JP2003212598A - 石英ガラス部品及びセラミック部品並びにそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体等のプレクリーニング装置や成膜装置に
用いられる石英ガラス部品およびセラミック部品では、
その使用中に部品自体の剥離、部品表面に付着する膜状
物質の剥離、及びプラズマによる部品表面の腐食による
製品の汚染、並びに部品の短寿命化及び頻繁な部品交換
による生産性の低下等の問題があった。 【解決の手段】半導体等の成膜装置及びプレクリーニン
グ装置に用いる石英ガラス及びセラミックの部品におい
て、表面がセラミック溶射膜で被覆され、なおかつ表面
粗さＲａが５〜２０μｍに制御されたものは膜状物質の
付着性が高く、表面粗さＲａが１〜５μｍに制御された
ものでは耐プラズマ性が高く、さらにセラミック溶射膜
を形成する基材の表面に溶射膜に対するアンカー効果の
大きい溝形状を形成したものでは基材に対するセラミッ
ク溶射膜自体の剥離がなく、耐久性が高い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体等の製造に
おける成膜装置、プレクリーニング装置に用いる石英ガ
ラス部品及びセラミック部品に係るものである。本発明
の石英ガラス部品及びセラミック部品は、成膜、プレク
リーニング操作の際に装置内の部品に付着する膜状物質
の剥離による発塵を防止し、また装置内で発生するプラ
ズマに対する部品の耐久性を著しく向上するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体等の製品基板の成膜、プレクリー
ニングでは、成膜装置、プレクリーニング装置内部に用
いる部品に膜状物質が付着する。これらの部品を成膜、
プレクリーニングで連続使用すると、付着した膜状物質
が厚くなり、それらが剥離して装置内の発塵となり、装
置内及び製品基板を汚染することが知られている。また
成膜装置、プレクリ−ニング装置では装置内でプラズマ
が発生するが、プラズマが部品の表面を腐食し、部品の
劣化、及びそれに伴う発塵の問題も生じていた。これら
の現象は製品基板の品質低下や歩留まり低下の原因とな
り、大きな問題であった。

【０００３】従来、付着した膜状物質の剥離による発塵
を低減する方法としては、部品の表面にブラスト処理を
施して表面を梨地状にして膜状物質の付着性を大きくす
る方法が知られている。例えば、米国特許第５４６０６
８９号明細書では、石英ベルジャーの内面への飛来粒子
の付着性を向上させる為、ブラスト処理を施すことが記
載されている。またセラミックシリンダーに堆積する膜
状物質の付着性を向上させる為、表面にブラスト加工を
施すことが記載されている。（例えば、特許文献１参
照）しかし、石英ガラスをブラスト加工した粗面は、強
度が弱い部分や割れて剥がれかけたかけらがあり、膜状
物質が付着しにくい、或いは剥がれ易いという問題があ
った。一方、石英ガラスをブラスト加工した後、フッ酸
溶液でエッチング処理する方法も開示されている。（例
えば、特許文献２）しかし石英ガラスをブラストした表
面をフッ酸溶液でエッチング処理した表面は、膜状物質
が付着し易い場所とそうでない場所ができるために、直
接その上に付着した場合、付着性が十分でないという問
題があった。

【０００４】部品への膜状物質の付着性を向上させるた
め、部品の表面にモリブデン、タングステン、アルミニ
ウム、タングステンカーバイドなどの金属或いは金属炭
化物のプラズマ溶射膜を形成し、付着した膜状物質の剥
離を防止する方法も提案されている。（例えば、特許文
献３、４参照）しかしこれらで提案されている溶射膜は
金属或いは金属炭化物の溶射膜であったため、膜状物質
の付着性は十分なものではなかった。

【０００５】成膜装置、プラズマクリーニング装置で
は、プラズマによる部品の表面腐食と劣化、及びそれに
伴う発塵についても従来から問題が指摘されている。こ
れらの装置で使われる石英ガラス部品は、プラズマによ
り侵食され、発生した石英ミストが製品基板に付着して
歩留りを低下する。また石英ガラス部品の劣化に伴い、
部品交換の回数が増大するため、装置の稼働時間が低下
するという問題が指摘されている。（例えば、特許文献
５参照）このような問題を解決するために石英ガラス部
品の表面に石英よりプラズマに対して高い耐久性を有す
るアルミナ系セラミックの緻密な溶射膜を爆発溶射によ
り形成することが開示されている。（例えば、特許文献
６参照）また石英やアルミナのベルジャーの表面にプラ
ズマに対してアルミナよりもさらに高い耐食性を有する
第３ａ族化合物あるいは、第３ａ族化合物とアルミナか
らなる、特にイットリアとアルミナからなるセラミック
溶射膜を形成することが開示されている。（例えば特許
文献７参照）しかしこれらの方法では、耐プラズマ性に
ついてはある程度の効果は得られるものの、膜状付着物
の付着性の改善について何ら示唆を与えるものではなか
った。

【０００６】このように金属溶射膜の先行文献では、膜
状物質の付着性の改善には溶射膜が利用できることが示
唆されているが、溶射膜に対する膜状物質の付着性を高
める具体的な形状、或いはその様な溶射膜の表面形状を
実施する方法を具体的に実現可能な形で示唆する文献は
なかった。またセラミック溶射膜は耐プラズマ性に優れ
ることは知られているが、膜状物質の付着性を満足する
セラミック溶射膜を具体的に実現する方法を開示した文
献は見当たらない。

【０００７】例えば、セラミック溶射膜の表面形状を具
体的にコントロールする方法を示唆する文献がある。
（例えば、非特許文献1参照）当該文献には、純アルゴ
ン雰囲気のプラズマ溶射において、スプレーガンと基板
との距離を長くすることによってセラミック溶射膜の表
面形状が粗く出来ることが報告されている。しかし、当
該文献の方法で得られる溶射膜の表面形状は凹凸が大き
すぎ、溶射膜自体の表面の強度、膜状物質の付着性につ
いて十分な効果が期待できるものではなかった。

【０００８】

【特許文献１】米国特許第６３１９８４２号

【特許文献２】特開平８−１０４５４１号公報

【特許文献３】特開昭６０−１２０５１５号公報

【特許文献４】特開平４−２６８０６５号公報

【特許文献５】特開昭６３−１３３３３号公報

【特許文献６】特開平８−３３９８９５号公報

【特許文献７】特開２００１−２２６７７３号公報

【非特許文献１】Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ
１５ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｈｅｒｍ
ａｌ Ｓｐｒａｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，２５−２９
Ｍａｙ １９９８

