特許 6808503 部材接合方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6808503

(24)【登録日】2020年12月11日

(45)【発行日】2021年1月6日

(54)【発明の名称】部材接合方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 20/20 20060101AFI20201221BHJP

   C23C 4/067 20160101ALI20201221BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20201221BHJP

   B23K 20/00 20060101ALI20201221BHJP

   C22C 21/00 20060101ALI20201221BHJP

   B23K 35/28 20060101ALI20201221BHJP

【ＦＩ】

   B23K20/20

   C23C4/067

   H01L21/302 101G

   B23K20/00 340

   C22C21/00 D

   B23K35/28 310A

【請求項の数】15

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-5291(P2017-5291)

(22)【出願日】2017年1月16日

(65)【公開番号】特開2017-140651(P2017-140651A)

(43)【公開日】2017年8月17日

【審査請求日】2019年11月26日

(31)【優先権主張番号】特願2016-20436(P2016-20436)

(32)【優先日】2016年2月5日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000231464

【氏名又は名称】株式会社アルバック

(74)【代理人】

【識別番号】100104215

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100196575

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 満

(74)【代理人】

【識別番号】100168181

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 哲平

(74)【代理人】

【識別番号】100144211

【弁理士】

【氏名又は名称】日比野 幸信

(72)【発明者】

【氏名】中村 亮太

(72)【発明者】

【氏名】森田 正

(72)【発明者】

【氏名】虫明 克彦

(72)【発明者】

【氏名】高橋 一寿

【審査官】 正木 裕也

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００９／１３３８３９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−１４４１８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２０／２０

Ｂ２３Ｋ ２０／００

Ｂ２３Ｋ ３５／２８

Ｃ２２Ｃ ２１／００

Ｃ２３Ｃ ４／０６７

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一の金属又は金属化合物からなる第一の被接合部材と、第二の金属又は金属化合物からなる第二の被接合部材とを接合して一体化する方法であって、
前記第一の被接合部材と前記第二の被接合部材の接合面の少なくともいずれかに、水崩壊性のアルミニウム合金からなる接合膜を溶射によって形成する溶射工程と、
前記第一の被接合部材と前記第二の被接合部材とを、前記接合膜を挟んだ状態で互いに接近する方向に加圧しながら加熱して圧着する加圧圧着工程とを有する部材接合方法。

【請求項2】

前記水崩壊性のアルミニウム合金は、アルミニウム１００重量％に対し、インジウムを０．１重量％以上２０重量％以下含有する請求項１記載の部材接合方法。

【請求項3】

前記水崩壊性のアルミニウム合金は、アルミニウム１００重量％に対し、ビスマスを０．１重量％以上２０重量％以下含有する請求項１又は２のいずれか１項記載の部材接合方法。

【請求項4】

前記水崩壊性のアルミニウム合金は、更にシリコンを０．０４重量％以上８重量％以下含有する請求項２又は３のいずれか１項記載の部材接合方法。

【請求項5】

前記水崩壊性のアルミニウム合金は、更にチタンを０．１３重量％以上４重量％以下含有する請求項２乃至４のいずれか１項記載の部材接合方法。

【請求項6】

前記溶射工程において、前記インジウムを、前記水崩壊性のアルミニウム合金のアルミニウム結晶粒中に粒径１０ｎｍ以下の粒子が分散されるように溶射する請求項２記載の部材接合方法。

【請求項7】

前記溶射工程において、前記ビスマスを、前記水崩壊性のアルミニウム合金のアルミニウム結晶粒中に粒径１０ｎｍ以下の粒子が分散されるように溶射する請求項３記載の部材接合方法。

【請求項8】

前記水崩壊性のアルミニウム合金は、アルミニウム１００重量％に対し、インジウムを２．０重量％以上３．５重量％以下含有する請求項１記載の部材接合方法。

【請求項9】

前記水崩壊性のアルミニウム合金は、更にシリコンを０．２重量％以上０．５重量％以下含有する請求項８記載の部材接合方法。

【請求項10】

前記水崩壊性のアルミニウム合金は、更にチタンを０．１３重量％以上０．２５重量％以下含有する請求項８又は９のいずれか１項記載の部材接合方法。

【請求項11】

前記水崩壊性のアルミニウム合金は、アルミニウム１００重量％に対し、ビスマスを０．２重量％以上２重量％以下含有する請求項１記載の部材接合方法。

【請求項12】

前記水崩壊性のアルミニウム合金は、更にシリコンを１．５重量％以上８重量％以下含有する請求項１１記載の部材接合方法。

【請求項13】

前記水崩壊性のアルミニウム合金は、更にチタンを０．２重量％以上４重量％以下含有する請求項１１又は１２のいずれか１項記載の部材接合方法。

【請求項14】

前記水崩壊性のアルミニウム合金は、更にセリウムを０．２重量％以上２重量％以下含有する請求項１１乃至１３のいずれか１項記載の部材接合方法。

【請求項15】

前記水崩壊性のアルミニウム合金は、更にマグネシウムを０．２重量％以上２重量％以下含有する請求項１１乃至１４のいずれか１項記載の部材接合方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属又は金属化合物からなる一対の被接合部材を、容易に剥離可能な状態で接合する技術に関し、例えば真空槽内に配置される部材を接合する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

