JP7420600B2 - Corrosion resistant parts - Google Patents
Corrosion resistant parts Download PDFInfo
- Publication number
- JP7420600B2 JP7420600B2 JP2020042136A JP2020042136A JP7420600B2 JP 7420600 B2 JP7420600 B2 JP 7420600B2 JP 2020042136 A JP2020042136 A JP 2020042136A JP 2020042136 A JP2020042136 A JP 2020042136A JP 7420600 B2 JP7420600 B2 JP 7420600B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- corrosion
- sintered body
- rsm
- resistant member
- gas
- 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
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims description 41
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims description 41
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 24
- 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 claims description 20
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 claims description 20
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 8
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 8
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 8
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 6
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 6
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000009694 cold isostatic pressing Methods 0.000 description 3
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 3
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 3
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N magnesium nitrate Chemical compound [Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Description
本発明は、耐食性部材に関する。 The present invention relates to a corrosion-resistant member.
従来から、半導体製造装置において、基板の表面に化学気相成長法（ＣＶＤ法）で薄膜を形成する際や、エッチングによって薄膜の微細加工を行う際などには、基板を収容する反応容器にプラズマガスを導入する。このプラズマガスを導入するための部材であるガスノズルなどは、プラズマ化されたフッ化物ガスなどのハロゲンガスに対する耐食性が良好であることが必要である。 Conventionally, in semiconductor manufacturing equipment, when forming a thin film on the surface of a substrate by chemical vapor deposition (CVD) or performing microfabrication of the thin film by etching, plasma is used in a reaction vessel that houses the substrate. Introduce gas. A gas nozzle, which is a member for introducing this plasma gas, needs to have good corrosion resistance against halogen gas such as fluoride gas turned into plasma.
例えば、特許文献１には、ハロゲン系腐食性ガスに曝される表面を気孔率３％以下のイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）焼結体により形成すると共に、その表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）を１μｍ以下とすることにより、腐食を少なくする技術が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses that the surface exposed to halogen-based corrosive gas is formed of a yttrium aluminum garnet (YAG) sintered body with a porosity of 3% or less, and that the centerline average roughness of the surface ( A technique for reducing corrosion by reducing Ra) to 1 μm or less has been disclosed.
また、特許文献２には、ガスノズルが、イットリアやスピネルなどの焼結体からなり、ガス排出口が形成された一端面における輪郭曲線要素の平均長さ（Ｒｓｍ）を焼結体における平均結晶粒径の５倍以上とすることにより、耐食性の向上を図る技術が開示されている。 Further, Patent Document 2 discloses that the gas nozzle is made of a sintered body of yttria, spinel, etc., and the average length (Rsm) of the contour curve element at one end face where the gas discharge port is formed is the average crystal grain of the sintered body. A technique has been disclosed in which the corrosion resistance is improved by making the diameter five times or more.
しかしながら、上記特許文献１，２に開示された技術においても、耐食性は十分なものではなく、短寿命であった。特に、局所的な表面粗さの悪化のために、短寿命となっていた。 However, even in the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2, the corrosion resistance was not sufficient and the service life was short. In particular, the service life was shortened due to local deterioration of surface roughness.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、寿命の向上を図ることが可能な耐食性部材を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a corrosion-resistant member capable of improving the lifespan.
本発明の耐食性部材は、腐食性ガスに曝される部分を有する耐食性部材であって、前記腐食性ガスに曝される部分がセラミックス焼結体からなり、前記セラミックス焼結体の表面は、輪郭曲線要素の平均長さ（Ｒｓｍ）が２５μｍ以下、輪郭曲線要素の平均長さ（Ｒｓｍ）と算術平均粗さ（Ｒａ）との比（Ｒｓｍ／Ｒａ）が４０００以下であることを特徴とする。 The corrosion-resistant member of the present invention is a corrosion-resistant member having a portion exposed to a corrosive gas, wherein the portion exposed to the corrosive gas is made of a ceramic sintered body, and the surface of the ceramic sintered body has a contour. It is characterized in that the average length (Rsm) of the curved elements is 25 μm or less, and the ratio (Rsm/Ra) of the average length (Rsm) of the contour curved elements to the arithmetic mean roughness (Ra) is 4000 or less.
本発明の耐食性部材によれば、そのセラミックス焼結体の表面は、輪郭曲線要素の平均長さ（Ｒｓｍ）が、上記特許文献２に開示された試料の輪郭曲線要素の平均長さ（Ｒｓｍ）の最小値である３０μｍよりも小さい。輪郭曲線要素の平均長さ（Ｒｓｍ）が小さいということは、隣接する凹部の間隔が小さいことを意味する。これにより、表面状態の急激な悪化が抑制されるので、耐食性部材の寿命の増大を図ることが可能となる。 According to the corrosion-resistant member of the present invention, the average length (Rsm) of the contour curve elements on the surface of the ceramic sintered body is equal to the average length (Rsm) of the contour curve elements of the sample disclosed in Patent Document 2. is smaller than the minimum value of 30 μm. A small average length (Rsm) of the profile curve element means that the distance between adjacent recesses is small. This suppresses rapid deterioration of the surface condition, making it possible to extend the life of the corrosion-resistant member.
