用于增强衬底制品及装置的性质及性能的涂层制造方法及图纸

本发明专利技术描述适用于多种衬底制品、结构、材料及设备的涂层。在各种应用中，所述衬底包含金属表面，所述金属表面易于在其上形成此金属的氧化物、氮化物、氟化物或氯化物，其中所述金属表面经配置以在使用中与气体、固体或液体接触，所述气体、固体或液体与所述金属表面进行反应以形成对所述衬底制品、结构、材料或设备有害的反应产物。所述金属表面涂覆有保护涂层，所述保护涂层防止所述经涂覆表面与所述反应性气体进行反应及/或以其它方式改进所述衬底制品或设备的电性质、化学性质、热性质或结构性质。描述涂覆所述金属表面及用于选择所利用的涂层材料的各种方法。

Coating for enhancing the properties and properties of substrate products and devices

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于增强衬底制品及装置的性质及性能的涂层相关申请案交叉参考此申请案根据35U.S.C.§119的条款主张以下美国临时专利申请案的权益：2015年2月13日以卡洛·沃德弗列德(CarloWaldfried)等人的名义且以“薄膜原子层沉积涂层(THINFILMATOMICLAYERDEPOSITIONCOATINGS)”提出申请的美国临时专利申请案第62/116，181号；2015年5月28日以布莱恩C.亨德里克斯(BryanC.Hendrix)等人的名义且以“用以防止由AL2CL6蒸汽输送痕量金属的涂层(COATINGSTOPREVENTTRANSPORTOFTRACEMETALSBYAL2CL6VAPOR)”提出申请的美国临时专利申请案第62/167,890号；2015年7月2日以布莱恩C.亨德里克斯等人的名义且以“用于增强衬底制品及装置的性质及性能的涂层(COATINGSFORENHANCEMENTOFPROPERTIESANDPERFORMANCEOFSUBSTRATEARTICLESANDAPPARATUS)”提出申请的美国临时专利申请案第62/188,333号；及2015年9月本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括金属表面的结构、材料或装置，所述金属表面易于在其上形成所述金属的氧化物、氮化物或卤化物，所述金属表面经配置以在所述结构、材料或装置的使用或操作中与气体、固体或液体接触，所述气体、固体或液体与所述金属氧化物、氮化物或卤化物进行反应以形成对所述结构、材料或装置及其使用或操作有害的反应产物，其中所述金属表面涂覆有防止所述经涂覆表面与所述反应性气体进行反应的保护涂层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.13 US 62/116,181;2015.05.28 US 62/167,890;1.一种包括金属表面的结构、材料或装置，所述金属表面易于在其上形成所述金属的氧化物、氮化物或卤化物，所述金属表面经配置以在所述结构、材料或装置的使用或操作中与气体、固体或液体接触，所述气体、固体或液体与所述金属氧化物、氮化物或卤化物进行反应以形成对所述结构、材料或装置及其使用或操作有害的反应产物，其中所述金属表面涂覆有防止所述经涂覆表面与所述反应性气体进行反应的保护涂层。2.根据权利要求1所述的结构、材料或装置，其中所述金属氧化物、氮化物或卤化物包括Cr、Fe、Co及Ni中的一或多者的至少一种氧化物、氮化物或卤化物。3.根据权利要求2所述的结构、材料或装置，其中所述金属表面包括不锈钢表面、铝表面或阳极化铝表面。4.根据权利要求1所述的结构、材料或装置，其中与所述金属氧化物、氮化物或卤化物进行反应以形成对所述结构、材料或装置及其使用或操作有害的反应产物的所述气体包括Al2Cl6。5.根据权利要求1所述的结构、材料或装置，其中所述保护涂层包括选自由以下各项组成的群组的涂层材料中的一或多者：Al2O3；式MO的氧化物，其中M为Ca、Mg或Be；式M’O2的氧化物，其中M’为化学计量上可接受的金属；及式Ln2O3的氧化物，其中Ln为镧系元素。6.根据权利要求5所述的结构、材料或装置，其中所述保护涂层包括Al2O3。7.根据权利要求5所述的结构、材料或装置，其中所述保护涂层包括选自由以下各项组成的群组的涂层材料中的一或多者：所述式MO的氧化物，其中M为Ca、Mg或Be；及所述式M’O2的氧化物，其中M’为化学计量上可接受的金属。8.根据权利要求5所述的结构、材料或装置，其中所述保护涂层包括选自由以下各项组成的群组的涂层材料中的一或多者：所述式Ln2O3的氧化物，其中Ln为镧系元素。9.根据权利要求8所述的结构、材料或装置，其中Ln为La、Sc或Y。10.