专利名称：热喷涂粉末、形成热喷涂涂层的方法以及抗等离子体构件的制作方法
技术领域：
本发明涉及热喷涂粉末。本发明还涉及利用热喷涂粉末形成热喷涂涂层的方法以及包括从该热喷涂粉末形成的热喷涂涂层的抗等离子体构件。
背景技术：
在半导体装置或液晶装置的制造领域，普遍利用反应离子蚀刻装置，通过作为干法蚀刻中一种类型的等离子蚀刻进行微制造。因此，在半导体装置制造设备和液晶装置制造设备中，在蚀刻过程中暴露于反应等离子体的构件可能受到腐蚀(损害)。如果通过等离子体腐蚀，从半导体装置制造设备或液晶装置制造设备中的构件生成了微粒，微粒会沉积在半导体装置使用的硅晶片上或液晶装置使用的玻璃衬底上。如果沉积微粒量很大或微粒 的尺寸很大，不能按计划进行微制造，由此导致装置产量降低并且出现质量缺陷，从而导致装置成本增加。考虑到这个问题，传统地，已经通过为在蚀刻处理过程中暴露于反应等离子体的构件提供具有抗等离子体腐蚀性的陶瓷热喷涂层，防止了构件的等离子体腐蚀(参见日本专利申请公开号2002-80954)。但是，甚至具有抗等离子体腐蚀性的热喷涂涂层都受到一定量的等离子体腐蚀。如果当热喷涂涂层受到等离子体腐蚀时产生大尺寸的微粒，这也成为装置产量降低和质量缺陷的一个因素。因此，需要使热喷涂涂层受到等离子体腐蚀时产生的微粒尺寸尽可能小。在等离子体蚀刻中，来自离子化蚀刻气体的离子轰击的物理蚀刻与来自蚀刻气体化学反应的化学蚀刻同时发生。物理蚀刻是各向异性蚀刻的一种形式，其中相对蚀刻面的垂直方向的蚀刻率高于相对蚀刻面的水平方向的蚀刻率。仅进行物理蚀刻的情况下，因为需要蚀刻的暴露部分和不需要蚀刻的遮盖部分都通过离子轰击以同样的方式被蚀刻，暴露部分不能选择性蚀刻。在半导体装置和液晶装置的微制造中，能选择性蚀刻暴露部分的化学蚀刻必须与物理蚀刻一起使用，因此使用了等离子体蚀刻。传统地，在等离子体蚀刻的微制造中，主要着重在化学蚀刻。但是，在最近几年为了应付半导体装置和液晶装置的日益小型化和电线宽度的减少，改变了等离子体蚀刻条件以从物理蚀刻获得更高的效果。具体地，在蚀刻气体中使用的对化学蚀刻(选择性蚀刻)起影响的卤素气体诸如CF4、CHF3> HBr和HCl的比率降低，而对物理蚀刻(各向异性蚀刻)起影响的惰性气体诸如氩或氙的比率增加(例如参见日本专利申请公开号2001-226773)。因此，作为蚀刻气体成分的变化结果，需要重新检查半导体装置制造设备和液晶装置制造设备中施用的热喷涂涂层。
发明内容
因此，本发明的第一目的是提供一种适合形成热喷涂涂层的热喷涂粉末，其可在半导体装置和液晶装置制造设备等中有效防止等离子体腐蚀。进一步，本发明的第二目的是提供一种使用热喷涂粉末形成热喷涂涂层的方法和包括从该热喷涂粉末形成的热喷涂涂层的抗等离子体构件。根据本发明的第一方面，提供一种热喷涂粉末。所述热喷涂粉末包括原子序从60到70的任意稀土元素的氧化物组成的粒化烧结颗粒，组成所述粒化烧结颗粒的原始颗粒的平均颗粒尺寸是2到8 y m，所述粒化烧结颗粒的抗压强度是7到50MPa。根据本发明的第二方面，提供了一种通过等离子体喷涂上述热喷涂粉末形成热喷涂涂层的方法。根据本发明的第三方面，提供一种抗等离子体构件。所述抗等离子体构件设置并用在等离子体处理室内，所述等离子体处理室通过等离子体处理需处理的物体，所述抗等离子体构件包括衬底和设置在暴露于所述等离子体的衬底的至少一个表面上的热喷涂涂层。所述热喷涂涂层通过热喷涂上述热喷涂粉末形成。从通过示例本发明的原理进行阐述的下述说明，本发明的其它方面和优点将变得很明显。
