[发明专利]喷涂材料、喷涂部件和制造方法

说明书

本发明涉及一种喷涂材料、喷涂部件和制造方法。喷涂材料限定为基本上由(A)稀土氟化物颗粒和(B)稀土氧化物、稀土氢氧化物或稀土碳酸盐的颗粒固结在一起组成的复合颗粒。以稳定的方式将喷涂材料等离子喷涂到基材上，形成含有稀土氟氧化物的喷涂层，同时使工艺偏移最小化并释放很少颗粒。该喷涂部件具有改善的对卤素系气体等离子体的耐腐蚀性。

相关申请的交叉引用

该非临时申请根据35U.S.C.§119(a)要求2018年5月18日在日本提交的专利申请No.2018-095947的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及喷涂材料、喷涂部件和制备喷涂部件的方法，该喷涂部件适合作为在半导体器件制造工艺中的刻蚀步骤中暴露于卤素系气体等离子体气氛的部件。

背景技术

半导体器件制造工艺包括在腐蚀性卤素系气体等离子体气氛中处理部件的刻蚀步骤。已知具有喷涂涂层的部件在这种气氛中是完全耐腐蚀的。例如，通过大气等离子喷涂氧化钇(专利文献1和2)或氟化钇(专利文献3和4)，在金属铝和陶瓷(通常为氧化铝)基材的表面上沉积涂层。这种喷涂部件用于刻蚀系统或刻蚀器的与卤素系气体等离子体接触的区域中。在半导体器件制造工艺中使用的典型腐蚀性卤素系气体是诸如SF₆、CF₄、CHF₃、ClF₃和HF的氟系气体和诸如Cl₂、BCl₃和HCl的氯系气体。

通过等离子喷涂氧化钇获得的沉积有氧化钇的部件几乎没有遇到技术问题，并且长期以来被用作与半导体相关的喷涂部件。当在具有氟气体的刻蚀步骤中使用沉积有氧化钇的部件时，产生的问题是刻蚀步骤变得不稳定，因为在该步骤的初始阶段，最外表面的氧化钇可与氟化物反应，因此在刻蚀系统内氟气体浓度发生改变。这个问题被称为“工艺偏移(process shift)”。

为了克服这个问题，正在考虑用沉积氟化钇的部件进行替换。然而，与氧化钇相比，氟化钇在卤素系气体等离子体气氛中往往具有略微弱的耐腐蚀性。此外，与氧化钇喷涂涂层相比，氟化钇喷涂涂层在其表面上具有许多裂缝并释放出许多颗粒。

在这种情况下，具有氧化钇和氟化钇特性的氟氧化钇作为喷涂材料被认为是有吸引力的。专利文献5公开了使用氟氧化钇的尝试。虽然通过大气等离子喷涂氟氧化钇喷涂材料制备了沉积有氟氧化钇的部件，但是氟氧化钇作为喷涂涂层的稳定的沉积是困难的，因为氧化导致氟耗尽以及富氧的组成偏移，形成氧化钇。

引用列表

专利文献1：JP-A 2002-080954(USP 6,733,843)

专利文献2：JP-A 2007-308794(USP 7,655,328)

专利文献3：JP-A 2002-115040(USP 6,685,991)

专利文献4：JP-A 2004-197181(USP 7,462,407)

专利文献5：JP-A 2014-009361(USP 9,388,485)

发明内容

本发明的目的是提供一种喷涂材料、通过等离子喷涂形成的喷涂部件以及制备该喷涂部件的方法，该喷涂材料通过等离子喷涂确保含有稀土氟氧化物的喷涂层的稳定(consistent)的沉积，与氧化钇或氟化钇喷涂层相比，含有稀土氟氧化物的喷涂层在工艺偏移和颗粒释放方面得到最小化。

发明人已经发现，通过使用由稀土氟化物颗粒和稀土氧化物、稀土氢氧化物或稀土碳酸盐颗粒固结在一起构成的复合颗粒作为喷涂材料并且等离子喷涂该材料，以稳定的方式形成了含有稀土氟氧化物的喷涂层。该喷涂层具有最小的工艺偏移和最小的颗粒释放；并且发现在基材上具有含有稀土氟氧化物作为主相的喷涂层的喷涂部件具有改善的对卤素系气体等离子体的耐腐蚀性。