JP2022529243A

JP2022529243A - 表面被覆処理

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Publication number: JP2022529243A
Application number: JP2021559974A
Authority: JP
Inventors: エリクソン・アン; ドーアティー・ジョン; コーシー・ロビン
Original assignee: Lam Research Corp
Current assignee: Lam Research Corp
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2020-04-13
Publication date: 2022-06-20
Also published as: KR20210142205A; WO2020214536A1; TW202104618A; US20220186354A1

Abstract

【解決手段】プラズマ処理チャンバの一部として用いられる部品が提供される。この部品は、プラズマ処理チャンバの一部としての使用に適している部品本体を有する。部品本体の表面上にはセラミック材料からなる第１セラミック被膜があり、第１セラミック被膜は、部品本体に隣接する第１側面と、部品本体から離れて位置する第２側面とを有し、一定の気孔率および密度を有する。第１セラミック被膜の第２側面上にはセラミック材料からなる第２セラミック被膜があり、第２セラミック被膜は、第１セラミック被膜の気孔率よりも低い気孔率を有し、第１セラミック被膜の密度よりも高い密度を有する。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
本願は、全ての目的のために参照により本明細書に援用される、２０１９年４月１６日出願の米国出願第６２／８３４，８３５号の優先権の利益を主張する。

本開示は、半導体デバイスの製造に関する。特に本開示は、半導体デバイスの製造において用いられるチャンバ表面の被覆に関する。

半導体ウエハ処理の間、プラズマ処理チャンバは、半導体デバイスを処理するのに用いられる。被膜は、チャンバ表面を保護するのに用いられる。

プラズマ処理チャンバ内の静電チャック（ＥＳＣ）について、プラズマ条件は、ＥＳＣの腐食、または、プラズマとＥＳＣの導電性部品との間に電気アーキングを引き起こす。ＥＳＣの表面に保護被膜が塗布されてよい。通常、熱膨張係数（ＣＴＥ）は、セラミック保護被膜よりもアルミニウムＥＳＣ本体の方が大きい。ＥＳＣ本体と保護被膜との間のＣＴＥ差は、保護被膜の割れを引き起こしうる。

前記を本開示の目的に従って実現するために、プラズマ処理チャンバの一部として用いるための部品が提供される。この部品は、プラズマ処理チャンバの一部としての使用に適している部品本体を有する。部品本体の表面にはセラミック材料からなる第１セラミック被膜があり、第１セラミック被膜は、部品本体に隣接する第１側面と、部品本体から離れて位置する第２側面とを有し、ある気孔率および密度を有する。第１セラミック被膜の第２側面にはセラミック材料からなる第２セラミック被膜があり、前記第２セラミック被膜は、第１セラミック被膜の気孔率よりも低い気孔率を有し、第１セラミック被膜の密度よりも高い密度を有する。

別の実施形態では、プラズマ処理チャンバの一部用の部品本体を被覆するための方法が提供される。第１セラミック被膜は、部品本体の表面に形成され、部品本体に隣接する第１側面と、部品本体から離れて位置する第２側面とを有する。第１セラミック被膜の第２側面は、第１セラミック被膜上に第２セラミック被膜を形成するために再融解され、第２セラミック被膜は、第１セラミック被膜の気孔率よりも低い気孔率を有し、第１セラミック被膜の密度よりも高い密度を有する。

別の実施形態では、プラズマ処理チャンバの一部用の部品本体を被覆するための方法が提供される。第１セラミック被膜は、部品本体の表面に吹き付けられ、部品本体に隣接する第１側面と、部品本体から離れて位置する第２側面とを有する。第２セラミック被膜は、第１セラミック被膜の第２側面に吹き付けられ、第１セラミック被膜の気孔率よりも低い気孔率を有し、第１セラミック被膜の密度よりも高い密度を有する。第２セラミック被膜は、第１セラミック被膜の吹き付け方向よりも垂直な方向で部品本体の表面に吹き付けられる。

別の実施形態では、プラズマ処理チャンバの一部である部品本体を被覆するための方法が提供される。部品本体は、２００℃よりも高い温度に加熱される。セラミック被膜は、部品本体が２００℃よりも高い温度に加熱されている間に部品本体の表面に形成される。

別の実施形態では、プラズマ処理チャンバの一部用の部品が提供される。この部品は、部品本体を有する。部品本体の表面には陽極酸化層がある。陽極酸化層の表面に原子層堆積が施される。原子層堆積の表面にはセラミック被覆が吹き付けられる。

