CN215183849U - 耐电浆腐蚀的保护层 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种耐电浆腐蚀的保护层，形成于一金属基板上，该抗电浆腐蚀的保护层包括一热阻障层及一耐电浆腐蚀层。热阻障层设置于该金属基板上。耐电浆腐蚀层设置于该热阻障层上。该热阻障层可降低电浆腔体在操作时的热胀冷缩现象，其有益效果是，避免电浆腔体与抗电浆腐蚀材料间因热膨胀系数不同所产生的应力，而使抗电浆腐蚀材料剥离的现象，以增加抗电浆保护膜层的稳定性，并降低电浆腐蚀电浆腔体的现象，减少机台维修保养频率。
Description
技术领域
本实用新型系关于光电及半导体例如IC制造、液晶显示面板、发光二极管、微机电等产业需要应用电浆的制程，特别是干式蚀刻、物理气象沉积(PVD) 及电浆增益化学气象沉积(PE-CVD)等制程的技术领域，尤指应用于各式任一种光电及半导体产业干式蚀刻或者电浆辅助薄膜制程的可能暴露于电浆的内部部件的一种抗电浆膜层结构，该保护膜层用于提升上述制程良率及部件使用寿命。
背景技术
现行在电浆制程如RIE(Reactive Ion Etch)或PECVD(Plasma enhancedchemical vapor deposition)的环境下，其真空腔体或零部件是暴露于反应式电浆环境下，因此非常容易遭到侵蚀。
请参阅图1，图1所绘示为常见改善腐蚀的方式，在零部件10的阳极氧化层12上，以喷涂方式涂布一抗电浆腐蚀材料层11，例如钇铝石榴石 (Y3Al5O12)氧化钇(Y2O3)、氟化钇(YF3)、氟氧化钇(YOF)等抗电浆腐蚀材料，由于此等氧化物含有较重的金属原子，因此耐电浆侵蚀的能力较佳，特别是当形成某种晶格方向性结构(Texture structure)时，如藉由离子束电子枪蒸镀(IAD)让抗电浆侵蚀材料晶格的<111>方向延垂直基材表面排列，此系由细小的特定方向单晶结构所覆盖而成，其耐电浆侵蚀更佳。
然而，电浆制程是在高腐蚀性环境下进行，即便使用抗电浆腐蚀材料层 11防止铝合金基板13腐蚀。实际上，抗电浆腐蚀材料层11上具有晶界(Grain Boundary)及缺陷造成细微的裂缝，电浆能可仍经由此裂缝腐蚀铝合金基板 13，导致零部件10劣化。此外，电浆制程还是在高温环境(200oC～300oC) 下进行，而铝合金基板的热膨胀系数较大(23.2×10-6/K@20℃)，铝合金基板受热后膨胀便会扩张抗电浆腐蚀材料层11上的裂缝，使铝合金基板13 更容易受到电浆腐蚀。
因此，如何解决上述问题便是本领域具通常知识者值得去思量的。
实用新型内容
为解决金属基板热膨胀扩大抗电浆腐蚀材料层缝隙的问题，本实用新型乃于抗电浆侵蚀层与阳极处理层间，增加一低热导系数的热阻障层。其有益效果是，可减少金属基板的热膨胀现象，进一步提升膜层结构稳定及抗电浆腐蚀层耐蚀能力。其具体技术手段如下：
一种耐电浆腐蚀的保护层，形成于一金属基板上，该耐电浆腐蚀的保护层包括一热阻障层及一耐电浆腐蚀层。热阻障层设置于该金属基板上。耐电浆腐蚀层设置于该热阻障层上。
上述的耐电浆腐蚀的保护层，其特征在于，该金属基板还包括一阳极处理层，该热阻障层设置于该阳极处理层上。
上述的耐电浆腐蚀的保护层，其特征在于，该热阻障层的热传导系数为该阳极处理层的热传导系数的二分之一以下。
上述的耐电浆腐蚀的保护层，其特征在于，该热阻障层的热传导系数为该耐电浆腐蚀层的热传导系数的二分之一以下。
上述的耐电浆腐蚀的保护层，其特征在于，该热阻障层为非晶 (Amorphous)结构。