通过参照下述较佳实施方式结合附图的说明，能更好地理解本发明及其目的和优点，其中图I是根据本发明第一实施方式的抗等离子体构件的剖视图；并且图2是等离子体处理室的剖视示意图。
具体实施例方式以下将说明本发明的第一实施方式。根据本实施方式的热喷涂粉末基本上由稀土元素的氧化物形成的粒化烧结颗粒组成，所述稀土元素为原子序从60到70的任意稀土元素。“原子序从60到70的稀土元素”具体的是钕(元素符号Nd，原子序60)，钷(元素符号Pm，原子序61)，钐(元素符号Sm，原子序62)，铕(元素符号Eu，原子序63)，钆(元素符号Gd，原子序64)，铽(元素符号Tb，原子序65)，镝(元素符号Dy，原子序66)，钦(元素符号Ho，原子序67)，铒(元素符号Er，原子序68),钱(兀素符号Tm,原子序69)以及镱(兀素符号Yb,原子序70)。相比熔化粉碎的颗粒，粒化烧结颗粒由于其在生产过程中的高球度和杂质的低污染而具有流动性好的优点。通过颗粒化和烧结原材料粉末生产出粒化烧结颗粒。将得到的产物破碎成更小的颗粒，并且如果需要，进行分级。通过将熔化的原材料冷却固化，然后粉碎，并且如果需要对得到的产物进行分级，生产出熔化粉碎的颗粒。以下详细说明粒化烧结颗粒的生产。在粒化和烧结方法中，首先从原料粉末生产出粒化粉末，然后烧结该粒化粉末。将得到的产物破碎成更小的颗粒，并且如果需要，进行分级，生产所述粒化烧结颗粒。原材料粉末可以是原子序从60到70的任意稀土元素的氧化物粉末，或是上述稀土元素中任意单质的粉末，或是上述稀土元素任意的氢氧化物的粉末。原材料粉末也可以是两种或三种这些粉末的混合物。如果在原材料粉末中包含所述稀土元素任意的单质或氢氧化物，在粒化和烧结过程中，这种物质最终转化成稀土氧化物。从原材料粉末生产出粒化粉末可通过下述方式进行在合适的分散介质中混合原材料粉末，可选地加入粘结剂，然后得到的浆料进行喷雾造粒；或者，通过滚动造粒(tumbling-granulating)或压缩造粒(compression-granulating)从原材料粉末直接生产出粒化粉末。可在空气、氧气氛、真空或惰性气氛中进行粒化粉末的烧结。但是，当原材料中包含上述稀土元素任意的单质或氢氧化物时，因为这种物质需转化成稀土氧化物，最好在空气或氧气氛中进行。可用电炉或煤气炉烧结粒化的粉末。为得到高抗压强度的烧结颗粒，烧结温度较好的是1，300到1，700°C，更好的是1，400到1，700°C，最好是1，400到1，650°C。为得到高抗压强度的烧结颗粒，在最高温度保持的时间较好的是10分钟到24小时，更好的是30分钟到12小时，最好的是I到9小时。在热喷涂粉末中组成粒化烧结颗粒原始颗粒的平均颗粒尺寸必须为2 iim或更大。因为原始颗粒的平均颗粒尺寸降低，粒化烧结颗粒的比表面积增加。如果粒化烧结颗粒的比表面积太大，在热喷涂粉末的热喷涂过程中粒化烧结颗粒倾向被热源过热，所以在热喷涂涂层中形成由过热引起的大量缺陷。因为等离子体腐蚀最先从热喷涂涂层的缺陷部生成，这种缺陷的出现是热喷涂涂层抗腐蚀性降低的原因。因此，通过将原始颗粒的平均颗粒尺寸规定为2pm或更大，可以得到具有适当比表面积的粒化烧结颗粒，以适合形成具有充 分抗等离子体腐蚀性的符合实用要求的热喷涂涂层。为了进一步提高由热喷涂粉末形成的热喷涂涂层的抗等离子体腐蚀性，原始颗粒的平均颗粒尺寸的下限较好的是3 u m或更大，更好的是4 iim或更大。并且，原始颗粒的平均颗粒尺寸必须为10 Pm或更小。如果原始颗粒的平均尺寸太大，在热喷涂粉末的热喷涂过程中，更难从热源加热到原始颗粒的中心，所以大量包含因加热不充分导致的未熔化或软化部分的热喷涂粉末可能混在热喷涂涂层中。