CN1369465A - 表面上形成微细突起的陶瓷部件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够控制并防止气体释放性,对附着堆积于表面上的其他物质具优良固定效果,在薄膜形成装置中使用时,不易发生其他物质粒子剥离的陶瓷部件及其制造方法。本发明的陶瓷部件是:在构成纯度95重量%以上的致密质陶瓷基材的表面或者其附近的结晶粒子表面形成直径比其结晶粒径小的多个突起部分,或者以纯度为95重量%以上的致密质陶瓷为基材,且表面层为含有直径为形成基材的陶瓷的平均粒子粒径的0.5～50倍,深度方向有大直径部分的微细孔的凹凸构造的表面凹凸化的陶瓷部件。该陶瓷部件通过在酸性蚀刻液中对纯度95重量%以上、超过理论密度90%的致密质陶瓷基材的表面作侵蚀处理,在基材表面或其附近存在的陶瓷粒子的表面上形成多个突起状部分来制造。

Description

表面上形成微细突起的陶瓷部件及其制造方法

发明所属领域

本发明涉及控制表面形态的陶瓷部件及其制造方法，尤其涉及在表面上形成微细突起状以易于附着粘接其它物质的陶瓷部件及其制造方法。

背景技术

在例如半导体设备的制造工艺中，PVD和CVD这样的成膜工序或者使用腐蚀性气体的蚀刻工序通常构成了微细加工的工序。所以，其在制造工艺中所占的比例随着半导体设备加工度的微细化、复杂化而有增加的倾向。上述成膜工序和蚀刻工序等是在所谓真空或者等离子体氛围气、高温这样的严格条件下进行，因此，作为暴露于等离子体的处理容器，可使用具有耐腐蚀性的陶瓷材料。

图14是表示螺旋波等离子体蚀刻装置的示意性截面图。在图14中，1是具有蚀刻气体供给口2和真空排气口3的蚀刻处理室，在该处理室1的外部周围设置天线4、电磁铁5和永久磁铁6。在上述处理室1内，设置支持作为被处理体的半导体晶片7的下部电极8。上述天线4通过第1偶合电路9与第1高频电源10连接，下部电极8通过第2偶合电路11与第2高频电源12连接。

采用该蚀刻装置的蚀刻加工如下进行，将半导体晶片7置于下部电极8面上，将蚀刻处理室1内部真空化之后，从蚀刻气体供给口2供给蚀刻气体。然后，通过与天线4和下部电极8对应的偶合电路9和11从第1高频电源10和12通过例如频率为13.56MHz的高频电流。另一方面，通过在电磁铁5中通过所需电流并产生磁场，在蚀刻处理室1内产生高密度的等离子体。这样，由该等离子体能量将蚀刻气体分解成原子状态，可进行在半导体晶片7面上形成的膜的蚀刻加工。

但是，在这种制造装置中，作为蚀刻气体，使用例如四氯化碳(CCl₄)、氯化硼(BCl₃)等氯系气体，或者氟化碳(CF₄，C₄F₈)、氟化氮(NF₃)、氟化硫(SF₆)等氟系气体。因此，对于蚀刻处理室1的内壁面等在腐蚀性气体气氛下暴露于等离子体的构成部件来说，当然要求具有耐等离子体的特性。

作为被要求具上述耐等离子体性的构成部件，已知的有例如以含有元素周期表第2A族、第3A族中至少一种的化合物为主体，表面粗度(Ra)在1微米以下，气孔率为3％以下的陶瓷烧结体(特开平10-45461号公报)。也有人提出用气孔率在3％以下的钇铝榴石烧结体形成暴露于等离子体的表面，并使表面的中心线平均粗度(Ra)在1微米以下的陶瓷烧结体(特开平10-236871号公报)。耐等离子体性部件由于使用场所是真空体系和高温下等，因此，对环境气氛不产生不良影响等也是重要的，例如气体释放性等就有不利的作用。气体的吸附是指在部件表面上吸附气体分子，而且，气体吸附量与表面积成比例，因此，如果考虑到气体释放性，则希望平坦的表面状态。

发明的解决课题

在利用上述等离子体能量的成膜方法和蚀刻方法中存在下面的问题。例如，在成膜过程中，不仅在被成膜面上，在支持暴露于等离子体的处理室内壁面和被成膜基体的支持体面等上，也附带地附着堆积成膜成份粒子而成膜。那么，会出现在这些处理室内壁面和支持体面等上附着堆积的成膜成份的一部分从上述附着面上剥离甚至脱离，小粒子(微粒)附着在被成膜面上的现象。

因此，从处理室内壁面等上脱离的小粒子(微粒)的再附着，例如阻断了形成中的回路图案等成膜并降低了品质等，从而导致成膜制品的可靠性甚至合格率降低。为了赋予该防止微粒脱离的性能，有人提出将构成处理室内壁面等的耐等离子体性部件的表面粗面化的方法(特开2000-191370号公报)。即，通过喷射处理，对表面进行粗表面化，使表面粗度(Ra)超过1微米，来强化与附着堆积的膜的物理结合，使剥离难以发生的方法(赋予固定效果)是已知的。

但是，在通过上述喷射处理进行粗面化的方法中，一方面有气体释放性的问题，另一方面，无法赋予充分的固定效果，仍然存在微粒脱离的问题。即，根据上述粗面化方法的粗面是沟状或者波状的表面积大幅度增加的凹凸面，呈向外侧扩开的形状(截面V字性)，因此，可以说具有固定效果，该固定效果不足，希望防止微粒脱离的机能得到提高和改善。而且，由上述凹凸面化引起的表面积扩大化，和由通过喷射处理产生的微细伤的存在引起的表面积扩大化，对在处理室内的气体吸附、吸附的气体的脱离和释放产生作用，可能对成膜等产生不利影响。进一步而言，由于喷射处理受到剥离前的损伤的表面，通过使用时温度的变化产生剥离，因此陶瓷部件表面本身因微粒的原因而是不合格的。

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种在抑制防止气体释放性的同时，在对附着堆积于表面上的其它物质呈现优良固定效果的表面上形成微细突起部分的陶瓷部件，及其制造方法。

而且，在喷射处理等的情况下，导致陶瓷部件的机械强度降低和耐等离子体性降低。这种机械强度的降低，特别是在伴随着加热的CVD工艺中，提出了由成膜时的热应力引起的破碎等问题。另一方面，对于耐等离子体性来说，通过镜面加工等，采用了除去表面微细伤的方法，但是，制约了陶瓷部件的形状。即，平面状的陶瓷部件容易施以镜面加工等，但是在三维复杂形状的情况下，全面除去微细伤，可以说事实上难以做到。

即使在蚀刻工艺中，在腔室内，在除了直接暴露于等离子体的范围以外的部位，与等离子体反应生成的反应生成物也发生堆积。因此，为了避免伴随着微粒产生和脱离的不利，可定期对腔室内进行清理等。

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种在抑制防止气体释放性的同时，呈现优良的耐等离子体性，并且进行表面凹凸化以对附着堆积于表面上的其它物质呈现出固定效果的陶瓷部件，及其制造方法。

而且，本发明利用上述表面状态，提供了可改善与陶瓷的结合、与膜的结合、与金属的结合等与其它部件的结合，并进一步可用于人造骨、催化生物反应器等广泛用途的材料。

本发明目的在于根据所需浓度的硫酸水溶液对氧化铝陶瓷的化学蚀刻效果，提供一种可有效进行蚀刻的氧化铝陶瓷的化学蚀刻方法。

发明内容

权利要求1提出了一种陶瓷部件，其特征在于在构成纯度95重量％以上的致密陶瓷基材的表面或者其附近的陶瓷结晶粒子的表面上，形成直径比该结晶粒子粒径更小的多个突起部分。