別の実施形態では、プラズマ処理チャンバの一部用のアルミニウム含有部品本体を被覆するための方法が提供される。部品本体の表面は、陽極酸化層を形成するために陽極酸化され、陽極酸化層にベーマイト層が形成される。ベーマイト層が除去される。陽極酸化層の上にセラミック被覆が吹き付けられる。

別の実施形態では、プラズマ処理チャンバで用いるための部品が提供される。部品は、部品本体を有する。部品本体の表面にはセラミック材料からなるセラミック被膜がある。セラミック被膜内に粒子材料の粒子が分散され、粒子材料は、セラミック材料よりも脆性が低い。

別の実施形態では、プラズマ処理チャンバの一部である部品本体を被覆するための方法が提供される。第１セラミック成分と第２セラミック成分とのセラミック混合物が提供され、第１セラミック成分は、第２セラミック成分よりも低い融点を有する。セラミック混合物は、部品本体のプラズマ対向面に溶射され、溶射は、第１セラミック成分を融解するが第１セラミック被膜を形成する第２セラミック成分は融解しない温度に、セラミック混合物を加熱する。

本開示のこれらおよび他の特徴は、次の図面と併せて、以下の本開示の発明を実施するための形態においてより詳しく説明されるだろう。

本開示は、添付の図面の図において、限定を目的とするのでなく例示を目的として示され、類似の参照番号は、類似の要素を意味する。

一実施形態の高レベルフローチャート。

一実施形態により処理された基板の概略図。一実施形態により処理された基板の概略図。

一実施形態で用いられうるプラズマ処理システムの概略図。

別の実施形態により処理された基板の概略図。別の実施形態により処理された基板の概略図。

別の実施形態の高レベルフローチャート。

別の実施形態により処理された基板の概略図。

別の実施形態の高レベルフローチャート。

別の実施形態により処理された基板の概略図。別の実施形態により処理された基板の概略図。別の実施形態により処理された基板の概略図。別の実施形態により処理された基板の概略図。別の実施形態により処理された基板の概略図。

ここで本開示は、添付の図面に示されたように、そのいくつかの好ましい実施形態を参照して詳細に説明される。以下の説明では、本発明の十分な理解を提供するためにいくつかの特定の詳細が記載される。しかし、本開示がこれらの特定の詳細の一部または全てなしで実施されてよいことは、当業者には明らかだろう。他の例では、本開示を必要以上に分かりにくくしないように、周知のプロセス工程および／または構造は詳細には説明されていない。

プラズマ処理チャンバのＥＳＣについて、プラズマ条件は、ＥＳＣの腐食、または、プラズマとＥＳＣの導電性部品との間に電気アーキングを引き起こす。ＥＳＣの表面に保護被膜が塗布されてよい。通常、熱膨張係数ＣＴＥは、セラミック保護被膜よりもアルミニウムＥＳＣ本体の方が大きい。ＥＳＣ本体と保護被膜との間のＣＴＥ差は、保護被膜の割れを引き起こしうる。保護被膜の気孔率の増加が割れを低減することが分かっている。しかし、気孔率の増加は、ＥＳＣ本体に達してＥＳＣ本体を傷付ける腐食性プラズマおよび電気アーキングの経路も増加させる。

向上した保護被膜を提供するために、いくつかの実施形態が提供される。実施形態の理解を容易にするため、図１は、部品本体を被覆する実施形態で用いられるプロセスの高レベルフローチャートである。部品本体が提供される（工程１０４）。この例では、部品本体は、陽極酸化表面を有するアルミニウムでできている。部品本体の表面にセラミック材料からなる第１セラミック被膜が塗布される（工程１０８）。図２Ａは、表面に第１セラミック被膜２０８を有する部品本体２０４の一部の概略断面図である。第１セラミック被膜２０８は、一定の気孔率を有する。気孔率は、第１セラミック被膜２０８の粒子間の隙間によって示される。この実施形態では、第１セラミック被膜２０８は、溶射堆積によって堆積される。他の実施形態では、第１セラミック被膜は、エアロゾル堆積によって堆積されてよい。この実施形態では、セラミック材料はイットリアまたはアルミナである。部品本体２０４は、第１セラミック被膜２０８の第１側面にある。

