(57)【要約】【課題】撥水性が十分発現する撥水性表面を有するセラミックス部材の製造方法を提供する。【解決手段】セラミックス本体の表面に、酸化ハフニウムを主成分とする撥水層で撥水性表面を形成するセラミックス部材の製造方法において、２以上の測定方向においてセラミックス本体の表面粗さＲａを測定する。そして、２以上の測定方向における表面粗さＲａの差が０．１μｍ以内である。しかも、各測定方向における表面粗さＲａが０．５μｍ以下である。【選択図】図１
2010222222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス本体の表面に、酸化ハフニウムを主成分とする撥水層で撥水性表面を形成する、セラミックス部材の製造方法であって、２以上の測定方向においてセラミックス本体の表面粗さＲａを測定し、それらの２以上の測定方向における表面粗さＲａの差が０．１μｍ以内であり、かつ、各測定方向における表面粗さＲａが０．５μｍ以下であることを特徴とするセラミックス部材の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のセラミックス部材の製造方法において、撥水層がゾルゲル法によって形成されることを特徴とするセラミックス部材の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のセラミックス部材の製造方法において、各測定方向における表面粗さＲａが０．０５μｍ以上であることを特徴とするセラッミクス部材の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のセラミックス部材の製造方法において、セラミックス本体がＳｉＣ焼結体からなることを特徴とするセラミックス部材の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のセラミックス部材の製造方法によって製造されたセラミックス部材が液浸露光装置用の部材であることを特徴とするセラッミクス部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックス本体の表面に、酸化ハフニウムを主成分とする撥水層で撥水性表面を形成する、セラミックス部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素（ＳｉＣ）は、他のセラミックスに比べて、密度が低く、高い強度と剛性を持つ材料である。また、炭化珪素（ＳｉＣ）は、高い熱伝導率と、半導体的な性質も持っており、その特徴を利用して種々の分野で使われている。
【０００３】
近年は、ＳｉＣの持つ特徴を活かせる新たな用途が検討されている。そのなかには、液体、特に水に接触する用途のものが含まれている。その一つの例として、液浸露光装置用の部材がある。例えば、ウェーハ外周に設置される同面板が挙げられる。
【０００４】
ＳｉＣを接液部に使用する際に問題となるのが、液体との濡れ性である。ＳｉＣは、金属やガラス、アルミナ等のセラミックスに比べれば、濡れ性が悪いものの、撥水性を示すほど接触角は大きくなく、そのままでは、撥水性を利用した用途への適用が難しいと考えられてきた。
【０００５】
そこで、液浸露光装置の同面板にＳｉＣ焼結体を適用する場合、接液部分に撥水性の膜を形成している。このような撥水性の膜は、フッ素系やシリコーン系のものが利用されている。
【０００６】
しかし、これらの撥水性膜は有機物で形成されているため、紫外線によって徐々に分解し、時間の経過とともに、撥水性が低下するという問題がある。特に、液浸露光装置は、ＵＶレーザーを露光に使用するため、撥水性の低下が著しい。
【０００７】
液浸露光装置において撥水性の低下を防ぐためには、有機系ではない撥水性の膜を形成する必要があるが、一般的に生産されている撥水材料は、全て有機物であるのが現状である。
【０００８】
近年、有機物の撥水材料より撥水性に劣るが、酸化物で撥水性を示す材料が一部で研究されている。そのような撥水性を示す材料の一つが酸化ハフニウムである。例えば、特開２０００−４４９３５号公報は、撥水性の酸化ハフニウム膜をゾルゲル法によって形成する方法を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−４４９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、このような撥水性の酸化ハフニウム膜を濡れの悪いＳｉＣ焼結体に適用すると、表面状態によって成膜がまだらになったり、十分な撥水性が得られないといった問題が発生する。とくに、セラミックス本体の表面に加工時に生じた傷が存在すると、その傷に沿って水が濡れ広がってしまう。
