JP7373630B2 - 溶射部材の製造方法 - Google Patents
溶射部材の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7373630B2 JP7373630B2 JP2022151150A JP2022151150A JP7373630B2 JP 7373630 B2 JP7373630 B2 JP 7373630B2 JP 2022151150 A JP2022151150 A JP 2022151150A JP 2022151150 A JP2022151150 A JP 2022151150A JP 7373630 B2 JP7373630 B2 JP 7373630B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mask
- sprayed
- thermal
- thickness
- sprayed film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 49
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 38
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 20
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 14
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 12
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 9
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 99
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 17
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 15
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 238000010285 flame spraying Methods 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910020068 MgAl Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CHBIYWIUHAZZNR-UHFFFAOYSA-N [Y].FOF Chemical compound [Y].FOF CHBIYWIUHAZZNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229940105963 yttrium fluoride Drugs 0.000 description 2
- RBORBHYCVONNJH-UHFFFAOYSA-K yttrium(iii) fluoride Chemical compound F[Y](F)F RBORBHYCVONNJH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010288 cold spraying Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 229920006015 heat resistant resin Polymers 0.000 description 1
- 238000010286 high velocity air fuel Methods 0.000 description 1
- 238000007749 high velocity oxygen fuel spraying Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229920003223 poly(pyromellitimide-1,4-diphenyl ether) Polymers 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Description
本発明は、溶射部材の製造方法に関する。
半導体デバイス、液晶デバイスなどを製造する場合、シリコンウエハやガラス基板に形成された所定の膜をＣＦ４などのハロゲン系の腐食性ガスを用いプラズマ環境下で処理するドライエッチングなどの工程が存在する。そこで、近年、半導体デバイス、液晶デバイスなどの製造装置において、プラズマ環境下で腐食ガスに曝されるチャンバーや各種部材を構成するＡｌなどの金属材料からなる基材の腐食を防止するために、基材の表面に耐食性を有するＹ２Ｏ３などからなる溶射膜を形成した溶射部材を用いることがある（例えば、特許文献１参照）。
