本發(fā)明涉及一種等離子體熱噴涂被膜及其制備方法以及耐等離子體構(gòu)件，更詳細(xì)地，涉及一種含有高結(jié)晶度的鋁酸釔的等離子體熱噴涂被膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、最近，半導(dǎo)體工藝的高集成度和超細(xì)線寬技術(shù)要求在高密度等離子體、高清潔度、過度的電沖擊等的超極端環(huán)境下進(jìn)行等離子體蝕刻工藝。特別是，使用包含化學(xué)反應(yīng)性強(qiáng)的f、cl或br等的鹵素元素的反應(yīng)性氣體的等離子體蝕刻工藝，在蝕刻晶圓表面的各種沉積材料的同時(shí)，通過與腔室內(nèi)部的金屬或陶瓷部件發(fā)生化學(xué)和物理反應(yīng)，導(dǎo)致部件表面被損壞并產(chǎn)生非揮發(fā)性污染顆粒。

2、用于100層以上的高集成度的三維多層堆疊方法正在應(yīng)用于三維v-nand閃存(flash?memory)的制備。為此，干法蝕刻工藝被持續(xù)開發(fā)，以制備具有高縱橫比接觸(highaspect?ratio?contact，harc)的復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，此時(shí)會(huì)在腔室內(nèi)會(huì)重復(fù)執(zhí)行蝕刻、清洗和沉積工藝。

3、用于蝕刻工藝的氣體(gas)類型包括cf4、ccl4、nf3、hbr、sf6、cl2等，這些工藝氣體被等離子體化以蝕刻晶圓，同時(shí)蝕刻構(gòu)成腔室的部件，從而導(dǎo)致生產(chǎn)性下降，例如由顆粒產(chǎn)生而導(dǎo)致收率下降、預(yù)防性維護(hù)(preventive?maintenance，pm)周期縮短等。

4、為了防止這種情況，應(yīng)用一種利用y2o3、yf3、yxoyfz、釔鋁石榴石(yttriumaluminium?garnet，yag)等的各種物質(zhì)對(duì)腔室內(nèi)的各種部件進(jìn)行熱噴涂涂布的方法，但是這種方法存在幾種問題。

5、作為蝕刻機(jī)制，包括通過等離子體化的離子的化學(xué)蝕刻和通過離子轟擊(ionbombardment)的物理蝕刻。因此，應(yīng)用于腔室內(nèi)部的熱噴涂涂布被膜必須確保對(duì)化學(xué)蝕刻和物理蝕刻的抵抗力。但是，y2o3雖然具有相對(duì)高的硬度和制備成本低的優(yōu)點(diǎn)，但由于存在f-離子而在工藝初期發(fā)生時(shí)效處理時(shí)間(seasoning?time)，而yxoyfz和yf3雖然對(duì)f-離子具有優(yōu)異的抵抗力，但是由于物質(zhì)本身硬度低，因此存在對(duì)物理蝕刻的抵抗力低的問題。

6、最近，出于高比率深寬比(high?aspect?ratio?contact，harc)的目的，為了使通過br離子的各向異性(anisotropic)蝕刻效果最大化，而混合使用hbr氣體與cl2和/或o2氣體，但已知，在使用這些工藝氣體的蝕刻工藝中適合使用硬度非常高且對(duì)氫脆具有優(yōu)異抵抗力的yag(yttrium?aluminum?garnet)材料。

7、然而，當(dāng)利用傳統(tǒng)的熱噴涂涂布方法使yag材料成膜時(shí)，yag材料在熔融之后被處于驟冷環(huán)境中，并以非晶體狀態(tài)成膜，從而發(fā)生難以獲得期望水平的物理性能數(shù)值的問題。此外，yag的結(jié)晶化溫度為900℃以上，因此，實(shí)際上不可能通過熱處理工藝使成膜的熱噴涂涂布構(gòu)件結(jié)晶化。另一方面，如果在熱噴涂涂布工藝期間減少等離子體輸出，則結(jié)晶度可能會(huì)小幅度增加，但是發(fā)生成膜的熱噴涂涂布的物理性能值降低且孔隙率增加的問題，因此，這也不能說是根本的解決方法。

8、因此，需要一種可以使傳統(tǒng)的熱噴涂涂布工藝中發(fā)生的驟冷效果最小化，同時(shí)可以改善高密度化等的物理性能的涂布工藝。

9、現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

10、專利文獻(xiàn)

11、專利文獻(xiàn)1：kr第2019-0017333a號(hào)

