得られず、一方、500μmより厚く形成すると、フッ化物溶射皮膜の形成時における膜内残留応力が大きくなって、基材から剥離しやすくなるからである。   The thermal spray coating obtained by spraying a powder of a fluoride spray material should have a thickness of 20 to 500 μm, and particularly preferably in the range of 50 to 200 μm. The reason is that with a film thinner than 20 μm, a uniform film thickness cannot be obtained. On the other hand, when it is formed thicker than 500 μm, the residual stress in the film at the time of forming the fluoride sprayed coating increases, and it is easy to peel off from the substrate. Because it becomes.

b.フッ化物溶射皮膜の形成方法
基材の表面に直接またアンダーコートを施工した後、その上にトップコートとしてフッ化物溶射皮膜を形成する。フッ化物溶射皮膜の形成方法としては、大気プラズマ溶射法、減圧プラズマ溶射法、高速フレーム溶射法、低温溶射法などが好適に用いられる。
b. Method of forming a fluoride sprayed coating After applying an undercoat directly on the surface of the substrate, a fluoride sprayed coating is formed thereon as a top coat. As a method for forming the fluoride spray coating, an atmospheric plasma spraying method, a low pressure plasma spraying method, a high-speed flame spraying method, a low temperature spraying method, or the like is preferably used.

本発明において、前記アンダーコートとして、Al、Al−Ni、Al−Zn、Ni−Cr、Ni−Cr−Alなどの金属(合金)を、30〜150μmの範囲内の厚さに施工するのがよい。これらのアンダーコートは、フレーム溶射法、電気アーク溶射法、高速フレーム溶射法、各種プラズマ溶射法などによって施工する。   In the present invention, as the undercoat, a metal (alloy) such as Al, Al—Ni, Al—Zn, Ni—Cr, or Ni—Cr—Al is applied to a thickness in the range of 30 to 150 μm. Good. These undercoats are applied by flame spraying, electric arc spraying, high-speed flame spraying, and various plasma spraying methods.

(5)フッ化物溶射皮膜表面への黒色化のためのイオン注入方法
図2は、溶射皮膜の表面を黒色化するために、F含有ガスイオン、即ち、FガスまたはFを含有するN、Ar、He、NeなどのF含有ガスイオンを注入して、白色のフッ化物溶射皮膜の表面層のみを黒色化するために用いられるイオン注入装置の例を示したものである。このイオン注入装置は、接地された反応容器21内に高電圧パルスを印加するための高電圧パルス発生電源24、被処理部材22の周囲にガスプラズマを発生させるためのプラズマ発生用電源25が配設されているほか、導体23および被処理部材22に高電圧パルスおよび高周波電圧の両方を同時に印加するための重畳装置26が、高電圧パルス発生電源24とプラズマ発生用電源25との間に介装配置されている。なお、導体23および被処理部材22は、高電圧導入部29を介して重畳装置26に接続されている。また、この装置は、反応容器21内にイオン注入用のガスを導入するためのガス導入装置(図示せず)および反応容器21を真空引きする真空装置(図示せず)が、それぞれバルブ27aおよび27bを介して反応容器21に接続されている。
(5) Ion implantation method diagram 2 for blackening the fluoride sprayed coating surface, the surface of the thermal spray coating to blackening, F-containing gas ions, i.e., N 2 containing F gases or F, An example of an ion implantation apparatus used for injecting F-containing gas ions such as Ar, He, Ne and the like to blacken only the surface layer of a white fluoride spray coating is shown. This ion implantation apparatus includes a high voltage pulse generating power source 24 for applying a high voltage pulse to a grounded reaction vessel 21 and a plasma generating power source 25 for generating gas plasma around a member 22 to be processed. In addition, a superimposing device 26 for simultaneously applying both a high voltage pulse and a high frequency voltage to the conductor 23 and the member to be processed 22 is interposed between the high voltage pulse generation power source 24 and the plasma generation power source 25. Is placed. The conductor 23 and the member to be processed 22 are connected to the superimposing device 26 via the high voltage introduction unit 29. Further, in this apparatus, a gas introducing device (not shown) for introducing a gas for ion implantation into the reaction vessel 21 and a vacuum device (not shown) for evacuating the reaction vessel 21 are respectively provided with a valve 27a and a valve 27a. It is connected to the reaction vessel 21 through 27b.

