具体实施方式

以下，参照附图对本发明的等离子体处理装置用构件进行详细说明。

如图1所示，本发明的等离子体处理装置用构件1具备：包含作为金属元素或半金属元素的第一元素的基材2；以及位于基材2上的以氧化钇为主成分的膜3。在基材2与膜3之间可以具备包含第一元素、钇和氧的非晶部4。非晶部4通过包含第一元素和钇，从而对基材2和膜3的共价键合性高，因此能够提高膜3对基材2的密合强度。由于非晶部4为非晶，所以即使反复升降温，结构弛豫也容易进行，因此能够充分地维持密合强度。例如，在将膜3的厚度设为5μm以上且200μm以下、将非晶部4的厚度设为2nm以上且4nm以下的情况下，能够将密合强度设为60MPa以上。对于密合强度，预先使用环氧树脂将用于剥离膜3的柱销(studpin)使用环氧树脂固定于膜3的表面，然后使用薄膜密合强度试验机(Quad Group公司制，Sebastian V-A型)进行测定即可。

在此，半金属元素是指显示位于金属元素和非金属元素中间的性质的元素，是指硼、硅、锗、砷、锑和碲这6种元素。

基材2例如可举出石英、纯度为99.999％(5N)以上的铝、铝6061合金等铝合金、氮化铝陶瓷、氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷等。氮化铝陶瓷、氧化铝陶瓷是指，例如如果为氧化铝陶瓷，则是构成基材2的成分的合计100质量％中的、将Al换算成Al₂O₃而得到的值即氧化铝的含量为90质量％以上的陶瓷。氧化铝陶瓷除了氧化铝以外，有时还包括氧化镁、氧化钙和氧化硅等。碳化硅陶瓷除了碳化硅以外，有时还包含硼、碳等。

在此，纯度为99.999％(5N)以上的铝、铝6061合金等铝合金和氮化铝陶瓷均包含铁、铜和硅作为不可避免的杂质。

本发明中的主成分是指在构成膜3的成分100质量％中占90质量％以上的成分。

在图1中，是为了明确膜3和非晶部4的存在而记载的，并非忠实地表示基材2、膜3和非晶部4的厚度的相关性。

氧化钇的组成式例如为Y₂O_3-x(0≤x≤1)。

并不是说膜3不包含除了氧化钇以外的物质，根据膜3的形成时使用的靶的纯度和装置构成等，有时除了氧化钇以外还包含氟(F)、钠(Na)、镁(Mg)、铝(Al)、硅(Si)、磷(P)、硫(S)、氯(Cl)、钾(K)、钙(Ca)、钛(Ti)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、锶(Sr)等。构成膜3的成分的鉴定使用薄膜X射线衍射装置进行即可。

为了鉴定非晶部4为非晶，首先，使用聚焦离子束(FIB)法，由本发明的等离子体处理装置用构件1制作试样。将该试样的一部分作为利用原子分辨率分析电子显微镜(例如，日本电子株式会社制，JEM-ARM200F或其后续机型)进行观察的对象，根据加速电压为200kv时得到的、使用了快速傅里叶变换(FFT)的电子衍射图案鉴定为非晶即可。

非晶部4中以质量比率计钇的含量可以是最多的。如果是这样的构成，则即使暴露于高温的环境中也稳定，与基材2中所含的导电性的硅反应的可能性变低，因此产生漏电流的可能性变低。在非晶部4中，构成非晶部4的成分的合计100质量％中，钇例如为42质量％以上即可。耐等离子体性可以通过对等离子体处理后的重量减少量进行测定来判断。如果耐等离子体性良好，则重量减少量少。关于构成非晶部4的成分的质量比率，对非晶部4通过能量色散型X射线分析(EDX)法求出构成非晶部4的元素的原子比率，根据该原子比率换算为质量比率即可。

图2～图4是表示本发明的等离子体处理装置用构件的膜的特性的极点图，表示通过EBSD(Electron Back Scattered Diffraction Pattern：电子背散射衍射)法对利用后述的溅射装置得到的基材2上的膜3进行测定的结果。图2表示在溅射装置的腔室内的中央部生成的膜的特性，图4表示在溅射装置的腔室内的周边部生成的膜的特性，图3表示在溅射装置的腔室内的位于中央部与周边部之间的中间部生成的膜的特性。另外，图5和图6是表示比较例的等离子体处理装置用构件的膜的特性的极点图。图5表示使用大气压等离子体喷镀法(APS)在基材上生成的比较例1的膜的特性，图6表示使用悬浮液等离子体喷镀法(SPS)在基材上生成的比较例2的膜的特性。

