JP2016211070A - Material for spray coating, spray coating film, and member with spray coating film - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a material for spray coating capable of forming a spray coating film having improved plasma erosion resistance.SOLUTION: A material for spray coating contains an oxyhalogenated compound of a rare-earth element (RE-O-X) of 77 mass% or more, the compound containing the rare-earth element (RE), oxygen (O), and a halogen element (X) as constituent elements. The spray coating material does not substantially contain an oxide of the rare-earth element.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、溶射用材料、その溶射用材料を用いて形成される溶射皮膜および溶射皮膜付部材に関する。   The present invention relates to a thermal spray material, a thermal spray coating formed using the thermal spray material, and a member with a thermal spray coating.

基材の表面を各種の材料で被覆することにより新たな機能性を付与する技術は、従来より様々な分野において利用されている。この表面被覆技術の一つとして、例えば、基材の表面に、セラミックス等の材料からなる溶射粒子を、燃焼または電気エネルギーにより軟化または溶融状態として吹き付けることで、かかる材料からなる溶射皮膜を形成する溶射法が知られている。   Techniques for imparting new functionality by coating the surface of a substrate with various materials have been used in various fields. As one of the surface coating techniques, for example, sprayed particles made of a material such as ceramics are sprayed on the surface of a base material as a softened or molten state by combustion or electric energy to form a sprayed coating made of such a material. Thermal spraying is known.

そして半導体デバイス等の製造分野においては、一般に、フッ素,塩素,臭素等のハロゲン系ガスのプラズマを用いたドライエッチングにより半導体基板の表面に微細加工を施すことが行われている。また、ドライエッチング後は、半導体基板を取り出したチャンバー(真空容器)の内部を、酸素ガスプラズマを用いてクリーニングしている。このとき、チャンバー内においては、反応性の高い酸素ガスプラズマやハロゲンガスプラズマに晒される部材が腐食される可能性がある。そして当該部材から腐食(エロージョン)部分が粒子状に脱落すると、かかる粒子は半導体基板に付着して回路に欠陥をもたらす異物(以下、当該異物をパーティクルという)となり得る。   In the field of manufacturing semiconductor devices and the like, generally, fine processing is performed on the surface of a semiconductor substrate by dry etching using plasma of a halogen-based gas such as fluorine, chlorine or bromine. Further, after dry etching, the inside of the chamber (vacuum container) from which the semiconductor substrate is taken out is cleaned using oxygen gas plasma. At this time, in the chamber, a member exposed to highly reactive oxygen gas plasma or halogen gas plasma may be corroded. When the corrosion (erosion) part falls off in the form of particles from the member, the particles can be attached to the semiconductor substrate and become a foreign substance (hereinafter, the foreign substance is referred to as a particle) that causes a defect in the circuit.

したがって、従来より、半導体デバイス製造装置においては、パーティクルの発生を低減させる目的で、酸素ガスやハロゲンガス等のプラズマに晒される部材に、耐プラズマエロージョン性を備えるセラミックの溶射皮膜を設けることが行われている。例えば、特許文献1には、少なくとも一部にイットリウムのオキシフッ化物を含む顆粒を溶射用材料として用いることで、プラズマに対する耐食性の高い溶射皮膜を形成できることが開示されている。   Therefore, conventionally, in a semiconductor device manufacturing apparatus, for the purpose of reducing the generation of particles, a ceramic sprayed coating having plasma erosion resistance has been provided on a member exposed to plasma such as oxygen gas or halogen gas. It has been broken. For example, Patent Document 1 discloses that a sprayed coating having high corrosion resistance against plasma can be formed by using, as a thermal spraying material, granules containing at least a portion of yttrium oxyfluoride.

国際公開2014/002580号公報International Publication No. 2014/002580

しかしながら、半導体デバイスの集積度の向上に伴い、パーティクルによる汚染に対してはより精密な管理が要求されてきている。そして、半導体デバイス製造装置に設けられるセラミックの溶射皮膜についても、更なる耐プラズマエロージョン性の向上が求められている。
このような状況に鑑み、本発明は、耐プラズマエロージョン性がさらに向上された溶射皮膜を形成し得る溶射用材料を提供することを目的とする。また、この溶射用材料を用いて形成される溶射皮膜および溶射皮膜付部材を提供することを他の目的とする。
However, with the improvement of the degree of integration of semiconductor devices, more precise management has been required for contamination by particles. Further, further improvement in plasma erosion resistance is required for ceramic spray coatings provided in semiconductor device manufacturing apparatuses.
In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a thermal spray material capable of forming a thermal spray coating having further improved plasma erosion resistance. Another object of the present invention is to provide a thermal spray coating formed by using this thermal spraying material and a member with a thermal spray coating.

本発明は、上記の課題を解決するものとして、以下の特徴を有する溶射用材料を提供する。すなわち、ここに開示される溶射用材料は、構成元素として希土類元素(RE)、酸素(O)およびハロゲン元素(X)を含む希土類元素オキシハロゲン化物(RE−O−X)が、全体の77質量%以上の割合で含まれ、上記希土類元素の酸化物を実質的に含まないことにより特徴づけられている。
本発明者らの検討によると、希土類元素酸化物を実質的に含まず、希土類元素オキシハロゲン化物(RE−O−X)を上記の範囲で含む溶射用材料は、例えば、酸化イットリウムからなる溶射皮膜に比べて耐プラズマエロージョン性に優れた溶射皮膜を形成し得ることが判明した。これにより、ハロゲン系プラズマに対する耐プラズマエロージョン性がより一層高められた溶射皮膜を形成し得る溶射用材料が実現される。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a thermal spray material having the following characteristics. That is, the thermal spraying material disclosed herein includes a rare earth element oxyhalide (RE-O-X) containing rare earth elements (RE), oxygen (O) and halogen elements (X) as constituent elements. It is characterized by being contained in a proportion of not less than mass% and substantially free of the rare earth element oxide.
According to the study by the present inventors, the thermal spray material substantially free of rare earth element oxide and containing rare earth element oxyhalide (RE-OX) in the above range is, for example, thermal spraying composed of yttrium oxide. It has been found that a sprayed coating having superior plasma erosion resistance compared to the coating can be formed. As a result, a thermal spray material capable of forming a thermal spray coating with further improved plasma erosion resistance against halogen-based plasma is realized.

なお、特許文献1には、イットリウムオキシフッ化物(YOF)を比較的高い割合で含む溶射用材料が開示されている(実施例9〜11参照)。しかしながら、それらの溶射材料のX線回折分析結果と、酸素含有量とから算出されるYOFの含有割合が全体の77質量%以上であって、かつ、酸化イットリウム(Y)を含まない材料については、開示されていない。すなわち、ここに開示される溶射用材料は、これまでにない耐プラズマエロージョン性に優れた溶射皮膜を形成することができる新規な溶射用材料であると言える。 Note that Patent Document 1 discloses a thermal spray material containing a relatively high ratio of yttrium oxyfluoride (YOF) (see Examples 9 to 11). However, the content ratio of YOF calculated from the X-ray diffraction analysis results of these thermal spray materials and the oxygen content is 77% by mass or more of the whole, and does not contain yttrium oxide (Y 2 O 3 ). The material is not disclosed. That is, it can be said that the thermal spraying material disclosed here is a novel thermal spraying material capable of forming a thermal spraying coating having an unprecedented plasma erosion resistance.

ここに開示される溶射用材料の好ましい一態様では、さらに、上記希土類元素のフッ化物が全体の23質量%以下の割合で含まれていることを特徴としている。さらには、上記希土類元素のフッ化物を実質的に含まない形態であり得る。
ここに開示される溶射用材料は希土類元素酸化物を含まないことで、上記のとおり、形成される溶射皮膜の耐プラズマエロージョン性を高めるようにしている。したがって、溶射皮膜中に存在することで耐プラズマエロージョン性を低下させ得る希土類元素のフッ化物については、上記割合までの含有が許容され得る。そして、溶射用材料中には、希土類元素のフッ化物が実質的に含まれない形態であることで、形成される溶射皮膜の耐プラズマエロージョン性をさらに高めることができて好適である。
In a preferred embodiment of the thermal spray material disclosed herein, the rare earth element fluoride is further contained in a proportion of 23% by mass or less. Furthermore, the rare earth element fluoride may be substantially not included.
The thermal spraying material disclosed here does not contain rare earth element oxides, so that the plasma erosion resistance of the thermal spray coating formed is improved as described above. Therefore, the rare earth element fluoride that can lower the plasma erosion resistance by being present in the sprayed coating can be allowed to contain up to the above ratio. And it is suitable for the thermal spray material that the plasma erosion resistance of the thermal spray coating to be formed can be further enhanced by being in a form that does not substantially contain a rare earth element fluoride.

ここに開示される溶射用材料の好ましい一態様では、上記希土類元素オキシハロゲン化物について、上記希土類元素に対する上記ハロゲン元素のモル比(X/RE)は、1.1以上であることを特徴としている。また、上記希土類元素に対する上記酸素のモル比(O/RE)は、0.9以下であるのが好ましい。
溶射用材料中の希土類元素オキシハロゲン化物におけるハロゲン元素の割合を増大させることで、ハロゲン系プラズマに対する耐性がより一層高められるために好適である。また、溶射用材料中の希土類元素オキシハロゲン化物における酸素の割合を減少させることで、溶射皮膜中に希土類元素酸化物が形成され難くなるために好適である。そしてこれらがバランスよく調整されることで、気孔率が低くかつビッカース硬度の高い溶射皮膜が得られるために好ましい。
In a preferred aspect of the thermal spray material disclosed herein, the rare earth element oxyhalide is characterized in that a molar ratio (X / RE) of the halogen element to the rare earth element is 1.1 or more. . The molar ratio of oxygen to the rare earth element (O / RE) is preferably 0.9 or less.
Increasing the proportion of the halogen element in the rare earth element oxyhalide in the thermal spraying material is preferable because the resistance to halogen-based plasma can be further enhanced. Further, it is preferable to reduce the ratio of oxygen in the rare earth element oxyhalide in the thermal spraying material because rare earth element oxides are hardly formed in the thermal spray coating. And it is preferable that these are adjusted in a well-balanced manner because a thermal spray coating having a low porosity and a high Vickers hardness can be obtained.

ここに開示される溶射用材料の好ましい一態様では、前記希土類元素がイットリウムであり、上記ハロゲン元素がフッ素であり、上記希土類元素オキシハロゲン化物がイットリウムオキシフッ化物であることを特徴としている。かかる構成により、例えばフッ素プラズマに対する耐エロージョン特性に優れた溶射皮膜を形成し得る溶射用材料が提供される。   In a preferred aspect of the thermal spray material disclosed herein, the rare earth element is yttrium, the halogen element is fluorine, and the rare earth element oxyhalide is yttrium oxyfluoride. With such a configuration, for example, a thermal spray material capable of forming a thermal spray coating excellent in erosion resistance against fluorine plasma is provided.

他の側面において、本発明は、上記のいずれかに記載の溶射用材料の溶射物である、溶射皮膜を提供する。溶射皮膜中の希土類元素の酸化物成分は、該溶射皮膜を脆化させ、プラズマ耐性を劣化させ得る。ここに開示される溶射皮膜は、上記のいずれかに記載の溶射用材料を溶射することで形成されるものであり、希土類元素の酸化物の含有割合が低減されていることから、耐プラズマエロージョン性が確実に向上されたものとして提供される。   In another aspect, the present invention provides a thermal spray coating that is a thermal spray material of the thermal spray material described above. Oxide components of rare earth elements in the thermal spray coating can embrittle the thermal spray coating and degrade plasma resistance. The thermal spray coating disclosed herein is formed by thermal spraying one of the above-mentioned thermal spray materials, and since the content of rare earth element oxide is reduced, it is resistant to plasma erosion. It is provided as an improvement in performance.

また、本発明が提供する溶射皮膜は、構成元素として希土類元素(RE)、酸素(O)およびハロゲン元素(X)を含む希土類元素オキシハロゲン化物(RE−O−X)を主成分とし、上記希土類元素のフッ化物を実質的に含まないことにより特徴づけられる。
かかる構成によると、溶射皮膜は希土類元素のフッ化物の含有割合が低減されていることから、耐プラズマエロージョン性が確実に向上されたものとして提供される。
The thermal spray coating provided by the present invention is mainly composed of a rare earth element oxyhalide (RE-O-X) containing rare earth elements (RE), oxygen (O), and halogen elements (X) as constituent elements. Characterized by being substantially free of rare earth fluorides.
According to such a configuration, the sprayed coating is provided as having improved plasma erosion resistance with certainty because the content of the rare earth element fluoride is reduced.

