JP2018053356A - フッ化イットリウム系溶射膜及びその製造方法、並びに、溶射膜付き基材及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明のフッ化イットリウム系溶射膜は、斜方晶のフッ化イットリウム(YF3)結晶相と、オキシフッ化イットリウム(YOF)結晶相とを含むフッ化イットリウム系溶射膜であって、X線回折スペクトルにおいて、前記斜方晶のYF3結晶相及び前記YOF結晶相に由来する回折ピークのうちの最大ピークに対して、斜方晶のYF3結晶相及び前記YOF結晶相以外の結晶相に由来する回折ピークのうちの最大ピークのピーク強度が40%以下であることを特徴とする。上述の通り、斜方晶のYF3結晶相及びYOF結晶相以外の結晶相に由来する回折ピークが40%以下の場合、すなわち溶射膜中におけるYF3(異相)の割合が少ない場合、YF3(異相)の相変化に起因するマイクロクラックが生じにくく、パーティクルの発生が抑えることができる。ひいては、半導体製造装置の部材に対する溶射膜として好適に使用することができる。
本発明のフッ化イットリウム系溶射膜の製造方法は、2つの態様があり、それぞれの態様について順次説明する。なお、いずれの態様においても、溶射膜を形成する対象となる部材としては特に制限はないが、パーティクルの発生が抑えることができる観点から、半導体製造装置の部材を対象とするのが好適である。
本発明の第1の態様によるフッ化イットリウム系溶射膜の製造方法は、斜方晶のフッ化イットリウム(YF3)を含む原料を高速フレーム溶射(HVOF)により基材に対して溶射する工程を含むことを特徴とする。これにより、本発明の第1の態様のフッ化イットリウム系溶射膜2により少なくとも部分的に被覆された基材1が作製される(図1参照)。
本発明の第2の態様のフッ化イットリウム系溶射膜の製造方法は、斜方晶のフッ化イットリウム(YF3)と、オキシフッ化イットリウム(YOF)とを含む混合原料を基材に対してプラズマ溶射する工程を含むことを特徴とする。これにより、本発明の第2の態様のフッ化イットリウム系溶射膜2により少なくとも部分的に被覆された基材1が作製される(図1参照)。
スキャンステップ:0.02°
走査軸:2θ
走査範囲:10〜80°
次に、基材(アルミニウム合金:A6061に対して上記原料をHVOF溶射して90μmの厚さのフッ化イットリウム系溶射膜を形成した。HVOF溶射の条件は以下の通りである。
燃料:酸素:520L/min、灯油:220mL/min
溶射速度:200〜1000m/s
溶射距離:70mm
形成した溶射膜に対し、上述の原料と同様にしてX線回折スペクトルを測定した。得られたX線回折スペクトルを図2(B)に示す。図2(B)より、形成した溶射膜においては、YF3(斜方晶)とYOFとが約18:82の割合で形成されたことが分かる。また、回折角2θ=21°±1°には回折ピークは存在しない。つまり、YF3(異相)は生成していない。
原料として、YOFの粉末(粒径:30μm)とYF3(斜方晶)の粉末(粒径:34μm)とを81:19の割合(質量比)で混合した混合原料を準備し、この混合原料に対し、実施例1と同様にしてX線回折スペクトルを測定した。得られたX線回折スペクトルを図3(A)に示す。
作動ガス:Ar、O2
スキャン速度:100〜1000m/s
溶射距離:80mm
形成した溶射膜に対し、実施例1と同様にしてX線回折スペクトルを測定した。得られたX線回折スペクトルを図3(B)に示す。図3(B)より、形成した溶射膜は、YOFの結晶相とYF3(異相)とを含むことが分かる。また、回折角2θ=21°±1°に、回折角28±1°に現われる最大ピーク強度の7%の回折ピークが存在している。つまり、YF3(異相)が少ない割合で生成している。
原料として、YOFの粉末(粒径:30μm)とYF3(斜方晶)の粉末(粒径:34μm)とを90:10の割合で混合した混合原料を用いたこと以外は実施例2と同様にして溶射膜を形成し、X線回折スペクトルを測定した。得られたX線回折スペクトルを図4(A)〜(C)に示す。図4(B)に示すように、回折角2θ=21°±1°の回折ピークが、実施例2のものよりも小さい。これは、実施例2よりも実施例3の方が、混合原料中のYOFの粉末の割合が大きいため、YF3(異相)の生成が少なかったものと考えられる。
原料として、YOFの粉末(粒径:30μm)とYF3(斜方晶)の粉末(粒径:34μm)とを60:40の割合で混合した混合原料を用いたこと以外は実施例2と同様にして溶射膜を形成し、X線回折スペクトルを測定した。回折角2θ=21°±1°の回折ピークが、回折角28±1°に現われる斜方晶のYF3結晶相及びYOF結晶相に由来する回折ピークの最大ピークに比較して40%以下であった。実施例2に比較して、混合原料中のYOFの粉末の割合が小さく、YF3(異相)の生成が多かったものの一定以下に抑えられた。