因为等离子体腐蚀最先从热喷涂涂层中已充分熔化或软化部分与未充分熔化或软化部分之间的边界产生，这种边界的出现是热喷涂涂层的抗腐蚀性降低的原因。因此，通过将原始颗粒的平均颗粒尺寸规定为IOu m或更小，可以得到能够充分熔化或软化的粒化烧结颗粒，以形成具有充分抗等离子体腐蚀性的符合实用要求的热喷涂涂层。为了进一步提高由热喷涂粉末形成的热喷涂涂层的抗等离子体腐蚀性，原始颗粒的平均颗粒尺寸的上限较好的是9 y m或更小，更好的是8 iim或更小。粒化烧结颗粒的抗压强度必须为7MPa或更大。因为粒化烧结颗粒的抗压强度降低，当粉末给料器将热喷涂粉末供给热喷涂装置时，或当供给到热喷涂装置的热喷涂粉末被导入到热源时，在连接粉末给料器与热喷涂装置的管道中，热喷涂粉末中更多的粒化烧结颗粒趋向碎裂。如果粒化烧结颗粒在热喷涂之前碎裂，在热喷涂过程中，在热喷涂粉末中形成极易被热源过热的微小颗粒，所以在热喷涂涂层中可能形成由所述微粒过热引起的大量缺陷。如上所述，因为等离子体腐蚀最先从热喷涂涂层的缺陷部生成，这种缺陷的出现是热喷涂涂层抗等离子体腐蚀性降低的原因。并且，因为热喷涂粉末中由粒化烧结颗粒的碎裂形成的微小颗粒重量很轻，在热喷涂过程中容易从热源喷出，可能不能被热源充分加热。如果由于不能充分加热而没被熔化或软化的这些微粒混在热喷涂涂层中，热喷涂涂层的颗粒间粘结力降低，引起热喷涂涂层的抗等离子体腐蚀性降低。因此，通过将粒化烧结颗粒的抗压强度规定为7MPa或更大，可以得到能够足够抗碎裂的粒化烧结颗粒，以形成具有充分抗等离子体腐蚀性的符合实用的热喷涂涂层。为了进一步提高由热喷涂粉末形成的热喷涂涂层的抗等离子体腐蚀性，粒化烧结颗粒抗压强度的下限较好的是9MPa或更大，更好的是IOMPa或更大。
并且，粒化烧结颗粒的抗压强度必须为50MPa或更小。如果粒化烧结颗粒的抗压强度值太大，在热喷涂粉末的热喷涂过程中，更难从热源加热到粒化烧结颗粒的中心，所以大量包含因加热不充分导致的未熔化或软化部分的热喷涂粉末可能混在热喷涂涂层中。如上所述，因为等离子体腐蚀最先从热喷涂涂层中已充分熔化或软化部分与未充分熔化或软化部分之间的边界产生，这种边界的出现是热喷涂涂层的抗等离子体腐蚀性降低的原因。因此，通过将粒化烧结颗粒的抗压强度规定为50MPa或更少，可以得到能够充分熔化或软化的粒化烧结颗粒，以形成具有充分抗等离子体腐蚀性的符合实际使用的热喷涂涂层。为了进一步提高由热喷涂粉末形成的热喷涂涂层的抗等离子体腐蚀性，原始颗粒的平均颗粒尺寸的上限较好的是45MPa或更小，更好是40MPa或更小。根据本实施的热喷涂粉末的体积比重与真比重的比率比较好的是0. 10或更大，更好的是0. 12或更大，最好的是0. 14或更大。因为该比例增加，热喷涂粉末的流动性提高并且由热热喷涂粉末形成的热喷涂涂层的孔隙率降低。因为如果热喷涂粉末具有高流动性，在热喷涂过程中稳定的供给是可能的，得到的热喷涂涂层的质量包括抗等离子体腐蚀性得以被提高。并且，低孔隙率的热喷涂涂层耐等离子体腐蚀性较高。因此，通过将体积比 重与真比重的比率规定为0. 10或更大，更具体的是0. 12或更大，还要更具体的是0. 14或更大，可以得到适合形成其抗等离子体腐蚀性水平尤其适合实际使用的热喷涂涂层的热喷涂粉末。热喷涂粉末的体积比重与真比重的比率比较好的是0. 30或更小，更好的是0. 27或更小，最好的是0.25或更小。因为该比例降低，热喷涂粉末的密度降低，使得在热喷涂过程中热喷涂粉末更易被热源熔化或软化。因此，通过将体积比重与真比重的比率规定为0. 30或更小，更具体的是0. 27或更小，还更具体的是0. 