耐等離子的陶瓷涂覆體的制作方法

專利名稱：耐等離子的陶瓷涂覆體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
示例實(shí)施例涉及一種陶瓷涂覆體，更特別的是涉及一種耐等離子陶瓷涂覆體，其 具有孔小于大約的陶瓷層。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的用于執(zhí)行等離子處理的設(shè)備(等離子處理設(shè)備)中，在處理腔中將諸如 氟化物、氯化物和溴化物之類的各種反應(yīng)氣體轉(zhuǎn)化為等離子狀態(tài)，可以通過(guò)使用所述等離 子來(lái)處理裝載到所述處理腔中的諸如半導(dǎo)體晶片之類的襯底和平板玻璃。但是，所述設(shè)備 的處理腔的內(nèi)表面和任何內(nèi)部部件也會(huì)和所述處理設(shè)備中的對(duì)象一起被反應(yīng)氣體的等離 子蝕刻掉。為了防止蝕刻到所述設(shè)備的處理腔的內(nèi)表面和內(nèi)部部件，通常用噴涂工藝在所述 設(shè)備的處理腔的內(nèi)表面和內(nèi)部部件上涂覆具有氧化物的陶瓷層。氧化釔(Y2O3)或者氧化鋁 (Al2O3)通常用作所述陶瓷層的氧化物。然而，現(xiàn)有的陶瓷層的陶瓷材料的熔點(diǎn)高，因此，所 有的陶瓷材料不能在相同的溫度下同時(shí)熔化。相應(yīng)地，所述陶瓷材料是非均勻地在噴涂工 藝中熔化的，因而，所述噴涂的陶瓷層具有大約5%或者更多的孔。當(dāng)所述陶瓷層暴露到所 述等離子或者活性反應(yīng)氣體時(shí)，所述孔通常加快了所述陶瓷層的蝕刻。一旦通過(guò)所述等離 子或者活性反應(yīng)氣體局部蝕刻掉所述陶瓷層，所述設(shè)備的處理腔和內(nèi)部部件會(huì)遭到所述等 離子或者反應(yīng)氣體的破壞。另外，從所述陶瓷層蝕刻掉的顆粒嚴(yán)重污染了所述等離子處理 設(shè)備中的襯底。特別的是，來(lái)自所述陶瓷層的顆粒作為所述處理設(shè)備中的襯底污染物。所述陶瓷層需要具有盡可能小的孔比例(pore ratio)和盡可能高的密度，以提高 耐等離子性。例如，噴涂工藝中的陶瓷層的原材料一陶瓷粉末，直徑已經(jīng)從幾十Pm減少到 大約幾十納米到幾百納米，以容易地在所述噴涂工藝中熔化所述陶瓷粉末，從而提高所述 涂層的均勻性。進(jìn)一步而言，在所述噴涂工藝之后，可以在所述陶瓷層上額外執(zhí)行熱處理和 使用有機(jī)溶劑的后處理。但是，前述的研究已經(jīng)著眼于所述陶瓷粉末和所述陶瓷層的后處 理，而不改善噴涂工藝本身。因此，所述陶瓷層的孔比例仍難以減小。

發(fā)明內(nèi)容
[技術(shù)問(wèn)題]示例性實(shí)施例提供具有耐等離子和無(wú)孔陶瓷層的陶瓷涂覆體，而不會(huì)對(duì)所述噴涂 工藝有任何影響。[技術(shù)方案]根據(jù)一些示例實(shí)施例，提供一種陶瓷涂層體，包括被執(zhí)行等離子處理的物體和涂 覆在所述物體上且具有0. 至1.0%的孔比例的陶瓷層。所述陶瓷層在800W的電能產(chǎn)生 的等離子氣氛中具有13nm/min至大約25nm/min的蝕刻速率。與現(xiàn)有的噴涂陶瓷層相比， 所述陶瓷涂覆體會(huì)具有改善的表面粗糙度、高粘力和小于大約的孔比例，因此，可以充 分防止所述耐等離子的陶瓷層的表面受到等離子的損壞。
