JP2009501452A - 基板処理チャンバ用コンポーネントの局所表面アニーリング - Google Patents

Abstract

基板処理チャンバコンポーネントは、アニールされたマイクロクラックを有する局所表面領域を備えた構造体を有している。アニールされたマイクロクラックによって、クラック伝播が減じ、破壊抵抗が増大する。一製造方法において、コンポーネントの構造体は、通常の手段により形成され、表面マイクロクラックをアニールするのに十分な時間にわたって、構造体の局所表面領域に、レーザービームが向けられる。

Description

背景

本発明の実施形態は、基板処理チャンバ用コンポーネントに関する。
基板処理チャンバは、励起されたプロセスガス中で、例えば、半導体ウェハやディスプレイ等の基板を処理するのに用いられる。処理チャンバは、通常、筺体壁を含んでおり、これは、ガスが導入され励起されるプロセスゾーンを囲むものである。チャンバを用いて、化学又は物理蒸着により、基板上に材料を堆積し、材料を基板からエッチングし、材料を基板上に注入し、或いは層の酸化又は窒化物の形成等により基板層を変化させる。チャンバは、通常、数多くの内部チャンバコンポーネントを有している。例えば、基板サポート、ガス分配器、ガス励起器及び様々なライナやシールドである。例えば、ライナ及びシールドは、基板を囲む円柱部材とし、基板周囲にプラズマを方向づけて含める焦点リング、下にあるコンポーネント又は基板の一部への堆積を防ぐ堆積リング、基板シールド及びチャンバ壁ライナとして機能させることができる。

セラミック材料を用いて、内部チャンバコンポーネント、特に、励起ガス又はプラズマに露出される、即ち、高温及び腐食となるコンポーネントが形成されることが多い。アルミナ及びシリカ等のセラミック材料は結晶であるが、シリカガラスは長距離秩序を有していない。セラミックスは、通常、励起ガスにより、良好な耐食性を示すため、従って、金属合金のようには頻繁に交換すべきではない。セラミックコンポーネントはまた、コンポーネントの腐食により生じるチャンバ内での粒子の生成も減じる。セラミックコンポーネントはまた、熱劣化せず、高温に耐え得る。石英コンポーネントは、フッ素種を含有するプラズマ等その他の材料を腐食するプラズマに対して、特に有用である。

しかしながら、セラミック材料は、脆性故障モードとなり易く、チャンバでの使用中に、又はコンポーネントの交換やクリーニングでの取扱中に、クラックが生じたり、欠けたりすることが多い。アモルファス及びマイクロクリスタリン材料は、クラック伝播により、脆性破壊に特になり易い。ガラス等のアモルファス材料において、表面マイクロクラックは、原子レベルで伝播する。ガラスには、長距離秩序が全くなく、短距離秩序を有するためである。石英等のマイクロクリスタリン材料は、表面にグレインを有しており、これらグレインは、単一グレインを通る粒内マイクロクラック、グレイン周囲及びグレイン境界に沿って延在する粒間マイクロクラック、並びに、近接するグレインを横切る粒内マイクロクラックを持つ可能性がある。この中でも、石英のマイクロクリスタリングレイン周囲に延在する粒間マイクロクラックは、通常、クラック伝播にとって最も良くなく、コンポーネントが欠けたり、クラックを生じることにつながることが多い。

このように、欠けやクラックの少ないマイクロクリスタリンやアモルファスセラミックでできたセラミックコンポーネントが望まれている。更に、使用中の故障率の少ないかかるセラミックコンポーネントを製造することも望まれている。また、過剰の腐食や熱劣化なしに、チャンバ内の励起ガス環境に耐え得るセラミックコンポーネントも望まれている。

