(57)【要約】【解決手段】ハロゲン系ガスプラズマ雰囲気に曝される耐プラズマ部材であって、基材のプラズマに曝される部分の少なくとも一部に、イットリウム金属の溶射膜、又はイットリウム金属と酸化イットリウム及び／又はフッ化イットリウムとの混合溶射膜が形成されて、導電性が付与されたことを特徴とする導電性耐プラズマ部材。【効果】本発明の耐食性の導電性耐プラズマ部材は、導電性があり、ハロゲン系腐食性ガス、あるいは、そのプラズマに対しての耐食性を向上させ、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に用いた際のプラズマエッチングによるパーティクル汚染を抑制することができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハロゲン系ガスプラズマ雰囲気に曝される耐プラズマ部材であって、基材のプラズマに曝される部分の少なくとも一部に、イットリウム金属の溶射膜、又はイットリウム金属と酸化イットリウム及び／又はフッ化イットリウムとの混合溶射膜が形成されて、導電性が付与されたことを特徴とする導電性耐プラズマ部材。
【請求項２】
上記溶射膜又は混合溶射膜中における鉄の濃度が、全イットリウム元素量に対して５００ｐｐｍ以下である請求項１記載の導電性耐プラズマ部材。
【請求項３】
上記溶射膜又は混合溶射膜の抵抗率が５，０００Ω・ｃｍ以下である請求項１又は２記載の導電性耐プラズマ部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被覆層に導電性を持たせたハロゲン系プラズマでの耐エロージョン性を有する部材であって、そのプラズマに曝される少なくとも一部が、イットリウム金属、又はイットリウム金属と酸化イットリウム及び／又はフッ化イットリウムとの混合物の皮膜が溶射にて形成された導電性耐プラズマ部材に関するものである。
主たる応用分野としては、半導体製造装置、及び液晶製造装置、有機ＥＬ製造装置、無機ＥＬ製造装置等のフラットパネルディスプレイ製造装置において、プラズマに曝される部品等として好適に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
ハロゲン系プラズマ雰囲気下で用いる半導体製造装置や、液晶製造装置、有機及び無機ＥＬ製造装置等のフラットパネルディスプレイ製造装置は、被処理物への不純物汚染を防止するため、高純度で、プラズマエロージョンの小さい材料が期待されている。
半導体の製造工程においては、ゲートエッチング装置、絶縁膜エッチング装置、レジスト膜アッシング装置、スパッタリング装置、ＣＶＤ装置等が使用されている。一方、液晶の製造工程においては、薄膜トランジスタを形成するためのエッチング装置等が使用されている。そして、これらの製造装置では、微細加工による高集積化等を目的としてプラズマ発生機構を備えた構成がとられている。
これらの製造工程において、処理ガスとしては、フッ素系、塩素系等のハロゲン系腐食ガスが、その反応性の高さから前述の装置に利用されている。
フッ素系ガスとしては、ＳＦ6、ＣＦ4、ＣＨＦ3、ＣｌＦ3、ＨＦ、ＮＦ3等が、また塩素系ガスとしてはＣｌ2、ＢＣｌ3、ＨＣｌ、ＣＣｌ4、ＳｉＣｌ4等が挙げられ、これらのガスが導入された雰囲気にマイクロ波や高周波等を導入すると、これらのガスはプラズマ化される。これらのハロゲン系ガスあるいはそのプラズマに曝される装置部材には高い耐食性が要求される。
【０００３】
このような要求に対して、従来より、ハロゲン系ガスあるいはそのプラズマに対する耐食性を付与するための材料として、石英、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム等のセラミックス、アルマイト処理皮膜を形成したものが使用されている。近年では、ステンレスやアルミアルマイトに酸化イットリウムの溶射を施して、より耐プラズマ性を向上させた部材も使用されてきている（特許文献１：特開２００１−１６４３５４号公報）。
