JP2019194351A - プラズマ環境にあるチャンバ構成要素のためのＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２耐エロージョン性材料 - Google Patents

プラズマ環境にあるチャンバ構成要素のためのＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２耐エロージョン性材料 Download PDF

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Abstract

【課題】腐食性ガスを用いるプラズマに曝される処理チャンバ内の構成要素の腐食を抑制するセラミック材料の提供。【解決手段】処理チャンバ用のチャンバ構成要素は、１つ以上の相のＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２から実質的に構成される焼結セラミック材料から成るセラミック体を含む。セラミック材料は５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成される。【選択図】図８

Description

本開示の諸実施形態は、概して、Ｙ２Ｏ３及びＺｒＯ２から成る耐エロージョン性セラミック材料に関し、特には、そのような耐エロージョン性セラミック材料から製造されたチャンバ構成要素に関する。
背景
半導体産業では、ますますサイズが小型化している構造体を製造する多くの製造プロセスによって、デバイスは製造されている。プラズマエッチングプロセス及びプラズマクリーニングプロセスなどのいくつかの製造プロセスでは、基板を高速のプラズマ流に曝して、基板をエッチング又はクリーニングしている。プラズマは非常に腐食性が強い場合があり、処理チャンバ及びプラズマに曝される他の表面を腐食する可能性がある。
一実施形態では、処理チャンバ用（例えば、半導体処理チャンバ用）のチャンバ構成要素は、Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２から実質的に構成される焼結セラミック材料から成るセラミック体を含み、セラミック材料は、５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成されている。
一実施形態では、処理チャンバ用のチャンバ構成要素は、本体と本体上のセラミックコーティングとを含む。本体は、焼結セラミック材料又は金属の少なくとも一方を含む。セラミックコーティングは、１つ以上の相のＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２から実質的に構成されており、セラミックコーティングは、５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成されている。
一実施形態では、処理チャンバ用のチャンバ構成要素を製造する方法を実施することができる。この方法には、Ｙ２Ｏ３粉末とＺｒＯ２粉末を混ぜ合わせて、５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成されるＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２粉末を形成する工程が含まれる。この方法には、Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２粉末を用いて冷間等方圧加圧を実施し、グリーン体を形成する工程がさらに含まれる。この方法には、グリーン体をチャンバ構成要素のおおよその形状に形成する工程がさらに含まれる。この方法には、グリーン体に第１熱処理を施して、グリーン体中の有機バインダを熱して除く工程がさらに含まれる。この方法には、続いて、グリーン体に約１７５０〜１９００℃の温度で第２熱処理を施して、グリーン体を焼結し、１つ以上の相のＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２から実質的に構成される焼結セラミック体を製造する工程であって、焼結セラミック体は、５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成されている工程がさらに含まれる。この方法には、焼結セラミック体に機械加工を行う工程がさらに含まれる。この方法には、焼結セラミック体に対して精製プロセスを実行し、焼結セラミック体から微量金属を除去する工程がさらに含まれる。
本開示は、添付図面の図の中で、限定としてではなく、例として示され、同様の参照符号は同様の要素を示す。この開示における「一」又は「１つの」実施形態への異なる参照は、必ずしも同じ実施形態への参照ではなく、そのような参照は、少なくとも１つを意味することに留意すべきである。
処理チャンバの一実施形態の断面図を示す。 静電チャックアセンブリの一実施形態を示す。 〜 諸実施形態によるヒータ基板アセンブリを示す。 〜 諸実施形態によるプロセスキットリングの上面図及び底面図をそれぞれ示す。 〜 諸実施形態による処理チャンバ用の蓋の上面図及び底面図をそれぞれ示す。 〜 諸実施形態による処理チャンバのためのノズルの上面図及び底面図をそれぞれ示す。 〜 諸実施形態による処理チャンバ用のＧＤＰの上面図及び底面図をそれぞれ示す。 本開示の一実施形態による、固体焼結セラミック物品を製造するためのプロセスを示すフローチャートである。
本開示の諸実施形態は、処理チャンバ用の様々なチャンバ構成要素を提供しているが、このチャンバ構成要素は５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２を含むＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２から成る。チャンバ構成要素は、５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２を含むＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２から成る固体焼結セラミック体であるか、又はそれを含んでもよい。開示された固体焼結セラミック体を用いることで恩恵を受けるチャンバ構成要素の例には、ノズル、ガス送出プレート、チャンバドア、リング、蓋、静電チャック、ヒータ基板支持体などがある。５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２を含むＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２を使用してチャンバ構成要素を形成することで、他のセラミック材料から成るチャンバ構成要素を超える利点が得られる。いくつかの用途においては、約７０％のＹ２Ｏ３及び約３０ｍｏｌ％のＺｒＯ２から成るチャンバ構成要素を上回る利点がある。そのような利点には、硬さの増加、引張強度の増加及び／又は耐摩耗性の増加が含まれる。