概要

基板処理チャンバコンポーネントは、アニールされたマイクロクラックを有する局所表面領域を備えた構造体を有する。アニールされたマイクロクラックによって、クラック伝播が減じ、破壊抵抗が増大する。コンポーネントの構造体が形成され、表面マイクロクラックをアニールするのに十分な時間にわたって、コンポーネントの局所表面領域に、レーザービームが向けられる。この結果、材料が強化され、コンポーネントの寿命が長くなる。好適なレーザーとしては、ＣＯ_２及びアルゴンレーザーが挙げられる。構造体は、結晶セラミック、ガラス又はガラスセラミック材料で作製することができ、例えば、構造体は、石英製リングとすることができる。

説明

基板処理チャンバコンポーネント２０は、図１Ａ〜１Ｄに示すような、マイクロクラック２８を有する局所表面領域２６を備えた構造体２４を含む。チャンバコンポーネント２０は、セラミック、ガラス又はガラスセラミック材料、例えば、石英、シリカガラス、酸化アルミニウム、酸化チタン、窒化ケイ素、酸化ジルコニウム及びその他のかかる材料等で作製することができる。表面マイクロクラック２８は、細塵やその他研磨材料により生じる。これらは、コンポーネント製造中又は製造後に、コンポーネント表面２６に当たって表面を摩耗する。図１Ａに、ガラス製のコンポーネント２０を示す。これは、アモルファスで、短距離原子秩序を有しているが、長距離原子秩序は有していない。例えば、シリカガラスは、個々のシリカ四面体内に、固定されたケイ素及び酸素結合角で、短距離秩序を有しているが、シリカ四面体は、不規則な結合角で相互接続されていてもよい。ガラスでは、マイクロクラックは非常に細かく、原子結合で終わっている。図１Ｃに図示するようなマイクロクリスタリンセラミック材料は、ミクロンサイズの寸法を有するファイングレイン２９を有する多結晶である。マイクロクリスタリンでは、マイクロクラック２８は、通常、ファイングレイン２９周囲又はグレイン境界３１に延在しているが、単一又は近接グレイン２９を横切ってもいる。コンポーネント２０の表面マイクロクラック２８は、応力集中部として作用して、印加された力をマイクロクラック２０の先端で集中させる。マイクロクラック２８の寸法が非常に小さいため、ガラス材料のコンポーネント材料の原子間での原子結合のレベル及びマイクロクリスタリン材料のミクロンサイズのグレインのレベルで、印加された応力は、クラック先端で非常に大きくなる。この結果、急速な最悪の破壊モードとなり、小さな印加力又は衝撃であっても、コンポーネント２０の一部に容易にクラックが生じたり、欠けたりする可能性がある。

一実施形態において、コンポーネント２０は、図２に概略を示すような、リング２５形の構造体２４を含む。リング２５は、マイクロクラック２８を有する表面２６を含む。リング２５は、内側側壁２８及び内側側壁３０を有する環形である。内側側壁２８は、内側軸３４に向いていて、構造体はその周囲で回転対称である。リング２５は、処理チャンバ、チャンバコンポーネント又はチャンバ内の基板の一部を保護したり、それに合わせた形状となっている。例えば、コンポーネント２０は、チャンバ内で処理されている基板周囲に適合するサイズの円柱部材であるライナやシールドである。シールド２０は、基板を囲む石英のリグである。コンポーネント２０はまた、堆積リング、シャドーリング又はカバーリングとすることもできる。更に他のチャンバコンポーネントとしては、チャンバ壁ライナが挙げられる。

コンポーネント２０の構造体２４にある表面マイクロクラック２８をアニールして、図１Ｂ及び１Ｄに示すように、マイクロクラックを修復して閉じ、コンポーネント２０のクラック伝播を減じ、破壊抵抗を増大する。一実施形態において、十分に高い強度で、マイクロクラック２８周囲の領域２６が、マイクロクラック２８を軟化させ修復させるのに十分な時間にわたって、コンポーネント２０の局所表面領域２６に、レーザービームを向ける。レーザービームを用いて、コンポーネント２０の局所表面領域を選択的に制御する。局所表面領域２６は、使用中に破壊する傾向のある領域、又は、製造中に過剰のマイクロクラックを有する領域、例えば、コンポーネント製造の取扱中に、印加された外力から摩耗及び研磨を受け易い領域である。このように、局所表面領域は、リング２５の平坦な上面にあってもよい。局所表面領域２６はまた、取扱及び使用中に印加応力を受け易いコンポーネント２０の領域も含むことができる。例えば、チャンバ２０で用いる石英リング２５の端部３６は、所定数のプロセスサイクルについての使用後に、クリーニング又は交換のためにリング２５を取り外すと、欠けたり、クラックが生じることが多い。隅部も含めて端部３６は、使用中に容易にクラックが生じたり、欠けたりすることが多い。このように、石英リングの領域２６の破壊強度を増大すると、そのプロセス寿命を大幅に増大させることができる。

