JP2024509819A - 半導体処理チャンバ構成要素のためのポリマコーティング - Google Patents

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Abstract

【解決手段】半導体処理チャンバ内の構成要素が提供されている。導電性半導体または金属の本体は、１０．０×１０－６／Ｋ未満のＣＴＥを有する。中間層が、本体の少なくとも１つの表面の上に配置されており、中間層は、フッ素ポリマを含む。パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）層が、構成要素を形成するように、中間層の上に配置されている。【選択図】図１

Description

関連出願への相互参照
本願は、２０２１年３月８日出願の米国特許出願第６３／１５８，１１５号に基づく優先権の利益を主張し、その出願は、参照によってすべての目的に対して本明細書に組み込まれる。
本開示は、一般に、半導体デバイスの製造に関する。より具体的には、本開示は、半導体デバイスの製造で用いられるチャンバ構成要素に関する。
半導体ウエハ処理中、プラズマ処理チャンバが、半導体デバイスを処理するために用いられる。プラズマ処理チャンバは、ハロゲンプラズマおよび／または酸素プラズマに暴露され、プラズマは、プラズマ処理チャンバ内の構成要素を劣化させうる。
本明細書で提供されている背景技術の記載は、本開示の背景を概略的に提示するためのものである。ここに名を挙げられている発明者の業績は、この背景技術に記載された範囲において、出願時に従来技術として通常見なされえない記載の態様と共に、明示的にも黙示的にも本開示に対する従来技術として認められない。
上記を達成するために、本開示の目的に従って、半導体処理チャンバ内の構成要素が提供されている。導電性半導体または金属の本体は、１０．０×１０－６／Ｋ未満のＣＴＥを有する。中間層が、本体の少なくとも１つの表面の上に配置されており、中間層は、フッ素ポリマを含む。パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）層が、構成要素を形成するように、中間層の上に配置されている。
別の態様において、プラズマ処理チャンバ内で利用するエッジリングが提供されている。元素シリコンエッジリング本体が提供されている。フッ素ポリマが、元素シリコンエッジリング本体の少なくとの１つの表面上にある。パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）コーティングが、フッ化エチレンプロピレンまたはポリエーテルスルファンのコーティングの上にある。
別の態様において、半導体処理チャンバ内で利用する構成要素を形成するための方法が提供されている。導電性半導体または金属の本体が提供されており、本体は、１０．０×１０－６／Ｋ未満のＣＴＥを有する。中間層が、本体の少なくとも１つの表面の上に形成され、中間層は、フッ素ポリマを含む。パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）層が、構成要素を形成するように、中間層の上に形成される。
添付の図面を参照しつつ行う詳細な説明において、本開示の上述の特徴およびその他の特徴を詳述する。
添付の図面では、限定ではなく例示を目的として本開示を図示する。なお、これらの添付図面においては、同様の構成要素には同様の符号が付されている。
一実施形態の概略フローチャート。
図２Ａ～図２Ｅは、プラズマ処理チャンバ内で利用するエッジリング構成要素を加工するための方法の一実施形態を示す。
エッジリングの形態の構成要素基板を示す上面図。 図２Ａの構成要素基板の断面図。 図２Ａの基板の表面の詳細な断面図。 図２Ａの基板にコーティングされた中間フッ素ポリマ層の詳細な断面図。 プラズマ処理チャンバ用の構成要素を形成するためにパーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）層がフッ素ポリマ中間層に塗布された後の図２Ｄの構造を示す詳細な断面図。
プラズマ処理チャンバの一部を示す断面図。
一実施形態で利用できるプラズマ処理チャンバを示す概略図。