{111}方向的晶格面的EBSD测定的极点图的图案出现在中央部和周缘部。膜3是以氧化钇为主成分的多晶膜，构成多晶膜的各个晶格面越在{111}方向上一致，则中央部的图案越集中地出现。因此，可以说实施例与比较例相比，构成膜3的各个晶体的方向更在{111}方向上一致。

[表1]

表1是表示在晶格面偏离{111}方向的偏离角度为±5°以内和±10°以内的范围内的晶粒在观察面中所占的比例即面积率的表。实施例中，在晶格面偏离{111}方向的偏离角度为±5°以内和±10°以内的范围内存在的晶体的比例多，与比较例1、2相比，膜3的晶体方向更一致，可以说取向性高。

并且，膜3的密合强度在实施例中为50MPa以上，比较例为20MPa左右，取向性高的实施例的膜3的密合强度提高。需要说明的是，膜的密合强度可以利用Sebastian法进行测定。关于膜3的密合强度，在晶格面偏离{111}方向的偏离角度为±10°以内的范围内取向的晶粒的面积率为45％以上的情况下，可以得到充分的密合强度。这样，通过在等离子体处理装置用构件1的基材2的上表面2a形成取向性高的氧化钇的膜3，膜3与基材2的密合强度提高，能够实现长期具有高耐等离子体性的等离子体处理装置用构件1。

在晶格面偏离{111}方向的偏离角度为±10°以内的范围内取向的晶粒的面积率为80％以上的情况下，密合强度进一步提高。特别是，在晶格面偏离{111}方向的偏离角度为±5°以内的范围内取向的晶粒的面积率为20％以上的情况下，密合强度进一步提高。

通过这样进一步提高膜3的取向性，从而膜3与基材2的密合强度进一步提高，能够实现长期具有高耐等离子体性的等离子体处理装置用构件1。此外，在晶格面偏离{111}方向的偏离角度为±5°以内的范围内取向的晶粒的面积率可以为54％以上。

在实施例中，在将氧化钇的(222)面的归属峰强度设为I₂₂₂、将氧化钇的(310)面的归属峰强度设为I₃₁₀时，I₃₁₀/I₂₂₂为0.12以下。这表示存在于膜3内的晶格缺陷极少，即使暴露于腐蚀性气体的等离子体，也能够缓和在表面产生的热应力，因此不产生龟裂和粉粒，能够实现长期具有高耐等离子体性的等离子体处理装置用构件1。在此，(222)面的归属峰强度I₂₂₂和(310)面的归属峰强度I₃₁₀是使用X射线衍射装置测定的值。

并且，膜3的厚度的变异系数可以为0.04以下。满足这样的构成的本发明的等离子体处理装置用构件1与厚度的变异系数超过该范围的等离子体处理装置用构件相比，能够长期使用。

在此，如果使用图1中记载的符号进行说明，则变异系数是指：在与形成有膜3的基材2的上表面2a垂直的截面中，在多个部位测定从上表面2a至膜3的表面为止的厚度，将所得到的值的标准偏差除以平均值而得到的值。

膜3的厚度的偏度的绝对值可以为1以下。如果厚度的偏度的绝对值为1以下，则厚度的分布成为正态分布或接近于正态分布的分布，不易局部残留高应力，因此即使长期反复暴露于等离子体，也能够降低膜3剥离的可能性。特别是，膜3的厚度的偏度可以为0以上且1以下。

在此，偏度是指表示分布相对于正态分布偏离多少、即表示分布的左右对称性的指标(统计量)，在偏度Sk＞0的情况下，分布的尾部朝向右侧，在偏度Sk＝0的情况下，分布呈左右对称，在偏度Sk＜0的情况下，分布的尾部朝向左侧。

厚度的偏度使用Excel(注册商标，Microsoft Corporation，微软公司)所具备的函数SKEW求出即可。

关于测定，更具体而言，使用分光干涉仪，将折射率设为1.92进行测定。对于作为对象的观察区域，例如横向和纵向的长度均为50mm的范围的区域，以没有偏向的方式测定至少20处以上。

