JP7269278B2 - プラズマシステム中に使用されるチャンバー部品用の表面コーティング - Google Patents

プラズマシステム中に使用されるチャンバー部品用の表面コーティング Download PDF

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Description

本開示は、概してプラズマシステムに関し、より詳細にはプラズマシステム中の工具お
よび固定具のためのコーティングに関する。
本開示は、概してプラズマシステム中に使用される部品のコーティングに関する。プラ
ズマに直接接触する部品は、化学的攻撃、イオン衝撃、ＵＶ照射、大きな温度の変化およ
び勾配、ならびに電界にさらされる。好ましいプラズマシステムの部品はアルミニウムま
たは石英でできているが、その理由は、それらが、活性の酸素種、窒素種、および水素種
に対して最も遅いプラズマ表面再結合速度を有するからである。しかし、ハロゲン含有プ
ラズマ、またはその他の化学的により攻撃的なプラズマが使用される場合、これらの材料
は、もはや許容できる選択とはならない。このような環境において、プラズマシステム部
品は陽極処理アルミニウム、アルミナ、またはサファイアなどの材料から通常は製造され
る。これらの材料は、化学的および物理的なプラズマ攻撃に対してより耐久性が高いとい
う利点を有するが、欠点はプラズマ表面再結合速度が実質的により速いことであり、した
がって活性な酸素、水素、および窒素のプラズマ種の実質的な部分がプラズマ流から除去
される。これらの種が除去されることで、プラズマプロセスの効率が低下する。
活性プラズマ種の再結合速度を低下させ、活性種のシステムへの流れを増加させるよう
に構成されたプラズマシステム部品が、プラズマシステムにおいて歓迎される改善となる
。
攻撃的な（たとえば、フッ素系）プラズマ環境中の化学的およびプラズマ物理的攻撃に
対して堅牢であるという利点を有するプラズマ部品用表面コーティングが本明細書に開示
される。これらのコーティングによって、他の既知の表面処理と比較した場合に、活性の
酸素種、窒素種、フッ素種、および水素種に対する遅いプラズマ表面再結合速度も得られ
る。これらのコーティングは、限定するものではないが石英、アルミニウム、または陽極
処理アルミニウムなどの材料を含みエッチングおよびプラズマ洗浄を必要としないあらゆ
るプラズマシステム部品に塗布することができる。さらに、非反応性コーティングをシス
テム部品に塗布し、それによってシステムの処理チャンバーへの励起プラズマ種の流れを
増加させることで、システムの効率が増加する。
したがって、代表的な一実施形態において、本開示は、プラズマでぬらされる（ｐｌａ
ｓｍａ ｗｅｔｔｅｄ）表面システム部品の反応性を低下させるためのコーティングを提
供する。コーティングは、約６０％～約８０％の量のイットリウムおよび約２０％～約４
０％の量の酸素がおおよその組成であるイットリアと、約２５％～約６０％の間の量のア
ルミニウム、約２０％～約４０％の間の量の酸素、および約２０％～約４０％の間の量の
窒素がおおよその組成である酸窒化アルミニウムと、の少なくとも一方を含み、プラズマ
でぬらされるシステムの部品に塗布されている、コーティング。
ある代表的な実施形態において、プラズマは、原子状酸素、分子酸素、原子状水素、分
子水素、原子状窒素、分子窒素、分子アルゴン、原子状アルゴン、原子状フッ素、および
分子フッ素の１種類以上を含む。種々のこれらおよびその他の実施形態において、プラズ
マは、フッ素含有プラズマ、酸素含有プラズマ、水素含有プラズマ、および窒素含有プラ
ズマの１種類以上を含む。種々の代表的な実施形態において、プラズマは複合プラズマで
ある。特定の実施形態において、フッ素含有プラズマは、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＦ３Ｈ、
Ｃ２Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＳＦ６、ＮＦ３、Ｆ２、およびＣ４Ｆ８Ｏを含み、酸素含有プラズ
マは、Ｏ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２、Ｃ４Ｆ８Ｏ、Ｈ２Ｏ、およびＨ２Ｏ２を含み
、水素含有プラズマは、Ｈ２、ＣＨ４、ＮＨ３、Ｎ２Ｈ２、Ｃ２Ｈ２、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２
、Ｎ２／Ｈ２、Ｈｅ／Ｈ２、およびＡｒ／Ｈ２を含み、窒素含有プラズマは、Ｎ２、Ｎ２
Ｏ、ＮＨ３、ＮＦ３、Ｎ２／Ｈ２、およびＮＯを含む。
これらおよびその他の代表的な実施形態において、部品は、石英、アルミニウム、また
は陽極処理アルミニウム、またはそれらの組合せから製造される。
種々の代表的な実施形態において、コーティングは、蒸着、スパッタ堆積、溶射コーテ
ィング、ゾルゲルコーティング、大気プラズマ堆積、マグネトロンスパッタリング、電子
ビーム堆積、またはパルスレーザ堆積によって塗布される。ある代表的な実施形態におい
て、蒸着は、プラズマ強化化学蒸着（ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃａ
ｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＥＣＶＤ）、物理蒸着（ｐｈｙｓｉｃａｌ
ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＶＤ）、および化学蒸着（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖ
ａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）である。
種々の別の代表的な実施形態において、プラズマシステムは、下流遠隔プラズマシステ
ム、誘導結合プラズマシステム、容量結合プラズマシステム、反応性イオンエッチングプ
ラズマシステム、および大気プラズマシステム、およびイオンエッチングプラズマシステ
ムである。
一実施形態において、ＡｌＯＮ（酸窒化アルミニウム）などの金属酸窒化物のコーティ
ングがプラズマシステム部品に直接塗布されている。本発明者らは、ＡｌＯＮとプラズマ
流との相互作用によって、陽極処理アルミニウムの再結合速度よりも実質的に遅い再結合
速度が得られることを見出した。
種々の実施形態において、コーティングは、約３ＧＰａ～約１０ＧＰａの間の硬度、約
１００ＧＰａ～約２０ＧＰａの間の（ヤング）弾性率を有し、コーティングは約－１５０
℃～約＋６００℃の間の温度で安定である。
別の代表的な一実施形態において、本開示は、プラズマシステムの効率を増加させる方
法であって、プラズマシステムの効率を増加させる方法であって、プラズマエッチングを
必要としないシステム部品に表面コーティングを塗布することを含み、コーティングによ
って、エッチングされない部品のプラズマ流に対する反応性が低下し、表面コーティング
が、約６０％～約８０％の量のイットリウムおよび約２０％～約４０％の量の酸素がおお
よその組成であるイットリアと、約２５％～約６０％の間の量のアルミニウム、約２０％
～約４０％の間の量の酸素、および約２０％～約４０％の間の量の窒素がおおよその組成
である酸窒化アルミニウムと、の少なくとも一方であり、コーティングが、プラズマでぬ
らされるシステムの部品に塗布される、方法を教示する。
別の一実施形態において、イットリアなどの遷移金属酸化物のコーティングが、プラズ
マ部品に直接塗布される。本発明者らは、イットリアとプラズマ流との相互作用によって
、陽極処理アルミニウムの再結合速度よりも実質的に遅い再結合速度が得られることを見
出した。
種々の代表的な実施形態において、プラズマは、原子状酸素、分子酸素、原子状水素、
分子水素、原子状窒素、分子窒素、分子アルゴン、原子状アルゴン、原子状フッ素および
分子フッ素の１種類以上を含む。種々のこれらおよびその他の実施形態において、プラズ
マは、フッ素含有プラズマ、酸素含有プラズマ、水素含有プラズマ、および窒素含有プラ
ズマの１種類以上を含む。種々の代表的な実施形態において、プラズマは複合プラズマで
ある。特定の実施形態において、フッ素含有プラズマは、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＦ３Ｈ、
Ｃ２Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＳＦ６、ＮＦ３、Ｆ２、およびＣ４Ｆ８Ｏを含み、酸素含有プラズ
マは、Ｏ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２、Ｃ４Ｆ８Ｏ、Ｈ２Ｏ、およびＨ２Ｏ２を含み
、水素含有プラズマは、Ｈ２、ＣＨ４、ＮＨ３、Ｎ２Ｈ２、Ｃ２Ｈ２、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２
、Ｎ２／Ｈ２、Ｈｅ／Ｈ２、およびＡｒ／Ｈ２を含み、窒素含有プラズマは、Ｎ２、Ｎ２
Ｏ、ＮＨ３、ＮＦ３、Ｎ２／Ｈ２、およびＮＯを含む。
これらおよびその他の代表的な実施形態において、部品は、石英、アルミニウム，また
は陽極処理アルミニウム、またはそれらの組合せから製造される。
種々の実施形態において、コーティングは、蒸着、スパッタ堆積、溶射コーティング、
ゾルゲルコーティング、大気プラズマ堆積、マグネトロンスパッタリング、電子ビーム堆
積、またはパルスレーザ堆積によって塗布されている。ある実施形態において、蒸着は、
プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、および化学蒸着（ＣＶＤ）
である。
種々の実施形態において、コーティングは、約３ＧＰａ～約１０ＧＰａの間の硬度、約
１００ＧＰａ～約２０ＧＰａの間の（ヤング）弾性率を有し、コーティングは約－１５０
℃～約＋６００℃の間の温度で安定である。
さらに別の代表的な一実施形態において、本開示は、プラズマシステムの部品の寿命を
増加させる方法であって、表面コーティングをシステム部品に塗布することを含み、コー
ティングによって部品のプラズマ流に対する反応性が低下し、表面コーティングは、約６
０％～約８０％の量のイットリウムおよび約２０％～約４０％の量の酸素がおおよその組
