CN103074567A - 一种水稳等离子喷涂技术制备y2o3涂层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及等离子喷涂技术领域，具体涉及一种水稳等离子喷涂技术制备Y2O3涂层的方法。所述方法，包括如下步骤：步骤（1）选择纯度大于99.95％的Y2O3粉末；步骤（2）对被喷涂的基材表面进行预处理；步骤（3）通过水稳等离子喷涂设备在所述基材表面进行等离子喷涂，制备出Y2O3涂层。本发明可以有效地避免Y2O3涂层中产生缺氧的Y2O3-δ相，从而使制备的Y2O3涂层为纯正白色，色泽均匀，不出现杂色斑点，并且具有优异的耐刻蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及等离子喷涂技术领域，具体涉及一种水稳等离子喷涂技术制备Y2O3涂层的方法。
背景技术
目前，低温等离子体微细加工方法是材料微纳加工的关键技术，它是微电子、光电子、微机械、微光学等制备技术的基础，特别是在超大规模集成电路制造工艺中，有近三分之一的工序是借助于等离子体加工完成的，如等离子体薄膜沉积、等离子体刻蚀及等离子体去胶等。其中等离子体刻蚀为最关键的工艺流程之一，是实现超大规模集成电路生产中的微细图形高保真地从光刻模板转移到硅片上的不可替代的工艺。
在刻蚀工艺过程中，由于存在大量的具有强腐蚀性的活性自由基（如Cl*,Cl2*, F*,CF*等），它们对等离子刻蚀工艺腔的内表面也会产生腐蚀作用，引起污染，影响刻蚀效果，并且会使刻蚀工艺腔失效。早期的90年代的等离子刻蚀设备，在较小功率和单一等离子体发生源的情况下，在铝基体层上加Al2O3涂层就可以满足等离子体对刻蚀工艺腔的蚀刻损伤。进入到300mm设备，随着等离子功率越来越大，等离子体对刻蚀工艺腔壁的损伤也越来越大，使得在刻蚀的过程容易发生如下问题：（1）颗粒；（2）工艺腔壁涂层剥落，导致等离子体直接与铝基体发生作用；（3）Al2O3 零部件的寿命受到更高功率的限制。所以需要寻找一种新的途径对刻蚀工艺腔内表面进行改性，满足刻蚀工艺的需要。
研究表明，Y2O3涂层对刻蚀工艺腔具有良好的保护作用。与Al2O3相比，Y2O3的化学性质非常稳定，具有优异的耐等离子蚀刻性能，并且和CF系气体生成的反应产物YF3蒸气压低，作为颗粒难以飞散。目前，以Y2O3粉末作为喷涂材料，利用大气等离子喷涂方法，在刻蚀工艺腔内表面制备出单一结构的Y2O3耐腐蚀涂层是一种普遍采用的方法。
大气等离子喷涂是用N2、Ar、H2及He等作为离子气，经电离产生等离子高温高速射流，将输入材料熔化或熔融喷射到工作表面形成涂层的方法。其中的等离子电弧温度极高，足够融化包括Y2O3在内的所有的高熔点陶瓷粉末。大气等离子喷涂工艺中，气体环境会对涂层的最终性能有很大程度的影响。气体的选择原则主要是考虑实用性和经济性。具体的要求是：（1）性能稳定，不与喷涂材料发生有害反应；（2）热焓高，适合于难熔材料，但又不应过高而烧蚀喷嘴；（3）应选择与电极或喷嘴不发生化学作用的气体；（4）成本低廉，供应方便。在实际的Y2O3涂层等离子喷涂工艺中，一般采用Ar作为离子气体，不过由于其价格昂贵，喷涂成本高。因此，需要寻找低成本的喷涂技术来制备Y2O3耐腐蚀涂层。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水稳等离子喷涂技术制备Y2O3涂层的方法，可在等离子刻蚀工艺腔内表面制备出性能优异的Y2O3涂层。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种水稳等离子喷涂技术制备Y2O3涂层的方法，包括如下步骤：
步骤（1），选择纯度大于99.95％的Y2O3粉末；
步骤（2），对被喷涂的基材表面进行预处理；
步骤（3），通过水稳等离子喷涂设备在所述基材表面进行等离子喷涂，制备出Y2O3涂层。
上述方案中，所述步骤（1）中的Y2O3粉末的粒度为5～100μm。
上述方案中，所述步骤（2）中对被喷涂的基材表面进行预处理，具体包括如下步骤：对被喷涂的基材表面进行喷砂处理，并用丙酮清洗。
上述方案中，所述喷砂处理采用的喷砂材料为白刚玉，喷砂粒度为50～100μm。