しかしながら、上記耐プラズマ性を向上させる部品の表面は絶縁物であることが多く、より耐プラズマ性を向上させようとすると、プラズマチャンバー内が絶縁物で覆われていくことになり、このようなプラズマ環境下では、より高い電圧にて、異常放電を起こし、それが絶縁膜を損傷させ、パーティクルの原因になったり、その耐プラズマ性をもつ膜がはがれて、下地の耐プラズマ性をもたない表面が露出することにより、急激にパーティクルが増えることがあった。即ち、離脱したパーティクルが、半導体ウエハー、下部電極近傍等に付着し、エッチング精度等に悪影響を与え、半導体の性能や信頼性が損なわれやすいという問題が出てきた。
【０００４】
本発明とは改善する目的が異なるが、特開２００２−２４１９７１号公報（特許文献２）には、腐食性ガス下でプラズマに曝される表面領域が周期律表ＩＩＩ  Ａ族の金属層で形成された耐プラズマ性部材が提案されている。その層厚は５０〜２００μｍ程度であることが記載されている。但し、この文献の実施例としては、スパッタリング法にて作製したことが記載されており、実際の部材への適用は、経済的にも技術的にも非常に困難であり、実用的には不十分で問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１６４３５４号公報
【特許文献２】特開２００２−２４１９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、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に使用され、ハロゲン系腐食性ガス、あるいは、そのプラズマに対して十分な耐プラズマ性を有すると共に、電気伝導性を兼ね備えることにより高電圧での異常放電を低減させ、結果的にパーティクルの発生を抑え、かつ、不純物である鉄の含有量を極力低くした耐食性を有する導電性耐プラズマ部材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】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、ハロゲン系プラズマに曝される面の表面層の少なくとも一部が、イットリウム金属にて溶射された部材、好ましくは全イットリウム元素量に対して鉄５００ｐｐｍ以下の、イットリウム金属にて溶射された部材、又は、イットリウム金属と酸化イットリウムの混合物、イットリウム金属とフッ化イットリウムの混合物、又はイットリウム金属と酸化イットリウムとフッ化イットリウムからなる溶射皮膜が形成された層を有する部材が、ハロゲン系プラズマに曝されてもプラズマエロージョンによる損傷を抑え、半導体ウエハーへのパーティクル付着を低減できる半導体製造装置用、フラットパネルディスプレイ製造装置用等として有用であることを見出し、本発明をなすに至った。
【０００８】
この理由として、プラズマに曝される部分の少なくとも一部に電気伝導性を有する部分を形成しているため異常放電が低減され、プラズマから適度なリークを生じさせるためパーティクル発生を抑制しているものと考えられる。また、ハロゲンガスのプラズマであるためエロージョンが進みやすい環境下であることから、その導電性部分の膜中の鉄の濃度はイットリウムに対し５００ｐｐｍ以下であることが望ましい。また、酸化イットリウムやフッ化イットリウムを混合する場合、電気伝導性が低下するが、より具体的には電気伝導性は、抵抗率に直した場合、少なくとも５，０００Ω・ｃｍ以下であることが望ましいことを見出したものである。
【０００９】
従って、本発明は、下記の導電性耐プラズマ部材を提供する。
