(57)【要約】【課題】耐食性に優れ、プラズマ環境で使用したときに発生するパーティクルを低減できる耐食性部材およびその製造方法を提供する。【解決手段】耐食性部材は、基材と、基材上に溶射により形成され、５％以上２０％以下の気孔率を有する酸化ガドリニウム皮膜とを備える。耐食性部材の皮膜は、低気孔率の酸化ガドリニウムにより形成されているため、耐食性に優れ、プラズマ環境で使用したときに発生するパーティクルを低減できる。また、酸化ガドリニウム皮膜の気孔率が２０％以下であるため、皮膜の強度が向上し、カケや剥離等が発生しにくく、プラズマが皮膜を透過して基材を損傷する可能性も低い。一方、酸化ガドリニウム皮膜の気孔率は５％以上であり、皮膜が緻密すぎないため、クラックが発生しにくい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材上に溶射により形成され、５％以上２０％以下の気孔率を有する酸化ガドリニウム皮膜と、を備えることを特徴とする耐食性部材。
【請求項２】
前記酸化ガドリニウム皮膜は、射ち放し表面で５μｍ以下の平均表面粗さを有することを特徴とする請求項１記載の耐食性部材。
【請求項３】
前記酸化ガドリニウム皮膜は、２０ＭＰａ以上の強度で前記基材に密着していることを特徴とする請求項１または請求項２記載の耐食性部材。
【請求項４】
カソードトーチおよび複数のアノードトーチを備えるトーチ型溶射装置を用いて行う耐食性部材の製造方法であって、
酸化ガドリニウムを前記トーチ型溶射装置に投入する原料投入工程と、
前記カソードトーチ側およびアノードトーチ側から前記トーチ型溶射装置内に不活性ガスを供給するガス供給工程と、
前記トーチ型溶射装置内において、出力５０ｋＷ以上で前記カソードトーチおよび複数のアノードトーチにより生成されたプラズマアークを前記酸化ガドリニウムに接触させることで、前記酸化ガドリニウムを溶融させる溶融工程と、
前記溶融させた酸化ガドリニウムを基材に噴射する噴射工程と、を含むことを特徴とする耐食性部材の製造方法。
【請求項５】
前記ガス供給工程において、前記カソードトーチ側から流量１０Ｌ／ｍｉｎ以上４０Ｌ／ｍｉｎ以下で不活性ガスを供給するとともに、前記アノードトーチ側から流量２Ｌ／ｍｉｎ以上１５Ｌ／ｍｉｎ以下で不活性ガスを供給することを特徴とする請求項４記載の耐食性部材の製造方法。
【請求項６】
前記噴射工程より前に、前記基材の平均表面粗さを４．５０μｍ以上６．００μｍ以下に粗面化する粗面化工程を含むことを特徴とする請求項４または請求項５記載の耐食性部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ環境で使用される耐食性部材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置内やフラットパネルディスプレイ製造装置内では、ハロゲン系腐食ガスまたはハロゲン系ガスプラズマ等の環境で製造が行われるため、耐食性を持った部材が使用される。近年では、希土類化合物の耐食性が確認され、その中でも特に、酸化イットリウムが注目されている。そして、溶射により基材表面に酸化イットリウムを含む耐食性皮膜を作製する方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１記載の耐食性部材は、酸化物セラミックスの溶射膜で覆われている耐食性部材であって、カソードトーチと、互いに分離したアノードトーチとを備えたトーチ型溶射装置を用いて作製されている。セラミックス原料をプラズマアーク発生部に投入し、原料を十分に溶融しつつ溶射することにより、基材上に溶射膜が形成されている。
【特許文献１】特開２００４−１０９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、デバイスを高精度化するためには、半導体製造装置やフラットパネルディスプレイ製造装置等の内部で使用される部材に対して、さらに低パーティクル性が要求される。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、耐食性に優れ、プラズマ環境で使用したときに発生するパーティクルを低減できる耐食性部材およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）上記の目的を達成するため、本発明に係る耐食性部材は、基材と、前記基材上に溶射により形成され、５％以上２０％以下の気孔率を有する酸化ガドリニウム皮膜と、を備えることを特徴としている。