厚度的变异系数为0.04以下的本发明的等离子体处理装置用构件1中，膜3的表面的粗糙度曲线的最大高度Rz为6μm以下。在此，膜3的表面的粗糙度曲线的最大高度Rz可以依据JIS B0601-2001，使用激光显微镜(株式会社KEYENCE制，超深度彩色3D形状测定显微镜(VK-9500或其后续机型))进行测定。作为测定条件，倍率为1000倍(目镜：20倍，物镜：50倍)，测定模式为彩色超深度，高度方向的测定分辨率(间距)为0.05μm，光学变焦为1.0倍，增益为953，ND滤镜为0，测定范围为278μm×210μm，截止值λs为2.5μm，截止值λc为0.08mm。在计算数值时，使n数为5以上，将所得到的值的平均值作为膜3的表面的粗糙度曲线的最大高度Rz。

本发明的等离子体处理装置用构件1中的膜3的厚度为5μm以上且200μm以下。膜3的显微维氏硬度Hmv为7.5GPa以上。显微维氏硬度Hmv的测定方法依据JIS R 1610(2003)进行。测定使用MATSUZAWA制自动微小硬度试验系统AMT-X7FS，以试验载荷0.4903N(50gf)、保持力15秒进行。优选使用在进行了镜面加工的基材2的上表面2a设置有膜3的样品。

在膜3中，特别是如果厚度的变异系数为0.025以下，则在相同平均厚度下等离子体处理装置用构件1的寿命延长，因此具有高的效费比。

并且，膜3可以是：暴露于等离子体的表面的算术平均粗糙度Ra为0.01μm以上且0.1μm以下，具有多个气孔，从相邻的气孔彼此的重心间距离的平均值减去气孔的等效圆直径的平均值而得到的值A为28μm以上且48μm以下。

值A为28μm以上且48μm以下说明气孔的数量少、气孔小、气孔分散存在。因此，满足上述构成的等离子体处理装置用构件1从气孔的内部产生的粉粒的个数少。另外，即使产生以气孔为起点的微裂纹，微裂纹也以微裂纹的伸展能够被附近的气孔遮挡的程度分散存在，因此伴随着微裂纹的伸展而产生的粉粒的个数少。

算术平均粗糙度Ra依据JIS B 0601-2013进行测定即可。具体而言，使用株式会社小坂研究所制表面粗糙度测定机(Surfcorder)SE500，将触针的半径设为5μm，将测定长度设为2.5mm，将截止值设为0.8mm即可。

在本发明的等离子体处理装置用构件1中，膜3中的多个气孔的面积占有率可以为1.5面积％以上且6面积％以下。在气孔的面积占有率为1.5面积％以上且6面积％以下时，即使在暴露于等离子体的表面(包括暴露于等离子体使膜的厚度减少而新露出的面)产生微裂纹，微裂纹的伸展也能够被气孔遮挡，因此微裂纹所伴生的粉粒的个数少。由于暴露于等离子体的表面的气孔的面积率低，所以从气孔的内部产生的粉粒的个数进一步减少。

在本发明的等离子体处理装置用构件1中，膜3中的气孔的球化率的平均值可以为60％以上。在气孔的球化率为该范围时，残留应力难以蓄积于气孔的周边部，因此在暴露于等离子体时，不易从气孔的周边部产生粉粒。

在此，对于气孔的球化率而言，转用了石墨面积法中规定的比率，由以下的数学式(1)规定。

气孔的球化率(％)＝(气孔的实际面积)/(气孔的最小外接圆的面积)×100…(1)

特别是，气孔的球化率的平均值可以为62％以上。

气孔彼此的重心间距离的平均值、气孔的等效圆直径的平均值、面积占有率和球化率可以通过以下的方法求出。

首先，使用数字显微镜以100倍的倍率观察膜3的表面，例如，将用CCD照相机拍摄面积为7.68mm²(横向的长度为3.2mm，纵向的长度为2.4mm)的范围而得到的观察图像作为对象，使用图像分析软件“A像君(ver2.52)”(注册商标，Asahi Kasei Engineering株式会社制，需要说明的是，以后记载为图像分析软件“A像君”时，表示Asahi Kasei Engineering株式会社制的图像分析软件。)，通过分散度测量的重心间距离法这样的方法求出气孔的重心间距离的平均值。

