JP2022520191A - チャンバ部品を製造するための方法 - Google Patents

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Abstract

本開示の一例は、所望の膜特性を有するイットリウム含有材料を含むコーティングを有するチャンバ部品を製造する方法を提供する。一例では、コーティング材料を製造する方法は、アルミニウム含有材料を含む基礎構造を提供することを含む。この方法は、基礎構造上にイットリウム含有材料を含むコーティング層を形成することをさらに含む。この方法は、コーティング層を熱処理して処理されたコーティング層を形成することも含む。【選択図】図３

Description

［０００１］本開示の例は概して、プラズマ処理のための方法及び装置、より具体的には、強化された膜特性を有する構成部品を用いたプラズマ処理のための方法及び装置に関する。
［０００２］マイクロエレクトロニクス又は集積回路デバイスの製造は、典型的には、半導体、誘電体及び導電性基板上で実施される数百の個別の工程を必要とする複雑な処理シーケンスを含む。これらの処理工程の例には、酸化、拡散、イオン注入、薄膜堆積、洗浄、エッチング、及びリソグラフィが含まれる。プラズマ処理は、薄膜堆積プロセス後のエッチング処理及び処理チャンバ洗浄プロセスに使用されることが多い。化学気相堆積では、適切な処理ガスに電圧を印加することにより反応種が生成され、続く化学反応は、基板上に薄膜の形成をもたらす。プラズマエッチングでは、以前に堆積された膜はプラズマ中で反応種に曝露され、多くの場合、前のリソグラフィ工程で形成されたパターン化されたマスク層を通して曝露される。反応種と堆積された膜との間の反応は、堆積された膜の除去又はエッチングをもたらす。
［０００３］チャンバ部品又は処理キットが長期間プラズマ環境に曝露されるとき、プラズマ種との反応によってチャンバ表面の劣化が生じ得る。例えば、既存の処理キット又はチャンバ構成部品は、酸化アルミニウム、アルミニウム合金、酸窒化アルミニウム又は窒化アルミニウムなどのアルミニウム含有材料でできていることが多い。ハロゲン含有ガス、例えば、フッ素含有又は塩素含有ガスは、回路製造中にさまざまな材料層をエッチングするのに使用される。アルミニウム含有材料はフッ素種による攻撃を受けやすく、その結果、構成部品の表面にＡｌｘＦｙＯｚが形成されると考えられる。このようなエッチング副生成物は、処理中に粒子として剥がれ、処理中に基板上に汚染及び欠陥をもたらす場合がある。さらに、一部のアルミニウム含有部品は、おそらく機械加工中に発生する機械的応力と、温度サイクル及びプラズマへの周期的な曝露との結果として、破損しやすいようである。化学気相堆積プロセスでは、金属ハロゲン含有化合物は堆積の前駆体として使用されることが多い。これらの化学物質は分解してハロゲンガス種又は分子を生成し、チャンバ表面、特に望ましくないＡｌｘＦｙＯｚ副生成物を形成するアルミニウム部品を強く腐食することが多い。チャンバ表面の清潔さは、堆積のパフォーマンスに影響を及ぼす可能性がある重要な要因の一つである。チャンバ表面の清潔さは、チャンバ表面の粗さにも依拠する。チャンバ構成部品の表面が粗いほど、堆積プロセス中に、より多くの粒子を生成する可能性が高いと考えられている。
［０００４］よって、プラズマ用途のための信頼できる表面材料を有するチャンバ部品、及びそのような部品を製造するための改善されたプロセスが必要である。
［０００５］本開示の一例は、所望の膜特性を有するイットリウム含有材料を含むコーティングを有するチャンバ部品を製造する方法を提供する。一例では、コーティング材料を製造する方法は、アルミニウム含有材料を含む基礎構造を提供することを含む。この方法は、基礎構造上にイットリウム含有材料を含むコーティング層を形成することをさらに含む。この方法は、コーティング層を熱処理して処理されたコーティング層を形成することも含む。
［０００６］別の例では、コーティング材料を製造する方法は、アルミニウム含有材料を含む基礎構造を提供することを含む。コーティング層が形成される。コーティング層は、基礎構造上にイットリウム含有材料を含む。この方法は、コーティング層をレーザ処理して処理されたコーティング層を形成することをさらに含む。
［０００７］さらに別の例では、チャンバ部品は、レーザ処理されたコーティング層を含む。レーザ処理されたコーティング層は、チャンバ部品上にイットリウム含有材料を含む。レーザ処理されたコーティング層は、４．０ｇ／ｃｍ３超の膜密度を有する。
［０００８］本開示の上述の特徴を詳細に理解し得るように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明が、例を参照することによって得られ、一部の例は、添付の図面に例示されている。しかしながら、本開示は、他の同等に効果的な例も許容し得るため、添付の図面は、本開示の典型的な例のみを示しており、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。