在一些示例實(shí)施例中，所述陶瓷層是通過(guò)以下步驟形成的。分散陶瓷粉末，使得所 述陶瓷粉末具有0. 1 μ m至1.0 μ m大小的顆粒。然后，以250m/s至400m/s的速度將所述分 散的陶瓷粉末噴射到所述物體上，與所述物體碰撞，從而將所述陶瓷粉末弄碎成陶瓷顆粒。 之后，所述陶瓷顆粒被吸收或者沉積在所述物體上。重復(fù)以上單元步驟至少兩次，以累積所 述陶瓷顆粒，從而形成期望厚度的陶瓷層。所述陶瓷層包括諸如氧化釔、氧化鋁和它們混合 物之類的陶瓷材料，從而所述陶瓷層包括氧化釔層、氧化鋁層和具有氧化釔和氧化鋁混合 物的混合層。在一些示例實(shí)施例中，將所述陶瓷粉末形成為具有波紋表面或者溝的多面體。所 述陶瓷顆粒具有80nm至200nm的直徑。在一些示例實(shí)施例中，所述物體包括從由鋁(Al)、不銹鋼、石英、陶瓷材料和它們 混合物所組成的組中選擇的任何一種材料，并可以包括用于執(zhí)行等離子處理的設(shè)備的氣體 分配盤(gas distribution plate)、靜電吸盤(electrostatic chuck)、噴頭、處理腔的內(nèi) 表面、氣缸和聚焦環(huán)(focus ring)中的一個(gè)。[有益效果]根據(jù)本發(fā)明步驟的一些示例實(shí)施例，所述陶瓷層的孔比例遠(yuǎn)比現(xiàn)有的通常通過(guò)噴 涂工藝形成的陶瓷層的孔比例小。因此，所述陶瓷層的耐等離子性和耐化學(xué)性充分地得到 改善，從而充分地減小了所述等離子對(duì)所述陶瓷涂覆體所造成的破壞，甚至是在所述陶瓷 涂覆體長(zhǎng)時(shí)間暴露到所述等離子的時(shí)候。特別的是，當(dāng)用所述陶瓷涂覆體作為所述等離子處理設(shè)備的內(nèi)部部件時(shí)，可以大 大減少所述等離子處理設(shè)備的維護(hù)成本，并充分避免了所述襯底受到從所述陶瓷層蝕刻掉 的雜質(zhì)的污染。


從下文的描述結(jié)合附圖會(huì)更清楚地理解示例實(shí)施例。圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)新性構(gòu)思的示例實(shí)施例的耐等離子的陶瓷涂覆體的剖 視圖。圖2是顯示圖1中所示的陶瓷涂覆體的陶瓷層的電子顯微鏡圖像。圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)新性構(gòu)思的示例實(shí)施例的形成陶瓷涂覆體的方法的處 理步驟的流程圖。圖4是顯示實(shí)驗(yàn)例2的球形陶瓷顆粒的電子顯微鏡圖像。圖5是顯示實(shí)驗(yàn)例5的多面體陶瓷顆粒的電子顯微鏡圖像。圖6是顯示實(shí)驗(yàn)例1的電子顯微鏡圖像。圖7是顯示比較例1的電子顯微鏡圖像。圖8是顯示經(jīng)等離子處理后的實(shí)驗(yàn)例1的電子顯微鏡圖像。圖9是顯示經(jīng)等離子處理后的比較例1的電子顯微鏡圖像。
具體實(shí)施例方式下文參考附圖更充分地描述各種示例實(shí)施例，其中顯示一些示例實(shí)施例。本發(fā)明 可以體現(xiàn)為許多不同的形式，并不應(yīng)視為受到此處列出的示例實(shí)施例的限制。更確切地說(shuō)，提供這些示例實(shí)施例，使得本披露會(huì)詳盡和完整，并充分傳達(dá)本發(fā)明的范圍給本領(lǐng)域技術(shù) 人員。在附圖中，為了清楚起見(jiàn)，會(huì)放大層和區(qū)域的尺寸和相對(duì)尺寸。應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)稱一個(gè)部件或者層是“在......之上”、“連接到”或者“耦接到”
