氣溶膠涂覆方法及該方法形成的耐等離子體構件的制作方法
【技術領域】
[0001] 本公開涉及一種氣溶膠涂覆方法及利用該方法所形成的耐等離子體構件;更具體 地，本公開涉及一種氣溶膠涂覆方法及利用該方法所形成的耐等離子體構件，在該涂覆方 法中利用載氣噴射陶瓷顆粒從而在基底上形成涂膜。
【背景技術】
[0002] 在基底上形成薄膜的方法包括例如細顆粒束沉積工藝和氣溶膠工藝的各種方法 中的一種方法。
[0003] 根據氣溶膠工藝，從噴嘴中朝向基底噴射含有陶瓷顆粒的氣溶膠從而使細顆粒撞 擊到基底。然后，利用撞擊力在基底上形成陶瓷涂膜。關于氣溶膠工藝的現有技術的一個例 子公開于韓國專利公開第2002-0053563號。
[0004] 細顆粒允許利用載氣從噴射孔中朝向基底的表面輸送具有納米尺寸的陶瓷顆粒。 然后，在陶瓷顆粒通過噴射孔時，陶瓷顆粒會減弱噴射孔中的顆粒流動性。這是因為在輸送 陶瓷顆粒時陶瓷顆粒會由于靜電而粘附到噴射孔(例如噴嘴)和連接噴嘴與給料機的供給 管路。在這種情況下，由于粘附到噴射孔的陶瓷顆粒，因而會使噴射孔堵塞。結果，陶瓷顆粒 被不均勻地提供至基底的表面，因此會減弱由陶瓷顆粒所組成的陶瓷涂膜與基底之間的附 著力進而會使陶瓷涂膜的等離子體耐受性變差。
【發明內容】
[0005] 技術問題
[0006] 本公開提供一種氣溶膠涂覆方法，該方法可以提高陶瓷涂膜與基底之間的附著力 并進而提高陶瓷涂膜的等離子體耐受性。
[0007] 本公開還提供一種具有提高的陶瓷涂膜與基底之間的附著力和提高的等離子體 耐受性的耐等離子體構件。
[0008] 技術方案
[0009] 根據一個示例性實施例提供一種氣溶膠涂覆方法，其中實施具有第一平均粒徑 (D50)的初級陶瓷顆粒的熱處理工藝從而形成具有大于第一平均粒徑(D50)的第二平均粒 徑(D50)的微米尺寸的陶瓷顆粒。其后，將陶瓷顆粒與載氣混合而形成氣溶膠。朝向基底噴 射該氣溶膠從而在基底上形成陶瓷涂膜。
[0010] 在本公開的一個實施例中，第二平均粒徑可具有4.5-12. Ομπι的范圍。
[0011]在本公開的一個實施例中，熱處理工藝可在從500°C到1，400°C范圍內的溫度下實 施。此外，熱處理工藝可在從l，〇〇〇°C至1，200°C范圍內的溫度下實施。
[0012]在本公開的一個實施例中，熱處理工藝可包括多級加熱部分、溫度維持部分、和冷 卻部分。多級加熱部分可相繼地包括第一加熱部分、暫停部分、和第二加熱部分;第二加熱 部分可具有低于第一加熱部分的溫度升高速率。另外，溫度維持部分可具有在1-5小時范圍 內的維持時間。冷卻部分可具有不大于270°C/小時的冷卻速率。
[0013] 根據另一個示例性實施例，耐等離子體構件包括基底、和利用任何上述氣溶膠涂 覆方法而形成于基底上的陶瓷涂膜。陶瓷涂膜可具有在14.0-17.5MPa范圍內的與基底的附 著力。另外，陶瓷涂膜可具有在400-550HV(維氏硬度）范圍內的硬度。當通過采用700W的功 率并且使用氟碳氣體作為蝕刻氣體的等離子體蝕刻來測量蝕刻速率時，陶瓷涂膜可具有在 0 · 52-0 · 58ym/h范圍內的蝕刻速率。
[0014] 有利效果
