JP6678098B2 - 半導体アプリケーション用希土類酸化物系耐食性コーティング - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、概して、セラミックスコーティングされた物品及び基板にセラミ
ックスコーティングを塗布するためのプロセスに関する。
背景
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。この浸食は、処理される基板をしばし
ば汚染し、デバイスの欠陥に寄与する粒子を生成する可能性がある。
デバイスの幾何学的構造が縮小するにつれて、欠陥への感受性は増大し、粒子汚染物質
への要件（すなわち、オンウェハ性能）は、より厳しくなる。プラズマエッチング及び／
又はプラズマ洗浄プロセスによって導入される粒子汚染を最小限にするために、プラズマ
に耐性のあるチャンバの材料が開発されてきた。このような耐プラズマ性材料の例は、Ａ
ｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｙ２Ｏ３、石英、及びＺｒＯ２から構成されるセラミックス
を含む。異なるセラミックスは、異なる材料特性（例えば、耐プラズマ性、剛性、曲げ強
度、耐熱衝撃性など）を提供する。また、異なるセラミックスは、異なる材料コストを有
する。したがって、いくつかのセラミックスは、優れた耐プラズマ性を有し、他のセラミ
ックスは、より低いコストを有し、更に他のセラミックスは、優れた曲げ強度及び／又は
耐熱衝撃性を有する。
概要
一実施形態では、物品は、本体を提供する工程と、約４５モル％〜約９９モル％の範囲
内のＹ２Ｏ３と、約０モル％〜約５５モル％の範囲内のＺｒＯ２と、約０モル％〜約１０
モル％の範囲内のＡｌ２Ｏ３を含むセラミックスコーティングで、本体の少なくとも１つ
の表面をコーティングする工程とによって製造される。
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。
本発明の一実施形態に係る、製造システムの例示的な基本設計概念を示す。 本発明の実施形態に係る、セラミックスコーティングを有する物品の製造プロセスを示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る、製造プロセスの異なる段階中の物品の側断面図を示す。 本発明の実施形態に係る、コーティングのトップダウン・断面顕微鏡写真図を示す。 本発明の実施形態に係る、様々な倍率レベルでのセラミックスコーティングの表面の顕微鏡写真を示す。 本発明の実施形態に係る、様々な倍率レベルでのセラミックスコーティングの表面の顕微鏡写真を示す。 本発明の実施形態に係る、様々な倍率レベルでのセラミックスコーティングの表面の顕微鏡写真を示す。 本発明の実施形態に係る、セラミックスコーティングの正規化された浸食速度を示す。
実施形態の詳細な説明
本発明の実施形態は、セラミックスコーティングを有する基板又は本体をコーティング
するためのプロセス、及びそのようなコーティングプロセスを用いて作られた物品（例え
ば、プラズマエッチングリアクタ用の蓋、シャワーヘッド、チャンバライナ等）を対象と
している。一実施形態では、物品は、モル濃度が、約４５モル％〜約１００モル％の範囲
内のＹ２Ｏ３と、約０モル％〜約５５モル％の範囲内のＺｒＯ２と、約０モル％〜約１０
モル％の範囲内のＡｌ２Ｏ３を含むセラミックスコーティングでコーティングされた本体
を含む。一実施形態では、物品は、約３０モル％〜約６０モル％の範囲内のＹ２Ｏ３と、
約０モル％〜約２０モル％の範囲内のＺｒＯ２と、約３０モル％〜約６０モル％の範囲内
のＡｌ２Ｏ３を含むセラミックスコーティングでコーティングされた本体を含む。一例で
は、コーティングは、約５ミル〜約２５ミルの間の厚さを有することができる。
物品の本体は、金属（いくつか例を挙げると、アルミニウム、銅、又はマグネシウムな
ど）を含むことができる。あるいはまた、物品用の本体は、セラミックス（例えば、Ａｌ
２Ｏ３、ＡｌＮなど）を含むことができる。いくつかの実施形態では、コーティングの前
に、物品の表面は、約１００マイクロインチ〜約３００マイクロインチの粗さに粗面化さ
れる、及び／又は約７０℃〜約２００℃の温度に加熱されることができる。
物品のセラミックスコーティングは、プラズマエッチングに対して高耐性であることが
でき、物品は、優れた機械的特性（例えば、高い曲げ強度及び／又は高い耐熱衝撃性）を
有することができる。例えば、Ａｌ２Ｏ３は、高い熱機械的強度を有するが、比較的高い
アルミニウム汚染レベルと低いプラズマ耐性もまた有する。対照的に、Ｙ２Ｏ３含有セラ
ミックスは、プラズマ耐性と低いオンウェハレベルのアルミニウム汚染を向上させるが、
比較的低い熱機械的強度を有する。したがって、物品は、第１のセラミックス物質（例え
ば、Ａｌ２Ｏ３）の有利な特性と第２のセラミックス物質（例えば、Ｙ２Ｏ３含有セラミ
ックス）の有利な特性を、どちらのセラミックス物質の弱点なしに有することができる。
コーティングされたセラミックス物品の性能特性は、比較的高い加熱能力（例えば、最
大約１５０℃の動作温度に耐える能力）、比較的長い寿命（例えば、プラズマ環境中で使
