JP2018164103A - Plasma resistant member - Google Patents

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JP2018164103A
JP2018164103A JP2018119035A JP2018119035A JP2018164103A JP 2018164103 A JP2018164103 A JP 2018164103A JP 2018119035 A JP2018119035 A JP 2018119035A JP 2018119035 A JP2018119035 A JP 2018119035A JP 2018164103 A JP2018164103 A JP 2018164103A
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layered structure
plasma
resistant member
concavo
layered
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JP2018119035A
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岩澤 順一
Junichi Iwazawa
順一 岩澤
青島 利裕
Toshihiro Aoshima
利裕 青島
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Toto Ltd
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Toto Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma resistant member capable of enhancing close adhesion strength or close adhesion force of a coating film covering an inner wall of a chamber or reducing the number of particles.SOLUTION: Provided is a plasma resistant member which includes: a base material; and a layer structure formed on a surface of the base material, including polycrystalline yttria, and having plasma resistance. The layer structure includes: a first uneven structure; and a second uneven structure which is formed superimposed on the first uneven structure and has unevenness which is finer than that in the first uneven structure.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の態様は、一般的に、耐プラズマ性部材に関し、具体的にはチャンバー内でドラ
イエッチング、スパッタリングおよびCVD等の処理を行う半導体製造装置に使用される
耐プラズマ性部材に関する。
Aspects of the present invention generally relate to a plasma-resistant member, and more specifically to a plasma-resistant member used in a semiconductor manufacturing apparatus that performs processes such as dry etching, sputtering, and CVD in a chamber.

半導体の製造プロセスにおいては、被加工物のパーティクルの低減と、製造されるデバ
イスの不具合の低減による歩留まりの向上と、が求められている。
2. Description of the Related Art In a semiconductor manufacturing process, there is a demand for reduction in particles of a workpiece and improvement in yield by reducing defects in a device to be manufactured.

これに対して、チャンバーの天井部が石英ガラスにより構成され、天井部の内面に形成
された微小凹凸部の平均表面粗さが0.2〜5μmである電子デバイスの製造装置がある
(特許文献1)。また、ポア(pore:孔)や粒界層が存在せず、耐プラズマ性部材からの
脱粒の発生を抑制・低減する耐プラズマ性部材がある(特許文献2)。また、プラズマ反
応器の構成部品のプラズマ露出面上にセラミック又はポリマー材料などがプラズマ溶射さ
れた被膜を備えたプラズマ反応器の構成部品であって、ポリマー堆積物の付着を促進する
表面粗さ特性を有するプラズマ反応器の構成部品がある(特許文献3)。特許文献3に記
載されたプラズマ反応器の構成部品によれば、処理中のパーティクル汚染を低減すること
ができる。また、窒化珪素質焼結体からなる基体の表面に、SiO2または周期律表第3
a族元素と珪素との複合酸化物からなる中間層を介して、金属のフッ化物、酸化物および
窒化物のうち少なくとも1種からなる耐食性表面層を形成してなる耐プラズマ性部材があ
る(特許文献4)。特許文献4に記載された耐プラズマ性部材によれば、窒化珪素質焼結
体がより低損失で高強度になるため、耐食性がさらに改善し、破壊に対する信頼性も高ま
る。
On the other hand, there is an apparatus for manufacturing an electronic device in which the ceiling portion of the chamber is made of quartz glass, and the average surface roughness of the minute irregularities formed on the inner surface of the ceiling portion is 0.2 to 5 μm (Patent Document) 1). In addition, there is a plasma-resistant member that does not have pores or grain boundary layers and suppresses or reduces the occurrence of degranulation from the plasma-resistant member (Patent Document 2). Also, plasma reactor components having a plasma sprayed coating of ceramic or polymer material on the plasma exposed surfaces of the plasma reactor components, and surface roughness characteristics that promote adhesion of polymer deposits There is a component part of a plasma reactor (Patent Document 3). According to the components of the plasma reactor described in Patent Document 3, particle contamination during processing can be reduced. Further, SiO2 or periodic table 3rd is formed on the surface of the substrate made of the silicon nitride sintered body.
There is a plasma-resistant member formed by forming a corrosion-resistant surface layer made of at least one of metal fluoride, oxide and nitride through an intermediate layer made of a complex oxide of a group a element and silicon ( Patent Document 4). According to the plasma-resistant member described in Patent Document 4, since the silicon nitride-based sintered body has a lower loss and a higher strength, the corrosion resistance is further improved, and the reliability against breakage is increased.

半導体の製造プロセス中では、パーティクルを低減させるためにチャンバーの内壁をプ
レコート膜(被膜)で略均一に覆う場合がある。プレコート膜は、半導体デバイスに悪影
響を与えない材料により形成される。チャンバーの内壁を被膜で略均一に覆う場合には、
被膜の密着強度あるいは密着力を高め、被膜が剥がれ難いようにする必要がある。また、
チャンバー内で生成される反応生成物や、パーティクルなどが発生しても、チャンバー内
を覆う被膜は、反応生成物やパーティクルなどを被膜自身の表面に付着させ捕獲する必要
がある。昨今では、半導体デバイスの微細パターン化が進み、ナノレベルでのパーティク
ルのコントロールが求められている。
During the semiconductor manufacturing process, the inner wall of the chamber may be covered substantially uniformly with a precoat film (film) in order to reduce particles. The precoat film is formed of a material that does not adversely affect the semiconductor device. When covering the inner wall of the chamber almost uniformly with a coating,
It is necessary to increase the adhesion strength or adhesion of the coating so that the coating is difficult to peel off. Also,
Even if reaction products or particles generated in the chamber are generated, the coating covering the chamber needs to attach and capture the reaction products and particles on the surface of the coating itself. In recent years, fine patterning of semiconductor devices has progressed, and control of particles at the nano level is required.

特許第3251215号公報Japanese Patent No. 3251215 特許第3864958号公報Japanese Patent No. 3864958 特開2012−54590号公報JP 2012-54590 A 特開2001−240482号公報JP 2001-240482 A

チャンバーの内壁を覆う被膜の密着強度あるいは密着力を高めることができる、あるい
はパーティクルを低減することができる耐プラズマ性部材を提供することを目的とする。
It is an object of the present invention to provide a plasma-resistant member capable of increasing the adhesion strength or adhesion force of a coating covering the inner wall of a chamber or reducing particles.

第1の発明は、基材と、前記基材の表面に形成されイットリア多結晶体を含み耐プラズ
マ性を有する層状構造物と、を備え、前記層状構造物は、第1の凹凸構造と、前記第1の
凹凸構造に重畳して形成され前記第1の凹凸構造よりも微細な凹凸を有する第2の凹凸構
造と、を有することを特徴とする耐プラズマ性部材である。
1st invention is equipped with the base material and the layered structure which is formed in the surface of the said base material and has yttria polycrystal, and has plasma resistance, The said layered structure is the 1st uneven structure, A plasma-resistant member comprising: a second concavo-convex structure which is formed so as to overlap with the first concavo-convex structure and has finer concavo-convex structure than the first concavo-convex structure.

この耐プラズマ性部材によれば、半導体の製造プロセス中に発生するパーティクルを低
減させる目的として半導体デバイスに悪影響を与えないプレコート膜(被膜)でチャンバ
ーの内壁を略均一に覆うことができる。また、被膜の密着強度あるいは密着力を高めるこ
とができる。層状構造物は、第2の凹凸構造が第1の凹凸構造に重畳して形成された構造
(フラクタル構造に類似する構造)を有する。そのため、微細な凹凸構造によるアンカー
効果が得られ、基材に対して安定した密着強度あるいは密着力を得ることができる。また
、アンカー効果が得られた層状構造物の上に形成された被膜は、反応生成物やパーティク
ルなどをより確実に被膜自身の表面に付着させ捕獲することができる。これにより、半導
体の製造プロセス中に発生するパーティクルを低減させることができる。
According to this plasma-resistant member, the inner wall of the chamber can be substantially uniformly covered with a precoat film (coating) that does not adversely affect the semiconductor device for the purpose of reducing particles generated during the semiconductor manufacturing process. Moreover, the adhesion strength or adhesion of the coating can be increased. The layered structure has a structure (a structure similar to a fractal structure) formed by overlapping the second uneven structure with the first uneven structure. Therefore, the anchor effect by a fine concavo-convex structure is obtained, and stable adhesion strength or adhesion force can be obtained with respect to the substrate. In addition, the coating formed on the layered structure having the anchor effect can more reliably attach and capture reaction products and particles on the surface of the coating itself. Thereby, particles generated during the semiconductor manufacturing process can be reduced.

第2の発明は、第1の発明において、前記第1の凹凸構造は、前記層状構造物の表面の
一部に形成され結晶粒子の集団が脱落した空隙を有し、前記第2の凹凸構造は、前記層状
構造物の表面の全体に形成され前記結晶粒子の大きさの微細な凹凸を有することを特徴と
する耐プラズマ性部材である。
According to a second invention, in the first invention, the first concavo-convex structure has a void formed in a part of the surface of the layered structure and a group of crystal grains dropped out, and the second concavo-convex structure Is a plasma-resistant member formed on the entire surface of the layered structure and having fine irregularities with the size of the crystal grains.

この耐プラズマ性部材によれば、層状構造物の表面の略全体にわたって、微細な凹凸構
造によるアンカー効果が得られ、基材に対してより安定した密着強度あるいは密着力を得
ることができる。また、アンカー効果が得られた層状構造物の上に形成された被膜は、反
応生成物やパーティクルなどをより確実に被膜自身の表面に付着させ捕獲することができ
る。これにより、半導体の製造プロセス中に発生するパーティクルを低減させることがで
きる。
According to this plasma-resistant member, an anchor effect due to a fine uneven structure can be obtained over substantially the entire surface of the layered structure, and more stable adhesion strength or adhesion can be obtained with respect to the substrate. In addition, the coating formed on the layered structure having the anchor effect can more reliably attach and capture reaction products and particles on the surface of the coating itself. Thereby, particles generated during the semiconductor manufacturing process can be reduced.

第3の発明は、第1または第2の発明において、前記層状構造物の表面の算術平均Sa
は、0.025μm以上0.075μm以下であり、前記層状構造物の表面の負荷曲線か
ら求められるコア部の実体体積Vmcは、0.03μm3/μm2以上0.08μm3/
μm2以下であり、前記層状構造物の表面の負荷曲線から求められるコア部の中空体積V
vcは、0.03μm3/μm2以上0.1μm3/μm2以下であり、前記層状構造物
の表面の界面の展開面積率Sdrは、3以上28以下であることを特徴とする耐プラズマ
性部材である。
According to a third invention, in the first or second invention, the arithmetic average Sa of the surface of the layered structure
Is 0.025 μm or more and 0.075 μm or less, and the substantial volume Vmc of the core portion determined from the load curve on the surface of the layered structure is 0.03 μm 3 / μm 2 or more and 0.08 μm 3 /
The hollow volume V of the core portion which is less than μm2 and is determined from the load curve on the surface of the layered structure
vc is 0.03 μm 3 / μm 2 or more and 0.1 μm 3 / μm 2 or less, and the developed area ratio Sdr of the interface of the surface of the layered structure is 3 or more and 28 or less. .

この耐プラズマ性部材によれば、層状構造物の表面の3次元表面性状がより明確となる
。これにより、被膜の密着強度あるいは密着力をより高めることができる。また、被膜は
、反応生成物やパーティクルなどをより確実に被膜自身の表面に付着させ捕獲することが
できる。これにより、半導体の製造プロセス中に発生するパーティクルをより低減させる
ことができる。
According to this plasma-resistant member, the three-dimensional surface property of the surface of the layered structure becomes clearer. Thereby, the adhesion strength or adhesion of the coating can be further increased. In addition, the coating can more reliably attach reaction products and particles to the surface of the coating itself and capture them. Thereby, particles generated during the semiconductor manufacturing process can be further reduced.

第4の発明は、第1〜第3のいずれか1つの発明において、前記第1の凹凸構造および
前記第2の凹凸構造は、化学的処理が施されることにより形成されたことを特徴とする耐
プラズマ性部材である。
A fourth invention is characterized in that, in any one of the first to third inventions, the first concavo-convex structure and the second concavo-convex structure are formed by chemical treatment. It is a plasma resistant member.

この耐プラズマ性部材によれば、被膜の密着強度あるいは密着力を高め、パーティクル
を低減するためのより好ましい第1の凹凸構造および第2の凹凸構造を得ることができる
According to this plasma-resistant member, it is possible to obtain a more preferable first concavo-convex structure and second concavo-convex structure for increasing the adhesion strength or adhesion of the coating and reducing particles.

第5の発明は、基材と、前記基材の表面に形成されイットリア多結晶体を含み耐プラズ
マ性を有する層状構造物と、を備え、面解析におけるカットオフが0.8μmである場合
において、前記層状構造物の表面の算術平均Saは、0.010μm以上0.035μm
以下であり、前記層状構造物の表面の負荷曲線から求められるコア部の実体体積Vmcは
、0.01μm3/μm2以上0.035μm3/μm2以下であり、前記層状構造物の
表面の負荷曲線から求められるコア部の中空体積Vvcは、0.012μm3/μm2以
上0.05μm3/μm2以下であり、前記層状構造物の表面の界面の展開面積率Sdr
は、1以上17以下であり、前記層状構造物の表面の二乗平均平方根傾斜SΔqは、0.
15以上0.6以下であることを特徴とする耐プラズマ性部材である。
The fifth invention comprises a base material and a layered structure formed on the surface of the base material and containing yttria polycrystals and having plasma resistance, and the cut-off in the surface analysis is 0.8 μm The arithmetic average Sa of the surface of the layered structure is 0.010 μm or more and 0.035 μm.
The actual volume Vmc of the core portion determined from the surface load curve of the layered structure is 0.01 μm3 / μm2 or more and 0.035 μm3 / μm2 or less, and is determined from the surface load curve of the layered structure. The hollow volume Vvc of the core part is 0.012 μm 3 / μm 2 or more and 0.05 μm 3 / μm 2 or less, and the development area ratio Sdr of the interface of the surface of the layered structure is
Is 1 or more and 17 or less, and the root mean square slope SΔq of the surface of the layered structure is 0.00.
It is a plasma-resistant member characterized by being 15 or more and 0.6 or less.

この耐プラズマ性部材によれば、半導体の製造プロセス中に発生するパーティクルを低
減させる目的として半導体デバイスに悪影響を与えないプレコート膜(被膜)でチャンバ
ーの内壁を略均一に覆うことができる。また、被膜の密着強度あるいは密着力を高めるこ
とができる。
According to this plasma-resistant member, the inner wall of the chamber can be substantially uniformly covered with a precoat film (coating) that does not adversely affect the semiconductor device for the purpose of reducing particles generated during the semiconductor manufacturing process. Moreover, the adhesion strength or adhesion of the coating can be increased.

第6の発明は、第1〜第5のいずれか1つの発明において、前記層状構造物は、前記イ
ットリア多結晶体の粗密構造を有することを特徴とする耐プラズマ性部材である。
A sixth invention is the plasma-resistant member according to any one of the first to fifth inventions, wherein the layered structure has a dense structure of the yttria polycrystal.

チャンバーの内壁を被膜で覆う場合には、被膜の密着強度あるいは密着力を高め、被膜
が剥がれ難いようにする必要がある。
これに対して、本発明の耐プラズマ性部材によれば、層状構造物がイットリア多結晶体
の粗密構造を有するため、第1の凹凸構造と、第2の凹凸構造と、が生じやすい。すなわ
ち、第1の凹凸構造は、密度が粗の部分において形成されやすい。そのため、第2の凹凸
構造が第1の凹凸構造に重畳して形成されやすいと考えられる。これにより、被膜の密着
強度あるいは密着力を高めることができる。
When the inner wall of the chamber is covered with a coating, it is necessary to increase the adhesion strength or adhesion of the coating so that the coating is difficult to peel off.
On the other hand, according to the plasma-resistant member of the present invention, since the layered structure has a dense structure of yttria polycrystal, the first uneven structure and the second uneven structure are likely to occur. That is, the first concavo-convex structure is likely to be formed in a portion where the density is coarse. For this reason, it is considered that the second concavo-convex structure is easily formed so as to overlap the first concavo-convex structure. Thereby, the adhesion strength or adhesion of the coating can be increased.

第7の発明は、第6の発明において、前記粗密構造のうちの粗の部分は、前記層状構造
物の表面の層から前記表面の層よりも深い層へ向かうと小さくなることを特徴とする耐プ
ラズマ性部材である。
A seventh invention is characterized in that, in the sixth invention, a rough portion of the dense structure becomes smaller when going from a layer on the surface of the layered structure to a deeper layer than the layer on the surface. It is a plasma resistant member.