使用与上述观察图像相同的观察图像，通过利用图像解析软件“A像君”的粒子解析这样的方法进行解析，由此能够求出气孔的等效圆直径的平均值、面积占有率和球化率。

氧化钇的晶粒的平均粒径可以为0.01μm～2.5μm。如果平均粒径为0.01μm以上，则每单位面积的晶界三相点减少，即使在等离子体处理装置内施加高电压，以晶界三相点为起点的碎裂(chipping)也减少，因此难以发生异常放电。另一方面，如果平均粒径为0.01μm以上，平均粒径为2.5μm以下，则膜3的断裂韧性变高，即使在暴露于等离子体的膜3的表面存在缺陷，也能够抑制微裂纹从该缺陷起始的产生、伸展。

氧化钇的晶粒的平均粒径可以使用通过EBSD(Electron Back ScatteredDiffraction Pattern：电子背散射衍射)法得到的带对比度图来求出。具体而言，将膜3的表面作为观察对象，得到倍率为10000倍、横向的长度为12μm、纵向的长度为9μm的带对比度图。以该带对比度图上的任意点为中心，放射状地引出6条相同长度的例如6μm的直线，将该6条直线的长度的合计除以存在于这些直线上的结晶个数的合计，由此可以求出平均粒径。

特别是，氧化钇的晶粒的平均粒径可以为0.07μm～2μm。

根据使用阴极发光法的测定，氧化钇的第一峰可以位于可见光区域内。

图8是表示使用阴极发光法测定的、本发明的等离子体处理装置用构件的膜和组成式为化学计量比(Y₂O₃)的氧化钇陶瓷(烧结体)各自的发光光谱的图表。

根据图8，烧结体的第一峰位于紫外光区域内，与此相对，膜的第一峰位于可见光区域内。第一峰均为氧化钇的强度最高的峰。这样，作为膜的主成分的氧化钇的第一峰位于比作为烧结体的主成分的氧化钇的第一峰更靠高波长侧的位置，这表示氧化钇的组成式为非化学计量比，例如Y₂O_3-x(0＜x≤1)。

如果氧化钇的第一峰位于可见光区域内，则如上述组成式所示，产生氧缺陷，电子容易在该氧缺陷中移动，因此除去静电的效果提高。

特别是，氧化钇的第一峰可以位于400nm～600nm。

接下来，对本发明的等离子体处理装置用构件1的制造方法进行说明。首先，关于基材2的制造方法，对基材2由氧化铝陶瓷形成的情况进行说明。

准备平均粒径为0.4～0.6μm的氧化铝(Al₂O₃)A粉末和平均粒径为1.2～1.8μm左右的氧化铝B粉末。准备氧化硅(SiO₂)粉末作为Si源，准备碳酸钙(CaCO₃)粉末作为Ca源。对于氧化硅粉末，准备平均粒径为0.5μm以下的微粉。为了得到包含Mg的氧化铝陶瓷，使用氢氧化镁粉末。需要说明的是，在以下的记载中，将除了氧化铝A粉末和氧化铝B粉末以外的粉末统称为第一副成分粉末。

然后，分别称量规定量的第一副成分粉末。接下来，称量氧化铝A粉末和氧化铝B粉末，以使得质量比率为40：60～60：40，并且以使得所得到的氧化铝陶瓷的构成成分100质量％中的、将Al换算成Al₂O₃的含量成为99.4质量％以上的方式，制成氧化铝调合粉末。对于第一副成分粉末，优选首先掌握氧化铝调合粉末中的Na量，将制成氧化铝陶瓷时的Na量换算成Na₂O，以该换算值与将构成第一副成分粉末的成分(在该例中为Si、Ca等)换算成氧化物的值之比成为1.1以下的方式进行称量。

然后，相对于氧化铝调合粉末、第一副成分粉末、氧化铝调合粉末和第一副成分粉末的合计100质量份，将1～1.5质量份的PVA(聚乙烯醇)等粘结剂、100质量份的溶剂、0.1～0.55质量份的分散剂加入到搅拌装置中进行混合·搅拌而得到浆料。