ここに開示される溶射皮膜の好ましい一態様では、上記希土類元素の酸化物を実質的に含まないことを特徴としている。希土類元素酸化物は、希土類元素オキシハロゲン化物が主成分である場合に含有が許容されるが、実質的に含まれない場合に耐プラズマエロージョン性が向上されて好ましい。   In a preferred embodiment of the thermal spray coating disclosed herein, the rare earth element oxide is substantially not contained. The rare earth element oxide is allowed to be contained when the rare earth element oxyhalide is the main component, but when it is not substantially contained, the plasma erosion resistance is preferably improved.

ここに開示される溶射皮膜の好ましい一態様では、上記希土類元素がイットリウムであり、上記ハロゲン元素がフッ素であり、上記希土類元素オキシハロゲン化物がイットリウムオキシフッ化物であることを特徴としている。かかる構成により、例えば、フッ素プラズマに対する耐エロージョン特性に優れた溶射皮膜を構成することができる。   In a preferred embodiment of the thermal spray coating disclosed herein, the rare earth element is yttrium, the halogen element is fluorine, and the rare earth element oxyhalide is yttrium oxyfluoride. With such a configuration, for example, a sprayed coating having excellent erosion resistance against fluorine plasma can be configured.

また、ここに開示する技術が提供する溶射皮膜付部材は、基材の表面に、上記のいずれかに記載の溶射皮膜が備えられていることを特徴としている。かかる構成により、耐プラズマエロージョン性に優れた皮膜付部材が提供される。   Moreover, the member with a thermal spray coating provided by the technology disclosed herein is characterized in that the thermal spray coating according to any one of the above is provided on the surface of the base material. With this configuration, a film-coated member having excellent plasma erosion resistance is provided.

一実施形態である(a)No.8および(b)No.11の溶射用材料について得られたX線回折スペクトルを示す図である。(A) No. 1 which is an embodiment. 8 and (b) no. It is a figure which shows the X-ray-diffraction spectrum acquired about the material for thermal spraying of 11.

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. Note that matters other than matters specifically mentioned in the present specification and necessary for the implementation of the present invention can be grasped as design matters of those skilled in the art based on the prior art in this field. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in this specification and common technical knowledge in the field.

[溶射用材料]
ここに開示される溶射用材料は、(1)構成元素として希土類元素(RE)、酸素(O)およびハロゲン元素(X)を含む希土類元素オキシハロゲン化物(RE−O−X)が、77質量%以上の割合で含まれ、(2)この希土類元素の酸化物を実質的に含まないことにより特徴づけられている。
[Materials for thermal spraying]
The thermal spraying material disclosed here has (1) 77 mass of rare earth element oxyhalide (RE-O-X) containing rare earth element (RE), oxygen (O) and halogen element (X) as constituent elements. %, And (2) characterized by substantially not containing this rare earth element oxide.

ここに開示される技術において、希土類元素(RE)としては特に制限されず、スカンジウム,イットリウムおよびランタノイドの元素のうちから適宜に選択することができる。具体的には、スカンジウム(Sc),イットリウム(Y),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),ジスプロシウム(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)およびルテチウム(Lu)のいずれか1種、または2種以上の組み合わせを考慮することができる。耐プラズマエロージョン性を改善させたり、価格等の観点から、好ましくは、Y,La,Gd,Tb,Eu,Yb,Dy,Ce等が挙げられる。この希土類元素は、これらのうちのいずれか1種を単独で、または2種以上を組み合わせて含んでいても良い。   In the technology disclosed herein, the rare earth element (RE) is not particularly limited, and can be appropriately selected from scandium, yttrium, and lanthanoid elements. Specifically, scandium (Sc), yttrium (Y), lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), promethium (Pm), samarium (Sm), europium (Eu), One or more of gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb) and lutetium (Lu) Combinations can be considered. Preferably, Y, La, Gd, Tb, Eu, Yb, Dy, Ce, etc. are mentioned from the viewpoints of improving plasma erosion resistance and cost. This rare earth element may contain any one of these alone or in combination of two or more.

また、ハロゲン元素(X)についても特に制限されず、元素周期律表の第17族に属する元素のいずれであっても良い。具体的には、フッ素(F),塩素(Cl),臭素(Br),ヨウ素(I)およびアスタチン(At)等のハロゲン元素のいずれか1種の単独、または2種以上の組み合わせとすることができる。好ましくは、F,Cl,Brとすることができる。このような希土類元素オキシハロゲン化物としては、各種の希土類元素のオキシフッ化物、オキシ塩化物およびオキシ臭化物が、代表的なものとして挙げられる。   Further, the halogen element (X) is not particularly limited, and may be any element belonging to Group 17 of the periodic table. Specifically, any one of halogen elements such as fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), iodine (I) and astatine (At) may be used alone or in combination of two or more. Can do. Preferably, F, Cl and Br can be used. Typical examples of such rare earth element oxyhalides include oxyfluorides, oxychlorides and oxybromides of various rare earth elements.

希土類元素オキシハロゲン化物を構成する希土類元素(RE)と酸素(O)とハロゲン元素(X)との割合は特に制限されない。
例えば、希土類元素に対するハロゲン元素のモル比(X/RE)は特に制限されない。好適な一例として、モル比(X/RE)は、例えば1であっても良く、1より大きいことが好ましい。具体的には、例えば、1.1以上であるのがより好ましく、例えば1.2以上、さらには1.3以上であることが望ましい。モル比(X/RE)の上限については特に制限されず、例えば、3以下とすることができる。なかでも、希土類元素に対するハロゲン元素のモル比(X/RE)は、より好ましくは2以下であり、さらには1.4以下(1.4未満)であるのがより一層好ましい。モル比(X/RE)のより好適な一例として、1.3以上1.39以下(例えば1.32以上1.36以下)とすることが例示される。このように、希土類元素に対するハロゲン元素の割合が高いことで、ハロゲン系プラズマに対する耐性が高くなるために好ましい。
The ratio of the rare earth element (RE), oxygen (O), and halogen element (X) constituting the rare earth element oxyhalide is not particularly limited.
For example, the molar ratio (X / RE) of the halogen element to the rare earth element is not particularly limited. As a preferred example, the molar ratio (X / RE) may be 1, for example, and is preferably larger than 1. Specifically, for example, it is more preferably 1.1 or more, for example, 1.2 or more, and further preferably 1.3 or more. The upper limit of the molar ratio (X / RE) is not particularly limited, and can be 3 or less, for example. Among these, the molar ratio (X / RE) of the halogen element to the rare earth element is more preferably 2 or less, and even more preferably 1.4 or less (less than 1.4). As a more preferable example of the molar ratio (X / RE), it is exemplified that the molar ratio (X / RE) is 1.3 or more and 1.39 or less (eg, 1.32 or more and 1.36 or less). Thus, a high ratio of the halogen element to the rare earth element is preferable because resistance to the halogen-based plasma is increased.

また、希土類元素に対する酸素元素のモル比(O/RE)は特に制限されない。好適な一例として、モル比(O/RE)は1であってもよく、1より小さいことが好ましい。具体的には、例えば、0.9以下であるのがより好ましく、例えば0.88以下、さらには0.86以下であることが望ましい。モル比(O/RE)の下限についても特に制限されず、例えば、0.1以上とすることができる。なかでも、希土類元素に対する酸素元素のモル比(O/RE)のより好適な一例として、0.8を超えて0.85未満(好ましくは0.81以上0.84以下)であるのが好ましい。このように、希土類元素に対する酸素元素の割合が小さいことで、溶射中の酸化による溶射皮膜中での希土類元素の酸化物(例えばY)の形成が抑制されるために好ましい。 In addition, the molar ratio of oxygen element to rare earth element (O / RE) is not particularly limited. As a suitable example, the molar ratio (O / RE) may be 1, and is preferably smaller than 1. Specifically, for example, 0.9 or less is more preferable, for example, 0.88 or less, and further 0.86 or less is desirable. The lower limit of the molar ratio (O / RE) is not particularly limited, and can be, for example, 0.1 or more. Among them, as a more preferable example of the molar ratio of oxygen element to rare earth element (O / RE), it is preferably more than 0.8 and less than 0.85 (preferably 0.81 or more and 0.84 or less). . In this way, the ratio of oxygen element to the rare earth element is less preferred for the formation of oxides of rare earth elements in the thermal spray coating in the oxidation in the thermal spray (e.g., Y 2 O 3) is suppressed.

すなわち、希土類元素オキシハロゲン化物は、例えば、一般式;REm1m2(例えば、0.1≦m1≦1.2,0.1≦m2≦3)等で表される、REとOとXとの割合が任意の化合物であってよい。かかる希土類元素オキシハロゲン化物としては、0.81<m1<1であるのが好ましく、より好ましくは0.81<m1<0.85、例えば0.82≦m1≦0.84)である。また、1<m2<1.4であるのが好ましく、より好ましくは1.29<m2<1.4、例えば1.3≦m2≦1.38である。
好適な一形態として、希土類元素がイットリウム(Y)であり、ハロゲン元素がフッ素(F)であり、希土類元素オキシハロゲン化物がイットリウムオキシフッ化物(Y−O−F)である場合について説明する。かかるイットリウムオキシフッ化物としては、例えば、熱力学的に安定で、イットリウムと酸素とハロゲン元素との比が1:1:1の化学組成がYOFとして表される化合物であって良い。また、熱力学的に比較的安定で、一般式;Y1−n1+2n(式中、nは、例えば、0.12≦n≦0.22を満たす。)で表されるY,Y,Y9,171423等であってよい。とくに、モル比(O/RE)および(X/RE)が上記のより好適な範囲にあるY,Y171423等は、耐プラズマエロージョン特性に優れ、より緻密で高硬度な溶射皮膜を形成し得るために好ましい。
That is, rare earth element oxyhalides are represented by, for example, the general formula: RE 1 O m1 X m2 (for example, 0.1 ≦ m1 ≦ 1.2, 0.1 ≦ m2 ≦ 3), and the like. And the ratio of X may be any compound. The rare earth element oxyhalide preferably has 0.81 <m1 <1, more preferably 0.81 <m1 <0.85, for example 0.82 ≦ m1 ≦ 0.84. Further, 1 <m2 <1.4 is preferable, and 1.29 <m2 <1.4, for example, 1.3 ≦ m2 ≦ 1.38.
As a preferred embodiment, the case where the rare earth element is yttrium (Y), the halogen element is fluorine (F), and the rare earth element oxyhalide is yttrium oxyfluoride (Y—O—F) will be described. Such yttrium oxyfluoride may be, for example, a compound that is thermodynamically stable and has a chemical composition of 1: 1: 1 in the ratio of yttrium, oxygen, and halogen as YOF. Further, thermodynamically relatively stable, the general formula; Y 5 (wherein, n, for example, satisfying 0.12 ≦ n ≦ 0.22.) Y 1 O 1-n F 1 + 2n represented by O 4 F 7 , Y 6 O 5 F 8 , Y 7 O 6 F 9, Y 17 O 14 F 23 and the like may be used. In particular, Y 6 O 5 F 8 , Y 17 O 14 F 23 and the like in which the molar ratios (O / RE) and (X / RE) are in the above-described preferable ranges are excellent in plasma erosion resistance and more precise. This is preferable because a sprayed coating having a high hardness can be formed.

なお、上記のイットリウムオキシフッ化物の例示においては、同一あるいは類似の結晶構造をとり得ることから、イットリウム(Y)の一部または全部を任意の希土類元素に、フッ素(F)の一部または全部を任意のハロゲン元素に置き換えることができる。
このような希土類元素オキシハロゲン化物は、上記のいずれか1種の単一相から構成されていても良いし、いずれか2種以上の相が組み合わされた混相,固溶体,化合物のいずれか又はこれらの混合等により構成されていてもよい。
In the above examples of yttrium oxyfluoride, since they can have the same or similar crystal structure, a part or all of yttrium (Y) is replaced with an arbitrary rare earth element, and part or all of fluorine (F). Can be replaced with any halogen element.
Such a rare earth element oxyhalide may be composed of any one of the above-mentioned single phases, or any of a mixed phase, a solid solution, a compound in which any two or more phases are combined, or these It may be configured by mixing or the like.