【０００６】
このように、本発明の耐食性部材の皮膜は、低気孔率の酸化ガドリニウムにより形成されているため、耐食性に優れ、プラズマ環境で使用したときに発生するパーティクルを低減できる。また、酸化ガドリニウム皮膜の気孔率が２０％以下であるため、皮膜の強度が向上し、カケや剥離等が発生しにくく、プラズマが皮膜を透過して基材を損傷する可能性も低い。一方、酸化ガドリニウム皮膜の気孔率は５％以上であり、皮膜が緻密すぎないため、クラックが発生しにくい。このような耐食性部材の皮膜は、高出力の溶射により生成することができる。
【０００７】
（２）また、本発明に係る耐食性部材は、前記酸化ガドリニウム皮膜は、射ち放し表面で５μｍ以下の平均表面粗さを有することを特徴としている。このように酸化ガドリニウム皮膜の表面を平滑面にすることができるため、本発明の耐食性部材は、プラズマの影響を受けにくく、腐食されにくくなる。
【０００８】
（３）また、本発明に係る耐食性部材は、前記酸化ガドリニウム皮膜は、２０ＭＰａ以上の強度で前記基材に密着していることを特徴としている。これにより、使用中や洗浄中における酸化ガドリニウム皮膜の剥離を防止できる。その結果、剥離により露出した基材からパーティクルが発生することを防止できる。
【０００９】
（４）また、本発明に係る耐食性部材の製造方法は、カソードトーチおよび複数のアノードトーチを備えるトーチ型溶射装置を用いて行う耐食性部材の製造方法であって、酸化ガドリニウムを前記トーチ型溶射装置に投入する原料投入工程と、前記カソードトーチ側およびアノードトーチ側から前記トーチ型溶射装置内に不活性ガスを供給するガス供給工程と、前記トーチ型溶射装置内において、出力５０ｋＷ以上で前記カソードトーチおよび複数のアノードトーチにより生成されたプラズマアークを前記酸化ガドリニウムに接触させることで、前記酸化ガドリニウムを溶融させる溶融工程と、前記溶融させた酸化ガドリニウムを基材に噴射する噴射工程と、を含むことを特徴としている。
【００１０】
このように本発明の耐食性部材の製造方法では、複数のアノードを有するトーチ型溶射装置を用い高出力で溶射することにより、溶融状態で溶射被膜を形成することができ、低気孔率の酸化ガドリニウム皮膜を形成することができる。また、凹凸が少なく、平均表面粗さＲａの小さい平滑面を形成することが可能となる。したがって、耐食性に優れ、プラズマ環境で使用したときに発生するパーティクルを低減する耐食性部材を製造することができる。
【００１１】
（５）また、本発明に係る耐食性部材の製造方法は、前記ガス供給工程において、前記カソードトーチ側から流量１０Ｌ／ｍｉｎ以上４０Ｌ／ｍｉｎ以下で不活性ガスを供給するとともに、前記アノードトーチ側から流量２Ｌ／ｍｉｎ以上１５Ｌ／ｍｉｎ以下で不活性ガスを供給することを特徴としている。
【００１２】
このようなガス条件範囲で不活性ガスを供給することで、プラズマ生成のための印加電圧を上げ、安定したプラズマを生成し、プラズマを直進化させることができる。その結果、高出力のプラズマアークを酸化ガドリニウム粉末に接触させて確実に溶融状態で酸化ガドリニウム皮膜を形成することができる。
【００１３】