次に、前記イオン注入装置を用いて、被処理部部材22の表面に前記F含有ガスイオン注入する方法を説明する。
まず、被処理部材22を反応容器21内の所定位置に設置し、真空装置を稼動させて該反応容器21内の空気を排出して脱気した後、ガス導入装置によってFガスもしくはF含有不活性ガスを導入する。
Next, a method for implanting the F-containing gas ions into the surface of the processing target member 22 using the ion implantation apparatus will be described.
First, the member 22 to be treated is placed at a predetermined position in the reaction vessel 21, the vacuum device is operated, the air in the reaction vessel 21 is exhausted and degassed, and then F gas or F-containing non-contained gas is introduced by the gas introduction device. Introduce active gas.

次いで、プラズマ発生用電源25からの高周波電力を被処理部材22に印加する。なお、反応容器21は、アース線28によって電気的に中性状態にあるため、被処理部材22は、相対的に負の電位を有することになる。このため、印加によって発生する不活性ガスプラズマ中のプラスイオン:F、(F−N)、(F−Ar)、(F−He)、(F−Ne)は、相対的に負に帯電した被処理部材22のまわりに発生することになる。 Next, high frequency power from the plasma generating power supply 25 is applied to the member 22 to be processed. In addition, since the reaction container 21 is in an electrically neutral state by the ground wire 28, the member 22 to be processed has a relatively negative potential. Therefore, the positive ions in the inert gas plasma generated by the application: F + , (F−N) + , (F−Ar) + , (F−He) + , and (F−Ne) + are relative to each other. Will occur around the member 22 to be negatively charged.

さらに、高電圧パルス発生装置24からの高電圧パルス(負の高電圧パルス)を被処理部材22に印加すると、前記注入ガス中のプラスイオンは、相対的に負に帯電している該被処理部材22の表面に衝撃的に吸引されイオン注入が果される。   Further, when a high voltage pulse (negative high voltage pulse) from the high voltage pulse generator 24 is applied to the member 22 to be processed, the positive ions in the implanted gas are relatively negatively charged. The surface of the member 22 is shockedly attracted and ion implantation is performed.

本発明において、前記のイオン注入装置の操作は、下記の条件によってF含有ガスのイオン注入を行い、溶射皮膜表面にF成分を付加して、白色のフッ化物溶射皮膜の表面に黒色化層、即ちF含有ガスイオン注入層を形成する。
(a)イオン注入用ガス
(i)Fイオン注入用:F、HF、CHF、CFなど
(ii)含F・不活性ガスイオン注入用:NF、(i)+N、(i)+Ar、(i)+He、(i)+Ne、NF+Ar、NF+He
上記(ii)の含F・不活性ガスイオン注入用F/不活性ガスの比率は、容量比で20〜80/80〜20の割合が好適である。
なお、(i)Fイオンを注入したフッ化物溶射皮膜の外観色は灰黒色〜黒色
(ii)の不活性ガスイオンを注入した溶射皮膜は黒色化するが、両皮膜ともF成分の増加によって、フッ化物の化学的特性、特に耐食性が向上する。
(b)ガス圧力:真空引き後の反応容器内に流入したガス圧力:0.5〜1.0Pa
(c)ガス流量:80〜100ml/min
(d)高圧パルス印加電圧:10〜40kV
(e)注入時間:0.5〜5時間
In the present invention, the operation of the above ion implantation apparatus is performed by performing ion implantation of F-containing gas under the following conditions, adding an F component to the surface of the thermal spray coating, and a blackening layer on the surface of the white fluoride thermal spray coating, That is, an F-containing gas ion implantation layer is formed.
(A) Ion implantation gas
(i) F ion implantation: F 2, HF, CHF 3 , CF 4 , etc.
(ii) For F-containing inert gas ion implantation: NF 3 , (i) + N 2 , (i) + Ar, (i) + He, (i) + Ne, NF 3 + Ar, NF 3 + He
The ratio of F / inert gas for F-containing / inert gas ion implantation (ii) is preferably 20 to 80/80 to 20 by volume ratio.
(I) Appearance color of fluoride sprayed film implanted with F ions is gray black to black
Although the sprayed coating in which the inert gas ions of (ii) are implanted is blackened, the chemical characteristics of the fluoride, particularly the corrosion resistance, is improved by increasing the F component in both coatings.
(B) Gas pressure: Gas pressure flowing into the reaction vessel after evacuation: 0.5 to 1.0 Pa
(C) Gas flow rate: 80 to 100 ml / min
(D) High voltage pulse applied voltage: 10 to 40 kV
(E) Injection time: 0.5-5 hours

上記の条件でフッ化物溶射皮膜の表面に注入されるF含有ガスイオンの注入深さは、表面から10μm未満、また、その濃度は1×1010〜1×1020/cmの範囲であり、皮膜の外観色はF含有ガスイオン注入部のすべてが黒色状態となる。 The implantation depth of the F-containing gas ions implanted into the surface of the fluoride sprayed coating under the above conditions is less than 10 μm from the surface, and the concentration is in the range of 1 × 10 10 to 1 × 10 20 / cm 2 . As for the appearance color of the film, all of the F-containing gas ion implanted portions are in a black state.