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来、半導体等の製品
基板の成膜装置やプラズマクリーニング装置に用いる石
英ガラス部品及びセラミック部品では、膜状物質の付着
性、或いは耐プラズマ性を十分に満足するものがなく、
成膜又はプレクリーニングを長時間連続的にすることが
出来なかった。本発明は、半導体等の製品基板の成膜や
プレクリーニングの装置内に用いる石英ガラス部品及び
セラミックス部品であり、堆積する膜状物質の付着性、
或いは耐プラズマ性が高く、長時間の連続使用が可能な
優れた部品を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上述のよう
な現状に鑑み、鋭意検討を行った結果、石英ガラス面上
にセラミック溶射膜を形成した石英ガラス部品におい
て、その表面粗さＲａが特に５〜２０μｍで、なおかつ
相対密度が７０〜９７％であるセラミック溶射膜を形成
した石英ガラス部品では膜状物質の付着性が優れること
を見出した。また特定のブラスト加工、或いはブラスト
加工とフッ酸を含む酸によるエッチングの組み合わせで
処理することによって表面に幅５〜５０μｍの溝を有す
る石英ガラスにセラミック溶射膜を形成した石英ガラス
部品では、セラミック溶射膜が石英ガラスに対する密着
性に特に優れ、なおかつ耐プラズマ性（Ｒａが１〜５μ
ｍ）或いは膜状物質の付着性（Ｒａが５〜２０μｍ）に
優れることを見出した。さらにセラミック基材上にセラ
ミックス溶射膜を形成したセラミックス部品において
も、表面粗さＲａが５〜２０μｍのセラミック溶射膜を
形成したセラミック部品では、膜状物質の付着性が高い
ことを見出し、本発明を完成させるに至ったものであ
る。

【００１１】以下に本発明を詳細に説明する。

【００１２】本発明の石英ガラス部品は、石英ガラス基
材上に表面粗さＲａが５〜２０μｍで相対密度が７０〜
９７％のセラミック溶射膜が形成されていることを特徴
とする石英ガラス部品である。

【００１３】本発明で言う石英ガラス基材上とは、少な
くとも石英ガラス部品を成膜装置又はプレクリーニング
装置に用いた場合、膜状物質が付着する、或いはプラズ
マに触れる石英ガラスの表面である。但し、本発明の部
品においては、その使用に際して、膜状物質が付着しな
い面、或いはプラズマが触れない面にセラミック溶射膜
が溶射されていることを妨げるものではない。

【００１４】本発明の石英ガラス部品は、表面粗さＲａ
が５〜２０μｍのセラミックス溶射膜が形成されていな
ければならない。表面粗さＲａが５μｍ未満では表面に
付着した膜状物質の応力が十分に分散されず、付着性が
十分でない。一方２０μｍを超えると、飛来した粒子が
溶射膜の内部に十分に廻りこむことが出来ず、付着性が
十分でない。ここでいう表面粗さＲａは触針式の表面粗
さ計で測定することができる。

【００１５】セラミック溶射膜の相対密度は７０〜９７
％でなければならない。セラミック溶射膜の相対密度
は、小さい方が表面の気孔が増えて表面積が大きくな
り、膜状物質の付着性が向上する。また相対密度が小さ
いほうがセラミック溶射膜の内部応力が小さく、セラミ
ック溶射膜自体が石英ガラスから剥離し難いという効果
がある。一方、相対密度が小さ過ぎるとセラミック溶射
膜自身の強度、セラミック溶射膜と石英ガラス間の密着
性が低下する。逆に相対密度が高く緻密過ぎると、セラ
ミック溶射膜の内部応力が大きく、セラミック溶射膜が
石英ガラスから剥離し易い。そのため、セラミック溶射
膜の相対密度は７０〜９７％の範囲でなくてはならず、
さらに好ましくは８５〜９５％の範囲であることが好ま
しい。セラミック溶射膜の相対密度は、ＳＥＭ断面の画
像解析、或いは形成されたセラミック溶射膜を剥ぎとっ
てアルキメデス法で測定することが出来る。

【００１６】セラミック溶射膜は特にアルミナ、部分安
定化ジルコニア又はマグネシア−アルミナスピネルであ
ることが好ましい。これらのセラミックはセラミックの
中でも特に耐プラズマ性と膜状物質の付着性に優れてい
る。アルミナの結晶型にはα型、β型、γ型があるが、
本発明の石英ガラス部品では、いずれの結晶型も用いる
ことが出来る。部分安定化ジルコニアはイットリア或い
はセリアを１重量％〜１０重量％の範囲で添加したもの
を用いることが好ましい。マグネシア−アルミナスピネ
ルは、マグネシアとアルミナのモル比が１：１であるも
のを用いることが好ましい。

【００１７】セラミック溶射膜の材料として部分安定化
ジルコニアを用いた場合には、膜状物質が付着した後
に、それを酸エッチング以外の方法でも除去出来る。例
えば、１００〜３００℃、湿度５０％以上の環境に保持
することによって、容易かつ基材を傷めることなく、部
分安定化ジルコニア溶射膜を膜状物質と共に脱離除去す
ることが出来る。

【００１８】セラミック溶射膜は高純度であることが好
ましく、９９重量％以上、特に９９．９重量％以上であ
ることが好ましい。半導体等の成膜やプレクリーニング
に石英ガラス部品を用いる場合、Ｎａは特に好ましくな
い元素である。本発明の石英ガラス部品のセラミック溶
射膜表面は直接プラズマにさらされ、溶射膜から不純物
が飛び出す可能性があるため、特にＮａ含有量が０．０
５％以下であることが好ましい。溶射膜の純度は、溶射
膜を剥離後溶解して化学分析するか、溶射膜の表面を蛍
光Ｘ線分析することによって評価することが出来る。

【００１９】セラミック溶射膜の膜厚は０．０５〜０．
５ｍｍであることが好ましい。０．０５ｍｍ未満では溶
射膜が不均一であるため、溶射膜を施したことによって
得られる効果が不十分であり、０．５ｍｍより厚いと溶
射膜の内部応力により溶射膜が石英ガラスから剥がれ易
い。セラミック溶射膜の膜厚は、厚みが既知の石英ガラ
ス部品に溶射膜を形成した後に部品全体の厚みを測る
か、或いは溶射後の断面を顕微鏡観察することによって
測定することができる。

【００２０】本発明の石英ガラス部品では、表面粗さＲ
ａが５〜１５μｍで、マイクロクラックの平均長さが１
〜１００μｍであり、当該マイクロクラックの石英ガラ
ス基材表面に対する平均角度が１０〜７０°である石英
ガラス基材上にセラミック溶射膜が形成されていること
が好ましい。この様な表面形状の石英ガラス基材上に形
成されたセラミックス溶射膜は、基材に対する密着性が
高い。また、この様な制限された長さのマイクロクラッ
クを有する石英ガラス自身は強度が高いという特徴があ
る。

【００２１】石英ガラス基材は、石英ガラス基材表面に
垂直で１００μｍを超える深いマイクロクラックが多い
ほど強度が下がりやすい。マイクロクラックは少ない方
が良いが、長さ２０μｍ以上のマイクロクラックが５０
個／ｃｍ２以下であることが好ましい。

【００２２】当該マイクロクラックの石英ガラス基材表
面に対する平均角度は１０〜７０°であり、特に４０〜
７０°の範囲であることが好ましい。平均角度が１０°
より小さい浅い角度のものは、石英ガラス基材の表面か
ら石英ガラスが破片として剥離し易く、７０°を超える
と石英ガラス基材本体の強度が低下する。

【００２３】石英ガラス基材の表面粗さは触針式の表面
粗さ計で評価することが出来、マイクロクラックの状態
は光学顕微鏡による観察で確認することができる。マイ
クロクラックの平均角度はマイクロクラック５０個程度
の平均を求めれば良い。

【００２４】次に本発明の石英ガラス部品は、幅が５〜
５０μｍの溝を１０〜２００本／ｍｍ有する石英ガラス
面上にセラミック溶射膜が形成されている石英ガラス部
品である。

