一种用于等离子喷淋头的保护材料及其制备方法和应用方法技术

本发明专利技术公开了一种用于等离子喷淋头的保护材料，涉及半导体刻蚀技术中用到的等离子设备的抗腐蚀技术，主要由作为主体材料的氧化镁，以及在主体材料中掺杂的含量为0.5~3wt%的氧化钙和含量为0.5~5wt%的氧化钇组成。本发明专利技术还提供了该保护材料的制备方法和应用方法，通过该保护材料的设置，能够明显提高等离子喷淋头长时间处于高等离子体环境下的耐腐蚀性能，延长等离子喷淋头的使用寿命，从而降低半导体材料的生产成本。

Protective material for plasma spraying head, preparation method and application method thereof

The invention discloses a method for plasma spray head protection material, anti corrosion technology involves plasma etching technology in semiconductor devices, mainly by Magnesium Oxide as the main material, and the content of doping in the main material is 0.5~3wt% and calcium oxide content of yttrium oxide composition of 0.5~5wt%. The invention also provides the protection material preparation method and application method, through the protection of material settings, can significantly improve the plasma spray head for a long time in high plasma environment corrosion resistance, prolong the service life of the plasma spray head, thereby reducing the cost of production of semiconductor materials.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体刻蚀技术中用到的等离子设备的抗腐蚀技术，具体地讲，是涉及。
技术介绍
半导体刻蚀技术是利用等离子体或等离子体与腐蚀性气体共同实现选择性腐蚀的半导体生产工艺技术。但是由于等离子环境恶劣，在半导体刻蚀过程中，尤其是刻蚀机等离子喷淋系统由于长时间处于等离子轰击状态，损坏严重，这对于等离子设备的维护非常不利，而且很大程度上限制了等离子设备喷淋系统的使用寿命。因此，在高密度等离子环境中如何有效地保护等离子设备喷淋系统能够较长时间使用成为本领域技术人员重点研究的课题。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供一种用于等离子喷淋头的保护材料。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下: 一种用于等离子喷淋头的保护材料，主要由作为主体材料的氧化镁，以及在主体材料中掺杂的含量为0.5^3wt%的氧化钙和含量为0.5^5wt%的氧化钇组成。其中，所述氧化镁的纯度大于等于99.5wt%,所述氧化钇的纯度为99.9wt%,所述氧化钙的纯度为99.9wt%。上述用于等离子喷淋头的保护材料的制备方法，包括如下步骤: (O按重量配比对氧化镁、氧化钙和氧化钇三种粉料称重备用； (2)将三种粉料置于球磨机中碾磨混合10-14小时； (3)将混合好的粉料装入预定规格的模具中冷压成型； (4)将步骤(3)获得的材料放入真空石墨炉中进行无压烧结，其中，在真空度小于lxl0_2mbar时开始加热，升温速度为I~10°C /min，并在120(Tl800°C的烧结温度下保持7(Tll0min，然后自然冷却获得制备完成的保护材料。为了提高研磨混合的效果，所述步骤(2)中，球磨机采用的磨球为ZTA陶瓷球。ZTA陶瓷球是用化学方法合成的氧化锆增韧氧化铝超细粉经喷雾造粒、等静压成形和高温烧结工艺制造的高技术陶瓷研磨介质,具有高强度、高韧性、高硬度、耐磨性、耐腐蚀性极好的特点。本专利技术中还提供了该用于等离子喷淋头的保护材料的应用方法，具体为:将保护材料和等离子喷淋头均放入真空镀膜机中采用蒸发镀膜方法使保护材料在等离子喷淋头表面形成均匀膜层，构成耐腐蚀性能好的等离子喷淋头；其中，真空度为0.9χ10-5~1.1xl0_5bar，镀膜温度为 150(T2000°C，膜层厚度为 I~10 μ m。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果:本专利技术采用具有很强的抗等离子体腐蚀能力的氧化镁作为主体材料，并在其内加入氧化钙和氧化钇形成新型复合材料用作保护，氧化钙能够在不影响主体材料抗等离子体腐蚀的前提下明显提高其抗水化能力，而氧化钇既是抗等离子体腐蚀材料又能够在保护材料的制备烧结中起到很好的助烧剂作用，从而在用于等离子喷淋头时起到优秀的抗等离子体腐蚀作用，对等离子喷淋头充分保护，大大提高其使用寿命，以此在刻蚀半导体材料生产中有效降低生产成本，具有突出的实质性特点和显著的进步。【具体实施方式】[0011 ] 下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，本专利技术的实施方式包括但不限于下列实施例。