例えばエッチング装置等のプラズマ処理装置の真空槽は、アルミニウム等の金属で形成されているが、プラズマプロセス中に真空槽内の表面部分はプラズマに晒される。このため、真空槽内のプラズマに晒される面は耐プラズマ性のシールド部材で被覆され、プラズマにより真空槽の表面部分が削れてパーティクルが発生することを抑制している。

【0003】

このような耐プラズマ性のシールド部材としては、酸化イットリウムの溶射皮膜を設けたものが使用されているが、真空槽内にＣＦ系の処理ガスを供給すると、酸化イットリウムがＣＦ系のガスと反応し、酸化イットリウムの溶射皮膜が消耗してしまうという課題がある。

【0004】

このような課題に対しては、シールド部材として、バルクの酸化イットリウムの部材を使用することが考えられるが、シールド部材を固定する固定部材がプラズマに晒されないようにシールド部材を裏面だけで固定することは困難であった。
さらに、これらのシールド部材は、母材を傷付けずに取り外し可能なように取り付けることが求められる。

【0005】

このように真空装置や化学処理装置では、内部環境に対して不要な部分が露出しないように、母材に対して裏面だけで特定の部材を固定し、かつメンテナンスや部材の交換時に、母材を傷付けずに、容易に特定の部材を取り外す方法が求められている。

【0006】

このような部材としては、例えば、耐食部材、非反応性部材、汚染防止部材、触媒部材、消耗部材などがあげられる。
さらに、母材と電気的に接続された状態で密着し、かつ、取り外し並びに取り付けが容易な電極部材の固定方法が求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００５−２５６０６３号公報

【特許文献2】国際公開２０１２−０２６３４９号公報

【特許文献3】特開２０１３−１４０９５０号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、このような従来の技術の課題を考慮してなされたもので、その目的とするところは、例えば真空槽内において使用される部材と他の部材を簡素な工程で接合及び剥離することができ、また、このような部材の再利用を容易で且つ安価に行うことができる部材の接合技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するためになされた本発明は、第一の金属又は金属化合物からなる第一の被接合部材と、第二の金属又は金属化合物からなる第二の被接合部材とを接合して一体化する方法であって、前記第一の被接合部材と前記第二の被接合部材の接合面の少なくともいずれかに、水崩壊性のアルミニウム合金からなる接合膜を溶射によって形成する溶射工程と、前記第一の被接合部材と前記第二の被接合部材とを、前記接合膜を挟んだ状態で互いに接近する方向に加圧しながら加熱して圧着する加圧圧着工程とを有する部材接合方法である。
本発明の場合、前記水崩壊性のアルミニウム合金は、アルミニウム１００重量％に対し、インジウムを０．１重量％以上２０重量％以下含有することもできる。
本発明の場合、前記水崩壊性のアルミニウム合金は、アルミニウム１００重量％に対し、ビスマスを０．１重量％以上２０重量％以下含有することもできる。
本発明の場合、前記水崩壊性のアルミニウム合金は、更にシリコンを０．０４重量％以上８重量％以下含有することもできる。
本発明の場合、前記水崩壊性のアルミニウム合金は、更にチタンを０．１３重量％以上４重量％以下含有することもできる。
本発明の場合、前記溶射工程において、前記インジウムを、前記水崩壊性のアルミニウム合金のアルミニウム結晶粒中に粒径１０ｎｍ以下の粒子が分散されるように溶射することもできる。
本発明の場合、前記溶射工程において、前記ビスマスを、前記水崩壊性のアルミニウム合金のアルミニウム結晶粒中に粒径１０ｎｍ以下の粒子が分散されるように溶射することもできる。
本発明の場合、前記水崩壊性のアルミニウム合金は、アルミニウム１００重量％に対し、インジウムを２．０重量％以上３．５重量％以下含有することもできる。
本発明の場合、前記水崩壊性のアルミニウム合金は、更にシリコンを０．２重量％以上０．５重量％以下含有することもできる。
本発明の場合、前記水崩壊性のアルミニウム合金は、更にチタンを０．１３重量％以上０．２５重量％以下含有することもできる。
本発明の場合、前記水崩壊性のアルミニウム合金は、アルミニウム１００重量％に対し、ビスマスを０．２重量％以上２重量％以下含有することもできる。
本発明の場合、前記水崩壊性のアルミニウム合金は、更にシリコンを１．５重量％以上８重量％以下含有することもできる。
本発明の場合、前記水崩壊性のアルミニウム合金は、更にチタンを０．２重量％以上４重量％以下含有することもできる。
本発明の場合、前記水崩壊性のアルミニウム合金は、更にセリウムを０．２重量％以上２重量％以下含有することもできる。
本発明の場合、前記水崩壊性のアルミニウム合金は、更にマグネシウムを０．２重量％以上２重量％以下含有することもできる。