また、溶射用材料中に複数(例えばa;自然数としたとき、a≧2)の組成の希土類元素オキシハロゲン化物が含まれる場合は、上記のモル比(X/RE)およびモル比(O/RE)については、組成物ごとにモル比(Xa/REa)およびモル比(Oa/REa)を算出するとともに、そのモル比(Xa/REa)およびモル比(Oa/REa)に当該組成物の存在比をそれぞれ乗じて合計することで、希土類元素オキシハロゲン化物全体としてのモル比(X/RE)およびモル比(O/RE)を得ることができる。
以上の希土類元素オキシハロゲン化物についてのモル比(X/RE)およびモル比(O/RE)は、例えば、X線回折分析により同定された希土類元素オキシハロゲン化物の組成に基づいて、算出することができる。
In addition, when the spray material contains rare earth element oxyhalides having a composition of plural (for example, a; when a natural number is a ≧ 2), the above molar ratio (X / RE) and molar ratio (O / For RE), the molar ratio (Xa / REa) and molar ratio (Oa / REa) are calculated for each composition, and the molar ratio (Xa / REa) and molar ratio (Oa / REa) By multiplying the respective abundance ratios and totaling them, the molar ratio (X / RE) and molar ratio (O / RE) of the entire rare earth element oxyhalide can be obtained.
The molar ratio (X / RE) and molar ratio (O / RE) for the above rare earth element oxyhalides should be calculated based on, for example, the composition of the rare earth element oxyhalide identified by X-ray diffraction analysis. Can do.

溶射用材料中に含まれる希土類元素オキシハロゲン化物の含有割合は、具体的には、以下の方法で測定し算出することができる。まず、X線回折分析により、溶射用材料中に含まれる物質の結晶構造を特定する。このとき、希土類元素オキシハロゲン化物は、その価数(元素比)まで特定する。
そして、例えば、溶射用材料中に希土類元素オキシハロゲン化物が1種類存在し、かつ残りがYFの場合は、溶射用材料の酸素含有量を例えば酸素・窒素・水素分析装置(例えば、LECO社製,ONH836)によって測定し、得られた酸素濃度から希土類元素オキシハロゲン化物の含有量を定量することができる。
希土類元素オキシハロゲン化物が2種類以上存在したり、又は酸化イットリウム等の酸素を含む化合物が混在したりする場合は、例えば各化合物の割合を検量線法により定量することができる。具体的には、それぞれの化合物の含有割合を変化させたサンプルを数種類準備し、それぞれのサンプルについてX線回折分析を行い、メインピーク強度と各化合物の含有量との関係を示す検量線を作成する。そしてこの検量線を元に、測定したい溶射用材料のXRDの希土類元素オキシハロゲン化物のメインピーク強度から含有量を定量する。
Specifically, the content ratio of the rare earth element oxyhalide contained in the thermal spraying material can be measured and calculated by the following method. First, the crystal structure of the substance contained in the thermal spray material is specified by X-ray diffraction analysis. At this time, the rare earth element oxyhalide is specified up to its valence (element ratio).
For example, in the case where one kind of rare earth element oxyhalide is present in the thermal spray material and the remaining is YF 3 , the oxygen content of the thermal spray material is determined by, for example, an oxygen / nitrogen / hydrogen analyzer (for example, LECO Corporation). The content of rare earth element oxyhalides can be determined from the obtained oxygen concentration.
When two or more kinds of rare earth element oxyhalides are present or a compound containing oxygen such as yttrium oxide is mixed, the ratio of each compound can be quantified by a calibration curve method, for example. Specifically, several types of samples with different content ratios of each compound were prepared, X-ray diffraction analysis was performed on each sample, and a calibration curve showing the relationship between the main peak intensity and the content of each compound was created. To do. Then, based on the calibration curve, the content is quantified from the main peak intensity of the XRD rare earth element oxyhalide of the thermal spray material to be measured.

なお、ここに開示される技術において、ハロゲン系プラズマとは、典型的には、ハロゲン系ガス(ハロゲン化合物ガス)を含むプラズマ発生ガスを用いて発生されるプラズマである。例えば、具体的には、半導体基板の製造に際しドライエッチング工程などで用いられる、SF、CF、CHF、ClF、HF等のフッ素系ガスや、Cl、BCl、HCl等の塩素系ガス、HBr等の臭素系ガスの1種を単独で、または2種以上を混合して用いて発生されるプラズマが典型的なものとして例示される。これらのガスは、アルゴン(Ar)等の不活性ガスとの混合ガスとして用いても良い。 In the technology disclosed herein, the halogen-based plasma is typically plasma generated using a plasma generation gas containing a halogen-based gas (halogen compound gas). For example, specifically, a fluorine-based gas such as SF 6 , CF 4 , CHF 3 , ClF 3 , or HF, or chlorine such as Cl 2 , BCl 3 , or HCl, which is used in a dry etching process when manufacturing a semiconductor substrate. A typical example is plasma generated by using one kind of a bromine-based gas such as a system gas or HBr alone or by mixing two or more kinds. These gases may be used as a mixed gas with an inert gas such as argon (Ar).

そしてこの希土類元素オキシハロゲン化物は、溶射用材料中に77質量%以上という高い割合で含まれている。希土類元素オキシハロゲン化物は、耐プラズマエロージョン性が高い材料として知られているイットリア(Y)よりも、さらに耐プラズマエロージョン性に優れる。このような希土類元素オキシハロゲン化物は、少量含まれるだけでも耐プラズマエロージョン性の向上に寄与するが、上記のように多量に含まれることで、極めて良好なプラズマ耐性を示し得るために好ましい。希土類元素オキシハロゲン化物の割合は、80質量%以上(80質量%超過)であるのがより好ましく、85質量%以上(85質量%超過)であるのが更に好ましく、90質量%以上(90質量%超過)であるのがより一層好ましく、95質量%以上(95質量%超過)であるのがより一層好適である。例えば、実質的に、100質量%(不可避的不純物を除いて全て)であるのが特に好適である。 The rare earth element oxyhalide is contained in the thermal spray material at a high rate of 77% by mass or more. Rare earth element oxyhalides are more excellent in plasma erosion resistance than yttria (Y 2 O 3 ), which is known as a material having high plasma erosion resistance. Such a rare earth element oxyhalide contributes to the improvement of the plasma erosion resistance even if it is contained in a small amount, but it is preferable because a very large amount of such a rare earth element oxyhalide can exhibit excellent plasma resistance. The ratio of the rare earth element oxyhalide is preferably 80% by mass or more (exceeding 80% by mass), more preferably 85% by mass or more (exceeding 85% by mass), and 90% by mass or more (90% by mass). % Excess), more preferably 95% by mass or more (95% excess). For example, substantially 100% by mass (all except inevitable impurities) is particularly preferable.

そして、ここに開示される溶射用材料は、希土類元素オキシハロゲン化物の高いプラズマ耐性をより良く発現させ得るように、この希土類元素の酸化物を実質的に含まないよう構成されている。
溶射用材料に含まれる希土類元素の酸化物は、溶射によって溶射皮膜中にそのまま希土類元素酸化物として存在し得る。例えば、溶射用材料に含まれる酸化イットリウムは、溶射によって溶射皮膜中にそのまま酸化イットリウムとして存在し得る。この希土類元素酸化物(例えば酸化イットリウム)は、希土類元素オキシハロゲン化物に比べてプラズマ耐性が低い。そのため、この希土類元素酸化物が含まれた部分はプラズマ環境に晒されたときに脆い変質層を生じやすく、変質層は微細な粒子となって脱離しやすい。そして、この微細な粒子がパーティクルとして半導体基盤上に堆積する虞がある。したがって、ここに開示される溶射用材料においては、パーティクル源となり得る希土類元素酸化物の含有を排除するようにしている。
The thermal spray material disclosed herein is configured so as not to substantially contain the rare earth element oxide so that the high plasma resistance of the rare earth element oxyhalide can be expressed better.
The rare earth element oxide contained in the thermal spraying material can be present as it is in the thermal spray coating as a rare earth element oxide. For example, yttrium oxide contained in the thermal spraying material can exist as yttrium oxide as it is in the thermal spray coating by thermal spraying. This rare earth element oxide (for example, yttrium oxide) has lower plasma resistance than the rare earth element oxyhalide. For this reason, the portion containing the rare earth element oxide is liable to generate a brittle altered layer when exposed to a plasma environment, and the altered layer tends to be detached as fine particles. And there exists a possibility that this fine particle may accumulate on a semiconductor substrate as a particle. Therefore, the thermal spray material disclosed herein excludes the inclusion of rare earth element oxides that can serve as particle sources.

なお、本明細書において「実質的に含まない」とは、当該成分(ここでは希土類元素の酸化物、例えば酸化イットリウム)の含有割合が5質量%以下であり、好ましくは3質量%以下、例えば1質量%以下であること意味する。かかる構成は、例えば、この溶射用材料をX線回折分析したときに、当該成分に基づく回折ピークが検出されないことにより把握することもできる。   In the present specification, “substantially free” means that the content ratio of the component (here, a rare earth element oxide such as yttrium oxide) is 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less. It means that it is 1 mass% or less. Such a configuration can also be grasped, for example, when a diffraction peak based on the component is not detected when the thermal spray material is subjected to X-ray diffraction analysis.

また、ここに開示される溶射用材料は、上記希土類元素のフッ化物の含有割合を23質量%以下に抑えるよう構成されている。溶射用材料に含まれる希土類元素のフッ化物は、溶射によって酸化されて、溶射皮膜中に希土類元素の酸化物を形成し得る。例えば、溶射用材料に含まれるフッ化イットリウムは、溶射によって酸化されて、溶射皮膜中に酸化イットリウムを形成し得る。このような希土類元素の酸化物は上記のとおりパーティクル源となり得ることから、23質量%を超えて含まれると耐プラズマエロージョン性が低下されるために好ましくない。かかる観点から、希土類元素のフッ化物の含有割合は、20質量%以下であるのが好ましく、15質量%以下であるのがより好ましく、さらには10質量%以下、例えば5質量%以下であるのが好ましい。ここに開示される溶射用材料のより好ましい態様では、希土類元素のフッ化物(例えばフッ化イットリウム)についても実質的に含まないことであり得る。
なお、本発明の溶射用材料は、このように希土類元素オキシハロゲン化物を高い割合で含むことにより、パーティクル源となり難い他の物質を含むことが許容される。
Further, the thermal spray material disclosed herein is configured to suppress the content ratio of the fluoride of the rare earth element to 23% by mass or less. The rare earth element fluoride contained in the thermal spray material can be oxidized by thermal spraying to form an oxide of the rare earth element in the thermal spray coating. For example, yttrium fluoride contained in the thermal spray material can be oxidized by thermal spraying to form yttrium oxide in the thermal spray coating. Since such rare earth element oxides can serve as a particle source as described above, inclusion of more than 23% by mass is not preferable because plasma erosion resistance is reduced. From this point of view, the content of the rare earth element fluoride is preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and further 10% by mass or less, for example, 5% by mass or less. Is preferred. In a more preferable embodiment of the thermal spray material disclosed herein, it may be substantially free of rare earth element fluorides (for example, yttrium fluoride).
In addition, the thermal spray material of this invention is allowed to contain the other substance which is hard to become a particle source by containing rare earth element oxyhalide in such a high ratio.

上記の溶射用材料は、典型的には粉末の形態にて提供される。かかる粉末は、より微細な一次粒子が造粒されてなる造粒粒子で構成されていても良いし、主として一次粒子の集合(凝集の形態が含まれても良い。)から構成される粉末であっても良い。溶射効率の観点から、例えば、平均粒子径が30μm程度以下であれば特に制限されず、平均粒子径の下限についても特に制限はない。溶射用材料の平均粒子径は、例えば、50μm以下とすることができ、好ましくは40μm以下、より好ましくは35μm以下程度とすることができる。平均粒子径の下限についても特に制限はなく、かかる溶射用材料の流動性を考慮した場合に、例えば、5μm以上とすることができ、好ましくは10μm以上、より好ましくは15μm以上、例えば20μm以上とすることができる。   The thermal spray material is typically provided in the form of a powder. Such a powder may be composed of granulated particles obtained by granulating finer primary particles, or a powder composed mainly of aggregates of primary particles (may include agglomerated form). There may be. From the viewpoint of thermal spraying efficiency, for example, the average particle diameter is not particularly limited as long as it is about 30 μm or less, and the lower limit of the average particle diameter is not particularly limited. The average particle diameter of the thermal spray material can be, for example, 50 μm or less, preferably 40 μm or less, and more preferably about 35 μm or less. The lower limit of the average particle diameter is not particularly limited, and can be set to, for example, 5 μm or more, preferably 10 μm or more, more preferably 15 μm or more, for example, 20 μm or more when considering the fluidity of the thermal spray material. can do.