(6)白色溶射表面へのイオン注入後の外観色の変化例
図3は、各種のF含有ガスイオンの注入前後におけるYF溶射皮膜の外観色の変化を示したものである。
図3(a)は、溶射成膜直後のYF溶射皮膜の外観を示したもので、白色(乳白色)である。
図3(b)はYF溶射皮膜の表面に、Fガスのみを注入した皮膜外観を示したものである。(黒色)
図3(c)は、同上の溶射皮膜の表面に、NFガスを用いて(F+N)ガスイオンを注入した皮膜外観である。(黒色)
図3(d)は、同上の溶射皮膜の表面に、NF+Arを用いて(F+N+Ar)ガスイオンを注入した皮膜外観である。(黒色)
図3(e)は、同上の溶射皮膜の表面に、F+Heの混合ガスを用いて(F+Ne)ガスイオンを注入した皮膜外観である。(黒色)
(6) variations in the appearance color after ion implantation into the white thermal sprayed surface Figure 3 shows the appearance color change in YF 3 thermal spray coating before and after injection of various F-containing gas ions.
FIG. 3 (a) shows the appearance of the YF 3 sprayed coating immediately after the spray coating, and is white (milky white).
FIG. 3 (b) shows the appearance of the coating obtained by injecting only the F gas on the surface of the YF 3 sprayed coating. (Black)
FIG. 3 (c), the surface of the sprayed coating of the same, a film appearance was injected to (F + N) gas ions using NF 3 gas. (Black)
FIG. 3 (d), the surface of the sprayed coating of the same, a film appearance was injected with NF 3 + Ar to (F + N + Ar) gas ions. (Black)
FIG. 3 (e) is an appearance of a coating obtained by implanting (F + Ne) gas ions using a mixed gas of F + He on the surface of the thermal spray coating. (Black)

図4は、白色のYF溶射皮膜の表面に社名を切り抜いた市販の高分子フイルムを貼布した後、NFガスを用いて(N+F)ガスイオンを注入したものである。社名部のみがイオン注入によって黒色化されているので、この技術を用いて、各種の文字、数字、製造番号、図柄、商標などを自由に描くことができる。 FIG. 4 shows an example in which (N + F) gas ions are injected using NF 3 gas after a commercially available polymer film having a company name cut out is applied to the surface of a white YF 3 sprayed coating. Since only the company name is blackened by ion implantation, various letters, numbers, serial numbers, designs, trademarks, etc. can be freely drawn using this technology.

前述したF含有ガスイオン注入方法および装置については、例示した方法・装置に限定されるものでなく、市販の大・中電流イオン注入装置をはじめ、半導体や金属表面の改質用のイオン注入装置などもまた利用できる。なお、各種のF含有ガスイオンを注入することによって溶射皮膜の表面が黒色に変化する詳しい理由についてはまだ、汎用の光学顕微鏡、電子顕微鏡、X線回折装置などによる試験や解析では明らかではないが、今後、放射光を利用した解析装置による試験を行なって、黒色化する機構を解明する予定である。   The above-described F-containing gas ion implantation method and apparatus are not limited to the exemplified method and apparatus, but include commercially available large / medium current ion implantation apparatuses, ion implantation apparatuses for modifying semiconductor and metal surfaces. Etc. are also available. The detailed reason why the surface of the thermal spray coating changes to black by injecting various F-containing gas ions is not yet clear in tests and analyzes using a general-purpose optical microscope, electron microscope, X-ray diffractometer, etc. In the future, we plan to elucidate the mechanism of blackening by conducting tests using an analyzer that uses synchrotron radiation.