【００２５】石英ガラス部品に幅が５〜５０μｍの溝を
有する石英ガラスでは、石英ガラスとセラミック溶射膜
の密着性が著しく向上する。幅が５μｍ未満の溝では、
溝の中にセラミック溶射膜が十分入り込めないためセラ
ミック溶射膜へのアンカー効果が十分でなく、５０μｍ
を超える溝でもセラミック溶射膜との噛み込みが十分で
ない。

【００２６】溝の長さはセラミック溶射膜との接触面積
やセラミック溶射膜の内部応力による石英ガラスの割れ
を防ぐために短い方が好ましいが、適当な表面粗さを得
るためには、ある程度の長さは必要である。そのため本
発明の石英ガラス基材上の溝の長さは１０〜２００μｍ
であることが好ましい。

【００２７】溝の数は１０〜２００本／ｍｍの範囲であ
る。溝の数が１０本／ｍｍより少ないとアンカー効果が
十分でなく、２００本／ｍｍを超えると溝と溝が重な
り、効果が低減する。この様な溝は後述する特徴のある
ブラスト処理、或いはブラスト処理とフッ酸を含む酸に
よるエッチングとの組み合わせで形成することが出来
る。図１に溝が多数形成された石英ガラス表面を斜め方
向から観察したＳＥＭ像を示す。細長い楕円形状の部分
が夫々凹状の溝である。

【００２８】本発明の溝を有する石英ガラス基材に形成
するセラミック溶射膜の表面粗さＲａは１〜２０μｍの
範囲である。石英ガラス上に上述の様な特徴のある溝を
形成した場合、表面粗さＲａが１〜５μｍの範囲でもセ
ラミック溶射膜が石英ガラスから剥離しない。表面粗さ
Ｒａが５〜２０μｍの範囲では膜状物質の付着性に優れ
る。Ｒａが１〜５μｍでは、膜状物質の付着性は５〜２
０μｍの場合に比べて劣るが、耐プラズマ性が従来の部
品に比べて特に優れている。

【００２９】セラミック溶射膜はこの場合もアルミナ、
部分安定化ジルコニア又はマグネシア−アルミナスピネ
ルであることが好ましい。

【００３０】セラミック溶射膜の純度は９９重量％以
上、特に９９．９重量％以上であり、Ｎａ含有量が０．
０５％以下であることが好ましい。またセラミック溶射
膜の膜厚は０．０５〜０．５ｍｍであることが好まし
い。

【００３１】さらに本発明の部品は上述の石英ガラス部
品と併せて、セラミックを基材としたセラミック部品を
提案するものである。本発明のセラミック部品はセラミ
ック基材上に表面粗さＲａが５〜２０μｍのセラミック
溶射膜が形成されているセラミック部品である。セラミ
ックス部品の場合も同様にセラミック溶射膜の表面粗さ
Ｒａが５〜２０μｍで高い膜状物質の付着性が達成され
る。

【００３２】本発明で言うセラミック基材上とは、少な
くともセラミック部品を成膜装置又はプレクリーニング
装置に用いた場合、膜状物質が付着する、或いはプラズ
マに触れる部分のセラミック基材表面をさす。但し、膜
状物質が付着しない面、或いはプラズマが触れない面に
セラミック溶射膜が溶射されていることを妨げるもので
はない。

【００３３】セラミック溶射膜の純度も９９重量％以
上、特に９９．９重量％以上であり、Ｎａ含有量が０．
０５％以下であることが好ましい。セラミック溶射膜の
膜厚は０．０５〜０．５ｍｍであることが好ましい。

【００３４】用いるセラミック基材としては、アルミ
ナ、ジルコニア、ムライト、イットリウムアルミニウム
ガーネット、窒化珪素、窒化アルミニウムの焼結体など
が使用できる。

【００３５】セラミック部品の場合も、セラミック溶射
膜はアルミナ、部分安定化ジルコニア、又はマグネシア
−アルミナスピネルであることが特に好ましいが、アル
ミナの場合には、特にα―アルミナであることが好まし
い。α―アルミナは耐酸性が高いため、α―アルミナの
溶射膜上に付着した膜状物質を酸エッチングで除去する
際に、溶射膜自体が溶解し難く、何回も繰り返して使用
できるからである。

【００３６】次に本発明の石英ガラス部品及びセラミッ
ク部品の製造方法を説明する。

【００３７】本発明の石英ガラス部品は、石英ガラス基
材上に、平均粒径が３０〜６０μｍの原料粉末を用い、
プラズマ溶射法によりセラミック溶射膜を形成する。

【００３８】用いる原料の平均粒径が３０〜６０μｍの
範囲を用いてプラズマ溶射することによって本発明の範
囲のセラミック溶射膜を形成することができる。平均粒
径が３０μｍ未満では、得られるセラミック溶射膜の表
面粗さＲａが小さくなり過ぎる。一方、６０μｍを超え
ると表面粗さＲａが大きくなり過ぎて、膜状物質の付着
性及びセラミック溶射膜自身の石英ガラス基材への密着
性が低いものとなる。原料粉末の平均粒径は、遠心沈降
型の粒度分布測定装置等で測定することが出来る。

【００３９】セラミックの溶射前には、石英ガラス基材
表面はブラスト加工によって表面を荒らすことが好まし
い。また石英ガラスをブラスト加工した後には、石英ガ
ラスの表面に石英の割れたかけらが残っている為、セラ
ミック溶射前に酸及び純水により洗浄する事が好まし
い。この場合、超音波洗浄をすることが特に効果的であ
る。

【００４０】石英ガラス基材表面をグリットブラストす
ると、表面近傍にマイクロクラックが生じて石英ガラス
基材の強度は下がる。ここで、部分安定化ジルコニア等
からなる石英ガラス基材との衝突により破砕しない十分
な靱性を有する球状のグリットを用い、該基材表面をブ
ラストすることにより、セラミック溶射膜の下地となる
石英ガラス基材の表面粗さＲａが５〜１５μｍで、該基
材表面のマイクロクラックの平均長さが１００μｍ以
下、基材表面に対する平均角度が７０°以下の状態を形
成することができる。ここで用いるグリットとしては、
当初は球状でも使用時に割れて球状でなくなるものでは
本発明の効果が得られ難い。例えばシリカグリット等
は、使用前は球状であるが、靱性が低いためにブラスト
時に球状でなくなるため、本発明で使用するのは好まし
くない。

【００４１】本発明のプラズマ溶射では、プラズマガン
と石英ガラス基材間距離を１４０〜１８０ｍｍの範囲
で、なおかつプラズマガスに水素を添加して行うことが
好ましい。プラズマガンと石英ガラス基材間距離が１４
０ｍｍより短いと、緻密で相対密度が９７％以上の溶射
膜となり、溶射膜の内部応力によって溶射膜が石英ガラ
ス基材から剥がれ易い。また溶射膜の表面粗さＲａも小
さくなり、膜状物質の付着性が低下する。一方、１８０
ｍｍより長いと、溶射膜の石英ガラスへの密着性が低
く、溶射膜の表面粗さＲａも２０μｍを超えるため膜状
物質の付着性が低下する。プラズマガンと基材間距離が
さらに長くなると、溶射粒子が石英ガラス上につかなく
なる。

