JP5545792B2 - Corrosion resistant material - Google Patents

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Description

本発明は、ハロゲン系腐食ガスまたはハロゲン系ガスプラズマ等の環境で使用される耐食性部材に関する。   The present invention relates to a corrosion-resistant member used in an environment such as a halogen-based corrosive gas or a halogen-based gas plasma.

半導体製造装置内やフラットパネルディスプレイ製造装置内では、ハロゲン系腐食ガスまたはハロゲン系ガスプラズマ等の環境で製造が行われるため、耐食性を持った部材が使用される。近年では、希土類化合物の耐食性が確認され、その中でも特に、酸化イットリウムが注目されている。そして、基材表面に酸化イットリウムを含む耐食性皮膜を施した部材が提案されている。(例えば特許文献1参照)
特開2001−164354号公報
In a semiconductor manufacturing apparatus or a flat panel display manufacturing apparatus, since manufacturing is performed in an environment such as a halogen-based corrosive gas or a halogen-based gas plasma, a member having corrosion resistance is used. In recent years, the corrosion resistance of rare earth compounds has been confirmed, and among them, yttrium oxide has attracted attention. And the member which gave the corrosion-resistant film | membrane which contains a yttrium oxide on the base-material surface is proposed. (For example, see Patent Document 1)
JP 2001-164354 A

しかし、デバイスの高精度化のためには、半導体製造装置やフラットパネルディスプレイ製造装置等の内部で使用される部材に対して、さらに低パーティクル性が必要となる。   However, in order to increase the accuracy of the device, it is necessary to have a lower particle property with respect to members used inside a semiconductor manufacturing apparatus, a flat panel display manufacturing apparatus or the like.

本発明では、このような事情を鑑みてなされたものであり、ハロゲン系腐食ガスおよびハロゲン系ガスプラズマ等の環境での使用により発生するパーティクルを低減する耐食性部材を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a corrosion-resistant member that reduces particles generated by use in an environment such as a halogen-based corrosive gas and a halogen-based gas plasma.

上記の目的を達成するため、本発明にかかる耐食性部材は、例えば以下の構成を備える。
すなわち、基材と、前記基材上にゾルゲル法によって形成された酸化ガドリニウムゾルゲル膜と、前記酸化ガドリニウムゾルゲル膜上に溶射法によって形成された溶射皮膜とを備え、前記溶射皮膜は、イットリウムおよびガドリニウムのいずれかを含む酸化物からなり、前記酸化ガドリニウムゾルゲル膜は、0.05μm以上10μm以下の厚さで、300度C以上1200度C以下で熱処理することを特徴とする耐食性部材とする。
In order to achieve the above object, a corrosion-resistant member according to the present invention has, for example, the following configuration.
That is, a base material, a gadolinium oxide sol-gel film formed on the base material by a sol-gel method, and a thermal spray coating formed on the gadolinium oxide sol-gel film by a thermal spray method, the thermal spray coating is made of yttrium and gadolinium. The gadolinium oxide sol-gel film is made of an oxide containing any of the above, and has a thickness of 0.05 μm or more and 10 μm or less, and is heat-treated at 300 ° C. or more and 1200 ° C. or less to provide a corrosion-resistant member.

また例えば、耐食性部材は、半導体製造装置内やフラットパネルディスプレイ製造装置内または太陽電池製造装置内で使用されることを特徴としている。あるいは、静電チャック、ヒータ、ガス分散プレート、バッフルプレート、バッフルリング、シャワープレート、ならびにチャンバー、ベルジャー、ドームおよびそれらの内壁材、ならびに高周波透過窓、赤外線透過窓、監視窓、サセプター、クランプリング、フォーカスリング、シャドーリング、絶縁リング、ダミーウエハー、半導体ウエハーを支持するためのリフトピン、ベローズカバー、クーリングプレート、上部電極、下部電極のいずれかであることを特徴としている。   In addition, for example, the corrosion-resistant member is used in a semiconductor manufacturing apparatus, a flat panel display manufacturing apparatus, or a solar cell manufacturing apparatus. Or electrostatic chuck, heater, gas dispersion plate, baffle plate, baffle ring, shower plate, and chamber, bell jar, dome and their inner wall materials, and high-frequency transmission window, infrared transmission window, monitoring window, susceptor, clamp ring, It is a focus ring, a shadow ring, an insulating ring, a dummy wafer, a lift pin for supporting a semiconductor wafer, a bellows cover, a cooling plate, an upper electrode, or a lower electrode.

本発明によれば、ハロゲン系腐食ガスおよびハロゲン系ガスプラズマ等の環境での使用により発生するパーティクルをさらに低減させる耐食性部材を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the corrosion-resistant member which further reduces the particle | grains which generate | occur | produce by use in environments, such as halogen-type corrosive gas and halogen-type gas plasma, can be provided.