チャンバーの内壁を被膜で覆う場合には、被膜の密着強度あるいは密着力を高め、被膜
が剥がれ難いようにする必要がある。
これに対して、本発明の耐プラズマ性部材によれば、粗密構造のうちの粗の部分は、層
状構造物の表面の層から表面の層よりも深い層へ向かうと小さくなる。そのため、微細な
凹凸構造の凹部が層状構造物の表面の層よりも深い層において形成されやすい。これによ
り、アンカー効果が得られ、基材に対して安定した密着強度あるいは密着力を得ることが
できる。
When the inner wall of the chamber is covered with a coating, it is necessary to increase the adhesion strength or adhesion of the coating so that the coating is difficult to peel off.
On the other hand, according to the plasma-resistant member of the present invention, the rough portion of the dense structure becomes smaller when going from the surface layer of the layered structure to a layer deeper than the surface layer. Therefore, the concave portion of the fine concavo-convex structure is easily formed in a layer deeper than the layer on the surface of the layered structure. Thereby, an anchor effect is obtained and a stable adhesion strength or adhesion force to the substrate can be obtained.

第8の発明は、第6の発明において、前記粗密構造は、密の部分の中に密度が前記密の
部分の密度よりも小さい粗の部分が三次元的に分布したことを特徴とする耐プラズマ性部
材である。
According to an eighth invention, in the sixth invention, the coarse-dense structure is characterized in that a coarse portion having a density smaller than the density of the dense portion is three-dimensionally distributed in the dense portion. It is a plasma member.

この耐プラズマ性部材によれば、粗密構造は、積層構造物の表面および厚さ方向(深さ
方向)に三次元的に分布している。そのため、被膜の密着強度あるいは密着力をさらに高
めることができる。
According to this plasma-resistant member, the density structure is distributed three-dimensionally on the surface of the laminated structure and in the thickness direction (depth direction). Therefore, the adhesion strength or adhesion of the coating can be further increased.

第9の発明は、第1〜第8のいずれか1つの発明において、前記層状構造物は、エアロ
ゾルデポジション法により形成されたことを特徴とする耐プラズマ性部材である。
A ninth invention is the plasma-resistant member according to any one of the first to eighth inventions, wherein the layered structure is formed by an aerosol deposition method.

この耐プラズマ性部材によれば、層状構造物は、イットリア焼成体やイットリア溶射膜
などと比較すると緻密な構造を有する。これにより、耐プラズマ性部材の耐プラズマ性は
、焼成体や溶射膜などの耐プラズマ性よりも高い。また、耐プラズマ性部材がパーティク
ルの発生源になる確率は、焼成体や溶射膜などがパーティクルの発生源になる確率よりも
低い。これにより、耐プラズマ性部材の耐プラズマ性を維持するとともに、パーティクル
を低減することができる。
According to this plasma-resistant member, the layered structure has a dense structure as compared with the yttria fired body, the yttria sprayed film, and the like. Thereby, the plasma resistance of the plasma-resistant member is higher than the plasma resistance of the fired body or the sprayed film. In addition, the probability that the plasma-resistant member becomes a particle generation source is lower than the probability that the fired body or the sprayed film becomes a particle generation source. Thereby, while maintaining the plasma resistance of a plasma-resistant member, a particle can be reduced.

本発明の態様によれば、チャンバーの内壁を覆う被膜の密着強度あるいは密着力を高め
ることができる、あるいはパーティクルを低減することができる耐プラズマ性部材が提供
される。
According to the aspect of the present invention, there is provided a plasma-resistant member capable of increasing the adhesion strength or adhesion force of the coating covering the inner wall of the chamber or reducing particles.

本発明の実施の形態にかかる耐プラズマ性部材を備えた半導体製造装置を表 す模式的断面図である。It is typical sectional drawing showing the semiconductor manufacturing apparatus provided with the plasma-resistant member concerning embodiment of this invention. 半導体の製造プロセスの一例を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates an example of the manufacturing process of a semiconductor. 耐プラズマ性部材の表面に形成された層状構造物の表面を表す写真図である 。It is a photograph figure showing the surface of the layered structure formed in the surface of a plasma-resistant member. 耐プラズマ性部材の表面に形成された層状構造物の表面を拡大した写真図で ある。It is the photograph figure which expanded the surface of the layered structure formed in the surface of a plasma-resistant member. 耐プラズマ性部材の表面に形成された層状構造物の断面を表す写真図である 。It is a photograph figure showing the cross section of the layered structure formed in the surface of a plasma-resistant member. 耐プラズマ性部材の表面に形成された層状構造物の他の表面を表す写真図で ある。It is a photograph figure showing the other surface of the layered structure formed in the surface of a plasma-resistant member. 3次元表面性状パラメータを説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining a three-dimensional surface property parameter. 層状構造物の表面の算術平均を表すグラフ図である。It is a graph showing the arithmetic mean of the surface of a layered structure. 層状構造物の表面のコア部の実体体積を表すグラフ図である。It is a graph showing the substantial volume of the core part of the surface of a layered structure. 層状構造物の表面のコア部の中空体積を表すグラフ図である。It is a graph showing the hollow volume of the core part of the surface of a layered structure. 層状構造物の表面における突起頂上の個数密度を表すグラフ図である。It is a graph showing the number density of the protrusion top on the surface of the layered structure. 層状構造物の表面における界面の展開面積率を表すグラフ図である。It is a graph showing the expansion | deployment area ratio of the interface in the surface of a layered structure. 本実施形態の層状構造物の内部の状態を撮影した写真図である。It is the photograph which image | photographed the state inside the layered structure of this embodiment. 本実施形態の層状構造物の内部構造を二値化した写真図である。It is the photograph figure which binarized the internal structure of the layered structure of this embodiment. 本実施形態の層状構造物の上部の状態を撮影した写真図である。It is the photograph which image | photographed the state of the upper part of the layered structure of this embodiment. 深さ位置に対する面積比率の一例を例示するグラフ図および表である。It is the graph and table | surface which illustrate an example of the area ratio with respect to a depth position. プレコート膜の密着強度の測定方法を説明する模式的斜視図である。It is a typical perspective view explaining the measuring method of the adhesion strength of a precoat film | membrane. プレコート膜の密着強度の測定方法を説明する写真図である。It is a photograph figure explaining the measuring method of the adhesion strength of a precoat film. 光学顕微鏡の写真を例示する写真図である。It is a photograph figure which illustrates the photograph of an optical microscope. 剥離領域をSEMにより撮影した写真図である。It is the photograph which image | photographed the peeling area | region by SEM. プレコート膜の密着強度の測定結果の一例を例示する表およびグラフ図で ある。It is a table | surface and a graph which illustrate an example of the measurement result of the adhesion strength of a precoat film | membrane. 面解析におけるカットオフを説明するグラフ図である。It is a graph explaining the cutoff in a surface analysis. 層状構造物の表面の算術平均を表すグラフ図である。It is a graph showing the arithmetic mean of the surface of a layered structure. 層状構造物の表面のコア部の実体体積を表すグラフ図である。It is a graph showing the substantial volume of the core part of the surface of a layered structure. 層状構造物の表面のコア部の中空体積を表すグラフ図である。It is a graph showing the hollow volume of the core part of the surface of a layered structure. 層状構造物の表面における突起頂上の個数密度を表すグラフ図である。It is a graph showing the number density of the protrusion top on the surface of the layered structure. 層状構造物の表面における二乗平均平方根傾斜を表すグラフ図である。It is a graph showing the root mean square inclination in the surface of a layered structure. プレコート膜の密着強度の測定結果の一例を例示する表である。It is a table | surface which illustrates an example of the measurement result of the adhesion strength of a precoat film | membrane. 本実施形態の層状構造物の内部を撮影した写真図である。It is the photograph which image | photographed the inside of the layered structure of this embodiment. 層状構造物の形成方法の違いにより平均結晶粒子サイズを比較した表であ る。3 is a table comparing average crystal grain sizes according to the difference in the formation method of layered structures. エアロゾルデポジション法により形成された層状構造物についてのXRD 測定の結果の一例を例示するグラフ図である。It is a graph which illustrates an example of the result of the XRD measurement about the layered structure formed by the aerosol deposition method. 本実施形態の層状構造物の他の内部を撮影した写真図である。It is the photograph which image | photographed the other inside of the layered structure of this embodiment.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様
の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、本発明の実施の形態にかかる耐プラズマ性部材を備えた半導体製造装置を表す
模式的断面図である。
図2は、半導体の製造プロセスの一例を例示する模式図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and detailed description is abbreviate | omitted suitably.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor manufacturing apparatus provided with a plasma-resistant member according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view illustrating an example of a semiconductor manufacturing process.

図1に表した半導体製造装置100は、チャンバー110と、耐プラズマ性部材120
と、静電チャック160と、を備える。耐プラズマ性部材120は、例えば天板などと呼
ばれ、チャンバー110の内部における上部に設けられている。静電チャック160は、
チャンバー110の内部における下部に設けられている。つまり、耐プラズマ性部材12
0は、チャンバー110の内部において静電チャック160の上に設けられている。ウェ
ーハ210等の被吸着物は、静電チャック160の上に載置される。
The semiconductor manufacturing apparatus 100 shown in FIG. 1 includes a chamber 110 and a plasma resistant member 120.
And an electrostatic chuck 160. The plasma-resistant member 120 is called, for example, a top plate or the like, and is provided in the upper part inside the chamber 110. The electrostatic chuck 160 is
It is provided in the lower part inside the chamber 110. That is, the plasma resistant member 12
0 is provided on the electrostatic chuck 160 inside the chamber 110. An object to be attracted such as the wafer 210 is placed on the electrostatic chuck 160.

耐プラズマ性部材120は、例えば、アルミナ(Al2O3)を含む基材121(図5
参照)の表面にイットリア(Y2O3)多結晶体を含む層状構造物123(図5参照)が
形成された構造を有する。イットリア多結晶体の層状構造物123は、「エアロゾルデポ
ジション法」により形成されている。なお、基材121の材料は、アルミナなどのセラミ
ックスに限定されず、石英、アルマイト、金属あるいはガラスなどであってもよい。
The plasma-resistant member 120 is, for example, a base material 121 (FIG. 5) containing alumina (Al 2 O 3).
And a layered structure 123 (see FIG. 5) including a yttria (Y 2 O 3) polycrystal. The layered structure 123 of yttria polycrystal is formed by the “aerosol deposition method”. The material of the substrate 121 is not limited to ceramics such as alumina, and may be quartz, anodized, metal, glass, or the like.

「エアロゾルデポジション法」は、脆性材料を含む微粒子をガス中に分散させた「エア
ロゾル」をノズルから基材121に向けて噴射し、金属やガラス、セラミックスやプラス
チックなどの基材121に微粒子を衝突させ、この衝突の衝撃により脆性材料微粒子に変
形や破砕を起させしめてこれらを接合させ、基材121上に微粒子の構成材料からなる層
状構造物(膜状構造物ともいう)123をダイレクトに形成させる方法である。この方法
によれば、特に加熱手段や冷却手段などを必要とせず、常温で層状構造物123の形成が
可能であり、焼成体と同等以上の機械的強度を有する層状構造物123を得ることができ
る。また、微粒子を衝突させる条件や微粒子の形状、組成などを制御することにより、層
状構造物123の密度や機械強度、電気特性などを多様に変化させることが可能である。
In the “Aerosol Deposition Method”, “aerosol” in which fine particles including brittle materials are dispersed in a gas is sprayed from a nozzle toward the base material 121, and the fine particles are applied to the base material 121 such as metal, glass, ceramics, and plastic. Collision, deformation and crushing of brittle material fine particles are caused by the impact of the collision, and these are joined together, and a layered structure (also referred to as a film-like structure) 123 made of a constituent material of fine particles is directly formed on the substrate 121. It is a method of forming. According to this method, the layered structure 123 can be formed at room temperature without requiring any heating means or cooling means, and the layered structure 123 having mechanical strength equal to or higher than that of the fired body can be obtained. it can. In addition, the density, mechanical strength, electrical characteristics, and the like of the layered structure 123 can be changed in various ways by controlling the conditions under which the fine particles collide and the shape and composition of the fine particles.

なお、本願明細書において「多結晶」とは、結晶粒子が接合・集積してなる構造体をい
う。結晶粒子は、実質的にひとつで結晶を構成する。但し、微粒子が破砕されずに構造物
中に取り込まれる場合には、結晶粒子は、多結晶である。平均結晶粒子の径は、通常5ナ
ノメートル(nm)以上、50nm以下である。また、平均結晶粒子の径は、30nm以
下であることがより好ましい。平均結晶粒子の径については、例えば、XRD(X-ray Di
ffraction:X線回折)分析を用いたシェラー法などにより算出することができる。
In the present specification, “polycrystal” refers to a structure formed by bonding and accumulating crystal particles. The crystal particles are substantially one and constitute a crystal. However, when the fine particles are taken into the structure without being crushed, the crystal particles are polycrystalline. The diameter of the average crystal particle is usually 5 nanometers (nm) or more and 50 nm or less. The average crystal particle diameter is more preferably 30 nm or less. As for the diameter of the average crystal particle, for example, XRD (X-ray Di
It can be calculated by the Scherrer method using ffraction (X-ray diffraction) analysis.

また、本願明細書において「微粒子」とは、一次粒子が緻密質粒子である場合には、粒
度分布測定や走査型電子顕微鏡などにより同定される平均粒径が5マイクロメータ(μm
)以下のものをいう。一次粒子が衝撃によって破砕されやすい多孔質粒子である場合には
、平均粒径が50μm以下のものをいう。
In the present specification, the term “fine particles” means that when the primary particles are dense particles, the average particle size identified by particle size distribution measurement or scanning electron microscope is 5 micrometers (μm).
) The following: When the primary particles are porous particles that are easily crushed by impact, the average particle size is 50 μm or less.

また、本願明細書において「エアロゾル」とは、ヘリウム、窒素、アルゴン、酸素、乾
燥空気、これらを含む混合ガスなどのガス中に前述の微粒子を分散させた固気混合相体を
指し、一部「凝集体」を含む場合もあるが、実質的には微粒子が単独で分散している状態
をいう。エアロゾルのガス圧力と温度は任意であるが、ガス中の微粒子の濃度は、ガス圧
を1気圧、温度を摂氏20度に換算した場合に、吐出口から噴射される時点において0.
0003mL/L〜5mL/Lの範囲内であることが層状構造物123の形成にとって望
ましい。
In the specification of the present application, “aerosol” refers to a solid-gas mixed phase body in which the aforementioned fine particles are dispersed in a gas such as helium, nitrogen, argon, oxygen, dry air, or a mixed gas containing these. Although it may contain an “aggregate”, it means a state in which fine particles are dispersed substantially alone. The gas pressure and temperature of the aerosol are arbitrary, but the concentration of the fine particles in the gas is 0 at the time of injection from the discharge port when the gas pressure is converted to 1 atm and the temperature is converted to 20 degrees Celsius.
It is desirable for the formation of the layered structure 123 to be in the range of 0003 mL / L to 5 mL / L.

エアロゾルデポジションのプロセスは、通常は常温で実施され、微粒子材料の融点より
十分に低い温度、すなわち摂氏数100度以下で層状構造物123の形成が可能であると
ころにひとつの特徴がある。
なお、本願明細書において「常温」とは、セラミックスの焼結温度に対して著しく低い
温度で、実質的には0〜100℃の室温環境をいう。
The aerosol deposition process is usually performed at room temperature, and has one feature that the layered structure 123 can be formed at a temperature sufficiently lower than the melting point of the fine particle material, that is, at a temperature of 100 degrees centigrade or less.
In the present specification, “normal temperature” refers to a room temperature environment that is substantially lower than the sintering temperature of ceramics and is substantially 0 to 100 ° C.

層状構造物123の原料となる粉体を構成する微粒子は、セラミックスや半導体などの
脆性材料を主体とし、同一材質の微粒子を単独であるいは粒径の異なる微粒子を混合させ
て用いることができるほか、異種の脆性材料微粒子を混合させたり、複合させて用いるこ
とが可能である。また、金属材料や有機物材料などの微粒子を脆性材料微粒子に混合した
り、脆性材料微粒子の表面にコーティングさせて用いることも可能である。これらの場合
でも、層状構造物123の形成の主となるものは、脆性材料である。
なお、本願明細書において「粉体」とは、前述した微粒子が自然凝集した状態をいう。
The fine particles constituting the powder as the raw material of the layered structure 123 are mainly brittle materials such as ceramics and semiconductors, and the fine particles of the same material can be used alone or mixed with fine particles having different particle diameters. Different brittle material fine particles can be mixed or combined to be used. Moreover, it is also possible to mix fine particles such as metal materials and organic materials with brittle material fine particles, or to coat the surface of brittle material fine particles. Even in these cases, the main component of the formation of the layered structure 123 is a brittle material.
In the present specification, “powder” refers to a state in which the above-mentioned fine particles are naturally agglomerated.