以下では、添付図面に例示されたいくつかの好ましい実施形態を参照しつつ、本開示の詳細な説明を行う。以下の説明では、本開示の完全な理解を促すために、数多くの具体的な詳細事項が示されている。しかしながら、当業者にとって明らかなように、本開示は、これらの具体的な詳細事項の一部または全てがなくとも実施することが可能である。また、本開示が不必要に不明瞭となるのを避けるため、周知の処理工程および／または構造については、詳細な説明を省略した。
本明細書に記載されている様々な実施形態は、プラズマエッチングなどの処理に起因するアーク放電および／または腐食による損傷に耐性のある半導体処理チャンバ構成要素を提供し、ひいては、プラズマ処理チャンバなどの半導体処理システムに内在するプラズマ処理およびエッチング処理から生じうる構成要素の消耗を抑制または最小化する。
理解を促すために、図１は、半導体処理チャンバ（プラズマ処理チャンバなど）のための構成要素を製造および利用する第１実施形態の処理を示す概略フローチャートである。構成要素本体が提供される（工程１０４）。構成要素本体は、低い熱膨張率（ＣＴＥ）（例えば、１０．０×１０－６／Ｋ～５．０ｘ１０－６／Ｋ未満）を有する導電性半導体または金属材料を含む。後にさらに詳細に説明するように、構成要素本体の導電性および低ＣＴＥは、半導体処理チャンバ（プラズマ処理チャンバなど）の構成要素での利用に対して、特に有益な属性である。
図２Ａ～図２Ｃを参照すると、提供される基板本体２０４は、静電チャック（ＥＳＣ）を少なくとも部分的に囲む内径面または中央穴２０８を有するエッジリングなど、プラズマ処理チャンバで利用する構成要素の形状に形成されていてよい。図２Ａは、基板本体の上面図であり、図２Ｂは、基板本体の断面図である。図２Ｃは、基板本体表面２１２の断面Ａ－Ａの拡大図である。図２Ａ～図４に示されている図面は、例示のみを目的としたものであり、スケール、形態、および、特徴に関して変化してよいことが理解される。基板本体２０４は、多くの様々な加工処理（例えば、機械加工、鋳造、焼結、研磨、化学エッチング、など）によって形成されてよい。
一実施形態によると、基板本体２０４は、低い熱膨張率（ＣＴＥ）（例えば、１０．０×１０－６／Ｋ未満、さらなる実施形態においては、５．０×１０－６／Ｋ未満）を有する導電性材料を含む。さらなる実施形態において、基板本体２０４は、導電性半導体、特に、導電性多結晶（マルチ結晶：ｍｕｌｔｉ－ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）ドープシリコンまたは炭化シリコンの半導体材料を含む。別の実施形態において、基板本体２０４は、元素シリコンを含む。代替実施形態において、基板本体は、その他の導電性半導体（例えば、ゲルマニウム）または低ＣＴＥ金属（例えば、チタンなど）を含んでもよい。様々な実施形態において、半導体は、多結晶（ポリ結晶：ｐｏｌｙ－ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）であってよい。多結晶（マルチ結晶）シリコンは、多結晶（ポリ結晶）シリコンの粒子より平均して大きい粒子を有する。多結晶（マルチ結晶）シリコンは、１ｍｍより大きい平均粒径を有する。低い熱膨張率は、一般に、構成要素の間に、より低い応力、摩耗、および、より良好な適合を提供する。特に、チャンバ処理中、エッジリングおよびその他の隣接する部品（特に、ＥＳＣベースプレート）は、異なる温度になる。プラズマによって引き起こされる加熱に起因して、エッジリングは、一般に、（－４０℃～５０℃の範囲で）温度がアクティブに制御されるＥＳＣベースプレートよりもはるかに高温になる（１５０℃～２５０℃の範囲）。熱膨張率が小さいエッジリング材料を選択すると、エッジリングおよび隣接する部品（ＥＳＣ）の間のギャップサイズのばらつきが効果的に低減され、その結果、２つの導体の間のより一貫した静電容量を達成できる。結果として、電気的に、より一貫した性能が実現される。
一実施形態において、構成要素本体は、特定の構成要素の形態を成形することによって（例えば、溶融半導体を鋳型に流し込みまたは注入することによって）形成され、ここで、溶融半導体は、鋳型の中で硬化形態に冷却して、大きい粒径を有する多結晶（マルチ結晶）構造を形成する。他の実施形態において、半導体は、円筒形に固化され、その後、砥石研削またはその他の機械加工技術で最終的な形状に機械加工される。
