JP6487915B2 - プロセスリング上の希土類酸化物系薄膜コーティング用イオンアシスト蒸着 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、概して、薄膜の耐プラズマ性保護層を有するチャンバプロセスリングに関する。
半導体産業では、ますます減少するサイズの構造を作る多くの製造プロセスによって、デバイスは製造される。いくつかの製造プロセス（例えば、プラズマエッチング及びプラズマ洗浄プロセス）は、基板をエッチング又は洗浄するために、プラズマの高速流に基板を曝露させる。プラズマは、非常に浸食性がある可能性があり、処理チャンバ及びプラズマに曝露される他の表面を浸食する可能性がある。
現在のプロセスキットリングは、高い浸食速度及びプラズマ化学相互作用のため、パフォーマンスの問題を有する。通常、挿入（インサート）リング及び単一リングは、導体エッチング用に石英から、誘電体エッチング用にＳｉから作られる。これらのリングは、ウェハの周囲に置かれ、これによって均一なエッチングのためにプラズマ密度を均一にする。しかしながら、石英及びＳｉは、様々なエッチング化学及びバイアスパワーの下で非常に高い浸食速度を有する。リングの重度の浸食は、オンウェハベースの欠陥、プロセスシフト、他のチャンバコンポーネント上への浸食副生成物の堆積、及びチャンバ歩留まりの低下をもたらす可能性がある。
本発明は、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。
イオンアシスト蒸着（ＩＡＤ）のような高エネルギー粒子を利用した様々な堆積技術に適用可能な堆積メカニズムを示す。
ＩＡＤ堆積装置の概略図を示す。
〜
１以上の薄膜保護層で覆われた物品（例えば、プロセスキットリング）の断面側面図を示す。
一実施形態に係る、希土類酸化物の耐プラズマ層を有するプロセスリングの斜視図を示す。
リング上に１以上の保護層を形成するためのプロセスの一実施形態を示す。
本明細書に記載の実施形態に従って生成された複数の異なるＩＡＤコーティングの浸食速度を含む、誘電体エッチングＣＦ４化学物質に曝露された種々の材料の浸食速度を示す。
〜
本発明の実施形態に従って形成された薄膜保護層に対する浸食速度を示す。
〜
本発明の実施形態に従って形成された薄膜保護層に対する粗さプロファイルを示す。
低バイアスでＣＦ４−ＣＨＦ３トレンチ化学に曝露された様々な材料の浸食速度を示す。
本発明の実施形態は、耐プラズマ性薄膜保護層を有する物品（例えば、リング）を提供し、これによってリングの寿命を高め、プラズマの均一性に影響を与えることなくウェハ上の欠陥を低減する。保護層は、最大約３００μｍの厚さを有することができ、リングを保護するためにプラズマ耐食性を提供することができる。保護層は、イオンアシスト蒸着（ＩＡＤ）を用いて（例えば、電子ビームＩＡＤ（ＥＢ−ＩＡＤ）を用いて）リング上に形成することができる。薄膜保護層は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９（ＹＡＭ）、Ｅｒ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２（ＥＡＧ）、Ｇｄ３Ａｌ５Ｏ１２（ＧＡＧ）、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体とを含むセラミックス化合物、又は、別の希土類酸化物とすることができる。薄膜保護層によって提供される改善された耐食性は、メンテナンス及び製造コストを低減しつつ、リングの耐用年数を向上させることができる。また、ＩＡＤコーティングは、リングに対してより長い寿命を提供するのに十分に厚く塗布することができる。ＩＡＤコーティングは塗布され、後に低コストで再生することができる。
図１は、本発明の実施形態に係る薄膜保護層で被覆された１以上のチャンバコンポーネントを有する半導体処理チャンバ１００の断面図である。処理チャンバ１００は、内部に腐食性のプラズマ環境が提供されるプロセスのため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（プラズマエッチング装置としても知られる）、プラズマ洗浄機などのためのチャンバとすることができる。薄膜保護層を含むことができるチャンバコンポーネントの例は、基板支持アセンブリ１４８、静電チャック（ＥＳＣ）１５０、リング（例えば、プロセスキットリング又は単一リング）、チャンバ壁、ベース、ガス分配プレート、シャワーヘッド、ライナー、ライナーキット、シールド、プラズマスクリーン、フローイコライザ、冷却ベース、チャンバビューポート、チャンバ蓋１０４、ノズルなどを含む。特定の一実施形態では、保護層１４７は、リング１４６上に塗布される。
以下でより詳細に説明される薄膜保護層１４７は、イオンアシスト蒸着（ＩＡＤ）によって堆積された希土類酸化物層である。薄膜保護層１４７は、Ｙ２Ｏ３及びＹ２Ｏ３系セラミックス、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９（ＹＡＭ）、Ｅｒ２Ｏ３及びＥｒ２Ｏ３系セラミックス、Ｇｄ２Ｏ３及びＧｄ２Ｏ３系セラミックス、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２（ＥＡＧ）、Ｇｄ３Ａｌ５Ｏ１２（ＧＡＧ）、Ｎｄ２Ｏ３及びＮｄ２Ｏ３系セラミックス、ＹＡｌＯ３（ＹＡＰ）、Ｅｒ４Ａｌ２Ｏ９（ＥＡＭ）、ＥｒＡｌＯ３（ＥＡＰ）、Ｇｄ４Ａｌ２Ｏ９（ＧｄＡＭ）、ＧｄＡｌＯ３（ＧｄＡＰ）、Ｎｄ３Ａｌ５Ｏ１２（ＮｄＡＧ）、Ｎｄ４Ａｌ２Ｏ９（ＮｄＡＭ）、ＮｄＡｌＯ３（ＮｄＡＰ）、及び／又は、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体とを含むセラミックス化合物を含むことができる。薄膜保護層は、ＹＦ３、Ｅｒ−Ｙ組成物（例えば、Ｅｒを８０重量％、及びＹを２０重量％）、Ｅｒ−Ａｌ−Ｙ組成物（例えば、Ｅｒを７０重量％、Ａｌを１０重量％、及びＹを２０重量％）、Ｅｒ−Ｙ−Ｚｒ系組成物（例えば、ＥＲを７０重量％、Ｙを２０重量％、及びＺｒを１０重量％）、又はＥｒ−Ａｌ組成物（例えば、Ｅｒを８０重量％、及びＡｌを２０重量％）を含むこともできる。
薄膜保護層１４７はまた、上記セラミックスのいずれかによって形成された固溶体に基づくことができる。Ｙ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体とを含むセラミックス化合物を参照すると、一実施形態では、セラミックス化合物は、６２．９３モル比（モル％）のＹ２Ｏ３と、２３．２３モル％のＺｒＯ２と、１３．９４モル％のＡｌ２Ｏ３を含む。別の一実施形態では、セラミックス化合物は、５０〜７５モル％の範囲内のＹ２Ｏ３と、１０〜３０モル％の範囲内のＺｒＯ２と、１０〜３０モル％の範囲内のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。別の一実施形態では、セラミックス化合物は、４０〜１００モル％の範囲内のＹ２Ｏ３と、０〜６０モル％の範囲内のＺｒＯ２と、０〜１０モル％の範囲内のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。別の一実施形態では、セラミックス化合物は、４０〜６０モル％の範囲内のＹ２Ｏ３と、３０〜５０モル％の範囲内のＺｒＯ２と、１０〜２０モル％の範囲内のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。別の一実施形態では、セラミックス化合物は、４０〜５０モル％の範囲内のＹ２Ｏ３と、２０〜４０モル％の範囲内のＺｒＯ２と、２０〜４０モル％の範囲内のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。別の一実施形態では、セラミックス化合物は、７０〜９０モル％の範囲内のＹ２Ｏ３と、０〜２０モル％の範囲内のＺｒＯ２と、１０〜２０モル％の範囲内のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。別の一実施形態では、セラミックス化合物は、６０〜８０モル％の範囲内のＹ２Ｏ３と、０〜１０モル％の範囲内のＺｒＯ２と、２０〜４０モル％の範囲内のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。別の一実施形態では、セラミックス化合物は、４０〜６０モル％の範囲内のＹ２Ｏ３と、０〜２０モル％の範囲内のＺｒＯ２と、３０〜４０モル％の範囲内のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。他の実施形態では、他の配分もまた、セラミックス化合物のために使用することができる。
一実施形態では、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｅｒ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、及びＳｉＯ２の組み合わせを含む代替セラミックス化合物が、保護層用に使用される。一実施形態では、代替セラミックス化合物は、４０〜４５モル％の範囲内のＹ２Ｏ３と、０〜１０モル％の範囲内のＺｒＯ２と、３５〜４０モル％の範囲内のＥｒ２Ｏ３と、５〜１０モル％の範囲内のＧｄ２Ｏ３と、５〜１５モル％の範囲内のＳｉＯ２を含むことができる。第１実施例では、代替セラミックス化合物は、４０モル％のＹ２Ｏ３、５モル％のＺｒＯ２、３５モル％のＥｒ２Ｏ３、５モル％のＧｄ２Ｏ３、及び１５モル％のＳｉＯ２を含む。第２実施例では、代替セラミックス化合物は、４５モル％のＹ２Ｏ３、５モル％のＺｒＯ２、３５モル％のＥｒ２Ｏ３、１０モル％のＧｄ２Ｏ３、及び５モル％のＳｉＯ２を含む。第３実施例では、代替セラミックス化合物は、４０モル％のＹ２Ｏ３、５モル％のＺｒＯ２、４０モル％のＥｒ２Ｏ３、７モル％のＧｄ２Ｏ３、及び８モル％のＳｉＯ２を含む。一実施形態では、薄膜保護層１４７は、７０〜７５モル％のＹ２Ｏ３、及び２５〜３０モル％のＺｒＯ２を含む。更なる一実施形態では、薄膜保護層１４７は、７３．１３モル％のＹ２Ｏ３、及び２６．８７モル％のＺｒＯ２を含むＹＺ２０と名付けられた材料である。
上記薄膜保護層のいずれも、微量の他の材料（例えば、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、又は他の酸化物）を含んでもよい。
薄膜保護層は、酸化物系セラミックス、窒化物系セラミックス、及び炭化物系セラミックスを含む異なるセラミックス上に塗布されたＩＡＤコーティングとすることができる。酸化物系セラミックスの例は、ＳｉＯ２（石英）、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、及びＭｘＯｙの化学式を有する他の金属酸化物を含む。炭化物系セラミックスの例は、ＳｉＣ、Ｓｉ−ＳｉＣなどを含む。窒化物系セラミックスの例は、ＡｌＮ、ＳｉＮなどを含む。ＩＡＤコーティングターゲット材料は、か焼粉末、予め形成された（例えば、グリーン体プレス、ホットプレスなどによって形成された）塊、（例えば、５０〜１００％の密度を有する）焼結体、又は（例えば、セラミックス、金属、又は金属合金とすることができる）機械加工体とすることができる。
図示されるように、リング１４６は、一実施形態に係る薄膜保護層１３３、１３４を有する。しかしながら、他のチャンバコンポーネント（例えば、上に列挙したもの）のいずれも、薄膜保護層もまた含むことができることを理解すべきである。
一実施形態では、処理チャンバ１００は、内部容積１０６を囲むチャンバ本体１０２及び蓋１３０を含む。蓋１３０は、その中心に穴を有し、ノズル１３２を穴に挿入することができる。チャンバ本体１０２は、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することができる。チャンバ本体１０２は、一般的に、側壁１０８及び底部１１０を含む。
外側ライナー１１６は、チャンバ本体１０２を保護するために、側壁１０８に隣接して配置することができる。外側ライナー１１６は、薄膜保護層で製造及び／又は被覆することができる。一実施形態では、外側ライナー１１６は、酸化アルミニウムから製造される。
排気口１２６は、チャンバ本体１０２内に形成されることができ、内部容積１０６をポンプシステム１２８に結合することができる。ポンプシステム１２８は、排気して処理チャンバ１００の内部容積１０６の圧力を調整するために使用される１以上のポンプ及びスロットルバルブを含むことができる。
蓋１３０は、チャンバ本体１０２の側壁１０８に支持させることができる。蓋１３０は、処理チャンバ１００の内部容積１０６へのアクセスを可能にするために開くことができ、閉じると同時に処理チャンバ１００に対するシールを提供することができる。ガスパネル１５８は、処理チャンバ１００に結合され、これによってノズル１３２を通して内部容積１０６に処理ガス及び／又は洗浄ガスを提供することができる。蓋１３０は、セラミックス（例えば、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＹＡＧ、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ−ＳｉＣ、又はＹ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体とを含むセラミックス化合物）とすることができる。ノズル１３２もまた、セラミックス（例えば、蓋用に挙げたこれらのセラミックスのいずれか）とすることができる。
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は、ハロゲン含有ガス（例えば、とりわけ、Ｃ２Ｆ６、ＳＦ６、ＳｉＣｌ４、ＨＢｒ、ＮＦ３、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ３、Ｆ、ＮＦ３、Ｃｌ２、ＣＣｌ４、ＢＣｌ３、及びＳｉＦ４）及び他のガス（例えば、Ｏ２、又はＮ２Ｏ）を含む。キャリアガスの例は、Ｎ２、Ｈｅ、Ａｒ、及び処理ガスに不活性な他のガス（例えば、非反応性ガス）を含む。基板支持アセンブリ１４８は、蓋１３０の下の処理チャンバ１００の内部容積１０６内に配置される。基板支持アセンブリ１４８は、処理中に基板１４４を保持する。リング１４６（例えば、単一リング）は、静電チャック１５０の一部を覆うことができ、処理中に覆われた部分をプラズマへの曝露から保護することができる。リング１４６は、一実施形態では、シリコン又は石英とすることができる。リング１４６は、薄膜保護層１４７を含む。
内側ライナー１１８は、基板支持アセンブリ１４８の周縁部上で被覆されてもよい。内側ライナー１１８は、ハロゲン含有ガスレジスト材料（例えば、外側ライナー１１６を参照して説明したもの）とすることができる。一実施形態では、内側ライナー１１８は、外側ライナー１１６と同一の材料から製造することができる。また、内側ライナー１１８は、薄膜保護層で被覆することができる
一実施形態では、基板支持アセンブリ１４８は、台座１５２を支持する取付板１６２と、静電チャック１５０を含む。静電チャック１５０は、熱伝導性ベース１６４と、接着剤１３８（一実施形態では、シリコーン接着剤とすることができる）によって熱伝導性ベースに接合された静電パック１６６を更に含む。取付板１６２は、チャンバ本体１０２の底部１１０に結合され、ユーティリティ（例えば、流体、電力線、センサリード線など）を熱導電性ベース１６４及び静電パック１６６へルーティングするための通路を含む。
熱伝導性ベース１６４及び／又は静電パック１６６は、１以上のオプションの埋設された加熱素子１７６、埋設された熱絶縁体１７４、及び／又は導管１６８、１７０を含み、これによって支持アセンブリ１４８の横方向の温度プロファイルを制御することができる。導管１６８、１７０は、導管１６８、１７０を介して温度調節流体を循環させる流体源１７２に流体結合させることができる。埋設された熱絶縁体１７４は、一実施形態では、導管１６８、１７０間に配置することができる。ヒータ１７６は、ヒータ電源１７８によって調整される。導管１６８，１７０及びヒータ１７６は、熱伝導性ベース１６４の温度を制御するために利用され、これによって静電パック１６６及び処理される基板（例えば、ウェハ）を加熱及び／又は冷却することができる。静電パック１６６及び熱伝導性ベース１６４の温度は、コントローラ１９５を使用して監視することができる複数の温度センサ１９０、１９２を使用して監視することができる。
