TWI741320B - 電漿處理裝置用構件 - Google Patents

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高原剛
瀧本優
橫山響
光田拓史
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味澤賢吾
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Abstract

本發明提供具有較高的介電強度的電漿處理裝置用構件。該電漿處理裝置用構件係具有：鋁基材；以及氧化被膜，其形成在鋁基材上，具有多孔質結構，其中，氧化被膜包括：第一氧化被膜，其形成在鋁基材的表面上，第二氧化被膜，其形成在第一氧化被膜的與鋁基材側相反的一側，以及第三氧化被膜，其形成在第二氧化被膜的與第一氧化被膜側相反的一側，第一氧化被膜比第二氧化被膜及第三氧化被膜硬，第一氧化被膜、第二氧化被膜和第三氧化被膜的各被膜中形成的孔被封孔。

Description

電漿處理裝置用構件
本發明有關用於電漿處理裝置的電漿處理裝置用構件。
作為用於電漿處理裝置的構件，已知有在鋁基材上形成氧化被膜並在該被膜上形成熱噴塗膜而成的電漿處理裝置用構件（例如參見專利文獻1、2）。藉由如上所述在氧化被膜上設置熱噴塗膜，電漿處理裝置用構件的耐電漿性能得以提高。
專利文獻1中公開有如下的構件，即，在基於電漿反應而對被處理基板進行處理的真空處理裝置中，在配置於真空處理腔的電極體之表面形成氧化膜層，並且於該氧化膜層之表面形成氧化鋁熱噴塗膜，從而形成為多層的構件。根據專利文獻1，利用氧化鋁熱噴塗膜保護氧化膜層，以防止該氧化膜層產生裂紋或剝落、防止發生微粒，並且延長使用壽命來減少交換頻度，以提高裝置的工作效率。
此外，在專利文獻2中，作為於基材表面形成有氧化處理被膜之構件的處理，公開了一種於該氧化處理被膜上形成熱噴塗膜的電漿處理容器內構件之製造方法中的陽極氧化處理，該處理包括將基材浸泡於鹼性有機溶劑中之工序、以及在該鹼性有機溶劑中產生等離子放電之工序。作為上述電漿處理容器內構件，可例舉電極保護構件及絕緣環等。在專利文獻2中，藉由進行上述處理，提高了熱噴塗膜對基材表面之密合性。
[先前技術文獻] [專利文獻] 專利文獻1：日本特開2000-114189號公報。 專利文獻2：日本專利4430266號公報。
(發明所欲解決之課題)
然而，近年來由於電漿處理過程之高能量化，電漿處理裝置用構件被要求更高的介電強度。
本發明是鑑於上述問題而完成的，其目的在於提供一種具有較高的介電強度之電漿處理裝置用構件。 (用以解決課題之手段)
為了解決上述問題而達成目的，本發明之電漿處理裝置用構件，係具有：鋁基材；以及氧化被膜，其形成於上述鋁基材上，具有多孔質結構，其中，上述氧化被膜包括：第一氧化被膜，其形成於上述鋁基材之表面上，第二氧化被膜，其形成於上述第一氧化被膜之與上述鋁基材側相反之一側，以及第三氧化被膜，其形成於上述第二氧化被膜之與上述第一氧化被膜側相反之一側，上述第一氧化被膜比上述第二氧化被膜及上述第三氧化被膜硬，上述第一氧化被膜、上述第二氧化被膜及上述第三氧化被膜之各被膜中形成的孔被封孔。
此外，本發明之電漿處理裝置用構件，在上述發明中，還具有陶瓷熱噴塗膜，其形成於上述氧化被膜之與上述鋁基材側相反之一側。
此外，本發明之電漿處理裝置用構件，在上述發明中，上述第二氧化被膜之硬度隨著從上述第三氧化被膜側朝向上述第一氧化被膜側逐漸增大。
此外，本發明之電漿處理裝置用構件，在上述發明中，上述氧化被膜之孔隙率為1%以上且2%以下。
此外，本發明之電漿處理裝置用構件，在上述發明中，上述第一氧化被膜在與上述鋁基材接觸之部分具有屏障層，上述屏障層具有80nm以上且210nm以下之厚度。
此外，本發明之電漿處理裝置用構件，在上述發明中，上述氧化被膜由氧化鋁水合物封孔，上述氧化鋁水合物為1.4以上且2以下之水合物。
此外，本發明之電漿處理裝置用構件，在上述發明中，上述氧化被膜具有70μm以上且130μm以下之厚度。 (發明之功效)
根據本發明，可獲得能夠實現具有較高的介電強度之電漿處理裝置用構件的效果。
下面，對用於實施本發明之方式及附圖進行詳細的說明。此外，本發明不限於以下實施形態。而且，在以下說明中參照之各圖只不過是概略性地表示形狀、大小及位置關係以便理解本發明之內容而已。也就是說，本發明並不限於各圖中例示之形狀、大小及位置關係。
圖1係表示本發明一實施形態之電漿處理裝置用構件之結構的剖面圖。圖2係將圖1所表示之電漿處理裝置用構件之一部分（區域R）放大的剖面圖。圖1所表示之電漿處理裝置用構件1具備：基材10，其是絕緣基板；氧化被膜20，其形成於基材10之部分表面上，熱噴塗膜30，其設於氧化被膜20之與基材10側相反的一側。電漿處理裝置用構件1用作電漿處理裝置中之構件、例如電極或電極保護構件等之材料，由基材10、氧化被膜20及熱噴塗膜30形成之母材經過加工等而構成為該構件。
基材10係使用鋁、以鋁為主成分之合金、或者鋁氧化物來形成的鋁基材。熱噴塗膜30係使用陶瓷來形成的陶瓷熱噴塗膜。
圖3係表示本發明一實施形態之電漿處理裝置用構件中之氧化被膜之一例的顯微鏡圖像，係表示氧化被膜之截面的顯微鏡圖像。圖4與圖5係表示本發明一實施形態之電漿處理裝置用構件中之氧化被膜之一例的掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope，SEM)圖像，係表示氧化被膜之截面的SEM圖像。圖3~5中示出了相當於圖2所示的氧化被膜的各部分之區域(被膜)。