另一個(gè)部件或者層，它可以是直接在另一個(gè)部件或者層上、連接到另一個(gè)部件或者層上或 者耦接到另一個(gè)部件或者層，或者是有居于中間的元件或者層。相反，當(dāng)稱一個(gè)部件是“直 接在……之上”、“直接連接到”或者“直接耦接到”另一個(gè)部件或者層，那么就沒(méi)有居于 中間的部件或者層。在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中，相同的標(biāo)號(hào)指的是相同的部件。此處所使用的措詞 “和/或”包括相關(guān)聯(lián)的所羅列的項(xiàng)目中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的所有組合。應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然此處可能使用第一、第二、第三等等措詞來(lái)描述各種部件、元 件、區(qū)域、層和/或區(qū)塊，這些部件、元件、區(qū)域、層和/或區(qū)塊不應(yīng)當(dāng)受到這些措詞的限制。 這些措詞僅用于區(qū)分一個(gè)部件、元件、區(qū)域、層或者區(qū)塊與另一個(gè)區(qū)域、層或者區(qū)塊。因此， 下文討論的第一部件、組件、區(qū)域、層或者區(qū)塊可以被稱為是第二部件、組件、區(qū)域、層或者 區(qū)塊，而不偏離本發(fā)明的教導(dǎo)。與空間位置相關(guān)的措詞，諸如“在......底下”、“在......下方”、“較下方的”、
“在......上方”、“較上方的”之類，可能會(huì)用在本說(shuō)明書(shū)中，用于容易地描述在附圖中圖
示的一個(gè)部件或者特征與另一個(gè)部件或者特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解的是，與空間位置相關(guān)的 措詞旨在涵蓋除了附圖中所描述的裝置的方位之外，裝置在使用中或者操作中的不同方 位。例如，如果附圖中的裝置翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，則描述為在其它部件或者特征“下方”或者在其它 部件或者特征“底下”的部件的方位為在所述其它部件或者特征“上方”。因此，示例的措
詞“在......下方”可以涵蓋上方和下方兩個(gè)方位?？梢杂脛e的方式確定所述裝置的方位
(轉(zhuǎn)動(dòng)90度或者在其它方位)，本說(shuō)明書(shū)中所使用的空間相對(duì)位置的描述將作相應(yīng)的解釋。本說(shuō)明書(shū)中所用的術(shù)語(yǔ)的目的只是為了描述具體的示例實(shí)施例，并不旨在限制本 發(fā)明。如本說(shuō)明書(shū)中所使用的單數(shù)形式“一個(gè)”和“所述”還旨在包括復(fù)數(shù)形式，除非在語(yǔ) 境里另有明確表述。進(jìn)一步應(yīng)當(dāng)理解的是，在說(shuō)明書(shū)中所用的措辭“包括”，指定的是出現(xiàn)了 所陳述的特征、整數(shù)(integer)、步驟、操作、部件和/或組件，但是不排除出現(xiàn)或者附加一 個(gè)或多個(gè)其它特征、整數(shù)(integer)、步驟、操作、部件、組件和/或它們的組合。這里參考理想化的示例實(shí)施例(和中間結(jié)構(gòu))的示意圖的剖視圖來(lái)描述示例實(shí)施 例。同樣，例如由于制造技術(shù)和/或公差，對(duì)圖示的形狀的變化是可以預(yù)料到的。因此，示 例實(shí)施例不應(yīng)當(dāng)被視為是局限于此處所圖示的區(qū)域的特定形狀，而是應(yīng)當(dāng)包括例如由于制 造所導(dǎo)致的形狀上的偏差。