静電パック１６６は、複数のガス通路（例えば、溝、メサ、及びパック１６６の上面内に形成可能な他の表面構造）を更に含むことができる。ガス通路は、パック１６６内に開けられた穴を介して熱伝達（又は裏面）ガス（例えばＨｅ）の供給源に流体結合させることができる。稼働時には、裏面ガスは制御された圧力でガス通路内へ供給され、これによって静電パック１６６と基板１４４との間の熱伝達を向上させることができる。
静電パック１６６は、チャッキング電源１８２によって制御された少なくとも１つのクランピング電極１８０を含む。電極１８０（又はパック１６６又はベース１６４内に配置された他の電極）は、処理チャンバ１００内で処理ガス及び／又は他のガスから形成されたプラズマを維持するために整合回路１８８を介して１以上のＲＦ電源１８４、１８６に更に結合させることができる。電源１８４、１８６は、一般的に、約５０ｋＨｚ〜約３ＧＨｚの周波数及び最大約１００００ワットの電力を有するＲＦ信号を生成することができる。
図２Ａは、イオンアシスト蒸着（ＩＡＤ）などの高エネルギー粒子を利用した様々な堆積技術に適用可能な堆積メカニズムを示す。典型的なＩＡＤ法は、本明細書に記載されるように、イオン衝撃を組み込んだ堆積プロセス（例えば、蒸着（例えば、活性化反応性蒸着法（ＡＲＥ））及びイオン衝撃の存在下でのスパッタリング）を含み、これによって耐プラズマコーティングを形成する。実施形態で実行される１つの特定の種類のＩＡＤは、電子ビームＩＡＤ（ＥＢ−ＩＡＤ）である。ＩＡＤ法のいずれも、反応性ガス種（例えば、Ｏ２、Ｎ２、ハロゲン等）の存在下で実施することができる。このような反応種は、堆積前及び／又は堆積中に表面の有機汚染物を燃焼させることができる。また、金属ターゲット堆積に対してセラミックスターゲット堆積用のＩＡＤ堆積プロセスは、実施形態におけるＯ２イオンの分圧によって制御することができる。例えば、Ｙ２Ｏ３コーテョングは、Ｙ金属の蒸発と酸素イオンの流出によって行われ、これによってコンポーネントの表面上にイットリウム材料の酸化物を形成することができる。あるいはまた、セラミックスターゲットは、酸素なしで又は低酸素で使用することができる。
図示されるように、薄膜保護層２１５は、イオンなどの高エネルギー粒子２０３の存在下で堆積材料２０２の蓄積によって物品２１０上に又は複数の物品２１０Ａ、２１０Ｂ上に形成される。堆積材料２０２は、原子、イオン、ラジカルなどを含むことができる。高エネルギー粒子２０３は、薄膜保護層２１５が形成されるとき、薄膜保護層２１５に衝突し、圧縮することができる。
一実施形態では、薄膜保護層２１５を形成するために、ＥＢ ＩＡＤが利用される。図２Ｂは、ＩＡＤ堆積装置の概略図を示す。図示されるように、材料源２５０は、堆積材料２０２のフラックスを提供し、一方、高エネルギー粒子源２５５は、高エネルギー粒子２０３のフラックスを提供し、これらの両方とも、ＩＡＤプロセスを通して物品２１０、２１０Ａ、２１０Ｂに衝突する。高エネルギー粒子源２５５は、酸素又は他のイオン源とすることができる。高エネルギー粒子源２５５はまた、粒子の発生源由来（例えば、プラズマ、反応性ガス由来、又は堆積材料を提供する材料源由来）の他の種類の高エネルギー粒子（例えば、不活性ラジカル、中性子原子、及びナノサイズ粒子）を提供することができる。
堆積材料２０２を提供するために使用される材料源（例えば、ターゲット本体）２５０は、薄膜保護層２１５を構成する同じセラミックスに対応するバルク焼結セラミックスとすることができる。例えば、材料源は、バルク焼結セラミックス複合体、又はバルク焼結ＹＡＧ、Ｅｒ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、又はＧｄ３Ａｌ５Ｏ１２、又は上述した他のセラミックスとすることができる。他のターゲット材料（例えば、粉末、か焼粉末、予め成形された（例えば、グリーン体プレス又はホットプレスによって形成された）材料、又は機械加工体（例えば、溶融材料）もまた使用することができる。材料源２５０の異なる種類のすべてが、堆積中に溶融材料源に溶融される。しかしながら、出発物質の異なる種類は、溶融するのに異なる時間量が掛かる。溶融材料及び／又は機械加工体は、最も速く溶かすことができる。予め成形された材料は、溶融材料よりもゆっくり溶け、か焼粉末は、予め成形された材料よりもゆっくり溶け、標準粉末は、か焼粉末よりもゆっくりと溶ける。
ＩＡＤは、材料及び高エネルギーイオン源を提供するために、１以上のプラズマ又はビーム（例えば、電子ビーム）を利用することができる。反応種もまた、耐プラズマ性コーティングの堆積中に供給することができる。一実施形態では、高エネルギー粒子２０３は、非反応種（例えば、Ａｒ）又は反応種（例えば、Ｏ）のうちの少なくとも１つを含む。更なる実施形態では、反応種（例えば、ＣＯ）及びハロゲン（Ｃｌ、Ｆ、Ｂｒなど）もまた、耐プラズマコーティングの形成中に導入し、これによって薄膜保護層２１５に最も弱く結合された堆積材料を選択的に除去する傾向を更に高めることができる。
ＩＡＤプロセスによって、高エネルギー粒子２０３は、高エネルギーイオン（又は他の粒子）源２５５によって、他の堆積パラメータとは独立して制御することができる。エネルギー（例えば、速度）に応じて、高エネルギーイオンフラックスの密度及び入射角、薄膜保護層の組成、構造、結晶配向及び粒径を、操作することができる。
調整可能な追加のパラメータは、堆積中の物品の温度、並びに堆積の期間である。一実施形態では、ＩＡＤ堆積チャンバ（及びチャンバ蓋又はその中のノズル）は、堆積前に１６０℃以上の開始温度まで加熱される。一実施形態では、開始温度は１６０℃〜５００℃である。一実施形態では、開始温度は２００℃〜２７０℃である。その後、チャンバの温度及び蓋又はノズルの温度は、堆積中、開始温度に維持することができる。一実施形態では、ＩＡＤチャンバは、加熱を行う加熱ランプを含む。代替実施形態では、ＩＡＤチャンバ及び蓋又はノズルは、加熱されない。チャンバが加熱されない場合、それはＩＡＤプロセスの結果として自然に約１６０℃まで温度が上昇する。堆積中のより高い温度は、保護層の密度を高めることができるが、保護層の機械的応力もまた増大させる可能性がある。能動冷却は、コーティング中に低い温度を維持するためにチャンバに加えることができる。一実施形態では、１６０℃以下で最低０℃までの任意の温度で、低温を維持することができる。
調整することができる追加のパラメータは、作動距離２７０及び入射角度２７２である。作動距離２７０は、材料源２５０と物品２１０Ａ、２１０Ｂとの間の距離である。一実施形態では、作動距離は、０．２〜２．０メートルであり、特定の一実施形態では、作動距離は１．０メートルである。作動距離を減少させると、堆積速度が増加し、イオンエネルギーの有効性が増加する。しかしながら、特定の点よりも下に作動距離を減少させると、保護層の均一性を低下させる可能性がある。入射角は、堆積材料２０２が物品２１０Ａ、２１０Ｂに衝突する角度である。一実施形態では、入射角は、１０〜９０度であり、特定の一実施形態では、入射角は約３０度である。
ＩＡＤコーティングは、約０．５マイクロインチ（μｉｎ）から約１８０μｉｎまでの粗さを有する表面状態の広い範囲の上に塗布することができる。しかしながら、より滑らかな表面は、均一なコーティングによる被覆を促進する。コーティングの厚さは、最大約３００ミクロン（μｍ）とすることができる。製造時に、コンポーネント上のコーティングの厚さは、意図的に、コーティング層スタックの底部に、希土類酸化物系の着色剤（例えば、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３など）を添加することによって評価することができる。厚さはまた、偏光解析法を用いて正確に測定することができる。
ＩＡＤコーティングは、コーティングを作成するために使用される希土類酸化物複合材料に応じてアモルファス又は結晶性とすることができる。例えば、ＥＡＧ及びＹＡＧは、アモルファスコーティングであり、一方、Ｅｒ２Ｏ３及びＹ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体とを含むセラミックス化合物は、典型的には結晶性である。アモルファスコーティングは、より適合性があり（コンフォーマルであり）、格子不整合に誘導されるエピタキシャルな亀裂を減らし、一方、結晶性コーティングは、耐食性がより高い。
コーティング構造は、二層又は多層構造とすることができる。二層構造では、エピタキシャルな亀裂を最小化するためにアモルファス層をバッファ層として堆積し、続いて耐食性とすることができる結晶性の層を最上部に堆積することができる。多層設計では、層材料は、基板から最上層まで滑らかな熱勾配を生じさせるために使用することができる。
複数の電子ビーム（ｅ−ビーム）銃を用いた複数のターゲットの共蒸着は、より厚いコーティング並びに層構造を作成するために達成することができる。例えば、同一の材料タイプを有する２つのターゲットを同時に使用することができる。各ターゲットは、異なる電子ビーム銃によって衝突させることができる。これは、堆積速度と保護層の厚さを増加させることができる。別の一実施例では、２つのターゲットは、異なるセラミックス材料とすることができる。第１の電子ビーム銃は、第１の保護層を堆積させるために第１のターゲットに衝突させることができ、第２の電子ビーム銃は、その後、第１の保護層とは異なる材料組成を有する第２の保護層を形成するために、第２のターゲットに衝突させることができる。
コーティング後の熱処理は、改善されたコーティング特性を達成するために使用することができる。例えば、それは、より高い耐食性を有する結晶性コーティングにアモルファスコーティングを変質させるために使用することができる。別の一実施例は、反応ゾーン又は遷移層を形成することによりコーティングの基板への接合強度を改善するためのものである。
一実施形態では、複数のリングが、ＩＡＤチャンバ内で並列に処理される。例えば、一実施形態では、最大５つのリングを、並列に処理することができる。各リングは、異なる固定具によって支持することができる。あるいはまた、単一の固定具が、複数のリングを保持するように構成されてもよい。固定具は、堆積中に支持されているリングを移動させることができる。
一実施形態では、リングを保持するための固定具は、金属コンポーネント（例えば、冷間圧延鋼）又はセラミックス（例えば、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３）などから設計することができる。固定具は、材料源及び電子ビーム銃の上又は下でリングを支持するために使用することができる。固定具は、より安全かつ簡単にハンドリングするため、並びにコーティング中に、リングをチャックするためのチャッキング機能を有することができる。また、固定具は、リングの向きを変える、又は位置合わせする機能を有することができる。一実施形態では、固定具は、支持されたリングの向きを原材料へと変えるために再配置及び／又は１以上の軸の周りに回転させることができる。固定具はまた、堆積前及び／又は堆積中に、作動距離及び／又は入射角を変更するために再配置することができる。固定具は、コーティング中にリングの温度を制御するための冷却又は加熱チャネルを有することができる。ＩＡＤは直進的プロセスであるので、リングを再配置し回転させる機能は、リングの３Ｄ表面の最大コーティング被覆を可能にするかもしれない。
図３〜図４は、１以上の薄膜保護層で覆われた物品（例えば、リング）の断面側面図を示す。単一リング、挿入リング、又は導体エッチング及び誘電体エッチングプロセス用に使用されるプラズマエッチングリアクタ用の他のプロセスキットリングは、典型的にはＳｉ又はＳｉＯ２である。しかしながら、Ｓｉ及びＳｉＯ２は、様々なエッチング化学に曝露されたとき、高い浸食速度を有する。他の材料もまた、リングのために使用することができる。
図３を参照すると、物品３００の本体３０５は、第１薄膜保護層３０８及び第２薄膜保護層３１０を有する薄膜スタック３０６を含む。あるいはまた、物品３００は、本体３０５上に単一の薄膜保護層３０８のみを含むことができる。一実施形態では、薄膜保護層３０８、３１０は、最大約３００μｍの厚さを有する。更なる一実施形態では、薄膜保護層は、約２０ミクロン以下の厚さを有し、特定の一実施形態では、約０．５ミクロン〜約７ミクロンの間の厚さを有する。一実施形態では、薄膜保護層スタックの全体の厚さは、３００μｍ以下である。
薄膜保護層３０８、３１０は、電子ビームイオンアシスト蒸着（ＥＢ−ＩＡＤ）プロセスを用いて物品３００の本体３０５上に形成することができる蒸着セラミックス層である。ＥＢ−ＩＡＤ堆積された薄膜保護層３０８、３１０は、（例えば、プラズマ溶射法又はスパッタリング法による膜応力と比較して）比較的低い膜応力を有することができる。比較的低い膜応力によって、本体３０５の下面は、直径１２インチを有する本体に対して本体全体に亘って約５０ミクロン未満の曲率を有するように非常に平坦にすることができる。ＩＡＤ堆積された薄膜保護層３０８、３１０は更に、１％未満である空孔率、いくつかの実施形態では約０．１％未満の空孔率を有することができる。したがって、ＩＡＤ堆積された保護層は、プラズマエッチングリアクタ内で使用されるリングのアプリケーションに対してパフォーマンス上の利点を有することができる緻密な構造である。また、ＩＡＤ堆積された保護層は、低いクラック密度及び本体３０５への高い密着性を有することができる。また、ＩＡＤ堆積された保護層３０８、３１０は、本体３０５の上面を最初に粗面化する、又は他の時期を消費する表面準備工程を実行することなしに堆積させることができる。
薄膜保護層２０８を形成するために使用することができるセラミックスの例は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９、Ｅｒ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｇｄ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体（Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体）とを含むセラミックス化合物、又は、以前に同定された他のセラミックス材料のいずれかを含む。他のＥｒ系及び／又はＧｄ系の耐プラズマ性希土類酸化物もまた、薄膜保護層３０８、３１０を形成するために使用することができる。一実施形態では、同一のセラミックス材料は、２つの隣接した薄膜保護層に対して使用されない。しかしながら、別の一実施形態では、隣接する層は、同じセラミックスで構成されてもよい。
ＩＡＤ薄膜保護層を有するリングは、広範囲の温度を適用する用途に使用することができる。例えば、ＩＡＤ薄膜保護層を有するリングは、０℃の温度から１０００℃の温度を有するプロセスで使用することができる。リングは、熱衝撃に起因する亀裂無しに（例えば、３００℃の又はそれを超える）高温で使用することができる。
表１は、９２％のＡｌ２Ｏ３（アルミナ）の基板に対する、及び９２％のＡｌ２Ｏ３の基板を被覆する様々なＩＡＤ薄膜保護層に対する材料特性を示す。表中の「Ｃ」は、結晶構造を表し、「Ａ」は、非晶質構造を表す。図示のように、アルミナ基板は、３６３ボルト／ミル（Ｖ／ｍｉｌ）の絶縁破壊電圧を有する。対照的に、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体とを含むＩＡＤ堆積されたセラミックス化合物の５ミクロン（μｍ）のコーティングは、（アルミナに対する３６３ボルト／ミルの正規化された値よりもはるかに大きい）４２７Ｖの絶縁破壊電圧を有する。ＩＡＤ堆積されたＹＡＧの５μｍのコーティングは、１２２３Ｖの絶縁破壊電圧を有する。ＩＡＤ堆積されたＥｒ２Ｏ３の５μｍのコーティングは、５２７Ｖの絶縁破壊電圧を有する。ＩＡＤ堆積されたＥＡＧの５μｍのコーティングは、９００Ｖの絶縁破壊電圧を有する。ＩＡＤ堆積されたＹ２Ｏ３の５μｍのコーティングは、１０３２Ｖの絶縁破壊電圧を有する。ＩＡＤ堆積されたＹＺ２０の５μｍのコーティングは、４２３Ｖの絶縁破壊電圧を有する。ＩＡＤ堆積されたＹＦ３の５μｍのコーティングは、５２２Ｖの絶縁破壊電圧を有する。
アルミナの体積抵抗率は、室温で約０．０１×１０１６（０．０１Ｅ１６）Ω・ｃｍである。セラミックス化合物薄膜保護層の体積抵抗率は、室温で約４．１Ｅ１６Ω・ｃｍであり、ＹＡＧ薄膜保護層の体積抵抗率は、室温で約１１．３Ｅ１６Ω・ｃｍである。