（６）また、本発明に係る耐食性部材の製造方法は、前記噴射工程より前に、前記基材の平均表面粗さを４．５０μｍ以上６．００μｍ以下に粗面化する粗面化工程を含むことを特徴としている。このように基材の表面を粗くし、その上に酸化ガドリニウム皮膜を形成することで、基材と溶射皮膜との密着強度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、耐食性に優れ、プラズマ環境で使用したときに発生するパーティクルを低減できる耐食性部材およびその製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本願発明者は、鋭意検討を行った結果、高出力の溶射により形成された酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）の皮膜が、低い気孔率を有し、ハロゲン系腐食ガスまたはハロゲン系ガスプラズマ等に曝されても、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）の皮膜に比べ優れた耐食性を発揮し、パーティクルの発生が低減されることを見出した。
【００１６】
（耐食性部材の構成）
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。本発明の耐食性部材は、半導体製造装置内やフラットパネルディスプレイ装置内で使用するのに適しており、基材と基材上に形成された酸化ガドリニウム皮膜を有している。
【００１７】
基材は、ガラス、石英、アルミニウムやステンレス等の金属、アルミナ等のセラミックス等により形成されている。これらのように、基材の材質は、皮膜が剥離してもすぐには腐食が進まない程度の耐食性を有し、酸化ガドリニウム皮膜との密着性を高く維持できるものであることが好ましいが、特に上記に限定されない。
【００１８】
酸化ガドリニウム皮膜は、溶射により基材上に形成され、５％以上２０％以下の気孔率を有する。酸化ガドリニウム皮膜の気孔率が５％未満である場合には、皮膜が緻密すぎるためクラックが発生する可能性がある。また、気孔率が２０％より大きい場合には、酸化ガドリニウム皮膜の強度が低下してしまい、カケや剥離等が発生するか、またはプラズマが透過し基材を損傷する可能性がある。２０％以下の気孔率は、複数のアノードを有するトーチ型溶射装置を用いて高出力で皮膜を生成することで達成できる。
【００１９】
また、酸化ガドリニウム皮膜は、射ち放し表面で５μｍ以下の平均表面粗さを有する。平滑面にすることによりプラズマの影響を受けにくく、腐食されにくくなる。複数のアノードを有するトーチ型溶射装置を用いることにより、溶融状態で溶射被膜を形成することができ、その結果、凹凸が少なく平均表面粗さＲａの小さい平滑面を形成することが可能となる。
【００２０】
また、酸化ガドリニウム皮膜は、２０ＭＰａ以上の強度で基材に密着していることが好ましい。酸化ガドリニウム皮膜と基材との密着強度を２０ＭＰａ以上にすることで、使用中や洗浄中における酸化ガドリニウム皮膜の剥離を防止することができる。剥離すると基材の露出部からのパーティクルが発生しやすいがこれを防止できる。このような、密着強度を達成するための製造方法については後述する。
【００２１】
また、酸化ガドリニウム皮膜は、９９．９％以上の純度を有する。純度を９９．９％以上にすることよりプラズマ環境での皮膜の腐食の進行を抑制することができる。酸化ガドリニウム皮膜は、基材上に設けられ、ハロゲン系腐食ガスまたはハロゲン系ガスプラズマ等に対する耐食性を有する。
【００２２】
酸化ガドリニウム皮膜の厚さは５０μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。厚さを５０μｍ以上にすることにより、ハロゲンガス系腐食ガスまたはハロゲン系ガスプラズマ等に曝された場合でも、耐食性の効果が得られ、耐食性部材の基材までハロゲン系腐食ガスまたはハロゲン系プラズマガス等が透過しにくくなる。また、厚さを１０００μｍ以下にすることにより、酸化ガドリニウム皮膜と基材の密着性が向上し、基材と皮膜との熱膨張差による剥離が発生しにくくなる。
【００２３】
（耐食性部材の製造方法）
本発明の耐食性部材の製造方法を説明する。酸化ガドリニウム皮膜の原料となるガドリニウムを酸化させて粉末化し、基材表面に溶射し、酸化ガドリニウム皮膜を形成することで、本発明の耐食性部材を製造することができる。
【００２４】
