一种应用于半导体领域的氧化钇涂层的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种应用于半导体领域的氧化钇涂层的制备方法，该技术制备的制备采用大气等离子喷涂。该涂层的制备方法主要包括以下步骤：(1)将零件的无喷涂区域进行遮蔽；(2)利用大气等离子喷涂技术制备氧化钇涂层；(3)将遮蔽保护去除，清洗零件。采用该方法获得的氧化钇涂层具有高致密性、高耐腐性、高结合力以及高显微硬度，涂层的综合性能良好，可有效提高零部件的使用寿命。

Preparation of yttrium oxide coatings for semiconductor applications

The invention relates to a preparation method of yttrium oxide coating applied in the field of semiconductor, which is prepared by atmospheric plasma spraying. The preparation method of the coating mainly includes the following steps: (1) shielding the non-spraying area of the parts; (2) preparing yttrium oxide coating by atmospheric plasma spraying technology; (3) removing the shielding protection and cleaning the parts. Yttrium oxide coatings obtained by this method have high compactness, corrosion resistance, adhesion and microhardness. The comprehensive properties of the coatings are good, and the service life of parts can be effectively improved.

【技术实现步骤摘要】
一种应用于半导体领域的氧化钇涂层的制备方法
本专利技术涉及一种热喷涂制备陶瓷涂层领域，特别是一种应用于半导体领域的氧化钇涂层的制备方法。
技术介绍
对于半导体设备企业来说，半导体零部件的发展对于半导体设备的发展起这至关重要的作用。随着半导体设备的不断发展，对刻蚀腔内的铝制零部件的耐腐蚀性要求越来越高。传统的铝制零部件采用阳极氧化的方式，在铝制零部件表面形成一层阳极膜来耐腐蚀，但其耐腐蚀性已不能满足先进半导体设备的要求，铝制零部件的寿命降低，其更换频率越来越高。因此，为了提高铝制零部件的使用寿命，需要耐腐蚀性更强的涂层涂覆在零部件表面。采用大气等离子喷涂制备氧化钇涂层，一方面原因是因为采用热喷涂的方式制备的氧化钇涂层的致密性更好，与基体的结合力更好。另一方面是在刻蚀腔内，是刻蚀气体在侵蚀铝制零部件时，传统的氧化铝涂层中的铝原子比钇原子轻，氧化钇的耐物理腐蚀性更好；氧化钇的活性比氧化钇的活性大，更易与刻蚀气体反应，所获得的氟化钇比氟化铝更不易蒸发，因此氧化钇的耐化学腐蚀性比氧化铝更好。
技术实现思路
本专利技术的目的在于制备一种应用于半导体领域的氧化钇涂层，采用的制备技术是大气等离子喷涂，所获得的氧化钇涂层耐腐性更高、涂层更致密、涂层结合力更好，可有效提高铝制零部件的使用寿命。本专利技术采用的技术方案是：一种应用于半导体领域的氧化钇涂层的制备方法，1)喷涂前对喷涂的零件进行喷砂，并将未喷涂区域进行遮挡保护；2)用大气等离子喷涂工艺向基体喷涂氧化钇涂层；3)喷涂后，将遮挡保护去掉，清洗零部件，保证零件洁净度。所述步骤1)的喷砂可以采用自动喷砂或手动喷砂，喷砂的沙料可以采用金刚玉或者二氧化硅。所述步骤2)的大气等离子喷涂工艺参数如下：氩气流量是90-130nplm；氢气流量是10-15nlpm；电流是510-550A；喷枪移动速度是1300-1500mm/sec；送粉速率是50-70g/min；喷涂距离是170-200mm。氧化钇粉末是团聚球状，粉末纯度≥99.5％，粉末直径范围是30-45μm。所制备的氧化钇涂层厚度范围是220-270μm，零件的基体是铝合金，获得的氧化钇涂层的孔隙率＜5％，涂层的结合力＞12MPa，显微硬度＞3GPa,耐腐性＞120min。该涂层可应用在刻蚀、PECVD等半导体设备的关键零部件上。