溶射部材は他の部材と組み合わせて用いることがあり、部材同士が当接する部分には溶射膜が存在しないことが求められる場合がある。このような場合、基材の表面の一部をマスクで覆った状態で溶射していた（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、基材の表面の一部をマスクで覆った状態で溶射すると、マスクの近傍領域の溶射膜の厚さがマスクから離れた領域と比較して厚くなっていた。これは、マスクに堆積した溶射粒子が脱落する、又は、溶射粒子の流れがマスクによって変化することによって、マスクの近傍領域に部分的に溶射粒子が堆積されるためであると推測される。溶射部材は、溶射膜の表面にて基板を保持する部材などに用いられている。この場合、基板を面一に保持するために、溶射膜の厚さは均一であることが好ましいので、厚くなり過ぎた部分の溶射膜を除去して薄くする加工が必要となり、製造効率の低下が生じていた。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、マスクの近傍領域と他の領域とにおける溶射膜の均厚化を図ることが可能な溶射部材の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の参考態様に係る溶射部材は、基材と、前記基材の表面を部分的に被覆する溶射膜とを備えた溶射部材であって、前記溶射膜は、その端縁から５［ｍｍ］離れた端部領域における厚さの最大値と前記端部領域よりも前記端縁から離れた中心部領域における厚さの最小値との差が±３０［μｍ］以下であり、前記溶射膜の端部領域における表面に加工スジが存在しないことを特徴とする。
本発明の参考態様に係る溶射部材によれば、溶射膜の端部領域における表面に加工スジが存在しないので、この部分において加工が施されていない。そして、端部領域における厚さの最大値と中心部領域における厚さの最小値との差が±３０［μｍ］以下と溶射膜が均厚化されている。これにより、中心部領域の厚みと比較した端部領域の厚みの局所的な増大が抑制されているので、均厚化するための加工を行うことなく、そのまま、半導体製造装置の部品などに他の部材と組み合わせて用いることが可能となる。加えて、均厚化のための機械加工による溶射膜へのダメージを抑制することができるため、機械加工時にダメージを受けた部分を起点とする汚染物が発生することの抑制を図ることが可能となる。
本発明の溶射部材の製造方法は、基材の表面の溶射膜形成領域以外の領域を表面及び裏面を有するマスクで覆った状態で、前記基材の表面に溶射粒子を溶射することにより、前記溶射膜形成領域に溶射膜を形成する、前記基材と前記溶射膜とを備えた溶射部材の製造方法であって、前記マスクは、前記溶射膜形成領域側の端縁から当該溶射膜形成領域とは反対側に向って、長さ６［ｍｍ］以上に亘って、厚さが０．５［ｍｍ］より大きく２．０［ｍｍ］以下である薄端部を有し、前記マスクの裏面のうち少なくとも前記薄端部を構成する部分が前記基材の表面に接触又は接着層を介して固定された状態で前記溶射粒子を溶射することを特徴とする。
本発明の溶射部材の製造方法によれば、マスクが溶射膜形成領域側の端縁から当該溶射膜形成領域とは反対側に向って薄端部を有しているので、このような薄端部を有していない従来のマスクを用いた場合と比較して、溶射膜形成領域の端部での溶射フレームのガス流の急激な変化が抑制されるので、溶射膜の均厚化の向上を図ることが可能となる。
本発明の溶射部材の製造方法において、前記マスクは、前記薄端部より前記溶射膜形成領域とは反対側に厚さが２．０［ｍｍ］を超える部分を有している。
この場合、マスク全体が２．０［ｍｍ］以下と薄い場合と比較して、マスクの強度が補強されるので、マスクの寿命の増大を図ることが可能となる。
また、本発明の溶射部材の製造方法において、前記マスクの薄端部は、前記端縁側から前記溶射膜形成領域とは反対側に向って厚さが連続的に増加する遷移部分を有し、前記マスクの表面のうち少なくとも前記遷移部分を構成する部分が、前記裏面に対して傾斜した傾斜面であることが好ましい。
この場合、厚さが非連続的に増加する部分する場合と比較して、この非連続部分での溶射フレームのガス流の急激な変化が抑制されるので、溶射膜の均厚化が妨げられるおそれの低下を図ることが可能となる。
また、本発明の溶射部材の製造方法において、前記傾斜面の表面粗さＲａが０．２［μｍ］以上であることが好ましい。
この場合、マスクの傾斜面に堆積した溶射粒子が脱落して溶射膜形成領域に流れ込み、この領域における溶射膜の厚さの部分的な増加が生じるおそれの抑制を図ることが可能となる。
また、本発明の溶射部材の製造方法において、前記マスクの表面に、前記傾斜面よりも前記端縁側に凹部が形成されていることが好ましい。
この場合、マスクの傾斜面に堆積した溶射粒子が脱落しても凹部に留めることができるので、溶射粒子が溶射膜形成領域に流れ込み、この領域における溶射膜の厚さの部分的な増加が生じるおそれの抑制をさらに確実に図ることが可能となる。
また、本発明の溶射部材の製造方法において、前記マスクは、前記溶射膜形成領域側に端面を有し、前記端面と前記裏面との間の角部に面取り部を有することが好ましい。
この場合、溶射後にマスクを外す際に、マスクと一緒に溶射膜が剥がれるおそれの抑制を図ることが可能となる。
また、本発明の溶射部材の製造方法において、マスクは、金属により構成されていることが好ましい。
この場合、マスクが樹脂などから構成されている場合と比較して、溶射時の熱の影響によるマスクの変形を抑制し、所望の形状の溶射膜の作製を図ることが可能となる。
本発明の参考形態に係る溶射部材１０について図面を参照して説明する。なお、各図面は、溶射部材１０及びその構成要素などを明確化するためにデフォルメされており、実際の比率を表すものではなく、上下などの方向も単なる例示である。
本発明の参考形態に係る溶射部材１０は、図１に示すように、基材１と、基材１の表面１ａを部分的に被覆する溶射膜２とを備えている。