レーザービームのエネルギー、並びに焦点距離、ビーム形状及びビーム直径等のビーム特性を制御して、表面マイクロクラック２８をアニールするのに必要なマイクロクラック修復温度より高い温度に、コンポーネント２０の局所表面領域の浅い部分を選択的に制御してもよい。一実施形態において、レーザービームを用いて、コンポーネント２０の局所表面領域２６の、５００ミクロン未満、より一般的には１００ミクロン未満の深さを有する薄表面層を加熱する。集束レーザービームは、コンポーネント２０の変形や熱破壊となる恐れのあるコンポーネントのバルク温度を過剰に上げることなく、クラック修復温度より高い温度で、コンポーネント２０の局所表面領域２６を選択的に加熱する。コンポーネント２０の薄表面層の加熱後、表面から周囲環境外への熱伝導により、単純に、熱表面の急速な冷却が生じる。局所表面領域２６の非常に狭い部分のみが、レーザービームにより加熱されるため、自然の伝導又は対流による冷却速度は比較的早い。

レーザービーム熱処理は、典型的なアニーリングプロセスとして説明されているが、その他のアニーリングプロセスを用いることもできる。例えば、代替のアニーリングプロセスとしては、プラズマジェット加熱、電気アーク加熱、炎加熱が挙げられる。このように、本発明の範囲は、本明細書に記載した典型例に限定されるものではなく、当業者に明らかなその他の局所表面アニーリングプロセス及び装置を含むものとする。

マイクロクラック形成の進行は、アニーリングステップにより実質的に部分的又は全く無効とする。レーザーによりマイクロクラック表面に供給された局所熱エネルギーによって、局所加熱領域が軟化及びフラクシングされて、図１Ｂ及び１Ｄに概略を示すように、マイクロクラック２８が孤立し、閉じられる。図１Ａ及び１Ｂに示すように、アモルファス又はガラス状材料では、マイクロクラック修復プロセスが向上するものと考えられる。マイクロクラック２８の先端に作用する原子間力によって、クラック表面が、マイクロクラック平面全体とまた接触するようになる傾向があるためである。図１Ｃ及び１Ｄに示すように、マイクロクリスタリン材料では、グレイン境界領域３１が、少量の不純物を含有していることが多い。これらは、フラクシング剤として作用して、より急速なフラクシング及びマイクロクラック表面の結果としての修復がなされる。

レーザーアニーリング処理の影響を図３Ａ及び３Ｂに示す。それぞれ、レーザー処理前後の表面マイクロクラックを含む石英表面の光学顕微鏡画像である。図３Ａは、明るいグレイン表面領域間の暗い線に対応する多数のマイクロクラックを有する石英表面を示している。図３Ｂでは、レーザー処理済み試料の写真であるが、表面マイクロクラックの大半が見えなくなって、平滑で連続した表面が与えられているのが分かる。圧痕マークは、石英試料の中心に人工的に作られたことに注意する。しかしながら、圧痕マークのサイズは、石英材料の表面粗さが元になっているため、図３Ａに示す本来の未処理の石英材料は目視されない。しかしながら、部分的に修復された圧痕マークは、図３Ｂのレーザー処理試料の写真に微かに暗いスポットとして目視される。レーザー処理試料の表面は平滑で、表面マイクロクラックや粗さがないためである。