上述方案中，所述步骤（3）中水稳等离子喷涂设备的电弧电压为200～400V，电弧电流为200～600A，石墨阴极消耗速度1-6mm/min，送粉速度15～100g/min，喷涂距离80～500mm，所述水稳等离子喷涂设备的喷枪使用去离子水用量为2～20L/h。
上述方案中，所述步骤（3）中水稳等离子喷涂设备在喷涂过程中，采用空气喷吹方法或者循环水冷方法来冷却基体，所述空气喷吹方法中冷却气体的流量为100～2000L/min，所述循环水冷方法中冷却水的流量为10～500L/min。
上述方案中，所述步骤（3）中水稳等离子喷涂设备的阳极旋转速度为1000-4000转/min，其冷却水压为0.4-2MPa。
与现有技术方案相比，本发明采用的技术方案产生的有益效果如下：
本发明采用水稳等离子喷涂技术，由于水稳等离子体中含O-2的等离子体，可以有效地避免Y2O3涂层中产生缺氧的Y2O3-δ相，从而使制备的Y2O3涂层为纯正白色，色泽均匀，不出现杂色斑点，并且具有优异的耐刻蚀性能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的水稳等离子喷涂技术制备Y2O3涂层的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案进行详细描述。
如图1所示，本发明实施例提供一种水稳等离子喷涂技术制备Y2O3涂层的方法，具体包括如下步骤：
（1）选择Y2O3粉末，粒度范围为5～100μm，粉末应具有单一的立方相结构；粉末的原始粒径为40～600nm，二次造粒后粒径为为5～100μm，造粒后的大颗粒粉末呈多孔结构的球形，是由纳米小颗粒组装成的中空微米小球，具有极佳的流动性；
（2）对需要被喷涂的铝基材的刻蚀工艺腔内壁进行喷砂处理，喷砂材料为白刚玉，粒度范围为50～100μm，并用丙酮清洗；
（3）采用PAL160型水稳等离子喷涂设备进行等离子喷涂，水稳等离子喷涂设备的电弧电压为200～400V，电弧电流为200～600A，石墨阴极消耗速度1-6mm/min，送粉速度为15～100g/min，喷涂距离为80～500mm，水稳等离子喷涂设备的喷枪使用去离子水用量为2-20L/h；在喷涂过程中，采用空气喷吹方法或者循环水冷方法来冷却基体，采用空气喷吹方法时，冷却气体的流量为100～2000L/min，采用循环水冷方法时，冷却水的流量为10～500L/min；水稳等离子喷涂设备的阳极旋转速度为1000-4000转/min，其冷却水压为0.4-2MPa。
本发明使用的水稳等离子喷涂技术的具有以下特点：
（1）水稳等离子射流温度高，高温区域宽：其最高温度达到3万度，焰流长度约为气体等离子流的3倍。高温区体积大数十倍；
（2）涂层质量好、生产效率高：水稳等离子喷涂方法制备的涂层致密，其耐磨性、耐冲击性能及硬度都较高。生产效率约为气体等离子喷涂的10倍；
（3）生产成本低：由于水的价格低廉，使用水作工作介质使生产成本大大降低；
（4）可喷涂60-100 μm的粗粒度粉末，对于Y2O3涂层可以减少层间界面提高涂层耐腐蚀性。
本发明采用水稳等离子喷涂技术制备的Y2O3涂层，由于水稳等离子体中含O-2的等离子体，可以有效地避免Y2O3涂层中产生缺氧的Y2O3-δ相，从而使制备的Y2O3涂层为纯正白色，色泽均匀，不出现杂色斑点，并且具有优异的耐刻蚀性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种水稳等离子喷涂技术制备Y2O3涂层的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤（1），选择纯度大于99.95％的Y2O3粉末；
步骤（2），对被喷涂的基材表面进行预处理；
步骤（3），通过水稳等离子喷涂设备在所述基材表面进行等离子喷涂，制备出Y2O3涂层。
2.如权利要求1所述的水稳等离子喷涂技术制备Y2O3涂层的方法，其特征在于，所述步骤（1）中的Y2O3粉末的粒度为5～100μm。
3.如权利要求1所述的水稳等离子喷涂技术制备Y2O3涂层的方法，其特征在于，所述步骤（2）中对被喷涂的基材表面进行预处理，具体包括如下步骤：对被喷涂的基材表面进行喷砂处理，并用丙酮清洗。
4.如权利要求3所述的水稳等离子喷涂技术制备Y2O3涂层的方法，其特征在于，所述喷砂处理采用的喷砂材料为白刚玉，喷砂粒度为50～100μm。
