JP7288548B2 - プラズマ溶射と低温溶射技術に基づくプラズマエッチングチャンバの表面保護コーティングの製造方法 - Google Patents
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Description
乾燥した金属粉末とY2O3粉末をプラズマ溶射装置の粉末フィーダーに入れ、プラズマ溶射技術を使用して、金属とY2O3の混合粉末を溶融させてプラズマエッチングチャンバ材料の内面に堆積させ、金属/Y2O3遷移層を形成する。
工程(2)で得られたプラズマ溶射された金属/Y2O3遷移層のもとで、さらに低温溶射高速堆積技術を使用して、金属/Y2O3遷移層上にY2O3コーティングを堆積し続け、高純度で緻密なY2O3コーティングが得られ、最終的に(金属+Y2O3)/Y2O3複合保護コーティングが得られる。
本実施例は、6061アルミニウム合金基体にICデバイスのプラズマエッチングチャンバの内面保護コーティングを製造するものであり、具体的な方法及び工程は以下の通りである。
(1)純Al粉20g、Y2O3粉末160gを秤量し、混合後、使用のために乾燥させ、高純度(純度99.99wt%)Y2O3粉末300gを秤量し、使用のために乾燥させる。
(2)工程(1)で混合したミクロンオーダーのAl+Y2O3粉末を溶射原料とし、プラズマ溶射技術を採用して、6061アルミニウム合金基体に、厚さ150μmのAl+Y2O3複合コーティングを遷移層として製造する。
(3)低温溶射高速堆積技術を採用して、工程(2)で得られたAl+Y2O3遷移層に、厚さ約180μmの高純度Y2O3コーティングを堆積する。
Al+Y2O3遷移層を製造する時、プラズマ溶射に使用される主ガスがアルゴン、副ガスが水素、粉末搬送ガスが窒素である場合、そのガス流量は、それぞれ30mL/min、220mL/min及び30mL/minであり、溶射距離は80mmである。
高純度Y2O3コーティングを製造する時、低温溶射の工程条件は以下の通りである。作動ガスとして圧縮空気を使用し、ガス温度は500℃、ガス圧力は2.0MPa、溶射距離は20mmである。
図1に示すように、基体1に金属/Y2O3遷移層2がプラズマ溶射され、金属/Y2O3遷移層2に高純度Y2O3コーティング3が低温溶射されている。本実施例で製造された(Al+Y2O3)/Y2O3複合コーティングは、気孔率が2.0%、セラミックコーティングと基体材料との界面結合強度が45MPaである。
本実施例は、6061アルミニウム合金基体にICデバイスのプラズマエッチングチャンバの内面保護コーティングを製造するものであり、具体的な方法及び工程は以下の通りである。
(1)純Al粉70g、Y2O3粉末150gを秤量し、混合後、使用のために乾燥させ、高純度(純度99.99wt%)Y2O3粉末200gを秤量し、使用のために乾燥させる。
(2)工程(1)で混合したミクロンオーダーのAl+Y2O3粉末を溶射原料とし、プラズマ溶射技術を採用して、6061アルミニウム合金基体に、厚さ120μmのAl+Y2O3複合コーティングを遷移層として製造する。
(3)低温溶射高フラックス堆積技術を採用して、工程(2)で得られたAl+Y2O3遷移層に、厚さ約170μmの高純度Y2O3コーティングを堆積する。
Al+Y2O3遷移層を製造する時、プラズマ溶射に使用される主ガスがアルゴン、副ガスが水素、粉末搬送ガスが窒素である場合、そのガス流量は、それぞれ25mL/min、200mL/min及び30mL/minであり、溶射距離は90mmである。
高純度Y2O3コーティングを製造する時、低温溶射の工程条件は以下の通りである。作動ガスとして圧縮空気を使用し、ガス温度は550℃、ガス圧力は2.2MPa、溶射距離は20mmである。
図1に示すように、基体1に金属/Y2O3遷移層2がプラズマ溶射され、金属/Y2O3遷移層2に高純度Y2O3コーティング3が低温溶射されている。本実施例に製造された(Al+Y2O3)/Y2O3複合コーティングは、気孔率が1.8%、セラミックコーティングと基体材料との界面結合強度が60MPaである。
本実施例は、6061アルミニウム合金基体にICデバイスのプラズマエッチングチャンバの内面保護コーティングを製造するものであり、具体的な方法及び工程は以下の通りである。
(1)純Al粉40g、Y2O3粉末120gを秤量し、混合後、使用のために乾燥させ、高純度(純度99.99wt%)Y2O3粉末400gを秤量し、使用のために乾燥させる。
(2)工程(1)で混合したミクロンオーダーのAl+Y2O3粉末を溶射原料とし、プラズマ溶射技術を採用して、6061アルミニウム合金基体に、厚さ160μmのAl+Y2O3複合コーティングを遷移層として製造する。
(3)低温溶射高速堆積技術を採用して、工程(2)で得られたAl+Y2O3遷移層に、厚さ約180μmの高純度Y2O3コーティングを堆積する。
Al+Y2O3遷移層を製造する時、超音速プラズマ溶射に使用される主ガスがアルゴン、副ガスが水素、粉末搬送ガスが窒素である場合、そのガス流量は、それぞれ30mL/min、180mL/min及び25mL/minであり、溶射距離は100mmである。
高純度Y2O3コーティングを製造する時、低温溶射の工程条件は以下の通りである。作動ガスとして圧縮空気を使用し、ガス温度は600℃、ガス圧力は2.3MPa、溶射距離は20mmである。