溶射は、プラズマ溶射、アーク溶射、フレーム／燃焼溶射、およびサスペンション溶射などの、様々な被覆処理を説明するのに用いられる一般的な用語である。全ての溶射は、エネルギを用いて固体を融解状態または可塑化状態に加熱する。融解または可塑化された材料は、基板の表面を被覆するように基板に向かって加速し、その後冷却する。これらのプロセスは、蒸着プロセスとは異なる。蒸着プロセスは、融解材料ではなく気化材料を用いる。この実施形態では、セラミック被膜の厚さは最大で１．５ｍｍである。例えば、セラミック被膜は０．１ｍｍから１．５ｍｍの厚さを有してよい。別の例では、セラミック被膜は０．３ｍｍから１ｍｍの厚さを有してよい。薄いセラミック被膜は、割れによる問題を有しないだろう。

セラミック材料からなる第２セラミック被膜は、セラミック材料からなる第１セラミック被膜２０８の第２側面に形成される（工程１１２）。この実施形態では、第２セラミック被膜は、第１セラミック被膜２０８の第２側面を再融解することにより形成される。この実施形態では、第１セラミック被膜２０８の第２表面は、第１セラミック被膜２０８の第２表面が融解するように加熱される。この実施形態では、パルスエキシマレーザが第１セラミック被膜２０８の一領域の局部加熱を提供する。セラミック被膜２０８の一領域は、第１セラミック被膜２０８の下層を融解することなく第１セラミック被膜２０８の第２側面を融解する温度に加熱される。この実施形態では、第１セラミック被膜２０８の第２側面の上をレーザ光線が走査する。この実施形態では、第１セラミック被膜２０８の厚さの５％から８０％が再融解される。その結果、第２セラミック被膜の厚さに対する残りの第１セラミック被膜２０８の厚さは、１９：１から１：４である。他の実施形態では、第１セラミック被膜２０８の厚さの５０％から８０％が再融解される。その結果、第２セラミック被膜の厚さに対する残りの第１セラミック被膜の厚さは、１：１から１：４である。

図２Ｂは、第２セラミック被膜２１２が第１セラミック被膜２０８の第２側面に形成された後の、表面に第１セラミック被膜２０８を有する部品本体２０４の一部の概略断面図である。第２セラミック被膜は、第１セラミック被膜よりも非多孔質である。部品本体２０４、第１セラミック被膜２０８、および第２セラミック被膜２１２は、部品２１６を形成する。この実施形態では、部品２１６は静電チャック（ＥＳＣ）である。

部品が完成した後、部品２１６は、プラズマ処理チャンバの一部として取り付けられる（工程１１６）。図３は、一実施形態において部品２１６が搭載されうる、基板をプラズマ処理するためのプラズマ処理システム３００の概略図である。１つ以上の実施形態では、プラズマ処理システム３００は、チャンバ壁３５０に囲まれたプラズマ処理チャンバ３０４内にガス入口およびＥＳＣ部品２１６を提供するガス分配プレート３０６を備える。プラズマ処理チャンバ３０４内では、基板３０７は、ＥＳＣ部品２１６の上に設置される。ＥＳＣ部品２１６は、ＥＳＣ電源３４８からバイアスを提供してよい。ガス源３１０は、ガス分配プレート３０６を通じてプラズマ処理チャンバ３０４に接続される。ＥＳＣ温度コントローラ３５１は、ＥＳＣ部品２１６に接続され、ＥＳＣ部品２１６の温度制御を提供する。高周波（ＲＦ）電源３３０は、ＥＳＣ部品２１６および上部電極にＲＦ電力を提供する。この実施形態では、上部電極はガス分配プレート３０６である。好ましい実施形態では、１３．５６メガヘルツ（ＭＨｚ）、２ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、および／または、必要に応じて２７ＭＨｚの電源が、ＲＦ電源３３０およびＥＳＣ電源３４８を構成する。コントローラ３３５は、ＲＦ電源３３０、ＥＳＣ電源３４８、排気ポンプ３２０、およびガス源３１０に制御可能に接続される。高流量ライナ３６０は、プラズマ処理チャンバ３０４内部のライナである。高流量ライナ３６０は、ガス源からのガスを閉じ込め、スロット３６２を有する。スロット３６２は、ガス源３１０から排気ポンプ３２０に通過するガスの制御された流れを維持する。かかるプラズマ処理チャンバの例は、カリフォルニア州フレモントのラム・リサーチ・コーポレーションによって製造されたＦｌｅｘ（登録商標）エッチングシステムである。処理チャンバは、ＣＣＰ（容量結合プラズマ）リアクタまたはＩＣＰ（誘導結合プラズマ）リアクタであってよい。

