耐等离子体涂膜、该膜形成用溶胶凝胶液、耐等离子体涂膜的形成方法及带有耐等离子体涂膜的基材与流程

本发明涉及一种等离子体处理装置用的耐等离子体涂膜、用于形成该膜的溶胶凝胶液、耐等离子体涂膜的形成方法及带有耐等离子体涂膜的基材。本申请基于2020年9月9日于日本申请的特愿2020-150914号及2021年9月2日于日本申请的特愿2021-142939号主张优先权，并将其内容援用于此。

背景技术：

1、以往，作为该种等离子体处理装置用部件，公开有一种具备基材、包覆该基材的表面的基底层及包覆该基底层的表面的氧化钇被膜的等离子体处理装置用部件，且公开有一种等离子体处理装置用部件的制造方法，其具备：通过热喷涂法形成上述基底层的工序；包含氧化钇原料粉末的原料浆料被供给至从燃烧室喷射的燃烧火焰的工序；及燃烧火焰中的氧化钇原料粉末以喷射速度400～1000m/sec喷射在包覆基材的表面的基底层的表面的工序(例如，参考专利文献1(权利要求1、权利要求9，第[0021]段)。)。等离子体处理装置用部件的特征在于，上述基底层由热导率35w/m·k以下的金属氧化物被膜构成，氧化钇被膜为包含由氧化钇构成的粒子状部和由氧化钇构成的非粒子状部中的至少一个的膜，所述粒子状部通过显微镜观察而观察到与外部区分的粒界，所述非粒子状部未观察到粒界，氧化钇被膜的膜厚为10μm以上，膜密度为96％以上，对氧化钇被膜的表面进行显微镜观察时，20μm×20μm的观察范围中的所述粒子状部的面积比率为0～20％，观察范围中的所述非粒子状部的面积比率为80～100％。

2、在专利文献1中，记载有该等离子体处理装置用部件能够通过设置由热导率为35w/m·k以下的金属氧化物被膜构成的基底层，稳定且有效地抑制来自被膜的微粒的产生或被膜的剥离，并且抑制被膜的表面中的反应产物的生成和来自该反应产物的微粒的产生，提高设置于基底层上的氧化钇被膜的膜密度，且形成实际上没有产生内部缺陷、内部应变或微裂纹的氧化钇被膜。

3、专利文献1：国际公开第2013/176168号

4、但是，包覆专利文献1所记载的基材的表面的基底层通过热喷涂法而形成，使用冲击烧结法形成该基底层上的氧化钇被膜，因此在氧化钇被膜中仍有不少孔隙等缺陷，在氧化钇被膜中存在结晶应变的不良情况。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种致密且膜中的孔隙、空孔等空隙缺陷少，包含结晶性高的y2o3粒子，耐等离子体性高的耐等离子体涂膜及用于形成该膜的溶胶凝胶液。本发明的其他目的在于提供一种形成这种耐等离子体涂膜的方法。本发明的另一其他目的在于提供一种具备这种耐等离子体涂膜的基材。在本说明书中，耐等离子体涂膜的耐等离子体性是指，不仅包括对带电粒子受到电场加速而发生冲突时膜的表面被物理性溅镀而损耗的现象的耐性，还包括对通过在等离子体中不可避免地产生的活性原子或者分子(自由基种)，膜的表面被化学性侵蚀而损耗的耐性。

2、本发明的第一观点为一种耐等离子体涂膜，其形成于基材上，在sio2膜中包含平均粒径为0.5μm～5.0μm的结晶性y2o3粒子，通过利用扫描型电子显微镜对膜截面进行图像分析并由下述式(1)求出的膜密度为90％以上，膜中的孔隙的尺寸为直径5μm以下，且基于膜的划格试验所得的从所述基材的剥离率为5％以下。

3、膜密度(％)＝[(s1-s2)/s1]×100(1)

4、其中，在式(1)中，s1为膜的面积，s2为膜中的孔隙部分的面积。

5、本发明的第二观点为一种耐等离子体涂膜，其为基于第一观点的发明，基于eds分析所得的所述涂膜中的钇(y)与硅(si)的原子浓度比(y/si)为4～7。

6、本发明的第三观点为一种耐等离子体涂膜，其为基于第一或第二观点的发明，耐等离子体涂膜的平均膜厚为10μm～300μm。

7、本发明的第四观点为一种耐等离子体涂膜，其为基于第一至第三中任一个观点的发明，所述膜的基于x射线衍射的y2o3结晶的主峰出现在2θ＝29度～29.5度的范围内，该主峰的半宽度为0.14度～0.25度。

8、本发明的第五观点为一种耐等离子体涂膜，其为基于第一至第四中任一个观点的发明，所述基材为铝、氧化铝、硅、氧化硅或石英。

9、本发明的第六观点为一种耐等离子体涂膜形成用溶胶凝胶液，其是将平均粒径为0.5μm～5.0μm的结晶性y2o3粒子以0.1g/ml～2.5g/ml的比例均匀地分散在二氧化硅溶胶凝胶液中而成。

10、本发明的第七观点为一种耐等离子体涂膜的形成方法，其将第六观点的耐等离子体涂膜形成用溶胶凝胶液涂布在基材上进行干燥之后，在大气气氛下，以250℃～400℃的温度进行热处理，进行一次或重复多次从所述溶胶凝胶液的涂布到热处理为止的过程。