アルミナの誘電率は、約９．２であり、セラミックス化合物薄膜の誘電率は、約９．８３であり、ＹＡＧ薄膜の誘電率は、約９．７６であり、Ｅｒ２Ｏ３薄膜の誘電率は、約９．６７であり、ＥＡＧ薄膜の誘電率は約９．５４である。アルミナの損失正接は、約５Ｅ−４であり、セラミックス化合物薄膜の損失正接は、約４Ｅ−４であり、ＹＡＧ薄膜の損失正接は、約４Ｅ−４であり、Ｅｒ２Ｏ３薄膜の損失正接は、約４Ｅ−４であり、ＥＡＧ薄膜の損失正接は、約４Ｅ−４である。アルミナの熱伝導率は、約１８Ｗ／ｍ・Ｋであり、セラミックス化合物薄膜の熱伝導率は、約１９．９Ｗ／ｍ・Ｋであり、ＹＡＧ薄膜の熱伝導率は、約２０．１Ｗ／ｍ・Ｋであり、Ｅｒ２Ｏ３薄膜の熱伝導率は、約１９．４Ｗ／ｍ・Ｋであり、ＥＡＧ薄膜の熱伝導率は、約１９．２Ｗ／ｍ・Ｋである。
アルミナ基板は、一実施形態では約８〜１６マイクロインチの初期粗さを有することができ、その初期粗さは、薄膜保護層のすべてでほぼ変わらなくすることができる。保護層は、堆積後に８マイクロインチ以下に表面粗さ（例えば、平均表面粗さ）を低減させるために研磨することができる。一実施形態では、保護層は、火炎研磨を用いて５〜６マイクロインチ以下の平均表面粗さまで研磨される。一実施形態では、火炎研磨は、保護層を２〜３マイクロインチの平均表面粗さまで研磨する。
アルミナ基板への薄膜保護層の接着強度は、セラミックス化合物薄膜に対して２８メガパスカル（ＭＰａ）を超え、ＹＡＧ薄膜に対して３２ＭＰａを超えることができる。接着強度は、基板から薄膜保護層を分離するために使用される力の量を測定することによって決定することができる。ヘルミシティは、薄膜保護層を用いて達成することができるシール能力を測定する。図示されるように、アルミナを使用して約１Ｅ−６立方センチメートル毎秒（ｃｍ３／ｓ）のＨｅ漏れ速度を達成でき、セラミックス化合物を使用して約１．２Ｅ−９のＨｅ漏れ速度を達成でき、ＹＡＧを使用して約４．４Ｅ−１０のＨｅ漏れ速度を達成でき、Ｅｒ２Ｏ３を使用して約５．５Ｅ−９のＨｅ漏れ速度を達成でき、ＹＦ３を使用して約２．６Ｅ−９のＨｅ漏れ速度を達成でき、ＹＺ２０を使用して約１．６Ｅ−７のＨｅ漏れ速度を達成でき、ＥＡＧを使用して約９．５Ｅ−１０のＨｅ漏れ速度を達成できる。より低いＨｅ漏れ速度は、改善されたシールを示す。実施例の薄膜保護層の各々は、典型的なＡｌ２Ｏ３よりも低いＨｅ漏れ速度を有する。
Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９、Ｅｒ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｇｄ３Ａｌ５Ｏ１２、及び、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体とを含むセラミックス化合物の各々は、プラズマ処理中に摩耗に耐えることができる高い硬度を有する。図示されるように、アルミナは、約１２．１４ギガパスカル（ＧＰａ）のビッカース硬さ（５ｋｇｆ）を有し、セラミックス化合物は、約７．８２５ＧＰａでの硬度を有し、ＹＡＧは、約８．５ＧＰａの硬度を有し、Ｅｒ２Ｏ３は、約５．００９ＧＰａの硬度を有し、ＹＺ２０は、約５．９８ＧＰａの硬度を有し、ＹＦ３は、約３．４１１ＧＰａの硬度を有し、ＥＡＧは、約９．０５７ＧＰａの硬度を有する。アルミナの測定された摩耗速度は、高周波時間当り約０．２ナノメートル（ｎｍ／ＲＦ時間）、セラミックス化合物の摩耗速度は、約０．１４ｎｍ／ＲＦ時間、Ｅｒ２Ｏ３の摩耗速度は、約０．１１３ｎｍ／ＲＦ時間、ＥＡＧの摩耗速度は、約０．１７６ｎｍ／ＲＦ時間である。
なお、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９、Ｅｒ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｇｄ３Ａｌ５Ｏ１２、及びセラミックス化合物は、いくつかの実施形態では、上で特定される材料の特性及び特徴が、最大３０％変化できるように改質することができることに留意されるべきである。したがって、これらの材料特性に対して記載された値は、実施例の達成可能な値として理解されるべきである。本明細書内で記載されるセラミックス薄膜保護層は、提供された値に限定して解釈されるべきではない。
図４は、物品４００の本体４０５上に薄膜保護層スタック４０６が堆積された物品４００の別の一実施形態の断面側面図を示す。物品４００は、薄膜保護層スタック４０６が４つの薄膜保護層４０８、４１０、４１５、４１８を有することを除いて、物品４００と同様である。
薄膜保護層スタック（例えば、図示したもの）は、任意の数の薄膜保護層を有することができる。スタック内の薄膜保護層は、全て同じ厚さを有することができる、又はそれらは、様々な厚さを有することができる。薄膜保護層の各々は、いくつかの実施形態では、約２０ミクロン未満の厚さを有することができる。一実施例では、第１層４０８は、６ミクロンの厚さを有し、第２層４１０は、６ミクロンの厚さを有することができる。別の一実施例では、第１層４０８は、３ミクロンの厚さを有するＹＡＧ層とすることができ、第２層４１０は、３ミクロンの厚さを有する化合物セラミックス層とすることができ、第３層４１５は、３ミクロンの厚さを有するＹＡＧ層とすることができ、第４層４１８は、３ミクロンの厚さを有する化合物セラミックス層とすることができる。
使用するセラミックス層の数とセラミックス層の組成の選択は、所望のアプリケーション及び／又はコーティングされる物品の種類に基づいてもよい。ＩＡＤによって形成されるＥＡＧ及びＹＡＧ薄膜保護層は、典型的には、アモルファス構造を有する。対照的に、ＩＡＤ堆積された化合物セラミックス及びＥｒ２Ｏ３層は、典型的には、結晶又はナノ結晶構造を有する。結晶及びナノ結晶セラミックス層は、一般的に、アモルファスセラミックス層よりも高い耐食性とすることができる。しかしながら、いくつかの場合には、結晶構造又はナノ結晶構造を有する薄膜セラミックス層は、時折鉛直方向の亀裂（ほぼ膜厚方向で、コーティングされる面に対して略垂直に走る亀裂）を経験する可能性がある。このような鉛直方向の亀裂は、格子不整合に起因する可能性があり、プラズマ化学にとっての攻撃の点となる可能性がある。物品が加熱及び冷却されるたびに、薄膜保護層とそれを被覆する基板との間の熱膨張係数の不整合が、薄膜保護層に応力を生じさせる可能性がある。このような応力は、鉛直方向の亀裂に集中する可能性がある。これは、薄膜保護層が、それを被覆する基板から最終的に剥離して離れることを引き起こす可能性がある。対照的に、鉛直方向の亀裂がない場合は、応力は、薄膜全域に亘ってほぼ均等に分散される。したがって、一実施形態では、薄膜保護層スタック４０６内の第１層４０８は、アモルファスセラミックス（例えば、ＹＡＧ又はＥＡＧ）であり、薄膜保護層スタック４０６内の第２層４１０は、結晶又はナノ結晶セラミックス（例えば、セラミックス化合物又はＥｒ２Ｏ３）である。そのような実施形態では、第２層４１０は、第１層４０８に比べてより高い耐プラズマ性を提供することができる。本体４０５上に直接ではなく第１層４０８上に第２層４１０を形成することにより、第１層４０８は、バッファの役割を果たし、これによって後続の層の格子不整合を最小限に抑える。こうして、第２層４１０の寿命を増加させることができる。
別の一実施例では、本体、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９、Ｅｒ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｇｄ３Ａｌ６Ｏ１２、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体とを含むセラミックス化合物、及び他のセラミックスの各々は、異なる熱膨張係数を有することができる。２つの隣接する材料間の熱膨張係数の不整合が大きければ大きいほど、それらの材料の一方が最終的に、割れ、剥がれ、又はそうでなければ他方の材料とのその結合を失う可能性がより大きくなる。保護層スタック３０６、４０６は、隣接する層間（又は層と本体３０５、４０５との間）の熱膨張係数の不整合を最小限にするように形成することができる。例えば、本体４０５は、アルミナとすることができ、ＥＡＧは、アルミナの熱膨張係数に最も近い熱膨張係数を有することができ、ＹＡＧの熱膨張係数がそれに続き、化合物セラミックスの熱膨張係数がそれに続く。したがって、一実施形態では、第１層４０８は、ＥＡＧとすることができ、第２層４１０は、ＹＡＧとすることができ、第３層４１５は、化合物セラミックスとすることができる。
別の一実施例では、保護層スタック４０６内の層は、２つの異なるセラミックスの交互層とすることができる。例えば、第１層４０８と第３層４１５は、ＹＡＧとすることができ、第２層４１０と第４層４１８は、化合物セラミックスとすることができる。このような交互層は、交互層内で使用される一方の材料がアモルファスであり、交互層内で使用される他方の材料が結晶又はナノ結晶である場合に、上記のものと同様の利点を提供することができる。
いくつかの実施形態では、薄膜保護層スタック３０６、４０６内の１以上の層は、熱処理を用いて形成された遷移層である。本体３０５、４０５が、セラミックス体の場合は、薄膜保護層と本体との間の相互拡散を促進するために、高温熱処理を実行することができる。また、熱処理は、隣接する薄膜保護層間又は厚い保護層と薄膜保護層との間の相互拡散を促進するために実行してもよい。特に、遷移層は、非多孔質層とすることができる。遷移層は、２つのセラミックス間の拡散接合の役割を果たすことができ、隣接するセラミックス間の改善された接着性を提供することができる。これは、プラズマ処理中に保護層が割れる、剥離する、はがれるのを防止するのを助けることができる。
熱処理は、最長約２４時間（例えば、一実施形態では３〜６時間）の間、最高約１４００〜１６００℃の加熱処理とすることができる。これは、第１薄膜保護層と、隣接するセラミックス体又は第２薄膜保護層のうちの１以上との間に相互拡散層を作ることができる。セラミックス体がＡｌ２Ｏ３であり、保護層が化合物セラミックスＹ４Ａｌ２Ｏ９と固溶体Ｙ２−ｘＺｒｘＯ３（Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体）で構成される場合、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）界面層が形成される。同様に、熱処理は、ＥＡＧの遷移層をＥｒ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の間に形成させる。熱処理はまた、ＹＡＧの遷移層をＹ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の間に形成させる。熱処理はまた、ＧＡＧをＧｄ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３の間に形成させる。Ａｌ２Ｏ３上のイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）の熱処理は、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９（ＹＡＭ）と固溶体Ｙ２−ｘＺｒｘＯ３の化合物セラミックスの遷移層を形成することができる。他の遷移層を、他の隣接するセラミックス間に形成してもよい。
一実施形態では、着色剤は、第１の保護層３０８、４０８の堆積中に添加される。したがって、第２の保護層３１０、４１０がすり減った場合、オペレータは、蓋又はノズルを再生又は交換する時期である視覚的なキューを有することができる。
図５は、一実施形態に係る、薄膜希土類酸化物の耐プラズマ層５１０を有する単一リング５０５の斜視図を示す。単一リング５０５の拡大図５５０もまた示される。単一リング５０５は、リング内側５５２と、リング外側５５４を含む。単一リング５０５のプラズマ対向面は、薄膜保護層５１０によってコーティングされる。薄膜保護層５１０は、これもまた処理中にプラズマに曝露される可能性のあるリング外側５５４もコーティングしてもよい。リング５０５の上部平坦領域５１５の保護層５１０は、均一で、緻密で、適合性をもつことができ、亀裂及び層間剥離を有さないことが可能である。緻密なコーティングは、ゼロ又はゼロに近い（例えば、０．０１％以下の）空孔率を有することができる。一実施形態では、薄膜保護層は、上部平坦領域５１５で約５μｍの厚さを有する。あるいはまた、薄膜保護層は、より厚くてもよい。
薄膜保護層５１０は、リング内側５５２上の１以上の段差５２５をコーティングしてもよい。図示の例は、単一の段差５２５を示しているが、リング内側５５２は、代わりに２以上の段差を有してもよい。リング５０５の段差５２５における保護層５１０は、均一で、緻密で、適合性をもつことができ、亀裂及び層間剥離を有さないことが可能である。緻密なコーティングは、ゼロ又はゼロに近い（例えば、０．０１％以下の）空孔率を有することができる。一実施形態では、薄膜保護層５１０は、段差５２５で約５μｍの厚さを有する。あるいはまた、薄膜保護層は、より厚くてもよい。
いくつかの実施形態では、薄膜保護層５１０は、リング内側５５２の垂直壁５２０をコーティングする。あるいはまた、薄膜保護層５１０は、垂直壁５２０をコーティングしなくてもよい。リング５０５の垂直壁５２０における保護層５１０は、均一で、緻密で、適合性をもつことができ、亀裂及び層間剥離を有さないことが可能である。緻密なコーティングは、ゼロ又はゼロに近い（例えば、０．０１％以下の）空孔率を有することができる。一実施形態では、薄膜保護層５１０は、垂直壁５２０で約３μｍの厚さを有する。あるいはまた、垂直壁における薄膜保護層は、より厚くてもよい。一実施形態では、垂直壁における薄膜保護コーティングの厚さは、上部平坦領域５１５における、及び段差５２５における薄膜保護層の厚さの４５％〜７０％である。更なる一実施形態では、垂直壁における薄膜保護コーティングの厚さは、上部平坦領域５１５における、及び段差５２５における薄膜保護層の厚さの５５％〜６０％である。
単一リング５０５は、１６マイクロインチ以上の表面粗さを有することができる。しかしながら、薄膜保護層５１０は、一実施形態では、約２〜３マイクロインチの表面粗さを達成するために、火炎研磨することができる。火炎研磨プロセスは、保護層を、表面で溶融してリフローさせ、これによって低い表面粗さを達成することができる。
図６は、リング（例えば、プラズマエッチングリアクタ用単一リング又は挿入リング）の本体の上に薄膜保護層を形成するためのプロセス６００の一実施形態を示す。プロセス６００のブロック６０５では、リングが提供される。リングは、バルク焼結セラミックス体を有することができる。バルク焼結セラミックス体は、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＳｉＯ２、又はＹ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体とを含むセラミックス化合物とすることができる。リングは、Ｓｉ、ＳｉＣ、又は他の材料とすることもできる。
ブロック６２０では、イオンアシスト蒸着（ＩＡＤ）プロセスが実行され、これによってリングの少なくとも１つの表面上に希土類酸化物保護層を堆積させる。一実施形態では、電子ビームイオンアシスト蒸着プロセス（ＥＢ−ＩＡＤ）が実行される。ＩＡＤプロセスは、堆積される材料を溶融し、イオンを材料に衝突させることによって実行することができる。
薄膜保護層は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９、Ｅｒ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｇｄ３Ａｌ６Ｏ１２、又は、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体とのセラミックス化合物、又は本明細書に記載される他の希土類酸化物とすることができる。薄膜保護層の堆積速度は、一実施形態では、約０．０２〜２０オングストローム毎秒（Ａ／ｓ）とすることができ、堆積パラメータを調整することによって変化させることができる。一実施形態では、０．２５〜１Ａ／ｓの堆積速度が最初使用され、これによって基板上に適合して良好に接着するコーティングを達成する。その後、薄膜保護層の残りの部分を堆積させるために２〜１０Ａ／ｓの堆積速度を使用し、これによって短時間により厚いコーティングを達成することができる。薄膜保護層は、非常に適合性をもつことができ、厚さを均一とすることができ、それらが上に堆積される本体／基板に対して良好な接着性を有することができる。
