JP6027712B2

JP6027712B2 - 溶射部材、およびその製造方法

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Publication number: JP6027712B2
Application number: JP2012092457A
Authority: JP
Inventors: 誠酒巻; 大樹亀山
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2032-04-13
Also published as: JP2013221169A

Description

本発明は、基材と、当該基材の表面を被覆する溶射膜とを備えた溶射部材およびその製造方法、ならびに溶射部材を備えた製造装置部材に関する。

半導体デバイス、液晶デバイスなどを製造する場合、Ｓｉウエハやガラス基板に形成された所定の膜をＦ_２などのハロゲン系の腐食性ガスを用いプラズマ環境下で処理するドライエッチングなどの工程が存在する。そこで、近年、半導体デバイス、液晶デバイスなどの製造装置において、プラズマ環境下で腐食ガスに曝されるチャンバーや各種部材に、Ａｌなどの金属材料からなる基材の耐食を防止するために、基材表面に耐食性のあるセラミックス膜を設けることがある。たとえば、特許文献１には、Ｙ_２Ｏ_３からなるセラミックス膜を溶射で基材表面に設けることが記載されている。

特許第３６４９２１０号公報

しかし、ドライエッチング工程におけるプラズマ環境下でハロゲン系の腐食性ガスとセラミックス膜とが反応すると、ＹＦ_３などのパーティクル固形物が生じ、これらが付着して、半導体デバイス、液晶デバイスなどの品質が低下するという問題があった。

そこで、腐食ガスが曝されるチャンバーや各種部材に石英ガラスを用いる場合がある。この場合、Ｆ_２などのハロゲン系の腐食性ガスで処理が行われても、石英ガラスと反応して生じるＳｉＦ_４などは気体となるため、パーティクルの発生を防止することができる。しかしながら、半導体デバイス、液晶デバイスの大型化に伴い、耐食性部材を石英ガラスで製造することは、製造コスト面で非常に不利であった。

そこで、金属材料からなる基材表面にＳｉ基材料からなる膜を設けることが考えられる。そして、このために、Ｓｉ基材料からなる焼結体またはＳｉ基金属セラミック複合材料を基材の表面に形成することが考えられる。しかし、この方法では、複雑な形状の基材表面にＳｉ基材料からなる膜を設けることができない。

そこで、本発明は、複雑な形状の基材の表面にもＳｉ基材料からなる膜が設けられうる溶射部材、およびこれを製造する方法、ならびに溶射部材を備えた製造装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための本発明の溶射部材は、基材と、前記基材の表面を被覆する、金属ＳｉとＳｉＣ又はＳｉ₃Ｎ₄ のうちいずれかとの混合物を主成分とする溶射膜とを有する溶射部材であって、前記溶射膜の相対密度が９０〜９７［％］であることを特徴とする。

本発明の溶射部材は、Ｓｉ基材料からなる膜が溶射膜であるので、複雑な形状の基材の表面にもＳｉ基材料からなる膜が設けられうる。そして、この膜は空隙が少なく緻密である。

前記課題を解決するための本発明の製造装置は、半導体デバイスまたは液晶デバイスの製造装置であり、前記溶射部材をプラズマ環境下で腐食ガスに曝される部材としたことを特徴とする。

本発明の製造装置は、空隙が少なく緻密な溶射膜を有する溶射部材を備えるので、真空雰囲気で用いられたとき、真空度を上げることが容易になる。また、プラズマ環境下で溶射膜が腐食ガスと反応してもパーティクル固形物が発生するおそれがない。