［０００９］チャンバ部品上にコーティングを形成するのに利用され得る処理ツールである。 ［００１０］図１の処理ツールでできた少なくとも一つのチャンバ部品を有するプラズマ反応器の概略図である。 ［００１１］図１のツールを利用してチャンバ部品上にコーティングを製造するための方法である。 ［００１２］チャンバ部品上に形成されたコーティングの断面概略図である。 ［００１３］図３の方法によって製造された図２のプラズマエッチング反応器において使用されるチャンバ部品の底面図を示す。
［００１４］理解を容易にするために、可能な場合には、図に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照番号を使用した。一例の要素及び特徴は、さらなる記述がなくても、他の例に有益に組み込まれ得ると考えられる。
［００１５］しかしながら、本開示は、他の同等に効果的な例も許容し得るため、添付の図面は、本開示の例示的な例のみを示しており、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。
［００１６］本開示は、強化された化学又はプラズマ耐性などの改善された特徴を有するコーティングを備えたプラズマ処理チャンバ部品を製造するための方法及び装置を提供する。一例では、コーティング材料は、強化された膜特性を有するイットリウム含有材料を含み得る。コーティング材料の少なくとも一部が部品上に形成された後、部品上に配置されたコーティング層が高温処理プロセスに供されるときに、そのような強化された特徴が得られる。一例では、コーティングは、高温処理プロセス、例えばレーザ処理プロセス、又は他のエネルギー処理プロセスが後に続く部品上に形成され得る。
［００１７］図１は、プラズマ処理チャンバで利用される部品などの、基板表面上に形成されたコーティング材料を処理するのに利用され得る処理ツール１００を示す。処理ツール１００は、基板上に形成されたコーティング材料にレーザエネルギーを向けるレーザエネルギー装置であり得る。あるいは、処理ツール１００は、熱エネルギー、ビームエネルギー、光エネルギー、又は他の適切なエネルギーを提供して、基板上に配置されたコーティング材料の結合構造又は膜特性を変更し得る任意の適切なエネルギー提供装置であり得る。
［００１８］処理ツール１００は、レーザモジュール１５２、基板１０６などの基板を支持するよう構成されたステージ１１２、ステージ１１２の移動を制御するよう構成された平行移動機構１２４を有する筐体１５０を有する。アクチュエータシステム１０８もステージ１１２に連結して、ステージ１１２の制御及び移動を支援する。ここでの基板１０６は、後にプラズマ反応器中のチャンバ部品として利用される部品であることに留意されたい。
［００１９］レーザモジュール１５２は、レーザ放射源１０１、少なくとも一つのレンズ１０２、及びステージ１１２上に配置された光集束モジュール１０４を含む。一例では、レーザ放射源１０１は、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＶＯ４、結晶ディスク、ダイオードポンプファイバー、並びに約１８７ｎｍと約１０，０００ｎｍの間、例えば約２４８ｎｍと２，１００ｎｍの間の波長でパルス化された又は連続する放射波を提供及び放出できる他の光源からできた光源であり得る。別の例では、レーザ放射源１０１は、複数のレーザダイオードを含み、各レーザダイオードは、同じ波長で均一かつ空間的にコヒーレントな光を生じさせ得る。さらに別の例では、累積するレーザダイオードの電力は、約２ワットから２００ワットの範囲である。
［００２０］集束光モジュール１０４は、少なくとも一つのレンズ１０２を使用してレーザ放射源１０１によって放出された放射を、基板１０６上に配置されたコーティング材料（図示せず）に向けられた放射１１０のライン、スポット、又は他の適切なビーム構成に変換する。放射１１０は、コーティング材料の表面に選択的に適用され、コーティング材料の個別の所定の領域にレーザエネルギーの線量を提供する。一例では、放射１１０は、コーティング材料に存在する膜特性の所望の変化、例えば局所的応力又は膜密度が得られるまで、コーティング材料の表面に必要な回数選択的に適用され得る。別の構造では、レーザは、デジタルマイクロミラーデバイスで反射され、これは、その後、レーザパターンを基板に投影し（基板全体を処理するために拡大されるか、又は基板全体でスキャンされる小さなフィールドで）、必要に応じて処理線量マップが作成され得る。
［００２１］レンズ１０２は、放射を一本のライン又はスポットに集束し得る、任意の適切なレンズ又は一連のレンズであり得る。一例では、レンズ１０２は、円筒状レンズである。代替的に、レンズ１０２は、１つ又は複数の凹レンズ、凸レンズ、平面鏡、凹面鏡、凸面鏡、屈折レンズ、回折レンズ、フレネルレンズ、屈折率分布レンズなどであってもよい。