プラズマ処理チャンバ３０４は、基板３０７をプラズマ処理するために部品２１６を用いる（工程１２０）。プラズマ処理は、エッチング、堆積、パッシベーション、または別のプラズマプロセスのうちの１つ以上のプロセスであってよい。プラズマ処理は、非プラズマ処理と共に実施されてもよい。かかるプロセスは、ＥＳＣ部品２１６をプラズマ含有ハロゲンおよび／または酸素に曝してよい。

プラズマ処理チャンバ３０４の様々な部品は、溶射プロセスまたはプラズマ溶射プロセスにおいて堆積された酸化アルミニウムまたは酸化イットリウムなどの誘電材料で被覆された金属系材料を用いる。かかる部品は特に、ＥＳＣ２１６、ピナクル（登録商標）、ライナ、ガス分配プレート３０６を含む。第１セラミック被膜２０８および第２セラミック被膜２１２は、プラズマから部品本体２０４を保護するために部品本体２０４のプラズマ対向面の上にあってよい。他の実施形態では、セラミック材料は、他の金属酸化物または金属オキシフッ化物を含んでよい。かかるセラミック材料は、アルミナ、イットリア、オキシフッ化イットリウム、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）、イットリア・アルミニウム・ペロブスカイト（ＹＡＰ）、イットリア・アルミニウム・モノクリニック（ＹＡＭ）を含んでよい。様々な実施形態では、部品本体２０４はアルミニウムであってよい。

誘電被膜の完全性は、電気スタンドオフおよび耐薬品性の両方を維持するのに不可欠である。しかし、この異なる要素からなる組織から多くの問題が生じる。金属の高い熱膨張は、誘電被膜の割れおよび離層を引き起こす可能性がある。被膜の気孔率は、いくつかの形状因子を調整する、または割れを防ぐために必要であってよいが、誘電体スタンドオフを減少させることができる。金属基板への付着は、堆積条件および表面品質に影響される可能性がある。溶射技術による残留応力は、時間と共に割れまたは離層をもたらし、その領域において不具合を引き起こしうる。応力が材料の応答能力を超えたときは、不具合が生じうる。

低密度の被膜は、基板の熱膨張に伴う形状変化を吸収するための、または、割れなしにより大きなジオメトリ変化に適合するための、より多くの余地がある。しかし、多孔質被膜の誘電体スタンドオフおよび耐薬品性の両方は、高密度被膜よりも低減される。この実施形態は、部品本体２０４へのより適応性のある形状を可能にするために金属部品本体２０４に多孔質の第１セラミック被膜２０８を提供し、部品が必要とする誘電体スタンドオフまたは耐食性を提供するためにより高密度の第２セラミック被膜２１２を提供する。

この実施形態では、第１セラミック被膜２０８の気孔率は５％よりも高い。第２セラミック被膜２１２の気孔率は１％未満である。別の実施形態では、第１セラミック被膜２０８の気孔率は１％よりも高く、第２セラミック被膜２１２の気孔率は０．５％未満である。様々な実施形態では、第２セラミック被膜２１２の気孔率は、第１セラミック被膜２０８の気孔率の５０％以下である。

様々な実施形態では、第１セラミック被膜２０８の厚さは、２０ミクロンから３００ミクロンである。第２セラミック被膜２１２の厚さは、１００ミクロンから１５００ミクロンである。

他の実施形態では、第１セラミック被膜２０８の表面を再融解するために急速熱処理（ＲＴＰ）が用いられてよい。ＲＴＰは、第１セラミック被膜２０８の表面を急速に再融解する熱を提供する。例えば、第１セラミック被膜２０８の表面を再融解して第２セラミック被膜２１２を形成するために、第１セラミック被膜２０８の全体または大部分をフラッシュランプが加熱してよい。

別の実施形態では、第１部品本体が提供された（工程１０４）後に、第１気孔率を有する第１セラミック被膜を堆積するために、溶射を用いて第１部品本体の表面に第１セラミック被膜２０８が堆積される（工程１０８）。第２気孔率を有する第２セラミック被膜を堆積するために、溶射を用いて第１セラミック被膜に第２セラミック被膜が堆積される（工程１１２）。第１気孔率は、第２気孔率よりも高い。

