KR20120046007A - 질화알루미늄을 피복한 내식성 부재 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
(과제) 질화알루미늄 (AlN) 피복막 (층) 을 내열성 부재의 표면에 피복했을 때에, 휨 변형이 없는 치수 정밀도가 우수한 내식성 부재를 제공한다.
(해결 수단) 피복막의 결정립의 AlN 중에 산소를 0.1 질량％ 이상 20 질량％ 이하 함유시키고, 피복막의 열팽창률을 기재에 맞춰 조정하는 것을 특징으로 한다. 피복막의 상대밀도가 50 이상 98 ％ 미만인 것이 바람직하다. 피복막이 화학 기상 성장법에 의해서 성막되고, 그 후, 산소 분위기 중에서 700 ℃ 이상 1150 ℃ 이하의 온도에서 가열되는 것, 혹은 대기 중에서 노출시켜 수화물을 형성시킨 후에 불활성 분위기 중에서 900 ℃ 이상 1300 ℃ 이하의 온도에서 가열 처리되는 것이 바람직하다.
(해결 수단) 피복막의 결정립의 AlN 중에 산소를 0.1 질량％ 이상 20 질량％ 이하 함유시키고, 피복막의 열팽창률을 기재에 맞춰 조정하는 것을 특징으로 한다. 피복막의 상대밀도가 50 이상 98 ％ 미만인 것이 바람직하다. 피복막이 화학 기상 성장법에 의해서 성막되고, 그 후, 산소 분위기 중에서 700 ℃ 이상 1150 ℃ 이하의 온도에서 가열되는 것, 혹은 대기 중에서 노출시켜 수화물을 형성시킨 후에 불활성 분위기 중에서 900 ℃ 이상 1300 ℃ 이하의 온도에서 가열 처리되는 것이 바람직하다.
Description
본 발명은, 방열용 기판이나 반도체 디바이스의 제조 공정에 바람직하게 사용되는 정전 척, 웨이퍼를 가열하는 세라믹스 히터, 반도체 제조 장치 내에서 사용되는 원판, 샤워 플레이트 및 링형상 부재 등 (이하, 간단히 "부재" 라고 하는 경우가 있다) 의 내부식성을 보다 향상시키는 것에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에 있어서, CVD 에 의해 실리콘 웨이퍼 상에 산화막이나 배선의 메탈막 등을 형성하는 CVD 장치의 웨이퍼 이외에 부착된 막 성분을 제거하기 위한 정기적 셀프클리닝을 위해서, 또는 에칭 장치의 열 에칭이나 플라즈마 에칭에 의해 형성한 막을 제거하기 위해서, 부식성이 높은 NF3, CF4, ClF3 등의 불소계 가스가 사용되고 있다.
이러한 고부식성 가스 중의 가혹한 조건하에서 사용되는, 웨이퍼를 탑재한 서셉터나 클램프 링, 포커스 링 등과 같은 반도체 장치의 구성 부재는, 종래에 실리콘 (Si) 이나 석영 유리, 탄화규소 등이 용도에 따라서 선택 적용되어 왔다.
그러나, 종래에 사용되고 있는 이들 재료에 있어서도 여러 가지 문제가 있었다. 예를 들어, 석영 유리는 반응성이 높은 불소계 가스의 존재하에서는 불화규소 등 반응 생성 화합물의 증기압이 높아 기체가 되어 휘산되기 때문에, 부식이 연속적으로 진행되어 부재의 소실이 발생한다.
또한, 탄화규소는 기본적으로는 석영 유리보다 내식성이 우수하지만, 반도체 제조 장치용으로서 사용되는 탄화규소는 주로 실리콘 함침 탄화규소이기 때문에, 실리콘부가 불소계 가스와의 반응에 의해 소실됨으로써, 구조 조직이 치밀화된 기재보다 탄화규소가 이탈하기 쉬워, 파티클의 원인이 된다.