成であるイットリアと、約２５％～約６０％の間の量のアルミニウム、約２０％～約４０
％の間の量の酸素、および約２０％～約４０％の間の量の窒素がおおよその組成である酸
窒化アルミニウムと、の少なくとも一方であり、コーティングが、プラズマでぬらされる
システムの部品に塗布される、方法を教示する。
ある代表的な実施形態において、プラズマは、原子状酸素、分子酸素、原子状水素、分
子水素、原子状窒素、分子窒素、分子アルゴン、原子状アルゴン、原子状フッ素、および
分子フッ素の１種類以上を含む。種々のこれらおよびその他の実施形態において、プラズ
マは、フッ素含有プラズマ、酸素含有プラズマ、水素含有プラズマ、および窒素含有プラ
ズマの１つまたはより多くを含む。種々の代表的な実施形態において、プラズマは複合プ
ラズマである。特定の実施形態において、フッ素含有プラズマは、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ
Ｆ３Ｈ、Ｃ２Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＳＦ６、ＮＦ３、Ｆ２、およびＣ４Ｆ８Ｏを含み、酸素含
有プラズマは、Ｏ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２、Ｃ４Ｆ８Ｏ、Ｈ２Ｏ、およびＨ２Ｏ
２を含み、水素含有プラズマは、Ｈ２、ＣＨ４、ＮＨ３、Ｎ２Ｈ２、Ｃ２Ｈ２、Ｈ２Ｏ、
Ｈ２Ｏ２、Ｎ２／Ｈ２、Ｈｅ／Ｈ２、およびＡｒ／Ｈ２を含み、窒素含有プラズマは、Ｎ
２、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３、ＮＦ３、Ｎ２／Ｈ２、およびＮＯを含む。
これらおよびその他の代表的な実施形態において、部品は、石英、アルミニウム、また
は陽極処理アルミニウム、またはそれらの組合せから製造される。
ある代表的な実施形態において、コーティングは、蒸着、スパッタ堆積、溶射コーティ
ング、ゾルゲルコーティング、大気プラズマ堆積、マグネトロンスパッタリング、電子ビ
ーム堆積、またはパルスレーザ堆積によって塗布される。種々の実施形態において、蒸着
は、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、および化学蒸着（ＣＶ
Ｄ）である。
種々の実施形態において、コーティングは、約３ＧＰａ～約１０ＧＰａの間の硬度、約
１００ＧＰａ～約２０ＧＰａの間の（ヤング）弾性率を有し、コーティングは約－１５０
℃～約＋６００℃の間の温度において安定である。
塗布可能な別のコーティングは遷移金属酸窒化物および金属酸化物であり、これらは金
属酸窒化物と遷移金属酸化物とを組み替えた材料の種類である。チャンバー部品を保護す
るために塗布可能なさらに別のコーティングとしては、ランタニドまたはアクチニド（ａ
ｃｔｅｎｉｄｅ）の下位分類の希土類化合物、たとえば希土類酸化物、希土類窒化物、お
よび希土類酸窒化物が挙げられる。
構造的には、コーティングは、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶ
Ｄ）、スパッタ堆積、溶射コーティング、ゾルゲルコーティング、大気プラズマ堆積、マ
グネトロンスパッタリング、電子ビーム堆積、またはパルスレーザ堆積によって塗布する
ことができる。たとえば、ＰＶＤプロセスによる酸窒化アルミニウムコーティングの堆積
などが記載される２０１３年２月１４日に公開されたガンダ（Ｇｕｎｄａ）の国際公開第
２０１３／０２３０２９号パンフレットを参照されたい。国際公開第２０１３／０２３０
２９号パンフレットは、本出願の出願人が所有し、それに含まれる特定の定義および特許
請求の範囲を除いた全体が参照により本明細書に援用される。
１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）、２０００ＷにおいてＯ２／ＦＧプラズマを使用してプラズマ洗浄ツール中で処理した複数のウエハのフォトレジスト除去速度をグラフで示している。（ｉ）最適化された陽極処理アルミニウムバッフルを使用、および（ｉｉ）酸窒化アルミニウムをコーティングしたアルミニウムバッフルを使用、の２つのプラズマ洗浄ツール構成を比較している。 種々のプラズマ化学（Ｏ２／ＦＧおよびＯ２／ＦＧ＋ＣＦ４）およびプラズマシステム（ＧＥＳ－ＩＰ、ＧＰＬ）の場合でフォトレジスト除去速度を示す棒グラフを示しており、４つのバッフル板構成：（ｉ）最適化された陽極処理アルミニウムバッフル、および（ｉｉ）標準的な陽極処理アルミニウムバッフル、（ｉｉｉ）酸窒化アルミニウムをコーティングしたアルミニウムバッフル、（ｉｖ）イットリアをコーティングしたアルミニウムバッフルを比較している。
攻撃的な（たとえば、フッ素系）プラズマ環境中の化学的およびプラズマ物理的攻撃に
対して堅牢であるという利点を有するプラズマ部品用表面コーティングが本明細書に開示
される。これらのコーティングによって、他の既知の表面処理と比較した場合に、活性の
酸素種、窒素種、フッ素種、および水素種に対する遅いプラズマ表面再結合速度も得られ
る。これらのコーティングは、エッチングおよびプラズマ洗浄を必要とせず、限定するも