［００２２］検出器１１６は、ステージ１１２の上方でレーザモジュール１５２内に配置されている。一例では、検出器１１６は、光学検出器は、ステージ１１２上に位置付けされたコーティング材料及び／又は基板１０６の膜特性を検査及び検出するために、異なる波長を有する光源１２０を提供し得る光検出器であり得る。光源１２０は、基板１０６又は基板上に配置されたコーティング材料から反射されて、それは、時間内フィードバック制御のために、反射光ビーム１２２を形成して検出器１１６に戻す。一例では、検出器１１６及び光源１２０は、基板１０６上のコーティング材料に形成された個々のデバイスのダイパターン又は特徴を観察するために使用され得る光学顕微鏡（ＯＭ）の一部を形成し得る。別の例では、検出器１１６は、レーザエネルギープロセスを実施する前に、材料層及び／又は基板１０６上の局所的な厚さ、応力、屈折率（ｎ＆ｋ）、表面粗さ、膜密度又は抵抗率を検出することができる計測ツール又はセンサであり得る。さらに別の例では、検出器１１６は、画像の色のコントラスト、画像の明るさのコントラスト、画像の比較などに基づいて、コーティング材料及び／又は基板１０６を分析するために、コーティング材料及び／又は基板１０６の画像を取り込むことができるカメラを含み得る。別の例では、検出器１１６は、基板又は基板上に堆積された膜層の、応力、表面粗さ、膜密度などの、異なる膜特性又は特徴を検出し得る任意の適切な検出器であり得る。
［００２３］検出器１１６は、コーティング材料の線形領域全体で基板表面を直線的にスキャンし得る。検出器１１６は、基板１０６の座標、整列、又は配向を同定するのを支援し得る。基板１０６がＸ方向１７０に進むと、検出器１１６は基板１０６をスキャンし得る。同様に、平行移動機構１２４がステージ１１２に移動するように基板１０６がＹ方向１８０に移動すると、検出器１１６は基板１０６をスキャンし得る。検出器１１６は、検出器１１６又は他の検出器又は計算システムからレーザモジュール１５２への移動及びデータ転送を制御するために、コントローラ１９０に連結され得る。
［００２４］コントローラ１９０は、検出器１１６及び／又はレーザモジュール１５２を制御して光検出プロセス及び／又はレーザエネルギー処理プロセスを実施するよう構成されている高速コンピュータであり得る。一例では、光検出プロセスは、レーザエネルギー処理プロセスより前に検出器１１６によって実施されるため、レーザエネルギープロセスを実施するためのレーザエネルギー処理方策にセットされたプロセスパラメータは、光検出プロセスから受信した測定データに基づく場合がある。一例では、コントローラ１９０は、データ計算システム（図示せず）にさらに連結されて、データ計算システムからデータ又は計算されたアルゴリズムを取得して、基板１０６上のコーティング材料に対してレーザエネルギー処理プロセスを実行するための適切な方策を決定するのを支援することができる。
［００２５］一例では、平行移動機構１２４は、ステージ１１２及び放射１１０を互いに対して平行移動させるように構成され得る。平行移動機構１２４は、ステージ１１２を正及び負のＸ方向１７０並びに正及び負のＹ方向１８０に移動させるように構成され得る。一例では、ステージ１１２に連結された平行移動機構１２４は、ステージ１１２をレーザモジュール１５２及び／又は検出器１１６に対して移動させるよう適合される。別の例では、平行移動機構１２４は、レーザモジュール１５２及び／又は集束光モジュール及び／又は検出器１１６に連結されて、レーザ放射源１０１、集束光モジュール１０４、及び／又は検出器１１６を移動させて、ステージ１１２上に配置された基板１０６に対してエネルギービームを移動させる。さらに別の例では、平行移動機構１２４は、レーザ放射源１０１及び／又は集束光モジュール１０４、検出器１１６、及びステージ１１２を移動させる。コンベヤーシステム、ラックピニオンシステム、又はｘ／ｙアクチュエータ、複数のロボット、又は平行移動機構１２４に使用するための他の適切な機械的若しくは電気機械的機構などの任意の適切な平行移動機構が使用される。あるいは、ステージ１１２は、静止するように構成されてもよく、一方、複数のガルバノメトリックヘッド（図示せず）は、必要に応じて、レーザ放射源１０１から基板に放射を向けるために、基板エッジの周りに配置され得る。
［００２６］平行移動機構１２４は、コントローラに連結されて、ステージ１１２及びレーザ放射源１０１が互いに対して移動するスキャンスピードを制御し得る。一例では、レーザ放射源１０１は、光放射源である。コントローラ１９０は、検出器１１６から又はデータ計算システムからデータを受信して、レーザモジュール１５２が最適化されたレーザ線量パターン化プロセスを実施するのを制御するのに使用される最適化されたレーザエネルギー方策を生成し得る。ステージ１１２及び放射１１０及び／又はレーザ放射源１０１は互いに対して移動するため、エネルギーは、コーティング材料の個別の所望の領域に送達される。一例では、平行移動機構１２４は一定のスピードで移動する。別の例では、ステージ１１２の平行移動及び放射１１０のラインの移動は、コントローラ１９０によって制御される異なる経路をたどる。