前記課題を解決するための本発明の溶射部材の製造方法は、基材と、前記基材の表面を被覆する金属Ｓｉを含有する溶射膜とを有する溶射部材の製造方法であって、金属Ｓｉ粉末とＳｉＣ粉末、Ｓｉ₃Ｎ₄粉末もしくはＳｉＯ₂粉末のうちいずれかとの混合粉末を主成分とする原料粉末の加速エネルギーｘ［ｇ／ｍｉｎ／ｍｍ２］および熱エネルギーｙ［ｋＪ／ｋｇ］の組み合わせを、ｘ−ｙ平面において（１）ｘ＝３．０（２０．０≦ｙ≦７５．０）、（２）ｙ＝−４．１７ｘ＋８７．５（３．０≦ｘ≦１５．０）、（３）ｘ＝１５．０（１０．０≦ｙ≦２５．０）および（４）ｙ＝−０．８３ｘ＋２２．５（３．０≦ｘ≦１５．０）により近似される線分によって囲まれた第１領域に収まるように溶射距離を１００［ｍｍ］以下として調節しながら、前記基材に対して前記原料粉末を溶射することにより、前記溶射膜を形成することを特徴とする。

前記原料粉末の加速エネルギーｘおよび熱エネルギーｙの組み合わせを、ｘ−ｙ平面において（１’）ｘ＝３．０（２０．０≦ｙ≦６０．０）、（２’）ｙ＝−２．９２ｘ＋６８．８（３．０≦ｘ≦１５．０）、（３’）ｘ＝１５．０（１５．０≦ｙ≦２５．０）、（４’）ｙ＝−０．８３ｘ＋２２．５（３．０≦ｘ≦９．０）および（５’）ｙ＝１５．０（９．０≦ｘ≦１５．０）により近似される線分によって囲まれた第２領域に収まるように調節することが好ましい。

本発明の方法によれば、Ｓｉ基材料からなる膜を溶射膜として形成するので、複雑な形状の基材の表面にもＳｉ基材料からなる膜が設けることが可能となる。そして、この膜は空隙が少なく緻密である。

複雑な形状の基材の表面にもＳｉ基材料からなる溶射膜を設けることができる。そして、この膜は空隙が少なく緻密である。

本発明の溶射部材の製造条件に関する説明図

発明者は、溶射によってＳｉ基材料からなる膜を設けることを考えた。しかし、液滴化された溶射材が高速ガス流などによって処理対象である基材表面に吹き付けられるので、基材表面で凝固した溶射材間に空隙が生じる場合があることがわかった。半導体デバイス、液晶デバイスなどの製造装置は真空雰囲気で用いられ、空隙が多いと真空度を上げることが困難になる。

そこで、空隙が少ない緻密な溶射膜を備えた溶射部材、およびこれを製造する方法を鋭意研究した。以下、これらについて説明する。

（製造方法）
ステンレス、アルミニウム合金、アルミニウムまたは銅などの金属製基材の表面が砥粒を用いたサンドブラストにより表面粗さＲａが２．０［μｍ］以上になるような粗面状態に加工される。基材の表面は、各種溶射膜の熱膨張差の緩衝層となるアンダーコート（Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌなど）は被覆されていても、被覆されていなくても構わない。基材は平板状のものであっても複雑形状であっても構わない。

溶射原料粉末としては、金属Ｓｉ粉末とＳｉＣ粉末、Ｓｉ₃Ｎ₄粉末もしくはＳｉＯ₂粉末のうちいずれかとの混合粉末を主成分とする粉末が用いることができる。溶射原料粉末として、アルコールなどで湿式混合したものにポリビニルアルコールなどの結合材を混合したものをスプレードライヤーにより造粒したもの、こうした造粒粉末をさらに焼結したもの、混合物を溶融粉砕したものなどを用いることができる。

なお、ＳｉＣ粉末、Ｓｉ₃Ｎ₄もしくはＳｉＯ₂粉末は、それぞれ単独では溶射原料粉末にすることはできない。たとえば、ＳｉＣ粉末及びＳｉ₃Ｎ₄粉末は加熱されると溶融せずに分解される。しかし、ＳｉＣ粉末、Ｓｉ₃Ｎ₄粉末もしくはＳｉＯ₂粉末を金属Ｓｉ粉末と混合すると、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄もしくはＳｉＯ₂を元の粒子形状を保ったまま溶射することが可能となる。