のではないが石英、アルミニウム、または陽極処理アルミニウムなどの材料を含むあらゆ
るプラズマシステム部品に塗布することができる。さらに、非反応性コーティングをシス
テム部品に塗布し、それによってシステムのプラズマチャンバーへの励起プラズマ種の流
れを増加させることで、システムの効率が増加する。
本明細書において使用される専門用語は、特定の実施形態のみ説明することを目的とし
ており、限定を意図するものではない。本明細書において使用される場合、単数形「ａ」
、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が明確に他のことを意味するのでなければ、複数
形をも含むことを意図している。用語「第１」、「第２」などの使用は、特定の順序を示
すものではなく、個別の要素を識別するために含まれる。本明細書において使用される場
合、用語「含む」（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）および／または「含むこと」（ｃｏｍｐｒｉｓ
ｉｎｇ）または「含む」（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）および／または「含むこと」（ｉｎｃｌｕ
ｄｉｎｇ）は、記載の特徴、領域、整数、ステップ、操作、要素、および／または部品の
存在を明記するものであるが、１つ以上の別の特徴、領域、整数、ステップ、操作、要素
、部品、および／またはそれらの群の存在および追加を排除するものではないことをさら
に理解されたい。
他の方法で定義されるのでなければ、本明細書において使用されるすべての用語（専門
用語および科学用語を含む）は、本発明の実施形態が属する技術分野の当業者によって一
般に理解される意味と同じ意味を有する。一般に使用される辞書で定義されるような用語
は、関連技術および本開示の状況におけるそれらの意味と一致する意味を有すると解釈す
べきであり、本明細書において明確に定義されるのでなければ、理想化された意味、およ
び過度に形式的な意味では解釈されないことをさらに理解されたい。
本明細書に含まれる「実施形態」、「本開示の実施形態」、および「開示される実施形
態」への言及は、従来技術には認められない本特許出願の明細書（請求項および図面を含
めた文章）を意味する。
本明細書において使用される場合、用語「プラズマでぬらされる部品」（ｐｌａｓｍａ
－ｗｅｔｔｅｄ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）は、プラズマ流と接触する任意の部品または物品
を意味する。このような部品または物品は、プラズマチャンバーの一部であってよいし、
またはプラズマチャンバー中に配置され、プラズマ流に曝露する任意の物品であってよい
。
本明細書において使用される場合、用語「プラズマアッシング」は、エッチングされた
ウエハまたは別の基板からフォトレジストが除去されるプロセスを意味する。
本明細書において使用される場合、用語「アッシングチャンバー」は、プラズマ流によ
ってプラズマエッチングが行われるウエハなどの基板を保持する密閉箱を意味する。
本明細書において使用される場合、用語「アッシングされる部品」は、ウエハのフォト
レジストなどのプラズマ流と反応することが望ましいプラズマチャンバーの部品を意味す
る。
本明細書において使用される場合、用語「アッシングされない部品」は、プラズマ流と
の反応が望ましくないプラズマチャンバーの部品を意味する。このような部品としては、
バルブ、バッフル、電極などのプラズマチャンバーの構成部品、ならびにウエハ支持体ま
たは担体などのチャンバー中に入れられる補助材料が挙げられる。
本明細書において使用される場合、用語「フォーミングガス」は、表面上の酸化物を水
に還元するために使用される水素と不活性ガス（通常は窒素）との混合物を意味する。水
素は、約４．７体積％未満に水素を維持するために不活性ガス中に希釈されるが、その理
由はこの値を超えると水素は自発的に燃焼する可能性があるからである。
概略的に前述したような装置および化合物の種々の代表的な実施形態、ならびに本開示
による方法は、以下の実施例を参照することによって理解がより容易となり、これらの実
施例は例として提供されるものであり、本発明の限定を意図したものでは決してない。
以下の実施例は、酸窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）およびイットリアのコーティングを
参照しており、これらはマサチューセッツ州ベッドフォード（Ｂｅｄｆｏｒｄ ＭＡ）の
インテグリス・インコーポレーテッド（Ｅｎｔｅｇｒｉｓ，Ｉｎｃ．）により製造される
独自の物理蒸着（ＰＶＤ）コーティングである。特に、これらのコーティングは、厚さが
４～５マイクロメートルであり、表１に示されるように画定される化学組成を有する。
Figure 0007269278000001
 ［実施例１］
この実施例では、アクセリス・テクノロジーズ・インコーポレーテッド（Ａｘｃｅｌｉ
ｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．）より市販されるラジアント・ストリップ（Ｒ