また、耐食性部材のセラミックス焼結体の表面は、輪郭曲線要素の平均長さ（Ｒｓｍ）と算術平均粗さ（Ｒａ）との比（Ｒｓｍ／Ｒａ）が４０００以下である。これにより、長寿命の確保を図ることが可能となる。表面の凹部の平均的な大きさ（激しさ）は算術平均粗さ（Ｒａ）によって推測することができるので、表面粗さの悪化の進行度合いは比（Ｒｓｍ／Ｒａ）によって推測することができると考えられるからである。 Moreover, the ratio (Rsm/Ra) of the average length (Rsm) of the contour curve element to the arithmetic mean roughness (Ra) of the surface of the ceramic sintered body of the corrosion-resistant member is 4000 or less. This makes it possible to ensure long life. Since the average size (severity) of surface depressions can be estimated by the arithmetic mean roughness (Ra), the degree of progression of surface roughness deterioration can be estimated by the ratio (Rsm/Ra). This is because it can be considered.
本発明の耐食性部材において、前記セラミックス焼結体の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は０．０２μｍ以下であることが好ましい。 In the corrosion-resistant member of the present invention, the arithmetic mean roughness (Ra) of the surface of the ceramic sintered body is preferably 0.02 μm or less.
この場合、長寿命の確保を図ることが可能となる。これは、セラミックス焼結体の表面の凹部の平均的な大きさ（激しさ）が、算術平均粗さ（Ｒａ）から推測することができると考えられるからである。 In this case, it is possible to ensure long life. This is because it is considered that the average size (severity) of the recesses on the surface of the ceramic sintered body can be estimated from the arithmetic mean roughness (Ra).
本発明の耐食性部材において、前記セラミックス焼結体の表面の最大高さ（Ｒｚ）は０．２μｍ以下である。 In the corrosion-resistant member of the present invention, the maximum height (Rz) of the surface of the ceramic sintered body is 0.2 μm or less.
これにより、長寿命の確保を図ることが可能となる。これは、セラミックス焼結体の表面の凹部の局所的な大きさ（激しさ）が、最大高さ（Ｒｚ）から推測することができると考えられるからである。 This makes it possible to ensure long life. This is because it is considered that the local size (severity) of the recesses on the surface of the ceramic sintered body can be estimated from the maximum height (Rz).
本発明の耐食性部材において、例えば、前記セラミックス焼結体は、アルミナ、イットリア、及びイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）から選択される少なくとも一種を主成分とする。 In the corrosion-resistant member of the present invention, for example, the ceramic sintered body has at least one selected from alumina, yttria, and yttrium aluminum garnet (YAG) as a main component.
また、本発明の耐食性部材において、例えば、前記腐食性ガスに曝される部分は、少なくともガスノズルのノズル孔を形成する部分である。 Further, in the corrosion-resistant member of the present invention, for example, the portion exposed to the corrosive gas is at least a portion forming a nozzle hole of a gas nozzle.
また、本発明の耐食性部材において、前記輪郭曲線要素の平均長さ（Ｒｓｍ）が５μｍ以上であることが好ましい。さらに、本発明の耐食性部材において、前記比（Ｒｓｍ／Ｒａ）が２５０以上であることが好ましい。 Moreover, in the corrosion-resistant member of the present invention, it is preferable that the average length (Rsm) of the profile curve element is 5 μm or more. Furthermore, in the corrosion-resistant member of the present invention, the ratio (Rsm/Ra) is preferably 250 or more.
輪郭曲線要素の平均長さ（Ｒｓｍ）が５μｍ未満である場合、又は、比（Ｒｓｍ／Ｒａ）が２５０未満である場合、研磨加工に要する時間又は費用が過大になるおそれがあるためである。 This is because if the average length (Rsm) of the profile curve element is less than 5 μm or if the ratio (Rsm/Ra) is less than 250, the time or cost required for polishing may become excessive.