25或更小，可以得到充分熔化或软化的热喷涂粉末，以形成其抗等离子体腐蚀性的程度尤其适合实际使用的热喷涂涂层。粒化烧结颗粒的细孔尺寸的频率分布最好有一个局部最大值(峰值)在I U m或更大处。因为对应局部最大值的细孔尺寸增加，粒化烧结颗粒的密度降低，从而在热喷涂粉末的热喷涂过程中粒化烧结颗粒更易被热源熔化或软化。因此，通过将粒化烧结颗粒的细孔尺寸的频率分布规定为有一个局部最大值在I U m或更大处，可以得到充分熔化或软化的热喷涂粉末，以形成其抗等离子体腐蚀性程度尤其适合实际使用的热喷涂涂层。热喷涂粉末的平均颗粒尺寸较好的是超过20 U m,更好是23 y m或更大，并且最好是25iim或更大。因为热喷涂粉末的平均颗粒尺寸增大，热喷涂粉末的流动性提高。因为如果热喷涂粉末具有高流动性，在热喷涂过程中稳定的供给是可能的，得到的热喷涂涂层的质量包括抗等离子体腐蚀性得以提高。因此，通过热喷涂粉末的平均颗粒尺寸规定为20 y m或更大，更具体的是23 y m或更大，还更具体的是25 y m或更大，使得所得到的热喷涂涂层的流动性适合形成其抗等离子体腐蚀性尤其适合实际使用的热喷涂涂层。热喷涂粉末的平均颗粒尺寸较好的是50 ii m或更小，更好是47 ii m或更小，最好是45iim或更小。因为热喷涂粉末的平均颗粒尺寸增加，由热热喷涂粉末形成的热喷涂涂层的孔隙率降低。如上所述，低孔隙率的热喷涂涂层的耐等离子体腐蚀性较高。因此，通过将热喷涂粉末的平均颗粒尺寸规定为50 ii m或更小，更具体的是47 ii m或更小，还更具体的是45 或更小，可以得到适合形成其抗等离子体腐蚀性水平尤其适合实际使用的热喷涂涂层的热喷涂粉末。
热喷涂粉末的自然堆积角较好的是50°或更小，更好的是48°或更小，最好的是45°或更小。因为自然堆积角减小，热喷涂粉末的流动性提高并且由热喷涂粉末形成的热喷涂涂层的孔隙率降低。如上所述，可由具有高流动性的热喷涂粉末得到高质量(包括抗等离子体腐蚀性)的热喷涂涂层，低孔隙率的热喷涂涂层的耐等离子体腐蚀性较高。因此，通过将热喷涂粉末的自然堆积角规定为50°或更小，更具体的是48°或更小，还具体的是45°或更小，可以得到适合形成其抗等离子体腐蚀性水平尤其适合实际使用的热喷涂涂层的热喷涂粉末。热喷涂粉末的每单位重量粒化烧结颗粒中的细孔的累积体积较好是0.02到
0.16cm3/g。因为每单位重量粒化烧结颗粒中细孔的累积体积增加，从而粒化烧结颗粒的密度降低，并且在热喷涂粉末的热喷涂过程中粒化烧结颗粒更易被热源熔化或软化。因此，通过将每单位重量粒化烧结颗粒中的细孔的累积体积规定为0. 02或更大，可以得到能够充分熔化或软化的热喷涂粉末，以形成抗等离子体腐蚀性水平尤其适合实际使用的热喷涂涂层。另一方面，因为每单位重量粒化烧结颗粒中细孔的累积体积降低，组成粒化烧结颗粒的 原始颗粒之间的接触面积增加，所以粒化烧结颗粒更难碎裂。如上所述，可从不易碎裂的粒化烧结颗粒组成的热喷涂粉末获得高抗腐蚀性的热喷涂涂层。因此，通过将每单位重量粒化烧结颗粒中的细孔的累积体积规定为0. 16cm3/g或更小，可以得到适合形成其抗等离子体腐蚀性水平尤其适合实际使用的热喷涂涂层的热喷涂粉末。热喷涂粉末的平均颗粒尺寸与费歇尔尺寸(Fisher size)的比率最好为I. 4到6. O。因为该比率增加，粒化烧结颗粒的密度降低，并且从而在热喷涂粉末的热喷涂过程中粒化烧结颗粒更易被热源熔化或软化。因此，通过将热喷涂粉末的平均颗粒尺寸与费歇尔尺寸的比率规定为I. 4或更大，可以得到能够充分熔化或软化的热喷涂粉末，以形成其抗等离子体腐蚀性水平尤其适合实际使用的热喷涂涂层。