(実施例1)
この実施例は、白色のフッ化物溶射皮膜の表面に、本発明に従いFガスおよびF含有不活性ガスのイオン注入によって黒色化した溶射皮膜について、それの耐プラズマエロージョン性を、従来技術(ガスイオンを注入していない)の大気プラズマ溶射皮膜(比較例)と比較検討を行なった。
(1)供試皮膜
Al基材(寸法:幅20mm×長さ30mm×厚さ3mm)の表面にYF、DyF、CeFのフッ化物溶射皮膜を大気プラズマ溶射法によって膜厚100μmに形成した後、その皮膜表面にそれぞれF、F−N、F−Ar、F−Heのガス雰囲気にてイオン注入処理を2時間実施し、注入面を黒色に変化させた。なお、比較例としてガスイオン注入処理をしないYF、DyF、CeF大気プラズマ溶射皮膜を準備し、同条件で試験した。
Example 1
In this example, the plasma erosion resistance of a thermal spray coating blackened by ion implantation of F gas and F-containing inert gas in accordance with the present invention on the surface of a white fluoride spray coating is compared with the conventional technology (gas ion Comparison was made with an atmospheric plasma sprayed coating (comparative example).
(1) Specimen coating YF 3 , DyF 3 , CeF 3 fluoride spray coating is formed on the surface of an Al base (dimensions: width 20 mm × length 30 mm × thickness 3 mm) to a film thickness of 100 μm by atmospheric plasma spraying. After that, the surface of the coating was subjected to an ion implantation treatment in a gas atmosphere of F, FN, F-Ar, and F-He for 2 hours to change the implantation surface to black. As comparative examples, YF 3 , DyF 3 , and CeF 3 atmospheric plasma sprayed coatings without gas ion implantation treatment were prepared and tested under the same conditions.

以下にプラズマエッチング雰囲気ガス組成と条件を示す。
(2)雰囲気ガスと流量条件
(a)含Fガス:CHF/O/Ar=80/100/160(1分間当りの流量cm
(b)含CHガス:C/Ar=80/100(1分間当りの流量cm
The plasma etching atmosphere gas composition and conditions are shown below.
(2) Atmospheric gas and flow rate conditions (a) F-containing gas: CHF 3 / O 2 / Ar = 80/100/160 (flow rate cm 3 per minute)
(B) CH-containing gas: C 2 H 2 / Ar = 80/100 (flow rate cm 3 per minute)

(3)プラズマ照射出力:
高周波電力:1300W
圧力:4Pa
温度:60℃
(3) Plasma irradiation output:
High frequency power: 1300W
Pressure: 4Pa
Temperature: 60 ° C

(4)プラズマエッチング試験の雰囲気
(a)含Fガス雰囲気中での実施
(b)含CHガス雰囲気中での実施
(c)含Fガス雰囲気1h⇔含CHガス雰囲気1hを交互に繰返す雰囲気中で実施
(4) Plasma etching test atmosphere (a) Implementation in an F-containing gas atmosphere (b) Implementation in a CH-containing gas atmosphere (c) In an atmosphere in which the F-containing gas atmosphere 1h and the CH-containing gas atmosphere 1h are alternately repeated Conducted in

(5)評価方法
耐プラズマエロージョン試験の評価は、エッチング処理によって供試皮膜から飛散する皮膜成分のパーティクル数を計測することによって、耐プラズマエロージョン性と耐環境汚染性を調査した。パーティクル数は、試験容器内に配置した直径8インチのシリコンクエハーの表面に付着する粒径0.2μm以上の粒子数が30個に達するまでの時間を測定することによって評価した。
(5) Evaluation method In the evaluation of the plasma erosion resistance test, the plasma erosion resistance and the environmental pollution resistance were investigated by measuring the number of particles of the film component scattered from the test film by the etching treatment. The number of particles was evaluated by measuring the time until the number of particles having a particle size of 0.2 μm or more attached to the surface of a silicon querier having a diameter of 8 inches placed in a test container reached 30.

(6)試験結果
試験結果を表1に示した。この表1に示す結果から明らかなように、比較例のフッ化物溶射皮膜(No.5、10、15)は、含Fガス中におけるパーティクル発生量が多く、含CHガス中ではパーティクル発生量が少なくなっており、前者のガス雰囲気中におけるプラズマエロージョン作用が激しいことが窺える。さらに、含Fガスと含CHガスを交互に繰返す雰囲気下におけるパーティクル発生量は一段と多くなっている。この原因は、含Fガス中におけるフッ化ガスの酸化作用と、CHガスの還元作用の繰返しによって、フッ化物溶射皮膜の表面が不安定な状態となり、プラズマによって皮膜が削り易くなっているためと推定される。
(6) Test results The test results are shown in Table 1. As is clear from the results shown in Table 1, the comparative example fluoride spray coating (No. 5, 10, 15) has a large amount of particles generated in the F-containing gas, and the amount of particles generated in the CH-containing gas. It can be seen that the plasma erosion action in the former gas atmosphere is intense. Furthermore, the amount of particles generated in an atmosphere in which F-containing gas and CH-containing gas are alternately repeated is further increased. This is because the surface of the fluoride sprayed coating becomes unstable due to the repetition of the oxidizing action of the fluorinated gas in the F-containing gas and the reducing action of the CH gas, and the film is easily scraped by the plasma. Presumed.