この手法によって形成される複合構造物において、結晶性の脆性材料微粒子を原料とし
て用いる場合、複合構造物の層状構造物123の部分は、その結晶粒子サイズが原料微粒
子のそれに比べて小さい多結晶体であり、その結晶は実質的に結晶配向性がない場合が多
い。また、脆性材料結晶同士の界面には、ガラス層からなる粒界層が実質的に存在しない
。また多くの場合、複合構造物の層状構造物123部分は、基材121の表面に食い込む
「アンカー層」を形成する。このアンカー層が形成されている層状構造物123は、基材
121に対して極めて高い強度で強固に付着して形成される。
In the composite structure formed by this method, when crystalline brittle material fine particles are used as a raw material, the layered structure 123 portion of the composite structure is a polycrystalline body whose crystal particle size is smaller than that of the raw material fine particles. In many cases, the crystal has substantially no crystal orientation. Moreover, the grain boundary layer which consists of a glass layer does not exist substantially in the interface of brittle material crystals. In many cases, the layered structure 123 portion of the composite structure forms an “anchor layer” that bites into the surface of the substrate 121. The layered structure 123 on which the anchor layer is formed is formed by being firmly attached to the base material 121 with extremely high strength.

エアロゾルデポジション法により形成される層状構造物123は、微粒子同士が圧力に
よりパッキングされ物理的な付着で形態を保っている状態のいわゆる「圧粉体」とは明ら
かに異なり、十分な強度を保有している。
The layered structure 123 formed by the aerosol deposition method is clearly different from the so-called “green compact” in which the fine particles are packed together by pressure and kept in physical form, and possesses sufficient strength. doing.

エアロゾルデポジション法において、飛来してきた脆性材料微粒子が基材121の上で
破砕・変形を起していることは、原料として用いる脆性材料微粒子と、形成された脆性材
料構造物の結晶子(結晶粒子)サイズとをX線回折法などで測定することにより確認でき
る。すなわち、エアロゾルデポジション法で形成された層状構造物123の結晶子サイズ
は、原料微粒子の結晶子サイズよりも小さい。微粒子が破砕や変形をすることで形成され
る「ずれ面」や「破面」には、もともとの微粒子の内部に存在し別の原子と結合していた
原子が剥き出しの状態となった「新生面」が形成される。表面エネルギーが高く活性なこ
の新生面が、隣接した脆性材料微粒子の表面や同じく隣接した脆性材料の新生面あるいは
基材121の表面と接合することにより層状構造物123が形成されるものと考えられる
In the aerosol deposition method, the brittle material fine particles that have come to the surface are crushed and deformed on the base material 121. The brittle material fine particles used as a raw material and the crystallites (crystals of the brittle material structure formed) Particle) size can be confirmed by measuring by X-ray diffraction method or the like. That is, the crystallite size of the layered structure 123 formed by the aerosol deposition method is smaller than the crystallite size of the raw material fine particles. The “developed surface” or “fracture surface” formed by crushing or deforming fine particles is a “new surface” in which atoms that were originally present inside the fine particles and bonded to other atoms are exposed. Is formed. It is considered that the layered structure 123 is formed by joining this new surface having high surface energy and activity to the surface of the adjacent brittle material fine particles, the new surface of the adjacent brittle material, or the surface of the substrate 121.

また、エアロゾル中の微粒子の表面に水酸基がほどよく存在する場合は、微粒子の衝突
時に微粒子同士や微粒子と構造物との間に生じる局部のずれ応力などにより、メカノケミ
カルな酸塩基脱水反応が起き、これら同士が接合するということも考えられる。外部から
の連続した機械的衝撃力の付加は、これらの現象を継続的に発生させ、微粒子の変形、破
砕などの繰り返しにより接合の進展、緻密化が行われ、脆性材料からなる層状構造物12
3が成長するものと考えられる。
In addition, when hydroxyl groups are present on the surface of the fine particles in the aerosol, a mechanochemical acid-base dehydration reaction occurs due to local shear stress generated between the fine particles or between the fine particles and the structure when the fine particles collide. It is also conceivable that these are joined together. The addition of a continuous mechanical impact force from the outside causes these phenomena to occur continuously, and the joining progress and densification are performed by repeatedly deforming and crushing the fine particles, and the layered structure 12 made of a brittle material.
3 is expected to grow.

半導体製造装置100では、高周波電力が供給され、図1に表した矢印A1のように例
えばハロゲン系ガスなどの原料ガスがチャンバー110の内部に導入される。すると、チ
ャンバー110の内部に導入された原料ガスは、静電チャック160と耐プラズマ性部材
120との間の領域191においてプラズマ化する。
In the semiconductor manufacturing apparatus 100, high-frequency power is supplied, and a source gas such as a halogen-based gas is introduced into the chamber 110 as indicated by an arrow A1 shown in FIG. Then, the source gas introduced into the chamber 110 is turned into plasma in a region 191 between the electrostatic chuck 160 and the plasma resistant member 120.

耐プラズマ性部材120は、高密度プラズマを発生させるための重要な部材の1つであ
る。ここで、チャンバー110の内部において発生したパーティクル221がウェーハ2
10に付着すると、製造された半導体デバイスに不具合が発生する場合がある。すると、
半導体デバイスの歩留まりおよび生産性が低下する場合がある。そのため、耐プラズマ性
部材120には、耐プラズマ性が要求される。
The plasma resistant member 120 is one of important members for generating high density plasma. Here, the particles 221 generated inside the chamber 110 become the wafer 2.
If attached to the semiconductor device 10, a defect may occur in the manufactured semiconductor device. Then
The yield and productivity of semiconductor devices may be reduced. Therefore, the plasma resistance member 120 is required to have plasma resistance.

そこで、例えば図2に表したように、半導体の製造プロセスにおいて、パーティクル2
21を低減させるためにチャンバー110の内壁をプレコート膜(以下、説明の便宜上「
被膜」ともいう。)で覆う場合がある。この場合、プレコート膜は、半導体デバイスに悪
影響を与えない材料により形成される。すなわち、図2に表した半導体の製造プロセスに
ついて説明すると、まず、パーティクル221を低減させるために、チャンバー110の
内壁を被膜で覆う(ステップS101)。続いて、ウェーハ210をチャンバー110の
内部に投入し(ステップS103)、ウェーハ210を静電チャック160に吸着させる
(ステップS105)。
Therefore, for example, as shown in FIG.
In order to reduce 21, the inner wall of the chamber 110 is precoated (hereinafter, for convenience of explanation, “
Also referred to as “coating”. ). In this case, the precoat film is formed of a material that does not adversely affect the semiconductor device. That is, the semiconductor manufacturing process shown in FIG. 2 will be described. First, in order to reduce the particles 221, the inner wall of the chamber 110 is covered with a coating (step S101). Subsequently, the wafer 210 is put into the chamber 110 (step S103), and the wafer 210 is attracted to the electrostatic chuck 160 (step S105).

続いて、エッチングを行い(ステップS107)、ウェーハ210を静電チャック16
0から脱着して(ステップS109)、ウェーハ210をチャンバー110の外部へ搬出
する(ステップS111)。続いて、チャンバー110の内部にプラズマを発生させ、チ
ャンバー110の内部のクリーニングを行う(ステップS113)。そして再び、ステッ
プS101に関して前述した動作を行う(ステップS101)。
Subsequently, etching is performed (step S107), and the wafer 210 is removed from the electrostatic chuck 16.
Detach from 0 (step S109), and carry the wafer 210 out of the chamber 110 (step S111). Subsequently, plasma is generated inside the chamber 110 to clean the inside of the chamber 110 (step S113). Then, the operation described above with respect to step S101 is performed again (step S101).

本発明者が得た知見によれば、ステップS107に関して前述したエッチングが完了し
たときには、プレコート膜はほとんど消失していると考えられる。プレコート膜に使用で
きる原料やガス種およびプレコート膜の厚みは、その目的や用途に応じて制約がある。特
にエッチング工程途中で先行してプレコート膜が消失した部位は、プラズマに直接暴露さ
れる。そのため、チャンバー110内の部材には耐プラズマ性が要求される。また一方で
、チャンバー110のクリーニング(ステップS113)では、プラズマを発生させてク
リーニングを行う。そのため、チャンバー110の内部の部材には、耐プラズマ性が要求
される。
According to the knowledge obtained by the present inventors, it is considered that the precoat film has almost disappeared when the etching described above with respect to step S107 is completed. The raw materials and gas types that can be used for the precoat film and the thickness of the precoat film are limited depending on the purpose and application. In particular, the portion where the precoat film disappears in the middle of the etching process is directly exposed to plasma. For this reason, the members in the chamber 110 are required to have plasma resistance. On the other hand, in cleaning the chamber 110 (step S113), plasma is generated to perform cleaning. Therefore, plasma resistance is required for members inside the chamber 110.

これに対して、本実施形態の耐プラズマ性部材120は、イットリア多結晶体を含む層
状構造物123がアルミナを含む基材121の表面にエアロゾルデポジション法により形
成された構造を有する。エアロゾルデポジション法により形成されたイットリア多結晶体
の層状構造物123は、イットリア焼成体やイットリア溶射膜などと比較すると緻密な構
造を有する。これにより、本実施形態の耐プラズマ性部材120の耐プラズマ性は、焼成
体や溶射膜などの耐プラズマ性よりも高い。また、本実施形態の耐プラズマ性部材120
がパーティクルの発生源になる確率は、焼成体や溶射膜などがパーティクルの発生源にな
る確率よりも低い。
On the other hand, the plasma-resistant member 120 of the present embodiment has a structure in which the layered structure 123 containing the yttria polycrystal is formed on the surface of the substrate 121 containing alumina by the aerosol deposition method. The layered structure 123 of the yttria polycrystal formed by the aerosol deposition method has a dense structure as compared with the yttria fired body or the yttria sprayed film. Thereby, the plasma resistance of the plasma-resistant member 120 of this embodiment is higher than the plasma resistance of a fired body or a sprayed film. Further, the plasma-resistant member 120 of this embodiment is used.
The probability that becomes a particle generation source is lower than the probability that a fired body or a sprayed film becomes a particle generation source.

一方で、図2に関して前述した半導体の製造プロセスのように、チャンバー110の内
壁を被膜で覆う場合には、被膜の密着強度あるいは密着力を高め、被膜が剥がれ難いよう
にする必要がある。また、チャンバー110の内部で生成される反応生成物や、パーティ
クルなどが発生しても、チャンバー110の内部を覆う被膜は、反応生成物やパーティク
ルなどを被膜自身の表面に付着させ捕獲する必要がある。
On the other hand, when the inner wall of the chamber 110 is covered with a coating as in the semiconductor manufacturing process described above with reference to FIG. 2, it is necessary to increase the adhesion strength or adhesion of the coating so that the coating does not easily peel off. Further, even if reaction products or particles generated inside the chamber 110 are generated, the coating covering the inside of the chamber 110 needs to attach and capture the reaction products or particles on the surface of the coating itself. is there.

これに対して、本実施形態の耐プラズマ性部材120は、研磨処理が施された面と比較
して粗い面を有する。すなわち、耐プラズマ性をより高めるために、あるいはチャンバー
110の内部のシール性をより高めるために、耐プラズマ性部材120の表面に形成され
た層状構造物123には研磨処理が施されることがある。これに対して、本実施形態の耐
プラズマ性部材120は、研磨処理が施された面と比較して粗い面を有する。具体的には
、本実施形態の耐プラズマ性部材120の表面に形成された層状構造物123は、凹凸構
造を有する。
On the other hand, the plasma-resistant member 120 of this embodiment has a rough surface compared to the surface on which the polishing process has been performed. That is, the layered structure 123 formed on the surface of the plasma resistant member 120 may be subjected to a polishing process in order to further improve the plasma resistance or to further improve the sealing performance inside the chamber 110. is there. On the other hand, the plasma-resistant member 120 of this embodiment has a rough surface compared to the surface on which the polishing process has been performed. Specifically, the layered structure 123 formed on the surface of the plasma resistant member 120 of the present embodiment has an uneven structure.

これによれば、本発明者は、耐プラズマ性部材120の耐プラズマ性を維持しつつ、パ
ーティクルを低減することができる知見を得た。
以下、本実施形態の耐プラズマ性部材120の表面に形成された層状構造物123の凹
凸構造について、図面を参照しつつ説明する。
According to this, the present inventor has obtained knowledge that particles can be reduced while maintaining the plasma resistance of the plasma resistant member 120.
Hereinafter, the concavo-convex structure of the layered structure 123 formed on the surface of the plasma-resistant member 120 of the present embodiment will be described with reference to the drawings.

図3は、耐プラズマ性部材の表面に形成された層状構造物の表面を表す写真図である。
図4は、耐プラズマ性部材の表面に形成された層状構造物の表面を拡大した写真図であ
る。
図5は、耐プラズマ性部材の表面に形成された層状構造物の断面を表す写真図である。
なお、図3〜図5は、SEM(Scanning Electron Microscope:走査型電子顕微鏡)に
より撮影された写真図である。図3は、超低角散乱反射電子像を表している。
FIG. 3 is a photograph showing the surface of the layered structure formed on the surface of the plasma-resistant member.
FIG. 4 is an enlarged photograph of the surface of the layered structure formed on the surface of the plasma resistant member.
FIG. 5 is a photograph showing a cross section of the layered structure formed on the surface of the plasma-resistant member.
3 to 5 are photographs taken with an SEM (Scanning Electron Microscope). FIG. 3 represents an ultra-low angle scattered reflected electron image.

図3に表した写真図の中の左側の写真図は、粗面化された後の層状構造物123cの表
面を表している。図3に表した写真図の中の右側の写真図は、粗面化される前であって研
磨処理を行った後の層状構造物123bの表面を表している。なお、説明の便宜上、以下
の説明においては、粗面化された後の層状構造物を「層状構造物123c」とする。粗面
化される前であって研磨処理を行った後の層状構造物を「層状構造物123b」とする。
アズデポの状態の層状構造物を「層状構造物123a」とする。本願明細書において、「
アズデポ」とは、イットリア多結晶体を含む層状構造物を基材121の表面に形成した直
後であって表面処理(例えば研磨処理)を行う前の状態のものをいう。
The photograph on the left side of the photograph shown in FIG. 3 represents the surface of the layered structure 123c after being roughened. The photographic diagram on the right side of the photographic diagram shown in FIG. 3 represents the surface of the layered structure 123b before being roughened and after the polishing process. For convenience of explanation, in the following explanation, the layered structure after roughening is referred to as “layered structure 123c”. The layered structure before the roughening and after the polishing process is referred to as “layered structure 123b”.
The layered structure in the as-deposited state is referred to as “layered structure 123a”. In this specification, “
“As-deposited” refers to a state immediately after the layered structure including the yttria polycrystal is formed on the surface of the substrate 121 and before the surface treatment (for example, polishing treatment).

図4(a)および図4(b)は、アズデポの層状構造物123aの表面を拡大した写真
図である。図4(c)および図4(d)は、粗面化される前であって研磨処理を行った後
の層状構造物123bの表面を拡大した写真図である。図4(e)および図4(f)は、
粗面化された後の層状構造物123cの表面を拡大した写真図である。図4(a)、図4
(c)および図4(e)に表した写真図の拡大率(10000倍)は、図4(b)、図4
(d)および図4(f)に表した拡大率(50000倍)とは異なる。図4(a)、図4
(c)および図4(e)は、層状構造物123a、123b、123cの表面の第1の位
置を撮影した写真図である。つまり、図4(c)は、図4(a)に表した層状構造物12
3aの表面を研磨処理した状態を表す写真図である。図4(e)は、図4(c)に表した
層状構造物123bの表面が粗面化された状態を表す写真図である。図4(b)、図4(
d)および図4(f)は、層状構造物123a、123b、123cの表面の第2の位置
を撮影した写真図である。つまり、図4(d)は、図4(b)に表した層状構造物123
aの表面を研磨処理した状態を表す写真図である。図4(f)は、図4(d)に表した層
状構造物123bの表面が粗面化された状態を表す写真図である。
4 (a) and 4 (b) are enlarged photographic views of the surface of the as-deposited layered structure 123a. FIG. 4C and FIG. 4D are photographic views in which the surface of the layered structure 123b is enlarged before being roughened and after polishing. 4 (e) and 4 (f)
It is the photograph figure which expanded the surface of layer structure 123c after roughening. 4 (a) and FIG.
The enlargement ratio (10,000 times) of the photographic diagrams shown in (c) and FIG. 4 (e) is shown in FIG.
This is different from the magnification (50000 times) shown in (d) and FIG. 4 (a) and FIG.
(C) and FIG.4 (e) are the photograph figures which image | photographed the 1st position of the surface of the layered structure 123a, 123b, 123c. That is, FIG. 4C shows the layered structure 12 shown in FIG.
It is a photograph figure showing the state which polished the surface of 3a. FIG. 4E is a photographic diagram showing a state in which the surface of the layered structure 123b shown in FIG. 4 (b), 4 (
FIG. 4 (d) and FIG. 4 (f) are photographic views of the second positions on the surfaces of the layered structures 123a, 123b, and 123c. That is, FIG. 4D shows the layered structure 123 shown in FIG.
It is a photograph figure showing the state which polished the surface of a. FIG. 4F is a photographic diagram illustrating a state where the surface of the layered structure 123b illustrated in FIG.