図１および図２Ｄを参照すると、基板本体２０４が提供された後、中間フッ素ポリマ層２１６（図２Ｄ）が、基板本体２０４の１または複数の表面２１２上に形成される（工程１０８）。中間フッ素ポリマ層２１６は、基板本体２０４への後続の層（例えば、図２ＤにおけるＰＦＡ層２２４）の付着を助ける。一実施形態において、中間フッ素ポリマ層２１６は、高い硬化温度（例えば、３５０℃～４００℃）と、後続のＰＦＡ層２２４の結合に役立つ組成とを有するフッ素ポリマ（フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）など）を含む。別の実施形態において、中間フッ素ポリマ層２１６は、基板表面２１２への結合に役立つように、レジン（例えば、ポリエーテルスルファン（ＰＥＳ））を含む。さらに、中間フッ素ポリマ層２１６は、処理チャンバ内の汚染を最小化するために、ほとんどないし全く着色がない（すなわち、透明である）。蒸着（例えば、液体スプレー蒸着技術）に役立つように、中間フッ素ポリマ層２１６は、溶剤系または水性の組成を備える。一実施形態において、中間フッ素ポリマ層２１６は、オハイオ州クリーブランドのＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｏｈｉｏ社製のＸｙｌａｎ（登録商標）８８４０ドライフィルム潤滑剤で構成される。ただし、任意のレジン結合またはレジンベース、ＦＥＰベースのコーティング（特に、溶剤系または水性のもの）が用いられてよいことが理解される。
いくつかの実施形態に従って、中間フッ素ポリマ層２１６は、下層にある基板本体２０４への適切な接着と共に後続層のコーティングのためのプライマとして機能するように、実質的に均一な層を提供するスプレー蒸着法を用いて蒸着される。スプレー蒸着に役立つように、中間フッ素ポリマ層２１６は、水性または溶剤系である。代替実施形態において、蒸着方法（化学蒸着（ＣＶＤ）、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、原子層蒸着（ＡＬＤ）、電着（電着コーティング、例えば、Ｓｈｉｍｉｚｕ社（ｓｈｉｍｉｚｕ－ｃｏｒｐ．ｃｏ．ｊｐ）製のＥｌｅｃｏａｔ Ｎｉｃｅｌｏｎ（商標）とも呼ばれる）、または、同様の蒸着方法、など）が用いられてもよい。一実施形態において、任意のコーティング層の塗布の前に、基板本体２０４は、加工処理中に生じた可能性のある任意の酸化物（例えば、酸化シリコン）および基板表面２１２への表面損傷または基板表面２１２上にゆるく付着した微細構造を除去または実質的に除去するために、前処理される。例えば、シリコン基板に下塗りする時、脱イオン（ＤＩ）水リンスが、基板本体２０４に実行され、次に、任意の表面欠陥を除去すると共に、表面粗さを、例えば、２０ミクロン以上まで、増大させるために、混酸エッチングが実行されてよい。
中間フッ素ポリマ層２１６の厚さは、構成要素のタイプ、構成要素の位置、構成要素の幾何形状、基板材料特性、コストなど、１または複数の要因によって変更されてよい。一実施形態によれば、中間フッ素ポリマ層２１６の厚さは、約１マイクロメートル（μｍ）～３０μｍの間である。
図１および図２Ｅを参照すると、中間フッ素ポリマ層２１６が形成された後、最終的なコーティングまたは層が、中間フッ素ポリマ層２１６の表面２２０に塗布され、最終コーティング層も、高温の酸に優れた耐性を有するフッ素ポリマ（例えば、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ））であり、以下、ＰＦＡ層２２４と呼ばれる。その他のフッ素ポリマが考慮されてもよい。例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が用いられてもよいが、一般に、より多孔質である。図２Ｅは、ＰＦＡ層２２４の塗布後の基板本体２０４の一部の一実施形態を示す断面図である。図２Ｅに示すように、ＰＦＡ層２２４は、中間フッ素ポリマ層２１６の元々の表面２２０上に追加されているため、部品の全体の厚さを増大させている。いくつかの実施形態において、ＰＦＡ層２２４は、少なくとも２０μｍの厚さであり、１５０μｍ以上の厚さであってもよい。ＰＦＡは、一般に、金属および半導体（シリコンなど）に接着しにくい特徴を有するので、中間フッ素ポリマ層２１６は、基板本体２０４へのプライマとして働く。ＰＦＡは、半導体基板本体２０４との全体的な接着が良好である中間フッ素ポリマ層２１６によく結合するので、結果として得られるＰＦＡ層２２４コーティングは、層間剥離または分離を最小化するように、基板本体２０４にしっかりと取り付けられる。いくつかの実施形態によれば、ＰＦＡ層２２４は、基板本体２０４の表面にわたって実質的に均一な層を提供する静電力スプレー蒸着法を用いて、中間フッ素ポリマ層２１６に塗布される。