用語「熱処理」は、セラミック物品に高温を加えることを意味して本明細書で使用されており、例えば、炉などの方法による。耐プラズマ性材料は、プラズマ処理条件にさらされることによるエロージョン及びコロージョンに対して耐性がある材料を指す。プラズマ処理条件には、プラズマが含まれており、そのプラズマは、とりわけＣ２Ｆ６、ＳＦ６、ＳｉＣｌ４、ＨＢｒ、ＮＦ３、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ３、Ｆ、ＮＦ３、Ｃｌ２、ＣＣｌ４、ＢＣｌ３、ＳｉＦ４などのハロゲン含有ガス、及びＯ２などの他のガス又はＮ２Ｏから生成されたものである。プラズマに対する材料の耐性は、「エッチング速度」（ＥＲ）によって測定され、その単位はオングストローム／分（Å／分）であり、測定期間は、コーティングされた構成要素が運用され、プラズマに曝されている全期間である。耐プラズマ性は、ナノメートル／高周波時間（ｎｍ／ＲＦＨｒ）の単位を有するエロージョン速度によっても測定することができる。ここで、１ＲＦＨｒはプラズマ処理条件における１時間の処理を表す。測定を行う前の処理時間は異なっていてもよい。例えば、処理前、５０処理時間後、１５０処理時間後、２００処理時間後などに測定を行ってもよい。耐プラズマ性コーティング材料の場合、約１００ｎｍ／ＲＦＨｒより低いエロージョン速度が典型的である。単一の耐プラズマ性材料は、複数の異なる耐プラズマ性又はエロージョン速度値を有することがある。例えば、ある耐プラズマ性材料は、第１タイプのプラズマに関連付けられる第１耐プラズマ性又はエロージョン速度、及び第２タイプのプラズマに関連付けられる第２耐プラズマ性又はエロージョン速度を有し得る。
本明細書中で「約」及び「おおよそ」という用語が使用される場合、これらは、提示された公称値が±１０％以内で正確であることを意味することを意図している。公称値はまた、諸実施形態では±２％以内にまで正確になり得る。いくつかの実施形態は、半導体製造用のプラズマエッチャに設置されたチャンバ構成要素及び他の物品を参照して、本明細書に記載されている。しかしながら、そのようなプラズマエッチャを使用して、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスも製造できることを理解すべきである。さらに、本明細書に記載の物品は、プラズマ又は他の腐食環境に曝される他の構造体であってもよい。本明細書で論じる物品は、半導体処理チャンバなどの処理チャンバ用のチャンバ構成要素であってもよい。
本明細書では、バルク焼結セラミック体から形成されるチャンバ構成要素に関連して諸実施形態を説明し、そのようなバルク焼結セラミック体の特性を提供する。しかしながら、いくつかの実施形態では、チャンバ構成要素は、Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２の１つ以上の相から成る記載のセラミック材料とは異なる金属及び／又はセラミックから構成されてもよく、５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２を有するＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２から成るセラミック材料から成るコーティングを有してもよいことに、留意すべきである。コーティングは、ゾル−ゲルコーティング技術、プラズマ溶射などの溶射コーティング技術、イオンアシスト堆積（ＩＡＤ）技術、物理気相成長（ＰＶＤ）技術、化学気相成長（ＣＶＤ）技術、及び／又は原子層堆積（ＡＬＤ）技術によって形成されてもよい。したがって、本明細書でＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２から成る個体セラミック物品として論じられているチャンバ構成要素は、代わりにＡｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ｙ２Ｏ３、又はＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２から成るセラミック材料のコーティングによって被覆されている他の材料であってもよい。コーティング特性は、ＩＡＤ、ＰＶＤ、ＣＶＤ及び／又はＡＬＤによって形成されたコーティング用の１つ以上の相のＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２から成るセラミック材料のバルク焼結セラミック特性と同様であり得る。
図１は、１つ以上のチャンバ構成要素を有する処理チャンバ１００（例えば、半導体処理チャンバ）の断面図であり、このチャンバ構成要素は、１つ以上の相のＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２から実質的に構成される耐プラズマ性セラミック材料を含み、本開示の諸実施形態によれば、セラミック材料は５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成される。さらに別の実施形態では、セラミック材料は５６〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４４ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成される。さらに別の実施形態では、セラミック材料は５７〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４３ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成される。さらに別の実施形態では、セラミック材料は５８〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４２ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成される。さらに別の実施形態では、セラミック材料は５９〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４１ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成される。さらに別の実施形態では、セラミック材料は６０〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４０ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成される。さらに別の実施形態では、セラミック材料は５５〜６４ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３６〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成される。さらに別の実施形態では、セラミック材料は５５〜６３ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３７〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成される。さらに別の実施形態では、セラミック材料は５５〜６２ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３８〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成される。さらに別の実施形態では、セラミック材料は５５〜６１ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３９〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成される。さらに別の実施形態では、セラミック材料は５５〜６０ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び４０〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成される。さらに別の実施形態では、セラミック材料は５６〜６４ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３６〜４４ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成される。