用された場合、約２年以上）、低いオンウェハ粒子及び金属汚染、及び安定した静電チャ
ック（ＥＳＣ）のリーク電流特性（例えば、物品がＥＳＣの場合）を含むことができる。
例えば、導電体の蓋は、高温アプリケーション用半導体製造で使用される部品であり、
ここでＡｌ２Ｏ３製の蓋を形成することは、高い熱伝導率及び曲げ強度を提供する。しか
しながら、フッ素化学の下では、曝露されたＡｌ２Ｏ３は、ＡｌＦ粒子ならびにオンウェ
ハのＡｌ金属汚染を形成する。蓋のプラズマに面する側上の一実施形態に係るセラミック
スコーティングは、著しく浸食を低減させ、Ａｌ金属汚染を低減させることができる。
別の一例では、半導体製造チャンバ内で使用するための誘電体シャワーヘッドは、Ｓｉ
Ｃのフェースプレートに接合された陽極酸化Ａｌベースから形成することができる。Ｓｉ
Ｃのフェースプレートは、ウェハエッチングの均一性に影響を与える高い浸食速度を有す
る可能性があった。更に、陽極酸化Ａｌベースへのフェースプレートの接合は、プラズマ
照射によって損傷する可能性があり、これによってフェースプレートは、陽極酸化Ａｌベ
ースに不均一に接合され、シャワーヘッドの熱均一性を低減させる可能性があった。一実
施形態に係るセラミックスコーティングは、無垢のＡｌベース上に直接塗布され、これに
よって接合及び浸食の問題を改善することができる。
別の一例では、半導体製造チャンバライナ（例えば、チャンバライナキット）は、プラ
ズマ曝露面を一実施形態に係るセラミックスコーティングでコーティングされ、非プラズ
マ曝露面を陽極酸化ＡｌでコーティングされたＡｌ基板から形成することができる。その
結果、セラミックスコーティングは、オンウェハ特性を向上させ、ならびにコーティング
の空孔率レベルに基づいてクリーニングウィンドウを広げることができる。
用語「約」又は「およそ」は、本明細書で使用される場合、これらは、提示された公称
値が±１０％以内で正確であることを意味することを意図している。半導体製造用プラズ
マエッチング装置内で使用される導電体の蓋、誘電体シャワーヘッド、及びチャンバライ
ナを参照して、いくつかの実施形態が本明細書中に記載されることにも留意すべきである
。しかしながら、このようなプラズマエッチング装置は、マイクロ電気機械システム（Ｍ
ＥＭＳ））デバイスを製造するために使用されてもよいことを理解すべきである。また、
本明細書に記載のセラミックス物品は、プラズマに曝露される他の構造であってもよい。
例えば、セラミックス物品は、プラズマエッチング装置、プラズマ洗浄装置、及びプラズ
マ推進システムなどの、セラミックスリング、壁、ベース、ガス分配板、シャワーヘッド
、基板保持フレームなどとすることができる。
更に、実施形態は、プラズマリッチプロセス用の処理チャンバ内で使用された場合に、
低減された粒子汚染をもたらす物品を参照して、本明細書中に記載される。しかしながら
、本明細書で説明される物品は、他の処理用の処理チャンバ（例えば、プラズマ強化化学
蒸着（ＰＥＣＶＤ）チャンバ、プラズマ強化物理蒸着（ＰＥＰＶＤ）チャンバ、プラズマ
強化原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）チャンバ、ならびに非プラズマエッチング装置、非プラズ
マ洗浄装置、化学蒸着（ＣＶＤ）炉、物理蒸着（ＰＶＤ）炉など）の中で使用された場合
に、低減された粒子欠陥及び金属汚染を提供することもできることを理解すべきである。
図１は、本発明の実施形態に係る製造システム１００の例示的な基本設計概念を示す。
製造システム１００は、セラミックス製造システムとすることができる。一実施形態では
、製造システム１００は、機器自動化層１１５に接続された処理機器１０１を含む。処理
機器１０１は、ビーズブラスター１０２、１以上の湿式洗浄装置１０３、セラミックスコ
ーティング装置１０４及び／又は１以上のグラインダ１０５を含むことができる。製造シ
ステム１００は、機器自動化層１１５に接続された１以上のコンピューティングデバイス
１２０を更に含むことができる。代替実施形態では、製造システム１００は、より多く又
はより少ないコンポーネントを含むことができる。例えば、製造システム１００は、機器
自動化層１１５又はコンピューティングデバイス１２０無しに、手動操作（例えば、オフ
ライン）の処理機器１０１を含んでもよい。
ビーズブラスター１０２は、物品（例えば、半導体製造チャンバ内で使用するための部
品）の表面を粗面化するように構成された機械である。ビーズブラスター１０２は、ビー
ズブラスティングキャビネット、ハンドヘルドビーズブラスター、又は他のタイプのビー
ズブラスターとすることができる。ビーズブラスター１０２は、ビーズ又は粒子を物品に
衝突させることによって物品を粗面化することができる。一実施形態では、ビーズブラス
ター１０２は、物品にセラミックスビーズ又は粒子を発射する。ビーズブラスター１０２
によって達成される粗さは、ビーズを発射するのに使用した力、ビーズ材料、ビーズのサ
イズ及び／又は処理時間に基づくことができる。一実施形態では、ビーズブラスターは、
物品を粗面化するために、ある範囲のビーズサイズを使用する。
別の実施形態では、ビーズブラスター１０２ではなく他のタイプの表面粗面化装置を使