溶射原料粉末を、プラズマ溶射することにより、溶射膜が形成される。プラズマ溶射装置は、一般の大気プラズマ溶射装置、減圧プラズマ溶射装置が使用でき、プラズマガスとして、Ａｒ，Ａｒ＋Ｎ_２，Ａｒ＋Ｈ_２、Ａｒ＋ＣＯ_２またはＡｒ＋Ｏ_２などが用いられる。

溶射ガンと基材との距離はたとえば１５０［ｍｍ］以下、好ましくは１００［ｍｍ］以下に設定される。溶射距離が１５０［ｍｍ］を超えると、溶射膜の密度が低下したり表面粗さが大きくなるため、パーティクルの発生原因になり好ましくない。

また、溶射施工時には溶射膜が基材から剥離することを防止するため、基材はコンプレッサーエアなどの空冷方式により冷却される。なお、基材は水冷によって冷却されても構わない。水冷の場合、基材の中に水を流し、流出側の水温が１００［℃］以下となるように水量および水温が調節される。

プラズマ溶射に際して、使用するプラズマガスの流量、印加する電力を変更し、原料粉末の加速エネルギーｘ［ｇ／ｍｉｎ／ｍｍ^２］および熱エネルギーｙ［ｋＪ／ｋｇ］の組み合わせがｘ−ｙ平面における「第１領域」に収まるように調節された。

加速エネルギーｘは、単位時間に投入したプラズマガス量（質量）を溶射ガン先端のプラズマガスを放出するノズルの穴の面積で除した値により表わされ、プラズマガスの流量の多少、プラズマガスの種類およびプラズマガスノズルの穴面積に応じて増減する。

また、熱エネルギーｙはプラズマを発生させている電力を単位時間に投入したプラズマガス量（質量）で除した数値により表わされ、プラズマガスの種類、プラズマ出力に応じても増減する。

第１領域は、図１に実線で示され、式（１）〜（４）のそれぞれにより近似される４本の線分Ｌ１〜Ｌ４によって囲まれている。

ｘ＝３．０（２０．０≦ｙ≦７５．０）‥（１）
ｙ＝−４．１７ｘ＋８７．５（３．０≦ｘ≦１５．０） ‥（２）
ｘ＝１５．０（１０．０≦ｙ≦２５．０） ‥（３）
ｙ＝−０．８３ｘ＋２２．５（３．０≦ｘ≦１５．０） ‥（４）。

第１領域に代えて、第１領域の一部である「第２領域」に収まるように、原料粉末の加速エネルギーｘおよび熱エネルギーｙの組み合わせが採用されてもよい。第２領域は、図１に破線で示され、式（１’）〜（５’）によって近似される５本の線分Ｌ１’〜Ｌ５’により囲まれている。

ｘ＝３．０（２０．０≦ｙ≦６０．０） ‥（１’）
ｙ＝−２．９２ｘ＋６８．８（３．０≦ｘ≦１５．０） ‥（２’）
ｘ＝１５．０（１５．０≦ｙ≦２５．０） ‥（３’）
ｙ＝−０．８３ｘ＋２２．５（３．０≦ｘ≦９．０） ‥（４’）
ｙ＝−１５．０（９．０≦ｘ≦１５．０） ‥（５’）。

線分Ｌ１〜Ｌ４または線分Ｌ１’〜Ｌ５’は、第１領域または第２領域を次のような領域Ｓ１〜Ｓ４から区分するために定義される。

熱エネルギーｙが高い一方、加速エネルギーｘが低い領域Ｓ１では、原料粉末が揮発または昇華しやすくなり、塗着率の低下を招くことがある。また、加速エネルギーが低いため、基材に衝突する溶射粒子または液滴が溶射膜表面に形成されている細かい凹部に入り込むことができず、気孔が多い低密度の溶射膜が形成されてしまう。また、この領域Ｓ１では、熱エネルギーｙに比較してプラズマガス流量が少ないため、プラズマが発生しても失火しやすく、安定な成膜が困難である。

