KR20110088549A - 반도체 응용을 위한 열 분무 코팅 - Google Patents

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존 서먼
아딜 애셔리
크리스토퍼 페토락
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Abstract

본 발명은 금속 또는 비금속 기판 상의 열 분무 코팅에 관한 것이다. 열 분무 코팅은 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅, 예컨대, 이트리아 안정화 지르코니아 코팅을 포함하고, 기판에 내부식성 및/또는 내침식성을 제공하도록 충분히 높은 열역학적 상 안정성을 갖는다. 본 발명은 또한 열 분무 코팅을 적용함으로써 금속 및 비금속 기판을 보호하는 방법에 관한 것이다. 이러한 코팅은, 예컨대 집적 회로 제조 설비, 내부 챔버 구성요소의 보호 및 정전 척 제조에 유용하다.

Description

반도체 응용을 위한 열 분무 코팅 {THERMAL SPRAY COATINGS FOR SEMICONDUCTOR APPLICATIONS}
본 발명은 혹독한 조건에서 사용하기 위한 열 분무 코팅, 예컨대 반도체 소자 제조에 사용되는 플라즈마 처리 용기와 같이 혹독한 환경에서 침식 및 부식 방지 장벽을 제공하는 코팅에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 가혹한 조건 하에서 플라즈마 처리 용기 구성요소, 예컨대 반도체 소자 제조에 사용되는 구성요소의 사용 수명을 연장시키는데 유용한 코팅에 관한 것이다. 본 발명은, 예컨대 집적 회로 제조 설비, 내부 챔버 구성요소의 보호 및 정전 척(chuck) 제조에 유용하다.
열 분무 코팅은 침식 및 부식 환경에서 사용되는 설비 및 구성요소의 보호에 사용될 수 있다. 반도체 웨이퍼 제조 작업에서, 처리 챔버의 내부는, 공정 반응으로부터 생성되는 부산물 또는 라디칼을 비롯한 부식성 가스 또는 다른 반응성 종(species)에서 기인할 수 있는 다양한 침식성 및 부식성 또는 반응성 환경에 노출된다. 예컨대, 염화물, 불화물 또는 브롬화물과 같은 할로겐 화합물이 대개 반도체 제조에서 처리 가스로 사용된다. 할로겐 화합물은 반도체 소자 제조에 사용되는 플라즈마 처리 용기에서 염소, 불소 또는 브롬 원자로 분해될 수 있으므로, 플라즈마 처리 용기는 부식성 환경에 놓인다.
추가적으로, 반도체 소자 제조에 사용되는 플라즈마 처리 용기에서, 플라즈마는 미세 분할된 고체 입자의 형성 및 또한 이온 충격(bombardment)에 기여하며, 양자 모두는 공정 챔버 및 구성요소 부품의 침식 손상을 초래할 수 있다.
또한, 에칭 작업자는 더많은 "더러운" 공정을 수행하고 있으며, 이에 따라 공정 챔버 및 구성요소 부품에 필요한 세정 공정이 더 엄격해지고 있다. 공정 챔버 및 구성요소 부품의 세정 사이클 동안 습식 세정 용액에 노출되는 경우, 염화물, 불화물 및 브롬화물과 같은 플라즈마-처리 챔버 작업으로부터 생성되는 부산물이 반응하여 HCl 및 HF와 같은 부식성 종을 형성할 수 있다.
공정 챔버 및 구성요소 부품의 내구성 및 공정 성능을 보장하기 위해 침식 및 부식 방지 방법이 필요하다. 당업계에서 개선된 내침식성 및 내부식성 코팅, 특히 공정 시약에 의한 침식 작용 수준을 감소시키도록 세라믹 산화물, 예컨대, 지르코늄 산화물 (지르코니아), 이트륨 산화물 (이트리아) 및 알루미늄 산화물 (알루미나)의 코팅을 제공할 필요가 있다. 특히, 당업계에서 반도체 소자 제조에 사용되는 플라즈마 처리 용기에서 열 분무 코팅된 설비 및 구성요소의 내부식성 및 내침식성을 제공하도록 코팅 특성을 개선할 필요가 있다.
본 발명은 금속 또는 비금속 기판 상의 열 분무 코팅에 관한 것이며, 상기 열 분무 코팅은 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅, 예컨대 이트리아 안정화 지르코니아 코팅을 포함하며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 상기 기판에 내부식성 및/또는 내침식성을 제공하도록 충분히 높은 열역학적 상 안정성을 가지며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건에 100 시간 노출 이후 약 0 내지 약 40 마이크로미터의 코팅 침식율을 갖는다.
본 발명은 또한 금속 또는 비금속 기판을 보호하는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 상기 금속 또는 비금속 기판에 열 분무 코팅을 적용하는 단계를 포함하며, 상기 열 분무 코팅은 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅, 예컨대 이트리아 안정화 지르코니아 코팅을 포함하며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 상기 기판에 내부식성 및/또는 내침식성을 제공하도록 충분히 높은 열역학적 상 안정성을 가지며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건에 100 시간 노출 이후 약 0 내지 약 40 마이크로미터의 코팅 침식율을 갖는다.
본 발명은 또한 금속 또는 세라믹 기판을 포함하는 플라즈마 처리 용기를 위한 내부 부재 및 그 표면 상의 열 분무 코팅에 관한 것이며; 상기 열 분무 코팅은 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅, 예컨대 이트리아 안정화 지르코니아 코팅을 포함하며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 상기 기판에 내부식성 및/또는 내침식성을 제공하도록 충분히 높은 열역학적 상 안정성을 가지며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건에 100 시간 노출 이후 약 0 내지 약 40 마이크로미터의 코팅 침식율을 갖는다.
본 발명은 또한 플라즈마 처리 용기를 위한 내부 부재의 제조 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 상기 내부 부재에 열 분무 코팅을 적용하는 단계를 포함하며, 상기 열 분무 코팅은 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅, 예컨대 이트리아 안정화 지르코니아 코팅을 포함하며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 상기 내부 부재에 내부식성 및/또는 내침식성을 제공하도록 충분히 높은 열역학적 상 안정성을 가지며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건에 100 시간 노출 이후 약 0 내지 약 40 마이크로미터의 코팅 침식율을 갖는다.