【００４２】プラズマ溶射は通常アルゴンガス中で行わ
れるが、アルゴンに水素を添加することによりプラズマ
炎の温度を高くすることが出来、特に先端部分のプラズ
マ温度の低下を抑制することが出来る。水素の添加は１
０〜５０％、特に２０〜４０％の範囲が好ましい。スプ
レーガンと基材距離を長くすると、プラズマ中の溶射液
滴化粒子（一般にスプラッツと呼ばれる）が基材到達時
に冷却され、溶射膜の表面が粗くなり、密度が下がるこ
とは先に引例した非特許文献１にも示されている。その
ため単にスプレーガンと基材の距離を長くしただけで
は、溶射膜の表面が粗くなり過ぎて本発明の範囲のセラ
ミック溶射膜の表面形状を得ることはできない。本発明
の方法では、スプレーガンと基材の距離を長くする際
に、プラズマガスの中に水素を添加することにより溶射
液滴化粒子のプラズマ炎先端で好適な溶融状態が達成さ
れ、本発明の範囲のセラミック溶射膜の表面形状を実現
できることを見出した。

【００４３】本発明の石英ガラス部品のセラミック溶射
膜を形成するには、特に高純度の原料を用いることが好
ましい。特に９９重量％以上、さらには９９．９重量％
以上の高純度品を用いることが好ましい。溶射原料粉末
は電融粉砕法、造粒法などで作製することもでき、造粒
顆粒を焼結して相対密度８０％以上に緻密化した球状の
粉末を用いることが本発明の表面形状を達成する上で特
に好ましい。

【００４４】本発明の石英ガラス部品の純度を上げる、
特に表面のＮａ含有量を下げるためには、セラミック溶
射膜を形成後、酸洗浄しても良い。酸洗浄の液として
は、硝酸、フッ酸の水溶液などがあげられ、数十分〜数
時間の浸漬により表面のＮａ含有量を低減することがで
きる。

【００４５】次に本発明の幅が５〜５０μｍの溝を１０
〜２００本／ｍｍ有する石英ガラス基材面上にセラミッ
ク溶射膜が形成されている石英ガラス部品は、石英ガラ
ス基材の表面をブラスト加工した後、少なくともフッ化
水素を含む酸でエッチング処理して溝を形成し、その
後、セラミック溶射膜を形成するこによって製造する。

【００４６】当該部品は、セラミックの溶射前にまずア
ルミナなどのグリットによりブラスト加工により表面を
粗らし、表面粗さＲａとして２〜２０μｍ、特に好まし
くは５〜１５μｍの粗面を形成する。石英ガラス基材表
面は、ブラスト加工するとマイクロクラックを含む強度
の弱い層が形成されるが、本発明の場合、ブラスト加工
の後にフッ酸を含む酸でエッチングして特徴のある基材
表面を形成する。

【００４７】石英ガラスのブラスト加工では、特に球状
のグリットを用いることが好ましい。石英ガラスをグリ
ットでブラスト加工すると、通常は表面近傍にマイクロ
クラックが生じて石英ガラスの強度が下がるが、本発明
では、球状のグリットを用いて石英ガラス表面をブラス
ト加工すると、１００μｍを超える石英ガラスに深く食
い込んだクラックを形成することなく、１００μｍ以下
の好適なマイクロクラックを石英ガラス基材表面に形成
出来る。

【００４８】また特に球状のグリットを用いた場合、溝
の長さが１０〜２００μｍで比較的短く、なおかつ表面
粗さＲａが５〜１５μｍの粗面を形成することが出来
る。球状グリットを用いた場合、生成する溝の長さはグ
リットの直径より短いものが得られ易い。そのため球状
グリットの直径は２００μｍ以下の物を用いることが好
ましい。

【００４９】グリットの材質としては、アルミナ、炭化
珪素、ジルコニアなどを用いる事が可能である。球状の
グリットを用いる場合は、石英ガラス基材との衝突によ
り破砕しない十分な靱性を有するものが好ましく、この
ような材質としては特に部分安定化ジルコニアが好まし
い。

【００５０】次にブラスト加工した石英ガラスを少なく
ともフッ酸を含む酸でエッチング処理する。エッチング
処理では、強度の低下した部分が溶解除去されるだけで
なく、本発明の特徴である幅が５〜５０μｍの溝が形成
される。この様な溝は先のブラスト加工によって形成さ
れた１００μｍ以下のマイクロクラックを核として、ク
ラックの割れ目を広げる様にして形成される。

【００５１】エッチングに用いる酸のフッ酸の濃度は５
〜５０重量％の範囲が好ましい。エッチング処理時間は
フッ酸の濃度や温度によっても異なるが、０．５〜２４
時間の範囲である。フッ酸には硝酸などの酸を添加して
もよい。形成される溝は、顕微鏡で観察する事により確
認できる。溝幅が１０〜２０μｍ程度になってからはエ
ッチング速度は遅くなるため、溝のサイズを制御する事
は容易である。この溝は酸濃度と時間の調整によって１
０〜２００本／ｍｍの数に調整出来る。

【００５２】ここで、グリットＷＡ＃２２０を用いて、
圧力０．５ＭＰａでブラスト後、２４重量％フッ化水素
酸で１時間エッチング処理した石英ガラス基材表面にア
ルミナ溶射膜を形成した石英ガラス部品の断面を図２に
示す。幅が１０〜３０μｍの溝にセラミック溶射膜がし
っかりとアンカーされていることが観察される。比較の
ために図３に石英ガラス基材をブラスト加工（グリット
ＷＡ＃６０、圧力０．５ＭＰａ）した後にフッ酸でエッ
チングすることなく直接アルミナの溶射膜を形成した石
英ガラス部品の断面を示す。図３では石英ガラス基材の
強度を低下させる深いマイクロクラックが多数観察され
る上に、割れて剥がれかけたかけらの残存が確認でき
る。さらにマイクロクラックの中にはセラミック溶射膜
が入り込んでおらず、溶射膜のアンカー効果が不十分
で、密着性が低いことがわかる。

【００５３】セラミック溶射膜の形成方法はプラズマ溶
射法が特に好ましいが、溝を形成した石英ガラスを用い
る本発明の石英ガラス部品の場合は、高速フレーム溶射
法、爆発溶射法、ローカイド溶射法などを適用すること
も可能である。溶射膜の形成にプラズマ溶射法を用いた
場合、その条件は先に示した条件と同様である。

【００５４】セラミック溶射膜に用いる溶射原料の純
度、膜厚、溶射するセラミックの種類、溶射後の酸洗浄
等の好ましい態様は、先の石英ガラス部品の場合と同様
である。

【００５５】次にセラミック基材上に表面粗さＲａが５
〜２０μｍのセラミック溶射膜が形成されているセラミ
ック部品は、平均粒径が３０〜６０μｍの原料粉末を用
いたプラズマ溶射法によりセラミック溶射膜を形成して
製造することが出来る。

【００５６】セラミックを基材として用いる場合、セラ
ミック溶射をする前のブラスト加工、酸での洗浄、原料
粉末の純度、原料粉末の形状、溶射膜の膜厚、溶射にお
けるスプレーガンと基板の距離、プラズマガスの組成等
の好ましい範囲は前述の石英ガラス部品の場合と同様で
ある。