上記に詳述したように、図１の処理の工程１０４～１１２に従って加工された結果としてのＰＦＡコート基板本体は、汚染物質が最小限であり、半導体処理チャンバに固有の化学物質および腐食性プロセスへの耐食性が高い。
構成要素２００は、図１の工程１０４～１１２で適切に処理された後、半導体処理チャンバ（プラズマ処理チャンバなど）に設置される（工程１１６、図１）。図１に示した加工処理は、特に、プラズマ処理チャンバで一般的な酸素／ハロゲン反応種によって通常は非常に迅速に消費される基板材料を用いてプラズマ処理チャンバ構成要素を製造するために有用である。
以下の実施形態において、図１および図２Ａ～図２Ｅに示した処理から形成される構成要素２００は、プラズマ処理チャンバ（例えば、図４に示すプラズマ処理チャンバ４０４）で用いる静電チャック（ＥＳＣ）アセンブリまたはシステム（例えば、図３のＥＳＣアセンブリ３００）内のエッジリングまたは同様の構成要素としての特定の用途に向けられる。ただし、図１および図２Ａ～図２Ｅに示した処理から形成される構成要素２００は、高い耐食性、良好な導電性、および、低い熱膨張率の特性が望まれる限りにおいて、ＥＳＣアセンブリ３００またはプラズマ処理チャンバ４０４内の任意の数の構成要素（部品の中でも特に、高流量ライナ、ガス分配プレートなどに加えて、ピナクル（登録商標）および静電チャック（ＥＳＣ）など）として実装されてもよいことが理解される。
図３は、プラズマ処理システムで用いる可動エッジリング構成を有するＥＳＣアセンブリ３００の一部（図４に示す断面Ｂ－Ｂによって規定される）を示す断面図である。ＥＳＣアセンブリ３００は、静電チャック（ＥＳＣ）３０４を囲むよう構成されている上部エッジリング３２４を備える。ＥＳＣ３０４は、処理中に処理ウエハ４６６のための支持として機能する基板支持体と呼ばれてもよい。上部エッジリング３２４は、可動エッジリング３０８によって支持されている環状下側凹部３２６を有する。可動エッジリング３０８は、ＥＳＣ３０４、加熱プレート３５２、および、中央内側エッジリング３２８を含む半径方向内側と、静止エッジリング３１６、外側エッジリング３１２、および、カバーエッジリング３２０を含む半径方向外側とによって規定されている空洞内で垂直に移動する（ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ ａｒｔｉｃｕｌａｔｅ）よう配置されている。カバーエッジリング３２０は、上部エッジリング３２４を部分的にカバーする半径方向内側突起３２２を有する。
上部エッジリング３２４は、処理ウエハ４６６の処理中に腐食性のプラズマおよびエッチャントに暴露されるので、常に摩耗するため、その厚さは、暴露が増えるほど高さが減少する。したがって、可動エッジリング３０８は、上部エッジリング３２４の上面と処理ウエハ／基板４６６との間の高さの関係を元に戻すように、エッジリング３２４を持ち上げるために用いられる。かかる高さ調整に作用するために、１または複数のリフトピン３４０が、（ＥＳＣ３０４の開口部３４８および静止エッジリング３１６の開口部３１８を通して）垂直方向に作動されることで、可動エッジリング３０８を押し上げ、ひいては、上部エッジリング３２４の垂直位置を調整する。スリーブ３４４が、ＥＳＣ３０４の開口部３４８を密閉するために、リフトピン３４０の外周の周りに配置されている。