본 발명은 또한 금속 또는 비금속 기판에 대한 열 분무 코팅에 관한 것으로 (ⅰ) 금속 산화물을 포함하는 상기 기판에 적용된 열 분무 언더코트층, 및 (ⅱ) 상기 언더코트층에 적용된 열 분무 탑코트층을 포함하며; 상기 열 분무 탑코트층은 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅, 예컨대 이트리아 안정화 지르코니아 코팅을 포함하며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 상기 기판에 내부식성 및/또는 내침식성을 제공하도록 충분히 높은 열역학적 상 안정성을 가지며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건에 100 시간 노출 이후 약 0 내지 약 40 마이크로미터의 코팅 침식율을 갖는다. 언더코트층은 적절한 유전 특성 및 열-기계적 특성을 제공할 수 있으며, 탑코트는 반도체 구성요소 응용에 바람직한 적절한 내부식성 및 내침식성, 및 낮은 열 전도도를 제공할 수 있다.
본 발명은 또한 금속 또는 비금속 기판을 보호하는 방법이며, 상기 방법은 (ⅰ) 금속 또는 비금속 기판에, 금속 산화물을 포함하는 열 분무 코팅 언더코트층을 적용하는 단계, 및 (ⅱ) 상기 언더코트층에 열 분무 코팅 탑코트층을 적용하는 단계를 포함하며, 상기 열 분무 코팅 탑코트층은 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅, 예컨대 이트리아 안정화 지르코니아 코팅을 포함하며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 상기 기판에 내부식성 및/또는 내침식성을 제공하도록 충분히 높은 열역학적 상 안정성을 가지며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건에 100 시간 노출 이후 약 0 내지 약 40 마이크로미터의 코팅 침식율을 갖는다.
본 발명은 또한 금속 또는 세라믹 기판을 포함하는 플라즈마 처리 용기를 위한 내부 부재 및 그 표면 상의 열 분무 코팅에 관한 것이며; 상기 열 분무 코팅은 (ⅰ) 금속 산화물을 포함하는 상기 기판에 적용된 열 분무 언더코트층, 및 (ⅱ) 상기 언더코트층에 적용된 열 분무 탑코트층을 포함하며; 상기 열 분무 탑코트층은 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅, 예컨대 이트리아 안정화 지르코니아 코팅을 포함하며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 상기 기판에 내부식성 및/또는 내침식성을 제공하도록 충분히 높은 열역학적 상 안정성을 가지며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건에 100 시간 노출 이후 약 0 내지 약 40 마이크로미터의 코팅 침식율을 갖는다.
본 발명은 또한 플라즈마 처리 용기를 위한 내부 부재의 제조 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 (ⅰ) 상기 내부 부재에, 금속 산화물을 포함하는 열 분무 코팅 언더코트층을 적용하는 단계, 및 (ⅱ) 상기 언더코트층에 열 분무 코팅 탑코트층을 적용하는 단계를 포함하며, 상기 열 분무 코팅 탑코트층은 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅, 예컨대 이트리아 안정화 지르코니아 코팅을 포함하며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 상기 내부 부재에 내부식성 및/또는 내침식성을 제공하도록 충분히 높은 열역학적 상 안정성을 가지며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건에 100 시간 노출 이후 약 0 내지 약 40 마이크로미터의 코팅 침식율을 갖는다.
본 발명은 또한 약 0 내지 약 0.15 중량%의 불순물 산화물, 약 0 내지 약 2 중량%의 하프니아, 약 5 내지 약 31 중량%의 이트리아, 및 나머지 지르코니아를 포함하는 고순도 이트리아 안정화 지르코니아 분말에 관한 것이며, 상기 고순도 이트리아 안정화 지르코니아 분말은 상기 분말로부터 열 분무된 코팅에 내부식성 및/또는 내침식성을 제공하도록 충분히 높은 열역학적 상 안정성을 가지며, 상기 코팅은 표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건에 100 시간 노출 이후 약 0 내지 약 40 마이크로미터의 코팅 침식율을 갖는다.
본 발명은 개선된 내침식성 및 내부식성 코팅, 특히 공정 시약에 의한 침식 및 부식 작용의 수준을 감소시키도록 세라믹 산화물, 예컨대 지르코니아, 이트리아 및 알루미나의 코팅을 제공한다. 특히, 본 발명은 반도체 소자 제조, 예컨대 금속 및 유전 에칭 공정에 사용되는 플라즈마 처리 용기에서 열 분무 코팅된 설비 및 구성요소에 내부식성 및 내침식성을 제공한다. 코팅은 또한 낮은 입자 생성, 낮은 금속 오염 및 바람직한 열적, 전기적 및 접착 특성을 나타낸다.
본 발명은 플라즈마-처리 용기의 내부 부재에 의해 발생되는 손상에 대한 해결책을 제공한다. 본 발명은 내부 부재 구성요소에 사용되는 침식성(aggressive) 세정 절차, 예컨대 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 절차로부터 기인하는 손상을 최소화할 수 있다. 에칭 작업자는 더많은 "더러운" 공정을 수행하고 있기 때문에, 반도체 응용에 적합한 공정 챔버 및 구성요소 부품을 제공하는데 필요한 세정 공정이 더 엄격해지고 있다. 예컨대, 공정 챔버 및 구성요소 부품의 세정 사이클 동안 습식 세정 용액에 노출되는 경우, 염화물, 불화물 및 브롬화물과 같은 플라즈마-처리 챔버 작업으로부터 생성되는 부산물이 반응하여 HCl 및 HF와 같은 부식성 종을 형성할 수 있다. 본 발명은 가혹한 세정 공정으로부터 기인하는 부식으로 인한 손상을 최소화할 수 있다. 본 발명의 코팅된 내부 부재 구성요소는 이러한 보다 침식성의 세정 절차를 견딜 수 있다.
본 발명은 할로겐 가스를 통한 화학적 부식으로 인한 손상 및 또한 플라즈마 침식으로 인한 손상을 최소화할 수 있다. 내부 부재 구성요소가 플라즈마에 의해 여기된 할로겐을 함유하는 환경에서 사용되는 경우, 이온 충돌에 의해 야기되는 플라즈마 침식 손상을 방지하는 것이 중요하며, 이는 이후 할로겐 종에 의해 야기되는 화학적 부식을 방지하는데 효과적이다. 공정 반응으로부터 생성되는 부산물은 염화물, 불화물 및 브롬화물과 같은 할로겐 화합물을 포함한다. 세정 사이클 동안 습식 세정 용액 또는 분위기에 노출되는 경우, 부산물은 반응하여 HCl 및 HF와 같은 부식성 종을 형성할 수 있다.