用することができる。例えば、電動砥粒パッドは、物品の表面を粗面化するために使用す
ることができる。サンダーは、砥粒パッドを物品の表面に押し付けながら、砥粒パッドを
回転又は振動させることができる。砥粒パッドによって達成される粗さは、印加される圧
力に、振動又は回転速度に、及び／又は砥粒パッドの粗さに依存する可能性がある。
湿式洗浄装置１０３は、湿式洗浄プロセスを使用して物品（例えば、半導体の製造用に
使用される物品）を洗浄する洗浄装置である。湿式洗浄装置１０３は、物品を洗浄するた
めに物品が内部に浸漬される、液体で満たされた湿式浴を含む。湿式洗浄装置１０３は、
洗浄効率を向上させるために、洗浄中に超音波を用いて湿式浴を撹拌することができる。
これを、本明細書内では、湿式浴の超音波処理と呼ぶ。
一実施形態では、湿式洗浄装置１０３は、脱イオン（ＤＩ）水浴を用いて物品を洗浄す
る第１湿式洗浄装置と、アセトン浴を用いて物品を洗浄する第２湿式洗浄装置を含む。両
方の湿式洗浄装置１０３は、洗浄プロセス中に浴槽を超音波処理することができる。湿式
洗浄装置１０３は、処理中に、複数の段階で物品を洗浄することができる。例えば、湿式
洗浄装置１０３は、物品が粗面化された後、セラミックスコーティングが物品に塗布され
た後、物品が処理内で使用された後等に、物品を洗浄することができる。
他の実施形態では、代替タイプの洗浄装置（例えば、乾式洗浄装置）が使用され、これ
によって物品を洗浄することができる。乾式洗浄装置は、熱を印加する、ガスを印加する
、プラズマを印加するなどによって、物品を洗浄することができる。
セラミックスコーター１０４は、半導体製造内で使用するための基板又は物品の表面に
セラミックスコーティングを塗布するように構成された機械である。一実施形態では、セ
ラミックスコーター１０４は、物品上にセラミックスコーティングをプラズマ溶射するプ
ラズマ溶射装置である。
代替の実施形態では、セラミックスコーター１０４は、他の溶射技術を適用することが
できる。例えば、爆発溶射、ワイヤーアーク溶射、高速酸素燃料（ＨＶＯＦ）溶射、フレ
ーム溶射、ウォームスプレー、及びコールドスプレーを使用することができる。更に、セ
ラミックスコーター１０４は、他のコーティングプロセスを実行することができる。セラ
ミックスコーティングを形成するために、例えば、エアロゾルデポジション法、電気メッ
キ、物理蒸着（ＰＶＤ）、イオンアシスト蒸着（ＩＡＤ）、及び化学蒸着（ＣＶＤ）を使
用することができる。
グラインダ１０５は、物品の表面を研削及び／又は研磨する砥粒ディスクを有する機械
である。グラインダ１０５は、研磨／研削システム（例えば、粗ラッピングステーション
、化学機械平坦化（ＣＭＰ）装置など）を含むことができる。グラインダ１０５は、物品
と、回転させながら物品に押し付けられる砥粒ディスク又は研磨パッドとを保持するプレ
ートを含むことができる。これらのグラインダ１０５は、セラミックスコーティングの表
面を研削し、これによってセラミックスコーティングの粗さを減少させる、及び／又はセ
ラミックスコーティングの厚さを減少させる。グラインダ１０５は、各ステップがわずか
に異なる粗さ及び／又は異なるスラリー（例えば、ＣＭＰが使用される場合）を有する砥
粒パッドを使用して、多段階にセラミックスコーティングを研削／研磨することができる
。例えば、高い粗さを有する第１の砥粒パッドを用いて、迅速に所望の厚さにセラミック
スコーティングを研削することができ、低い粗さを有する第２の砥粒パッドを用いて、所
望の粗さにセラミックスコーティングを研磨することができる。一例では、ライナーキッ
ト上のセラミックスコーティングの厚さは、約８〜１２ミルであり、約１８０〜２５０μ
ｉｎのコーティング粗さを有することができる。別の一例では、蓋上のセラミックスコー
ティングの厚さは、約８〜１０ミルであり、約６〜１２μｉｎのコーティング粗さを有す
ることができる。更に別の一実施形態では、セラミックスコーティングの厚さは、シャワ
ーヘッド用に約２５ミルであり、約１８０〜２５０μｉｎのコーティング粗さを有する。
一実施形態では、セラミックスコーティングは、約８〜１２ミル（１０００分の１インチ
）の研磨後の厚さと、約６〜１２μｉｎの研磨後の粗さを有する。
グラインダ１０５は、ある角度でセラミックスコーティングを研削するアングルグライ
ンダを更に含むことができる。アングルグラインダは、物品へある角度で保持された研磨
ディスク又はパッドを有する。アングルグラインダは、セラミックスコーティングをトリ
ミングし、セラミックスコーティングと物品との間に、面取り、丸みを帯びたエッジ、又
は他の傾斜した遷移部を生成することができる。
機器自動化レイヤー１１５は、製造機械１０１の一部又は全部をコンピューティングデ
バイス１２０と、他の製造機械と、計測ツール及び／又は他のデバイスと相互接続するこ
とができる。機器自動化レイヤー１１５は、ネットワーク（例えば、位置エリアネットワ
ーク（ＬＡＮ））、ルータ、ゲートウェイ、サーバ、データストアなどを含むことができ
る。製造機械１０１は、ＳＥＭＩ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ
Ｓｔａｎｄａｒｄ／Ｇｅｎｅｒｉｃ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍｏｄｅｌ（ＳＥＣＳ／Ｇ
ＥＭ）インタフェースを介して、イーサネット（登録商標）インタフェースを介して、及
び／又は他のインタフェースを介して、機器自動化レイヤー１１５に接続することができ
る。一実施形態では、機器自動化レイヤー１１５は、プロセスデータ（例えば、プロセス
実行中に製造機械１０１によって収集されたデータ）をデータストア（図示せず）に保存
可能にする。代替の一実施形態では、コンピューティングデバイス１２０は、１以上の製
造機械１０１に直接接続する。
一実施形態では、一部又は全部の製造機械１０１は、プロセスレシピをロード、ストア
、及び実行することができるプログラマブルコントローラを含む。プログラマブルコント
ローラは、製造機械１０１の温度設定、ガス及び／又は真空の設定、時間の設定等を制御
することができる。プログラマブルコントローラは、メインメモリ（例えば、リードオン
リーメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲ
ＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）など）、及び／又は二次メモ
リ（例えば、データ記憶装置（例えば、ディスクドライブ））を含むことができる。メイ
ンメモリ及び／又は二次メモリは、本明細書に記載の熱処理プロセスを実行するための命
令を記憶することができる。
プログラマブルコントローラはまた、メインメモリ及び／又は二次メモリに（例えば、
バスを介して）結合された処理デバイスを含み、これによって命令を実行することができ
る。処理デバイスは、汎用処理デバイス（例えば、マイクロプロセッサ、中央処理装置等
）であってもよい。処理デバイスはまた、専用処理デバイス（例えば、特定用途向け集積
回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号
プロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークプロセッサ等）であってもよい。一実施形態では、
プログラマブルコントローラは、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）である
。
一実施形態では、製造機械１０１は、製造機械に物品を粗面化させる、物品をコーティ
ングさせる、及び／又は、物品を機械加工（例えば、研削又は研磨）させるレシピを実行
するようにプログラムされる。一実施形態では、製造機械１０１は、図２を参照して説明
したように、セラミックスコーティングされた物品を製造するための多段階プロセスの操
作を実行するレシピを実行するようにプログラムされる。
図２は、本発明の実施形態に係る、セラミックスコーティングされた物品を製造するた
めのプロセス２００を示すフローチャートである。プロセス２００の操作は、図１に記載
されたように、様々な製造機械によって実行することができる。
ブロック２０２では、物品が提供される。例えば、物品は、導電性材料（例えば、Ａｌ
２Ｏ３）で形成された半導体製造チャンバ用の蓋とすることができる。別の一例では、物
品は、半導体製造チャンバ内で使用するためのシャワーヘッド（例えば、ＳｉＣフェース
プレートに結合された陽極酸化Ａｌベースから形成された誘電体シャワーヘッド）とする
ことができる。更に別の一例では、物品は、Ａｌから形成されたチャンバライナ（例えば
、半導体製造チャンバ用チャンバライナキット）とすることができる。
物品は、バルクセラミックス（例えば、Ｙ２Ｏ３（イットリア）、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９（Ｙ
ＡＭ）、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）、石英、ＹＡｌＯ３（Ｙ
ＡＰ）、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化ケイ素）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム
）、ＺｒＯ２（ジルコニア）、ＡｌＯＮ（酸窒化アルミニウム）、ＴｉＯ２（チタニア）
、ＴｉＣ（炭化チタン）、ＺｒＣ（炭化ジルコニウム）、ＴｉＮ（窒化チタン）、ＴｉＣ
Ｎ（炭窒化チタン）、Ｙ２Ｏ３安定化ＺｒＯ２（ＹＳＺ）など）から形成することができ
る。あるいはまた、物品は、金属（例えば、アルミニウム、銅、マグネシウムなど）から
形成することができ、それは陽極酸化されてもされなくてもよい。物品はまた、セラミッ
クス複合材料（例えば、Ａｌ２Ｏ３−ＹＡＧセラミックス複合材料又はＳｉＣ−Ｓｉ３Ｎ
４セラミックス複合材料）とすることができる。物品はまた、酸化イットリウム（イット
リア又はＹ２Ｏ３としても知られる）含有固溶体を含むセラミックス複合材料とすること
ができる。例えば、物品は、化合物Ｙ４Ａｌ２Ｏ９（ＹＡＭ）と固溶体Ｙ２−ｘＺｒｘＯ
３（Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体）で構成される高機能材料（ＨＰＭ）とすることができる