一実施形態では、材料は、堆積された保護層に特定の色を持たせる着色剤を含む。使用可能な着色剤の例は、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３及びＥｒ２Ｏ３を含む。他の着色剤もまた使用可能である。
ブロック６２５では、追加の薄膜保護層を堆積させるかどうかに関しての判断がなされる。追加の薄膜保護層が堆積される場合、プロセスは、ブロック６３０に続く。ブロック６３０では、他の薄膜保護層が、第１薄膜保護層上に形成される。他の薄膜保護層は、第１薄膜保護層のセラミックスとは異なるセラミックスで構成してもよい。あるいはまた、他の薄膜保護層は、第１保護層を形成するために使用されたのと同じセラミックス又は複数のセラミックスから構成してもよい。
一実施形態では、他の薄膜保護層は、着色剤を含まない。したがって、後続の保護層は、たとえそれらがほぼ同じセラミックス材料から構成されていても、底部保護層とは異なる色を有する可能性がある。これは、保護層スタックが底部保護層まで浸食されたときに、リングに色を変化させる。色の変化は、処理チャンバのリングを交換する時期であることをオペレータに知らせることができる。
後続の保護層が堆積された後、方法は、ブロック６２５に戻る。ブロック６２５で追加の薄膜保護層が塗布されない場合、プロセスは、ブロック６３５に進む。ブロック６３５では、保護層の表面は、火炎研磨プロセスを用いて研磨される。一実施形態では、最上部の保護層の表面は、８マイクロインチ以下の表面粗さまで研磨される。別の一実施形態では、上部保護層の表面は、約２〜３マイクロインチの表面まで研磨される。
プロセス６００は、新しいリング上で実行する、又は使用済みのリングを再生するために使用済みのリング上で実行することができる。一実施形態では、使用済みのリングは、プロセス６００を実行する前に研磨される。例えば、プロセス６００を実行する前に研磨することによって、以前の保護層を除去することができる。
ＩＡＤプロセスによって、高エネルギー粒子は、高エネルギーイオン（又は他の粒子）源によって、他の堆積パラメータとは独立して制御することができる。エネルギー（例えば、速度）に応じて、高エネルギーイオンフラックスの密度及び入射角、薄膜保護層の組成、構造、結晶配向及び粒径を、操作することができる。調整可能な追加のパラメータは、堆積中の物品の温度、並びに堆積の期間である。イオンエネルギーは、大ざっぱに、低エネルギーイオンアシストと高エネルギーイオンアシストに分類することができる。低エネルギーイオンアシストは、約２３０Ｖの電圧及び約５Ａの電流を含むことができる。高エネルギーイオンアシストは、約２７０Ｖの電圧及び約７Ａの電流を含むことができる。イオンアシスト用の低及び高エネルギーは、本明細書で言及した値に限定されない。高及び低レベルの指定は、ＩＡＤプロセスを実行するために使用されるイオンの種類及び／又は使用されるチャンバの幾何学形状に更に依存する可能性がある。イオンは、低エネルギーイオンアシストを用いた場合よりも高エネルギーイオンアシストを用いてより高い速度で発射される。堆積中の基板（物品）の温度は、大ざっぱに、低温（典型的な室温である一実施形態では、約１２０〜１５０℃）と、高温（一実施形態では、約２７０℃）に分けることができる。高温ＩＡＤ堆積プロセスのために、リングを堆積前及び堆積時に加熱してもよい。
表２Ａ〜２Ｂは、様々な堆積パラメータによるＩＡＤを用いて形成された複数の実施例の薄膜保護層を示す。実験結果は、適合する高密度の微細構造を得るために、イオンアシストエネルギー、堆積速度、及び温度を変化させる多因子の実験計画法（ＤＯＥ）に基づいて、最適化されたコーティングプロセスを特定する。コーティングは、材料特性（微細構造及び／又は結晶相）及び機械的特性（硬度及び密着性）、並びに亀裂密度及び真空シール性の点で特徴づけられる。ＩＡＤコーティングプロセスの最適化は、低残留応力を有する（厚さが〜３００ミクロンまでの）高密度薄膜を有するＩＡＤコーティングを生成することができる。最適化されたパラメータは、ほとんどの希土類酸化物系コーティング材料に対して使用することができる。
Ｙ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体とのセラミックス化合物から形成された薄膜保護層に対して、６つの異なる実施例が示される。第１実施例の化合物セラミックス薄膜保護層は、５ミクロンの厚さを有し、低エネルギーイオンアシスト及び焼結プラグターゲット、２７０℃の堆積温度、及び２オングストローム毎秒（Ａ／ｓ）の堆積速度によるＩＡＤを用いて形成された。Ｘ線回折は、第１実施例の化合物セラミックス薄膜保護層が結晶構造を有することを示した。第１実施例の化合物セラミックス薄膜保護層はまた、４．１１ＧＰａの硬度を有し、目視検査は、下地基板への良好な適合性、並びにいくつかの鉛直方向の亀裂といくつかのスパイクを示した。
第２実施例の化合物セラミックス薄膜保護層は、６ミクロンの厚さを有し、低エネルギーイオンアシスト及び焼結プラグターゲット、２７０℃の堆積温度、及び最初の２ミクロンに対して１Ａ／ｓの堆積速度、それに続く４ミクロンに対して２Ａ／ｓの堆積速度によるＩＡＤを用いて形成された。Ｘ線回折は、第２実施例の化合物セラミックス薄膜保護層が（内部で一部が結晶で一部がアモルファスの）ナノ結晶構造を有することを示した。シールとして使用される場合、第２実施例の化合物セラミックス薄膜保護層は、最低５Ｅ−６立方センチメートル毎秒（ｃｍ３／ｓ）までの真空を維持することができた。第２実施例の化合物セラミックス薄膜保護層の目視検査は、良好な適合性、及び第１実施例の化合物セラミックス薄膜保護層よりも少ない鉛直方向の亀裂を示した。
第３実施例の化合物セラミックス薄膜保護層は、５ミクロンの厚さを有し、低エネルギーイオンアシスト及び焼結プラグターゲット、２７０℃の堆積温度、及び１Ａ／ｓの堆積速度によるＩＡＤを用いて形成された。Ｘ線回折は、第３実施例の化合物セラミックス薄膜保護層がナノ結晶構造を有することを示した。シールとして使用される場合、第３実施例の化合物セラミックス薄膜保護層は、最低６．３Ｅ−６ｃｍ３／ｓまでの真空を維持することができた。第３実施例の化合物セラミックス薄膜保護層の目視検査は、良好な適合性、及び第１実施例の化合物セラミックス薄膜保護層よりも少ない鉛直方向の亀裂を示した。
第４実施例の化合物セラミックス薄膜保護層は、５ミクロンの厚さを有し、高エネルギーイオンアシスト及び焼結プラグターゲット、２７０℃の堆積温度、及び最初の１ミクロンに対して１Ａ／ｓ、それに続く４ミクロンに対して２Ａ／ｓの堆積速度によるＩＡＤを用いて形成された。Ｘ線回折は、第３実施例の化合物セラミックス薄膜保護層がほぼアモルファス構造を有することを示した。シールとして使用される場合、第３実施例の化合物セラミックス薄膜保護層は、最低１．２Ｅ−９ｃｍ３／ｓまでの真空を維持することができた。第４実施例の化合物セラミックス薄膜保護層の目視検査は、良好な適合性、滑らかな表面、及び非常に少ない鉛直方向の亀裂を示した。また、第４実施例の化合物セラミックス薄膜保護層は、７．８２５ＧＰａの硬度を有する。
第５実施例の化合物薄膜保護層は、第４実施例の化合物薄膜保護層と同じパラメータだが、堆積温度は室温（約１２０〜１５０℃）及びか焼粉末ターゲットを用いて形成された。第５実施例の化合物薄膜保護層は、第４実施例の化合物薄膜保護層と同様の特性を示した。
第６実施例の化合物セラミックス薄膜保護層は、５ミクロンの厚さを有し、高エネルギーイオンアシスト及びか焼粉末ターゲット、２７０℃の堆積温度、及び最初の１ミクロンに対して１Ａ／ｓ、それに続く４ミクロンに対して４Ａ／ｓの堆積速度によるＩＡＤを用いて形成された。Ｘ線回折は、第３実施例の化合物セラミックス薄膜保護層がほぼアモルファス構造を有することを示した。シールとして使用される場合、第３実施例の化合物セラミックス薄膜保護層は、最低１．２Ｅ−９ｃｍ３／ｓまでの真空を維持することができた。第４実施例の化合物セラミックス薄膜保護層は、７．８１２ＧＰａの硬度を有する。
第１実施例のＹＡＧ薄膜保護層は、５ミクロンの厚さを有し、低エネルギーイオンアシスト及び溶融した塊のターゲット、２７０℃の堆積温度、及び２．５Ａ／ｓの堆積速度によるＩＡＤを用いて形成された。Ｘ線回折は、第１ＹＡＧセラミックス薄膜保護層がアモルファス構造を有することを示した。第１ＹＡＧセラミックス薄膜保護層はまた、５．７ＧＰａの硬度を有しており、目視検査は、良好な適合性、最小限の亀裂、及び滑らかな表面を示した。
第２実施例のＹＡＧ薄膜保護層は、５ミクロンの厚さを有し、高エネルギーイオンアシスト及び溶融した塊のターゲット、２７０℃の堆積温度、及び最初の１ミクロンに対して１Ａ／ｓ、それに続く４ミクロンに対して２Ａ／ｓの堆積速度によるＩＡＤを用いて形成された。Ｘ線回折は、第２ＹＡＧ薄膜保護層がアモルファス構造を有することを示した。第２ＹＡＧ薄膜保護層はまた、８．５ＧＰａの硬度を有しており、目視検査は、良好な適合性、第１ＹＡＧ薄膜と比べて亀裂の減少、及び滑らかな表面を示した。
化合物セラミックス及びＹＡＧの交互層を有する一実施例の薄膜保護層スタックは、５ミクロンの厚さを有し、低エネルギーイオンアシスト、２７０℃の堆積温度、及び２Ａ／ｓの堆積速度によるＩＡＤを用いて形成された。Ｘ線回折は、交互層が（ＹＡＧ層に対して）アモルファスであり、（化合物セラミックス層に対して）結晶又はナノ結晶であることを示した。目視検査は、化合物セラミックス層に対して鉛直方向の亀裂の減少を示した。
第１実施例のＥｒ２Ｏ３薄膜保護層は、５ミクロンの厚さを有し、低エネルギーイオンアシスト及び焼結した塊のターゲット、２７０℃の堆積温度、及び２Ａ／ｓの堆積速度によるＩＡＤを用いて形成された。Ｘ線回折は、第１Ｅｒ２Ｏ３セラミックス薄膜保護層が結晶構造を有することを示した。目視検査は、良好な適合性と鉛直方向の亀裂を示した。
第２実施例のＥｒ２Ｏ３薄膜保護層は、５ミクロンの厚さを有し、高エネルギーイオンアシスト及び焼結した塊のターゲット、２７０℃の堆積温度、及び最初の１ミクロンに対して１Ａ／ｓの堆積速度、その後の４ミクロンに対して２Ａ／ｓの堆積速度によるＩＡＤを用いて形成された。Ｘ線回折は、第２Ｅｒ２Ｏ３セラミックス薄膜保護層が結晶構造を有することを示した。目視検査は、良好な適合性と、第１Ｅｒ２Ｏ３セラミックス薄膜保護層と比べてより小さい鉛直方向の亀裂を示した。
第１実施例のＥＡＧ薄膜保護層は、７．５ミクロンの厚さを有し、高エネルギーイオンアシスト及びか焼粉末ターゲット、２７０℃の堆積温度、及び最初の１ミクロンに対して１Ａ／ｓの堆積速度、その後のミクロンに対して２Ａ／ｓの堆積速度によるＩＡＤを用いて形成された。Ｘ線回折は、第１ＥＡＧセラミックス薄膜保護層がアモルファス構造を有し、層が８．４８５ＧＰａの硬度を有することを示した。目視検査は、良好な適合性と最小限の亀裂を示した。
第２実施例のＥＡＧ薄膜保護層は、７．５ミクロンの厚さを有し、高エネルギーイオンアシスト、１２０〜１５０℃の堆積温度、及び最初の１ミクロンに対して１Ａ／ｓの堆積速度、その後のミクロンに対して２Ａ／ｓの堆積速度によるＩＡＤを用いて形成された。Ｘ線回折は、第２ＥＡＧセラミックス薄膜保護層がアモルファス構造を有し、層が９．０５７ＧＰａの硬度を有することを示した。目視検査は、良好な適合性と、第１ＥＡＧセラミックス薄膜保護層と比べてより少ない亀裂を示した。
第３実施例のＥＡＧ薄膜保護層は、５ミクロンの厚さを有し、高エネルギーイオンアシスト及びか焼粉末ターゲット、及び最初の１ミクロンに対して１Ａ／ｓの堆積速度、その後のミクロンに対して２Ａ／ｓの堆積速度によるＩＡＤを用いて形成された。Ｘ線回折は、第３ＥＡＧセラミックス薄膜保護層がアモルファス構造を有することを示した。
一実施例のＹ２Ｏ３薄膜保護層は、５ミクロンの厚さを有し、高エネルギーイオンアシスト及び溶融した塊のターゲット、２７０℃の温度、及び最初の１ミクロンに対して１Ａ／ｓの堆積速度、その後のミクロンに対して２Ａ／ｓの堆積速度によるＩＡＤを用いて形成された。Ｘ線回折は、第３ＥＡＧセラミックス薄膜保護層が結晶構造を有することを示した。
一実施例のＹＺ２０薄膜保護層は、５ミクロンの厚さを有し、高エネルギーイオンアシスト及び粉末ターゲット、１２０〜１５０℃の温度、及び最初の１ミクロンに対して１Ａ／ｓの堆積速度、その後のミクロンに対して２Ａ／ｓの堆積速度によるＩＡＤを用いて形成された。Ｘ線回折は、ＹＺ２０薄膜保護層が結晶構造を有することを示した。シールとして使用される場合、ＹＺ２０薄膜保護層は、最低１．６Ｅ−７ｃｍ３／ｓまでの真空を維持することができた。ＹＺ２０薄膜保護層は、５．９８ＧＰａの硬度を有した。
一実施例のＹＦ３薄膜保護層は、５ミクロンの厚さを有し、高エネルギーイオンアシスト、１２０〜１５０℃の温度、及び最初の１ミクロンに対して１Ａ／ｓの堆積速度、その後のミクロンに対して２Ａ／ｓの堆積速度によるＩＡＤを用いて形成された。Ｘ線回折は、ＹＦ３薄膜保護層がアモルファス構造を有することを示した。シールとして使用される場合、ＹＦ３薄膜保護層は、最低２．６Ｅ−９ｃｍ３／ｓまでの真空を維持することができた。ＹＦ３薄膜保護層は、３．４１１ＧＰａの硬度を有した。
表３は、一実施形態に係る、リングをコーティングするための最適化されたＩＡＤ処理パラメータを示す。表３は、薄膜保護層を堆積させるために、いくつかの実施形態で使用することができる処理パラメータの範囲を更に示す。一実施形態では、ＩＡＤプロセスは、１５０〜２７０ボルト（Ｖ）の電圧、５〜７アンペア（Ａ）の電流、１００〜２７０℃の温度、０．０１〜２０オングストローム毎秒（Ａ／ｓ）の堆積速度、０〜９０度の入射角、及び１０〜３００インチ（ｉｎ．）の作動距離を用いて実行される。別の一実施形態では、ＩＡＤプロセスは、５０〜５００Ｖの電圧、１〜５０Ａの電流、２０〜５００℃の温度、０．０１〜２０Ａ／ｓの堆積速度、１０〜３００インチの作動距離、及び１０〜９０度の入射角を用いて実行される。
コーティングの堆積速度は、電子ビームによって印加される熱量を調整することによって制御することができる。イオンアシストエネルギーは、コーティングを高密度化するために、及び蓋又はノズルの表面上への材料の堆積を加速するために使用することができる。イオンアシストエネルギーは、イオン源の電圧及び／又は電流を調整することによって変更することができる。電流及び電圧は、高い及び低いコーティング密度を達成するために、コーティングの応力を操作するために、また、コーティングの結晶化度に影響を与えるために調整することができる。いくつかの実施形態では、５０〜５００Ｖ及び１〜５０Ａの範囲内のイオンアシストエネルギーを使用することができる。堆積速度は、０．０１〜２０Ａ／ｓで変化させることができる。
一実施形態では、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体とを含むセラミックス化合物で用いられる高いイオンアシストエネルギーは、アモルファスの保護層を形成し、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体とを含むセラミックス化合物で用いられる低いイオンアシストエネルギーは、結晶性の保護層を形成する。イオンアシストエネルギーはまた、保護層の化学量論を変えるために使用することができる。例えば、金属ターゲットを使用することができ、堆積中に金属材料は、蓋又はノズルの表面で酸素イオンを組み込むことにより、金属酸化物に変わる。また、酸素銃を用いることによって、任意の金属酸化物コーティングのレベルを変更し、所望のコーティング特性を達成するように最適化することができる。例えば、ほとんどの希土類酸化物は、真空チャンバ内部で酸素を失う。チャンバ内部でより多くの酸素を流出させることによって、酸化物コーティング材料の酸素欠損を補償することができる。
コーティング温度は、ヒータ（例えば、加熱ランプ）を用いることによって、及び堆積速度を制御することによって制御することができる。高い堆積速度は、典型的には、蓋又はノズルの温度を上昇させる。堆積温度は、膜応力、結晶化度などを制御するために変化させることができる。温度は、２０℃から５００℃まで変えることができる。
作動距離は、均一性、密度及び堆積速度を変更するために調整することができる。作動距離は、１０〜３００インチまで変化させることができる。堆積角度又は入射角は、電子ビーム銃又は電子ビーム炉の位置によって、又は電子ビーム銃又は電子ビーム炉に関連して蓋又はノズルの位置を変えることによって、変化させることができる。堆積角度を最適化することによって、三次元の幾何学的形状において均一なコーティングを達成することができる。堆積角度は、０〜９０度まで、特定の一実施形態では１０〜９０度まで変化させることができる。
