半导体装置电弧复合涂层加工方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种半导体装置电弧复合涂层加工方法，其采用纯铝线材作为溶射材料，采用两次溶射生成复合涂层，可与基体有力结合。采用本发明专利技术工艺生成的复合涂层不仅厚度与粗糙度可达到ENCORE Ta制程要求，而且，涂层与基材结合力好，产品使用寿命长。

The processing method of electric arc composite coating in semiconductor device

The invention discloses an arc composite coating processing method for a semiconductor device. The pure aluminum wire is used as the dissolving material, and the composite coating is made by two times of dissolving, which can be effectively combined with the substrate. The process of the invention not only generate composite coating thickness and surface roughness can reach ENCORE Ta process, and the coating and the substrate has good adhesion, long service life.

【技术实现步骤摘要】
半导体装置电弧复合涂层加工方法
本专利技术公开一种复合涂层加工方法，特别是一种半导体装置电弧复合涂层加工方法。
技术介绍
ENCORETa是半导体材料生产过程中的一个重要制程，ENCORETa主要是在半导体硅片上镀上钽，ENCORETa制程中所采用的设备成为ENCORETa装置，目前的ENCORETa装置主要是采用不锈钢和铝作为基材，其部位不同，采用的基材也不相同。ENCORETa装置外侧需要喷涂一层纯铝涂层，以达到半导体材料生产过程中的特殊要求，而由于ENCORETa装置的特殊性，其要求涂层与基材之间的结合力要强，而目前普通工艺制成的涂层容易脱落，不能满足ENCORETa制程的要求。
技术实现思路
针对上述提到的现有技术中的ENCORETa装置外侧涂层结合力低的缺点，本专利技术提供一种新的半导体装置电弧复合涂层加工方法，其采用二次溶射工艺在ENCORETa装置外侧形成一层复合涂层，其与基体结合力好。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：一种半导体装置电弧复合涂层加工方法，该方法包括下述步骤：S1、去除原涂层：采用物理工艺对原溶射层进行去除；S2、工件表面化学清洗：采用质量百分比浓度为70％±2％的浓硝酸和纯水按照体积比为1:1的比例进行混合，将工件放入混合液中浸泡1～2小时，混合液温度保持在40℃～50℃；S3、工件纯水漂洗：将步骤S2处理后的工件捞出，放入流动的纯水中浸泡冲洗30分钟以上；S4、超声波清洗：将步骤S3处理后的工件放入超声波清洗槽中，超声波清洗槽中放入纯水，采用有效功率为1.2Kw的超声波进行超声波震荡清洗30分钟以上；S5、干燥：采用CDA吹干；S6、喷砂：采用喷砂工艺对工件进行表面喷砂处理，喷砂后不锈钢材质工件表面粗糙度达到Ra：5-8μm，铝材材质工件表面粗糙度达到Ra：8-12μm；S7、高压水洗：采用高压纯水对工件表面进行水洗，清洗时，高压水枪的水压保持在50bar以上，水枪出水口距工件表面的距离为30～50cm；S8、超声波清洗：将步骤S7清洗后的工件放入超声波清洗槽中，超声波清洗槽中放入纯水，采用有效功率为1.2Kw的超声波进行超声波震荡清洗30分钟以上；S9、干燥：采用CDA吹干；S10、对工件表面进行溶射作业，溶射作业采用两次溶射形成表面复合涂层：复合涂层一工艺：涂层一中的溶射材质采用纯铝，溶射时焰心温度为6000±100℃，喷射气压为75±5psi，溶射间距为200-300mm，溶射角度为45-90度，溶射速度为500±50mm/s；复合涂层二工艺：涂层二中的溶射材质是采用纯铝，溶射时焰心温度为6000±100℃，喷射气压为50±5psi，溶射间距为200-300mm，溶射角度为45-90度，溶射速度为230±30mm/s；S11、品质检验：粗糙度采用粗糙度检测仪对溶射后的工件表面进行粗糙度检测，保证工件表面粗糙度达到Rz：180-220um，采用千分尺对溶射层厚度进行检测，溶射层的厚度为500±30μm，如果检测不合格，则返回步骤S1；如果检测合格则进入下一步骤；S12、高压水洗：采用高压纯水对工件表面进行水洗，高压水枪的水压保持在50bar以上，水枪出水口距工件表面的距离为30～50cm；S13、超声波清洗：将步骤S12中的工件放入超声波清洗槽中，超声波清洗槽中放入纯水，采用有效功率为1.2Kw的超声波进行超声波震荡清洗30分钟以上；S14、干燥：采用CDA吹干；S15、最终检验：采用表面粒子测定仪对工件进行表面检测，其中，颗粒尺寸为0.3μm以上的颗粒每平方厘米少于3个，如果不合格则返回至步骤S13，再次进行超声波水洗，如果合格即完成。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：所述的步骤S1去除原涂层时采用WA60#，采用压力为3～5Kgf/cm2的喷砂工艺去除，喷砂机的喷嘴出口距工件表面的距离为300±50mm，喷砂机的喷射角度为45°～90°的角度，喷砂机的喷头的移动速度设定为100±10mm/S，反复喷砂3～5次。所述的步骤S5和步骤S9干燥时，干燥温度为100±5℃，干燥时间为30分钟以上。所述的S5喷砂时，采用WA20#，利用压力为3～5Kgf/cm2的喷砂工艺，喷砂机的喷嘴出口距工件表面的距离为300±50mm的距离，喷砂机的喷射角度为45°～90°的角度。所述的步骤S10中溶射材质采用纯度为99.9％，直径1.6mm的铝线。所述的步骤S10中复合涂层一的厚度为100±10μm，复合涂层一的粗糙度为Rz：80-120μm。所述的步骤S10中复合涂层二的厚度为400±20μm，复合涂层二的粗糙度为Rz：180-220μm。所述的步骤S14中的干燥温度为150±5°，干燥时间为6小时以上。本专利技术的有益效果是：采用本专利技术工艺生成的复合涂层不仅厚度与粗糙度可达到ENCORETa制程要求，而且，涂层与基材结合力好，产品使用寿命长。具体实施方式本实施例为本专利技术优选实施方式，其它凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本专利技术保护范围之内。本专利技术主要为一种半导体ENCORETa装置电弧复合涂层加工方法，其采用99.9％纯铝作为溶射涂层的材料，在ENCORETa装置(ENCORETa装置本体主要由铝和不锈钢材质制成)外表面上面溶射形成两层涂层，本专利技术的溶射加工方法主要包括下述步骤：S1、去除原涂层：采用物理工艺对原溶射层进行去除，本实施例中，采用WA60#(即60#的白刚玉，颗粒尺寸为315～250μm)，采用压力为3～5Kgf/cm2的喷砂工艺对原溶射层及工件表面的残留的钽进行喷砂去除，喷砂机的喷嘴出口距工件表面的距离为300±50mm的距离，喷砂机的喷射角度为45°～90°的角度，目测钽去除干净(由于钽的颜色与涂层和基材颜色不同，可容易通过目测分辨)为止，通常情况下，是喷砂机的喷头的移动速度设定为100±10mm/S，反复喷砂3～5次即可达到要求；S2、工件表面化学清洗：本实施例中，采用质量百分比浓度为70％±2％的浓硝酸和纯水按照体积比为1:1的比例进行混合，将工件放入混合液中浸泡1～2小时，对其进行常压化学清洗，清洗时，混合液温度保持在40℃～50℃，本实施例中，由于待加工工件为不锈钢和铝(由于制作过程不同，本专利技术中涉及到的ENCORETa装置本体或称为基体的自身材料比较致密，不容易与化学清洗液反应，而涂层材料气孔率高，与化学清洗液反应快速)材质，采用硝酸进行清洗不会损坏工件本身材质结构，而可以清除工件表面残留的少许原涂层材料和残留的钽；S3、工件纯水漂洗：将步骤S2处理后的工件捞出，放入流动的纯水(电阻率为12MΩ·cm以上的纯水)中浸泡冲洗30分钟以上，以去除工件表面残余的硝酸；S4、超声波清洗：将步骤S3处理后的工件放入超声波清洗槽中，超声波清洗槽中放入纯水(电阻率为12MΩ·cm以上的纯水)，采用有效功率为1.2Kw的超声波进行超声波震荡清洗30分钟以上，以去除工件表面的残存的颗粒物质；S5、干燥：采用CDA(去油去水压缩空气)吹干，干燥温度为100±5℃，干燥时间为30分钟以上，除了可去除表面残留水分外，还可去除基体内部渗入的水分；S6、喷砂：采用WA20#(即20#的白刚玉，颗粒尺寸为800～630μm)，利用压力为3～5Kgf/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置电弧复合涂层加工方法，其特征是：所述的方法包括下述步骤：S1、去除原涂层：采用物理工艺对原溶射层进行去除；S2、工件表面化学清洗：采用质量百分比浓度为70％±2％的浓硝酸和纯水按照体积比为1:1的比例进行混合，将工件放入混合液中浸泡1～2小时，混合液温度保