図5(a)は、粗面化される前であって研磨処理を行った後の層状構造物123bの断
面を表す写真図である。図5(b)は、粗面化された後の層状構造物123cの断面を表
す写真図である。
FIG. 5A is a photographic diagram showing a cross section of the layered structure 123b before being roughened and after polishing. FIG. 5B is a photographic diagram showing a cross section of the layered structure 123c after the roughening.

本発明者は、耐プラズマ性部材120の表面に形成された層状構造物123bに化学的
処理を施し層状構造物123bの表面を粗面化した。
本願明細書において「化学的処理」とは、水溶液中で水素イオンを生成するものを用い
て物体の表面を処理することをいう。例えば、化学的処理としては、臭化水素酸、ヨウ化
水素酸、次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸、硫酸、フルオロスルホン酸、硝酸、
塩酸、リン酸、ヘキサフルオロアンチモン酸、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロリ
ン酸、クロム酸、ホウ酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、
p−トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、酢
酸、クエン酸、ギ酸、グルコン酸、乳酸、シュウ酸、酒石酸、フッ化水素酸、炭酸および
硫化水素の少なくともいずれかを含む水溶液を用いた表面処理が挙げられる。
あるいは、本願明細書において「化学的処理」とは、水溶液中で水酸化物イオンを生成
するものを用いて物体の表面を処理することをいう。例えば、化学的処理としては、水酸
化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸
化銅、水酸化アルミニウムおよび水酸化鉄の少なくともいずれかを含む水溶液を用いた表
面処理が挙げられる。
The inventor performed chemical treatment on the layered structure 123b formed on the surface of the plasma-resistant member 120 to roughen the surface of the layered structure 123b.
In the specification of the present application, “chemical treatment” refers to treating the surface of an object with a substance that generates hydrogen ions in an aqueous solution. For example, chemical treatment includes hydrobromic acid, hydroiodic acid, hypochlorous acid, chlorous acid, chloric acid, perchloric acid, sulfuric acid, fluorosulfonic acid, nitric acid,
Hydrochloric acid, phosphoric acid, hexafluoroantimonic acid, tetrafluoroboric acid, hexafluorophosphoric acid, chromic acid, boric acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid,
Use an aqueous solution containing at least one of p-toluenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, polystyrenesulfonic acid, acetic acid, citric acid, formic acid, gluconic acid, lactic acid, oxalic acid, tartaric acid, hydrofluoric acid, carbonic acid and hydrogen sulfide. Surface treatment.
Alternatively, “chemical treatment” in the present specification means that the surface of an object is treated with a substance that generates hydroxide ions in an aqueous solution. For example, the chemical treatment includes surface treatment using an aqueous solution containing at least one of sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia, calcium hydroxide, barium hydroxide, copper hydroxide, aluminum hydroxide, and iron hydroxide. Can be mentioned.

そして、本発明者は、粗面化前であって研磨処理後の層状構造物123bおよび粗面化
後の層状構造物123cを観察した。粗面化前であって研磨処理後の層状構造物123b
および粗面化後の層状構造物123cを撮影した写真図は、図3〜図5に表した通りであ
る。
Then, the present inventor observed the layered structure 123b after the polishing process and the layered structure 123c after the surface roughening before the surface roughening. Layered structure 123b before roughening and after polishing
The photograph of the layered structure 123c after roughening is as shown in FIGS.

すなわち、図3に表したように、化学的処理が施された層状構造物123cの表面は、
化学的処理が施される前であって研磨処理を行った後の層状構造物123bの表面と比較
して粗面化されている。言い換えれば、化学的処理が施された層状構造物123cの表面
は、化学的処理が施される前であって研磨処理を行った後の層状構造物123bの表面と
比較して、より深い凹凸構造を有する。
That is, as shown in FIG. 3, the surface of the layered structure 123 c subjected to chemical treatment is
The surface of the layered structure 123b is roughened before the chemical treatment and after the polishing treatment. In other words, the surface of the layered structure 123c that has been subjected to the chemical treatment has deeper irregularities than the surface of the layered structure 123b that has been subjected to the polishing treatment before the chemical treatment. It has a structure.

図4(a)、図4(b)、図4(e)、図4(f)および図5(b)に表したように、
アズデポの層状構造物123aおよび化学的処理が施された層状構造物123cは、数百
nm(例えば約100〜500nm程度)オーダの相対的に大きい第1の凹凸構造125
と、数十nm(例えば約10〜50nm程度)オーダの相対的に小さい第2の凹凸構造1
26と、を有する。言い換えれば、第1の凹凸構造125は、第2の凹凸構造126と比
較して大きなうねりを有する。第2の凹凸構造126は、第1の凹凸構造125が有する
うねりに重畳して形成され、第1の凹凸構造125と比較して細かい凹凸の粗さを有する
。例えば、化学的処理が施された層状構造物123cでは、結晶粒子サイズの微細な凹凸
を有する第2の凹凸構造が層状構造物123cの表面の略全面に形成され、結晶粒子の集
団が脱落した空隙を有する第1の凹凸構造が層状構造物123cの表面の所々において形
成されている。
As shown in FIGS. 4 (a), 4 (b), 4 (e), 4 (f) and 5 (b),
The as-deposited layered structure 123a and the chemically treated layered structure 123c are the first concavo-convex structure 125 having a relatively large order of several hundred nm (for example, about 100 to 500 nm).
And a second concavo-convex structure 1 having a relatively small order of several tens of nm (for example, about 10 to 50 nm).
26. In other words, the first concavo-convex structure 125 has a larger swell compared to the second concavo-convex structure 126. The second concavo-convex structure 126 is formed so as to overlap with the undulations of the first concavo-convex structure 125, and has fine concavo-convex roughness as compared with the first concavo-convex structure 125. For example, in the layered structure 123c that has been subjected to chemical treatment, a second concavo-convex structure having fine concavo-convex size of crystal grains is formed on substantially the entire surface of the layered structure 123c, and a group of crystal grains has dropped out. A first concavo-convex structure having voids is formed in various places on the surface of the layered structure 123c.

第2の凹凸構造126は、第1の凹凸構造125に重畳して形成されている。そのため
、化学的処理が施された層状構造物123cは、部分の形状が全体の形状と相似した「フ
ラクタル構造」に類似した構造を有する。
The second uneven structure 126 is formed so as to overlap with the first uneven structure 125. Therefore, the layered structure 123c subjected to the chemical treatment has a structure similar to a “fractal structure” in which the shape of the part is similar to the entire shape.

本実施形態によれば、半導体の製造プロセス中に発生するパーティクルを低減させる目
的として被膜でチャンバー110の内壁を略均一に覆うことができる。また、被膜の密着
強度あるいは密着力を高めることができる。前述したように、層状構造物123a、12
3cは、相対的に小さい第2の凹凸構造126が相対的に大きい第1の凹凸構造125に
重畳して形成された構造(フラクタル構造に類似する構造)を有する。そのため、微細な
凹凸構造によるアンカー効果が得られ、基材121に対して安定した密着強度あるいは密
着力を得ることができる。また、アンカー効果が得られた層状構造物123a、123c
の上に形成された被膜は、反応生成物やパーティクルなどをより確実に被膜自身の表面に
付着させ捕獲することができる。これにより、半導体の製造プロセス中に発生するパーテ
ィクルを低減させることができる。
According to the present embodiment, the inner wall of the chamber 110 can be covered substantially uniformly with a coating for the purpose of reducing particles generated during the semiconductor manufacturing process. Moreover, the adhesion strength or adhesion of the coating can be increased. As described above, the layered structures 123a, 12
3c has a structure (a structure similar to a fractal structure) in which a relatively small second uneven structure 126 is superimposed on a relatively large first uneven structure 125. Therefore, an anchor effect by a fine uneven structure can be obtained, and a stable adhesion strength or adhesion force to the base material 121 can be obtained. Further, the layered structures 123a and 123c from which the anchor effect is obtained.
The coating formed on the surface can more reliably attach reaction products and particles to the surface of the coating itself and capture them. Thereby, particles generated during the semiconductor manufacturing process can be reduced.

図6は、耐プラズマ性部材の表面に形成された層状構造物の他の表面を表す写真図であ
る。
なお、図6(a)は、第1の物理的処理を施した後の層状構造物123cの表面を表す
写真図である。図6(b)は、第2の物理的処理を施した後の層状構造物123cの表面
を表す写真図である。
FIG. 6 is a photographic diagram showing another surface of the layered structure formed on the surface of the plasma-resistant member.
FIG. 6A is a photographic diagram showing the surface of the layered structure 123c after the first physical treatment. FIG. 6B is a photographic diagram showing the surface of the layered structure 123c after the second physical treatment.

本発明者は、耐プラズマ性部材120の表面に形成された層状構造物123bに第1の
物理的処理あるいは第2の物理的処理を施し層状構造物123bの表面を粗面化した。
本願明細書において「物理的処理」とは、機械加工、レーザ加工、放電加工、ブラスト
、ショットピーニングおよびプラズマ処理の少なくともいずれかにより物体の表面を処理
することをいう。そして、本発明者は、粗面化後における層状構造物123cを観察した
。撮影した写真図は、図6(a)〜図6(b)に表した通りである。
The inventor performed the first physical treatment or the second physical treatment on the layered structure 123b formed on the surface of the plasma resistant member 120 to roughen the surface of the layered structure 123b.
In this specification, “physical treatment” refers to treating the surface of an object by at least one of machining, laser machining, electric discharge machining, blasting, shot peening, and plasma treatment. And this inventor observed the layered structure 123c after roughening. The photograph taken is as shown in FIGS. 6 (a) to 6 (b).

物理的処理が施された層状構造物123cの表面は、化学的処理が施された層状構造物
123cの表面と同様に粗面化され、凹凸構造を有する。これにより、化学的処理が施さ
れた層状構造物123cと同様の効果が得られる。
The surface of the layered structure 123c subjected to the physical treatment is roughened in the same manner as the surface of the layered structure 123c subjected to the chemical treatment, and has an uneven structure. Thereby, the same effect as that of the layered structure 123c subjected to the chemical treatment can be obtained.

次に、本発明者が層状構造物の表面状態を検討した結果について、図面を参照しつつ説
明する。
図7は、3次元表面性状パラメータを説明する模式図である。
なお、図7(a)は、高さ方向の振幅平均(算術平均)Saを説明するグラフ図である
。図7(b)は、コア部の実体体積Vmcおよびコア部の中空体積Vvcを説明するグラ
フ図である。図7(c)は、定義したセグメンテーション内での突起(あるいは穴)密度
を説明する模式的平面図である。
Next, the result of examination of the surface state of the layered structure by the inventor will be described with reference to the drawings.
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the three-dimensional surface property parameter.
FIG. 7A is a graph illustrating the amplitude average (arithmetic average) Sa in the height direction. FIG. 7B is a graph illustrating the substantial volume Vmc of the core part and the hollow volume Vvc of the core part. FIG. 7C is a schematic plan view for explaining the protrusion (or hole) density in the defined segmentation.

本発明者は、耐プラズマ性部材120の表面に形成された層状構造物123a、123
cの表面状態を、層状構造物123a、123cの表面の全体を網羅した形で表現し評価
することを検討した。図7(a)に表したように、本発明者は、まず、レーザ顕微鏡を用
いて層状構造物123a、123cの表面の高さ方向の振幅平均(算術平均)Saを調べ
た。
The inventor has developed layered structures 123 a and 123 formed on the surface of the plasma-resistant member 120.
It was studied to express and evaluate the surface state of c in a form covering the entire surface of the layered structures 123a and 123c. As shown in FIG. 7A, the inventor first examined the amplitude average (arithmetic average) Sa in the height direction of the surfaces of the layered structures 123a and 123c using a laser microscope.

レーザ顕微鏡としては、「OLS4000/オリンパス製」を使用した。対物レンズの
倍率は、100倍である。ズームは、5倍である。カットオフについては、2.5μmあ
るいは0.8μmに設定した。
As the laser microscope, “OLS4000 / manufactured by Olympus” was used. The magnification of the objective lens is 100 times. The zoom is 5 times. The cut-off was set to 2.5 μm or 0.8 μm.

算術平均Saとは、2次元の算術平均粗さRaを3次元に拡張したものであり、3次元
粗さパラメータ(3次元高さ方向パラメータ)である。具体的には、算術平均Saは、表
面形状曲面と平均面とで囲まれた部分の体積を測定面積で割ったものである。平均面をx
y面、縦方向をz軸とし、測定された表面形状曲線をz(x、y)とすると、算術平均S
aは、次式で定義される。ここで、式(1)の中の「A」は、測定面積である。
The arithmetic average Sa is a three-dimensional roughness parameter (three-dimensional height direction parameter) obtained by extending the two-dimensional arithmetic average roughness Ra to three dimensions. Specifically, the arithmetic average Sa is obtained by dividing the volume of the portion surrounded by the surface shape curved surface and the average surface by the measurement area. X
Arithmetic mean S, where y-plane, vertical direction is z-axis, and measured surface shape curve is z (x, y)
a is defined by the following equation. Here, “A” in the formula (1) is a measurement area.

続いて、図7(b)に表したように、本発明者は、負荷曲線から求めるコア部の実体体
積Vmcおよび負荷曲線から求めるコア部の中空体積Vvcについて検討した。コア部の
実体体積Vmcおよびコア部の中空体積Vvcに関するパラメータは、図7(b)に表し
たグラフ図のように定義され、3次元体積パラメータである。すなわち、負荷面積率が1
0%のときの高さが、山部の実体体積Vmpと、コア部の実体体積Vmcおよびコア部の
中空体積Vvcと、の境界となる。負荷面積率が80%のときの高さが、谷部の中空体積
Vvvと、コア部の実体体積Vmcおよびコア部の中空体積Vvcと、の境界となる。山
部の実体体積Vmp、コア部の実体体積Vmc、コア部の中空体積Vvcおよび谷部の中
空体積Vvvは、単位面積あたりの体積(単位:m3/m2)を表す。
Subsequently, as shown in FIG. 7B, the present inventor examined the core volume Vmc obtained from the load curve and the core volume hollow Vvc obtained from the load curve. Parameters relating to the substantial volume Vmc of the core part and the hollow volume Vvc of the core part are defined as a graph shown in FIG. 7B, and are three-dimensional volume parameters. That is, the load area ratio is 1
The height at 0% is the boundary between the peak volume Vmp, the core volume Vmc, and the core hollow volume Vvc. The height when the load area ratio is 80% is a boundary between the hollow volume Vvv of the valley part, the substantial volume Vmc of the core part, and the hollow volume Vvc of the core part. The substantial volume Vmp of the peak portion, the substantial volume Vmc of the core portion, the hollow volume Vvc of the core portion, and the hollow volume Vvv of the valley portion represent a volume per unit area (unit: m3 / m2).

続いて、図7(c)に表したように、本発明者は、定義したセグメンテーション内での
突起(あるいは穴)193の密度について検討した。具体的には、本発明者は、突起頂上
の個数密度Sdsおよび界面の展開面積率Sdrについて検討した。突起頂上の個数密度
Sdsおよび界面の展開面積率Sdrは、3次元突起密度である。突起頂上の個数密度S
dsは、単位サンプリング面での頂上個数を表す。突起頂上の個数密度Sdsは、次式で
表される。
Subsequently, as shown in FIG. 7C, the inventor examined the density of the protrusions (or holes) 193 in the defined segmentation. Specifically, the inventor examined the number density Sds on the top of the protrusion and the developed area ratio Sdr of the interface. The number density Sds on the top of the protrusion and the developed area ratio Sdr of the interface are three-dimensional protrusion densities. Number density S on top of protrusion
ds represents the number of peaks on the unit sampling plane. The number density Sds on the top of the protrusion is expressed by the following equation.