さらに別の実施形態では、セラミック材料は５７−６３ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３７−４３ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成される。さらに別の実施形態では、セラミック材料は５８−６２ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３６−４２ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成される。さらに別の実施形態では、セラミック材料は５９−６１ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３９−４１ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成される。さらに別の実施形態では、セラミック材料は約６０ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び約４０ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成される。Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２のセラミック材料から成る焼結セラミック体は約０．１％の気孔率を有する場合がある。ここで、気孔率は気孔体積分率である。
処理チャンバ１００は、腐食性プラズマ環境が生じるプロセスに使用することができる。例えば、処理チャンバ１００は、プラズマエッチングリアクタ（プラズマエッチャとしても知られる）、プラズマクリーナなどのためのチャンバであってもよい。Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２から実質的に構成されるセラミック材料を含み得るか又はそれから形成され得るチャンバ構成要素の例には、蓋１３２、ノズル１５２、チャンバドア１５０、静電チャック（ＥＳＣ）１４８のパック１５３、リング（例えば、プロセスキットリング又はシングルリング）１３４、ガス分配プレート（図示せず）、ヒータ基板支持体（図示せず）などがある。これらのチャンバ構成要素の各々は、１つ以上の理由により、Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２から実質的に構成されるセラミック材料を使用することで恩恵を受ける。例えば、Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２のセラミック材料であって、５５〜６０ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び４０〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２、５６〜６４ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３６〜４４ｍｏｌ％のＺｒＯ２、５７〜６３ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３７〜４３ｍｏｌ％のＺｒＯ２、５８〜６２ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３６〜４２ｍｏｌ％のＺｒＯ２、５９〜６１ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３９〜４１ｍｏｌ％のＺｒＯ２、又は約６０ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び約４０ｍｏｌ％のＺｒＯ２を含むセラミック材料は、他のセラミック材料と比較して、硬さ、耐エロージョン性、耐絶縁破壊性、及び／又は引張強度に関する最適な又は最適に近い組み合わせを有し得る（ここでの他のセラミック材料には、６５ｍｏｌ％を超えるＹ２Ｏ３及び３５ｍｏｌ％未満のＺｒＯ２を含むＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２、並びに５５ｍｏｌ％未満のＹ２Ｏ３及び４５ｍｏｌ％を超えるＺｒＯ２を含むＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２が含まれる）。
以下の表１には、様々な濃度のＹ２Ｏ３とＺｒＯ２の混合物を含む様々なバルク焼結セラミック材料の特性が提供されている。この表では、サンプルＡは、１００ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３を含み、サンプルＢは、７３．２ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び２６．８ｍｏｌ％のＺｒＯ２を含み、サンプルＣは、６４．５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５．５ｍｏｌ％のＺｒＯ２を含み、サンプルＤは、６０．３ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３９．７ｍｏｌ％のＺｒＯ２を含み、サンプルＥは、５７．７ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び４２．３ｍｏｌ％のＺｒＯ２を含む。提示のように、いくつかの用途のための最適な特性が、６０．３ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３９．７ｍｏｌ％のＺｒＯ２を用いることで、達成されている。例えば、６０．３ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３９．７ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成されるセラミック材料は、最高の平均曲げ強度、最高のビッカース硬さ、及び最高の破壊靭性を、試験を行った組成物の中で示すと共に、高い弾性率、密度、約５００〜６００Ｖ／ミルの耐絶縁破壊性、及び耐プラズマエロージョン性も示す。同様の望ましい特性は、５９〜６１ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３９〜４１ｍｏｌ％のＺｒＯ２、５８〜６２ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３６〜４２ｍｏｌ％のＺｒＯ２、５７〜６３ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３７〜４３ｍｏｌ％のＺｒＯ２等を用いることでも達成されるが、６０．３ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３９．７ｍｏｌ％のＺｒＯ２から逸脱するほど、セラミック材料の特性の組合せはこの用途にとって望ましくない状態になる。熱衝撃抵抗係数（Ｒ’）は以下の式を用いて計算される。
式１
一実施形態では、処理チャンバ１００は、内部容積１０６を取り囲むチャンバ本体１０２と蓋１３２とを含む。蓋１３２は、蓋１３２のほぼ中央に貫通孔を備えて、この貫通孔にノズル１５２を収容してもよい。チャンバ本体１０２を、アルミニウム、ステンレス鋼、又は他の適切な材料から製造してもよい。チャンバ本体１０２は、一般に、側壁１０８と底部１１０とを備える。