上述的耐电浆腐蚀的保护层，其特征在于，该热阻障层是选自钇(Y)、钆(Gd)、镱(Yb)氧化物所组成的群组与铌(Nb)、锆(Zr)、铝(Al)、铪 (Hf)氧化物所组成的群组。
上述的耐电浆腐蚀的保护层，其特征在于，该耐电浆腐蚀层选自铝(Al)、钇(Y)、铒(Er)、铑(Rh)的氧化物及镧系元素的氧化物、氮化物、硼化物及氟化物所组成的群组。
上述的耐电浆腐蚀的保护层，其特征在于，该热阻障层是以离子束辅助电子枪蒸镀(Ion Assisted Deposition，IAD)技术沉积形成。
上述的耐电浆腐蚀的保护层，其特征在于，该耐电浆腐蚀层是以电浆喷涂方式沉积形成。
附图说明
图1所绘示为常见改善腐蚀的方式。
图2所绘示为本实用新型的耐电浆腐蚀的保护层示意图。
图3所绘示为热阻障层的侧面图。
图4所绘示为耐电浆腐蚀的保护层的形成方法。
具体实施方式
请参阅图2，图2所绘示为本实用新型的耐电浆腐蚀的保护层示意图。耐电浆腐蚀的保护层100是形成于一金属基板200上。耐电浆腐蚀的保护层100 包括一热阻障层120与一耐电浆腐蚀层110。其中，热阻障层120是设置于金属基板200上，耐电浆腐蚀层110是设置于热阻障层120上。在另一实施例中，金属基板200包括了基板210与阳极处理层220，而热阻障层120便是设置在阳极处理层220上。
热阻障层120(Thermal Barrier Coating，TBC)是经由电子枪蒸镀(e-gunevaporation)、物理气相沉积(PVD)、化学气象沉积(CVD)、电浆喷涂等方法层积形成于金属基板200上，其沉积厚度为5um～50um。而热阻障层120的材料选用自钇(Y)、钆(Gd)、镱(Yb)氧化物所组成的群组与铌(Nb)、锆 (Zr)、铝(Al)、铪(Hf)氧化物所组成的群组。如此可形成低热传导系数的热阻障层120，并且热阻障层120的热传导系数为阳极处理层220的热传导系数的二分之一以下，热阻障层120的热传导系数为耐电浆腐蚀层110的热传导系数的二分之一以下。进一步，可透过控制沉积条件，使热阻障层120 形成非晶(Amorphous)结构，可减少热阻障层120的孔隙率，从而减少电浆离子穿过热阻障层120腐蚀金属基板200的机会。在较佳实施例中，热阻障层120的材料选用钇安定氧化锆(8YSZ)，具有极低的热传导效率(小于4W/mk，氧化铝约为25W/mk)。在另一实施例中，热阻障层120可经由离子束辅助电子枪蒸镀(Ion Assisted Deposition，IAD)技术沉积形成，而层积的厚度为 10um～20um。
耐电浆腐蚀层110则是经由电子枪蒸镀(e-gun evaporation)、物理气相沉积(PVD)、化学气象沉积(CVD)、电浆喷涂方式沉积于热阻障层120上。耐电浆腐蚀层110的材料选自铝(Al)、钇(Y)、铒(Er)、铑(Rh)的氧化物及镧系元素的氧化物、氮化物、硼化物及氟化物所组成的群组。在较佳实施例中，耐电浆腐蚀层110的材料选用氧化钇(Y2O3)，并以电浆喷涂方式沉积形成。
请参阅图3，图3所绘示为热阻障层的侧面图。在图3中，热阻障层120 是以钇安定氧化锆(8YSZ)沉积所形成。经由热场发射扫描式电子显微镜 (Thermal Field EmissionScanning Electron Microscope，FE-SEM)以35000 倍率观察，确认热阻障层120的孔隙率为0.5％以下。
请参阅图4，图4所绘示为耐电浆腐蚀的保护层的形成方法。首先，在一金属基板200上形成一热阻障层120(步骤S10)。其中，在一实施例中，金属基板200包括一基板210与一阳极处理层220，而在步骤S10中是在金属基板200的阳极处理层220上形成热阻障层120，并且热阻障层的热传导系数为阳极处理层的热传导系数的二分之一以下。