本願発明者らは、鋭意検討した結果、酸化ガドリニウムゾルゲル膜はハロゲン系腐食ガスまたはハロゲン系ガスプラズマに曝されたときに優れた耐食性を発揮し、パーティクルの発生が低減されることを見出した。また、ハロゲン系腐食ガスまたはハロゲン系ガスプラズマに曝されたときにガス遮断性が高いことを見出した。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that a gadolinium oxide sol-gel film exhibits excellent corrosion resistance when exposed to a halogen-based corrosive gas or a halogen-based gas plasma, and the generation of particles is reduced. It has also been found that the gas barrier property is high when exposed to halogen-based corrosive gas or halogen-based gas plasma.

(耐食性部材の構成)
以下、図面を参照して本発明に係る一発明の実施形態を詳細に説明する。
(Configuration of corrosion resistant member)
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本実施の形態例においては、基材の材質は特に限定はしないが、ガラス、石英、アルミニウムやステンレス等の金属、アルミナ等のセラミックス等を用いることができる。また、必要に応じてブラスト処理を施して表面を粗くしても構わない。   In the present embodiment, the material of the substrate is not particularly limited, but glass, quartz, metals such as aluminum and stainless steel, ceramics such as alumina, and the like can be used. Further, if necessary, the surface may be roughened by blasting.

本実施の形態例の酸化ガドリニウムゾルゲル膜の厚さは0.05μm以上10μm以下であることが好ましい。厚さが0.05μm以上では、パーティクル低減の効果が見込める。また、厚さが10μm以下では、基材に対する密着強度を維持することができ、剥離やカケを防止することができる。特に0.05μm以上1μm以下が好ましい。   The thickness of the gadolinium oxide sol-gel film of this embodiment is preferably 0.05 μm or more and 10 μm or less. When the thickness is 0.05 μm or more, the effect of particle reduction can be expected. Moreover, when the thickness is 10 μm or less, the adhesion strength to the substrate can be maintained, and peeling and chipping can be prevented. In particular, it is preferably 0.05 μm or more and 1 μm or less.

本実施の形態例の酸化ガドリニウムゾルゲル膜の成膜方法は特に限定はしないが、スプレー法、ディップ法、インクジェット法等を用いることができる。   The method for forming the gadolinium oxide sol-gel film of this embodiment is not particularly limited, and a spray method, a dip method, an ink jet method, or the like can be used.

本実施の形態例の酸化ガドリニウムゾルゲル膜の焼成温度は300度C以上1200度C以下であることが好ましい。焼成温度が300度C以上では、ガドリニウムの粒子間結合が十分であり、パーティクル低減の効果が見込める。また、焼成温度が1200度C以下では、粒成長を抑制でき、パーティクル低減の効果が見込める。また、焼成温度が1200度C以下とすることにより、内部応力や熱膨張による剥離やクラックを抑制することができる。   The firing temperature of the gadolinium oxide sol-gel film of this embodiment is preferably 300 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower. When the firing temperature is 300 ° C. or higher, the gadolinium interparticle bonding is sufficient, and the effect of particle reduction can be expected. In addition, when the firing temperature is 1200 ° C. or less, grain growth can be suppressed, and the effect of particle reduction can be expected. Moreover, peeling and cracks due to internal stress or thermal expansion can be suppressed by setting the firing temperature to 1200 ° C. or less.

焼成温度が1200度C以下酸化ガドリニウムゾルゲル膜は、20MPa以上の強度で基材に密着して形成されている。酸化ガドリニウムゾルゲル膜と基材との密着強度を20MPa以上にすることで、使用中や洗浄中における酸化ガドリニウムゾルゲル膜の剥離を防止することができる。剥離すると基材の露出部からのパーティクルが発生しやすいがこれを防止できる。   The gadolinium oxide sol-gel film having a firing temperature of 1200 ° C. or less is formed in close contact with the substrate with a strength of 20 MPa or more. By setting the adhesion strength between the gadolinium oxide sol-gel film and the substrate to 20 MPa or more, peeling of the gadolinium oxide sol-gel film during use or during cleaning can be prevented. When peeled off, particles are likely to be generated from the exposed portion of the substrate, but this can be prevented.

本実施の形態例の溶射皮膜の厚さは、50μm以上1000μm以下であることが好ましい。厚さを50μm以上にすることにより、ハロゲン系腐食ガスまたはハロゲン系ガスプラズマに曝された場合でも、耐食性の効果が見込める。また、厚さを1000μm以下にすることにより、基材と溶射皮膜との内部応力や熱膨張による剥離やクラックを抑制することができる。   The thickness of the thermal spray coating of the present embodiment is preferably 50 μm or more and 1000 μm or less. By setting the thickness to 50 μm or more, an effect of corrosion resistance can be expected even when exposed to halogen-based corrosive gas or halogen-based gas plasma. Further, by setting the thickness to 1000 μm or less, it is possible to suppress peeling and cracking due to internal stress and thermal expansion between the base material and the thermal spray coating.