例如，圖示為矩形的注入(implant)區(qū)域典型的是具有圓形或 者彎曲形狀的特征和/或在其邊緣的梯度注入濃度，而不是從注入?yún)^(qū)域變化到非注入?yún)^(qū)域 的二元變化。類似地，通過(guò)注入而形成的隱埋區(qū)會(huì)導(dǎo)致在所述隱埋區(qū)域和產(chǎn)生所述注入的 表面之間有一些注入。同樣，因此，圖中所示的區(qū)域?qū)嵸|(zhì)上是示意性的，它們的形狀不是用 于圖示裝置的區(qū)域的實(shí)際形狀，也不用于限制本發(fā)明的范圍。除非另行定義，此處所使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與本本 發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員通常所理解的意義。進(jìn)一步應(yīng)當(dāng)理解的是，諸如那些在常用的 字典里定義的術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)被解釋為具有與它們?cè)谙嚓P(guān)技術(shù)語(yǔ)境中一致的意思，并不會(huì)解釋為 理想化的或者極度正式的意義，除非在此處另有定義。陶瓷涂層體
圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)新性構(gòu)思的示例實(shí)施例的耐等離子的陶瓷涂覆體的剖 視圖。圖2是顯示圖1中所示的陶瓷涂覆體的陶瓷層的電子顯微鏡圖像。參考圖1和圖2，根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)新性構(gòu)思的示例實(shí)施例的陶瓷涂覆體30包括物 體10，它可以是等離子處理設(shè)備的部件，和涂覆在物體10上的陶瓷層20。特別的是，物體 10可以包括鋁、不銹鋼、石英、諸如氧化鋁之類的陶瓷材料，物體10的表面可以被陽(yáng)極化處 理。物體10可以包括所述等離子處理設(shè)備的內(nèi)部部件的表面。例如，陶瓷涂覆體30可以 包括氣體分配盤、靜電吸盤、噴頭、處理腔、氣缸和聚焦環(huán)的表面?？梢栽诔叵掠妙w粒沉積工藝將陶瓷層20涂覆在物體10上。例如，陶瓷層20可 以包括具有大約75MPa至95MPa的黏著力的金屬氧化層、大約0. 1至3 μ m的表面粗糙度和 大約0. 至的孔比例。金屬氧化物的例子可以包括氧化釔化203)和氧化鋁(Al2O3)15 另外，在大約800W的等離子大氣中，所述陶瓷層可以具有大約13nm/min至25nm/min的蝕 刻速率。當(dāng)所述陶瓷層的蝕刻速率可以在大約25nm/min之上時(shí)，所述處理設(shè)備的處理腔或 其它內(nèi)部部件會(huì)受到所述等離子的快速蝕刻，從而增加所述等離子處理設(shè)備的維護(hù)成本。當(dāng)陶瓷層20的孔比例可能在大約以上時(shí)，所述陶瓷層比大約小于的孔比 例的陶瓷層受到等離子的損壞要嚴(yán)重得多。另外，對(duì)所述陶瓷層的嚴(yán)重?fù)p壞會(huì)造成大量顆 粒污染所述處理腔內(nèi)的襯底。相應(yīng)地，陶瓷層20的孔比例可以低于大約1%。當(dāng)所述陶瓷層的表面粗糙度可能低于大約0. 1 μ m時(shí)，所述等離子工藝的副產(chǎn)物 難以粘到所述陶瓷層，并易于粘到在所述等離子處理設(shè)備中的襯底上。因此，雖然所述表面 粗糙度小的陶瓷層會(huì)提高所述陶瓷層的耐等離子性，但是所述襯底會(huì)顯著受到所述等離子 工藝的副產(chǎn)物的污染。