权利要求2提出了一种陶瓷部件的制造方法，其特征在于通过在酸性蚀刻液中侵蚀处理纯度95重量％以上、超过理论密度的90％的致密陶瓷基材的表面，在存在于基材表面或者其附近的陶瓷粒子的表面上形成多个突起状部分。

权利要求3提出了权利要求2记载的通过采用酸性蚀刻液进行侵蚀处理在结晶粒子表面上形成多个突起状部分的陶瓷部件的制造方法，其特征在于在100℃以上加热酸性蚀刻液。而且，如果可能，在加热的同时，优选采用0.1MPa以上的压力加压。

权利要求4涉及了权利要求2或3记载的蚀刻处理，其特征在于采用硫酸或其水溶液或者磷酸或其水溶液作为酸性蚀刻液。

权利要求5提出了一种表面凹凸化的陶瓷部件，其特征在于以纯度95重量％以上的致密质陶瓷作为基材，并且表面层形成含有直径为形成基材的陶瓷平均粒子粒径的0.5～50倍并且在深度方向上有大直径部分的微细孔的凹凸构造。

如果微细孔的直径是在基材中形成的陶瓷的平均粒子粒径的0.5～10倍则更为优选。

权利要求6的发明方案涉及了权利要求5记载的表面凹凸化的陶瓷部件，其特征在于致密质基材的纯度在99重量％以上。

权利要求7涉及了权利要求5或者权利要求6记载的表面凹凸化的陶瓷部件，其特征在于致密质基材为理论密度的90％以上。

权利要求8涉及了权利要求5到权利要求7的任意一项记载的表面凹凸化的陶瓷部件，其特征在于致密质基材是氧化铝、钇铝榴石、氮化铝、氧化钇、氧化锆、磷酸钙系陶瓷。

权利要求9提出了一种表面凹凸化的陶瓷部件的制造方法，其特征在于在酸性蚀刻液中侵蚀处理纯度95重量％以上、超过理论密度的90％的致密质陶瓷基材的表面，进行含有直径为陶瓷的平均粒子粒径的0.5～50倍并且在深度方向上有大直径部分的微细孔的凹凸构造化。这里，微细孔直径如果是形成基材的平均粒子粒径的0.5～10倍，则更为优选。

权利要求10涉及了权利要求9记载的表面凹凸化的陶瓷部件的制造方法，其特征在于加热酸性蚀刻液的温度。

权利要求11涉及了权利要求9或者权利要求10记载的表面凹凸化的陶瓷部件的制造方法，其特征在于对酸性蚀刻液施加0.2MPa以上的压力。

权利要求12涉及了权利要求9到权利要求10的任意一项的表面凹凸化的陶瓷部件的制造方法，其特征在于酸性蚀刻液是含有硫酸或者磷酸的水溶液。但是，在采用磷酸时，如果加热或者加压会有危险。

权利要求13涉及了权利要求9到权利要求10的任意一项的表面凹凸化的陶瓷部件的制造方法，其特征在于在采用酸性蚀刻液进行侵蚀处理之后，在陶瓷熔点的2/3以上的温度下进行加热处理。

权利要求14提出了一种表面凹凸化的陶瓷部件，其特征在于以纯度为95重量％以上、平均粒径10～70微米的致密质陶瓷为基材，上述平均粒径5倍以内深度的表面层不含有破碎层(微细裂缝)，并且形成看起来象部分粒子脱落的凹凸构造。

权利要求15涉及了权利要求14记载的表面凹凸化的陶瓷部件，其特征在于致密质陶瓷基材的纯度在99重量％以上。

权利要求16涉及了权利要求14或权利要求15记载的表面凹凸化的陶瓷部件，其特征在于致密质陶瓷基材由氧化铝、钇铝榴石、氮化铝、氧化钇、氧化锆中的一种以上构成。

权利要求17提出了一种表面凹凸化的陶瓷部件的制造方法，其特征在于在酸性蚀刻液中对纯度为95重量％以上、平均粒径10～70微米的致密质陶瓷基材的表面进行侵蚀处理，除去陶瓷加工面的破碎层(微细裂缝)，另一方面，进行看起来象部分粒子脱落的凹凸构造化。

权利要求18涉及了权利要求17记载的表面凹凸化的陶瓷部件的制造方法，其特征在于酸性蚀刻液是含有硫酸或者磷酸的水溶液。

权利要求19涉及了权利要求17或者权利要求18记载的表面凹凸化的陶瓷部件的制造方法，其特征在于通过蚀刻处理将维式硬度至少提高5％。

附图简要说明

图1是本发明实施例1的陶瓷部件，由研削加工表面的陶瓷基材制造的部件的电子显微镜照片。

图2是本发明实施例1的陶瓷部件，由研削加工表面的陶瓷基材制造的部件的电子显微镜照片，以与图1不同的倍率拍摄。

图3是本发明实施例1的陶瓷部件，由表面是烧结面的陶瓷基材制造的部件的电子显微镜照片。

图4是本发明实施例1的陶瓷部件，由表面是烧结面的陶瓷基材制造的部件的电子显微镜照片，以与图1不同的倍率拍摄。

图5是实施例2的表面凹凸化(多孔质化)的陶瓷部件的电子显微镜照片，表面层含有微细孔的凹凸构造的截面图。

图6是实施例2的表面凹凸化(多孔质化)的陶瓷部件的电子显微镜照片，表面层含有微细孔的凹凸构造的平面图。

图7是实施例3的表面凹凸化(多孔质化)的陶瓷部件的电子显微镜照片，是表示表面层含有微细孔的凹凸构造的平面图。

图8是实施例3的表面凹凸化(多孔质化)的陶瓷部件的电子显微镜照片，是以与图3不同倍率表示的表面层含有微细孔的凹凸构造的平面图。

图9是实施例3的表面凹凸化(多孔质化)的陶瓷部件的电子显微镜照片，是表示形成凹凸构造的状态的放大斜视图。

图10是实施例4的表面凹凸化(多孔质化)的陶瓷部件的电子显微镜照片，表示表面层含有微细孔的凹凸构造的平面图。

图11是实施例4的表面凹凸化(多孔质化)的陶瓷部件的电子显微镜照片，以与图7不同的倍率表示的表面层含有微细孔的凹凸构造的平面图。

图12(a)、(b)是表示不同比较例的氧化铝陶瓷板的截面构造的显微镜照片，(c)是表示实施例5的氧化铝陶瓷板的截面构造的显微镜照片。

图13(a)、(b)是分别示意地表示实施例6平均粒径不同的氧化铝陶瓷板表面的截面构造的截面图。

图14是等离子体蚀刻装置的大致构成比例的截面图。

图15是硫酸浓度和溶解量的关系的说明图。

图16是硫酸浓度和溶解速度的关系的说明图。

图17是硫酸水溶液的温度和溶解量的关系的说明图。

发明的实施方案

在权利要求1到权利要求4的发明方案中，作为致密质陶瓷(基材)，例如可以采用氧化铝。致密质陶瓷的纯度在95重量％以上，优选在99重量％以上。这是因为，如果纯度不到95重量％，在酸性蚀刻液中处理表面时，优先发生粒界的侵蚀，不形成所需的在结晶粒子的表面上不形成具有多个突起状部分的构造。