［００２７］図２は、一部（例えば、チャンバ部品）がプロセス中に利用されるプラズマ堆積プロセス（例えば、プラズマＣＶＤ又は金属有機ＣＶＤ）を実施するのに適した処理チャンバ２３２の断面図である。処理チャンバ２３２は、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｉｎｃ．から入手可能な適切に適合されたＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）、ＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）ＳＥ又はＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）ＧＴ又はＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）ＸＰ処理システムであり得る。他の製造業者によって製造されたものを含む他の処理システムは、本明細書に記載された例から恩恵を受け得ると考えられる。
［００２８］処理チャンバ２３２はチャンバ本体２５１を含む。チャンバ本体２５１は、内部空間２２６を画定するリッド２２５、側壁２０１及び底壁２２２を含む。
［００２９］支持ペデスタル２５０が、チャンバ本体２５１の内部空間２２６内に設けられる。ペデスタル２５０は、アルミニウム、セラミック、窒化アルミニウム、及び他の適切な材料から製造され得る。一例では、ペデスタル２５０は、ペデスタル２５０に熱的損傷を引き起こすことなく、プラズマプロセス環境のような高温環境での使用に適した材料である、窒化アルミニウムのようなセラミック材料によって製造される。ペデスタル２５０は、リフト機構（図示せず）を用いてチャンバ本体２５１の内部でＹ方向１８０に移動され得る。ペデスタル２５０は、シャフト２６０によって支持されている。シャフト２６０は、配線が通過する中空の中心を有する。配線は、ペデスタル２５０内に配置された電極に回路を連結する。
［００３０］ペデスタル２５０は、ペデスタル２５０に支持される基板２９０の温度を制御するのに適した、埋め込み型ヒータ素子２７０を含み得る。一例では、ペデスタル２５０は、電源２０６からヒータ素子２７０に電流を印加することによって抵抗加熱されてもよい。一例では、ヒータ素子２７０は、ニッケル－鉄－クロム合金（例えば、ＩＮＣＯＬＯＹ（登録商標））シースチューブ内にカプセル化されたニッケル－クロムワイヤから作られてもよい。電源２０６から供給される電流は、ヒータ素子２７０によって生成された熱を制御することにより、膜堆積中に、基板２９０及びペデスタル２５０を、任意の好適な温度範囲における実質的に一定の温度に維持するよう、コントローラ２１０によって調節される。別の例では、ペデスタル２５０は、必要に応じて室温に維持されてもよい。さらに別の例では、ペデスタル２５０はまた、必要に応じて室温よりも低い範囲でペデスタル２５０を冷却するために、必要に応じてチラー（図示せず）を含み得る。供給される電流は、ペデスタル２５０の温度を約１００℃から約７００℃までの間で選択的に制御するように調整され得る。
［００３１］従来的な様態でペデスタル２５０の温度をモニタするために、熱電対などの温度センサ２７２が支持ペデスタル２５０に埋め込まれ得る。測定された温度は、ヒータ素子２７０に供給される電力を制御して、基板を所望の温度に維持するために、コントローラ２１０によって使用される。
［００３２］ペデスタル２５０は、それを通して配置されており、ペデスタル２５０から基板２９０を持ち上げ、従来の方法でロボット（図示せず）と基板２９０の交換を容易にするように構成されている、複数のリフトピン（図示せず）を含み得る。
［００３３］ペデスタル２５０は、ペデスタル２５０上に基板２９０を保持するための少なくとも１つの電極２９２を含む。電極２９２は、チャック電源２０８によって駆動され、従来知られているように、基板２９０をペデスタル表面に保持する静電力を発生させる。代替的には、基板２９０は、クランプ、真空又は重力によってペデスタル２５０に保持されてもよい。
［００３４］一例は、ペデスタル２５０は、２つのＲＦバイアス電源２８４，２８６として図２に示す、少なくとも１つのＲＦバイアス電源に連結された電極２９２が内部に埋め込まれたカソードとして構成される。しかし、図２に示す例は、２つのＲＦバイアス電源２８４，２８６を示す。ＲＦバイアス電源２８４，２８６の数は、必要に応じて任意の数であり得ることに留意されたい。ＲＦバイアス電源２８４，２８６は、ペデスタル２５０に配置された電極２９２と、処理チャンバ２３２のガス分配プレート２４２又はリッド２２５などの別の電極との間に連結される。ＲＦバイアス電源２８４，２８６は、処理チャンバ２３２の処理領域内に配置されたガスから形成されたプラズマ放電を励起し、維持する。
図２に示す例では、デュアルＲＦバイアス電源２８４，２８６は、整合回路２０４を介してペデスタル２５０に配置された電極２９２に連結される。処理チャンバ２３２内に提供された混合ガスをイオン化し、それによって堆積又は他のプラズマ強化処理を実行するために必要なイオンエネルギーを提供するために、ＲＦバイアス電源２８４、２８６によって生成された信号が、単一フィードを通じて、整合回路２０４を通ってペデスタル２５０に送達される。ＲＦバイアス電源２８４，２８６は、概して、約５０ｋＨｚから約２００ＭＨｚの周波数及び約０ワットから約５０００ワットの間の電力を有するＲＦ信号を生成することができる。チャック電源２０８及び整合回路２０４は、上部電極２５４に連結されている。上部電極２５４は、ペデスタル２５０の頂面２９２に基板２９０を静電チャックするように構成されている。
