本发明专利技术提供一种用于等离子体处理腔室的多孔复合陶瓷部件、其制备方法以及等离子体处理腔室。制备多孔复合陶瓷部件的方法，包括：步骤S01：制备含有钇元素的流体；步骤S02：将含有钇元素的流体渗入多孔陶瓷基体表面的微孔中；步骤S03：经过热处理和/或等离子体时效处理，在多孔陶瓷基体的整个表面和微孔中填充含钇化合物，形成填充有含钇化合物的多孔复合陶瓷部件；步骤S04：通过机械加工处理去除多孔复合陶瓷部件表面多余的含钇化合物，直至多孔复合陶瓷部件表面平滑。因此，本发明专利技术通过在多孔复合陶瓷部件的表面和微孔中形成含钇化合物，有效提高了多孔复合陶瓷部件对等离子体的抗蚀能力，提高了等离子体处理腔室的工艺稳定性，以及延长使用寿命，并且达到简化工艺和节约成本的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体材料和器件
，具体涉及一种填充有含钇化合物的多孔复合陶瓷部件及其制备方法，以及一种包含有多孔复合陶瓷部件的等离子体处理腔室。
技术介绍
在半导体材料及器件制造过程中，等离子体技术已经得到广泛应用，比如等离子体刻蚀、等离子体改性等。等离子体是指被电离的气体，主要由电子、离子、原子、分子或自由基等粒子组成的集合体。等离子体中高能粒子的能量很高一般约为几至几十电子伏特，可以导致材料内部化学键的断裂，那么等离子体工艺腔内的各个部件的耐蚀能力是很重要的。尤其是在等离子体工艺腔内的陶瓷部件，会受到工艺气体和等离子体的侵蚀，从而严重影响工艺过程的稳定性，这就要求工艺腔中暴露在工艺气体或等离子体中的陶瓷部件具有抗蚀性。通常等离子体工艺腔中的陶瓷部件为Sic、A1203、AlN等，为了提高陶瓷部件在等离子体工艺中的抗蚀能力，通过将IIIB族金属氧化物加入到陶瓷中，从而提高陶瓷部件对等离子体的抗蚀能力。因为IIIB族金属氧化物在热处理过程中能与陶瓷材料反应生成新的晶粒，这些晶粒大部分位于晶界处，从而提高陶瓷的力学性能和抗氧化性，以及抗蚀能力。传统制备掺有IIIB族金属氧化物的方法是将陶瓷材料和IIIB族金属氧化物的粉末充分混合均匀，然后在高温烧结而成。然而，一般情况下，IIIB族金属氧化物都均匀分散在陶瓷的内部，陶瓷表面对等离子体的抗蚀能力并未得到显著增强，进一步影响到等离子体工艺的稳定性和等离子体设备的使用寿命。专利US 6,352,611中，提出用于等离子工艺腔中的介电元器件和工艺元器件等，这些元器件由陶瓷材料、IIIB族元素的氧化物和粘结剂组成，并且材料致密，从而提高了这些元器件对等离子体的抗蚀能力，增强工艺稳定性，然而，制备这些元器件是采用传统陶瓷烧结工艺，制备步骤包括(i)将陶瓷粉末、IIIB族元素的氧化物的粉末和粘结剂初步混合形成混合原料；( )将该混合原料进行充分混合使其混合均匀；(iii)对均匀混合的原料进行热处理，比如烧结等，形成粗糙的陶瓷胚体；(iv)对粗糙的陶瓷胚体进行抛光，得到最终的陶瓷制品。经共混烧结后，陶瓷致密度增加。上述制备方法得到的陶瓷虽然含有IIIB族元素的氧化物，但是由于这些IIIB氧化物经共混完全混合在陶瓷的内部，不能保留在陶瓷表面，从而并不能提高这些陶瓷构成的元器件对等离子体的抗蚀能力。 近年来，也有采用溶胶凝胶法、喷涂法、脉冲激光处理等制备Y203薄膜的。