그리고, 질화알루미늄 소결체가 세라믹스 기재인 경우, 미량의 소결 보조제가 사용되고 있거나, 제법 특유의 입계를 갖고 있다. 그 때문에, 장시간 불소계 가스에 노출되면 보조제 부분이나 입계 부분 부근이 선택적으로 에칭되어, 상기 석영이나 탄화규소 정도는 아니지만 서서히 열화되어 가는 것이 알려져 있다. 이러한 부재에 있어서도, 장시간 사용에 있어서 파티클의 원인으로 되어 있다.
또한, 질화알루미늄 소결체 표면을 산화시킴으로써 표면의 내구성을 향상시키는 것도 검토되고 있지만, 역시 입계 등에서의 선택적 에칭이 문제가 되고 있었다.
한편, 상기 석영 유리나 탄화규소에 비하여, 알루미늄 (금속), 산화알루미늄 (알루미나), 질화알루미늄 등의 알루미늄계 재료는 불소계 가스와 반응하여 생성되는 불화알루미늄 (AlF3) 의 증기압이 현저하게 낮다는 점에서 그 사용이 시도되고 있다.
예를 들어, 0.01 중량％ 이상의 탄소를 함유하는 질화알루미늄 소결체로 이루어지는 내열성 기재에 두께 10 ㎛ 이상의 결정질 질화알루미늄으로 이루어지는 피복막을 형성한 것이 제안되어 있다 (특허문헌 1). 또한, 제조 방법을 주목적으로 하는 것이기는 하지만, 증착된 질화알루미늄층을 갖는 질화알루미늄 소결체도 제안되어 있다 (특허문헌 2).
그러나, 이들 질화알루미늄 소결체 등의 세라믹스 기재의 열팽창률과 피복막으로서의 질화알루미늄층의 열팽창률과는 차이가 있기 때문에, 피복막을 열 CVD 법으로 성막하는 경우에는, 성막 후의 냉각 과정에서 이 열팽창률차에 의해 기재의 휨의 발생이나, 기재와 피복막에 열응력이 잔류하여, 휨에 의한 치수 정밀도의 악화나, 기재 또는 피복막에 크랙이 발생하고, 심한 경우에는 피복막이 벗겨져 버리는 경우가 있다.
기재 또는 피복막에 크랙이 발생한 경우에는, 그 부분이 부식되기 쉬워져 파티클이 발생하고 만다는 문제도 일어날 가능성이 있다.
따라서 본 발명의 과제는, 질화알루미늄 (AlN) 피복막 (이하, 피복층이란 단어를 사용하는 경우도 있다) 을 내열성 부재의 표면에 피복했을 때에, 휨 변형이 없는 치수 정밀도가 우수한 내식성 부재를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 내식성 부재는, 화학 기상 성장법에 의해서 성막된 질화알루미늄을 주성분으로 한 피복막으로 전체 또는 일부가 덮어진 내식성 부재에 있어서, 상기 피복막 중에 0.1 질량％ 이상 20 질량％ 이하의 산소를 함유시킨 것을 특징으로 한다.
상기 피복막 중에 0.5 질량％ 이상 15 질량％ 이하의 산소를 함유시키는 것, 상기 질화알루미늄을 주성분으로 한 피복막의 상대밀도가 50 이상 98 ％ 미만이 되도록 조정한 것, 상기 피복막은, 화학 기상 성장법에 의해서 성막된 후에 산소 분위기 중에서 700 ℃ 이상 1150 ℃ 이하의 온도에서 가열되어 형성된 것인 것, 또는, 상기 피복막은 대기 중에서 노출시켜 수화물을 형성시킨 후에 불활성 분위기 중에서 가열 처리하여 형성된 것인 것이 각각 바람직하다.
또한 상기 내열성 부재의 재질이, 열분해 질화붕소, 질화붕소와 질화알루미늄의 혼합 소결체, 열분해 질화붕소 코트 그라파이트, 질화알루미늄, 희토류 산화물, 산화알루미늄, 산화규소, 지르코니아, 사이알론 (SiAlON), 그라파이트, 실리콘, 고융점 금속 중 어느 것을 주성분으로 하는 것인 것이 바람직하다.