（１）ハロゲン系ガスプラズマ雰囲気に曝される耐プラズマ部材であって、基材のプラズマに曝される部分の少なくとも一部に、イットリウム金属の溶射膜、又はイットリウム金属と酸化イットリウム及び／又はフッ化イットリウムとの混合溶射膜が形成されて、導電性が付与されたことを特徴とする導電性耐プラズマ部材。
（２）上記溶射膜又は混合溶射膜中における鉄の濃度が、全イットリウム元素量に対して５００ｐｐｍ以下である（１）記載の導電性耐プラズマ部材。
（３）上記溶射膜又は混合溶射膜の抵抗率が５，０００Ω・ｃｍ以下である（１）又は（２）記載の導電性耐プラズマ部材。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の耐食性の導電性耐プラズマ部材は、ハロゲン系腐食性ガス、あるいは、そのプラズマに対しての耐食性を向上させ、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に用いた際のプラズマエッチングによるパーティクル汚染を抑制することができる。
また、これまで、プラズマチャンバー内部材は、ハロゲン系ガスの耐プラズマを重視するあまり、部材の表面は絶縁物で覆われている場合が多く、そのためプラズマ中に蓄積された電荷の逃げ場がなく、チャンバー内の絶縁耐圧が弱い部分で異常放電を起こし、電荷が逃げるしかなった。その異常放電は、時にはアーク状態にまでいたり、被覆層を破壊してしまうことがあった。電気伝導性を持たせた耐プラズマ部材があると、そこで優先的に電荷が放出されるので、高い電圧になるまでに放電がなされるために、異常放電が防止され、膜損傷によるパーティクルを低減できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の導電性耐プラズマ部材は、ハロゲン系ガスプラズマ雰囲気に曝される面の少なくとも一部が、イットリウム金属、イットリウム金属と酸化イットリウムの混合物、イットリウム金属とフッ化イットリウムの混合物、又はイットリウム金属と酸化イットリウムとフッ化イットリウムの混合物からなる溶射皮膜で形成された耐食性部材である。
【００１２】
ここで、上記溶射膜を形成するための溶射粉は、鉄分の含有量の少ないものを使用して、溶射膜中の鉄含有量を少なくすることが好ましい。即ち、近年、半導体デバイス等は、微細化と共に大口径化が進められており、いわゆるドライプロセス、特に、エッチングプロセスにおいて、低圧高密度プラズマが使用されつつある。この低圧高密度プラズマを使用する場合、従来のエッチング条件に比べて耐プラズマ性部材に与える影響が大きく、プラズマによるエロージョンと、このエロージョンに起因する部材成分の汚染や、表面不純物による反応生成物に起因した汚染等の問題が顕著になっている。特に鉄については、耐プラズマ材料中にあるとエッチングレートが高くなるし、チャンバー内や処理ウエハーを汚染することが懸念される。従って、耐プラズマ材料中の鉄の含有量は極力低下させるのが望ましい。
【００１３】
その導電性耐プラズマ膜中の鉄の濃度は、全イットリウム元素量に対して５００ｐｐｍ以下にすることが重要である。なお、全イットリウム元素量とは以下のことを意味する。溶射膜がイットリウム金属のみからなる場合、全イットリウム元素量は当該イットリウム金属の量である。溶射膜がイットリウム金属と酸化イットリウム及び／又はフッ化イットリウムとからなる場合（混合溶射膜）、全イットリウム元素量は、イットリウム金属量と酸化イットリウム及び／又はフッ化イットリウム中のイットリウム元素量との和である。そのためには、溶射粉中の鉄不純物濃度を５００ｐｐｍ以下にする必要がある。溶射粉は、通常、ガスアトマイズ法、ディスクアトマイズ法、回転電極アトマイズ法等のアトマイズ法にて製造できる。
【００１４】