【発明の効果】

【0010】

本発明においては、第一の被接合部材と第二の被接合部材の接合面の少なくともいずれかに、水崩壊性のアルミニウム合金からなる接合膜を溶射によって形成し、これら第一の被接合部材と第二の被接合部材とを接合膜を挟んだ状態で互いに接近する方向に加圧しながら加熱して圧着することから、非常に簡素な工程で第一及び第二の被接合部材を接合することができる。

【0011】

また、第一及び第二の被接合部材を水崩壊性のアルミニウム合金からなる接合膜によって接合しているため、水を用いることによって、第一及び第二の被接合部材を損傷させることなく容易に剥離することができる。

【0012】

したがって、本発明によれば、例えば成膜装置の真空槽内に使用される防着部材等の部材に対となる部材を接合し、この対となる部材を剥離することにより、防着部材等を損傷させることなくその再利用を容易で且つ安価に行うことができる。

【0013】

また、例えばプラズマ処理装置のシールド容器のプラズマに曝される部分に耐プラズマ性の部材を接合してプラズマ処理を行い、その後、プラズマによって消耗した耐プラズマ性の部材を剥離することにより、耐プラズマ性の部材を容易に交換することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に係る部材接合方法の一例を示す流れ図

【図2】（ａ）〜（ｇ）：本発明に係る部材接合方法の一例を示す工程図

【図3】（ａ）（ｂ）：接合膜の形成方法の他の例を示す説明図

【図4】本発明を適用したプラズマ処理装置の例を示す概略構成図

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る部材接合方法の一例を示す流れ図である。
また、図２（ａ）〜（ｇ）は、本発明に係る部材接合方法の一例を示す工程図である。

【0016】

本例では、まず、接合すべき一対の被接合部材として、第一の金属又は金属化合物からなる第一の被接合部材１と、第二の金属又は金属化合物からなる第二の被接合部材２とを用意する（図２（ａ）参照）。

【0017】

本発明の場合、第一及び第二の被接合部材１、２を構成する金属材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、ステンレス（例えばＪＩＳに規定されているＳＵＳ３０４、ＳＳ４００等）、アルミニウム−マグネシウム系合金（例えばＪＩＳに規定されているＡ５０５２等）、アルミニウム−マグネシウム−シリコン系合金（例えばＪＩＳに規定されているＡ６０６１等）等があげられる。
この場合、第一及び第二の被接合部材１、２を構成する金属材料は、同一であっても異なっていてもよい。

【0018】

一方、第一及び第二の被接合部材１、２を構成する金属化合物材料としては、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、石英（ＳｉＯ₂）、酸化イットリウム（III）（Ｙ₂Ｏ₃）、Ｙ₂Ｏ₃−ＺｒＯ₂固溶体、Ｙ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃固溶体、Ｙ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃−ＺｒＯ₂固溶体、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ：Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂）、フッ化イットリウム（III）等があげられる。
この場合、第一及び第二の被接合部材１、２を構成する金属化合物材料は、同一であっても異なっていてもよい。

【0019】

なお、第一及び第二の被接合部材１、２の形状は特に限定されず、例えば図２（ａ）に示すように、それぞれ平滑な接合面１ａ、２ａを有する種々の部材を用いることができる。

【0020】

本例では、最初の工程として、図１のプロセスＰ１に示す溶射工程を行う。
この場合、上述した第一の被接合部材１と第二の被接合部材２の接合面１ａ、２ａの少なくともいずれかに、水崩壊性のアルミニウム合金からなる接合膜を溶射によって形成する。なお、本発明では、粉末の水崩壊性のアルミニウム合金や、線状の水崩壊性のアルミニウム合金を溶射する溶射装置、コールドスプレー装置を用いてもよい。

【0021】

ここでは、例えば図２（ｂ）に示すように、支持台１０上に配置した例えば第一の被接合部材１の接合面１ａの表面に対し、支持台１０に対して相対移動可能な溶射装置１１から、水崩壊性のアルミニウム合金の溶融微粒子１２を噴出し、図２（ｃ）に示すように、第一の被接合部材１の接合面１ａ上に溶射膜からなる接合膜３を形成する。
本発明の場合、水崩壊性のアルミニウム合金としては、アルミニウムに、インジウム（Ｉｎ）を含有するものを好適に用いることができる。

