JP7063975B2 - 耐プラズマコーティング層を形成する方法、装置、部品及びプラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
本発明の技術方案により提供された部品に耐プラズマコーティング層を形成する方法においては、前記第一の励起装置を用いて第一のコーティング材料源に対して第一の励起プロセスを施すことにより、前記第一のコーティング材料源内のイットリウム原子及び酸素原子を励起させると同時に、前記第二の励起装置を用いて第二のコーティング材料源に対して第二の励起プロセスを施すことにより、前記第二のコーティング源内の原子を励起させ、第一のコーティング材料源内で励起された前記イットリウム原子及び酸素原子と、第二のコーティング材料源で励起された原子との間で衝突が発生し、化学反応が起こり、部品に堆積し、安定相を有するイットリウム基複合金属酸化物又はイットリウム基オキシフッ化物を含む耐プラズマコーティング層を形成する。部品が酸素及び/又はフッ素を含むプラズマ環境に曝露される際に、前記イットリウム基複合金属酸化物又はイットリウム基オキシフッ化物は、安定相構造を有するため、前記イットリウム基複合金属酸化物又はイットリウム基オキシフッ化物がプラズマ中の酸素及びフッ素の耐プラズマコーティング層表面への吸着、拡散及び更なる腐食を制止することができ、耐プラズマコーティング層が腐食される確率を低減するのに有利である一方、耐プラズマコーティング層がプラズマ環境中で飽和状態に達するまでの時間を短縮して、チャンバ内の酸素プラズマ及びフッ素プラズマ環境の安定性を維持するのに有利である。
図1は、イオンスパッタリング技術を用いて部品に耐プラズマコーティング層を形成する装置の写真図である。
Claims (18)
- 部品上に耐プラズマコーティング層を形成するための装置であって、以下の特徴を含む:
真空チャンバ;
前記真空チャンバ内に位置する、第一コーティング材料源、第二コーティング材料源及び部品。前記第一コーティング材料源は、酸素原子及びイットリウム原子を含み、第二コーティング材料源は、イットリウムフッ化合物、アルミニウムオキシ化合物又はジルコニウムオキシ化合物のいずれかものを含む。前記部品は、第一コーティング材料源及び第二コーティング材料源に対向して配置される;
第一コーティング材料源内のイットリウム原子及び酸素原子を励起するための、第一励起装置;
第二コーティング材料源内の原子を励起するための、第二励起装置;
第一コーティング材料源内で励起されたイットリウム原子、酸素原子と、第二コーティング材料源内で励起された原子との間で衝突が発生し、化学反応が発生して部品上に堆積し、安定相を有するイットリウム基複合金属酸化物またはイットリウム基オキシフッ化物を含む耐プラズマコーティング層を形成する。 - 請求項1に記載の部品上に耐プラズマコーティング層を形成する装置であって、前記第一コーティング材料源はY2O3、Y(OH)3及び高温で分解された生成物がY2O3である化合物であることを特徴とする装置。
- 請求項1に記載の部品上に耐プラズマ性コーティング層を形成する装置であって、前記イットリウムフッ化合物は、YF3、Y(CO3)F又は高温で分解された生成物がYF3となる化合物を含み、前記耐プラズマ性コーティング層に含まれるイットリウム系オキシフッ化物は、イットリウムオキシフッ化物であり、前記安定相のイットリウム系オキシフッ化物は、YOF、Y5O4F7、Y6O5F8、Y7O6F9又はY17O14F23の少なくとも1種を含む。
- 請求項1に記載の部品上に耐プラズマコーティング層を形成する装置であって、前記アルミニウムオキシ化合物は、アルミナ、水酸化アルミニウム、ベーマイト又は擬ベーマイトを含み、前記耐プラズマコーティング層に含まれるイットリウム系多元素金属酸化物は、イットリウムアルミニウム酸化物であり、前記イットリウム-アルミニウム酸化物は、Y3Al5O12、YAlO3又はY4Al2O9を含む。
- 請求項1に記載の部品上に耐プラズマコーティング層を形成する装置であって、前記ジルコニウムオキシ化合物がジルコニア又は水酸化ジルコニウムであり、前記耐プラズマコーティング層に含まれるイットリウム系多元素金属酸化物がイットリウム・ジルコニウム酸化物であり、前記イットリウム・ジルコニウム酸化物がZraY1-aO2(0.5<a<1)を含むことを特徴とする耐プラズマコーティング層形成装置。
