氟化物喷涂覆膜的形成方法及氟化物喷涂覆膜覆盖部件技术

本发明专利技术提供一种通过抑制热分解反应和氧化反应而使在品质方面具有良好特性的氟化物喷涂覆膜粘合而成的氟化物喷涂覆膜覆盖部件，并提出一种使该覆膜牢固地附着而覆盖形成的方法。一种方法，其在基材或经前处理的基材表面，视需求在碳化物金属陶瓷的底涂层或喷涂微粒散布部上，以不活泼气体为成膜用工作气体，以不活泼气体温度600℃～1300℃、飞行微粒速度：500m/sec.以上的速度喷洒氟化物喷涂材料微粒，从而在该基材表面形成氟化物喷涂覆膜植毛构造；以及一种氟化物喷涂覆膜覆盖部件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氟化物喷涂覆膜的形成方法及氟化物喷涂覆膜覆盖部件
本专利技术涉及一种氟化物喷涂覆膜的形成方法及氟化物喷涂覆膜覆盖部件，特别涉及一种在实施有等离子蚀刻加工的半导体加工装置用构件等的表面形成耐蚀性或耐等离子蚀刻特性优良的氟化物喷涂覆膜的方法、以及由实施该方法而得到的氟化物喷涂覆膜覆盖部件。
技术介绍
关于用于半导体加工工艺或液晶制造工艺中的装置等，随着形成于基板的电路的高集成化而产生的加工精度提升的要求，要求加工环境的清洁性。并且，该加工环境采用以氟化物、氯化物为首的腐蚀性强的气体或水溶液，以致用于前述装置的构件等受到剧烈的腐蚀损耗，而且腐蚀生成物所产生的二次环境污染也不容忽视。半导体装置的制造、加工工序采用以由Si或Ga、As、P等所构成的化合物半导体为主体的材料，属于在真空中或减压环境中进行处理的所谓“干式工艺”。该干式工艺在前述环境中，重复进行成膜或杂质的注入、蚀刻、灰化、清洗等处理。作为此类干式工艺中所使用的装置/构件，有氧化炉、CVD装置、PVD装置、外延生长装置、离子注入装置、扩散炉、反应性离子蚀刻装置及附属于这些装置的配管、给排气风扇、真空泵、阀类等构件、零件。并且，公知这些装置等与BF3、PF3、PF6、NF3、WF3、HF等氟化物、BCl3、PCl3、PCl5、POCl3、AsCl3、SnCl4、TiCl4、SiH2Cl2、SiCl4、HCl、Cl2等氯化物、HBr等溴化物、NH3、CH3F等腐蚀性强的药剂及气体接触。此外，在使用卤化物的前述干式工艺中，为提升反应的活性化与加工精度，经常采用等离子(低温等离子)。在使用等离子的环境中，卤化物会形成腐蚀性强的原子状或离子化的F、Cl、Br、I而对半导体材质的微细加工发挥极大效果。但是，另一方面，具有如下问题：被蚀刻处理剥除的微细SiO2、Si3N4、Si、W等的微粒会由等离子处理的半导体材质的表面浮游于处理环境中，而有这些微粒附着于加工中或加工后的装置的表面致使加工制品的质量降低。作为针对这些问题的一个对策，过去有如下方法：对半导体制造/加工装置用构件的表面以铝阳极氧化物(防蚀铝)实施表面处理。其它还有如下技术：将Al2O3、Al2O3·Ti2O3、Y2O3等氧化物、以及周期表IIIa族金属的氧化物利用喷涂法或蒸镀法(CVD法、PVD法)等覆盖于该构件的表面、或将这些作为烧结体来利用的技术(专利文献1～5)。更进一步，近来也有对Y2O3、Y2O3-A12O3喷涂覆膜的表面照射激光束或电子束使该喷涂覆膜的表面再熔融，从而提升耐等离子腐蚀性的技术(专利文献6～9)。另外还有将属于卤素化合物的金属元素氟化物覆膜作为半导体加工装置用构件的耐蚀性覆盖而使用的提案。举例而言，专利文献10中公开一种在氮化硅、碳化硅等的陶瓷烧结体的表面利用磁控溅射法、CVD法、喷涂法等覆盖稀土元素及碱土元素氟化物的方法。又，专利文献11中公开了在A12O3基材上形成YF3覆膜而成的构件。又，专利文献12中公开一种使用以Y及镧元素氟化物为主成分的粉末的基座的制造方法，而专利文献13、14中公开了将周期表IIIa族元素的氟化物微粒利用不活泼气体等离子或燃烧气体火焰等的喷涂热源成膜后，施以200℃～250℃的热处理，而使其转化为稳定的斜方晶结晶的技术。