相反，當(dāng)所述陶瓷層的表面粗糙度可能在大約3μπι以上時(shí)，所述陶 瓷層會(huì)易于被等離子極為迅速地蝕刻掉。因此，雖然所述等離子工藝的副產(chǎn)物可以被高效 地吸收到所述陶瓷層中，所述陶瓷層的蝕刻速度會(huì)很迅速，以至于會(huì)增加所述等離子處理 設(shè)備的維護(hù)成本。相應(yīng)地，所述陶瓷層的表面粗糙度會(huì)在大約0. 1 μ m至3 μ m的范圍內(nèi)，并 且更為特別的是，在大約0.5μπ 至Ιμπ 的范圍內(nèi)。圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)新性構(gòu)思的示例實(shí)施例的形成陶瓷涂覆體方法的處理 步驟的流程圖。參考圖3，根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例，可以制備陶瓷粉末(步驟S110)并提供給陶 瓷涂覆器的粉末供應(yīng)器，以在物體上形成所述陶瓷層。在所述陶瓷涂覆器的粉末供應(yīng)器中， 所述陶瓷粉末可能會(huì)結(jié)成塊。所述陶瓷涂覆器可以包括用于執(zhí)行噴涂工藝的設(shè)備，并且所述陶瓷粉末可以包括 氧化釔(Y2O3)、氧化鋁(Al2O3)和它們的混合物，并可以被形成直徑范圍在大約0. ιμπ 至 l.Oym的顆粒。當(dāng)所述陶瓷粉末的直徑可能小于大約0. 1 μ m時(shí)，所述陶瓷粉末顆粒易于 結(jié)成一團(tuán)，并且從而難以在涂覆工藝中作為粉末來(lái)提供陶瓷。相反，當(dāng)所述陶瓷粉末的直徑 可能大于大約1. 0 μ m時(shí)，由于所述顆粒相對(duì)重的重量，所述陶瓷的顆粒會(huì)被過(guò)于加速，從 而會(huì)在所述涂覆工藝中使所述陶瓷粉末的顆粒從所述物體上彈開(kāi)。因此，所述陶瓷粉末的 顆?？赡茉诖蠹s0. 1 μ m至1. 0 μ m的范圍內(nèi)，更特別的是，在大約0. 4 μ m至0. 8 μ m的范圍 內(nèi)。例如，可以通過(guò)碾磨工藝和機(jī)械壓碎工藝形成所述陶瓷粉末。特別的是，可以在具 有大約2 μ m至10 μ m的直徑的初始顆粒上執(zhí)行球磨工藝，從而形成大約0. 1 μ m至1. 0 μ m的顆粒。另外，具有大約2 μ m至10 μ m直徑的初始顆?？梢员坏入x子熔化，然后在氮?dú)?N2) 環(huán)境中冷卻熔化的初始顆粒，從而可以將所述初始顆粒壓碎成大約0. 1 μ m至1. 0 μ m的顆粒。在本發(fā)明的示例實(shí)施例中，優(yōu)選的是可以通過(guò)機(jī)械壓碎工藝形成所述陶瓷粉末， 從而可以使所述陶瓷粉末的顆粒形成為上面具有波紋狀表面或者溝，而不是球形。當(dāng)在所 述物體上執(zhí)行涂覆工藝時(shí)，在與所述物體碰撞時(shí)，容易使所述多面體顆粒破成細(xì)微的顆粒。 所述物體可以包括鋁、不銹鋼、石英、諸如氧化鋁的陶瓷材料，所述物體的表面可以被陽(yáng)極 化處理。然后，可以將成團(tuán)的陶瓷粉末分散為顆粒直徑在大約0. Ιμπι至Ι.Ομπι范圍內(nèi)的 陶瓷粉末(步驟S120)。具有大約2μπι至IOym直徑的成團(tuán)粉末會(huì)分散為具有大約0. Iym至LOym的 直徑的陶瓷粉末。例如，所述成團(tuán)的粉末會(huì)與來(lái)自于所述粉末供應(yīng)器的載體氣體一起高速 提供給所述陶瓷涂覆器的分散單元，并通過(guò)重復(fù)的和連續(xù)的撞擊和壓碎被形成為具有大約 Ο. μπι至Ι.Ομπι直徑的陶瓷粉末。所述載體氣體的例子可以包括氧氣(O2)、氬氣(Ar)、氮 氣(N2)、氫氣(H2)、氦氣(He)等等。