チャンバコンポーネントの表面マイクロクラックのアニーリングによりまた、アニールされた材料の固さ及び破壊応力が大幅に増大することも分かった。これによって、欠けやクラックに対する抵抗性が大幅に改善されることとなる。硬さ試験では、既知の幾何学形状を有するマイクロ圧子を用いて、試料表面の面に法線に、増大する荷重を印加した。そうしたら、試料の表面が部分的又は完全に弛緩するまで荷重を減じ、圧痕の深さを測定する。荷重を徐々に増加し、硬さが損なわれ、試料にクラックが生じるまで、圧痕及び測定プロセスを繰り返す。式Ｈ＝Ｐ_ｍａｘ／Ａ_ｃを用いて、ビッカース硬さを計算する。式中、Ｐ_ｍａｘは、クラックが生じる前に保持された最大荷重であり、Ａ_ｃは、圧子の接触投影面積である。ナノ硬さ試験機を用いて、硬さを測定した。印加された荷重は、略ナノニュートンであり、変位を差動キャパシタセンサを用いて正確に求めた。元の未処理石英試料及びレーザーアニール石英試料の両方を測定した。未処理試料についての平均ビッカース硬さ指標は約７７１．６８であった。レーザーアニールされた石英試料についてのビッカース硬さ指標の平均は９５１．６８であった。このように、レーザーアニールされた石英試料は、未処理試料よりも少なくとも約１０％、より好ましくは、少なくとも約２５％硬いビッカース硬さを有していた。

クラック及び欠けに対する抵抗の増大を示す他の測定は、破壊応力測定である。セラミック材料は、その性質が脆いため、引っ張り試験の代わりに、屈曲又は曲げ試験で試験されることが多い。セラミック材料が破壊により使えなくなる応力は、材料の破壊応力又は破壊強度と呼ばれる。未処理及びレーザーアニールされた石英試料の破壊応力を、ＡＳＴＭ Ｃ１１６１−９０に従って万能試験機で実施した４点曲げ試験と比較した。破壊時荷重及び試料の断面積を用いて、式σ＝荷重／ｗｘｔから応力破壊を計算した。式中、ｗｘｔは、荷重が印加された断面積である。未処理石英試料の平均破壊応力は、８６．２３ＭＰａであった。レーザーアニーリング石英試料の平均破壊応力は、１３２．２７ＭＰａであった。このように、レーザーアニールした石英試料の平均破壊応力は、未処理の試料よりも少なくとも約２５％、より好ましくは、少なくとも５０％高かった。

コンポーネント２０の局所表面領域２６におけるマイクロクラック２８のアニーリングによって、コンポーネント２０の表面平滑度、硬さ及び破断強度が大幅に増大し得る。コンポーネント２０の表面にマイクロクラック２８がない、又は減少すると、コンポーネントの突出部、隅部及び端部等の印加応力を受け易い、又は単に脆弱な領域においては特に、コンポーネント２０のクラック及び欠け抵抗性が大幅に増大する。表面アニーリングによって、全コンポーネント２０を高温にすることなく、選択した表面領域２６の強度を修復し、増大することができ有利である。高温にすると、構造が変形したり、その他熱劣化が生じる恐れがある。しかしながら、全コンポーネントはまた、好適な熱処理によりアニールしてもよい。