[0015] 在根據本公開實施例的氣溶膠涂覆方法和陶瓷涂膜中，對初級陶瓷顆粒進行加熱 處理從而獲得具有增大的平均粒徑的陶瓷顆粒，并且在熱處理工藝中使用如此獲得的陶瓷 顆粒來增加陶瓷顆粒的體積和重量。因此，在其中將陶瓷顆粒與載氣一起噴射的情況下，可 以增加動能從而提高涂覆于基底表面上的陶瓷顆粒之間的結合力，并且可以提高涂膜的形 成速率。另外，因為經過噴射孔噴射具有增加的動能的陶瓷顆粒，所以陶瓷顆粒可以克服噴 射孔與陶瓷顆粒之間的靜電引力，因此可以順暢地朝向基底噴射陶瓷顆粒。
[0016] 另外，因為通過熱處理工藝而使初級陶瓷顆粒的形狀多樣化，所以改善了噴射孔 中的顆粒流動性。結果，提高了涂膜的均勻性，因此陶瓷涂膜可以具有提高的與基底的附著 力和等離子體耐受性。
【附圖說明】
[0017] 圖1是說明根據本發明的一個示范性實施例的氣溶膠涂覆方法的流程圖。
[0018] 圖2是說明圖1的熱處理工藝中的溫度曲線的線圖。
【具體實施方式】
[0019] 在下文中，將參照附圖詳細地描述氣溶膠涂覆方法及由該方法所形成的陶瓷涂 膜。因為本發明允許存在各種改動和許多實施例，所以將在附圖中圖示說明具體實施例并 且在書面描述中詳細地描述具體實施例。然而，這并非意圖將本發明局限于【具體實施方式】， 并且應當理解的是不背離本發明精神和技術范圍的所有改動、等同物和替代物均包含在本 發明中。在附圖中類似的附圖標記代表類似的元件。在附圖中，為了清楚起見將各結構的尺 寸放大。
[0020] 雖然如"第一"、"第二"等的術語可用于描述各種元件，但這種元件不應局限于上 述的術語。上述的術語僅用于將一個元件與另一個元件加以區別。例如，在不背離本公開的 權利范圍的前提下可將第一元件稱為第二元件，同樣地可將第二元件稱為第一元件。
[0021] 在以下的描述中，技術術語只是用于解釋具體示例性實施例而不是限制本發明。 單數形式的術語可包含復數形式，除非提及相反的情況。"包含（include)"，包括 (comprise)"、"包含（including)"、或"包括(comprising)"的含義具體說明了特性、圖、工 藝、操作、部件、零件、或者其組合，但不排除其它的特性、圖、工藝、操作、部件、零件、或者其 組合。
[0022] 除非另有規定，本文中所使用的包含技術和科學術語的所有術語具有與本發明所 屬領域的技術人員通常所理解的相同的含義。還應當理解的是，例如在常用詞典中所定義 的術語應當被解釋成具有與它們在相關領域的背景中的含義一致的含義，并且將不以理想 化的或過于正式的方式進行解釋，除非本文中明確地如此定義。
[0023] 圖1是說明根據本公開的一個示范性實施例的氣溶膠涂覆方法的流程圖。圖2是說 明圖1的熱處理工藝中的溫度曲線的線圖。
[0024] 參照圖1和圖2,在根據本公開的一個示范性實施例的氣溶膠涂覆方法中，首先對 初級陶瓷顆粒實施熱處理工藝（S110)。初級陶瓷顆粒可包括含鋁的氧化物、含氧化釔的氧 化物、二氧化鈦、硅顆粒(如釔鋁石榴石(YAG))、或者其混合物。初級陶瓷顆粒具有第一平均 粒徑（D50)。例如，初級陶瓷顆粒可具有在Ιμπι至20μπι范圍內的粒徑分布。第一平均粒徑 (D50)可以是 3·5μπι。
[0025] 通過熱處理工藝而形成陶瓷顆粒。這些陶瓷顆粒可具有大于第一平均粒徑的第二 平均粒徑。
[0026]亦即，通過熱處理工藝使初級陶瓷顆粒發生團聚，因此陶瓷顆粒可具有增大的體 積和增大的第二平均粒徑(D50)。因為陶瓷顆粒具有增大的體積和粒徑，所以在隨后的涂覆 工藝中陶瓷顆粒可具有增加的動能，在該涂覆工藝中朝向基底噴射陶瓷顆粒從而形成陶瓷 涂膜。結果，可以增加涂覆于基底表面上的陶瓷顆粒之間的結合力。
