通过HVOF的高密度YF3涂层的制造方法和高密度YF3涂层

技术领域

本发明涉及通过HVOF的高密度YF

背景技术

近来半导体工艺的高集成化和线宽超微细化技术要求一种在高密度等离子体、高清洁度、过度电冲击等超极限环境下的等离子体蚀刻工序。尤其在利用包含化学反应性较强的F、Cl或Br等卤族元素的反应气体的等离子体蚀刻工序中，蚀刻晶片表面的各种沉积材料，并且通过与腔室内部的金属或陶瓷部件发生化学反应或物理反应，导致部件表面受损，同时导致非挥发性污染粒子的产生。

因此，近来对在金属或陶瓷部件的表面呈现优异的抗等离子体性的陶瓷材料的涂覆的兴趣大大增加，并且广泛应用具有代表性的三氧化二钇(Y

三氧化二钇(Y

为解决上述问题，导入了耐腐蚀性突出的YF

如上所述，YF

通常用于涂覆钇化合物的喷涂法有火焰喷涂(Flame Sprayng，FS)、超音速火焰喷涂法(High-Velocity Oxygen Fuel Spraying，HVOF)、悬浮液等离子喷涂法(SuspensionPlasma Spray，SPS)、大气等离子喷涂法(Atmospheric Plasma Spraying，APS)等，代表性地使用APS方法。

然而，当通过APS方法来涂覆YF

为了解决这种问题，可以考虑通过能够形成高密度涂层的SPS的YF

因此，可以考虑能够改善现有的APS涂覆法的问题且形成如同SPS的高密度涂层的同时因以温度相对低的火焰熔融粒子而工序效率得到改善的HVOF方式。HVOF作为在高压下通过将燃料气体与氧气一同燃烧来产生高速射流的方法，难以应用于通常需要2,000℃以上高温的Y

作为一例，日本授权专利第6929718号(授权日：2021.08.13.)中公开了通过HVOF来涂覆包含斜方晶的YF

如上所述，为了以HVOF方式进行涂覆，所投入的涂覆粉末粒子须具有高的密度，才能不仅可以具有粒子能够飞行至涂层表面的充足的动能，而且还能够形成涂层，因此需要能够提高通常使用的密度较低的YF

因此，本发明的发明人发明了一种在通过HVOF来形成YF

现有技术文献

专利文献

专利文献0001：日本授权专利第6929718号(授权日：2021.08.13.)

发明内容

发明要解决的问题

为解决上述问题，本发明的解决问题在于，提供一种通过提高YF

另外，本发明的解决问题在于，提供一种利用所述通过HVOF的高密度YF

用于解决问题的手段

为了解决所述问题，本发明一方面提供一种通过HVOF的高密度YF

作为一实施例，在所述(b)步骤中，熔融的YF

作为一实施例，在所述(d)步骤中，球状YF

另外，本发明提供一种利用所述通过HVOF的高密度YF

作为一实施例，所述高密度YF

发明效果

在本发明的情况下，通过YF

附图说明

图1是示出本发明一实施例的球状YF

图2是示出本发明的通过HVOF的高密度YF

图3示出本发明一实施例的球状化前和后YF

图4示出本发明一实施例的通过改变等离子喷涂法来涂覆球状或非球状YF

具体实施方式

除非另有定义，否则在本说明书中使用的所有技术术语和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。通常在本说明书中使用的命名法是在本技术领域中广为人知且通常使用的方法。

在本说明书整体中，当某一部分“包括”某一构成要素时，除非有特别相反的记载，否则意味着还可以包括其他构成要素而不是排除其他构成要素。

本发明一方面提供一种通过HVOF的高密度YF

图1是示出本发明一实施例的球状YF

在本发明中，(a)步骤是通过在等离子体射流(plasma jet)中投入Y F

等离子体是指气体被高温加热而被分离为带电电子和离子的状态，等离子体射流(plasma jet)是指喷射形式的等离子体。在本发明的(a)步骤中，通过在所述等离子体射流中投入YF

这时，所述等离子体的温度是在YF

接下来，(b)步骤是通过将熔融的所述YF

具体而言，所述间隔距离是指等离子喷枪(plasma spray gun)的喷射口到制冷剂的表面的距离，为了将熔融的YF

另外，所述制冷剂通过对喷射的熔融YF

接下来，(c)步骤是在所述(b)步骤后去除制冷剂，对球状YF

在所述(c)步骤中形成的YF

所述(a)步骤至所述(c)步骤是使YF

最后，(d)步骤是利用超音速火焰喷涂法(High Velocity Oxygen Fuel，HVOF)来将在所述(c)步骤中形成的YF

HVOF是通过高温热源将粉末或线性材料变化为熔融液滴来使其向基材高速冲撞，使其快速冷却凝固而形成层叠被膜的热喷涂(Thermal Spray)技术中的一种，是仅当粉末或线性材料的密度高时可以形成涂层的方法。具体而言，作为一种在高压下将燃料气体(丙烷、甲基乙炔、庚烷、氢气)与氧气一同燃烧来产生2000m/s的高速喷射流，然后将其作为热源形成被膜的技术，能够制造粘合强度优异且致密的涂层，并且能够呈现疲劳特性以及提高的抗热震性能。

进而，可以通过在所述(d)步骤中利用所述HVOF涂覆YF

这时，在HVOF中，为了通过将燃料和氧气燃烧来产生高温/高压的火焰，将氧气流速设为1800至2000SCFH，将燃料速度设为4至6GPH，并且所述燃料可以是灯油、丙烷、丙二醇、乙炔、氢气等。

关于根据所述方法制造的高密度YF

因此，通过所述工序来制造的高密度YF

以下，将通过实施例更加详细地说明本发明，然而本发明不限于实施例。

<实施例>

1.制造例

(1)YF

制造例1至7：YF

根据图1的示意图和图2的工序流程图来对市售的YF

根据图1和图2，首先在等离子体装置中形成等离子体，然后通过在所述等离子体的射流中注入YF

此后，通过将加热的所述YF

[表1]

对照组1

将未实施球状化处理的市售YF

下述表2示出了在所述制造例1至7中，根据喷射口到制冷剂介质的间隔距离的球状化YF

[表2]

2.球状化YF

(1)根据间隔距离的收率

所述表2示出了根据喷射YF

(2)SEM照片

图3是对YF

即，YF

3.YF

实施例1：通过HVOF的YF

利用超音速火焰喷涂装置(Praxair，JP5220)来涂覆了制造的所述球状YF

比较例1：通过大气等离子喷涂装置(APS)的未球状化YF

利用大气等离子喷涂装置(OerlikonMetco，F4MB)来涂覆了所述对照组1的未球状化的YF

比较例2：通过悬浮液等离子喷涂装置(SPS)的未球状化YF

利用悬浮液等离子喷涂装置(Progressive，100HE)来涂覆了所述对照组1的未球状化的YF

4.通过等离子喷涂法的涂层的分析

(1)物性

下述表3和图4是通过SEM照片来比较以不同方式利用等离子喷涂法涂覆球状或非球状YF

[表3]

通过所述表3和图4，可以确认通过HVOF涂覆球状YF

一方面，通过HVOF涂覆球状YF

(1)XPS(X射线光电子光谱)

下述表4示出了针对以不同方式利用等离子喷涂法涂覆球状或未球状化处理的非球状YF

[表4]

通过所述表4，可以确认通过HVOF涂覆球状化处理的YF

一方面，可以确认通过HVOF涂覆球状化处理的YF

通过所述分析结果，可以确认通过HVOF涂覆球状化处理的YF

因此，可知当通过HVOF涂覆球状化处理的YF