상기 나타낸 바와 같이, 본 발명은 약 0 내지 약 0.15 중량%의 불순물 산화물, 약 0 내지 약 2 중량%의 하프니아, 약 5 내지 약 31 중량%의 이트리아, 및 나머지 지르코니아를 포함하는 고순도 이트리아 안정화 지르코니아 분말 (및 이로부터 제조된 코팅)에 관한 것이며, 상기 고순도 이트리아 안정화 지르코니아 분말은 상기 분말로부터 열 분무된 코팅에 내부식성 및/또는 내침식성을 제공하도록 충분히 높은 열역학적 상 안정성을 가지며, 상기 코팅은 표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건에 100 시간 노출 이후 약 0 내지 약 40 마이크로미터의 코팅 침식율을 갖는다.
본 발명의 열 분무 코팅에 유용한 세라믹 물질은, 예컨대 지르코늄 산화물, 이트륨 산화물, 마그네슘 산화물 (마그네시아), 세륨 산화물 (세리아), 하프늄 산화물 (하프니아), 알루미늄 산화물, 란탄계열 원소 및 주기율표 2A 내지 8B 족의 산화물, 또는 이들의 합금 또는 혼합물 또는 복합물을 포함한다. 바람직하게는, 코팅 물질은 지르코늄 산화물, 알루미늄 산화물, 이트륨 산화물, 세륨 산화물, 하프늄 산화물, 가돌리늄 산화물 (가돌리니아), 이테르븀 산화물 (이테르비아), 또는 이들의 합금 또는 혼합물 또는 복합물을 포함한다. 상기 물질을 이용하여, 플라즈마 처리 용기 또는 이러한 용기에 사용되는 내부 부재 구성요소에 적용된 열 분무 코팅의 표면은, 가스 플라즈마를 생성하는 무선 주파수 전기장과 조합된 부식성 가스에 의한 열화(degradation)에 대해 비코팅(bare) 알루미늄, 양극처리된 알루미늄 또는 소결된 알루미늄 산화물에 비해 훨씬 우수한 내성을 갖는다. 예시적인 다른 코팅 물질은 탄화규소 또는 탄화붕소를 포함한다. 이들 물질을 이용하여, 에칭 플라즈마와 접촉하는 표면은, 집적 회로 제조를 위한 실리콘 웨이퍼의 플라즈마 에칭 처리에 사용되는 플라즈마 에칭 챔버 또는 구성요소에 적용된 열 분무 코팅의 표면이다.
본 발명에 유용한 세라믹 분말 (입자)의 평균 입도는 바람직하게는 열 분무 중 사용되는 열 분무 조건 및 열 분무 장치의 타입에 따라 정해진다. 세라믹 분말 입도 (직경)는 약 1 내지 약 150 마이크로미터, 바람직하게는 약 1 내지 약 100 마이크로미터, 더 바람직하게는 약 5 내지 약 75 마이크로미터, 가장 바람직하게는 약 5 내지 약 50 마이크로미터 범위일 수 있다. 본 발명에 유용한 세라믹 분말을 제조하는데 사용되는 분말의 평균 입도는 바람직하게는 목적하는 세라믹 분말의 타입에 따라 정해진다. 통상적으로, 본 발명에 유용한 세라믹 분말을 제조하는데 유용한 개별 입자의 크기는 나노결정 크기 내지 약 5 마이크로미터 크기 범위이다. 서브마이크로미터 입자가 본 발명에 유용한 세라믹 분말을 제조하는데 바람직하다.
본 발명에 유용한 열 분무 분말은 응집 (분무 건조 및 소결 또는 소결 및 크러쉬(crush) 방법) 또는 캐스트(cast) 및 크러쉬와 같은 통상적인 방법에 의해 생성될 수 있다. 분무 건조 및 소결 방법에서, 복수의 원료 분말과 적절한 분산 매체를 혼합하여 먼저 슬러리를 제조한다. 이후, 이 슬러리를 분무 건조에 의해 과립화(granulate)한 다음, 과립화된 분말을 소결하여 응집성 분말 입자를 형성한다. 이후, 체질(sieving) 및 분류(classifying)에 의해 열 분무 분말을 수득한다 (응집체가 너무 큰 경우, 크러슁에 의해 크기를 감소시킬 수 있다). 과립화된 분말의 소결 중에 소결 온도는 바람직하게는 800 내지 1600 ℃이다. 통상적인 방법에 의해 분무 건조 및 소결된 입자 및 또한 캐스트 및 크러쉬 입자의 플라즈마 치밀화가 수행된다. 또한, 통상적인 방법에 의해 세라믹 산화물 용융물의 무화(atomization)가 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 열 분무 분말은 다른 응집 기술, 소결 및 크러쉬 방법에 의해 생성될 수 있다. 소결 및 크러쉬 방법에서, 복수의 원료 분말을 혼합한 다음 압축하고, 이후 1200 내지 1400 ℃의 온도에서 소결함으로써 먼저 컴팩트를 형성한다. 이후, 생성된 소결 컴팩트를 크러슁하고 적절한 입도 분포로 분류함으로써 열 분무 분말을 수득한다.
본 발명에 따른 열 분무 분말은 또한 응집 대신에 캐스트(용융) 및 크러쉬 방법으로 생성될 수 있다. 용융 및 크러쉬 방법에서, 복수의 원료 분말을 혼합한 다음 급속 가열, 캐스팅한 후, 냉각시킴으로써 먼저 잉곳(ingot)을 형성한다. 이후, 생성된 잉곳을 크러슁 및 분류함으로써 열 분무 분말을 수득한다.
본 발명에 유용한 열 분무 코팅은 세라믹 분말 입자를 포함하는 세라믹 분말로부터 제조될 수 있으며, 세라믹 분말 입자의 평균 입도는 약 1 내지 약 150 마이크로미터 범위일 수 있다.