氧化被膜20係藉由陽極氧化處理形成且呈三層結構之氧化鋁被膜。氧化被膜20由第一氧化被膜21、第二氧化被膜22及第三氧化被膜23構成，其中，第一氧化被膜21形成於基材10之表面上，第二氧化被膜22層疊於第一氧化被膜21之與基材10側相反之一側，第三氧化被膜23層疊於第二氧化被膜22之與第一氧化被膜21側相反之一側(例如，參閱圖3)。
第一氧化被膜21之硬度比第二氧化被膜22高。而第二氧化被膜22之硬度比第三氧化被膜23高。即， 氧化被膜20之硬度隨著從基材10側朝向熱噴塗膜30側逐漸降低。其中，第一氧化被膜21之硬度以400Hv以上且430Hv以下較佳。第二氧化被膜22之硬度以200Hv以上且380Hv以下較佳。第三氧化被膜23的硬度以40Hv以上且80Hv以下較佳。此外，第二氧化被膜22之硬度隨著從第三氧化被膜23側朝向第一氧化被膜21側逐漸增高。此外，第一氧化被膜21之硬度小於400Hv時，有可能耐磨損性下降，介電強度也會下降。而第一氧化被膜21之硬度大於430Hv時，存在被膜發生裂紋之可能性。
第一氧化被膜21、第二氧化被膜22、第三氧化被膜23之重疊方向的長度(厚度)中，第二氧化被膜22為最大，第一氧化被膜21為最小。具體而言，第一氧化被膜21為80nm以上且210nm以下。第二氧化被膜22以60μm以上且100μm以下為佳。第三氧化被膜23為20μm以上且30μm以下。氧化被膜20的厚度以70μm以上且130μm以下為佳，70μm以上且120μm以下更佳。
第一氧化被膜21包括：形成於第二氧化被膜22側之被膜層21a、以及形成於基材10側之屏障層21b。屏障層21b係形成於基材表面之非導電性被膜，係在形成被膜時支持被膜(被膜層21a)之生長的層。屏障層21b之厚度以80nm以上且210nm以下為佳。此時，第一氧化被膜21中屏障層21b之含量比被膜層21a高。此外，以往的屏障層於與第一氧化被膜21同等之被膜中，其厚度為30nm~40nm。被膜層21a與屏障層21b之硬度相同，具有上述硬度（400Hv以上且430Hv以下）較佳。
氧化被膜20之孔隙率為1%以上且2%以下。於氧化被膜20中，第一氧化被膜21、第二氧化被膜22及第三氧化被膜23均係多孔質被膜，各被膜之孔中填充有氧化鋁水合物。該氧化鋁水合物，以1.4以上且2.0以下的水合物為佳。此外，第一氧化被膜21中，上述的孔形成於被膜層21a。
接著，對電漿處理裝置用構件1之製作方法進行說明。首先，準備上述基材10。在該基材10上形成氧化被膜20。在形成氧化被膜20時，首先形成第三氧化被膜23。然後形成第二氧化被膜22。在形成第二氧化被膜22及第三氧化被膜23後，形成第一氧化被膜21。此時，作為第一氧化被膜21，藉由陽極氧化處理形成被膜（被膜層21a及屏障層21b）。然後，對形成於被膜之孔中填充氧化鋁水合物。藉由上述方式在基材10上形成氧化被膜20。然後，在氧化被膜20之與基材10側相反之一側形成熱噴塗膜30。
對於以上述方式製作的具有三層氧化被膜之電漿處理裝置用構件1（實施例）、以及具有單層氧化被膜之電漿處理裝置用構件（比較例）的物理性質，參照圖6進行說明。圖6係表示本發明一實施形態之電漿處理裝置用構件及比較例設計的電漿處理裝置用構件的物理性質的圖。圖6中，“多孔直徑”係指在多孔質處之孔之直徑的平均值，“多孔數量”係在多孔質處之孔的數量。
如圖6所示，實施例之電漿處理裝置用構件1之介電強度，在加熱前及加熱後均高於比較例之電漿處理裝置用構件。此外，實施例之電漿處理裝置用構件1之孔隙率低於比較例之電漿處理裝置用構件，處於上述範圍內。
根據上述實施形態，形成於基材10與熱噴塗膜30之間的氧化被膜20採用第一氧化被膜21、第二氧化被膜22及第三氧化被膜23的三層結構，並且使基材10側之第一氧化被膜21比其他被膜（第二氧化被膜22及第三氧化被膜23）硬，藉此能夠獲得具有較高的介電強度之電漿處理裝置用構件。
本發明可包含上文中未記載之各種實施形態等，在不脫離由申請專利範圍所確定之技術思想的範圍內，能夠加以各種設計變更等。
此外，在上述實施形態中，以在氧化被膜20上形成有熱噴塗膜30之電漿處理裝置用構件1為例進行了說明，但電漿處理裝置用構件可以不具有熱噴塗膜30，即，僅由基材10及氧化被膜20構成。
如以上說明，本發明之電漿處理裝置用構件適合實現具有較高的介電強度之電漿處理裝置用構件。
1‧‧‧電漿處理裝置用構件 10‧‧‧基材 20‧‧‧氧化被膜 21‧‧‧第一氧化被膜 21a‧‧‧被膜層 21b‧‧‧屏障層 22‧‧‧第二氧化被膜 23‧‧‧第三氧化被膜 30‧‧‧熱噴塗膜 R‧‧‧區域
圖1係表示本發明一實施形態之電漿處理裝置用構件之結構的剖面圖。 圖2係將圖1所表示之電漿處理裝置用構件之一部分放大的剖面圖。 圖3係表示本發明一實施形態之電漿處理裝置用構件中之氧化被膜之一例的顯微鏡圖像，係表示氧化被膜之截面的顯微鏡圖像。 圖4係表示本發明一實施形態之電漿處理裝置用構件中之氧化被膜之一例的SEM圖像，係表示氧化被膜之截面的SEM圖像。 圖5係表示本發明一實施形態之電漿處理裝置用構件中之氧化被膜之一例的SEM圖像，係表示氧化被膜之截面的SEM圖像。 圖6係表示本發明一實施形態之電漿處理裝置用構件及比較例之電漿處理裝置用構件之物理性質的圖。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
10‧‧‧基材
20‧‧‧氧化被膜
21‧‧‧第一氧化被膜
21a‧‧‧被膜層
21b‧‧‧屏障層
22‧‧‧第二氧化被膜
23‧‧‧第三氧化被膜