［００３６］真空ポンプ２０２は、チャンバ本体２５１の底壁２２２に形成されたポートに連結されている。真空ポンプ２０２は、チャンバ本体２５１内に所望のガス圧力を維持するために使用される。真空ポンプ２０２はまた、後処理ガス及びプロセスの副生成物をチャンバ本体２５１から排出する。
［００３７］処理チャンバ２３２は、処理チャンバ２３２のリッド２２５を通して連結された一又は複数のガス送達通路２４４を含む。ガス送達通路２４４及び真空ポンプ２０２は、内部空間２２６内に層流を誘導して粒子汚染を最小にするために、処理チャンバ２３２の両端に位置付けられる。
ガス送達通路２４４は、遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）２４８を通してガスパネル２９３に連結され、混合ガスを内部空間２２６内に提供する。一例では、ガス送達通路２４４を介して供給される混合ガスは、ガス送達通路２４４の下方に配置されたガス分配プレート２４２を通ってさらに供給され得る。一例では、複数の開孔２４３を有するガス分配プレート２４２は、ペデスタル２５０の上方のチャンバ本体２５１のリッド２２５に結合される。ガス分配プレート２４２の開孔２４３は、プロセスガスをガスパネル２９３からチャンバ本体２５１内に導入するために利用される。開孔２４３は、異なるプロセス要件のための様々なプロセスガスの流れを容易にするために、異なるサイズ、数、分布、形状、設計、及び直径を有し得る。基板２９０の表面２９１上への材料の堆積をもたらすプロセスガスの熱分解を強化するために、ガス分配プレート２４２から出るプロセス混合ガスからプラズマが形成される。
［００３９］ガス分配プレート２４２及びペデスタル２５０は、内部空間２２６に一対の離間した電極を形成し得る。一又は複数のＲＦソース２４７は、ガス分配プレート２４２とペデスタル２５０との間でのプラズマ発生を容易にするために、整合ネットワーク２４５を介してガス分配プレート２４２にバイアス電位を提供する。あるいは、ＲＦソース２４７及び整合ネットワーク２４５は、ガス分配プレート２４２、ペデスタル２５０に連結されてもよく、又はガス分配プレート２４２とペデスタル２５０の両方に連結されてもよい。一例では、ＲＦソース２４７及び整合ネットワーク２４５は、チャンバ本体２５１の外部に配置されたアンテナ（図示せず）に連結され得る。一例では、ＲＦソース２４７は、約３０ｋＨｚから約１３．６ＭＨｚの周波数で約１０ワットから約３０００ワットまでを提供し得る。あるいは、ＲＦソース２４７は、内部空間２２６内にプラズマの発生を助けるマイクロ波電力をガス分配プレート２４２に提供するマイクロ波発振器であってもよい。
［００４０］ガスパネル２９３から供給され得るガスの例は、ケイ素含有ガス、フッ素連続ガス、酸素含有ガス、水素含有ガス、不活性ガス、及びキャリアガスを含み得る。反応性ガスの適切な例は、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＦ４、ＳｉＨ２Ｃｌ２、Ｓｉ４Ｈ１０、Ｓｉ５Ｈ１２、ＴＥＯＳなどのケイ素含有ガスを含む。適切なキャリアガスは、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、水素（Ｈ２）、アルカン、アルケン、ヘリウム（Ｈｅ）、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、水蒸気（Ｈ２Ｏ）などを含む。
［００４１］一例では、遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）２４８は、代替的には、ガスパネル２９３から内部空間２２６内に供給されるガスからプラズマを形成するのを助けるために、ガス送達通路２４４に連結され得る。遠隔プラズマ源２４８は、ガスパネル２９３によって提供される混合ガスから形成されたプラズマを処理チャンバ２３２に提供する。
［００４２］コントローラ２１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）２１２、メモリ２１６、及びサポート回路２１４を含み、これらは、処理シーケンスを制御し、ガスパネル２９３からのガス流を調節するために利用される。ＣＰＵ２１２は、産業用の設定で使用され得る任意の形態の汎用コンピュータプロセッサであり得る。ソフトウェアルーチンは、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、フロッピー、若しくはハードディスクドライブ、又は他の形態のデジタル記憶ストレージなどのメモリ２１６に記憶させることができる。サポート回路２１４は、従来ではＣＰＵ１１２に連結されており、キャッシュ、クロック回路、入力／出力システム、電源などを含み得る。コントローラ２１０と処理チャンバ２３２の様々な他の構成要素との間の双方向通信は、信号バス２１８と総称される多数の信号ケーブルを経由して処理される。その一部を図２に図解する。
［００４３］ガス分配プレート２４２又はペデスタル２５０などの上記のチャンバ部品のすべては、以下に記載される方法によって製造されたコーティング材料を有して、表面保護及び化学／プラズマ耐性を強化し得ることに留意されたい。