這些氣體可以單獨(dú)應(yīng)用或者混合應(yīng)用。然后，可以將所述分散的陶瓷粉末高速噴射到所述物體上，從而所述陶瓷粉末會(huì) 與所述物體撞擊，并在所述物體上碎成納米級(jí)的陶瓷顆粒(步驟S130)。用所述載體氣體分散的陶瓷粉末可以從所述噴涂器的噴射單元高速噴射到所述 物體上。所述陶瓷粉末可以與所述載體氣體一起從所述噴射單元以大約250m/s至400m/ s的速度噴射。所述陶瓷粉末的噴射速度可以由所述載體氣體的壓力和所述處理腔的內(nèi) 部壓力來(lái)決定。在當(dāng)前示例實(shí)施例中，所述處理腔的內(nèi)部壓力可以被控制在大約10_2托 (Torr)的真空壓力，并且所述陶瓷粉末可以與所述載體氣體一起以亞音速或者大約250m/ s至400m/s的超音速噴射。當(dāng)以小于大約250m/s的噴射速度噴射所述陶瓷粉末時(shí)，所述陶瓷粉末的顆粒會(huì) 沒(méi)有被充分加速，從而難以使所述陶瓷粉末在所述物體上破碎。從而，需要相對(duì)大量的時(shí) 間來(lái)形成所述陶瓷層。相反，當(dāng)以超過(guò)大約400m/s的噴射速度噴射所述陶瓷粉末時(shí)，所述 陶瓷粉末的顆粒會(huì)過(guò)于加速，從而，所述陶瓷粉末的顆粒會(huì)由于高的動(dòng)能從所述物體上彈 開(kāi)。另外，所述物體的表面會(huì)由于過(guò)于加速的陶瓷顆粒受到損壞。相應(yīng)地，以大約250m/s 至400m/s的速度噴射所述陶瓷粉末，特別的是，以大約300m/s至350m/s的速度進(jìn)行噴射。所述加速的陶瓷粉末會(huì)與所述物體撞擊，并會(huì)在所述物體上破碎成納米尺寸的陶 瓷顆粒。當(dāng)所述陶瓷顆粒的平均直徑可能小于大約80nm時(shí)，所述陶瓷顆粒會(huì)在所述物體上 緩慢吸收(沉積)，從而增加所述涂覆工藝的處理時(shí)間。相反，當(dāng)所述陶瓷顆粒的平均直徑 可能大于大約200nm時(shí)，在所述物體上的所述陶瓷層會(huì)具有大的孔，從而所述陶瓷層的孔 比例會(huì)變得過(guò)高，雖然可以以充分高的速度沉積所述陶瓷顆粒。相應(yīng)地，所述陶瓷顆粒的平 均直徑會(huì)在大約80nm至200nm的范圍內(nèi)，更特別的是，具有大約IOOnm至150nm的直徑。當(dāng)所述物體可能具有小于大約20 μ m的表面粗糙度時(shí)，所述物體上的大多數(shù)溝和 凹陷會(huì)被大約80nm至200nm的陶瓷顆粒充分填滿，從而陶瓷層20可能會(huì)具有大約0. 1 μ m 至大約3. 0 μ m的表面粗糙度。但是，當(dāng)所述物體可能具有超過(guò)大約20 μ m的表面粗糙度時(shí)， 所述涂覆層會(huì)沿著所述物體的表面輪廓形成，從而所述涂覆層的表面粗糙度會(huì)與所述物體的表面粗糙度基本上一致。出于這個(gè)原因，如果所述涂覆層是通過(guò)現(xiàn)有的噴涂工藝形成時(shí)，當(dāng)所述物體的表 面粗糙度可能大于大約20 μ m時(shí)，需要以額外的工藝來(lái)處理所述物體，以便將所述表面粗 糙度減少到大約0. 1 μ m至3 μ m。但是，本發(fā)明示例實(shí)施例的涂覆層受到所述物體的表面粗 糙度的影響少于現(xiàn)有的噴涂工藝，從而，在本發(fā)明示例實(shí)施例中不會(huì)需要用于減小物體的 表面粗糙度的額外的工藝。也就是說(shuō)，陶瓷層20會(huì)具有大約0. 1 μ m至3 μ m的表面粗糙度， 而不需要對(duì)物體10進(jìn)行額外的平整化處理，即使物體10的表面粗糙度會(huì)大于大約20 μ m。