鉄の濃度を５００ｐｐｍ以下に抑制するためには、それらのアトマイズ法にて鉄の混入を極力抑制することが必要である。しかしながら、それ以上に鉄の濃度を上げてしまう原因がある。それは、イットリウム金属を製造する過程の初期工程にて酸化イットリウムをフッ化イットリウムにする工程での鉄粉の混入である。そのため、フッ化イットリウム中に混入した鉄粉を磁石で吸い寄せるいわゆる脱鉄処理を施すことなど、酸化イットリウムやフッ化イットリウムにおいても製造工程中から脱鉄処理を行った方が好ましい。そうすることによって、得られた溶射粉中の鉄の濃度は全イットリウム元素量に対して５００ｐｐｍ以下に保たれる。
【００１５】
このようにしてＦｅ濃度をそれぞれ低下させたイットリウム金属粉を酸化イットリウム溶射粉と混合したり、フッ化イットリウム溶射粉と、又は酸化イットリウム、フッ化イットリウム両方と適度に混合することによって導電性を制御した溶射原料粉を準備する。それらの溶射原料粉を溶射することにより、鉄不純物濃度が５００ｐｐｍ以下で電気伝導性を有した溶射膜が可能となる。
【００１６】
導電性を得るためには、上記溶射膜は、３質量％以上１００質量％以下のイットリウム金属の金属で、残部が酸化イットリウム又はフッ化イットリウムを混合した溶射粉末を含んでいることが望ましい。イットリウム金属濃度の測定方法としては、酸化イットリウム、フッ化イットリウムとの混合であるので、マテリアル中の酸素濃度、フッ素濃度を測定して、それぞれＹ2Ｏ3、ＹＦ3として換算した残りのイットリウム成分を金属成分とする。
【００１７】
上記溶射膜（イットリウム金属溶射膜、又はイットリウム金属と酸化イットリウム及び／又はフッ化イットリウムとの混合溶射膜）が形成される基材としては、チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス合金、石英ガラス、アルミナ、窒化アルミニウム、カーボン、窒化珪素から選ばれる少なくとも一種から選択することが好ましい。
【００１８】
これらの基材のプラズマに曝される表面部分に、上記のように溶射膜を形成する場合、基材上に金属層（Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｏ，Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｏ又はこれらの合金）又はその他のセラミックス層（アルミナ、イットリア、ジルコニア）を形成させてもよく、その場合でも、最外層には、イットリウム金属、イットリウム金属と酸化イットリウムの混合物、イットリウム金属とフッ化イットリウムの混合物、又はイットリウム金属と酸化イットリウムとフッ化イットリウムの混合物が溶射で形成されるようにし、基材表面の少なくとも一部に電気伝導性を有する耐ハロゲンプラズマ溶射膜を形成したことが本発明の特徴である。
電気伝導性としては、溶射膜の電気伝導度は、０より大、５０００Ω・ｃｍ以下であるが、好ましくは、１０-4〜１０3Ω・ｃｍの範囲にすることにより、チャンバ内に異常放電をなくし、アーク損傷を防止することができる。
【００１９】
特に、基板が絶縁物であったり、基板に導電性があっても中間層に絶縁物が形成されている場合には、基材に穴をあけてそこに導電性のピン等を埋め込んだあと、最外層の導電性耐ハロゲンプラズマ溶射膜を形成したり、表面から基材の裏側まで溶射膜を連続させて、導電性部分をアース等につなげる工夫をすることも、本発明の特徴を生かすものである。
【００２０】
溶射の方法としては、ガス溶射、プラズマ溶射等溶射ハンドブックに掲載されている溶射法ならどのような溶射方法でもよい。近年、溶射ではないが、溶射法の一種であるエアロゾルデポジションという方法があるのでその方法でもよい。溶射条件は、大気圧溶射、雰囲気溶射、減圧溶射等のいずれの方法によるものでも公知方法でよく、ノズル又は溶射ガンと基材との距離、ノズル又は溶射ガンと基板との移動速度及びガス種及びガス流量、パウダー供給量をコントロールしながら、原料粉末を溶射装置に仕込み、所望の厚さになるように成膜させる。