第２セラミック被膜は、第１セラミック被膜よりも低気孔率で高密度になるように、第１セラミック被膜の溶射方向よりも垂直な方向で部品本体の表面に溶射される。理解しやすくするために、図４Ａは、第１セラミック被膜４０８を表面上に有する部品本体４０４の一部の概略断面図である。第１セラミック被膜４０８は、溶射方向４２０で溶射を提供する噴霧器４１６によって堆積される。溶射方向４２０は、部品本体４０４の表面に対する垂直方向４２４とは異なる。図４Ｂは、第１セラミック被膜４０８を部品本体４０４の表面上、かつ第２セラミック被膜４１２を第１セラミック被膜４０８上に有する部品本体４０４の一部の概略断面図である。第２セラミック被膜４１２は、溶射方向４２８で溶射を提供する噴霧器４１６によって堆積される。溶射方向４２８は、部品本体４０４の表面に対して垂直方向４２４である。

溶射角度の変化は、溶射被膜の気孔率および密度に影響することが分かっている。部品の表面に対して垂直に近い角度で溶射することにより、溶射被膜はより高密度で低気孔率になる。そのため、第１セラミック被膜４０８を第１角度で、第２セラミック被膜４１２を第２角度で塗布することにより、第２角度が第１角度よりも垂直に近い場合は、第２セラミック被膜４１２は、第１セラミック被膜４０８よりも低気孔率で高密度になる。

別の例では、図５は、別の実施形態の高レベルフローチャートである。部品本体は、最大処理温度よりも高く加熱される（工程５０４）。図６は、部品本体６０４の一部の概略断面図である。最大処理温度は、プラズマ処理中に部品が加熱される最高温度である。セラミック被膜６０８は、最大処理温度よりも高い温度で部品本体に塗布される（工程５０８）。

セラミック被膜６０８は、最大処理温度よりも高い温度で塗布されるため、処理チャンバ内の部品は、セラミック被膜６０８を塗布するのに用いられた温度よりも低い温度で用いられる。その結果、処理チャンバ内で部品が用いられる間、セラミック被膜６０８は常に圧縮応力下にある。圧縮応力は、割れを低減する。セラミック被膜６０８を最大処理温度よりも高い温度で塗布するこの実施形態は、他の実施形態と組み合わされてよい。一実施形態では、最大処理温度は２００℃である。かかる実施形態では、部品本体は２００℃よりも高い温度に加熱される。

別の例では、図７は、別の実施形態の高レベルフローチャートである。まず、部品本体が提供される（工程７０４）。この実施形態では、部品本体は、陽極酸化表面を有するアルミニウムである。次に、セラミック混合物が提供される（工程７０８）。セラミック混合物は、２つの異なるセラミック材料の混合物である。この例では、セラミック混合物は、イットリア（Ｙ₂Ｏ₃）粉末およびアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）粉末である。イットリアは、２４１０℃の融点を有する。アルミナは、２０４０℃の融点を有する。この実施形態では、アルミナとイットリアとの混合物におけるイットリアの体積率は、７．５％から３０％である。これは、イットリア対アルミナの体積率が１：１１から３：７であることを意味するだろう。セラミック混合物の第１被膜が部品本体の表面に堆積される。この例では、セラミック混合物を２０４０℃から２４１０℃の温度に加熱する溶射が用いられる。その温度範囲では、アルミナは融解し、イットリアは固体のままである。アルミナは融解セラミック材料として塗布され、イットリアは固体粒子として塗布される。セラミック混合物は、第１セラミック成分のアルミナおよび第２セラミック成分のイットリアを有する。

図８Ａは、セラミック混合物の第１被膜８０８が部品本体８０４に堆積した（工程７１２）後の部品本体８０４の一部の概略断面図である。第１被膜８０８は、アルミナの融点とイットリアの融点との間の温度で塗布されるため、アルミナは融解して、不規則な形状の融解アルミナ８１２として概略的に示されたような、融解セラミック材料を提供する。イットリアは融解しないため、円形の粒子材料として概略的に示されたように、イットリア粒子８１６として堆積する。

第１被膜８０８の上に第２被膜が堆積される（工程７１６）。この例では、第２被膜は、イットリアが融解するように２４１０℃よりも高い温度でイットリアを溶射することにより堆積される。図８Ｂは、第１被膜８０８にイットリアの第２被膜８２０が堆積した（工程７１６）後の部品本体８０４の概略断面図である。プラズマ処理チャンバに部品が取り付けられる（工程７２０）。プラズマ処理チャンバ内で部品が用いられる（工程７２４）。