［００４４］図３は、処理チャンバ２３２の部品又はその一部などの基礎構造上にイットリウム含有材料（酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）又はＡｌ若しくはＺｒなどの金属ドーパントを含むＹｘＯｙＦｚ）を含むコーティング材料を製造するのに使用され得る方法３００の一例を示す。イットリウム含有材料の適切な例には、酸化イットリウム又はフルオリンイットリウムオキシド、金属ドーパント（ＡｌＹＯＦ又はＺｒＹＯＦ）を含むフルオリンイットリウムオキシドが含まれる。基礎構造はアルミニウム含有材料を含む。方法３００は、図４Ａに示される基礎構造４０２などの基礎構造をスプレーコーティングチャンバ（図示せず）に提供することにより、工程３０２で開始する。一例では、基礎構造４０２は、セラミック材料、金属誘電体材料、例えばＡｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、バルクイットリウム、適切な希土類含有材料等であり得る。一例では、基礎構造４０２は、コーティング構造がその上に形成されるのを可能にするＡｌ２Ｏ３でできている。
［００４５］工程３０４では、図４Ｂに示す通り、基礎構造４０２の第１の表面４０３上にコーティング層４０４を形成するためにスプレーコーティング堆積プロセスが実施される。コーティング層４０４は、イットリウム含有材料（酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）又はＡｌ若しくはＺｒなどの金属ドーパントを含むＹｘＯｙＦｚ）を含む。液体スプレーコーティング、ゲルスプレーコーティング、プラズマスプレーコーティング又は他の適切な堆積コーティングチャンバなどの任意の適切なコーティングチャンバは、基礎構造４０２上にイットリアを含むコーティング層４０４をコーティングするのに利用されることに留意されたい。
［００４６］一例では、粉末形態のイットリウム含有材料 （酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）又はＡｌ若しくはＺｒなどの金属ドーパントを含むＹｘＯｙＦｚ）は、出発材料として使用されてもよく、水、結合剤及びコーティング層４０４の製造プロセスを容易にするのに使用され得る適切な添加剤等の他の成分を添加することによってスラリが形成される。その後、スラリが基礎構造４０２の第１の表面４０３上にスプレーされて、コーティング層４０４が形成され得る。プラズマは、基礎構造４０２にわたって第１の表面４０３に均一にスラリをスプレーするのを支援するために生成され得、基礎構造４０２上のコーティング層４０４のコーティングを支援する。一例では、イットリア粉末は、約１５μｍと約０．１μｍの間の平均粒子サイズを有し得る。より小さな粒子サイズを有するイットリア粉末は、必要に応じてより少ない基板粗さなど、コーティング層４０４の比較的滑らかな表面を提供するのを支援し得る。一例では、第１のコーティング層は、基礎構造４０２上のプラズマスプレーコーティングである。
［００４７］ 工程３０６では、コーティング層４０４が形成された後、高温処理（ＨＴＴ）プロセスが実施され、図４Ｃに示す通り、コーティング層４０４の第２の表面４０５上に処理層４０６が形成される。高温処理（ＨＴＴ）プロセスは、図１に示される処理ツール１００で実施され得る。高温処理（ＨＴＴ）プロセスは、コーティング層４０４の表面を処理して、基板表面の特性を変化させる。コーティング層４０４の結合構造及び膜特性は、工程３０４で処理されたとき、処理層４０６で低い欠陥密度を有するロバストな膜構造（例えば、処理層４０６）をもたらす。さらに、高温処理（ＨＴＴ）プロセスは、コーティング層４０４の表面から汚染物質を除去するのを支援し、それによって良好なコンタクトインターフェースを提供し、且つコーティング層４０４上の粒子蓄積を回避し得る。さらに、高温処理（ＨＴＴ）プロセスを実行して、コーティング層４０４の表面の形態及び／又は表面粗さを変更し、必要に応じて、その上に形成されるその後に堆積された層の接着を改善するために、コーティング層４０４と比較して比較的滑らかな表面を有する処理層４０６を形成することもできる。いくつかの例では、高温処理（ＨＴＴ）プロセスは、コーティング層４０４の結合エネルギー及び結合構造を改善するために、コーティング層４０４からの不飽和結合、緩い結合又はダングリングボンドと反応するために、必要に応じて、酸素又は窒素などの特定の要素を組み込む場合も組み込まない場合もある。
［００４８］一例では、高温処理（ＨＴＴ）プロセスは、図１に示される処理ツール１００などの処理チャンバ中の周囲ガスを用いて又は用いずに工程３０６で実施され得る。
［００４９］一例では、高温処理（ＨＴＴ）プロセスは、高温処理（ＨＴＴ）プロセスの要件によって同定される特定の位置要件に従って、一連のレーザパルスをコーティング層の個別の領域に適用することによって実施される。レーザパルスのバーストは、１９３ｎｍ超、例えば約２４８ｎｍと約１０，０００ｎｍの間、例えば約１，１００ｎｍの波長のレーザを有し得る。各パルスは、処理されるコーティング層４０４の所定の領域に集束される。