【００２１】
ここで、膜厚については、導電性を付与した溶射膜は、１μｍ以上であれば問題なく、１〜１，０００μｍの膜厚とし得るが、腐食が皆無ではないので、被覆部材の寿命を長くするためには、概ね１０〜５００μｍが好ましく、特には３０〜３００μｍである。
【００２２】
なお、大気中でイットリウム金属をプラズマ溶射した場合、溶射膜表面にイットリウム窒化物が形成されることがある。イットリウム窒化物は、大気中の水分等で加水分解するので、表面が窒化した場合は、すみやかに取り除くことが好ましい。
【００２３】
以上のようにして得られる本発明の耐食性部材（導電性耐プラズマ部材）は、導電性を有し、ハロゲン系プラズマに対しての耐食性を向上しつつ、プラズマチャンバー内部に導電性を付与させた部分を構成することによって、異常放電によるパーティクルを抑制し、更には安定したプラズマを生じさせることによってウエハーのエッチング性能向上やプラズマＣＶＤの安定な膜を製造できるようになる。
【実施例】
【００２４】
以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００２５】
［実施例１］
鉄３５２ｐｐｍのディスクアトマイズされた金属イットリウム粉末１５ｇと酸化イットリウム粉末４８５ｇを秤量し、Ｖ型混合機にて１時間混合して溶射用原料粉末を調製した。次に１００×１００×５ｍｍのアルミニウム合金基材をアセトン脱脂した後、片面アルミナグリッドにてブラスト処理し、粗面化処理した。上記溶射原料粉末をプラズマ溶射装置にてアルゴン、水素ガスをプラズマガスとして使用して、出力４０ｋＷ、溶射距離１２０ｍｍにて、パウダーフィード量２０ｇ／ｍｉｎの条件で溶射し、約２００μｍの膜厚に成膜して試験片を得た。
なお、テストピースとしてアルミニウム合金の代わりにアルミナ基材を用いて同時に膜を形成させて、評価した。テストピースのアルミナ基板に付けた溶射膜は、塩酸中にて膜を溶かしだし、その溶液をＩＣＰ発光分光法にて分析したところ、イットリウム元素ベースで鉄は４０ｐｐｍであった。
【００２６】
［実施例２］
鉄１２０ｐｐｍのガスアトマイズされた金属イットリウム粉末２５ｇと酸化イットリウム粉末４７５ｇを秤量し、Ｖ型混合機にて１時間混合して溶射用原料粉末を調製した。次に１００×１００×５ｍｍのアルミニウム合金基材をアセトン脱脂した後、上記溶射原料粉末をプラズマ溶射装置にてアルゴン、水素ガスをプラズマガスとして使用して、出力４０ｋＷ、溶射距離１２０ｍｍにて、パウダーフィード量２０ｇ／ｍｉｎの条件で溶射し、約２００μｍの膜厚に成膜して試験片を得た。
なお、テストピースとしてアルミニウム合金の代わりにアルミナ基材を用いて同時に膜を形成させて、評価した。テストピースのアルミナ基板に付けた溶射膜は、塩酸中にて膜を溶かしだし、その溶液をＩＣＰ発光分光法にて分析したところ、イットリウム元素ベースで鉄は１５ｐｐｍであった。
【００２７】
［実施例３］
鉄８０ｐｐｍの回転電極アトマイズされた金属イットリウム粉末５０ｇと酸化イットリウム粉末４５０ｇを秤量し、Ｖ型混合機にて１時間混合して溶射用原料粉末を調製した。
次に１００×１００×５ｍｍのアルミニウム合金基材をアセトン脱脂した後、上記溶射原料粉末をプラズマ溶射装置にてアルゴン、水素ガスをプラズマガスとして使用して、出力４０ｋＷ、溶射距離１２０ｍｍにて、パウダーフィード量２０ｇ／ｍｉｎの条件で溶射し、約２００μｍの膜厚に成膜して試験片を得た。
なお、テストピースとしてアルミニウム合金の代わりにアルミナ基材を用いて同時に膜を形成させて、評価した。テストピースのアルミナ基板に付けた溶射膜は、塩酸中にて膜を溶かしだし、その溶液をＩＣＰ発光分光法にて分析したところ、イットリウム元素ベースで鉄は１７ｐｐｍであった。