本実施の形態例の溶射皮膜の気孔率は、5パーセント以上15パーセント以下であることが好ましい。気孔率を5パーセント以上にすることにより、溶射皮膜の剥離やクラックを防止することができる。また、気孔率を15パーセント以下にすることにより、十分な強度を維持することができ、カケや剥離等を防止、そして、ハロゲン系腐食ガスおよびハロゲン系ガスプラズマの透過を抑制することができる。 The porosity of the thermal spray coating of the present embodiment is preferably 5% or more and 15% or less. By setting the porosity to 5% or more, it is possible to prevent the thermal spray coating from peeling or cracking. Further, by setting the porosity to 15% or less, sufficient strength can be maintained, cracking and peeling can be prevented, and permeation of halogen-based corrosive gas and halogen-based gas plasma can be suppressed.

本実施の形態例の溶射皮膜の形成方法は特に限定はしないが、フレーム溶射、高速フレーム溶射(HVOF)、プラズマ溶射、爆発溶射、コールドスプレー、エアロゾルデポジション法等で形成できる。その中でも、溶射出力が高く、高融点材料の溶射に適しているプラズマ溶射で形成することが好ましい。   The formation method of the thermal spray coating of the present embodiment is not particularly limited, but can be formed by flame spraying, high-speed flame spraying (HVOF), plasma spraying, explosion spraying, cold spray, aerosol deposition method, or the like. Among these, it is preferable to form by plasma spraying which has a high spraying power and is suitable for spraying a high melting point material.

本実施の形態例におけるプラズマ溶射時のプラズマ発生の際に使用するガスは特に限定はしないが、アルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガス、水素ガス、酸素ガス等を用いることができる。   The gas used for plasma generation during plasma spraying in this embodiment is not particularly limited, and argon gas, helium gas, nitrogen gas, hydrogen gas, oxygen gas, or the like can be used.

本実施の形態例の溶射皮膜を形成するために使用する溶射粉末は、平均粒径が20μm以上60μm以下であることが好ましい。平均粒径20μm以上にすることにより、プラズマ炎に溶射粉末を投入時に溶射粉末は吹き飛ばされることなく、プラズマ炎上に流れ、溶融状態で部材に付着させることができる。   The thermal spray powder used to form the thermal spray coating of this embodiment preferably has an average particle size of 20 μm or more and 60 μm or less. By setting the average particle size to 20 μm or more, the thermal spray powder can flow on the plasma flame without being blown off when being applied to the plasma flame, and can adhere to the member in a molten state.

また、平均粒径60μm以下にすることにより、プラズマ炎に溶射粉末を投入時に溶射粉末はプラズマ炎を通り抜けることがなく、プラズマ炎上に流れ、溶融状態で部材に付着させることができる。平均粒径30μm以上50μm以下の溶射粉末を用いることが特に好ましい。   Further, by setting the average particle size to 60 μm or less, the sprayed powder does not pass through the plasma flame when it is introduced into the plasma flame, but can flow over the plasma flame and adhere to the member in a molten state. It is particularly preferable to use a thermal spray powder having an average particle size of 30 μm or more and 50 μm or less.

本実施の形態例の溶射皮膜と酸化ガドリニウムゾルゲル膜の純度は99.9パーセント以上であることが好ましい。純度が99.9パーセント以上であることにより耐食性が向上し、ハロゲン系腐食ガスおよびハロゲン系ガスプラズマに曝された場合でも、パーティクルの発生を抑制することができる。   The purity of the sprayed coating and the gadolinium oxide sol-gel film of this embodiment is preferably 99.9% or more. When the purity is 99.9% or more, the corrosion resistance is improved, and generation of particles can be suppressed even when exposed to halogen-based corrosive gas and halogen-based gas plasma.

以下、本発明にかかる一実施例の説明をする。ただし、本発明は、以下に説明する各実施例により何ら限定されるものではない。   An embodiment according to the present invention will be described below. However, this invention is not limited at all by each Example demonstrated below.

以下に説明する溶射粉末の平均粒径は、レーザー回折・散乱式の粒度測定機を用いて測定を行った。   The average particle size of the thermal spray powder described below was measured using a laser diffraction / scattering particle size measuring machine.

以下に説明する実施例内のパーティクル数は、酸化ガドリニウムゾルゲル膜または溶射皮膜をRIE装置にてCF4プラズマ中で10時間照射を行い、その後、パーティクルカウンターを用いて、0.5μm以上の粒子数の測定を行った。   The number of particles in the examples described below is such that a gadolinium oxide sol-gel film or a sprayed coating is irradiated for 10 hours in CF4 plasma with an RIE apparatus, and then the number of particles of 0.5 μm or more is measured using a particle counter. Measurements were made.