これに対して、F含有ガスイオン注入処理したフッ化物溶射皮膜(No.1、6、11)およびF含有ガスイオンと不活性ガスイオンを同時に注入した溶射皮膜(No.2〜4、7〜9、12〜14)のプラズマによって削りとられるパーティクル発生量は少なくなっており、パーティク発生量までに達する時間が10〜20%延長されていることがわかった。即ち、これらの場合、溶射熱源中で消失したフッ化物溶射皮膜表面にF成分が補充されることによって、皮膜の耐プラズマエロージョン性の回復に効果のあることが窺える。   On the other hand, the fluoride sprayed coating (No. 1, 6, 11) subjected to the F-containing gas ion implantation treatment and the sprayed coating (No. 2-4, 7˜) in which F-containing gas ions and inert gas ions were simultaneously implanted. 9, 12-14) It was found that the amount of particles generated by the plasma was reduced, and the time to reach the amount of particles was extended by 10-20%. That is, in these cases, it can be seen that the F component is replenished on the surface of the fluoride sprayed coating that has disappeared in the thermal spraying heat source, so that it is effective in restoring the plasma erosion resistance of the coating.

(実施例2)
この実施例は、本発明に係るイオン注入処理フッ化物溶射皮膜の耐プラズマエロージョン性を従来のY、A1溶射皮膜と比較した。
(1)供試皮膜
基材として、JIS H4000規定のA3003〔寸法:幅30mm×縦50mm×厚さ5mm〕を用い、その表面に大気プラズマ溶射法によって、Ni−20mass%Crのアンダーコートを施工し、その上に大気プラズマ溶射法によってYFを120μm、および減圧プラズマ溶射法によってEuFを120μmの厚さに形成し、さらに、フッ化物溶射皮膜の表面に実施例1と同じ要領で、各種のF含有ガスイオンを注入した。
また、比較例のフッ化物溶射皮膜として、ガスのイオン注入処理をしない溶射皮膜および耐プラズマエロージョン性皮膜として使用されているY、A1溶射皮膜を供試した。
(Example 2)
In this example, the plasma erosion resistance of the ion-implanted fluoride sprayed coating according to the present invention was compared with that of a conventional Y 2 O 3 or A1 2 O 3 sprayed coating.
(1) Specimen coating A JIS H4000-regulated A3003 (dimensions: width 30 mm x length 50 mm x thickness 5 mm) was used as the base material, and an Ni-20 mass% Cr undercoat was applied to the surface by atmospheric plasma spraying. On top of that, YF 3 is formed to a thickness of 120 μm by atmospheric plasma spraying, and EuF 3 is formed to a thickness of 120 μm by low pressure plasma spraying. Further, various kinds of materials are formed on the surface of the fluoride sprayed coating in the same manner as in Example 1. F-containing gas ions were implanted.
Moreover, as a fluoride sprayed coating of the comparative example, Y 2 O 3 and A1 2 O 3 sprayed coatings which are used as a plasma sprayed erosion resistant coating and a gas sprayed coating without gas ion implantation were used.

(2)耐プラズマエロージョン試験方法
耐プラズマエロージョン試験は、実施例1のFガス中およびF含有不活性ガス雰囲気中にて同条件で実施した。評価は試験前後における供試皮膜の厚さを表面粗さ計によって測定することによって行なった。
(2) Plasma erosion resistance test method The plasma erosion resistance test was performed under the same conditions in the F gas of Example 1 and in an F-containing inert gas atmosphere. The evaluation was performed by measuring the thickness of the test film before and after the test with a surface roughness meter.