【００５７】ここでセラミック部品の場合、セラミック
溶射膜の形成後に１０００℃以上１６００℃以下で熱処
理することが好ましい。１０００℃以上に熱処理するこ
とにより、セラミック溶射膜の結晶欠陥が低減し、セラ
ミック溶射膜の耐酸性が向上する。セラミック溶射膜の
耐酸性が向上すると、セラミック部品を成膜やプレクリ
ーニングに用いた後、酸エッチングによって部品上の付
着した膜状物質を除去する際に、セラミック溶射膜自身
の溶解が少なく、何回も繰り返し部品を使用することが
できる。熱処理の効果が発現する理由としては、例えば
セラミック溶射膜がアルミナの場合、１０００℃以上で
熱処理することにより、溶射膜中のγ―アルミナの含有
量が減ることが挙げられる。アルミナ以外の場合でも、
結晶の格子欠陥の低減によって、同様の効果が得られ
る。一方、熱処理温度が１６００℃を超えると、部品の
割れ等の問題があり好ましくない。熱処理時間は、数分
から１０時間程度、３０分から３時間程度の範囲であ
り、熱処理雰囲気は大気中或いは純酸素雰囲気中で行う
ことが好ましい。

【００５８】セラミック溶射膜を形成した石英ガラス部
品及びセラミック部品は、成膜装置やプレクリーニング
装置のベルジャー、シールドあるいは絶縁部品で堆積膜
が付着する部分の部品として用いることが出来る。ここ
で成膜とは、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やスパッタ法等の気相プラズ
マを利用して基板上に薄膜を形成する方法を言い、プレ
クリーニングとは、基板の表面をプラズマによってエッ
チングして清浄化することを言う。

【００５９】

【実施例】本発明を実施例に基づき更に詳細に説明する
が本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではな
い。

【００６０】実施例１ 図４に断面の概要図を示したプレクリーニングに用いる
石英ベルジャーを作製した。石英ベルジャー４１内面を
ホワイトアルミナのグリットＷＡ＃６０を用いて、圧力
０．５ＭＰａでブラスト後、純水で超音波洗浄し、オー
ブンで乾燥した。その後、石英ベルジャーの内面に、Ａ
ｒとＨ₂の流量比を８０：２０としてプラズマ溶射によ
りアルミナ溶射膜４２を形成した。プラズマ溶射には、
電融粉砕法で作製した純度９９．８％で平均粒径３０μ
ｍ、５０μｍの２種類の溶射材を用いた。溶射膜の膜厚
は、場所により異なるが０．２〜０．３ｍｍであった。
溶射膜の表面粗さＲａは、溶射材の平均粒径３０μｍ、
５０μｍに対して、それぞれ９μｍ、１２μｍであっ
た。溶射後、温度４０℃に保たれた５重量％の硝酸水溶
液に１時間浸漬後、超純水で超音波洗浄し、クリーンオ
ーブンで乾燥し、セラミック溶射膜がアルミナである石
英ベルジャーを完成した。

【００６１】フッ酸で剥がしたアルミナ溶射膜をアルキ
メデス法で相対密度を測定した。実施例１で溶射材の平
均粒径が３０μｍの場合の溶射膜の相対密度は８３％、
平均粒径が５０μｍの場合の溶射膜の相対密度は８０％
であった。

【００６２】実施例２ 石英ベルジャー４１内面をホワイトアルミナのグリット
ＷＡ＃６０を用いて、圧力０．５ＭＰａでブラスト後、
純水で超音波洗浄し、オーブンで乾燥した。その後、石
英ベルジャーの内面に、ＡｒとＨ₂の流量比を７５：２
５、プラズマガンと石英ガラス基材の距離を１５０ｍｍ
としてプラズマ溶射によりアルミナ溶射膜４２を形成し
た。プラズマ溶射には、平均粒径が５０μｍで焼結によ
り約９５％の相対密度である球状のアルミナ造粒粉末
（純度９９．９９重量％）を用いた。溶射膜の膜厚は、
場所により異なるが０．２〜０．３ｍｍであった。溶射
膜の表面粗さＲａは１３μｍであった。溶射後、超純水
で超音波洗浄し、クリーンオーブンで乾燥し、石英ベル
ジャーを完成した。フッ酸で剥がしたアルミナ溶射膜に
ついて、アルキメデス法で溶射膜の相対密度を測定した
ところ、相対密度は８１％であった。アルミナ溶射膜の
Ｎａ含有量を蛍光Ｘ線分析法により測定したところ、検
出限界の０．０１重量％未満であった。

【００６３】実施例３ 原料粉末に、平均粒径が４０μｍのＹＳＺ粉末（イット
リア５重量％含有部分安定化ジルコニア）、及び平均粒
径４５μｍで９９．９％のアルミナと９９．９％のマグ
ネシアを１：１に混合して作製した顆粒の球状造粒粒子
（各純度９９．９重量％）を用い、実施例２と同様の方
法で石英ガラス部品を作製した。溶射膜の膜厚は０．２
〜０．３ｍｍ、溶射膜の表面粗さＲａが夫々１５μｍ、
１７μｍの石英ガラス部品が得られた。アルキメデス法
による溶射膜の相対密度は、夫々８８％と９２％であっ
た。

【００６４】比較例１ 石英製のベルジャー内面をホワイトアルミナのグリット
ＷＡ＃６０を用いて、圧力０．５ＭＰａでブラスト後、
超純水で超音波洗浄し、クリーンオーブンで乾燥し、ア
ルミナ溶射膜を形成する事無く石英ベルジャーとした。
石英ベルジャーの表面粗さは５μｍであった。

【００６５】比較例２ 溶射材の平均粒径を２０μｍとし、ＡｒとＨ₂の流量比
を７０：３０とし、プラズマガンと石英ガラスの距離を
８０ｍｍとした他は実施例１と同様の方法でアルミナ溶
射膜付き石英ベルジャーを作製した。溶射膜の表面粗さ
は３μｍであり、表面粗さが小さいものであった。

【００６６】実施例４ 実施例１、２、３いずれの石英ベルジャーも溶射膜のは
がれがなく良好な仕上がりであった。実施例１、２、３
及び比較例１、２の石英ベルジャーをプレクリーニング
装置に用いた。アルミナ溶射膜の無い比較例１、アルミ
ナ溶射膜の表面粗さＲａの小さい比較例２は、１００時
間使用後、装置内に石英ベルジャーから剥離した膜状物
質に起因する粒子が採取されたが、実施例１、２、３の
場合、２００時間使用後においても剥離粒子は観測され
ず、同一条件の使用において、２倍の時間連続的に使用
できることが確認出来た。比較例２の場合、付着した膜
状物質の剥離だけでなく、アルミナ溶射膜自体の剥離、
膨れ上がりが観測された。

【００６７】同様に実施例１、２、３及び比較例１、２
の石英ベルジャーをＣＶＤ法による成膜装置に用いた。
アルミナ溶射膜の無い比較例１、アルミナ溶射膜の表面
粗さＲａの小さい比較例２は、７０時間使用後に装置内
に付着した膜状物質の剥離による粒子が採取されたが、
実施例１、２、３の場合、１５０時間使用後においても
剥離粒子は観測されず、同一条件の使用において、２倍
の時間連続的に使用できることが確認出来た。