コンポーネント２０の局所表面領域２６におけるマイクロクラック２８のアニーリングは、図４に示す典型的な実施形態であるレーザーアニーリング装置５０を用いて実施することができる。レーザーアニーリング装置５０は、電源５５により電力供給されるレーザービーム源５４を囲むレーザービーム筺体５２を含む。マイクロクラックアニーリングに用いることのできる好適なレーザービーム源５４としては、例えば、Ａｒ（アルゴン）、ＣＯ_２及びＫｒＦレーザーが挙げられる。アルゴンレーザーは、約５１４５オングストロームで可視波長で伝わる。ＣＯ_２レーザーは、１０．６μｍの波長を有する赤外線エネルギー源であり、約１０キロワットの電力を有するビームを与えることができる。ＣＯ_２レーザーは、アルゴンレーザーより１００倍効率がよく、強度が強いため、アルゴンレーザーより速い走査速度と、より大きなスポットサイズが可能となる。ＣＯ_２レーザーは、その全内容が本明細書に組み込まれる１９７２年１１月１４日発行の米国特許第３，７０２，９７３号に記載されている。更に別のタイプのレーザーは、波長約２４８ｎｍ、Ｅｇ５．０ｅＶ、効率約３％、出力エネルギー３５０ｍＪを有するＫｒＦエキシマレーザーである。通常、レーザービームは、一般的にはビーム直径約１０ｍｍ未満、より一般的には約０．５ｍｍ〜約４ｍｍの円形ビームである。このように、適切なレーザービームの波長は約１９０ｎｍ〜約１０，６００ｎｍとすることができる。レーザーは、一般的には、約５ワット〜約１０，０００ワットの電力レベルで操作される。

レーザー５０は、一次焦点５８で集束し、二次焦点６４まで大きな焦点距離を与えるリフォーカシングミラー６２により再結像されるレーザービーム５６を生成する。リフォーカシングミラー６２と、二次焦点６４の間にあるのは、ディザリングミラー６８であり、これは、予め選択した周波数でディザリングミラー６８を振動させるディザリングドライブモータ７２に接続されている。ディザリングドライブモータ７２は、ディザリングミラー６８を、軸７６周囲で振動させる。この軸は、実質的にミラー６８の面にあって、ミラーにより集束した入射レーザービーム５６を横断している。ディザリングミラー６８から出たディザリングされたビームは、図１の図面の面を横断するアークラインを空間的に振動する。

通常、レーザービーム５６は、ビーム直径にわたって強度分布を有している。これは、ビームの強度プロフィール又は強度形状とも呼ばれ、レーザー５０のタイプに応じて異なる。一般的なビームプロフィール形状は、ガウス形であり、より一般的には、Ｕ形強度プロフィールである。レーザービームの集束により、ビームの断面サイズが変わるが、そのビーム強度分布は変わらず、ガウス又はＵ形のままである。レーザービームのガウス又はＵ形断面を補正する１つの方法は、レーザービーム５６を空間的に振動させるものであり、ディザリングとしても知られている。レーザービーム５６の空間的振動は、正弦、鋸歯又は方形波であってよい。レーザービーム５６の空間的振動又はディザリングにより、ディザリングビームによりスキャンされた領域全体にわたって、平均して、より均一な強度の放射線が生成される。一実施形態において、レーザービーム５６は、その焦点で適切なガウス分布を有し、空間的振動又はディザリングは正弦である。ディザリングは、ディザリングミラー７６により生成され、ミラー７６の面に平行で、ディザの面を横断する軸７６を前後に振動する。通常、ディザリングされたビームは、ディザリングされていないビームの少なくとも２倍広い面積をカバーする。正弦ディザリングについては、局所表面領域に投影されるディザリングビームを横切る各点での平均強度は、中心領域では略平坦で、対向端部にピークがある。ディザリングビームの得られる強度プロフィールは、方形波のような形状であり、隣接して重なっている掃引部で、局所表面領域にわたるスキャニングについて良好な強度プロフィールを与える。しかしながら、正弦波形状等の他のビーム形状も、レーザースキャニング法を適切に補えば、用いることができる。

ディザリングされたビームは、第２の焦点８４で、制御可能又は予め定義された固定アパーチャ８２を有するビーム幅制御アパーチャ８０を通過する。アパーチャ８０は、ディザリングミラー７６と、スキャニングミラー又はレンズであってよい第２のフォーカシングシステム９０の間に配置されている。ミラー６８の軸７６は、図１の図面の面を横切る、又は平行であってよい。ビームは、スキャニングシステム９４により駆動されるスキャニングミラー９２上に投影される。スキャニングシステム９４は、その軸９６上でミラー９２を振動して、処理しているチャンバコンポーネントの選択した局所領域１００前後で、ビーム５６を掃引し、スキャンする。スキャンされたビームは、筺体１００の窓１０２を通過する。スキャニングミラー９２の掃引速度は、ディザリングミラー６８のディザリング頻度より通常遅い。例えば、約５００μｍのビーム直径を有する集束したＣＯ_２レーザーは、約１ｍｍ／秒〜約１００ｍｍ／秒でスキャンされる。