突起頂上の個数密度Sdsは、頂上の定義により変化する。そのため、突起頂上の個数
密度Sdsを求める場合には、頂上の定義を明確にしておく必要がある。
The number density Sds on the top of the protrusion varies depending on the definition of the top. Therefore, when determining the number density Sds of the top of the protrusion, it is necessary to clarify the definition of the top.

界面の展開面積率Sdrは、サンプリング面に対する界面の増加割合を示すパラメータ
である。界面の展開面積率Sdrは、四点で形成される小さな界面の展開面積の総和を測
定面積で割った値であり、次式で定義される。ここで、式(3)の中の「A」は、定義し
たセグメンテーションの面積を表す。
The developed area ratio Sdr of the interface is a parameter indicating the increase rate of the interface with respect to the sampling surface. The developed area ratio Sdr of the interface is a value obtained by dividing the total developed area of the small interfaces formed by four points by the measured area, and is defined by the following equation. Here, “A” in equation (3) represents the defined segmentation area.

本発明者は、前述した算術平均Sa、コア部の実体体積Vmc、コア部の中空体積Vv
c、突起頂上の個数密度Sdsおよび界面の展開面積率Sdrにより、耐プラズマ性部材
120の表面に形成された層状構造物123a、123cの表面状態を、層状構造物12
3a、123cの表面の全体を網羅した形で表現し評価できると判断した。
The present inventor has calculated the arithmetic average Sa, the core volume Vmc, and the core hollow volume Vv described above.
c, the surface state of the layered structures 123a and 123c formed on the surface of the plasma-resistant member 120 by the number density Sds on the top of the protrusion and the developed area ratio Sdr of the interface,
It was judged that the entire surface of 3a and 123c could be expressed and evaluated in a comprehensive manner.

図8は、層状構造物の表面の算術平均を表すグラフ図である。
本発明者は、レーザ顕微鏡を用いて層状構造物の表面の算術平均Saを調べた。カット
オフは、2.5μmである。その結果は、図8に表した通りである。図8に表したグラフ
図の横軸は、耐プラズマ性部材120の表面に形成された層状構造物の形態の別を表す。
図8に表したグラフ図の縦軸は、算術平均Sa(μm)を表す。
FIG. 8 is a graph showing the arithmetic mean of the surface of the layered structure.
This inventor examined the arithmetic mean Sa of the surface of a layered structure using the laser microscope. The cut-off is 2.5 μm. The result is as shown in FIG. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 8 represents another form of the layered structure formed on the surface of the plasma-resistant member 120.
The vertical axis of the graph shown in FIG. 8 represents the arithmetic mean Sa (μm).

図8のグラフ図の横軸に表した「溶射」は、イットリア溶射膜である。図8のグラフ図
の横軸に表した「鏡面」は、イットリア多結晶体を含む層状構造物123aの表面に鏡面
研磨を施したものである。
“Spraying” shown on the horizontal axis of the graph of FIG. 8 is an yttria sprayed film. The “mirror surface” shown on the horizontal axis of the graph of FIG. 8 is obtained by performing mirror polishing on the surface of the layered structure 123a containing the yttria polycrystal.

図3〜図5に関して前述した層状構造物123cは、「化学的処理(2)」に相当する
。図3〜図5に関して前述した層状構造物123aは、「アズデポ」に相当する。図6(
a)に関して前述した層状構造物123cは、「物理的処理(1)」に相当する。図6(
b)に関して前述した層状構造物123cは、「物理的処理(2)」に相当する。
The layered structure 123c described above with reference to FIGS. 3 to 5 corresponds to “chemical treatment (2)”. The layered structure 123a described above with reference to FIGS. 3 to 5 corresponds to “As Depot”. FIG.
The layered structure 123c described above with respect to a) corresponds to “physical treatment (1)”. FIG.
The layered structure 123c described above with respect to b) corresponds to “physical treatment (2)”.

図8のグラフ図の中に表した3本の曲線は、1つのサンプルの中で3回の測定を行った
ときのデータを表している。つまり、図8のグラフ図の中に表した3本の曲線は、測定の
n数(図8のグラフ図ではn=3)を表している。これは、図9〜図12に関して後述す
るグラフ図においても同様である。
The three curves shown in the graph of FIG. 8 represent data when three measurements are performed in one sample. That is, the three curves shown in the graph of FIG. 8 represent the number of measurements n (n = 3 in the graph of FIG. 8). The same applies to the graphs described later with reference to FIGS.

図8に表したグラフ図によれば、「化学的処理(1)」、「化学的処理(2)」、「ア
ズデポ」、「物理的処理(1)」および「物理的処理(2)」のそれぞれの算術平均Sa
は、0.025μm以上0.075μm以下の範囲に含まれる。なお、図8に表したグラ
フ図において、「アズデポ」の算術平均Saは、0.026μmである。図8に表したグ
ラフ図において、「物理的処理(2)」の算術平均Saは、0.030μmである。
According to the graph shown in FIG. 8, “chemical treatment (1)”, “chemical treatment (2)”, “as depot”, “physical treatment (1)”, and “physical treatment (2)”. Each arithmetic mean Sa
Is included in the range of 0.025 μm to 0.075 μm. In the graph shown in FIG. 8, the arithmetic average Sa of “As Depot” is 0.026 μm. In the graph shown in FIG. 8, the arithmetic average Sa of “physical processing (2)” is 0.030 μm.

図9は、層状構造物の表面のコア部の実体体積を表すグラフ図である。
本発明者は、層状構造物の表面のコア部の実体体積Vmcを負荷曲線から求めた。カッ
トオフは、2.5μmである。その結果は、図9に表した通りである。図9に表したグラ
フ図の横軸は、耐プラズマ性部材120の表面に形成された層状構造物の形態の別を表す
。図9に表したグラフ図の横軸は、図8に表したグラフ図の横軸と同様である。図9に表
したグラフ図の縦軸は、負荷曲線から求めたコア部の実体体積Vmc(μm3/μm2)
を表す。
FIG. 9 is a graph showing the actual volume of the core portion on the surface of the layered structure.
This inventor calculated | required the substantial volume Vmc of the core part of the surface of a layered structure from a load curve. The cut-off is 2.5 μm. The result is as shown in FIG. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 9 represents another form of the layered structure formed on the surface of the plasma resistant member 120. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 9 is the same as the horizontal axis of the graph shown in FIG. The vertical axis of the graph shown in FIG. 9 indicates the actual volume Vmc (μm3 / μm2) of the core portion obtained from the load curve.
Represents.

図9に表したグラフ図によれば、「化学的処理(1)」、「化学的処理(2)」、「化
学的処理(3)」、「アズデポ」、「物理的処理(1)」および「物理的処理(2)」の
それぞれのコア部の実体体積Vmcは、0.03μm3/μm2以上0.08μm3/μ
m2以下の範囲に含まれる。
According to the graph shown in FIG. 9, “chemical treatment (1)”, “chemical treatment (2)”, “chemical treatment (3)”, “as depot”, “physical treatment (1)”. And the physical volume Vmc of each core part of “physical treatment (2)” is 0.03 μm 3 / μm 2 or more and 0.08 μm 3 / μ.
It is included in the range of m2 or less.

図10は、層状構造物の表面のコア部の中空体積を表すグラフ図である。
本発明者は、層状構造物の表面のコア部の中空体積Vvcを負荷曲線から求めた。カッ
トオフは、2.5μmである。その結果は、図10に表した通りである。図10に表した
グラフ図の横軸は、耐プラズマ性部材120の表面に形成された層状構造物の形態の別を
表す。図10に表したグラフ図の横軸は、図8に表したグラフ図の横軸と同様である。図
10に表したグラフ図の縦軸は、負荷曲線から求めたコア部の中空体積Vvc(μm3/
μm2)を表す。
FIG. 10 is a graph showing the hollow volume of the core portion on the surface of the layered structure.
This inventor calculated | required the hollow volume Vvc of the core part of the surface of a layered structure from a load curve. The cut-off is 2.5 μm. The result is as shown in FIG. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 10 represents another form of the layered structure formed on the surface of the plasma resistant member 120. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 10 is the same as the horizontal axis of the graph shown in FIG. The vertical axis of the graph shown in FIG. 10 indicates the hollow volume Vvc (μm3 /
μm2).

図10に表したグラフ図によれば、「化学的処理(1)」、「化学的処理(2)」、「
化学的処理(3)」、「アズデポ」、「物理的処理(1)」および「物理的処理(2)」
のそれぞれのコア部の中空体積Vvcは、0.03μm3/μm2以上0.1μm3/μ
m2以下の範囲に含まれる。
According to the graph shown in FIG. 10, “chemical treatment (1)”, “chemical treatment (2)”, “
"Chemical treatment (3)", "Azdepo", "Physical treatment (1)" and "Physical treatment (2)"
The hollow volume Vvc of each core part is 0.03 μm 3 / μm 2 or more and 0.1 μm 3 / μ.
It is included in the range of m2 or less.

図11は、層状構造物の表面における突起頂上の個数密度を表すグラフ図である。
本発明者は、層状構造物の表面における突起頂上の個数密度Sdsを求めた。カットオ
フは、2.5μmである。その結果は、図11に表した通りである。図11に表したグラ
フ図の横軸は、耐プラズマ性部材120の表面に形成された層状構造物の形態の別を表す
。図11に表したグラフ図の横軸は、図8に表したグラフ図の横軸と同様である。図11
に表したグラフ図の縦軸は、突起頂上の個数密度Sdsを表す。
FIG. 11 is a graph showing the number density of the tops of the protrusions on the surface of the layered structure.
The inventor obtained the number density Sds on the top of the protrusion on the surface of the layered structure. The cut-off is 2.5 μm. The result is as shown in FIG. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 11 represents another form of the layered structure formed on the surface of the plasma-resistant member 120. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 11 is the same as the horizontal axis of the graph shown in FIG. FIG.
The vertical axis | shaft of the graph represented to represents the number density Sds of protrusion top.

図11に表したグラフ図では、層状構造物の形態の別による突起頂上の個数密度Sds
の有意差を見いだすことはできなかった。
In the graph shown in FIG. 11, the number density Sds on the top of the protrusions depending on the form of the layered structure.
No significant difference was found.

図12は、層状構造物の表面における界面の展開面積率を表すグラフ図である。
なお、図12(a)は、界面の展開面積率が0以上300以下の範囲を表示するグラフ
図である。図12(b)は、界面の展開面積率が0以上35以下の範囲を拡大して表示す
るグラフ図である。
FIG. 12 is a graph showing the developed area ratio of the interface on the surface of the layered structure.
FIG. 12A is a graph showing a range where the developed area ratio of the interface is 0 or more and 300 or less. FIG. 12B is a graph showing an enlarged display of a range where the developed area ratio of the interface is 0 or more and 35 or less.

本発明者は、層状構造物の表面における界面の展開面積率Sdrを求めた。カットオフ
は、2.5μmである。その結果は、図12(a)および図12(b)に表した通りであ
る。図12(a)および図12(b)に表したグラフ図の横軸は、耐プラズマ性部材12
0の表面に形成された層状構造物の形態の別を表す。図12(a)および図12(b)に
表したグラフ図の横軸は、図8に表したグラフ図の横軸と同様である。図12(a)およ
び図12(b)に表したグラフ図の縦軸は、界面の展開面積率Sdrを表す。
The present inventor obtained the developed area ratio Sdr of the interface on the surface of the layered structure. The cut-off is 2.5 μm. The results are as shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b). The horizontal axis of the graphs shown in FIGS. 12A and 12B represents the plasma-resistant member 12.
This represents another type of layered structure formed on the surface of 0. The horizontal axis of the graphs shown in FIGS. 12A and 12B is the same as the horizontal axis of the graph shown in FIG. The vertical axis of the graphs shown in FIGS. 12A and 12B represents the developed area ratio Sdr of the interface.

図12(a)および図12(b)に表したグラフ図によれば、「化学的処理(1)」、
「化学的処理(2)」、「化学的処理(3)」、「アズデポ」、「物理的処理(1)」お
よび「物理的処理(2)」のそれぞれの界面の展開面積率Sdrは、3以上28以下の範
囲に含まれる。
According to the graphs shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b), “chemical treatment (1)”,
The development area ratio Sdr of each interface of “chemical treatment (2)”, “chemical treatment (3)”, “as depot”, “physical treatment (1)” and “physical treatment (2)” is It is included in the range of 3 or more and 28 or less.

次に、本発明者が層状構造物の内部の状態を検討した結果について、図面を参照しつつ
説明する。
図13は、本実施形態の層状構造物の内部の状態を撮影した写真図である。
図14は、本実施形態の層状構造物の内部構造を二値化した写真図である。
なお、図13および図14は、TEM(Transmission Electron Microscope:透過型電
子顕微鏡/日立製作所製 H−9000NAR)により撮影した写真図である。二値化処
理については、図14に表した領域A12において行った。
Next, the result of examination of the internal state of the layered structure by the inventor will be described with reference to the drawings.
FIG. 13 is a photograph of the internal state of the layered structure of this embodiment.
FIG. 14 is a photograph of the internal structure of the layered structure of the present embodiment binarized.
FIGS. 13 and 14 are photographs taken with a TEM (Transmission Electron Microscope: Transmission Electron Microscope / H-9000NAR manufactured by Hitachi, Ltd.). The binarization process was performed in the area A12 shown in FIG.

図13に表した層状構造物123(123c)は、イットリア多結晶体を含む。図13
に表したイットリア多結晶体の層状構造物123(123c)は、「エアロゾルデポジシ
ョン法」により形成されている。図1および図2に関して前述したように、エアロゾルデ
ポジション法により形成されたイットリア多結晶体の層状構造物123は、イットリア焼
成体やイットリア溶射膜などと比較すると緻密な構造を有する。
The layered structure 123 (123c) illustrated in FIG. 13 includes a yttria polycrystal. FIG.
The layered structure 123 (123c) of the yttria polycrystal shown in the above is formed by the “aerosol deposition method”. As described above with reference to FIGS. 1 and 2, the layered structure 123 of the yttria polycrystal formed by the aerosol deposition method has a dense structure as compared with the yttria fired body, the yttria sprayed film, and the like.

一方で、図13に表した領域A11および図14に表した領域A12のように、イット
リア多結晶体を含む層状構造物123(123c)の内部には、粗密構造が存在する。つ
まり、層状構造物123(123c)の内部には、密度が相対的に粗である部分と、密度
が相対的に密である部分と、が存在する。図14に表した領域A12では、イットリア多
結晶体の密度の粗密は、二値化された濃淡により表されている。淡い色の部分は、密度が
粗の部分である。
On the other hand, as in the region A11 shown in FIG. 13 and the region A12 shown in FIG. 14, a dense structure exists inside the layered structure 123 (123c) containing the yttria polycrystal. That is, the layered structure 123 (123c) includes a portion having a relatively coarse density and a portion having a relatively dense density. In the region A12 shown in FIG. 14, the density density of the yttria polycrystal is represented by binarized shading. The light-colored portion is a portion with a coarse density.

図2に関して前述した半導体の製造プロセスのように、チャンバー110の内壁を被膜
で覆う場合には、被膜の密着強度あるいは密着力を高め、被膜が剥がれ難いようにする必
要がある。
When the inner wall of the chamber 110 is covered with a coating as in the semiconductor manufacturing process described above with reference to FIG. 2, it is necessary to increase the adhesion strength or adhesion of the coating so that the coating does not easily peel off.

図13に表した層状構造物123(123c)の内部には、イットリア多結晶体の粗密
構造が存在するため、化学的処理あるいは物理的処理により、数百nmオーダの相対的に
大きい第1の凹凸構造125と、数十nmオーダの相対的に小さい第2の凹凸構造126
と、が生じやすい。すなわち、化学的処理などでは、密度が密である部分と比較して、密
度が粗である部分が浸食されやすい。密度が粗である部分は、密度が密である部分と比較
して先に浸食される。そのため、第2の凹凸構造126が第1の凹凸構造125に重畳し
て形成されやすいと考えられる。これにより、被膜の密着強度あるいは密着力を高めるこ
とができる。
Since the layered structure 123 (123c) shown in FIG. 13 has a dense structure of yttria polycrystals, a first layer having a relatively large size on the order of several hundred nm is obtained by chemical treatment or physical treatment. The uneven structure 125 and a relatively small second uneven structure 126 on the order of several tens of nm.
And are likely to occur. That is, in a chemical treatment or the like, a portion with a coarse density is more easily eroded than a portion with a dense density. The portion with the coarse density is eroded earlier than the portion with the dense density. Therefore, it is considered that the second concavo-convex structure 126 is easily formed so as to overlap the first concavo-convex structure 125. Thereby, the adhesion strength or adhesion of the coating can be increased.