[溶射皮膜]
以上の溶射用材料を溶射することで、溶射皮膜を形成することができる。この溶射皮膜は、基材の表面に備えられていることで、溶射皮膜付部材等として提供される。以下、かかる溶射皮膜付部材と、溶射皮膜とについて説明する。
(基材)
ここに開示される溶射皮膜付部材において、溶射皮膜が形成される基材については特に限定されない。例えば、かかる溶射用材料の溶射に供して所望の耐性を備え得る材料からなる基材であれば、その材質や形状等は特に制限されない。かかる基材を構成する材料としては、例えば、各種の金属,半金属およびそれらの合金を含む金属材料や、各種の無機材料等が挙げられる。具体的には、金属材料としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄鋼、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、金、銀、ビスマス、マンガン、亜鉛、亜鉛合金等の金属材料;シリコン(Si),ゲルマニウム(Ge)等のIV族半導体、セレン化亜鉛(ZnSe),硫化カドミウム(CdS),酸化亜鉛(ZnO)等のII-VI族化合物半導体、ガリウムヒ素(GaAs),リン化インジウム(InP),窒化ガリウム(GaN)等のIII-V族化合物半導体、炭化ケイ素(SiC)、シリコンゲルマニウム(SiGe)等のIV族化合物半導体、銅・インジウム・セレン(CuInSe)などカルコパイライト系半導体等の半金属材料;などが例示される。無機材料としては、フッ化カルシウム(CaF),石英(SiO)の基板材料,アルミナ(Al),ジルコニア(ZrO)等の酸化物セラミックス、窒化ケイ素(Si),窒化ホウ素(BN),窒化チタン(TiN)等の窒化物セラミックス、炭化ケイ素(SiC),タングステンカーバイド(WC)等の炭化物系セラミックス等が例示される。これらの材料は、いずれか1種が基材を構成していてもよく、2種以上が複合化されて基材を構成していてもよい。なかでも、汎用されている金属材料のうち比較的熱膨張係数の大きい、各種SUS材(いわゆるステンレス鋼であり得る。)等に代表される鉄鋼、インコネル等に代表される耐熱合金、インバー,コバール等に代表される低膨張合金、ハステロイ等に代表される耐食合金、軽量構造材等として有用な1000シリーズ〜7000シリーズアルミニウム合金等に代表されるアルミニウム合金等からなる基材が好適例として挙げられる。かかる基材は、例えば、半導体デバイス製造装置を構成する部材であって、反応性の高い酸素ガスプラズマやハロゲンガスプラズマに晒される部材であってよい。なお、例えば、上述の炭化ケイ素(SiC)等は、便宜上、化合物半導体や無機材料等として異なるカテゴリーに分類され得るが、同一の材料である。
[Sprayed coating]
A thermal spray coating can be formed by spraying the above thermal spraying material. This thermal spray coating is provided as a member with a thermal spray coating by being provided on the surface of the substrate. Hereinafter, the member with the thermal spray coating and the thermal spray coating will be described.
(Base material)
In the member with a thermal spray coating disclosed herein, the base material on which the thermal spray coating is formed is not particularly limited. For example, the material, shape, etc. are not particularly limited as long as it is a base material made of a material that can be subjected to thermal spraying of such a thermal spraying material and have desired resistance. Examples of the material constituting the base material include metal materials including various metals, metalloids and alloys thereof, and various inorganic materials. Specifically, examples of the metal material include metal materials such as aluminum, aluminum alloy, iron, steel, copper, copper alloy, nickel, nickel alloy, gold, silver, bismuth, manganese, zinc, and zinc alloy; silicon ( Group IV semiconductors such as Si) and germanium (Ge), II-VI group compound semiconductors such as zinc selenide (ZnSe), cadmium sulfide (CdS), and zinc oxide (ZnO), gallium arsenide (GaAs), and indium phosphide ( Group III-V compound semiconductors such as InP) and gallium nitride (GaN), Group IV compound semiconductors such as silicon carbide (SiC) and silicon germanium (SiGe), chalcopyrite semiconductors such as copper, indium selenium (CuInSe 2 ), etc. And a semi-metal material. Examples of inorganic materials include calcium fluoride (CaF), quartz (SiO 2 ) substrate materials, alumina (Al 2 O 3 ), oxide ceramics such as zirconia (ZrO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), and nitriding. Examples thereof include nitride ceramics such as boron (BN) and titanium nitride (TiN), and carbide ceramics such as silicon carbide (SiC) and tungsten carbide (WC). Any one of these materials may constitute a base material, or two or more of them may be combined to constitute a base material. Among them, steels typified by various SUS materials (so-called stainless steels) and the like, heat resistant alloys typified by Inconel, Invar, Kovar, etc., which have a relatively large thermal expansion coefficient among metal materials that are widely used. Preferred examples include a base material made of a low expansion alloy typified by, etc., a corrosion resistant alloy typified by Hastelloy, etc., an aluminum alloy typified by 1000 series to 7000 series aluminum alloys useful as a lightweight structural material, etc. . Such a base material may be, for example, a member that constitutes a semiconductor device manufacturing apparatus and that is exposed to highly reactive oxygen gas plasma or halogen gas plasma. Note that, for example, the above-described silicon carbide (SiC) and the like can be classified into different categories as compound semiconductors and inorganic materials for convenience, but are the same material.

(溶射皮膜)
ここに開示される溶射皮膜は、上記の溶射用材料が、例えば任意の基材の表面に溶射されることにより形成される。したがって、かかる溶射皮膜は、例えば、構成元素として希土類元素(RE)、酸素(O)およびハロゲン元素(X)を含む希土類元素オキシハロゲン化物(RE−O−X)を主成分とする皮膜として構成される。
ここで「主成分」とは、溶射皮膜を構成する構成成分のうち、最も含有量が多い成分であることを意味している。具体的には、例えば、当該成分が溶射皮膜全体の50質量%以上を占めることを意味し、好ましくは75質量%以上、例えば80質量%以上を占めるものであってよい。かかる希土類元素オキシハロゲン化物については、上記の溶射用材料におけるのと同様であるため詳細な説明は省略する。
詳細な機構は明らかではないが、希土類元素オキシハロゲン化物は、耐プラズマエロージョン性、特にハロゲン系プラズマに対する耐エロージョン特性に優れる。したがって、希土類元素オキシハロゲン化物を主成分とする溶射皮膜は、極めて耐プラズマエロージョン性に優れたものであり得る。
(Sprayed coating)
The thermal spray coating disclosed here is formed by spraying the thermal spray material on the surface of an arbitrary base material, for example. Therefore, the thermal spray coating is configured as a coating mainly composed of a rare earth element oxyhalide (RE-OX) containing rare earth elements (RE), oxygen (O) and halogen elements (X) as constituent elements. Is done.
Here, “main component” means a component having the largest content among the constituent components constituting the thermal spray coating. Specifically, for example, it means that the component occupies 50% by mass or more of the entire sprayed coating, and preferably 75% by mass or more, for example, 80% by mass or more. Such a rare earth element oxyhalide is the same as that in the above-mentioned thermal spraying material, and therefore detailed description thereof is omitted.
Although the detailed mechanism is not clear, rare earth element oxyhalides are excellent in plasma erosion resistance, in particular, erosion resistance against halogen-based plasma. Therefore, the thermal spray coating containing a rare earth element oxyhalide as a main component can be extremely excellent in plasma erosion resistance.

そしてこの溶射皮膜は、さらに、上記の希土類元素のフッ化物を実質的に含まないことで特徴づけられている。希土類元素のフッ化物が溶射皮膜に含まれると、かかる溶射皮膜が例えば酸素プラズマ等に晒されたときに、希土類元素フッ化物の存在する部分が酸化され易い。希土類元素フッ化物の酸化により希土類元素酸化物が生成すると、この希土類元素酸化物は部分的な変質層となる。変質層部分(希土類元素酸化物)は比較的硬質であるものの脆いため、ドライエッチング等によりプラズマ環境に晒されると、この変質層部分が剥がれてパーティクルが発生し得る。
これに対して、ここに開示される溶射皮膜は、希土類元素フッ化物を実質的に含有しない。したがって、プラズマに晒された場合のパーティグルの発生が抑制され、耐プラズマエロージョン性により一層優れたものであり得る。
This thermal spray coating is further characterized by substantially not containing the rare earth element fluoride. When a rare earth element fluoride is contained in the thermal spray coating, when the thermal spray coating is exposed to, for example, oxygen plasma, the portion where the rare earth element fluoride exists is easily oxidized. When the rare earth element oxide is generated by oxidation of the rare earth element fluoride, the rare earth element oxide becomes a partially deteriorated layer. The deteriorated layer portion (rare earth element oxide) is relatively hard but fragile, so when exposed to a plasma environment by dry etching or the like, the deteriorated layer portion may be peeled off to generate particles.
On the other hand, the thermal spray coating disclosed here contains substantially no rare earth element fluoride. Therefore, the generation of the bangles when exposed to plasma is suppressed, and the plasma erosion resistance can be further improved.

また、この溶射皮膜は、より好ましい態様として、上記の希土類元素の酸化物を実質的に含まないものとしても提供される。希土類の酸化物は、上記のとおり、比較的硬質であるものの脆いため、次のドライエッチング等によりプラズマ環境に晒された場合にパーティクルを発生し得る。したがって、ここに開示される溶射皮膜は、この希土類元素酸化物も実質的に含まないことから、さらに耐プラズマエロージョン性に優れたものとなり得る。   Moreover, this sprayed coating is provided as a more preferable embodiment, which is substantially free of the rare earth element oxide. As described above, rare earth oxides are relatively hard but brittle, and therefore, particles can be generated when exposed to a plasma environment by subsequent dry etching or the like. Therefore, since the sprayed coating disclosed herein does not substantially contain this rare earth element oxide, it can be further excellent in plasma erosion resistance.

なお、半導体デバイスの製造のためのドライエッチング装置においては、低パーティクル化が要求されている。このパーティクル発生要因としては、真空チャンバー内に付着した反応生成物の剥がれのほか、ハロゲンガスプラズマや酸素ガスプラズマを用いることによるチャンバーの劣化が挙げられる。パーティクルは粒径が大きいほど問題であり、加工精度が精密化した近年では、粒径が0.2μm以下(0.2μm未満、例えば0.1μm以下)のパーティクル発生も厳しく制限する必要が生じている。本発明者らの検討によると、ドライエッチング環境下で溶射皮膜から発生するパーティクルの数や大きさは、溶射皮膜の組成に大きく影響されることが確認されている。例えば、これまでの溶射皮膜によると、0.2μm以上のパーティクルが発生し得たが、ここに開示される溶射用材料を用い、適切な溶射を行うことで、耐プラズマエロージョン性に優れた溶射皮膜を得ることができる。典型的には、例えば、ここに開示される溶射皮膜によると、現在のドライエッチング環境下で、約0.2μm以上の粗大なパーティクルは発生要因となる変質層は形成されない。ここに開示される溶射皮膜がドライエッチング環境下で腐食される場合、発生するパーティクルは、約0.2μm以下(典型的には0.1μm以下)の大きさの粒子状の変質層により構成されるからである。したがって、ここに開示される溶射皮膜は、例えば、約0.2μm以下(例えば0.1μm以下、典型的には0.06μm以下、好ましくは19nm以下、さらに好ましくは5nm以下、最も好ましくは1nm以下)のパーティクルの発生が抑制されている。例えば、これらのパーティクルの発生数が実質的にゼロに抑えられている。   Note that in dry etching apparatuses for manufacturing semiconductor devices, reduction in particles is required. Factors for generating particles include peeling of reaction products adhering to the inside of the vacuum chamber, and deterioration of the chamber by using halogen gas plasma or oxygen gas plasma. The larger the particle size, the more serious the problem. In recent years when the processing accuracy has become more precise, the generation of particles with a particle size of 0.2 μm or less (less than 0.2 μm, for example, 0.1 μm or less) must be strictly limited. Yes. According to the study by the present inventors, it has been confirmed that the number and size of particles generated from the sprayed coating in a dry etching environment are greatly influenced by the composition of the sprayed coating. For example, according to the conventional thermal spray coating, particles having a size of 0.2 μm or more could be generated, but by performing appropriate thermal spraying using the thermal spray material disclosed herein, thermal spraying having excellent plasma erosion resistance was achieved. A film can be obtained. Typically, for example, according to the thermal spray coating disclosed herein, a deteriorated layer that causes generation of coarse particles of about 0.2 μm or more is not formed under the current dry etching environment. When the thermal spray coating disclosed herein is corroded in a dry etching environment, the generated particles are constituted by a particulate alteration layer having a size of about 0.2 μm or less (typically 0.1 μm or less). This is because that. Accordingly, the thermal spray coating disclosed herein is, for example, about 0.2 μm or less (for example, 0.1 μm or less, typically 0.06 μm or less, preferably 19 nm or less, more preferably 5 nm or less, most preferably 1 nm or less). ) Particles are suppressed. For example, the number of occurrences of these particles is substantially suppressed to zero.

