JP2016028379A - プラズマ処理装置用の部品、プラズマ処理装置、及びプラズマ処理装置用の部品の製造方法 - Google Patents

プラズマ処理装置用の部品、プラズマ処理装置、及びプラズマ処理装置用の部品の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】貫通孔を有しプラズマに晒される部品の耐電圧を改善するプラズマ処理装置用の部品、プラズマ処理装置、及びプラズマ処理装置用の部品の製造方法を提供する。
【解決手段】部品は、母材７０ｂ、アルマイト層７０ａ、及び溶射膜７０ｓを備えている。母材７０ｂには、複数の貫通孔７０ｔが形成されている。母材は７０ｂ、複数の貫通孔７０ｔの開口端が位置し、且つ粗面化処理により形成された粗面７０ｒを有する。アルマイト層７０ａは、陽極酸化処理により粗面７０ｒを含む母材の表面に形成されて、シャワープレート７０の貫通孔７０ｈ、即ち、ガス吐出口が画成される。溶射膜７０ｓは、粗面７０ｒ上にアルマイト層７０ａを介して設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、プラズマ処理装置用の部品、プラズマ処理装置、及びプラズマ処理装置用の部品の製造方法に関するものである。
電子デバイスの製造に用いられるプラズマ処理装置では、処理容器内に被処理体が収容され、当該処理容器内の空間でプラズマが生成される。このようなプラズマ処理装置では、処理容器の内壁面及び処理容器内に設けられる部品の表面に、耐プラズマ性を有する被膜が形成される。このように耐プラズマ性を有する被膜が形成される表面には、処理容器内にガスをシャワー状に吐出するシャワー部の表面が含まれる。
シャワー部は、複数のガス吐出口を有するアルミニウム製の母材を有している。この母材に被膜を形成するために、当該母材には、陽極酸化処理（アルマイト処理）が施される。このような被膜については、下記の特許文献１に記載されている。
特開平７−１４２４５５号公報
ところで、シャワー部の表面のうち特に、プラズマが生成される空間側に配置される面（以下、「第１面」という）には、より優れた耐プラズマ性が求められる。このため、第１面上にイットリア（Ｙ２Ｏ３）といった材料の溶射膜が形成されることがある。
しかしながら、上述したようにシャワー部の母材の表面には陽極酸化処理によってアルマイト層が形成されており、当該アルマイト層に対する溶射膜の密着性は低い。
そこで、第１面からアルマイト層を除去し、更に第１面に対して粗面化処理、例えば、ブラスト処理を施し、粗面化された第１面上に溶射膜を形成することが考えられる。
しかしながら、このように形成されたシャワー部では、貫通孔の第１面側の開口端の周囲において放電が発生し、シャワープレートに損傷がもたらされることがある。このような放電は、複数の貫通孔を有する他の部品でも生じ得る。
したがって、貫通孔を有しプラズマに晒される部品の耐電圧を改善することが必要となっている。
一態様においては、プラズマに晒されるプラズマ処理装置用の部品が提供される。この部品は、母材、アルマイト層、及び溶射膜を備えている。母材には、複数の貫通孔が形成されている。母材は、複数の貫通孔の開口端が位置し、且つ粗面化処理により形成された粗面を有する。アルマイト層は、陽極酸化処理により前記粗面を含む母材の表面に形成されている。溶射膜は、粗面上にアルマイト層を介して設けられている。一例では、溶射膜は、イットリア（Ｙ２Ｏ３）製である。
この部品では、粗面化処理により形成された母材の粗面上にアルマイト層が形成されており、当該母材の粗面上に設けられたアルマイト層の表面も粗面となる。したがって、母材の粗面上にアルマイト層を介して設けられる溶射膜の密着性が高められている。また、母材の粗面化処理後にアルマイト層が形成されるので、十分な厚みのアルマイト層を確保することができる。故に、この部品では、耐電圧、特に貫通孔の開口端の周囲における耐電圧が高められる。
一実施形態では、部品は、プラズマ処理装置の処理容器内にガスを吐出する部品である。一例では、この部品は、シャワープレートであり、容量結合型のプラズマ処理装置の上部電極を構成していてもよい。別の実施形態では、部品は、プラズマ処理装置の処理容器の側壁と当該処理容器内に設けられた載置台との間に設けられるバッフル板であってもよい。