一実施形態によると、構成要素２００は、ＥＳＣアセンブリ３００に取り付ける静止エッジリング３１６を形成するために、図１および図２Ａ～図２Ｅの処理に従って加工される。静止エッジリング３１６は、チャンバ内でのその位置と、処理ウエハ４６６の処理中のプラズマへの近接／暴露（すなわち、１または複数の「プラズマ対向面」を持っていること）とに起因して、構成要素２００の中間フッ素ポリマ／ＰＦＡコーティング２１６／２２４の耐食性から大きい利益を得る。一例において、プラズマが、上部エッジリング３２４と、外側エッジリング３１２およびカバーエッジリング３２０との間を通って、可動エッジリング３０８の外側面および静止エッジリング３１６の内側面（例えば、図２Ｂにおける内径面または中央穴２０８）まで至りうる。通されるプラズマの量は、上部エッジリング３２４の位置に依存する。さらに、図３に示す位置において、上部エッジリング３２４は、プラズマが、上部エッジリング３２４と、中央内側エッジリング３２８および／または外側エッジリング３１２との間を通って、可動エッジリング３０８の内側面または外側面に達することを防止しうる。可動エッジリング３０８が上部エッジリング３２４を持ち上げると、上部エッジリング３２４と、中央内側エッジリング３２８および／または外側エッジリング３１２との間に、ギャップが生じて、プラズマが可動エッジリング３０８および静止エッジリング３１６の表面に到達することを許容する。
一実施形態において、静止エッジリング３１６の外側面全体が、構成要素２００において提供されたような中間フッ素ポリマ／ＰＦＡコーティング２１６／２２４を備えるよう処理されてよい。ただし、構成要素の外面の一部のみを処理すればよいことが理解される。例えば、静止エッジリング３１６の外側面すなわち外径面は、プラズマ対向面（例えば、内径面２０８、図２Ｂ参照）のみが中間フッ素ポリマ／ＰＦＡコーティング２１６／２２４を備えるように、ＰＦＡ層２２４から（例えば、マスクまたは同様の処理によって）除外されてよい。かかる部分コーティング処理は、コーティングされないマスキング部分を必要としうる。プラズマ対向面は、プラズマ処理中にプラズマに暴露されるか、または、高温かつ低圧で反応性ハロゲン種に暴露される表面である。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うる。いくつかの実施形態において、可動エッジリング３０８上の複数の点が、電気メッキ処理中に電極と接続するために利用されうることから、コーティングされない。
さらに、可動エッジリング３０８は、静止エッジリング３１６と共に、ＥＳＣ３０４へのＲＦ伝導（交流）経路を提供することで、チャンバ処理中により均一なプラズマを達成してエッジ付近のウエハ処理均一性を向上させるため、構成要素２００の基板本体２０４の導電性から恩恵を受ける。したがって、ＥＳＣアセンブリ３００およびプラズマ処理チャンバシステム４００における構成要素の中でも特に、可動エッジリング３０８および上部エッジリング３２４も、図１および図２Ａ～図２Ｅに示した処理を用いて、構成要素２００の中間フッ素ポリマ／ＰＦＡコーティング２１６／２２４を備えるように形成されてよい。
図１に開示されている処理に戻ると、構成要素２００は、処理ウエハ４６６上の半導体加工を容易にするために、プラズマ処理チャンバで利用される（工程１２０）。プラズマ処理は、エッチング、蒸着、不動態化、または、別のプラズマ処理、の内の１または複数の処理であってよい。プラズマ処理は、非プラズマ処理と組み合わせて実行されてもよい。
理解を促すために、図４は、一実施形態で利用できるプラズマ処理チャンバシステム４００の一例の概略図を示している。プラズマ処理チャンバシステム４００は、プラズマ処理チャンバ４０４を中に有するプラズマリアクタ４０２を備える。プラズマ電源４０６が、電力整合回路網４０８によって調整されており、誘導結合電力を供給することによってプラズマ処理チャンバ４０４内でプラズマ４１４を生成するために、誘電体誘導電力窓４１２の近くに配置されたトランス結合プラズマ（ＴＣＰ）コイル４１０に電力を供給する。ピナクル４７２が、プラズマ処理チャンバ４０４のチャンバ壁４７６から誘電体誘導電力窓４１２まで伸びて、ピナクルリングを形成している。ピナクル４７２は、チャンバ壁４７６および誘電体誘導電力窓４１２に対して角度が付けられている。例えば、ピナクル４７２とチャンバ壁４７６との間の内角、および、ピナクル４７２と誘電体誘導電力窓４１２との間の内角は各々、９０°より大きく１８０°より小さくてよい。ピナクル４７２は、図に示すように、プラズマ処理チャンバ４０４の上部の近くに、傾斜したリングを提供する。ＴＣＰコイル（上側電力源）４１０は、プラズマ処理チャンバ４０４内で均一な拡散プロファイルを生み出すよう構成されていてよい。例えば、ＴＣＰコイル４１０は、プラズマ４１４内にトロイダル電力分布を生成するよう構成されていてよい。誘電体誘導電力窓４１２は、ＴＣＰコイル４１０をプラズマ処理チャンバ４０４から隔離しつつ、エネルギがＴＣＰコイル４１０からプラズマ処理チャンバ４０４に通過することを可能にするために設けられている。処理ウエハ４６６がＥＳＣアセンブリ３００上に配置された時にバイアス電圧を設定するために、バイアス整合回路網４１８によって調整されたウエハバイアス電圧電源４１６が、ＥＳＣアセンブリ３００に電力を供給する。コントローラ４２４が、プラズマ電源４０６およびウエハバイアス電圧電源４１６を制御する。