【0022】

アルミニウムにインジウムを含有するアルミニウム合金から得られた溶射膜は、水分の存在する雰囲気中で溶解するようになる。すなわち、溶射膜からなる接合膜が水崩壊性を発現するようになる。

【0023】

本発明の場合、アルミニウム合金中におけるインジウムの含有量については特に限定されることはないが、アルミニウム１００重量％に対し、インジウムを０．１重量％以上２０重量％以下含有させることが好ましい。

【0024】

この場合、アルミニウム１００重量％に対するインジウムの含有量が０．１重量％より小さいと、溶射膜からなる接合膜と水との反応性が低下する傾向があり、他方、アルミニウムに対するインジウムの含有量が２０重量％を超えると、反応性が高過ぎて大気中の水分によって崩壊し、また溶射材料を形成することが困難になる傾向がある。

【0025】

また、本発明の場合、水崩壊性のアルミニウム合金としては、アルミニウムに、ビスマス（Ｂｉ）を含有するものを好適に用いることができる。
アルミニウムにビスマスを含有するアルミニウムから得られた溶射膜は、上述したインジウムの場合と同様、水分の存在する雰囲気中で溶解するようになり、溶射膜からなる接合膜が水崩壊性を発現するようになる。

【0026】

本発明の場合、アルミニウム合金中におけるビスマスの含有量については特に限定されることはないが、上述したインジウムの場合と同様、アルミニウム１００重量％に対し、ビスマスを０．１重量％以上２０重量％以下含有させることが好ましい。

【0027】

この場合、アルミニウム１００重量％に対するビスマスの含有量が０．１重量％より小さいと、溶射膜からなる接合膜と水との反応性が低下する傾向があり、他方、アルミニウムに対するビスマスの含有量が２０重量％を超えると、反応性が高過ぎて大気中の水分によって崩壊し、また溶射材料を形成することが困難になる傾向がある。

【0028】

なお、本発明では、水崩壊性のアルミニウム合金として、アルミニウムに、インジウムとビスマスの両方を含有するものを用いることもできる。
すなわち、本発明に用いる水崩壊性のアルミニウム合金は、少なくともインジウム又はビスマスのいずれかを含有するものであればよい。

【0029】

アルミニウムに、インジウムとビスマスの両方を含有させた場合、アルミニウム合金中におけるインジウム及びビスマスの含有量については特に限定されることはないが、アルミニウム１００重量％に対し、インジウム及びビスマスを０．１重量％以上２０重量％以下含有させることが好ましい。

【0030】

この場合、アルミニウム１００重量％に対するインジウム及びビスマスの含有量が０．１重量％より小さいと、溶射膜からなる接合膜と水との反応性が低下する傾向があり、他方、アルミニウムに対するインジウム及びビスマスの含有量が２０重量％を超えると、反応性が高過ぎて大気中の水分によって崩壊し、また溶射材料を形成することが困難になる傾向がある。

【0031】

本発明の場合、特に限定されることはないが、溶射膜からなる接合膜と水との反応性を向上させる観点からは、溶射工程において、インジウム、ビスマスを、上述した水崩壊性のアルミニウム合金のアルミニウム結晶粒中に粒径１０ｎｍ以下の粒子が分散されるように溶射することが好ましい。

【0032】

なお、粒径１０ｎｍより大きいインジウム、ビスマスの粒子が存在していたり、インジウム、ビスマスの粒子の一部が粒界に存在している場合であっても、アルミニウム結晶粒中に、粒径１０ｎｍ以下のインジウム、ビスマスの粒子が分散していれば、水崩壊性は発現する。

【0033】

一方、本発明の場合、上述した水崩壊性のアルミニウム合金には、更にシリコンを含有させることもできる。
この場合、水崩壊性のアルミニウム合金中のシリコンの含有量については特に限定されることはないが、アルミニウム１００重量％に対し、シリコンを０．０４重量％以上８重量％以下含有させることが好ましい。

【0034】

アルミニウム１００重量％に対するシリコンの含有量が０．０４重量％より小さいと、溶射膜と水との反応性の制御効果が低下する傾向があり、他方、アルミニウムに対するシリコンの含有量が８重量％を超えると、溶射膜と水との反応性が低下する傾向がある。

【0035】

なお、溶射膜の水崩壊性を制御する必要がない場合や、高温の水を用いて溶射膜を崩壊させる等の場合は、アルミニウム合金に含有させるシリコンの含有量は上述した範囲外とすることができる。

【0036】

本発明の場合、水崩壊性のアルミニウム合金には、更にチタンを含有させることもできる。
この場合、水崩壊性のアルミニウム合金中のチタンの含有量については特に限定されることはないが、アルミニウム１００重量％に対し、０．１３重量％以上４重量％以下含有させることが好ましい。