一実施形態では、アルマイト層は、２０μｍ以上且つ１５０μｍ以下の膜厚を有し得る。アルマイト層の膜厚が２０μｍ以上である場合には、優れた耐電圧が得られる。アルマイト層の膜厚は５０μｍ以上であってもよく、かかる膜厚のアルマイト層によれば、更に優れた耐電圧が得られる。また、アルマイト層の膜厚が１５０μｍ以下である場合には、当該アルマイト層におけるクラックの発生を防止又は低減させることが可能となる。
別の態様においては、上述した一態様又は種々の実施形態のうち何れかの部品を備えたプラズマ処理装置が提供される。更に別の一態様においてはプラズマに晒されるプラズマ処理装置用の部品の製造方法が提供される。この製造方法は、（ｉ）複数の貫通孔の開口端が位置する母材の一面に粗面化処理を適用する工程と、（ｉｉ）粗面化処理を適用する前記工程により形成された母材の粗面を含む該母材の表面にアルマイト処理を適用する工程と、（ｉｉｉ）アルマイト処理を適用する工程により形成されたアルマイト層上に溶射膜を形成する工程と、を含む。
以上説明したように、貫通孔を有しプラズマに晒される部品の耐電圧を改善することが可能となる。
一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。 一実施形態に係るシャワープレートの一部分を示し、当該シャワープレートの製造工程を表す断面図である。 一実施形態に係るバッフル板の一部を拡大して示す断面図である。 実験例１〜５の引張密着強さ試験を説明するための図である。
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。図１に示すプラズマ処理装置１０は、容量結合型のプラズマ処理装置であり、処理容器１２を備えている。処理容器１２は、略円筒形状の容器である。処理容器１２の内壁面には、耐プラズマ性のための被膜が形成されている。例えば、処理容器１２の内壁面には、陽極酸化処理が施されていてもよく、或いは、イットリア（Ｙ２Ｏ３）といった材料を用いた被膜が形成されていてもよい。この処理容器１２は、その内部空間として、空間Ｓを提供している。
処理容器１２内には、載置台１４が設けられている。載置台１４は、基台１４ａ、静電チャック１４ｂ、及び支持部１４ｃを含んでいる。基台１４ａは、アルミニウムといった導電性の部材から構成されており、略円盤形状を有している。
基台１４ａの上面の周縁領域上には、ウエハＷのエッジを囲むように、フォーカスリング２６が設けられている。また、基台１４ａの上面の中央領域上には、静電チャック１４ｂが設けられている。基台１４ａ及び静電チャック１４ｂは、支持部１４ｃによって支持されている。支持部１４ｃは、略円筒形状を有する絶縁性の部材であり、例えば、石英から構成されている。
静電チャック１４ｂは、例えば、絶縁膜の内層として設けられた電極膜を有し、略円盤形状を有している。静電チャック１４ｂは、直流電源からスイッチを介して電極膜に供給される直流電圧により静電力を発生して、被処理体（以下、「ウエハＷ」という）を吸着する。ウエハＷは、静電チャック１４ｂの中心軸線に一致する軸線Ｚ、即ち、延長方向に延びる軸線Ｚ上に当該ウエハＷの中心が位置するよう、静電チャック１４ｂ上に載置される。
基台１４ａは、下部電極を構成している。基台１４ａには、プラズマ生成用の高周波電力を発生する高周波電源１８が、第１の整合器２２を介して接続されている。高周波電源１８は、２７ＭＨｚ以上の周波数、例えば、１００ＭＨｚの高周波電力を発生する。第１の整合器２２は、当該第１の整合器２２の出力インピーダンスと負荷側（下部電極側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。なお、高周波電源１８は、第１の整合器２２を介して上部電極１６に接続されていてもよい。
また、基台１４ａには、イオン引き込み用の高周波バイアス電力を発生する高周波電源２０が、第２の整合器２４を介して接続されている。高周波電源２０は、４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数、例えば、３．２ＭＨｚの高周波電力を発生する。第２の整合器２４は、当該第２の整合器２４の出力インピーダンスと負荷側（下部電極側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。