另一方面，因为该比例降低，组成粒化烧结颗粒的原始颗粒之间的接触面积增加，所以粒化烧结颗粒更难碎裂。如上所述，可从不易碎裂的粒化烧结颗粒组成的热喷涂粉末获得高抗腐蚀性的热喷涂涂层。因此，通过将热喷涂粉末的平均颗粒尺寸与费歇尔尺寸的比率规定为6. 0或更小，可以得到能够足够抗腐蚀性的热喷涂粉末，以形成其抗等离子体抗腐蚀性尤其适合实际使用的热喷涂涂层。通过等离子体热喷涂或其它热喷涂方法，对应本实施方式的热喷涂粉末使用在形成热喷涂涂层的应用中。与其它热喷涂方法相比，利用等离子体热喷涂可以从热喷涂粉末形成具有更高的抗等离子体腐蚀性的热喷涂涂层。因此，最好由等离子体热喷涂进行对应本实施方式的热喷涂粉末的热喷涂。如图I所示，对应本实施方式的抗等离子体构件11包括衬底12和设置在衬底12的表面的热喷涂涂层13。衬底12最好由从铝、铝合金、含铝的陶瓷和含碳的陶瓷中至少一种物质形成。具体的，衬底12所用的材料可以是铝、铝合金、或含铝的陶瓷诸如氧化铝或氮化铝。可选的，材料可以是含碳的陶瓷诸如无定形碳或碳化硅。衬底12表面上的热喷涂涂层13通过热喷涂，最好是等离子体热喷涂上述的热喷涂粉末形成。抗等离子体构件11设置在，例如诸如图2所示的等离子体处理室21中，该处理室利用等离子体来加工需要加工的物体，诸如半导体晶片，且所述构件作为处理室21的一部分使用。一般，等离子体处理室21具有下部电极22，下部电极22也作为支撑需加工物体的支撑部，以及与下低电极22相对的上部电极23。第一高频电源24与上部电极23连接。通过从第一高频电源24给上部电极23供给高频电波，从气体供给装置25供应的处理气体生成等离子体。并且，第二高频电源26与下部电极22连接。通过从第二高频电源26给下部电极22供给高频电波，在需加工的物体上生成偏置直流电。由于直流电偏置的结果，对处理物体的离子冲击被加速，由此促进了等离子体蚀刻反应。处理气体和由蚀刻形成的反应产品穿过由下部绝缘体27、沉积防护罩28以及上部绝缘体29围成的空间，然后穿过挡板30并通过排气泵(图中未示)从处理室21内排出。在由下部绝缘体27、沉积防护罩28以及上部绝缘体29围成的空间内，处理气体生成的等离子体也散开。因此,抗等离子体构件11最好作为下部绝缘体27、沉积防护罩28或上部绝缘体29使用。并且，抗等离子体构件11上的热喷涂涂层13应该设置在暴露于等离子体的衬底12的至少一个表面上。本实施方式得到以下优点。对应本实施方式的热喷涂粉末中，热喷涂粉末的粒化烧结颗粒由原子序从60到70的任意稀土元素的氧化物组成，组成粒化烧结颗粒的原始颗粒的平均颗粒尺寸是2到10 u m,并且粒化烧结颗粒的抗压强度是7到50MPa。因此，由本实施方式的热喷涂粉末形成 的热喷涂涂层具有足够的适合实际使用的抗等离子体腐蚀性，当热喷涂涂层受到等离子体腐蚀时生成的颗粒尺寸仍然相当小。认为其原因是因为热喷涂粉末能够充分熔化或软化，得到的热喷涂涂层是致密和均匀的。因此，在半导体装置制造设备和液晶装置制造设备或类似设备中，本实施方式的热喷涂粉末形成的热喷涂涂层能有效的防止等离子体腐蚀。换个说法，本实施方式的热喷涂粉末适合形成热喷涂涂层，所述热喷涂涂层能有效的防止在半导体装置制造设备和液晶装置制造设备或类似设备中的等离子体腐蚀。上述实施方式可作如下修改。热喷涂粉末可包括由原子序从60到70的任意稀土元素氧化物组成的两个或更多种不同粒化烧结颗粒。热喷涂粉末可以包含原子序从60到70的任意稀土元素氧化物组成的粒化烧结颗粒之外的成分。但是，原子序从60到70的任意稀土元素氧化物组成的粒化烧结颗粒之外的成分含量最好是尽可能小。