プラズマ電源４０６およびウエハバイアス電圧電源４１６は、特定の高周波（例えば、１３．５６メガヘルツ（ＭＨｚ）、２７ＭＨｚ、１ＭＨｚ、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）で動作するよう構成されていてよい。プラズマ電源４０６およびウエハバイアス電圧電源４１６は、所望の処理性能を達成するために、或る範囲の電力を供給するのに適切なサイズを有してよい。例えば、一実施形態において、プラズマ電源４０６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４１６は、２０～３０００ボルト（Ｖ）のバイアス電圧を供給してよい。さらに、ＴＣＰコイル４１０および／またはＥＳＣアセンブリ３００は、２以上のサブコイルまたはサブ電極で構成されていてよい。サブコイルおよびサブ電極は、単一の電源によって給電されても、複数の電源によって給電されてもよい。
図４に示すように、プラズマ処理チャンバシステム４００は、さらに、ガス源／ガス供給メカニズム４３０を備える。ガス源４３０は、ガス流入口（ガスインジェクタ４４０など）を通してプラズマ処理チャンバ４０４と流体連通している。ガスインジェクタ４４０は、ガスがガスインジェクタ４４０を通してプラズマ処理チャンバ４０４内に至ることを可能にするために、少なくとも１つのボアホール４４１を有する。ガスインジェクタ４４０は、プラズマ処理チャンバ４０４内の任意の有利な位置に配置されてよく、ガスを注入するために任意の形態を取ってよい。ただし、好ましくは、ガス流入口は、「調整可能な」ガス圧入プロファイルを生み出すよう構成されてよい。調整可能なガス圧入プロファイルは、プラズマ処理チャンバ４０４内の複数の区画へのそれぞれの流量の独立的な調節を可能にする。より好ましくは、ガスインジェクタは、誘電体誘導電力窓４１２に取り付けられている。ガスインジェクタは、電力窓の上に取り付けられ、電力窓の中に取り付けられ、または、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４４２およびポンプ４４４を介してプラズマ処理チャンバ４０４から除去される。圧力制御バルブ４４２およびポンプ４４４は、プラズマ処理チャンバ４０４内で特定の圧力を維持するようにも機能する。圧力制御バルブ４４２は、処理中に１Ｔｏｒｒ未満の圧力を維持できる。１または複数のエッジリングが、ＥＳＣアセンブリ３００の上部の周りに配置されてよい。ガス源／ガス供給メカニズム４３０は、コントローラ４２４によって制御される。カリフォルニア州フレモントのＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社製のＫｉｙｏ（登録商標）、Ｓｔｒａｔａ（登録商標）、または、Ｖｅｃｔｏｒ（登録商標）が、一実施形態を実施するために用いられてよい。
処理ウエハ４６６が、プラズマ処理チャンバ４０４に配置されており、具体的には、図３に示すように、ＥＳＣアセンブリ３００上または中に配置されている。プラズマ処理が、処理ウエハ４６６に施される（例えば、図１の工程１２０）。この例において、処理ウエハ４６６のプラズマ処理は、スタック内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４６６上のスタックの一部のエッチングを提供するために用いられる。この実施形態において、プラズマ処理は、５５０℃より高い温度まで加熱する。さらに、プラズマ処理は、プラズマ処理チャンバ４０４の内部に残留物を堆積させる。処理ウエハ４６６のプラズマ処理後、処理ウエハ４６６は、プラズマ処理チャンバ４０４から取り出される。プラズマ処理チャンバ４０４は、堆積した残留物を除去するために洗浄される。この実施形態において、遠隔フッ素プラズマからの反応性フッ素が、プラズマ処理チャンバ４０４の内部を洗浄するために用いられる。