根据权利要求1所述的结构、材料或装置，其中所述保护涂层包括金属氧化物，所述金属氧化物与在所述结构、材料或装置的所述使用或操作中和所述金属表面接触的所述气体反应的自由能大于或等于零。11.一种改进包括金属表面的结构、材料或装置的性能的方法，所述金属表面易于在其上形成所述金属的氧化物、氮化物或卤化物，其中所述金属表面经配置以在所述结构、材料或装置的使用或操作中与气体、固体或液体接触，所述气体、固体或液体与所述金属氧化物、氮化物或卤化物进行反应以形成对所述结构、材料或装置及其使用或操作有害的反应产物，所述方法包括用保护涂层来涂覆所述金属表面，所述保护涂层防止所述经涂覆表面与所述反应性气体进行反应。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述金属氧化物、氮化物或卤化物包括Cr、Fe、Co及Ni中的一或多者的至少一种氧化物。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述金属表面包括不锈钢表面、铝表面或阳极化铝表面。14.根据权利要求11所述的方法，其中与所述金属氧化物、氮化物或卤化物进行反应以形成对所述结构、材料或装置及其使用或操作有害的反应产物的所述气体包括Al2Cl6。15.根据权利要求11所述的方法，其中所述保护涂层包括选自由以下各项组成的群组的涂层材料中的一或多者：Al2O3；式MO的氧化物，其中M为Ca、Mg或Be；式M’O2的氧化物，其中M’为化学计量上可接受的金属；及式Ln2O3的氧化物，其中Ln为镧系元素，例如La、Sc或Y。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述保护涂层包括Al2O3。17.根据权利要求15所述的方法，其中所述保护涂层包括选自由以下各项组成的群组的涂层材料中的一或多者：所述式MO的氧化物，其中M为Ca、Mg或Be；及所述式M’O2的氧化物，其中M’为化学计量上可接受的金属。18.根据权利要求15所述的方法，其中所述保护涂层包括选自由以下各项组成的群组的涂层材料中的一或多者：所述式Ln2O3的氧化物，其中Ln为镧系元素。19.根据权利要求8所述的方法，其中Ln为La、ScY。20.根据权利要求11所述的方法，其中所述保护涂层包括金属氧化物，所述金属氧化物与在所述结构、材料或装置的所述使用或操作中和所述金属表面接触的所述气体反应的自由能大于或等于零。21.根据权利要求11所述的方法，其中用保护涂层来涂覆所述金属表面包括所述保护涂层的物理气相沉积PVD、化学气相沉积CVD、溶液沉积或原子层沉积ALD。22.根据权利要求11所述的方法，其中用保护涂层来涂覆所述金属表面包括对所述保护涂层进行原子层沉积ALD。23.根据权利要求22所述的方法，其中所述保护涂层包括Al2O3。24.根据权利要求23所述的方法，其中所述原子层沉积包括其中在循环ALD工艺中利用三甲基铝及臭氧来形成所述保护涂层的工艺序列。25.根据权利要求23所述的方法，其中所述原子层沉积包括其中在循环ALD工艺中利用三甲基铝及水来形成所述保护涂层的工艺序列。26.根据权利要求22所述的方法，其中所述保护涂层包括：式MO的金属氧化物，其中M为Ca、Mg或Be；或式M’O2的金属氧化物，其中M’为化学计量上可接受的金属。27.根据权利要求26所述的方法，其中所述原子层沉积包括其中在循环ALD工艺中利用环戊二烯基M化合物及臭氧来形成所述保护涂层的工艺序列。28.根据权利要求26所述的方法，其中所述原子层沉积包括其中在循环ALD工艺中利用环戊二烯基M化合物及水来形成所述保护涂层的工艺序列。29.根据权利要求26所述的方法，其中所述原子层沉积包括其中在循环ALD工艺中利用Mβ-二酮化合物及臭氧来形成所述保护涂层的工艺序列。30.根据权利要求22所述的方法，其中所述保护涂层包括式Ln2O3的金属氧化物，其中Ln为镧系元素。31.根据权利要求30所述的方法，其中Ln为La、Sc或Y。32.根据权利要求30所述的方法，其中所述原子层沉积包括其中在循环ALD工艺中利用环戊二烯基Ln化合物及臭氧来形成所述保护涂层的工艺序列。33.根据权利要求30所述的方法，其中所述原子层沉积包括其中在循环ALD工艺中利用环戊二烯基Ln化合物及水来形成所述保护涂层的工艺序列。34.根据权利要求30所述的方法，其中所述原子层沉积包括其中在循环ALD工艺中利用Lnβ-二酮化合物及臭氧来形成所述保护涂层的工艺序列。35.根据权利要求11所述的方法，其中以在从5nm到5μm的范围内的涂层厚度将所述保护涂层涂覆于所述金属表面上。36.根据权利要求11所述的方法，其中在用所述保护涂层来涂覆所述金属表面期间，所述金属表面处于在从20℃到400℃的范围内的温度。37.一种复合ALD涂层，其包括不同ALD产物材料的层。38.根据权利要求37所述的复合ALD涂层，其中所述不同ALD产物材料包括不同金属氧化物。