본 발명의 내식성 부재의 제조 방법은, 화학 기상 성장법에 의해서, 내열성 기재의 표면에 상대밀도가 50 이상 98 ％ 미만이 되도록 조정한 질화알루미늄을 주성분으로 한 피막을 형성한 후, 산소 가스를 포함하는 분위기 하에서 700 ℃ 이상 1150 ℃ 이하의 온도에서 가열 처리함으로써 상기 피막 중에 0.1 질량％ 이상 20 질량％ 이하의 산소를 함유시키는 것을 특징으로 한다.
또, 대기 중에서 상기 피막 표면을 수분에 노출시켜 수화물을 형성시킨 후에 불활성 분위기 중에서 900 ℃ 이상 1300 ℃ 이하의 온도에서 가열 처리함으로써, 상기 피막 중에 0.1 질량％ 이상 20 질량％ 이하의 산소를 함유시키는 것도 바람직하다.
본 발명에 의하면, 내열성 재료로 이루어지는 기재와 AlN 결정립 중에 산소를 함유시켜 산화알루미늄 및/또는 산질화알루미늄으로 이루어지는 피복막을 구비한 부재로 함으로써, 피복막의 열팽창률을 기재에 맞추는 것이 가능해져, 치수 정밀도를 유지하고, 열응력에 의한 기재의 휨이나 크랙의 발생을 억제할 수 있다. 나아가, 이 부재를 가열 냉각하여 사용할 때에 수반되는 반복 열응력에 의한 피복막 (층) 의 열화도 방지할 수 있는 유리한 점이 부여된다.
이하에, 본 발명에 관해서 실시예?비교예도 나타내면서, 상세히 설명한다.
내열성 부재의 전체 또는 일부를 덮도록 질화알루미늄 피복막을 형성하여, 고부식성 가스, 특히 불소계 가스의 존재하에서의 가혹한 조건하에 사용되는 부재의 내부식성을 보다 향상시키는 것을 과제로 하여 예의 검토해서, 피복막 중에 산소를 함유시킴으로써 부재와 피복막과의 열팽창차를 감소시킬 수 있으며, 이것에 의해 피복막의 균열이나 박리를 회피할 수 있다는 새로운 지견을 얻어, 본 발명을 얻었다.
구체적으로는, 내열성 부재의 전체 또는 일부를 덮도록 형성하는 질화알루미늄 (AlN) 피복막을 화학 기상 성장법에 의해 형성함에 있어서, 피복막 중의 산소 함유량을 0.1 질량％ 이상 20 질량％ 이하가 되도록 함으로써 피복막의 열팽창률을 기재에 맞추는 것이 가능해져, 치수 정밀도를 유지하고, 열응력에 의한 기재의 휨이나 크랙의 발생을 억제할 수 있으며, 막두께를 충분히 두껍게 해도 갈라지는 일 없이, 열이 가해지는 프로세스에 있어서도 크랙에 의한 파티클의 발생을 억제할 수 있는 것을 알아낸 것이다.
본 발명은 상기 과제를 달성하기 위해서 이루어진 것으로, 질화알루미늄 피복막의 결정립의 AlN 중에 산소를 0.1 질량％ 이상 20 질량％ 이하 함유시킴으로써, 피복막의 열팽창률을 기재에 맞춰 조정한다.
산소 함유량이 0.1 질량％ 미만에서는, 피복막의 열팽창률은 거의 변화하지 않지만, 모재가 같은 열팽창률을 가지고 있을 때에는 휨이 발생하지 않는다. 바람직하게는 0.5 질량％ 이상이다. 그러나, 불소계 가스에 대한 내식성이 떨어진다는 문제가 나타난다. 또한, 산소 함유량이 20 질량％ 를 넘으면, 막이 취약해져 크랙이 발생하기 쉬워진다. 바람직하게는 15 질량％ 이하이다.
내열성 부재의 전체 또는 일부를 덮도록, 화학 기상 성장법에 의해서 상대밀도가 50 ％ 이상 98 ％ 미만이 되도록 조정한 질화알루미늄으로 이루어지는 피복막을 구비함으로써, 막 중에 균등하게 분산시켜 산소를 함유시킬 수 있다.