１ミリＴｏｒｒ（ｍＴｏｒｒ）～１０Ｔｏｒｒの範囲の圧力が提供される。ＥＳＣアセンブリ３００は、十分には冷却されず、５００℃より高い温度にとどまる。洗浄が完了した後、新たなサイクルを開始するために、新たな処理ウエハ４６６がプラズマ処理チャンバ４０４内に配置されてよい。別の例において、プラズマ処理は、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提供するために用いられる。かかる例において、ウエハ温度は、０℃～１５０℃の範囲で制御され、チャンバは、ｉｎ－ｓｉｔｕ酸素（Ｏ２）および三フッ化窒素（ＮＦ３）プラズマによるウエハ処理後に洗浄される。
様々な実施形態において、構成要素２００の中間フッ素ポリマ／ＰＦＡコーティング２１６／２２４およびフィーチャは、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、ドアライナ、ピナクル、シャワーヘッド、誘電体電力窓、ガスインジェクタ、エッジリング、セラミック移送アーム、または、その他の構成要素など、プラズマ処理チャンバ４０４の様々な部品に実装されてよい。例えば、中間フッ素ポリマ／ＰＦＡコーティング２１６／２２４は、上部エッジリング３２４上に形成されてよい。構成要素２００およびＥＳＣアセンブリ３００が、プラズマ処理チャンバシステム４００のための誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）リアクタでの利用に関して、図４の実施形態に示されているが、プラズマ処理チャンバのその他の構成要素および／またはタイプが用いられてもよいことが理解される。構成要素２００が利用されうるその他のタイプのプラズマ処理チャンバの例は、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、および、同様の処理チャンバである。別の例において、プラズマ処理チャンバは、誘電体処理チャンバまたは導電体処理チャンバであってもよい。かかるプラズマ処理チャンバの一例は、カリフォルニア州フレモントのＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ（登録商標）社製のＥｘｅｌａｎ Ｆｌｅｘ（登録商標）エッチングシステムである。
以上、いくつかの好ましい実施形態を参照しつつ本開示について説明したが、本開示の範囲内で、代替物、置換物、変形物、および、様々な代替等価物が存在する。また、本開示の方法および装置を実施する別の態様が数多く存在することにも注意されたい。したがって、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含まれる全てのかかる代替物、置換物、および、様々な代替等価物を含むものとして解釈される。

Claims (23)

  1. 半導体処理チャンバ内の構成要素であって、
    導電性半導体または金属の本体であって、
    前記本体は、１０．０×１０－６／Ｋ未満のＣＴＥを有する、本体と、
    前記本体の少なくとも１つの表面の上に配置された中間層であって、前記中間層は、フッ素ポリマを含む、中間層と、
    前記構成要素を形成するように、前記中間層の上に配置されたパーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）層と、
    を備える、構成要素。
  2. 請求項１に記載の構成要素であって、
    前記本体は、シリコンまたは炭化シリコンを含む半導体本体である、構成要素。
  3. 請求項２に記載の構成要素であって、
    前記半導体本体は、元素シリコンを含む、構成要素。
  4. 請求項１に記載の構成要素であって、
    前記本体は、５．０×１０－６／Ｋ未満のＣＴＥを有する、構成要素。
  5. 請求項１に記載の構成要素であって、
    前記中間層は、前記本体の前記少なくとも１つの表面への結合に役立つように、ポリエーテルスルファン（ＰＥＳ）レジンベースである、構成要素。
  6. 請求項１に記載の構成要素であって、
    前記中間層は、スプレー蒸着による前記本体の前記少なくとも１つの表面への塗布または前記中間層を可能にするために、水性または溶剤系である、構成要素。
  7. 請求項１に記載の構成要素であって、