酸化ガドリニウム皮膜は、プラズマ溶射等の溶射法で形成できる。プラズマ溶射は、出力が高く、かつ高融点材料の溶射に適している。出力が低い場合、溶射粉末が溶融しにくく、溶射被膜の平滑化が困難となる。出力が高い場合、溶射粉末の粘性が低下し、密着強度の低下に繋がる。高出力で皮膜原料を溶射するためには、カソードトーチおよび複数のアノードトーチを備えるトーチ型溶射装置を用いることが好ましい。以下に、このようなトーチ型溶射装置の一例を説明する。
【００２５】
図１はトーチ型溶射装置の一例を示す概略断面図である。このトーチ型溶射装置は、溶射粒子射出口１ａを有する装置本体１と、装置本体１の溶射粒子射出口１ａと反対側に設けられたカソードトーチ２と、装置本体１の両側面にそれぞれ支持部材４ａ、４ｂに支持されて設けられた２つのアノードトーチ３ａ、３ｂとを備えている。
【００２６】
カソードトーチ２の先端にはＡｒガス供給配管１１およびＡｒガス導入路１１ａを通ってＡｒガスが供給され、トーチ（電極）の酸化を防止しつつアークを発生させる。カソードトーチ２の下流側にはアクセルノズル５が設けられており、カソードトーチ２で発生したアークが加速されプラズマアーク４０が生成される。カソードトーチ２からのアークには空気供給配管１２から空気導入路１２ａを通って空気が供給され、アクセルノズル５から発生するプラズマアーク４０はＯ含有プラズマとなる。
【００２７】
このプラズマアーク４０の発生部には、図示しない原料供給ホッパーから原料供給配管１３を介して溶射原料粉末である酸化物セラミックス原料粉末が導入され、この原料粉末が完全に溶融して溶射粒子が形成される。プラズマアーク４０の先端部に原料粉末を供給しても同様に原料粉末を完全に溶融させることが可能であるが、プラズマアーク４０の発生部のほうが高温であるため好ましい。
【００２８】
アノードトーチ３ａの先端には、Ａｒガス供給配管２１ａおよびＡｒガス導入路２２ａおよび２３ａを通ってＡｒガスが供給され、トーチ（電極）の酸化を防止しつつアークが生成され、カソードトーチ２から射出されたプラズマジェット４０ａに対して垂直にプラズマアーク４１ａが延びている。アノードトーチ３ｂの先端にも、Ａｒガス供給配管２１ｂおよびＡｒガス導入路２２ｂおよび２３ｂを通ってＡｒガスが供給されてトーチ（電極）の酸化を防止しつつアークが生成され、カソードトーチ２から射出されたプラズマアーク４０に対して垂直にプラズマアーク４１ｂが延びている。そして、プラズマアーク４０、４１ａ、４１ｂの合流点においてプラズマジェット４０ａとなる。装置本体１の溶射粒子射出口１ａ近傍において、空気配管２４ａ、２４ｂからそれぞれ空気導入路２５ａ、２５ｂを通ってプラズマジェット４０ａに空気を供給し、プラズマジェット４０ａにおける溶融に寄与しない熱をトリミングする。
【００２９】
カソードトーチ２およびアノードトーチ３ａ、３ｂには、アーク発生を開始させる高周波スターターとして機能する補助電源３２ａ、３２ｂと、アークを持続させるエネルギー供給源としての直流主電源３１ａ、３１ｂとが接続されている。なお、これら補助電源３２ａ、３２ｂと、直流主電源３１ａ、３１ｂとは、図示しない制御装置により制御される。このように複数の独立した電源により複数のアノードトーチ３ａ、３ｂからプラズマアーク４１ａ、４１ｂを生成できるため、高出力で溶射原料粉末を溶融させることができる。その結果、耐食性部材の皮膜の気孔率を小さくし、表面を平滑化することができる。
【００３０】
カソードトーチ２およびアクセルノズル５の周囲にはこれらを高温から保護する冷却ジャケット１４が設けられ、アノードトーチ３ａ、３ｂの周囲にも冷却ジャケット２６ａ、２６ｂが設けられている。このようなトーチ型溶射装置においては、プラズマジェット４０ａにキャリアされた溶射粒子５１が基材５３に当たり溶射膜５２が形成される。
【００３１】
次に、このようなトーチ型溶射装置を用いた耐食性部材の製造方法を説明する。図２は、耐食性部材の製造方法を示すフローチャートである。まず、基材を準備する。粗面化するために必要に応じて表面にブラスト処理を施す（ステップＳ１）。基材の平均表面粗さを４．５０μｍ以上６．００μｍ以下とすることが好ましい。基材の表面を粗くし、その上に酸化ガドリニウム皮膜を形成することで、基材と溶射皮膜との密着強度を高めることができる。そして、耐食性部材の使用中や洗浄中に発生しがちな皮膜の剥離や剥離による基材の露出を防止することができる。その結果、基材からのパーティクルの発生を低減することができる。