【００２８】
［実施例４］
鉄１２０ｐｐｍのガスアトマイズされた金属イットリウム粉末２５０ｇと酸化イットリウム粉末２５０ｇを秤量し、Ｖ型混合機にて１時間混合して溶射用原料粉末を調製した。
次に１００×１００×５ｍｍのステンレススチール基材をアセトン脱脂した後、上記溶射原料粉末を大気圧プラズマ溶射装置にてアルゴン、水素ガスをプラズマガスとして使用して、出力４０ｋＷ、溶射距離１２０ｍｍにて、パウダーフィード量２０ｇ／ｍｉｎの条件で溶射し、約２００μｍの膜厚に成膜して試験片を得た。
なお、テストピースとしてステンレススチールの代わりにアルミナ基材を用いて同時に膜を形成させて、評価した。テストピースのアルミナ基板に付けた溶射膜は、塩酸中にて膜を溶かしだし、その溶液をＩＣＰ発光分光法にて分析したところ、イットリウム元素ベースで鉄は７２ｐｐｍであった。
以上の実施例の結果から、鉄の濃度は金属イットリウム粉末中の鉄の濃度が一番影響していて、溶射によってはほとんど増加しないことがわかった。
【００２９】
［実施例５］
鉄１２０ｐｐｍのガスアトマイズされた金属イットリウム粉末１５ｇとフッ化イットリウム粉末４８５ｇを秤量し、Ｖ型混合機にて１時間混合して溶射用原料粉末を調製した。
次に１００×１００×５ｍｍのアルミニウム合金基材をアセトン脱脂した後、上記溶射原料粉末をプラズマ溶射装置にてアルゴン、水素ガスをプラズマガスとして使用して、出力４０ｋＷ、溶射距離１２０ｍｍにて、パウダーフィード量２０ｇ／ｍｉｎの条件で溶射し、約２００μｍの膜厚に成膜して試験片を得た。
なお、テストピースとしてアルミニウム合金の代わりにアルミナ基材を用いて同時に膜を形成させて、評価した。テストピースのアルミナ基板に付けた溶射膜は過塩素酸中にて膜を溶解させ、その溶液をＩＣＰ発光分光法にて分析したところ、イットリウム元素に対して鉄は１３ｐｐｍであった。
【００３０】
［実施例６］
鉄１２０ｐｐｍのガスアトマイズされた金属イットリウム粉末２５ｇとフッ化イットリウム粉末４７５ｇを秤量し、Ｖ型混合機にて１時間混合して溶射用原料粉末を調製した。
次に１００×１００×５ｍｍのアルミニウム合金基材をアセトン脱脂した後、上記溶射原料粉末をプラズマ溶射装置にてアルゴン、水素ガスをプラズマガスとして使用して、出力４０ｋＷ、溶射距離１２０ｍｍにて、パウダーフィード量２０ｇ／ｍｉｎの条件で溶射し、約２００μｍの膜厚に成膜して試験片を得た。
なお、テストピースとしてアルミニウム合金の代わりにアルミナ基材を用いて同時に膜を形成させて、評価した。テストピースのアルミナ基板に付けた溶射膜は過塩素酸中にて膜を溶解させ、その溶液をＩＣＰ発光分光法にて分析したところ、イットリウム元素に対して鉄は１８ｐｐｍであった。
【００３１】
［実施例７］
鉄１２０ｐｐｍのガスアトマイズされた金属イットリウム粉末５０ｇとフッ化イットリウム粉末４５０ｇを秤量し、Ｖ型混合機にて１時間混合して溶射用原料粉末を調製した。
次に１００×１００×５ｍｍのアルミニウム合金基材をアセトン脱脂した後、上記溶射原料粉末をプラズマ溶射装置にてアルゴン、水素ガスをプラズマガスとして使用して、出力４０ｋＷ、溶射距離１２０ｍｍにて、パウダーフィード量２０ｇ／ｍｉｎの条件で溶射し、約２００μｍの膜厚に成膜して試験片を得た。
なお、テストピースとしてアルミニウム合金の代わりにアルミナ基材を用いて同時に膜を形成させて、評価した。テストピースのアルミナ基板に付けた溶射膜は過塩素酸中にて膜を溶解させ、その溶液をＩＣＰ発光分光法にて分析したところ、イットリウム元素に対して鉄は２２ｐｐｍであった。
【００３２】
［実施例８］