【００１１】
また、表面が高い平滑度をもっていると、成膜におけるゾル塗布ではじいてしまい、均一に膜をつけることができない。
【００１２】
本発明の目的は、撥水性が十分発現する撥水性表面を形成することができる、セラミックス部材の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の解決手段を例示すると、次のとおりである。
【００１４】
（１）セラミック本体の表面に、酸化ハフニウムを主成分とする撥水層で撥水性表面を形成する、セラミックス部材の製造方法であって、２以上の測定方向においてセラミックス本体の表面粗さＲａを測定し、それらの２以上の測定方向における表面粗さＲａの差が０．１μｍ以内であり、かつ、各測定方向における表面粗さＲａが０．５μｍ以下であることを特徴とするセラミックス部材の製造方法。
【００１５】
（２）請求項１に記載のセラミックス部材の製造方法において、撥水層がゾルゲル法によって形成されることを特徴とするセラミックス部材の製造方法。
【００１６】
（３）請求項１又は２に記載のセラミックス部材の製造方法において、各測定方向における表面粗さＲａが０．０５μｍ以上であることを特徴とするセラッミクス部材の製造方法。
【００１７】
（４）請求項１〜３のいずれか１項に記載のセラミックス部材の製造方法において、セラミックス本体がＳｉＣ焼結体からなることを特徴とするセラミックス部材の製造方法。
【００１８】
（５）請求項１〜４のいずれか１項に記載のセラミックス部材の製造方法によって製造されたセラミックス部材が液浸露光装置用の部材であることを特徴とするセラッミクス部材の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の方法により製造されたＳｉＣセラミックス焼結体の表面に滴下された水滴を示す。
【図２】従来の研削加工によるＳｉＣセラミックス焼結体の表面上に酸化ハフニウムを成膜した比較例におけるＳｉＣ焼結体の表面に滴下された水滴を示す。
【発明の実施の形態】
【００２０】
本発明者は、種々の実験を重ねることによって、セラミックス本体（例えばＳｉＣセラミックス本体、とくにＳｉＣ焼結体）の表面に酸化ハフニウムを主成分とする撥水層で撥水性表面を形成する際に、セラミックス本体の表面粗さＲａが、セラミックス本体の表面に形成される撥水層の撥水表面の撥水性を大きく影響することを究明することができた。
【００２１】
本発明の特徴の１つである２以上の測定方向について述べると、基準とする１つの測定方向の測定に加えて、もう１つ別の方向において表面粗さＲａを測定する。例えば、表面加工の方向を基準とする１つの測定方向として決め、その基準の測定方向に対して直交する（垂直方向の）測定方向を加えて、合計２方向で測定する。あるいは、基準となる１つの測定方向を適当に決め、その基準の測定方向に加えて、複数の測定方向を等しい角度で決めてもよい。
【００２２】
好ましくは、セラミックス本体の表面に、酸化ハフニウムを主成分とする撥水層で撥水性表面を形成するセラミックス部材の製造方法において、２以上の測定方向においてセラミックス本体の表面粗さＲａを測定し、それらの２以上の測定方向における表面粗さＲａの差を０．１μｍ以内とし、かつ、各測定方向における表面粗さＲａを０．５μｍ以下とする。
【００２３】
本発明の最良の実施形態によれば、ＳｉＣ焼結体の表面粗さおよびその異方性を規定することで、酸化ハフニウム膜の形成による撥水性を良好なものとする。
【００２４】
また、ゾルゲル法で酸化ハフニウム膜を形成する場合、均一な膜を形成できるように、表面粗さの下限を規定するのが好ましい。表面粗さＲａが０．５μｍを超えると、表面粗さＲａが高すぎるために、撥水性が低下する。これはＷｅｎｚｅｌの式で記述され得る現象である。
【００２５】
また、表面粗さＲａが０．５μｍ以下であっても、表面粗さに乱れがある場合、例えば、加工跡や加工傷等によって特定方向に表面粗さに乱れが存在する場合、水はその傷に沿って濡れ広がるため、撥水性が落ちる。そこで、２以上の測定方向においてセラミック本体の表面粗さＲａを測定するのが好ましい。例えば、加工跡や傷がセラミック本体の表面に存在しても、２以上の測定方向、好ましくは直交するそれぞれの測定方向における表粗さＲａの差が０．１μｍ以内であれば、上記の濡れ広がる現象が実質的に発生しない。
【００２６】