【００３２】
次に、平均粒径２０μｍ以上６０μｍ以下の酸化ガドリニウム粉末をトーチ型溶射装置投入する（ステップＳ２）。平均粒径２０μｍ以上の酸化ガドリニウム粉末を使用することにより、溶射粉末の投入時に酸化ガドリニウム粉末はプラズマ炎に吹き飛ばされることがなくプラズマ炎内に流れる。その結果、酸化ガドリニウムを溶融状態で部材に付着させることができる。また、平均粒径６０μｍ以下の酸化ガドリニウム粉末を使用することにより、プラズマ炎への酸化ガドリニウム粉末の投入時に溶射粉末はプラズマ炎を通り抜けることがなくプラズマ炎上に流れ、溶融状態で部材に付着させることができる。なお、平均粒径が３０μｍ以上５０μｍ以下の溶射粉末を使用することがさらに好ましい。
【００３３】
一方、カソードトーチ側およびアノードトーチ側からトーチ型溶射装置内に不活性ガスを供給する（ステップＳ３）。その際には、カソードトーチ側から流量１０Ｌ／ｍｉｎ以上４０Ｌ／ｍｉｎ以下で、アルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガス等の不活性ガスを供給するとともに、アノードトーチ側からも流量２Ｌ／ｍｉｎ以上１５Ｌ／ｍｉｎ以下で不活性ガスを供給する。このようなガス条件範囲外では、電圧が上がらず、生成されたプラズマが不安定となり、プラズマが直進化しない。なお、カソードトーチ側から流量２０Ｌ／ｍｉｎ以上８０Ｌ／ｍｉｎ以下で酸素ガス等の活性ガスを供給してもよい。
【００３４】
そして、トーチ型溶射装置の各アノードについて２６０Ｖ以上２９０Ｖ以下の電圧を印加し、１００Ａ以上１４０Ａ以下の電流を流して、合計出力を５２ｋＷ以上８０ｋＷ以下とする。このように、出力５０ｋＷ以上でカソードトーチおよび複数のアノードトーチにより生成されたプラズマアークを酸化ガドリニウムに接触させることで、酸化ガドリニウムを溶融させる（ステップＳ４）。
【００３５】
溶融させた酸化ガドリニウムを基材に噴射する（ステップＳ５）。溶射粉末がプラズマ炎内に流れ、溶融状態で基材に噴射し、付着させることで、気孔率の低い耐食性に優れた耐食性部材を製造することができる。プラズマ溶射時のプラズマ発生の際に使用する不活性ガスおよび活性ガスは特に上記の例に限定されない。
【実施例１】
【００３６】
酸化ガドリニウム皮膜を有する耐食性部材（実施例）と酸化イットリウム皮膜を有する部材（比較例１）をいずれも一対のアノードを有するトーチ型溶射装置（ツインアノード型溶射装置）を用いて作製し、射ち放し表面の平均表面粗さＲａおよび最大表面粗さＲｚ、気孔率、密着強度ならびにエッチングレートを測定した。図３（ａ）は、実施例と比較例１とを比較した表である。
【００３７】
（実施例の作製）
酸化ガドリニウムの純度９９．９％以上の溶射粉末を用意した。溶射粉末の平均粒径は、３０μｍ〜４０μｍであった。溶射粉末の平均粒径は、レーザー回折・散乱式の粒度測定機を用い測定した。一方、１００×１００×５ｔ（ｍｍ）のアルミニウム基材を用意し、射面にブラスト処理を施した。そして、エアロプラズマ社製ＡＳＰ７１００プラズマ溶射装置（ツインアノード型溶射装置）を使用し、アルミニウム基材上に２００μｍ〜３００μｍの酸化ガドリニウム皮膜を形成した。その際、プラズマ溶射装置の各アノードについて電圧２７５Ｖを印加し、電流１１０Ａを流して、合計出力６０ｋＷで溶射粉末を溶融させた。また、カソードトーチ側からアルゴンガスを流量２５Ｌ／ｍｉｎで供給し、酸素ガスを流量４０Ｌ／ｍｉｎで供給した。各アノードトーチ側から、アルゴンガスを流量８Ｌ／ｍｉｎで供給した。
【００３８】
（比較例１の作製）
上記の実施例の作製手順と同様に、酸化イットリウムの純度９９．９％以上の溶射粉末を用意した。溶射粉末の平均粒径は、３０μｍ〜４０μｍであった。実施例と同様の条件で、アルミニウム基材上に２００μｍ〜３００μｍの酸化イットリウム皮膜を形成した。
【００３９】