在权利要求3到权利要求4的发明方案中，通过在进行蚀刻处理时将蚀刻液加热到100℃以上并且加压到0.1MPa以上在上述结晶表面上形成数个突起状部分的处理，更容易并确实进行了，提供可以以良好的合格率和产量生产的在结晶粒子表面上具有多个突起状部分的陶瓷部件。在上述蚀刻处理中，更优选的加压条件是0.2MPa以上。

这是因为在温度不足100℃或者压力不足0.1MPa时，蚀刻液的侵蚀作用弱，无法形成所需表面。

这里，作为酸性蚀刻液，通常是硫酸或其水溶液或者磷酸或其水溶液。酸性蚀刻液的加热温度的上限被设定在不引起硫酸等热分解的范围内。而在采用磷酸的情况下存在危险，所以不应加压。

在权利要求1到权利要求4的发明方案中，在构成陶瓷基材表面的结晶粒子的表面上存在比其结晶粒子更小的多个突起状部分，即，在陶瓷基材表面上，微细的突起状部分以比构成陶瓷基材表面的结晶粒子数量更多的数量存在，并且其方向根据结晶粒子的方向朝着各个方向。一旦附着在该陶瓷基材的表面上的膜状等各种物质会通过突起状部分而被保持，因此容易维持不脱落和不飞散的状态。而且，可以避免在例如蒸镀或者喷溅等处理中，在处理室内壁面等上附着堆积的成膜成份膜的部分脱落飞散引起的不利。

而且，由于化学方法而平滑地侵蚀陶瓷基材的表面或者其附近，并且由于与受到喷射处理等物理表面粗面化处理并在表层部分保持微细的伤痕的情况相比，气体的吸附减少，因此，可抑制作为处理容器内壁材料使用时的气体释放性，并可提供可靠性高的陶瓷部件。作为陶瓷，就可能进行最理想的蚀刻而言，氧化铝是优选的。

在权利要求1到权利要求4的发明方案中，生成具有上述特定形状的构造体的理由还不太清楚，但是，可以考虑根据如下理由或者现象可形成特定构造。

第1，多晶陶瓷(烧结体)，通过粒界粒子彼此接合形成一体化的微细构造，通常，与结晶粒子内部相比，在结晶粒子之间偏析杂质存在量多的粒界部分一方容易被侵蚀。但是，其理由和作用还不明确，在多晶陶瓷的构成成分的纯度在95重量％以上，更优选在99重量％以上的情况下，粒子本身的侵蚀速度和粒子之间(粒界)的侵蚀速度的差别变小，侵蚀基本上同时进行。

第2，上述侵蚀是粒子本身和粒界没有差别地基本上同时进行。如果更严格地设定使用加热和加压的蚀刻液等蚀刻条件，该现象更加明显。

第3，陶瓷粒子与蚀刻液反应被侵蚀时，反应生成物生成，但是，它一旦达到超过在蚀刻液中的溶解度的量，就会形成微小的结晶粒子在陶瓷结晶粒子的表面析出。反应生成物的结晶阻挡了由蚀刻液引起的陶瓷粒子的侵蚀，在陶瓷结晶粒子的表面上形成以反应生成物的析出部分作为顶点的突起状部分。

就析出陶瓷和酸性蚀刻液的反应生成物而言，酸性蚀刻液的浓度是重要的因素。这是因为，如果蚀刻液的浓度低，反应生成物会溶解在蚀刻液中，难以以结晶形式析出。蚀刻液浓度的下限可考虑反应量、反应速度、陶瓷和蚀刻液的量比、蚀刻温度等来决定，但是，实际上由于蚀刻位置和反应生成物的析出位置非常接近等，导致蚀刻液中的浓度不均，因此即使在低于理论计算的蚀刻液浓度，也能析出反应生成物。而且，单义地决定蚀刻液的浓度是困难的，实际上，可以试验决定反应生成物结晶析出的浓度。例如，在陶瓷是氧化铝、蚀刻液是硫酸时，浓度优选为90重量％以上，更优选95重量％以上。例如，在陶瓷是氧化铝、蚀刻液是磷酸时，浓度优选为80重量％，更优选85重量％。但是，通过在蚀刻液中预先溶解或者混入反应生成物或者其化合物，上述浓度即使是更低，也可达到目的。

第4，就形成突起状部分而言，突起长度方向的侵蚀速度大于突起直径方向的侵蚀速度也是重要的原因。陶瓷的结晶通常因结晶方位而侵蚀速度不同，因此，特别是在如上述第2中记载的那么严格的侵蚀条件下，突起状部分向着侵蚀速度快的方向形成。陶瓷(基材)的表面由多个结晶粒子构成，但是，各自的结晶粒子以具有不同方位的形式存在。而且，在结晶表面上形成的突起状部分包括结晶粒子在内朝向各个方向。

第5，就形成突起状部分而言，陶瓷基材的表面状态成为左右突起状形态的重要因素。即，侵蚀速度的大小左右突起状的形态，但是，根据陶瓷基材的表面是容易侵蚀的状态或者更难以侵蚀的状态，即使在同一蚀刻液、温度、压力条件下进行侵蚀，也会呈现不同的形态。

例如，在施加研削加工等的陶瓷表面上，同时产生微细的加工伤等，因此，容易受到侵蚀，容易呈现接近相对而言为柱状的突起状形态。另一方面，直接烧结的陶瓷表面等与加工面等相比难以侵蚀，因此，容易呈现坡度更小的山形等形态。

下面参照电子显微镜照片代替图面说明实施例1。

实施例1

采用纯度99.5重量％、体积密度为3.97g/cm³、平均粒径40微米的氧化铝陶瓷板。另一方面，采用硫酸浓度96重量％的硫酸作为酸性蚀刻液。接着，将氧化铝陶瓷板浸渍在酸性蚀刻液中，在给定的时间、给定的压力下进行处理，在结晶粒子的表面上形成比该结晶粒子更小的突起状部分。在蚀刻处理时，如表1所示，蚀刻液的温度维持在50～230℃，并对蚀刻液施加0.1～10MPa的压力，考虑蚀刻液的温度、压力设定蚀刻时间。表1

陶瓷基材的表面	蚀刻液温度(℃)	蚀刻液压力(MPa)	蚀刻时间(h)	突起状部分的形成效果*
					研削加工面	50	10	50	△
研削加工面	100	0.1	20	△

研削加工面	100	0.2	20	○
					研削加工面	100	3	10	○
研削加工面	100	10	10	○
					研削加工面	200	0.1	10	○
研削加工面	200	0.2	10	○
					研削加工面	200	1	10	○
研削加工面	200	3	10	○
					研削加工面	230	0.1	10	○
研削加工面	230	0.2	10	○
					研削加工面	230	1	10	○
烧结面	230	1	10	○
					研削加工面	230	3	10	○

*△：效果小，○：效果大。

在用电子显微镜观察评价上述蚀刻处理的氧化铝陶瓷板的表面时，在本发明的条件下，在构成陶瓷基材表面的结晶粒子的表面上，是具有比结晶粒子小的多个突起状部分的陶瓷。

该电子显微镜照片，如图1、图2、图3和图4所示。图1和图2是对将表面进行研削加工的氧化铝陶瓷的表面在蚀刻液温度230℃、压力1MPa下处理的情况，图1是在1000倍的倍率下拍摄的照片，图2是在5000倍的倍率下拍摄的照片。图3和图4是表面是烧结面的氧化铝陶瓷在蚀刻液温度230℃、压力1MPa下处理的情况，图3是350倍倍率下拍摄的照片，图4是1000倍倍率下拍摄的照片。不论那一个，形态都有若干不同，但是，大部分结晶粒子的表面上具有多个突起状部分，因此，突起状部分与基材的结晶粒子在构造上形成一体。