［００５０］一例では、レーザパルスのスポットサイズは、約１０μｍと約１０００μｍの間で制御される。レーザパルスのスポットサイズは、所望の寸法、特徴、パターン及び形状寸法を有する膜層の特定の位置で膜特性を変化させるように構成され得る。
［００５１］レーザパルスは、約１ｋＨｚと約２０ＭＨｚの間の周波数で１平方センチメートルあたり約１マイクロジュール（μＪ／ｃｍ２）と１平方センチメートルあたり約２マイクロジュール（μＪ／ｃｍ２）の間のエネルギー密度（例えばフルエンス）を有し得る。各レーザパルスの長さは、約１０μ秒から１０フェムト秒までの持続時間を有するように構成されている。レーザ処理プロセス中、基礎構造温度は、摂氏約１５度と摂氏約７５度の間で維持され得る。
［００５２］レーザパルスは、コーティング層４０４をアニーリングあるいは熱処理することなく膜層の局所的応力を変化させて、所望の表面粗さを有する処理層４０６を形成する。同じ基板位置に単一のレーザパルスが使用されてもよく、又は複数のレーザの線量が適用されてもよい。第１の基板位置がレーザ処理された後、第２の基板位置がその後、レーザパルス（又は基板）を位置決めしてパルスを第２の位置へ向けることによって処理される。高温処理（ＨＴＴ）プロセスの要件は、所定の期間に到達するまで継続される。
［００５３］いくつかの例では、高温処理（ＨＴＴ）プロセスを実施している間、周囲ガスは処理ツール１００の筐体１５０に供給され得るため、周囲ガスの要素のうちの一部は、必要に応じて、処理され得るか又は処理層４０６中に取り込まれ得る。一例では、周囲ガスは、Ｏ２、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２、Ｈ２Ｏ２、Ｈ２Ｏ若しくはＯ３などの酸素含有ガス、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３、ＮＯ２、Ｎ２などの窒素含有ガス、又はＡｒ及びＨｅなどの不活性ガスであり得る。
［００５４］いくつかの例では、筐体１５０中に供給される周囲ガスの量は、取り込まれる要素の深さ／厚さに適応させて、処理層４０６を形成するために変化及び／又は調整され得る。
［００５５］レーザエネルギー処理プロセスは、膜層中の面内歪みを局所的に変化させるように、コーティング層４０４の個別の領域における局所的な残留応力を変更、放出、又は排除し得る。そうすることにより、高温処理プロセス中のコーティング層４０４の局部応力の変化は、結果として生じる処理層４０６に比較的平面の表面を提供して、処理層４０６の表面粗さを減少させることもできる。
［００５６］工程３０６での処理プロセスの後、工程３０８では、その上に形成されたコーティング材料４５０（コーティング層４０４から変換された結果として生じる処理層４０６）を有する基礎構造が、所望の膜特性で形成される。一例では、コーティング材料４５０は、Ｒａ ５マイクロメートル超の表面粗さを有し得る。コーティング材料４５０の密度は、４．０ｇ／ｃｍ３超、例えば、約４．０ｇ／ｃｍ３と５．２ｇ／ｃｍ３の間であり得る。ある例では、コーティング材料４５０のイットリウム含有材料はイットリアを含む。コーティング材料４５０のイットリアは、約１：１と２：１の間のイットリウム対酸化物（Ｙ：Ｏ）の比を有し得る。コーティング材料４５０は、約０．５μｍと約５０μｍの間の厚さを有する。コーティング材料４５０は、２％未満のポア密度を有する。
［００５７］基礎構造４０２上に形成されたコーティング材料４５０は比較的ロバストな構造を有するため、図２の処理チャンバ２３２などの処理チャンバ中のチャンバ部品上にこのようなコーティング材料４５０が堆積される際、コーティング材料４５０は、プラズマプロセス中に攻撃的なプラズマ種の攻撃を受けている間に良好な表面条件を維持し得る。よって、処理チャンバ２３２のチャンバ壁、基板支持体、ガス分配プレート又は他のチャンバ部品から粒子又は汚染物質を生成する可能性は減少される。
［００５８］図５は、本開示の例に従って、その上に形成されるコーティング材料４５０で製造することができるガス分配プレート２４２の底面概略図を示す。イットリアでコーティングされたガス分配プレート２４２は、処理チャンバ２３２、又は、とりわけエッチング又は堆積の用途のためのものなどの他のプラズマチャンバで使用することができる。ガス分配プレート２４２には、複数の開孔２４３が設けられて、処理ガス及び／又はプラズマ種が処理チャンバ２３２の処理領域中に流れることを可能にする。開孔２４３は、ガス分配プレート２４２上に通常のパターンで配置されてもよく、又は、異なるガス分布の必要性を満たすために異なるパターンで配置されてもよい。図５に示す例では、コーティング材料４５０は、ガス分配プレート２４２（図２に示すガス分配プレート２４２と同じ）の底面上に形成される。コーティング材料４５０は、ガス分配プレート２４２の表面上にコーティングされ、それはプラズマプロセス中に攻撃的なプラズマ種による攻撃からガス分配プレート２４２を支援することができ、それによって処理チャンバ２３２内に位置決めされた基板２９０上に位置する粒子又は汚染物質を生成する可能性を減少することができる。よって、生成物の収率及び基板２９０の清潔さが、強化及び維持され得る。