以下に説明するエッチングレートは、酸化ガドリニウムゾルゲル膜または溶射皮膜の一部をポリイミドテープでマスキングを行い、RIE装置にてCF4プラズマ中で10時間照射を行い、その後、マスキング有無の箇所の段差の測定を行うことにより求めた。   The etching rate described below is performed by masking a part of the gadolinium oxide sol-gel film or sprayed film with polyimide tape, irradiating it in CF4 plasma with an RIE apparatus for 10 hours, and then measuring the level difference in the presence or absence of masking. Determined by doing.

(試料1、2)
基材表面にブラスト処理を施した100×100×5t(mm)のアルミニウム基材を用意し、基材表面に酸化ガドリニウムゾルをスプレーノズルを使用し噴きつけ、電気炉にて焼成温度400度C、5時間加熱をし、1μmの酸化ガドリニウムゾルゲル膜を形成した。
(Samples 1, 2)
Prepare a 100 × 100 × 5t (mm) aluminum substrate with a blasting treatment on the substrate surface, spray gadolinium oxide sol onto the substrate surface using a spray nozzle, and a firing temperature of 400 ° C. in an electric furnace. Heating was performed for 5 hours to form a 1 μm gadolinium oxide sol-gel film.

その後、平均粒径30μm〜40μm、純度99.9パーセントの酸化ガドリニウム、酸化イットリウムの溶射粉末をエアロプラズマ社製ASP7100プラズマ溶射機を使用し、電圧275V、電流110A、アルゴンガス流量25L/min、酸素ガス流量40L/minの溶射条件にて、酸化ガドリニウムゾルゲル膜上に200μm〜300μmの溶射皮膜を形成し、パーティクル数およびエッチングレートを測定した。   Thereafter, a spray powder of gadolinium oxide and yttrium oxide having an average particle size of 30 μm to 40 μm and a purity of 99.9% was used using an ASP7100 plasma spraying machine manufactured by Aeroplasma Co., Ltd., voltage 275 V, current 110 A, argon gas flow rate 25 L / min, oxygen Under a spraying condition of a gas flow rate of 40 L / min, a sprayed coating of 200 μm to 300 μm was formed on the gadolinium oxide sol-gel film, and the number of particles and the etching rate were measured.

(試料3、4)
平均粒径30μm〜40μm、純度99.9パーセントの酸化ガドリニウム、酸化イットリウムの溶射粉末、および基材表面にブラスト処理を施した100×100×5t(mm)のアルミニウム基材を用意した。そして、エアロプラズマ社製ASP7100プラズマ溶射機を使用し、電圧275V、電流110A、アルゴンガス流量25L/min、酸素ガス流量40L/minの溶射条件にて、アルミニウム基材上に200μm〜300μmの溶射皮膜を形成し、パーティクル数およびエッチングレートを測定した。
(Samples 3 and 4)
A sprayed powder of gadolinium oxide having an average particle size of 30 μm to 40 μm and a purity of 99.9%, a yttrium oxide spray powder, and an aluminum substrate of 100 × 100 × 5 t (mm) having a blasted surface were prepared. Then, using an ASP7100 plasma spraying machine manufactured by Aeroplasma Co., Ltd., a spray coating of 200 μm to 300 μm on the aluminum substrate under the spraying conditions of voltage 275 V, current 110 A, argon gas flow rate 25 L / min, oxygen gas flow rate 40 L / min. And the number of particles and the etching rate were measured.

図1はこのようにして製作した試料1乃至4の測定結果を示している。具体的には、酸化ガドリニウムゾルゲル膜有無によるパーティクル数およびエッチングレートの測定結果を示す。
図1から明らかなように、試料1乃至4において、酸化ガドリニウムゾルゲル膜有無によるエッチングレートの差異はないが、試料1、2のように酸化ガドリニウムゾルゲル膜を形成することより、酸化ガドリニウムゾルゲル膜を形成していない試料3、4に比較してパーティクル数が1/3〜1/4に減少している。
FIG. 1 shows the measurement results of samples 1 to 4 manufactured in this way. Specifically, the measurement results of the number of particles and the etching rate with and without the gadolinium oxide sol-gel film are shown.
As is clear from FIG. 1, the samples 1 to 4 have no difference in the etching rate depending on the presence or absence of the gadolinium oxide sol-gel film, but the gadolinium oxide sol-gel film is formed by forming the gadolinium oxide sol-gel film as in samples 1 and 2. The number of particles is reduced to 1/3 to 1/4 compared to the samples 3 and 4 which are not formed.

また、試料3、4では基材と酸化ガドリニウム溶射膜の間で剥離が発生した。したがって、酸化ガドリニウムゾルゲル膜を形成することにより、ハロゲン系腐食ガスおよびハロゲン系ガスプラズマを遮断し、基材からのパーティクル発生に対し軽減効果が得られることが分かった。

In Samples 3 and 4, peeling occurred between the base material and the gadolinium oxide sprayed film. Therefore, it was found that by forming a gadolinium oxide sol-gel film, the halogen-based corrosive gas and the halogen-based gas plasma are blocked, and a reduction effect can be obtained with respect to the generation of particles from the substrate.