基材１は、アルミナ、アルミニウム又はアルミニウム合金からなることが好ましい。ただし、基材１は、チタン、銅、タングステン、モリブデン、シリコン若しくはこれらの少なくとも１種を含む合金、金属複合材料（ＭＭＣ）、又はステンレス鋼などの金属からなるものであってもよい。また、基材１の形状は、角状、円板状、多角形板状、楕円板状などの種々の形状であってもよく、複雑形状であってもよい。
溶射膜２は、基材１の表面１ａに溶射粒子を含む溶射原料を溶射することによって形成された膜である。溶射膜２は、例えば、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）、フッ化イットリウム（ＹＦ３）、オキシフッ化イットリウム（ＹＯＦ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、アルミナ－ジルコニア（Ａｌ２Ｏ３－ＺｒＯ２）又はスピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）からなるものであってもよい。溶射膜２は、さらに、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）、フッ化イットリウム（ＹＦ３）又はオキシフッ化イットリウム（ＹＯＦ）にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、アルミナ－ジルコニア（Ａｌ２Ｏ３－ＺｒＯ２）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）などを混合したもの、又はこの混合物を主成分とするものであってもよく、これらの組成の溶射膜を複層化したものであってもよい。
図２も参照して、溶射膜２は、その端縁２ａから５［ｍｍ］離れた端部領域Ｐにおける厚さｔｐと端部領域Ｐよりも端縁２ａから離れた中心部領域Ｑにおける厚さｔｑとの差（ｔｑ－ｔｐ）が±３０［μｍ］以下である。例えば、溶射膜２が半径ｒ［ｍｍ］の円板状である場合、端部領域Ｐは溶射膜２と中心を同じくする半径（ｒ－５）［ｍｍ］の円形の領域（幅なし）であり、中心部領域Ｑはこの円の内部に位置する円板状の領域となる。
なお、厚さｔｐ，ｔｑなどの溶射膜２の厚さｔは、通常、溶射部材１０を垂直方向に切断し、切断面における厚さｔを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて計測すればよい。その際、溶射部材１０を垂直方向に複数個に切断して、その切断片の切断面における厚さｔｐ，ｔｑをそれぞれ複数箇所、好ましくは十箇所以上計測した値において、厚さｔｐの最大値と厚さｔｑの最小値の差が±３０［μｍ］以下である場合を意味している。
さらに、研磨具、研磨粉、研削具などの加工部材を用いて研磨加工や研削加工を行った際に生じる加工スジが端部領域Ｐにおける溶射膜２の表面２ｂに存在しない。ただし、溶射粒子の塊（フューム）が部分的に付着したなどの不具合箇所を補正するために部分的に加工した際に生じた加工スジは除かれる。すなわち、端部領域Ｐを横切るような加工スジが、端部領域Ｐの多くの部分、例えば８割以上に亘って、溶射膜２の表面に存在しない場合は、本発明の範囲内となることを意味する。
加工スジは、加工を行った際に不可避的に生じる傷であり、加工方向に沿って生じる複数の細い線状の加工痕跡である。例えば、加工部材を直線状に移動させながら加工した場合には、複数の平行な直線状の加工スジが存在し、加工部材を回転させながら加工した場合には、複数の同心円状の加工スジが存在する。このような加工スジは、目視で、又は拡大鏡や顕微鏡を用いて確認することができる。
上述した従来のように端部領域Ｐ及びその近傍領域の厚さｔｐが中心部領域Ｑの厚さｔｑよりも±３０［μｍ］を超えて厚くなる部分が存在したために厚さｔｐを薄くするように、端部領域Ｐ及びその近傍領域を数十［μｍ］の幅に亘って加工していたので、この領域に加工スジが存在していた。
一方、本発明の参考形態における溶射部材１０においては、このような厚さｔｐを薄くする加工を行うことなく、溶射膜２の厚さｔの差異が小さいので、端部領域Ｐ及びその近傍領域の表面に加工スジが存在しない。このように、溶射部材１０は、従来と比較して溶射膜２の端部領域Ｐと中心部領域Ｑにおける厚さの差（ｔｑ－ｔｐ）が±３０［μｍ］と小さいので、厚さを均一化するための加工作業を省くことが可能となる。
なお、溶射膜２は、端縁２ａから連続的に厚さｔが厚くなるような傾斜面を有する傾斜領域Ｒを有している。ただし、この傾斜領域Ｒにおいては、厚さｔが厳密に連続的に厚くなるものに限定されず、溶射粒子の塊が存在するなどによって多少の凹凸があっても、大略的に厚さｔが連続的に厚くなるものも含まれる。例えば、図２に示す参考形態においては、傾斜領域Ｒにおいて、端縁２ａからｘ［ｍｍ］から離れた領域Ｒｘの平均厚さｔｘ［ｍｍ］がｘの増加に伴って連続的に増加するものとなっている。
そして、端部領域Ｐは、図２に示す参考形態のように傾斜領域Ｒに含まれるものであっても、図示しないが傾斜領域Ｒよりも中心部側に位置するものであってもよい。
次に、本発明の実施形態に係る溶射部材１０の製造方法について図面を参照して説明する。
本製造方法は、図１から図３を参照して、基材１の表面１ａにおける溶射膜２を形成する領域Ｓ（以下、溶射膜形成領域Ｓともという）以外の領域をマスク３で覆った状態で、基材１の表面１ａに溶射粒子を溶射することにより、溶射膜形成領域Ｓに溶射膜２を形成することにより、基材１と溶射膜２とを備えた溶射部材１０を製造する方法である。
基材１は、上述した材料及び形状からなる。基材１の表面１ａは、表面粗さＲａが０．２［μｍ］以上５．０［μｍ］以下、例えば２．０［μｍ］程度に、サンドブラスト加工などによって粗面化することが好ましい。これにより、基材１の表面１ａに溶射粒子が残存する割合が増加するので、溶射の効率性の向上を図ることが可能となる。さらに、アンカー効果によって基材１と溶射膜２との密着性の向上を図ることが可能となる。