一実施形態では、ＩＡＤプロセスは、関連する処理パラメータの範囲のいずれかを有する他の処理パラメータと組み合わせて、約１８８Ｖの電圧を使用して実行される。一実施形態では、ＩＡＤプロセスは、関連する処理パラメータの範囲のいずれかを有する他の処理パラメータと組み合わせて、約７Ａの電流を使用して実行される。一実施形態では、ＩＡＤプロセスは、関連する処理パラメータの範囲のいずれかを有する他の処理パラメータと組み合わせて、約１５０℃の温度を使用して実行される。一実施形態では、ＩＡＤプロセスは、関連する処理パラメータの範囲のいずれかを有する他の処理パラメータと組み合わせて、約１Ａ／ｓの堆積速度を使用して実行される。更なる一実施形態では、堆積した薄膜が１μｍの厚さに達するまで、２Ａ／ｓの堆積速度が使用され、その後、１Ａ／ｓの堆積速度が使用される。別の一実施形態では、０．２５〜１Ａ／ｓの堆積速度が最初に使用され、これによって基板上に適合して良好に付着するコーティングを達成する。その後、薄膜保護層の残りの部分を堆積させるために、２〜１０Ａ／ｓの堆積速度を使用し、これによってより短い時間でより厚いコーティングを達成することができる。
一実施形態では、ＩＡＤプロセスは、関連する処理パラメータの範囲のいずれかを有する他の処理パラメータと組み合わせて、約３０度の入射角を使用して実行される。一実施形態では、ＩＡＤプロセスは、関連する処理パラメータの範囲のいずれかを有する他の処理パラメータと組み合わせて、約５０インチの作動距離を使用して実行される。
図７は、本明細書に記載される実施形態に従って生成された複数の異なるＩＡＤコーティングの浸食速度を含む、誘電体エッチングＣＦ４化学に曝露された種々の材料の浸食速度を示す。図示されるように、石英の浸食速度は、約１．５．３ミクロン毎高周波時間（μｍ／Ｒｆ時間）であり、ＳｉＣの浸食速度は、約１．２μｍ／Ｒｆ時間であり、Ｓｉ−ＳｉＣの浸食速度は、約１．２μｍ／Ｒｆ時間であり、ＩＡＤ堆積されたＹＡＧの浸食速度は、約０．２μｍ／Ｒｆ時間であり、ＩＡＤ堆積されたＥＡＧの浸食速度は、約０．２４μｍ／Ｒｆ時間であり、ＩＡＤ堆積された化合物セラミックスの浸食速度は、約０．１８μｍ／Ｒｆ時間であり、ＩＡＤ堆積されたＹ２Ｏ３の浸食速度は、約０．１８μｍ／Ｒｆ時間であり、及びＩＡＤ堆積されたＥｒ２Ｏ３の浸食速度は、約０．１８μｍ／Ｒｆ時間である。高周波時間は、処理の１時間である。
図８〜９は、本発明の実施形態に従って形成された薄膜保護層に対する浸食速度を示す。図８は、ＣＨ４／Ｃｌ２プラズマ化学に曝露されたときの薄膜保護層の浸食速度を示す。図示されるように、ＩＡＤ堆積された薄膜保護層は、Ａｌ２Ｏ３と比べてはるかに改善された耐食性を示す。例えば、９２％の純度を有するアルミナは、高周波時間当り約１８ナノメートル（ｎｍ／ＲＦ時間）の浸食速度を示し、９９．８％の純度を有するアルミナは、約５６ｎｍ／ＲＦ時間の浸食速度を示した。対照的に、ＩＡＤ堆積された化合物セラミックス薄膜保護層は、約３ｎｍ／ＲＦ時間の浸食速度を示し、ＩＡＤ堆積されたＹＡＧ薄膜保護層は、約１ｎｍ／ＲＦ時間の浸食速度を示した。
図９は、Ｈ２／ＮＦ３プラズマ化学に曝露されたときの薄膜保護層の浸食速度を示す。図示されるように、ＩＡＤ堆積された薄膜保護層は、Ａｌ２Ｏ３と比べてはるかに改善された耐食性を示す。例えば、９２％の純度を有するアルミナは、約１９０ｎｍ／ＲＦ時間の浸食速度を示し、９９．８％の純度を有するアルミナは、約１６５ｎｍ／ＲＦ時間の浸食速度を示した。対照的に、ＩＡＤ堆積されたＹＡＧ薄膜保護層は、約５２ｎｍ／ＲＦ時間の浸食速度を示した。同様に、低エネルギーイオンによるＩＡＤを使用して堆積された化合物セラミックス薄膜保護層は、約４５ｎｍ／ＲＦ時間の浸食速度を示し、高エネルギーイオンによるＩＡＤを使用して堆積された化合物セラミックス薄膜保護層は、約３５ｎｍ／ＲＦ時間の浸食速度を示した。高い堆積温度（例えば、約２７０℃）でＩＡＤを使用して堆積されたＥＡＧ薄膜保護層は、約９５ｎｍ／ＲＦ時間の浸食速度を示し、低い堆積温度（例えば、約１２０〜１５０℃）でＩＡＤを使用して堆積されたＥＡＧ薄膜保護層は、約７０ｎｍ／ＲＦ時間の浸食速度を示した。高エネルギーイオンによるＩＡＤを使用して堆積されたＥｒ２Ｏ３薄膜保護層は、約３５ｎｍ／ＲＦ時間の浸食速度を示した。
図１０〜１１は、本発明の実施形態に従って形成された薄膜保護層に対する粗さプロファイルを示す。図１０は、１００ＲＦ時間の間のＣＨ４／Ｃｌ２プラズマ化学への曝露前後の図８の薄膜保護層の表面粗さプロファイルを示す。図示されるように、ＩＡＤ堆積された薄膜保護層は、１００ＲＦ時間の間のＣＨ４／Ｃｌ２プラズマ化学への曝露後、表面粗さの最小の変化を示す。
図１１は、３５ＲＦ時間の間、Ｈ２／ＮＦ３プラズマ化学への曝露前後の図９の薄膜保護層の表面粗さプロファイルを示す。図示されるように、ＩＡＤ堆積された薄膜保護層は、３５ＲＦ時間の間のＨ２／ＮＦ３プラズマ化学への曝露後、表面粗さの最小の変化を示す。
図１２は、本明細書に記載される実施形態に従って生成された複数の異なるＩＡＤコーティングの浸食速度を含む、低バイアスでＣＦ４−ＣＨＦ３トレンチ化学に曝露された様々な材料の浸食速度を示す。図示されるように、９２％アルミナの浸食速度は、約０．２６ミクロン毎高周波時間（μｍ／Ｒｆ時間）、ＩＡＤ堆積されたＥＡＧの浸食速度は、約０．１８μｍ／Ｒｆ時間、ＩＡＤ堆積されたＹＡＧの浸食速度は、約０．１５μｍ／Ｒｆ時間、プラズマ蒸着された化合物セラミックスの浸食速度は、約０．０９μｍ／Ｒｆ時間、ＩＡＤ堆積されたＹ２Ｏ３の浸食速度は、約０．０８μｍ／Ｒｆ時間、ＩＡＤ堆積されたセラミックス化合物の浸食速度は、約０．０７μｍ／Ｒｆ時間、バルクＹ２Ｏ３の浸食速度は、約０．０７μｍ／Ｒｆ時間、バルクセラミックス化合物の浸食速度は、約０．０６５μｍ／Ｒｆ時間、及びＩＡＤ堆積されたＥｒ２Ｏ３の浸食速度は、約０．０５μｍ／Ｒｆ時間である。これらの材料が、高バイアスでＣＦ４−ＣＨＦ３トレンチ化学を用いてエッチングされた場合、同様のエッチング結果が発生する。例えば、高バイアスで９２％アルミナのエッチング速度は、約１．３８μｍ／Ｒｆ時間であり、ＩＡＤ堆積されたＥＡＧの浸食速度は、約０．２７μｍ／Ｒｆ時間であり、ＩＡＤ堆積されたＹＡＧの浸食速度は、約０．２７μｍ／Ｒｆ時間であり、プラズマ蒸着された化合物セラミックスの浸食速度は、約０．３５μｍ／Ｒｆ時間であり、ＩＡＤ堆積されたＹ２Ｏ３の浸食速度は、約０．１８μｍ／Ｒｆ時間であり、ＩＡＤ堆積されたセラミックス化合物の浸食速度は、約０．１９μｍ／Ｒｆ時間であり、バルクＹ２Ｏ３の浸食速度は、約０．４μｍ／Ｒｆ時間であり、バルクセラミックス化合物の浸食速度は、約０．４μｍ／Ｒｆ時間であり、及びＩＡＤ堆積されたＥｒ２Ｏ３の浸食速度は、約０．１８μｍ／Ｒｆ時間である。
本発明の実施形態に係る薄膜希土類酸化物の耐プラズマ層でコーティングされたリングの湿式洗浄後の粒子分析は、サイズが０．２ｍｍ以上の粒子に対して平方センチメートル当たり１２６１２個（個／ｃｍ２）の粒子数を示しており、これと比較して、従来のリングでは、サイズが０．２ｍｍ以上の粒子に対して４７４００個／ｃｍ２の粒子数であった。サイズが０．３ｍｍ以上の粒子に対して３３３３個／ｃｍ２の粒子数が示され、これと比較して、従来のリングでは、１２７２０個／ｃｍ２の粒子数であった。サイズが０．５ｍｍ以上の粒子に対して７０２個／ｃｍ２の粒子数が示され、これと比較して、従来のリングでは、３７０８個／ｃｍ２の粒子数であった。サイズが１．０ｍｍ以上の粒子に対して１０８個／ｃｍ２の粒子数が示され、これと比較して、従来のリングでは、１０７０個／ｃｍ２の粒子数であった。サイズが２．０ｍｍ以上の粒子に対して２０個／ｃｍ２の粒子数が示され、これと比較して、従来のリングでは、３２０個／ｃｍ２の粒子数であった。したがって、本明細書の実施形態は、従来のリングに対する粒子数よりも約３．７５倍低い粒子数を有するリングを生成する。また、本明細書の実施形態に従って製造されたリングの金属汚染レベル又は微量の金属汚染は、従来のリングの微量の金属汚染以下である。
前述の説明は、本発明のいくつかの実施形態の良好な理解を提供するために、具体的なシステム、コンポーネント、方法等の例などの多数の具体的な詳細を説明している。しかしながら、本発明の少なくともいくつかの実施形態は、これらの具体的な詳細なしに実施することができることが当業者には明らかであろう。他の例では、周知のコンポーネント又は方法は、本発明を不必要に不明瞭にしないために、詳細には説明しないか、単純なブロック図形式で提示されている。したがって、説明された具体的な詳細は、単なる例示である。特定の実装では、これらの例示的な詳細とは異なる場合があるが、依然として本発明の範囲内にあることが理解される。
本明細書全体を通して「１つの実施形態」又は「一実施形態」への参照は、その実施形態に関連して記載された特定の構成、構造、又は特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味している。したがって、本明細書を通じて様々な場所における「１つの実施形態では」又は「一実施形態では」という語句の出現は、必ずしも全て同じ実施形態を指すものではない。また、用語「又は」は、排他的な「又は」ではなく包含的な「又は」を意味することを意図している。用語「約」又は「およそ」は、本明細書で使用される場合、これは、提示された公称値が±３０％以内で正確であることを意味することを意図している。
本明細書内の本方法の操作が、特定の順序で図示され説明されているが、特定の操作を逆の順序で行うように、又は特定の操作を少なくとも部分的に他の操作と同時に実行するように、各方法の操作の順序を変更することができる。別の一実施形態では、異なる操作の命令又は副操作は、断続的及び／又は交互の方法とすることができる。
なお、上記の説明は例示であり、限定的ではないことを意図していることが理解されるべきである。上記の説明を読み理解することにより、多くの他の実施形態が当業者にとって明らかとなるであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を、そのような特許請求の範囲が権利を与える等価物の全範囲と共に参照して決定されるべきである。
Claims (12)
- エッチングリアクタ用のチャンバコンポーネントであって、
酸化物系セラミックス、窒化物系セラミックス、又は炭化物系セラミックスのうちの少なくとも１つを含むリング状本体と、
リング状本体の少なくとも１つの表面上の保護層であって、保護層は、３００μｍ未満厚さを有する耐プラズマ性希土類酸化物膜であり、６マイクロインチ未満の平均表面粗さを有し、Ｙ ２ Ｏ ３ 、ＺｒＯ ２ 、Ｅｒ ２ Ｏ ３ 、Ｇｄ ２ Ｏ ３ 、及びＳｉＯ ２ の組み合わせを含むチャンバコンポーネント。 - 保護層は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９、Ｅｒ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｇｄ３Ａｌ５Ｏ１２、ＹＦ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｅｒ４Ａｌ２Ｏ９、ＥｒＡｌＯ３、Ｇｄ４Ａｌ２Ｏ９、ＧｄＡｌＯ３、Ｎｄ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｎｄ４Ａｌ２Ｏ９、ＮｄＡｌＯ３、又はＹ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体とを含むセラミックス化合物のうちの少なくとも１つを含む、請求項１記載のチャンバコンポーネント。
- 保護層は、５〜１５μｍの厚さを有する、請求項１記載のチャンバコンポーネント。
- 保護層は、Ｙ２Ｏ３が４０〜４５モル％、ＺｒＯ２が５〜１０モル％、Ｅｒ２Ｏ３が３５〜４０モル％、Ｇｄ２Ｏ３が５〜１０モル％、及びＳｉＯ２が５〜１５モル％の組成を有する、請求項１記載のチャンバコンポーネント。
- 保護層の空孔率は１％以下である、請求項１記載のチャンバコンポーネント。
- エッチングリアクタ用のチャンバコンポーネントであって、
酸化物系セラミックス、窒化物系セラミックス、又は炭化物系セラミックスのうちの少なくとも１つを含むリング状本体と、
リング状本体の少なくとも１つの表面上の保護層であって、保護層は、３００μｍ未満厚さを有する耐プラズマ性希土類酸化物膜であり、６マイクロインチ未満の平均表面粗さを有し、
保護層は、少なくとも１つの表面上に第１の耐プラズマ性の希土類酸化物膜と、第１の耐プラズマ性の希土類酸化物膜上に第２の耐プラズマ性の希土類酸化物膜とを含む保護層スタックを含み、
第１の耐プラズマ性の希土類酸化物膜は、第１の耐プラズマ性の希土類酸化物膜に第２の耐プラズマ性の希土類酸化物膜とは異なる色を持たせる着色剤を含むチャンバコンポーネント。 - 着色剤は、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、又はＥｒ２Ｏ３のうちの少なくとも１つを含む、請求項６記載のチャンバコンポーネント。
- リング状本体を提供する工程と、
リング状本体の少なくとも１つの表面上に保護層を堆積させるために、イオンアシスト蒸着を実行する工程であって、保護層は、３００μｍ未満の厚さを有する耐プラズマ性の希土類酸化物膜である工程と、
６マイクロインチ以下の平均表面粗さまでリングを火炎研磨する工程とを含み、
保護層は、Ｙ ２ Ｏ ３ 、ＺｒＯ ２ 、Ｅｒ ２ Ｏ ３ 、Ｇｄ ２ Ｏ ３ 、及びＳｉＯ ２ の組み合わせを含む物品の製造方法。 - ２〜３マイクロインチの粗さまで保護層を研磨するために火炎研磨を実行する工程を含む、請求項８記載の方法。
- 保護層は１０〜１２ミクロンの厚さを有し、毎秒１〜２オングストロームの堆積速度が、保護層を堆積させるために使用される、請求項８記載の方法。
- イオンアシスト蒸着を実行する前に、少なくとも１５０℃の温度までリング状本体を加熱する工程と、
イオンアシスト蒸着の間、温度を維持する工程を含む、請求項８記載の方法。 - 第１の保護層上に第２の保護層を堆積させるために、イオンアシスト蒸着を実行する工程であって、第２の保護層は、５〜１５μｍの厚さを有する追加の耐プラズマ性の希土類酸化物膜である工程を含む、請求項８記載の方法。
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| KR102630782B1 (ko) * | 2016-08-19 | 2024-01-31 | 삼성전자주식회사 | 기판 처리 장치 |
| KR101934985B1 (ko) * | 2016-09-30 | 2019-01-04 | 세메스 주식회사 | 기판 처리 장치 및 이의 표면을 안정화시키는 방법 |
| KR20180071695A (ko) | 2016-12-20 | 2018-06-28 | 주식회사 티씨케이 | 층간 경계를 덮는 증착층을 포함하는 반도체 제조용 부품 및 그 제조방법 |
| US10186400B2 (en) | 2017-01-20 | 2019-01-22 | Applied Materials, Inc. | Multi-layer plasma resistant coating by atomic layer deposition |
| US20180251406A1 (en) * | 2017-03-06 | 2018-09-06 | Applied Materials, Inc. | Sintered ceramic protective layer formed by hot pressing |
| US10975469B2 (en) | 2017-03-17 | 2021-04-13 | Applied Materials, Inc. | Plasma resistant coating of porous body by atomic layer deposition |
| US10755900B2 (en) * | 2017-05-10 | 2020-08-25 | Applied Materials, Inc. | Multi-layer plasma erosion protection for chamber components |
| CN109671607B (zh) * | 2017-10-17 | 2021-12-17 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 工件的加工方法和工艺腔室 |