基台１４ａ、即ち、下部電極の上方には、空間Ｓを介して当該下部電極と対面するように、上部電極１６が設けられている。上部電極１６は、シャワープレート７０及び支持体７２を含んでいる。支持体７２は、略円盤形状を有しており、例えば、アルミニウムから構成されている。支持体７２の表面には、例えば、陽極酸化処理が施されている。支持体７２は、その下面側において、シャワープレート７０を支持している。
シャワープレート７０は、略円盤形状を有している。このシャワープレート７０には、後述する複数の貫通孔７０ｈ、即ち、複数のガス吐出口が形成されている。シャワープレート７０と支持体７２を含む上部電極１６は、複数の貫通孔７０ｈに連通するガス拡散室１６ｓを提供している。ガス拡散室１６ｓには、処理容器１２の外部に設けられたガス供給部ＧＳが接続されている。ガス供給部ＧＳは、複数のガスソース、複数の流量制御器、及び複数のバルブを含んでいる。複数のガスソースは、対応の流量制御器及び対応のバルブを介して、ガス拡散室１６ｓに接続されている。
また、載置台１４と処理容器１２の側壁との間には、バッフル板４０が設けられている。バッフル板４０は、略環形状を有しており、その内縁は載置台１４の外周に結合されており、その外縁は処理容器１２の側壁に結合されている。
バッフル板４０には、複数の貫通孔４０ｈが形成されている。これら複数の貫通孔４０ｈは、バッフル板４０の下方へのプラズマの漏れを防止することが可能な幅を有している。例えば、貫通孔４０ｈの幅は、３ｍｍ以下である。このバッフル板４０により、空間Ｓは、当該バッフル板４０より上方の空間Ｓ１と当該バッフル板４０よりも下方の空間Ｓ２とに区画される。プラズマ処理装置１０を用いたウエハＷの処理時には、ウエハＷは空間Ｓ１内に収容され、静電チャック１４ｂによって保持される。
バッフル板４０の下方且つ処理容器１２の底部には排気管４２が接続されている。排気管４２には、排気装置４４が接続されている。排気装置４４は、空間Ｓを減圧するための減圧ポンプ、例えば、ターボ分子ポンプを含んでいる。
また、図１に示すように、処理容器１２の外側、即ち、上部電極１６の上方には、電磁石３０が設けられている。なお、電磁石３０は設けられていなくてもよい。電磁石３０は、コア部材５０、及び、コイル６１〜６４を有している。コア部材５０は、柱状部５１、複数の円筒部５２〜５５、及びベース部５６が一体形成された構造を有しており、磁性材料から構成されている。ベース部５６は、略円盤形状を有しており、その中心軸線が軸線Ｚに一致するように設けられている。ベース部５６の下面からは、柱状部５１、及び複数の円筒部５２〜５５が下方に延びている。柱状部５１は、略円柱形状を有しており、その中心軸線が軸線Ｚに一致するように延在している。円筒部５２〜５５の各々は、軸線Ｚ方向に延びる円筒形状を有している。円筒部５２〜５５はそれぞれ、軸線Ｚを中心とする複数の同心円に沿って延在している。
柱状部５１と円筒部５２の間には、溝が画成されている。この溝には、柱状部５１の外周面に沿って巻き回されたコイル６１が収容されている。円筒部５２と円筒部５３の間にも溝が画成されており、当該溝には、円筒部５２の外周面に沿って巻き回されたコイル６２が収容されている。また、円筒部５３と円筒部５４の間にも溝が画成されており、当該溝には、円筒部５３の外周面に沿って巻き回されたコイル６３が収容されている。さらに、円筒部５４と円筒部５５の間にも溝が画成されており、当該溝には、円筒部５４の外周面に沿って巻き回されたコイル６４が収容されている。これらコイル６１〜６４の各々の両端は、電流源に接続されている。コイル６１〜６４のそれぞれに対する電流の供給及び供給停止、並びに、電流の値は、後述する制御部Ｃｎｔからの制御信号によって制御され得る。
制御部Ｃｎｔは、プログラム可能なコンピュータ装置であることができる。制御部Ｃｎｔは、高周波電源１８が発生する高周波電力の大きさ、高周波電源２０が発生する高周波電力の大きさ、排気装置４４の排気量、ガス供給部ＧＳから供給するガス及び当該ガスの流量、並びに、コイル６１〜６４のそれぞれに電流源から供給される電流を制御するための制御信号を送出することができる。