外側ライナ１１６を側壁１０８に隣接して配置し、チャンバ本体１０２を保護してもよい。外側ライナ１１６は、Ａｌ２Ｏ３又はＹ２Ｏ３などの耐ハロゲン含有ガス性材料であってもよい。
排気口１２６がチャンバ本体１０２内に画定されてもよく、内部容積１０６をポンプシステム１２８に接続してもよい。ポンプシステム１２８は、１つ以上のポンプ及びスロットル弁を備えて使用し、処理チャンバ１００の内部容積１０６の圧力を抜いて調整してもよい。
蓋１３２は、チャンバ本体１０２の側壁１０８及び／又はチャンバ本体の上部に支持されてもよい。蓋１３２によって、処理チャンバ１００が封止されてもよい。いくつかの実施形態では、蓋１３２が解放されて、処理チャンバ１００の内部容積１０６へのアクセスを可能にしてもよい。ガスパネル１５８を処理チャンバ１００に接続して、ノズル１５２のガス送出孔を介して内部容積１０６に処理ガス及び／又はクリーニングガスを供給してもよい。処理チャンバ１００内で基板を処理するために使用することができる処理ガスの例には、とりわけＣ２Ｆ６、ＳＦ６、ＳｉＣｌ４、ＨＢｒ、ＮＦ３、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ３、Ｆ、Ｃｌ２、ＣＣｌ４、ＢＣｌ３、ＳｉＦ４などのハロゲン含有ガス、及びＯ２などの他のガス又はＮ２Ｏがある。キャリアガスの例には、Ｎ２、Ｈｅ、Ａｒ、及び処理ガスに対して不活性な他のガス（例えば、非反応性ガス）がある。
静電チャック１４８又はヒータ基板支持体（図示せず）などの基板支持体アセンブリが、蓋１３２及びノズル１５２の下の処理チャンバ１００の内部容積１０６に配置されている。静電チャック１４８は、処理中に基板１４４（例えば半導体ウェハ）を保持する。静電チャック１４８は、処理中に基板１４４をしっかりと固定することができ、熱伝導性（例えば、金属）ベース１５４（熱伝導性プレートとも呼ばれる）及び／又は１つ以上の更なる構成要素に接合された静電パック１５３を含むことができる。熱伝導性ベース１５４は、Ａｌから構成されてもよい。諸実施形態では、熱伝導性ベース１５４の外壁は、陽極酸化層１５６（例えば、Ａｌ２Ｏ３陽極酸化層）を含む。諸実施形態では、プロセスキットリングなどのリング１３４は、静電パック１５３の外周で静電チャック上に配置されてもよい。
チャンバ本体１０２には、チャンバ本体１０２の側壁に穴があってもよい。諸実施形態では、穴はチャンバドア１５０によって覆われてもよい。内部容積１０６は、処理中及び／又はクリーニング中にプラズマで満たされてもよい。穴は、プラズマを加速するためにチャンバ本体１０２内に発生させる高周波（ＲＦ）場に不均一性を引き起こす可能性がある。この不均一性により、穴においてアーク放電及びプラズマ強度の増加が引き起こされる可能性がある。チャンバドア１５０は、５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２を有するＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２から実質的に構成されるセラミック材料から構成されてもよく、このセラミック材料は、内部容積１０６内のプラズマに対する高い耐性を提供し、また高い耐絶縁破壊性を有する。高い耐絶縁破壊性によって、高周波場におけるあらゆる不均一性は排除又は低減され得て、アーク放電も排除及び／又は抑制され得る。５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２を有するＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２から実質的に構成されるセラミック材料は、高い曲げ強度を有しており、これにより、チャンバドア１５０の破損が軽減又は解消される。５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２を有するＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２から実質的に構成されるセラミック材料は、高い硬さを有しており、これにより、チャンバドア１５０の摩耗が軽減される。一実施形態では、チャンバドア１５０は、セラミック体に取り付けられた、金属構成要素を含む湾曲した跳ね上げドアであり、金属構成要素はヒンジ機構を備えている、及び／又はヒンジ機構に取り付けられている。一実施形態では、チャンバドアは約０．５〜１．５インチの厚さ、約３〜６インチ（例えば約４〜５インチ）の第１寸法（例えば長さ）、及び約８〜１６インチ（例えば約１０〜１４インチ）の第２寸法（例えば高さ）を有する。
図２は、静電チャック１４８の一実施形態の分解図を示す。静電チャック１４８は、熱伝導性ベース１５４に接合された静電パック１５３を含む。静電パック１５３は、その上に配置される基板１４４の形状及びサイズとほぼ一致し得る環状周縁部を有する円盤状の形状を有する。静電パック１５３は、１つ以上の埋め込み加熱素子及び／又は１つ以上の埋め込みチャッキング電極を備えてもよい。いくつかの実施形態では、加熱素子は、支持されている基板を最高約３５０℃の温度に加熱するように構成されてもよい。静電パック１５３はさらに、静電パック１５３の表面上にメサと、１つ以上のガス送出孔とを備えてもよい。それは、静電パックの表面と支持されている基板の裏側との間に熱伝導ガス（例えば、Ｈｅ）を供給することを目的としている。
一実施形態では、静電パック１６６は、Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２から実質的に構成されるセラミック材料で製造された焼結セラミック体とすることができる。いくつかの実施形態では、静電パック１６６は、０．０４〜０．２５インチの厚さ及び７．８５〜１２．９０インチの直径を有することができる。一実施形態では、静電パック１５３は、５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２を有するＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２から実質的に構成されるセラミック材料で形成された第１セラミック体を含み、ＡｌＮ又はＡｌ２Ｏ３から実質的に構成される第２セラミック体に接合されている。５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２（例えば、約６０ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び約４０ｍｏｌ％のＺｒＯ２）を有するＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２から実質的に構成されるセラミック材料を使用することで、耐絶縁破壊性、耐プラズマエロージョン性及び硬さの最適な又は最適に近い組み合わせが静電パック１５３に提供される。耐絶縁破壊性及び抵抗率は、クーロン力型静電チャック及びジョンセン・ラーベック（ＪＲ）力型静電チャックの両方にとって静電パック１５３の有用な特性となり得る。加えて、粒子汚染を最小にし、ＥＳＣ１４８の寿命を最長にするために、耐エロージョン性は高くなければならない。さらに、静電パック１５３は、使用中に多くの基板と物理的に接触するが、このことが静電パック１５３の摩耗を引き起こす。９．４ＧＰａという高い硬さによって、基板又はウェハの処理中の（例えば、支持されている基板と静電パック１５３との間の熱膨張係数の不一致のために生じる相対運動による）摩耗に耐える。約５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び約３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２を有するＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２から実質的に構成されるセラミック材料の高い硬さのおかげで、そのような摩耗は最小になる。
静電パック１５３の下に取り付けられた熱伝導性ベース１５４は、円盤状の本体を有し得る。いくつかの実施形態では、熱伝導性ベース１５４は、上に重なる静電パック１５３の熱特性と実質的に一致する熱特性を有する材料によって製造されてもよい。一実施形態では、熱伝導性ベース１５４は、アルミニウム、ステンレス鋼、又は他の適切な材料などの金属によって製造されてもよい。あるいは、熱伝導性ベース１５４は、良好な強度及び耐久性と共に良好な熱伝達特性を提供する、セラミックと金属材料との複合材料によって製造されてもよい。複合材料は、上に重なる静電パック１５３と実質的に一致する熱膨張係数を有して、いくつかの実施形態で熱膨張の不一致を軽減してもよい。
諸実施形態では、熱伝導性ベース１５４は、シリコーンボンドで静電パック１５３に接着されてもよい。いくつかの実施形態では、静電パック１５３は、ＡｌＮ又はＡｌ２Ｏ３の第１セラミック体から形成される。ＡｌＮをジョンソン・ラーベック力型静電チャックに使用し、Ａｌ２Ｏ３をクーロン力型静電チャックに使用してもよい。第１セラミック体は、その中に埋め込まれた１つ以上のチャッキング電極及び／又は１つ以上の加熱電極を備えてもよい。約５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び約３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２を有するＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２から形成された第２セラミック体（例えば、薄いウェハ）を、拡散接合によって第１セラミック体に接合してもよい。拡散接合は、約１２０〜１３０℃の温度及び最高約３００ポンド毎平方インチ（ＰＳＩ）の圧力を使用して実行されてもよい。
（ＡｌＮ又はＡｌ２Ｏ３の）第１セラミック体と（約５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び約３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２を有するＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２から形成された）第２セラミック体の間の拡散接合では、第１セラミック体と第２セラミック体との間に界面層が形成されるであろう。この界面層は、Ｙ、Ｚｒ、Ａｌ及びＯから構成されてもよい。
図３Ａ及び図３Ｂには、諸実施形態によるヒータアセンブリ３０５が示されている。いくつかの実施形態では、ヒータアセンブリ３０５は、ＥＳＣ１４８に対する代替の基板支持体アセンブリとして使用されてもよい。ヒータアセンブリ３０５は、１つ以上の埋め込まれた加熱素子（図示せず）を有する平坦なセラミックヒータプレート３１０を備える。いくつかの実施形態では、セラミックヒータプレート３１０は、０．３〜０．９インチの厚さ及び７．９〜１４．８インチの直径を有してもよい。諸実施形態では、セラミックヒータプレート３１０は、セラミックヒータプレート３１０の上面に１つ以上のメサを含んでもよい。セラミックヒータプレート３１０は、処理中に基板を支持することができ、基板を最高約６５０℃の温度まで加熱するように構成されてもよい。
セラミックヒータプレート３１０は、漏斗形状体３２０に接合されてもよく、この漏斗形状体３２０では、漏斗形状体３２０の底部よりも漏斗形状体３２０の上部において内径及び外径は大きくなっている。諸実施形態では、セラミックヒータプレート３１０と漏斗形状体３２０との間の接合は、１０００℃を超える温度（例えば、最高１８００℃）及び最高約８００ＰＳＩ（例えば、３００〜８００ＰＳＩ）の圧力での拡散接合で行われてもよい。諸実施形態では、漏斗形状体３２０はＡｌＮから構成されてもよく、中空として、セラミックヒータプレート３１０と、セラミックヒータプレート３１０を収容するチャンバの他の構成要素との間の熱伝達を最小限に抑えてもよい。ＡｌＮ製漏斗形状体３２０に、１つ以上のドーパントを加えて、熱伝導率を調整してもよい。そのようなドーパントの例には、サマリウム、イットリウム及びマグネシウムがある。
セラミックヒータプレート３１０と漏斗形状体３２０との間の拡散接合のために、セラミックヒータプレート３１０と漏斗形状体との間に界面層が形成されてもよい。この界面層は、Ｙ、Ｚｒ、Ａｌ及びＯから構成されてもよい。
いくつかの実施形態では、セラミックヒータプレート３１０は更なるセラミックヒータプレート３１５に連結されている。更なるセラミックヒータプレート３１５は、ＡｌＮから構成されてもよい。いくつかの実施形態では、セラミックヒータプレート３１０は加熱素子を備えず、代わりに更なるセラミックヒータプレート３１５が加熱素子を備える。セラミックヒータプレート３１０は、例えば拡散接合又はボルトによって更なるセラミックヒータプレート３１５に連結されてもよい。
諸実施形態では、この拡散接合は、１０００℃を超える温度（例えば、最高１８００℃）及び最高約８００ＰＳＩ（例えば、３００〜８００ＰＳＩ）の圧力での拡散接合で行われてもよい。更なるセラミックヒータプレート３１５は、漏斗形状体３２０に接合されてもよく、この漏斗形状体３２０では、漏斗形状体３２０の底部よりも漏斗形状体３２０の上部において内径及び外径は大きくなっている。諸実施形態では、更なるセラミックヒータプレート３１５と漏斗形状体３２０との間の接合は、１０００℃を超える温度（例えば、最高１８００℃）及び最高約８００ＰＳＩ（例えば、３００〜８００ＰＳＩ）の圧力での拡散接合で行われてもよい。セラミックヒータプレート３１０と更なるセラミックヒータプレート３１５との間の拡散接合のために、セラミックヒータプレート３１０と更なるセラミックヒータプレート３１５との間に界面層が形成されてもよい。界面層は、Ｙ、Ｚｒ、Ａｌ及びＯから構成されてもよい。
セラミックヒータ３１０は、（例えば、最高約６５０℃までの）高温でフッ素系のプラズマに曝される場合がある。フッ素がセラミックヒータ３１０の表面上に形成され、セラミックヒータ３１０内のＡｌのような、いかなる微量金属とも反応（例えば、ＡｌＦ３を形成）することがある。ＡｌＦ３は蒸気圧が低いため、約６５０℃までの温度で気化又は昇華する可能性がある。その場合、ＡｌＦ３はチャンバ内の他のチャンバ構成要素上で凝縮し、処理済み基板の粒子汚染を招く可能性がある。したがって、諸実施形態では、非常に純度が高く、Ａｌや微量金属を欠くＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２のセラミック材料が使用されて、チャンバ構成要素へのフッ化物の蓄積を防ぐ。セラミックヒータ３１０は（静電チャック１４８と同様に）基板を支持するので、５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２を有するＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２という、セラミック材料のための組成は最適であるか、最適に近く、それは、最高の硬さ、最高の曲げ強度、最高の破壊靭性、及び高い耐プラズマエロージョン性が提供されるからである。