상대밀도가 50 ％ 미만에서는, 구조재로서 취약해지므로 바람직하지 않다. 98 ％ 이상이면, 균질하게 산소를 함유시키기가 어려워져, 표면측으로 치우쳐 버려, 막 균열이나 막 벗겨짐이 발생한다. 바람직하게는 60 ％ 이상 95 ％ 이하이다. 이 범위 내이면 막두께를 충분히 두껍게 해도 갈라지는 일 없이, 열이 가해지는 프로세스에 있어서도 크랙에 의한 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
상대밀도는 반응 조건, 특히 반응 온도를 바꾸는 것에 의해 제어할 수 있다.
또한, 여기서 상대밀도란, 질화알루미늄의 이론밀도에 대한 화학 기상 성장법 등에 의해서 형성한 피복막의 밀도를 말하고, 마이크로미터와 전자 저울에 의해 측정되는 막두께 및 중량으로부터 용이하게 산출된다.
상기 피복막은 화학 기상 성장법에 의해 성막된 후에, 산소 분위기 중에서 700 ℃ 이상 1150 ℃ 이하에서 가열되어 형성한 것일 수 있다. 화학 기상 성장법으로 피복함으로써 고순도 질화알루미늄 피복층이 얻어지고, 그 후의 공정에서 산소 분위기 중에서 가열됨으로써, 고순도의 산화알루미늄 및/또는 산질화알루미늄이 얻어진다.
반도체 제조 장치용 부재, 예를 들어 샤워 플레이트나 링과 같은 세라믹스 소결체에서는, 금속 불순물이 비산하여 금속 오염원이 되거나, 크랙이 발생하기 쉬워지는 등의 문제가 발생하기 쉽지만, 고순도의 피복막으로 덮은 본 발명품에서는 크랙이 발생하지 않고, 내식성이 양호하여 수명이 길고, 금속 오염도 방지할 수 있다.
700 ℃ 미만에서는 산소를 거의 포함시키지 못하고, 성막 후의 변형을 유지한 그대로이다. 바람직하게는 750 ℃ 이상이다.
1150 ℃ 를 초과하면 산소 함유량이 많아져, 막이 취약해지고, 크랙이 발생하기 쉬워진다. 바람직하게는 1100 ℃ 이하이다.
또한, 상기 피복막은 대기에 노출시켜 수화물을 형성시킨 후에, 불활성 분위기 중에서 900 ℃ 이상 1300 ℃ 이하의 온도에서 가열 처리함으로써, 피막 중에 산소를 포함시킬 수 있다. 한번 대기 중에서 노출시킴으로써, 대기 중의 수분을 포함하여 흡착한다. 그 후, 900 ℃ 이상 1300 ℃ 이하의 고온에서 가열 처리함으로써, AlN 결정립 중의 표면에 산화막이 형성되어 기재의 열팽창률이 변화되는 것으로 생각된다.
바람직하게는, 항온 항습조 중에서 기온 30 ℃, 습도 50 ％ 이상의 분위기에 1 일 이상 방치시키는 것이 바람직하다.
모재가 되는 내열성 부재의 재질은, 열분해 질화붕소, 질화붕소와 질화알루미늄의 혼합 소결체, 열분해 질화붕소 코트 그라파이트, 질화알루미늄, 희토류 산화물, 산화알루미늄, 산화규소, 지르코니아, 사이알론, 그라파이트, 실리콘, 고융점 금속 중 어느 것을 주성분으로 하는 것일 수 있다. 이들로 함으로써, 반도체 성막 장치 내에서의 800 ℃ 정도의 고온 성막 프로세스에도 충분히 대응할 수 있다.
상기 피복막은, 알루미늄의 유기 금속 화합물 또는 염화알루미늄과 암모니아를 원료로 한 화학 기상 성장법에 의해 성막되고, 그 때의 반응 온도는 800 ℃ ? 1200 ℃ 의 사이로 함으로써, 결정성이 우수한 고순도의 피복막이 얻어진다. 화학 기상 성장법을 사용함으로써, 금속 불순물이 50 ppm 이하로 매우 적게 할 수 있기 때문에, 고순도가 요구되는 반도체 제조 장치의 부재, 히터, 정전 척 등에 적합하다.