【００６８】実施例５ 幅１０ｍｍ、長さ４０ｍｍ、厚み６ｍｍの石英ガラス板
をホワイトアルミナのグリットＷＡ＃４８と、粒径分布
が２０〜１２５μｍの部分安定化ジルコニアビーズを用
いて、圧力０．５ＭＰａでブラスト後、純水で超音波洗
浄し、オーブンで乾燥した。石英ガラス板をブラストし
た面の表面粗さＲａは夫々７μｍ、８μｍであった。そ
の後、石英ガラス板のブラストした面に、ＡｒとＨ₂の
流量比を７５：２５としてプラズマ溶射によりアルミナ
溶射膜を形成し、石英ガラス部品を作製した。プラズマ
溶射には、電融粉砕法で作製した純度９９．９％で平均
粒径４０μｍの溶射材を用いた。溶射膜の膜厚は、０．
２ｍｍであった。溶射膜の表面粗さＲａはいずれも１１
μｍであった。

【００６９】アルミナグリットと球状の部分安定化ジル
コニアグリットを用いて試作した石英ガラス板を各々１
１枚準備し、各１枚の断面を光学顕微鏡で１０ｍｍ焦点
を移動させながら長さ２０μｍ以上のマイクロクラック
について調べた。アルミナグリットを用いた場合マイク
ロクラックの平均長さが１３０μｍで基材表面に対する
平均角度はほぼ９０°であったが、球状の部分安定化ジ
ルコニアグリッドを用いた場合はマイクロクラックの平
均長さが８０μｍで基材表面に対する平均角度は約６０
°であった。また、各々１１枚について曲げ強度を測定
したところ、アルミナグリットの場合は４０ＭＰａ、球
状ジルコニアグリットの場合は６０ＭＰａ、また、ブラ
スト前の石英ガラス板が１００ＭＰａであった。ブラス
ト材を球状の部分安定化ジルコニアビーズを用いること
で特に曲げ強度の低下が抑えられることがわかった。

【００７０】実施例６ 石英ベルジャー５１内面をホワイトアルミナ（ＷＡ）の
グリットを用いて、圧力０．５ＭＰａでブラスト後、内
面に２４重量％フッ化水素酸を注ぎ、１時間保持してエ
ッチング処理することにより、溝の層５２を形成した。
ここでグリットとして、ＷＡ＃２２０、ＷＡ＃１２０、
ＷＡ＃６０の３種類を用いて、３個の石英ベルジャーを
作製した。エッチング処理後の、各々の石英ベルジャー
内面の表面粗さＲａは、グリットＷＡ＃２２０、ＷＡ＃
１２０、ＷＡ＃６０に対して、それぞれ、４μｍ、８μ
ｍ、１４μｍであった。いずれも溝幅は１０〜３０μｍ
で、溝の長さはＷＡ＃２２０で１０〜１２０μｍ、ＷＡ
＃１２０で１０〜２００μｍ、ＷＡ＃６０で２０〜３０
０μｍであった。溝５２を形成した各々の石英ベルジャ
ーの内面に、プラズマ溶射によりアルミナ溶射膜５３を
形成した。プラズマ溶射には、平均粒径５０μｍで純度
９９．８％の溶射材を用いた。溶射膜の膜厚は、場所に
より異なるが０．２〜０．４ｍｍであった。溶射膜の表
面粗さは、グリットＷＡ＃２２０、ＷＡ＃１２０、ＷＡ
＃６０に対して、それぞれ、９μｍ、１０μｍ、１４μ
ｍであった。溶射後、クリーンルーム中で洗浄を行い、
セラミック溶射膜がアルミナである石英ベルジャーを完
成した。石英ベルジャーの構造の概略を図５に示す。

【００７１】実施例７ 石英ベルジャー５１内面をＹＳＺ（５重量％イットリア
添加部分安定化ジルコニア焼結顆粒：球状で粒径４０〜
１２０μｍ）を用いて、圧力０．５ＭＰａでブラスト
後、内面に２４重量％フッ化水素酸を注ぎ、１時間保持
してエッチング処理することにより、表面粗さＲａが７
μｍ、溝幅が１０〜３０μｍで溝の長さが１０〜１２０
μｍの溝の層５２を形成した。次に石英ベルジャーの内
面に、ＹＳＺ溶射顆粒（５重量％イットリア添加部分安
定化ジルコニア焼結顆粒：球状で平均粒径４０μｍ）及
び平均粒径４５μｍで９９．９％のアルミナと９９．９
％のマグネシアを１：１に混合して作製した顆粒を用い
てプラズマガンと石英ガラスの距離を１５０ｍｍとして
プラズマ溶射により部分安定化ジルコニア溶射膜、及び
マグネシアーアルミナスピネル溶射膜５３を形成した。
溶射膜の膜厚は何れも０．１５〜０．２５ｍｍで、溶射
膜の表面粗さは夫々１２μｍ、１５μｍであった。溶射
後、クリーンルーム中で洗浄を行い、セラミック溶射膜
が部分安定化ジルコニア、及びマグネシア−アルミナス
ピネルである石英ベルジャーを夫々完成した。

【００７２】実施例８ 実施例６、７ではいずれの石英ベルジャーも溶射膜に全
くはがれがなく良好な仕上がりであった。実施例６、７
と比較例１、２の石英ベルジャーをプレクリーニングに
用いた。比較例１、２の石英ベルジャーは、５０時間使
用後に装置内に膜状物質の剥離による粒子が採取された
が、実施例６、７の場合、１００時間使用後においても
剥離粒子は観測されず、同一条件の使用において、２倍
の時間連続的に使用できることが確認出来た。

【００７３】同様に実施例６、７、比較例１、２の石英
ベルジャーをスパッタ法による成膜に用いた。アルミナ
溶射膜の無い比較例１、アルミナ溶射膜の表面粗さＲａ
の小さい比較例２は、７０時間使用後に装置内に膜状付
着物の剥離による粒子が採取されたが、実施例６、７の
場合、１５０時間使用後においても剥離粒子は観測され
ず、同一条件の使用において、２倍の時間連続的に使用
できることが確認出来た。

【００７４】ここで実施例７の部分安定化ジルコニアの
溶射膜を形成した石英ベルジャーを、スパッタ成膜装置
で連続使用後に温度１３０℃、湿度９０％の環境に６時
間放置した。部分安定化ジルコニア溶射膜は付着した膜
状物質とともにほとんど剥がれ落ちた。わずかに残った
部分も純水中で超音波洗浄することにより簡単に除去す
ることができた。

【００７５】実施例９ プレクリーニングに用いるセラミックシリンダーを作製
した。セラミックシリンダー（９９．９％アルミナ製）
を炭化珪素グリットＣ＃２４を用いて、圧力０．５ＭＰ
ａでブラストすることにより表面粗さＲａを９μｍとし
た。次にセラミックスシリンダーの内面に、ＹＳＺ溶射
顆粒（５重量％イットリア添加部分安定化ジルコニア焼
結顆粒：球状で平均粒径４０μｍ）を用いてプラズマ溶
射により部分安定化ジルコニア溶射膜を形成した。セラ
ミックシリンダーの一部を切り出して評価した結果、溶
射膜の膜厚は０．１〜０．２ｍｍで、溶射膜の表面粗さ
は１１μｍであった。溶射後、クリーンルーム中で洗浄
を行い、セラミック溶射膜が部分安定化ジルコニアであ
るセラミックシリンダーを完成した。

【００７６】実施例１０ セラミックシリンダーを炭化珪素グリットＣ＃２４を用
いて圧力０．５ＭＰａでブラスト後、硝フッ酸（硝酸３
０％、フッ酸２４％混合水溶液）に２時間浸漬した他は
実施例９と同様の方法でプラズマ溶射により部分安定化
ジルコニア溶射膜を形成し、セラミックシリンダーを完
成した。セラミックシリンダーの一部を切り出して評価
した結果、表面粗さＲａは９μｍであった。