- 請求項1に記載の部品上に耐プラズマコーティング層を形成する装置であって、前記第二コーティング材料源は、アルミニウムオキシ化合物またはジルコニウムオキシ化合物であり、前記耐プラズマコーティング装置は以下のことをさらに含み:第三コーティング材料源であり、前記第三コーティング材料源はフッ素含有化合物、アルミニウムオキシ化合物またはジルコニウムオキシ化合物を含み、かつ前記第二コーティング材料の材料とは異なる;第三の励起装置であり、第三コーティング源内の原子を励起するために使われて、第一コーティング材料源から励起されたイットリウム原子及び酸素原子と、第二コーティング材料源及び第三コーティング材料源から励起された原子とが化学反応して形成される耐プラズマ性コーティング層は、イットリウム系オキシフッ化合物又はイットリウム基複合金属酸化物であり、前記イットリウム系オキシフルオロ化合物は、イットリウムアルミニウムフルオロ酸化物またはイットリウムジルコニウムフルオロ酸化物を含み、前記イットリウム基複合金属酸化物は、イットリウムアルミニウムジルコニウム酸化物を含む。
- 請求項6に記載の部品上に耐プラズマコーティング層を形成する装置であって、前記第一励起装置、第二励起装置又は第三励起装置はプラズマボンバード装置であり、前記プラズマボンバード装置によって生成されるプラズマは、アルゴンプラズマ及び酸素プラズマの少なくとも一つを含む。
- 請求項6に記載の部品上に耐プラズマコーティング層を形成する装置であって、前記第一励起装置、第二励起装置、又は第三励起装置は、電子銃ヒーター、抵抗ヒーター、レーザーヒーター、RF誘導ヒーターのうちの少なくとも一つである。
- 請求項1に記載の部品上に耐プラズマコーティング層を形成するための装置であって、前記耐プラズマ性コーティング層が、安定相を有するイットリウム基複合金属酸化物又はイットリウム基オキシフッ化物のみを含む。
- 請求項1に記載の部品上に耐プラズマプラズマコーティング層を形成する装置であって、前記耐プラズマコーティング層がさらに金属酸化物及び/又は金属フッ化物を含む。
- 部品上に耐プラズマコーティング層を形成する方法であって、その特徴は、以下のことを含む:
請求項1に記載の部品上に耐プラズマコーティング層を形成する装置を提供すること;
第一励起装置を用いて第一コーティング材料源に第一励起プロセスを実施し、第一コーティング材料源内のイットリウム原子及び酸素原子を励起させると同時に、第二励起装置を用いて第二コーティング材料源に第二励起プロセスを実施し、第二コーティング材料源内の原子を励起させること;
第一コーティング材料源内で励起されたイットリウム原子及び酸素原子と、第二コーティング材料源内で励起された原子との衝突により化学反応が起こり、安定相を有するイットリウム基複合金属酸化物又はイットリウム基オキシフッ化物を含む耐プラズマコーティング層が部品上に堆積形成されること。 - 請求項11に記載の部品上に耐プラズマコーティング層を形成する方法であって、前記第一励起プロセス及び第二励起プロセスが、それぞれイオンスパッタリングプロセス及び高温蒸発プロセスのいずれかである。
- 請求項12に記載の部品上に耐プラズマコーティング層を形成する方法であって、前記第一励起プロセス及び/又は第二励起プロセスがイオンスパッタリングプロセスである場合には、第一励起装置及び/又は第二励起装置がプラズマボンバード装置であり、プラズマボンバード装置によって生成されるプラズマがアルゴンプラズマ及び酸素プラズマの少なくとも一つを含む。
- 請求項12に記載の部品上に耐プラズマコーティング層を形成する方法であって、前記第一励起プロセス及び/又は前記第二励起プロセスが高温蒸発プロセスである場合、前記第一励起装置及び/又は前記第二励起装置は、電子銃ヒーター、抵抗線ヒーター、レーザーヒーター、RF誘導ヒーターの少なくとも一つである。
- 請求項13に記載の部品上の耐プラズマコーティング層の形成方法であって、その特徴は、前記第一励起プロセスと第二励起プロセスはイオンスパッタリングプロセスであり;第一励起プロセスのパラメータは、プラズマがアルゴンイオンであり、衝撃エネルギーが5kW~20kWであり;第二励起プロセスのパラメータは、プラズマがアルゴンイオンであり、衝撃エネルギーが5kW~20kWである。
- 請求項12に記載の部品上に耐プラズマコーティング層を形成する方法であって、前記第一励起プロセス及び第二励起プロセスは、いずれも高温蒸発プロセスであり;前記第一励起プロセスのパラメータは:温度が2400℃より高い;第二励起プロセスのパラメータは:温度が1400℃より高い。
- 請求項11に記載の部品上に耐プラズマコーティング層を形成する方法であって、前記部品を加熱して、前記イットリウム原子、酸素原子及び金属原子間、又は前記イットリウム原子、酸素原子、金属原子及びフッ素原子間を衝突させて化学反応を起こし、前記部品上に安定相を形成するイットリウム基複合金属酸化物又はイットリウム基オキシフッ化物を堆積させることをさらに含む。
- 請求項17に記載の部品上に耐プラズマコーティング層を形成する方法であって、前記部品を加熱する温度範囲が25℃~500℃である。
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