このようにして作製した実施例および比較例１それぞれの射ち放し表面について、ＪＩＳＢ０６０１：２００１で規定された粗さ曲線の算術平均粗さであるＲａ値（中心線平均粗さ）、ＪＩＳＢ０６０１：２００１で規定された粗さ曲線の最大高さであるＲｚ値（最大高さ）を測定した。その結果いずれも実施例のものの方が小さく、耐食性部材の表面が平滑であることが証明された。
【００４０】
また、実施例および比較例１について気孔率を評価した。気孔率は、皮膜の乾燥重量Ｗ１、水中重量Ｗ２、飽水重量Ｗ３を測定し、以下の数式で表されるアルキメデス法を用いて求めた。その結果、実施例の気孔率の方が比較例１の気孔率より小さいことが分かった。
【数１】
2010126776.tif 000003
【００４１】
また、実施例および比較例１についてエッチングレートを測定した。エッチングレートは、酸化ガドリニウム皮膜の一部をポリイミドテープでマスキングし、ＩＣＰエッチング装置（ＥＩＳ−７００ＳＩ）を用いてＣＦ４プラズマ中で１０時間照射を行い、マスキング有無の箇所の段差を測定して求めた。その際には、ＣＦ４ガスを８ｓｃｃｍで、Ｏ２ガスを４ｓｃｃｍで供給し、圧力を０．２５Ｐａに調整しつつ、７００Ｗの出力で行った。
【００４２】
図３（ａ）に示すように、同じツインアノード型溶射装置を使用しても実施例のエッチングレートは比較例１のエッチングレートの１／３程度であり、酸化ガドリニウム皮膜は酸化イットリウム皮膜より耐食性に優れ、パーティクルの発生量が少ないことが分かった。したがって、本発明の耐食性部材は、ハロゲン系腐食ガスまたはハロゲン系ガスプラズマ等を利用する半導体製造装置内やフラットパネルディスプレイ装置内での使用に好適であると分かった。
【００４３】
また、実施例および比較例１について酸化ガドリニウム皮膜と基板との密着強度の試験を行った。棒状のアルミニウム基材の先端面（表面粗さ５．１１μｍ）上に厚さ２００μｍ〜３００μｍで純度９９．９％以上の酸化ガドリニウム皮膜を形成し、実施例の密着強度測定用の試料を作製した。また、表面粗さ５．０２μｍの棒状のアルミニウム基材の先端面上に、厚さ２００μｍ〜３００μｍで純度９９．９％以上の酸化イットリウム皮膜を形成し、比較例１の密着強度測定用の試料を作製した。いずれの場合にもエアロプラズマ社製ＡＳＰ７１００プラズマ溶射装置を用いて皮膜を形成した。そして、実施例および比較例１をそれぞれ別の棒状部材の先端面に接着剤で接合し、引っ張りにより剥離する強度、すなわち密着強度を測定した（ＪＩＳＨ８６６６に準じた試験方法）。
【００４４】
図３（ａ）に示すように、同等の条件下において酸化イットリウム皮膜と基材との密着強度が１４ＭＰａであるのに対し、酸化ガドリニウム皮膜と基材との密着強度は２２ＭＰａであった。このように、酸化ガドリニウム皮膜の方が、酸化イットリウム皮膜より、基材に密着しやすく、剥離が生じにくいことが実証された。
【実施例２】
【００４５】
次に、単一のアノードを有するトーチ型溶射装置（シングルアノード型溶射装置）を用い、比較例２として酸化ガドリニウム皮膜を有する耐食性部材を作製した。そして、比較例２についても上記の実施例と同様に射ち放し表面の平均表面粗さＲａおよび最大表面粗さＲｚ、気孔率、密着強度ならびにエッチングレートを測定した。図３（ｂ）は、実施例と比較例２とを比較した表である。
【００４６】
（比較例２の作製）
上記の実施例の作製手順と同様に基材上に酸化ガドリニウム皮膜を作製した。但し、溶射の際にはシングルアノード型溶射装置（スルザーメテコ社製）を用いた。溶射粉末の平均粒径は、３０μｍ〜４０μｍであった。実施例と同様の条件で、アルミニウム基材上に２００μｍ〜３００μｍの酸化ガドリニウム皮膜を形成した。
【００４７】
このようにして作製した比較例２について、射ち放し表面の平均表面粗さＲａおよび最大表面粗さＲｚを測定した。その結果、いずれも比較例２のものよりも実施例のものの方が小さく、耐食性部材の皮膜表面が平滑であることが証明された。
【００４８】