    前記ＰＦＡ層は、前記中間層への結合のためにスプレー蒸着によって前記中間層へ塗布される、構成要素。
  8. 請求項１に記載の構成要素であって、
    前記構成要素は、半導体処理チャンバに設置されるよう構成され、
    前記構成要素は、前記半導体処理チャンバ内で静電チャックの周りにリングを形成し、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。
  9. 請求項１に記載の構成要素であって、
    前記半導体処理チャンバは、プラズマ処理チャンバを含み、
    前記構成要素は、前記プラズマ処理チャンバ内で腐食性の処理に暴露され、前記ＰＦＡ層は、前記腐食性の処理による損傷または腐食に耐性がある、構成要素。
  10. 請求項１に記載の構成要素であって、
    前記中間層は、前記本体の前記少なくとも１つの表面への結合に役立つように、フッ化エチレンプロピレンレジンベースである、構成要素。
  11. 請求項１に記載の構成要素であって、
    前記フッ素ポリマは、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）およびポリエーテルスルファン（ＰＥＳ）の少なくとも一方である、構成要素。
  12. 半導体処理チャンバ内で利用する構成要素を形成するための方法であって、
    導電性半導体または金属の本体を提供する工程であって、
    前記本体は、１０．０×１０－６／Ｋ未満のＣＴＥを有する、工程と、
    前記本体の少なくとも１つの表面の上に中間層を形成する工程であって、前記中間層は、フッ素ポリマを含む、工程と、
    前記構成要素を形成するように、前記中間層の上にパーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）層を形成する工程と、
    を備える、方法。
  13. 請求項１２に記載の方法であって、
    前記本体は、シリコンまたは炭化シリコンを含む半導体本体である、方法。
  14. 請求項１３に記載の方法であって、
    前記半導体本体は、元素シリコンを含む、方法。
  15. 請求項１２に記載の方法であって、
    前記本体は、５．０×１０－６／Ｋ未満のＣＴＥを有する、方法。
  16. 請求項１２に記載の方法であって、
    前記中間層は、前記本体の前記少なくとも１つの表面への結合に役立つように、レジンベースである、方法。
  17. 請求項１６に記載の方法であって、
    前記レジンは、ポリエーテルスルファン（ＰＥＳ）を含む、方法。
  18. 請求項１２に記載の方法であって、
    前記中間層は、水性または溶剤系であり、中間層を形成する工程は、スプレー蒸着によって前記本体の前記少なくとも１つの表面へ前記中間層を塗布する工程を含む、方法。
  19. 請求項１２に記載の方法であって、
    前記ＰＦＡ層は、前記中間層への結合のためにスプレー蒸着によって前記中間層へ塗布される、方法。
  20. 請求項１２に記載の方法であって、さらに、
    半導体処理チャンバ内に前記構成要素を設置する工程を備え、
    前記構成要素は、前記半導体処理チャンバ内で静電チャックの周りにリングを形成し、前記静電チャックは、処理のためにウエハを支持する、方法。
  21. 請求項２０に記載の方法であって、
    前記半導体処理チャンバは、プラズマ処理チャンバを含み、
    前記構成要素は、前記プラズマ処理チャンバ内で腐食性の処理に暴露され、前記ＰＦＡ層は、前記腐食性の処理による損傷または腐食に耐性がある、方法。
  22. 請求項１２に記載の方法であって、
    前記中間層は、フッ化エチレンプロピレンおよびポリエーテルスルファン（ＰＥＳ）の少なくとも一方を含む、方法。
  23. プラズマ処理チャンバ内で利用されるエッジリングであって、
    元素シリコンエッジリング本体と、
    前記元素シリコンエッジリング本体の少なくとの１つの表面上のフッ素ポリマコーティングと、
    前記フッ素ポリマコーティング上のパーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）コーティングと、
    を備える、エッジリング。
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