溶射は、例えば、具体的には図示しないが、アノード（陽極）とカソード（陰極）とからなる一対の電極を備えたプラズマ溶射装置において、アノードとカソードとの間に直流高圧電圧を印加することによりアークを発生させる。これにより、プラズマ溶射装置から噴出されるプラズマガスはプラズマ炎流となって噴出し、この噴出するプラズマ炎流に溶射原料を投入する。
プラズマ炎流に投入された溶射原料は、プラズマ炎中で高温加熱され外表面付近が少なくも半溶融状態となって、プラズマ炎流に乗って基材１の表面１ａに衝突する。基材１に衝突した溶射原料中の溶射粒子は、表面１ａに堆積され、その後冷却され、溶射膜２となる。このとき、図示しないが、基材１は並進テーブル上に載置されており、溶射ノズルと相対的な並進運動がなされるように走査することができる。なお、基材１がテーブル上に固定されており、これに対して溶射ノズルが相対的な並進運動をして走査してもよい。
プラズマ溶射は、大気プラズマ溶射法、減圧プラズマ溶射法、加圧プラズマ溶射法、水中プラズマ溶射法、水安定プラズマ溶射法などのガスプラズマ溶射法によってプラズマ溶射を行うことが可能な従来公知の方法であってよく、特に限定されない。プラズマガスとして、例えば、Ａｒ、Ａｒ＋Ｎ２，Ａｒ＋Ｈ２、Ａｒ＋Ｎ２＋Ｈ２、Ａｒ＋ＣＯ２又はＡｒ＋Ｏ２などを用いればよい。
溶射原料は、例えば、平均粒径が２０［μｍ］以上６０［μｍ］以下の溶射粒子からなるものであっても、平均粒径が０．５［μｍ］以上６［μｍ］以下の溶射粒子を含むスラリーであってもよい。溶射粒子は、上述した材料からなる粒子である。
なお、溶射方法は、プラズマ溶射に限定されず、プラズマ溶射以外の、アーク溶射、ＲＦプラズマ溶射、電磁加速プラズマ溶射、線爆溶射、電熱爆破粉体溶射などの電気式溶射であってもよい。さらに、溶線式フレーム溶射、粉末式フレーム溶射、溶棒式フレーム溶射などのフレーム溶射、高速フレーム溶射（ＨＶＯＦ、ＨＶＡＦ）、レーザ溶射、レーザ・プラズマ複合溶射、コールドスプレーなどのプラズマ溶射以外の溶射方法であってもよい。
マスク３は、ＳＵＳ３０４などのステンレス鋼、Ａｌ６０６１などのアルミ合金などの熱伝導性に優れた金属により構成されていることが好ましい。これにより、溶射時の熱によるマスク３の変形を抑制し、所望の形状の溶射膜２の作製を図ることが可能となる。ただし、マスク３は、ポリイミドなどの耐熱性を有する樹脂などの材料からなるものであってもよい。
マスク３は、表面３ａ及び表面３ａと反対側の面である裏面３ｂを有している。そして、マスク３は、溶射膜形成領域Ｓ側の端縁３ｃから当該溶射膜形成領域Ｓとは反対側に向って、長さ６［ｍｍ］以上に亘って、厚さが０［ｍｍ］より大きく２．０［ｍｍ］以下である薄端部３ｄを有している。端縁３ｃから長さ６［ｍｍ］未満の領域において厚さが２．０［ｍｍ］を超えると、厚さが２［ｍｍ］を超えた部分において、溶射距離（溶射ノズルの先端から被処理体の表面までの距離）が急激に変化するため、溶射フレームのガス流が乱れ、膜厚の制御が困難となるからである。なお、図１から図３に図示の参考形態においては、マスク３全体に亘って厚さが２．０［ｍｍ］以下の薄端部３ｄから構成されている。
このように、マスク３は、従来の全体に亘って厚さが１０［ｍｍ］程度のものとは異なり、端縁３ｃから長さ６［ｍｍ］以上に亘って、厚さが２．０［ｍｍ］以下である薄端部３ｄを有している。これにより、溶射膜形成領域Ｓの端部での溶射フレームのガス流の急激な変化が抑制されるので、溶射膜３の均厚化の向上を図ることが可能となる。
なお、薄端部３ｄの厚さが０．５［ｍｍ］未満であると、溶射膜２の厚さよりも薄くなるおそれがあり、この場合には、マスク３を剥がす作業に手間を要する。また、マスク３が変形して、溶射膜形成領域Ｓ以外の領域に溶射膜２が形成されておそれがある。よって、薄膜部３ｄの厚さは０．５［ｍｍ］以上であることが好ましい。
また、図４に示す別の参考形態のように、マスク３は、薄端部３ｄより溶射膜形成領域Ｓとは反対側に厚さが２．０［ｍｍ］を超える部分である厚外部３ｅを有していることが好ましい。これにより、マスク３全体が２．０［ｍｍ］以下と薄い場合と比較して、マスク３の強度が補強され、マスク３の寿命の増大を図ることが可能となる。
そして、薄端部３ｄは、厚さが一定であってもよいが、厚さの相違する部分があってもよい。例えば、図５に示すさらに別の参考形態のように、薄端部３ｄは、端縁３ｃから溶射膜形成領域Ｓとは反対側に向って、連続的に厚さが増加する遷移部分３ｆを有し、マスク３の表面３ａのうち少なくとも遷移部分３ｆを構成する部分が、裏面３ｂに対して傾斜した傾斜面３ｇとなっていることが好ましい。これにより、厚さが非連続的に増加する部分する場合と比較して、この非連続部分での溶射フレームのガス流の急激な変化が抑制されるので、溶射膜の均厚化が妨げられるおそれの低下を図ることが可能となる。
また、図３から図５の参考形態に示すように、端縁３ｃは、その厚さが例えば２．０［ｍｍ］などであり、マスク３の端部が面状である端面となっているものであってもよい。
さらに、図６に示す別の参考形態のように、端縁３ｃは厚さが０［ｍｍ］、すなわち、端縁３ｃがエッジ状であってもよい。そして、この場合、エッジの先端部は丸状や角状であっても、鋭角状であってもよい。
さらに、マスク３は、端縁３ｃがエッジ状であり、薄端部３ｄ全体が遷移部分３ｆとなっていてもよい。そして、この場合、傾斜面３ｇの傾斜角θは３０度以下であることが好ましい。このような緩やかな傾斜面３ｇをマスク３の端部に備えていることにより、溶射膜形成領域Ｓの端部での溶射フレームのガス流の急激な変化が抑制され、溶射膜２の均厚化の向上を図ることが可能となる。また、マスク３の傾斜面３ｇに堆積した溶射粒子が脱落して溶射膜形成領域Ｓに流れ込むことの抑制を図ることも可能となる。
さらに、マスク３が遷移部分３ｆを有する場合、傾斜面３ｇの表面粗さＲａは０．２μｍ以上であることが好ましい。これにより、マスク３の傾斜面３ｇに堆積した溶射粒子が脱落して溶射膜形成領域Ｓに流れ込み、この領域における溶射膜の厚さの部分的な増加や膜質の低下が生じるおそれの抑制を図ることが可能となる。ただし、マスク３の表面３ａの表面粗さＲａが大き過ぎると溶射フレームのガス流の不本意な流れが生じるおそれがある。そのため、傾斜面３ｇの表面粗さＲａは、ブラスト加工された基材の表面と同等程度の５．０［μｍ］以下であることが好ましい。
なお、遷移部分３ｆにおける厚さの増加は、直線的であっても、指数関数的などの非直線的であってもよい。さらに、図示しないが、薄端部３ｄは、端縁３ｃから溶射膜形成領域Ｓとは反対側に向って、非連続的に厚さが増加する部分を有していてもよい。また、逆に、薄端部３ｄは、端縁３ｃから溶射膜形成領域Ｓとは反対側に向って、連続的に又は非連続的に厚さが減少する部分を有していてもよい。
また、図７に示す別の参考形態のように、マスク３の表面３ａに、傾斜面３ｇよりも端縁３ｃ側に凹部３ｈが形成されていることも好ましい。これにより、マスク３の傾斜面３ｇに堆積した溶射粒子が脱落しても凹部３ｈに留めることができるので、溶射粒子が溶射膜形成領域Ｓに流れ込み、この領域における溶射膜の厚さの部分的な増加や膜質の低下が生じるおそれの抑制をさらに確実に図ることが可能となる。なお、凹部３ｈよりも端縁３ｃ側のマスクの表面３ａは、水平面であっても傾斜面であってもよい。
また、図８に示す別の参考形態のように、マスク３は、溶射膜形成領域Ｓ側に端面３ｉを有し、端面３ｉと裏面３ｂとの間の角部に面取り部３ｊを有することが好ましい。これにより、溶射後にマスク３を外す際に、マスク３と一緒に溶射膜２が剥がれるおそれの抑制を図ることが可能となる。面取り部３ｊは、平面状であっても、円弧曲面状などの凸状の曲面状であってもよい。
なお、裏面３ｂは、基材１の表面１ａに沿った形状であることが好ましい。例えば、基材１の表面１ａが平面状である場合、マスク３の裏面３ｂも平面状であることが好ましい。
さらに、マスク３の裏面３ｂのうち少なくとも薄端部３ｄを構成する部分が基材１の表面１ａに接触又は図示しない接着層を介して固定された状態で、溶射粒子が溶射されて、溶射膜２が形成される。このようにマスク３が固定されることにより、マスク３の端縁３ｃにおいて、マスク２の裏面２ｂと基材１の表面１ａとの間に隙間が生じず、この隙間を介して溶射粒子が溶射膜形成領域Ｓ外に堆積することが防止される。
ただし、前記隙間は、厳密に隙間が全くないことに限定されず、多少の隙間があってもよく、特に溶射粒子が溶射膜形成領域Ｓ外に堆積しても問題が生じない場合には、隙間はある程度大きくてもよい。
本発明の溶射部材の製造方法は上述した実施形態に限定されない。また、本発明の溶射部材の製造方法によって製造される溶射部材は、必ずしも本発明の参考形態に係る溶射部材であるとは限らない。
以下、本発明の実施例及び比較例を具体的に挙げて、本発明を説明する。
（実施例１）
実施例１においては、まず、基材１として、アルミ合金（Ａ６０６１）からなり、直径２００［ｍｍ］、厚さ５［ｍｍ］の円板状のものを用意した。基材１の表面１ａにブラスト加工を行い、表面１ａの粗面化した。ブラスト加工後の表面１ａの平均表面粗さＲａは２．０［μｍ］であった。
実施例１においては、まず、基材１として、アルミ合金（Ａ６０６１）からなり、直径２００［ｍｍ］、厚さ５［ｍｍ］の円板状のものを用意した。基材１の表面１ａにブラスト加工を行い、表面１ａの粗面化した。ブラスト加工後の表面１ａの平均表面粗さＲａは２．０［μｍ］であった。
溶射粒子として、メディアン径Ｄ５０が３０［μｍ］の酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）顆粒粉末を用意した。
また、マスク３として、ＳＵＳ３０４からなる円環状のものを用意した。マスク３は、内径１８０［ｍｍ］、外径２００［ｍｍ］であった。そして、マスク３は、端縁３ｃの厚さは０［ｍｍ］であり、端縁３ｃ側から内径内の溶射膜形成領域Ｓとは反対側の外周側に向って幅５．０［ｍｍ］の内周部分において厚さが連続的に増加する遷移部分を有し、マスク３の表面３ａのうち遷移部分を構成する部分が、裏面３ｂに対して傾斜した傾斜角度θが２０度で傾斜した傾斜面を有していた。また、マスク３の内周部分と一体化される幅５．０［ｍｍ］の外周部分は厚み１．８［ｍｍ］の円環状であった。傾斜面の平均表面粗さＲａは０．２［μｍ］であった。
マスク３は、ポリイミドテープ（カプトン（登録商標）テープ）を用いて基材１に、上面視での中心点が一致するようにして固定した。このとき、基材１の表面１ａとマスク３の裏面３ｂとは（接着層を介して）全面的に接触していた。
そして、プラズマ溶射装置によって溶射粒子を基材１の表面１ａに溶射して基材１の表面１ａに溶射膜２を形成した。プラズマガスとして、Ａｒ、Ｏ２の混合ガスを用い、溶射距離を７５［ｍｍ］、並進間隔を５［ｍｍ］とした。プラズマ溶射装置における入力電力は１００［ｋＷ］であった。
マスク３を剥がすと、酸化イットリウムからなる膜が溶射膜２として基材１の表面１ａの溶射膜形成領域Ｓに形成されており、溶射部材１０が得られた。