なお、このような溶射皮膜の耐プラズマエロージョン性とは、例えば、この溶射皮膜を所定のプラズマ環境に晒した場合に発生するパーティクルの数により評価することができる。ドライエッチングにおいては、真空容器(チャンバー)内にエッチングガスを導入し、このエッチングガスを高周波やマイクロ波等により励起してプラズマを発生させ、ラジカルおよびイオンを生成する。このプラズマにより生成されたラジカル、イオンと、被エッチング物(ウェハ)とを反応させ、反応生成物を揮発性ガスとして真空排気系により外部に排気することにより、被エッチング物に対して微細加工を行うことができる。例えば、実際の平行平板型RIE(反応性イオンエッチング)装置においては、エッチング室(チャンバー)に一対の平行平板な電極を設置する。そして一方の電極に高周波を印加してプラズマを発生させ、この電極上にウェハを置いてエッチングを行う。プラズマは、10mTorr以上200mTorr以下程度の圧力帯域で発生される。エッチングガスとしては、上記のとおり、各種のハロゲンガスや酸素ガス、不活性ガスを考慮することができる。溶射皮膜の耐プラズマエロージョン性を評価する場合は、ハロゲンガスと酸素ガスとを含む混合ガス(例えば、アルゴンと四フッ化炭素と酸素とを所定の体積比で含む混合ガス)をエッチングガスとすることが好適である。エッチングガスの流量は、例えば、0.1L/分以上2L/分以下程度とすることが好ましい。   The plasma erosion resistance of such a sprayed coating can be evaluated by, for example, the number of particles generated when this sprayed coating is exposed to a predetermined plasma environment. In dry etching, an etching gas is introduced into a vacuum vessel (chamber), and this etching gas is excited by high frequency, microwaves, or the like to generate plasma, thereby generating radicals and ions. By reacting radicals and ions generated by this plasma with the object to be etched (wafer) and exhausting the reaction product to the outside as a volatile gas by a vacuum exhaust system, fine processing is performed on the object to be etched. It can be carried out. For example, in an actual parallel plate RIE (reactive ion etching) apparatus, a pair of parallel plate electrodes are installed in an etching chamber (chamber). Then, a high frequency is applied to one electrode to generate plasma, and a wafer is placed on this electrode to perform etching. The plasma is generated in a pressure range of about 10 mTorr to 200 mTorr. As described above, various halogen gases, oxygen gases, and inert gases can be considered as the etching gas. When evaluating the plasma erosion resistance of the thermal spray coating, a mixed gas containing a halogen gas and an oxygen gas (for example, a mixed gas containing argon, carbon tetrafluoride and oxygen in a predetermined volume ratio) is used as an etching gas. Is preferred. The flow rate of the etching gas is preferably about 0.1 L / min or more and 2 L / min or less, for example.

そしてこのようなプラズマ環境下に溶射皮膜を所定時間(例えば、半導体基板(シリコンウェハ等)を2000枚処理する時間)置いたのちに発生するパーティクルの数を計測することで、溶射皮膜の耐プラズマエロージョン性を好適に評価することができる。ここでパーティクルは、高度な品質管理を実現するために、例えば、直径0.06μm以上のものを計測の対象とすることができるが、要求される品質に応じて適宜変更することも可能である。そして例えば、このような大きさのパーティクルが、半導体基板の単位面積当たりにいくつ堆積したかを算出し、パーティクル発生数(個/cm)を求めること等で、耐プラズマエロージョン性を評価することができる。
ここに開示される溶射皮膜の好ましい一態様については、かかるパーティクル発生数が、15個/cm以下程度に抑えられるものとして認識することができる。例えば、下記で規定される条件により発生されるパーティクル発生数を15個/cm以下とすることができる。このような構成により、耐プラズマエロージョン性が確実に向上された溶射皮膜が実現されるために好ましい。
Then, by measuring the number of particles generated after placing the sprayed coating in such a plasma environment for a predetermined time (for example, processing time of 2000 semiconductor substrates (silicon wafers, etc.)), the plasma resistance of the sprayed coating is measured. The erosion property can be suitably evaluated. Here, in order to realize advanced quality control, for example, particles having a diameter of 0.06 μm or more can be measured, but can be appropriately changed according to required quality. . And, for example, by calculating how many particles of such a size are deposited per unit area of the semiconductor substrate and calculating the number of particles generated (pieces / cm 2 ), the plasma erosion resistance is evaluated. Can do.
About the preferable one aspect | mode of the sprayed coating disclosed here, it can recognize that this particle generation number is suppressed to about 15 pieces / cm < 2 > or less. For example, the number of particles generated under the conditions specified below can be 15 / cm 2 or less. Such a configuration is preferable because a thermal spray coating with improved plasma erosion resistance is realized.

[パーティクル発生数カウント条件]
平行平板型プラズマエッチング装置の、上部電極に70mm×50mmの溶射皮膜を設置する。また、ステージに直径300mmのプラズマ処理対象の基板を設置する。そして、まず、溶射皮膜の長期使用後の状態を模すために、2000枚の基板(シリコンウェハ)に対してプラズマドライエッチング処理を施す、延べ100時間のダミーランを行う。プラズマ発生条件は、圧力:13.3Pa(100mTorr),エッチングガス:アルゴン,四フッ化炭素および酸素の混合ガス、印加電圧:13.56MHz,4000Wとする。その後、ステージに計測モニター用の基板(シリコンウェハ)を設置し、上記と同じ条件で30秒間プラズマを発生させる。そして、上記のプラズマ処理前後で、計測モニター用の基板の上に堆積した直径0.06μm以上のパーティクルの数をカウントする。このとき、カウントしたパーティクルの数を基板の面積で除した値をパーティクル発生数(個/cm)として評価に用いてもよい。なお、このとき、エッチングガスはアルゴンと四フッ化炭素と酸素とを含む混合ガスとする。また、エッチングガスの流量は、例えば、1L/分とする。
[Particle count count condition]
A spray coating of 70 mm × 50 mm is placed on the upper electrode of the parallel plate type plasma etching apparatus. In addition, a substrate to be plasma processed having a diameter of 300 mm is set on the stage. First, in order to simulate the state after long-term use of the thermal spray coating, a dummy run of 100 hours is performed in which plasma dry etching is performed on 2000 substrates (silicon wafers). The plasma generation conditions are as follows: pressure: 13.3 Pa (100 mTorr), etching gas: mixed gas of argon, carbon tetrafluoride and oxygen, applied voltage: 13.56 MHz, 4000 W. Thereafter, a measurement monitor substrate (silicon wafer) is placed on the stage, and plasma is generated for 30 seconds under the same conditions as described above. Then, before and after the plasma treatment, the number of particles having a diameter of 0.06 μm or more deposited on the measurement monitor substrate is counted. At this time, a value obtained by dividing the number of counted particles by the area of the substrate may be used for evaluation as the number of generated particles (pieces / cm 2 ). At this time, the etching gas is a mixed gas containing argon, carbon tetrafluoride, and oxygen. Further, the flow rate of the etching gas is, for example, 1 L / min.

(皮膜形成方法)
なお、上記の溶射皮膜は、ここに開示される溶射用材料を公知の溶射方法に基づく溶射装置に供することで形成することができる。この溶射用材料を好適に溶射する溶射方法は特に制限されない。例えば、好適には、プラズマ溶射法、高速フレーム溶射法、フレーム溶射法、爆発溶射法、エアロゾルデポジション法等の溶射方法を採用することが例示される。溶射皮膜の特性は、溶射方法およびその溶射条件にある程度依存することがあり得る。しかしながら、いずれの溶射方法および溶射条件を採用した場合であっても、ここに開示される溶射用材料を用いることで、その他の溶射材料を用いた場合と比較して、耐プラズマエロージョン性に優れた溶射皮膜を形成することが可能となる。
(Film formation method)
In addition, said thermal spray coating can be formed by using the thermal spray material disclosed here for the thermal spraying apparatus based on the well-known thermal spraying method. A thermal spraying method for suitably spraying this thermal spraying material is not particularly limited. For example, preferably, a thermal spraying method such as a plasma spraying method, a high-speed flame spraying method, a flame spraying method, an explosion spraying method, an aerosol deposition method or the like is employed. The properties of the thermal spray coating may depend to some extent on the thermal spray method and the thermal spray conditions. However, even if any thermal spraying method and thermal spraying condition are adopted, the plasma erosion resistance is excellent by using the thermal spraying material disclosed here as compared with the case where other thermal spraying materials are used. It is possible to form a sprayed coating.

以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。   Several examples relating to the present invention will be described below, but the present invention is not intended to be limited to those shown in the examples.

[実施形態1]
No.1の溶射用材料として、半導体デバイス製造装置内の部材の保護皮膜として一般に用いられている酸化イットリウムの粉末を用意した。また、粉末状のイットリウム含有化合物およびフッ素含有化合物を適宜混合して焼成することで、No.2〜7の粉末状の溶射用材料を得た。これらの溶射用材料の物性を調べ、下記の表1に示した。
[Embodiment 1]
No. As a thermal spraying material 1, yttrium oxide powder generally used as a protective coating for members in a semiconductor device manufacturing apparatus was prepared. In addition, powdery yttrium-containing compound and fluorine-containing compound are appropriately mixed and fired, so 2-7 powdery thermal spray materials were obtained. The physical properties of these thermal spray materials were examined and are shown in Table 1 below.

Figure 2016211070
Figure 2016211070

表1中の「溶射材料のXRD検出相」の欄は、各溶射用材料について粉末X線回折分析をした結果、検出された結晶相を示している。同欄中、“Y2O3”は酸化イットリウムからなる相が、“YF3”はフッ化イットリウムからなる相が、“Y5O4F7”は化学組成がYで表されるイットリウムオキシフッ化物からなる相が、“YOF”は化学組成がYOF(Y)で表されるイットリウムオキシフッ化物からなる相が検出されたことを示している。なお、かかる分析には、X線回折分析装置(RIGAKU社製,Ultima IV)を用い、X線源としてCuKα線(電圧20kV、電流10mA)を用い、走査範囲を2θ=10°〜70°、スキャンスピード10°/min、サンプリング幅0.01°として測定を行った。なお、発散スリットは1°、発散縦制限スリットは10mm、散乱スリットは1/6°、受光スリットは0.15mm、オフセット角度は0°に調整した。 The column of “XRD detection phase of thermal spray material” in Table 1 shows the detected crystal phase as a result of powder X-ray diffraction analysis for each thermal spray material. In the same column, “Y 2 O 3 ” is a phase composed of yttrium oxide, “YF 3” is a phase composed of yttrium fluoride, and “Y 5 O 4 F 7 ” is composed of yttrium oxyfluoride whose chemical composition is represented by Y 5 O 4 F 7. The phase “YOF” indicates that a phase composed of yttrium oxyfluoride having a chemical composition represented by YOF (Y 1 O 1 F 1 ) was detected. For this analysis, an X-ray diffraction analyzer (manufactured by RIGAKU, Ultimate IV) is used, CuKα rays (voltage 20 kV, current 10 mA) are used as the X-ray source, and the scanning range is 2θ = 10 ° to 70 °. Measurement was performed at a scan speed of 10 ° / min and a sampling width of 0.01 °. The divergence slit was adjusted to 1 °, the divergence length limiting slit was adjusted to 10 mm, the scattering slit was adjusted to 1/6 °, the light receiving slit was adjusted to 0.15 mm, and the offset angle was adjusted to 0 °.

表1中の「X線回折メインピーク相対強度」の欄は、各溶射用材料について上記粉末X線回折分析の結果得られた回折パターンにおいて、検出された各結晶相のメインピークの強度を、最も高いメインピーク強度を100とした相対値として示した結果である。なお、参考までに、各結晶相のメインピークは、Yについて29.157°に,YFについて27.881°に,YOFについて28.064°に,Yについて28.114°に検出される。 The column of “X-ray diffraction main peak relative intensity” in Table 1 shows the intensity of the main peak of each detected crystal phase in the diffraction pattern obtained as a result of the above powder X-ray diffraction analysis for each thermal spraying material. It is the result shown as a relative value with the highest main peak intensity as 100. For reference, the main peak of each crystal phase is 29.157 ° for Y 2 O 3 , 27.881 ° for YF 3 , 28.064 ° for YOF, and 28 for Y 5 O 4 F 7 . Detected at 114 °.

表1中の「酸素」および「フッ素」の欄は、それぞれ、各溶射用材料に含まれる酸素量およびフッ素量を測定した結果を示している。これらの酸素量は、酸素・窒素・水素分析装置(LECO社製,ONH836)を、フッ素量は、自動フッ素イオン測定装置(HORIBA製,FLIA−101形)を用いて測定された値である。
表1中の「各結晶相の割合」の欄は、各溶射用材料について検出された4種の結晶相の総量を100質量%としたときの、各結晶相の質量割合を、X線回折メインピーク相対強度と、酸素量および窒素量とから算出した結果を示している。
The columns of “oxygen” and “fluorine” in Table 1 show the results of measuring the amount of oxygen and the amount of fluorine contained in each thermal spray material, respectively. These oxygen amounts are values measured using an oxygen / nitrogen / hydrogen analyzer (manufactured by LECO, ONH836), and the fluorine amounts are measured using an automatic fluorine ion measuring device (made by HORIBA, FLIA-101 type).
The column “Ratio of each crystal phase” in Table 1 shows the mass ratio of each crystal phase when the total amount of the four types of crystal phases detected for each thermal spray material is 100 mass%. The result calculated from the main peak relative intensity, the oxygen content, and the nitrogen content is shown.