实施例1 本实施例的该用于等离子喷淋头的保护材料，其配比为:纯度为99.9被％的氧化钙(CaO)用0.5 wt%,纯度为99.9wt%的氧化钇(Y2O3)用I wt%，其余用主体材料——纯度为99.5wt% 的氧化镁(MgO)。制备时，按上述配比将三种粉料称重后，置于球磨机中采用ZTA陶瓷球对其进行碾磨混合12小时，将混合后的粉末装入模具中冷压成型，然后材料置于坩埚中，放入真空石墨炉的烧结台上，抽真空，进行无压烧结。具体为当真空度小于lxl(T2mbar时开始加热，升温速度为10°C /min，并在1500°C的烧结温度下保持90 min，然后自然冷却获得制备完成的保护材料。当该保护材料在等离子喷淋头上应用时，具体方法为将保护材料放入真空镀膜机的电子枪坩埚内，将清洗干净的等离子喷淋头按规定安装到镀膜机的工作架上，设定镀膜机的相关参数，如在真空室内安装用以检测镀膜层厚度的晶控片、开启材料挡板以及设定镀膜厚度、控制速度、温度、层数等工艺参数。之后关闭镀膜机门，抽真空，当真空度达到IxlO^bar时开始镀膜，并将镀膜温度控制在1700°C，即通过电子枪产生的电子束扫描该保护材料，使其在电子束的轰击下发生蒸发，蒸发物自然沉积到喷淋头表面形成均匀膜层，当膜层厚度达到5 μ m时停止，冷却到60°C以下后取出镀膜后的等离子喷淋头。之后即可将镀膜后的等离子喷淋头用于半导体刻蚀生产中，经试验，使用寿命可达650小时左右。实施例2 本实施例的该用于等离子喷淋头的保护材料，其配比为:纯度为99.9被％的氧化钙(CaO)用I wt%，纯度为99.9wt%的氧化钇(Y2O3)用0.5 wt%,其余用主体材料——纯度为99.5wt% 的氧化镁(MgO)。采用与实施例1相同的制备方法和镀膜方法获得镀膜后的等离子喷淋头用于半导体刻蚀生产中，经试验，使用寿命可达660小时左右。实施例3 本实施例的该用于等离子喷淋头的保护材料，其配比为:纯度为99.9被％的氧化钙(CaO)用1.5 wt%,纯度为99.9wt%的氧化钇(Y2O3)用I wt%，其余用主体材料——纯度为99.5wt% 的氧化镁(MgO)。采用与实施例1相同的制备方法和镀膜方法获得镀膜后的等离子喷淋头用于半导体刻蚀生产中，经试验，使用寿命可达685小时左右。实施例4 本实施例的该用于等离子喷淋头的保护材料，其配比为:纯度为99.9被％的氧化钙(CaO)用2 wt%,纯度为99.9wt%的氧化钇(Y2O3)用1.5 wt%,其余用主体材料——纯度为99.5wt% 的氧化镁(MgO)。采用与实施例1相同的制备方法和镀膜方法获得镀膜后的等离子喷淋头用于半导体刻蚀生产中，经试验，使用寿命可达710小时左右。实施例5 本实施例的该用于等离子喷淋头的保护材料，其配比为:纯度为99.9被％的氧化钙(CaO)用I wt%，纯度为99.9wt%的氧化钇(Y2O3)用3 wt%,其余用主体材料——纯度为99.5wt% 的氧化镁(MgO)。采用与实施例1相同的制备方法和镀膜方法获得镀膜后的等离子喷淋头用于半导体刻蚀生产中，经试验，使用寿命可达685小时左右。实施例6 本实施例的该用于等离子喷淋头的保护材料，其配比为:纯度为99.9被％的氧化钙(CaO)用3 wt%,纯度为99.9wt%的氧化钇(Y2O3)用2 wt%,其余用主体材料——纯度为99.5wt% 的氧化镁(MgO)。采用与实施例1相同的制备方法和镀膜方法获得镀膜后的等离子喷淋头用于半导体刻蚀生产中，经试验，使用寿命可达710小时左右。实施例7 本实施例的该用于等离子喷淋头的保护材料，其配比为:纯度为99.9被％的氧化钙(CaO)用2.5 wt%,纯度为99.9wt%的氧化钇(Y2O3)用4 wt%,其余用主体材料——纯度为99.5wt% 的氧化镁(MgO)。采用与实施例1相同的制备方法和镀膜方法获得镀膜后的等离子喷淋头用于半导体刻蚀生产中，经试验，使用寿命可达690小时左右。实施例8 本实施例的该用于等离子喷淋头的保护材料，其配比为:纯度为99.9被％的氧化钙(CaO)用2 wt%,纯度为99.9wt%的氧化钇(Y2O3)用5 wt%,其余用主体材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于等离子喷淋头的保护材料，其特征在于，主要由作为主体材料的氧化镁，以及在主体材料中掺杂的含量为0.5~3wt%的氧化钙和含量为0.5~5wt%的氧化钇组成。

【技术特征摘要】
1.一种用于等离子喷淋头的保护材料，其特征在于，主要由作为主体材料的氧化镁，以及在主体材料中掺杂的含量为0.5^3wt%的氧化钙和含量为0.5^5wt%的氧化钇组成。2.根据权利要求1所述的一种用于等离子喷淋头的保护材料，其特征在于，所述氧化镁的纯度大于等于99.5wt%。3.根据权利要求1所述的一种用于等离子喷淋头的保护材料，其特征在于，所述氧化钇的纯度为99.9wt%。4.根据权利要求1所述的一种用于等离子喷淋头的保护材料，其特征在于，所述氧化钙的纯度为99.9wt%。5.如权利要求1~4所述的一种用于等离子喷淋头的保护材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (O按重量配比对氧化镁、氧化钙和氧化钇三种粉料称重备用； (2)将三种粉料置于球磨机中碾磨混合10-14小时； (3)将混合好的粉料装入预定规格...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴林，
申请(专利权)人：成都超纯应用材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：