スキャニングシステムは、ステージモータ１１４により駆動されるＸ−Ｙ可動ステージ１１０と通信する。ステージ１１０はまた、Ｚ又は垂直方向にスライドするよう適合されて、コンポーネントに入射するビーム幅を変更することができる。スキャニングシステム９４は、スキャニングミラー９２の掃引速度を、ステージ１１０の動きと、従って、ステージ１１０にあるチャンバコンポーネントと同調させる。これによって、コンポーネントに入る、ディザリングされてアパーチャを通ったビームを均一にスキャンする。スキャニングパラメータを選択して、スキャニング速度及びパターンを調整することにより、レーザービームの形状を補って、ビームがスキャンされる局所表面領域を均一に加熱する。例えば、ビーム５６の強度分布は、ビームの近接場環状特性のために、中心極大当たりにリング、更にはビーム中間にくぼみを含む可能性がある。更に、ビームスキャンは重なって、レーザービームの断面強度における変動を補うのも望ましい。レーザービームが、ビームスキャンを重ねずに、ラスタタイプのスキャンで表面を掃引する場合には、熱処理の深さが、ビームの形状に応じてビームスキャンにより異なる場合がある。

レーザービームアニーリング装置５０は、更に、コントローラ１１８を含む。これは、システムの操作を制御し、レーザ５４に電力を供給する電源５５、ディザリングドライブモータ７２及びスキャニングシステム９４に接続されている。また、コントローラ１１８は、ユーザー入力デバイス１２２からの入力を許可し、入力パラメータ及びスキャニングシステム情報をディスプレイ１２２に表示する。コントローラ１１８は、ディスクドライブにあるランダムアクセスメモリや記憶メモリをはじめとする好適なメモリデバイス、並びにインタフェースカード及びバスに接続された中央演算処理装置（ＣＰＵ）を有する通常のコンピュータとしてよい。レーザービームアニーリング装置５０は、全表面領域にわたって良好な均一性を備えたコンポーネント表面を超えて局所表面領域をレーザーアニーリングすることができる。

マイクロクラックを減少したり、修復するためにアニールされるコンポーネント２０は、図５に概略を示すように、基板処理装置２００で用いることができる。これを用いて、半導体ウェハやディスプレイ等の基板２１５を製造する。装置２００は、カリフォルニア州、サンタクララのアプライドマテリアルズ社（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．，Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）製のＭｘＰ、ＭｘＰスーパーＥ又はｅＭａｘタイプのエッチングチャンバとしてよく、全内容が参考文献としてここに組み込まれる同一出願人に譲渡された米国特許第４、８４２，６８３号及び第５，２１５，６１９号（チェン（Ｃｅｈｎｇ）ら）及び米国特許第４，６６８，３３８号（マイダン（Ｍａｙｄａｎ）ら）に、概して記載されている。同じく、全内容が参考文献としてここに組み込まれる同一出願人に譲渡された米国特許第４，９５１，６０１号（マイダン（Ｍａｙｄａｎ）ら）に記載されたように、典型的な装置２００は、半導体基板を処理するためのマルチチャンバ集積システムで用いてもよい。

通常、装置２００は、プロセスチャンバ２２５及び補助制御、電気、配管及びサポートコンポーネントを含む。サポート２３８を含むサポートアセンブリ２３０が提供されており、基板２１５をプロセスゾーン２３５で受ける。サポート２３８は、電極２５０を少なくとも部分的にカバーする誘電体４５を含み、ガス出口２６０を有する静電チャック２４０であってよい。ヘリウム等の熱伝達ガスが、ガス管２７０を介して、熱伝達ガス源２６５から、ガス出口２６０を通過して、基板２１５の温度を制御する。この代わりに、サポート３８は、真空又は機械チャック、或いは、業界で知られているようなその他のサポートであってもよい。電極２５０は、電極電圧源２７５により、帯電されて、基板２１５を静電的に保持する。静電チャック２４０の下にあるベース２８０は、任意で、熱伝達流体が循環するチャネル等の熱交換器を含んでいてもよい。