このプラズマ処理装置１０を用いてプラズマ処理が実行される際には、複数のガスソースのうち選択されたガスソースからのガスが、ガス拡散室１６ｓを経て、複数の貫通孔７０ｈから空間Ｓに吐出される。また、排気装置４４によって処理容器１２内の空間Ｓの圧力が所望の圧力に設定される。また、高周波電源１８から基台１４ａに高周波電力が供給され、高周波電源２０から基台１４ａに高周波バイアス電力が供給される。これにより、ウエハＷの上方でガスが励起され、プラズマが生成される。さらに、コイル６１〜６４に電流が供給されることにより空間Ｓにおいて磁界が生成される。この磁界によって、ウエハＷ上方でのプラズマの密度分布が制御される。そして、プラズマにウエハＷが晒されることにより、当該ウエハＷが処理される。
以下、シャワープレート７０及びバッフル板４０について詳細に説明する。まず、シャワープレート７０について説明する。図２は、一実施形態に係るシャワープレートの一部分を示し、当該シャワープレートの製造工程を表す断面図である。なお、図２の（ａ）〜（ｄ）の各々では、シャワープレート７０がプラズマ処理装置１０に搭載された状態において空間Ｓ側に配置される粗面及び当該粗面の元となる第１面が上側に示されており、粗面又は第１面と反対側の面を含む部分は図示されていない。
図２の（ｄ）に示すように、シャワープレート７０は、母材７０ｂ、アルマイト層７０ａ、及び、溶射膜７０ｓを有している。このシャワープレート７０の製造においては、まず、母材７０ｂが準備される。図２の（ａ）に示すように、母材７０ｂは、略円盤形状を有し、例えば、アルミニウムから構成されている。母材７０ｂは、略平坦な第１面７０ｆを有している。第１面７０ｆは、プラズマ処理装置１０では空間Ｓ側に配置される粗面の元となる面である。また、母材７０ｂには、第１面７０ｆから当該母材７０ｂを板厚方向に貫通する複数の貫通孔７０ｔが形成されている。貫通孔７０ｔは、少なくとも、その第１面７０ｆ側の開口端においてテーパー形状を有している。換言すると、貫通孔７０ｔの第１面７０ｆ側の開口端の周囲において、母材７０ｂには面取り加工が施されている。例えば、貫通孔７０ｔの第１面７０ｆ側の開口端の周囲において、母材７０ｂには、４５°面取り（所謂Ｃ面取り）又は丸み面取り（所謂Ｒ面取り）が施されている。なお、第１面７０ｆ側の開口端のみならず反対側の開口端の周囲においても、母材７０ｂに面取り加工が施されていてもよい。
シャワープレート７０の製造では、次いで、第１面７０ｆに粗面化処理が施される。例えば、第１面７０ｆにブラスト処理が施される。これにより、図２の（ｂ）に示すように、粗面化処理された第１面、即ち、粗面７０ｒが得られる。粗面７０ｒは、例えば、１．５μｍ〜５μｍの算術平均粗さ（Ｒａ）を有し得る。粗面７０ｒの形成のためのブラスト処理には、ＪＩＳ Ｒ ６００１に規定のＦ４０〜Ｆ２２０の範囲内の研磨材（ブラスト材）を用いることができる。一例では、ブラスト処理には、ＪＩＳ Ｒ ６００１に規定のＦ６０の粒度を有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）製の研磨材を用いることができる。研磨材は、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）、ガラスビーズ、ジルコニア等から構成されていてもよい。
シャワープレート７０の製造では、次いで、母材７０ｂにアルマイト処理（陽極酸化処理）が施される。陽極酸化処理には、例えば、有機酸系溶液を用いることができる。これにより、図２の（ｃ）に示すように、粗面７０ｒ、及び、貫通孔７０ｔを画成する面を含む母材７０ｂの表面にアルマイト層７０ａが形成される。アルマイト層７０ａの膜厚は、例えば、２０μｍ以上１５０μｍ以下の膜厚であり得る。また、アルマイト層７０ａの膜厚は、５０μｍ以上であってもよい。このように形成されたアルマイト層７０ａは、粗面７０ｒ上において当該粗面７０ｒの凹凸を反映した凹凸をもつ表面を提供する。このアルマイト層７０ａは、また、貫通孔７０ｔを画成する壁面にも形成され、当該壁面に形成されたアルマイト層７０ａによって、シャワープレート７０の貫通孔７０ｈ、即ち、ガス吐出口が画成される。