図4(e)および図4(f)に関して前述したように、層状構造物123cの表面には
、第1の凹凸構造125と、第2の凹凸構造126と、が分布している。一方、図13お
よび図14に表したように、層状構造物123cの厚さ方向(深さ方向)には、密度が相
対的に粗である部分と、密度が相対的に密である部分と、が分布している。このように、
本実施形態の層状構造物123cの粗密構造は、密の部分の中に密度が密の部分の密度よ
りも小さい粗の部分が三次元的に分布した構造を有する。例えば、本実施形態の層状構造
物123cは、三次元的な網目状構造を有する。また、本実施形態の層状構造物123c
は、蟻の巣構造あるいはサンゴ礁構造を有する。これによれば、被膜の密着強度あるいは
密着力をさらに高めることができる。
As described above with reference to FIGS. 4E and 4F, the first uneven structure 125 and the second uneven structure 126 are distributed on the surface of the layered structure 123c. On the other hand, as shown in FIG. 13 and FIG. 14, in the thickness direction (depth direction) of the layered structure 123 c, a portion with a relatively coarse density, a portion with a relatively dense density, , Is distributed. in this way,
The coarse and dense structure of the layered structure 123c of this embodiment has a structure in which coarse portions having a density smaller than the density of the dense portion are three-dimensionally distributed in the dense portion. For example, the layered structure 123c of this embodiment has a three-dimensional network structure. Further, the layered structure 123c of the present embodiment
Has an ant nest structure or a coral reef structure. According to this, the adhesion strength or adhesion of the coating can be further increased.

図15は、本実施形態の層状構造物の上部の状態を撮影した写真図である。
図16は、深さ位置に対する面積比率の一例を例示するグラフ図および表である。
なお、図15(a)〜図15(e)は、本実施形態の層状構造物の上部(上層)の状態
をTEM(日立製作所製 HD−2700)により撮影した写真図である。図16(a)
は、深さ位置に対する面積比率の一例を例示するグラフ図である。図16(b)は、深さ
位置に対する面積比率の一例を例示する表である。
FIG. 15 is a photograph of the upper part of the layered structure of the present embodiment taken.
FIG. 16 is a graph and a table illustrating an example of the area ratio with respect to the depth position.
FIG. 15A to FIG. 15E are photographic images obtained by photographing the state of the upper part (upper layer) of the layered structure of the present embodiment with TEM (Hitachi Ltd. HD-2700). FIG.
These are graphs which illustrate an example of the area ratio with respect to a depth position. FIG. 16B is a table illustrating an example of the area ratio with respect to the depth position.

図15(b)は、図15(a)に表した領域A13のうち図15(b)に表した領域A
131を二値化した写真図である。図15(c)は、図15(a)に表した領域A13の
うち図15(c)に表した領域A132を二値化した写真図である。図15(d)は、図
15(a)に表した領域A13のうち図15(d)に表した領域A133を二値化した写
真図である。図15(e)は、図15(a)に表した領域A13のうち図15(e)に表
した領域A134を二値化した写真図である。つまり、二値化処理を行う領域は、図15
(b)に表した領域A131、図15(c)に表した領域A132、図15(d)に表し
た領域A133および図15(e)に表した領域A134の順に上層(相対的に表面から
浅い層)から下層(相対的に表面から深い層)へ向かっている。
FIG. 15B shows a region A shown in FIG. 15B among the regions A13 shown in FIG.
It is the photograph figure which binarized 131. FIG. 15C is a photographic diagram in which the area A132 shown in FIG. 15C is binarized in the area A13 shown in FIG. FIG. 15D is a photographic diagram in which the area A133 shown in FIG. 15D is binarized in the area A13 shown in FIG. FIG. 15E is a photograph showing the binarized region A134 shown in FIG. 15E among the region A13 shown in FIG. That is, the area where binarization processing is performed is as shown in FIG.
The region A131 shown in (b), the region A132 shown in FIG. 15C, the region A133 shown in FIG. 15D, and the region A134 shown in FIG. From the shallow layer to the lower layer (relatively deeper from the surface).

図16(a)および図16(b)に表した「深さ位置(1)」は、図15(b)に表し
た領域A131に相当する。図16(a)および図16(b)に表した「深さ位置(2)
」は、図15(c)に表した領域A132に相当する。図16(a)および図16(b)
に表した「深さ位置(3)」は、図15(d)に表した領域A133に相当する。図16
(a)および図16(b)に表した「深さ位置(4)」は、図15(e)に表した領域A
134に相当する。
“Depth position (1)” shown in FIGS. 16A and 16B corresponds to a region A131 shown in FIG. 15B. “Depth position (2)” shown in FIG. 16A and FIG.
"Corresponds to the region A132 shown in FIG. 16 (a) and 16 (b)
The “depth position (3)” shown in FIG. 15 corresponds to the region A133 shown in FIG. FIG.
The “depth position (4)” shown in (a) and FIG. 16 (b) is the region A shown in FIG. 15 (e).
This corresponds to 134.

図15に表した層状構造物123cは、イットリア多結晶体を含む。図15に表したイ
ットリア多結晶体の層状構造物123cは、「エアロゾルデポジション法」により形成さ
れている。層状構造物123cの表面には、化学的処理が施されている。イットリア多結
晶体を含む層状構造物123(123c)の密度の粗密は、二値化された濃淡により表さ
れている。淡い色の部分は、密度が粗の部分である。
The layered structure 123c shown in FIG. 15 includes a yttria polycrystal. The yttria polycrystalline layered structure 123c shown in FIG. 15 is formed by the “aerosol deposition method”. A chemical treatment is applied to the surface of the layered structure 123c. The density density of the layered structure 123 (123c) containing the yttria polycrystal is represented by binarized shading. The light-colored portion is a portion with a coarse density.

図15(b)〜図15(e)に表した二値化処理された写真図によれば、層状構造物1
23cの密度が粗の部分は、上層から下層へ向かうにつれて小さくなる。つまり、層状構
造物123cの凹凸構造のうちの凹部は、上層から下層へ向かうにつれて小さくなる。言
い換えれば、層状構造物123cの表面における微細な溝は、上層から下層へ向かうにつ
れて細くなる。
According to the binarized photographs shown in FIGS. 15B to 15E, the layered structure 1
The portion where the density of 23c is coarse becomes smaller from the upper layer toward the lower layer. That is, the concave portion of the concavo-convex structure of the layered structure 123c becomes smaller from the upper layer toward the lower layer. In other words, the fine grooves on the surface of the layered structure 123c become thinner from the upper layer toward the lower layer.

具体的には、図16(a)および図16(b)に表したように、深さ位置(1)〜(4
)のそれぞれの面積比率は、深さ位置(1)から深さ位置(4)へ向かうにつれて、87
.41%、34.84%、22.70%、2.56%へ減少する。
これによれば、図13および図14に関して前述した効果と同様の効果が得られる。
Specifically, as shown in FIGS. 16A and 16B, the depth positions (1) to (4)
) Each area ratio is 87 as it goes from the depth position (1) to the depth position (4).
. Decrease to 41%, 34.84%, 22.70%, 2.56%.
According to this, the same effect as described above with reference to FIGS. 13 and 14 can be obtained.

次に、本発明者がプレコート膜の密着強度を検討した結果について、図面を参照しつつ
説明する。
図17は、プレコート膜の密着強度の測定方法を説明する模式的斜視図である。
図18は、プレコート膜の密着強度の測定方法を説明する写真図である。
図19は、光学顕微鏡の写真を例示する写真図である。
図20は、剥離領域をSEMにより撮影した写真図である。
図19(a)は、層状構造物123bの表面に形成された被膜のスクラッチ痕および剥
離領域を例示する写真図である。図19(b)は、層状構造物123cの表面に形成され
た被膜のスクラッチ痕および剥離領域を例示する写真図である。
図20(a)は、図19(a)に表した領域A21をSEMにより撮影した写真図であ
る。図20(b)は、図19(b)に表した領域A22をSEMにより撮影した写真図で
ある。
Next, the result of examination of the adhesion strength of the precoat film by the present inventor will be described with reference to the drawings.
FIG. 17 is a schematic perspective view illustrating a method for measuring the adhesion strength of the precoat film.
FIG. 18 is a photographic diagram illustrating a method for measuring the adhesion strength of a precoat film.
FIG. 19 is a photographic view illustrating a photograph of an optical microscope.
FIG. 20 is a photograph of the peeled area taken by SEM.
FIG. 19A is a photographic view illustrating a scratch mark and a peeled area of a film formed on the surface of the layered structure 123b. FIG. 19B is a photographic diagram illustrating a scratch mark and a peeled area of a coating film formed on the surface of the layered structure 123c.
FIG. 20A is a photograph of the area A21 shown in FIG. 19A taken by SEM. FIG. 20B is a photograph of the area A22 shown in FIG. 19B taken by SEM.

まず、本発明者は、層状構造物123の表面にCVD法により被膜(本具体例ではSi
O2の膜)を形成した。被膜の厚さは、約0.4〜0.6μm程度である。
First, the inventor applied a film (Si in this specific example) to the surface of the layered structure 123 by a CVD method.
O2 film) was formed. The thickness of the coating is about 0.4 to 0.6 μm.

続いて、本発明者は、「ナノスクラッチテスタ法」などと呼ばれる方法により、プレコ
ート膜(被膜)の密着強度を測定した。具体的には、スクラッチ試験装置としては、「N
ano Scratch Tester(NST)/CSM Instruments製
」を使用した。負荷速度は、30ニュートン/分(N/min)である。図17に表した
矢印A2のように、本測定方法では、層状構造物123の表面に形成された被膜に対し、
圧子251を介して荷重をかける。続いて、図17に表した矢印A3のように、負荷荷重
を連続的に増加させつつ層状構造物123の表面に沿って圧子251を移動させ、密着強
度を測定する。圧子251の先端の材質は、ダイヤモンドである。圧子251の先端の曲
率半径は、100μmである。
Subsequently, the inventor measured the adhesion strength of the precoat film (coating film) by a method called “nano scratch tester method” or the like. Specifically, as a scratch test apparatus, “N
anano Scratch Tester (NST) / manufactured by CSM Instruments ". The load speed is 30 Newtons / minute (N / min). As shown by the arrow A2 in FIG. 17, in this measurement method, the film formed on the surface of the layered structure 123 is
A load is applied via the indenter 251. Subsequently, as indicated by an arrow A <b> 3 illustrated in FIG. 17, the indenter 251 is moved along the surface of the layered structure 123 while continuously increasing the load load, and the adhesion strength is measured. The material of the tip of the indenter 251 is diamond. The radius of curvature of the tip of the indenter 251 is 100 μm.

続いて、図18(a)に表したように、被膜の略全体の剥離(破壊)が開始する点の直
前について、光学顕微鏡により写真を取得した。図18(a)においては、スクラッチ痕
141と、剥離領域143と、が表されている。光学顕微鏡により取得した写真の他の例
は、図19(a)および図19(b)に表した通りである。図20(a)に表したように
、粗面化前であって研磨処理後の層状構造物123bでは、被膜と層状構造物123bと
の界面で剥離が生じていることが分かる。図20(b)に表したように、粗面化後の層状
構造物123cでは、被膜と層状構造物123cとの界面で剥離が生じていることが分か
る。なお、図19(a)に表した領域A23では、被膜が無いことが分かった。
Subsequently, as shown in FIG. 18A, a photograph was obtained with an optical microscope immediately before the point at which peeling (destruction) of substantially the entire coating started. In FIG. 18A, a scratch mark 141 and a peeling region 143 are shown. Other examples of photographs acquired with an optical microscope are as shown in FIGS. 19 (a) and 19 (b). As shown in FIG. 20A, in the layered structure 123b before the roughening and after the polishing process, it can be seen that peeling occurs at the interface between the coating and the layered structure 123b. As shown in FIG. 20B, it can be seen that in the layered structure 123c after roughening, peeling occurs at the interface between the film and the layered structure 123c. In addition, it turned out that there is no film in area | region A23 represented to Fig.19 (a).

続いて、図18(b)に表したように、取得した光学顕微鏡の写真の上に、OHPシー
ト145を被せた。
Subsequently, as shown in FIG. 18B, an OHP sheet 145 was put on the acquired photograph of the optical microscope.

続いて、図18(c)に表したように、スクラッチ痕141を略中心とする所定の領域
において、被膜の剥離領域143を例えばマーカーなど筆記用具によりトレースした。本
具体例では、所定の領域の一辺の長さL1は、70μmである。所定の領域において、7
0μmの一辺と略直交する他の一辺の長さL2は、170μmである。
Subsequently, as shown in FIG. 18C, the coating peeling area 143 was traced with a writing tool such as a marker in a predetermined area having the scratch mark 141 as a center. In this specific example, the length L1 of one side of the predetermined region is 70 μm. 7 in a given area
The length L2 of the other side substantially orthogonal to the one side of 0 μm is 170 μm.

続いて、図18(d)に表したように、トレースした剥離領域143を例えば画像処理
ソフトを用いて塗りつぶし、画像の二値化処理を行った。画像処理ソフトとしては、「W
inROOF Ver.6.5/三谷商事製」を利用した。
続いて、被膜の剥離領域143の面積率を算出した。
Subsequently, as shown in FIG. 18D, the traced peeled area 143 was painted using, for example, image processing software, and the image was binarized. As image processing software, “W
inROOF Ver. 6.5 / Mitani Corporation "was used.
Subsequently, the area ratio of the film peeling region 143 was calculated.

図21は、プレコート膜の密着強度の測定結果の一例を例示する表およびグラフ図であ
る。
図21(a)は、プレコート膜の密着強度の測定結果の一例を例示する表である。図2
1(b)は、プレコート膜の密着強度の測定結果の一例を例示するグラフ図である。
FIG. 21 is a table and a graph illustrating an example of the measurement result of the adhesion strength of the precoat film.
FIG. 21A is a table illustrating an example of the measurement result of the adhesion strength of the precoat film. FIG.
FIG. 1B is a graph illustrating an example of the measurement result of the adhesion strength of the precoat film.

本発明者は、図17〜図20に関して前述した測定方法により、被膜(本具体例ではS
iO2の膜)の剥離面積率(%)を算出した。膜の剥離面積率および被膜の密着強度の評
価は、図21(a)および図21(b)に表した通りである。図21(b)に表したグラ
フ図の横軸は、耐プラズマ性部材120の表面に形成された層状構造物の形態の別を表す
。図21(b)に表したグラフ図の左側の縦軸は、被膜の剥離面積率(%)を表す。図2
1(b)に表したグラフ図の右側の縦軸は、被膜の密着強度の評価を表す。
The inventor uses the measurement method described above with reference to FIGS.
The peeled area ratio (%) of the iO2 film was calculated. The evaluation of the peeled area ratio of the film and the adhesion strength of the film is as shown in FIGS. 21 (a) and 21 (b). The horizontal axis of the graph shown in FIG. 21B represents another form of the layered structure formed on the surface of the plasma resistant member 120. The vertical axis on the left side of the graph shown in FIG. 21B represents the peeled area ratio (%) of the film. FIG.
The vertical axis on the right side of the graph shown in 1 (b) represents the evaluation of the adhesion strength of the coating.

本発明者は、被膜の剥離面積率が0%以上10%未満の範囲に含まれる場合に、被膜の
密着強度を「優(○):OK」と判断した。本発明者は、被膜の剥離面積率が10%以上
20%未満の範囲に含まれる場合に、被膜の密着強度を「良(△):OK」と判断した。
本発明者は、被膜の剥離面積率が20%以上の場合に、被膜の密着強度を「不可(×):
NG」と判断した。図21(a)および図21(b)によれば、「化学的処理(1)」、
「化学的処理(2)」、「アズデポ」および「物理的処理(2)」のそれぞれの被膜の剥
離面積率は、0%以上20%未満の範囲に含まれる。
The present inventor has determined that the adhesion strength of the coating is “excellent (◯): OK” when the peeled area ratio of the coating is included in the range of 0% or more and less than 10%. The present inventor has determined that the adhesion strength of the coating is “good (Δ): OK” when the peeled area ratio of the coating is within the range of 10% or more and less than 20%.
When the peeled area ratio of the film is 20% or more, the present inventor determines the adhesion strength of the film as “impossible (×):
NG ". According to FIG. 21 (a) and FIG. 21 (b), “chemical treatment (1)”,
The peeling area ratio of each film of “chemical treatment (2)”, “as-depot” and “physical treatment (2)” is included in the range of 0% or more and less than 20%.