| US11279656B2 (en) | 2017-10-27 | 2022-03-22 | Applied Materials, Inc. | Nanopowders, nanoceramic materials and methods of making and use thereof |
| WO2019113351A1 (en) | 2017-12-07 | 2019-06-13 | Lam Research Corporation | Oxidation resistant protective layer in chamber conditioning |
| US10760158B2 (en) * | 2017-12-15 | 2020-09-01 | Lam Research Corporation | Ex situ coating of chamber components for semiconductor processing |
| TWI714965B (zh) * | 2018-02-15 | 2021-01-01 | 日商京瓷股份有限公司 | 電漿處理裝置用構件及具備其之電漿處理裝置 |
| US11047035B2 (en) | 2018-02-23 | 2021-06-29 | Applied Materials, Inc. | Protective yttria coating for semiconductor equipment parts |
| US10443126B1 (en) | 2018-04-06 | 2019-10-15 | Applied Materials, Inc. | Zone-controlled rare-earth oxide ALD and CVD coatings |
| CN112236839A (zh) * | 2018-06-14 | 2021-01-15 | 应用材料公司 | 具保护性涂层的处理腔室的处理配件 |
| US11667575B2 (en) * | 2018-07-18 | 2023-06-06 | Applied Materials, Inc. | Erosion resistant metal oxide coatings |
| US11180847B2 (en) | 2018-12-06 | 2021-11-23 | Applied Materials, Inc. | Atomic layer deposition coatings for high temperature ceramic components |
| US10858741B2 (en) | 2019-03-11 | 2020-12-08 | Applied Materials, Inc. | Plasma resistant multi-layer architecture for high aspect ratio parts |
| JP7412923B2 (ja) | 2019-08-23 | 2024-01-15 | 東京エレクトロン株式会社 | エッジリング、プラズマ処理装置及びエッジリングの製造方法 |
| CN111410562B (zh) * | 2019-09-10 | 2022-12-30 | 包头稀土研究院 | 带有稀土氟氧化物涂层的碱土氧化物坩埚的制备方法 |
| CN113539771B (zh) * | 2020-04-16 | 2024-04-12 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 零部件、其表面形成涂层的方法和等离子体反应装置 |
| US20210403337A1 (en) * | 2020-06-30 | 2021-12-30 | Applied Materials, Inc. | Yttrium oxide based coating and bulk compositions |
| JP2022019436A (ja) * | 2020-07-17 | 2022-01-27 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング処理装置、石英部材及びプラズマ処理方法 |
| US20220037126A1 (en) * | 2020-08-03 | 2022-02-03 | Applied Materials, Inc. | Fluoride coating to improve chamber performance |
| TW202217957A (zh) * | 2020-09-09 | 2022-05-01 | 日商三菱綜合材料股份有限公司 | 耐電漿塗覆膜、形成該膜用之溶膠凝膠液、耐電漿塗覆膜之形成方法及附耐電漿塗覆膜之基材 |
| CN114496690A (zh) * | 2020-10-27 | 2022-05-13 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 耐等离子体半导体零部件和形成方法、等离子体反应装置 |
| CN114678248A (zh) * | 2020-12-24 | 2022-06-28 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 形成涂层的装置和方法、零部件和等离子体装置 |
| US20240153745A1 (en) * | 2022-11-05 | 2024-05-09 | Applied Materials, Inc. | Protection treatments for surfaces of semiconductor fabrication equipment |
Family Cites Families (143)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3796182A (en) | 1971-12-16 | 1974-03-12 | Applied Materials Tech | Susceptor structure for chemical vapor deposition reactor |
| SE8000480L (sv) | 1979-02-01 | 1980-08-02 | Johnson Matthey Co Ltd | Artikel lemplig for anvendning vid hoga temperaturer |
| US4695439A (en) | 1986-09-25 | 1987-09-22 | Gte Products Corporation | Yttrium oxide stabilized zirconium oxide |
| DE3889024T2 (de) | 1987-07-13 | 1994-10-13 | Sumitomo Electric Industries | Verfahren zum Herstellen einer supraleitenden Dünnschicht. |
| US4773928A (en) | 1987-08-03 | 1988-09-27 | Gte Products Corporation | Plasma spray powders and process for producing same |
| US4880614A (en) | 1988-11-03 | 1989-11-14 | Allied-Signal Inc. | Ceramic thermal barrier coating with alumina interlayer |
| US5573862A (en) * | 1992-04-13 | 1996-11-12 | Alliedsignal Inc. | Single crystal oxide turbine blades |
| US5415756A (en) | 1994-03-28 | 1995-05-16 | University Of Houston | Ion assisted deposition process including reactive source gassification |
| US5741544A (en) | 1995-08-31 | 1998-04-21 | Olin Corporation | Articles using specialized vapor deposition processes |
| US6500314B1 (en) | 1996-07-03 | 2002-12-31 | Tegal Corporation | Plasma etch reactor and method |
| US5837058A (en) | 1996-07-12 | 1998-11-17 | Applied Materials, Inc. | High temperature susceptor |
| US6217662B1 (en) | 1997-03-24 | 2001-04-17 | Cree, Inc. | Susceptor designs for silicon carbide thin films |
| JP2000001362A (ja) | 1998-06-10 | 2000-01-07 | Nippon Seratekku:Kk | 耐食性セラミックス材料 |
| US6383964B1 (en) | 1998-11-27 | 2002-05-07 | Kyocera Corporation | Ceramic member resistant to halogen-plasma corrosion |
| DE69920152T2 (de) | 1998-12-21 | 2005-09-22 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Korrosionbeständiges Mischoxidmaterial |
| KR20010062209A (ko) * | 1999-12-10 | 2001-07-07 | 히가시 데쓰로 | 고내식성 막이 내부에 형성된 챔버를 구비하는 처리 장치 |
| US6949203B2 (en) | 1999-12-28 | 2005-09-27 | Applied Materials, Inc. | System level in-situ integrated dielectric etch process particularly useful for copper dual damascene |
| US6962524B2 (en) | 2000-02-17 | 2005-11-08 | Applied Materials, Inc. | Conductive polishing article for electrochemical mechanical polishing |
| FI117979B (fi) | 2000-04-14 | 2007-05-15 | Asm Int | Menetelmä oksidiohutkalvojen valmistamiseksi |
| TW503449B (en) | 2000-04-18 | 2002-09-21 | Ngk Insulators Ltd | Halogen gas plasma-resistive members and method for producing the same, laminates, and corrosion-resistant members |
| US6645585B2 (en) | 2000-05-30 | 2003-11-11 | Kyocera Corporation | Container for treating with corrosive-gas and plasma and method for manufacturing the same |
| NL1015550C2 (nl) | 2000-06-28 | 2002-01-02 | Xycarb Ceramics B V | Werkwijze voor het vervaardigen van een uit een kern opgebouwde susceptor, aldus verkregen susceptor en een werkwijze voor het aanbrengen van actieve lagen op een halfgeleidersubstraat onder toepassing van een dergelijke susceptor. |
| EP1301941A2 (en) | 2000-07-20 | 2003-04-16 | North Carolina State University | High dielectric constant metal silicates formed by controlled metal-surface reactions |
| US6746539B2 (en) | 2001-01-30 | 2004-06-08 | Msp Corporation | Scanning deposition head for depositing particles on a wafer |
| US6723209B2 (en) | 2001-03-16 | 2004-04-20 | 4-Wave, Inc. | System and method for performing thin film deposition or chemical treatment using an energetic flux of neutral reactive molecular fragments, atoms or radicals |
| TWI234417B (en) | 2001-07-10 | 2005-06-11 | Tokyo Electron Ltd | Plasma procesor and plasma processing method |
| US20030047464A1 (en) | 2001-07-27 | 2003-03-13 | Applied Materials, Inc. | Electrochemically roughened aluminum semiconductor processing apparatus surfaces |
| CN100522856C (zh) | 2001-08-02 | 2009-08-05 | 3M创新有限公司 | Al2O3-稀土元素氧化物-ZrO2/HfO2材料以及其制造方法 |
| AU2002367931A1 (en) | 2001-08-02 | 2003-12-22 | 3M Innovative Properties Company | Alumina-yttria-zirconium oxide/hafnium oxide materials, and methods of making and using the same |
| WO2003011783A2 (en) | 2001-08-02 | 2003-02-13 | 3M Innovative Properties Company | Method of making amorphous materials and ceramics |
| JP4921652B2 (ja) | 2001-08-03 | 2012-04-25 | エイエスエム インターナショナル エヌ．ヴェー． | イットリウム酸化物およびランタン酸化物薄膜を堆積する方法 |
| US20030029563A1 (en) | 2001-08-10 | 2003-02-13 | Applied Materials, Inc. | Corrosion resistant coating for semiconductor processing chamber |
| KR20030025007A (ko) | 2001-09-19 | 2003-03-28 | 삼성전자주식회사 | 쉴드링을 가지는 식각장비 |
| US7371467B2 (en) | 2002-01-08 | 2008-05-13 | Applied Materials, Inc. | Process chamber component having electroplated yttrium containing coating |