鉄１２０ｐｐｍのガスアトマイズされた金属イットリウム粉末２５０ｇとフッ化イットリウム粉末２５０ｇを秤量し、Ｖ型混合機にて１時間混合して溶射用原料粉末を調製した。次に１００×１００×５ｍｍのアルミニウム合金基材をアセトン脱脂した後、上記溶射原料粉末をプラズマ溶射装置にてアルゴン、水素ガスをプラズマガスとして使用して、出力４０ｋＷ、溶射距離１２０ｍｍにて、パウダーフィード量２０ｇ／ｍｉｎの条件で溶射し、約２００μｍの膜厚に成膜して試験片を得た。
なお、テストピースとしてアルミニウム合金の代わりにアルミナ基材を用いて同時に膜を形成させて、評価した。テストピースのアルミナ基板に付けた溶射膜は過塩素酸中にて膜を溶解させ、その溶液をＩＣＰ発光分光法にて分析したところ、イットリウム元素に対して鉄は６５ｐｐｍであった。
【００３３】
［実施例９］
１００×１００×５ｍｍのアルミニウム合金基材をアセトン脱脂した後、鉄１２０ｐｐｍのガスアトマイズされた金属イットリウム粉末をプラズマ溶射装置にてアルゴン、水素ガスをプラズマガスとして使用して、出力４０ｋＷ、溶射距離１２０ｍｍにて、パウダーフィード量２０ｇ／ｍｉｎの条件で溶射し、約２００μｍの膜厚に成膜して試験片を得た。
なお、テストピースとしてアルミニウム合金の代わりにアルミナ基材を用いて同時に膜を形成させて、評価した。テストピースのアルミナ基板に付けた溶射膜は過塩素酸中にて膜を溶解させ、その溶液をＩＣＰ発光分光法にて分析したところ、イットリウム元素に対して鉄は１２１ｐｐｍであった。
【００３４】
［実施例１０］
鉄１２０ｐｐｍのガスアトマイズされた金属イットリウム粉末１５０ｇと酸化イットリウム粉末５０ｇを秤量し、Ｖ型混合機にて１時間混合して溶射用原料粉末を調製した。次に１００×１００×５ｍｍのアルミニウム合金基材をアセトン脱脂した後、上記溶射原料粉末をプラズマ溶射装置にてアルゴン、水素ガスをプラズマガスとして使用して、出力４０ｋＷ、溶射距離１２０ｍｍにて、パウダーフィード量２０ｇ／ｍｉｎの条件で溶射し、約２００μｍの膜厚に成膜して試験片を得た。
なお、テストピースとしてアルミニウム合金の代わりにアルミナ基材を用いて同時に膜を形成させて、評価した。テストピースのアルミナ基板に付けた溶射膜は過塩素酸中にて膜を溶解させ、その溶液をＩＣＰ発光分光法にて分析したところ、イットリウム元素に対して鉄は９２ｐｐｍであった。
【００３５】
［実施例１１］
鉄１２０ｐｐｍのガスアトマイズされた金属イットリウム粉末１８０ｇとフッ化イットリウム粉末２０ｇを秤量し、Ｖ型混合機にて１時間混合して溶射用原料粉末を調製した。
次に１００×１００×５ｍｍのアルミニウム合金基材をアセトン脱脂した後、上記溶射原料粉末をプラズマ溶射装置にてアルゴン、水素ガスをプラズマガスとして使用して、出力４０ｋＷ、溶射距離１２０ｍｍにて、パウダーフィード量２０ｇ／ｍｉｎの条件で溶射し、約２００μｍの膜厚に成膜して試験片を得た。
なお、テストピースとしてアルミニウム合金の代わりにアルミナ基材を用いて同時に膜を形成させて、評価した。テストピースのアルミナ基板に付けた溶射膜は過塩素酸中にて膜を溶解させ、その溶液をＩＣＰ発光分光法にて分析したところ、イットリウム元素に対して鉄は１１０ｐｐｍであった。
【００３６】
［実施例１２］
鉄１２０ｐｐｍのガスアトマイズされた金属イットリウム粉末１６０ｇと酸化イットリウム粉末２０ｇ、フッ化イットリウム２０ｇを秤量し、Ｖ型混合機にて１時間混合して溶射用原料粉末を調製した。次に１００×１００×５ｍｍのアルミニウム合金基材をアセトン脱脂した後、上記溶射原料粉末をプラズマ溶射装置にてアルゴン、水素ガスをプラズマガスとして使用して、出力４０ｋＷ、溶射距離１２０ｍｍにて、パウダーフィード量２０ｇ／ｍｉｎの条件で溶射し、約２００μｍの膜厚に成膜して試験片を得た。
なお、テストピースとしてアルミニウム合金の代わりにアルミナ基材を用いて同時に膜を形成させて、評価した。テストピースのアルミナ基板に付けた溶射膜は過塩素酸中にて膜を溶解させ、その溶液をＩＣＰ発光分光法にて分析したところ、イットリウム元素に対して鉄は１００ｐｐｍであった。