次に、比較例２についてエッチングレートを測定した。エッチングレートは、酸化ガドリニウム皮膜の一部をポリイミドテープでマスキングし、ＲＩＥ装置を用いてＣＦ４プラズマ中で１０時間照射を行い、マスキング有無の箇所の段差を測定して求めた。図３（ｂ）に示すように、実施例のエッチングレートは比較例２のエッチングレートの１／６〜１／７であり、ツインアノード型溶射装置を用いて製造した酸化ガドリニウム皮膜はシングルアノード型溶射装置を用いて製造した酸化ガドリニウム皮膜より耐食性に優れ、パーティクルの発生が少ないことが分かった。そのため、本発明の耐食性部材は、ハロゲン系腐食ガスまたはハロゲン系ガスプラズマ等を利用する半導体製造装置内やフラットパネルディスプレイ装置内での使用に好適であると分かった。
【００４９】
また、比較例２について酸化ガドリニウム皮膜と基板との密着強度の試験を行った。棒状のアルミニウム基材の先端面（表面粗さ５．１３μｍ）上に厚さ２００μｍ〜３００μｍで純度９９．９％以上の酸化ガドリニウム皮膜を形成し、比較例２の密着強度測定用の試料を作製した。そして、比較例２を棒状部材の先端面に接着剤で接合し、密着強度を測定した（ＪＩＳＨ８６６６に準じた試験方法）。
【００５０】
図３（ｂ）に示すように、同等の条件下において比較例２の酸化ガドリニウム皮膜と基材との密着強度が１０ＭＰａであったのに対し、酸化ガドリニウム皮膜と基材との密着強度は２２ＭＰａであった。このように、ツインアノード型溶射装置で作製した酸化ガドリニウム皮膜の方が、酸化イットリウム皮膜より、基材に密着しやすく、剥離が生じにくいことが実証された。
【００５１】
なお、半導体製造装置内、フラットパネルディスプレイ製造装置内、太陽電池製造装置内で使用される部材としては、例えば、静電チャック、ヒーター等の内部に静電電極や抵抗発熱体が挙げられる。静電電極には耐食性の低い金属が用いられることが多いことから、静電電極を本発明の耐食性部材で被覆することで大幅に耐食性を高めることができる。
【００５２】
また、本発明の耐食性部材は、ハロゲン系腐蝕ガスを装置内に導入するためのガス拡散プレート、バッフルプレート、バッフルリング、シャワープレート等にも採用できる。さらに、ガスが導入される処理容器であるチャンバー、ベルジャー、ドームおよびそれらの内壁材、ならびに高周波透過窓、赤外線透過窓および監視窓にも適用でき、また、容器内で使用されるサセプター、クランプリング、フォーカスリング、シャドーリング、絶縁リング、ダミーウエハ、半導体ウエハーを支持するためのリフトピン、ベローズカバー、クーリングプレート、上部電極、下部電極等にも適用できる。このように、本発明の耐食性部材は、プラズマ雰囲気に曝され、耐食性を要する種々の部材に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】トーチ型溶射装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】耐食性部材の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）実施例と比較例１とを比較した表、（ｂ）実施例と比較例２とを比較した表である。
【符号の説明】
【００５４】
１  装置本体
１ａ  溶射粒子射出口
２  カソードトーチ
３ａ、３ｂ  アノードトーチ
４ａ、４ｂ  支持部材
５  アクセルノズル
１１  ガス供給配管
１１ａ  ガス導入路
１２  空気供給配管
１２ａ  空気導入路
１３  原料供給配管
１４  冷却ジャケット
２１ａ  ガス供給配管
２１ｂ  ガス供給配管
２２ａ  ガス導入路
２２ｂ  ガス導入路
２４ａ、２４ｂ  空気配管
２５ａ、２５ｂ  空気導入路
２６ａ、２６ｂ  冷却ジャケット
３１ａ、３１ｂ  直流主電源
３２ａ、３２ｂ  補助電源
４０  プラズマアーク
４０ａ  プラズマジェット
４１ａ  プラズマアーク
４１ｂ  プラズマアーク
５１  溶射粒子
５２  溶射膜
５３  基材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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