。純酸化イットリウムならびに酸化イットリウム含有固溶体は、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、
ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｓ
ｍ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、又は他の酸化物のうちの１以上をドープしてもよいことに留意す
べきである。一実施形態では、物品は、セラミックス焼結に基づいて形成された可能性の
あるバルクＡｌ２Ｏ３である。
ブロック２０４では、提供された物品は、粗面化されない部分又は領域を覆うためにマ
スクされる。セラミックスコーティングで最終的にコーティングされない任意の領域は、
マスクされることが可能である。しかしながら、一実施形態では、ハードマスク（例えば
、金属マスク）が、その領域をマスクするために使用される。一実施形態では、物品は、
マスクされない。
ブロック２０６では、物品は、ビーズブラスター（又は他のセラミックス粗面化装置）
によって粗面化される。一実施形態では、ビーズブラスターは、物品の表面をブラストす
るためにセラミックスビーズを使用する。セラミックスビーズは、約０．２〜２ｍｍのビ
ーズサイズを有することができる。一実施形態では、セラミックスビーズは、約０．２〜
２ｍｍのサイズ範囲を有する。ビーズブラスターは、約３０〜９０ｐｓｉの空気圧と約５
０〜１５０ｍｍの作動距離で物品をビーズブラストすることができ、本体へのブラスト角
は、約９０度又は９０度よりもわずかに小さくする必要がある。ビーズブラスターは、物
品の本体の露出部分（マスクで覆われていない部分）を粗面化することができる。
一実施形態では、加工された物品は、セラミックス基板上で約１４０〜２４０μｉｎ、
金属基板上で１２０〜１８０μｉｎのブラスト後粗さを有する。物品を最適な粗さに粗化
すると、セラミックスコーティングの物品への密着強度を向上させることができる。しか
しながら、一実施形態では、物品は、粗面化されない。
ブロック２０８では、物品は洗浄される。物品は、１以上の湿式洗浄装置を使用して洗
浄される。各湿式洗浄装置は、種々の液体（例えば、脱イオン（ＤＩ）水及びアセトン）
を有する１以上の湿式浴を含むことができる。一実施形態では、第１の湿式洗浄装置は、
最大１００％の周波数及び電力（例えば、約２０ｋＷ）でＤＩ水浴を超音波攪拌しながら
、ＤＩ水浴中で最大１０分間、物品を洗浄する洗浄レシピを実行する。一実施形態では、
第２の湿式洗浄装置は、最大１００％の周波数及び電力（例えば、約２０ｋＷ）でアセト
ン浴を超音波攪拌しながら、アセトン浴中で最大１０分間、物品を洗浄する洗浄レシピを
実行する。物品は、その後、同じ又は異なる処理パラメータを用いて、第１の湿式洗浄装
置で２度目の洗浄をすることができる。これは、アセトン浴に起因する任意の残留物を除
去することができ、更に粒子を除去することができる。一実施形態では、物品は、両方の
湿式洗浄装置によって複数回洗浄される。例えば、物品は、ＤＩ浴中で洗浄され、次にア
セトン浴中で、次にＤＩ浴中で、次にアセトン浴中で、次にＤＩ浴中で洗浄することがで
きる。
ブロック２１２では、物品は、セラミックスコーティングでコーティングされる。物品
のプラズマ環境に曝される側をコーティングすることができる。一実施形態では、プラズ
マ溶射装置が、物品上にセラミックスコーティングをプラズマ溶射するために使用される
。一実施形態では、コーティングされるべきではない物品の部分は、コーティングする前
にマスクされる。
混合セラミックス原料粉末が、物品上に溶射される。物品は、プラズマ溶射中、約５０
〜７０℃の温度に加熱することができる。一実施形態では、約３５〜３６．５ワット（Ｗ
）のプラズマ電力が、物品をプラズマ溶射するために使用されるが、他のプラズマ電力を
使用してもよい。プラズマ溶射プロセスは、複数の溶射パスで実行することができる。一
実施形態では、約３５〜４０回の溶射パスが、セラミックスコーティングを生成するため
に適用される。一例では、コーティングは、約５〜５０ミルの厚さを有することができる
。
一実施形態では、セラミックスコーティングは、溶射技術（例えば、プラズマ溶射技術
）を使用してセラミックス本体上に堆積された酸化イットリウム含有セラミックス又は他
のイットリウム含有酸化物である。溶射技術（例えば、プラズマ溶射技術）は、材料（例
えば、セラミックス粉末）を溶融し、物品上に溶融した材料を噴霧することができる。熱
溶射又はプラズマ溶射されたセラミックスコーティングは、約２０マイクロメートル（μ
ｍ）〜約数ミリメートル（ｍｍ）の厚さを有する。セラミックスコーティングは、バルク
セラミックス材料とは異なる構造特性を有することができる。
一実施形態では、セラミックスコーティングは、一緒に混合されたＹ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ
３、及びＺｒＯ２の原料セラミックス粉末から製造される。これらの原料セラミックス粉
末は、一実施形態では、９９．９％以上の純度を有することができる。原料セラミックス
粉末は、例えば、ボールミルを用いて混合することができる。原料セラミックス粉末は、