[0027] 此外，因為陶瓷顆粒具有微米尺寸的增大的第二平均粒徑，所以在陶瓷顆粒的涂 覆工藝中當從噴射孔中噴射陶瓷顆粒時可以提高噴射孔中的顆粒流動性。亦即，陶瓷顆粒 具有增加的動能。另外，當經過噴射孔噴射陶瓷顆粒時，陶瓷顆粒可以克服噴射孔與陶瓷顆 粒之間的靜電引力因此可以順暢地朝向基底噴射陶瓷顆粒。結果，可以防止其中陶瓷顆粒 粘附到噴射孔而將噴射孔堵塞的噴射孔堵塞。此外，因為經過噴射孔將陶瓷顆粒均勻地提 供在基底上，所以包含在基底上的陶瓷顆粒的陶瓷涂膜可以具有均勻的特性。
[0028] 同時，在通過將陶瓷原料粉碎而制備初級陶瓷顆粒的情況下，會在陶瓷顆粒的表 面產生微裂紋或表面應力。初級陶瓷顆粒的熱處理工藝可減小初級陶瓷顆粒的表面應力。 因此，可以在隨后的使用通過對初級陶瓷顆粒進行熱處理所形成陶瓷顆粒的氣溶膠工藝 中，防止陶瓷顆粒被粉碎。因此，在氣溶膠工藝中所形成的陶瓷涂膜可以具有提高的強度和 針對基底的附著力。此外，因為初級陶瓷顆粒的角部被修整，所以陶瓷顆粒可具有類似于球 形形狀的多邊形形狀。結果，可以防止其中陶瓷顆粒粘附到噴射孔而將噴射孔堵塞的噴射 孔堵塞。
[0029] 參照圖1和圖2，陶瓷顆粒可具有在4.5-12. Ομπι范圍內的第二平均粒徑(D50)。在其 中陶瓷顆粒具有小于4.5μπι的平均粒徑的情況下，在經過噴射孔實施涂覆工藝時會發生噴 射孔的堵塞，因此會使陶瓷涂膜的均勻性變差，進而會使陶瓷涂膜的等離子體耐受性變差 并且可減小基底與陶瓷涂膜之間的附著力。另一方面，在其中陶瓷顆粒具有大于12.ομπι的 平均粒徑的情況下，由于陶瓷顆粒體積的增大因而陶瓷顆粒的動能過度地增加從而在涂覆 工藝期間侵蝕現有的涂膜超過預定時間，因此會使涂膜的工藝效率相當程度地下降。
[0030] 熱處理工藝可在500°C至1，400°C范圍內的溫度下實施。當熱處理工藝的溫度低于 500°C時，因為通過熱處理工藝所形成的陶瓷顆粒未能具有足夠的平均粒徑，所以不能充分 地提高陶瓷涂膜與基底之間的附著力、涂膜的硬度和等離子體耐受性。另一方面，當熱處理 工藝的溫度超過1，400°C時，會過度地增大陶瓷顆粒的平均粒徑。此外，熱處理工藝可在1， 000°C至1，200°C范圍內的溫度下實施。
[0031] 參照圖2,熱處理工藝可包括：多級加熱部分(tl)、溫度維持部分（t2)和冷卻部分 (t3)。亦即，在其中初級陶瓷顆粒被快速地加熱或冷卻的情況下，初級陶瓷顆粒經受熱沖 擊，因此會容易地將陶瓷顆粒粉碎，因此會降低用陶瓷顆粒所形成的陶瓷涂膜的強度。因 此，在熱處理工藝按上述溫度曲線執行的情況下，可減少對初級陶瓷顆粒的熱沖擊。
[0032] 具體地，可提供多級加熱部分。在多級加熱部分中，首先以較高的溫度升高速率加 熱初級陶瓷顆粒，然后在相對較低的溫度升高速率下進行加熱。因此，因為在初期在相對較 低的溫度范圍內以較高的溫度升高速率實施加熱工藝，所以可縮短工藝時間，并且因為在 后期在相對較高的溫度范圍內以較低的溫度升高速率實施加熱過程，所以可抑制對初級陶 瓷顆粒的熱沖擊。結果，可提供其中當加熱溫度升高時逐漸地減小溫度升高速率的多級加 熱部分。
[0033] 例如，多級加熱部分可包括二級加熱部分。能夠將溫度從室溫升高到為最高溫度 的第二溫度(T2)的二級加熱加熱部分可包括:其中在第一加熱時間（tla)期間溫度以第一 加熱速率從室溫升高到第一溫度（T1)的第一加熱部分；其中在預定的時間（即，暫停期 (t