【0037】

アルミニウム１００重量％に対するチタンの含有量が０．１３重量％より小さいと、アルミニウム中の不純物の影響を受け、加圧加熱工程を経た後の溶射膜の溶解性が低下する傾向があり、他方、４重量％を超えると、アルミニウム合金中におけるチタンの偏析が大きくなる傾向があり、このような材料を用いて溶射する場合に、溶射状態や得られた溶射膜の見た目の状態が悪化する要因となる。

【0038】

本発明に用いる水崩壊性のアルミニウム合金である、アルミニウムにインジウムを含有する合金の一例としては、例えば、Ａｌ−Ｉｎ−Ｓｉ−Ｔｉがあげられる。
このＡｌ−Ｉｎ−Ｓｉ−Ｔｉからなる合金は、Ａｌ１００重量％に対し、２．０重量％以上３．５重量％以下、好ましくは２．５重量％以上３．０重量％以下のＩｎ、０．２重量％以上０．５重量％以下のＳｉ、及び０．１３重量％以上０．２５重量％以下、好ましくは０．１５重量％以上０．２５重量％以下、さらに好ましくは０．１７重量％以上０．２３重量％以下のＴｉを含有するものを好適に用いることができる。

【0039】

ここで、Ｉｎの含有量が２重量％未満であるとＡｌ合金からなる溶射膜（以下、「Ａｌ合金溶射膜」という。）と水との反応性が低下する傾向があり、３．５重量％を超えるとＡｌ合金溶射膜と水との反応性が非常に高くなる傾向があり、Ａｌ合金溶射膜の取り扱いが難しくなる場合があるとともに、Ｉｎ量の増加に伴いコストが大となる。また、Ｓｉが０．２重量％未満であるとＡｌ合金溶射膜と水との反応性の制御効果が低下する傾向があり、０．５重量％を超えるとＡｌ合金溶射膜と水との反応性が低下し始める傾向があり、さらにＳｉが０．６重量％を超えるとＡｌ合金溶射膜と水との反応性そのものが低下する傾向がある。

【0040】

一方、Ｔｉが０．１３重量％未満であると、Ａｌ中の不純物の影響を受け、熱履歴を経た後のＡｌ合金溶射膜の溶解性が低下する傾向があり、０．２５重量％を超えると、Ａｌ合金におけるＴｉの偏析が大きくなる傾向があり、この材料を用いて溶射する場合に、溶射状態や得られたＡｌ合金溶射膜の見た目の状態が悪化する要因となる。Ｔｉ添加量に関しては、Ｓｉ添加量やＣｕ等の不純物濃度を考慮すると、０．１５重量％以上が好ましく、０．１７重量％以上がさらに好ましく、また、Ｔｉの偏析を考慮すると０．２３重量％以下が好ましい。

【0041】

また、本発明に用いる水崩壊性のアルミニウム合金である、アルミニウムにビスマスを含有する合金の一例としては、例えば、Ａｌ−Ｂｉ−Ｓｉ−Ｔｉ−Ｃｅ−Ｍｇがあげられる。
このＡｌ−Ｂｉ−Ｓｉ−Ｔｉ−Ｃｅ−Ｍｇからなる合金は、Ａｌ１００重量％に対し、０．２重量％以上２重量％以下、好ましくは０．５重量％以上１．５重量％以下のＢｉ、１．５重量％以上８重量％以下、好ましくは３重量％以上５重量％以下のＳｉ、０．２重量％以上４重量％以下、好ましくは１重量％以上２重量％以下のＴｉ、０．２重量％以上２重量％以下、好ましくは０．２重量％以上０．５重量％以下のＣｅ、及び０．２重量％以上２重量％以下、好ましくは０．５重量％以上２重量％以下のＭｇを含有するものを好適に用いることができる。

【0042】

ここで、Ｂｉの含有量が０．２重量％未満であると水との反応性が低下する傾向があり、０．２重量％以上０．５重量％未満であれば若干水との反応性が低い傾向はあるが、０．５重量％以上であれば水との反応性は満足される傾向があり、２重量％を超えると水との反応性が高くなる傾向がある。

【0043】

Ｓｉが１．５重量％未満であると水との反応性の制御効果が低下する傾向があり、５重量％を超えると、溶融材料をインゴットからワイヤーに加工する場合、インゴットからの伸線が難しくなる傾向があり、そして８重量％を超えるとワイヤーまで加工することはできない傾向がある。