更进一步，专利文献15中有由平均粒径为0.05μm～10μm的一次微粒造粒而成的微粒的含有Y的含稀土类混合物(氧化物、氟化物、氯化物)喷涂用微粒等的提案；专利文献16中公开了作为氟化物喷涂覆膜的形成方法而利用高热源温度的等离子喷涂法、以及冷喷涂法或气溶胶沉积法的技术。[现有技术文献][专利文献][专利文献1]日本特开平6-36583号公报[专利文献2]日本特开平9-69554号公报[专利文献3]日本特开2001-164354号公报[专利文献4]日本特开平11-80925号公报[专利文献5]日本特开2007-107100号公报[专利文献6]日本特开2005-256093号公报[专利文献7]日本特开2005-256098号公报[专利文献8]日本特开2006-118053号公报[专利文献9]日本特开2007-217779号公报[专利文献10]日本特开平11-80925号公报[专利文献11]日本特开2002-001865号公报[专利文献12]日本特开2001-351966号公报[专利文献13]日本特开2004-197181号公报[专利文献14]日本特开2005-243988号公报[专利文献15]日本特开2002-302754号公报[专利文献16]日本特开2007-115973号公报[专利文献17]日本特开2007-308794号公报
技术实现思路
[专利技术要解决的课题]本专利技术中，为了改善上述现有技术当中的特别是利用喷涂法所形成的氟化物喷涂覆膜及该覆膜形成方法相关的如下问题点(1)～(7)，而提出一种耐腐蚀性或耐等离子蚀刻性优良的氟化物喷涂覆膜覆盖部件及喷涂覆膜的形成方法。(1)若以专利文献12所公开的不活泼气体(Ar、He)等离子喷涂或碳化氢气体、灯油等的燃烧气体火焰喷涂法进行成膜，则会发生以下现象：即，在以等离子为热源的喷涂法中，在高温的喷流火焰中飞行的氟化物微粒会曝露在5000℃～7000℃的高温环境下，且燃烧火焰也构成2000℃～2800℃的高温气体环境，在任一热源中氟化物微粒的一部分均会诱发热分解反应与氧化反应，而放出F2气体。随后，伴随该F2气体的放出，氟化物微粒的成分发生变化，以致成膜的氟化物的覆膜也发生化学计量性变化。例如，若使用YF3微粒进行等离子喷涂，可推断在热源中放出F2气体而转化成以YF3-X表示的氟化物。但是，可推断以YF3-X表示氟化钇喷涂覆膜的耐卤素性，相较于成膜用氟化物微粒(YF3)呈化学性的不稳定。此情况可由专利文献13的段落(0010)的氟化钇膜相关的“仅使用氟化钇时可发现腐蚀性卤素气体导致氟化钇膜的颜色发生变化；另外，仅使用氟化钇时耐蚀性不充分，可发现氟化钇膜持续损耗”的记载获知。(2)作为覆膜颜色变化与耐蚀性降低的对策，专利文献13提出了如下技术：对刚成膜后的非晶质氟化物喷涂覆膜在200℃～500℃的温度下进行热处理，从而使其转化成斜方晶。但是，此技术如段落(0014)所记载的那样，仅止于覆膜颜色变化减少的程度，非为治本的对策。(3)专利文献16所记载的氟化物覆膜的形成方法记载优选冷喷涂法或气溶胶沉积法等。另一方面，当以喷涂法形式应用时，“若于氩或氦的等离子气体中进一步混合氢气的话，等离子温度增高，可更致密地成膜”。但是，所谓的冷喷涂法，根据日本溶射協会監修誌「溶射技術Vol.26No.2/32007年1月31日発行18頁～25頁コールドスプレーの概要と研究·開発の動向」(日本喷涂协会监修志“喷涂技术Vol.26No.2/32007年1月31日发行18页～25页冷喷涂的概要和研究/开发的动向”)所述，为一种将Ar、N2、He等不活泼气体加热至500℃，并以300～1200m/sec.的高速喷洒成膜微粒的方法。该方法中，有500℃的气体在喷嘴的喷洒部，因绝热膨胀现象而降低至室温的说明，在此条件下并非适合氟化物的成膜用的方法。又，该专利文献16中关于氟化物的冷喷涂法并无具体的说明。