プロセスガスは、ガス供給部２８５を通して、チャンバ２２５に導入される。ガス供給部２８５は、ガス源２９０と、チャンバ２２５の端にある１つ以上のガスノズル２９５とを有している。ガスノズル２９５は、基板２１５（図示）の周囲、又はチャンバの天井に据え付けられたシャワーヘッド（図示せず）に配置される。ガスフローコントローラ３００を用いて、プロセスガスの流量を制御する。使用済みプロセスガス及び副生成物は、排気システム３０５を通して、チャンバ２２５から排気される。排気システム３０５は、通常、チャンバ２２５内のガスを排気する粗挽き又は高真空ポンプ等の複数のポンプにつながる排気管を含む。ストットルバルブ３１０が、排気管に提供されて、チャンバ２２５中のガス圧を制御する。

例えば、ガス状プラズマ等の励起ガスは、ガス励起器２７５により、プロセスガスから生成される。ガス励起器２７５は、ＲＦ又はマイクロ波エネルギー等の電磁エネルギーを、チャンバ２２５のプロセスゾーン２３５のプロセスガスに結合する。例えば、ガス励起器２７５は、チャンバの電気接地された側壁又は天井等の第１のプロセス電極３１５と、誘電体２４５の電極２５０であってよい第２の電極とを含む。第１及び第２の電極３１５、２５０は、電極電圧源２７０により与えられるＲＦ電圧により、互いに電気的に付勢されている。電極３１５、２５０に印加されたＲＦ電圧の周波数は、一般的に、約５０ｋＨｚ〜約６０ＭＨｚである。他の場合では、ガス励起器２７５はまた、この代わりに、ＲＦエネルギーを、チャンバ２２５に誘導結合するための１つ以上のコイルを含むインダクタアンテナ（図示せず）を含んでいてもよい。容量的に生成されたプラズマは、磁気強化リアクタの電子サイクロトロン共鳴により強化される。このリアクタでは、永久磁石や電磁コイル等の磁界発生器３２０が、チャンバ２２５に磁界を与え、基板２１５の面に平行に回転する軸を有する回転磁界を有している。

チャンバ２５５はまた、１つ以上のプロセスモニタリングシステム（図示せず）を含んでいて、基板２１５上で実施されているプロセスをモニターしてもよい。代表的なプロセスモニタリングシステムは、基板２１５で処理されている層から反射した光の強度を測定する干渉計システム、又はチャンバ２２５のガス種の発光強度の変化を測定するプラズマ放出分析システムを含む。プロセスモニタリングシステムは、基板２１５で実施されているプロセスの終点検出に有用である。

リング２５等のレーザーアニールされたコンポーネント２０は、チャンバ２２５のサポートアセンブリ２３０の基板サポート２３８周囲に取り付けられる。リング２５は、サポートアセンブリ２３０、例えば、静電チャック２４０の誘電体２４５を、誘電体２４５のチャンバ２２５内の励起プロセスガスとの接触を防ぐことにより、腐食から保護する。或いは、リング２５は、サポートアセンブリ２３０において他の用途を有していてもよい。

図６を参照すると、リング２５を囲むカラー２１０等の追加の構造をレーザーアニールして、表面マイクロクラックを減じることもできる。カラー２１０は、酸化アルミニウムや酸化ケイ素等のセラミック材料から作成することができる。カラー２１０は、シールドとして作用し、これは、リングと共に、チャンバの交換可能なプロセスキットを形成する。チャンバ壁ライナ等の他の環形構造もまたレーザーアニールし、チャンバ２２５のプロセスキットの一部とすることができる。