具体的，含量比较好的是小于10%，更好的是小于5%，最好的是小于1%。热喷涂粉末的粒化烧结颗粒可以包含原子序从60到70的任意稀土元素氧化物之外的成分。但是，原子序从60到70的任意稀土元素氧化物之外的成分含量最好是尽可能小。具体的，含量比较好的是小于10%，更好的是小于5%，更好的是小于1%。接下去，将结合实施例和比较例详细说明本发明。制备了稀土氧化物的粒化烧结颗粒组成的实施例I到18和比较例I到13的热喷涂粉末。表格I列出了各热喷涂粉末的详细情况。表格I中“稀土氧化物类型”一栏示出了各热喷涂粉末包含的稀土氧化物的分子式。表格I中”原始颗粒平均颗粒尺寸”一栏示出了利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)检测的组成各热喷涂粉末中粒化烧结颗粒的原始颗粒的平均尺寸。表格I中”抗压强度” 一栏示出了检测出的各热喷涂粉末中粒化烧结颗粒的抗压强度。具体的，本栏示出的各热喷涂粉末中粒化烧结颗粒的抗压强度O [MPa]根据公式0= 2.8XL/ji/d2计算。在该公式中，“L”表示临界负载[N]，“d”代表热喷涂粉末的平均颗粒尺寸[mm]。临界负载是在给粒化烧结颗粒施加以恒定比率增加的压缩负载，硬度计位移量突然增加时压缩负载的大小。用Shimadzu公司生产的微压缩测试机“MCTE-500”来测量临界负载。表格I中“体积比重”和“真比重”栏分别示出了根据日本工业标准JIS Z2504检测的各热喷涂粉末的体积比重和真比重。表格I中“体积比重/真比重”一栏示出了利用各热喷涂粉末测量出的体积比重和真比重计算出的体积比重与真比重的比率。表格I中“细孔尺寸分布频率的局部最大值位置” 一栏示出了各热喷涂粉末的粒化烧结颗粒的细孔尺寸的分布频率的局部最大值的位置，利用Shimadzu公司生产的压汞孔隙度仪(mercury intrusion porosimeter) “Pore Sizer 932O，，检测。 表格I中的“热喷涂粉末平均颗粒尺寸”一栏示出了各热喷涂粉末的平均颗粒尺寸，利用Horiba公司生产的激光衍射/散射颗粒尺寸检测设备” LA-300”测量。热喷涂粉末平均颗粒尺寸代表当热喷涂粉末中颗粒的累积体积，从最小的颗粒尺寸起，达到热喷涂粉末中所有颗粒的累积体积的50%或更高时最后累积颗粒的颗粒尺寸。％表格I中“自然堆积角”一栏示出了各热喷涂粉末的自然堆积角，通过TsutsuiRikagaku Kikai有限公司生产的A. B. D-粉末特性测量仪” A. B. D-72型”测量。表格I中“细孔累积体积”示出了各热喷涂粉末的单位重量粒化烧结颗粒中细孔的累积体积，利用Shimadzu公司生产的压萊孔隙度仪(“Pore Sizer 9320”测量。表格I中“热喷涂粉末费歇尔尺寸”一栏示出了根据日本工业标准JIS H2116，也就是，利用费歇尔微粉粒度仪的费歇尔方法，测量的各热喷涂粉末的费歇尔尺寸。表格I中“平均颗粒尺寸/费歇尔尺寸”一栏示出了利用检测的每种热喷涂粉末的平均颗粒尺寸与费歇尔尺寸计算出的平均颗粒尺寸与费歇尔尺寸之比。在表格2示出了通过热喷涂实施例I到18与比较例I到13的热喷涂粉末形成具有厚度为200 u m的热喷涂涂层的热喷涂条件。表格I中“热喷涂涂层抗等离子体腐蚀性”一栏示出了热喷涂涂层抗等离子体腐蚀性的评估结果。具体的，首先，各热喷涂涂层的表面利用平均颗粒尺寸0. 06 y m的硅胶进行镜面抛光。抛光的热喷涂涂层表面的部分被聚酰亚胺胶带遮盖住，然后热喷涂涂层的整个表面在表格3所示的条件下进行等离子体蚀刻。