本专利技术的优点是：1)本专利技术的一种应用于半导体领域的氧化钇涂层的制备，采用的是大气等离子喷涂技术，所获得的涂层的物理及化学耐腐蚀性能比传统的氧化铝薄膜要好很多。2)本专利技术的一种应用于半导体领域的氧化钇涂层，其致密性良好，具有很高的结合力和显微硬度，涂层性能优异，因此可以很好地提高铝制零部件的寿命。附图说明图1是本实施例一放大200倍的氧化钇涂层表面形貌的SEM照片。图2是本实施例一放大1000倍的氧化钇涂层表面形貌的SEM照片。图3是本实施例一放大1000倍的氧化钇涂层截面的SEM照片之一。图4是本实施例一放大1000倍的氧化钇涂层截面的SEM照片之二。图5是本实施例二放大200倍的氧化钇涂层表面形貌的SEM照片。图6是本实施例二放大1000倍的氧化钇涂层表面形貌的SEM照片。图7是本实施例二放大1000倍的氧化钇涂层截面的SEM照片之一。图8是本实施例二放大1000倍的氧化钇涂层截面的SEM照片之二。具体实施方式下面结合附图和实例对本专利技术方案进行详细描述。实施例一首先，将未喷涂区域用遮蔽胶带保护起来，用手动抛光机对零件进行抛光，采用的抛光材料是金刚玉，抛光后的零部件的表面粗糙度范围为Ra：4.4-5.0μm。然后，用大气等离子喷涂来制备氧化钇涂层，采用的粉末是商业用粉，粉末的纯度≥99.5％，粉末直径为D50＝55μm。零件基体是铝合金6061，使用的喷涂设备是进口喷涂设备，设定的电流是510A,氩气流量是100nlpm，氢气流量是11nlpm，喷枪的移动速度1500mm/sec，送分速率是70g/min，喷涂距离是180mm。所得到的涂层厚度225μm，涂层的平均孔隙率为4.7％，涂层的平均结合力是12.8MPa，平均显微硬度是3.56GPa,耐腐蚀性是3.4h。最后，将遮蔽胶带去掉，然后在清洁间内清洗，获得洁净度很高的零部件。实施例二首先，将未喷涂区域用工装保护起来，用自动抛光机对零件进行抛光，采用的抛光材料是二氧化硅，抛光后的零部件的表面粗糙度范围为Ra：4.8-5.2μm。然后，用大气等离子喷涂来制备氧化钇涂层，采用的粉末是商业用粉，粉末的纯度≥99.95％，粉末直径为D50＝48μm。零件基体是铝合金6061，使用的喷涂设备是进口喷涂设备，设定的电流是540A,氩气流量是120nlpm，氢气流量是15nlpm，喷枪的移动速度1300mm/sec，送分速率是60g/min，喷涂距离是195mm。所得到的涂层厚度256μm，涂层的平均孔隙率为3.7％，涂层的平均结合力是14.2MPa，平均显微硬度是4.12GPa,耐腐蚀性是4.2h。最后，将遮蔽工装去掉，然后在清洁间内清洗，获得洁净度很高的零部件。以上所述仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，对于本领域技术人员来说，本专利技术可有各种更改和变化。本专利技术可用于半导体行业的各种需要具有耐腐蚀功能涂层的零部件，但也不仅仅限制于半导体领域。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于半导体领域的氧化钇涂层的制备方法，其特征在于，该涂层制备方法主要包括以下几个步骤：1)对喷涂前的零件进行喷砂，并将未喷涂区域进行遮挡保护；2)用大气等离子喷涂工艺向基体喷涂氧化钇涂层；3)喷涂后，将遮挡保护去掉，清洗零部件，保证零件洁净度。

【技术特征摘要】
1.一种应用于半导体领域的氧化钇涂层的制备方法，其特征在于，该涂层制备方法主要包括以下几个步骤：1)对喷涂前的零件进行喷砂，并将未喷涂区域进行遮挡保护；2)用大气等离子喷涂工艺向基体喷涂氧化钇涂层；3)喷涂后，将遮挡保护去掉，清洗零部件，保证零件洁净度。2.如权利要求1所述的氧化钇涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤1)的喷砂可以采用自动喷砂或者手动喷砂，喷砂材料可以采用金刚玉或二氧化硅材料；保护方法可以采用胶带遮蔽或工装保护。3.如权利要求1所述的氧化钇涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤2)的大气等离子喷涂工艺参数如下：氩气流量是90-130nplm；氢气流量是10-15nlpm；电流是510-550A；喷枪移动速...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐俊阳，郑广文，王嘉雨，李加，郁忠杰，
申请(专利权)人：沈阳富创精密设备有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21