加速エネルギーｘおよび熱エネルギーｙがともに高い領域Ｓ２では、きわめて短時間であれば緻密な膜（溶射膜）が成形されうるものの、溶射ノズルの先端の損傷等、プラズマ溶射装置の損傷が発生する可能性が高く、実製品を安定した膜質で製造することが困難である。溶射ノズルの先端の損傷等が生じずに、所望の厚さ（たとえば０．１［ｍｍ］以上）の溶射膜が得られるという観点から、領域Ｓ２から第１領域および第２領域を区分するための、式（２）（２’）により表わされる境界線分が適宜変更されてもよい。

加速エネルギーｘが高い一方で熱エネルギーｙが低い領域Ｓ３では、原料粉末の溶融が不十分である。このため、基材に対する原料の付着率が著しく低く、付着したとしても著しく多孔質な溶射膜しか形成されえない。また、この領域Ｓ３では、プラズマが発生しにくく、Ｓ１と同様プラズマが発生しても失火しやすく、安定な成膜が困難である。

加速エネルギーｘおよび熱エネルギーｙがともに低い領域Ｓ４では、原料粉末の溶融がより不十分である。このため、基材に対する原料の付着率が著しく低く、付着したとしても著しく多孔質な溶射膜しか形成されえない。また、この領域では、プラズマが不安定になりやすく、長時間にわたるプラズマ溶射の継続は困難である。

溶射膜のＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４またはＳｉＯ_２の平均粒径は０．１〜１０μｍであり、ＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４またはＳｉＯ_２の焼結体にＳｉを含浸させて作製したＳｉＣ／Ｓｉ複合材料体、Ｓｉ_３Ｎ_４／Ｓｉ複合材料体、またはＳｉＯ_２／Ｓｉ複合材料体中のＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４またはＳｉＯ_２の平均粒径１０〜１００μｍに比較して小さくなっている。ＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４またはＳｉＯ_２の粒径が細かいと、溶射膜の相対密度が高くなるため、好ましい。一方、粒径が粗くなり過ぎると、溶射膜の密度低下や粒子の脱落が生じやすくなるため、好ましくない。

溶射膜の相対密度は９０％以上であることが好ましい。相対密度が９０％に満たないと、溶射膜の粒子の結合が弱くパーティクルが発生するおそれが大きくなり、また製造装置の真空度を保持することが困難になるため、好ましくない。

溶射膜の同素材の焼結体に対するビッカース硬度の比は０．５以上であることが好ましい。この比が０．５に満たないと、溶射膜を形成する粒子の結合が弱く、パーティクルが発生するおそれが大きくなるため、好ましくない。

溶射膜の表面粗さＲａは７μｍ以下であることが好ましい。表面粗さＲａが７μｍより大きくなると、溶射膜表面を構成する粒子の結合が弱く、パーティクルの発生を招くため、好ましくない。

なお、溶射材の組成を変更することによって、溶射膜の性能を傾斜的に変化させることが可能となる。たとえば、溶射膜の基材表面に近い部分の硬度を低くして基材と溶射膜との密着性を図るとともに、溶射膜の表面部分の硬度を高くして傷付防止を図ることができる。また、溶射膜の基材表面に近い部分の熱膨張率を基材と近いものとして、基材と溶射膜との剥離防止を図ることもできる。

（製造装置）
本発明の溶射部材は、半導体デバイスまたは液晶デバイスの製造装置において、プラズマ環境下で腐食ガスに曝されるチャンバーなどの各種部材として使用されることに適している。これは、空隙が少なく緻密な溶射膜を溶射部材が備えるため、真空雰囲気で使用したときに、真空度を上げることが容易になるからである。また、プラズマ環境下で溶射膜が腐食ガスと反応してもパーティクル固形物が発生するおそれがないからである。