【００３７】
［比較例１］
１００×１００×５ｍｍのアルミニウム合金基材をアセトン脱脂した後、酸化イットリウム粉末をプラズマ溶射装置にてアルゴン、水素ガスをプラズマガスとして使用して、出力４０ｋＷ、溶射距離１２０ｍｍにて、パウダーフィード量２０ｇ／ｍｉｎの条件で溶射し、約２００μｍの膜厚に成膜して試験片を得た。
【００３８】
［比較例２］
１００×１００×５ｍｍのアルミニウム合金基材をアセトン脱脂した後、アルミナ粉末をプラズマ溶射装置にてアルゴン、水素ガスをプラズマガスとして使用して、出力４０ｋＷ、溶射距離１２０ｍｍにて、パウダーフィード量２０ｇ／ｍｉｎの条件で溶射し、約２００μｍの膜厚に成膜して試験片を得た。
【００３９】
［比較例３］
１００×１００×５ｍｍのアルミニウム合金基材の表面を陽極酸化処理された試験片を用いた。
【００４０】
［抵抗率の評価］
試験片の溶射面を研磨し、抵抗率計（ロレスタＨＰ  三菱化学社製（現ダイアインスツルメンツ））にて実施例、比較例の溶射膜（比較例３の場合は陽極酸化皮膜）の抵抗率を測定した。表１に、抵抗率測定結果を示す。
【００４１】
【表１】
2007308794.tif 000002
【００４２】
表１の抵抗率の結果から、酸化イットリウム及び酸化アルミニウムの溶射膜や陽極酸化皮膜は絶縁体であるが、金属イットリウムを含有させて溶射することで導電性が付与されることが確認された。
【００４３】
［プラズマ耐食性の評価］
試験片を２０×２０×５ｍｍに切断し、表面研磨してＲａ０．５以下に仕上げた。中央部１０ｍｍ角が露出するようにポリイミドテープでマスキングし、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置を用いてＣＦ4及びＯ2混合ガスプラズマ中で所定時間の照射試験を行い、マスク有無の部分を触針式表面形状測定器Ｄｅｋｔａｋ３ＳＴにて段差測定することよりエロージョン深さを求めた。
プラズマ照射条件は出力０．５５Ｗ、ガスＣＦ4＋Ｏ2（２０％）、ガス流量５０ｓｃｃｍ、圧力７．９〜６．０Ｐａとした。また、表２にプラズマ耐食試験結果を示す。
【００４４】
【表２】
2007308794.tif 000003
【００４５】
表１，２の結果から、金属イットリウムを含有する溶射膜は、耐プラズマ性を損なうことなく、良好な導電性を示し、導電性を有することで、チャンバ内の異常放電をなくし、アーク損傷が怒らないことにより、ハロゲン系ガスプラズマ雰囲気に曝されてもエロージョンレートが抑制された良好な性能を発揮することが確認された。
このような耐プラズマ性を有し、導電性を兼ね備えた溶射膜が、半導体製造装置や液晶製造装置のプラズマ容器内部にて使用されることによって、プラズマの安定化や、異常放電の低減に効果を発揮することが期待できる。
【００４６】
［参考例］
鉄１２０ｐｐｍのガスアトマイズされた金属イットリウム粉末２００ｇと酸化イットリウム粉末２５ｇ、フッ化イットリウム粉末２５ｇを秤量し、Ｖ型混合機にて１時間混合して溶射用原料粉末を調製した。次に１００×１００×５ｍｍのステンレス合金基材をアセトン脱脂した後、上記溶射原料粉末を大気圧プラズマ溶射装置にてアルゴン、水素ガスをプラズマガスとして使用して、出力４０ｋＷ、溶射距離１２０ｍｍにて、パウダーフィード量２０ｇ／ｍｉｎの条件で溶射し、約２００μｍの膜厚に成膜して試験片を得た。この試験片を切断し、断面観察を行った。切断面観察のため、切断した試験片をエポキシ樹脂で固め、観察面を研磨仕上げした。表面の観察は日本電子社製のＪＸＡ−８６００にて行った。面分析にて窒素の元素分布を調べたところ、表面分布しており、大気中でイットリウム金属粉を溶射することで表面窒化する特徴があることがわかった。