脉冲激光法造价昂贵，不适于大规模生产与产业化；溶胶凝胶法所采用的原料价格昂贵，有些原料有毒，危害健康和污染环境，并且溶胶凝胶过程所需时间长，影响了作业周期，凝胶中存在大量微孔，易收缩开裂，以及衬底结合度差；喷涂法也存在所形成的薄膜与衬底结合度差，薄膜疏松等缺点，例如专利us 2005/0136188A1和CN1906026B中，提供了一种含氧化钇涂覆的陶瓷部件及其制造方法，采用喷涂法在陶瓷部件表面形成多层氧化钇涂层，提高陶瓷部件表面的抗蚀能力，制备过程包括在衬底表面热喷涂第一含氧化钇涂层，经烧结处理在第一含氧化钇涂层和衬底之间形成包含多相氧化物的结合层，然后采用等离子体处理去除含氧化钇涂层表面的氧化钇颗粒，或者在第一含氧化钇涂层上热喷涂第二含氧化钇涂层，第二氧化钇涂层可覆盖住第一含氧化钇涂层表面的氧化钇颗粒，从而增强抗蚀能力。该方法可以在表面形成氧化钇涂层，但是由于热喷涂的含氧化钇涂层与衬底之间主要靠机械结合，结合力不够，后期还要进行热处理，导致工艺复杂；并且一般热喷涂的工艺得到的含氧化钇涂层存在一定的气孔，这会严重降低陶瓷部件的抗蚀能力，还需要进行封孔处理等工序，因此增加了工艺难度；喷涂工艺还会产生多种有害因素。将Y2O3掺入多孔复合陶瓷早已受到广泛研究。Jianfeng Yang等人(Improvementof Mechanical Properties and Corrosion Resistance of Porous-SiAlON Ceramicsby Low Y2O3 Additions, J. Am. Ceram. Soc.，2004，87: 1714 - 1719 ;)报道了将Y2O3掺入多孔陶瓷β-SiAlON中制备出多孔复合陶瓷，从而提高了多孔陶瓷的机械性能和抗蚀性能，采用的方法是将a -Si3N4, Al2O3以及一定量的Y2O3的粉末共混，然后经高温1700-1850° C烧结得到陶瓷制品，然而，Y2O3均匀分布在多孔陶瓷β-SiAlON内部，使得这种多孔复合陶瓷的抗蚀能力受到限制。此外，目前工艺腔中的陶瓷部件的制备通常采用反应烧结、热等静压烧结、化学气 相沉积和物理气相沉积法。然而，这些方法需要用到结构复杂且昂贵的设备，并且对制备条件的要求很严格，比如原料要求高纯度、高密度等，进一步增加了陶瓷部件的制造成本和难度。因此，需要一种具有较高抗蚀能力的陶瓷部件，和能够有效提高陶瓷部件抗蚀能力、节约成本、稳定性高的制备方法，以及具有该陶瓷部件的等离子体处理腔室，从而使工艺稳定性提高，使用寿命延长。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种填充有含钇化合物的多孔复合陶瓷、和其制备方法，以及具有该多孔复合陶瓷的等离子体处理腔室，从而提高多孔复合陶瓷部件的对等离子体的抗蚀能力和稳定性、延长部件寿命进一步提高等离子体处理腔室的工艺稳定性和延长其使用寿命，以及达到节约成本的目的。 本专利技术提供一种用于等离子体处理腔室的多孔复合陶瓷部件，其中，所述多孔复合陶瓷部件包含 一个多孔陶瓷基体，其表面具有多个微孔；以及 含钇化合物，填充于所述多孔陶瓷基体整个表面和微孔内；其中，所述含钇化合物是通过将含有钇元素的流体渗入于所述多孔陶瓷基体表面的微孔中形成的。优选地，所述含钇化合物的填充深度不小于所述多孔陶瓷基体的微孔孔深的2/3。优选地，所述含钇化合物占整个多孔复合陶瓷部件的体积比小于15%。 优选地，所述含钇化合物占整个多孔复合陶瓷部件的体积比小于5%。优选地，所述含钇化合物为Y2O3、YF3*YC13。优选地，所述含有钇元素的流体是通过对金属钇进行高温加热形成的熔融体。