39.根据权利要求38所述的复合ALD涂层，其中所述不同金属氧化物包括选自由以下各项组成的群组的至少两种金属氧化物：二氧化钛；氧化铝；氧化锆；式MO的氧化物，其中M为Ca、Mg或Be；式M’O2的氧化物，其中M’为化学计量上可接受的金属；及式Ln2O3的氧化物，其中Ln为镧系元素La、Sc或Y。40.根据权利要求37所述的复合ALD涂层，其包括至少一个氧化铝层。41.根据权利要求37所述的复合ALD涂层，其包括至少一个二氧化钛层。42.根据权利要求37所述的复合ALD涂层，其包括至少一个氧化锆层。43.根据权利要求37所述的复合ALD涂层，其中所述不同ALD产物材料包括不同金属。44.根据权利要求43所述的复合ALD涂层，其中所述不同金属包括选自由以下各项组成的群组的至少两种金属：铂、铌及镍。45.根据权利要求37所述的复合ALD涂层，其中所述不同ALD产物材料包括作为所述复合涂层的第一层中的第一ALD产物材料的金属氧化物材料及作为所述复合涂层的第二层中的第二ALD产物材料的金属。46.根据权利要求45所述的复合ALD涂层，其中所述金属氧化物材料选自由以下各项组成的群组：氧化铝、二氧化钛及氧化锆，且所述金属选自由以下各项组成的群组：铂、铌及镍。47.根据权利要求37所述的复合ALD涂层，其中层数目在从2个到10,000个的范围内。48.一种复合涂层，其包括至少一个ALD层及并非ALD层的至少一个经沉积层，其中并非ALD层的所述至少一个经沉积层选自由以下各项组成的群组：旋涂层、经喷涂层、溶胶凝胶层及常压等离子体沉积层。49.根据权利要求48所述的复合涂层，其中并非ALD层的所述至少一个经沉积层包括常压等离子体沉积层。50.根据权利要求49所述的复合涂层，其中所述复合涂层中的所述层包括选自由以下各项组成的群组的材料的至少一个层：氧化铝、氮氧化铝、氧化钇、氧化钇-氧化铝、氧化硅、氮氧化硅、过渡金属氧化物、过渡金属氮氧化物、稀土金属氧化物及稀土金属氮氧化物。51.一种在衬底上形成经图案化ALD涂层的方法，其包括在所述衬底上由有效地防止ALD膜生长的表面终止材料层形成图案。52.根据权利要求51所述的方法，其中所述表面终止材料针对水及三甲基铝展现出基本上零粘附系数。53.根据权利要求51所述的方法，其中所述ALD涂层包括氧化铝。54.一种过滤器，其包括纤维及/或粒子的基质，所述纤维及/或粒子由金属及/或聚合材料形成，其中所述纤维及/或粒子的基质在其上具有ALD涂层，其中与在上面缺少所述ALD涂层的纤维及/或粒子的对应基质相比，所述ALD涂层不会将所述纤维及/或粒子的基质的孔隙体积更改多于5％，且其中当所述纤维及/或粒子由金属形成且所述ALD涂层包括金属时，所述ALD涂层的所述金属不同于所述纤维及/或粒子的所述金属，其中所述基质由具有在从1μm到40μm的范围内的直径的孔隙表征。55.一种将气态或蒸汽流递送到半导体处理工具的方法，所述方法包括为所述气态或蒸汽流提供从所述气态或蒸汽流的源到所述半导体处理工具的流动路径，且使所述气态或蒸汽流在所述流动路径中流动穿过过滤器以从所述流移除外来固体材料，其中所述气态或蒸汽流包括六氯化二铝，且其中基质包括不锈钢纤维及/或粒子，所述不锈钢纤维及/或粒子在其上具有包括氧化铝的ALD涂层。56.根据权利要求55所述的方法，其中所述半导体处理工具包括气相沉积炉。57.一种固体汽化器装置，其包括界定内部体积的器皿，所述内部体积在其中包含用于将被汽化的固体材料的支撑表面，其中所述支撑表面的至少一部分在其上具有ALD涂层。58.根据权利要求57所述的固体汽化器装置，其中所述支撑表面包括所述器皿的内部表面。59.根据权利要求57所述的固体汽化器装置，其中所述支撑表面包括所述内部体积中的支撑部件的表面。60.根据权利要求59所述的固体汽化器装置，其中所述支撑部件包括为所述固体材料提供支撑表面的托盘。61.根据权利要求60所述的固体汽化器装置，其中所述托盘涂覆有所述ALD涂层。62.根据权利要求57所述的固体汽化器装置，其中所述器皿含有各自为所述固体材料提供支撑表面的垂直间隔开的托盘的阵列。63.根据权利要求62所述的固体汽化器装置，其中所述阵列的所述托盘中的每一者涂覆有所述ALD涂层。64.根据权利要求57所述的固体汽化器装置，其中所述内部体积由所述器皿的内部壁表面限界，且所述内部壁表面涂覆有所述ALD涂层。65.根据权利要求57到64中任一权利要求所述的固体汽化器装置，其中所述ALD涂层...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·C·亨德里克斯，D·W·彼得斯，李卫民，C·瓦尔德弗里德，R·A·库克，N·困达，林奕宽，
申请(专利权)人：恩特格里斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US