热喷涂粉末以及形成热喷涂涂层的方法技术

一种热喷涂粉末，包含原子量３９或从５９到７０的任意稀土元素氧化物组成的颗粒。所述颗粒的抗压强度是等于或大于８０ＭＰａ。热喷涂粉末的体积比重与真比重的比率是等于或大于０．１５。所述颗粒最好是粒化烧结颗粒。组成粒化烧结颗粒的原始颗粒的平均颗粒尺寸最好是等于或小于６μｍ。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于热喷涂粉末及形成热喷涂涂层的方法。
技术介绍
在半导体装置或液晶装置的制造领域，普遍利用反应离子蚀刻装置， 通过作为干法蚀刻中一种类型的等离子体蚀刻进行微制造。因此，在半导 体装置制造设备和液晶装置制造设备中，在蚀刻过程中暴露于反应等离子 体的构件可能受到腐蚀(损害)。如果通过等离子体腐蚀，从半导体装置 制造设备或液晶装置制造设备中的构件生成了微粒，微粒会沉积在半导体 装置使用的硅晶片上或液晶装置使用的玻璃衬底上。如果沉积微粒量很大 或微粒的尺寸很大，就不能按计划进行微制造，由此导致装置产量降低并 且出现质量缺陷，从而导致装置成本增加。考虑到这个问题，传统地，已经通过在构件上提供陶瓷热喷涂层防止 了蚀刻过程中暴露于反应等离子体的构件的等离子体腐蚀(参见日本专利申请公开号2002-80954)。但是，现有的热喷涂涂层都不足以满足所需的 抗等离子体腐蚀性能，从而仍需要改进。日本专利申请公开号2002-80954的实施例中，蚀刻速率是2到 3nm/min。得到该蚀刻速率的蚀刻条件是等离子体输出(等离子体功率密 度)较低，至多约200W(0.6W/cm2)(参见KITAMURA等的"由等离子体喷 涂制备的陶瓷涂层的等离子体腐蚀特性"，材料处理，日本金属学会，第47 巻第7期，1677页到1683页。)。相反的，在半导体装置制造设备和液晶 装置制造设备的电流蚀刻工艺中，为縮短蚀刻处理时间， 一般等离子体输 出设定在l,OOOW或更大并且等离子体功率密度设在3 W/cm2或更大。在 上述很苛刻的蚀刻条件下，日本专利申请公开号2002-80954的热喷涂涂层 不足以满足涉及抗等离子体腐蚀性所需的性能。
技术实现思路
因此，本专利技术的第一 目的是提供一种适合形成具有极好抗等离子体腐 蚀性的热喷涂涂层的热喷涂粉末，以及形成热喷涂涂层的方法。根据本专利技术的第一方面，提供一种热喷涂粉末。所述热喷涂粉末包含原子量39或从59到70的任意稀土元素的氧化物组成的颗粒。所述颗粒的 抗压强度是80MPa或更大。所述热喷涂粉末的体积比重与真比重的比率是 0.15或更大。根据本专利技术的第二方面，提供一种通过等离子体喷涂上述热喷涂粉末 形成热喷涂涂层的方法。从通过示例本专利技术的原理进行阐述的下述说明，本专利技术的其它方面和 优点将变得很明显。具体实施例方式现在说明本专利技术的第一实施方式。根据本实施方式的热喷涂粉末，由原子量39或从59到70的任意稀土 元素的氧化物组成的颗粒组成。"原子量39或从59到70的稀土元素"具体 是钇(Y，原子量39)，镨(Pr，原子量59)，钕(Nd，原子量60)，钷(Pm， 原子量61)，钐(Sm，原子量62)，铕(Eu，原子量63)，轧(Gd，原子量64)， 铽(Tb，原子量65)，镝(Dy，原子量66)，钬(Ho，原子量67)，铒(Er，原子 量68)，铥(Tm，原子量69)，以及镱(Yb，原子量70)。当热喷涂粉末的颗粒由原子量39或从59到68的任意稀土元素的氧化 物组成，具体的是Y， Pr， Nd， Pm， Sm， Eu， Gd， Tb， Dy， Ho或Er， 热喷涂粉末可形成热喷涂涂层，其涂层比当热喷涂粉末由原子量69或70， 具体为Tm或Yb，的任意稀土元素的氧化物组成时，具有更好的抗等离子 体腐蚀性。更具体的，当热喷涂粉末的颗粒由原子量60到66，具体是Nd， Pm， Sm， Eu， Gd， Tb或Dy中任意稀土元素的氧化物组成时，从热喷涂 粉末可以形成热喷涂涂层，相比当热喷涂粉末由原子量39， 59或67到70， 具体为Y, Pr， Ho， Er， Tm或Yb的任意稀土元素的氧化物组成时，其涂 层具有更好的抗等离子体腐蚀性。