【0044】

Ｔｉが０．２重量％未満であると、固着工程などに熱履歴を経た場合において、Ａｌ合金溶射膜の溶解性が低下する傾向があり、Ｔｉ添加量が高いほど熱履歴を経た後のＡｌ合金溶射膜の溶解性は向上する傾向があるが、溶融材料をインゴットからワイヤーに加工する場合に、Ｔｉの含有量が４重量％程度より大きくなるに従いインゴットからの伸線が困難になる傾向がある。

【0045】

Ｃｅが未添加であると、熱履歴を経た後のＡｌ合金溶射膜の溶解性が劣る傾向があり、０．５重量％を超えると格別の溶解性の向上は得られなくなる。Ｍｇが未添加であると、熱処理を経た後のＡｌ合金溶射膜は安定性が低く、大気中の水分と反応し、粉化現象が発生する。Ｍｇの添加量が０．２重量％未満であると、熱処理後の表面に若干の粉化現象が観察されるが、０．５重量％以上では粉化現象は発生しない。溶融材料をインゴットに加工する場合に、２重量％程度より大きくなるに従いインゴットからの伸線が困難になる傾向がある。

【0046】

なお、上述した各添加物の添加量は、接合される部材の材質、接合される部材に要求される水崩壊性のしやすさ、固着工程における加熱の条件、溶解条件（水の温度）などにより決定することができ、上述した組成に限定されるものではない。

【0047】

次に、上述した溶射工程Ｐ１に続き、図１のプロセスＰ２に示すように、溶射膜からなる接合膜３の表面３ａを研磨する研磨工程を行う。
すなわち、一般に溶射によって形成された膜は、溶融した微粒子の噴射によって形成されるものであるから、その表面には凹凸が存在する。

【0048】

そこで、このような溶射膜からなる接合膜３の表面３ａを平滑にするため、その表面３ａの研磨を行うものである。
この場合、接合膜３の表面３ａを研磨する手段としては、例えば研磨紙を有する手段のほか、ラップ研磨、電解研磨、化学研磨、機械加工による手段を用いるとよい。
このような研磨工程Ｐ２により、図２（ｄ）に示すように、第一の被接合部材１の接合面１ａ上に、表面３ａが平滑化された接合膜３を形成することができる。

【0049】

なお、本発明は、上記第一の被接合部材１の接合面１ａ上に接合膜３を形成する場合のみならず、上述した方法と同一の方法により、第二の被接合部材２の接合面２ａ上に接合膜３を形成する場合（図３（ａ）参照）を含む。

【0050】

すなわち、第二の被接合部材２が溶射膜（接合膜３）と固着し難い材料からなる場合、固着し難い第二の被接合部材２側に溶射膜（接合膜３）を形成することで、第一及び第二の被接合部材１、２を固着することが可能になる場合がある。

【0051】

なお、第一及び第二の被接合部材１、２のうち一方のみに溶射膜（接合膜３）を形成する場合には、溶射膜（接合膜３）を形成しない方の被接合部材の表面を研磨して平滑化することが好ましい。

【0052】

また、溶射膜（接合膜３）と固着される相手方の被接合部材の接合面に、メッキ法やスパッタリング法により固着され易い材料の薄膜を形成することで、第一及び第二の被接合部材１、２を固着することが可能になる場合がある。

【0053】

さらに、本発明は、第一及び第二の被接合部材１、２の両方の接合面１ａ、２ａ上にそれぞれ接合膜３を形成する場合（図３（ｂ）参照）も含む。
すなわち、第一及び第二の被接合部材１、２が共に溶射膜（接合膜３）と固着し難い材料からなる場合は、第一及び第二の被接合部材１、２の両方に溶射膜（接合膜３）を形成し貼合わせることで、これらを固着することができる。

【0054】

本例では、さらに、図２（ｅ）に示すように、第二の被接合部材２の接合面２ａを接合膜３の表面３ａに接触させて第二の被接合部材２を接合膜３上に配置し、図１のプロセスＰ３に示す加熱圧着工程を行う。

【0055】

この場合、図２（ｆ）に示すように、接合膜３を挟んだ状態の第一及び第二の被接合部材１、２を、例えば一対の押圧部材１２、１３を有する加圧治具１４に装着した状態で加熱炉４内に配置し、この加圧治具１４によって第一及び第二の被接合部材１、２を接合膜３を挟んで互いに接近する方向に加圧しながら、加熱炉４内のヒーター４ａによって大気中で所定時間（例えば１〜数時間程度）加熱する。
なお、加熱温度は、第一及び第二の被接合部材１、２並びに接合膜３の材料によって異なるが、概ね２００℃〜４００℃である。

【0056】

また、溶射の方式は、溶線式のフレーム溶射である。
さらに、接合方法としては、ＨＩＰ（熱間等方圧加圧法）、ホットプレス法など一般的な加熱・圧着方法を使用することができる。
このような加熱圧着工程により、第一及び第二の被接合部材１、２が接合膜３によって固着される。