【００７７】実施例９と１０の溶射膜の剥離強度を測定
することによって密着性を比較した。密着性は、セラミ
ックと溶射膜を冶具に接着剤で張付け、反対方向に引っ
張り、剥れる時の剥離強度で評価した。剥離強度は実施
例９で３ＭＰａ、実施例１０で５ＭＰａであった。ブラ
スト後のセラミックシリンダーの硝フッ酸浸漬により、
溶射膜の密着性が向上する事が示された。

【００７８】比較例３ セラミックシリンダーをアルミナグリットＷＡ＃２４を
用いて圧力０．５ＭＰａでブラストすることにより表面
粗さＲａを３μｍとした後、プラズマ溶射による溶射膜
を形成しないでセラミックシリンダーとした。

【００７９】実施例１１ 実施例９、１０と比較例３のセラミックシリンダーをＣ
ＶＤ成膜装置とプレクリーニング装置に用いた。同一条
件での比較において、実施例９、１０のセラミックシリ
ンダーは溶射膜の無い比較例３に比べて２倍以上の時間
連続的に使用できた。

【００８０】次に、ＣＶＤ成膜装置で連続使用後のセラ
ミックシリンダーを温度１４０℃、湿度７５％の環境に
６時間放置した。部分安定化ジルコニア溶射膜は付着し
た膜状物質とともにほとんど剥がれた。わずかに残った
部分も純水で超音波洗浄することにより除去することが
できた。

【００８１】実施例１２ ドーナツ状のセラミックリング（９９．９％アルミナ
製）を炭化珪素グリットＣ＃２４を用いて、圧力０．５
ＭＰａでブラストすることにより表面粗さＲａを９μｍ
とした。次にセラミックリングに、平均粒径３５μｍで
９９．９％のアルミナ粉末を用いてプラズマ溶射により
アルミナ溶射膜を形成した。溶射膜の膜厚は、０．１〜
０．２ｍｍで、溶射膜の表面粗さＲａは１０μｍ、Ｘ線
回折により結晶形はほとんどγ―アルミナであった。セ
ラミックリングは４個作成し、その内３個は溶射後、電
気炉に投入し、夫々９００℃、１１００℃、１３００℃
で各２時間保持して十分温度が下がった後に取り出し
た。クリーンルーム中で洗浄を行い、４個のセラミック
リングを完成した。

【００８２】完成後、セラミックリングをスパッタ成膜
及びプレクリーニングに用いたところ溶射膜の無い比較
例３に比べて２倍以上連続的に使用を継続できた。

【００８３】次にセラミックリングを各々使用後半分に
切り取って、半分を硝フッ酸（硝酸３０％、フッ酸２４
％混合水溶液）に２０分間浸漬してプレクリーニングに
よって付着した膜状物質を全て除去した。さらに５時間
硝フッ酸に浸漬後、硝フッ酸に浸漬してないセラミック
リングと溶射膜の剥離強度を測定することによって密着
性を比較した。密着性は、セラミック基材と溶射膜を冶
具に接着剤で張付けて反対方向に引っ張り、剥れる時の
剥離強度で評価した。

【００８４】硝フッ酸に浸漬してないサンプルの溶射膜
の剥離強度は、熱処理無し、熱処理温度９００℃、１１
００℃、１３００℃に対して、各々４ＭＰａ、６ＭＰ
ａ、１０ＭＰａ、１５ＭＰａであった。また、硝フッ酸
に浸漬したサンプルの剥離強度は、熱処理無し、熱処理
温度９００℃、１１００℃、１３００℃に対して、各
々、０．５ＭＰａ、２ＭＰａ、８ＭＰａ、１３ＭＰａで
あった。１０００℃以上の熱処理により剥離強度は２倍
以上となっており、硝フッ酸処理をした後も溶射膜の密
着性が高い溶射膜であることがわかった。Ｘ線回折によ
り溶射膜の結晶型を調べたところ、１１００℃以上の熱
処理を行った試料では結晶型がほとんどα−アルミナで
あり、γ―アルミナは観測されなかった。

【００８５】実施例１３ 次にマグネシアーアルミナスピネルの溶射膜を有するド
ーナツ状のセラミックリングを作成した。セラミックリ
ング（９９．９％アルミナ製）を炭化珪素グリットＣ＃
２４を用いて、圧力０．５ＭＰａでブラストすることに
より表面粗さＲａを９μｍとした。次にセラミックリン
グに、平均粒径４５μｍで９９．９％のアルミナと９
９．９％のマグネシアを１：１に混合して作製した顆粒
を用いてプラズマ溶射によりスピネル溶射膜を形成し
た。溶射膜の膜厚は、０．１〜０．２ｍｍで、溶射膜の
表面粗さＲａは１２μｍ、Ｘ線回折により結晶形はスピ
ネル構造であった。セラミックスリングは４個作成し、
その内３個は溶射後、電気炉に投入し、各々９００℃、
１１００℃、１３００℃で各２時間保持して十分温度が
下がった後に取り出した。クリーンルーム中で洗浄を行
い、４個のセラミックリングを完成した。

【００８６】セラミックリングをプレクリーニングに用
いたところ溶射膜の無い比較例３に比べて２倍以上連続
的に使用を継続できた。

【００８７】次にセラミックリングを使用後半分に切り
取って、各々半分を硝フッ酸（硝酸３０％、フッ酸２４
％混合水溶液）に２０分間浸漬してプレクリーニングの
付着膜を全て除去できた。さらに５時間硝フッ酸に浸漬
後、硝フッ酸に浸漬してないセラミックリングとともに
サンプルを切り出し、溶射膜の密着性を調べた。密着性
は、セラミック基材と溶射膜を冶具に接着剤で張付けて
反対方向に引っ張り、剥れる時の剥離強度で評価した。

【００８８】硝フッ酸に浸漬してないサンプルの剥離強
度は、熱処理無し、熱処理温度９００℃、１１００℃、
１３００℃に対して、各々５ＭＰａ、７ＭＰａ、１２Ｍ
Ｐａ、１８ＭＰａであった。また、硝フッ酸に浸漬した
サンプルの剥離強度は、熱処理無し、熱処理温度９００
℃、１１００℃、１３００℃に対して、各々、１ＭＰ
ａ、２ＭＰａ、９ＭＰａ、１５ＭＰａであった。１００
０℃以上の熱処理により密着性は２倍以上、硝フッ酸に
浸漬後も密着性の高い溶射膜が形成された。

【００８９】

【発明の効果】本発明の石英ガラス部品及びセラミック
部品は以下の効果を有する。 （１）従来の石英ガラス部品及びセラミック部品に比べ
て膜状物質の付着性に優れるため、成膜装置やプレクリ
ーニング装置に使用した際に、膜状物質の剥離に起因す
る発塵による製品汚染がなく、なおかつ長時間の連続使
用が可能である。 （２）基材がセラミック溶射膜を密着させるアンカー効
果に優れた溝形状を有しているものは、基材とセラミッ
ク溶射膜の密着性に優れ、セラミック溶射膜自体の剥離
がない耐久性に優れた部品である。 （３）本発明の部品で表面粗さＲａが１〜５μｍのもの
は、従来の部品に比べて耐プラズマ性に優れており、部
品のプラズマによる腐食による発塵、部品の劣化がな
く、製品汚染がなく、なおかつ長時間の連続使用が可能
である。

