[发明专利]爆炸喷涂制备IC装备铝合金零部件用高纯氧化钇涂层方法

说明书

本发明涉及IC装备关键零部件领域，特别是一种爆炸喷涂制备IC装备铝合金零部件用高纯氧化钇涂层的方法。该方法步骤如下：(1)零件无涂层区域的防护；(2)零件喷涂区域的表面预处理；(3)采用高纯氧化钇粉末，纯度≥99.9％、平均粒度为2～50μm；(4)采用爆炸喷涂系统进行快速喷涂。相比于传统的热喷涂，爆炸喷涂的速度快、效率高，在一定程度上能够有效地减少和降低对基体的热输入，适宜于在铝及铝合金等IC装备用关键零部件表面喷涂涂层。本发明采用的爆炸喷涂方法，制备质量稳定、厚度均匀的氧化钇涂层，而且涂层致密，极大地提高IC装备零部件抗高能等离子和强腐蚀性气体的腐蚀性，同时提高零件的使用寿命和制备效率。

技术领域

本发明涉及IC装备关键零部件领域，特别是一种爆炸喷涂制备IC装备铝合金零部件用高纯氧化钇涂层的方法。

背景技术

干法刻蚀腔内表面及其零部件处于离子化强腐蚀性气体环境中，并遭受高物理能量等离子的强烈轰击，这是目前工业界已知最强烈的腐蚀之一，因此对刻蚀腔体及其零部件必须进行涂层保护处理。刻蚀机匀气盘和晶圆罩环所处的腐蚀环境尤其恶劣，必须进行防护处理。由于氧化钇具有宽禁带、高饱和漂移速度、高临界击穿场强、高热导率、低导电常数以及能在极端条件下工作等优点，成为强腐蚀介质和辐射条件下最理想的材料。在刻蚀机匀气盘和晶圆罩环制备氧化钇涂层已成为趋势，氧化钇材料制备的零部件也应用于刻蚀机并表现出优异的抗强腐蚀性气体和强离子轰击能力，这都说明氧化钇材料是强腐蚀介质和强等离子轰击条件下理想的材料。目前，以美国为代表的发达国家已经将氧化钇涂层材料用于IC装备关键零部件的防护并取得良好的效果。国内科研单位也加大了对氧化钇材料的研究力度，争取早日拥有自主知识产权的优质氧化钇涂层。

传统的IC装备零部件多采用阳极氧化铝涂层进行防护。由于零部件处于强的腐蚀性环境和离子轰击交互作用状态，一旦因腐蚀而产生金属离子溶出造成系统污染，损失将无法估量。研究表明，氧化钇涂层比氧化铝具有更好的抗等离子体冲蚀性能，且具有更长的使用寿命，因此成为IC装备零部件防护用的新型涂层。除了刻蚀机以外，氧化钇涂层在其它IC装备零部件中也有巨大的应用价值。

氧化钇涂层属于陶瓷涂层，通常使用等离子喷涂进行制备。等离子喷涂以等离子体为热源，将氧化钇加热到熔化(2410℃)或半熔化状态然后喷涂到基体上。这种高温不可避免地造成了喷涂颗粒的氧化、相变或其他化学反应，同时高温对基体铝合金材料也可能造成损伤。

发明内容

本发明的目的是提供一种爆炸喷涂技术制备IC装备铝合金零部件用高纯氧化钇涂层的方法，解决现有等离子等热喷涂技术制备氧化钇涂层时存在的涂层质量差、易氧化，以及导致铝合金喷涂基体热输入量过大的问题，开辟一种新的制备高纯氧化钇涂层的有效途径，以期早日扩大实际应用范围。

本发明技术方案如下：

一种爆炸喷涂制备IC装备铝合金零部件用高纯氧化钇涂层方法，包括以下步骤：

1)喷涂前对喷涂基体进行彻底清洗，并对基体待喷涂以外的区域进行有效地保护；

2)在爆炸喷涂装置的送粉器中加入待喷涂的高纯氧化钇粉体；

3)采用爆炸喷涂装置，在基体待喷涂部位进行喷涂，获得高纯氧化钇涂层。

所述的爆炸喷涂制备IC装备铝合金零部件用高纯氧化钇涂层方法，爆炸喷涂工艺参数如下：喷涂气体使用氧气O₂和乙炔C₂H₂，喷涂距离70～160mm，氧气和乙炔的流量比1:1～3:1，氧气和乙炔的充枪比20％～60％，送粉速率0.1～0.5g/s，点火频率1～10cycles/s。