高密度で低気孔率になるほど、溶射被膜は割れやすくなる。その理由は、高密度で低気孔率の被膜は、高い剛性および密度を有することでより高い弾性率をもたらし、所定の熱の不一致による歪みに対してより大きな応力が生じるからである。孔は割れの終点を提供するため、孔の存在は割れを低減できる。しかし、高多孔被膜は低い化学的および電気的保護を提供するため、孔の増加は望ましくない。高多孔被膜の利点と低多孔被膜の利点とを提供するために、第１被膜８０８は、融解材料および固体材料の２段階プロセスを用いて堆積される。固体材料は、融解材料の小破片である。イットリア粒子８１６は、気孔率を高める必要なしに割れを終わらせることができる。第２被膜８２０は、熱応力による割れが低減した低気孔率を有することができる。第２被膜８１６がより低い気孔率を有することでより脆弱であっても、第１被膜８０８は、部品本体８０４により生じた熱応力による割れを阻止し、第２被膜８２０上の熱応力を低減する。

他の実施形態では、第２被膜８２０は堆積されない。第１被膜８０８も低い気孔率を有するため、代わりに第１被膜８０８が保護層として用いられる。様々な実施形態では、セラミック混合物は第１成分および第２成分を有し、第１成分は第２成分よりも低い融点を有する。セラミック混合物は、１：１０から１０：１の範囲の第１成分対第２成分の体積比率を有する。具体的には、より高い融点の第２成分は、第１成分と第２成分との混合物の７．５％から３０％の体積比率である。これは、第２成分対第１成分の体積比率が１：１１から３：７であることを意味するだろう。

別の例では、図９は、別の実施形態の高レベルフローチャートである。この実施形態では、部品本体が提供され（工程９０４）、部品本体はアルミニウムである。図１０Ａは、部品本体１００４の一部の概略断面図である。次に、部品本体１００４は陽極酸化される（工程９０８）。図１０Ｂは、部品本体１００４の表面が陽極酸化されて陽極酸化層１００８が形成された後の、部品本体１００４の一部の概略断面図である。陽極酸化プロセスは、陽極酸化層１００８に孔１０１２を形成する。孔１０１２は、陽極酸化層１００８をほぼ貫通して伸びてよい。この実施形態では、陽極酸化層１００８の上にベーマイト層１０１６が形成される。ベーマイト層１０１６は、陽極酸化プロセス中に形成されうる酸化アルミニウム水酸化物（ｙ－ＡｌＯ（ＯＨ））鉱物である。

次に、ベーマイト層１０１６が除去される（工程９１６）。一実施形態では、ベーマイト層１０１６は、ビードブラストなどの物理的衝撃を用いて除去される。図１０Ｃは、ベーマイト層１０１６が除去された後の部品本体１００４の概略断面図である。ベーマイト層１０１６の除去（工程９１６）は、陽極酸化層１００８を調整するために用いられてもよい。

次に、陽極酸化層１００８の上に原子層堆積（ＡＬＤ）層が堆積される（工程９２０）。この実施形態では、ＡＬＤ層は酸化アルミニウム層である。図１０Ｄは、ＡＬＤ層１０２０が堆積した後の部品本体１００４の概略断面図である。

ＡＬＤ層１０２０が堆積した後に、ＡＬＤ層１０２０の上にセラミック被膜が堆積される（工程９２４）。この実施形態では、セラミック被膜は溶射プロセスによって堆積される。図１０Ｅは、セラミック被膜１０２４が堆積した後の部品本体１００４の概略断面図である。

ベーマイト層１０１６は、様々なガスによる攻撃を受けやすい。そのため、結果として生じた保護が様々なガスによる攻撃を受けにくくするため、ベーマイト層１０１６は除去される。加えて、ベーマイト層１０１６の除去は、後続の堆積が陽極酸化層１００８に付着しやすくなる能力を高める。ＡＬＤ層１０２０は、孔１０１２に共形な追加の保護層を提供する。

いくつかの実施形態では、ベーマイト層１０１６は除去されない。いくつかの実施形態では、ベーマイト層１０１６は形成されないため、除去される必要がない。他の実施形態では、ベーマイト層１０１６は除去されるが、ＡＬＤ層１０２０は堆積されない。

本開示がいくつかの好ましい実施形態の観点から説明されたが、本開示の範囲に該当する変更、並べ替え、修正、および様々な代替同等物がある。本開示の方法および装置を実施する多くの別の方法があることにも注意されたい。よって、次の特許請求の範囲は、本開示の真の精神および範囲に該当する全てのかかる変更、並べ替え、および様々な代替同等物を含むと解釈されることが意図される。