図４Ａ及び図４Ｂは、諸実施形態によるプロセスキットリング４０５の上面図及び底面図をそれぞれ示す。プロセスキットリング４０５は、諸実施形態でのリング１３４に相当し得る。諸実施形態では、プロセスキットリング４０５は、約０．５〜１．５インチの厚さと、約１１〜１５インチ（例えば、約１１．８〜１４インチ）の内径（ＩＤ）寸法と、約１２〜１６インチの外径（ＯＤ）寸法を有し得る。諸実施形態では、プロセスキットリング４０５の上部の外縁は丸みを帯びていてもよい。諸実施形態では、リングの幅（ＩＤとＯＤとの間の差）は、約１〜２．５インチであってもよい。プロセスキットリング４０５は、支持されている基板と接触することがあり、したがって、そのような接触によって摩耗する可能性がある。さらに、プロセスキットリング４０５は、比較的大きな直径を有し、比較的薄く、比較的狭い幅を有する。これらの要因により、取扱中及び／又は使用中にプロセスキットリング４０５が破損する可能性がある。さらに、プロセスキットリング４０５は、処理中にプラズマに曝されることがある。したがって、プロセスキットリング４０５は、耐プラズマ性、硬さ、曲げ強度及び破壊靭性の組み合わせでの、５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２を有するＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２のセラミック材料が示す利点から恩恵を受ける（このセラミック材料は、例えば、約６０ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び約４０ｍｏｌ％のＺｒＯ２を含むＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２のセラミック材料である）。
図５Ａ及び図５Ｂは、諸実施形態による、処理チャンバ用の蓋５０５の上面図及び底面図をそれぞれ示す。蓋５０５は、諸実施形態での蓋１３２に相当し得る。諸実施形態において、蓋５０５は、約１〜２インチの厚さと、約１９〜２３インチの直径を有し得る。蓋５０５は、異なる熱膨張係数を有し得る他のチャンバ構成要素と接触し、そのような接触によって摩耗する場合がある。さらに、蓋５０５は比較的大きな直径を有し、比較的薄くできている。これらの要因により、取扱中及び／又は使用中に蓋５０５が破損する可能性がある。さらに、蓋５０５は処理中にプラズマに曝されることがある。したがって、蓋５０５は、耐プラズマ性、硬さ、曲げ強度及び破壊靭性の組み合わせでの、５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２を有するＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２のセラミック材料が示す利点から恩恵を受ける（このセラミック材料は、例えば、約６０ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び約４０ｍｏｌ％のＺｒＯ２を含むＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２のセラミック材料である）。
図６Ａ及び図６Ｂは、諸実施形態による、処理チャンバ用のノズル６０５の上面図及び底面図をそれぞれ示す。ノズル６０５は、諸実施形態でのノズル１５２に相当し得る。ノズル６０５は複数のガス送出孔を備えてもよい。ノズル６０５は、蓋５０５の中心又はその付近の穴に嵌合してもよい。
いくつかの実施形態では、チャンバは、蓋及びノズルではなく、ガス送出プレート（ＧＤＰ）を備え得る。図７Ａ及び図７Ｂは、諸実施形態による、処理チャンバ用のＧＤＰ７０５の上面図及び底面図をそれぞれ示す。ＧＤＰ７０５は、多数（例えば、数千）のガス送出孔を備え得る。諸実施形態では、ＧＤＰ７０５は、約１ｍｍ（例えば、０．０４）から約１インチの厚さと、約１８〜２２インチの直径を有し得る。一実施形態では、ＧＤＰ７０５は約１〜６ｍｍの厚さを有する。ＧＤＰ７０５は、耐荷重性構成要素であってもよく、比較的大きい直径を有し、比較的薄くてもよい。これらの要因により、取扱中及び／又は使用中にＧＤＰ７０５が破損する場合がある。さらに、ＧＤＰ７０５は処理中にプラズマに曝されることがある。したがって、ＧＤＰ７０５は、耐プラズマ性、硬さ、曲げ強度及び破壊靭性の組み合わせでの、５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２を有するＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２のセラミック材料が示す利点から恩恵を受ける（このセラミック材料は、例えば、約６０ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び約４０ｍｏｌ％のＺｒＯ２を含むＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２のセラミック材料である）。５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２を有するＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２のセラミック材料（このセラミック材料は、例えば、約６０ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び約４０ｍｏｌ％のＺｒＯ２を含むＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２のセラミック材料である）の有益な耐絶縁破壊性によって、ＧＤＰ７０５に使用された時には、アーク放電も低減され得る。いくつかの実施形態では、ＧＤＰ７０５は、更なる機械的強度のためにバッキングプレート（例えば、Ａｌ製バッキングプレートなどの金属バッキングプレート）に結合される。ＧＤＰ７０５は、バッキングプレートに機械的に固定されてもよく、又はバッキングプレートに（例えば、拡散接合によって）接合されてもよい。
図８は、本開示の一実施形態による、固体焼結セラミック物品を製造するための方法８００を示すフローチャートである。ブロック８５５では、セラミック物品を形成するために使用されることになるＹ２Ｏ３及びＺｒＯ２のセラミック粉末が選択される。選択されたセラミック粉末の量もまた選択される。諸実施形態では、Ｙ２Ｏ３のセラミック粉末は少なくとも９９．９９％の純度を有し、ＺｒＯ２のセラミック粉末は少なくとも９９．８％の純度を有してもよい。
ブロック８５８で、選択された粉末に対して精製プロセスを実行してもよい。
ブロック８６０で、選択されたセラミック粉末が混合される。一実施形態では、選択されたセラミック粉末を水、バインダ及び解膠剤と混合してスラリーを形成する。一実施形態では、セラミック粉末は、ボールミル粉砕などの粉砕プロセスを使用して混合される。混合では、セラミック粒子を、目標粒径及び目標粒径分布を有する凝集物へと凝集させてもよい。特に、諸実施形態では、セラミック粉末の混合物は更なる焼結助剤をいっさい含まない。一実施形態では、セラミック粉末は、噴霧乾燥によって粒状粉末と組み合わされる。噴霧乾燥プロセスでは、凝集物中の液体又は溶媒が揮発し得る。
ブロック８６５では、グリーン体（未焼結セラミック物品）が混合粉末から（例えば、選択されたセラミック粉末の混合物から形成されたスラリーから）形成される。グリーン体は、スリップキャスティング、テープキャスティング、冷間等方圧加圧法、一方向性機械プレス成形、射出成形、及び押出し成形を含む技術を用いて形成することができるが、これらの技術に限定されない。例えば、一実施形態では、スラリーを噴霧乾燥し、型に入れ、プレスして、グリーン体を形成することができる。一実施形態では、グリーン体は冷間等方圧加圧法によって形成される。グリーン体は、製造するチャンバ構成要素のおおよその形状を有してもよい。
一実施形態では、ブロック８６６において、グリーン体に対してグリーン加工を施してもよい。グリーン加工には、例えばグリーン体への穿孔が含まれてもよい。
