[发明专利]一种IC装备关键零部件用高纯氧化钇涂层的制备方法

说明书

本发明涉及冷喷涂制备陶瓷涂层领域，特别是一种IC装备关键零部件用高纯氧化钇涂层的制备方法。该方法主要包括以下操作步骤：(1)零件无涂层区域的防护；(2)零件喷涂区域的表面预处理；(3)采用高纯氧化钇粉末，纯度≥99.9wt％、平均粒度为2～50μm；(4)采用低压冷喷涂系统进行快速喷涂，获得高纯氧化钇涂层。相比于传统的热喷涂，冷喷涂能够有效地减少和降低对基体的热输入，因此，适宜于在铝及铝合金等IC装备用关键零部件表面喷涂涂层。本发明采用的冷喷涂方法，其喷涂温度仅为100～1000℃，远远低于等离子喷涂所需的温度(即氧化钇的熔点温度2410℃以上)；冷喷涂制备的氧化钇涂层质量稳定、厚度均匀。

技术领域

本发明涉及冷喷涂制备陶瓷涂层领域，特别是一种IC装备关键零部件用高纯氧化钇涂层的制备方法。

背景技术

对于IC设备企业来说，零部件的供应决定其研发和产业化的进程。没有满足IC设备企业工艺要求的零部件供应，IC装备产业的发展是不可想象的。突破有代表性的IC设备高端零部件和关键零部件的集成制造技术，可以解决IC设备70％零部件的本土化。建立我国IC装备特种精密零部件公共服务平台，对我国IC设备的研发和产业化进程有着至关重要的作用。

随着22nm技术已逐步用于芯片量产，世界集成电路线宽研发已经进入14nm以至7nm的设备和工艺攻关，此时刻蚀、离子注入、PVD、CVD等集成电路关键装备面临着许多新的挑战。以刻蚀机反应腔为例，一方面对刻蚀腔室内的洁净度要求越来越高；另一方面，刻蚀用强腐蚀性气体和能量越来越高的等离子体轰击的共同作用，产生出目前已知的工业界最强的腐蚀环境，处于其中的金属零件会产生严重的腐蚀，释放出金属离子或粒子污染腔体，导致芯片电路短路。

传统的IC装备零部件多采用阳极氧化氧化铝涂层进行防护。由于零部件处于强的腐蚀性环境和离子轰击交互作用状态，一旦因腐蚀而产生金属离子溶出造成系统污染，损失将无法估量。研究表明，氧化钇涂层比氧化铝具有更好的抗等离子体冲蚀性能，且具有更长的使用寿命，因此成为IC装备零部件防护用的新型涂层。除了刻蚀机以外，氧化钇涂层在其它IC装备零部件中也有巨大的应用价值。

氧化钇涂层属于陶瓷涂层，通常使用等离子喷涂进行制备。等离子喷涂以等离子体为热源，将氧化钇加热到熔化(2410℃)或半熔化状态然后喷涂到基体上。这种高温不可避免地造成了喷涂颗粒的氧化、相变或其他化学反应，同时高温对基体铝合金材料也可能造成损伤。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用冷喷涂技术制备IC装备关键零部件用高纯氧化钇涂层的制备方法，解决现有等离子等热喷涂技术制备氧化钇涂层时存在的涂层质量差、易氧化，以及导致铝合金喷涂基体热输入量过大的问题，开辟一种新的制备高纯氧化钇涂层的有效途径，以期早日扩大实际应用范围。

本发明技术方案如下：

一种IC装备关键零部件用高纯氧化钇涂层的制备方法，包括以下步骤：

1)喷涂前对喷涂基体进行彻底清洗，并对基体待喷涂以外的区域进行有效地保护；

2)在冷喷涂装置的送粉器中加入待喷涂的高纯氧化钇粉体；

3)采用冷喷涂装置，在基体待喷涂部位进行喷涂，获得高纯氧化钇涂层。

所述的IC装备关键零部件用高纯氧化钇涂层的制备方法，冷喷涂工艺参数如下：送粉的气体温度100～1000℃，送粉的气体压力0.5～5MPa，粉体的移动速度50～1500m/min，喷涂距离10～40mm，送粉速率10～150g/min。

所述的IC装备关键零部件用高纯氧化钇涂层的制备方法，优选的冷喷涂工艺参数如下：送粉的气体温度200～600℃，送粉的气体压力1～4MPa，粉体的移动速度500～1000m/min，喷涂距离20～30mm，送粉速率50～100g/min。