ゾルゲル法で酸化ハフニウム膜を形成する場合、ＳｉＣは濡れが悪いために、平滑面ではゾルをはじいてしまう。種々の条件で検討した結果、表面粗さＲａが０．０５μｍ以上であると、より好ましいことを見出した。
【実施例】
【００２７】
以下に、ゾルゲル法で本発明の方法によってＳｉＣセラミックス部材を、製造した実施例を説明する。
【００２８】
まず、ＳｉＣ焼結本体を希望の形状に加工する。加工は平面研削盤、マシニングセンター等、種々の加工装置が利用できる。この時、加工方向に沿って傷がセラミック本体の表面に形成されることが多い。この傷を、ダイヤモンド砥粒による研磨やサンドブラストによって除去する。
【００２９】
仕上げにおける表面粗さＲａは、好ましくは０．０５〜０．５μｍとし、直交するそれぞれの方向における表面粗さＲａの差が０．１μｍ以下となるようにする。
【００３０】
水酸化ハフニウムを主成分とするアルコール系のゾルをスピンコートで成膜した後、ＳｉＣセラミックス部材を大気炉で焼成する。通例、焼成温度は４００℃〜１０００℃の温度とするが、他の温度でも構わない。
【００３１】
このようにして製造されたＳｉＣセラミックス部材は、良好な撥水性を発現し、接触角は８０°〜９０°を示す。
【００３２】
これに比較して、ＳｉＣセラミックス焼結本体の表面に加工傷が存在し、表面粗さＲａに異方性（具体的にいえば、加工傷に平行方向のＲａが０．１μｍ、直行方向のＲａが０．４μｍ）が存在すると、ＳｉＣセラミック本体の表面に酸化ハフニウム膜を形成しても、接触角は６０°程度に留まる。
【００３３】
以下に示す実施例１〜３及び比較例１〜２においては、ＳｉＣセラミックス本体の表面に酸化ハフニウム膜を形成した後、撥水性を評価した。評価はＪＩＳ  Ｒ  ３２５７「基板ガラス表面のぬれ性試験方法」に準拠し、約４μＬの純水を滴下して行った。
【実施例１】
【００３４】
ＳｉＣセラミックス焼結本体の表面を平面研削盤で面だしした後、６μｍのダイヤモンド砥粒でポリッシュ研磨し、直交する２つの測定方向（方位）での表面粗さをＲａ０．１μｍとしたＳｉＣセラミックス焼結本体の表面に、水酸化ハフニウムゾルをスピンコートで成膜し、６００℃で焼成して、酸化ハフニウム膜を形成した。
【００３５】
液適を滴下したところ、図１に示すように、良好な撥水性を示し、接触角は８７°であった。
【実施例２】
【００３６】
ＳｉＣセラミックス焼結本体の表面を平面研削盤で面だしした後、サンドブラスト処理を行い、直交する２つの測定方向（方位）での表面粗さＲａを０．４μｍとしたＳｉＣセラミックス焼結本体の表面上に、水酸化ハフニウムゾルをスピンコートで成膜し、４００℃で焼成して、酸化ハフニウム膜を形成した。
【００３７】
液適を滴下したところ、良好な撥水性を示し、接触角は９１°であった。
【実施例３】
【００３８】
ＳｉＣセラミックス焼結本体の表面を平面研削盤で面だしした後、６μｍのダイヤモンド砥粒でポリッシュ研磨し、直交する２つの測定方向（方位）での表面粗さＲａを０．１μｍとしたＳｉＣセラミックス焼結本体の表面上に、酸化ハフニウム膜をスパッタで形成した。
【００３９】
液適を滴下したところ、良好な撥水性を示し、接触角は９０°であった。
【比較例１】
【００４０】
平面研削盤で面だししたＳｉＣセラミックス焼結本体の表面上に、水酸化ハフニウムゾルをスピンコートで成膜し、６００℃で焼成して、酸化ハフニウム膜を形成した。研削面の表面粗さは、加工傷の方向に対して平行な方向は０．１３μｍ、加工傷の方向に対して垂直な方向は０．２５μｍであった。
【００４１】
液適を滴下したところ、図２に示すように、撥水性を少し示したものの、研削傷の方向に濡れ広がり、接触角は６３°であった。
【比較例２】
【００４２】
ＳｉＣセラミックス焼結本体の表面を平面研削盤で面だしした後、順に６μｍ、３μｍ、１μｍのダイヤモンド砥粒で鏡面までポリッシュ研磨したあと、そのＳｉＣセラミックス焼結本体の表面上に、水酸化ハフニウムゾルをスピンコートで成膜を試みた。しかし、ゾルをはじき、均一に成膜できなかったが、６００℃で焼成して、酸化ハフニウム膜を形成した。鏡面加工面の表面粗さＲａは、０．０２μｍであった。
【００４３】
液適を滴下したところ、接触角は５４°であった。
【００４４】
以上の実験結果からも明らかなように、本発明の方法によれば、ＳｉＣセラミックス焼結本体（セラミックス本体）の表面に形成する酸化ハフニウム膜の撥水表面に良好な撥水性を付与することができる。
【図１】
2010222222.tif 000003
【図２】
2010222222.tif 000004