ａｄｉａｎｔ Ｓｔｒｉｐ）２２０ＥＳ－ＩＰプラズマアッシングツールを使用して、酸
素およびフォーミングガス（窒素中３％の水素）から形成されるプラズマに、２００ｍｍ
のシリコン基板上にコーティングしたフォトレジストを曝露した。シリコン基板上に市販
のｉ線フォトレジストを約１．８マイクロメートルの厚さで堆積した。約１３３Ｐａ（約
１Ｔｏｒｒ）の圧力、約２７０℃の温度、および２０００ワットの出力設定のプラズマア
ッシングツール中に、９０％の酸素および１０％のフォーミングガスを約３．５標準リッ
トル／分（ｓｌｍ）で流すことによって、Ｏ２／ＦＧプラズマの化学的性質を得た。
フォトレジストをそれぞれのプラズマに１５秒間曝露した後に、Ｏ２／ＦＧプラズマス
トリッピングプロセスのフォトレジスト除去速度（アッシング速度とも呼ばれる）および
ウエハ間均一性を測定した。アッシング速度は、チャンバーのバッフル板の以下の２つの
構成で比較した。
（ｉ）最適化された表面仕上げを有し、したがって陽極処理バッフル板構成で得ること
が可能な最大アッシング速度が得られる陽極処理アルミニウムバッフル板。
（ｉｉ）マサチューセッツ州ベッドフォード０１７３０（Ｂｅｄｆｏｒｄ，ＭＡ ０１
７３０）のインテグリス・スペシャルティ・コーティングス（Ｅｎｔｅｇｒｉｓ Ｓｐｅ
ｃｉａｌｔｙ Ｃｏａｔｉｎｇｓ）より市販される酸窒化アルミニウムコーティングを有
するアルミニウムバッフル。
表面仕上げまたは表面コーティング組成以外は、これら２つのバッフル構成は、プラズ
マ洗浄システム中の形状、大きさ、および位置が同一であった。
それぞれの構成で６つのウエハについてアッシング速度および不均一性の測定を行い、
６つのウエハは２５ウエハ試験運転のスロット１、５、１０、１５、２０、および２５に
配置した。ウエハ上の４９の測定点に基づいてフォトレジスト厚さの差を求め（アッシン
グ後からアッシング前を引く）、フォトレジストの収縮量（温度のみに曝露して得られる
レジスト厚さの変化）を除去することによって、アッシング速度が計算される。ウエハを
ゼロプラズマ出力で処理する別の試験運転で求めると、フォトレジストの収縮は４６０ｎ
ｍ（４６００Å）であることが分かった。アッシング速度試験の時間を考慮することによ
って、収縮を除いた厚さの最終変化はμｍ／分の単位の速度で表される。
図１を参照すると、本開示の実施形態の場合の実施例１のアッシング速度試験の結果が
示されている。ＡｌＯＮをコーティングしたアルミニウムバッフル板を使用した構成では
、最適化された陽極処理バッフル構成で得られる速度よりも約２０％速いアッシング速度
が一貫して得られたことに留意されたい。より速いアッシング速度は、活性の酸素種、水
素種、および窒素種の少なくとも１種類のより多い量がバッフル板を通過して、フォトレ
ジストと反応できることを示している。より速いアッシング速度が望ましいが、その理由
は、反応性種のチャンバーへの流れが多いことを示しており、したがって基板のより速い
洗浄が可能となるからである。
［実施例２］
この実施例では、２００ｍｍのシリコン基板上にコーティングしたフォトレジストの種
々の以下に示すプラズマへの曝露を行った。
（ｉ）約１３３Ｐａ（約１Ｔｏｒｒ）の圧力、約２７０℃の温度、および２０００ワッ
トの出力設定のプラズマアッシングツール中に９０％の酸素および１０％のフォーミング
ガスを流すことによって形成されるＯ２／ＦＧプラズマ。
（ｉｉ）約１３３Ｐａ（約１Ｔｏｒｒ）の圧力、約２７０℃の温度、および２０００ワ
ットの出力設定のプラズマアッシングツール中に９０％の酸素および１０％のフォーミン
グガス、ならびに～約０．１５％のＣＦ４を流すことによって形成されるＯ２／ＦＧ＋Ｃ
Ｆ４プラズマ。
そして、これらのプラズマの曝露を以下に示す２つの異なるプラズマ洗浄システム中で
行った。
（ｉ）アクセリス・テクノロジーズ・インコーポレーテッドより市販されるラジアント
・ストリップ２２０ＥＳ－ＩＰプラズマアッシングツール。
（ｉｉ）アクセリス・テクノロジーズ・インコーポレーテッドより市販されるラジアン
ト・ストリップ２２０プラズマアッシングツール。
さらに、これらのプラズマの曝露を以下の４つの異なるプラズマツールバッフル構成の
場合で行った。
（ｉ）最適化された陽極処理アルミニウムバッフル。
（ｉｉ）標準の陽極処理アルミニウムバッフル。
（ｉｉｉ）酸窒化アルミニウムをコーティングしたアルミニウムバッフル。
（ｉｖ）イットリアをコーティングしたアルミニウムバッフル。
表面仕上げまたは表面コーティング以外は、これら４つのバッフル構成は、プラズマ洗
浄システム中の形状、大きさ、および位置が同一であった。
それぞれの構成で２つのウエハについてアッシング速度および不均一性の測定を行った
。実施例１に記載の方法と同じ方法でアッシング速度を計算した。
図２を参照すると、本開示の実施形態の場合の実施例２のアッシング速度試験の結果が
示されている。これらの結果は、ＡｌＯＮをコーティングしたアルミニウムバッフル板構
成は、一貫して最高アッシング速度を示し、標準の陽極処理アルミニウムバッフルまたは
イットリアをコーティングしたアルミニウムバッフルのいずれかで得られたアッシング速