本発明の典型的な実施形態を示し、説明したが、本発明を組み込んだその他の実施形態を当業者であれば考案し得るものであり、これもまた本発明の範囲に含まれる。例えば、アニールされたチャンバコンポーネント２０は、チャンバ２２５の天井や壁等のチャンバコンポーネントとすることができる。また、表面アニーリングの変形方法を用いることもできる。更に、典型的な実施形態に関連して示した相対的又は位置についての用語は置き換え可能である。従って、特許請求の範囲は本発明を説明するために本願に記載した好ましい態様、材料又は空間配置の記載に限定されるものではない。

本発明のこれらの特徴、態様及び利点は、本発明の例を示す以下の説明、添付の特許請求の範囲及び添付図面により、更に理解できる。しかしながら、各特徴は、特定の図面との関係のみならず、本発明の概要に用いることができ、本発明は、これらの特徴の組み合わせを含むものと考えられる。

ガラス表面のマイクロクラックを示す、ガラス製チャンバコンポーネントの概略断面図である。 表面マイクロクラックをアニールする局所レーザー処理後の図１Ａのチャンバコンポーネントの概略断面図である。 石英のグレインとグレイン境界領域に沿ったマイクロクラックを示す、石英製チャンバコンポーネントの概略断面図である。 表面マイクロクラックをアニールする局所レーザー処理後の図２Ａのチャンバコンポーネントの概略断面図である。 レーザーアニールされた表面を有する石英の斜視図である。 〜 レーザー処理前後の表面マイクロクラックのある石英鏡面の光学顕微鏡画像である。 チャンバコンポーネントの局所表面アニールに好適なレーザーアニール装置の概略図である。 図２のリングを用いる基板処理チャンバの概略断面図である。 図５のチャンバに図２のリングを用いるサポートアセンブリの概略部分断面図である。

Claims (12)

1. 基板処理チャンバコンポーネントであって、アニールされたマイクロクラックを備えた局所表面領域を含む構造体を有し、前記アニールされたマイクロクラックによって、クラック伝播が減じ、破壊抵抗が増大する基板処理チャンバコンポーネント。
2. レーザーアニールされたマイクロクラックを備えた局所表面領域を含む請求項１記載のコンポーネント。
3. ＣＯ_２レーザーアニールされたマイクロクラックを備えた局所表面領域を含む請求項１記載のコンポーネント。
4. 前記構造体が、内側軸周囲で回転対称である請求項１記載のコンポーネント。
5. 前記構造体が、セラミック、ガラス又はガラスセラミックでできている請求項１記載のコンポーネント。
6. 前記構造体が石英を含む請求項１記載のコンポーネント。
7. 前記局所表面領域が、前記構造体の表面又は端部である請求項１記載のコンポーネント。
8. 前記構造体が、（ｉ）未処理の構造体よりも少なくとも約１０％大きい平均ビッカース硬さ、又は（ｉｉ）前記未処理の構造体よりも少なくとも約２５％大きい平均破壊応力のうち少なくとも１つを含む請求項１記載のコンポーネント。
9. 前記構造体が、リング、プレート又はシリンダを含む請求項１記載のコンポーネント。
10. 基板処理チャンバコンポーネントを製造する方法において、
    （ａ）構造体を有するコンポーネントを形成する工程と、
    （ｂ）局所表面領域のマイクロクラックをアニールするのに十分な時間にわたって、前記コンポーネントの前記局所表面領域に、レーザービームを向ける工程とを含み、
    アニールされたマイクロクラックによって、クラック伝播が減じ、破壊抵抗が増大する、基板処理チャンバコンポーネントを製造する方法。
11. （ｉ）前記局所表面領域にわたって前記レーザービームをスキャニングする工程と、
    （ｉｉ）ＣＯ_２レーザーによりレーザービームを生成する工程とのうち少なくとも１つを含む請求項１０記載の方法。
12. （ｉ）約１９０ｎｍ〜約１０，６００ｎｍの波長、又は
    （ｉｉ）約５ワット〜約１０，０００ワットの電力レベル、
    のうち少なくとも１つの特性を有するレーザービームを向ける工程を含む請求項１０記載の方法。

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