[发明专利]用于接合曝露于等离子体的陶瓷部件的抗腐蚀接合试剂及接合方法

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及包括含氟氧化物的釉料、玻璃陶瓷以及其组合物的组成物，其适用于作为抗等离子体部件结构的表面间的接合剂。施加接合剂的基材可为涂层能相容于接合剂的涂层表面。此外，本发明的实施例涉及与接合剂接合的结构，以及关于与部件的多个部分共烧制接合剂以产生接合部件的方法。

背景技术

此节描述了相关于本发明所揭露的实施例的背景主题。申请人不意图，亦不表达或暗示在此节所讨论的背景技术在法律上构成现有技术。

釉料是玻璃的一种特别化形式且因此可描述为非晶形固体。玻璃陶瓷是陶瓷的一种特别化形式，其首先形成玻璃，然后通过涉及控制冷却的设计的热处理，经制作而部分结晶。有别于传统烧结陶瓷，玻璃陶瓷不具有结晶晶粒之间的孔洞。在晶粒间的空间由玻璃所填充。玻璃陶瓷与玻璃及传统结晶陶瓷共有许多特性。通过制程技术调整玻璃陶瓷的组成物后，最终材料可显现传统陶瓷不具有的许多先进的特性。

釉料与玻璃陶瓷已用于提供保护涂层。为形成保护涂层，一般将陶瓷粉末放进加入黏合剂组成物的悬浮介质，这些成分的组合物产生可施加于待涂层的基材的浆料，然后在控制的时间、温度及环境条件下烧结浆料。烧结期间，当流体涂层材料迅速冷却时，一般会产生釉料；当涂层材料缓慢冷却时，可获得玻璃陶瓷。

用于等离子体制程设备的腔室衬垫以及存在于制程腔室内的部件设备曝露于极腐蚀的条件。例如(但不以此限制)，此类制程设备用于制造电子组件以及微机电结构(MEMS)。例如(但不以此限制)，所述设备经常由诸如氧化铝、氮化铝以及氧化钇的类的陶瓷所建构。这些材料对于一般用于蚀刻含硅电子组件结构的这种含氟等离子体的等离子体抗侵蚀性优于许多五年前在制程技艺中使用的材料。但是，我们仍持续努力以尝试改善蚀刻制程部件的抗侵蚀性，如可延伸制程制备的寿命的方式。最近，提供改善的抗腐蚀性的陶瓷材料以用于代替氧化铝或氮化铝。固体氧化钇部件结构在作为反应性等离子体制程中的半导体设备部件时已展露相当多优点。氧化钇基材一般包含至少99.9％体积的氧化钇，其具有至少4.92g/cm³的密度，以及大约0.02％或更少的水吸收度。氧化钇的平均结晶晶粒尺寸介于约10μm至约25μm的范围内。由本发明的共同发明人所开发的有利的含氧化钇实施例基材限制杂质至下列浓度或更低的浓度：90ppm Al；10ppm Ca；5ppm Cr；5ppm Cu；10ppm Fe；5ppm K；5ppm Mg；5ppmNa；5ppm Ni；120ppm Si；以及5ppm Ti。上述通常组成物的含氧化钇基材也可包括上至占体积10％的氧化铝。

在典型的反应性等离子体蚀刻速率测试中，其中该反应性蚀刻剂等离子体含有从CF₄及CHF₃等离子体源气体所生成的等离子体物种，而固体氧化钇基材抗等离子体的蚀刻优于固体氧化铝基材或固体氮化铝基材。

无论选择哪一种陶瓷基材以用于作为等离子体制程部件零件，该陶瓷不容易经机器加工成复杂形状。此外，相较于高强度陶瓷(例如氧化铝、氮化铝、碳化硅以及氮化硅)，某些先进的抗等离子体陶瓷(诸如氧化钇)显示较低的机械特性。于是，接合一部分陶瓷部件至另一部分以提供期望的整体形状、及结合抗等离子体表面与高机械强度下方结构的优点是需要的。

附图说明

申请人已提供说明附图，如参考前述提供的特别的描述及参考示范性实施例的详细描述，可详细了解获得本发明示范性实施例的方式。应认知提供附图仅用于需要了解本发明示范性实施例时，亦应认知某些广为所知的制程以及设备并不在此说明中以避免混淆本文的主题的发明本质。

图1代表接合结构的略图100，该接合结构包括第一基材102，该第一基材使用本发明实施例所述的这种接合剂以与第二基材110接合。接合剂106在第一基材102以及第二基材110之间烧结，其以产生相邻各基材的过渡层104及108的方式烧结，而接合剂106位于该结构100的中心。

图2显示柱状图200，示出各种固体基材的相对的标准化侵蚀速率，所述固体基材包括氮化铝202、氧化铝204、一系列由不同销售商购得的四种氧化钇(206、208、210以及212)，以及氟氧化钇玻璃陶瓷214。基材曝露至由包含CF4以及CHF3的源气体生成的含氟等离子体。

图3A至图3E显示显微照片，其示出使用本发明实施例所述的这种接合剂将氧化铝基材接合氧化钇系基材的多种形态。

图3A显示氧化铝基材接合氧化钇系基材的显微照片300。如图3A底部的比例所显示，根据50.0μm的比例尺，其倍率为1000倍。