度よりも約５０％速く、最適化された陽極処理アルミニウムバッフル板で得られたアッシ
ング速度よりも約２０％速い値であったことを示している。より速いアッシング速度は、
アッシングされない部品との相互作用が軽減されるため、活性の酸素種、水素種、フッ素
種、および窒素種の少なくとも１種類のより多い量がバッフル板を通過し、それによって
アッシングされる部品まで励起種がより多く流れることを示している。これによってフォ
トレジストとの反応が増加することができる。基板のより速い洗浄が可能となるので、よ
り速いアッシング速度が望ましい。
１から４７まで連続して列挙される以下の付記（ｐａｒａｇｒａｐｈ）は、本開示の種
々の態様を示している。一実施形態においては、第１の付記（１）において、本発明は以
下のコーティングを提供する。
１．プラズマでぬらされる表面システム部品の反応性を低下させるコーティングであっ
て、
約６０％～約８０％の量のイットリウムおよび約２０％～約４０％の量の酸素がおおよ
その組成であるイットリアと、
約２５％～約６０％の間の量のアルミニウム、約２０％～約４０％の間の量の酸素、お
よび約２０％～約４０％の間の量の窒素がおおよその組成である酸窒化アルミニウムと、
の少なくとも一方を含み、
プラズマでぬらされるシステムの部品に塗布されている、コーティング。
２．コーティングが、約６０％～約８０％の量のイットリウムおよび約２０％～約４０
％の量の酸素を含むイットリアである、付記１に記載のコーティング。
３．コーティングが、約２５％～約６０％の間の量のアルミニウム、約２０％～約４０
％の間の量の酸素、および約２０％～約４０％の間の量の窒素を含む酸窒化アルミニウム
である、付記１に記載のコーティング。
４．プラズマが、原子状酸素、分子酸素、原子状水素、分子水素、原子状窒素、分子窒
素、分子アルゴン、原子状アルゴン、原子状フッ素、分子フッ素の１種類以上を含む、付
記１～３のいずれかに記載のコーティング。
５．プラズマが、フッ素含有プラズマ、酸素含有プラズマ、水素含有プラズマ、および
窒素含有プラズマの１種類以上を含む、付記１～４のいずれかに記載のコーティング。
６．フッ素含有プラズマが、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＦ３Ｈ、Ｃ２Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＳＦ
６、ＮＦ３、Ｆ２、およびＣ４Ｆ８Ｏを含む、付記１～５のいずれかに記載のコーティン
グ。
７．酸素含有プラズマが、Ｏ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２、Ｃ４Ｆ８Ｏ、Ｈ２Ｏ、
およびＨ２Ｏ２を含む、付記１～５のいずれかに記載のコーティング。
８．水素含有プラズマが、Ｈ２、ＣＨ４、ＮＨ３、Ｎ２Ｈ２、Ｃ２Ｈ２、Ｈ２Ｏ、Ｈ２
Ｏ２、Ｎ２／Ｈ２、Ｈｅ／Ｈ２、およびＡｒ／Ｈ２を含む、付記１～５のいずれかに記載
のコーティング。
９．窒素含有プラズマが、Ｎ２、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３、ＮＦ３、Ｎ２／Ｈ２、およびＮＯを
含む、付記１～５のいずれかに記載のコーティング。
１０．コーティングが、蒸着、スパッタ堆積、溶射コーティング、ゾルゲルコーティン
グ、大気プラズマ堆積、マグネトロンスパッタリング、電子ビーム堆積、またはパルスレ
ーザ堆積によって塗布されている、付記１～９のいずれかに記載のコーティング。
１１．蒸着が、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、および化
学蒸着（ＣＶＤ）である、付記１～１０のいずれかに記載のコーティング。
１２．コーティングが約－１５０℃～約＋６００℃の間の温度で安定である、付記１～
１１のいずれかに記載の表面コーティング。
１３．プラズマシステムが、下流遠隔プラズマシステム、誘導結合プラズマシステム、
容量結合プラズマシステム、反応性イオンエッチングプラズマシステム、および大気プラ
ズマシステム、およびイオンエッチングプラズマシステムである、付記１～１２のいずれ
かに記載の表面コーティング。
１４．コーティングが約３ＧＰａ～約１０ＧＰａの間の硬度を有する、付記１～１３の
いずれかに記載の表面コーティング。
１５．コーティングが約１００ＧＰａ～約２０ＧＰａの間の（ヤング）弾性率を有する
、付記１～１４のいずれかに記載の表面コーティング。
１６．部品が、石英、アルミニウム、または陽極処理アルミニウム、またはそれらの組
合せから製造される、付記１～１５のいずれかに記載の表面コーティング。
１７．プラズマシステムの効率を増加させる方法であって、プラズマエッチングを必要
としないシステム部品に表面コーティングを塗布することを含み、コーティングによって
、エッチングされない部品のプラズマ流に対する反応性が低下し、
表面コーティングが、
約６０％～約８０％の量のイットリウムおよび約２０％～約４０％の量の酸素がおおよ
その組成であるイットリアと、
約２５％～約６０％の間の量のアルミニウム、約２０％～約４０％の間の量の酸素、お
よび約２０％～約４０％の間の量の窒素がおおよその組成である酸窒化アルミニウムと、