(3)試験結果
試験結果を表2に要約した。この表に示す結果から明らかなように、比較例のフッ化物溶射皮膜(No.5、11)でも酸化物溶射皮膜(No.6、12)と比較するとエロージョン損失量は少なく、優れた耐プラズマエロージョン性を有していることが認められる。一方、FおよびF含有不活性ガスのイオンを注入した供試皮膜(No.1〜4、7〜10)は、さらに一段と高い耐プラズマエロージョン性を示し、F含有ガスイオン注入による耐エロージョン性の向上が確認された。
(3) Test results The test results are summarized in Table 2. As is clear from the results shown in this table, the fluoride sprayed coating (Nos. 5 and 11) of the comparative example has less erosion loss than the oxide sprayed coating (Nos. 6 and 12), and has excellent plasma resistance. It is recognized that it has erosion properties. On the other hand, the test films (Nos. 1 to 4, 7 to 10) into which ions of F and F-containing inert gas were implanted showed even higher plasma erosion resistance, and were more resistant to erosion by F-containing gas ion implantation. Improvement was confirmed.

(実施例3)
この実施例では、本発明の方法に係るイオン注入処理を施したフッ化物溶射皮膜のハロゲン系酸の蒸気に対する腐食性を調査した。
(1)供試皮膜
基材としてSUS304鋼〔寸法:横30mm×縦50mm×厚さ3.2mm〕の表面に直接大気プラズマ溶射法によって、YFフッ化物皮膜を250μmの厚さに形成した後、Fおよび(F−N)、(F−Ar)、(F−He)ガスなどの雰囲気中でそれぞれイオン注入処理を施したものを準備した。また比較例のフッ化物皮膜として、大気プラズマ溶射皮膜(YF)と(Y)を250μmの厚さに形成したものを同条件で供試した。
(Example 3)
In this example, the corrosivity of the fluoride sprayed coating subjected to the ion implantation treatment according to the method of the present invention to the halogen acid vapor was investigated.
(1) subjected試皮film substrate as SUS304 Steel by atmospheric plasma spraying directly on the surface of the [dimension horizontal 30 mm × vertical 50 mm × thickness 3.2mm], after forming the YF 3 fluoride film to a thickness of 250μm , F, and (F—N), (F—Ar), (F—He), and the like were each subjected to ion implantation treatment in an atmosphere. Further, as a comparative fluoride film, an air plasma sprayed film (YF 3 ) and (Y 2 O 3 ) formed to a thickness of 250 μm were tested under the same conditions.

(2)腐食試験方法
(a)HCl蒸気による腐食試験は、化学実験用のデシエケーターの底部に30%HCl水溶液を100ml入れ、その上部に試験片を吊すことによってHCl水溶液から発生するHCl蒸気に曝露する方法を採用した。腐食試験温度は30℃〜50℃、時間は96hrである。
(b)HF蒸気による腐食試験は、SUS316L製のオートクレーブの底部にHF水溶液を100ml入れ、その上部に試験片を吊すことによってHF蒸気による腐食試験を実施した。腐食試験温度は30℃〜50℃、時間は96hrである。
(2) Corrosion test method (a) Corrosion test with HCl vapor is carried out by placing 100 ml of 30% HCl aqueous solution at the bottom of a desiccator for chemical experiments and suspending a test piece on the top to expose to HCl vapor generated from the HCl aqueous solution. The method to do was adopted. The corrosion test temperature is 30 ° C. to 50 ° C., and the time is 96 hours.
(B) In the corrosion test with HF vapor, 100 ml of HF aqueous solution was placed in the bottom of an autoclave made of SUS316L, and a test piece was hung on the top to carry out a corrosion test with HF vapor. The corrosion test temperature is 30 ° C. to 50 ° C., and the time is 96 hours.

(3)試験結果
試験結果を表3に要約した。この表3に示す結果から明らかなように、比較例のYF(No.5)皮膜は試験前の白色から灰色へ変化し、ハロゲン系酸蒸気によって変化する傾向が見られた。また、Y皮膜(No.6)も試験前の白色から薄い褐色系の変色を呈しており、酸蒸気による化学変化の存在が推定される。これらの変色原因は、供試皮膜の貫通気孔を通じて浸入したハロゲン系酸蒸気による基材の腐食反応の影響も考えられるが、その詳細は明らかでない。
これに対し、F含有ガスイオンを注入したYF(No.1)では、外観色に変化は殆んど認められず、Fと不活性ガスのイオンを同時注入した溶射皮膜(No.2〜4)は外観色そのものが供試前から黒色に変化しているため、この種のハロゲン系酸蒸気による腐食作用の変化に鈍感である。しかし、F含有ガスイオン注入のみの供試皮膜(No.1)の結果から見て、黒色変化したYF皮膜も優れた耐食性を発揮していることが予想される。
(3) Test results The test results are summarized in Table 3. As is clear from the results shown in Table 3, the YF 3 (No. 5) film of the comparative example changed from white to gray before the test and tended to change with the halogen-based acid vapor. In addition, the Y 2 O 3 film (No. 6) also exhibits a color change from white to light brown before the test, and the presence of a chemical change due to acid vapor is estimated. The cause of these discoloration may be the influence of the corrosion reaction of the base material by the halogen-based acid vapor that has entered through the through pores of the test film, but the details are not clear.
On the other hand, in YF 3 (No. 1) implanted with F-containing gas ions, almost no change was observed in the appearance color, and a thermal spray coating (No. 2 to 2) in which F and inert gas ions were simultaneously implanted. In 4), since the appearance color itself has changed to black before the test, it is insensitive to changes in the corrosive action caused by this type of halogen acid vapor. However, from the result of the test film (No. 1) in which only the F-containing gas ion implantation is performed, it is expected that the YF 3 film changed in black also exhibits excellent corrosion resistance.