表1中の「平均粒子径」の欄は、各溶射用材料の平均粒子径を示している。平均粒子径は、レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置(HORIBA製,LA−300)を用いて測定される、体積基準のD50%の値である。   The column of “average particle size” in Table 1 indicates the average particle size of each thermal spray material. The average particle diameter is a volume-based value of D50% measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus (manufactured by HORIBA, LA-300).

表1の各結晶相の割合から明らかなように、No.5〜7の溶射用材料として、YOFを77質量%以上の割合で含み、Yが実質的に含まれない、ここに開示される溶射用材料が得られたことが確認された。 As apparent from the ratio of each crystal phase in Table 1, No. As a thermal spraying material of 5 to 7, it was confirmed that the thermal spraying material disclosed here containing YOF in a ratio of 77% by mass or more and substantially not containing Y 2 O 3 was obtained.

[実施形態2]
上記実施形態1で用意したNo.1〜7の溶射用材料に加え、No.8〜11の溶射用材料として、4通りの組成のイットリウムオキシフッ化物からなる粒子を新たに用意した。そして、これらNo.8〜11の溶射用材料についてX線回折分析を行ったところ、得られたX線回折スペクトルにおいてYおよびYFに由来する回折ピークはいずれも検出されず、これらの溶射用材料が、順に、YOF、Y、Y、Yの略単相からなることが確認された。参考のために、No.8およびNo.11の溶射用材料について得られたX線回折スペクトルを図1(a)および(b)に順に示した。
[Embodiment 2]
No. prepared in the first embodiment. In addition to the thermal spraying materials 1-7, No. Particles made of yttrium oxyfluoride having four compositions were newly prepared as the thermal spraying materials 8-11. And these No. When X-ray diffraction analysis was performed on the thermal spray materials 8 to 11, none of the diffraction peaks derived from Y 2 O 3 and YF 3 were detected in the obtained X-ray diffraction spectrum, and these thermal spray materials were In this order, it was confirmed to be composed of a substantially single phase of YOF, Y 7 O 6 F 9 , Y 6 O 5 F 8 , and Y 5 O 4 F 7 . For reference, no. 8 and no. The X-ray diffraction spectra obtained for the 11 thermal spray materials are shown in order in FIGS.

これらの溶射用材料をプラズマ溶射法により溶射することで、No.1〜11の溶射皮膜を備える溶射皮膜付部材を作製した。溶射条件は、以下の通りとした。
すなわち、まず、被溶射材である基材としては、アルミニウム合金(Al6061)からなる板材(70mm×50mm×2.3mm)を用意し、褐色アルミナ研削材(A#40)によるブラスト処理を施して用いた。プラズマ溶射には、市販のプラズマ溶射装置(Praxair Surface Technologies社製,SG−100)を用いて行った。プラズマ発生条件は、プラズマ作動ガスとしてアルゴンガス50psi(0.34MPa)とヘリウムガス50psi(0.34MPa)とを用い、電圧37.0V,電流900Aの条件でプラズマを発生させた。なお、溶射装置への溶射用材料の供給には、粉末供給機(Praxair Surface Technologies社製,Model1264型)を用い、溶射用材料を溶射装置に20g/minの速度で供給し、厚さ200μmの溶射皮膜を形成した。なお、溶射ガンの移動速度は24m/min、溶射距離は90mmとした。
By spraying these thermal spraying materials by the plasma spraying method, The member with a thermal spray coating provided with the thermal spray coating of 1-11 was produced. The thermal spraying conditions were as follows.
That is, first, as a base material which is a sprayed material, a plate material (70 mm × 50 mm × 2.3 mm) made of an aluminum alloy (Al6061) is prepared and subjected to a blast treatment with a brown alumina abrasive (A # 40). Using. The plasma spraying was performed using a commercially available plasma spraying apparatus (Praxair Surface Technologies, SG-100). As plasma generation conditions, argon gas 50 psi (0.34 MPa) and helium gas 50 psi (0.34 MPa) were used as plasma working gas, and plasma was generated under conditions of a voltage of 37.0 V and a current of 900 A. In addition, for supplying the thermal spray material to the thermal spray apparatus, a powder feeder (Praxair Surface Technologies, Model 1264 type) was used, and the thermal spray material was supplied to the thermal spray apparatus at a rate of 20 g / min, and the thickness was 200 μm. A sprayed coating was formed. The moving speed of the spray gun was 24 m / min, and the spray distance was 90 mm.

得られた溶射皮膜の物性を調べ、下記の表2に示した。なお、溶射皮膜をハロゲン系プラズマに晒したときのパーティクルの発生数は、以下の異なる3とおりの手法で調べ、それらの結果を表2に示した。また、表2に示されたデータの項目欄のうち、表1と共通のものは、表1と同じ内容を溶射皮膜について調べた結果を示している。   The physical properties of the obtained thermal spray coating were examined and are shown in Table 2 below. The number of particles generated when the thermal spray coating was exposed to the halogen-based plasma was examined by the following three different methods, and the results are shown in Table 2. Of the data item columns shown in Table 2, those common to Table 1 show the results of examining the same content as in Table 1 for the sprayed coating.

Figure 2016211070
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なお、表2中の「溶射材料の結晶相」の欄は、実施形態1で算出した各結晶相の割合およびXRD分析結果をもとに、各溶射用材料を構成する結晶相とその凡その割合について示している。
表2中の「溶射皮膜のXRD検出相」の欄は、各溶射皮膜についてX線回折分析をした結果、検出された結晶相を示している。表2中、“Y6O5F8”は化学組成がYで表されるイットリウムオキシフッ化物からなる相を、“Y7O6F9”は化学組成がYで表されるイットリウムオキシフッ化物からなる相を示し、その他は表1と共通である。なお、参考までに、Yのメインピークは28.139°に、Yは28.137°に検出される。
The column of “Crystal Phase of Thermal Spray Material” in Table 2 shows the crystal phase constituting each thermal spray material and its approximate number based on the ratio of each crystal phase calculated in Embodiment 1 and the XRD analysis result. The ratio is shown.
The column of “XRD detection phase of sprayed coating” in Table 2 shows the detected crystal phase as a result of X-ray diffraction analysis of each sprayed coating. In Table 2, “Y6O5F8” is a phase composed of yttrium oxyfluoride whose chemical composition is represented by Y 6 O 5 F 8 , and “Y7O6F9” is yttrium oxyfluoride whose chemical composition is represented by Y 7 O 6 F 9. The other phases are the same as those shown in Table 1. For reference, the main peak of Y 6 O 5 F 8 is detected at 28.139 °, and Y 7 O 6 F 9 is detected at 28.137 °.

また表2中の「気孔率」の欄は、各溶射皮膜の気孔率の測定結果を示している。気孔率の測定は以下のようにして行った。すなわち、溶射皮膜を基材の表面に直交する面で切断し、得られた断面を樹脂埋め研磨した後、デジタルマイクロスコープ(オムロン株式会社製、VC−7700)を用いてその断面画像を撮影した。そして、この画像を、画像解析ソフト(株式会社日本ローパー製、Image Pro)を用いて解析することにより、断面画像中の気孔部分の面積を特定し、かかる気孔部分の面積が全断面に占める割合を算出することにより求めた。   Moreover, the column of “porosity” in Table 2 shows the measurement results of the porosity of each thermal spray coating. The porosity was measured as follows. That is, the thermal spray coating was cut at a plane orthogonal to the surface of the base material, and the obtained cross section was resin-filled and polished, and then a cross section image was taken using a digital microscope (OM-7, VC-7700). . Then, by analyzing this image using image analysis software (Image Pro, manufactured by Nippon Roper Co., Ltd.), the area of the pore portion in the cross-sectional image is specified, and the ratio of the area of the pore portion to the entire cross section Was calculated by calculating.

表2中の「ビッカース硬度」の欄は、各溶射皮膜のビッカース硬度の測定結果を示している。ビッカース硬度の測定は、JIS R1610:2003に準拠して、硬微小硬度測定器(株式会社島津製作所製、HMV−1)を用い、対面角136°のダイヤモンド圧子により試験力1.96Nを負荷したときに求められるビッカース硬さ(Hv0.2)である。   The column “Vickers hardness” in Table 2 shows the measurement results of the Vickers hardness of each thermal spray coating. The Vickers hardness was measured according to JIS R1610: 2003 using a hard microhardness measuring device (manufactured by Shimadzu Corporation, HMV-1) and applying a test force of 1.96 N with a diamond indenter with a facing angle of 136 °. Vickers hardness (Hv0.2) sometimes required.

表2中の「パーティクル数〔1〕」の欄は、以下の条件で各溶射皮膜をプラズマに曝したときに発生したパーティクル数を評価した結果を示している。すなわち、まず、上記で作製した溶射皮膜付部材の溶射皮膜の表面を平均粒子径0.06μmのコロイダルシリカを用いて鏡面研磨した。そしてこの溶射皮膜付部材を、平行平板型の半導体デバイス製造装置のチャンバー内の上部電極にあたる部材に、研磨面が露出するように設置した。そして、チャンバー内のステージに直径300mmのシリコンウェハを設置し、2000枚のシリコンウェハに対してプラズマドライエッチングを施すダミーランを100時間実施した。エッチング処理におけるプラズマは、チャンバー内の圧力を13.3Paに保ち、アルゴンと四フッ化炭素と酸素を所定の割合で含むエッチングガスを1L/分の流量で供給しながら、13.56MHzで4000Wの高周波電力を印加することで発生させた。その後、チャンバー内のステージに、パーティクルカウント用の直径300mmのシリコンウェハを設置し、上記と同様の条件でプラズマを30秒間発生させたときに、溶射皮膜からパーティクルカウント用のシリコンウェハ上に堆積したパーティクルの数をカウントした。パーティクル数は、ケーエルエー・テンコール(KLA−Tencor)社製のパーティクルカウンター(ウェーハ表面検査装置、Surfscan SP2)を用い、直径0.06μm(60nm)以上のパーティクルの総数を測定した。パーティクル総数のカウントに際しては、30秒間のプラズマエッチングの前後でシリコンウェハ上のパーティクル数をカウントし、その差を、耐久後(ダミーラン後)の溶射皮膜から発生してシリコンウェハ上に堆積したパーティクル数(総数)とした。また、パーティクル発生数の評価は、100%イットリアからなるNo.1の溶射皮膜についてのパーティクル総数を100(基準)としたときの相対値として算出することで評価した。   The column “number of particles [1]” in Table 2 shows the results of evaluating the number of particles generated when each sprayed coating was exposed to plasma under the following conditions. That is, first, the surface of the thermal spray coating of the member with the thermal spray coating prepared above was mirror-polished using colloidal silica having an average particle size of 0.06 μm. The member with the thermal spray coating was placed on the member corresponding to the upper electrode in the chamber of the parallel plate type semiconductor device manufacturing apparatus so that the polished surface was exposed. Then, a silicon wafer having a diameter of 300 mm was placed on the stage in the chamber, and a dummy run for performing plasma dry etching on 2000 silicon wafers was performed for 100 hours. The plasma in the etching process is 4000 W at 13.56 MHz while maintaining the pressure in the chamber at 13.3 Pa and supplying an etching gas containing argon, carbon tetrafluoride, and oxygen at a predetermined rate at a flow rate of 1 L / min. It was generated by applying high frequency power. Thereafter, a silicon wafer having a diameter of 300 mm for particle counting was placed on the stage in the chamber, and when plasma was generated for 30 seconds under the same conditions as described above, it was deposited from the sprayed coating on the silicon wafer for particle counting. Counted the number of particles. The total number of particles having a diameter of 0.06 μm (60 nm) or more was measured using a particle counter (wafer surface inspection device, Surfscan SP2) manufactured by KLA-Tencor. When counting the total number of particles, the number of particles on the silicon wafer is counted before and after 30 seconds of plasma etching, and the difference is the number of particles generated from the sprayed coating after endurance (after the dummy run) and deposited on the silicon wafer. (Total). In addition, the evaluation of the number of generated particles is No. 100% yttria. Evaluation was performed by calculating the relative value when the total number of particles for one thermal spray coating was 100 (reference).