約０．５〜５μｍの粉末サイズを有することができる。一実施形態では、原料セラミック
ス粉末は、約１μｍの粉末サイズを有する。セラミックス粉末が混合された後、それらは
、約１２００〜１６００℃（例えば、一実施形態では１４００℃）の焼成温度で、約５〜
１０日間（例えば、一実施形態では３日間）の焼成時間で焼成することができる。混合粉
末用のスプレー乾燥された顆粒の粒径は、約３〜５０μｍのサイズ分布を有することがで
きる。一実施形態では、平均サイズは、約１５μｍである。別の一実施形態では、平均サ
イズは、約２５μｍである。
一実施形態では、セラミックスコーティングは、約４５モル％〜約１００モル％の範囲
内のＹ２Ｏ３と、約０モル％〜約５５モル％の範囲内のＺｒＯ２と、約０モル％〜約１０
モル％の範囲内のＡｌ２Ｏ３から形成される。一実施形態では、セラミックスコーティン
グは、約３０モル％〜約６０モル％の範囲内のＹ２Ｏ３と、約０モル％〜約２０モル％の
範囲内のＺｒＯ２と、約３０モル％〜約６０モル％の範囲内のＡｌ２Ｏ３から形成される
。
例えば、セラミックスコーティングＣＣ１は、約３７．５モル％のＹ２Ｏ３と、約６２
．５モル％のＡｌ２Ｏ３から形成することができる。別の一例のセラミックスコーティン
グＣＣ２は、約５３モル％のＹ２Ｏ３と、約３７モル％のＡｌ２Ｏ３と、約１０モル％の
ＺｒＯ２から形成することができる。別の一例では、セラミックスコーティングＣＣ３は
、約４１モル％のＹ２Ｏ３と、約４７モル％のＡｌ２Ｏ３と、約１２モル％のＺｒＯ２か
ら形成することができる。更に別の一例では、セラミックスコーティングＣＣ４は、約７
３．１３モル％のＹ２Ｏ３と、約２６．８７モル％のＺｒＯ２から形成することができる
。
表１は、一実施形態に係るセラミックスコーティングＣＣ１、ＣＣ２、及びＣＣ３の特
性を示す。
表２は、一実施形態に係る、質量ｐｐｍ内の不純物値を含むセラミックスコーティング
のＣＣ１、ＣＣ２、ＣＣ３、ＣＣ４に対する純度データを示す。
セラミックスコーティングは、約２〜１０％の空孔率（例えば、一実施形態では約５％
未満）、約３〜８ギガパスカル（ＧＰａ）の硬度（例えば、一実施形態では約４ＧＰａよ
りも大きい）、及び約８〜２０メガパスカル（ＭＰａ）の耐熱衝撃性（例えば、一実施形
態では約１０メガパスカルよりも大きい）を有することができる。また、セラミックスコ
ーティングは、約４〜２０ＭＰａの接着強度（例えば、一実施形態では約１４ＭＰａより
も大きい）を有することができる。接着強度は、セラミックスコーティングが物品から剥
離するまで（例えば、メガパスカルで測定される）力をセラミックスコーティングに印加
することによって決定することができる。
一実施形態では、ブロック２１２で、セラミックスコーティングは、トリミングされる
。一実施形態では、セラミックスコーティングの縁部はトリミングされ、そこでセラミッ
クスコーティングは物品と接合する。セラミックスコーティングは、界面でセラミックス
コーティングを面取りするために（例えば、アングルグラインダを使用して）ある角度で
研削することができる。トリミングは、物品の非粗面化部分から任意のセラミックスコー
ティングを除去することができる。これは、剥離を最小限に抑えることができる。
一実施形態では、ブロック２１４で、セラミックスコーティングは、研削、ラッピング
及び／又は研磨される。研削／研磨は、セラミックスコーティングの厚さを減少させる、
及び／又はセラミックスコーティングの粗さを低減させることができる。（セラミックス
コーティングを含む）物品は、導体のエッチングを実行するために使用される（プラズマ
エッチングリアクタとしても知られている）プラズマエッチング装置用のチャンバ内のチ
ャンバ部品（例えば、蓋）として使用することができる。セラミックスコーティングされ
た物品の表面粗さを最小化することによって、露出される表面積を低減し、低減されたオ
ンウェハの金属汚染をもたらす。一実施形態では、セラミックスコーティングは、約８〜
１０ミルの研磨後の厚さと、約６〜１２μｉｎの研磨後の粗さを有する。
ブロック２１６では、コーティングされた物品は、洗浄される。物品は、１以上の湿式
洗浄装置を使用して洗浄することができる。一実施形態では、第１の湿式洗浄装置は、最
大１００％の周波数と電力（例えば、２０ｋＷ）でＤＩ水浴を超音波攪拌しながら、ＤＩ
水浴中で最大１０分間、物品を洗浄する洗浄レシピを実行する。一実施形態では、第２の
湿式洗浄装置は、最大１００％の周波数と電力（例えば、２０ｋＷ）でアセトン浴を超音
波攪拌しながら、アセトン浴中で最大１０分間、物品を洗浄する洗浄レシピを実行する。
その後、物品は、第１の湿式洗浄装置で２度目の洗浄をしてもよい。
洗浄後、物品は、粒子に対して試験することができる。粒子数を表す測定パラメータは
、テープ剥離試験の粒子数及び液体粒子数（ＬＰＣ）である。テープ試験は、セラミック
スコーティングに接着テープを付着させ、テープを剥離し、テープに付着した粒子の数を
数えることによって実行することができる。ＬＰＣは、水浴（例えば、脱イオン（ＤＩ）
水浴）中に物品を配置し、水浴を超音波処理することによって決定することができる。そ