在本發(fā)明示例實(shí)施例中，可以將氧化釔粉末以大約300m/s至350m/s的噴射速度， 從噴槍噴射到所述物體上，而所述噴槍可以相對(duì)于所述物體以大約40m/min至60m/min的 相對(duì)速度在所述物體上移動(dòng)。在這種情況下，所述噴槍可以與所述物體分開(kāi)大約IOOmm至 130mm的間隔距離，并以相對(duì)于所述物體的大約80至90度的噴射角度噴射所述氧化釔粉 末。然后，所述陶瓷顆粒會(huì)被吸收(或者沉積)在所述物體上(步驟S140)。可以通過(guò)陶瓷顆粒的動(dòng)能來(lái)驅(qū)動(dòng)所述物體對(duì)所述陶瓷顆粒的吸收。所述成團(tuán)的陶 瓷粉末會(huì)與所述物體撞擊，并被破碎成多個(gè)陶瓷顆粒。所述陶瓷顆粒中的每一個(gè)可以滲透 到所述物體中，按照所述顆粒的動(dòng)能所能夠的達(dá)到的程度，并且從而所述陶瓷顆粒會(huì)在所 述物體上吸收或者沉積。所述同時(shí)吸收或者沉積的陶瓷顆粒會(huì)在所述物體表面形成涂覆 層。重復(fù)并連續(xù)撞擊和破碎所述成團(tuán)的陶瓷粉末會(huì)使所述涂覆層增長(zhǎng)到足夠的厚度。然后，所述物體重復(fù)吸收所述陶瓷顆粒，從而形成陶瓷涂覆體30，其中所述陶瓷層 的孔比例小于大約(步驟S150)。特別的是，在所述物體上噴射所述分散的陶瓷粉末并產(chǎn)生所述陶瓷顆粒的步驟 130和在所述物體上沉積所述陶瓷顆粒的步驟140會(huì)至少重復(fù)兩次。從而，可以將所述陶瓷 顆粒累積在所述物體上，從而以一定程度的高密度在所述物體上形成所述陶瓷層，使得所 述陶瓷層的孔比例小于大約1%?？梢杂盟鲱w粒沉積工藝而不是現(xiàn)有的噴涂工藝在所述物體上形成所述陶瓷層， 從而使所述陶瓷層的孔比例小于大約1%。因此，本發(fā)明的陶瓷層會(huì)具有優(yōu)良的耐等離 子性。例如，本發(fā)明的陶瓷層在大約800W的電力下的等離子環(huán)境中的蝕刻速度會(huì)在大約 13nm/min至25nm/min的范圍內(nèi)。另外，本發(fā)明的陶瓷層會(huì)具有大約0. 1 μ m至3. 0 μ m的表 面粗糙度。當(dāng)所述陶瓷層的表面粗糙度可能低于大約0. 1 μ m時(shí)，所述等離子工藝的副產(chǎn)物 會(huì)難以粘到所述陶瓷層上，并易于粘到所述等離子處理設(shè)備中的襯底上。因此，雖然所述陶 瓷層的小的表面粗糙度會(huì)提高所述陶瓷層的耐等離子性，所述襯底會(huì)被所述等離子工藝的 副產(chǎn)品嚴(yán)重污染。相反，當(dāng)所述陶瓷層的表面粗糙度可能在大約3 μ m之上時(shí)，所述陶瓷層 會(huì)易于通過(guò)等離子極快速地蝕刻掉。因此，雖然所述等離子工藝的副產(chǎn)物會(huì)被有效地吸收 到所述陶瓷層，所述陶瓷層的蝕刻速度會(huì)非?？?，以至于增加了所述等離子處理設(shè)備的維 護(hù)成本。相應(yīng)地，所述陶瓷層的表面粗糙度會(huì)在大約0. 1 μ m至3 μ m的范圍內(nèi)，更特別的是， 在大約0. 5μπ 至Ιμ 的范圍內(nèi)。陶瓷涂覆體的性能評(píng)估1在接下來(lái)的表1中列出的工藝和條件上形成所述陶瓷層的比較例和各種實(shí)驗(yàn)例，并測(cè)量每個(gè)陶瓷層的厚度。特別的是，所述涂覆層的比較例是通過(guò)大氣壓噴射(APQ涂覆 工藝形成的，并且所述實(shí)驗(yàn)例是在常溫下，通過(guò)所述顆粒沉積工藝形成的，并且按順序且重 復(fù)地進(jìn)行步驟110至150。