而且，采用在上述表面上具有微细突起部的氧化铝陶瓷构成等离子体CVD装置的处理室，评价成膜时对处理室系统的影响(气体释放)、成膜成份粒子的附着和脱离状况，这时可进行正常的操作。即，对成膜条件也没有影响，还看不到在处理室壁面等上附带附着的成膜成份粒子的脱离和剥离，可确定具有优良的固定效果，可持续进行正常成膜。

上述作为蚀刻液使用硫酸，也可以使用磷酸或其水溶液。即，如果考虑到浓度和蚀刻性能等，适当选择蚀刻液温度和压力、蚀刻时间等，同样可得到在结晶粒子表面上具有比其更小的多个突起状的部分的氧化铝陶瓷。例如，在使用磷酸水溶液时，通过使该磷酸浓度在95％以上，保持在100℃，在其中浸渍氧化铝陶瓷10个小时左右就可得到。

根据本发明，陶瓷基材的表面可形成具有朝向各个方向的多个微细突起状部分的构造。一旦附着在该表面上的各种物质的膜种类等，通过与突起状部分结合，保持难以脱离的状态。而且，如果使用本发明的陶瓷作为成膜容器等的处理室内壁面等的构成部件，合格率良好并且高可靠性的成膜处理就成为可能。

还能够以良好的合格率和产量提供不仅具有优良的固定效果、气体的释放特性也得到了抑制、并且可在能进行高可靠性处理的成膜处理装置等中使用的陶瓷构造部件。

权利要求5到权利要求13的发明方案基于下面的研究进行。

第1，多晶陶瓷(烧结体)具有通过粒界粒子彼此结合并一体化形成的微细构造，通常，与结晶粒子(内部)相比，结晶粒子之间偏析杂质的存在量多的粒界部分容易受到侵蚀。但是，其理由和作用还不明确，但，多晶陶瓷构成成份的纯度在95重量％以上，更优选在99重量％以上时，粒子自身的侵蚀速度和粒子之间(粒界)的侵蚀速度的差别减小，侵蚀几乎同时进行。因此，表面层(例如深度80微米左右)被侵蚀成含有直径为多晶陶瓷的平均粒子粒径为0.5～50倍，并且在深度方向上有大直径部分的平均粒子等级的微细孔的凹凸构造。

第2，上述侵蚀在粒子本身和粒子粒界之间没有差别的情况下几乎同时进行。因此，如果严格设定加热蚀刻液的使用，加压蚀刻液的使用，或者加热加压蚀刻液的使用等蚀刻条件，可更容易地完成在表面层中含有深度方向有大直径部分的微细孔的凹凸构造化的侵蚀。此处，含有在深度方向上有大直径部分的微细孔的凹凸构造化侵蚀，具有直径为构成多晶陶瓷的结晶粒子的平均粒径的0.5～50倍的开口径，在该范围内，更加有效并且更加经济。而且，构成表面层的凹凸构造的微细孔是在深度方向侧存在大直径部分的构造，也有采用一端侧彼此相连的形态的投锚形的情况。

第3，含有直径是构成上述陶瓷烧结体的结晶粒子的平均粒径的0.5～50倍并且在深度方向上有大直径部分的微细孔的凹凸构造，实际上仅是表面层，基体部分是致密的，气体吸附作用乃至气体释放作用也基本上可以忽视。而且，例如，作为以真空体系的构成材料或者含有微细孔的凹凸构造面(固定效果)作为被结合面的复合体(层压体)用的基材、生物部件用基材等是有效的。

含有在深度方向上有大直径部分的微细孔的凹凸构造化，也可以通过在制备陶瓷烧结体的工序中，例如，在可致密化的陶瓷成型体表面上设置含有可燃性物质粒子(例如树脂粒子)等的陶瓷层，干燥后进行烧结，并进行多孔化的方法得到。但是，如本发明所述，在距表面同一深度处设置薄凹凸构造层是非常困难的，而且，在烧结阶段容易堵塞气孔，粒子容易带圆弧，无法充分满足本发明的特性。

在权利要求5到权利要求13的发明方案中，致密质陶瓷(基材)根据用途可适当选择例如氧化铝、矾土硅石系、钇铝榴石系、氮化铝系、氮化硅系、氧化钇系、氧化锆系、磷酸钙系陶瓷等。例如，在被要求耐等离子体性的部件的情况下，可举出氧化铝系、钇铝榴石系、氧化钇系；在被要求耐热性的构成部件和复合形(层压形)构成部件的情况下，可举出氮化铝系、氮化硅系、氧化锆系；与生物体部件等有关的，可举出氧化铝、氧化锆、氧化铝-氧化锆、磷酸钙系陶瓷等。这些致密质基材纯度应该在95重量％以上，优选99重量％以上，其密度也在理论密度的90％以上，优选95％以上。

在权利要求9到权利要求13的发明方案中，在酸性蚀刻液中对表面进行侵蚀处理，并进行含有直径是平均粒径的0.5～50倍的、在深度方向上具有大直径部分的微细孔的凹凸构造化的陶瓷基材，可选择不仅其纯度在95重量％以上而且超过理论密度的90％的致密质陶瓷。这是因为，如果不采用纯度在95重量％以上，更优选在99重量％以上，超过理论密度的90％的致密质陶瓷作为基材(原材料)，在酸性蚀刻液中对表面进行侵蚀处理时，无法进行所需的含有在深度方向上存在大直径部分的微细孔的凹凸构造化。

在权利要求9到权利要求13的发明方案中，提供了通过在进行蚀刻处理时加热酸性蚀刻液的温度和/或对酸性蚀刻液施加0.2MPa以上的压力，对上述表面层进行含有在深度方向存在大直径部分的微细孔的凹凸构造化的侵蚀处理能够容易地并且确实进行，并且以良好的合格率和产量进行表面凹凸化得到的陶瓷部件。此处作为酸性蚀刻液通常是含有硫酸或者磷酸的水溶液。酸性蚀刻液的加热温度的上限可被设定在不引起硫酸等发生热分解的范围内。

在权利要求9到权利要求13的发明方案中，通过对采用酸性蚀刻液进行侵蚀处理并对表面层进行凹凸化得到的陶瓷部件在该陶瓷熔点的2/3以上的温度下进行加热处理，在形成表面的凹凸构造的深度方向上有大直径部分的微细孔被整形成更光滑的连接状态。即，通过酸性蚀刻的侵蚀形成的微细孔的凹凸构造的尖部分等，通过再结晶化被整形，各种粒子或者接合剂等容易进入和负载，会呈现优良的附着性甚至固定效果。

在权利要求5到8的发明方案中，基材(基质)部分是致密的，表面层形成含有直径是平均粒子粒径的0.5～50倍并且在深度方向上存在大直径部分的微细孔的凹凸构造。也就是说，表面层采用具有不是单一方向的孔，而是形成复杂曲路的投锚孔的构成，一旦在该表面层上附着的粒子类等具有上述投锚作用和效果，就容易被保持在不脱离和不飞散的状态。而且，例如在蒸镀和喷溅等方法中，不仅能够避免在处理室内壁面等上附着堆积的成膜成分膜的部分脱离飞散引起的不利情况，气体释放性也得到了抑制，因此，能够以良好的合格率和高可靠性加工成成品。