そして、この溶射部材１０を垂直方向に切断し、中心角度６０度の６個の扇状部材を得た。そして、各扇状部材の切断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、溶射膜２の厚さｔを測定した。このとき、溶射膜２の端縁２ａから５［ｍｍ］離れた端部領域Ｐにおける厚さｔｐと、端縁２ａから４５［ｍｍ］及び８０［ｍｍ］離れた中心部領域Ｑにおける厚さｔｑとを測定した。
厚さｔｐの最大値及び厚さｔｑの最小値は以下の表１に示すとおりであり、これらの差は２８．５［μｍ］であって、±３０［μｍ］以下であり、加工を施さなくとも溶射膜２の均厚化が図られていることが分かった。
（実施例２～５）
実施例２～５においては、基材１及び溶射粒子として、実施例１と同じものを用意した。一方、マスク３として、実施例１と同じ材質からなり、内径及び外径が同じ円環状ではあるがその断面形状が異なるものを用意した。
実施例２～５においては、基材１及び溶射粒子として、実施例１と同じものを用意した。一方、マスク３として、実施例１と同じ材質からなり、内径及び外径が同じ円環状ではあるがその断面形状が異なるものを用意した。
具体的には、実施例２においては、マスク３は、厚さ０．５［ｍｍ］、幅１０［ｍｍ］の円環状であった。実施例３においては、マスク３は、厚さ１．０［ｍｍ］、幅１０［ｍｍ］の円環状であった。実施例４においては、マスク３は、厚さ２．０［ｍｍ］、幅１０［ｍｍ］の円環状であった。実施例５においては、マスク３は、厚さ１．０［ｍｍ］、幅６［ｍｍ］の円環状部材及び厚さ８．０［ｍｍ］、幅４［ｍｍ］の円環状部材が、この順序で端縁３ｃから外周側に向って連続して一体化されたものであった。
そして、実施例１と同様にして、溶射膜２を形成して、溶射部材１０を得た。さらに、この溶射部材１０を実施例１と同様に切断したうえで、同様に厚さｔｐ，ｔｑを測定した。
実施例２～５において、厚さｔｐの最大値及び厚さｔｑの最小値は以下の表１に示すとおりであり、これらの差は０．１［μｍ］から０．７［μｍ］であり、加工を施さなくてもよい程度に均厚化が図られていることが分かった。
（比較例１～３）
比較例１～３においては、基材１及び溶射粒子として、実施例１と同じものを用意した。一方、マスク３として、実施例１と同じ材質からなり、内径及び外径が同じ円環状ではあるがその断面形状が異なるものを用意した。
比較例１～３においては、基材１及び溶射粒子として、実施例１と同じものを用意した。一方、マスク３として、実施例１と同じ材質からなり、内径及び外径が同じ円環状ではあるがその断面形状が異なるものを用意した。
具体的には、比較例１においては、マスク３は、端縁３ｃの厚さは０［ｍｍ］であり、端縁３ｃ側から溶射膜形成領域Ｓとは反対側の外周側に向って厚さが連続的に増加する遷移部分を有し、マスク３の表面３ａのうち遷移部分を構成する部分が、裏面３ｂに対して傾斜角度θが４５度で傾斜した傾斜面を有していた。傾斜面の平均表面粗さＲａは０．１［μｍ］であった。比較例２においては、マスク３は、全体に亘って厚さが５［ｍｍ］であった。比較例３においては、マスク３は、厚さ１．０［ｍｍ］、幅５［ｍｍ］の円環状部材及び厚さ８．０［ｍｍ］幅５［ｍｍ］の円環状部材が、この順序で端縁３ｃから外周側に向って連続して一体化されたものであった。
そして、実施例１と同様にして、溶射膜２を形成して、溶射部材１０を得た。さらに、この溶射部材１０を実施例１と同様に切断したうえで、同様に厚さｔｐ，ｔｑを測定した。
比較例１～３において、厚さｔｐの最大値及び厚さｔｑの最小値は以下の表１に示すとおりであり、これらの差は３０［μｍ］を超えており、溶射膜２の厚さｔは均一化が図られておらず、研磨加工などを施す必要があることが分かった。これは、マスク３の表面３ａの傾斜角度が急峻であったこと、マスク３の厚さが厚すぎたこと、マスク３の端縁３ｃからの肉薄部の距離が短すぎたことにより、溶射フレームのガス流が乱れ、膜厚差が生じたものと考えられる。
１…基材、 １ａ…表面、 ２…溶射膜、 ２ａ…端縁、 ２ｂ…溶射膜の表面、 ３…マスク、 ３ａ…表面、 ３ｂ…裏面、 ３ｃ…端縁、 ３ｄ…薄端部、 ３ｅ…厚外部、 ３ｆ…遷移部分、 ３ｇ…傾斜面、 ３ｈ…凹部、 ３ｉ…端面、 ３ｊ…面取り部、 １０…溶射部材、 Ｐ…端部領域、 Ｑ…中心部領域、 Ｓ…溶射膜形成領域。
Claims (6)
- 基材の表面の溶射膜形成領域以外の領域を表面及び裏面を有するマスクで覆った状態で、前記基材の表面に溶射粒子を溶射することにより、前記溶射膜形成領域に溶射膜を形成する、前記基材と前記溶射膜とを備えた溶射部材の製造方法であって、
前記マスクは、前記溶射膜形成領域側の端縁から当該溶射膜形成領域とは反対側に向って、長さ６［ｍｍ］以上に亘って、厚さが０．５［ｍｍ］より大きく２．０［ｍｍ］以下である薄端部を有し、
前記マスクは、前記薄端部より前記溶射膜形成領域とは反対側に厚さが２．０［ｍｍ］を超える部分を有し、
前記マスクの裏面のうち少なくとも前記薄端部を構成する部分が前記基材の表面に接触又は接着層を介して固定された状態で前記溶射粒子を溶射することを特徴とする溶射部材の製造方法。 - 前記マスクの薄端部は、前記端縁側から前記溶射膜形成領域とは反対側に向って厚さが連続的に増加する遷移部分を有し、
前記マスクの表面のうち少なくとも前記遷移部分を構成する部分が、前記裏面に対して傾斜した傾斜面であることを特徴とする請求項１に記載の溶射部材の製造方法。 - 前記傾斜面の表面粗さＲａが０．２［μｍ］以上であることを特徴とする請求項２に記載の溶射部材の製造方法。