之后，利用恪纳腾技术公司(KLA-Tencor)公司生产的台阶测量装置“Alpha_st印”测量被遮部分和未遮部分之间的台阶高度，通过测量的台阶高度除以蚀刻时间计算出蚀刻速率。表格栏“热喷涂涂层抗等离子体腐蚀性”中，字母“E(极好)”表示热喷涂涂层蚀刻速率与比较例I的热喷涂涂层蚀刻率之比小于0. 75，字母“G (好)”表示该比等于或大于0. 75且小于0. 80，字母“F(中等)”表示该比大于等于0. 80且小于0. 90，字母“P” (差)表示该比等于或大于0. 90。在表格3示出的条件下，对在表格2所示热喷涂条件下，通过热喷涂实施例I到18与比较例I到13的热喷涂粉末得到具有厚度为200 的热喷涂涂层进行蚀刻。在表格I “受到等离子体腐蚀的热喷涂涂层的平均表面粗糙度Ra” 一栏示出了通过等离子体蚀刻受到腐蚀的各热喷涂涂层测量出的平均粗糙度Ra值的四个级别的评估结果。在该栏中，字母“E”(极好)表示受到等离子体腐蚀的平均表面粗糙度Ra与比较例I的平均表面粗糙度Ra之比小于0. 60，字母“G”(好)表示该比等于或大于0. 60且小于0. 80，字母” F” (中等)表示该比等于或大于0. 80且且小于0. 95，字母“P”(差)表示该比等于或大于0. 95。可以注意到，当热喷涂涂层受到等离子体腐蚀时产生的颗粒尺寸减小，受到等离子体腐蚀的热喷涂涂层测量得到的的平均表面粗糙度Ra的值也减小。
因此，受到等离子体腐蚀的热喷涂涂层测量得到的的平均表面粗糙度Ra用作评估热喷涂涂层受到等离子体腐蚀时生成的颗粒尺寸的指标。表格I
权利要求
1.一种等离子体处理室，用于处理由等离子体处理的物体，所述等离子体处理室内具有抗等离子体构件， 其中所述抗等离子体构件包括 衬底；以及 热喷涂涂层，设置在暴露于所述等离子体的所述衬底的至少一个表面上， 其中，所述热喷涂涂层由热喷涂粉末通过热喷涂形成，所述热喷涂粉末包含原子序从60到70的任意稀土元素的氧化物组成的粒化烧结颗粒， 其中，组成所述粒化烧结颗粒的原始颗粒的平均颗粒尺寸是2到10 y m，且 其中，所述粒化烧结颗粒的抗压强度是7到55MPa。
2.如权利要求I所述的等离子体处理室，其中所述热喷涂涂层通过等离子体热喷涂所述热喷涂粉末形成。
3.如权利要求I所述的等离子体处理室，其中所述粒化烧结颗粒的细孔尺寸的频率分布在等于或大于0. 9 y m处以及等于或小于2. 4 y m处具有局部最大值。
4.如权利要求2所述的等离子体处理室，其中热喷涂粉末的平均颗粒尺寸与费歇尔尺寸之比为I. I至6. 5。
5.如权利要求1-4任一项所述的等离子体处理室，其中所述衬底由铝、铝合金、含铝陶瓷以及含碳陶瓷中至少一种物质形成。
6.一种抗等离子体构件，设置并用在等离子体处理室内，所述等离子体处理室用于处理由等离子体处理的物体，所述抗等离子体构件包括 衬底；以及 热喷涂涂层，设置在暴露于所述等离子体的所述衬底的至少一个表面上， 其中，所述热喷涂涂层由热喷涂粉末通过热喷涂形成，所述热喷涂粉末包含原子序从60到70的任意稀土元素的氧化物组成的粒化烧结颗粒，组成所述粒化烧结颗粒的原始颗粒的平均颗粒尺寸是2到10 u m,且所述粒化烧结颗粒的抗压强度是7到55MPa，且其中热喷涂粉末的平均颗粒尺寸与费歇尔尺寸之比为I. I至6. 5。
7.如权利要求6所述的抗等离子体构件，其中所述热喷涂涂层通过等离子体热喷涂所述热喷涂粉末形成。
8.如权利要求6所述的抗等离子体构件，其中所述粒化烧结颗粒的细孔尺寸的频率分布在等于或大于0. 9 y m及等于或小于2. 4 y m处具有局部最大值。
9.如权利要求6-8任一项所述的抗等离子体构件，其中所述衬底由铝、铝合金、含铝陶瓷以及含碳陶瓷中至少一种物质形成。