即，该文献中，为了进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氟化物喷涂覆膜的形成方法，其特征在于，在基材表面或经前处理的基材表面上，利用将如Ar、N2、He或它们的混合气体的不活泼气体作为成膜用工作气体的喷涂枪，在保持于温度600℃～1300℃的喷涂气体环境中，以飞行速度：500m/sec.以上的速度喷洒氟化物喷涂材料，由此覆盖形成氟化物喷涂覆膜，该氟化物喷涂覆膜由该氟化物喷涂微粒的至少一部分以形成侵入基材表面的凹部的植毛构造的方式附着而成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.09 JP 2012-025699;2012.02.09 JP 2012-025701.一种氟化物喷涂覆膜的形成方法，其特征在于，在基材表面或经前处理的基材表面上，利用将从Ar、N2、He或它们的混合气体中选出的不活泼气体作为成膜用工作气体的喷涂枪，在保持于温度800℃～1300℃的喷涂气体环境中，以飞行速度：500m/sec.以上的速度喷洒氟化物喷涂材料，由此覆盖形成氟化物喷涂覆膜，该氟化物喷涂覆膜以形成植毛构造的方式附着而成，该植毛构造由下述方式构成：该氟化物喷涂微粒的至少一部分以侵入基材表面或碳化物金属陶瓷的底涂层表面的凹部、或者碳化物金属陶瓷的喷涂微粒散布部的微粒间的间隙的方式附着，或以串刺于前端部的状态结合而成。2.如权利要求1所述的氟化物喷涂覆膜的形成方法，其特征在于，在前述基材表面或经前处理的基材表面上，在氟化物的喷涂之前，首先以飞行速度150～600m/sec.的喷洒速度喷涂碳化物金属陶瓷材料，从而覆盖形成碳化物金属陶瓷的膜状底涂层。3.如权利要求1所述的氟化物喷涂覆膜的形成方法，其特征在于，在前述基材表面或经前处理的基材表面，在氟化物的喷涂之前，首先以飞行速度150～600m/sec.的喷洒速度喷涂碳化物金属陶瓷材料，从而形成以面积率计为8～50％的部分以稀疏且如桩般插入的状态附着的碳化物金属陶瓷的喷涂微粒散布部。4.如权利要求1所述的氟化物喷涂覆膜的形成方法，其特征在于，非膜状的碳化物金属陶瓷的前述喷涂微粒散布部使喷涂的碳化物金属陶瓷喷涂微粒的至少一部分以在基材表面稀疏且插入而如桩林立的状态附着于该基材而形成。5.如权利要求1至4项中任一项所述的氟化物喷涂覆膜的形成方法，其特征在于前述前处理为进行去脂、除垢、表面粗糙化及预热中的一种以上处理。6.如权利要求5所述的氟化物喷涂覆膜的形成方法，其特征在于，前述表面粗糙化处理为：在基材表面喷洒从Al2O3、SiC选出的研磨材，使表面粗糙度为Ra：0.05～0.74μm、Rz：0.09～2.0μm。7.如权利要求1至4项中任一项所述的氟化物喷涂覆膜的形成方法，其特征在于，前述基材使用Al及其合金、Ti及其合金、含碳的钢铁、各种不锈钢、Ni及其合金、氧化物、氮化物、碳化物、硅化物、碳烧结体中的任一者。8.如权利要求1至4项中任一项所述的氟化物喷涂覆膜的形成方法，其特征在于，前述氟化物喷涂覆膜在基材表面喷洒从周期表IIa族的Mg、周期表IIIb族的Al、周期表IIIa族的Y、原子序号57～71的镧系金属的镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镏(Lu)的氟化物中选出的一种以上的粒径为5μm～80μm的氟化物微粒，从而形成20μm～500μm的膜厚的覆膜。9.如权利要求1至4项中任一项所述的氟化物喷涂覆膜的形成方法，其特征在于，采用以不活泼气体为成膜用工作气体的喷涂法，喷射氟化物微粒时的该喷涂枪的喷嘴前端与基材表面的距离保持5～50mm的间隔。10.如权利要求1至4项中任一项所述的氟化物喷涂覆膜的形成方法，其特征在于，氟化物喷涂微粒的飞行速度设为600m/sec.以上800m...

【专利技术属性】
技术研发人员：原田良夫，户越健一郎，
申请(专利权)人：东华隆株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP