热喷涂用钇类颗粒粉末、钇类粒子以及它们的制备方法技术

本发明专利技术涉及热喷涂用钇类颗粒粉末、钇类粒子以及它们的制备方法，更详细而言，为在Y2O3、YOF、YF3、Y4Al2O9、Y3Al5O

【技术实现步骤摘要】
热喷涂用钇类颗粒粉末、钇类粒子以及它们的制备方法


[0001]本专利技术涉及包含二氧化硅成分的热喷涂用钇类颗粒粉末及利用其的高密度的热喷涂皮膜。

技术介绍

[0002]在半导体制造工序中，为了硅晶片等基板电路的高集成化所需的微细加工，等离子体干式蚀刻工序的重要性越来越重要。
[0003]为了在这种环境下使用，提出了将等离子体抵抗性优秀的材料用作腔室构件或将构件的表面用耐等离子体性优秀的物质形成皮膜而提高构件寿命的方案。
[0004]其中，通过用各种材料被覆基材的表面而赋予新的功能性的技术，以往已在多个领域利用。作为这种表面被覆技术之一，例如已知有热喷涂法，将由陶瓷等材料构成的热喷涂粒子，借助于燃烧或电能，以软化或熔融状态喷射于基材表面，从而形成热喷涂皮膜。
[0005]一般而言，热喷涂涂布是通过使微细的粉末加热熔融，使熔融的粉末朝向母材的被涂布面喷射而执行。所述喷射的熔融粉末被急剧冷却，熔融粉末凝固，主要利用机械性结合力而层叠于所述涂布对象面。
[0006]在所述热喷涂涂布中，利用高温的等离子体火焰来熔融所述粉末的等离子体热喷涂涂布，在高熔点的诸如钨或钼的金属和陶瓷的涂布中必须使用。所述热喷涂涂布不仅有利于保持母材的材质特性，生产表现出耐磨损、耐腐蚀、耐热及热屏障、超硬、耐氧化、绝缘、摩擦特性、散热、生物功能耐辐射性特性的高功能性材料，而且与化学气象沉积或物理气象沉积等其他涂布方法相比，可以在短时间内涂布宽阔面积的对象物。
[0007]而且，在半导体器件等的制造领域，一般借助于使用氟、氯、溴等卤素类气体的等离子体的干式蚀刻，进行在半导体基板表面实施微细加工。另外，在干式蚀刻后，使用氧气等离子体对取出半导体基板的腔室(真空容器)内部进行清洁。此时，在腔室内部，暴露于反应性高的氧气等离子体或卤素气体等离子体的构件存在被腐蚀的可能性。而且，如果腐蚀(侵蚀)部分从相应构件呈粒子状脱落，则这种粒子附着于半导体基板，会成为导致电路缺陷的异物(以下将相应异物称为微粒)。
[0008]因此，自以往起，在半导体器件制造装置中，出于减小颗粒发生的目的，在暴露于氧气或卤素气体等的等离子体的构件上，设置具备耐等离子体侵蚀性的陶瓷的热喷涂皮膜。
[0009]作为这种颗粒发生因素，除了在真空腔室内附着的反应生成物的剥离之外，还会有使用卤素气体等离子体或氧气等离子体而导致的腔室劣化。另外，根据本专利技术人的研究获知，在干式蚀刻环境下，从热喷涂皮膜发生的颗粒数或大小起因于构成热喷涂皮膜的粒子之间结合力的强弱或未熔融粒子的存在或高气孔率。
[0010]特别是陶瓷的热喷涂皮膜内涂层内部的密度越高，干式蚀刻工序中气孔等缺陷导致的CFx系列工序气体的吸附程度越减小，可以减小等离子体离子碰撞导致的蚀刻。
[0011]一般而言，作为用于形成高密度热喷涂皮膜的涂布方法，有悬浮液等离子体热喷
涂法(Suspension Plasma Spray：SPS)、气溶胶沉积法(Aerosol Deposition：AD)或物理气相沉积法(Physical Vapor Deposition：PVD)，这三种方法与原有大气等离子体热喷涂法(Air Plasma Spray：APS)方式相比，均存在制造方式复杂、制造单价升高的缺点。
[0012]就悬浮液等离子体热喷涂法(SPS)技术而言，借助于相对较高热源进行半导体腔室内涂布时，伴随高工序温度，发生制品变形等问题，随着粒子大小的减小，粒子飞行距离变短，等离子体装备与要涂布的基板的作业距离变近，作业一部分受限。另外，就SPS技术而言，由于为水和粒子分散的悬浮液状态，流入相同体积时，涂层的成膜速度低，发生追加的工序时间，制造成本高。
[0013]另外，作为气溶胶沉积法(AD)及物理气相沉积法(PVD)，达成数百μm水平的涂布厚度存在技术上的局限，实际涂布时，在复杂形状的基板上，涂布作业受限。
[0014]因此，需要开发一种能够利用原有的大气等离子体热喷涂法(APS)体现高密度热喷涂皮膜的技术。
[0015]通常的APS热喷涂法使用的热喷涂材料的粒子，集中数μm水平的一次粉末形成20～40μm的颗粒粉末，因而提出一种方法，将构成这种热喷涂材料的一次粉末构成得较小，为1μm以下，从而提高热喷涂皮膜的密度。
[0016]但是，就这种方法而言，随着热喷涂材料比表面积的增加，热无法均匀传递给处于颗粒粉末内部的一次粉末，在热喷涂皮膜的表面或内部形成包括非熔融或再熔融状态的皮膜，在干式蚀刻工序中成为颗粒发生原因。
[0017]另外，如果由颗粒粉末形成的二次粒子过小，则借助于颗粒粉末之间的静电引力，粉末之间结块，难以事实上在大气中移送或颗粒粉末移送后因较低的质量而无法移送到中心部框架便散落到其他处的可能性高。
[0018]作为以往技术，韩国公布专利第10
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2016
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0131918号(2016年11月16日)公开的热喷涂用材料记载称，作为构成元素，包括包含稀土类元素(RE)、氧(O)及卤素(X)的稀土类元素氧卤化物(RE
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O
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X)，卤素相对于稀土类元素的摩尔比(X/RE)为1.1以上，因此，耐等离子体性提高，气孔率或硬度等特性得到改善。
[0019]另外，在韩国公布专利第10
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2005
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0013968号(2005年2月5日)中，公开了氧化钇涂层内含有100至1000ppm硅元素的耐等离子体构件，但所述包含硅元素的氧化钇涂层通过包含半导体成分而赋予电气特性，存在电弧危险性，基本颜色为黑色，与半导体工序的污染物无法区分，在清洁腔室时，因混同而追加不必要的清洁工序的隐患较大。
[0020]如上所述，以往为了克服氧化钇或氟化钇热喷涂材料的物性界限，提出了混合、制备氧化钇及氟化钇，从而制备提高了等离子体侵蚀性、气孔率、硬度等物性的氟氧化钇热喷涂材料的技术，尽管如此，在产业层面却持续要求开发用于制备提高耐等离子体性所需的致密热喷涂皮膜的技术及用于制备其的热喷涂用颗粒粉末。
[0021]现有技术文献：(专利文献0001)韩国公开专利第10
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2016
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0131918号(2016年11月16日)；(专利文献0002)韩国公开专利第10
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2005
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0013968号(2005年2月5日)。

技术实现思路

[0022]为了解决上述问题，本专利技术的主要目的是使二氧化硅粉末包含于钇化合物粉末，提供热喷涂用颗粒粉末，从而钇类化合物的熔点低下，在热喷涂皮膜制备工序时，抑制热喷
涂皮膜内气孔的形成，由于二氧化硅的沸点低于钇类化合物沸点的特性，二氧化硅在热喷涂皮膜工序中一部分消失，因而可以制备致密的钇类热喷涂皮膜。
[0023]为了达成如上所述目的，本专利技术的一个体现例提供一种热喷涂用钇类颗粒粉末，其特征在于，包含在Y2O3、YOF、YF3、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热喷涂用钇类颗粒粉末，作为热喷涂用钇类颗粒粉末，其特征在于，包含在Y2O3、YOF、YF3、Y4Al2O9、Y3Al5O
12
及YAlO3中选择的某一种以上钇化合物粉末和二氧化硅粉末，所述颗粒粉末的平均直径为5μm至50μm，包含超过0重量％、不足10重量％的Y
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Si
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O中间相。2.根据权利要求1所述的热喷涂用钇类颗粒粉末，其特征在于，相对于所述钇的硅元素重量比为0.3至1.00。3.根据权利要求1所述的热喷涂用钇类颗粒粉末，其特征在于，所述颗粒粉末是将平均直径0.1μm至10μm、90质量％至99.9质量％的钇化合物粉末与平均直径0.1μm至10μm、0.1质量％至10质量％的二氧化硅粉末混合而制备的。4.一种热喷涂用钇类颗粒粉末的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑东勳，方晟植，郑在任，金大成，
申请(专利权)人：KOMICO有限公司，
类型：发明
国别省市：