なお、「溶射」については、溶射膜の表面の凹凸が他の表面処理と比較して激しく、溶
射膜の表面に亀裂が発生していた。また、溶射膜の表面において、多数の剥離箇所が存在
した。そのため、「溶射」についての被膜の剥離面積率は、測定不能であった。
As for “thermal spraying”, the surface irregularity of the sprayed film was intense compared to other surface treatments, and cracks were generated on the surface of the sprayed film. In addition, a large number of peeling portions existed on the surface of the sprayed film. Therefore, the peeled area ratio of the coating for “thermal spraying” was not measurable.

図22は、面解析におけるカットオフを説明するグラフ図である。
図22(a)は、カットオフを2.5μmに設定したときのグラフ図である。図22(
b)は、カットオフを0.8μmに設定したときのグラフ図である。
FIG. 22 is a graph for explaining the cut-off in the surface analysis.
FIG. 22A is a graph when the cutoff is set to 2.5 μm. FIG.
b) is a graph when the cut-off is set to 0.8 μm.

図22(a)および図22(b)のそれぞれには、表面の断面形状を表す「断面曲線」
と、第1の凹凸構造125を表す「うねり曲線」と、第2の凹凸構造126を表す「粗さ
曲線」と、が表されている。図4(a)〜図4(f)に関して前述したように、第1の凹
凸構造125は、第2の凹凸構造126と比較して大きなうねりを有する。第2の凹凸構
造126は、第1の凹凸構造125と比較して細かい凹凸の粗さを有する。
Each of FIG. 22 (a) and FIG. 22 (b) has a “cross-section curve” representing the cross-sectional shape of the surface.
In addition, a “waviness curve” representing the first uneven structure 125 and a “roughness curve” representing the second uneven structure 126 are represented. As described above with reference to FIGS. 4A to 4F, the first concavo-convex structure 125 has a large swell compared to the second concavo-convex structure 126. The second concavo-convex structure 126 has fine concavo-convex roughness as compared with the first concavo-convex structure 125.

図22(a)に表したように、カットオフを2.5μmに設定した場合には、第2の凹
凸構造126による粗さ曲線が第1の凹凸構造125によるうねり曲線と重複する範囲が
存在する。
As shown in FIG. 22A, when the cut-off is set to 2.5 μm, there is a range in which the roughness curve by the second uneven structure 126 overlaps with the undulation curve by the first uneven structure 125. To do.

これに対して、図22(b)に表したように、カットオフを0.8μmに設定すると、
カットオフを2.5μmに設定した場合と比較して、第1の凹凸構造125によるうねり
曲線が断面曲線と類似した傾向を示す。一方で、第2の凹凸構造126による粗さ曲線が
第1の凹凸構造125によるうねり曲線と重複する範囲は、カットオフ2.5μmに設定
した場合と比較して、狭くなる。
On the other hand, as shown in FIG. 22B, when the cutoff is set to 0.8 μm,
Compared with the case where the cut-off is set to 2.5 μm, the waviness curve by the first uneven structure 125 shows a tendency similar to the cross-sectional curve. On the other hand, the range in which the roughness curve formed by the second concavo-convex structure 126 overlaps with the undulation curve formed by the first concavo-convex structure 125 is narrower than when the cutoff is set to 2.5 μm.

これにより、面解析においてカットオフを0.8μmに設定することで、第1の凹凸構
造125による「うねり」と、第2の凹凸構造126による「粗さ」と、をより明確に分
離できることが確認された。つまり、面解析においてカットオフを0.8μmに設定する
ことで、第1の凹凸構造125と第2の凹凸構造126とをより明確に区別することがで
きる。
Thereby, by setting the cut-off to 0.8 μm in the surface analysis, it is possible to more clearly separate the “waviness” due to the first uneven structure 125 and the “roughness” due to the second uneven structure 126. confirmed. That is, by setting the cut-off to 0.8 μm in the surface analysis, the first concavo-convex structure 125 and the second concavo-convex structure 126 can be more clearly distinguished.

図23は、層状構造物の表面の算術平均を表すグラフ図である。
本発明者は、カットオフを0.8μmに設定し、レーザ顕微鏡を用いて層状構造物の表
面の算術平均Saを調べた。その結果は、図23(a)および図23(b)に表した通り
である。
FIG. 23 is a graph showing the arithmetic mean of the surface of the layered structure.
The inventor set the cut-off to 0.8 μm, and examined the arithmetic average Sa of the surface of the layered structure using a laser microscope. The results are as shown in FIGS. 23 (a) and 23 (b).

図23(a)は、第1の凹凸構造125の算術平均を表すグラフ図である。図23(b
)は、第2の凹凸構造126の算術平均を表すグラフ図である。図23(a)および図2
3(b)に表したグラフ図の横軸は、耐プラズマ性部材120の表面に形成された層状構
造物の形態の別を表す。図23(a)および図23(b)に表したグラフ図の横軸は、図
8に表したグラフ図の横軸と同様である。図23(a)および図23(b)に表したグラ
フ図の縦軸は、算術平均Sa(μm)を表す。
FIG. 23A is a graph showing the arithmetic average of the first concavo-convex structure 125. FIG.
) Is a graph showing the arithmetic mean of the second concavo-convex structure 126. FIG. 23 (a) and FIG.
The horizontal axis of the graph shown in FIG. 3B represents another form of the layered structure formed on the surface of the plasma-resistant member 120. The horizontal axis of the graphs shown in FIGS. 23A and 23B is the same as the horizontal axis of the graph shown in FIG. The vertical axis of the graphs shown in FIGS. 23A and 23B represents the arithmetic mean Sa (μm).

図23(b)に表したグラフ図によれば、「化学的処理(1)」、「化学的処理(2)
」、「化学的処理(3)」、「アズデポ」、「物理的処理(1)」および「物理的処理(
2)」のそれぞれの第2の凹凸構造126の算術平均Saは、0.010μm以上0.0
35μm以下の範囲に含まれる。
According to the graph shown in FIG. 23B, “chemical treatment (1)”, “chemical treatment (2)”.
"," Chemical treatment (3) "," Azdepo "," Physical treatment (1) "and" Physical treatment (
2) ”has an arithmetic average Sa of each second concavo-convex structure 126 of 0.010 μm or more and 0.0
It is included in the range of 35 μm or less.

図24は、層状構造物の表面のコア部の実体体積を表すグラフ図である。
本発明者は、カットオフを0.8μに設定し、層状構造物の表面のコア部の実体体積V
mcを負荷曲線から求めた。その結果は、図24(a)および図24(b)に表した通り
である。
FIG. 24 is a graph showing the actual volume of the core portion on the surface of the layered structure.
The inventor sets the cut-off to 0.8 μm, and the substantial volume V of the core portion on the surface of the layered structure.
mc was determined from the load curve. The results are as shown in FIGS. 24 (a) and 24 (b).

図24(a)は、第1の凹凸構造125のコア部の実体体積を表すグラフ図である。図
24(b)は、第2の凹凸構造126のコア部の実体体積を表すグラフ図である。図24
(a)および図24(b)に表したグラフ図の横軸は、耐プラズマ性部材120の表面に
形成された層状構造物の形態の別を表す。図24(a)および図24(b)に表したグラ
フ図の横軸は、図8に表したグラフ図の横軸と同様である。図24(a)および図24(
b)に表したグラフ図の縦軸は、負荷曲線から求めたコア部の実体体積Vmc(μm3/
μm2)を表す。
FIG. 24A is a graph showing the actual volume of the core portion of the first concavo-convex structure 125. FIG. 24B is a graph showing the actual volume of the core portion of the second concavo-convex structure 126. FIG.
The horizontal axis of the graph shown to (a) and FIG.24 (b) represents another of the form of the layered structure formed in the surface of the plasma-resistant member 120. FIG. The horizontal axis of the graphs shown in FIGS. 24A and 24B is the same as the horizontal axis of the graph shown in FIG. 24 (a) and 24 (
The vertical axis of the graph shown in b) represents the core volume Vmc (μm3 / μm) obtained from the load curve.
μm2).

図24(b)に表したグラフ図によれば、「化学的処理(1)」、「化学的処理(2)
」、「化学的処理(3)」、「アズデポ」、「物理的処理(1)」および「物理的処理(
2)」のそれぞれの第2の凹凸構造126のコア部の実体体積Vmcは、0.01μm3
/μm2以上0.035μm3/μm2以下の範囲に含まれる。
According to the graph shown in FIG. 24B, “chemical treatment (1)”, “chemical treatment (2)”.
"," Chemical treatment (3) "," Azdepo "," Physical treatment (1) "and" Physical treatment (
2) ”, the substantial volume Vmc of the core portion of each second concavo-convex structure 126 is 0.01 μm 3.
/ Μm 2 or more and 0.035 μm 3 / μm 2 or less.

図25は、層状構造物の表面のコア部の中空体積を表すグラフ図である。
本発明者は、カットオフを0.8μmに設定し、層状構造物の表面のコア部の中空体積
Vvcを負荷曲線から求めた。その結果は、図25(a)および図25(b)に表した通
りである。
FIG. 25 is a graph showing the hollow volume of the core portion on the surface of the layered structure.
The inventor set the cut-off to 0.8 μm, and obtained the hollow volume Vvc of the core portion on the surface of the layered structure from the load curve. The results are as shown in FIGS. 25 (a) and 25 (b).

図25(a)は、第1の凹凸構造125のコア部の中空体積を表すグラフ図である。図
25(b)は、第2の凹凸構造126のコア部の中空体積を表すグラフ図である。図25
(a)および図25(b)に表したグラフ図の横軸は、耐プラズマ性部材120の表面に
形成された層状構造物の形態の別を表す。図25(a)および図25(b)に表したグラ
フ図の横軸は、図8に表したグラフ図の横軸と同様である。図25(a)および図25(
b)に表したグラフ図の縦軸は、負荷曲線から求めたコア部の中空体積Vvc(μm3/
μm2)を表す。
FIG. 25A is a graph showing the hollow volume of the core portion of the first concavo-convex structure 125. FIG. 25B is a graph showing the hollow volume of the core portion of the second concavo-convex structure 126. FIG.
The horizontal axis of the graph shown to (a) and FIG.25 (b) represents another of the form of the layered structure formed in the surface of the plasma-resistant member 120. FIG. The horizontal axis of the graphs shown in FIGS. 25A and 25B is the same as the horizontal axis of the graph shown in FIG. FIG. 25A and FIG.
The vertical axis of the graph shown in b) indicates the hollow volume Vvc (μm3 / μm) of the core obtained from the load curve.
μm2).

図25(b)によれば、「化学的処理(1)」、「化学的処理(2)」、「化学的処理
(3)」、「アズデポ」、「物理的処理(1)」および「物理的処理(2)」のそれぞれ
の第2の凹凸構造126のコア部の中空体積Vvcは、0.012μm3/μm2以上0
.05μm3/μm2以下の範囲に含まれる。
According to FIG. 25 (b), “Chemical treatment (1)”, “Chemical treatment (2)”, “Chemical treatment (3)”, “Azdepo”, “Physical treatment (1)” and “ The hollow volume Vvc of the core portion of each second concavo-convex structure 126 in the “physical treatment (2)” is 0.012 μm 3 / μm 2 or more and 0
. It is included in the range of 05 μm 3 / μm 2 or less.

図26は、層状構造物の表面における界面の展開面積率を表すグラフ図である。
本発明者は、カットオフを0.8μmに設定し、層状構造物の表面における界面の展開
面積率Sdrを求めた。その結果は、図26(a)および図26(b)に表した通りであ
る。
FIG. 26 is a graph showing the developed area ratio of the interface on the surface of the layered structure.
The inventor set the cut-off to 0.8 μm and obtained the developed area ratio Sdr of the interface on the surface of the layered structure. The results are as shown in FIGS. 26 (a) and 26 (b).

図26(a)は、第1の凹凸構造125の界面の展開面積率を表すグラフ図である。図
26(b)は、第2の凹凸構造126の界面の展開面積率を表すグラフ図である。図26
(a)および図26(b)に表したグラフ図の横軸は、耐プラズマ性部材120の表面に
形成された層状構造物の形態の別を表す。図26(a)および図26(b)に表したグラ
フ図の横軸は、図8に表したグラフ図の横軸と同様である。図26(a)および図26(
b)に表したグラフ図の縦軸は、界面の展開面積率Sdrを表す。
FIG. 26A is a graph showing the developed area ratio of the interface of the first concavo-convex structure 125. FIG. 26B is a graph showing the developed area ratio of the interface of the second concavo-convex structure 126. FIG.
The horizontal axis of the graph shown to (a) and FIG.26 (b) represents another of the form of the layered structure formed in the surface of the plasma-resistant member 120. FIG. The horizontal axis of the graphs shown in FIGS. 26A and 26B is the same as the horizontal axis of the graph shown in FIG. 26 (a) and 26 (
The vertical axis of the graph shown in b) represents the developed area ratio Sdr of the interface.

図26(b)によれば、「化学的処理(1)」、「化学的処理(2)」、「化学的処理
(3)」、「アズデポ」、「物理的処理(1)」および「物理的処理(2)」のそれぞれ
の第2の凹凸構造126の界面の展開面積率Sdrは、1以上17以下の範囲に含まれる
According to FIG. 26 (b), “chemical treatment (1)”, “chemical treatment (2)”, “chemical treatment (3)”, “as depot”, “physical treatment (1)” and “ The developed area ratio Sdr of the interface of each second concavo-convex structure 126 of “physical treatment (2)” is included in the range of 1 to 17.

図27は、層状構造物の表面における二乗平均平方根傾斜を表すグラフ図である。
本発明者は、カットオフを0.8μmに設定し、層状構造物の表面における二乗平均平
方根傾斜SΔqを求めた。その結果は、図27(a)および図27(b)に表した通りで
ある。
FIG. 27 is a graph showing the root mean square slope on the surface of the layered structure.
The inventor determined the root mean square slope SΔq on the surface of the layered structure with the cutoff set at 0.8 μm. The results are as shown in FIGS. 27 (a) and 27 (b).

図27(a)は、第1の凹凸構造125の二乗平均平方根傾斜を表すグラフ図である。
図27(b)は、第2の凹凸構造126の二乗平均平方根傾斜を表すグラフ図である。図
27(a)および図27(b)に表したグラフ図の横軸は、耐プラズマ性部材120の表
面に形成された層状構造物の形態の別を表す。図27(a)および図27(b)に表した
グラフ図の横軸は、図8に表したグラフ図の横軸と同様である。図27(a)および図2
7(b)に表したグラフ図の縦軸は、二乗平均平方根傾斜SΔqを表す。
FIG. 27A is a graph showing the root mean square slope of the first concavo-convex structure 125.
FIG. 27B is a graph showing the root mean square slope of the second concavo-convex structure 126. The horizontal axes of the graphs shown in FIG. 27A and FIG. 27B represent different types of layered structures formed on the surface of the plasma-resistant member 120. The horizontal axis of the graphs shown in FIGS. 27A and 27B is the same as the horizontal axis of the graph shown in FIG. FIG. 27 (a) and FIG.
The vertical axis of the graph shown in FIG. 7B represents the root mean square slope SΔq.

二乗平均平方根傾斜SΔdは、サンプリング面での二次元の二乗平均傾斜角Δqを表す
。あらゆる点において、表面傾斜は、次式で表される。
The root mean square slope SΔd represents a two-dimensional mean square slope angle Δq on the sampling surface. At every point, the surface slope is expressed as:

したがって、二乗平均平方根傾斜SΔqは、次式で表される。
Therefore, the root mean square slope SΔq is expressed by the following equation.

図27(b)によれば、「化学的処理(1)」、「化学的処理(2)」、「化学的処理
(3)」、「アズデポ」、「物理的処理(1)」および「物理的処理(2)」のそれぞれ
の第2の凹凸構造126の二乗平均平方根傾斜SΔqは、0.15以上0.6以下の範囲
に含まれる。
According to FIG. 27 (b), “chemical treatment (1)”, “chemical treatment (2)”, “chemical treatment (3)”, “as depot”, “physical treatment (1)” and “ The root mean square slope SΔq of each second concavo-convex structure 126 in the “physical treatment (2)” is included in the range of 0.15 to 0.6.

図28は、プレコート膜の密着強度の測定結果の一例を例示する表である。
本発明者は、カットオフを0.8μmに設定し、図17〜図20に関して前述した測定
方法により、被膜(本具体例ではSiO2の膜)の剥離面積率(%)を算出した。被膜の
剥離面積率および被膜の密着強度の評価は、図28に表した通りである。被膜の密着強度
の評価の判断基準は、図21に関して前述した通りである。
FIG. 28 is a table illustrating an example of the measurement result of the adhesion strength of the precoat film.
The inventor calculated the peeled area ratio (%) of the coating film (in this specific example, SiO 2 film) by the measurement method described above with reference to FIGS. 17 to 20 with the cutoff set at 0.8 μm. The evaluation of the peeled area ratio of the film and the adhesion strength of the film is as shown in FIG. The criteria for evaluating the adhesion strength of the coating are as described above with reference to FIG.