因此，热喷涂粉末中的颗粒较好地由来 自原子量39或从59到70的稀土元素中的，原子量为39或从59到68的 任意稀土元素氧化物组成，最好由原子量从60到66的任意稀土元素的氧 化物组成。根据本专利技术的热喷涂粉末中颗粒的抗压强度必须等于或大于80MPa。 抗压强度越高，当热喷涂粉末从粉末给料器输送到热喷涂装置时，或当输 送给热喷涂装置的热喷涂粉末充入到热喷涂用热源诸如热喷涂火焰中时， 在连接粉末给料器和热喷涂装置的管内，抑制热喷涂粉末颗粒碎裂的效果 更好。如果在热喷涂之前，热喷涂粉末的颗粒碎裂，在热喷涂过程中形成极易被热源过热的微小颗粒，由此在热喷涂过程中趋向发生"喷溅 (spitting)"现象。术语"喷溅"指过度熔化的热喷涂粉末的沉积物从热喷涂 装置的热喷涂喷嘴内壁掉落并喷溅到热喷涂对象的现象。如果在热喷涂过 程中发生碎裂，得到的热喷涂涂层的质量，包括抗等离子体腐蚀性会恶化。 并且，因为热喷涂粉末中颗粒碎裂所形成的微小颗粒重量很轻，在热喷涂 过程中容易从热源喷出，因此可能不能被热源充分加热。如果由于不能充 分加热而未熔化或软化的这些微粒混在热喷涂涂层中，热喷涂涂层的颗粒 间的粘结强度降低，从而得到的热喷涂涂层的质量包括抗等离子体腐蚀性 会恶化。在这点上，只要热喷涂粉末中颗粒的抗压强度是等于或大于80MPa，热喷涂粉末中颗粒的碎裂可以被更好的抑制，因此可以得到具有 极好抗等离子体腐蚀性的热喷涂涂层。为了进一步改进热喷涂涂层的抗等 离子体腐蚀性，热喷涂粉末中颗粒的抗压强度较好是等于或大于90MPa， 最好是等于或大于lOOMPa。虽然不特别限定热喷涂粉末中颗粒抗压强度的上限值，较好的是等于 或小于250MPa，更好是等于或小于200MPa，最好是等于或小于190MPa。根据本专利技术的热喷涂粉末的体积比重与真比重的比率必须为等于或大 于0.15。因为该比率增加，热喷涂粉末的流动性增加，使得在热喷涂过程 中热喷涂粉末的供应稳定。另外，热喷涂粉末形成的热喷涂涂层中细孔的 数量大幅减少，从而降低了热喷涂涂层的孔隙率。在这点上，只要热喷涂 粉末的体积比重与真比重的比率是等于或大于0.15，热喷涂过程中热喷涂 粉末的波动被很好的抑制，并且热喷涂粉末形成的热喷涂涂层的细孔数量 也可以被大幅降低，因此，可以得到具有极好抗等离子体腐蚀性的热喷涂 涂层。为进一步改进热喷涂涂层的抗等离子体腐蚀性，热喷涂粉末的体积 比重与真比重的比率比较好的是等于或大于0.17，更好的是等于或大于 0.20，最好的是等于或大于0.25。虽然不特别限定热喷涂粉末的体积比重与真比重之比的上限值，比较 好的是等于或小于0.45,更好的是等于或小于0.40。根据本实施方式的热喷涂粉末的平均颗粒尺寸比较好的是等于或大于 5pm，更好的是等于或大于8pm，最好的是等于或大于l(Him。因为热喷涂 粉末的平均颗粒尺寸增加，热喷涂粉末的流动性增加，使得在热喷涂过程 中热喷涂粉末的供应稳定。更具体的，更好地抑制了热喷涂粉末的供给量 周期性增加或降低的波动的发生。当热喷涂粉末供给量由于波动而增加， 因未被热源充分加热而未熔化或软化的颗粒可能混在热喷涂涂层中，或可 能发生喷溅。因此，如果在热喷涂过程中发生热喷涂粉末的波动，不但抗等离子体腐蚀性降低，而且得到的热喷涂涂层还会变得不均匀。在这点上，只要热喷涂粉末的平均颗粒尺寸是等于或大于5pm，更具体的是等于或大 于8pm，甚至等于或大于l(Htm，热喷涂过程中热喷涂粉末的波动被很好本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热喷涂粉末，包括由原子量３９或从５９到７０的任意稀土元素的氧化物组成的颗粒，　　　　其中所述颗粒的抗压强度等于或大于８０ＭＰａ，以及　　　　其中所述热喷涂粉末的体积比重与真比重的比率等于或大于０．１５。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：青木功，伊部博之，北村顺也，
申请(专利权)人：福吉米株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]