用于悬浮液等离子喷涂的浆料和用于形成喷涂涂层的方法与流程

本发明涉及用于悬浮液等离子喷涂中的浆料。可以将所述浆料用于形成喷涂涂层，所述涂层适合用于放置在用于半导体制造方法的等离子蚀刻设备之内的零件或构件。本发明还涉及用于形成喷涂涂层的方法。

背景技术：

1、在用于半导体制造方法中的等离子蚀刻设备中，在卤素系气体等离子体，如氟系气体等离子体和氯系气体等离子体的气氛下处理作为待加工对象的晶片。作为氟系气体，使用sf6、cf4、chf3、hf或nf3，和作为氯系气体，使用cl2、bcl3、hcl、ccl4或sicl4。

2、为了制造等离子蚀刻设备中的暴露至高腐蚀性气体等离子体气氛的零件或构件，通常通过其中以粉末状态供应原材料的大气(atmospheric)等离子喷涂在基材的表面上形成抗腐蚀喷涂涂层。然而，为了以粉末状态喷涂原材料，优选的是喷涂颗粒具有至少10μm的平均粒度。如果颗粒具有比所述范围小的尺寸，则喷涂材料具有对于将喷涂材料引入热喷涂的火焰而言不利的流动性，因此供应导管可能被喷涂材料堵塞。此外，使颗粒在火焰中气化，由此方法产率可能低。此外，从具有大的平均粒度的颗粒喷涂是不能获得致密的喷涂涂层的，因为颗粒的喷溅(splat)直径大，由此裂纹和孔隙度增加，导致产生颗粒物。

3、尤其是，半导体集成近来正在进行至10nm以下的布线宽度。如果在高度集成的半导体器件的蚀刻中，颗粒物从喷涂涂层的表面剥离并且落在晶片上，则该现象引起用于制造半导体器件的方法产率的劣化。因此需要的是，在构成等离子蚀刻设备的腔室的零件或构件上形成暴露至等离子体的抗腐蚀涂层具有更好的抗腐蚀性。

4、为了解决该问题，研究了悬浮液等离子喷涂。在悬浮液等离子喷涂中，喷涂颗粒并不以粉末状态，而是以其中喷涂颗粒分散在分散介质中的浆料形式喷涂。当以浆料形式喷涂喷涂颗粒时，可以将难以以粉末状态应用至喷涂的10μm以下的细颗粒引入热喷涂的火焰，在这种情况下，获得的喷涂涂层的喷溅直径小，因此可以获得非常致密的涂层。

5、引文列表

6、专利文献1：jp-a 2014-40634

技术实现思路

1、当采用浆料形式进行热喷涂时，以浆料形式供应细颗粒，以获得致密的涂层。然而，当将浆料从浆料进料单元供应至喷涂枪时，在喷涂方面出现问题，使得颗粒粘附并且保留在导管的内壁处，并且易于堵塞导管，导致难于继续稳定进料浆料。

2、本发明的目的在于提供：在通过悬浮液等离子喷涂形成用于放置在等离子蚀刻设备之内的零件或构件的致密的抗腐蚀涂层时，适合用于悬浮液等离子喷涂中并且可以稳定地供应而不堵塞导管的浆料。本发明的另一目的在于提供通过使用所述浆料形成喷涂涂层的方法。

3、发明人已发现，作为包括分散介质和稀土氧化物颗粒的用于热喷涂的浆料，包括具有1.5至5μm粒度d50和小于1m2/g的bet比表面积的稀土氧化物颗粒的浆料可以持续稳定地将浆料从浆料进料单元进料至喷涂枪，因为所述颗粒具有更少的接触点并且被颗粒运动激活，因此分散度增加。另外，发明人已发现，具有高的耐腐蚀性的致密的喷涂涂层可以适当地通过使用所述浆料通过悬浮液等离子喷涂制得。

4、在一个方面，本发明提供了用于悬浮液等离子喷涂中的浆料，其包括分散介质和稀土氧化物颗粒，其中稀土氧化物颗粒具有1.5至5μm的粒度d50和小于1m2/g的bet比表面积，并且浆料中的稀土氧化物颗粒含量为10至45重量％。

5、优选地，稀土氧化物颗粒具有至少0.9μm的粒度d10，至多6μm的粒度d90，在晶面(431)上通过x射线衍射法测量的至少700nm的晶粒尺寸，或通过压汞法测量的具有至多10μm直径的孔的总体积在至多0.5cm3/g范围内。

6、优选地，组成稀土氧化物颗粒的稀土元素包括选自y、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb和lu的至少一种元素。

7、优选地，分散介质包括选自水和醇的一种或更多种。

8、优选地，浆料包括在至多3重量％范围内的分散剂。

9、优选地，浆料具有小于15mpa·s的粘度，或在至少50μm/s范围内的颗粒沉降速率。

10、在另一方面，本发明提供了通过悬浮液等离子喷涂采用浆料在基材上形成含有稀土氧化物的喷涂涂层的方法。

11、本发明的有益效果

12、当使用本发明的用于热喷涂的浆料时，可以将浆料持续稳定地从浆料进料单元进料至喷涂枪，而不将颗粒残留在导管之内并且由于颗粒粘附在导管的内壁上而堵塞导管。另外，可以在基材上由浆料形成具有高的抗腐蚀性的致密的喷涂涂层。

技术特征：

1.稀土氧化物颗粒，其具有至少0.9μm的粒度d10、1.5～5μm的粒度d50、至多6μm的粒度d90和小于1m2/g的bet比表面积。

2.根据权利要求1所述的稀土氧化物颗粒，其具有至少700μm的在晶面(431)上通过x射线衍射法测量的晶粒尺寸。

3.根据权利要求1或2所述的稀土氧化物颗粒，其具有在至多0.5cm3/g范围内的通过压汞法测量的具有至多10μm直径的孔的总体积。

4.根据权利要求1或2所述的稀土氧化物颗粒，其中组成所述稀土氧化物颗粒的稀土元素包括选自y、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb和lu的至少一种元素。

5.根据权利要求1或2所述的稀土氧化物颗粒，其用于形成喷涂涂层。

技术总结
本发明涉及用于悬浮液等离子喷涂的浆料和用于形成喷涂涂层的方法。本发明提供用于悬浮液等离子喷涂中的浆料，其包括分散介质和稀土氧化物颗粒，稀土氧化物颗粒具有1.5至5μm的粒度D50和小于1m2/g的BET比表面积，并且浆料中的稀土氧化物颗粒含量为10至45重量％。

技术研发人员：岩崎凌,高井康
受保护的技术使用者：信越化学工业株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15