5.如权利要求1所述的水稳等离子喷涂技术制备Y2O3涂层的方法，其特征在于，所述步骤（3）中水稳等离子喷涂设备的电弧电压为200～400V，电弧电流为200～600A，石墨阴极消耗速度1-6mm/min，送粉速度15～100g/min，喷涂距离80～500mm，所述水稳等离子喷涂设备的喷枪使用去离子水用量为2～20L/h。
6.如权利要求1所述的水稳等离子喷涂技术制备Y2O3涂层的方法，其特征在于，所述步骤（3）中水稳等离子喷涂设备在喷涂过程中，采用空气喷吹方法或者循环水冷方法来冷却基体，所述空气喷吹方法中冷却气体的流量为100～2000L/min，所述循环水冷方法中冷却水的流量为10～500L/min。
7.如权利要求1所述的水稳等离子喷涂技术制备Y2O3涂层的方法，其特征在于，所述步骤（3）中水稳等离子喷涂设备的阳极旋转速度为1000-4000转/min，其冷却水压为0.4-2MPa。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112521150A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-03-19 | 广西科技大学 | 一种类钙钛矿结构陶瓷涂层的制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070026246A1 (en) * | 2005-07-29 | 2007-02-01 | Tocalo Co., Ltd. | Y2O3 spray-coated member and production method thereof |
| US20070218302A1 (en) * | 2006-03-20 | 2007-09-20 | Tokyo Electron Limited | Ceramic coating member for semiconductor processing apparatus |
| CN102145913A (zh) * | 2011-04-21 | 2011-08-10 | 北京矿冶研究总院 | 一种热喷涂用纳米球形氧化钇粉末的制备方法 |
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2011
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070026246A1 (en) * | 2005-07-29 | 2007-02-01 | Tocalo Co., Ltd. | Y2O3 spray-coated member and production method thereof |
| US20070218302A1 (en) * | 2006-03-20 | 2007-09-20 | Tokyo Electron Limited | Ceramic coating member for semiconductor processing apparatus |
| CN102145913A (zh) * | 2011-04-21 | 2011-08-10 | 北京矿冶研究总院 | 一种热喷涂用纳米球形氧化钇粉末的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 刘邦武等: "等离子喷涂氧化钇涂层的组织结构", 《金属热处理》, vol. 35, no. 10, 31 October 2010 (2010-10-31), pages 16 - 18 * |
| 李国英: "《材料及其制品表面加工新技术》", 28 February 2003, article "水稳等离子喷涂", pages: 358-359 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112521150A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-03-19 | 广西科技大学 | 一种类钙钛矿结构陶瓷涂层的制备方法 |
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