ブロック８６８では、グリーン体に第１熱処理が行われて、グリーン体中の有機バインダを熱して除く。一実施形態では、第１熱処理は、グリーン体を約１〜２週間の期間にわたって約９５０℃の高温に曝すことによって行われる。
ブロック８７０では、グリーン体に対して第２熱処理が行われ、グリーン体を焼結して、５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成される（例えば、約６０ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び約４０ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成される）焼結セラミック体を製造する。グリーン体を焼結することには、グリーン体を、Ｙ２Ｏ３及びＺｒＯ２の融点より低い高温にまで加熱することが含まれてもよい。諸実施形態では、第２熱処理プロセスは、約１７５０〜１９００℃の温度で約３〜３０時間にわたって実行されてもよい。諸実施形態では、焼結は、空気、酸素及び／又は水素の存在下で（例えば、グリーン体を加熱している炉にこれらのガスのいずれかを流すことによって）実行されてもよい。焼結プロセスでは、グリーン体が緻密化されて、約０．１の気孔率を有する固体焼結セラミック物品が製造され、この固体焼結セラミック物品は、少なくとも１つのＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２相（例えば、Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体）を含む。諸実施形態では、焼結プロセスは、常圧焼結プロセスであってもよい。
様々な実施形態では、固体焼結セラミック物品は、プラズマエッチングリアクタ又は他のチャンバの別のチャンバ構成要素に使用されてもよい。製造される特定のチャンバ構成要素に応じて、グリーン体は異なる形状を有してもよい。例えば、最終的なチャンバ構成要素がプロセスキットリングになる場合、グリーン体はリング形状であってもよい。チャンバ構成要素が静電チャックのための静電パックになる場合、グリーン体は円盤形状であってもよい。グリーン体はまた、製造されるチャンバ構成要素に応じて他の形状を有してもよい。
焼結プロセスによって、通常は、制御できない量だけセラミック物品のサイズが変化する。少なくともいくらかはこのサイズの変化に起因して、セラミック物品は通常、焼結プロセスが完了した後にブロック８７５で機械加工が施される。機械加工には、セラミック物品の表面研削及び／又は研磨、セラミック物品への穿孔、セラミック物品への切削及び／又は成形、セラミック物品の研削、セラミック物品の研摩（例えば、化学的機械的平坦化（ＣＭＰ）、火炎研磨、又は他の研磨技術を用いた研磨）、セラミック物品の粗面化（例えば、ビードブラスト処理による粗面化）、セラミック物品上へのメサの形成などが含まれてもよい。
焼結後、焼結セラミック体に色の不均一性が生じることがある。色の不均一性は、焼結セラミック体から形成されたチャンバ構成要素が顧客から返却される原因となる欠陥になり得る。したがって、一実施形態では、ブロック８８０で、焼結セラミック体に第３熱処理を施して、焼結セラミック体の色を均質化する。諸実施形態では、焼結セラミック体は、第３熱処理後に均一な白色を有する。第３熱処理は、約１０００〜１４００℃の温度で２〜１２時間にわたって実施してもよい。
一実施形態では、ブロック８６６及び／又は８７５の機械加工プロセスは、荒加工プロセスであり、これにより、焼結セラミック体はおおよその目標形状及び特徴を有することになる。一実施形態では、ブロック８８５で、更なる機械加工プロセスによって固体焼結セラミック体に再度、機械加工を施す。更なる機械加工プロセスは、微細加工プロセスであってもよく、これにより、焼結セラミック体は目標の形状、粗さ及び／又は特徴を有する。セラミック物品は、特定の用途に適した形状へ機械加工され得る。機械加工の前に、セラミック物品は、特定の目的に適したおおよその形状及びサイズを有してもよい（特定の目的とは、例えば、プラズマエッチャの蓋として使用することである）。しかしながら、機械加工は、チャンバ構成要素のサイズ、形状、寸法、穴のサイズなどを正確に調整するために実行されてもよい。
ブロック８６６、８７５及び／又は８８５の機械加工プロセスにより、微量金属不純物が焼結セラミック物品に持ち込まれる場合がある。さらに、焼結セラミック物品は、最初のセラミック粉末及び／又は他の製造工程から持ち込まれた非常に少量の微量金属不純物を含み得る。フッ素系のプラズマに曝されることになるチャンバ構成要素の場合、ごく少量の金属不純物でさえも、処理された基板に有害であり得る。したがって、ブロック８９０において、最終の精製プロセスが焼結セラミック体に対して行われてもよい。精製後には、金属汚染物質は除去され、セラミック体中に１００ｐｐｍ以上の値の金属汚染物質が存在しないようにしてもよい。したがって、精製プロセス後のセラミック体の全体の純度は９９．９％になり得る。一実施形態では、最終精製プロセスには湿式クリーニングプロセス及び／又は乾式クリーニングプロセスが含まれる。諸実施形態では、最終精製プロセスでは、焼結セラミック体の表面から微量金属汚染物質を除去することができる。他の実施形態では、最終精製プロセスでは、セラミック体の内部からも、セラミック体の表面と同様に微量金属汚染物質を除去することができる。
以下の表２では、方法８００に従って製造されたセラミック体の金属不純物が示されている。金属不純物は、ＧＤＭＳ分析によって測定され、重量百万分率（ｗｔｐｐｍ）で表示される。


製造される特定のチャンバ構成要素に応じて、更なる加工作業が追加で行われてもよい。一実施形態では、更なる加工作業は、固体焼結セラミック体を金属体又は他の本体に接合する工程を含む（ブロック８９５）。場合によっては、ここで固体焼結セラミック体に機械加工と金属体への接合の両方が施される。機械加工が最初に行われ、続いて接合が行われてもよい。他の例では、固体焼結セラミック物品を最初に金属体に接合し、次いで機械加工を施してもよい。他の実施形態では、いくつかの機械加工が接合の前後両方で施される。さらに、いくつかの実施形態では、固体焼結セラミック物品は他のセラミック物品に接合されてもよい。
第１例では、セラミック物品はシャワーヘッド又はＧＤＰに使用される。そのような実施形態では、セラミック物品に多くの穴を開けてもよく、セラミック物品をアルミニウム製ガス分配プレートに接合してもよい。第２例では、セラミック物品は静電チャックに使用される。そのような実施形態では、ヘリウムピンホールをセラミック物品に（例えば、レーザー穴開け加工によって）穿孔し、セラミック物品を、シリコーン接着剤又は拡散接合によってアルミニウム製ベースプレートに接合してもよい。他の例では、セラミック物品はセラミック製蓋である。セラミック製蓋は表面積が大きいので、新しい焼結セラミック材料から形成されたセラミック製蓋は、高い構造強度を有して、処理中（例えば、プラズマエッチングリアクタの処理チャンバが真空に引かれたとき）の割れ又は座屈を防ぐことができる。他の諸例では、ノズル、プロセスキットリング、又は他のチャンバ構成要素が形成される。
上記の説明は、特定のシステム、構成要素、方法等の例などを数多く、具体的かつ詳細に説明しており、それは、本開示のいくつかの実施形態を良く理解してもらうことを目的としている。しかしながら、本開示の少なくともいくつかの実施形態は、こうした具体的かつ詳細な説明がなくても実施され得ることが当業者には明らかであろう。他の諸例では、本開示を不必要に不明瞭にすることを避けるために、周知の構成要素又は方法は詳細に説明されないか、又は単純なブロック図形式で提示される。したがって、具体的かつ詳細な説明は単なる例示である。特定の実施態様はこれらの例示的な説明とは異なる場合があるが、なお本開示の範囲内にあると考えられる。