シャワープレート７０の製造においては、次いで、溶射処理により、粗面７０ｒ上にアルマイト層７０ａを介して溶射膜７０ｓが形成される。溶射膜７０ｓは、例えば、イットリア（Ｙ２Ｏ３、酸化イットリウム）製である。この溶射膜７０ｓの膜厚は、例えば、１５０μｍ以上２５０μｍ以下の膜厚である。
このように製造されるシャワープレート７０では、粗面７０ｒ上にアルマイト層７０ａが形成されており、粗面７０ｒ上に設けられたアルマイト層７０ａの表面も粗面となる。したがって、粗面７０ｒ上にアルマイト層７０ａを介して設けられる溶射膜７０ｓの密着性が高くなる。
また、このシャワープレート７０は上部電極１６の一部であるので、電位差が生じ得る。しかしながら、母材７０ｂの粗面化処理後にアルマイト層７０ａが形成されるので、シャワープレート７０には十分な厚みのアルマイト層７０ａが確保されている。したがって、耐電圧、特に貫通孔７０ｈの開口端の周囲における耐電圧が高められている。故に、シャワープレート７０の放電による損傷が抑制され得る。
なお、アルマイト層７０ａの膜厚が２０μｍ以上であれば、優れた耐電圧が得られる。また、アルマイト層７０ａの膜厚が５０μｍ以上であれば、更に優れた耐電圧が得られる。また、アルマイト層７０ａの膜厚が１５０μｍ以下であれば、当該アルマイト層７０ａにおけるクラックの発生を防止又は低減させることが可能となる。
次に、バッフル板４０について説明する。図３は、一実施形態に係るバッフル板の一部を拡大して示す断面図である。図３に示すように、バッフル板４０は、母材４０ｂ、アルマイト層４０ａ、及び、溶射膜４０ｓを有している。
母材４０ｂは、載置台１４と処理容器１２の側壁との間に延在し得る環状板状の部材であり、例えば、アルミニウムから構成されている。母材４０ｂには、板厚方向に貫通孔が形成されている。また、これら貫通孔の開口端は、シャワープレート７０の貫通孔７０ｔと同様にテーパー形状となっている。即ち、貫通孔の開口端の周囲において、母材４０ｂには面取り加工が施されている。
母材４０ｂの粗面４０ｒは、母材４０ｂの空間Ｓ１側の面であり、平坦な母材４０ｂの第１面に粗面化処理、例えばブラスト処理を行うことによって形成された面である。母材４０ｂの表面には、アルマイト処理によって形成されたアルマイト層４０ａが設けられている。アルマイト層４０ａは、粗面４０ｒの形成後に母材４０ｂの表面に形成される。アルマイト層４０ａの膜厚は、２０μｍ以上１５０μｍ以下であり得る。また、アルマイト層４０ａの膜厚は、５０μｍ以上であってもよい。
アルマイト層４０ａは、母材４０ｂの貫通孔を画成する壁面にも形成され、当該壁面に形成されたアルマイト層４０ａによって、バッフル板４０の複数の貫通孔４０ｈが画成されている。
粗面４０ｒ上にはアルマイト層４０ａを介して溶射膜４０ｓが形成されている。溶射膜４０ｓは、例えば、イットリア（Ｙ２Ｏ３、酸化イットリウム）製である。この溶射膜４０ｓの膜厚は、例えば、１５０μｍ以上２５０μｍ以下の膜厚である。
なお、粗面４０ｒと反対側の面にも粗面化処理が施され、当該粗面化処理により形成された粗面上にアルマイト層を介して溶射膜が形成されていてもよい。
このバッフル板４０では、粗面４０ｒ上にアルマイト層４０ａが形成されており、粗面４０ｒ上に設けられたアルマイト層４０ａの表面も粗面となる。したがって、粗面４０ｒ上にアルマイト層４０ａを介して設けられる溶射膜４０ｓの密着性が高くなる。
また、このバッフル板４０には、電磁石３０によって発生される磁界の影響により電位差が生じ得る。しかしながら、母材４０ｂの粗面化処理後にアルマイト層４０ａが形成されるので、バッフル板４０には十分な厚みのアルマイト層が確保されている。したがって、耐電圧、特に貫通孔４０ｈの開口端の周囲における耐電圧が高められている。故に、バッフル板４０の放電による損傷が抑制され得る。
以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、上述した実施形態では、複数の貫通孔を有する部品としてシャワープレート７０及びバッフル板４０を備えているが、プラズマに晒される部品であり且つ電位差が発生し得る部品であれば任意の部材に本発明の思想が適用され得る。