소결체의 표면을 단순히 산화 처리한 경우에는, 소결체 내의 금속 불순물 (소결 보조제나 Ca, Na, 중금속 등) 이 산화되는 지점에도 존재하기 때문에, 금속 오염이 우려된다.
상기 피복성막의 두께는 1 ㎛ 이상 500 ㎛ 이하로 함으로써, 사용 조건에 따라 보다 충분히 내식성을 발휘할 수 있다.
1 ㎛ 미만에서는, 부분적으로 결함이 있던 경우에, 하지 (下地) 의 모재가 부식되어 파티클이 발생될 위험성이 있다. 보다 바람직하게는 10 ㎛ 이상이다. 또한, 500 ㎛ 를 초과하면, 막의 내부 응력에 의해 모재와의 경계 부분으로부터 분리되어 버릴 위험성이 있고, 또한, 제조하는 데에 막대한 시간이 걸리기 때문에 비용적으로 적당하지 않다. 보다 바람직하게는 300 ㎛ 이하이다.
실시예
이하에, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 보다 상세히 나타내는데, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
[제 1 실시예군 및 제 1 비교예군]
길이 50 ㎜, 폭 15 ㎜, 두께 0.5 ㎜ 의 질화알루미늄 소결체 기재의 표면 전체에 열 CVD 법에 의해 피복층을 형성하였다.
피복막을 성막함에 있어서, 원료로서의 알루미늄의 유기 금속 화합물로서 트리메틸알루미늄을 사용하고, 버블러법에 의해 공급하며, 버블링용 가스는 Ar 가스를 사용하였다. 또, 버블링용 가스로서 N2, H2, He 등을 사용해도 동일한 결과가 얻어지는 것이 확인되어 있다.
트리메틸알루미늄은, 25 ℃ 일정하게 되도록 항온조에 넣고, 버블링용의 Ar 유량을 2 ℓ/min 으로 하며, 실린더 내의 압력을 게이지압으로 10 kPa 가 되도록 제어하였다. 그 때의 트리메틸알루미늄의 공급량은 0.3 ㏖/hr 이었다.
한편, 암모니아는 직접 액체를 가열 기화시켜 공급량 1.7 ㏖/hr 이 되도록 MFC (매스 플로우 컨트롤러) 에 의해 조정하여 공급하였다.
반응로 안을 진공 상태가 되도록 진공 펌프로 가스를 배기시키면서, 압력은 절대압으로 50 Pa 정도의 감압하에 유지하여, 두께 50 ㎛, 상대밀도 80 ％ 의 피복층을 형성시켰다.
피복층을 형성한 기재를 산소 기류 중에서, 650 ℃ 에서 1200 ℃ 까지 조건을 여러 가지로 변경시켜 가열 처리를 실시하였다. 비교예로서 가열 처리를 실시하지 않은 기재도 준비하여, 이하와 같이 평가하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.
각 조건으로 제작된 피복 기재의 휨과 산소량을 조사하였다. 휨량은 레이저 변위계로 측정하고, 피복측이 오목한 것은 마이너스, 볼록한 것은 플러스로 표기하였다.
막 중의 산소량은, GDMS (글로우 방전 질량 분석) 으로 AlN 에 대한 비로서 정량 분석을 실시하였다.
F 플라즈마 내식성 평가는 플라즈마 에칭 처리 장치 (SUMCO RIE-10NR) 안에 기재를 배치하고, CF4 가스와 산소를 50 sccm 씩 흘리면서, 압력 10 Pa 로 하여, 플라즈마를 발생시키고, RF 파워를 500 W 로 조정하여 10 시간 연속 에칭 시험을 실시하였다. 소모량이 소결체 질화알루미늄보다 많은 경우에는 부적합, 그것보다 적은 경우에는 양호로 판단하였다.
표 1 에서 알 수 있듯이, 산소 중에서 가열 처리를 하지 않은 막은, 기재의 휨이 크고, 치수 정밀도가 떨어지는 것이었다. 가열 처리 온도가 650 ℃ 에서도, 휨이 크고, 또한 F 플라즈마 내성에서도 개선은 보이지 않았다. 700 ℃ ? 1150 ℃ 에서 처리한 것은 휨이 작아지고, 치수 정밀도가 우수한 것을 확인할 수 있다. 또한 1200 ℃ 에서 처리하면, 기재의 휨이 극단적으로 커지고, 막이 균열되었다.