図1に示すように、基体1に金属/Y2O3遷移層2がプラズマ溶射され、金属/Y2O3遷移層2に高純度Y2O3コーティング3が低温溶射されている。本実施例に製造された(Al+Y2O3)/Y2O3複合コーティングは、気孔率が1.7%、セラミックコーティングと基体材料との界面結合強度が55MPaである。
本実施例は、6061アルミニウム合金基体にICデバイスのプラズマエッチングチャンバの内面保護コーティングを製造するものであり、具体的な方法及び工程は以下の通りである。
(1)純Y粉40g、Y2O3粉末120gを秤量し、混合後、使用のために乾燥させ、高純度(純度99.99wt%)Y2O3粉末400gを秤量し、使用のために乾燥させる。
(2)工程(1)で混合したミクロンオーダーのY+Y2O3粉末を溶射原料とし、プラズマ溶射技術を採用して、6061アルミニウム合金基体に、厚さ120μmのY/Y2O3複合コーティングを遷移層として製造する。
(3)低温溶射高速堆積技術を採用して、工程(2)で得られたY/Y2O3遷移層に、厚さ約180μmの高純度Y2O3コーティングを堆積する。
Y+Y2O3遷移層を製造する時、超音速プラズマ溶射に使用される主ガスがアルゴン、副ガスが水素、粉末搬送ガスが窒素である場合、そのガス流量は、それぞれ30mL/min、180mL/min及び25mL/minであり、溶射距離は100mmである。
高純度Y2O3コーティングを製造する時、低温溶射の工程条件は以下の通りである。作動ガスとして圧縮空気を使用し、ガス温度は650℃、ガス圧力は2.3MPa、溶射距離は20mmである。
図1に示すように、基体1に金属/Y2O3遷移層2がプラズマ溶射され、金属/Y2O3遷移層2に高純度Y2O3コーティング3が低温溶射されている。本実施例に製造された(Al+Y2O3)/Y2O3複合コーティングは、気孔率が1.5%、セラミックコーティングと基体材料との界面結合強度が35MPaである。
Claims (5)
- プラズマ溶射と低温溶射高速堆積技術を採用して、プラズマエッチングチャンバの表面に、均一に分布した保護コーティングを形成し、前記保護コーティングが2層複合構造を有し、最下層が遷移層としてプラズマ溶射によって堆積された金属/Y2O3コーティングであり、最外層が、低温溶射高速堆積を採用して、Y 2 O 3 セラミック粉末を金属/Y 2 O 3 遷移層に高速堆積したY2O3コーティングであり、
まず、金属粉末とY2O3粉末を乾燥処理し、
次いで、超音速プラズマ溶射技術を使用して金属粉末とY2O3粉末を基体表面に高速堆積する場合、溶射パラメータを制御し、プラズマ溶射に使用される主ガスがアルゴン、副ガスが水素、粉末搬送ガスが窒素である場合、そのガス流量がそれぞれ10~80mL/min、5~220mL/min及び5~80mL/minであり、溶射距離が10~100mmであり、混合粉末をプラズマエッチングチャンバの内面に堆積させ、均一に分布した金属/Y 2 O 3 コーティングを形成し、
その後、低温溶射高フラックス堆積技術によりY2O3粉末を超音速プラズマ溶射された金属/Y2O3コーティングの表面に堆積する場合、溶射パラメータを制御し、作動ガスとして圧縮空気を使用し、作動ガス温度が200~700℃、作動ガス圧力が1.5~3.0MPa、溶射距離が10~60mmであり、Y 2 O 3 粉末をプラズマ溶射された金属/Y 2 O 3 コーティングの表面に堆積させ、均一に分布したY 2 O 3 コーティングを形成し、Y2O3セラミック複合コーティングが得られることを特徴とする、プラズマ溶射と低温溶射技術に基づくプラズマエッチングチャンバの表面保護コーティングの製造方法。 - 具体的な工程は以下の通りであることを特徴とする、請求項1に記載のプラズマ溶射と低温溶射技術に基づくプラズマエッチングチャンバの表面保護コーティングの製造方法。
(1)溶射用の金属粉末とY2O3粉末を使用のために乾燥させ、金属粉末とY2O3粉末の純度は99.9wt以上である。
(2)プラズマ溶射技術を採用して基体材料の表面に金属/Y2O3遷移層を製造する。
乾燥した金属粉末とY2O3粉末をプラズマ溶射装置の粉末フィーダーに入れ、プラズマ溶射技術を使用して金属とY2O3の混合粉末を溶融させてプラズマエッチングチャンバ材料の内面に堆積させ、金属/Y2O3遷移層を形成する。
(3)低温溶射によりY2O3コーティングを高速堆積する。
工程(2)で得られたプラズマ溶射された金属/Y2O3遷移層のもとで、さらに低温溶射高速堆積技術を使用して金属/Y2O3遷移層上にY2O3コーティングを堆積し続け、緻密なY2O3コーティングが得られ、最終的に(金属+Y2O3)/Y2O3複合保護コーティングが得られる。 - 金属粉末がアルミニウム粉またはイットリウム粉の一種または二種であることを特徴とする、請求項1または2に記載のプラズマ溶射と低温溶射技術に基づくプラズマエッチングチャンバの表面保護コーティングの製造方法。
- 金属粉末とY2O3粉末の粒度が1~50μmであることを特徴とする、請求項1または2に記載のプラズマ溶射と低温溶射技術に基づくプラズマエッチングチャンバの表面保護コーティングの製造方法。
- 保護コーティングの気孔率が2%以下、保護コーティングと基体材料との界面結合強度が20~100MPa、保護コーティングの厚さが10~400μmであることを特徴とする、請求項1に記載のプラズマ溶射と低温溶射技術に基づくプラズマエッチングチャンバの表面保護コーティングの製造方法。
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