また、複数の貫通孔を有する部品としては、プラズマ処理装置の処理容器の側壁に沿って処理容器内に設けられる環状のガス供給部材にも本発明の思想が適用され得る。かかるガス供給部材としては、例えば、特開２０１４−０９６５５３号公報に記載されたプラズマ処理装置の周辺導入部、特に当該周辺導入部の環状の管が例示される。この環状の管は、プラズマ処理装置の処理容器の筒状の側壁に沿って設けられており、且つ、当該処理容器内において鉛直方向に延びる軸線中心に環状に延在している。この環状の管には、当該軸線に対して周方向に配列された導入口（ガス導入口）、即ち複数の貫通穴が形成されている。この環状の管に本発明の思想を適用することにより、当該環状の管の耐電圧が向上され得る。
また、上述したシャワープレート７０及びバッフル板４０に関して上述した部品の製造方法は、プラズマ処理装置に用いられる他の部品の製造にも利用可能である。以下、シャワープレート７０及びバッフル板４０を含む部品の製造方法の実施形態について説明する。この部品の製造方法では、母材（例えばアルミニウム製）が所定の形状に加工される。次いで、母材の表面（又はその一部）に粗面化処理が施される。これにより母材に粗面が形成される。粗面は、例えば、１．５μｍ〜５μｍの算術平均粗さ（Ｒａ）を有し得る。粗面化処理には、例えば、ブラスト処理を用いることができる。ブラスト処理には、ＪＩＳ Ｒ ６００１に規定のＦ４０〜Ｆ２２０の範囲内の研磨材（ブラスト材）を用いることができる。一例では、ブラスト処理には、ＪＩＳ Ｒ ６００１に規定のＦ６０の粒度を有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）製の研磨材を用いることができる。研磨材は、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）、ガラスビーズ、ジルコニア等から構成されていてもよい。
次いで、この製造方法では、母材の洗浄、乾燥が行われ、有機物等が母材から除去される。次いで、母材の粗面を含む表面にアルマイト層が形成される。アルマイト層の形成には、例えば、有機酸系溶液を用いることができる。次いで、溶射処理によってアルマイト層上に溶射膜が形成される。溶射膜は、例えば、イットリア（酸化イットリウム）製である。以上説明した処理により、部品の製造が完了する。
このようにして製造された部品は、アルマイト層の表面に粗面化処理を施して形成した粗面に溶射膜を形成することにより得られる部品よりも、高い絶縁破壊電圧、及び溶射膜の高い密着性を有する。
以下、上述した実施形態に係る部品の形成されるアルマイト層及び溶射膜の評価のために行った実験例について説明する。
（実験例１〜５、及び比較実験例１〜５）
実験例１〜５では、図４に示すサンプルを作成し、ＪＩＳ Ｈ ８４０２に規定の引張密着強さ試験方法に従った試験を行った。具体的には、直径２５ｍｍ、長さ４０ｍｍのＡ６０６１製の円柱状の母材１００を準備した。次いで、母材１００の一端面に対する粗面化処理により粗面１００ｒを形成した。粗面化処理としてはブラスト処理を行った。当該ブラスト処理では、ＪＩＳ Ｒ ６００１に規定のＦ６０の粒度を有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）製の研磨材を用いた。なお、粗面１００ｒの算術平均粗さＲａは３μｍであった。次いで、母材１００の粗面１００ｒに対して、有機酸系溶液を用いて陽極酸化処理を行い、１００μｍの膜厚のアルマイト層１０２を形成した。次いで、アルマイト層１０２上に厚さ３００μｍの酸化イットリウム製の溶射膜１０４を形成した。そして、溶射膜１０４を、基材１０８の一端面に接着剤１０６を介して接着した。なお、基材１０８は、直径２５ｍｍ、長さ４０ｍｍのＡ６０６１製の円柱状の部材であった。実験例１〜５では、このようにして準備したサンプルの母材１００と基材１０８をそれらの長手方向、且つ、互いに反対方向（図４に示す矢印方向）に引っ張り、アルマイト層１０２と溶射膜１０４との界面で破断が生じた際の応力（破断応力）を測定した。