在权利要求9到权利要求13的发明方案中，以良好的合格率和产量提供不仅能避免附着堆积的成膜成分膜的部分脱离、飞散引起的不利情况，气体释放性也得到抑制，并能够可靠性高地加工成成品的陶瓷部件。

对应本发明的陶瓷部件而言，所谓表面凹凸化层的被凹凸化(根据程度也可被称为多孔质化)是指其骨架部分与基材同样致密，强度和耐腐蚀性等与采用其他手段形成的多孔质体相比更加优良。而且，表面被凹凸化到什么深度是任意的，但是，如果设定在10～1000微米左右，或者到所谓多孔化的程度，效果特别大。如果是50～300微米左右，作为半导体用是有利的。这里，就截面构造而言，如果被凹凸化以致气孔分布至比在表面上形成的凹凸构造层的深度还深的深部，则可进一步确保固定效果。陶瓷基材的平均粒径也优选5～100微米左右，更优选在50微米以下。如果平均粒径过小，难以形成适当的凹凸，如果平均粒径过大，则强度降低。

其中，作为用于半导体制造装置中的氧化铝材料，希望高纯度并且平均粒径比较大。

平均粒径优选为10～50微米，更优选10～45微米。而且，纯度也优选在99.5％以上，特别优选99.9％以上。这种优选的氧化铝是透明的。透明氧化铝用酸处理后也有足够的强度，凹凸形状适合得到固定效果。

下面参照电子显微镜照片代替附图来说明实施例。

实施例2

采用纯度99.7重量％、体积密度3.97g/cm3、平均粒径40微米的氧化铝陶瓷板，另一方面，采用硫酸浓度25重量％的硫酸水溶液作为酸性蚀刻液。接着，将氧化铝陶瓷板浸渍在酸性蚀刻液中，进行给定时间的蚀刻处理，对表面层(约80微米以内)进行含有直径是平均粒径的0.5～10倍、在深度方向有大直径部分的微细孔的凹凸构造化。该蚀刻处理进行时，如表1所示，将酸性蚀刻液保持在25～230℃，并对酸性蚀刻液施加0.1～10MPa的压力，考虑蚀刻液的保持温度和压力来设定蚀刻时间。

表2

蚀刻液温度(℃)	蚀刻液压力(MPa)	蚀刻时间(h)	结果
				25(常温)	10	100	△
50	10	50	△
				100	0.1	50	△
100	0.2	50	○
				100	2	30	○
100	10	10	○
				150	0.1	50	△
150	0.2	50	○
				150	1	30	○
150	3	20	○
				150	10	10	○
200	0.1	50	△
				200	0.2	50	○
200	1	30	○
				200	3	20	○
230	0.1	50	△
				230	0.2	50	○
230	1	30	○
				230	3	20	○

注：△...孔的形成效果小，○...孔的形成效果大

用电子显微镜观察评价上述蚀刻处理过的氧化铝陶瓷板厚度方向的截面，在所有情况下，都是内侧(基体)具有原本的致密度，表面80微米左右的层是进行了含有直径是平均粒径的0.5～10倍、在深度方向上具有大直径部分的微细孔的凹凸构造化的陶瓷部件。形成例如图5中以截面形式、图6中以平面形式分别表示的表面状态。图5和图6是蚀刻液温度为230℃、蚀刻液压力为1MPa的情况，表面层形成含有直径是平均粒径的0.5～10倍、在深度方向上具有大直径部分的微细孔的复杂的凹凸构造。

采用对上述表面进行含有在深度方向上有大直径部分的微细孔的复杂的凹凸构造化的氧化铝陶瓷构成等离子体CVD装置的处理室，评价成膜时对处理室系统的影响(释放气体)、成膜成分粒子的附着脱离的状况，这时，可以进行正常的操作。即，对成膜条件也没有影响，也看不到在处理室壁面等上附带附着的成膜成分粒子的脱离和剥离，确认具有优良的固定效果，并可维持正常的成膜。

在对上述表面进行含有在深度方向上有大直径部分的微细孔的复杂的凹凸构造化得到的氧化铝陶瓷的凹凸构造化面上通过粘接剂层贴合金属板或者树脂板进行复合体化时，或者在上述氧化铝陶瓷的凹凸构造化面上，将具有融着性的树脂板进行层压一体化时，都具有坚固的一体性。即可确认，氧化铝陶瓷的凹凸构造化面在制造复合体甚至层压体时，具有优良的固定效果。

上述使用磷酸水溶液作为蚀刻液，也可以是磷酸水溶液和氟酸水溶液。考虑到浓度和蚀刻性能等，只要适当选择蚀刻液温度、对蚀刻液的压力和蚀刻时间，同样能够得到进行了含有在深度方向上有大直径部分的微细孔的复杂的凹凸构造化的具有表面层的氧化铝陶瓷。

实施例3

采用纯度97重量％、体积密度4.32g/cm3、平均粒径5微米的钇铝榴石板，另一方面，采用硫酸浓度25重量％的硫酸水溶液作为酸性蚀刻液。接着，将钇铝榴石板浸渍在温度保持230℃的酸性蚀刻液中，进行3个小时的蚀刻处理，对表面层(约80微米以内)进行含有直径是平均粒径的0.5～10倍、在深度方向有大直径部分的微细孔的凹凸构造化。图7和图8以不同的倍率平面地表示上述钇铝榴石板含有在深度方向上有大直径部分的微细孔的凹凸构造的表面层。图9进一步放大地表示凹凸构造内的状态(样子)。

还可确认在与实施例1的情况同样的使用状态下，对上述表面进行含有在深度方向上有大直径部分的微细孔的复杂的凹凸构造化得到的钇铝榴石也具有同样的作用和效果。例如，在上述凹凸构造化面上通过粘接剂层贴合金属板或者树脂板进行复合体化时，或者在上述氧化铝陶瓷的凹凸构造化面上设置具有融着性的氧化物和氟化物层等进行层压一体化时，均具有坚固的一体性。可确定氧化铝陶瓷的凹凸构造化面与复合体甚至层压体接触也具有优良的固定效果。

实施例4

进一步对上述实施例2中得到的氧化铝板在氢气氛中在1800℃进行3个小时的热处理。其结果在图10和图11中表示。图11是图10的放大图。

如图10和图11所示，通过在氢气气氛中的高温下处理，氧化铝板的结晶边界仍然保持结晶形，形成带圆弧的形状。因此，即使在该构造体中，也可确认具有优良的固定效果。

本发明并不限于上述实施例，在不脱离发明宗旨的范围内可采用各种变形。例如，致密的陶瓷基材是氧化钇烧结体、氧化锆烧结体、氮化硅烧结体、氮化铝烧结体、氧化锆烧结体、磷酸钙系烧结体(磷酸三钙、磷酸四钙、羟基磷灰石等)等的情况下也可获得相同的作用和效果。

其使用例也可举出宽范围的用途。例如，通过将致密的陶瓷基材的表面牢固地进行凹凸构造(多孔质)化，可以作为人造骨等生物体用部件使用。即，以氧化铝、氧化锆、氧化铝-氧化锆、磷酸钙系陶瓷为基材，通过对表面进行凹凸面化，可更进一步地促进与生物体的一体化。进而，在表面的凹凸面化层上可涂覆催化剂，或者可设置具有其他(其他种类)形状的涂层。

根据本发明，基材(基质)部分是致密的，表面层采用形成在深度方向上含有大直径部分的微细孔的凹凸构造的构造。即，表面层采用具有形成复杂曲路的投锚孔的构成，一旦附着在该表面层上的粒子类等具有上述投锚的作用和效果，同时还呈现优良的固定效果，全面地避免和消除了附着的粒子和形成的膜的脱离和剥离等不利情况。而且，由于还抑制了气体的释放性，在作为例如蒸镀和喷溅的处理室内壁面等的构成部件使用时，可以以良好的合格率和高可靠性进行加工。