本発明の実施形態に係る耐食性部材１０について図面を参照して、説明する。なお、図１においては、耐食性部材１０の構成を明確化するため、各構成要素はデフォルメされており、実際の比率を表すものではない。
A corrosion-
耐食性部材１０は、ここでは、半導体製造工程又は液晶製造工程において、半導体ウエハやガラス基板などの基板Ｗに薄膜を形成するための成膜装置、又は、基板Ｗに微細加工を施すためのエッチング装置などのプラズマ装置１００に使用されるガスノズル１０である。
The corrosion-
例えば、成膜装置においては、腐食性ガスを含む原料ガスをガスノズル１０を用いて反応容器２０内に導入し、この原料ガスをプラズマ化させるプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長）法により、基板Ｗ上に薄膜を形成することがある。また、エッチング装置においては、原料ガスとしてハロゲン系腐食性ガスをガスノズル１０を用いて反応容器２０内に導入し、この腐食性ガスをプラズマ化してエッチングガスとすることにより、基板Ｗに微細加工を施すことがある。
For example, in a film forming apparatus, a raw material gas containing a corrosive gas is introduced into a
ガスノズル１０には、図示しないガス供給部から腐食性ガスなどのガスが供給されるガス供給口１１、反応容器２０内にガスを排出するガス排出口１２、及びガス供給口１１とガス排出口１２とを連通するノズル孔１３とを有している。
The
本発明の実施形態に係る耐食性部材１０は、腐食性ガスに曝される部分を有する部材であり、ここでは、ガスノズル１０のうち腐食性ガスに曝される部分、例えば、ノズル孔１３を含む部分、反応容器２０内に露出する部分のうちの少なくとも一部を構成する部材である。ただし、耐食性部材１０は、ガスノズル１０の全体を構成するものであってもよい。また、耐食性部材は、例えば、図２を参照して、反応容器２０を構成する容器本体２１及び蓋部２２のうち、ガスノズル１０を含む蓋部２２又はその一部であってもよい。
The corrosion-
そして、耐食性部材１０のうち少なくとも腐食性ガスに曝される部分は、セラミックス焼結体からなっている。セラミックス焼結体は、例えば、アルミナ、イットリア、及びイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）から選択される少なくとも一種を主成分とする。
At least a portion of the corrosion-
耐食性部材１０のセラミックス焼結体の表面は、輪郭曲線要素の平均長さ（Ｒｓｍ）が２５μｍ以下であり、さらに好ましくは１５μｍ以下である。このように、輪郭曲線要素の平均長さ（Ｒｓｍ）が、上記特許文献２に開示された試料の輪郭曲線要素の平均長さ（Ｒｓｍ）の最小値である３０μｍよりも小さい。輪郭曲線要素の平均長さ（Ｒｓｍ）が小さいということは、隣接する凹部の間隔が小さいことを意味する。これにより、表面状態の急激な悪化が抑制されるので、耐食性部材１０の寿命の増大を図ることが可能となる。
なお、輪郭曲線要素の平均長さ（Ｒｓｍ）は５μｍ以上であることが好ましい。これは、 輪郭曲線要素の平均長さ（Ｒｓｍ）が５μｍ未満である場合、研磨加工に要する時間又は費用が過大になるおそれがあるためである。
The average length (Rsm) of contour curve elements on the surface of the ceramic sintered body of the corrosion-
Note that the average length (Rsm) of the contour curve elements is preferably 5 μm or more. This is because if the average length (Rsm) of the profile curve elements is less than 5 μm, the time or cost required for polishing may become excessive.
プラズマ化した腐食性ガスがセラミック焼結体の表面に触れるとき、その表面の凹凸部が特にアタックされやすく、パーティクルの発生源となりやすい。セラミック焼結体の表面における輪郭曲線要素の平均長さ（Ｒｓｍ）が大きいということは、隣接する凹部の間隔が大きい（凹部の数が低減されている）ことを意味する。これにより、少ない凹部にプラズマアタックが集中して起こることによって局所的に表面状態が悪化し、耐食性部材１０の寿命が短くなると考えられる。
When corrosive gas that has turned into plasma comes into contact with the surface of a ceramic sintered body, the uneven portions of the surface are particularly likely to be attacked and become a source of particles. A large average length (Rsm) of the contour elements on the surface of the ceramic sintered body means that the distance between adjacent recesses is large (the number of recesses is reduced). As a result, the plasma attack is concentrated in a small number of concave portions, thereby locally deteriorating the surface condition and shortening the life of the corrosion-
一方、本発明では、セラミックス焼結体の表面に存在する凹部の間隔が小さいので、腐食性ガスによる凹部からの粒子の脱落が局所的に集中せず平均的に生じることに起因して耐食性部材１０の寿命の増大を図ることが可能になっていると考えられる。 On the other hand, in the present invention, since the intervals between the recesses existing on the surface of the ceramic sintered body are small, particles falling from the recesses due to corrosive gas do not concentrate locally but occur on an average basis. It is thought that it is possible to increase the lifespan of 10.