（実施例）
前記方法により、溶射膜を有する溶射部材が製造された。原料粉末として（１）ＳｉＣ粉末（７５体積％）と金属Ｓｉ粉末（２５体積％）、（２）金属Ｓｉ粉末（１００体積％）、（３）ＳｉＣ粉末（５０体積％）と金属Ｓｉ粉末（５０体積％）、（４）ＳｉＯ₂粉末（５０体積％）と金属Ｓｉ粉末（５０体積％）、（５）ＳｉＣ粉末（９０体積％）と金属Ｓｉ粉末（１０体積％）、（６）金属Ｓｉ粉末（１００体積％）、（７）Ｓｉ₃Ｎ₄粉末（５０体積％）と金属Ｓｉ粉末（５０体積％）、（８）ＳｉＣ粉末（５０体積％）と金属Ｓｉ粉末（５０体積％）、（９）ＳｉＣ粉末（１０体積％）と金属Ｓｉ粉末（９０体積％）、（１０）金属Ｓｉ粉末（１００体積％）、（１１）金属Ｓｉ粉末（１００体積％）、（１２）ＳｉＣ粉末（５０体積％）と金属Ｓｉ粉末（５０体積％）、（１３）金属Ｓｉ粉末（１００体積％）、（１４）ＳｉＣ粉末（５０体積％）と金属Ｓｉ粉末（５０体積％）、（１５）Ｓｉ₃Ｎ₄粉末（５０体積％）と金属Ｓｉ粉末（５０体積％）、（１６）ＳｉＣ粉末（２５体積％）と金属Ｓｉ粉末（７５体積％）、（１７）ＳｉＣ粉末（５０体積％）と金属Ｓｉ粉末（５０体積％）のそれぞれが用いられ、実施例１〜１７の溶射部材が製造された。

実施例１〜１７のそれぞれの溶射部材の製造条件としての溶射の加速エネルギーｘおよび熱エネルギーｙの組み合わせが、第１領域または第２領域に収まるように調節された。加速エネルギーｘおよび熱エネルギーｙの組み合わせを示すプロットが、図１において丸付き数字により示されている。丸の中の数字は実施例の番数を表わしている。図１から実施例１〜１７のうち、実施例１〜５、８〜１７が第２領域に含まれていることがわかる。なお、実施例２，６，１０，１１，１３は参考例である。

各実施例において、溶射膜の相対密度、原料粉末の基材に対する塗着率、溶射膜の同素材の焼結体に対するビッカース硬度の比、溶射膜の表面粗さＲａ、およびテープ試験での脱粒数のそれぞれが測定された。また、溶射膜がＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４またはＳｉＯ_２を含む場合、これらの平均粒径が測定された。表１には測定結果がまとめて示されている。なお、実施例２、６、１０、１１、１３では、溶射膜中に、マイクロクラックやポアが存在してＳｉ粒子の形状が不明瞭であるので、Ｓｉ粒子の粒径を測定することはできなかった。

テープ試験は、カーボンテープ（ＳＨＩＮＴＯＰＡＩＮＴ製、Ｓｈｉｎｔｒｏｎｔａｐｅ）を用い、射放し面の溶射膜の表面にカーボンテープを貼った後、再びカーボンテープを剥し、溶射膜と接触したカーボンテープ表面をＳＥＭで観察して、溶射膜から脱落してカーボンテープ表面に接着した粒子の１ｍｍ^２当りの個数を調べた。

Ａｌ６０６１製の基材（２５×７×２．５［ｍｍ］、表面積５．１［ｃｍ^２］）の全面に各溶射膜が形成される。

表１から、エネルギー組み合わせが第１領域に含まれるように溶射環境が調節されることにより、相対密度が９０〜９７［％］の範囲にある緻密な溶射膜を備えた溶射部材が製造されることがわかる。また、原料粉末の基材または溶射膜に対する塗着率が４５［％］以上であり、同素材の焼結体に対する溶射膜のビッカース硬度の比が０．５以上であり、溶射膜の表面粗さＲａが７．０［μｍ］以下であり、テープ試験による溶射膜の射放し面の脱粒が１ｍｍ²当り５０個以下であることがわかる（実施例１〜１７参照）。また、溶射膜がＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４またはＳｉＯ_２を含む場合、これらの平均粒径が０．１〜１０μｍであることがわかる（実施例１、３〜５、７〜９、１２、１４〜１７参照）。