进一步可以以良好的合格率和产率提供不仅具有优良的固定效果，并且气体释放性也得到抑制，可以高可靠性加工的陶瓷构造部件。

下面是基于如下考察完成权利要求14到权利要求19的发明方案。

第1，多晶陶瓷(烧结体)具有粒子彼此通过粒界结合并一体化形成的微细构造，通常，与结晶粒子(内部)相比，结晶粒子间发生偏析的杂质存在量大的粒界部分容易受到侵蚀。但是其理由和作用还不明确，烧结体构成成份的纯度在95重量％以上，更优选99重量％以上，并且烧结体的平均粒径为10～70微米时，由酸性蚀刻液产生的粒子本身的侵蚀速度和粒子间(粒界)的侵蚀速度的差别减小，基本上同时进行侵蚀。

因此，表面层(平均粒径的5倍以内)被侵蚀成含有在深度方向上大直径部分的平均粒子等级的微细孔的凹凸构造，换言之，其被侵蚀成看起来象部分粒子脱落那样的凹凸构造。

即，所谓象粒子脱落那样的形状，只能说蚀刻后的形状看起来象那样，实际上，看起来象粒子脱落主要是由粒界和粒子同时被蚀刻造成的。而且，在该酸性蚀刻处理中，表面上形成的裂缝被除去。上述平均粒径在10～70微米的范围内，优选10～50微米，更优选10～45微米，作为材质，优选透明氧化铝陶瓷。

第2，上述侵蚀在结晶粒子本身和结晶粒子粒界之间没有差别，基本上同时进行。因此，在表面层上深度方向具有大直径部分的凹凸构造化的侵蚀，换言之，表面层的看起来象部分粒子脱落形状的凹凸化，考虑到烧结体本身的平均粒子粒径，通过设定酸性蚀刻液的温度来适当进行。通常，不论烧结体的材质和平均粒径怎样，可采用含有硫酸或者磷酸的常温酸性蚀刻液或者加热的酸性蚀刻液进行。

在平均粒径为10～20微米左右时，应采用硫酸系蚀刻液或者常温甚至低温磷酸系蚀刻液，在平均粒径为20～70微米左右时，应采用被加热到100～230℃的硫酸系蚀刻液或者被加热到50～120℃的磷酸系蚀刻液。凹凸构造化和除去破碎层的侵蚀是构成多晶陶瓷(烧结体)的平均粒径的5倍以内。而且，构成表面层的凹凸构造的象部分粒子脱落的形状通常是在深度方向存在大直径部分的构造，也有采用一端彼此相连的形态的投锚形的情况。

第3，在上述陶瓷烧结体的深度方向上具有大直径部分的凹凸构造实际上仅是表面层，基体部分是致密的，气体吸附作用甚至气体释放作用也几乎可以忽视。而且，结合上述维氏硬度的改善和提高等，作为例如真空系的构成材料或者以凹凸构造面(固定效果)作为被结合面的复合体(层压体)用的基材、生物部件用等是有效的。

第4，陶瓷烧结体由等离子体造成的蚀刻形态具有选择性地以表面的破碎层(裂缝)为中心进行的倾向。即，陶瓷烧结体部件的表面如果暴露于等离子体中就被缓慢地蚀刻，但是，这时，首先在表面上形成的裂缝可有选择地进行。因此，该裂缝随着清洗次数的增加而扩大，增加了粒子问题。而且，从耐久性方面看，通过加工陶瓷烧结体表面来排除裂缝层也应受到重视。

而且，致密质陶瓷(基材)可根据用途适当选择例如氧化铝、矾土硅石系、钇铝榴石系、氮化铝系、氮化硅系、氧化钇系、氧化锆系等。这里，对于要求耐等离子体性的部件，可举出氧化铝系、钇铝榴石系、氧化钇系；对于要求耐热性的构成部件和复合形(层压形)构成部件，可举出氮化铝系、氮化硅系、氧化锆系；与生物体部件等有关的，可举出氧化铝、氧化锆、氧化铝-氧化锆、磷酸钙系陶瓷等。这些致密质陶瓷基材纯度在95重量％以上，优选99重量％以上。特别是对于透明氧化铝，纯度在99.9重量％以上，平均粒径为10～50微米，蚀刻产生的凹凸深度优选是上述平均粒径的1～3倍。

在酸性蚀刻液中对表面进行侵蚀处理并进行在深度方向上存在大直径部分的凹凸构造化的陶瓷基材，可选择不仅其纯度在95重量％以上，而且其平均粒径为10～70微米的致密质陶瓷。即，如果不采用纯度为95重量％以上，更优选99重量％以上，平均粒径10～70微米，更优选10～50微米，进一步优选10～45微米的致密质陶瓷作为基材(原材料)，在酸性蚀刻液中对表面进行侵蚀处理时，无法进行所需的除去破碎层和看起来象部分粒子脱落的凹凸构造化。看起来象部分粒子脱落的凹凸构造化优选直径是平均粒径的0.5～10倍左右，进一步优选是1.0～5倍左右。

在蚀刻处理时，如果需要，可通过加热酸性蚀刻液的温度和/或向酸性蚀刻液施加0.2MPa以上的压力来维持上述表面层的部分粒子的脱落状态的凹凸构造，另一方面，除去加工表面的破碎层(裂缝)的侵蚀处理更容易进行并确实进行了，可以以良好的合格率和产量提供表面凹凸化的陶瓷部件。这里，作为酸性蚀刻液，通常是含有硫酸或者磷酸的水溶液。酸性蚀刻液的加热温度上限可被设定在不引起硫酸等热分解的范围内。

并且，对于采用酸性蚀刻液施以侵蚀处理并除去凹凸构造化的表面层的裂缝的陶瓷部件，通过在该陶瓷熔点的2/3℃以上的温度下进行加热处理，形成表面凹凸构造的粒子被整形成为更光滑的连接状态。即，通过酸性蚀刻的侵蚀形成的粒子的脱落状凹凸构造的尖端部分等通过再结晶化被整形，各种粒子或者接合剂等容易进入和负载，从而呈现优良的附着性甚至固定效果。

在陶瓷基材(基质)部分是致密的并且表面层具有看起来象部分粒子脱落的凹凸构造的同时，还采用表面上实际不存在裂缝的形态。即，表面层采用不是单纯方向性的孔，而是具有形成复杂曲路的投锚孔的构成，一旦附着在该表面层上的粒子类等伴随着上述投锚的作用和效果，容易维持不脱落和不飞散的状态。而且，由于除去了表面的裂缝等的损伤层，由等离子体造成的选择性蚀刻得到抑制，不仅提高了自身的耐等离子体性，还避免了机械强度的降低。

而且，在例如蒸镀和喷溅等方法中，能够避免在处理室内壁面等上附着堆积的成膜成分膜的部分脱离飞散引起的不利情况。而且，由于还抑制了气体释放性，因此，从日常保养等方面看也是有利的，并且能够以良好的合格率和高可靠性加工成成品。