の少なくとも一方であり、
コーティングがプラズマでぬらされるシステムの部品に塗布される、方法。
１８．プラズマが、原子状酸素、分子酸素、原子状水素、分子水素、原子状窒素、分子
窒素、分子アルゴン、原子状アルゴン、原子状フッ素、分子フッ素の１種類以上を含む、
付記１７に記載の方法。
１９．プラズマが、フッ素含有プラズマ、酸素含有プラズマ、水素含有プラズマ、およ
び窒素含有プラズマの１種類以上を含む、付記１７または１８に記載の方法。
２０．フッ素含有プラズマが、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＦ３Ｈ、Ｃ２Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、Ｓ
Ｆ６、ＮＦ３、Ｆ２、およびＣ４Ｆ８Ｏを含む、付記１７～１９のいずれかに記載の方法
。
２１．酸素含有プラズマが、Ｏ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２、Ｃ４Ｆ８Ｏ、Ｈ２Ｏ
、およびＨ２Ｏ２を含む、付記１７～１９のいずれかに記載の方法。
２２．水素含有プラズマが、Ｈ２、ＣＨ４、ＮＨ３、Ｎ２Ｈ２、Ｃ２Ｈ２、Ｈ２Ｏ、Ｈ
２Ｏ２、Ｎ２／Ｈ２、Ｈｅ／Ｈ２、およびＡｒ／Ｈ２を含む、付記１７～１９のいずれか
に記載の方法。
２３．窒素含有プラズマが、Ｎ２、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３、ＮＦ３、Ｎ２／Ｈ２、およびＮＯ
を含む、付記１７～１９のいずれかに記載の方法。
２４．コーティングが、蒸着、スパッタ堆積、溶射コーティング、ゾルゲルコーティン
グ、大気プラズマ堆積、マグネトロンスパッタリング、電子ビーム堆積、またはパルスレ
ーザ堆積によって塗布される、付記１７～２３のいずれかに記載の方法。
２５．蒸着が、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、および化
学蒸着（ＣＶＤ）である、付記１７～２４のいずれかに記載の方法。
２６．コーティングが約－１５０℃～約＋６００℃の間の温度で安定である、付記１７
～２５のいずれかに記載の方法。
２７．コーティングが約３ＧＰａ～約１０ＧＰａの間の硬度を有する、付記１７～２６
のいずれかに記載の方法。
２８．コーティングが約１００ＧＰａ～約２０ＧＰａの間の（ヤング）弾性率を有する
、付記１７～２７のいずれかに記載の方法。
２９．コーティングが、約６０％～約８０％の量のイットリウムおよび約２０％～約４
０％の量の酸素を含むイットリアである、付記１７～２８のいずれかに記載の方法。
３０．コーティングが、約２５％～約６０％の間の量のアルミニウム、約２０％～約４
０％の間の量の酸素、および約２０％～約４０％の間の量の窒素を含む酸窒化アルミニウ
ムである、付記１７～２９のいずれかに記載の方法。
３１．部品が、石英、アルミニウム、または陽極処理アルミニウム、またはそれらの組
合せから製造される、付記１７～３０のいずれかに記載の方法。
３２．プラズマシステムの部品の寿命を増加させる方法であって、表面コーティングを
システム部品に塗布することを含み、コーティングによって部品のプラズマ流に対する反
応性が低下し、
表面コーティングは、
約６０％～約８０％の量のイットリウムおよび約２０％～約４０％の量の酸素がおおよ
その組成であるイットリアと、
約２５％～約６０％の間の量のアルミニウム、約２０％～約４０％の間の量の酸素、お
よび約２０％～約４０％の間の量の窒素がおおよその組成である酸窒化アルミニウムと、
の少なくとも一方であり、
コーティングが、プラズマでぬらされるシステムの部品に塗布される、方法。
３３．プラズマが、原子状酸素、分子酸素、原子状水素、分子水素、原子状窒素、分子
窒素、分子アルゴン、原子状アルゴン、原子状フッ素、分子フッ素の１種類以上を含む、
付記３２に記載の方法。
３４．プラズマが、フッ素含有プラズマ、酸素含有プラズマ、水素含有プラズマ、およ
び窒素含有プラズマの１種類以上を含む、付記３２または３３に記載の方法。
３５．フッ素含有プラズマが、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＦ３Ｈ、Ｃ２Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、Ｓ
Ｆ６、ＮＦ３、Ｆ２、およびＣ４Ｆ８Ｏを含む、付記３２～３４のいずれかに記載の方法
。
３６．酸素含有プラズマが、Ｏ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２、Ｃ４Ｆ８Ｏ、Ｈ２Ｏ
、およびＨ２Ｏ２を含む、付記３２～３４のいずれかに記載の方法。
３７．水素含有プラズマが、Ｈ２、ＣＨ４、ＮＨ３、Ｎ２Ｈ２、Ｃ２Ｈ２、Ｈ２Ｏ、Ｈ
２Ｏ２、Ｎ２／Ｈ２、Ｈｅ／Ｈ２、およびＡｒ／Ｈ２を含む、付記３２～３４のいずれか
に記載の方法。
３８．窒素含有プラズマが、Ｎ２、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３、ＮＦ３、Ｎ２／Ｈ２、およびＮＯ
を含む、付記３２～３４のいずれかに記載の方法。
３９．コーティングが、蒸着、スパッタ堆積、溶射コーティング、ゾルゲルコーティン
グ、大気プラズマ堆積、マグネトロンスパッタリング、電子ビーム堆積、またはパルスレ
ーザ堆積によって塗布される、付記３２～３８のいずれかに記載の方法。
４０．蒸着が、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、および化
学蒸着（ＣＶＤ）である、付記３２～３９のいずれかに記載の方法。
４１．コーティングが約－１５０℃～約＋６００℃の間の温度で安定である、付記３２
～４０のいずれかに記載の方法。
４２．コーティングが約３ＧＰａ～約１０ＧＰａの間の硬度を有する、付記３２～４１
のいずれかに記載の表面コーティング。
４３．コーティングが約１００ＧＰａ～約２０ＧＰａの間の（ヤング）弾性率を有する
、付記３２～４２のいずれかに記載の表面コーティング。
４４．コーティングが、約６０％～約８０％の量のイットリウムおよび約２０％～約４
０％の量の酸素を含むイットリアである、付記３２～４３のいずれかに記載の方法。
４５．コーティングが、約２５％～約６０％の間の量のアルミニウム、約２０％～約４
０％の間の量の酸素、および約２０％～約４０％の間の量の窒素を含む酸窒化アルミニウ
ムである、付記３２～４４のいずれかに記載の方法。
４６．部品が、石英、アルミニウム、または陽極処理アルミニウム、またはそれらの組
合せから製造される、付記３２～４５のいずれかに記載の方法。
本発明の実施形態の請求項を説明するためには、特定の用語「～のための手段」または
「～のためのステップ」がそれぞれの請求項に記載されるのでなければ、米国特許法第１
１２条（ｆ）の条項は行使されるべきではないことが、明確に意図される。
前述の概略の種々の代表的な実施形態とあわせて本発明を説明してきたが、既知である
か、または現在予測されないか、または現在予測されない場合があるかのいずれかの種々
の代案、修正、変形、改善や実質的な均等物が、当技術分野の少なくとも通常の技術を有
する者には明らかとなるであろう。したがって、前述のような本発明による代表的な実施
形態は、説明を意図したものであり限定を意図したものではない。本発明の意図および範
囲を逸脱することなく種々の変更が可能である。したがって、本発明は、すべての既知の
、または後に開発されるこれらの代表的な実施形態の代案、修正、変形、改善や実質的な
均等物を含むことが意図される。

Claims (10)

  1. プラズマでぬらされるシステムの部品の表面に適用されるコーティングであって、
    ５０原子％～６０原子％の間の量のアルミニウム、
    ２０原子％～４０原子％の間の量の酸素、及び
    ２０原子％～４０原子％の間の量の窒素
    の組成を有する酸窒化アルミニウム；並びに
    ６０原子％～８０原子％の量のイットリウム、及び
    ２０原子％～４０原子％の量の酸素
    の組成を有するイットリア
    を含むコーティング。
  2. ３ＧＰａ～１０ＧＰａの間の硬度を有する、請求項１に記載のコーティング。
  3. １００ＧＰａ～２００ＧＰａの間の（ヤング）弾性率を有する、請求項１に記載のコーティング。
  4. ５０原子％～６０原子％の間の量のアルミニウム、
    ２０原子％～４０原子％の間の量の酸素、
    ２０原子％～４０原子％の間の量の窒素
    の組成を有する酸窒化アルミニウム；並びに
    ６０原子％～８０原子％の量のイットリウム、及び
    ２０原子％～４０原子％の量の酸素
    の組成を有するイットリア
    を含むように、物理蒸着によってコーティングを形成することを含む、
    請求項１～３のいずれか１項に記載のコーティングを製造するための方法。
  5. ４～５ミクロンの厚さを有するように、物理蒸着によってコーティングを形成することを含む、請求項４に記載の方法。
  6. －１５０℃～＋６００℃の温度で安定であるように、物理蒸着によってコーティングを形成することを含む、請求項４に記載の方法。
  7. プラズマでぬらされるシステムの部品の表面に適用されるコーティングを製造するための方法であって、
    ５０原子％～６０原子％の間の量のアルミニウム、
    ２０原子％～４０原子％の間の量の酸素、
    ２０原子％～４０原子％の間の量の窒素
    の組成を有する酸窒化アルミニウム
    を含むように、物理蒸着によってコーティングを形成することを含む、方法。
  8. コーティングが、
    ６０原子％～８０原子％の量のイットリウム、及び
    ２０原子％～４０原子％の量の酸素
    の組成を有するイットリア
    をさらに含む、請求項７に記載の方法。
  9. プラズマシステムが、下流遠隔プラズマシステム、誘導結合プラズマシステム、容量結合プラズマシステム、反応性イオンエッチングプラズマシステム、大気プラズマシステム、又はイオンエッチングプラズマシステムである、請求項７又は８に記載の方法。
  10. コーティングが、４～５ミクロンの厚さを有する、請求項７又は８に記載の方法。
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