基于等离子喷涂和冷喷涂技术的IC装备关键零部件表面防护涂层的制备方法与流程

文档序号:19191477发布日期:2019-11-20 02:13阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于等离子喷涂和冷喷涂技术的ic装备关键零部件表面防护涂层的制备方法,其特征在于,采用等离子喷涂和冷喷涂高速沉积技术,在等离子体刻蚀腔表面形成均匀分布的防护涂层;该防护涂层具有双层复合结构:底层为等离子喷涂沉积的金属/y2o3涂层作为过渡层;最外层为高纯y2o3陶瓷涂层,采用冷喷涂高速沉积将y2o3陶瓷粉末高速沉积在金属/y2o3过渡层上;先将金属粉末和y2o3粉末进行干燥处理;其次,使用超音速等离子喷涂技术将金属粉末和y2o3粉末高速沉积在基体表面;然后,再通过冷喷涂高通量沉积技术将y2o3粉末沉积到超音速等离子喷涂金属/y2o3涂层表面,通过控制工艺过程参数得到y2o3陶瓷复合涂层。

2.根据权利要求1所述的基于等离子喷涂和冷喷涂技术的ic装备关键零部件表面防护涂层的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:

(1)将喷涂用的金属粉末和y2o3粉末干燥待用,金属粉末和y2o3粉末的纯度在99.9wt以上;

(2)采用等离子喷涂技术在基体材料表面制备金属/y2o3过渡层:

将干燥后的金属粉末和y2o3粉末置于等离子喷涂装置的送粉器中,使用等离子喷涂技术将金属和y2o3混合粉末熔融并沉积在等离子体刻蚀腔材料内表面形成金属/y2o3过渡层;

(3)冷喷涂高速沉积高纯y2o3涂层:

在步骤(2)得到的等离子喷涂金属/y2o3过渡层的基础上,进一步使用冷喷涂高速沉积技术在金属/y2o3过渡层上面继续沉积y2o3涂层,获得高纯、致密的y2o3涂层,最终获得(金属+y2o3)/y2o3复合防护涂层。

3.根据权利要求1或2所述的基于等离子喷涂和冷喷涂技术的ic装备关键零部件表面防护涂层的制备方法,其特征在于,金属粉末是铝粉或钇粉中的一种或两种。

4.根据权利要求1或2所述的基于等离子喷涂和冷喷涂技术的ic装备关键零部件表面防护涂层的制备方法,其特征在于,金属粉末和y2o3粉末的粒度为1~50μm。

5.根据权利要求1或2所述的基于等离子喷涂和冷喷涂技术的ic装备关键零部件表面防护涂层的制备方法,其特征在于,使用超音速等离子喷涂技术将金属粉末和y2o3粉末高速沉积在基体表面时,利用等离子喷涂将金属粉末和y2o3粉末直接喷涂于等离子刻蚀腔体材料内表面,并控制喷涂参数:等离子喷涂使用所用主气为氩气,次气为氢气,送粉气为氮气时,其气体流量分别为10~80ml/min、5~220ml/min和5~80ml/min,喷涂距离为10~100mm,使混合粉末沉积在等离子体刻蚀腔的内表面,形成均匀分布的金属/y2o3防护涂层。

6.根据权利要求1或2所述的基于等离子喷涂和冷喷涂技术的ic装备关键零部件表面防护涂层的制备方法,其特征在于,通过冷喷涂高通量沉积技术将y2o3粉末沉积到超音速等离子喷涂金属/y2o3涂层表面时,控制喷涂参数:使用压缩空气作为工作气体,工作气体温度为200~700℃,工作气体压力为1.5~3.0mpa,喷涂距离为10~60mm,将y2o3粉末沉积在等离子喷涂金属/y2o3涂层表面上,形成均匀分布的高纯y2o3涂层。

7.根据权利要求1所述的基于等离子喷涂和冷喷涂技术的ic装备关键零部件表面防护涂层的制备方法,其特征在于,防护涂层的孔隙率为2%以下,陶瓷涂层与基体材料的界面结合强度为20~100mpa,涂层厚度为10~400μm。


技术总结
本发明涉及陶瓷涂层的制备技术,具体为一种基于等离子喷涂和冷喷涂技术的IC装备关键零部件表面防护涂层的制备方法,属于半导体集成电路芯片(晶圆)等离子体刻蚀领域。采用等离子喷涂和冷喷涂高速沉积技术,在等离子体刻蚀腔表面形成均匀分布的防护涂层。该防护涂层具有双层复合结构:底层等离子喷涂沉积的金属/Y2O3涂层作为过渡层,能够减少陶瓷涂层与金属基体之间热膨胀系数的差别并提高涂层与基体的结合强度;最外层为高纯Y2O3陶瓷涂层,采用冷喷涂高速沉积将Y2O3陶瓷粉末高速沉积在金属/Y2O3过渡层上。本发明得到(金属/氧化钇)/氧化钇复合涂层,以期达到更优异的抗等离子体侵蚀性能和防护效果。

技术研发人员:熊天英;沈艳芳;崔新宇;王吉强;唐俊榕;李宁;祁建中;陶永山
受保护的技术使用者:中国科学院金属研究所
技术研发日:2019.08.05
技术公布日:2019.11.19
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