进而，能够以良好的合格率和产量提供不仅能够避免附着堆积的成膜成分膜的部分脱离飞散引起的不利情况，气体释放性也得到抑制，并且可以高可靠性加工成成品的陶瓷部件。

在本发明的陶瓷部件中，所谓表面层被凹凸化(根据程度还可被称为多孔质化)是指其骨架部分与基材同样致密，强度和耐腐蚀性等与采用其他方法形成的多孔质体相比也优良。特别是，对纯度99.9重量％以上、平均粒径为10～50微米、平均粒径1～3倍左右的表面进行蚀刻除去裂缝的透光性氧化铝，强度优良，固定效果也大，并且堆积膜的剥离等也不发生，作为半导体处理用非常适合。

下面，参照表示截面构造的电子显微镜照片说明第5实施例。

实施例5

首先，采用数块纯度为99.9重量％、平均粒径25微米的氧化铝陶瓷板(氧化铝烧结体)，分别通过研磨处理进行表面加工。将一块这种经研磨处理的氧化铝陶瓷板切断，用电子显微镜照相机拍摄其截面，如图12(a)所示，表面由微细的破碎层形成。而且，对上述研磨处理过的氧化铝陶瓷板采用由SiC粒子组成的喷砂施以表面加工处理，然后切断，用电子显微镜照相机拍摄其截面，如图12(b)所示，可确定表面的破碎层大大扩展。

对于经上述研磨处理的氧化铝陶瓷板，在约3MPa(30atm)的压力下，在加热到230℃并保持该温度的浓度为25重量％的硫酸水溶液中浸渍16个小时，将表面在蚀刻加工后切断，用电子显微镜照相机拍摄其截面，如图12(c)所示，表面是除去破碎层的微细的凹凸构造。即，表面具有微细的凹凸构造，另一方面，可确定是除去破碎层(裂缝)的良好的蚀刻状态。

代替上述氧化铝陶瓷板，对平均粒径为20微米或者60微米的透明氧化铝陶瓷板(氧化铝烧结体)进行研磨处理后，在约3MPa(30atm)的压力下，在加热到230℃并保持在该温度下的浓度为25重量％的硫酸水溶液中浸渍16个小时，对表面进行蚀刻加工。在该蚀刻加工后，切断各氧化铝陶瓷板，由拍摄该截面的电子显微镜照片(EPMA)得到的示意图在图13(a)和(b)表示。图13(a)表示平均粒径20微米的透明氧化铝陶瓷板的情况，图13(b)表示平均粒径60微米透明氧化铝陶瓷板的情况。

下面说明更具体的例子。这里，分别采用平均粒径不到10微米(比较例A)、平均粒径为10～20微米(实施例A)和平均粒径20～70微米(实施例B)、平均粒径超过70微米(比较例B)的氧化铝陶瓷板。氧化铝陶瓷板的纯度均为95重量％。另一方面，采用浓度25重量％的硫酸水溶液和浓度为96重量％的磷酸水溶液作为酸性蚀刻液。

接着，将各氧化铝陶瓷板浸渍在常温(25℃)或者加热(硫酸水溶液为200℃，磷酸水溶液为100℃)的酸性蚀刻液中，进行给定时间的蚀刻处理。在该蚀刻处理时，对酸性蚀刻液施加0～10MPa的压力，考虑蚀刻液的维持温度和所加的压力来设定蚀刻时间。

在用电子显微镜观察评价经上述蚀刻处理的氧化铝陶瓷板厚度方向的截面时，该氧化铝陶瓷板的表面层(约80微米以内)的状态如表3所示。表中，蚀刻状态中，◎表示良好，△表示稍差，×表示不良。表3

样品	蚀刻液中的酸	加热	蚀刻状态	维氏硬度	备注
						比较例A	硫酸	无	×	558	通过粒界腐蚀表层劣化
硫酸	有	×	489	同上
					磷酸		无	×	546	同上
磷酸	有	×	321	同上
					实施例A		硫酸	无	○	980
硫酸	有	◎	1270
						磷酸	无	○	953
磷酸	有	△	902	如果在150℃以上则良好
						实施例B	硫酸	无	△	859	蚀刻进行缓慢
硫酸	有	◎	1327

	磷酸	无	○	975
						磷酸	有	◎	1109
	比较例B	硫酸	无	×	753						蚀刻进行明显缓慢
硫酸						有	×	783	同上
		磷酸	无	×	762					同上
磷酸						有	×	688	粒界选择性腐蚀

在该观察评价中，在实施例中，所有蚀刻均顺利进行，而且，蚀刻状态全部良好。即，在深度方向上有大直径部分的部分粒子的脱落状凹凸构造化大致同样进行，而且，在表面层上，几乎不能确定还有残存裂缝。与此不同，对于比较例A，通过粒界腐蚀，表层均呈现容易剥离的状态；对于比较例B，蚀刻进行得明显缓慢，可以认为粒界有选择性腐蚀的倾向等，所有情况下蚀刻状态均恶化，在耐等离子体性和粒子剥离和脱离性等方面存在问题。

采用上述实施例的氧化铝陶瓷板构成等离子体CVD装置的处理室，评价成膜时对处理室体系的影响(气体释放性)、成膜成分粒子的附着、脱离的状况，可以正常操作。即，对成膜条件没有不利影响，也看不到在处理室壁面等上附带附着的成膜成分粒子的脱离和剥离，确定具有优良的固定效果，可持续正常的成膜。而且，该氧化铝陶瓷板在除去表面层的裂缝的同时，还可避免在等离子体清洗时选择性的蚀刻等，不仅提高了耐等离子体性，还呈现出高耐热应力性，因此，还能够大幅度地消除裂缝和破损等机械损伤问题。

在上述氧化铝陶瓷的凹凸构造化面上通过粘结剂层贴合金属板或者树脂板进行复合一体化时，或者，在上述氧化铝陶瓷板的凹凸构造化面上层压具有融着性的树脂板进行一体化时，均具有坚固的一体性。即，可以认定氧化铝陶瓷的凹凸构造化面在制造复合体甚至层压体时，具有优良的固定效果。

在上述实施例中，代替氧化铝陶瓷板，将纯度95重量％、平均粒径15微米的钇铝榴石板浸渍在温度保持在230℃的硫酸浓度25重量％的硫酸水溶液中，进行3个小时的蚀刻处理。可以看到，在与实施例1的情况相同的使用状态下，这种情况也具有同样的作用和效果。例如，在上述凹凸构造化面上通过接合剂层贴合金属板或者树脂板进行复合一体化时，或者，在上述氧化铝陶瓷板的凹凸构造化面上设置具有融着性的氧化物或者氟化物层等进行层压一体化时，均具有坚固的一体性。

本发明，并不限于上述实施例，在不偏离本发明宗旨的范围内，可以采用各种变形。例如，在致密的陶瓷基材是氧化钇烧结体、氧化锆烧结体、氮化硅烧结体、氮化铝烧结体、氧化锆烧结体和磷酸钙系烧结体(磷酸三钙、磷酸四钙、羟基磷灰石等)等的情况下也可获得相同的作用和效果。而且，其使用例也可举出广泛的用途。例如，通过将致密陶瓷基材的表面层进行牢固地凹凸构造化(多孔质)，可作为人造骨等生物体用部件使用。

根据本发明，基材(基质)部分是致密的，表面层采用形成看起来象部分粒子脱落的凹凸构造的构造，另一方面，形成没有裂缝的状态。即，表面层采用具有复杂曲路的投锚孔的构成，一旦附着在该表面层上的粒子等具有上述投锚作用和效果，同时呈现优良的固定效果。而且，能够全面地避免和消除附着的粒子和形成的膜的脱落和剥离等不利情况。