さらに、耐食性部材１０のセラミックス焼結体の表面は、輪郭曲線要素の平均長さ（Ｒｓｍ）と算術平均粗さ（Ｒａ）との比（Ｒｓｍ／Ｒａ）が４０００以下である。これにより、後述する実施例及び比較例から分かるように、長寿命の確保を図ることが可能となる。これは、表面の凹部の平均的な大きさ（激しさ）は算術平均粗さ（Ｒａ）によって推測することができるので、表面粗さの悪化の進行度合いは比（Ｒｓｍ／Ｒａ）によって推測することができると推察されるからである。なお、比（Ｒｓｍ／Ｒａ）が２５０以上であることが好ましい。これは、比（Ｒｓｍ／Ｒａ）が２５０未満である場合、研磨加工に要する時間又は費用が過大になるおそれがあるためである。
Further, the surface of the ceramic sintered body of the corrosion-
そして、耐食性部材１０のセラミックス焼結体の表面は、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０２μｍ以下、さらに好ましくは０．０１μｍ以下であることが好ましい。算術平均粗さ（Ｒａ）が大きくなると、プラズマ化した腐食性ガスのエッチングにより脱落する脱落片の大きさが大きくなる可能性が考えられるので、好ましくない。
The surface of the ceramic sintered body of the corrosion-
さらに、耐食性部材１０のセラミックス焼結体の表面は、最大高さ（Ｒｚ）が０．２μｍ以下であり、０．１μｍ以下であることがさらに好ましい。これにより、プラズマ化した腐食性ガスによる局所的なエッチングを抑制することができ、長寿命の確保を図ることが可能となる。これは、表面の凹部の局所的な大きさ（激しさ）は最大高さ（Ｒｚ）によって推測することができるからである。
Furthermore, the maximum height (Rz) of the surface of the ceramic sintered body of the corrosion-
なお、耐食性部材１０のセラミックス焼結体の表面を、上記した輪郭曲線要素の平均長さ（Ｒｓｍ）、比（Ｒｓｍ／Ｒａ）、算術平均粗さ（Ｒａ）及び最大高さ（Ｒｚ）の範囲内とするには、例えば、前記表面を水や油などの液体にダイヤモンドなどの砥粒を混合した遊離砥粒を用いて、砥粒の粒度、荷重、盤の種類、研磨時間を調整し、ラッピング、ポリッシングなどを行えばよい。
Note that the surface of the ceramic sintered body of the corrosion-
なお、本発明は、上述した実施形態に具体的に記載した耐食性部材１０に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内であれば適宜変更することができる。
Note that the present invention is not limited to the corrosion-
以下、本発明の実施例及び比較例を具体的に挙げ、本発明を詳細に説明する。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be explained in detail by specifically citing examples and comparative examples of the present invention.
（実施例１～５）
まず、純度９９．９％のイットリア粉末（信越化学工業株式会社製）を５７重量％、純度９９．９９％のアルミナ粉末（住友化学株式会社製）を４３重量％、バインダーとしてのＰＶＡ系バインダーを２重量％、分散剤としての水溶性アクリル酸系分散剤を０．３重量％及び可塑剤としてのグリセリンを０．５重量％、イオン交換水と共にポットに投入し、ボールミルにより湿式混合を行い、スラリーを形成した。なお、本実施例では添加していないが、焼結助剤としてのＳｉＯ２を０．１５重量％以上１０重量％以下の範囲で加えてもよい。
(Examples 1 to 5)
First, 57% by weight of yttria powder (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) with a purity of 99.9%, 43% by weight of alumina powder (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) with a purity of 99.99%, and a PVA-based binder as a binder. 2% by weight, 0.3% by weight of a water-soluble acrylic acid dispersant as a dispersant, and 0.5% by weight of glycerin as a plasticizer, were put into a pot together with ion-exchanged water, and wet-mixed using a ball mill. A slurry was formed. Although not added in this example, SiO 2 as a sintering aid may be added in an amount of 0.15% by weight or more and 10% by weight or less.
このスラリーをスプレードライヤーにて乾燥及び造粒して、冷間等方圧加圧法（ＣＩＰ）成形にて成形体を作製した。そして、円柱状に加工し、さらにその中心軸に直径３ｍｍの貫通孔を形成した（貫通孔の形成は、後述の仕上げ加工時に行ってもよい）。そして、４００℃以上６００℃以下の温度範囲で脱脂を行い、１５００℃以上１８００℃以下の温度範囲で酸化雰囲気で常圧焼成及び熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）処理を行いＹＡＧ焼結体を得た。そして、このＹＡＧ焼結体を直径５０ｍｍ、高さ５０ｍｍの円柱状に仕上げ加工した。なお、マイクロスコープを用いて観察したところ、ＹＡＧ焼結体の平均粒子径は５μｍであった。また、ＹＡＧ焼結体の嵩密度は４．５ｇ／ｃｍ３以上であった。 This slurry was dried and granulated using a spray dryer, and a molded article was produced by cold isostatic pressing (CIP). Then, it was processed into a cylindrical shape, and a through hole with a diameter of 3 mm was formed in the central axis of the cylinder (the through hole may be formed during finishing processing, which will be described later). The YAG sintered body is then degreased in a temperature range of 400°C or higher and 600°C or lower, and subjected to atmospheric pressure firing and hot isostatic pressing (HIP) treatment in an oxidizing atmosphere at a temperature range of 1500°C or higher and 1800°C or lower. I got it. This YAG sintered body was then finished into a cylindrical shape with a diameter of 50 mm and a height of 50 mm. In addition, when observed using a microscope, the average particle diameter of the YAG sintered body was 5 μm. Further, the bulk density of the YAG sintered body was 4.5 g/cm 3 or more.