【0057】

本発明の場合、加熱圧着工程中の加熱により、アルミニウム粒子中に分散した微小な（例えば粒径１０ｎｍ以下の）インジウム、ビスマスの粒子の少なくとも一部、並びに、アルミニウム粒子の粒界等に存在するインジウム、ビスマスが第一及び第二の被接合部材１、２の接合面に析出して接合に寄与すると考えられる。ただし、アルミニウム結晶粒中にインジウム、ビスマスが分散する構造が維持されることで、水崩壊性は維持される。

【0058】

そして、固着してから所定時間経過後、上述した加圧治具１４に装着された第一及び第二の被接合部材１、２を加熱炉４から取り出して加圧冶具１４から取り外すことにより、図２（ｇ）に示すように、第一及び第二の被接合部材１、２が接合膜３によって接合された部材接合体５が得られる。

【0059】

この部材接合体５を分離する場合には、水の中に部材接合体５を配置する。なお、水には、湯、水蒸気等が含まれる。本発明による接合膜３は高温の水ほど溶解しやすい性質を有する。また、水蒸気等を噴霧することにより接合膜３を溶解させることもできる。

【0060】

これにより、アルミニウム合金の粒子中に分散したインジウム、ビスマスの粒子の存在により、アルミニウム合金が水と反応して溶解し、第一の被接合部材１と第二の被接合部材２とを容易に分離することができる。

【0061】

以上述べた本実施の形態によれば、第一の被接合部材１と第二の被接合部材２の接合面１ａ、２ａの少なくともいずれかに、水崩壊性のアルミニウム合金からなる接合膜３を溶射によって形成し、これら第一の被接合部材１と第二の被接合部材２とを接合膜３を挟んだ状態で互いに接近する方向に加圧しながら加熱して圧着することから、非常に簡素な工程で第一及び第二の被接合部材１、２を接合することができる。

【0062】

特に、水崩壊性のアルミニウム合金として、アルミニウムに、少なくともインジウム又はビスマスのいずれかを含有させたものを用いることにより、例えばアルミニウム−スズ系合金を拡散接合させる場合と比較して接合温度の低温化を図ることができる。

【0063】

また、このような水崩壊性のアルミニウム合金の溶射膜によって第一及び第二の被接合部材１、２を接合させることから、幅広い材料の部材を接合することができ、しかも、大気圧中において低加圧力で部材の接合を行うことができる。

【0064】

さらに、第一及び第二の被接合部材１、２を水崩壊性のアルミニウム合金からなる接合膜３によって接合しているため、水を用いることによって、第一及び第二の被接合部材１、２を損傷させることなく容易に剥離することができ、これにより部材の再利用を容易で且つ安価に行うことができる。

【0065】

図４は、本発明を適用したプラズマ処理装置の例を示す概略構成図である。
本例のプラズマ処理装置２０は、例えば図示しない真空槽内に配置されるもので、真空処理の際に発生するプラズマを遮蔽するためのシールド容器２０ａを有している。
このシールド容器２０ａは、例えばアルミニウム又はステンレス鋼等の金属からなる円筒形状の側壁２１を有し、この側壁２１の上部に絶縁体２４を介して上部電極２５が装着されている。

【0066】

上部電極２５は、シールド容器２０ａの下部に配置されたステージ３０と対向する位置に多数のガス孔を有するシャワーヘッド部２６が設けられ、図示しない整合器を介して高周波電源５０に接続されている。
また、上部電極２５のシャワーヘッド部２６には、ガス供給源５２からプラズマ生成用のガスが供給されるようになっている。

【0067】

シールド容器２０ａ内に設けられたステージ３０は、例えばアルミニウムからなるもので、絶縁性の保持部（図示せず）によってシールド容器２０ａに保持されている。また、ステージ３０の側面には、プラズマを遮蔽するためのリング状のボトムシールド３１が設けられている。

【0068】

ステージ３０は、図示しない整合器を介して高周波電源５１が接続されている。
この高周波電源５１は、バイアス用の高周波電力をステージ３０に対して印加するもので、これによりステージ３０は、下部電極として機能する。

【0069】

ステージ３０の上部には、処理対象物である基板８を静電吸着力で保持する静電チャック４０が設けられている。
静電チャック４０は、その内部に設けられた吸着電極４４が、直流電源５２に接続され、この直流電源５２から吸着電極４４に対して直流電流が印加されるように構成されている。

【0070】

静電チャック４０の基板８を配置する領域の周縁部には、例えば石英からなるフォーカスリング４１が設けられている。このフォーカスリング４１は、生成されたプラズマを基板８上で均一に分布させるためのものである。