本発明に係る製品は、高度な耐ハロゲン腐食性と耐プラズマエロージョン性が要求されている半導体の精密加工装置用部材に使用することができる。例えば、ハロゲンおよびその化合物を含む処理ガスを用いて、プラズマ処理される装置に配設されているデポシールド、バッフルプレート、フォーカスリング、インシュレ一夕リング、シールドリング、ベローズカバー、電極などに加え、類似のガス雰囲気の化学プラント装置部材などの耐食性皮膜として利用できる。   The product according to the present invention can be used for a semiconductor precision processing apparatus member that requires high halogen corrosion resistance and plasma erosion resistance. For example, in addition to the deposition shield, baffle plate, focus ring, insulator ring, shield ring, bellows cover, electrode, etc., which are disposed in the plasma processing apparatus using a processing gas containing halogen and its compound, It can be used as a corrosion-resistant film for chemical plant equipment members in similar gas atmospheres.

21 反応容器
22 被処理部材(フッ化物溶射皮膜付き)
23 導体
24 高電圧パルス発生電源
25 プラズマ発生用電源
26 高電圧パルスと高周波電圧の同時印加用重畳装置
27a バルブ
27b バルブ
28 アース線
29 高電圧導入装置
21 Reaction vessel 22 Material to be treated (with fluoride spray coating)
23 conductor 24 high voltage pulse generating power supply 25 plasma generating power supply 26 superimposing device 27a valve 27b valve 28 ground wire 29 high voltage introducing device for simultaneous application of high voltage pulse and high frequency voltage

Claims (10)