さらに、このＹＡＧ焼結体のガス排出口１２が開口する一方の円形状の面を銅製のラップ盤上に配置し、平均粒子径６μｍのダイヤモンドスラリー砥粒を用いて研磨し、さらに錫製のラップ盤上に配置し、平均粒子径２μｍのダイヤモンドスラリー砥粒を用いて研磨し、さらにシリカ砥粒を用いてポリッシュ加工を行った。加工条件は荷重をかけた状態でそれぞれ１時間以上研磨を行った。
Furthermore, one circular surface of this YAG sintered body where the
そして、この面に対して、算術平均粗さ（Ｒａ）、輪郭曲線要素の平均長さ（Ｒｓｍ）及び最大高さ粗さ（Ｒｚ）を測定した。測定はＪＩＳＢ０６０１：２００１に準拠して、ミツトヨ社製の接触式の表面粗さ計であるＳＶ－Ｃ４１００を用いて測定した。具体的には、測定速度０．２０ｍｍ／ｓ、測定長さ０．４ｍｍ、カットオフ波長０．０８ｍｍの測定条件で測定を行った。 Then, the arithmetic mean roughness (Ra), average length of contour curve elements (Rsm), and maximum height roughness (Rz) were measured for this surface. The measurement was conducted in accordance with JISB0601:2001 using a contact type surface roughness meter SV-C4100 manufactured by Mitutoyo. Specifically, the measurement was performed under the measurement conditions of a measurement speed of 0.20 mm/s, a measurement length of 0.4 mm, and a cutoff wavelength of 0.08 mm.
本実施例においては、中心から、中心角度１２０°の扇形状を想定し、中心部、外周部、その中間部を３点ずつ、計９点を測定した。測定結果を表１に示した。表１において、円筒形の半径をｒとしたとき、Ｎｏ．１は中心からｒ×０．２の円上の部分の３点の最大値、Ｎｏ．２は中心からｒ×０．５の円上の３点の最大値、Ｎｏ．３は中心からｒ×０．８の円上の３点のそれぞれ測定値の最大値を記載している。なお、実施例１～５は、全て上記のように同様にＹＡＧ焼結体を作製し、計測面を同様に研磨したものである。 In this example, a fan shape with a central angle of 120° from the center was assumed, and measurements were taken at nine points, three points each at the center, the outer periphery, and the middle. The measurement results are shown in Table 1. In Table 1, when the radius of the cylinder is r, No. 1 is the maximum value of the three points on the circle r x 0.2 from the center, No. 2 is the maximum value of three points on the circle r x 0.5 from the center, No. 3 indicates the maximum value of each measurement value at three points on a circle r×0.8 from the center. Note that in all Examples 1 to 5, YAG sintered bodies were produced in the same manner as described above, and the measurement surfaces were polished in the same manner.
（比較例１）
比較例１においては、実施例１～５と同様に円柱形状のＹＡＧ焼結体を作製した。そして、このＹＡＧ焼結体の一方の円形状の面を表１の値となるように研磨加工を行った。加工条件は砥粒の種類、粒径、盤の種類、荷重、研磨時間などで調整した。
(Comparative example 1)
In Comparative Example 1, a cylindrical YAG sintered body was produced in the same manner as in Examples 1 to 5. Then, one circular surface of this YAG sintered body was polished to the values shown in Table 1. Processing conditions were adjusted by adjusting the type of abrasive grain, grain size, type of disc, load, polishing time, etc.
そして、この面に対して、算術平均粗さ（Ｒａ）、輪郭曲線要素の平均長さ（Ｒｓｍ）及び最大高さ粗さ（Ｒｚ）を実施例１～５と同様に測定した。結果を表１に示した。なお、比較例１，２では、Ｎｏ．２に相当する箇所のみ測定した。 Then, the arithmetic mean roughness (Ra), average length of contour curve elements (Rsm), and maximum height roughness (Rz) of this surface were measured in the same manner as in Examples 1 to 5. The results are shown in Table 1. Note that in Comparative Examples 1 and 2, No. Only the locations corresponding to 2 were measured.
（比較例２）
比較例２においては、実施例１～５と同様に円柱形状のＹＡＧ焼結体を作製した。そして、このＹＡＧ焼結体の一方の円形状の面を表１の値となるように研磨加工を行った。加工条件は砥粒の種類、粒径、盤の種類、荷重、研磨時間などで調整した。
(Comparative example 2)
In Comparative Example 2, a cylindrical YAG sintered body was produced in the same manner as in Examples 1 to 5. Then, one circular surface of this YAG sintered body was polished to the values shown in Table 1. Processing conditions were adjusted by adjusting the type of abrasive grain, grain size, type of disc, load, polishing time, etc.
そして、この面に対して、算術平均粗さ（Ｒａ）、輪郭曲線要素の平均長さ（Ｒｓｍ）及び最大高さ粗さ（Ｒｚ）を実施例１～５と同様に測定した。結果を表１に示した。 Then, the arithmetic mean roughness (Ra), average length of contour curve elements (Rsm), and maximum height roughness (Rz) of this surface were measured in the same manner as in Examples 1 to 5. The results are shown in Table 1.
実施例１～５、比較例１，２のＹＡＧ焼結体について、平行平板型ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置を用いてＣＦ４プラズマ中で１０時間エッチングの試験を行った。実施例１～５、比較例１，２のＹＡＧ焼結体の表面状態を確認したところ、比較例１，２のＹＡＧ焼結体では局所的に表面状態の悪い部分が確認された。これは、少ない凹部にプラズマアタックが集中したことにより、局所的にダメージが受けたものと考えられる。一方、実施例１～５では、表面に存在する凹部の間隔が小さいので、プラズマアタックが局所的に集中せず平均的に生じ、比較的大きな粒子の脱落を抑制できたと考えられ、表面状態の局所的な悪化は発生しなかった。 The YAG sintered bodies of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 were subjected to an etching test for 10 hours in CF4 plasma using a parallel plate type RIE (reactive ion etching) device. When the surface conditions of the YAG sintered bodies of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 were checked, it was found that the YAG sintered bodies of Comparative Examples 1 and 2 had localized areas with poor surface conditions. This is thought to be due to localized damage caused by plasma attack concentrated on a small number of recesses. On the other hand, in Examples 1 to 5, since the intervals between the recesses on the surface were small, the plasma attack was not concentrated locally but occurred on an average basis, and it is thought that the falling off of relatively large particles was suppressed, and the surface condition was No local deterioration occurred.
（実施例６，７）
酸化アルミニウムの焼結体を以下のようにして作製した。純度９９．７％のアルミナ粉末（昭和電工株式会社製）に、バインダーとしてＰＶＡ系バインダーを２．０重量％、分散剤として水溶性アクリル酸系分散剤を０．１５重量％、硝酸マグネシウムを０．６重量％、可塑剤としてグリセリンを０．５重量％、イオン交換水と共にポットに投入し、ボールミルにより湿式混合を行い、スラリーを形成した。
(Example 6, 7)
A sintered body of aluminum oxide was produced as follows. Alumina powder with a purity of 99.7% (manufactured by Showa Denko K.K.) was mixed with 2.0% by weight of a PVA binder as a binder, 0.15% by weight of a water-soluble acrylic acid dispersant as a dispersant, and 0% of magnesium nitrate. 0.6% by weight and 0.5% by weight of glycerin as a plasticizer were placed in a pot together with ion-exchanged water, and wet mixing was performed using a ball mill to form a slurry.
このスラリーをスプレードライヤーにて乾燥及び造粒して、冷間等方圧加圧法（ＣＩＰ）成形にて成形体を作製した。そして、円柱状に加工し、さらにその中心軸に直径３ｍｍの貫通孔を形成した。そして、１５００℃以上１７００℃以下の温度範囲で大気雰囲気で常圧焼成をして酸化アルミニウム焼結体を得た。そして、この酸化アルミニウム焼結体を直径５０ｍｍ、高さ５０ｍｍの円柱状に仕上げ加工した。なお、マイクロスコープを用いて観察したところ、酸化アルミニウム焼結体の平均粒子径は４μｍであった。また、嵩密度は３．９ｇ／ｃｍ３であった。 This slurry was dried and granulated using a spray dryer, and a molded article was produced by cold isostatic pressing (CIP). Then, it was processed into a cylindrical shape, and a through hole with a diameter of 3 mm was formed in the central axis. Then, the aluminum oxide sintered body was obtained by firing under normal pressure in the air atmosphere at a temperature range of 1500° C. or higher and 1700° C. or lower. This aluminum oxide sintered body was then finished into a cylindrical shape with a diameter of 50 mm and a height of 50 mm. In addition, when observed using a microscope, the average particle diameter of the aluminum oxide sintered body was 4 μm. Moreover, the bulk density was 3.9 g/cm 3 .
実施例１～５と同様に、酸化アルミニウム焼結体の一方の円形状の面を研磨加工し、この面に対して、算術平均粗さ（Ｒａ）、輪郭曲線要素の平均長さ（Ｒｓｍ）及び最大高さ粗さ（Ｒｚ）を測定した。その結果を表２に示した。 As in Examples 1 to 5, one circular surface of the aluminum oxide sintered body was polished, and the arithmetic mean roughness (Ra) and average length of contour curve elements (Rsm) were determined for this surface. and the maximum height roughness (Rz) were measured. The results are shown in Table 2.
（実施例８，９）
酸化イットリウムの焼結体を以下のようにして作製した。純度９９．９％のイットリア粉末（信越化学工業株式会社製）に、バインダーとしてＰＶＡ系バインダーを２．０重量％、分散剤として水溶性アクリル酸系分散剤を０．２重量％、可塑剤としてグリセリンを０．５重量％、イオン交換水と共にポットに投入し、ボールミルにより湿式混合を行い、スラリーを形成した。
(Example 8, 9)
A sintered body of yttrium oxide was produced as follows. Yttria powder (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) with a purity of 99.9%, 2.0% by weight of a PVA binder as a binder, 0.2% by weight of a water-soluble acrylic acid dispersant as a dispersant, and 0.2% by weight as a plasticizer. 0.5% by weight of glycerin was put into a pot together with ion-exchanged water, and wet mixing was performed using a ball mill to form a slurry.
このスラリーをスプレードライヤーにて乾燥及び造粒して、冷間等方圧加圧法（ＣＩＰ）成形にて成形体を作成した。そして、円柱状に加工し、さらにその中心軸に直径３ｍｍの貫通孔を形成した。そして、１６００℃以上１８００℃以下の範囲で酸化雰囲気で常圧焼成をして酸化イットリウム焼結体を得た。そして、この酸化イットリウム焼結体を直径５０ｍｍ、高さ５０ｍｍの円柱状に仕上げ加工した。なお、マイクロスコープを用いて観察したところ、酸化イットリウム焼結体の平均粒子径は４μｍであった。また、嵩密度は５．０ｇ／ｃｍ３であった。 This slurry was dried and granulated using a spray dryer, and a molded article was created by cold isostatic pressing (CIP). Then, it was processed into a cylindrical shape, and a through hole with a diameter of 3 mm was formed in the central axis. Then, normal pressure firing was performed in an oxidizing atmosphere at a temperature of 1,600° C. to 1,800° C. to obtain a yttrium oxide sintered body. This yttrium oxide sintered body was then finished into a cylindrical shape with a diameter of 50 mm and a height of 50 mm. In addition, when observed using a microscope, the average particle diameter of the yttrium oxide sintered body was 4 μm. Moreover, the bulk density was 5.0 g/cm 3 .
実施例１～５と同様に、酸化イットリウム焼結体の一方の円形状の面を研磨加工し、この面に対して、算術平均粗さ（Ｒａ）、輪郭曲線要素の平均長さ（Ｒｓｍ）及び最大高さ粗さ（Ｒｚ）を測定した。その結果を表３に示した。 As in Examples 1 to 5, one circular surface of the yttrium oxide sintered body was polished, and the arithmetic mean roughness (Ra) and average length of contour curve elements (Rsm) were determined for this surface. and the maximum height roughness (Rz) were measured. The results are shown in Table 3.
実施例６，７及び実施例８，９においてもエッチングの試験では表面状態の局所的な悪化は発生しなかった。 In Examples 6 and 7 and Examples 8 and 9, no local deterioration of the surface condition occurred in the etching test.
１０…ガスノズル、耐食性部材、 １１…ガス供給口、 １２…ガス排出口、 １３…ノズル孔、 ２０…反応容器、 ２１…容器本体、 ２２…蓋部、 １００…プラズマ装置。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記腐食性ガスに曝される部分がセラミックス焼結体からなり、
前記セラミックス焼結体の表面は、輪郭曲線要素の平均長さ（Ｒｓｍ）が２５μｍ以下、輪郭曲線要素の平均長さ（Ｒｓｍ）と算術平均粗さ（Ｒａ）との比（Ｒｓｍ／Ｒａ）が４０００以下であり、
前記セラミックス焼結体の表面の最大高さ（Ｒｚ）は０．２μｍ以下であることを特徴とする耐食性部材。 A corrosion-resistant member having a portion exposed to corrosive gas,
The part exposed to the corrosive gas is made of a ceramic sintered body,
The surface of the ceramic sintered body has an average length (Rsm) of the contour curve elements of 25 μm or less, and a ratio (Rsm/Ra) of the average length (Rsm) of the contour curve elements to the arithmetic mean roughness (Ra). 4000 or less ,
A corrosion-resistant member characterized in that the maximum height (Rz) of the surface of the ceramic sintered body is 0.2 μm or less .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US16/829,946 US11008260B2 (en) | 2019-03-26 | 2020-03-25 | Corrosion resistant materials |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019057748 | 2019-03-26 | ||
| JP2019057748 | 2019-03-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020164406A JP2020164406A (en) | 2020-10-08 |
| JP7420600B2 true JP7420600B2 (en) | 2024-01-23 |
Family
ID=72715848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020042136A Active JP7420600B2 (en) | 2019-03-26 | 2020-03-11 | Corrosion resistant parts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7420600B2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001322866A (en) | 1999-05-19 | 2001-11-20 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Alumina sintered compact and method for manufacturing the same, sintered alumina member and light emitting tube |
| JP2009263187A (en) | 2008-04-28 | 2009-11-12 | Ferrotec Ceramics Corp | Yttria sintered compact and member for plasma processing device |
| JP2011049551A (en) | 2009-07-29 | 2011-03-10 | Kyocera Corp | Vacuum suction nozzle |
| WO2013065666A1 (en) | 2011-10-31 | 2013-05-10 | 京セラ株式会社 | Gas nozzle, plasma device using same, and method for manufacturing gas nozzle |
| JP2017180637A (en) | 2016-03-30 | 2017-10-05 | 京セラ株式会社 | Fastening component |
-
2020
- 2020-03-11 JP JP2020042136A patent/JP7420600B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001322866A (en) | 1999-05-19 | 2001-11-20 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Alumina sintered compact and method for manufacturing the same, sintered alumina member and light emitting tube |
| JP2009263187A (en) | 2008-04-28 | 2009-11-12 | Ferrotec Ceramics Corp | Yttria sintered compact and member for plasma processing device |
| JP2011049551A (en) | 2009-07-29 | 2011-03-10 | Kyocera Corp | Vacuum suction nozzle |
| WO2013065666A1 (en) | 2011-10-31 | 2013-05-10 | 京セラ株式会社 | Gas nozzle, plasma device using same, and method for manufacturing gas nozzle |
| JP2017180637A (en) | 2016-03-30 | 2017-10-05 | 京セラ株式会社 | Fastening component |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2020164406A (en) | 2020-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5865916B2 (en) | Gas nozzle, plasma apparatus using the same, and method for manufacturing gas nozzle | |
| JP6046752B2 (en) | Gas nozzle and plasma apparatus using the same | |
| US9030798B2 (en) | Electrostatic chuck | |
| TW201945321A (en) | Y2O3-ZrO2 erosion resistant material for chamber components in plasma environments | |
| KR101268287B1 (en) | Abrasive tool with flat and consistent surface topography for conditioning a cmp pad and method for making | |
| JP5510411B2 (en) | Electrostatic chuck and method for manufacturing electrostatic chuck | |
| WO2009133638A1 (en) | Yttria sinter and member for plasma processor | |
| JP2008156160A (en) | Corrosion resistant member and its production method | |
| JP2010006641A (en) | Corrosion resistant member and treatment device using the same | |
| KR102447432B1 (en) | A focus ring, method for preparing a focus ring, and method for preparing a semiconductor element | |
| WO2021241645A1 (en) | Air-permeable plug, substrate support assembly, and shower plate | |
| JP7420600B2 (en) | Corrosion resistant parts | |
| JP2016177120A (en) | Pellicle frame and manufacturing method of pellicle frame | |
| KR20110133120A (en) | The porous ceramics materials with double-layered pore structure for vacuum chuck and method for manufacturing the same | |
| US11008260B2 (en) | Corrosion resistant materials | |
| JP5199599B2 (en) | Yttria sintered body and member for plasma process equipment | |
| JP3716386B2 (en) | Plasma-resistant alumina ceramics and method for producing the same | |
| JP2008007350A (en) | Yttria ceramic sintered compact | |
| KR100607890B1 (en) | Film thickness measuring monitor wafer | |
| JP2000243742A (en) | Plasma generator, inner wall protective member of chamber thereof, manufacture thereof, protection of inner wall of chamber and plasma treatment | |
| JP2004247361A (en) | Member for semiconductor manufacturing device and its manufacturing method | |
| US20220185740A1 (en) | Corrosion-resistant ceramic | |
| WO2023189957A1 (en) | Placement member | |
| JP4119268B2 (en) | Semiconductor manufacturing apparatus member and manufacturing method thereof | |
| JP2001342068A (en) | Vitreous carbon material |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221213 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230818 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230905 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231019 |
|
| 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: 20240109 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240111 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7420600 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |