JP2023514830A - 半導体処理チャンバの構成要素を調整する方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】半導体処理チャンバ内で使用する構成要素を製造する方法を提供する。熱膨張係数が１０．０×１０-6／Ｋ未満の導電性材料から構成要素本体を形成する。次いで構成要素本体の表面の上に金属酸化物層を堆積させる。【選択図】図１

Description

［関連出願の相互参照］
本願は、２０２０年２月１９日に出願された米国仮特許出願第６２／９７８，６１０号の優先権を主張するものであり、あらゆる目的のために同文献を参照して本願に援用する。

本開示は全般に、半導体デバイスの製造に関する。さらに詳細には、本開示は、半導体処理チャンバの構成要素、および基板またはウエハを処理する際に用いる製造／調整方法に関する。
半導体ウエハの処理過程では、プラズマ処理チャンバを使用して半導体デバイスを処理する。プラズマ処理チャンバは、プラズマ、ハロゲンおよび／または酸素に晒されるが、これらはプラズマ処理チャンバ内の構成要素を劣化させるおそれがある。一部のプラズマ処理チャンバは、電極、シャワーヘッド、およびエッジリングなどのシリコン部品を有する。

本明細書に記載している背景説明は、本開示の状況を全体的に提示することを目的としている。この背景の項に記載している範囲で、現在明記している発明者の研究、および出願時に先行技術として適格ではない可能性がある説明の側面は、明示的にも黙示的にも本開示に対抗する先行技術であるとは認められない。

以上を達成するため、本開示の目的に従い、半導体処理チャンバ内で使用する構成要素を製造する方法を提供する。熱膨張係数が低く、例えば熱膨張係数が１０．０×１０^-6／Ｋ未満）である導電性材料から構成要素本体を形成する。その後、金属酸化物層を構成要素本体の表面の上に堆積させる。

別の表現形態では、プラズマ処理チャンバ内で使用する構成要素を提供する。この構成要素は、構成要素本体を有する。構成要素本体は、熱膨張係数が低い（例えば熱膨張係数が１０．０×１０^-6／Ｋ未満）導電性材料を含む。金属酸化物層を構成要素本体の表面の上に堆積させる。

本開示のこれらの特徴および他の特徴を、以下の本開示の詳細な説明で以下の図と併せてさらに詳細に記載する。

本開示は、添付の図面の図に限定的ではなく例として示しており、図面では同様の符号はほぼ同じ要素を指している。

一実施形態の高度なフローチャートである。

一実施形態に従って処理したエッジリングの概略断面図である。 一実施形態に従って処理したエッジリングの概略断面図である。 一実施形態に従って処理したエッジリングの概略断面図である。

一実施形態で使用してよいプラズマ処理チャンバの概略図である。

別の実施形態に従って処理したエッジリングの概略断面図である。

別の実施形態の高度なフローチャートである。

プラズマ処理チャンバ内で使用するエッジリング構成要素を製造する方法の別の実施形態を示し、エッジリング形態の構成要素基板の上面図である。 プラズマ処理チャンバ内で使用するエッジリング構成要素を製造する方法の別の実施形態を示し、図６Ａの構成要素基板の断面図である。 プラズマ処理チャンバ内で使用するエッジリング構成要素を製造する方法の別の実施形態を示し、図６Ａの基板の面の断面詳細図である。 プラズマ処理チャンバ内で使用するエッジリング構成要素を製造する方法の別の実施形態を示し、図６Ａの基板に電気めっきした高純度アルミニウム層の断面詳細図である。 プラズマ処理チャンバ内で使用するエッジリング構成要素を製造する方法の別の実施形態を示し、プラズマ処理チャンバの構成要素を形成するために陽極酸化した後の図６Ｄの電気めっきした構造の断面詳細図である。

プラズマ処理チャンバの一部の断面図である。

一実施形態で使用してよい別のプラズマ処理チャンバの概略図である。

次に、添付の図面に示した本開示のいくつかの好適な実施形態を参照して本開示を詳細に説明していく。以下の説明では、本開示を完全に理解してもらうために多くの特定の詳細を記載している。しかしながら、本開示がこれらの特定の詳細の一部または全部がなくとも実施され得ることは、当業者には明らかであろう。他の場合では、本開示を不必要に不明瞭にしないように、公知の処理工程および／または構造は詳細には説明していない。

本明細書に記載する様々な実施形態では、プラズマエッチングなどのプロセスによるアーク放電および／または浸食による損傷に耐性があり、それ故にプラズマ処理チャンバなどの半導体処理システムに伴うプラズマおよびエッチングプロセスから生じる可能性のある構成要素の消耗を抑制するか最小限に抑える半導体処理チャンバの構成要素を提供する。

理解しやすいように、図１は、プラズマ処理チャンバなどの半導体処理チャンバの構成要素を製造し、使用する第１の実施形態のプロセスの高度なフローチャートである。構成要素本体を用意する（工程１０４）。構成要素本体は、熱膨張係数（ＣＴＥ）が低く線形である導電性材料を含む。１つの実施形態では、「低ＣＴＥ」材料を、ＣＴＥが１０．０×１０^-6／Ｋ未満の材料であると定義する。さらに別の実施形態では、「低ＣＴＥ」材料を、ＣＴＥが５．０×１０^-6／Ｋ未満）の材料であると定義する。以下にさらに詳細に説明するように、構成要素本体の電気伝導性および低ＣＴＥは、プラズマ処理チャンバなどの半導体処理チャンバの構成要素で使用するのに特に有益な属性である。１つの実施形態では、構成要素本体は、導電性半導体または低ＣＴＥ金属を鋳造することによって、例えば溶融した半導体または金属を金型に流し込むか注入することによって形成されて、指定の構成要素の形状を形成する。導電性半導体材料を鋳造する実施形態では、溶融した半導体が金型内で冷却されて硬化し、粒径が大きい多結晶構造を形成する。別の実施形態では、構成要素本体は、導電性半導体粉末を焼結することによって形成されて、導電性セラミック構成要素を形成する。図２Ａは、構成要素本体２０４の概略断面図である。この例では、構成要素本体２０４は、エッジリングを形成する。この実施形態では、構成要素本体２０４は、シリコン、炭化シリコンまたはグラファイトの導電性半導体から形成される。導電性シリコンまたは炭化シリコンは、シリコンまたは炭化シリコンをドーピングすることで用意する。別の実施形態では、構成要素本体２０４は、チタン、モリブデンなどの電気伝導性の低ＣＴＥ金属から形成される。

構成要素本体２０４の上にアルミニウムバリア層を堆積させる（工程１０８）。この実施形態では、電気めっきを用いて、質量換算で９９．９％が純粋であるアルミニウム層を用意する。電気めっきのプロセスでは、めっきする部分が陰極で、陽極が超高純度アルミニウムで、両方の構成要素が電解液に浸される標準の電気化学セルを必要とする。純度が十分に高いアルミニウムバリア層を用意するために、水ベースの溶液ではなく導電性有機ベースの溶液が望まれる。図２Ｂは、アルミニウムバリア層２０８を堆積させた後の構成要素本体２０４の概略断面図である。この例では、アルミニウムバリア層２０８は、構成要素本体２０４を閉じ込める。他の実施形態では、アルミニウムバリア層２０８は、構成要素本体２０４の１つの面にあってよい。

金属酸化物層を陽極酸化によって形成する（工程１１２）。この実施形態では、アルミニウムバリア層２０８の表面は、硬質陽極酸化されるため（硬質コーティングまたはタイプＩＩＩの陽極酸化とも呼ばれる）、金属酸化物層は酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）である。硬質陽極酸化プロセスは、Ａｌ純度の高いアルミニウムバリア層２０８の表面に極めて硬質で耐摩耗性の多孔質酸化物を形成する。陽極酸化の設定も典型的な電気化学セルであり、純粋なＡｌでコーティングされた部分は酸浴（通常は硫酸）内の陽極である。電気化学セルに電流が流れると、陰極では水素が放出され、アルミニウム陽極の表面では酸素が放出されるため、酸化アルミニウムの蓄積が起こる。図２Ｃは、アルミニウムバリア層２０８の表面を硬質陽極酸化して金属酸化物層２１２を形成した後の構成要素本体の断面図である。アルミニウムバリア層２０８の純度が高いため、陽極酸化プロセスでも高純度の金属酸化物層２１２ができる。

構成要素本体をプラズマ処理チャンバなどの半導体処理チャンバに取りつける（工程１１６）。この例では、構成要素本体をエッジリングとして使用する。図３は、プラズマ処理基板のプラズマ処理チャンバ３００の概略図であり、一実施形態で構成要素が設置される。いくつかの実施形態では、プラズマ処理チャンバ３００は、ガス入口を提供するガス分配プレート３０６および静電チャック（ＥＳＣ）３１６を、チャンバ壁３５０で囲まれたプラズマ処理チャンバ３０４の中に有する。プラズマ処理チャンバ３０４の中では、基板３０７をＥＳＣ３１６の上に配置する。ＥＳＣ３１６は、ＥＳＣ電源３４８からバイアスを供給してよい。プラズマ処理チャンバ３０４にはガス分配プレート３０６を介してガス源３１０が接続される。ＥＳＣ温度コントローラ３５１がＥＳＣ３１６に接続され、ＥＳＣ３１６の温度制御を行う。高周波（ＲＦ）電源３３０がＲＦ電力をＥＳＣ３１６および上方電極に供給する。この実施形態では、上方電極は、ガス分配プレート３０６である。好適な実施形態では、１３．５６メガヘルツ（ＭＨｚ）、２ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、および／または任意で２７ＭＨｚの電源がＲＦ電源３３０およびＥＳＣ電源３４８となる。ＲＦ電源３３０、ＥＳＣ電源３４８、排出ポンプ３２０、およびガス源３１０には、コントローラ３３５が制御可能な形で接続される。高フローライナー３６０は、プラズマ処理チャンバ３０４の中のライナーである。高フローライナーは、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から排出ポンプ３２０へ通すように制御されたガス流を維持する。エッジリング３６４は基板３０７を取り囲み、石英リング３６８によって大部分がプラズマから遮蔽される。このようなプラズマ処理チャンバの一例が、カリフォルニア州フリーモントのラム・リサーチ・コーポレーションが製造する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）反応器またはＩＣＰ（誘導結合プラズマ）反応器とすることができる。

プラズマ処理チャンバ３０４は、エッジリング３６４を使用して基板３０７をプラズマ処理する（工程１２０）。プラズマ処理は、エッチング、堆積、不動態化、または別のプラズマ処理のうちの１つ以上の処理であってよい。プラズマ処理は、プラズマ以外の処理と組み合わせて行ってもよい。このような処理は、エッジリング３６４をプラズマ含有ハロゲンおよび／または酸素に曝露することがある。

エッジリングは一般に、半導体処理チャンバ内での位置および機能の点から消耗品である。エッジリングの上面は、基板の上面と同じ高さにあることが望ましい。したがって、エッジリングの上面を基板の上面と同一に保つために、エッジリングが消耗するにつれてエッチングリングを動かすための様々な機構を用意してよい。その上、エッジリングが十分に消耗すれば、エッジリングを交換しなければならず、プラズマ処理チャンバの中断時間の原因となる。他の実施形態では、このような構成要素をプラズマから遮蔽された場所に配置してよい。エッジリングは、熱膨張係数が低く、電気伝導性および熱伝導性に優れていることが理想である。

この実施形態では、硬質陽極酸化した金属酸化物層２１２は、プラズマ浸食に対して十分にエッチング耐性があるため、エッジリングは、もはや消耗品ではないか、最小限の消耗品であり、よって頻繁に交換する必要がない。高純度のアルミニウムバリア層２０８を形成するためのアルミニウムの電気めっきは、硬質陽極酸化するアルミニウムから合金またはその他の不純物を除去する。高純度アルミニウムバリア層２０８は、酸化すると、さらに耐エッチング性のある酸化アルミニウム層となり、プラズマ処理過程で不純物の生成を防止する。また、アルミニウムバリア層２０８の電気めっきは、薄く均一でコンフォーマルなアルミニウム層を形成する。硬質陽極酸化は、生じた硬質陽極酸化層の厚みをわずかに増大させるだけである可能性がある。その結果、エッジリングをプラズマ処理チャンバ３００内で適合させるために硬質陽極酸化層を平滑にし、かつ／または薄くするための機械加工は必要ない。また、硬質陽極酸化層の薄い保護層は、熱膨張の問題をあまり受けない。アルミニウムバリア層２０８の電気めっきおよびアルミニウムバリア層２０８の硬質陽極酸化は、金属酸化物層２１２をもたらすことが可能な比較的安価なプロセスである。この実施形態では、電気めっきで堆積したアルミニウムバリア層２０８の厚みは、１ミクロン～１００ミクロンの範囲内である。硬質陽極酸化によって形成された金属酸化物層２１２は、純度が高く、厚みが５ミクロン～１００ミクロンである。高純度の金属酸化物層２１２は、低純度の金属酸化物層よりもさらにエッチング耐性がある。

様々なプラズマ処理チャンバ３００では、アルミニウムまたは金属酸化物層またはコーティングを有する他の構成要素を使用してよい。このような構成要素として、とりわけＥＳＣ３１６、ピナクル（登録商標）、高フローライナー３６０、ガス分配プレート３０６がある。アルミニウムまたは金属酸化物のコーティングは、消耗するプラズマ処理チャンバ構成要素に最も有用である。

誘電性コーティングが完全であることが、電気離隔と耐薬品性の両方を維持するために重要である。誘電性コーティングが厚いほど、亀裂が発生しやすくなる。誘電性コーティングが薄ければ、プラズマ処理チャンバ３００で使用する電圧によって生じる損傷を防止するのに十分な絶縁にならない。

様々な実施形態では、プラズマ電解酸化（ＰＥＯ）または陽極酸化のタイプＩ、ＩＩまたはＩＩＩを用いてアルミニウムバリア層２０８の表面を陽極酸化して、金属酸化物層２１２を形成するとしてよい。他の実施形態では、金属酸化物層２１２は、アルミニウムバリア層２０８の上にスプレーコーティングされる。スプレーコーティングは、溶射コーティングまたはプラズマスプレーコーティングであってよい。溶射／プラズマスプレーは、厚いコーティングを構築するのに最良の方法である。いくつかの実施形態では、高密度コーティングを施すためにエアロゾル堆積を用いてよい。ただし、エアロゾル堆積は、３Ｄ形状ではさらに困難なことがある。スプレーコーティングは、より厚く不均一なコーティングを形成することがある。その結果、スプレーコーティングを用いる場合は、金属酸化物層２１２を平滑にするために機械加工が必要なことがある。いくつかの実施形態では、良好な適合を実現するためには厚めの金属酸化物層２１２が望ましいことがある。薄めの金属酸化物層２１２が望ましい場合は、機械加工を用いて金属酸化物層２１２を薄くする。様々な実施形態では、化学蒸着または様々な噴霧プロセスまたは他の堆積プロセスを用いてアルミニウムバリア層２０８を堆積させてよい。溶射金属酸化物コーティングプロセスには、原料（粉末形態）を溶融して微小の液滴にして基板上に高速で吹き付ける熱源（炎またはプラズマ）が含まれる。このようなプロセスでは、他のコーティング技術と比較して複雑な形状に高い堆積率で厚いコーティングを堆積させることができる。

他の実施形態では、他の金属酸化物を溶射によってアルミニウムバリア層２０８に堆積させてよい。このような他の金属酸化物は、イットリア（Ｙ₂Ｏ₃）、三元イットリア－アルミナ酸化物（イットリウムアルミニウムガーネット（Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂（ＹＡＧ））、イットリウムアルミニウム単斜晶（Ｙ₄Ａｌ₂Ｏ₉（ＹＡＭ））、またはイットリウムアルミニウムペロブスカイト（ＹＡｌＯ₃（ＹＡＰ））など）、またはＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）であってよい。

別の実施形態では、アルミニウムバリア層２０８を堆積させる（工程１０８）代わりに、金属酸化物層を構成要素本体２０４の表面に直接溶射する。図４は、構成要素の断面概略図であり、金属酸化物層４１２が構成要素本体４０４に直接噴霧されている。溶射によって堆積した金属酸化物層４１２の厚みは、０．５～２ｍｍの範囲内であってよい。

図５は、プラズマ処理チャンバなどの半導体処理チャンバの構成要素を製造し、使用する方法の第２の実施形態の高度なフローチャートを示している。基板本体を用意する（工程５０４）。図６Ａ～図６Ｃを参照すると、用意した基板本体６０４は、少なくとも部分的に静電チャック（ＥＳＣ）を取り囲んでいる中央孔６０８を有するエッジリングなど、プラズマ処理チャンバで使用する構成要素の形状に形成されてよい。図６Ａは基板本体の上面図であり、図６Ｂは基板本体の断面図である。図６Ｃは、基板本体の表面６１２の断面Ａ－Ａの拡大図を示している。図６Ａ～図８に示した画像は、例示を目的としているにすぎず、縮尺、形状、および特徴部分に関しては異なっていることがあることが理解される。基板本体６０４は、多くの様々な製造プロセス、例えば機械加工、成形、焼結、研磨、化学エッチングなどを介して形成されるとしてよい。

一実施形態によれば、基板本体６０４は、熱膨張係数が低い（例えば１０．０×１０^-6／Ｋ未満）導電性材料を含む。さらに別の実施形態では、基板本体６０４は、電気伝導性の半導体、および特に電気伝導性の多結晶ドープシリコンまたは炭化シリコン半導体材料を含む。代替実施形態では、基板本体は、その他の導電性半導体（例えばゲルマニウム、グラファイトなど）、またはチタン、モリブデンなどのその他の低ＣＴＥ金属を含んでいてよい。様々な実施形態では、半導体は、多結晶であってよい。多結晶シリコンは、多結晶シリコンの粒子よりも平均で１大きい粒子を有する。多結晶シリコンの平均粒子サイズは１ｍｍを超えている。熱膨張係数が低いと、一般には応力、摩耗が少なくなり、構成要素どうしの適合性が良好になる。特にチャンバでの処理過程では、エッジリングとその他の隣接部品（特にＥＳＣベースプレート）は、温度が異なる。プラズマによって起こる加熱により、エッジリングは一般に、温度が積極的に制御される（－４０℃～５０℃の範囲）ＥＳＣベースプレートよりも遥かに熱い（１５０℃～２５０℃の範囲）。熱膨張係数の小さいエッジリング材料を選択すると、エッジリングと隣接する部品（ＥＳＣ）との間の間隙サイズの変動が効果的に小さくなるため、２つの導体間でより一貫した静電容量を達成できる。その結果、電気的により一貫した性能が得られる。

図５および図６Ｄを参照すると、基板本体６０４を用意した後、基板本体６０４の表面６１２の上に高純度アルミニウム層６１６（図６Ｄ）を形成する（工程５０８）。いくつかの実施形態によれば、アルミニウム層６１６は、電気めっき堆積方法を用いて堆積され、この方法では、アルミニウムの純度が高く、下にある基板本体６０４との結合強度が高い、実質的に均一で欠陥のないアルミニウム層６１６を用意する。代替実施形態では、原子層堆積（ＡＬＤ）またはプラズマ電解酸化（ＰＥＯ）などの堆積方法を用いてよい。１つの実施形態では、シリコン基板は、製造プロセスで生じる酸化物（例えば酸化シリコン）および表面の損傷をアルミニウム堆積前に表面から除去するか実質的に除去するように処理される。これは、アルミニウム層６１６と基板６０４との間に酸化物、酸化、または遊離粒子が存在しないかほとんど存在しないようにするために、電気めっきプロセスでも実施されてよい。

アルミニウム層６１６は、アルミニウム合金（Ａｌ６０６１など）の陽極酸化と比較して、より均一で、多孔性が最小限で、微量汚染物質がより少ない陽極酸化層６２４の形成を補助するのに役立つ（後述）。合わさった陽極酸化アルミニウム層６１６／６２４は、刺激的なプラズマ環境に対する耐腐食バリアとなり、高電圧のプラズマ環境から電圧を離隔する保護にもなる。一実施形態によれば、アルミニウム層６１６は、質量換算で少なくとも９９％が純粋なアルミニウムである。別の実施形態によれば、アルミニウム層６１６は、質量換算で少なくとも９９．５％が純粋なアルミニウムである。さらに別の実施形態によれば、アルミニウム層６１６は、質量換算で少なくとも９９．９％が純粋なアルミニウムである。１つの実施形態では、電気めっき工程５０８は、ＡｌｕｍｉＰｌａｔｅプロセス（ミネソタ州クーンラピッズ市のＡｌｕｍｉＰｌａｔｅ社）によって行われ、電気めっきしたアルミニウム層６１６の純度は、純粋なアルミニウムを質量換算で９９．９９％より多く含むものである。

アルミニウム層６１６の厚みは、構成要素の種類、構成要素の位置、構成要素の形状、基板材料の特性、コストなどを含む１つ以上の要因によって変化してよい。１つの実施形態によれば、アルミニウム層６１６の厚みは、約２０マイクロメートル（μｍ）～１５０μｍである。別の実施形態では、アルミニウム層６１６の厚みは、約２５μｍ～１２５μｍである。別の実施形態によれば、アルミニウム層６１６の厚みは、約２５μｍ～５０μｍである。さらに別の実施形態では、アルミニウム層６１６の厚みは、約２５μｍ～３５μｍである。

図５および図６Ｅを参照すると、アルミニウム層６１６が形成された後、アルミニウム層６１６の表面６２０が陽極酸化され（工程５１２）、陽極酸化層６２４を有するプラズマ処理構成要素６００を形成する。図６Ｅは、陽極酸化後のシリコン基板６０４の一部の実施形態の断面図を示している。図６Ｅに示したように、陽極酸化層６２４と基板６０４との間にアルミニウム層６１６の少なくとも一部がまだ残った状態で、アルミニウム層６１６の一部が貫通されて陽極酸化層６２４を生成する。陽極酸化層６２４の追加の層の深さは、アルミニウム層６１６の元の表面６２０の上に加わるため、部品全体の厚さが増す。１つの実施形態では、陽極酸化層６２４の深さは、表面６２０の下におよそ５０％入り込み、５０％が表面６２０の上にさらに堆積している。アルミニウム層６１６の少なくとも一部はそのまま（すなわち陽極酸化していない）にすることが望ましい。なぜなら、陽極酸化層６２４と基板６０４との間の境界の接合に有意な利点をもたらすからである。陽極酸化層６２４およびシリコン基板本体６０４は比較的硬い表面であるため、柔軟で可鍛性のアルミニウム層は、チャンバ内でのプラズマエッチングプロセスで層にかかる熱応力を緩和する緩衝材として作用する。熱応力が緩和されない場合、陽極酸化層は、温度変化を受けたときにシリコン基板本体６０４から分離する可能性がある。様々な実施形態では、陽極酸化層６２４およびシリコン基板本体６０４が数回の極端な熱サイクルを受けたとき、アルミニウム層６１６は分離を防止した。また、シリコン酸化物の形成は、シリコン基板本体６０４と陽極酸化層６２４との間の境界で熱亀裂を引き起こす。熱亀裂は、シリコン基板本体６０４に露出部分を作り出す。シリコン基板本体６０４の露出部分は、浸食される。

１つの実施形態では、陽極酸化工程５１２は、硬質コーティングまたはタイプＩＩＩの陽極酸化プロセス（硬質陽極酸化または硬質コーティング陽極酸化ともいう）を含み、アルミニウムめっきしたシリコン基板６０４を０℃～３℃の温度かつ高電圧（直流電流２５Ｖから開始し、プロセスが進むにつれて６０～１００Ｖに上昇）で硫酸浴に晒して酸化物または「陽極酸化」層を作製する。タイプＩＩＩの陽極酸化プロセスでは、厚みが最大約５０μｍまたはそれよりも大きい陽極酸化層６２４を作製した。この実施形態では、陽極酸化後にウォーターシールまたはその他の熱水手段または沈殿手段は実施しない。なぜなら、このようなシールは、プラズマプロセスからの亀裂または劣化の可能性が高いからである。陽極酸化プロセスでは、スペースのあるカラムを作る。このスペースは、カラムが亀裂なしで拡張するよう余裕を持たせるものである。シーリングによりスペースがなくなるか縮小されるため、熱による加熱によってカラムが膨張すると、陽極酸化層に亀裂が入りやすくなる。亀裂により、層によって行われる保護が低下する。シーリングによりベーマイトが形成されることがあるため、表面の耐摩耗性が低下する可能性がある。また、タイプＩＩまたは混合酸またはシュウ酸などの他の陽極酸化プロセスを用いて、Ａｌめっきを陽極酸化保護層に変換することができる。

いくつかの実施形態では、陽極酸化層６１４は、少なくとも１０μｍの厚みであり、５０μｍ以上の厚みにすることができる。他の実施形態では、陽極酸化層６１４の厚みは、５μｍ～５０μｍの範囲内である。他の実施形態では、陽極酸化層６１４の厚みは、１２μｍ～３８μｍの範囲内である。さらに別の実施形態では、陽極酸化層６１４の厚みは、２５μｍ～３５μｍの範囲内である。様々な実施形態では、陽極酸化されていないアルミニウム層６１６の部分の厚みは、７μｍ～１１３μｍの範囲内である。様々な実施形態では、陽極酸化されていないアルミニウム層６１６の部分の厚みは、１２μｍ～３２μｍの範囲内である。

一実施形態によれば、陽極酸化層６２４は、酸化アルミニウムの純度が質量換算で少なくとも９９％の酸化アルミニウム層である。別の実施形態によれば、陽極酸化された酸化物層６１４は、酸化アルミニウムの純度が質量換算で少なくとも９９．５％の酸化アルミニウム層である。さらに別の実施形態によれば、陽極酸化層６２４は、酸化アルミニウムの純度が質量換算で少なくとも９９．９％の酸化アルミニウム層である。

図５のプロセスの工程５０４～５１２に従って製造してできたアルミニウム／酸化物層６１６／６２４は、上記に詳述したように、汚染物質を最小限に抑え（例えば６０６１アルミニウム合金に見られる典型的な１８０ｐｐｍと比較して、亜鉛含有量が５ｐｐｍ）、腐食耐性が向上した（塩酸（ＨＣｌ）バブルテストでテストした耐性は、混合酸またはシュウ酸のいずれかで陽極酸化した６０６１アルミニウムでは５～１３時間であったのと比較して、１４０時間と長くなった）。さらに、アルミニウム／酸化物層２１６／２２４では、０．００１インチあたり２５００Ｖという高い絶縁耐力が測定された。

構成要素６００を図５の工程５０４～５１２を介して適切に処理した後、プラズマ処理チャンバなどの半導体処理チャンバ内に設置する（図５の工程５１６）。図５に示した製造プロセスは、消耗する誘電性のプラズマ処理チャンバ構成要素を製造するのに特に有用である。さらに詳細には、図５および図６Ａ～図６Ｅに示したプロセスから形成された構成要素６００は、プラズマ処理チャンバの１つ以上の構成要素を形成し、かつ／または調整して、プラズマ処理チャンバに固有のプラズマ、反応性ハロゲン種、またはその他のエネルギーイオンおよびエッチングプロセスを介して構成要素の消耗を抑制または最小限に抑えるのに特に適している。

以下の実施形態では、図５および図６Ａ～図６Ｅに示したプロセスから形成された構成要素６００は、プラズマ処理チャンバ（例えば図８に示したプラズマ処理チャンバ８０４）で使用するために静電チャック（ＥＳＣ）アセンブリまたはシステム（例えば図７のＥＳＣアセンブリ７００）の中にあるエッジリングまたは同様の構成要素として、特定の用途を対象としている。ただし、図５および図６Ａ～図６Ｅに示したプロセスから形成された構成要素６００は、他の部品の中のとりわけ高フローライナー、ガス分配プレートなどに加えて、腐食耐性が高く、電気伝導性に優れ、熱膨張係数が低いという特性が望まれる程度まで、ＥＳＣアセンブリ７００またはプラズマ処理チャンバ８０４の中のピナクルおよび静電チャック（ＥＳＣ）などの任意の数の構成要素として実装されてよいことが理解されるであろう。

図７は、プラズマ処理システムで使用するための可動式のエッジリング構成を有するＥＳＣアセンブリ７００の一部（図８に示した断面Ｂ－Ｂによって画定される）の断面図を示している。ＥＳＣアセンブリ７００は、静電チャック（ＥＳＣ）７０４を取り囲むように構成された上部エッジリング７２４を含む。ＥＳＣ７０４は、基板支持体と呼ばれることもあり、処理過程でウエハ８６６を処理するための支持体として機能する。上部エッジリング７２４は、可動式エッジリング７０８に支持される環状下方凹部７２６を有する。可動式エッジリング７０８は、ＥＳＣ７０４、加熱プレート７５２、および中間内側エッジリング７２８を有する径方向内側と、静止エッジリング７１６、外側エッジリング７１２およびカバーエッジリング７２０を有する径方向外側とによって画定されるキャビティ内で、垂直に関節運動するように配置される。カバーエッジリング７２０は、上部エッジリング７２４を部分的に覆う径方向内側突出部７２２を有する。

上部エッジリング７２４は、処理ウエハ８６６を処理する際に浸食性のプラズマおよびエッチング剤に曝露されるため、必ず摩耗し、それによってその厚みは、曝露が多くなるにつれて高さが減少する。したがって、可動式エッジリング７０８を使用して上部エッジリング７２４を持ち上げて、上部エッジリング７２４の上面と処理ウエハ／基板８６６との高さの関係を回復する。このような高さの調整に影響を及ぼすために、１つ以上のリフトピン７４０が（ＥＳＣ７０４の開口部７４８および静止エッジリング７１６の開口部７１８を通って）垂直方向に作動して可動式エッジリング７０８を押し上げ、すると可動式エッジリングが上部エッジリング７２４の垂直方向の向きを調整する。ＥＳＣ７０４の開口部７４８を密閉するためにリフトピン７４０の周に沿ってスリーブ７４４が配置される。

一実施形態によれば、構成要素６００は、図５および図６Ａ～図６Ｅのプロセスに従って製造されて、ＥＳＣアセンブリ７００に取り付けるための可動式エッジリング７０８を形成する。可動式エッジリングの場所は、チャンバ内で、処理ウエハ８６６を処理する際に、プラズマの近くにあってプラズマに曝露されるため（すなわち１つ以上の「プラズマ対向面」を有する）、可動式エッジリング７０８は、構成要素６００の硬質陽極酸化したアルミニウムめっき６１６／６２４の耐腐食特性から多大な恩恵を受けている。一例では、プラズマは、上部エッジリング７２４と外側エッジリング７１２とカバーエッジリング７２０との間から、可動式エッジリング７０８の外面および静止エッジリング７１６の内面へ移動するとしてよい。移動するプラズマの量は、上部エッジリング７２４の位置によって変わる。また、図８に示した位置では、上部エッジリング７２４は、プラズマが上部エッジリング７２４と中間内側エッジリング７２８との間から可動式エッジリング７０８の内面へ移動するのを防ぐとしてよい。可動式エッジリング７０８が上部エッジリング７２４を持ち上げると、上部エッジリング７２４と中間内側エッジリング７２８との間に間隙ができ、プラズマを可動式エッジリング７０８の内面に到達させる。

１つの実施形態では、構成要素６００に設けたような陽極酸化したアルミニウムめっき６１６／６２４を含むように可動式エッジリング７０８の外面全体を処理してよい。ただし、構成要素の外面の一部のみを処理する必要があることが理解される。例えば、可動式エッジリング７０８の外面または径方向外側の面は、（例えばマスクなどを用いた処理で）アルミニウムめっきおよび／または陽極酸化から除外してよく、それによってプラズマ対向面（例えば径方向内面６０８、図６Ｂを参照）のみが陽極酸化したアルミニウムめっき６１６／６２４を有する。このような部分的なコーティング処理では、コーティングされないマスキング部分が必要なことがある。プラズマ対向面とは、プラズマ処理過程でプラズマに曝露されるか、高温低圧で反応性ハロゲン種に曝露される面である。反応性ハロゲン種は、遠隔プラズマまたは熱反応性フッ素から形成されてよい。いくつかの実施形態では、可動式エッジリング７０８上の接点はコーティングされない。なぜなら、そのような接点は、電気めっき処理中に電極と接続するのに使用されることがあるからである。

さらに、可動式エッジリング７０８は、静止エッジリング７１６と共にＥＳＣ７０４へのＲＦ伝導（交流電流）経路となって、チャンバでの処理過程でさらに均一なプラズマを達成し、近端のウエハ処理の均一性を改善し、それによって構成要素６００基板本体６０４の電気伝導性から恩恵を受ける。したがって、静止エッジリング７１６および上部エッジリング７２４は、ＥＳＣアセンブリ７００およびプラズマ処理チャンバシステム８００の他の構成要素の中で特に、図５および図６Ａ～図６Ｅに示したプロセスを用いて構成要素６００のアルミニウム電気めっきおよび陽極酸化層６１６／６２４で形成されてよい。

図５に開示したプロセスに戻って参照すると、構成要素６００は、処理ウエハ８６６上での半導体製造を容易にするためにプラズマ処理チャンバ内で使用される（工程５２０）。プラズマ処理は、エッチング、堆積、不動態化、または別のプラズマ処理のうちの１つ以上の処理であってよい。プラズマ処理は、プラズマ以外の処理と組み合わせて行ってもよい。

理解しやすくするため、図８は、一実施形態で使用してよいプラズマ処理チャンバシステム８００の一例を概略的に示している。プラズマ処理チャンバシステム８００は、プラズマ処理チャンバ８０４が中にあるプラズマ反応器８０２を含む。電力整合ネットワーク８０８によって調整されるプラズマ電源８０６は、誘導結合電力を供給することにより、誘電性で誘導性の電力窓８１２の近くに位置するトランス結合プラズマ（ＴＣＰ）コイル８１０に電力を供給して、プラズマ処理チャンバ８０４内でプラズマ８１４を生成する。プラズマ処理チャンバ８０４のチャンバ壁８７６から誘電性かつ誘導性の電力窓８１２にピナクル８７２が延在し、ピナクルリングを形成する。ピナクル８７２は、チャンバ壁８７６および誘電性かつ誘導性の電力窓８１２に対して角度がついている。例えば、ピナクル８７２とチャンバ壁８７６との間の内角、およびピナクル８７２と誘電性かつ誘導性の電力窓８１２との間の内角は、それぞれが９０°よりも大きく１８０°よりも小さいとしてよい。図示したように、ピナクル８７２は、プラズマ処理チャンバ８０４の上部近くで角度の付いたリングとなる。ＴＣＰコイル（上部電源）８１０は、プラズマ処理チャンバ８０４内に均一に分散させる輪郭ができるように構成されてよい。例えば、ＴＣＰコイル８１０は、プラズマ８１４にトーラス状の電力分散を生み出すように構成されてよい。誘電性かつ誘導性の電力窓８１２は、ＴＣＰコイル８１０をプラズマ処理チャンバ８０４から分離しつつ、エネルギーをＴＣＰコイル８１０からプラズマ処理チャンバ８０４に流せるように設けられる。バイアス整合ネットワーク８１８によって調整されるウエハバイアス電圧電源８１６がＥＳＣアセンブリ７００に電力を供給して、処理ウエハ８６６がＥＳＣアセンブリ７００に設置されるときにバイアス電圧を設定する。コントローラ８２４がプラズマ電源８０６およびウエハバイアス電圧電源８１６を制御する。

プラズマ電源８０６およびウエハバイアス電圧電源８１６は、例えば１３．５６メガヘルツ（ＭＨｚ）、２７ＭＨｚ、２ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、４００キロヘルツ（ｋＨｚ）、２．５４ギガヘルツ（ＧＨｚ）、またはこれらの組み合わせなどの特定の無線周波数で動作するように構成されてよい。プラズマ電源８０６およびウエハバイアス電圧電源８１６は、所望の処理性能を達成するために、ある範囲の電力を供給するように適切にサイズ設定されてよい。例えば１つの実施形態では、プラズマ電源８０６は、５０～５０００ワットの範囲の電力を供給してよく、ウエハバイアス電圧電源８１６は、２０～３０００ボルト（Ｖ）の範囲のバイアス電圧を供給してよい。また、ＴＣＰコイル８１０および／またはＥＳＣアセンブリ７００は、２つ以上のサブコイルまたはサブ電極で構成されてよい。サブコイルまたはサブ電極は、単一の電源で給電されてもよいし、複数の電源で給電されてもよい。

図８に示したように、プラズマ処理チャンバシステム８００はさらに、ガス源／ガス供給機構８３０を含む。ガス源８３０は、ガス注入器８４０などのガス入口を通してプラズマ処理チャンバ８０４と流体接続している。ガス注入器８４０は、ガスがガス注入器８４０を通ってプラズマ処理チャンバ８０４に流れるように少なくとも１つのボアホール８４１を有する。ガス注入器８４０は、プラズマ処理チャンバ８０４の任意の有利な場所に位置していてよく、ガスを注入するのにどのような形態であってもよい。ただし、ガス入口は、「調整可能な」ガス注入の輪郭ができるように構成されてよいことが好ましい。調整可能なガス注入の輪郭により、プラズマ処理チャンバ８０４の複数の領域へのそれぞれのガスの流れを独立して調整することが可能になる。さらに好ましくは、ガス注入器は、誘電性かつ誘導性の電力窓８１２に取り付けられる。ガス注入器は、電力窓に外側に接して取りつけられるか、電力窓の中に取り付けられるか、電力窓の一部を形成してよい。処理ガスおよび副生成物は、圧力制御バルブ８４２およびポンプ８４４を介してプラズマ処理チャンバ８０４から取り除かれる。圧力制御バルブ８４２およびポンプ８４４は、プラズマ処理チャンバ８０４の中を特定の圧力に維持する役割も果たす。圧力制御バルブ８４２は、処理中に圧力を１トル未満に維持できる。ＥＳＣアセンブリ７００の上部の周囲に１つ以上のエッジリングを設置してよい。ガス源／ガス供給機構８３０は、コントローラ４２４で制御される。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（登録商標）によるＫｉｙｏ（登録商標）、Ｓｔｒａｔａ（登録商標）、またはＶｅｃｔｏｒ（登録商標）を使用して一実施形態を実施してよい。

図３に示したように、処理ウエハ８６６がプラズマ処理チャンバ４０４内に配置され、特にＥＳＣアセンブリ７００の上または中に配置される。処理ウエハ８６６にプラズマ処理を適用する（例えば図１の工程１２０）。この例では、処理ウエハ８６６のプラズマ処理は、積層体のタングステン含有層をエッチングするためなど、処理ウエハ８６６上の積層体の一部をエッチングするために用いられる。この実施形態では、プラズマ処理では、５５０℃を超える温度まで加熱する。また、プラズマ処理では、プラズマ処理チャンバ８０４の内部に残留物が堆積する。処理ウエハ８６６をプラズマ処理した後、処理ウエハ８６６は、プラズマ処理チャンバ８０４から取り除かれる。プラズマ処理チャンバ８０４は、堆積した残留物を除去するために洗浄される。この実施形態では、遠隔のフッ素プラズマからの反応性フッ素を使用してプラズマ処理チャンバ８０４の内部を洗浄する。１ミリトル（ｍＴｏｒｒ）～１０トルの範囲内の圧力をかける。ＥＳＣアセンブリ７００は、十分に冷めておらず、５００℃を超える温度のままである。洗浄が完了した後、プラズマ処理チャンバ８０４に新たな処理ウエハ８６６を配置して新たなサイクルを開始してよい。別の例では、プラズマ処理を用いて炭素層、ポリシリコン層、または酸化物／窒化物層を含むエッチングを行う。このような例では、ｉｎ－ｓｉｔｕのＯ２およびＮＦ３プラズマでウエハを処理した後、ウエハの温度は０℃～１５０℃の範囲に制御され、チャンバは洗浄される。

様々な実施形態では、アルミニウム電気めっきおよび陽極酸化層６１６／６２４および構成要素６００の特徴は、閉じ込めリング、エッジリング、静電チャック、接地リング、チャンバライナー、ドアライナー、ピナクル、シャワーヘッド、誘電性電力窓、ガス注入器、エッジリング、セラミック搬送アーム、またはその他の構成要素など、プラズマ処理チャンバ８０４の様々な部品に実装されてよい。例えば、アルミニウム電気めっきおよび陽極酸化層は、上部エッジリング７２４に形成されてよい。構成要素６００およびＥＳＣアセンブリ７００は、プラズマ処理チャンバシステム８００の誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）反応器で使用することに関して図８の実施形態に示されているが、その他の構成要素および／またはその他の種類のプラズマ処理チャンバを使用してよいことが理解される。構成要素６００を使用してよいその他の種類のプラズマ処理チャンバの例が、容量結合プラズマ処理チャンバ（ＣＣＰ）、ベベルプラズマ処理チャンバなどの処理チャンバである。別の例では、プラズマ処理チャンバは、誘電性処理チャンバまたは導体処理チャンバであってよい。このようなプラズマ処理チャンバの一例が、カリフォルニア州フリーモントのラム・リサーチ・コーポレーション（登録商標）によって製造されたＥｘｅｌａｎ Ｆｌｅｘ（登録商標）エッチングシステムである。

金属合金とは異なり、陽極酸化されている実質的に純粋なアルミニウム（質量換算で少なくとも９９％が純粋なアルミニウム）は、固有の汚染リスクを低減する。実質的に純粋なアルミニウムにより、その後の酸化アルミニウム層６１４の陽極酸化で欠陥およびボイドがなくなる。高純度のアルミニウム材料は、基板または陽極酸化層内のプラズマエッチングチャンバの汚染を大幅に削減するという追加の利点ももたらす。この優れた構造により、金属マトリクス複合材に対するスタンドアロンの標準の酸性陽極酸化と比較して、腐食、誘電性、および摩耗に対する性能が改善される。

本開示をいくつかの好適な実施形態に関して説明したが、変更、置換、修正、および様々な代替となる均等物があり、それは本開示の範囲内に収まるものである。本開示の方法および装置を実現する多くの代替方法があることにも注意されたい。したがって、以下の添付の特許請求の範囲は、本開示の真の趣旨および範囲内に収まるようなあらゆる変更、置換、および様々な代替となる均等物を含むものとして解釈されることを意図している。

別の実施形態では、アルミニウムバリア層２０８を堆積させる（工程１０８）代わりに、金属酸化物層を構成要素本体２０４の表面に直接溶射する。図４は、構成要素４００の断面概略図であり、金属酸化物層４１２が構成要素本体４０４に直接噴霧されている。溶射によって堆積した金属酸化物層４１２の厚みは、０．５～２ｍｍの範囲内であってよい。

図５および図６Ｄを参照すると、基板本体６０４を用意した後、基板本体６０４の表面６１２の上に高純度アルミニウム層６１６（図６Ｄ）を形成する（工程５０８）。いくつかの実施形態によれば、アルミニウム層６１６は、電気めっき堆積方法を用いて堆積され、この方法では、アルミニウムの純度が高く、下にある基板本体６０４との結合強度が高い、実質的に均一で欠陥のないアルミニウム層６１６を用意する。代替実施形態では、原子層堆積（ＡＬＤ）またはプラズマ電解酸化（ＰＥＯ）などの堆積方法を用いてよい。１つの実施形態では、シリコン基板は、製造プロセスで生じる酸化物（例えば酸化シリコン）および表面の損傷をアルミニウム堆積前に表面から除去するか実質的に除去するように処理される。これは、アルミニウム層６１６と基板本体６０４との間に酸化物、酸化、または遊離粒子が存在しないかほとんど存在しないようにするために、電気めっきプロセスでも実施されてよい。

アルミニウム層６１６は、アルミニウム合金（Ａｌ６０６１など）の陽極酸化と比較して、より均一で、多孔性が最小限で、微量汚染物質がより少ない陽極酸化層６２４の形成を補助するのに役立つ（後述）。合わさったアルミニウム層６１６／陽極酸化層６２４は、刺激的なプラズマ環境に対する耐腐食バリアとなり、高電圧のプラズマ環境から電圧を離隔する保護にもなる。一実施形態によれば、アルミニウム層６１６は、質量換算で少なくとも９９％が純粋なアルミニウムである。別の実施形態によれば、アルミニウム層６１６は、質量換算で少なくとも９９．５％が純粋なアルミニウムである。さらに別の実施形態によれば、アルミニウム層６１６は、質量換算で少なくとも９９．９％が純粋なアルミニウムである。１つの実施形態では、電気めっき工程５０８は、ＡｌｕｍｉＰｌａｔｅプロセス（ミネソタ州クーンラピッズ市のＡｌｕｍｉＰｌａｔｅ社）によって行われ、電気めっきしたアルミニウム層６１６の純度は、純粋なアルミニウムを質量換算で９９．９９％より多く含むものである。

図５のプロセスの工程５０４～５１２に従って製造してできたアルミニウム／陽極酸化層６１６／６２４は、上記に詳述したように、汚染物質を最小限に抑え（例えば６０６１アルミニウム合金に見られる典型的な１８０ｐｐｍと比較して、亜鉛含有量が５ｐｐｍ）、腐食耐性が向上した（塩酸（ＨＣｌ）バブルテストでテストした耐性は、混合酸またはシュウ酸のいずれかで陽極酸化した６０６１アルミニウムでは５～１３時間であったのと比較して、１４０時間と長くなった）。さらに、アルミニウム／陽極酸化層６１６／６２４では、０．００１インチあたり２５００Ｖという高い絶縁耐力が測定された。

一実施形態によれば、構成要素６００は、図５および図６Ａ～図６Ｅのプロセスに従って製造されて、ＥＳＣアセンブリ７００に取り付けるための可動式エッジリング７０８を形成する。可動式エッジリングの場所は、チャンバ内で、処理ウエハ８６６を処理する際に、プラズマの近くにあってプラズマに曝露されるため（すなわち１つ以上の「プラズマ対向面」を有する）、可動式エッジリング７０８は、構成要素６００のアルミニウム／陽極酸化層６１６／６２４の耐腐食特性から多大な恩恵を受けている。一例では、プラズマは、上部エッジリング７２４と外側エッジリング７１２とカバーエッジリング７２０との間から、可動式エッジリング７０８の外面および静止エッジリング７１６の内面へ移動するとしてよい。移動するプラズマの量は、上部エッジリング７２４の位置によって変わる。また、図８に示した位置では、上部エッジリング７２４は、プラズマが上部エッジリング７２４と中間内側エッジリング７２８との間から可動式エッジリング７０８の内面へ移動するのを防ぐとしてよい。可動式エッジリング７０８が上部エッジリング７２４を持ち上げると、上部エッジリング７２４と中間内側エッジリング７２８との間に間隙ができ、プラズマを可動式エッジリング７０８の内面に到達させる。

１つの実施形態では、構成要素６００に設けたようなアルミニウム／陽極酸化層６１６／６２４を含むように可動式エッジリング７０８の外面全体を処理してよい。ただし、構成要素の外面の一部のみを処理する必要があることが理解される。例えば、可動式エッジリング７０８の外面または径方向外側の面は、（例えばマスクなどを用いた処理で）アルミニウムめっきおよび／または陽極酸化から除外してよく、それによってプラズマ対向面（例えば中央孔６０８、図６Ｂを参照）のみがアルミニウム／陽極酸化層６１６／６２４を有する。このような部分的なコーティング処理では、コーティングされないマスキング部分が必要なことがある。プラズマ対向面とは、プラズマ処理過程でプラズマに曝露されるか、高温低圧で反応性ハロゲン種に曝露される面である。反応性ハロゲン種は、遠隔プラズマまたは熱反応性フッ素から形成されてよい。いくつかの実施形態では、可動式エッジリング７０８上の接点はコーティングされない。なぜなら、そのような接点は、電気めっき処理中に電極と接続するのに使用されることがあるからである。

図８に示したように、プラズマ処理チャンバシステム８００はさらに、ガス源／ガス供給機構８３０を含む。ガス源８３０は、ガス注入器８４０などのガス入口を通してプラズマ処理チャンバ８０４と流体接続している。ガス注入器８４０は、ガスがガス注入器８４０を通ってプラズマ処理チャンバ８０４に流れるように少なくとも１つのボアホール８４１を有する。ガス注入器８４０は、プラズマ処理チャンバ８０４の任意の有利な場所に位置していてよく、ガスを注入するのにどのような形態であってもよい。ただし、ガス入口は、「調整可能な」ガス注入の輪郭ができるように構成されてよいことが好ましい。調整可能なガス注入の輪郭により、プラズマ処理チャンバ８０４の複数の領域へのそれぞれのガスの流れを独立して調整することが可能になる。さらに好ましくは、ガス注入器は、誘電性かつ誘導性の電力窓８１２に取り付けられる。ガス注入器は、電力窓に外側に接して取りつけられるか、電力窓の中に取り付けられるか、電力窓の一部を形成してよい。処理ガスおよび副生成物は、圧力制御バルブ８４２およびポンプ８４４を介してプラズマ処理チャンバ８０４から取り除かれる。圧力制御バルブ８４２およびポンプ８４４は、プラズマ処理チャンバ８０４の中を特定の圧力に維持する役割も果たす。圧力制御バルブ８４２は、処理中に圧力を１トル未満に維持できる。ＥＳＣアセンブリ７００の上部の周囲に１つ以上のエッジリングを設置してよい。ガス源／ガス供給機構８３０は、コントローラ８２４で制御される。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（登録商標）によるＫｉｙｏ（登録商標）、Ｓｔｒａｔａ（登録商標）、またはＶｅｃｔｏｒ（登録商標）を使用して一実施形態を実施してよい。

図８に示したように、処理ウエハ８６６がプラズマ処理チャンバ８０４内に配置され、特にＥＳＣアセンブリ７００の上または中に配置される。処理ウエハ８６６にプラズマ処理を適用する（例えば図１の工程１２０）。この例では、処理ウエハ８６６のプラズマ処理は、積層体のタングステン含有層をエッチングするためなど、処理ウエハ８６６上の積層体の一部をエッチングするために用いられる。この実施形態では、プラズマ処理では、５５０℃を超える温度まで加熱する。また、プラズマ処理では、プラズマ処理チャンバ８０４の内部に残留物が堆積する。処理ウエハ８６６をプラズマ処理した後、処理ウエハ８６６は、プラズマ処理チャンバ８０４から取り除かれる。プラズマ処理チャンバ８０４は、堆積した残留物を除去するために洗浄される。この実施形態では、遠隔のフッ素プラズマからの反応性フッ素を使用してプラズマ処理チャンバ８０４の内部を洗浄する。１ミリトル（ｍＴｏｒｒ）～１０トルの範囲内の圧力をかける。ＥＳＣアセンブリ７００は、十分に冷めておらず、５００℃を超える温度のままである。洗浄が完了した後、プラズマ処理チャンバ８０４に新たな処理ウエハ８６６を配置して新たなサイクルを開始してよい。別の例では、プラズマ処理を用いて炭素層、ポリシリコン層、または酸化物／窒化物層を含むエッチングを行う。このような例では、ｉｎ－ｓｉｔｕのＯ２およびＮＦ３プラズマでウエハを処理した後、ウエハの温度は０℃～１５０℃の範囲に制御され、チャンバは洗浄される。

Claims (24)

1. 半導体処理チャンバ内で使用する構成要素を製造する方法であって、
   熱膨張係数が１０．０×１０^-6／Ｋ未満である導電性材料から構成要素本体を形成することと、
   金属酸化物のコーティングを前記構成要素本体の上に堆積させることと
   を含む、方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   前記金属酸化物のコーティングを堆積させることは、前記構成要素本体を前記金属酸化物のコーティングで閉じ込めることを含む、方法。
3. 請求項１に記載の方法であって、
   前記金属酸化物のコーティングを堆積させることは、
   アルミニウムバリア層を堆積させることと、
   前記アルミニウムバリア層を陽極酸化させて酸化アルミニウムのコーティングを形成することと、を含む、
   方法。
4. 請求項３に記載の方法であって、
   前記アルミニウムバリア層を堆積させることは電気めっきによる、方法。
5. 請求項１に記載の方法であって、
   前記構成要素本体は、電気伝導性の半導体、モリブデンまたはチタンの物体を含み、
   前記金属酸化物のコーティングを堆積させることは、
   前記構成要素本体の表面の上に、特定の厚みを有するアルミニウムの層をめっきすることと、
   前記アルミニウムの層の厚みの一部を陽極酸化させて陽極酸化層を形成することと、を含み、
   前記アルミニウムの層の前記厚みの一部は陽極酸化されずに前記陽極酸化層と前記構成要素本体との間にバリアを形成する、方法。
6. 請求項５に記載の方法であって、
   前記アルミニウムの層をめっきすることは、約２０マイクロメートル（μｍ）～１５０μｍの厚みのアルミニウムの層を形成する、方法。
7. 請求項５に記載の方法であって、
   前記アルミニウムの層をめっきすることは、約２５μｍ～５０μｍの厚みのアルミニウムの層を形成する、方法。
8. 請求項５に記載の方法であって、
   前記陽極酸化層の厚みは、約５μｍ～５０μｍであり、陽極酸化されていない前記アルミニウムの層の一部は、厚みが約７μｍ～１１３μｍのアルミニウム層を形成する、方法。
9. 請求項５に記載の方法であって、
   前記アルミニウムの層の前記厚みの一部を陽極酸化することは、前記アルミニウムの層を０℃～３℃の温度で、６０Ｖを超える電圧で硫酸浴に晒して、水封なしで前記陽極酸化層を形成することを含む、方法。
10. 請求項５に記載の方法であって、
    前記アルミニウム層は、酸化物層を挟まずに前記構成要素本体に直接隣接して配置される、方法。
11. 請求項３に記載の方法であって、
    前記アルミニウムバリア層は、質量換算で少なくとも９９％が純粋なアルミニウムである、方法。
12. 請求項１に記載の方法であって、
    前記導電性材料は、シリコン、炭化シリコン、およびグラファイトのうちの少なくとも１つを含む、方法。
13. 請求項１に記載の方法であって、
    前記導電性材料の熱膨張係数は、５．０×１０^-6／Ｋ未満である、方法。
14. 半導体処理チャンバで使用する構成要素であって、
    熱膨張係数が１０．０×１０^-6／Ｋ未満の導電性材料で作製された構成要素本体、および
    前記構成要素本体の表面の上に堆積された金属酸化物層
    を含む、構成要素。
15. 請求項１４に記載の構成要素であって、
    前記導電性材料は、電気伝導性の半導体、モリブデンまたはチタンを含む、構成要素。
16. 請求項１４に記載の構成要素であって、
    前記導電性材料は、シリコン、炭化シリコンおよびグラファイトのうちの少なくとも１つを含む、構成要素。
17. 請求項１４に記載の構成要素であって、
    前記導電性材料の熱膨張係数は、５．０×１０^-6／Ｋ未満である、構成要素。
18. 請求項１４に記載の構成要素であって、
    前記構成要素本体と前記金属酸化物層を形成する酸化アルミニウム層との間にアルミニウムバリア層をさらに有する、構成要素。
19. 請求項１８に記載の構成要素であって、
    前記アルミニウムバリア層の厚みは、約２０マイクロメートル（μｍ）～１５０μｍである、構成要素。
20. 請求項１８に記載の構成要素であって、
    前記酸化アルミニウム層の厚みは、約５μｍ～５０μｍである、構成要素。
21. 請求項２０に記載の構成要素であって、
    陽極酸化されていないアルミニウム層の一部は、厚みが約７μｍ～１１３μｍのアルミニウム層を形成する、構成要素。
22. 請求項１８に記載の構成要素であって、
    前記アルミニウムバリア層は、質量換算で少なくとも９９．９％が純粋なアルミニウムである、構成要素。
23. 請求項１４に記載の構成要素であって、
    前記構成要素は、前記プラズマ処理チャンバで使用する電極、シャワーヘッド、エッジリング、または高フローライナーのうちの少なくとも１つである、構成要素。
24. 請求項２３に記載の構成要素であって、
    前記構成要素は、前記プラズマ処理チャンバ内の静電チャックの周りにエッジリングを形成し、前記静電チャックは、処理のためにウエハを支持する、構成要素。

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