の後、溶液中の脱落粒子数は、例えば、レーザカウンタを用いて数えることができる。
図３は、本発明の実施形態に係る、製造プロセスの異なる段階中の物品の側断面図３１
０〜３５０を示す。一実施形態では、側断面図は、製造プロセス２００の異なる段階中の
物品の状態に対応する。
側面図３１０は、提供された物品の保護された部分の上に配置されたハードマスク３５
３を示す。提供された物品は、金属本体（例えば、アルミニウム本体）又はセラミックス
本体（例えば、Ａｌ２Ｏ３本体）を有することができる。側面図３１０は、方法２００の
ブロック２０２の完了後の物品の状態を示す。ハードマスク３５３は、保護された部分が
ビーズブラスト中に粗面化されるのを防ぐことができる。
側面図３２０は、ビーズブラストが実行された後の物品３５２を示す。物品３５２は、
ビーズブラスト中に保護されなかった物品の部分に対応する粗面３５８を有する。物品３
５２は、粗面化されなかった物品の部分に対応する平滑面３５７を更に有する。図示され
るように、ソフトマスク３５６は、物品３５２が粗面化された後、平滑面３５７上の物品
３５２上に配置される。ソフトマスク３５６は、ハードマスク３５３によって以前に保護
された物品３５２の同じ領域を覆うために使用することができる。側面図３２０は、ブロ
ック２１２の完了後の物品の状態を示す。
側面図３３０は、物品３５２上の（例えば、本明細書に記載の実施形態のうちの１つに
係る）セラミックスコーティング３６０を示す。図示されるように、セラミックスコーテ
ィング３６０は、粗面３６２を有する。この粗面は、セラミックス物品が処理中に使用さ
れた場合に、粒子汚染の源となる可能性がある。また、導体のエッチングを実行するプラ
ズマエッチング装置内の蓋として物品を使用することができるならば、粗面３６２は、（
例えば、誘導結合に起因して）スパッタリングが発生する原因となる可能性がある。また
、セラミックスコーティングは、リップ３６３及び／又はソフトマスク３５２があった粗
いエッジ部を有する可能性がある。このリップ３６３は、セラミックスコーティング３６
０が処理中に物品３５２から剥離する原因となる可能性がある。また、このリップは、粒
子汚染の源となる可能性がある。側面図３３０は、ブロック２１５の完了後の物品の状態
を示す。
側面図３４０は、セラミックスコーティング３６０のエッジ部がトリミングされた後の
物品３５２上のセラミックスコーティング３６０を示す。側面図３４０は、ブロック２２
０の完了後の物品の状態を示す。図示されるように、セラミックスコーティング３６０は
、テーパのついた又は面取りされたエッジ部３６６を有する。
側面図３５０は、セラミックスコーティング３６０が研削及び研磨された後の物品３５
２上のセラミックスコーティング３６０を示す。側面図３５０は、ブロック２２２の完了
後の物品の状態を示す。図示されるように、セラミックスコーティング３６０の粗面３６
２は平滑化され、セラミックスコーティング３６０の厚さは、低減されている。
図４は、本発明の実施形態に係る、セラミックスコーティングを有する物品のサンプル
の顕微鏡写真を示す。顕微鏡写真４０２は、セラミックスコーティングＣＣ１の表面を示
し、顕微鏡写真４０４は、セラミックスコーティングＣＣ２の表面を示し、顕微鏡写真４
０６は、セラミックスコーティングＣＣ３の表面を示し、顕微鏡写真４０８は、セラミッ
クスコーティングＣＣ４の表面を示す。顕微鏡写真４１０は、セラミックスコーティング
ＣＣ１の断面のサンプルを示し、顕微鏡写真４１２は、セラミックスコーティングＣＣ２
の断面のサンプルを示し、顕微鏡写真４１４は、セラミックスコーティングＣＣ３の断面
のサンプルを示し、顕微鏡写真４１５は、セラミックスコーティングＣＣ４の断面のサン
プルを示す。
図５は、本発明の実施形態に係る、セラミックスコーティングが使用される前と、浸食
が発生するようにセラミックスコーティングが使用された後の、様々な倍率レベルでの物
品上のセラミックスコーティングＣＣ１の表面の追加的な顕微鏡写真５０２〜５１２を示
す。顕微鏡写真５０２は、物品が使用される前の１０００倍の倍率でのセラミックスコー
ティングＣＣ１を示す。顕微鏡写真５０４は、物品が使用される前の４０００倍の倍率で
のセラミックスコーティングＣＣ１を示す。顕微鏡写真５０６は、物品が使用される前の
１００００倍の倍率でのセラミックスコーティングＣＣ１を示す。
顕微鏡写真５０８は、浸食が発生するように物品が使用された後における１０００倍の
倍率でのセラミックスコーティングＣＣ１を示す。顕微鏡写真５１０は、浸食が発生する
ように物品が使用された後における４０００倍の倍率でのセラミックスコーティングＣＣ
１を示す。顕微鏡写真５１２は、浸食が発生するように物品が使用された後における１０
０００倍の倍率でのセラミックスコーティングＣＣ１を示す。
図６は、本発明の実施形態に係る、セラミックスコーティングが使用される前と、浸食
が発生するようにセラミックスコーティングが使用された後の、様々な倍率レベルでの物
品上のセラミックスコーティングＣＣ２の表面の追加的な顕微鏡写真６０２〜６１２を示
す。顕微鏡写真６０２は、物品が使用される前の１０００倍の倍率でのセラミックスコー
ティングＣＣ２を示す。顕微鏡写真６０４は、物品が使用される前の４０００倍の倍率で
のセラミックスコーティングＣＣ２を示す。顕微鏡写真６０６は、物品が使用される前の
１００００倍の倍率でのセラミックスコーティングＣＣ２を示す。
顕微鏡写真６０８は、浸食が発生するように物品が使用された後における１０００倍の
倍率でのセラミックスコーティングＣＣ２を示す。顕微鏡写真６１０は、浸食が発生する
ように物品が使用された後における４０００倍の倍率でのセラミックスコーティングＣＣ
２を示す。顕微鏡写真６１２は、浸食が発生するように物品が使用された後における１０
０００倍の倍率でのセラミックスコーティングＣＣ２を示す。
図７は、本発明の実施形態に係る、セラミックスコーティングが使用される前と、浸食
が発生するようにセラミックスコーティングが使用された後の、様々な倍率レベルでの物
品上のセラミックスコーティングＣＣ３の表面の追加の顕微鏡写真７０２〜７１２を示す
。顕微鏡写真７０２は、物品が使用される前における１０００倍の倍率でのセラミックス
コーティングＣＣ３を示す。顕微鏡写真７０４は、物品が使用される前における４０００
倍の倍率でのセラミックスコーティングＣＣ３を示す。顕微鏡写真７０６は、物品が使用
される前における１００００倍の倍率でのセラミックスコーティングＣＣ３を示す。
顕微鏡写真７０８は、浸食が発生するように物品が使用された後における１０００倍の
倍率でのセラミックスコーティングＣＣ３を示す。顕微鏡写真７１０は、浸食が発生する
ように物品が使用された後における４０００倍の倍率でのセラミックスコーティングＣＣ
３を示す。顕微鏡写真７１２は、浸食が発生するように物品が使用された後における１０
０００倍の倍率でのセラミックスコーティングＣＣ３を示す。
図８は、ＣＣ１、ＣＣ２、ＣＣ３、及び対照群に対する正規化された浸食速度を示し、
ここでＣＣ２は、最低の正規化された浸食速度を示している。
表３は、セラミックスコーティングＣＣ１、ＣＣ２、ＣＣ３と、対照群のセラミックス
コーティングに対する浸食速度の比較を示し、概してＣＣ２は、より低い浸食速度を示す
。
本明細書に記載のセラミックスコーティングは、他のセラミックスコーティングと比較
して、Ｈ２化学下での高い耐食性、低い空孔率、耐食性における大幅な改善（例えば、Ｈ
Ｃｌバブル時間）、コーティングの表面粗さの減少、及び絶縁破壊電圧の上昇を提供する
。
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、構成要素、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、周知の構成要素又は方法は、
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。
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均等物の全範囲と共に参照して決定されるべきであ
る。

Claims (9)

  1. 物品の製造方法であって、
    本体を提供する工程と、
    ４７．７モル％〜５７．７モル％の範囲内のＹ２Ｏ３と、９モル％〜１１モル％の範囲内のＺｒＯ２と、３３．３モル％〜４０．７モル％の範囲内のＡｌ２Ｏ３を含むセラミックスコーティングで、本体の少なくとも１つの表面をコーティングする工程を含む方法。
  2. 物品の製造方法であって、
    本体を提供する工程と、
    ３６．９モル％〜４５．１モル％の範囲内のＹ２Ｏ３と、１０．８モル％〜１３．２モル％の範囲内のＺｒＯ２と、４２．３モル％〜５１．７モル％の範囲内のＡｌ２Ｏ３を含むセラミックスコーティングで、本体の少なくとも１つの表面をコーティングする工程を含む方法。
  3. コーティングは、約５ミル〜約２５ミル（約０．１２７ｍｍ〜約０．６３５ｍｍ）の厚さを有し、本体の少なくとも１つの表面をコーティングする工程は、少なくとも１つの表面上にセラミックスコーティングをプラズマ溶射する工程を含む、請求項1又は２記載の方法。
  4. 本体は、アルミニウム、銅、マグネシウムのうちの少なくとも１つを含む、請求項1又は２記載の方法。
  5. 本体は、セラミックスを含む、請求項1又は２記載の方法。
  6. 本体と、
    本体の表面上のセラミックスコーティングであって、セラミックスコーティングは、４７．７モル％〜５７．７モル％の範囲内のＹ２Ｏ３と、９モル％〜１１モル％の範囲内のＺｒＯ２と、３３．３モル％〜４０．７モル％の範囲内のＡｌ２Ｏ３を含むセラミックスコーティングを含む物品。
  7. 本体と、
    本体の表面上のセラミックスコーティングであって、セラミックスコーティングは、３６．９モル％〜４５．１モル％の範囲内のＹ２Ｏ３と、１０．８モル％〜１３．２モル％の範囲内のＺｒＯ２と、４２．３モル％〜５１．７モル％の範囲内のＡｌ２Ｏ３を含むセラミックスコーティングを含む物品。
  8. セラミックスコーティングは、約５ミル〜約２５ミル（約０．１２７ｍｍ〜約０．６３５ｍｍ）の厚さを有する、請求項６又は７記載の物品。
  9. 本体は、アルミニウム、銅、マグネシウムのうちの少なくとも１つを含む、請求項６又は７記載の物品。
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