【0071】

シールド容器２０ａの側壁２１とステージ３０の側部のボトムシールド３１との間には、真空排気を行うための排気路２７が設けられている。この排気路２７の途中の位置には、ガスの流れを整えるためのバッフル板２８が設けられている。

【0072】

本例においては、シールド容器２０ａの側壁２１の表面と、ボトムシールド３１の表面と、バッフル板２８の表面に、上述した本発明方法により作成された、溶射膜からなる接合膜２３とシールド部材２２が設けられている。

【0073】

ここでは、シールド容器２０ａの側壁２１、ボトムシールド３１及びバッフル板２８が、本発明における第一の被接合部材に相当し、シールド部材２２が、本発明における第二の被接合部材に相当する。

【0074】

また、本例では、静電チャック４０に設けられたフォーカスリング４１の表面に、上述した本発明方法により作成された、溶射膜からなる接合膜４３とシールド部材４２が設けられている。
ここでは、フォーカスリング４１が、本発明における第一の被接合部材に相当し、シールド部材４２が、本発明における第二の被接合部材に相当する。

【0075】

本例の場合、接合膜２３、４３は、上述したように、アルミニウムに少なくともインジウム又はビスマスのいずれかを含有する水崩壊性のアルミニウム合金からなるものである。

【0076】

一方、シールド部材２２、４２は、シールド容器２０ａ内で発生したプラズマを遮蔽するためのもので、酸化イットリウム（III）（Ｙ₂Ｏ₃）からなるものを好適に用いることができる。
この場合、シールド部材２２、４２として、例えば平板状のバルク材からなる部材を用いれば、消耗するごとに溶射膜を複数回形成する従来技術の場合とメンテナンスが容易になるとともに、溶射の場合と比較して厚膜化が可能になるのでランニングコストを抑えることができるので好ましい。

【0077】

以上述べた本例によれば、プラズマによって酸化イットリウムが消耗したシールド部材２２、４２を水処理によって容易に剥離することができるので、シールド部材２２、４２の再利用を容易で且つ安価に行うことができるプラズマ処理装置２０を提供することができる。

【0078】

なお、本明細書では、真空槽内に配置される部材を例にとって説明したが、本発明はこれに限られず、真空槽内に配置される部材のみならず、種々の部材を接合する場合に適用することができるものである。

【実施例】

【0079】

＜接合試験＞
ＳＵＳ３０４からなる第一の被接合部材の表面に、後述する水崩壊性のアルミニウム合金（サンプル１、サンプル２）を溶射して溶射膜を形成した。

【0080】

この溶射膜を＃１２００番の研磨紙で研磨した後、表１に示す試験材料からなる第二の被接合部材を接触させて加圧冶具に装着し、大気中（Ｃｕは真空中）で加圧しながら１時間加熱した。

【0081】

加圧加熱後、水崩壊性のアルミニウム合金の組成と、第一の被接合部材と第二の被接合部材の接合状態との関係を確認した。その結果を表１に示す。

【0082】

【表1】

【0083】

接合できた水崩壊性のアルミニウム合金と試験材料の組みあわせには「〇」を記載し、接合できなかった試験材料の組み合わせには「×」を記載した。
表１中、「サンプル１」は、Ａｌ１００重量％に対し、Ｉｎを３重量％、Ｓｉを０．４重量％、Ｔｉを０．２重量％含有する水崩壊性のアルミニウム合金であり、「サンプル２」は、Ａｌ１００重量％に対し、Ｂｉを１重量％、Ｓｉを３重量％、Ｔｉを０．６重量％、Ｃｅを０．２重量％、Ｍｇを０．５重量％含有する水崩壊性のアルミニウム合金である。

【0084】

また、試験材料のうち、アルミニウム合金であるＡ１０７０と、Ａ５０５２、Ａ６０６１の組成は、下記表２に示すものである。

【0085】

【表2】

【0086】

＜評価結果＞
表１から明らかなように、「サンプル１」と比較して「サンプル２」の方が接合できる試験材料の種類が多いので、アルミニウムに含有させる金属としてはＩｎよりＢｉの方が優れていると考えられる。

【0087】

また、各試験材料について、「サンプル１」では、加熱温度が３００℃を超えると、接合できても水崩壊性が失われ、「サンプル２」では、４２５℃を超えると水崩壊性が失われる結果を得た。

【0088】

以上述べたように、本発明によれば、幅広い材料の部材を簡素な工程で接合することができることが確認された。また、例えばアルミニウム−スズ系合金を拡散接合させる場合（４００℃〜６００℃）と比較して接合温度の低温化を図ることができ、また、大気圧中において低加圧力で部材の接合を行うことができることも確認された。

【符号の説明】

【0089】

１…第一の被接合部材
１ａ…接合面
２…第二の被接合部材
２ａ…接合面
３…接合膜
４…加熱炉
５…部材接合体
１１…溶射装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】