| US6884514B2 (en) | 2002-01-11 | 2005-04-26 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Method for forming ceramic layer having garnet crystal structure phase and article made thereby |
| US20080213496A1 (en) * | 2002-02-14 | 2008-09-04 | Applied Materials, Inc. | Method of coating semiconductor processing apparatus with protective yttrium-containing coatings |
| US8067067B2 (en) | 2002-02-14 | 2011-11-29 | Applied Materials, Inc. | Clean, dense yttrium oxide coating protecting semiconductor processing apparatus |
| US20080264564A1 (en) | 2007-04-27 | 2008-10-30 | Applied Materials, Inc. | Method of reducing the erosion rate of semiconductor processing apparatus exposed to halogen-containing plasmas |
| US20030175142A1 (en) | 2002-03-16 | 2003-09-18 | Vassiliki Milonopoulou | Rare-earth pre-alloyed PVD targets for dielectric planar applications |
| JP2003277051A (ja) | 2002-03-22 | 2003-10-02 | Ngk Insulators Ltd | イットリア−アルミナ複合酸化物膜を有する積層体、イットリア−アルミナ複合酸化物膜、耐蝕性部材、耐蝕性膜およびイットリア−アルミナ複合酸化物膜の製造方法 |
| JP4006596B2 (ja) * | 2002-07-19 | 2007-11-14 | 信越化学工業株式会社 | 希土類酸化物溶射部材および溶射用粉 |
| DE60319470T2 (de) | 2002-08-02 | 2009-03-26 | Fujikura Ltd. | Herstellungsverfahren für einen polykristallinen Dünnfilm und Herstellungsverfahren für ein Oxidsupraleiter-Bauelement |
| JP4208580B2 (ja) | 2003-01-15 | 2009-01-14 | 日本碍子株式会社 | 複合焼結体およびその製造方法 |
| CN1841675A (zh) | 2003-02-12 | 2006-10-04 | 松下电器产业株式会社 | 半导体器件的制造方法 |
| US20050016684A1 (en) * | 2003-07-25 | 2005-01-27 | Applied Materials, Inc. | Process kit for erosion resistance enhancement |
| AU2003266517A1 (en) * | 2003-09-16 | 2005-04-11 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Member for plasma etching device and method for manufacture thereof |
| US20050142393A1 (en) | 2003-12-30 | 2005-06-30 | Boutwell Brett A. | Ceramic compositions for thermal barrier coatings stabilized in the cubic crystalline phase |
| US8110043B2 (en) | 2004-01-08 | 2012-02-07 | University Of Virginia Patent Foundation | Apparatus and method for applying coatings onto the interior surfaces of components and related structures produced therefrom |
| JP2005260040A (ja) | 2004-02-12 | 2005-09-22 | Sony Corp | ドーピング方法、半導体装置の製造方法および電子応用装置の製造方法 |
| US7354663B2 (en) | 2004-04-02 | 2008-04-08 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Thermal barrier coating, manufacturing method thereof, turbine part and gas turbine |
| US20060165994A1 (en) | 2004-07-07 | 2006-07-27 | General Electric Company | Protective coating on a substrate and method of making thereof |
| JP2006108602A (ja) | 2004-09-10 | 2006-04-20 | Toshiba Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2006128000A (ja) | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Advanced Lcd Technologies Development Center Co Ltd | プラズマ処理装置 |
| KR20060041497A (ko) | 2004-11-09 | 2006-05-12 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 건식 식각장치 |
| US20060110609A1 (en) | 2004-11-19 | 2006-05-25 | Eaton Harry E | Protective coatings |
| US7989095B2 (en) * | 2004-12-28 | 2011-08-02 | General Electric Company | Magnetic layer with nanodispersoids having a bimodal distribution |
| US7838083B1 (en) | 2005-01-28 | 2010-11-23 | Sandia Corporation | Ion beam assisted deposition of thermal barrier coatings |
| KR101322549B1 (ko) | 2005-06-17 | 2013-10-25 | 고쿠리츠다이가쿠호진 도호쿠다이가쿠 | 금속 부재의 보호막 구조 및 보호막 구조를 이용한 금속부품 그리고 보호막 구조를 이용한 반도체 또는 평판디스플레이 제조 장치 |
| KR20070013118A (ko) | 2005-07-25 | 2007-01-30 | 삼성전자주식회사 | 플라즈마 식각 장치 |
| US7672110B2 (en) | 2005-08-29 | 2010-03-02 | Applied Materials, Inc. | Electrostatic chuck having textured contact surface |
| US7968205B2 (en) | 2005-10-21 | 2011-06-28 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Corrosion resistant multilayer member |
| JP4985928B2 (ja) | 2005-10-21 | 2012-07-25 | 信越化学工業株式会社 | 多層コート耐食性部材 |
| TWI331770B (en) | 2005-11-04 | 2010-10-11 | Applied Materials Inc | Apparatus for plasma-enhanced atomic layer deposition |
| JP4372748B2 (ja) * | 2005-12-16 | 2009-11-25 | トーカロ株式会社 | 半導体製造装置用部材 |
| US7736759B2 (en) | 2006-01-20 | 2010-06-15 | United Technologies Corporation | Yttria-stabilized zirconia coating with a molten silicate resistant outer layer |
| KR100997839B1 (ko) * | 2006-01-31 | 2010-12-01 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 마이크로파 플라즈마 처리 장치 및 천판 |
| JP2007223828A (ja) * | 2006-02-22 | 2007-09-06 | Toshiba Ceramics Co Ltd | イットリアセラミックス焼結体およびその製造方法 |
| US20080009417A1 (en) | 2006-07-05 | 2008-01-10 | General Electric Company | Coating composition, article, and associated method |
| US20080029032A1 (en) | 2006-08-01 | 2008-02-07 | Sun Jennifer Y | Substrate support with protective layer for plasma resistance |
| US7722959B2 (en) | 2006-09-06 | 2010-05-25 | United Technologies Corporation | Silicate resistant thermal barrier coating with alternating layers |
| US20100028572A1 (en) | 2006-10-06 | 2010-02-04 | Asahi Tech Co., Ltd. | Corrosion-resistant member and process for producing the same |
| US7479464B2 (en) | 2006-10-23 | 2009-01-20 | Applied Materials, Inc. | Low temperature aerosol deposition of a plasma resistive layer |
| JP5159204B2 (ja) | 2006-10-31 | 2013-03-06 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 溶射用粉末、溶射皮膜の形成方法、耐プラズマ性部材、及びプラズマ処理チャンバー |
| US20080142755A1 (en) | 2006-12-13 | 2008-06-19 | General Electric Company | Heater apparatus and associated method |
| US8097105B2 (en) | 2007-01-11 | 2012-01-17 | Lam Research Corporation | Extending lifetime of yttrium oxide as a plasma chamber material |
| WO2008114753A1 (ja) * | 2007-03-22 | 2008-09-25 | Tokyo Electron Limited | 基板載置台，基板処理装置，基板載置台の表面加工方法 |
| US7659204B2 (en) | 2007-03-26 | 2010-02-09 | Applied Materials, Inc. | Oxidized barrier layer |
| JP2008251765A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマエッチング装置 |
| US7718559B2 (en) | 2007-04-20 | 2010-05-18 | Applied Materials, Inc. | Erosion resistance enhanced quartz used in plasma etch chamber |
| TWI571452B (zh) * | 2007-04-27 | 2017-02-21 | 應用材料股份有限公司 | 減小曝露於含鹵素電漿下之表面腐蝕速率的方法與設備 |
| US7696117B2 (en) | 2007-04-27 | 2010-04-13 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus which reduce the erosion rate of surfaces exposed to halogen-containing plasmas |
| US8367227B2 (en) | 2007-08-02 | 2013-02-05 | Applied Materials, Inc. | Plasma-resistant ceramics with controlled electrical resistivity |
| JP2009068067A (ja) * | 2007-09-13 | 2009-04-02 | Covalent Materials Corp | 耐プラズマ性セラミックス溶射膜 |
| JP5047741B2 (ja) * | 2007-09-13 | 2012-10-10 | コバレントマテリアル株式会社 | 耐プラズマ性セラミックス溶射膜 |
| US8129029B2 (en) | 2007-12-21 | 2012-03-06 | Applied Materials, Inc. | Erosion-resistant plasma chamber components comprising a metal base structure with an overlying thermal oxidation coating |
| US20090214825A1 (en) * | 2008-02-26 | 2009-08-27 | Applied Materials, Inc. | Ceramic coating comprising yttrium which is resistant to a reducing plasma |
| JP5466831B2 (ja) | 2008-04-28 | 2014-04-09 | 株式会社フェローテックセラミックス | イットリア焼結体およびプラズマプロセス装置用部材 |
| JP2010006641A (ja) * | 2008-06-27 | 2010-01-14 | Kyocera Corp | 耐食性部材およびこれを用いた処理装置 |
| US8206829B2 (en) | 2008-11-10 | 2012-06-26 | Applied Materials, Inc. | Plasma resistant coatings for plasma chamber components |
| US9017765B2 (en) | 2008-11-12 | 2015-04-28 | Applied Materials, Inc. | Protective coatings resistant to reactive plasma processing |
