[发明专利]一种制备高致密氧化钇涂层的方法

说明书

本发明涉及一种制备高致密氧化钇涂层的方法，该技术制备的涂层应用于半导体领域。该方法主要包括以下操作步骤：(1)将零件喷涂的部分进行处理；(2)采用大气等离子喷涂技术喷涂一层很薄的氧化钇涂层；(3)再采用喷涂结合悬浮液技术，喷涂一层氧化钇悬浮液涂层；(4)清洗零件。采用该方式获得的涂层，涂层非常致密，涂层的孔隙率低于1.5％，涂层的结合力更好，涂层的硬度也搞，最终获得综合性能良好的涂层。

技术领域

本发明属于用热喷涂方式制备氧化钇陶瓷涂层领域，特别是将该涂层应用于半导体设备领域。

背景技术

随着半导体设备的快速发展，国外已经开展着手研究10nm制程的半导体设备，而国内也已经开展研究14nm制程以下的半导体设备。随着设备的不断更新换代，对设备内零件的性能和寿命的要求也越来越高。以刻蚀设备的内腔为例，刻蚀气体在进行晶圆刻蚀时，也会腐蚀到刻蚀腔内的其他零部件，这就要求刻蚀腔内的零件具有一定的耐腐蚀性，这些零件大多是铝制品，传统的办法是对铝制零件进行阳极氧化，但阳极氧化的耐腐蚀性已经不能满足设备的要求，导致零件的更换频率过高。最近，国内发展为在铝制零件表面喷涂氧化铝涂层，虽然提高铝制零部件的耐腐蚀性，但零件的更换频率依然很高。因此，为了提高铝制零部件的使用寿命，降低零件的更换频率，需要一种耐腐蚀性更强的涂层涂覆在零件表面。而耐腐蚀性通常与涂层的致密性有关，涂层更致密，刻蚀气体越不容易侵入到涂层内，其耐腐蚀性越强。

发明内容

本发明的目的在于制备一种高致密的氧化钇涂层，相当于“双重”涂层，采用主要技术核心是先采用大气等离子喷涂技术喷涂一层相对薄的氧化钇涂层，然后再采用大气等离子喷涂结合悬浮液技术或者超音速火焰喷涂结合悬浮液技术喷涂一层相对厚的氧化钇悬浮液涂层。这样制备出的氧化钇涂层，一方面与基体结合的是正常的氧化钇涂层，结合力强；另一方面，在氧化钇涂层上再喷涂一层氧化钇悬浮液涂层，悬浮液涂层具有高致密性、高均匀性，而这两层都是氧化钇涂层，只是制备氧化钇涂层的粉末大小和制备方式有所不同，但这两层是相同的材料，物理性能相似，所以两层之间的结合力很高。本发明制备的高致密氧化钇涂层，在高致密的同时，还具有良好的耐腐蚀性和结合力，应用于半导体设备领域，能够提高关键零部件的耐腐蚀性，降低零件的更换频率，提高零件的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种制备高致密氧化钇涂层的方法，

(1)喷涂前，清洗零件，不允许残留机械零件的屑渣及油污；将非喷涂区进行遮挡保护；

(2)用大气等离子喷涂技术喷涂一层很薄的氧化钇涂层；

(3)再用喷涂结合悬浮液技术，喷涂一层氧化钇悬浮液涂层；

(4)喷涂后，测量涂层厚度，将遮蔽保护去掉，清洗零件，保证零件高洁净度。

所述步骤(1)的清洗可采用喷淋或者浸入的方式清洗，可以用超声波水方法去除油污和屑渣，保证零件干净、干燥；遮挡保护的方法可以采用软方法，如遮蔽胶带，或者硬方法，如遮蔽工装等。

所述步骤(2)中，用大气等离子喷涂技术制备的氧化钇涂层厚度小于总涂层厚度的一半，该涂层的表面粗糙度范围在250-300μ-in左右。

所述步骤(3)中的喷涂结合悬浮液技术，可以是大气等离子喷涂结合悬浮液技术；也可以是超音速火焰喷涂结合悬浮液技术。

所述步骤(4)中，喷涂后，要测量膜层厚度，保证零部件各个部位的膜层厚度均匀，若膜层厚度符合要求，则可以去除遮蔽保护，清洗零件。

该涂层综合性能良好。该涂层可用于半导体设备上对零件的耐腐蚀性有要求的关键零部件。

本发明的优点是：

1.本发明是将氧化钇粉末涂层和氧化钇悬浮液涂层结合在一起，虽然看似“双层”涂层，但本质上只是氧化钇涂层。