进一步的，在步骤S10中，热阻障层120(Thermal Barrier Coating， TBC)是经由电子枪蒸镀(e-gun evaporation)、物理气相沉积(PVD)、化学气象沉积(CVD)、电浆喷涂或离子束辅助电子枪蒸镀(Ion Assisted Deposition，IAD)方法层积形成于金属基板200上。并且热阻障层120的材料选用自钇(Y)、钆(Gd)、镱(Yb)氧化物所组成的群组与铌(Nb)、锆(Zr)、铝(Al)、铪(Hf)氧化物所组成的群组。
在较佳实施例中，步骤S10是选用钇安定氧化锆(8YSZ)为材料，并以离子束辅助电子枪蒸镀(Ion Assisted Deposition，IAD)方法层积形成热阻障层120。在进行离子束辅助电子枪蒸镀时，材料平均蒸镀速率为3A/s，温度于制程中保持室温以防热应力产生。离子源于制程中通入氩气(Ar)与氧气(O2)作为电浆离子来源，并以至少600V/600mA的离子束强度进行离子束蒸镀，形成厚度10um～20um，并且为非晶结构的热阻障层120。
形成热阻障层120后，在热阻障层120上形成一耐电浆腐蚀层110(步骤 S20)。其中，耐电浆腐蚀层110是经由电子枪蒸镀(e-gun evaporation)、物理气相沉积(PVD)、化学气象沉积(CVD)、电浆喷涂等方式形成。并且耐电浆腐蚀层110的材料选自铝(Al)、钇(Y)、铒(Er)、铑(Rh)的氧化物及镧系元素的氧化物、氮化物、硼化物及氟化物所组成的群组。在较佳实施例中，步骤S20是选用氧化钇(Y2O3)材料，并以电浆喷涂方式沉积形成耐电浆腐蚀层110。此外，热阻障层120的热传导系数为耐电浆腐蚀层110的热传导系数的二分之一以下。
本实用新型所提供的耐电浆腐蚀的保护层与其形成方法，在金属基板200 与抗电浆腐蚀层110之间形成一个热阻障层120，利用热阻障层120低热传导系数的特性，减少金属基板200热膨胀的现象，进而降低金属基板200受到腐蚀的机会。此外，热阻障层120还具有低孔隙率的特性，可进一步减少电浆穿过热阻障层120腐蚀金属基板200的机会，并且可增加保护层的稳定性。因此，本实用新型的耐电浆腐蚀的保护层可提高零部件在电浆制程中抗电浆腐蚀层耐蚀能力，减少机台维修保养的频率。
上述实施例仅是为了方便说明而举例，虽遭所属技术领域的技术人员任意进行修改，均不会脱离如权利要求书中所欲保护的范围。
Claims (7)
1.一种耐电浆腐蚀的保护层，形成于一金属基板上，其特征在于，该耐电浆腐蚀的保护层包括：
一热阻障层，设置于该金属基板上；及
一耐电浆腐蚀层，设置于该热阻障层上。
2.如权利要求1所述的耐电浆腐蚀的保护层，其特征在于，该金属基板还包括一阳极处理层，该热阻障层设置于该阳极处理层上。
3.如权利要求2所述的耐电浆腐蚀的保护层，其特征在于，该热阻障层的热传导系数为该阳极处理层的热传导系数的二分之一以下。
4.如权利要求1所述的耐电浆腐蚀的保护层，其特征在于，该热阻障层的热传导系数为该耐电浆腐蚀层的热传导系数的二分之一以下。
5.如权利要求1所述的耐电浆腐蚀的保护层，其特征在于，该热阻障层为非晶(Amorphous)结构。
6.如权利要求1所述的耐电浆腐蚀的保护层，其特征在于，该热阻障层是以离子束辅助电子枪蒸镀(Ion Assisted Deposition，IAD)技术沉积形成。
7.如权利要求1所述的耐电浆腐蚀的保护层，其特征在于，该耐电浆腐蚀层是以电浆喷涂方式沉积形成。
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