原料として、実施例1で使用した原料と同じ原料、すなわちYF3(斜方晶)の粉末(粒径:30μm)を用いたこと以外は実施例2と同様にして溶射膜を形成し、X線回折スペクトルを測定した。得られたX線回折スペクトルを図5(A)〜(C)に示す。図5(B)に示すように、回折角2θ=21°±1°の回折ピークが回折角28±1°に現われる最大ピーク強度の約42%と大きく、YF3(異相)が多く生成したことを示している。そして、アニール後は図5(C)に示すように、回折角2θ=21°±1°の回折ピークは消失している。この相変化は無視できるものではなく、溶射膜表面においてマイクロクラックが発生し、パーティクルの原因となると考えられる。
Claims (12)
- 斜方晶のフッ化イットリウム(YF3)結晶相と、オキシフッ化イットリウム(YOF)結晶相とを含むフッ化イットリウム系溶射膜であって、
X線回折スペクトルにおいて、前記斜方晶のYF3結晶相及び前記YOF結晶相に由来する回折ピークのうちの最大ピークに対して、斜方晶のYF3結晶相及び前記YOF結晶相以外の結晶相に由来する回折ピークのうちの最大ピークのピーク強度が40%以下であることを特徴とするフッ化イットリウム系溶射膜。 - 斜方晶のフッ化イットリウム(YF3)結晶相と、オキシフッ化イットリウム(YOF)結晶相とを含むフッ化イットリウム系溶射膜であって、
X線回折スペクトルにおいて、回折角2θ=21°±1°における回折ピーク強度が回折角28±1°に現われる最大ピーク強度の40%以下であることを特徴とするフッ化イットリウム系溶射膜。 - 請求項1又は2に記載のフッ化イットリウム系溶射膜において、X線回折スペクトルにおいて、回折角2θ=21°付近における回折ピーク強度が実質的に0%であることを特徴とするフッ化イットリウム系溶射膜。
- 斜方晶のフッ化イットリウム(YF3)を含む原料を高速フレーム溶射(HVOF)により溶射する工程を含むことを特徴とするフッ化イットリウム系溶射膜の製造方法。
- 斜方晶のフッ化イットリウム(YF3)と、オキシフッ化イットリウム(YOF)とを含む混合原料をプラズマ溶射する工程を含むことを特徴とするフッ化イットリウム系溶射膜の製造方法。
- 請求項5に記載のフッ化イットリウム系溶射膜の製造方法において、前記混合原料中の斜方晶のフッ化イットリウムの含有率が60質量%以下であることを特徴とするフッ化イットリウム系溶射膜の製造方法。
- 斜方晶のフッ化イットリウム(YF3)結晶相と、オキシフッ化イットリウム(YOF)結晶相とを含むフッ化イットリウム系溶射膜が基材を少なくとも部分的に被覆してなる溶射膜付き基材であって、
前記フッ化イットリウム系溶射膜のX線回折スペクトルにおいて、前記斜方晶のYF3結晶相及び前記YOF結晶相に由来する回折ピークのうちの最大ピークに対して、斜方晶のYF3結晶相及び前記YOF結晶相以外の結晶相に由来する回折ピークのうちの最大ピークのピーク強度が40%以下であることを特徴とする溶射膜付き基材。 - 斜方晶のフッ化イットリウム(YF3)結晶相と、オキシフッ化イットリウム(YOF)結晶相とを含むフッ化イットリウム系溶射膜が基材を少なくとも部分的に被覆してなる溶射膜付き基材であって、
前記フッ化イットリウム系溶射膜のX線回折スペクトルにおいて、回折角2θ=21°±1°における回折ピーク強度が回折角28±1°に現われる最大ピーク強度の40%以下であることを特徴とする溶射膜付き基材。 - 請求項7又は8に記載の溶射膜付き基材において、前記フッ化イットリウム系溶射膜のX線回折スペクトルにおいて、回折角2θ=21°付近における回折ピーク強度が実質的に0%であることを特徴とする溶射膜付き基材。
- 斜方晶のフッ化イットリウム(YF3)を含む原料を高速フレーム溶射(HVOF)により基材に対して溶射する工程を含むことを特徴とする基材がフッ化イットリウム系溶射膜により少なくとも部分的に被覆された溶射膜付き基材の製造方法。
- 斜方晶のフッ化イットリウム(YF3)と、オキシフッ化イットリウム(YOF)とを含む混合原料を基材に対してプラズマ溶射する工程を含むことを特徴とする基材がフッ化イットリウム系溶射膜により少なくとも部分的に被覆された溶射膜付き基材の製造方法。
- 請求項11に記載の溶射膜付き基材の製造方法において、前記混合原料中の斜方晶のフッ化イットリウムの含有率が60質量%以下であることを特徴とする溶射膜付き基材の製造方法。
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