パーティクル数〔1〕の欄内に記載された「A」は、パーティクル数(相対値)が1未満の場合を示し、「B」は、該パーティクル数が1以上5未満の場合を示し、「C」は該パーティクル数が5以上15未満の場合を示し、「D」は該パーティクル数が15以上100未満の場合を示し、「E」は該パーティクル数が100以上の場合を示している。   “A” described in the column of the number of particles [1] indicates a case where the number of particles (relative value) is less than 1, “B” indicates a case where the number of particles is 1 or more and less than 5, “C” indicates a case where the number of particles is 5 or more and less than 15, “D” indicates a case where the number of particles is 15 or more and less than 100, and “E” indicates a case where the number of particles is 100 or more.

表2中の「パーティクル数〔2〕」の欄は、各溶射皮膜に対し、上記と同じ条件でプラズマエッチングを行ったときのパーティクル発生数を、KLA−Tencor製のウェーハ表面検査装置、Surfscan SP2に換えて、Surfscan SP5を用いて測定したときの評価結果を示している。Surfscan SP5は、直径19nm以上のパーティクルの検出が可能であり、パーティクル数〔2〕は、シリコンウェハ上に堆積しているより微細なパーティクルまでを計測対象としたときの結果を示している。パーティクル総数のカウントに際しては、30秒間のプラズマエッチングの前後でシリコンウェハ上のパーティクル数をカウントし、その差を、耐久後の溶射皮膜から発生してシリコンウェハ上に堆積したパーティクル数(総数)とした。また、パーティクル発生数の評価は、100%イットリアからなるNo.1の溶射皮膜についてのパーティクル総数を100(基準)としたときの相対値として算出することで評価した。   In the column of “number of particles [2]” in Table 2, the number of generated particles when plasma etching is performed on each sprayed coating under the same conditions as described above is the wafer surface inspection device manufactured by KLA-Tencor, Surfscan SP2. Instead, the evaluation results when measured using Surfscan SP5 are shown. Surfscan SP5 is capable of detecting particles having a diameter of 19 nm or more, and the number of particles [2] indicates a result when measuring even finer particles deposited on a silicon wafer. When counting the total number of particles, the number of particles on the silicon wafer is counted before and after the plasma etching for 30 seconds, and the difference is calculated as the number of particles (total number) generated from the sprayed coating after durability and deposited on the silicon wafer. did. In addition, the evaluation of the number of generated particles is No. 100% yttria. Evaluation was performed by calculating the relative value when the total number of particles for one thermal spray coating was 100 (reference).

パーティクル数〔2〕の欄内に記載された「A」は、パーティクル数(相対値)が1未満の場合を示し、「B」は、該パーティクル数が1以上5未満の場合を示し、「C」は該パーティクル数が5以上15未満の場合を示し、「D」は該パーティクルの数が15以上100未満の場合を示し、「E」は該パーティクルの数が100以上の場合を示している。   “A” described in the column of the number of particles [2] indicates a case where the number of particles (relative value) is less than 1, “B” indicates a case where the number of particles is 1 or more and less than 5, “C” indicates a case where the number of particles is 5 or more and less than 15, “D” indicates a case where the number of particles is 15 or more and less than 100, and “E” indicates a case where the number of particles is 100 or more. Yes.

表2中の「パーティクル数〔3〕」の欄は、各溶射皮膜に対し以下の条件でプラズマを照射したのち、さらに超音波を印加して、溶射皮膜からパーティクルを積極的に遊離させたときのパーティクル数を計測した結果を示している。
具体的には、本例では、用意した溶射皮膜付部材の皮膜表面を鏡面研磨したのち、溶射皮膜の四隅をマスキングテープでマスクすることで、10mm×10mmの溶射皮膜が露出した試験片を用意した。そしてこの試験片を半導体デバイス製造装置の上部電極に設置し、チャンバー内の圧力を13.3Paに保ちながら、四フッ化炭素と酸素とを所定の割合で含むエッチングガスを1L/分の流量で供給し、13.56MHzで700Wの高周波電力をトータルで1時間印加することで、試験片をプラズマに暴露させた。その後、チャンバー内にAirを供給し、プラズマ暴露後の試験片の溶射皮膜に対して、周波数22Hz、出力400Wの超音波を30秒間印加することで溶射皮膜からパーティクルをたたき出し、Air中のパーティクルをカウンターにて計測した。パーティクルの測定には、パーティクルカウンター(PMS社製、LASAIR)を用い、直径100nm以上のパーティクルの総数を測定した。その結果を、100%イットリアからなるNo.1の溶射皮膜についてのパーティクル総数を100(基準)としたときの相対値として算出することで評価した。
The column “number of particles [3]” in Table 2 indicates that each sprayed coating is irradiated with plasma under the following conditions, and then ultrasonic waves are applied to actively release particles from the sprayed coating. The result of measuring the number of particles is shown.
Specifically, in this example, after the coating surface of the prepared thermal spray coating member is mirror-polished, a test piece having a 10 mm × 10 mm thermal spray coating exposed is prepared by masking the four corners of the thermal spray coating with a masking tape. did. And this test piece was installed in the upper electrode of the semiconductor device manufacturing apparatus, and the etching gas containing carbon tetrafluoride and oxygen at a predetermined ratio was maintained at a flow rate of 1 L / min while maintaining the pressure in the chamber at 13.3 Pa. The test piece was exposed to plasma by supplying and applying high frequency power of 700 W at 13.56 MHz for a total of 1 hour. After that, Air is supplied into the chamber, and by applying ultrasonic waves with a frequency of 22 Hz and an output of 400 W for 30 seconds to the sprayed coating of the test piece after the plasma exposure, particles are knocked out of the sprayed coating, and particles in the Air are removed. Measured at the counter. For the measurement of particles, a particle counter (manufactured by PMS, LASAIR) was used, and the total number of particles having a diameter of 100 nm or more was measured. The results are shown in No. 100% yttria. Evaluation was performed by calculating the relative value when the total number of particles for one thermal spray coating was 100 (reference).

パーティクル数〔3〕の欄内に記載された「A」は、パーティクル数(相対値)が10未満の場合を示し、「B」は、該パーティクル数が10以上25未満の場合を示し、「C」は該パーティクル数が25以上50未満の場合を示し、「D」は該パーティクルの数が50以上90未満の場合を示し、「E」は該パーティクルの数が90以上の場合を示している。   “A” described in the column of the number of particles [3] indicates a case where the number of particles (relative value) is less than 10, and “B” indicates a case where the number of particles is 10 or more and less than 25. “C” indicates the case where the number of particles is 25 or more and less than 50, “D” indicates the case where the number of particles is 50 or more and less than 90, and “E” indicates the case where the number of particles is 90 or more. Yes.

(評価)
表2のNo.1の結果から明らかなように、Y(酸化イットリウム)のみからなる溶射用材料を溶射して形成される溶射膜は、本質的にYのみから構成され、溶射においてYの更なる酸化分解等は見られないことがわかった。
また、No.2〜4の結果から、フッ化イットリウム(YF)を含む溶射用材料は、溶射により一部が酸化されて、溶射皮膜中にイットリウムオキシフッ化物を形成することがわかった。なお、溶射用材料中のYFの割合が比較的多い場合は、形成されるイットリウムオキシフッ化物の化学組成は溶射用材料中に共存するイットリウムオキシフッ化物の組成(この例ではY)に一致するが、No.4にみられるように、溶射用材料中のYFの割合が少なくなりYFの酸化度合いが強まると、溶射皮膜中に酸素含有割合のより高いイットリウムオキシフッ化物(この例ではYやYOF)が形成されることがわかった。
(Evaluation)
No. in Table 2 As is apparent from the results, Y 2 O 3 sprayed coating formed by thermal spraying a spraying material consisting of (yttrium oxide) only, consists essentially of Y 2 O 3, in spray Y 2 It was found that no further oxidative decomposition of O 3 was observed.
No. From the results of 2 to 4, it was found that a part of the thermal spraying material containing yttrium fluoride (YF 3 ) was oxidized by thermal spraying to form yttrium oxyfluoride in the thermal spray coating. When the proportion of YF 3 in the thermal spray material is relatively large, the chemical composition of the yttrium oxyfluoride formed is the composition of the yttrium oxyfluoride coexisting in the thermal spray material (in this example, Y 5 O 4 F 7 ), but no. As shown in FIG. 4, when the proportion of YF 3 in the thermal spray material decreases and the degree of oxidation of YF 3 increases, yttrium oxyfluoride having a higher oxygen content in the thermal spray coating (in this example, Y 6 O 5 it has been found that F 8 or YOF) is formed.

また、No.5〜8の結果から、溶射用材料中のイットリウムオキシフッ化物(ここではYOF)が77質量%以上と多くなると、YOFは分解され難くYFが優先的に分解されて、溶射皮膜中により多くのYOFが残存することがわかった。また、YFは溶射によってさらに酸化分解が進行すると溶射皮膜中にYを形成すること、また、YOFも溶射により一部が酸化分解されると溶射皮膜中にYを形成することが確認できた。
一方で、No.8〜11の結果によると、溶射用材料中のイットリウムオキシフッ化物のうちでも、YOFよりも酸素含有割合の少ないY,YおよびY等は、溶射による酸化で、まずはより安定なYOF相へと変化し、Yが直接形成されることはないことがわかった。すなわち、YOFよりも酸素含有割合の少ないイットリウムオキシフッ化物を溶射用材料として用いることで、溶射皮膜中のYの形成を抑制できることが確認できた。
No. From the results of 5 to 8, when the amount of yttrium oxyfluoride (here, YOF) in the thermal spray material increases to 77% by mass or more, YOF is hardly decomposed and YF 3 is preferentially decomposed, and more in the thermal spray coating. Of YOF remained. Moreover, YF 3 is formed that forms a Y 2 O 3 in the thermal spray coating in further oxidative decomposition proceeds by thermal spraying, also the Y 2 O 3 when YOF a part by thermal spraying is oxidative degradation during thermal spray coating I was able to confirm.
On the other hand, no. According to the results of 8 to 11, among yttrium oxyfluorides in the thermal spray material, Y 7 O 6 F 9 , Y 6 O 5 F 8, Y 5 O 4 F 7, etc., which have a lower oxygen content than YOF, etc. It was found that oxidation by thermal spraying first changed to a more stable YOF phase, and Y 2 O 3 was not directly formed. That is, it was confirmed that the formation of Y 2 O 3 in the thermal spray coating can be suppressed by using yttrium oxyfluoride having a lower oxygen content than YOF as the thermal spray material.

パーティクル数〔1〕について
溶射皮膜の特性については、No.1のYのみから構成される溶射皮膜のプラズマ環境下でのパーティクル発生数が(E)100(基準)であり、シリコンウェハ上のパーティクル数は凡そ500〜1000個/枚程度にまで達した。なお、計測されたパーティクルのうち、凡そ90%以上が直径0.06μm以上0.2μm未満の範囲のこれまで管理されていなかった極微小なパーティクルであった。一般に、イットリア系の溶射皮膜は、アルミナ系の溶射皮膜等と比べて耐プラズマエロージョン性に優れることが知られているが、この実施形態においては、Yからなる溶射皮膜について最もパーティクル数が多く、全ての溶射皮膜中で最もプラズマ耐性に劣る結果であった。
Regarding the number of particles [1] No. The number of particles generated in the plasma environment of the thermal spray coating composed of only one Y 2 O 3 in the plasma environment is (E) 100 (standard), and the number of particles on the silicon wafer is about 500 to 1000 / sheet. Reached. Of the measured particles, approximately 90% or more were extremely fine particles that had not been controlled so far in the range of diameters of 0.06 μm or more and less than 0.2 μm. In general, it is known that yttria-based thermal spray coatings are superior in plasma erosion resistance compared to alumina-based thermal spray coatings and the like, but in this embodiment, the number of particles of the thermal spray coating consisting of Y 2 O 3 is the largest. There were many, and it was the result inferior to the plasma resistance among all the sprayed coatings.

また、No.2〜4のYFを含む溶射皮膜についても、プラズマ環境下でのパーティクル発生数が(E)100以上と、プラズマ耐性に劣ることがわかった。溶射皮膜中にYFが存在すると、酸素プラズマに晒されたときに酸化が起こりやすくなる。溶射皮膜においてYFの酸化によりYが生成すると、このYの部分が変質層となる。変質層は脆く、次のドライエッチングによりプラズマ環境に晒されると、この変質層が剥がれてパーティクルとなり半導体基盤上に堆積しやすい。したがって、溶射皮膜中にYFが含まれることで、耐プラズマエロージョン性が低くなることが確認できた。 No. It was found that the thermal spray coating containing 2 to 4 YF 3 also had poor plasma resistance, with the number of particles generated in the plasma environment being (E) 100 or more. If YF 3 is present in the thermal spray coating, oxidation is likely to occur when exposed to oxygen plasma. When Y 2 O 3 is generated by oxidation of YF 3 in the sprayed coating, this Y 2 O 3 portion becomes a deteriorated layer. The deteriorated layer is fragile, and when it is exposed to the plasma environment by the next dry etching, the deteriorated layer is peeled off and becomes particles and easily deposits on the semiconductor substrate. Therefore, it has been confirmed that the plasma erosion resistance is lowered when YF 3 is contained in the thermal spray coating.