Claims

プラズマ処理チャンバの一部として使用するための部品であって、
前記プラズマ処理チャンバの一部としての使用に適している部品本体と、
前記部品本体の表面上のセラミック材料からなる第１セラミック被膜であって、前記部品本体に隣接する第１側面と、前記部品本体から離れて位置する第２側面とを有し、前記第１セラミック被膜は、気孔率および密度を有する、第１セラミック被膜と、
前記第１セラミック被膜の前記第２側面上の前記セラミック材料からなる第２セラミック被膜であって、前記第１セラミック被膜の前記気孔率よりも低い気孔率を有し、前記第１セラミック被膜の前記密度よりも高い密度を有する、第２セラミック被膜と、
を備える、部品。
請求項１に記載の部品であって、
前記第２セラミック被膜は、前記第１セラミック被膜の表面を再融解することにより形成される、部品。
請求項２に記載の部品であって、
前記第１セラミック被膜の厚さの５０％から８０％が再融解される、部品。
請求項１に記載の部品であって、
前記第１セラミック被膜および前記第２セラミック被膜は溶射被膜であり、前記第２セラミック被膜の溶射は、前記第１セラミック被膜よりも高密度の第２セラミック被膜を吹き付ける、部品。
請求項１に記載の部品であって、
前記第１セラミック被膜および前記第２セラミック被膜は溶射被膜であり、前記第２セラミック被膜の吹き付けは、前記第１セラミック被膜の吹き付け方向よりも前記部品本体の前記表面に対してより垂直な方向で行われる、部品。
請求項１に記載の部品であって、
前記第１セラミック被膜は厚さを有し、前記第２セラミック被膜は厚さを有し、前記第２セラミック被膜の前記厚さに対する前記第１セラミック被膜の前記厚さの比率は、１９：１から１：４の範囲である、部品。
請求項１に記載の部品であって、
前記第１セラミック被膜および前記第２セラミック被膜は、金属酸化物および金属オキシフッ化物の少なくともいずれか一方を含む、部品。
請求項１に記載の部品であって、
前記第１セラミック被膜および前記第２セラミック被膜は、アルミナおよびイットリアの少なくともいずれか一方を含む、部品。
請求項１に記載の部品であって、
前記第１セラミック被膜の気孔率は５％よりも高く、前記第２セラミック被膜の気孔率は１％よりも低い、部品。
プラズマ処理チャンバの一部用の部品本体を被覆するための方法であって、
部品本体の表面に第１セラミック被膜を形成し、前記第１セラミック被膜は、前記部品本体に隣接する第１側面と、前記部品本体から離れて位置する第２側面とを有し、
前記第１セラミック被膜に第２セラミック被膜を形成するために、前記第１セラミック被膜の前記第２側面を再融解し、前記第２セラミック被膜は、前記第１セラミック被膜の気孔率よりも低い気孔率を有し、前記第２セラミック被膜は、前記第１セラミック被膜の密度よりも高い密度を有すること、
を備える、方法。
請求項１０に記載の方法であって、
前記第１セラミック被膜の厚さの５０％から８０％が再融解される、方法。
請求項１０に記載の方法であって、
前記第１セラミック被膜および前記第２セラミック被膜は、金属酸化物および金属オキシフッ化物の少なくともいずれか一方を含む、方法。
請求項１０に記載の方法であって、
前記第１セラミック被膜および前記第２セラミック被膜は、アルミナおよびイットリアの少なくともいずれか一方を含む、方法。
請求項１０に記載の方法であって、
前記第１セラミック被膜の気孔率は５％よりも高く、前記第２セラミック被膜の気孔率は１％よりも低い、方法。
プラズマ処理チャンバの一部用の部品本体を被覆するための方法であって、
部品本体の表面に第１セラミック被膜を吹き付け、前記第１セラミック被膜は、前記部品本体に隣接する第１側面と、前記部品本体から離れて位置する第２側面とを有し、
前記第１セラミック被膜の前記第２側面に第２セラミック被膜を吹き付け、前記第２セラミック被膜は、前記第１セラミック被膜の気孔率よりも低い気孔率を有し、前記第２セラミック被膜は、前記第１セラミック被膜の密度よりも高い密度を有し、前記第２セラミック被膜の吹き付けは、前記第１セラミック被膜の吹き付け方向よりも前記部品本体の前記表面に対して垂直な方向である、こと、
を備える、方法。
請求項１５に記載の方法であって、
前記第１セラミック被膜の厚さの５０％から８０％が再融解される、方法。
請求項１５に記載の方法であって、