상기 나타낸 바와 같이, 본 발명은 금속 또는 비금속 기판 상의 열 분무 코팅에 관한 것이며, 상기 열 분무 코팅은 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅을 포함하며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 상기 기판에 내부식성 및/또는 내침식성을 제공하도록 충분히 높은 열역학적 상 안정성을 가지며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건에 100 시간 노출 이후 약 0 내지 약 40 마이크로미터의 코팅 침식율을 갖는다.
또한 상기 나타낸 바와 같이, 본 발명은 금속 또는 비금속 기판에 대한 열 분무 코팅에 관한 것으로, (ⅰ) 금속 산화물을 포함하는 상기 기판에 적용된 열 분무 언더코트층, 및 (ⅱ) 상기 언더코트층에 적용된 열 분무 탑코트층을 포함하며; 상기 열 분무 탑코트층은 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅을 포함하며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 상기 기판에 내부식성 및/또는 내침식성을 제공하도록 충분히 높은 열역학적 상 안정성을 가지며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건에 100 시간 노출 이후 약 0 내지 약 40 마이크로미터의 코팅 침식율을 갖는다.
예시적인 세라믹 코팅은 지르코니아 및 이트리아를 포함한다. 바람직한 세라믹 코팅은 이트리아에 의해 부분 또는 완전 안정화되고 밀도가 이론 밀도의 88 %를 초과하는 지르코니아를 포함한다. 본 발명에 유용한 다른 세라믹 코팅은 이트리아에 의해 부분 또는 완전 안정화되고 밀도가 이론 밀도의 약 60 % 내지 85 %인 지르코니아, 예컨대 이트리아에 의해 부분 또는 완전 안정화된 저밀도 지르코니아를 포함한다. 세라믹 코팅은 통상적으로 약 0.001 내지 약 0.1 인치, 바람직하게는 약 0.005 내지 약 0.05 인치, 더 바람직하게는 약 0.005 내지 약 0.01 인치의 두께를 갖는다. 세라믹 코팅은 통상적으로 약 0.1 % 내지 약 12 %의 공극률을 갖는다.
유익하게는, 지르코니아-기반 코팅은 지르코니아, 부분 안정화 지르코니아, 완전 안정화 지르코니아로 이루어진 군으로부터 선택된다. 가장 유익하게는, 이 코팅은 칼시아, 세리아 또는 기타 희토류 산화물, 마그네시아 및 이트리아-안정화 지르코니아와 같은 부분 또는 완전 안정화 지르코니아이다. 가장 바람직한 안정화제는 이트리아이다. 특히, 완전 안정화된 지르코니아 ZrO2 - 15-20 중량% Y2O3는 우수한 내침식성 및 내부식성을 제공한다. 고농도의 이트리아, 즉 15 내지 31 중량%의 이트리아는 입방정 지르코니아를 안정화시키는 반면, 저농도의 이트리아, 즉 약 5 내지 10 중량% 미만의 이트리아는 오직 정방정 지르코니아만을 안정화시키는 것으로 여겨진다.
본 발명의 부분 안정화 지르코니아 및 완전 안정화 지르코니아 코팅은 약 5 내지 약 31 중량%의 이트리아 (부분 및 완전 안정화 지르코니아 모두) 및 나머지 지르코니아, 바람직하게는 약 15 내지 약 30 중량%의 이트리아 (완전 안정화 지르코니아) 및 나머지 지르코니아, 더 바람직하게는 약 15 내지 약 20 중량%의 이트리아 (완전 안정화 지르코니아) 및 나머지 지르코니아를 포함한다.
임의의 특정 이론에 얽매이기를 원하는 것은 아니지만, 낮은 이트리아 농도, 즉 약 5 내지 10 중량% 미만 및 나머지 지르코니아에 비해, 높은 이트리아 농도, 즉 10 내지 31 중량%의 이트리아 및 나머지 지르코니아의 플라즈마 내침식성이 증가하는 것은 열역학적 상 안정성 및 산소 이온 확산성 차이 뿐만 아니라 공급원료 분말 및 코팅 미세구조에서 생성된 그레인 크기, 및 또한 코팅의 표면 모폴로지의 차이에서 기인한다.
유익하게는, 지르코니아-기반 세라믹 코팅은, 기판 위 고온 산성 가스의 침식 및 부식 영향을 제한하도록 약 80 % 이상의 밀도를 갖는다. 가장 유익하게는, 이러한 밀도는 약 90 % 이상이다.
본 발명의 열 분무 코팅의 내침식성 및 내부식성은 열 분무 코팅에 내재하는 상호연결된 잔류 미세-공극을 차단 또는 실링(sealing)함으로써 더 개선될 수 있다. 실러(sealer)는, 1 % 미만의 TML (총 질량 손실) 및 0.05 % 미만의 CVCM (수집된 응축성 휘발 물질), 바람직하게는 0.5 % 미만의 TML, 0.02 % 미만의 CVCM의 탈기 특성을 갖는 탄화수소, 실록산, 또는 폴리이미드 기반 물질을 포함할 수 있다. 실란트(sealant)는 또한 내부 챔버 구성요소의 실링된 코팅으로서 반도체 소자 제조에 유용할 수 있으며, 정전 척은 코팅 또는 소결된 물품에 비해 챔버 컨디셔닝 시간을 감소시킬 것이다. 통상적인 실란트가 본 발명의 방법에 사용될 수 있다. 실란트는 당업계에 공지된 통상적인 방법에 의해 적용될 수 있다.
코팅은 당업계에 주지된 다양한 방법에 의해 본 발명의 세라믹 분말을 사용하여 생성될 수 있다. 이들 방법은 열 분무법 (플라즈마, HVOF, 기폭 건 등), 전자 빔 물리 증착법 (EBPVD), 레이저 클래딩법, 및 플라즈마 이송식 아크법을 포함한다. 열 분무법이 본 발명의 내침식성 및 내부식성 코팅 형성을 위한 세라믹 분말 침착에 바람직한 방법이다. 본 발명의 내침식성 및 내부식성 코팅은 동일한 조성을 갖는 세라믹 분말로부터 형성된다. 이러한 방법은 또한 이하 기술된 코팅층, 예컨대, 언더코트층의 침착, 및 개별적인 층이 존재하는 것은 아니지만 기능성 복합물로서 코팅이 적용되는 연속 등급(graded) 코팅의 침착에 사용될 수 있다. 열 분무 코팅된 내부 부재는 바람직하게는 지르코늄 산화물, 이트륨 산화물, 알루미늄 산화물 또는 다른 희토류 산화물로 코팅된다.
세라믹 코팅은 통상적인 방법에 의해 임의의 열 분무 장치를 사용하여 금속 또는 비금속 기판 상에 침착될 수 있다. 세라믹 코팅의 침착에 바람직한 열 분무법은 불활성 가스 보호(shrouded) 플라즈마 분무법 및 챔버 내 저압 또는 진공 플라즈마 분무법을 비롯한 플라즈마 분무법이다. 본 발명에 유용할 수 있는 다른 침착 방법은 고속 산소-연료 토치 분무법, 기폭 건 코팅법 등을 포함한다. 가장 바람직한 방법은 불활성 가스 보호 플라즈마 분무법 및 챔버 내 저압 또는 진공 플라즈마 분무법이다. 또한, 적절한 시간 및 온도를 이용하여 세라믹 코팅을 열처리하여, 기판에 대한 세라믹 코팅의 우수한 접착성 및 세라믹 코팅의 높은 소결 밀도를 달성하는 것이 유익할 수 있다. 열 분무법 이외에, 기판에 분말의 균일한 침착을 적용하는 다른 수단은, 예컨대 전기영동법, 전기도금법 및 슬러리 침착을 포함한다.
본 발명의 방법은, 바람직하게는 플라즈마 분무 방법을 사용한다. 플라즈마 분무법은, 통상 약 50 마이크로미터 미만, 바람직하게는 약 40 마이크로미터 미만, 더 바람직하게는 약 5 내지 약 50 마이크로미터의 평균 응집 입도를 갖는 미세한 응집 분말 입도를 사용하여 적절히 수행된다. 응집체 제조에 유용한 개별 입자의 크기는 통상적으로 나노결정 크기 내지 약 5 마이크로미터 크기 범위이다. 플라즈마 매체는 질소, 수소, 아르곤, 헬륨 또는 이들의 조합일 수 있다.
플라즈마 가스 스트림의 열 함량은 전력 수준, 가스 유량 또는 가스 조성을 변화시킴으로써 달라질 수 있다. 대개, 아르곤이 베이스 가스이지만, 헬륨, 수소 및 질소가 흔히 첨가된다. 플라즈마 가스 스트림의 속도는 또한 동일한 파라미터를 변화시킴으로써 달라질 수 있다.
플라즈마 분무 장치로부터의 가스 스트림 속도 변화는 입자 속도 및 이에 따른 공중에서의 입자 체류 시간의 변화를 초래할 수 있다. 이는 입자가 가열 및 가속화될 수 있는 시간, 및 이에 따른 입자의 최대 온도 및 속도에 영향을 미친다. 체류 시간은 또한 토치 또는 건과 코팅될 표면 사이에서 입자가 이동하는 거리에 의해 영향을 받는다.
특정 침착 파라미터는 플라즈마 분무 장치 및 침착되는 재료의 특성 모두에 의존한다. 파라미터가 일정하게 유지되는 시간의 길이 또는 변화율은 필요한 코팅 조성, 코팅되는 표면에 대한 건 또는 토치의 횡단 속도 및 부품 크기 모두의 함수이다. 따라서, 큰 부품의 코팅시 비교적 느린 변화율은 작은 부품 코팅시 비교적 큰 변화율과 등가일 수 있다.
상기 나타낸 바와 같이, 본 발명의 열 분무 코팅에 있어서 적절한 두께는 치수적인 임의의 분쇄 허용량, 특정 응용 및 다른 임의의 층의 두께에 따라 약 0.001 내지 약 0.1 인치 범위일 수 있다. 통상적인 응용, 및 침식 및 부식 환경의 경우, 코팅 두께는 약 0.001 내지 약 0.05 인치, 바람직하게는 약 0.005 내지 약 0.01 인치 범위일 수 있지만, 임의의 마모 과정에 의한 최종 두께의 감소를 수용하기 위해 보다 두꺼운 코팅이 필요할 것이다. 즉, 이러한 임의의 마모 과정은 코팅의 최종 두께를 감소시킬 것이다.
예시적인 금속 및 비금속 내부 부재 기판은, 예컨대 T6 상태의 알루미늄 6061 및 소결된 알루미늄 산화물로 대표되는 알루미늄 및 그의 합금을 포함한다. 다른 예시적인 기판은 스테인레스강을 포함한 다양한 강, 니켈, 철 및 코발트 기반 합금, 텅스텐 및 텅스텐 합금, 티타늄 및 티타늄 합금, 몰리브덴 및 몰리브덴 합금, 및 특정 비산화물 소결 세라믹 등을 포함한다.
일 실시양태에서, 내부 알루미늄 부재는 상기 열 분무 코팅을 적용하기 전에 양극처리될 수 있다. 몇몇 금속이 양극처리될 수 있지만, 알루미늄이 가장 통상적이다. 양극처리(anodization)는 전기화학 공정에 의한 기판의 양극 산화에 의해 동일계에서 반응 생성물을 형성하는 것이다. 양극처리에 의해 형성되는 양극층은 세라믹인 알루미늄 산화물이다.
내부 부재는 기판, 언더코트로서 기판 표면 상에 적용되는 금속 코팅, 및 탑코트로서 언더코트 상에 적용되는 열 분무 코팅을 포함할 수 있다. 이러한 코팅에서, 언더코트는 알루미늄 산화물, 또는 알루미늄 산화물과 이트륨 산화물의 혼합물을 포함할 수 있으며, 탑코트는 바람직하게는 지르코늄 산화물 및 이트륨 산화물일 수 있다. 언더코트는 화학 증착법, 물리 증착법, 열 분무법 또는 전기화학 성장법에 의해 적용될 수 있다.
다른 실시양태에서, 내부 부재는 기판, 언더코트로서 기판 표면 상에 적용되는 금속 코팅, 언더코트 상에 적용되는 중간층, 및 탑코트로서 중간층 상에 적용되는 열 분무 코팅을 포함할 수 있다. 이러한 코팅에서, 언더코트는 알루미늄 산화물, 또는 알루미늄 산화물과 이트륨 산화물의 혼합물을 포함할 수 있고, 중간층은 알루미늄 산화물, 또는 알루미늄 산화물과 이트륨 산화물의 혼합물을 포함할 수 있으며, 탑코트는 바람직하게는 이트리아 안정화 지르코니아일 수 있다. 언더코트 및 중간층은 화학 증착법, 물리 증착법, 열 분무법 또는 전기화학 성장법에 의해 적용될 수 있다.
다른 적절한 금속 기판은, 예컨대 니켈 기반 초합금, 티타늄 함유 니켈 기반 초합금, 코발트 기반 초합금, 및 티타늄 함유 코발트 기반 초합금을 포함한다. 바람직하게는, 니켈 기반 초합금은 50 중량% 초과의 니켈을 함유하고, 코발트 기반 초합금은 50 중량% 초과의 코발트를 함유한다. 예시적인 비금속 기판은, 예컨대 허용가능한 규소-함유 물질을 포함한다.
상기 나타낸 바와 같이, 본 발명은 금속 또는 비금속 기판의 보호 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 상기 금속 또는 비금속 기판에 열 분무 코팅을 적용하는 단계를 포함하며, 상기 열 분무 코팅은 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅을 포함하며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 상기 기판에 내부식성 및/또는 내침식성을 제공하도록 충분히 높은 열역학적 상 안정성을 가지며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건에 100 시간 노출 이후 약 0 내지 약 40 마이크로미터의 코팅 침식율을 갖는다.
상기 나타낸 바와 같이, 본 발명은 플라즈마 처리 용기를 위한 내부 부재 제조 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 상기 내부 부재에 열 분무 코팅을 적용하는 단계를 포함하며, 상기 열 분무 코팅은 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅을 포함하며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 상기 내부 부재에 내부식성 및/또는 내침식성을 제공하도록 충분히 높은 열역학적 상 안정성을 가지며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건에 100 시간 노출 이후 약 0 내지 약 40 마이크로미터의 코팅 침식율을 갖는다.
또한, 상기 나타낸 바와 같이, 본 발명은 금속 또는 비금속 기판 보호 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 (ⅰ) 금속 또는 비금속 기판에, 금속 산화물을 포함하는 열 분무 코팅 언더코트층을 적용하는 단계, 및 (ⅱ) 상기 언더코트층에 열 분무 코팅 탑코트층을 적용하는 단계를 포함하며, 상기 열 분무 코팅 탑코트층은 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅을 포함하며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 상기 기판에 내부식성 및/또는 내침식성을 제공하도록 충분히 높은 열역학적 상 안정성을 가지며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건에 100 시간 노출 이후 약 0 내지 약 40 마이크로미터의 코팅 침식율을 갖는다.
또한, 상기 나타낸 바와 같이, 본 발명은 플라즈마 처리 용기를 위한 내부 부재 제조 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 (ⅰ) 상기 내부 부재에, 금속 산화물을 포함하는 열 분무 코팅 언더코트층을 적용하는 단계, 및 (ⅱ) 상기 언더코트층에 열 분무 코팅 탑코트층을 적용하는 단계를 포함하며, 상기 열 분무 코팅 탑코트층은 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅을 포함하며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 상기 내부 부재에 내부식성 및/또는 내침식성을 제공하도록 충분히 높은 열역학적 상 안정성을 가지며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건에 100 시간 노출 이후 약 0 내지 약 40 마이크로미터의 코팅 침식율을 갖는다.
본 발명의 코팅된 내부 부재는 베이스(기판) 위의 분말을 가열 및 가속화시키는 열 분무 장치를 통해 분말을 유동시킴으로써 제조될 수 있다. 충돌시, 가열된 입자는 변형되어 열 분무 라멜라 또는 스플랫(splat)을 생성한다. 스플랫의 중첩이 코팅 구조를 형성한다. 본 발명에 유용한 플라즈마 분무 방법은, 그 개시내용이 본원에 참조로 도입된 미국특허 제3,016,447호에 개시되어 있다. 본 발명에 유용한 기폭 공정은 그 개시내용이 본원에 참조로 도입되고, 텅스텐 카바이드 코발트 크롬 조성물을 함유한 코팅을 포함하는 미국특허 제4,519,840호 및 4,626,476호에 개시되어 있다. 개시내용이 본원에 참조로 도입된 미국특허 제6,503,290호는 W, C, Co 및 Cr을 함유한 조성물을 코팅하기 위한, 본 발명에 유용할 수 있는 고속 산소 연료 공정을 개시한다. 당업계에 공지된 저온 분무법 또한 본 발명에 유용할 수 있다. 통상적으로, 이러한 저온 분무법은 노즐을 통해 팽창되고 분말 입자를 비말동반하는 액체 헬륨 가스를 사용한다. 이후, 비말동반된 분말 입자는 가속화되어 적절히 배치된 작업편 상에 충돌한다.
본 발명의 내부 부재의 코팅시, 열 분무 분말은 내부 부재의 표면 상에 열 분무되며, 그 결과 내부 부재의 표면 상에 열 분무 코팅이 형성된다. 고속-산소-연료 또는 기폭 건 분무는 열 분무 분말을 열 분무하는 예시적인 방법이다. 다른 코팅 형성 방법은 플라즈마 분무법, 플라즈마 이송식 아크법 (PTA), 또는 화염 분무법을 포함한다. 전자장비 응용의 경우, 탄화수소 연소가 없어서 오염원이 없기 때문에, 플라즈마 분무법이 지르코니아, 이트리아 및 알루미나 코팅에 바람직하다. 플라즈마 분무법은 청정한 전기 에너지를 사용한다. 본 발명의 열 분무 코팅된 용품에 있어서 바람직한 코팅은, 예컨대 지르코늄 산화물, 이트륨 산화물, 마그네슘 산화물, 세륨 산화물, 알루미늄 산화물, 하프늄 산화물, 란탄계열 원소 및 주기율표 2A 내지 8B족 산화물, 또는 이들의 합금 또는 혼합물 또는 복합물을 포함한다.
상기 나타낸 바와 같이, 본 발명은 금속 또는 세라믹 기판을 포함하는 플라즈마 처리 용기를 위한 내부 부재 및 및 그 표면 상의 열 분무 코팅에 관한 것이며; 상기 열 분무 코팅은 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅을 포함하며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 상기 기판에 내부식성 및/또는 내침식성을 제공하도록 충분히 높은 열역학적 상 안정성을 가지며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건에 100 시간 노출 이후 약 0 내지 약 40 마이크로미터의 코팅 침식율을 갖는다.
또한, 상기 나타낸 바와 같이, 본 발명은 금속 또는 세라믹 기판을 포함하는 플라즈마 처리 용기를 위한 내부 부재 및 그 표면 상의 열 분무 코팅에 관한 것이며; 상기 열 분무 코팅은 (ⅰ) 금속 산화물을 포함하는 상기 기판에 적용되는 열 분무 언더코트층, 및 (ⅱ) 상기 언더코트층에 적용되는 열 분무 탑코트층을 포함하며; 상기 열 분무 탑코트층은 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅을 포함하며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 상기 기판에 내부식성 및/또는 내침식성을 제공하도록 충분히 높은 열역학적 상 안정성을 가지며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건에 100 시간 노출 이후 약 0 내지 약 40 마이크로미터의 코팅 침식율을 갖는다.
집적 회로 제조에 사용되는 플라즈마 처리 용기의 예시적인 내부 부재 구성요소는, 예컨대 침착 차폐체, 배플판, 포커스 링, 절연체 링, 차폐 링, 벨로우즈 커버, 전극, 챔버 라이너, 캐쏘드 라이너, 가스 분배판, 정전 척 (예컨대, 정전 척의 측벽) 등을 포함한다. 본 발명은 일반적으로 플라즈마 처리 용기의 내부 부재 구성요소와 같은 부식성 환경에 놓인 구성요소에 적용가능하다. 본 발명은 이러한 내부 부재 구성요소의 표면을 보호하는데 적합한 부식 장벽 시스템을 제공한다. 본 발명의 장점이 내부 부재 구성요소를 참조하여 기술될 것이지만, 본 발명의 교시는 일반적으로 부식성 환경으로부터 구성요소를 보호하기 위해 부식 장벽 코팅이 사용될 수 있는 임의의 구성요소에 적용가능하다.
본 발명에 따라, 부식성 환경에서 사용되는 플라즈마 처리 용기의 내부 부재 구성요소는 보호 코팅층으로 열 분무 코팅된다. 본 발명의 방법에 의해 형성된 열 분무 코팅 내부 부재 구성요소는 바람직한 내부식성, 플라즈마 내침식성 및 내마모성을 가질 수 있다.
본 발명의 코팅은 저온 및 고온, 예컨대 혹독한 침식 및 부식성 환경에서 사용되는 화학 공정 설비에 유용하다. 혹독한 환경에서, 설비는 내부에서 처리되는 물질과 반응할 수 있다. 화학물질에 대해 불활성인 세라믹 물질이 금속성 설비 구성요소 상의 코팅으로서 사용될 수 있다. 세라믹 코팅은 침식 및 부식성 물질이 금속성 설비에 도달하는 것을 방지하도록 불침투성이어야 한다. 이러한 침식 및 부식성 물질에 불활성이고 침식 및 부식성 물질이 아래에 놓인 기판에 도달하는 것을 방지할 수 있는 코팅은 덜 고가인 기판의 사용을 가능하게 하며 설비 구성요소의 수명을 연장시킨다.
본 발명의 열 분무 코팅은, 할로겐 가스를 함유한 가스 분위기에서 플라즈마 침식 작용을 받는 환경에 사용되는 경우 바람직한 내성을 나타낸다. 예컨대, 플라즈마 에칭 작업이 장시간에 걸쳐 지속되는 경우에도, 침착 챔버 내에서 분말을 통한 오염이 덜하고 고품질의 내부 부재 구성요소가 효과적으로 제조될 수 있다. 본 발명의 실시에 의해, 플라즈마 공정 챔버 내의 입자 생성율이 느려질 수 있어서, 세정 작업 간격이 늘어나고 생산성이 증가하게 된다. 그 결과, 본 발명의 코팅된 내부 부재는 반도체 제조 장치의 플라즈마 처리 용기에서 효율적일 수 있다.
본 발명의 열 분무 코팅으로 코팅된 내부 부재는 우수한 내침식성을 나타낸다. 본 발명의 열 분무 코팅, 즉 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건에 100 시간 노출 이후 약 0 내지 약 40 마이크로미터의 코팅 침식율, 바람직하게는 표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건에 100 시간 노출 이후 약 0 내지 약 20 마이크로미터의 코팅 침식율, 더 바람직하게는 표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건에 100 시간 노출 이후 약 0 내지 약 10 마이크로미터의 코팅 침식율을 나타낼 수 있다. CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건은 표준 플라즈마-처리 용기 작동 조건보다 더 혹독한 것으로 간주된다. 따라서, CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건 하에서의 침식율과 비교하여, 표준 플라즈마-처리 용기 작동 조건 하의 침식율은 개선될 것으로 기대된다.
본 발명의 열 분무 코팅, 즉 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은, 상응하는 비안정화 세라믹 코팅에 의해 기판에 제공되는 내부식성 및/또는 내침식성에 비해, 기판에 약 25 % 이상 높은 내부식성 및/또는 내침식성, 바람직하게는 기판에 약 40 % 이상 높은 내부식성 및/또는 내침식성, 더 바람직하게는 기판에 약 50 % 이상 높은 내부식성 및/또는 내침식성을 제공한다.
본원에 사용된 "표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건"은, CF2와 O2의 혼합물을 포함하는 가스를 함유한 가스 분위기 및 플라즈마의 존재 하에 약 -120 ℃ 내지 약 400 ℃ 범위의 온도 및 약 0.01 torr 내지 약 0.2 torr 범위의 압력을 포함한다. 또한, 본원에 사용된 "표준 플라즈마-처리 용기 작동 조건"은 할로겐 가스를 함유하는 가스 분위기 및 플라즈마 존재 하에 비슷한 작동 온도 및 압력 범위를 포함한다. 표준 공정 반응으로부터 생성되는 부산물은 염화물, 불화물 및 브롬화물과 같은 할로겐 화합물을 포함한다. 세정 사이클 중에 대기 또는 습식 세정 용액에 노출되는 경우, 부산물이 반응하여 HCl 및 HF와 같은 부식성 종을 형성할 수 있다.
본 발명의 범위의 사상을 벗어나지 않고 본 발명이 다른 많은 특정 형태로 구현될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (25)

  1. 금속 또는 비금속 기판 상의 열 분무 코팅으로서, 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅을 포함하며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 상기 기판에 내부식성 및/또는 내침식성을 제공하도록 충분히 높은 열역학적 상 안정성을 가지며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건에 100 시간 노출 이후 약 0 내지 약 40 마이크로미터의 코팅 침식율을 갖는, 열 분무 코팅.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건에 100 시간 노출 이후 약 0 내지 약 20 마이크로미터의 코팅 침식율을 갖는, 열 분무 코팅.
  3. 제1항에 있어서, 상응하는 비안정화 세라믹 코팅에 의해 상기 기판에 제공되는 내부식성 및/또는 내침식성에 비해, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 상기 기판에 약 25 % 이상 높은 내부식성 및/또는 내침식성을 제공하는, 열 분무 코팅.
  4. 제1항에 있어서, 지르코늄 산화물, 이트륨 산화물, 마그네슘 산화물, 세륨 산화물, 알루미늄 산화물, 하프늄 산화물, 란탄계열 원소 및 주기율표 2A 내지 8B 족의 산화물, 또는 이들의 합금 또는 혼합물 또는 복합물을 포함하는, 열 분무 코팅.
  5. 제1항에 있어서, 지르코늄 산화물, 알루미늄 산화물, 이트륨 산화물, 세륨 산화물, 하프늄 산화물, 가돌리늄 산화물, 이테르븀 산화물 또는 이들의 합금 또는 혼합물 또는 복합물을 포함하는, 열 분무 코팅.
  6. 제1항에 있어서, 탄화규소 또는 탄화붕소를 포함하는, 열 분무 코팅.
  7. 제1항에 있어서, 상기 열 분무 코팅을 적용하기 전에 상기 기판이 양극처리되는, 열 분무 코팅.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기판은 알루미늄 또는 이의 합금, 또는 소결된 알루미늄 산화물로 구성되는, 열 분무 코팅.
  9. 제1항에 있어서, 상기 기판은 플라즈마 처리 용기의 내부 부재를 포함하는, 열 분무 코팅.
  10. 제9항에 있어서, 상기 내부 부재는 침착 차폐체, 배플판, 포커스 링, 절연체 링, 차폐 링, 벨로우즈 커버, 전극, 챔버 라이너, 캐쏘드 라이너, 가스 분배판 및 정전 척(electrostatic chuck)으로부터 선택되는, 열 분무 코팅.
  11. 제9항에 있어서, 플라즈마 처리 용기는 집적 회로 구성요소의 제조에 사용되는, 열 분무 코팅.
  12. 제1항에 있어서, 플라즈마 코팅법, 고속 산소 연료 코팅법, 기폭 코팅법, 또는 저온 분무법에 의해 적용되는, 열 분무 코팅.
  13. 제1항에 있어서, 지르코니아, 부분 안정화 지르코니아 및 완전 안정화 지르코니아로부터 선택되는 지르코니아-기반 코팅을 포함하는, 열 분무 코팅.
  14. 제1항에 있어서, 이트리아 또는 이테르비아 안정화 지르코니아를 포함하는, 열 분무 코팅.
  15. 제1항에 있어서, 약 10 내지 약 31 중량%의 이트리아 및 나머지 지르코니아를 포함하는, 열 분무 코팅.
  16. 제1항에 있어서, 약 15 내지 약 20 중량%의 이트리아 및 나머지 지르코니아를 포함하는, 열 분무 코팅.
  17. 제1항에 있어서, 밀도가 이론 밀도의 약 60 % 내지 약 85 %인 지르코니아-기반 코팅을 포함하는, 열 분무 코팅.
  18. 제1항에 있어서, 공극률이 약 0.1 % 내지 약 12 %인 지르코니아-기반 코팅을 포함하는, 열 분무 코팅.
  19. 제1항에 있어서, 플라즈마 분무법은 불활성 가스 보호 플라즈마 분무법 및 챔버 내 저압 또는 진공 플라즈마 분무법으로부터 선택되는, 열 분무 코팅.
  20. 제1항에 있어서, 평균 응집 입도가 약 50 마이크로미터 미만인 분말로부터 열 분무되는, 열 분무 코팅.
  21. 제1항에 있어서, 지르코늄 산화물 및 이트륨 산화물을 포함하는, 열 분무 코팅.
  22. 제1항의 열 분무 코팅으로 코팅된 금속 또는 비금속 기판.
  23. 금속 또는 비금속 기판 보호 방법으로서, 상기 금속 또는 비금속 기판에 열 분무 코팅을 적용하는 단계를 포함하며, 상기 열 분무 코팅은 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅을 포함하며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 상기 기판에 내부식성 및/또는 내침식성을 제공하도록 충분히 높은 열역학적 상 안정성을 가지며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건에 100 시간 노출 이후 약 0 내지 약 40 마이크로미터의 코팅 침식율을 갖는, 금속 또는 비금속 기판 보호 방법.
  24. 금속 또는 비금속 기판의 열 분무 코팅으로서, (ⅰ) 금속 산화물을 포함하는 상기 기판에 적용된 열 분무 언더코트층, 및 (ⅱ) 상기 언더코트층에 적용된 열 분무 탑코트층을 포함하며; 상기 열 분무 탑코트층은 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅을 포함하며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 상기 기판에 내부식성 및/또는 내침식성을 제공하도록 충분히 높은 열역학적 상 안정성을 가지며, 상기 부분 또는 완전 안정화 세라믹 코팅은 표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건에 100 시간 노출 이후 약 0 내지 약 40 마이크로미터의 코팅 침식율을 갖는, 열 분무 코팅.
  25. 약 0 내지 약 0.15 중량%의 불순물 산화물, 약 0 내지 약 2 중량%의 하프니아, 약 5 내지 약 31 중량%의 이트리아, 및 나머지 지르코니아를 포함하는 고순도 이트리아 안정화 지르코니아 분말로서, 상기 분말로부터 열 분무된 코팅에 내부식성 및/또는 내침식성을 제공하도록 충분히 높은 열역학적 상 안정성을 가지며, 상기 코팅은 표준 CF4/O2 기반 플라즈마 건식 세정 조건에 100 시간 노출 이후 약 0 내지 약 40 마이크로미터의 코팅 침식율을 갖는, 고순도 이트리아 안정화 지르코니아 분말.
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