在噴槍以大約lmm/s的速度相對(duì)所述物體移動(dòng)的條件下，氧化釔 粉末從所述噴槍中以大約330m/s的速度噴射到所述物體上。所述噴槍與物體10間隔開(kāi)大 約IlOmm的間隔距離，所述氧化釔以大約90度的噴射角度噴射到所述物體上。氣體分配盤 作為所述物體來(lái)制備，所述氧化釔層涂在所述氣體分配盤上作為其涂覆層。在表1中，在將 所述氧化釔粉末從所述噴槍中噴射時(shí)測(cè)量顆粒尺寸。圖4是顯示實(shí)驗(yàn)例2的球形陶瓷顆粒 的電子顯微鏡圖像，圖5是顯示實(shí)驗(yàn)例5的多面體陶瓷顆粒的電子顯微鏡圖像?！幢?>
權(quán)利要求
1.一種陶瓷涂覆體，包括 要被執(zhí)行等離子工藝的物體；和涂覆在所述物體上且具有0. 至1. 0%的孔比例的陶瓷層，所述陶瓷層在800W的電 能下產(chǎn)生的等離子氣氛中具有13nm/min到25nm/min的蝕刻速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的陶瓷涂覆體，其中所述物體包括從由鋁(Al)、不銹鋼、石英、陶瓷 材料和它們的混合物所組成的組中所選擇的任何一種材料，并包括用于執(zhí)行等離子工藝的 設(shè)備的氣體分配盤、靜電吸盤、噴頭、處理腔的內(nèi)表面、氣缸和聚焦環(huán)中的一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的陶瓷涂覆體，其中所述陶瓷層包括氧化釔層和氧化鋁層中的一個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的陶瓷涂覆體，其中所述的陶瓷層是通過(guò)以下步驟形成的(A)分散陶瓷粉末，使得所述陶瓷粉末具有0.1 μ m至1. 0 μ m的顆粒尺寸；(B)以250m/s至400m/s的速度噴射所述分散的陶瓷粉末到所述物體上，從而使所述陶 瓷粉末破成陶瓷顆粒；(C)吸收所述陶瓷顆粒到所述物體上；(D)重復(fù)步驟(A)、(B)和(C)至少兩次，以累積所述陶瓷顆粒，從而形成所述陶瓷層到期望的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的陶瓷涂覆體，其中將所述陶瓷粉末形成為具有波紋表面或者溝的 多面體。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的陶瓷涂覆體，其中所述的陶瓷顆粒具有SOnm到200nm的直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的陶瓷涂覆體，其中所述的陶瓷層具有0.1 μ m至3. 0 μ m的表面粗 糙度，并通過(guò)75MPa至95MPa的粘力粘到所述物體上。
全文摘要
在用于等離子處理設(shè)備的耐等離子陶瓷涂覆體中，所述陶瓷涂層包括要被執(zhí)行等離子工藝的物體和覆在所述物體上并具有0.1％至1.0％的孔比例的陶瓷層。所述陶瓷層在于800W的電能下產(chǎn)生的等離子環(huán)境中具有13nm/min至25nm/min的蝕刻速度。相應(yīng)地，充分防止所述陶瓷涂覆體的陶瓷層被所述等離子破壞，而不用考慮所述等離子處理設(shè)備中的長(zhǎng)時(shí)間性能。
文檔編號(hào)C23C24/04GK102105621SQ200980130066
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日
發(fā)明者張?jiān)趧? 徐準(zhǔn)浩, 金亨仁, 黃喆湖 申請(qǐng)人:高美科株式會(huì)社