然后，将浆料喷雾造粒而得到颗粒后，利用粉末压制成形装置、等静压成形装置等将该颗粒成形为规定形状，根据需要实施切削加工而得到基板状的成形体。

接下来，可以将烧成温度设为1500以上且1700以下、将保持时间设为4小时以上且6小时以下而进行烧成后，使用平均粒径为1μm以上且5μm以下的金刚石磨粒和由锡形成的研磨盘对形成膜3的一侧的表面进行研磨，由此得到基材。

接下来，使用图7对膜3的形成方法进行说明。图7是表示溅射装置20的示意图，溅射装置20具备腔室15、与腔室15内相连的气体供给源13、位于腔室15内的阳极14和阴极12、以及与阴极12侧连接的靶11。

作为膜3的形成方法，将利用上述方法得到的基材2设置于腔室15内的阳极14侧。在腔室15内的相反侧，将纯度为4N以上的金属钇的靶11设置于阴极12侧。在该状态下，通过排气泵使腔室15内成为减压状态，从气体供给源13供给氩和氧作为气体G。

在此，通过控制氩的分压，能够提高在氧化钇的晶格面偏离{111}方向的偏离角度为±10°以内或±5°以内的范围内取向的氧化钇的晶粒的面积率。为了使在氧化钇的晶格面偏离{111}方向的偏离角度为±10°以内的范围内取向的氧化钇的晶粒的面积率为45％以上，将氩的分压设为1.4Pa以下。为了使在氧化钇的晶格面偏离{111}方向的偏离角度为±5°以内的范围内取向的氧化钇的晶粒的面积率为20％以上，将氩的分压设为0.005Pa以上且1.2Pa以下。

然后，利用电源在阳极14与阴极12之间施加电场，产生等离子体P并进行溅射，从而在基材2的表面形成金属钇膜。1次形成中的厚度为亚nm。接下来，进行金属钇膜的氧化工序。然后，通过以膜3的厚度的合计成为10μm以上且200μm以下的方式交替地进行金属钇膜的形成和氧化工序而进行层叠，能够得到本发明的等离子体处理装置用构件1，该等离子体处理装置用构件1具备：包含作为第一元素的铝的基材2、位于基材2上的以氧化钇为主成分的膜3、以及介于基材2与膜3之间且包含第一元素、钇和氧的非晶部4。

为了得到非晶部4中以质量比率计钇的含量最多的等离子体处理装置用构件1，缩短初次氧化工序的时间，例如设为1小时以下即可。

为了得到非晶部4为层状、且非晶部4的厚度为膜的厚度的0.0001倍以上且0.0008倍以下的等离子体处理装置用构件1，将初次氧化工序的时间设为30分钟以下即可。

为了得到非晶部4为层状、非晶4部的厚度为1nm以上且9nm以下的等离子体处理装置用构件1，将初次氧化工序的时间设为3分钟以下即可。

为了得到氧化钇的晶粒的平均粒径为0.01μm～2.5μm的等离子体处理装置用构件1，只要以膜的厚度成为5μm以上且500μm以下的方式调整形成金属钇膜的工序和金属钇膜的氧化工序即可。

为了得到使用阴极发光法测定的氧化钇的第1峰位于可见光区域内的等离子体处理装置用构件1，将氧化工序中使用的氧的压力设为例如0.5Pa～5Pa即可。

从电源投入的电力可以是高频电力和直流电力中的任一种。

通过上述制造方法得到的本发明的等离子体处理装置用构件1能够使从气孔的内部产生的粉粒和伴随微裂纹的伸展而产生的粉粒的个数均减少。

本发明的等离子体处理装置用构件1例如在溅射装置20那样的等离子体处理装置中，能够适用于透过用于产生等离子体的高频波的高频波透过用窗构件、用于分配等离子体生成用气体的孔板(shower plate)、用于载置半导体晶片的基座(susceptor)等，能够实现耐久性和可靠性高的等离子体处理装置。

本发明能够在不脱离其精神或主要特征的情况下以其他各种方式实施。因此，前述的实施方式在所有方面只不过是例示，本发明的范围是权利要求书所示的范围，不受说明书正文的任何限制。并且，属于权利要求书的变形、变更全部在本发明的范围内。例如，由本发明的实施方式的组合产生的发明也在本发明的范围内。

附图标记说明

1：等离子体处理装置用构件

2：基材

3：膜

4：非晶部

20：溅射装置