또한, 본 실시예군은 기재에 질화알루미늄 소결체를 사용한 예를 소개하였지만, 다른 부재 알루미나에 있어서도 같은 수법에 의해 휨을 작게 할 수 있었다 (표 2).
표 2 에서 알 수 있듯이, 산소 중에서 가열 처리를 하지 않은 막은, 기재의 휨이 크고, 치수 정밀도가 떨어지는 것이었다. 가열 처리 온도가 650 ℃ 에서도, 휨이 크고, 또한 F 플라즈마 내성에서도 개선은 보이지 않았다. 700 ℃ ? 1150 ℃ 에서 처리한 것은 휨이 작아지고, 치수 정밀도가 우수한 것을 확인할 수 있다. 또한 1200 ℃ 에서 처리하면, 기재의 휨이 극단적으로 커지고, 막이 균열되었다.
[제 2 실시예군 및 제 2 비교예군]
제 1 실시예군 및 제 1 비교예군과 동일하게 성막한 피복막을 형성한 기재를 직접 대기에 항온 항습조 중에서 기온 30 ℃, 습도 60 ％ 에서 10 시간 노출시킨 후, 불활성 분위기 Ar 가스 중에서 가열 처리를 실시한 결과, 휨을 마찬가지로 작게 할 수 있었다. 결과를 표 3 에 나타낸다.
표 3 에서 알 수 있듯이, 대기에 항온 항습조 중에서 기온 30 ℃, 습도 60 ％ 에서 10 시간 노출시킨 후에 가열 처리를 실시하지 않은 막은, 기재의 휨이 크고, 치수 정밀도가 떨어지는 것이었다. 가열 처리 온도가 850 ℃ 에서도, 휨이 작아졌지만, F 플라즈마 내성의 개선은 보이지 않았다. 900 ℃ ? 1300 ℃ 에서 처리한 것은 휨이 작아지고, 치수 정밀도가 우수하며, 내식성도 우수한 것을 확인할 수 있다. 또한 1350 ℃ 에서 처리하면, 기재의 휨이 극단적으로 커지고, 막이 균열되었다.
또한, 본 실시예군은 기재에 질화알루미늄 소결체를 사용한 예를 소개하였지만, 다른 부재 알루미나에 있어서도 같은 수법에 의해 휨을 작게 할 수 있었다. 결과를 표 4 에 나타낸다.
표 4 에서 알 수 있듯이, 대기에 항온 항습조 중에서 기온 30 ℃, 습도 60 ％ 에서 10 시간 노출시킨 후에 가열 처리를 실시하지 않은 막은, 기재의 휨이 크고, 치수 정밀도가 떨어지는 것이었다. 가열 처리 온도가 850 ℃ 에서도, 휨이 작아졌지만, F 플라즈마 내성의 개선은 보이지 않았다. 900 ℃ ? 1300 ℃ 에서 처리한 것은 휨이 작아지고, 치수 정밀도가 우수하며, 내식성도 우수한 것을 확인할 수 있다. 또한 1350 ℃ 에서 처리하면, 기재의 휨이 극단적으로 커지고, 막이 균열되었다.
[제 3 실시예군 및 제 3 비교예군]
길이 50 ㎜, 폭 15 ㎜, 두께 0.5 ㎜ 의 질화알루미늄 소결체 기재의 표면 전체에 제 1 실시예군과 동일한 방법으로, 여러 가지 반응 온도를 변경시켜, 밀도가 상이한 상대밀도 47.5 ％ ? 98.0 ％ 로 두께 50 ㎛ 의 피복층을 형성하였다. 그리고, 피복층을 형성한 기재를 산소 분위기 중 800 ℃ 에서 가열 처리를 실시하였다. 결과를 표 5 에 나타낸다.
표 5 에 나타내는 바와 같이, 상대밀도 47.5 ％ 에서는 F 플라즈마 내성이 나쁘고, 98.0 ％ 인 것은 막 벗겨짐이 발생하였다. 50.0 ％ 에서 97.8 ％ 인 것은 휨이 억제되고, F 플라즈마 내성도 양호하며, 막 균열도 생기지 않았다.