さらに、エネルギー組み合わせが第２領域に含まれるように溶射環境が調節されることにより、溶射膜の表面粗さＲａが６．１［μｍ］以下に低減されることがわかる（実施例１〜５、８〜１７参照）。

第１領域の境界線の近似式（１）〜（４）は、溶射ガンの損傷を生じずに溶射膜が十分な厚さ（たとえば０．１［ｍｍ］以上）を有し、溶射膜の相対密度が９０〜９７［％］の範囲にあり、原料粉末の基材または溶射膜に対する塗着率が４５［％］以上であり、溶射膜の同素材の焼結体に対するビッカース硬度の比が０．５以上であり、溶射膜の表面粗さＲａが７．０［μｍ］以下であり、テープ試験による溶射膜の射放し面の脱粒が５０［個／ｍｍ²］以下であり、溶射膜がＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４またはＳｉＯ_２を含む場合にはこれらの平均粒径が０．１〜１０μｍである第１の実施例群のうち、最も外側に位置する測定データに基づいて求められる。

近似式（１）は、実施例１０を基準とする１次式により表現されている。近似式（２）は、実施例６および実施例９のそれぞれを基準として定められ、当該実施例に相当する２点を結ぶ１次式により表現されてもよい。近似式（３）は、実施例１７を基準とする１次式により表現されている。近似式（４）は、実施例１および実施例７を基準として定められ、当該実施例のそれぞれに相当する２点を結ぶ１次式により表現されていてもよい。

第２領域の境界線の近似式（１’）〜（５’）は、溶射ガンの損傷を生じずに溶射膜が十分な厚さ（たとえば０．１［ｍｍ］以上）を有し、溶射膜の相対密度が９０〜９７［％］の範囲にあり、原料粉末の基材または溶射膜に対する塗着率が４５［％］以上であり、溶射膜の同素材の焼結体に対するビッカース硬度の比が０．５以上であり、溶射膜の表面粗さＲａが６．１［μｍ］以下であり、テープ試験による溶射膜の射放し面の脱粒が５０［個／ｍｍ²］以下であり、溶射膜がＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４またはＳｉＯ_２を含む場合にはこれらの平均粒径が０．１〜１０μｍである第２の実施例群のうち、最も外側に位置する測定データに基づいて求められる。

たとえば、近似式（２’）は、実施例９および実施例１０を基準とする１次式により表現されている。近似式（５’）は、実施例１７を基準とする１次式により表現されている。

近似式は、複数の実施例のそれぞれに相当する複数の点に基づき、最小二乗法等にしたがって求められる２次以上の高次式により表わされてもよい。たとえば、近似式（２’）が実施例５、９、１０および１５のそれぞれに相当する４点に基づき、最小二乗法等にしたがって求められる２次以上の高次式により表わされてもよい。測定結果が良好であったプロットがすべて第１領域または第２領域に含まれるように、最小二乗法等により求められた境界線分がｙ方向およびｘ方向のうち少なくとも一方にずらされてもよい。

（比較例）
原料粉末として（１）金属Ｓｉ粉末（１００体積％）、（２）ＳｉＣ粉末（５０体積％）と金属Ｓｉ粉末（５０体積％）、（３）金属Ｓｉ粉末（１００体積％）、（４）ＳｉＣ粉末（５０体積％）と金属Ｓｉ粉末（５０体積％）、（５）ＳｉＣ粉末（５０体積％）と金属Ｓｉ粉末（５０体積％）、（６）ＳｉＣ粉末（２５体積％）と金属Ｓｉ粉末（７５体積％）、（７）金属Ｓｉ粉末（１００体積％）のそれぞれが用いられ、比較例１〜７の溶射部材が製造された。

比較例１〜１０のそれぞれの溶射部材の製造条件としての溶射の加速エネルギーｘおよび熱エネルギーｙの組み合わせが、第１範囲から外れるように調節された。加速エネルギーｘおよび熱エネルギーｙの組み合わせを示すプロットが、図１において三角付き数字により示されている。三角の中の数字は実施例の番数を表わしている。