优选地，所述含有钇元素的流体为含有Y(NO3)3的溶液。优选地，所述多孔复合陶瓷部件为等离子体聚焦环、接地环和/或喷淋头。本专利技术还提供制备上述多孔复合陶瓷部件的方法，包括步骤SO1:制备含有钇元素的流体； 步骤S02 :将所述含有钇元素的流体渗入所述多孔陶瓷基体表面的微孔中； 步骤S03 :经过热处理和/或等离子体时效处理，在所述多孔陶瓷基体的整个表面和微孔中形成含钇化合物，得到填充有含钇化合物的多孔复合陶瓷部件； 步骤S04 :通过机械加工处理去除所述多孔复合陶瓷部件表面多余的含钇化合物，直至所述多孔复合陶瓷部件表面平滑。优选地，步骤S03中，首先进行热处理，然后进行等离子体时效处理。优选地，步骤S03中，在空气、氧气、氯气或含氟的气体中进行所述热处理工艺。优选地，步骤S03中，采用含氧等离子体、含氯等离子体或含氟等离子体进行所述 的等离子体时效处理。优选地，所述含有钇元素的流体是对金属钇进行高温加热而形成的含有钇元素的熔融体。优选地，所述含有钇元素的流体是含有Y(NO3)3的溶液。优选地，所述的含钇本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于等离子体处理腔室的多孔复合陶瓷部件，其特征在于，所述多孔复合陶瓷部件包含：一个多孔陶瓷基体,?其表面具有多个微孔；以及含钇化合物，填充于所述多孔陶瓷基体整个表面和微孔内；其中，所述含钇化合物是通过将含有钇元素的流体渗入于所述多孔陶瓷基体表面的微孔中形成的。
【技术特征摘要】
1.一种用于等离子体处理腔室的多孔复合陶瓷部件，其特征在于，所述多孔复合陶瓷部件包含 一个多孔陶瓷基体，其表面具有多个微孔；以及 含钇化合物，填充于所述多孔陶瓷基体整个表面和微孔内；其中，所述含钇化合物是通过将含有钇元素的流体渗入于所述多孔陶瓷基体表面的微孔中形成的。2.根据权利要求1所述的多孔复合陶瓷部件，其特征在于，所述含钇化合物的填充深度不小于所述多孔陶瓷基体的微孔孔深的2/3。3.根据权利要求1或2所述的多孔复合陶瓷部件，其特征在于，所述含钇化合物占整个多孔复合陶瓷部件的体积比小于15%。4.根据权利要求3所述的多孔复合陶瓷部件，其特征在于，所述含钇化合物占整个多孔复合陶瓷部件的体积比小于5%。5.根据权利要求1或2所述的多孔复合陶瓷部件，其特征在于，所述含钇化合物为Y2O3、YF3*YC13。6.根据权利要求1所述的多孔复合陶瓷部件，其特征在于，所述含有钇元素的流体是通过对金属钇进行高温加热形成的熔融体。7.根据权利要求1所述的多孔复合陶瓷部件，其特征在于，所述含有钇元素的流体为含有Y (NO3)3的溶液。8.根据权利要求1所述的多孔复合陶瓷部件，其特征在于，所述多孔复合陶瓷部件为等离子体聚焦环、接地环和/或喷淋头。9.制备权利要求1所述的多孔复合陶瓷部件的方法，其特征在于，包括 步骤SOl :制备含有钇元素的流体； 步骤S02 :将所述含有钇元素的流体渗入所述多孔陶瓷基体表面的微孔中； 步骤S03 :经过热处理和/或等离子体时效处理，在所述多孔陶...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚国峰，贺小明，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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