또한, 본 실시예군은, 산화 처리 온도 800 ℃ 에서 실시하고 있지만, 700 ℃ 내지 1150 ℃ 의 온도에서도 동일한 결과이다.
[제 4 실시예군 및 제 4 비교예군]
길이 50 ㎜, 폭 15 ㎜, 두께 0.5 ㎜ 의 질화알루미늄 소결체 기재의 표면 전체에 제 1 실시예군과 동일한 방법으로, 여러 가지 반응 온도를 변경시켜, 상대밀도 47.5 ％ ? 98 ％ 의 두께가 50 ㎛ 인 피복층을 형성하였다. 그리고, 피복층을 형성한 기재를 직접 대기에 항온 항습조 중에서 기온 30 ℃, 습도 60 ％ 에서 10 시간 노출시킨 후에, 불활성 분위기 Ar 가스 중에서 가열 처리를 실시하였다. 결과를 표 6 에 나타낸다.
표 6 에 나타내는 바와 같이, 상대밀도 47.5 ％ 에서는 F 플라즈마 내성이 나쁘고, 98.0 ％ 인 것은 막 벗겨짐이 발생하였다. 50.0 ％ 에서 97.8 ％ 인 것은 휨이 억제되고, F 플라즈마 내성도 양호하며, 막 균열도 생기지 않았다.
또한, 본 실시예군은, 산화 처리 온도 1100 ℃ 에서 실시하고 있지만, 900 ℃ 내지 1300 ℃ 의 온도에서도 동일한 결과이다.
Claims (8)
- 화학 기상 성장법에 의해서 성막된 질화알루미늄을 주성분으로 한 피복막으로 전체 또는 일부가 덮어진 내식성 부재에 있어서,
상기 피복막 중에 0.1 질량％ 이상 20 질량％ 이하의 산소를 함유하는 것을 특징으로 하는 질화알루미늄 피복막에 의해 피복된 내식성 부재. - 제 1 항에 있어서,
상기 피복막 중에 0.5 질량％ 이상 15 질량％ 이하의 산소를 함유시킨, 내식성 부재. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 질화알루미늄을 주성분으로 한 피복막의 상대밀도가 50 이상 98 ％ 미만이 되도록 조정한, 내식성 부재. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피복막은, 화학 기상 성장법에 의해서 성막된 후에 산소 분위기 중에서 700 ℃ 이상 1150 ℃ 이하의 온도에서 가열되어 형성된 것인, 내식성 부재. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피복막은, 대기 중에서 노출시켜 수화물을 형성시킨 후에 불활성 분위기 중에서 가열 처리하여 형성된, 내식성 부재. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내열성 부재의 재질이, 열분해 질화붕소, 질화붕소와 질화알루미늄의 혼합 소결체, 열분해 질화붕소 코트 그라파이트, 질화알루미늄, 희토류 산화물, 산화알루미늄, 산화규소, 지르코니아, 사이알론 (SiAlON), 그라파이트, 실리콘, 고융점 금속 중 어느 것을 주성분으로 하는 것인, 내식성 부재. - 화학 기상 성장법에 의해서, 내열성 기재의 표면에 상대밀도가 50 이상 98 ％ 미만이 되도록 조정한 질화알루미늄을 주성분으로 한 피막을 형성한 후,
산소 가스를 포함하는 분위기 하에서 700 ℃ 이상 1150 ℃ 이하의 온도에서 가열 처리함으로써 상기 피막 중에 0.1 질량％ 이상 20 질량％ 이하의 산소를 함유시키는 것을 특징으로 하는 내식성 부재의 제조 방법. - 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
대기 중에서 상기 피막 표면을 수분에 노출시켜 수화물을 형성시킨 후에 불활성 분위기 중에서 900 ℃ 이상 1300 ℃ 이하의 온도에서 가열 처리함으로써, 상기 피막 중에 0.1 질량％ 이상 20 질량％ 이하의 산소를 함유시키는, 내식성 부재의 제조 방법.
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