各比較例において、溶射膜の相対密度、原料粉末の基材に対する塗着率、溶射膜の同素材の焼結体に対するビッカース硬度の比、および溶射膜の表面粗さＲａのそれぞれが測定された。また、溶射膜がＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４またはＳｉＯ_２を含む場合、これらの平均粒径が測定された。表２には測定結果がまとめて示されている。

ただし、比較例８によれば、プラズマは点火させることはできたが、出力が安定しないために溶射を行うことができなった。比較例９によれば、プラズマを点火させることができなかった。比較例１０はプラズマを発生させることはできたが、出力が高すぎたため１ｍｉｎ弱でプラズマトーチが焼損し、製膜はできなかった。

表２から、エネルギー組み合わせが第１領域から外れるように溶射環境が調節されることにより、実施例と比較して、相対密度が８４〜８９［％］という低い範囲になることがわかる。また、実施例と比較した場合に、原料粉末の基材または溶射膜に対する塗着率が１３〜３０［％］に低下し、溶射膜の同素材の焼結体に対するビッカース硬度の比が０．３５〜０．４７という低い範囲にあり、溶射膜の表面粗さＲａが７．１〜８．６［μｍ］という高い範囲にあり、テープ試験による溶射膜の射放し面の脱粒が５７〜１５０［個／ｍｍ²］という高い範囲にあり、溶射膜中のＳｉＣの平均粒径が１１．９と大きな溶射膜を備えた溶射部材が製造される場合があることがわかる（比較例１〜７参照）。

なお、ＳｉＣの焼結体にＳｉを含浸させて作製した、ＳｉＣが５０体積％、Ｓｉが５０体積％のＳｉＣ／Ｓｉ複合材料体中におけるＳｉＣの平均粒径は３５μｍであった。

Claims

基材と、前記基材の表面を被覆する、金属ＳｉとＳｉＣ又はＳｉ₃Ｎ₄ のうちいずれかとの混合物を主成分とする溶射膜とを有する溶射部材であって、
前記溶射膜の相対密度が９０〜９７［％］であることを特徴とする溶射部材。
請求項１に記載の溶射部材をプラズマ環境下で腐食ガスに曝される部材としたことを特徴とする半導体デバイスまたは液晶デバイスの製造装置。
基材と、前記基材の表面を被覆する金属Ｓｉを含有する溶射膜とを有する溶射部材の製造方法であって、
金属Ｓｉ粉末とＳｉＣ粉末、Ｓｉ₃Ｎ₄粉末もしくはＳｉＯ₂粉末のうちいずれかとの混合粉末を主成分とする原料粉末の加速エネルギーｘ［ｇ／ｍｉｎ／ｍｍ２］および熱エネルギーｙ［ｋＪ／ｋｇ］の組み合わせを、ｘ−ｙ平面において（１）ｘ＝３．０（２０．０≦ｙ≦７５．０）、（２）ｙ＝−４．１７ｘ＋８７．５（３．０≦ｘ≦１５．０）、（３）ｘ＝１５．０（１０．０≦ｙ≦２５．０）および（４）ｙ＝−０．８３ｘ＋２２．５（３．０≦ｘ≦１５．０）により近似される線分によって囲まれた第１領域に収まるように溶射距離を１００［ｍｍ］以下として調節しながら、前記基材に対して前記原料粉末を溶射することにより、前記溶射膜を形成することを特徴とする方法。
請求項３記載の方法において、
前記原料粉末の加速エネルギーｘおよび熱エネルギーｙの組み合わせを、ｘ−ｙ平面において（１’）ｘ＝３．０（２０．０≦ｙ≦６０．０）、（２’）ｙ＝−２．９２ｘ＋６８．８（３．０≦ｘ≦１５．０）、（３’）ｘ＝１５．０（１５．０≦ｙ≦２５．０）、（４’）ｙ＝−０．８３ｘ＋２２．５（３．０≦ｘ≦９．０）および（５’）ｙ＝１５．０（９．０≦ｘ≦１５．０）により近似される線分によって囲まれた第２領域に収まるように調節することを特徴とする方法。