また、比較実験例１〜５においても、サンプルを作成し、ＪＩＳ Ｈ ８４０２に規定の引張密着強さ試験方法に従った試験を行った。具体的には、直径２５ｍｍ、長さ４０ｍｍのＡ６０６１製の円柱状の母材を準備した。次いで、母材の一端面にアルマイト層を形成した。次いで、アルマイト層の表面に対して粗面化処理を適用した。粗面化処理としてはブラスト処理を行った。当該ブラスト処理では、ＪＩＳ Ｒ ６００１に規定のＦ６０の粒度を有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）製の研磨材を用いた。なお、ブラスト処理後のアルマイト層の表面の算術平均粗さＲａは４μｍであった。次いで、アルマイト層上に厚さ３００μｍの酸化イットリウム製の溶射膜を形成した。そして、溶射膜を、基材の一端面に接着剤１０６を介して接着した。なお、基材は、直径２５ｍｍ、長さ４０ｍｍのＡ６０６１製の円柱状の部材であった。比較実験例１〜５では、このようにして準備したサンプルの母材と基材をそれらの長手方向、且つ反対方向に引っ張り、アルマイト層と溶射膜との界面で破断が生じた際の応力（破断応力）を測定した。
表１に実験例１〜５及び比較実験例１〜５において測定した破断応力を示す。以下の表１に示すように、比較実験例１〜５で作成したサンプル、即ち、母材の表面に、有機酸系溶液を用いてアルマイト層を形成し、当該アルマイト層に対して粗面化処理を行い、形成された粗面上に溶射膜を形成することによって得たサンプルでは、破断応力が比較的小さくなっていた。一方、実験例１〜５で作成したサンプル、即ち、母材の表面に粗面化処理を行い、形成された粗面に、有機酸系溶液を用いてアルマイト層を形成し、当該アルマイト層上に溶射膜を形成することによって得たサンプルの破断応力は、相当に大きくなっていた。
Figure 2016028379
（実験例６〜１３、及び比較実験例６〜１３）
実験例６〜１３では、サンプルを作成し、絶縁破壊電圧を測定した。具体的には、厚さ１５ｍｍ、２００ｍｍ角のＡ６０６１製の板状の母材を準備した。実験例６〜１２では、母材の２０ｍｍ間隔の格子位置に合計１００個の貫通孔を形成した。貫通孔のパラメータ、即ち、直径φ及び貫通孔の開口端のＲ面取りの曲率Ｒを表２に示す。なお、実験例１３のサンプルには貫通孔を形成しなかった。また、実験例６〜１３では、母材の一主面に対して粗面化処理を行った。粗面化処理としてはブラスト処理を行い、当該ブラスト処理では、ＪＩＳ Ｒ ６００１に規定のＦ６０の粒度を有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）製の研磨材を用いた。なお、形成された粗面の算術平均粗さＲａは３μｍであった。次いで、母材の粗面に対して、有機酸系溶液を用いて陽極酸化処理を行い、１００μｍの膜厚のアルマイト層を形成した。次いで、アルマイト層上に厚さ２００μｍの酸化イットリウム製の溶射膜を形成した。
比較実験例６〜１３においても、厚さ１５ｍｍ、２００ｍｍ角のＡ６０６１製の板状の母材を準備し、母材の２０ｍｍ間隔の格子位置に合計１００個の貫通孔を形成した。貫通孔のパラメータ、即ち、直径φ及び貫通孔の開口端のＲ面取りの曲率Ｒを表２に示す。なお、比較実験例１３のサンプルには貫通孔を形成しなかった。次いで、有機酸系溶液を用いて母材の一主面に対して陽極酸化処理を行い、１００μｍの膜厚のアルマイト層を形成した。次いで、アルマイト層の表面に対して粗面化処理を適用した。粗面化処理としてはブラスト処理を行った。当該ブラスト処理では、ＪＩＳ Ｒ ６００１に規定のＦ６０の粒度を有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）製の研磨材を用いた。なお、ブラスト処理後のアルマイト層の表面の算術平均粗さＲａは４μｍであった。次いで、アルマイト層上に厚さ２００μｍの酸化イットリウム製の溶射膜を形成した。
実験例６〜１２及び比較実験例６〜１２では、直径１ｍｍの一対のプローブのうち一方のプローブの先端をサンプルの平坦部の一箇所に接触させ、サンプルの貫通孔の面取り部分に他方のプローブの先端を３００ｇの荷重で接触させた。そして、一対のプローブから電流９９μＡ、且つ、昇圧レート１０Ｖ／秒で４０００Ｖまでの電圧を印加し、絶縁破壊電圧を測定した。なお、実験例６〜１２及び比較実験例６〜１２では、五つの異なる貫通孔それぞれに他方のプローブの先端を接触させて、五つの絶縁破壊電圧を得た。そして、五つの絶縁破壊電圧の平均値を求めた。また、実験例１３及び比較実験例１３では、直径１ｍｍの一対のプローブのうち一方のプローブの先端をサンプルの平坦部の一箇所に接触させ、サンプルの平坦部の別の箇所に他方のプローブの先端を３００ｇの荷重で接触させた。そして、一対のプローブから電流９９μＡ、且つ、昇圧レート１０Ｖ／秒で４０００Ｖまでの電圧を印加し、絶縁破壊電圧を測定した。なお、実験例１３及び比較実験例１３では、五つの異なる平坦部の箇所のそれぞれに他方のプローブの先端を接触させて、五つの絶縁破壊電圧を得た。そして、五つの絶縁破壊電圧の平均値を求めた。表２に結果を示す。以下の表２に示すように、比較実験例６〜１３で作成したサンプル、即ち、母材の表面に、有機酸系溶液を用いてアルマイト層を形成し、当該アルマイト層に対して粗面化処理を行い、形成された粗面上に溶射膜を形成することによって得たサンプルでは、絶縁破壊電圧が比較的小さくなっていた。一方、実験例６〜１３で作成したサンプル、即ち、母材の表面に粗面化処理を行い、形成された粗面に、有機酸系溶液を用いてアルマイト層を形成し、当該アルマイト層上に溶射膜を形成することによって得たサンプルの絶縁破壊電圧は、相当に大きく、計測限界値（４０００Ｖ）と同一の値又は当該計測限界値に近い値であった。
Figure 2016028379
１０…プラズマ処理装置、１２…処理容器、１４…載置台、１６…上部電極、７０…シャワープレート、７０ａ…アルマイト層、７０ｂ…母材、７０ｈ…貫通孔、７０ｒ…粗面、７０ｓ…溶射膜、１８…高周波電源、２０…高周波電源、３０…電磁石、４０…バッフル板、４０ａ…アルマイト層、４０ｂ…母材、４０ｒ…粗面、４０ｓ…溶射膜、４４…排気装置。

Claims (11)

  1. プラズマに晒されるプラズマ処理装置用の部品であって、
    複数の貫通孔が形成された母材であり、該複数の貫通孔の開口端が位置し、且つ粗面化処理により形成された粗面を有する、該母材と、
    陽極酸化処理により、前記粗面を含む前記母材の表面に形成されたアルマイト層と、
    前記粗面上に前記アルマイト層を介して設けられた溶射膜と、
    を備える部品。
  2. 前記粗面は、１．５μｍ〜５μｍの範囲内の算術平均粗さを有する、請求項１に記載の部品。
  3. 前記プラズマ処理装置の処理容器内にガスを吐出する、請求項１又は２に記載の部品。
  4. 前記プラズマ処理装置の処理容器の側壁と該処理容器内に設けられた載置台との間に設けられるバッフル板である、請求項１又は２に記載の部品。
  5. 前記アルマイト層は、２０μｍ以上且つ１５０μｍ以下の膜厚を有する、請求項１〜４の何れか一項に記載の部品。
  6. 前記アルマイト層は、５０μｍ以上の膜厚を有する、請求項５に記載の部品。
  7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の部品を備えるプラズマ処理装置。
  8. プラズマに晒されるプラズマ処理装置用の部品の製造方法であって、
    複数の貫通孔の開口端が位置する母材の一面に粗面化処理を適用する工程と、
    粗面化処理を適用する前記工程により形成された前記母材の粗面を含む該母材の表面にアルマイト処理を適用する工程と、
    アルマイト処理を適用する前記工程により形成されたアルマイト層上に溶射膜を形成する工程と、
    を含む製造方法。
  9. 粗面化処理を適用する前記工程では、１．５μｍ〜５μｍの範囲内の算術平均粗さを有する前記粗面が形成される、請求項８に記載の製造方法。
  10. 前記粗面化処理はブラスト処理であり、該ブラスト処理に用いられる研磨材の粒度は、ＪＩＳ Ｒ ６００１に規定のＦ４０〜Ｆ２２０の範囲内の粒度である、請求項８又は９に記載の製造方法。
  11. 前記粗面化処理はブラスト処理であり、該ブラスト処理に用いられる研磨材はシリコンカーバイト（ＳｉＣ）、ガラスビーズ、又はジルコニアである、請求項７〜１０の何れか一項に記載の製造方法。
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