11、本发明的第八观点为一种等离子体涂膜的形成方法，其为基于第七观点的发明，所述基材为铝、氧化铝、硅、氧化硅或石英。

12、本发明的第九观点为一种带有耐等离子体涂膜的基材，其具备：基材；及形成在所述基材的表面的基于第一至第五中任一个观点的耐等离子体涂膜。

13、在本发明的第一观点的耐等离子体涂膜中，结晶性y2o3粒子包含在sio2膜中，膜密度为90％以上，膜中的孔隙的尺寸小至直径5μm以下，且密合性高，因此在等离子体处理装置中被等离子体照射时，sio2膜中所包含的结晶性y2o3粒子难以被蚀刻，具有与块状的y2o3相同程度的高的耐等离子体性。

14、在本发明的第二观点的耐等离子体涂膜中，涂膜中的钇(y)与硅(si)的原子浓度比(y/si)为4～7，因此具有sio2膜中的y2o3粒子的比率高的特征。

15、在本发明的第三观点的耐等离子体涂膜中，平均膜厚为10μm～300μm，因此在膜中没有裂纹，能够延长涂膜的耐用期间，并且能够供于广泛的用途中。

16、在本发明的第四观点的耐等离子体涂膜中，由于使用结晶性y2o3粒子，因此y2o3结晶的主峰的半宽度为0.14度～0.25度，y2o3粒子具有结晶性高且耐蚀刻性提高的特征。

17、在本发明的第五观点的耐等离子体涂膜中，基材为铝、氧化铝、硅、氧化硅或石英，因此sio2膜相对于基材具有更高的密合性。

18、在本发明的第六观点的耐等离子体涂膜形成用溶胶凝胶液中，以规定的浓度包含具有规定的平均粒径的结晶性y2o3粒子，因此在涂覆时，能够形成致密且具有高密度的结晶性的y2o3膜。

19、在本发明的第七观点的耐等离子体涂膜的形成方法中，将上述耐等离子体涂膜形成用溶胶凝胶液涂布在基材上并进行干燥之后，在大气气氛下以规定温度进行热处理，因此能够形成相对于基材密合性高的耐等离子体涂膜，sio2膜难以从基材剥离。

20、在本发明的第八观点的耐等离子体涂膜的形成方法中，基材为铝、氧化铝、硅、氧化硅或石英，因此sio2膜相对于基材具有更高的密合性。

21、本发明的第九观点的带有耐等离子体涂膜的基材具备具有高的耐等离子体性等特征的耐等离子体涂膜，因此作为等离子体处理装置用部件是有用的。

技术特征：

1.一种耐等离子体涂膜，其形成于基材上，在sio2膜中包含平均粒径为0.5μm～5.0μm的结晶性y2o3粒子，通过利用扫描型电子显微镜对膜截面进行图像分析并由下述式(1)求出的膜密度为90％以上，膜中的孔隙的尺寸为直径5μm以下，且基于膜的划格试验所得的从所述基材的剥离率为5％以下，

2.根据权利要求1所述的耐等离子体涂膜，其中，

3.根据权利要求1或2所述的耐等离子体涂膜，其中，

4.根据权利要求1至3中任一项所述的耐等离子体涂膜，其中，

5.根据权利要求1至4中任一项所述的耐等离子体涂膜，其中，

6.一种耐等离子体涂膜形成用溶胶凝胶液，所述耐等离子体涂膜形成用溶胶凝胶液是将平均粒径为0.5μm～5.0μm的多个结晶性y2o3粒子以0.1g/ml～2.5g/ml的比例均匀地分散在二氧化硅溶胶凝胶液中而成。

7.一种耐等离子体涂膜的形成方法，所述耐等离子体涂膜的形成方法是将权利要求6所述的耐等离子体涂膜形成用溶胶凝胶液涂布在基材上进行干燥之后，在大气气氛下，以250℃～400℃的温度进行热处理，进行一次或重复多次从所述溶胶凝胶液的涂布到热处理为止的过程。

8.根据权利要求7所述的耐等离子体涂膜的形成方法，其中，

9.一种带有耐等离子体涂膜的基材，所述带有耐等离子体涂膜的基材具备：基材；及形成在所述基材的表面的权利要求1至5中任一项所述的耐等离子体涂膜。

技术总结
本发明的耐等离子体涂膜为一种如下的耐等离子体涂膜，其形成于基材上，在SiO<subgt;2</subgt;膜中包含平均粒径为0.5μm～5.0μm的结晶性Y<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;粒子，通过利用扫描型电子显微镜对膜截面进行图像分析并由下述式(1)求出的膜密度为90％以上，膜中的孔隙的尺寸为直径5μm以下，且基于膜的划格试验所得的从所述基材的剥离率为5％以下。膜密度(％)＝[(S<subgt;1</subgt;‑S<subgt;2</subgt;)/S<subgt;1</subgt;]×100(1)，其中，在式(1)中，S<subgt;1</subgt;为膜的面积，S<subgt;2</subgt;为膜中的孔隙部分的面积。

技术研发人员：辻内直人,巽康司,盐野一郎
受保护的技术使用者：三菱综合材料株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12