基材の表面に、直接またアンダーコートを介して形成されている白色のフッ化物溶射皮膜の表面に、F含有ガスイオンを注入することによって、その白色溶射皮膜の表面を黒色化させることを特徴とする白色フッ化物溶射皮膜の黒色化方法。   The surface of the white sprayed coating is blackened by injecting F-containing gas ions directly onto the surface of the base material or the surface of the white fluoride sprayed coating formed through the undercoat. A method for blackening a white fluoride sprayed coating. 前記F含有ガスイオンは、FガスまたはFを含むN、Ar、HeおよびNeから選ばれる1種以上の不活性ガスであることを特徴とする請求項1に記載の白色フッ化物溶射皮膜の黒色化方法。 2. The white fluoride spray-coated film according to claim 1, wherein the F-containing gas ions are F gas or one or more inert gases selected from N 2 , Ar, He, and Ne containing F. 3. Blackening method. 前記黒色化は、減圧下のFガスまたはFを含むN、Ar、HeおよびNeから選ばれる1種以上のF含有ガスイオンの雰囲気中において基材に高周波電力を印加し、白色フッ化物溶射皮膜を相対的に負に帯電させ、正の電荷挙動を示すFガスまたはFを含むF含有N、Ar、HeおよびNeから選ばれる1種以上の不活性ガスのイオン注入濃度が、1×1010〜1×1020/cmの範囲に収まるようにイオン注入を行なうことにより、該溶射皮膜表面の少なくとも一部に黒色のF含有ガスイオン注入層を形成して実現することを特徴とする請求項1または2に記載の白色フッ化物溶射皮膜の黒色化方法。 In the blackening, high-frequency power is applied to the substrate in an atmosphere of one or more F-containing gas ions selected from F 2 under reduced pressure or N 2 , Ar, He and Ne containing F, and white fluoride spraying is performed. The ion implantation concentration of one or more inert gases selected from F-containing N 2 , Ar, He and Ne containing F gas or F containing a negatively charged film and exhibiting positive charge behavior is 1 ×. It is realized by forming a black F-containing gas ion-implanted layer on at least a part of the surface of the thermal spray coating by performing ion implantation so as to be within a range of 10 10 to 1 × 10 20 / cm 2. The blackening method of the white fluoride sprayed coating of Claim 1 or 2. 前記黒色化は、白色フッ化物溶射皮膜の表面から10μm未満の深さまで行なうことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1に記載の白色フッ化物溶射皮膜の黒色化方法。   The method for blackening a white fluoride sprayed coating according to any one of claims 1 to 3, wherein the blackening is performed from the surface of the white fluoride sprayed coating to a depth of less than 10 µm. 前記黒色化は、F含有ガスイオンの注入部のみを部分的に黒色に変化させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1に記載の白色フッ化物溶射皮膜の黒色化方法。   5. The blackening method for a white fluoride sprayed coating according to claim 1, wherein the blackening is such that only the F-containing gas ion implantation portion is partially changed to black. 前記白色フッ化物溶射皮膜は、粒径5〜80μmの白色のフッ化物溶射用粉末を溶射して形成された膜厚20〜500μmの皮膜であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1に記載の白色フッ化物溶射皮膜の黒色化方法。   The said white fluoride sprayed coating is a film | membrane with a film thickness of 20-500 micrometers formed by spraying the powder for white fluoride spraying with a particle size of 5-80 micrometers, The any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. The blackening method of the white fluoride sprayed coating of 1 characterized by the above-mentioned. 前記白色フッ化物溶射皮膜は、元素の周期律表IIIa族のY、IIIb族のAl、原子番号57〜71のランタノイド系金属元素のLa、Pr、Nd、Pm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ha、Er、Tm、Yb、Luから選ばれる1種以上のフッ化物にて構成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1に記載の白色フッ化物溶射皮膜の黒色化方法。   The white fluoride sprayed coating is composed of Y of Group IIIa, Al of Group IIIb, La, Pr, Nd, Pm, Eu, Gd, Tb, Dy, lanthanoid metal elements having atomic numbers of 57 to 71. The method for blackening a white fluoride sprayed coating according to any one of claims 1 to 6, comprising at least one fluoride selected from Ha, Er, Tm, Yb, and Lu. . 前記基材と白色フッ化物溶射皮膜の間に、Al、Al−Ni、Al−Zn、Ni−Cr、Ni−Cr−Alから選ばれる金属・合金のアンダーコートを、50〜150μmの膜厚で施工することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1に記載の白色フッ化物溶射皮膜の黒色化方法。   A metal / alloy undercoat selected from Al, Al—Ni, Al—Zn, Ni—Cr, and Ni—Cr—Al is formed between the substrate and the white fluoride sprayed coating with a thickness of 50 to 150 μm. The blackening method for a white fluoride sprayed coating according to any one of claims 1 to 7, wherein the method is applied. 基材と、該基材表面に形成した、元素の周期律表IIIa族のY、IIIb族のAl、原子番号57〜71の金属元素の白色フッ化物溶射用材料を溶射して形成された膜厚20〜500μmの白色フッ化物溶射溶射皮膜とからなる部材において、その白色フッ化物溶射皮膜は、その表面に、前記請求項1〜7のいずれか1項に記載の黒色化方法によって、表面から10μm未満までの範囲を黒色化してなる黒色のF含有ガスイオン注入層を有することを特徴とする表面に黒色層を有するフッ化物溶射皮膜被覆部材。   A film formed by spraying a base material and a white fluoride spraying material of the elemental periodic table IIIa group Y, group IIIb group Al, metal element of atomic number 57-71 formed on the surface of the base material A member comprising a white fluoride sprayed coating having a thickness of 20 to 500 µm, the white fluoride sprayed coating is formed on the surface from the surface by the blackening method according to any one of claims 1 to 7. A fluoride sprayed coating-coated member having a black layer on the surface, characterized by having a black F-containing gas ion-implanted layer obtained by blackening a range of less than 10 μm. 前記基材と白色フッ化物溶射皮膜との間に、50〜150μmの膜厚のAl、Al−Ni、Al−Zn、Ni−CrおよびNi−Cr−Alのうちから選ばれる金属・合金のアンダーコートを有することを特徴とする請求項9に記載の表面に黒色層を有するフッ化物溶射皮膜被覆部材。   A metal / alloy underlayer selected from Al, Al—Ni, Al—Zn, Ni—Cr, and Ni—Cr—Al having a thickness of 50 to 150 μm between the substrate and the white fluoride sprayed coating. The fluoride sprayed coating-coated member having a black layer on the surface according to claim 9, further comprising a coat.
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