- 前記マスクの表面に、前記傾斜面よりも前記端縁側に凹部が形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の溶射部材の製造方法。
- 前記マスクは、前記溶射膜形成領域側に端面を有し、前記端面と前記裏面との間の角部に面取り部を有することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の溶射部材の製造方法。
- 前記マスクは、金属により構成されていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の溶射部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022151150A JP7373630B2 (ja) | 2018-12-05 | 2022-09-22 | 溶射部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018228536A JP2020090710A (ja) | 2018-12-05 | 2018-12-05 | 溶射部材及びその製造方法 |
| JP2022151150A JP7373630B2 (ja) | 2018-12-05 | 2022-09-22 | 溶射部材の製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018228536A Division JP2020090710A (ja) | 2018-12-05 | 2018-12-05 | 溶射部材及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022171973A JP2022171973A (ja) | 2022-11-11 |
| JP7373630B2 true JP7373630B2 (ja) | 2023-11-02 |
Family
ID=71012447
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018228536A Pending JP2020090710A (ja) | 2018-12-05 | 2018-12-05 | 溶射部材及びその製造方法 |
| JP2022151150A Active JP7373630B2 (ja) | 2018-12-05 | 2022-09-22 | 溶射部材の製造方法 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018228536A Pending JP2020090710A (ja) | 2018-12-05 | 2018-12-05 | 溶射部材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JP2020090710A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024034222A1 (ja) * | 2022-08-08 | 2024-02-15 | タツタ電線株式会社 | マスク治具、成膜方法および成膜装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009127088A (ja) | 2007-11-22 | 2009-06-11 | Toyota Motor Corp | 溶射用マスキング治具 |
| JP2011241442A (ja) | 2010-05-18 | 2011-12-01 | Toyota Motor Corp | 溶射用マスキング治具 |
| JP2015194479A (ja) | 2014-03-28 | 2015-11-05 | 日本碍子株式会社 | 被膜の製造方法及びガスセンサの製造方法 |
| JP2018080101A (ja) | 2016-10-13 | 2018-05-24 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 環境バリアコーティング用の輪郭形成ボンドコートおよび環境バリアコーティング用の輪郭形成ボンドコートを作る方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59160569A (ja) * | 1983-03-03 | 1984-09-11 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 部分溶射方法 |
| JPH0790354A (ja) * | 1993-09-21 | 1995-04-04 | Kawasaki Steel Corp | 高温鋼材搬送用ロール |
| JP4486630B2 (ja) * | 2006-10-30 | 2010-06-23 | Ｎｔｎ株式会社 | 環状部材の被覆方法および軸受の軌道部材の製造方法 |
-
2018
- 2018-12-05 JP JP2018228536A patent/JP2020090710A/ja active Pending
-
2022
- 2022-09-22 JP JP2022151150A patent/JP7373630B2/ja active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009127088A (ja) | 2007-11-22 | 2009-06-11 | Toyota Motor Corp | 溶射用マスキング治具 |