Claims (8)

  1. 一種電漿處理裝置用構件，係具有：鋁基材；以及氧化被膜，其形成於上述鋁基材上，具有多孔質結構，其中，上述氧化被膜係藉由陽極氧化處理形成之被膜，包括：第一氧化被膜，其形成於上述鋁基材之表面上，第二氧化被膜，其形成於上述第一氧化被膜之與上述鋁基材側相反之一側，以及第三氧化被膜，其形成於上述第二氧化被膜之與上述第一氧化被膜側相反之一側，上述第一氧化被膜比上述第二氧化被膜及上述第三氧化被膜硬，上述第一氧化被膜、上述第二氧化被膜及上述第三氧化被膜係多孔質被膜，且在各被膜中形成的孔被封孔。
  2. 如請求項1所述之電漿處理裝置用構件，其中：還具有陶瓷熱噴塗膜，其形成於上述氧化被膜之與上述鋁基材側相反之一側。
  3. 如請求項1所述之電漿處理裝置用構件，其 中：上述第二氧化被膜之硬度隨著從上述第三氧化被膜側朝向上述第一氧化被膜側逐漸增大。
  4. 如請求項2所述之電漿處理裝置用構件，其中：上述第二氧化被膜之硬度隨著從上述第三氧化被膜側朝向上述第一氧化被膜側逐漸增大。
  5. 如請求項1至4中任一項所述之電漿處理裝置用構件，其中：上述氧化被膜之平均孔隙率為1%以上且2%以下。
  6. 如請求項1至4中任一項所述之電漿處理裝置用構件，其中：上述第一氧化被膜在與上述鋁基材接觸之部分具有屏障層，上述屏障層具有80nm以上且小於210nm之厚度。
  7. 如請求項1至4中任一項所述之電漿處理裝置用構件，其中：上述氧化被膜由氧化鋁水合物封孔，上述氧化鋁水合物為1.4以上且2以下之水合物。
  8. 如請求項1至4中任一項所述之電漿處理裝置用構件，其中： 上述氧化被膜具有70μm以上且130μm以下之厚度。
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