(試料5〜9)
基材表面にブラスト処理を施した100×100×5t(mm)の酸化アルミニウム基材を用意し、基材表面に酸化ガドリニウムゾルをスプレーノズルを使用して噴きつけ、電気炉にて焼成温度200度Cで5時間加熱して0.03μm(試料5)、0.05μm(試料6)、1μm(試料7)、10μm(試料8)、20μm(試料9)の酸化ガドリニウムゾルゲル膜を形成した。
(Samples 5-9)
A 100 × 100 × 5 t (mm) aluminum oxide base material having a blasted surface is prepared, and gadolinium oxide sol is sprayed on the surface of the base material using a spray nozzle. A gadolinium oxide sol-gel film of 0.03 μm (sample 5), 0.05 μm (sample 6), 1 μm (sample 7), 10 μm (sample 8), and 20 μm (sample 9) was formed by heating at a temperature of 5 hours.

その後、平均粒径30μm〜40μm、純度99.9パーセントの酸化ガドリニウムの溶射粉末をエアロプラズマ社製ASP7100プラズマ溶射機を使用し、電圧275V、電流110A、アルゴンガス流量25L/min、酸素ガス流量40L/minの溶射条件にて、酸化ガドリニウムゾルゲル膜上に200μm〜300μmの溶射皮膜を形成し、パーティクル数を測定した。   Thereafter, a sprayed powder of gadolinium oxide having an average particle size of 30 μm to 40 μm and a purity of 99.9% was used using an ASP7100 plasma spraying machine manufactured by Aeroplasma Corporation, voltage 275 V, current 110 A, argon gas flow rate 25 L / min, oxygen gas flow rate 40 L. A sprayed coating of 200 μm to 300 μm was formed on the gadolinium oxide sol-gel film under the spraying condition of / min, and the number of particles was measured.

(試料10〜14)
基材表面にブラスト処理を施した100×100×5t(mm)の酸化アルミニウム基材を用意し、基材表面に酸化ガドリニウムゾルをスプレーノズルを使用し噴きつけ、電気炉にて焼成温度700度Cで5時間加熱して0.03μm(試料10)、0.05μm(試料11)、1μm(試料12)、10μm(試料13)、20μm(試料14)の酸化ガドリニウムゾルゲル膜を形成した。
(Samples 10-14)
Prepare a 100x100x5t (mm) aluminum oxide base material that has been blasted on the surface of the base material, spray gadolinium oxide sol onto the surface of the base material using a spray nozzle, and firing temperature of 700 degrees in an electric furnace. Heated at C for 5 hours to form gadolinium oxide sol-gel films of 0.03 μm (sample 10), 0.05 μm (sample 11), 1 μm (sample 12), 10 μm (sample 13), and 20 μm (sample 14).

その後、平均粒径30μm〜40μm、純度99.9パーセントの酸化ガドリニウムの溶射粉末をエアロプラズマ社製ASP7100プラズマ溶射機を使用し、電圧275V、電流110A、アルゴンガス流量25L/min、酸素ガス流量40L/minの溶射条件にて、酸化ガドリニウムゾルゲル膜上に200μm〜300μmの溶射皮膜を形成し、パーティクル数を測定した。   Thereafter, a sprayed powder of gadolinium oxide having an average particle size of 30 μm to 40 μm and a purity of 99.9% was used using an ASP7100 plasma spraying machine manufactured by Aeroplasma Corporation, voltage 275 V, current 110 A, argon gas flow rate 25 L / min, oxygen gas flow rate 40 L. A sprayed coating of 200 μm to 300 μm was formed on the gadolinium oxide sol-gel film under the spraying condition of / min, and the number of particles was measured.

(試料15〜19)
基材表面にブラスト処理を施した100×100×5t(mm)の酸化アルミニウム基材を用意し、基材表面に酸化ガドリニウムゾルをスプレーノズルを使用し噴きつけ、電気炉にて焼成温度1500度Cで5時間加熱して0.03μm(試料15)、0.05μm(試料16)、1μm(試料17)、10μm(試料18)、20μm(試料19)の酸化ガドリニウムゾルゲル膜を形成した。
(Samples 15-19)
A 100 × 100 × 5 t (mm) aluminum oxide base material is prepared by blasting the base material surface, and gadolinium oxide sol is sprayed onto the base material surface using a spray nozzle, and the firing temperature is 1500 degrees in an electric furnace. Heated at C for 5 hours to form gadolinium oxide sol-gel films of 0.03 μm (sample 15), 0.05 μm (sample 16), 1 μm (sample 17), 10 μm (sample 18), and 20 μm (sample 19).

その後、平均粒径30μm〜40μm、純度99.9パーセントの酸化ガドリニウムの溶射粉末をエアロプラズマ社製ASP7100プラズマ溶射機を使用し、電圧275V、電流110A、アルゴンガス流量25L/min、酸素ガス流量40L/minの溶射条件にて、酸化ガドリニウムゾルゲル膜上に200μm〜300μmの溶射皮膜を形成し、パーティクル数を測定した。   Thereafter, a sprayed powder of gadolinium oxide having an average particle size of 30 μm to 40 μm and a purity of 99.9% was used using an ASP7100 plasma spraying machine manufactured by Aeroplasma Corporation, voltage 275 V, current 110 A, argon gas flow rate 25 L / min, oxygen gas flow rate 40 L. A sprayed coating of 200 μm to 300 μm was formed on the gadolinium oxide sol-gel film under the spraying condition of / min, and the number of particles was measured.

図2はこのようにして製作した試料5乃至19の測定結果を示している。具体的には、酸化ガドリニウムゾルゲル膜の厚さおよび焼成温度によるパーティクル数を示す。   FIG. 2 shows the measurement results of samples 5 to 19 manufactured in this way. Specifically, the number of particles depending on the thickness of the gadolinium oxide sol-gel film and the firing temperature is shown.

酸化ガドリニウムゾルゲル膜の焼成温度が200度Cの試料5〜9は厚さに限らずパーティクル数が多い、また、試料9では酸化ガドリニウムゾルゲル膜の剥離が発生した。   Samples 5 to 9 having a baking temperature of 200 ° C. for the gadolinium oxide sol-gel film have a large number of particles, not limited to the thickness. In sample 9, peeling of the gadolinium oxide sol-gel film occurred.

酸化ガドリニウムゾルゲル膜の焼成温度が1500度Cの試料15〜19は内部応力や熱膨張により、酸化ガドリニウムゾルゲル膜の剥離が発生した。さらに、酸化ガドリニウムゾルゲル膜の剥離により、パーティクル数が多い。   In samples 15 to 19 having a baking temperature of 1500 ° C. for the gadolinium oxide sol-gel film, peeling of the gadolinium oxide sol-gel film occurred due to internal stress or thermal expansion. Furthermore, the number of particles is large due to peeling of the gadolinium oxide sol-gel film.

酸化ガドリニウムゾルゲル膜の焼成温度が700度Cの試料10〜14にて、試料11〜13はパーティクル数が少なく、酸化ガドリニウムゾルゲル膜の剥離もない。試料10および試料14はパーティクル数が多く、さらに、試料14は酸化ガドリニウムゾルゲル膜の剥離が発生した。   In the samples 10 to 14 where the baking temperature of the gadolinium oxide sol-gel film is 700 ° C., the samples 11 to 13 have a small number of particles and the gadolinium oxide sol-gel film does not peel off. Sample 10 and sample 14 had a large number of particles, and in sample 14, peeling of the gadolinium oxide sol-gel film occurred.

以上の結果から、酸化ガドリニウムゾルゲル膜を0.05μm以上10μm以下の厚さで、300度C以上1200度C以下で熱処理することによりハロゲン系腐食ガスおよびハロゲン系ガスプラズマを遮断し、基材からのパーティクル発生に対し軽減効果が得られることが分かった。   From the above results, the gadolinium oxide sol-gel film is heat treated at a thickness of 0.05 μm or more and 10 μm or less at 300 ° C. or more and 1200 ° C. or less to block halogen-based corrosive gas and halogen-based gas plasma, and from the substrate. It was found that a reduction effect can be obtained against the generation of particles.

上記より基材上に酸化ガドリニウムゾルゲル膜を形成し、酸化ガドリニウムゾルゲル膜上に溶射皮膜を形成した耐食性部材は、ハロゲン系腐食ガスまたはハロゲン系ガスプラズマに対し耐食性が優れているため、ハロゲン系腐食ガスまたはハロゲン系ガスプラズマに曝される半導体製造装置内、フラットパネルディスプレイ製造装置内または太陽電池製造装置内での使用に好適である。   Corrosion-resistant members in which a gadolinium oxide sol-gel film is formed on a base material and a thermal spray coating is formed on the gadolinium oxide sol-gel film have excellent corrosion resistance against halogen-based corrosive gas or halogen-based gas plasma. It is suitable for use in a semiconductor manufacturing apparatus, a flat panel display manufacturing apparatus, or a solar cell manufacturing apparatus exposed to a gas or halogen-based gas plasma.

なお、半導体製造装置内、フラットパネルディスプレイ製造装置内または太陽電池製造装置内で使用される部材としては、例えば、静電チャック、ヒータ等の内部に静電電極や抵抗発熱体を有するものに用いることができる。
静電電極等は耐食性の低い金属が用いられることが多いことから、これらを本発明の耐食性部材で形成することで大幅に耐食性およびガス遮断性を高めることができ、パーティクル軽減となる。
In addition, as a member used in a semiconductor manufacturing apparatus, a flat panel display manufacturing apparatus, or a solar cell manufacturing apparatus, for example, an electrostatic chuck, a heater, or the like is used for a member having an electrostatic electrode or a resistance heating element. be able to.
Since a metal having low corrosion resistance is often used for the electrostatic electrode or the like, the corrosion resistance and gas barrier property can be greatly improved by forming them with the corrosion-resistant member of the present invention, thereby reducing particles.

本実施の形態例の耐食性部材は、ハロゲン系腐食ガスを装置内に導入するためのガス分散プレート、バッフルプレート、バッフルリング、シャワープレート等に採用できる。
さらに、ガスが導入される処理容器であるチャンバー、ベルジャー、ドームおよびそれらの内壁材、ならびに高周波透過窓、赤外線透過窓および監視窓としても適用でき、また、容器内で使用されるサセプター、クランプリング、フォーカスリング、シャドーリング、絶縁リング、ダミーウエハー、半導体ウエハーを支持するためのリフトピン、ベローズカバー、クーリングプレート、上部電極、下部電極等のハロゲン系腐食ガスおよびハロゲン系ガスプラズマに曝され、耐食性を要する種々の部材に適用できる。
The corrosion-resistant member of this embodiment can be used for a gas dispersion plate, a baffle plate, a baffle ring, a shower plate, etc. for introducing a halogen-based corrosive gas into the apparatus.
Furthermore, it can be applied to chambers, bell jars, domes and their inner wall materials, which are processing containers into which gas is introduced, and high-frequency transmission windows, infrared transmission windows and monitoring windows, and susceptors and clamp rings used in the containers. It is exposed to halogen-based corrosive gas and halogen-based gas plasma such as focus ring, shadow ring, insulation ring, dummy wafer, lift pin to support semiconductor wafer, bellows cover, cooling plate, upper electrode, lower electrode, etc. It can be applied to various required members.

(1)以上説明したように本実施の形態例の耐食性部材は、基材と、前記基材上にゾルゲル法によって形成された酸化ガドリニウムゾルゲル膜と、前記酸化ガドリニウムゾルゲル膜上に溶射法によって形成された溶射皮膜を備えることにより、高耐プラズマ材料の酸化ガドリニウムで形成されたゾルゲル膜を備えている。その結果、ハロゲン系腐食ガスおよびハロゲン系ガスプラズマ等の環境で使用されても、パーティクルを軽減させることができる。
さらにハロゲン系腐食ガスおよびハロゲン系ガスプラズマを遮断し、基材からのパーティクルや剥離等を抑制することができる。
(1) As described above, the corrosion-resistant member according to the present embodiment is formed of a base material, a gadolinium oxide sol-gel film formed on the base material by a sol-gel method, and a spray method on the gadolinium oxide sol-gel film. By providing the thermal sprayed coating, a sol-gel film formed of gadolinium oxide, which is a high plasma resistant material, is provided. As a result, particles can be reduced even when used in an environment such as halogen-based corrosive gas and halogen-based gas plasma.
Furthermore, the halogen-based corrosive gas and the halogen-based gas plasma can be shut off to suppress particles and peeling from the substrate.

(2)そして例えば、本実施の形態例の溶射皮膜がイットリウム、ガドリニウム、アルミニウムおよびジルコニウムのうちのいずれかを含む酸化物からなることを特徴としている。これにより、部材表面がハロゲン系腐食ガスおよびハロゲン系ガスプラズマに曝されても、耐食性の高い皮膜で形成されているため、溶射皮膜からのパーティクルを低減させることができる。 (2) And, for example, the thermal spray coating of the present embodiment is characterized by being made of an oxide containing any one of yttrium, gadolinium, aluminum and zirconium. Thereby, even if the surface of the member is exposed to the halogen-based corrosive gas and the halogen-based gas plasma, the particles from the sprayed coating can be reduced because the member is formed with a highly corrosion-resistant coating.

(3)また例えば、本実施の形態例の耐食性部材は、酸化ガドリニウムゾルゲル膜が、0.05μm以上10μm以下の厚さで、300度C以上1200度C以下で熱処理することを特徴としている。これにより、高緻密かつ高耐食性のゾルゲル膜を得ることができる。 (3) Further, for example, the corrosion-resistant member of this embodiment is characterized in that the gadolinium oxide sol-gel film is heat-treated at a temperature of not less than 0.05 μm and not more than 10 μm, and not less than 300 ° C. and not more than 1200 ° C. Thereby, a highly dense and highly corrosion-resistant sol-gel film can be obtained.

(4)更に例えば、本実施の形態例の耐食性部材は、半導体製造装置内やフラットパネルディスプレイ製造装置内または太陽電池製造装置内で使用されることを特徴としている。あるいは、上記のように高耐食性、ハロゲン系腐食ガスおよびハロゲン系ガスプラズマを透過しにくい特徴を有するため、半導体製造装置内やフラットパネルディスプレイ製造装置内または太陽電池製造装置内のハロゲン系腐食ガスおよびハロゲン系ガスプラズマ環境等での使用に適している。 (4) Further, for example, the corrosion-resistant member of this embodiment is characterized in that it is used in a semiconductor manufacturing apparatus, a flat panel display manufacturing apparatus, or a solar cell manufacturing apparatus. Alternatively, as described above, it has a high corrosion resistance, and is difficult to transmit halogen-based corrosive gas and halogen-based gas plasma. Suitable for use in halogen-based gas plasma environments.

(5)また、本発明実施の形態例の耐食性部材は、静電チャック、ヒータ、ガス分散プレート、バッフルプレート、バッフルリング、シャワープレート、ならびにチャンバー、ベルジャー、ドームおよびそれらの内壁材、ならびに高周波透過窓、赤外線透過窓、監視窓、サセプター、クランプリング、フォーカスリング、シャドーリング、絶縁リング、ダミーウエハー、半導体ウエハーを支持するためのリフトピン、ベローズカバー、クーリングプレート、上部電極、下部電極のいずれかとすることができ、具体的に、上記のような部材として使用されることにより、パーティクルの発生を低減させ、産業上の効果が高まる。 (5) Further, the corrosion-resistant member of the embodiment of the present invention includes an electrostatic chuck, a heater, a gas dispersion plate, a baffle plate, a baffle ring, a shower plate, a chamber, a bell jar, a dome and their inner wall materials, and high-frequency transmission. Window, infrared transmission window, monitoring window, susceptor, clamp ring, focus ring, shadow ring, insulating ring, dummy wafer, lift pin to support semiconductor wafer, bellows cover, cooling plate, upper electrode, lower electrode Specifically, by using it as a member as described above, the generation of particles is reduced and the industrial effect is enhanced.

図1は、本発明に係る一発明の実施例の酸化ガドリニウムゾルゲル膜有無によるパーティクル数およびエッチングレートを示す表である。FIG. 1 is a table showing the number of particles and the etching rate depending on the presence or absence of a gadolinium oxide sol-gel film according to an embodiment of the present invention. 図2は本実施例における酸化ガドリニウムゾルゲル膜の厚さおよび焼成温度によるパーティクル数を示す表である。FIG. 2 is a table showing the thickness of the gadolinium oxide sol-gel film in this example and the number of particles depending on the firing temperature.

Claims (3)

基材と、
前記基材上にゾルゲル法によって形成された酸化ガドリニウムゾルゲル膜と、
前記酸化ガドリニウムゾルゲル膜上に溶射法によって形成された溶射皮膜とを備え
前記溶射皮膜は、イットリウムおよびガドリニウムのいずれかを含む酸化物からなり、前記酸化ガドリニウムゾルゲル膜は、0.05μm以上10μm以下の厚さで、300度C以上1200度C以下で熱処理することを特徴とする耐食性部材。
A substrate;
A gadolinium oxide sol-gel film formed on the substrate by a sol-gel method;
A thermal spray coating formed by a thermal spraying method on the gadolinium oxide sol-gel film ,
The thermal spray coating is made of an oxide containing any one of yttrium and gadolinium, and the gadolinium oxide sol-gel film is heat-treated at a temperature of not less than 0.05 μm and not more than 10 μm, and not less than 300 ° C. and not more than 1200 ° C. Corrosion resistant member.
半導体製造装置内、フラットパネルディスプレイ製造装置内または太陽電池製造装置内で使用されることを特徴とする請求項記載の耐食性部材。 The corrosion-resistant member according to claim 1 , wherein the corrosion-resistant member is used in a semiconductor manufacturing apparatus, a flat panel display manufacturing apparatus, or a solar cell manufacturing apparatus. 静電チャック、ヒータ、ガス拡散プレート、バッフルプレート、バッフルリング、シャワープレート、ならびにチャンバー、ベルジャー、ドームおよびそれらの内壁材、ならびに高周波透過窓、赤外線透過窓、監視窓、サセプター、クランプリング、フォーカスリング、シャドーリング、絶縁リング、ダミーウエハー、半導体ウエハーを支持するためのリフトピン、ベローズカバー、クーリングプレート、上部電極、下部電極のいずれかであることを特徴とする請求項記載の耐食性部材。 Electrostatic chuck, heater, gas diffusion plate, baffle plate, baffle ring, shower plate, chamber, bell jar, dome and their inner wall materials, high frequency transmission window, infrared transmission window, monitoring window, susceptor, clamp ring, focus ring 3. The corrosion-resistant member according to claim 2 , wherein the member is any one of a lift ring, a bellows cover, a cooling plate, an upper electrode, and a lower electrode for supporting a shadow ring, an insulating ring, a dummy wafer, and a semiconductor wafer.
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