なお、No.5〜11の例から明らかなように、YFを含まない溶射皮膜については、たとえYを含んでいても、プラズマ環境下でのパーティクル発生数が(A)〜(D)100未満と少量に抑えられることがわかった。これは、溶射皮膜に存在するYOFがプラズマに対して極めて安定であり、Y変質層のプラズマによる剥離を抑制する効果を発揮していることに因るものと考えられる。
No.5〜8の結果からは、パーティクル数は溶射皮膜中のYの割合が低下するほど減少する傾向が見られた。
In addition, No. As is clear from the examples of 5 to 11, the thermal spray coating that does not contain YF 3 has less than (A) to (D) 100 particles generated under the plasma environment even if Y 2 O 3 is contained. It was found that it can be suppressed to a small amount. This is considered to be due to the fact that YOF present in the sprayed coating is extremely stable against plasma and exhibits the effect of suppressing peeling of the Y 2 O 3 altered layer by plasma.
No. From the results of 5 to 8, the number of particles tended to decrease as the proportion of Y 2 O 3 in the sprayed coating decreased.

そして、No.9〜11に示されるように、YFもYも含まず、実質的にイットリウムオキシフッ化物のみからなる溶射皮膜については、パーティクル数が(A)〜(B)5未満と、極めて少量に抑えられることが確認できた。これらの溶射皮膜は、気孔率とビッカース硬度とがバランス良く良好な値を示し、良質な溶射皮膜が形成されているといえる。これらのパーティクルについても、ほとんど全てが直径0.06μm以上0.2μm未満の極微小なものであることが確認できた。
なお、溶射用材料としてYおよびYを用いて形成されたNo.9および10の溶射皮膜は、パーティクル数が(A)1未満と、溶射用材料としてYを用いて形成されたNo.11の溶射用被膜よりも、さらに耐プラズマエロージョン特性に優れていることがわかった。気孔率の観点からは、No.11の溶射用被膜がさらに好ましいといえる。
And No. As shown in 9 to 11, the thermal spray coating substantially containing only yttrium oxyfluoride does not contain YF 3 or Y 2 O 3 and the number of particles is extremely less than (A) to (B) 5; It was confirmed that the amount could be reduced to a small amount. These sprayed coatings show good values in good balance between porosity and Vickers hardness, and it can be said that a good quality sprayed coating is formed. It was confirmed that almost all of these particles were extremely small with a diameter of 0.06 μm or more and less than 0.2 μm.
In addition, No. 2 formed using Y 7 O 6 F 9 and Y 6 O 5 F 8 as the thermal spraying material. Nos. 9 and 10 have a particle number of less than (A) 1 and No. 1 formed using Y 5 O 4 F 7 as the thermal spraying material. It was found that the plasma erosion resistance was superior to the thermal spray coating of No. 11. From the viewpoint of porosity, no. It can be said that the thermal spray coating of 11 is more preferable.

以上のことから、YFを含まない溶射皮膜は、耐プラズマエロージョン性が大幅に改善されることがわかった。そして特に、溶射皮膜にイットリウムオキシフッ化物が含まれることで、さらにはYの割合が低減されていることで、耐プラズマエロージョン性がより一層向上されることがわかった。 From the above, it was found that the plasma erosion resistance of the thermal spray coating not containing YF 3 is greatly improved. In particular, it has been found that the plasma erosion resistance is further improved by including yttrium oxyfluoride in the spray coating and further by reducing the proportion of Y 2 O 3 .

また、耐プラズマエロージョン性に優れた溶射皮膜を形成するには、イットリウムオキシフッ化物を77質量%以上の割合で含み、Yが実質的に含まれない溶射用材料を用いて溶射すればよいことがわかった。なお、溶射用材料中にYFが含まれていても良いが、溶射皮膜中にYFが残存しないようにするには、溶射用材料におけるYFの割合を例えば25質量%以下(より好適には23%以下)程度にするのが良いことがわかった。そして、実質的にイットリウムオキシフッ化物からなる溶射用材料を用いて溶射することで、耐プラズマエロージョン性に特に優れた溶射皮膜を形成できることも確認された。 In addition, in order to form a thermal spray coating having excellent plasma erosion resistance, thermal spraying is performed using a thermal spray material containing yttrium oxyfluoride in a proportion of 77% by mass or more and substantially free of Y 2 O 3. I knew it was good. Note that YF 3 may be contained in the thermal spray material, but in order to prevent YF 3 from remaining in the thermal spray coating, the ratio of YF 3 in the thermal spray material is, for example, 25% by mass or less (more preferably It has been found that it is better to set it to about 23% or less. It has also been confirmed that a thermal spray coating having particularly excellent plasma erosion resistance can be formed by thermal spraying using a thermal spray material substantially consisting of yttrium oxyfluoride.

パーティクル数〔2〕について
表2に示されるように、パーティクル数〔2〕の評価結果は、パーティクル数〔1〕の評価結果と概ね対応することがわかった。パーティクル数〔2〕では、No.8の100%YOFからなる溶射材料から得た溶射皮膜についてのみ、より微細なパーティクルの発生割合がCからDへと若干増大したことが確認された。しかしながら、YのみからなるNo.1の溶射皮膜と比較して、その他の溶射皮膜については、相対的にパーティクルが大幅に減少し、特に、19〜60nmの微細なパーティクルの発生も少量に抑制されていることがわかった。19nm以上のパーティクルとは、現段階で計測可能な最も小さいパーティクルの大きさであり、このような微細なパーティクルがほぼゼロに近いという結果であった。これにより、ここに開示される溶射用材料の溶射物である溶射皮膜は、パーティクルの検出下限の精度を高めても、依然として高い耐プラズマエロージョン性を示すことが確認された。
About the number of particles [2] As shown in Table 2, it was found that the evaluation result of the number of particles [2] roughly corresponds to the evaluation result of the number of particles [1]. For the number of particles [2], no. It was confirmed that the generation ratio of finer particles slightly increased from C to D only for the thermal spray coating obtained from the thermal spray material consisting of 8 100% YOF. However, consisting only of Y 2 O 3 No. As compared with the thermal spray coating of No. 1, it was found that the other thermal spray coatings had a relatively large decrease in particles, and in particular, the generation of fine particles of 19 to 60 nm was suppressed to a small amount. The particle of 19 nm or more is the smallest particle size that can be measured at this stage, and the result is that such fine particles are almost close to zero. Thereby, it was confirmed that the thermal spray coating which is a thermal spray material of the thermal spray material disclosed here still exhibits high plasma erosion resistance even if the accuracy of the lower limit of detection of particles is increased.

パーティクル数〔3〕について
表2に示されるように、パーティクル数〔3〕の評価結果は、パーティクル数〔2〕の評価結果とよく対応することがわかった。しかしながら、パーティクル数〔3〕で検出するパーティクルは100nm以上の比較的粗大な粒子であり、A〜Dの臨界値もEに近い評価となるように区分けされている。つまり、パーティクル数〔3〕によると、超音波の衝撃によってより粗大なパーティクルをより多く発生させ、検出することができる。このことから、パーティクル数〔3〕によると、ハロゲン系プラズマの照射により直接発生されたパーティクルに加えて、実際には発生していないがその後にパーティクルとなり得るパーティクル発生源をも、評価できるといえる。このパーティクル発生源とは、ハロゲン系プラズマの照射により変質した溶射皮膜(変質層)であって、その後のプラズマエッチングによりパーティクルとなり得る部分であると考えられる。このことから、ハロゲン系プラズマに晒された溶射皮膜に超音波を照射することで、溶射皮膜の耐プラズマエロージョン性をより精度よく評価することができるといえる。また、パーティクル数〔3〕によると、例えば、シリコンウェハを2000枚よりも大量に処理したときの、溶射皮膜に由来するパーティクル発生状況を予測することができるといえる。そして、表2の結果から、例えば、No.6〜8の溶射皮膜については、ハロゲン系プラズマに晒されたときのパーティクルの発生がより高度に抑制されていることが確認できた。
About the number of particles [3] As shown in Table 2, it was found that the evaluation result of the number of particles [3] corresponds well with the evaluation result of the number of particles [2]. However, the particles detected by the number of particles [3] are relatively coarse particles of 100 nm or more, and the critical values of A to D are classified so that the evaluation is close to E. That is, according to the number of particles [3], more coarse particles can be generated and detected by the impact of ultrasonic waves. From this, according to the number of particles [3], in addition to the particles directly generated by the irradiation of the halogen-based plasma, it can be said that a particle generation source that is not actually generated but can become a particle thereafter can be evaluated. . This particle generation source is considered to be a sprayed coating (modified layer) that has been altered by irradiation with halogen-based plasma, and a portion that can become particles by subsequent plasma etching. From this, it can be said that the plasma erosion resistance of the thermal spray coating can be more accurately evaluated by irradiating the thermal spray coating exposed to the halogen-based plasma with ultrasonic waves. Further, according to the number of particles [3], for example, it can be said that the generation state of particles derived from the thermal spray coating can be predicted when a silicon wafer is processed in a larger amount than 2000 sheets. From the results in Table 2, for example, No. For the thermal spray coatings 6-8, it was confirmed that the generation of particles when exposed to the halogen-based plasma was suppressed to a higher degree.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。   Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.

Claims (11)

構成元素として希土類元素(RE)、酸素(O)およびハロゲン元素(X)を含む希土類元素オキシハロゲン化物(RE−O−X)が、全体の77質量%以上の割合で含まれ、
前記希土類元素の酸化物を実質的に含まない、溶射用材料。
Rare earth element oxyhalides (RE-O-X) containing rare earth elements (RE), oxygen (O) and halogen elements (X) as constituent elements are contained in a proportion of 77% by mass or more of the whole,
A thermal spray material substantially free of oxide of the rare earth element.
さらに、前記希土類元素のフッ化物が、全体の23質量%以下の割合で含まれている、請求項1に記載の溶射用材料。   Furthermore, the material for thermal spraying of Claim 1 in which the fluoride of the said rare earth element is contained in the ratio of 23 mass% or less of the whole. 前記希土類元素のハロゲン化物を実質的に含まない、請求項1に記載の溶射用材料。   The thermal spray material according to claim 1, which is substantially free of the halide of the rare earth element. 前記希土類元素オキシハロゲン化物において、
前記希土類元素に対する前記ハロゲン元素のモル比(X/RE)は、1.1以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の溶射用材料。
In the rare earth element oxyhalide,
The thermal spray material according to any one of claims 1 to 3, wherein a molar ratio (X / RE) of the halogen element to the rare earth element is 1.1 or more.
前記希土類元素に対する前記酸素のモル比(O/RE)は、0.9以下である、請求項4に記載の溶射用材料。   The thermal spray material according to claim 4, wherein a molar ratio (O / RE) of the oxygen to the rare earth element is 0.9 or less. 前記希土類元素がイットリウムであり、前記ハロゲン元素がフッ素であり、前記希土類元素オキシハロゲン化物がイットリウムオキシフッ化物である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の溶射用材料。   The thermal spray material according to any one of claims 1 to 5, wherein the rare earth element is yttrium, the halogen element is fluorine, and the rare earth element oxyhalide is yttrium oxyfluoride. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の溶射用材料の溶射物である、溶射皮膜。   The thermal spray coating which is a thermal spray material of the thermal spray material of any one of Claims 1-6. 構成元素として希土類元素(RE)、酸素(O)およびハロゲン元素(X)を含む希土類元素オキシハロゲン化物(RE−O−X)を主成分とし、
前記希土類元素のフッ化物を実質的に含まない、溶射皮膜。
The main component is a rare earth element oxyhalide (RE-O-X) containing rare earth elements (RE), oxygen (O) and halogen elements (X) as constituent elements,
A thermal spray coating substantially free of fluoride of the rare earth element.
前記希土類元素の酸化物を実質的に含まない、請求項8に記載の溶射皮膜。   The thermal spray coating according to claim 8, which is substantially free of the oxide of the rare earth element. 前記希土類元素がイットリウムであり、前記ハロゲン元素がフッ素であり、前記希土類元素オキシハロゲン化物がイットリウムオキシフッ化物である、請求項8または9に記載の溶射皮膜。   The thermal spray coating according to claim 8 or 9, wherein the rare earth element is yttrium, the halogen element is fluorine, and the rare earth element oxyhalide is yttrium oxyfluoride. 基材の表面に、請求項7〜10のいずれか1項に記載の溶射皮膜が備えられている、溶射皮膜付部材。   The member with a thermal spray coating in which the thermal spray coating of any one of Claims 7-10 is provided on the surface of the base material.
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