12、專利文獻(xiàn)2：kr第2019-0082119a號(hào)

13、專利文獻(xiàn)3：jp第6918996b號(hào)

14、專利文獻(xiàn)4：jp第7035293b號(hào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明要解決的問題

2、為了解決所述傳統(tǒng)技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種熱噴涂涂布方法，能夠通過鋁酸釔熱噴涂涂布被膜的高密度化來改善物理性能。

3、此外，本發(fā)明的目的在于，提供一種熱噴涂涂布方法，能夠通過鋁酸釔熱噴涂涂布被膜的高密度化來改善物理性能而無需再結(jié)晶工序。

4、此外，本發(fā)明的目的在于，提供一種含有高結(jié)晶速率的鋁酸釔的熱噴涂涂布被膜及包含其的耐等離子體構(gòu)件。

5、用于解決問題的手段

6、為了解決所述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種等離子體熱噴涂被膜的制備方法，該方法為含有yag的熱噴涂被膜的等離子體熱噴涂方法，包括以下步驟：提供含有yag晶體的顆粒粉末；從等離子體熱噴涂炬向母材形成等離子體流；向所述等離子體流供應(yīng)所述顆粒粉末以形成顆粒粉末的熔融液滴；向與含有所述熔融液滴的等離子體流交叉的方向提供冷卻劑流；以及向所述熱噴涂母材提供經(jīng)所述冷卻劑流的等離子體流，以形成包含晶體相和非晶體相的熱噴涂被膜。

7、在本發(fā)明中，所述形成熔融液滴的步驟可以包括以下步驟：以在所述熔融液滴內(nèi)部包含yag晶體的狀態(tài)使所述顆粒粉末部分熔融。

8、在本發(fā)明中，所述顆粒粉末的d50可以是15μm至75μm。

9、在本發(fā)明中，所述顆粒粉末的d50可以是15μm至45μm。

10、在本發(fā)明中，所述熱噴涂被膜的結(jié)晶度優(yōu)選為45％以上。

11、此外，所述熱噴涂被膜的孔隙率優(yōu)選為1％至3.1％。

12、在本發(fā)明中，所述冷卻劑流可以包含水。

13、在本發(fā)明中，所述等離子體炬與所述母材的間隔距離優(yōu)選為80mm至160mm。

14、在本發(fā)明中，包括用于供應(yīng)所述冷卻劑流的冷卻劑注射器，所述冷卻劑注射器優(yōu)選為圍繞所述等離子體流周圍的環(huán)形。

15、在本發(fā)明中，所述冷卻劑注射器可以在其內(nèi)表面設(shè)置有朝向所述等離子體流的多個(gè)噴射孔。

16、在本發(fā)明中，所述冷卻劑流的流量優(yōu)選為100ml/分鐘至500ml/分鐘。

17、在本發(fā)明中，所述非晶體相的維氏硬度優(yōu)選為700至800。

18、此外，在本發(fā)明中，所述晶體相的維氏硬度可以是1000至1110。

19、此外，相對(duì)于所述非晶體相的維氏硬度的晶體相的維氏硬度可以是1.3至1.6。

20、為了解決所述另一技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種等離子體熱噴涂被膜，其為含有y-al-o的熱噴涂被膜，所述熱噴涂被膜中的y-al-o包含晶體相和非晶體相，所述晶體相包含yag，晶體相的維氏硬度(hv)為1000以上。

21、在本發(fā)明中，所述晶體相的維氏硬度與非晶體相的維氏硬度之比優(yōu)選為1.3以上。

22、在本發(fā)明中，由所述yag的xrd圖譜計(jì)算出的所述yag的結(jié)晶度優(yōu)選為45％以上。

23、在本發(fā)明中，所述熱噴涂被膜的截面包括光學(xué)顯微鏡圖像中表示所述晶體相的明亮區(qū)域，所述區(qū)域的平均面積優(yōu)選為100μm2以上。

24、此外，本發(fā)明提供一種耐等離子體構(gòu)件，其包括：母材；以及前述的熱噴涂被膜，形成于所述母材上。

25、發(fā)明的效果

26、根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種熱噴涂涂布方法，能夠通過鋁酸釔熱噴涂涂布被膜的高密度化來改善物理性能。

27、此外，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種熱噴涂涂布方法，能夠通過鋁酸釔熱噴涂涂布被膜的高密度化來改善物理性能而無需再結(jié)晶工藝。

28、此外，根據(jù)本發(fā)明，可以提供含有高結(jié)晶速率的鋁酸釔的熱噴涂涂布被膜。