【００９０】

【図面の簡単な説明】

【図１】ブラスト加工とフッ酸エッチング処理後の石英
ガラス表面を斜めから観察したＳＥＭ像である。

【図２】ブラスト加工とフッ酸エッチング処理をした石
英ガラス表面にセラミック溶射膜を溶射した断面のＳＥ
Ｍ像である。

【図３】ブラスト加工だけでフッ酸エッチング処理をし
ない石英ガラス表面にセラミック溶射膜を溶射した断面
のＳＥＭ像である。

【図４】ブラスト加工した上にセラミックス溶射膜を形
成した石英ベルジャーの断面図の模式図である。

【図５】ブラスト加工とフッ酸エッチングをした上にセ
ラミックス溶射膜を形成した石英ベルジャーの断面図の
模式図である。

【符号の説明】

２１：石英ガラス基材 ２２：ブラスト及びフッ酸エッチング処理した石英ガラ
ス基材表面 ２３：セラミック溶射膜 ２４：セラミック溶射膜が石英ガラス基材表面にアンカ
ー状に食い込んだ溝 ３１：石英ガラス基材 ３２：ブラストした石英ガラス基材表面 ３３：セラミック溶射膜 ３４：石英ガラス基材の強度を低下する深いマイクロク
ラック ３５：石英ガラス基材表面の剥離しかけたかけら ４１：石英ベルジャー ４２：セラミック溶射膜 ５１：石英ベルジャー ５２：溝が形成された石英ガラス基材の表面層 ５３：セラミック溶射膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２３Ｃ 4/02 Ｃ２３Ｃ 4/02 4/10 4/10 Ｆターム(参考） 4G059 AA08 AA20 AC01 EA01 EA07 EB05 4K031 AA01 AA08 AB02 AB07 BA01 BA02 BA04 CB01 CB18 CB41 CB42 CB43 DA04 EA01 EA12 FA01

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】石英ガラス基材上に表面粗さＲａが５〜２
   ０μｍで相対密度が７０〜９７％であるセラミック溶射
   膜が形成されていることを特徴とする石英ガラス部品。
2. 【請求項２】石英ガラス基材上の表面粗さＲａが５〜１
   ５μｍ、当該石英ガラス基材表面のマイクロクラックの
   平均長さが１〜１００μｍ、尚且つ当該マイクロクラッ
   クの石英ガラス基材表面に対する平均角度が１０〜７０
   °である石英ガラス基材上に、表面粗さＲａが５〜２０
   μｍ、相対密度が７０〜９７％であるセラミック溶射膜
   が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の石
   英ガラス部品。
3. 【請求項３】幅が５〜５０μｍの溝を１０〜２００本／
   ｍｍ有する石英ガラス基材面上に、セラミックス溶射膜
   の表面粗さＲａが１〜２０μｍのセラミック溶射膜が形
   成されていることを特徴とする石英ガラス部品。
4. 【請求項４】幅が５〜５０μｍ、長さが１０〜２００μ
   ｍの溝を１０〜２００本／ｍｍ有する石英ガラス基材面
   上に、セラミック溶射膜の表面粗さＲａが１〜２０μｍ
   のセラミック溶射膜が形成されていることを特徴とする
   請求項３に記載の石英ガラス部品。
5. 【請求項５】前記セラミック溶射膜がアルミナ、部分安
   定化ジルコニア、又はマグネシア−アルミナスピネルで
   あることを特徴とする請求項１〜４に記載の石英ガラス
   部品
6. 【請求項６】セラミック基材上に表面粗さＲａが５〜２
   ０μｍのセラミック溶射膜が形成されていることを特徴
   とするセラミック部品。
7. 【請求項７】前記セラミック溶射膜がα―アルミナ、部
   分安定化ジルコニア、又はマグネシア−アルミナスピネ
   ルであることを特徴とする請求項６に記載のセラミック
   部品。
8. 【請求項８】石英ガラス基材上に、平均粒径が３０〜６
   ０μｍの原料粉末を用い、プラズマ溶射法によりセラミ
   ック溶射膜を形成すること特徴とする請求項１〜５に記
   載の石英ガラス部品の製造方法。
9. 【請求項９】プラズマガンと石英ガラス基材間距離を１
   ４０〜１８０ｍｍの範囲で、プラズマガスに少なくとも
   水素を１０〜５０％加えてプラズマ溶射し、セラミック
   溶射膜を形成することを特徴とする請求項１〜５に記載
   の石英ガラス部品の製造方法。
10. 【請求項１０】石英ガラス基材表面を球状のグリットで
    ブラストした後、プラズマガンと基材間距離を１４０〜
    １８０ｍｍの範囲で、プラズマガスに少なくとも水素を
    １０〜５０％加えてプラズマ溶射し、セラミック溶射膜
    を形成することを特徴とする請求項１〜５に記載の石英
    ガラス部品の製造方法。
11. 【請求項１１】石英ガラス基材の表面をブラスト加工し
    た後、少なくともフッ酸を含む酸でエッチング処理し、
    その後、セラミック溶射膜をプラズマ溶射法によって形
    成することを特徴とする請求項１〜５に記載の石英ガラ
    ス部品の製造方法。
12. 【請求項１２】石英ガラス基材の表面をブラスト加工し
    た後、少なくともフッ酸を含む酸でエッチング処理し、
    プラズマガンと基材との距離を１４０〜１８０ｍｍの範
    囲で、プラズマガスに少なくとも水素を１０〜５０％加
    えてプラズマ溶射すること特徴とする請求項１〜５の石
    英ガラス部品の製造方法。
13. 【請求項１３】セラミック基材の表面をブラスト加工し
    た後、平均粒径が３０〜６０μｍの原料粉末を用いたプ
    ラズマ溶射法によりセラミック溶射膜を形成すること特
    徴とする請求項６又は請求項７に記載のセラミック部品
    の製造方法。
14. 【請求項１４】セラミック基材の表面をブラスト加工し
    た後、少なくともフッ酸を含む酸でエッチング処理し、
    プラズマガンと基材との距離を１４０〜１８０ｍｍの範
    囲で、プラズマガスに少なくとも水素を１０〜５０％加
    えてプラズマ溶射すること特徴とする請求項６又は請求
    項７のセラミック部品の製造方法。
15. 【請求項１５】セラミック基材の表面をブラスト加工し
    た後、プラズマガンと基板との距離を１４０〜１８０ｍ
    ｍの範囲で、プラズマガスに少なくとも水素を１０〜５
    ０％加えてプラズマ溶射してセラミック溶射膜を形成し
    た後、１０００℃以上１６００℃以下で熱処理すること
    を特徴とする請求項６又は請求項７に記載のセラミック
    部品の製造方法。
16. 【請求項１６】セラミックス基材の表面をブラスト加工
    した後、少なくともフッ酸を含む酸でエッチング処理し
    た後、プラズマガンと基材との距離を１４０〜１８０ｍ
    ｍの範囲で、プラズマガスに少なくとも水素を１０〜５
    ０％加えてプラズマ溶射してセラミックス溶射膜を形成
    し、さらに１０００℃以上１６００℃以下で熱処理する
    ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のセラミ
    ック部品の製造方法。