前記第１セラミック被膜および前記第２セラミック被膜は、金属酸化物または金属オキシフッ化物を含む、方法。
請求項１５に記載の方法であって、
前記第１セラミック被膜および前記第２セラミック被膜は、アルミナまたはイットリアを含む、方法。
請求項１５に記載の方法であって、
前記第１セラミック被膜の気孔率は５％よりも高く、前記第２セラミック被膜の気孔率は１％よりも低い、方法。
プラズマ処理チャンバの一部の部品本体を被覆するための方法であって、
前記部品本体を２００℃よりも高い温度に加熱し、
前記部品本体が２００℃よりも高い温度に加熱されている間に、前記部品本体の表面にセラミック被膜を形成すること、
を備える、方法。
請求項２０に記載の方法であって、
前記セラミック被膜は、金属酸化物および金属オキシフッ化物の少なくともいずれか一方を含む、方法。
請求項２０に記載の方法であって、
前記セラミック被膜は、アルミナおよびイットリアの少なくともいずれか一方を含む、方法。
プラズマ処理チャンバの一部用の部品であって、
部品本体と、
前記部品本体の表面上における陽極酸化層と、
前記陽極酸化層の表面上における原子層堆積と、
前記原子層堆積の表面上における溶射セラミック被膜と、
を備える、部品。
請求項２３に記載の部品であって、
前記部品本体はアルミニウムである、部品。
請求項２３に記載の部品であって、
前記溶射セラミック被膜は、金属酸化物および金属オキシフッ化物の少なくともいずれか一方を含む、部品。
請求項２３に記載の部品であって、
前記溶射セラミック被膜は、アルミナおよびイットリアの少なくともいずれか一方を含む、部品。
プラズマ処理チャンバの一部用のアルミニウム含有部品本体を被覆するための方法であって、
陽極酸化層を形成するために前記部品本体の表面を陽極酸化し、ベーマイト層が前記陽極酸化層の上に形成され、
前記ベーマイト層を除去し、
前記陽極酸化層の上にセラミック被膜を吹き付けること、
を備える、方法。
請求項２７に記載の方法であって、
前記セラミック被膜は、金属酸化物および金属オキシフッ化物の少なくともいずれか一方を含む、方法。
請求項２７に記載の方法であって、
前記セラミック被膜は、アルミナおよびイットリアの少なくともいずれか一方を含む、方法。
請求項２７に記載の方法であって、さらに、
前記セラミック被膜を吹き付ける前に、前記陽極酸化層に原子層堆積を形成することを備える、方法。
プラズマ処理チャンバで用いるための部品であって、
部品本体と、
前記部品本体の表面上のセラミック材料からなるセラミック被膜と、
前記セラミック被膜内に分散された粒子材料の粒子と、前記粒子材料は、前記セラミック材料よりも低脆性であること、
を備える、部品。
請求項３１に記載の部品であって、
前記粒子材料は、前記セラミック材料の融点よりも高い融点を有する、部品。
請求項３１に記載の部品であって、
前記セラミック材料に対する粒子材料の比率は、体積比で１：１１から３：７である、部品。
請求項３１に記載の部品であって、
前記セラミック材料は融解セラミック材料として塗布され、前記粒子は固体粒子として塗布される、部品。
請求項３１に記載の部品であって、さらに、
前記セラミック材料からなる前記セラミック被膜の上に前記粒子材料の粒子被膜を備える、部品。
請求項３１に記載の部品であって、
前記セラミック材料および前記粒子材料は、各々、金属酸化物および金属オキシフッ化物の少なくともいずれか一方を含む、部品。
請求項３１に記載の部品であって、
前記セラミック材料はアルミナを含み、前記粒子材料はイットリアを含む、部品。
プラズマ処理チャンバの一部の部品本体を被覆するための方法であって、
第１セラミック成分と第２セラミック成分とのセラミック混合物を提供し、前記第１セラミック成分は、第２セラミック成分よりも低い融点を有し、
部品本体のプラズマ対向面に前記セラミック混合物を溶射することであって、前記第１セラミック成分を融解するが第１セラミック被膜を形成する前記第２セラミック成分は融解しない温度に前記セラミック混合物を加熱すること、
を備える、方法。
請求項３８に記載の方法であって、さらに、
前記第１セラミック被膜に前記第２セラミック成分の粉末を溶射することを備え、前記第２セラミック成分の前記粉末は、前記第２セラミック成分を融解する温度に加熱される、方法。
請求項３８に記載の方法であって、
前記第１セラミック成分はアルミナであり、前記第２セラミック成分はイットリアである、方法。