［００５９］本開示の例は、さまざまな用途のためのチャンバ部品上にイットリアを含むコーティング材料を製造するのに使用することができる。これらの強化された表面コーティングチャンバ部品は、プラズマプロセスで遭遇するような腐食性環境での使用に適している。さまざまなプラズマ堆積及びエッチングチャンバ、例えば、Ｅｎａｂｌｅｒ（登録商標）エッチングチャンバなどの誘電体エッチングチャンバ（ＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）システムなどの半導体ウエハ処理システムの一部であり得る）、ＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）又はＥＮＤＵＲＡ（登録商標）堆積チャンバなどの誘電体堆積チャンバ（半導体ウエハ処理システムの一部であり得る）、ｅＭａｘエッチングチャンバ、Ｐｒｏｄｕｃｅｒエッチングチャンバ、並びにとりわけＡｄｖａｎｔＥｄｇｅ Ｍｅｔａｌ及びＤＰＳ Ｍｅｔａｌチャンバなどの導体エッチングチャンバは、本明細書で開示される教示から利益を受けることができ、これらすべては、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｉｎｃ．から入手可能である。他の製造業者からのものを含む他のプラズマ反応器が、本開示から利益を得るように適合され得ると想定される。
［００６０］以上の記述は、本開示の例を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他の例及び更なる例が考案されてよく、本開示の範囲は、下記の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (15)

  1. コーティング材料を製造する方法であって、
    アルミニウム含有材料を含む基礎構造を用意することと、
    前記基礎構造上にイットリウム含有材料を含むコーティング層を形成することと、
    前記コーティング層を熱処理して処理されたコーティング層を形成することと、
    を含む、方法。
  2. 前記コーティング層を熱処理することが、
    前記コーティング層にレーザ処理プロセスを実施することであって、前記レーザ処理を実施することが、前記コーティング層の表面にレーザモジュールからの光放射を向けることをさらに含む、レーザ処理プロセスを実施すること
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記レーザモジュールが、約１８７ｎｍと約１００００ｎｍの間の波長を有する前記光放射を提供する、請求項２に記載の方法。
  4. 前記コーティング層を熱処理することが、基礎構造温度を摂氏約１５度と摂氏約７５度の間で維持することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記イットリウム含有材料が酸化イットリウムである、請求項１に記載の方法。
  6. 前記処理されたコーティング層が４ｇ／ｃｍ３超の膜密度を有する、請求項１に記載の方法。
  7. 前記処理されたコーティング層が、約０．５μｍと約５０μｍの間の厚さを有する、請求項１に記載の方法。
  8. 前記処理されたコーティング層が、Ｒａ ５マイクロメートル超の表面粗さを有する、請求項１に記載の方法。
  9. 前記基礎構造からの前記アルミニウム含有材料が、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、又はセラミック材料である、請求項１に記載の方法。
  10. 前記コーティング層を熱処理することが、前記基礎構造から表面粒子を除去することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  11. コーティング材料を製造する方法であって、
    アルミニウム含有材料を含む基礎構造を用意することと、
    前記基礎構造上にイットリウム含有材料を含むコーティング層を形成することと、
    前記コーティング層をレーザ処理して処理されたコーティング層を形成することと、
    を含む、方法。
  12. イットリウム含有材料が、酸化イットリウム、フルオリンイットリウムオキシド、金属ドーパントを含むフルオリンイットリウムオキシドのうちの少なくとも一つである、請求項１又は１１に記載の方法。
  13. 前記基礎構造が、プラズマ処理チャンバ内に配置された、ガス分配プレート、基板支持アセンブリ、又はチャンバ部品である、請求項１又は１１に記載の方法。
  14. チャンバ部品上にイットリウム含有材料を含むレーザ処理されたコーティング層を含むチャンバ部品であって、前記レーザ処理されたコーティング層が、４．０ｇ／ｃｍ３超の膜密度を有する、チャンバ部品。
  15. 前記レーザ処理されたコーティング層が、２％未満のポア密度を有する、請求項１４に記載のチャンバ部品。
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