而且，由于气体释放性得到抑制，例如，通过作为蒸镀和喷溅的处理室内部面等的构成部件使用，可以以良好的合格率和高可靠性进行加工。进而，作为等离子体蚀刻起点的裂缝被从基材的表面层上除去，同时，耐等离子体等得以增加，并且还避免了裂缝的影响，因此，抑制了热应力温度，提供了机械耐久性高的构成部件。

进一步以良好的合格率和产量提供不仅具有优良固定效果和耐热应力性，还抑制了气体释放性，并能以高可靠性加工的陶瓷构造部件。

下面参照图15到图17对可有效进行蚀刻的氧化铝陶瓷的化学蚀刻方法进行说明。

首先，为了研究硫酸浓度和溶解量的关系，将纯度99.7％、体积密度3.97g/cm3(理论密度的99％)、平均粒径40微米的氧化铝陶瓷板(10×15×2mm)浸渍在浓度为10％(1号)、25％(2号)、50％(3号)、75％(4号)的硫酸水溶液和100％(5号)的硫酸中，并且将硫酸水溶液和硫酸的温度保持在230℃，测定随着时间推移氧化铝陶瓷单位面积的溶解量，如图15所示，并且，2号和3号的硫酸水溶液在使用后和使用前具有大致相同的浓度。

如图15所示，硫酸浓度为25％的2号和硫酸浓度为50％的3号比硫酸浓度为10％的1号和硫酸浓度为75％的4号以及硫酸浓度为100％的5号单位面积的溶解量更多。

接下来，为了研究由硫酸浓度引起的溶解速度的差异，将与上述相同的氧化铝陶瓷板浸渍在1号～4号硫酸水溶液和5号硫酸中8个小时和16个小时，并且，将硫酸水溶液和硫酸的温度保持在230℃，测定由硫酸浓度引起的氧化铝陶瓷板的单位面积的溶解量，如图16所示。

如图16所示，如果将浓度为18～50％，优选20～35％的硫酸水溶液作为化学蚀刻液使用，可以提高氧化铝陶瓷的溶解速度。

下面，为了研究硫酸水溶液的温度和溶解量的关系，将与上述同样的氧化铝陶瓷板浸渍在温度保持50～240℃、浓度为25％的硫酸水溶液中16个小时，测定氧化铝陶瓷单位面积的溶解量，如图17所示。

如果使硫酸水溶液的温度为250℃，存在溶液不稳定的危险。

这里，将与上述相同的氧化铝陶瓷板浸渍在浓度25％的硫酸水溶液中30个小时，并且，保持硫酸水溶液的温度为230℃，进行化学蚀刻，这时，在氧化铝陶瓷板的表面上，大致均一地形成表面粗度Ra(中心线平均粗度)3.0微米的带圆弧的凹凸，并且，使用后的硫酸水溶液的浓度与使用前的基本相同。

如以上所说明的，根据本发明的氧化铝陶瓷的化学蚀刻方法，反应生成物硫酸铝溶解在硫酸水溶液中，硫酸水溶液的浓度长时间基本保持恒定，因此，都能极为有效地进行氧化铝陶瓷的蚀刻，并且可以反复使用硫酸水溶液。

而且，通过将硫酸水溶液的温度保持在100～250℃，溶解速度提高，因此，能够大大缩短蚀刻时间。

采用上述蚀刻方法，在制造耐等离子体部件、研磨装置的工具板或者人造骨时，能够实现优良的固定效果和与生物体的亲和性。本发明并不限于实施例，可以采用各种方案实施。而且，根据需要，例如在形成“深度方向上有大直径部分的微细孔”后，在该微细孔表面上可以形成直径比“结晶粒子粒径”更小的多个突起部分。

Claims (19)

1、一种陶瓷部件，其特征在于，在构成纯度95重量％以上的致密质陶瓷基材的表面或者其附近的结晶粒子的表面上，形成有直径比该结晶粒子粒径更小的多个突起部分。

2、一种陶瓷部件的制造方法，其特征在于，通过在酸性蚀刻液中侵蚀处理纯度95重量％以上、超过理论密度的90％的致密质陶瓷基材表面，在基材表面或者存在于其附近的陶瓷粒子的表面上形成多个突起状部分。

3、权利要求2所述的陶瓷部件的制造方法，其特征在于，将酸性蚀刻液加热至在100℃以上，对致密质陶瓷基材进行酸性蚀刻处理。

4、权利要求2或3所述的陶瓷部件的制造方法，其特征在于，采用作为酸性蚀刻液的硫酸或其水溶液或者磷酸或其水溶液。

5、一种表面凹凸化的陶瓷部件，其特征在于，以纯度95重量％以上的致密质陶瓷作为基材，并且表面层形成含有直径为形成基材的陶瓷平均粒子粒径的0.5～50倍，而且在深度方向上有大直径部分的微细孔的凹凸构造。

6、权利要求5所述的表面凹凸化的陶瓷部件，其特征在于，致密质基材的纯度在99重量％以上。

7、权利要求5或6所述的表面凹凸化的陶瓷部件，其特征在于，致密质基材为理论密度的90％以上。

8、权利要求1-3的任意一项所述的表面凹凸化的陶瓷部件，其特征在于，致密质基材是氧化铝、钇铝榴石、氮化铝、氧化钇、氧化锆、磷酸钙系陶瓷。

9、一种表面凹凸化的陶瓷部件的制造方法，其特征在于，在酸性蚀刻液中侵蚀处理纯度95重量％以上、超过理论密度的90％的致密质陶瓷基材的表面，进行含有直径是陶瓷的平均粒子粒径为0.5～50倍并且在深度方向上有大直径部分的微细孔的凹凸构造化。

10、权利要求9所述的表面凹凸化的陶瓷部件的制造方法，其特征在于，加热提高酸性蚀刻液的温度。

11、权利要求9或10所述的表面凹凸化的陶瓷部件的制造方法，其特征在于，对酸性蚀刻液施加0.2MPa以上的压力。

12、权利要求9-11的任意一项所述的表面凹凸化的陶瓷部件的制造方法，其特征在于，酸性蚀刻液是含有硫酸或者磷酸的水溶液。

13、权利要求9-12的任意一项所述的表面凹凸化的陶瓷部件的制造方法，其特征在于，在采用酸性蚀刻液进行侵蚀处理之后，在陶瓷熔点的2/3以上的温度下进行加热处理。

14、一种表面凹凸化的陶瓷部件，其特征在于，以纯度为95重量％以上、平均粒径10～70微米的致密质陶瓷为基材，上述平均粒径5倍以内的表面层不含有破碎层，并形成看起来象部分粒子脱落的凹凸构造。

15、权利要求14所述的表面凹凸化的陶瓷部件，其特征在于，致密质陶瓷基材的纯度在99重量％以上。

16、权利要求14或15所述的表面凹凸化的陶瓷部件，其特征在于，致密质陶瓷基材由氧化铝、钇铝榴石、氮化铝、氧化钇、氧化锆中的一种以上构成的。

17、一种表面凹凸化的陶瓷部件的制造方法，其特征在于，在酸性蚀刻液中对纯度为95重量％以上、平均粒径10～70微米的致密质陶瓷基材的表面进行侵蚀处理，除去陶瓷加工面的破碎层，进行看起来象部分粒子脱落的凹凸构造化处理。

18、权利要求17所述的表面凹凸化的陶瓷部件的制造方法，其特征在于，酸性蚀刻液是含有硫酸或者磷酸的水溶液。

19、一种氧化铝陶瓷的化学蚀刻方法，其特征在于，将氧化铝陶瓷浸渍在浓度为18～50％的硫酸水溶液中，将上述硫酸水溶液保持在100～230℃的温度下。

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