10.一种抗等离子体构件，设置并用在等离子体处理室内，所述等离子体处理室用于处理由等离子体处理的物体，所述抗等离子体构件包括 衬底；以及 热喷涂涂层，设置在暴露于所述等离子体的所述衬底的至少一个表面上， 其中，所述热喷涂涂层由热喷涂粉末通过热喷涂形成，所述热喷涂粉末包含原子序从60到70的任意稀土元素的氧化物组成的粒化烧结颗粒，组成所述粒化烧结颗粒的原始颗粒的平均颗粒尺寸是2到10 u m,且所述粒化烧结颗粒的抗压强度是7到55MPa，且 其中所述粒化烧结颗粒的细孔尺寸的频率分布在等于或大于0.9 及等于或小于,2. 4 iim处具有局部最大值。
11.如权利要求10所述的抗等离子体构件，其中所述热喷涂涂层通过等离子体热喷涂所述热喷涂粉末形成。
12.如权利要求10或11所述的抗等离子体构件，其中所述衬底由铝、铝合金、含铝陶瓷以及含碳陶瓷中至少一种物质形成。
13.一种等离子体处理室，用于处理由等离子体处理的物体，所述等离子体处理室内具有抗等离子体构件， 其中所述抗等离子体构件包括 衬底；以及 热喷涂涂层，设置在暴露于所述等离子体的所述衬底的至少一个表面上， 其中，所述热喷涂涂层由热喷涂粉末通过热喷涂形成，所述热喷涂粉末包含原子序从60到70的任意稀土元素的氧化物组成的粒化烧结颗粒，组成所述粒化烧结颗粒的原始颗粒的平均颗粒尺寸是2到10 u m,且所述粒化烧结颗粒的抗压强度是7到55MPa，且 其中热喷涂粉末的平均颗粒尺寸与费歇尔尺寸之比为I. I至6. 5。
14.如权利要求13所述的等离子体处理室，其中所述热喷涂涂层通过等离子体热喷涂所述热喷涂粉末形成。
15.如权利要求13所述的等离子体处理室，其中所述粒化烧结颗粒的细孔尺寸的频率分布在等于或大于0. 9 ii m及等于或小于2. 4 ii m处具有局部最大值。
16.如权利要求13-15任一项所述的等离子体处理室，其中所述衬底由铝、铝合金、含铝陶瓷以及含碳陶瓷中至少一种物质形成。
17.一种等离子体处理室，用于处理由等离子体处理的物体，所述等离子体处理室内具有抗等离子体构件， 其中所述抗等离子体构件包括 衬底；以及 热喷涂涂层，设置在暴露于所述等离子体的所述衬底的至少一个表面上， 其中，所述热喷涂涂层由热喷涂粉末通过热喷涂形成，所述热喷涂粉末包含原子序从60到70的任意稀土元素的氧化物组成的粒化烧结颗粒，组成所述粒化烧结颗粒的原始颗粒的平均颗粒尺寸是2到10 u m,且所述粒化烧结颗粒的抗压强度是7到55MPa，且 其中所述粒化烧结颗粒的细孔尺寸的频率分布在等于或大于0.9 及等于或小于2.4 iim处具有局部最大值。
18.如权利要求17所述的等离子体处理室，其中所述热喷涂涂层通过等离子体热喷涂所述热喷涂粉末形成。
19.如权利要求18或19任一项所述的等离子体处理室，其中所述衬底由铝、铝合金、含铝陶瓷以及含碳陶瓷中至少一种物质形成。
全文摘要
热喷涂粉末包含原子序从60到70的任意稀土元素的氧化物组成的粒化烧结颗粒。组成粒化烧结颗粒的原始颗粒的平均颗粒尺寸是2到10μm。粒化烧结颗粒的抗压强度是7到50MPa。抗等离子体构件包括衬底和设置在衬底表面上的热喷涂涂层。热喷涂涂层通过热喷涂形成，最好通过等离子体热喷涂所述热喷涂粉末。
文档编号C23C4/10GK102965610SQ20111046298
公开日2013年3月13日 申请日期2007年10月31日 优先权日2006年10月31日
发明者伊部博之, 青木功, 北村顺也, 水野宏昭, 小林义之, 长山将之 申请人:福吉米株式会社, 东京毅力科创株式会社