| JP2011241442A (ja) | 2010-05-18 | 2011-12-01 | Toyota Motor Corp | 溶射用マスキング治具 |
| JP2015194479A (ja) | 2014-03-28 | 2015-11-05 | 日本碍子株式会社 | 被膜の製造方法及びガスセンサの製造方法 |
| JP2018080101A (ja) | 2016-10-13 | 2018-05-24 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 環境バリアコーティング用の輪郭形成ボンドコートおよび環境バリアコーティング用の輪郭形成ボンドコートを作る方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2020090710A (ja) | 2020-06-11 |
| JP2022171973A (ja) | 2022-11-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101967971B1 (ko) | 반도체 챔버 구성요소를 위한 방사율 제어된 코팅 | |
| JP6639584B2 (ja) | プラズマ処理装置用の部品の製造方法 | |
| US7531232B2 (en) | Component for vacuum apparatus, production method thereof and apparatus using the same | |
| JP2012191200A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| EP2933535B1 (en) | Piston ring with sprayed coating and method for producing piston ring with sprayed coating | |
| JP5558807B2 (ja) | 真空成膜装置用部品及び真空成膜装置 | |
| JP7373630B2 (ja) | 溶射部材の製造方法 | |
| US20160076129A1 (en) | Component for plasma processing apparatus, and manufacturing method therefor | |
| KR20100011576A (ko) | 내 플라즈마성 갖는 세라믹 코팅체 | |
| TW201320219A (zh) | 半導體製造裝置用構件 | |
| JP4894158B2 (ja) | 真空装置用部品 | |
| EP2027932A1 (en) | Masking fixture for a coating process | |
| JP5283880B2 (ja) | 真空成膜装置 | |
| JP6966339B2 (ja) | 溶射部材の製造方法 | |
| JP2006316912A (ja) | イオンプレーティング皮膜を有する | |
| JP7196343B1 (ja) | 皮膜密着用の下地膜を有するガラス基材、及び皮膜を設けたガラス部品 | |
| JP2006057172A (ja) | 薄膜製造装置及びその製造方法 | |
| JP2005154896A (ja) | 真空装置用部品及びその製造方法並びにそれを用いた装置 | |
| JP6416498B2 (ja) | 摺動部材及びピストンリング | |
| JP2019056143A (ja) | 溶射膜を備えた基材及びその製造方法 | |
| KR102612460B1 (ko) | 반도체 제조 장치용 부재 및 반도체 제조 장치 | |
| JP7197036B2 (ja) | 半導体製造装置用部材及び半導体製造装置 | |
| JP7162153B1 (ja) | 溶射皮膜の密着性を高めた石英ガラス基材と、その製造方法、および溶射皮膜を有する石英ガラス部品の製造方法 | |
| JP6649245B2 (ja) | スパッタリングターゲット用バッキングプレートの補修方法、および補修済みバッキングプレート | |
| JP2022012745A (ja) | スパッタリングターゲット及びスパッタリングターゲットの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221012 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221012 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230620 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230627 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230823 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231017 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231023 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7373630 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |