耐电浆涂层的气胶沉积涂布法的制作方法

本发明的耐电浆涂层的气胶沉积涂布法，与气胶沉积涂布法有关，使得电浆蚀刻时，装备内部不受电浆影响，并降低金属母材包衣层的粗糙度，使微粒较少发生，且提高涂布层和金属母材的结合力的气胶沉积涂布法。

背景技术：

半导体元件、显示萤幕元件等积体电路元件，是在高密度电浆环境中实行蚀刻或化学气相沉积(cvd：chemicalvapourdeposition)涂层方法等来制造。因此，需使用具有耐电浆的配件进行高密度电浆环境的蚀刻装置的组装。

所述高密度电浆环境的蚀刻，以稀土氧化物、氮化铝、硅氧化物等的陶瓷材料，以及阳极氧化涂层的金属材料作为耐电浆配件。

但是小于20nm的线宽的最近制造的积体电路元件，需在更高密度的电浆环境下，实行蚀刻等工序。所以与所提及的单一气胶沉积涂层膜或阳极氧化涂层的半导体装备的配件相比，耐电浆性配件对耐电浆性和电气绝缘性能的要求更高。

为了解决所述的问题，韩国公开专利公报第10-2013-0123821号(2013.11.13)对包含气胶沉积涂层所形成的非晶质第1涂层膜以及气胶沉积法所涂布的第2涂层膜的两涂层膜的耐电浆配件相关事项，做了技术方面的记载。

问题是虽然对上述的耐电浆性配件进行持续的开发，但对半导体制造工艺、腐蚀性气体或利用电浆工艺中，涂布层和母材的结合力不足、母材的腐蚀导致产生微粒等的技术领域，仍要求持续的开发。

技术实现要素：

技术问题

本发明的宗旨是电浆蚀刻时，保护装备内部免受电浆损坏，且降低母材涂布层的粗糙度和微粒的产生。还为了提高涂布层与金属母材的结合力，而提供耐电浆涂层所需的气胶沉积涂布法。

技术方案

为了达到上述的目的，本发明提供耐电浆涂层的气胶沉积涂布法，其中所述的气胶沉积涂布法包含以下步骤(a)金属母材去除杂质以后，使所述金属母材的表面粗糙度ra的值达到10μm以内，对金属母材的表面进行镜面精加工的步骤；(b)所述金属母材对着涂布喷嘴固定的步骤；以及(c)利用涂布喷嘴进气、进涂布粉末，喷射在所述金属母材上面，形成涂布层的步骤。

本发明所述的金属母材有可能是选自铝(al)、不锈钢(sus)或其组合，在所述(a)步骤中，加入对表面镜面精加工的金属母材进行洗涤的步骤，所述(b)步骤也包括将上述气胶沉积装备的调压室内部调到真空状态。

另外，本发明所述的喷涂粉末有可能是选自由氧化物、氟化物、氮化物、氧化钇(y2o3)、铝氧化物(al2o3)所组成的群中的一种或多种；上述(c)步骤所形成的涂布层厚度在0.1μm到200μm左右，上述(c)步骤包括对涂布的金属母材，进行表面洗涤的步骤。

本发明的另一态样，是提供按照上述记载的方法形成的耐电浆涂布层。

技术效果

按照本发明的耐电浆涂层的气胶沉积涂布法，耐电浆性材料在金属母材上面形成涂布层，于电浆蚀刻发生的电浆环境中，可保护装备的内部。金属母材上的涂布层，随粗糙度降低，微粒的发生也得到降低的效果。而且热冲击导致的涂布层与金属母材的结合力也得到提升的效果。

附图说明

图1显示气胶沉积涂布大致的内容。

图2是实施例1以及比较例1至比较例4的涂布层黏合力的图像。

图3是铝母材的粗糙度而异，其涂布层的sem图片。

图4是实施例1以及比较例1的热冲击测定条件的图表。

图5是实施例1以及比较例1的热冲击测定结果的图像。

具体实施方式

除非另外定义，否则本说明书中使用的所有技术、科学术语与本发明所属技术领域中具有通常知识者所理解的内容一致的内容。一般，本说明书中使用的命名法，使用了本技术领域中广为人知的通常的名称。

通篇说明书中，除非另外有相反的记载，否则，对某个部分进行说明的时候，有“包括”某个组成部分，并非意味排除其他组成元件，而是意味还包括其他组成元件。

本发明是有关于提供本发明的耐电浆涂层的气胶沉积涂布法，其中所述的气胶沉积涂布法包含以下步骤(a)金属母材去除杂质以后，使所述金属母材的表面粗糙度ra的值达到10μm以内，对金属母材的表面进行镜面精加工的步骤；(b)所述金属母材对着涂布喷嘴固定的步骤；以及(c)利用涂布喷嘴进气、进涂布粉末，喷射在所述金属母材上面，形成涂布层的步骤。

以下本发明以图1具体说明各步骤的内容。图1显示气胶沉积涂布大致的内容。

按照本发明，有关耐电浆涂层的气胶沉积涂布法包含(a)金属母材去除杂质以后，使上述金属母材10的表面粗糙度ra的值达到10μm以内，对金属母材的表面20进行镜面精加工的步骤。

而且上述金属母材10可使用选自铝(al)、不锈钢(sus)或其组合，且不限于此。

此时，不是金属的非金属作为母材的时候，因涂布的涂布层厚度有限，所以不易形成涂布层，涂布层和母材之间的结合力也降低，且因热冲击导致涂布层和母材出现分离现象。

并且，在金属母材表面的粗糙度较高的状态下，气胶沉积涂布层形成时，所形成的涂布层30表面的粗糙度变高，出现电浆蚀刻中产生微粒的问题，所以金属母材10的表面需进行上述镜面精加工。

此时，上述表面20的表面粗糙度值之一的ra值为10μm以内最为理想。

ra值为10μm以内，气胶沉积涂层的表面粗糙度(ra)变大，相对的黏合力变低。即所形成的涂布层厚度不够一致，将引起厚度偏差带来的剥离现象，其结果是利用腐蚀性气体或电浆的工艺中，发生剥离现象，导致产品受损或装备寿命缩短问题。

并且，上述镜面精加工是为了金属母材10的表面20达到光滑，镜面精加工方法有研磨(lapping)、磨光(polishing)、化学机械抛光(cmp：chemicalmechanicalpolishing)、磨削、研磨、切削、机械加工等，对此无限制。

并且，上述(a)步骤中表面经镜面精加工后的金属母材，还需包括洗涤的步骤，上述洗涤可利用空气、水、溶剂等，去除上述金属母材的污染物、杂质、灰尘等，以通常的方法进行洗涤。

接着，上述(b)步骤是金属母材正对着气胶沉积涂布装备的涂布喷嘴50固定的步骤，上述镜面精加工过的表面20面向上述涂布喷嘴50固定，以便于实施气胶沉积涂布。

并且，如上所述，金属母材固定在气胶沉积涂布装备上，上述气胶沉积涂布装备的调压室，也可以调到真空状态。使其气胶调压室和涂布调压室之间产生压差，此时的调压室内部温度也可以达到常温。

于上述喷雾剂调压室内，注入气体和涂层粉末以完成金属母材的气胶沉积的准备。上述的输送气体可使用非活性气体，可以选自由在he、ne、ar以及n2组成的群中的一种或多种；但不限于此。

并且，上述涂布粉末为选自由氧化物、氟化物、氮化物、氧化钇(y2o3)、铝氧化物(al2o3)组成的群中的一种或多种；但不限于此。

并且，上述(c)步骤是利用涂布喷嘴50，将上述输送气体和涂布粉末40喷射在上述金属母材的上面，并形成涂布层30的步骤。

此时，上述涂布层30的厚度为1-200μm左右，在上述涂布层的厚度在1μm以内的情况下，装备内部起到耐电浆的保护效果就会降低。在上述涂布层的厚度在200μm以上的情况下，经济性降低。并且上述涂布层30厚度最为理想的是在1-100μm左右。

并且，(c)步骤以后经涂布的金属母材，还需进行洗涤的步骤，洗涤方法可使用于在(a)步骤中，镜面精加工后实行的洗涤方法相同的方法。

因此，依据本发明气胶沉积涂布法的耐电浆涂层，为在金属母材10上部所形成的涂布层30，其形成较低的表面粗糙度，较少出现因电浆引起的微粒，可达到装备内部的保护作用。

另外，本发明还可以提供按照上述记载的方法形成的耐电浆涂布层。

以下，本发明按照实施例为更具体的说明。但下列所实行的示例，只是对发明的示例而已，本发明的内容，不因下列实施例而受到限制。

《实施例1》

首先，在常温真空环境的气胶沉积涂布装备的调压室内，利用粉末振动用的振动器，使约平均30μm粒度的氧化钇气胶化。然后利用气胶调压室和涂布调压室间的压差，气胶化的氧化钇粉末，与输送气体(n2)一起，以300-350m/s的速度，在表面粗糙度(ra)为10μm左右的经镜面精加工的铝母材上面，产生物理撞击，并形成高密度氧化钇涂布层。

《比较例1-4》

母材在比较例1是以氧化铝(al2o3)，比较例2是以硅晶圆(siwafer)，比较例3是以铝阳极氧化层(anodizinglayer)，比较例4是以石英(quartz)来操作，除此之外，都是以同样的方法形成涂布层。

《试验例1》涂布层厚度、涂布沉积量、粗糙度、均一性的测定

以mitutoyo公司的粗度(ra)测仪表(series)测定实施例1和比较例1-4所形成的涂布层厚度；有关涂布沉积量、涂布均一性、粗糙度(ra)，利用接触式及非接触式测定仪(mitutoyo粗度测定仪)进行测定；关于硬度(hardness)利用硬度仪(维克斯硬度仪)进行测定，上述测试进行5次以上，其结果如下表1所示。

表1

上述表1，所谓可形成的涂布层，是指在母材上累计实行数次气胶沉积涂布，涂布时可出现剥离现象的涂布层厚度，涂布均一性是指涂布后，在涂布面，随位置的厚度偏差。

上述表1显示，铝作为母材的实施例1是气胶涂布时，1次(pass)涂布的涂布沉积量为至少在0.5μm到1μm左右厚度的沉积；气胶涂布累计反复进行的结果，可形成的涂布层厚度，将显示为100μm以上。

与此相反，使用非金属母材的比较例1至比较例4，气胶涂布的1次(pass)涂布的涂布沉积量为至少在0.1μm最大到1μm的厚度的沉积，气胶涂布累计反复进行的结果，可形成的涂布层约有10μm到30μm以内厚度，与涂布层实施例1相比，明显不易形成涂布层。

由此，气胶沉积涂布以物理沉积，非金属类母材出现涂布层剥离，可知涂布层形成较难。尤其是陶瓷类母材的硬度，或强度越强的母材，涂布粉末(powder)相对不易形成涂布层。

此外，涂布层表面的粗糙度，与母材表面的粗糙度一致，都显示为10μm以内，涂布层硬度也是，不分母材的种类，都显示超过300hv。涂布均一性方面，经确认随表面位置，其厚度偏差在90～110％以内，比较均匀。

并且，关于上述实施例1以及比较例1到比较例4，黏合性与如图2所示相关。

图2是1μm/pass左右的成膜率，显示形成10～20μm厚度的实施例1以及比较例1到比较例4的实施图形。如图2所示，可确认金属母材上的气胶沉积涂布的情况，黏合力较为优秀，此外，在非金属母材的情况下，涂布层和母材之间出现剥离。

《试验例2》实施例1的ra所分包衣层厚度变化的测定

铝母材粗糙度，以表2实行不同粗糙度的气胶涂布，以与上述试验1同样的方法按照不同ra所形成的涂布层厚度进行测定，其结果如表2及图3所示。

表2

如上表2所示，金属母材的粗糙度在10μm以内的时候，可形成的涂布层厚度在100μm以上，而且涂层较均一地形成，若是金属母材的粗糙度大于10μm时，涂布层就会出现剥离现象，因此涂布层不完全地形成，导致无法测定其涂布层的厚度。于此，当上述剥离现象发生在涂布的初期时，会形成不均一的涂布层；当上述剥离现象发生在涂布过程中时，会出现剥离现象。

并且，图3所示，粗糙度在低于10μm的时候，涂层厚度在20μm左右，涂布层较均一形成。粗糙度在大于10μm的时候，母材表面不够光滑，涂布初期起可确认到不均一的涂布层。

《试验例3》热冲击的测定

实施例1以及比较例1相关，涂布层形成厚度在20μm以内，然后测定热冲击(thermalshock)如图4所示，从0℃调到200℃或300℃，然后在各温度维持1个小时后速冻，测定其热冲击结果，其结果如图5所示。

图5是实施例1(金属，al)以及比较例3(非金属，阳极氧化层)的热冲击测定结果的图示。如图5所示，在实施例1的情况下，热冲击测定循环进行了54次，也没有出现涂布层的剥离现象。在比较例3的情况下，热冲击测定循环进行2次的时候起，就有部分出现涂布层剥离现象，当循环8次的时候，可以确认大部分的涂布层出现剥离现象。

以上，对本发明内容的特定部分作了详细的记载，不表示本发明受限于图片中的示例，而是对相关领域中具有通常知识者而言，这些具体的记述，是想说明较理想的实施态样，相关领域中具有通常知识者可理解这并不是在限制本发明的范围。因此本发明的实际上的范围，应按照附加的申请专利范围及其均等物来做定义。