本明細書全体を通して「ある実施形態」又は「一実施形態」と言及した場合、その実施形態に関連して説明した特定の構成、構造、又は特性は少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通じて様々な箇所に「ある実施形態では」又は「一実施形態では」という表現が出現しても、必ずしもすべてが同じ実施形態を指すものではない。さらに、用語「又は」は、排他的な「又は」ではなく、包括的な「又は」を意味することを意図している。
本明細書における方法の動作は特定の順序で示され説明されているが、各方法の動作の順序を変更して、ある動作が逆の順序で実行されるか、又は、ある動作が他の動作と少なくとも部分的に並行して実行されてもよい。別の実施形態では、異なる動作の指示又は副動作は、断続的に及び／又は交互に行われてもよい。
上記の説明は例示的であり、限定的ではないことを意図していると理解すべきである。上記の説明を読み理解することにより、他の多くの実施形態が当業者にとって明らかとなる。したがって、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲が権利を有する均等物の全範囲と共に決定されるべきである。

Claims (15)

  1. １つ以上の相のＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２から実質的に構成される焼結セラミック材料から成るセラミック体を含み、焼結セラミック材料は、５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成されている、処理チャンバ用のチャンバ構成要素。
  2. チャンバ構成要素は、
    セラミック体から成るノズルであって、複数のガス送出貫通孔を備えるノズル、
    処理チャンバへの湾曲したドアであって、セラミック体の厚さは約０．５〜１．５インチ、長さは約３〜６インチ、高さは約１０〜１４インチである湾曲したドア、
    セラミック体から成る蓋であって、セラミック体の厚さは約１〜２インチ、直径は約１９〜２３インチである蓋、
    約１インチの厚さ及び約２０〜２２インチの直径を有する耐荷重性ガス送出プレート、
    又は約１〜２．５インチの厚さ、約１１〜１５インチの内径、及び約１２〜１６インチの外径を有するリング、のうちのいずれか１つを備える、請求項１に記載のチャンバ構成要素。
  3. チャンバ構成要素は静電チャックであり、
    セラミック体は静電チャック用のパックであり、
    チャンバ構成要素は、セラミック体の下面に接合された熱伝導性ベースをさらに備え、
    熱伝導性ベースはＡｌから実質的に構成され、
    熱伝導性ベースの側壁は、Ａｌ２Ｏ３の陽極酸化層を備える、請求項１に記載のチャンバ構成要素。
  4. チャンバ構成要素は、ウェハを支持し加熱するように構成されたヒータであり、セラミック体は平坦なセラミックヒータプレートであり、
    チャンバ構成要素は、平坦なセラミックヒータプレートに接合された漏斗形状の軸をさらに備える、請求項１に記載のチャンバ構成要素。
  5. セラミック材料が、約９．１〜９．４のビッカース硬さを有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のチャンバ構成要素。
  6. セラミック材料が、約９．４〜９．６の熱膨張係数を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のチャンバ構成要素。
  7. セラミック材料が、約５００〜６００Ｖ／ミルの耐絶縁破壊性を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のチャンバ構成要素。
  8. セラミック材料が、約１３９．４〜１５０ＭＰａの平均曲げ強度を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のチャンバ構成要素。
  9. 焼結セラミック材料が、９９．９％を超える純度を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載のチャンバ構成要素。
  10. 焼結セラミック材料が５７〜６３ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３７〜４３ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載のチャンバ構成要素。
  11. 焼結セラミック材料が５８〜６２ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３８〜４２ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載のチャンバ構成要素。
  12. 処理チャンバ用のチャンバ構成要素を製造する方法であって、
    Ｙ２Ｏ３粉末とＺｒＯ２粉末を混合して、５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成されるＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２粉末を形成する工程と、
    Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２粉末を使用して冷間等方圧加圧を実行し、チャンバ構成要素のおおよその形状を有するグリーン体を形成する工程と、
    グリーン体に第１熱処理を施して、グリーン体の有機バインダを熱して除く工程と、
    続いて、約１７５０〜１９００℃の温度でグリーン体に第２熱処理を施して、グリーン体を焼結し、１つ以上の相のＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２から実質的に構成される焼結セラミック体を製造する工程であって、焼結セラミック体は、５５〜６５ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３５〜４５ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成されている工程と、
    焼結セラミック体に機械加工を行う工程と、
    焼結セラミック体に対して精製プロセスを実行して、焼結セラミック体から微量金属を除去する工程とを含む方法。
  13. Ｙ２Ｏ３粉末は少なくとも９９．９９％の純度を有し、ＺｒＯ２粉末は少なくとも９９．８％の純度を有する、請求項１２に記載の方法。
  14. 焼結セラミック体の機械加工を行った後に、焼結セラミック体に第３熱処理を施す工程であって、第３熱処理は、約１０００〜１４００℃の温度で行われ、焼結セラミック体の色を均質化する工程と、
    第３熱処理を行った後であって精製プロセスを行う前に、焼結セラミック体に更なる機械加工プロセスを行う工程とをさらに含む、請求項１２又は１３に記載の方法。
  15. 焼結セラミック体が５９〜６１ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３及び３９〜４１ｍｏｌ％のＺｒＯ２から実質的に構成されている、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の方法。
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