図28によれば、「化学的処理(1)」、「化学的処理(2)」、「アズデポ」および
「物理的処理(2)」のそれぞれの被膜の剥離面積率は、0%以上20%未満の範囲に含
まれる。
なお、「溶射」については、図21に関して前述した理由により、測定不能であった。
According to FIG. 28, the peeling area ratio of each film of “chemical treatment (1)”, “chemical treatment (2)”, “as-depot” and “physical treatment (2)” is 0% or more and 20 It is included in the range of less than%.
Note that “thermal spraying” could not be measured for the reason described above with reference to FIG.

次に、エアロゾルデポジション法についてさらに説明する。
図29は、本実施形態の層状構造物の内部を撮影した写真図である。
図30は、層状構造物の形成方法の違いにより平均結晶粒子サイズを比較した表である
Next, the aerosol deposition method will be further described.
FIG. 29 is a photograph of the inside of the layered structure of the present embodiment taken.
FIG. 30 is a table comparing the average crystal grain sizes according to the difference in the formation method of the layered structure.

図1に関して前述したように、層状構造物123は、エアロゾルデポジション法により
形成されている。エアロゾルデポジション法によれば、特に加熱手段などを必要とせず、
常温で層状構造物123が形成が可能である。そのため、層状構造物123(123a)
と基材121との間の界面、あるいは層状構造物123(123a)の内部には、粒界層
が存在しない。
As described above with reference to FIG. 1, the layered structure 123 is formed by the aerosol deposition method. According to the aerosol deposition method, no heating means is required,
The layered structure 123 can be formed at room temperature. Therefore, the layered structure 123 (123a)
There is no grain boundary layer at the interface between the substrate 121 and the substrate 121 or inside the layered structure 123 (123a).

図29は、TEMにより撮影した写真図である。図29に表した写真図では、イットリ
ア多結晶体の層状構造物123が石英の基材121の表面にエアロゾルデポジション法に
より形成されている。図29に表した写真図によれば、層状構造物123(123a)と
基材121との間の界面、あるいは層状構造物123(123a)の内部には、粒界層は
存在しなかった。また、アモルファス相や異相は、誘起されていなかった。
これによれば、粒界層の有無は、層状構造物123がエアロゾルデポジション法により
形成されたものであるか否かの判断材料の1つとなり得る。
FIG. 29 is a photograph taken by a TEM. In the photographic diagram shown in FIG. 29, a layered structure 123 of yttria polycrystal is formed on the surface of a quartz substrate 121 by an aerosol deposition method. According to the photographic diagram shown in FIG. 29, there was no grain boundary layer at the interface between the layered structure 123 (123a) and the base material 121 or inside the layered structure 123 (123a). Moreover, an amorphous phase or a heterogeneous phase was not induced.
According to this, the presence / absence of the grain boundary layer can be one of the materials for determining whether or not the layered structure 123 is formed by the aerosol deposition method.

また、エアロゾルデポジション法(AD法)では、加熱プロセスがなく、微粒子が変形
あるいは破砕される。そのため、エアロゾルデポジション法によって形成される複合構造
物において、結晶性の脆性材料微粒子を原料として用いる場合、複合構造物の層状構造物
123の部分の結晶粒子サイズは、原料微粒子サイズ、焼結体の結晶粒子サイズおよび溶
射膜の結晶粒子サイズに比べて小さい。
In the aerosol deposition method (AD method), there is no heating process, and the fine particles are deformed or crushed. Therefore, in the composite structure formed by the aerosol deposition method, when crystalline brittle material fine particles are used as a raw material, the crystal particle size of the layered structure 123 portion of the composite structure is the raw material fine particle size, sintered body The crystal grain size is smaller than the crystal grain size of the sprayed film.

図29に表した写真図にように、イットリア多結晶体の結晶粒子サイズは、約15〜2
0nm程度であった。また、図30に表した比較表のように、エアロゾルデポジション法
(AD法)により形成されたイットリア多結晶体の平均結晶粒子サイズは、XRD(X-ra
y Diffraction:X線回折)分析により算出すると19nmであった。一方で、イットリ
ア焼結体の平均結晶粒子サイズは、218nmであった。イットリア溶射膜の平均結晶粒
子サイズは、71nmであった。つまり、エアロゾルデポジション法により形成されたイ
ットリア多結晶体の平均結晶粒子サイズは、約15〜20nm程度であり、イットリア焼
結体の平均結晶粒子サイズおよびイットリア溶射膜の平均結晶粒子サイズよりも小さい。
これによれば、平均結晶粒子サイズは、層状構造物123がエアロゾルデポジション法
により形成されたものであるか否かの判断材料の1つとなり得る。
本実施形態においては、平均結晶粒子の径は、通常5ナノメートル(nm)以上、50
ナノメートル(nm)以下である。また、平均結晶粒子の径は30ナノメートル(nm)
以下であることがより好ましい。
As shown in the photograph shown in FIG. 29, the crystal grain size of the yttria polycrystal is about 15-2.
It was about 0 nm. Further, as shown in the comparison table shown in FIG. 30, the average crystal grain size of the yttria polycrystal formed by the aerosol deposition method (AD method) is XRD (X-ra
It was 19 nm as calculated by y Diffraction (X-ray diffraction) analysis. On the other hand, the average crystal grain size of the yttria sintered body was 218 nm. The average crystal grain size of the yttria sprayed film was 71 nm. That is, the average crystal particle size of the yttria polycrystal formed by the aerosol deposition method is about 15 to 20 nm, which is smaller than the average crystal particle size of the yttria sintered body and the average crystal particle size of the yttria sprayed film. .
According to this, the average crystal particle size can be one of the materials for determining whether or not the layered structure 123 is formed by the aerosol deposition method.
In the present embodiment, the average crystal particle diameter is usually 5 nanometers (nm) or more, 50
Nanometer (nm) or less. The average crystal particle diameter is 30 nanometers (nm).
The following is more preferable.

図31は、エアロゾルデポジション法により形成された層状構造物についてのXRD測
定の結果の一例を例示するグラフ図である。
エアロゾルデポジション法によって形成される複合構造物において、結晶性の脆性材料
微粒子を原料として用いる場合、結晶の配向性はない。これに対して、CVD(Chemical
Vapor Deposition:化学気相成長)法などによって形成される複合構造物においては、
結晶性の脆性材料微粒子を原料として用いる場合、結晶の配向性がある。
FIG. 31 is a graph illustrating an example of a result of XRD measurement for a layered structure formed by the aerosol deposition method.
In the composite structure formed by the aerosol deposition method, when crystalline brittle material fine particles are used as a raw material, there is no crystal orientation. In contrast, CVD (Chemical
In composite structures formed by Vapor Deposition (chemical vapor deposition) method,
When crystalline brittle material fine particles are used as a raw material, there is crystal orientation.

図31に表したグラフ図のように、エアロゾルデポジション法により形成された層状構
造物123の結晶構造は、立方晶と単斜晶とを含む混晶構造である。エアロゾルデポジシ
ョン法により形成された層状構造物123の結晶は、配向性を有していない。
これによれば、結晶の配向性の有無は、層状構造物123がエアロゾルデポジション法
により形成されたものであるか否かの判断材料の1つとなり得る。
As shown in the graph of FIG. 31, the crystal structure of the layered structure 123 formed by the aerosol deposition method is a mixed crystal structure including cubic crystals and monoclinic crystals. The crystal of the layered structure 123 formed by the aerosol deposition method has no orientation.
According to this, the presence or absence of crystal orientation can be one of the materials for determining whether or not the layered structure 123 is formed by the aerosol deposition method.

図32は、本実施形態の層状構造物の他の内部を撮影した写真図である。
図32は、TEMにより撮影した写真図である。図32に表した写真図では、イットリ
ア多結晶体の層状構造物123が石英の基材121の表面にエアロゾルデポジション法に
より形成されている。層状構造物123の部分には、基材121の表面に食い込むアンカ
ー層128が形成されている。このアンカー層128が形成されている層状構造物123
は、基材121に対して極めて高い強度で強固に付着して形成される。
FIG. 32 is a photographic view of the other interior of the layered structure of the present embodiment.
FIG. 32 is a photograph taken by TEM. In the photograph shown in FIG. 32, a layered structure 123 of yttria polycrystal is formed on the surface of a quartz substrate 121 by an aerosol deposition method. An anchor layer 128 that bites into the surface of the substrate 121 is formed in the layered structure 123. Layered structure 123 in which this anchor layer 128 is formed
Is firmly attached to the substrate 121 with extremely high strength.

以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定さ
れるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、
本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、半導体製造装置1
00などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などや耐プラズマ性部材120および
静電チャック160の設置形態などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更
することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わ
せることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包
含される。
The embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to these descriptions. Regarding the above-described embodiments, those appropriately modified by those skilled in the art
As long as the features of the present invention are provided, they are included in the scope of the present invention. For example, the semiconductor manufacturing apparatus 1
The shape, size, material, arrangement, etc. of each element included in 00 and the like, the installation form of the plasma-resistant member 120 and the electrostatic chuck 160 are not limited to those illustrated, and can be appropriately changed.
Moreover, each element with which each embodiment mentioned above is provided can be combined as long as technically possible, and the combination of these is also included in the scope of the present invention as long as it includes the features of the present invention.

100 半導体製造装置、 110 チャンバー、 120 耐プラズマ性部材、 12
1 基材、 123、123a、123b、123c 層状構造物、 125 第1の凹凸
構造、 126 第2の凹凸構造、 128 アンカー層、 160 静電チャック、 1
91 領域、 193 突起(あるいは穴)、 210 ウェーハ、 221 パーティクル
、 251 圧子、 141 スクラッチ痕、 143 剥離領域、 145 OHPシート
100 semiconductor manufacturing apparatus, 110 chamber, 120 plasma-resistant member, 12
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material, 123, 123a, 123b, 123c Layered structure, 125 1st uneven structure, 126 2nd uneven structure, 128 Anchor layer, 160 Electrostatic chuck, 1
91 area, 193 protrusion (or hole), 210 wafer, 221 particle, 251 indenter, 141 scratch mark, 143 peeling area, 145 OHP sheet

第1の発明は、基材と、前記基材の表面に形成されイットリア多結晶体を含み耐プラズマ性を有する層状構造物と、を備え、前記層状構造物は、第1の凹凸構造と、前記層状構 造物の表面の全体において前記第1の凹凸構造に重畳して形成され前記第1の凹凸構造よりも微細な凹凸を有する第2の凹凸構造と、を有し、前記層状構造物の表面の算術平均S aは、0.025μm以上であることを特徴とする耐プラズマ性部材である。1st invention is equipped with the base material and the layered structure which is formed in the surface of the said base material and has yttria polycrystal, and has plasma resistance, The said layered structure is the 1st uneven structure, have a, a second concavo-convex structure having a fine irregularities than the first formed by superimposing the embossed surface of the first relief structure in the entire surface of the layered structure creation, of the layered structure The arithmetic average surface Sa of the surface is a plasma resistant member characterized by being 0.025 μm or more .

Claims (9)

基材と、
前記基材の表面に形成されイットリア多結晶体を含み耐プラズマ性を有する層状構造物
と、
を備え、
前記層状構造物は、
第1の凹凸構造と、
前記第1の凹凸構造に重畳して形成され前記第1の凹凸構造よりも微細な凹凸を有す
る第2の凹凸構造と、
を有することを特徴とする耐プラズマ性部材。
A substrate;
A layered structure formed on the surface of the substrate and containing yttria polycrystals and having plasma resistance;
With
The layered structure is
A first uneven structure;
A second concavo-convex structure formed to overlap the first concavo-convex structure and having finer concavo-convex structure than the first concavo-convex structure;
A plasma-resistant member characterized by comprising:
前記第1の凹凸構造は、前記層状構造物の表面の一部に形成され結晶粒子の集団が脱落
した空隙を有し、
前記第2の凹凸構造は、前記層状構造物の表面の全体に形成され前記結晶粒子の大きさ
の微細な凹凸を有することを特徴とする請求項1記載の耐プラズマ性部材。
The first concavo-convex structure has a void formed in a part of the surface of the layered structure and a group of crystal grains dropped off,
2. The plasma-resistant member according to claim 1, wherein the second concavo-convex structure is formed on the entire surface of the layered structure and has fine concavo-convex portions having a size of the crystal particles.
前記層状構造物の表面の算術平均Saは、0.025μm以上0.075μm以下であ
り、
前記層状構造物の表面の負荷曲線から求められるコア部の実体体積Vmcは、0.03
μm3/μm2以上0.08μm3/μm2以下であり、
前記層状構造物の表面の負荷曲線から求められるコア部の中空体積Vvcは、0.03
μm3/μm2以上0.1μm3/μm2以下であり、
前記層状構造物の表面の界面の展開面積率Sdrは、3以上28以下であることを特徴
とする請求項1または2に記載の耐プラズマ性部材。
The arithmetic mean Sa of the surface of the layered structure is 0.025 μm or more and 0.075 μm or less,
The substantial volume Vmc of the core portion determined from the load curve on the surface of the layered structure is 0.03.
μm3 / μm2 or more and 0.08 μm3 / μm2 or less,
The hollow volume Vvc of the core portion determined from the load curve on the surface of the layered structure is 0.03.
It is not less than μm3 / μm2 and not more than 0.1 μm3 / μm2,
3. The plasma-resistant member according to claim 1, wherein a development area ratio Sdr at an interface of the surface of the layered structure is 3 or more and 28 or less.
前記第1の凹凸構造および前記第2の凹凸構造は、化学的処理が施されることにより形
成されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の耐プラズマ性部材。
The plasma-resistant member according to any one of claims 1 to 3, wherein the first concavo-convex structure and the second concavo-convex structure are formed by chemical treatment.
基材と、
前記基材の表面に形成されイットリア多結晶体を含み耐プラズマ性を有する層状構造物
と、
を備え、
面解析におけるカットオフが0.8μmである場合において、
前記層状構造物の表面の算術平均Saは、0.010μm以上0.035μm以下であ
り、
前記層状構造物の表面の負荷曲線から求められるコア部の実体体積Vmcは、0.01
μm3/μm2以上0.035μm3/μm2以下であり、
前記層状構造物の表面の負荷曲線から求められるコア部の中空体積Vvcは、0.01
2μm3/μm2以上0.05μm3/μm2以下であり、
前記層状構造物の表面の界面の展開面積率Sdrは、1以上17以下であり、
前記層状構造物の表面の二乗平均平方根傾斜SΔqは、0.15以上0.6以下である
ことを特徴とする耐プラズマ性部材。
A substrate;
A layered structure formed on the surface of the substrate and containing yttria polycrystals and having plasma resistance;
With
When the cut-off in the surface analysis is 0.8 μm,
The arithmetic mean Sa of the surface of the layered structure is 0.010 μm or more and 0.035 μm or less,
The substantial volume Vmc of the core portion obtained from the load curve on the surface of the layered structure is 0.01.
μm3 / μm2 or more and 0.035 μm3 / μm2 or less,
The hollow volume Vvc of the core portion obtained from the load curve on the surface of the layered structure is 0.01.
2 μm 3 / μm 2 or more and 0.05 μm 3 / μm 2 or less,
The development area ratio Sdr of the interface of the surface of the layered structure is 1 or more and 17 or less,
The root mean square slope SΔq of the surface of the layered structure is 0.15 or more and 0.6 or less.
前記層状構造物は、前記イットリア多結晶体の粗密構造を有することを特徴とする請求
項1〜5のいずれか1つに記載の耐プラズマ性部材。
The plasma-resistant member according to any one of claims 1 to 5, wherein the layered structure has a dense structure of the yttria polycrystal.
前記粗密構造のうちの粗の部分は、前記層状構造物の表面の層から前記表面の層よりも
深い層へ向かうと小さくなることを特徴とする請求項6記載の耐プラズマ性部材。
7. The plasma-resistant member according to claim 6, wherein a rough portion of the dense structure becomes smaller when going from a surface layer of the layered structure to a deeper layer than the surface layer.
前記粗密構造は、密の部分の中に密度が前記密の部分の密度よりも小さい粗の部分が三
次元的に分布したことを特徴とする請求項6記載の耐プラズマ性部材。
The plasma-resistant member according to claim 6, wherein in the dense structure, coarse portions having a density smaller than that of the dense portion are three-dimensionally distributed in the dense portion.
前記層状構造物は、エアロゾルデポジション法により形成されたことを特徴とする請求
項1〜8のいずれか1つに記載の耐プラズマ性部材。
The plasma-resistant member according to any one of claims 1 to 8, wherein the layered structure is formed by an aerosol deposition method.
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