持在40℃～50℃；S3、工件纯水漂洗：将步骤S2处理后的工件捞出，放入流动的纯水中浸泡冲洗30分钟以上；S4、超声波清洗：将步骤S3处理后的工件放入超声波清洗槽中，超声波清洗槽中放入纯水，采用有效功率为1.2Kw的超声波进行超声波震荡清洗30分钟以上；S5、干燥：采用CDA吹干；S6、喷砂：采用喷砂工艺对工件进行表面喷砂处理，喷砂后不锈钢材质工件表面粗糙度达到Ra：5‑8μm，铝材材质工件表面粗糙度达到Ra：8‑12μm；S7、高压水洗：采用高压纯水对工件表面进行水洗，清洗时，高压水枪的水压保持在50bar以上，水枪出水口距工件表面的距离为30～50cm；S8、超声波清洗：将步骤S7清洗后的工件放入超声波清洗槽中，超声波清洗槽中放入纯水，采用有效功率为1.2Kw的超声波进行超声波震荡清洗30分钟以上；S9、干燥：采用CDA吹干；S10、对工件表面进行溶射作业，溶射作业采用两次溶射形成表面复合涂层：复合涂层一工艺：涂层一中的溶射材质采用纯铝，溶射时焰心温度为6000±100℃，喷射气压为75±5psi，溶射间距为200‑300mm，溶射角度为45‑90度，溶射速度为500±50mm/s；复合涂层二工艺：涂层二中的溶射材质是采用纯铝，溶射时焰心温度为6000±100℃，喷射气压为50±5psi，溶射间距为200‑300mm，溶射角度为45‑90度，溶射速度为230±30mm/s；S11、品质检验：粗糙度采用粗糙度检测仪对溶射后的工件表面进行粗糙度检测，保证工件表面粗糙度达到Rz：180‑220um，采用千分尺对溶射层厚度进行检测，溶射层的厚度为500±30μm，如果检测不合格，则返回步骤S1；如果检测合格则进入下一步骤；S12、高压水洗：采用高压纯水对工件表面进行水洗，高压水枪的水压保持在50bar以上，水枪出水口距工件表面的距离为30～50cm；S13、超声波清洗：将步骤S12中的工件放入超声波清洗槽中，超声波清洗槽中放入纯水，采用有效功率为1.2Kw的超声波进行超声波震荡清洗30分钟以上；S14、干燥：采用CDA吹干；S15、最终检验：采用表面粒子测定仪对工件进行表面检测，其中，颗粒尺寸为0.3μm以上的颗粒每平方厘米少于3个，如果不合格则返回至步骤S13，再次进行超声波水洗，如果合格即完成。...

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置电弧复合涂层加工方法，其特征是：所述的方法包括下述步骤：S1、去除原涂层：采用物理工艺对原溶射层进行去除；S2、工件表面化学清洗：采用质量百分比浓度为70％±2％的浓硝酸和纯水按照体积比为1:1的比例进行混合，将工件放入混合液中浸泡1～2小时，混合液温度保持在40℃～50℃；S3、工件纯水漂洗：将步骤S2处理后的工件捞出，放入流动的纯水中浸泡冲洗30分钟以上；S4、超声波清洗：将步骤S3处理后的工件放入超声波清洗槽中，超声波清洗槽中放入纯水，采用有效功率为1.2Kw的超声波进行超声波震荡清洗30分钟以上；S5、干燥：采用CDA吹干；S6、喷砂：采用喷砂工艺对工件进行表面喷砂处理，喷砂后不锈钢材质工件表面粗糙度达到Ra：5-8μm，铝材材质工件表面粗糙度达到Ra：8-12μm；S7、高压水洗：采用高压纯水对工件表面进行水洗，清洗时，高压水枪的水压保持在50bar以上，水枪出水口距工件表面的距离为30～50cm；S8、超声波清洗：将步骤S7清洗后的工件放入超声波清洗槽中，超声波清洗槽中放入纯水，采用有效功率为1.2Kw的超声波进行超声波震荡清洗30分钟以上；S9、干燥：采用CDA吹干；S10、对工件表面进行溶射作业，溶射作业采用两次溶射形成表面复合涂层：复合涂层一工艺：涂层一中的溶射材质采用纯铝，溶射时焰心温度为6000±100℃，喷射气压为75±5psi，溶射间距为200-300mm，溶射角度为45-90度，溶射速度为500±50mm/s；复合涂层二工艺：涂层二中的溶射材质是采用纯铝，溶射时焰心温度为6000±100℃，喷射气压为50±5psi，溶射间距为200-300mm，溶射角度为45-90度，溶射速度为230±30mm/s；S11、品质检验：粗糙度采用粗糙度检测仪对溶射后的工件表面进行粗糙度检测，保证工件表面粗糙度达到Rz：180-220um，采用千分尺对溶射层厚度进行检测，溶射层的厚度为500±30μm，如果检测不合格，则返回步骤S1；如果检测合格则进入下一步骤；S12、高压水洗：采用高压纯水对工...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊志红，张远，
申请(专利权)人：深圳仕上电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44