| JP5407324B2 (ja) | 2008-12-24 | 2014-02-05 | 堺化学工業株式会社 | 酸化ジルコニウム分散液の製造方法 |
| CN102348643A (zh) | 2009-01-22 | 2012-02-08 | 3M创新有限公司 | 表面改性的氧化锆纳米粒子 |
| TWI456679B (zh) * | 2009-03-27 | 2014-10-11 | Advanced Micro Fab Equip Inc | 抗電漿腐蝕之反應室部件、其製造方法以及包含該部件之電漿反應室 |
| EP2292357B1 (en) | 2009-08-10 | 2016-04-06 | BEGO Bremer Goldschlägerei Wilh.-Herbst GmbH & Co KG | Ceramic article and methods for producing such article |
| US20110086178A1 (en) | 2009-10-14 | 2011-04-14 | General Electric Company | Ceramic coatings and methods of making the same |
| JP2013512573A (ja) * | 2009-11-25 | 2013-04-11 | グリーン， ツイード オブ デラウェア， インコーポレイテッド | プラズマ耐性コーティングで基板をコーティングする方法および関連するコーティングされた基板 |
| US20110198034A1 (en) * | 2010-02-11 | 2011-08-18 | Jennifer Sun | Gas distribution showerhead with coating material for semiconductor processing |
| FR2957358B1 (fr) | 2010-03-12 | 2012-04-13 | Snecma | Methode de fabrication d'une protection de barriere thermique et revetement multicouche apte a former une barriere thermique |
| US20110315081A1 (en) | 2010-06-25 | 2011-12-29 | Law Kam S | Susceptor for plasma processing chamber |
| US20120183790A1 (en) * | 2010-07-14 | 2012-07-19 | Christopher Petorak | Thermal spray composite coatings for semiconductor applications |
| CA2806172C (en) | 2010-07-23 | 2015-04-28 | Rolls-Royce Corporation | Thermal barrier coatings including cmas-resistant thermal barrier coating layers |
| KR101108692B1 (ko) | 2010-09-06 | 2012-01-25 | 한국기계연구원 | 다공성 세라믹 표면을 밀봉하는 치밀한 희토류 금속 산화물 코팅막 및 이의 제조방법 |
| US10720350B2 (en) | 2010-09-28 | 2020-07-21 | Kla-Tencore Corporation | Etch-resistant coating on sensor wafers for in-situ measurement |
| US8916021B2 (en) | 2010-10-27 | 2014-12-23 | Applied Materials, Inc. | Electrostatic chuck and showerhead with enhanced thermal properties and methods of making thereof |
| JP2012128135A (ja) * | 2010-12-15 | 2012-07-05 | Seiko Epson Corp | 光学物品およびその製造方法 |
| JP2012221979A (ja) * | 2011-04-04 | 2012-11-12 | Toshiba Corp | プラズマ処理装置 |
| US8979087B2 (en) | 2011-07-29 | 2015-03-17 | Applied Materials, Inc. | Substrate supporting edge ring with coating for improved soak performance |
| US20130048606A1 (en) | 2011-08-31 | 2013-02-28 | Zhigang Mao | Methods for in-situ chamber dry clean in photomask plasma etching processing chamber |
| US20130071685A1 (en) | 2011-09-21 | 2013-03-21 | Iwaki Film Processing Co., Ltd. | Product and method for manufacturing the product |
| KR20140072110A (ko) * | 2011-09-26 | 2014-06-12 | 가부시키가이샤 후지미인코퍼레이티드 | 희토류 원소를 포함한 용사용 분말 및 피막 및 상기 피막을 구비한 부재 |
| WO2013070520A2 (en) * | 2011-11-03 | 2013-05-16 | Barson Composites Corporation | Corrosion-resistant diffusion coatings |
| JP5665726B2 (ja) * | 2011-12-14 | 2015-02-04 | 株式会社東芝 | エッチング装置およびフォーカスリング |
| PL2794956T3 (pl) | 2011-12-19 | 2019-06-28 | Praxair S.T. Technology, Inc. | Zawiesina wodna do produkcji powłokowych barier termicznych i środowiskowych |
| US9034199B2 (en) | 2012-02-21 | 2015-05-19 | Applied Materials, Inc. | Ceramic article with reduced surface defect density and process for producing a ceramic article |
| US9212099B2 (en) | 2012-02-22 | 2015-12-15 | Applied Materials, Inc. | Heat treated ceramic substrate having ceramic coating and heat treatment for coated ceramics |
| US20130273313A1 (en) | 2012-04-13 | 2013-10-17 | Applied Materials, Inc. | Ceramic coated ring and process for applying ceramic coating |
| US9090046B2 (en) | 2012-04-16 | 2015-07-28 | Applied Materials, Inc. | Ceramic coated article and process for applying ceramic coating |
| US9394615B2 (en) | 2012-04-27 | 2016-07-19 | Applied Materials, Inc. | Plasma resistant ceramic coated conductive article |
| US20130288037A1 (en) | 2012-04-27 | 2013-10-31 | Applied Materials, Inc. | Plasma spray coating process enhancement for critical chamber components |
| US9150602B2 (en) | 2012-07-24 | 2015-10-06 | Atomic Energy Council, Institute Of Nuclear Energy Research | Precursor used for labeling hepatorcyte receptor and containing trisaccharide and diamide demercaptide ligand, method for preparing the same, radiotracer and pharmaceutical composition of the same |
| US9604249B2 (en) | 2012-07-26 | 2017-03-28 | Applied Materials, Inc. | Innovative top-coat approach for advanced device on-wafer particle performance |
| US9343289B2 (en) | 2012-07-27 | 2016-05-17 | Applied Materials, Inc. | Chemistry compatible coating material for advanced device on-wafer particle performance |
| US20140034242A1 (en) * | 2012-07-31 | 2014-02-06 | Lam Research Corporation | Edge ring assembly for plasma processing chamber and method of manufacture thereof |
| US20140037969A1 (en) | 2012-08-03 | 2014-02-06 | General Electric Company | Hybrid Air Plasma Spray and Slurry Method of Environmental Barrier Deposition |
| US9916998B2 (en) | 2012-12-04 | 2018-03-13 | Applied Materials, Inc. | Substrate support assembly having a plasma resistant protective layer |
| US8941969B2 (en) | 2012-12-21 | 2015-01-27 | Applied Materials, Inc. | Single-body electrostatic chuck |
| WO2014119177A1 (ja) * | 2013-01-30 | 2014-08-07 | 京セラ株式会社 | ガスノズルおよびこれを用いたプラズマ装置 |
| US9708713B2 (en) | 2013-05-24 | 2017-07-18 | Applied Materials, Inc. | Aerosol deposition coating for semiconductor chamber components |
| US9865434B2 (en) | 2013-06-05 | 2018-01-09 | Applied Materials, Inc. | Rare-earth oxide based erosion resistant coatings for semiconductor application |
| US9850568B2 (en) | 2013-06-20 | 2017-12-26 | Applied Materials, Inc. | Plasma erosion resistant rare-earth oxide based thin film coatings |
| US9711334B2 (en) | 2013-07-19 | 2017-07-18 | Applied Materials, Inc. | Ion assisted deposition for rare-earth oxide based thin film coatings on process rings |
| US9583369B2 (en) | 2013-07-20 | 2017-02-28 | Applied Materials, Inc. | Ion assisted deposition for rare-earth oxide based coatings on lids and nozzles |
| US20150079370A1 (en) | 2013-09-18 | 2015-03-19 | Applied Materials, Inc. | Coating architecture for plasma sprayed chamber components |
| US9440886B2 (en) | 2013-11-12 | 2016-09-13 | Applied Materials, Inc. | Rare-earth oxide based monolithic chamber material |
| US9725799B2 (en) | 2013-12-06 | 2017-08-08 | Applied Materials, Inc. | Ion beam sputtering with ion assisted deposition for coatings on chamber components |
| US9903020B2 (en) | 2014-03-31 | 2018-02-27 | Applied Materials, Inc. | Generation of compact alumina passivation layers on aluminum plasma equipment components |
| US9976211B2 (en) | 2014-04-25 | 2018-05-22 | Applied Materials, Inc. | Plasma erosion resistant thin film coating for high temperature application |
| US9869013B2 (en) | 2014-04-25 | 2018-01-16 | Applied Materials, Inc. | Ion assisted deposition top coat of rare-earth oxide |
| US20150311043A1 (en) | 2014-04-25 | 2015-10-29 | Applied Materials, Inc. | Chamber component with fluorinated thin film coating |
| US10730798B2 (en) | 2014-05-07 | 2020-08-04 | Applied Materials, Inc. | Slurry plasma spray of plasma resistant ceramic coating |
| US10196728B2 (en) | 2014-05-16 | 2019-02-05 | Applied Materials, Inc. | Plasma spray coating design using phase and stress control |
| US10385459B2 (en) | 2014-05-16 | 2019-08-20 | Applied Materials, Inc. | Advanced layered bulk ceramics via field assisted sintering technology |
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