KR100934516B1 - 전기 비저항이 제어된 플라즈마-내성 세라믹 - Google Patents

전기 비저항이 제어된 플라즈마-내성 세라믹 Download PDF

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그라베즈 토마스
히 자오밍
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Abstract

부식성/침식성 플라즈마를 이용하는 반도체 프로세싱 조건하에서 부식/침식에 대해 내성을 가지는 특정 세라믹 물질이 제공된다. 부식성 플라즈마는 할로겐-함유 플라즈마일 수 있다. 특정 세라믹 물질은 플라즈마 아아크 발생 가능성을 억제하는 제어된 전기 비저항을 제공하도록 개선된다.

Description

전기 비저항이 제어된 플라즈마-내성 세라믹{PLASMA―RESISTANT CERAMICS WITH CONTROLLED ELECTRICAL RESISTIVITY}
본 출원은 이하에 기재된 일련의 출원들과 관련된 것으로서, 그 일련의 출원들의 발명자는 동일하다. 이하에 나열된 모든 출원들은 반도체 프로세싱 장치에 유용한 플라즈마-내성 표면을 제공하기 위해 세라믹을 포함하는 이트륨-산화물을 이용하는 것에 관한 것이다. 관련 출원들은 Sun 등의 명의로 2007년 4월 27일자로 출원되어 계류중인 "Method of Reducing The Erosion Rate Of Semiconductor Processing Apparatus Exposed To Halogen-Containing Plasmas"라는 명칭의 미국 특허 출원 제 11/796,210호; Sun 등의 명의로 2007년 4월 27일자로 출원되어 계류중인 "Method And Apparatus Which Reduce The Erosion Rate Of Surfaces Exposed To Halogen-Containing Plasmas" 라는 명칭의 미국 특허 출원 제 11/796,211 호; Sun 등의 명의로 2004년 7월 22일자로 출원되어 계류중인 "Clean Dense Yttrium Oxide Coating Protecting Semiconductor Apparatus"라는 명칭의 미국 특허 출원 제 10/898,113 호; Sun 등의 명의로 2004년 8월 13일자로 출원되어 계류중인 "Gas Distribution Plate Fabricated From A Solid Yttrium Oxide-Comprising Substrate"라는 명칭의 미국 특허 출원 제 10/918,232 호; Sun 등의 명의로 2002년 2월 14일자로 출원되어 계류중인 "Yttrium Oxide Based Surface Coating For Semiconductor IC Processing Vacuum Chambers"라는 명칭의 미국 특허 출원 제 10/075,967 호로서, 2004년 8월 17일자로 미국 특허 제 6,776,873 호로 허여된 특허를 포함한다. 위에 나열된 출원들의 분할 출원 및 계속 출원인 추가적인 관련 출원은: 미국 특허 출원 제 10/898,113 호의 분할 출원으로서 Wangetal 명의로 2006년 11월 10일자로 출원되어 계속 중인 "Cleaning Method Used In Removing Contaminants From The Surface Of An Oxide or Fluoride Comprising a Group III Metal"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제 11/595,484 호; 및 미국 특허 출원 제 10/918,232 호의 계속 출원으로서 Wang 등의 명의로 2006년 11월 3일자로 출원되어 계속 중이 "Cleaning Method Used In Removing Contaminants From A Solid Yttrium Oxide-Containing Substrate"라는 명칭의 미국 특허 출원 제 11/592,905 호를 포함한다. 이러한 특허들 및 출원들의 모든 기재내용은 본 명세서에 참조로서 포함된다.
본 발명의 실시예는 반도체 프로세싱 장치에 존재하는 종류의 플라즈마에 대해 높은 내성을 가지는 고용체(solid solution) 세라믹으로 주로 이루어진 특정 이트륨 산화물-함유 세라믹에 관한 것이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 관한 배경 기술을 설명한다. 본 항목에 기재된 배경 기술이 종래 기술을 법적으로 구성한다는 어떠한 명백한 또는 암시적인 의도도 없음을 밝힌다.
부식(침식을 포함)에 대한 내성은 부식성 환경이 존재하는 반도체 프로세싱 장치에서 이용되는 장치 구성요소 및 라이너에서 요구되는 중요한 특성이다. 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 및 물리기상증착(PVD)을 포함하는 대부분의 반도체 프로세싱 분위기에 부식성 플라즈마가 존재하지만, 가장 부식적인 플라즈마 분위기는 프로세싱 장치의 세척에 이용되는 분위기 및 반도체 기판 에칭에 이용되는 분위기이다. 이는 특히 고-에너지 플라즈마가 존재하고 화학적 반응과 조합되어 그 분위기내에 존재하는 부품의 표면에 작용하는 경우에 특히 그러하다. 장치 부품 표면 또는 프로세스 챔버 라이너 표면의 감소된 화학적 반응성은, 심지어는 플라즈마가 없는 경우에도, 부식성 가스가 프로세스 장치 표면과 접촉할 때 중요한 특성이 된다.
전자 소자 및 마이크로-전기-기계적 시스템(micro-electro-mechanical system; MEMS)의 제조에 이용되는 프로세싱 챔버내에 존재하는 프로세스 챔버 라이너 및 구성 장치는 주로 알루미늄 및 알루미늄 합금으로 제조된다. 부식성 분위기로부터의 보호를 제공하기 위해, (챔버내에 존재하는) 프로세스 챔버 및 구성 장치의 표면들은 대부분 양극처리된다. 그러나, 양극처리 층의 완전성(integrity)은 알루미늄 및 알루미늄 합금내의 불순물에 의해 열화(劣化)될 수 있으며, 그에 따라 부식이 조기에 일어나기 시작하고 보호 코팅의 수명을 단축시킬 수 있다. 알루미늄 산화물의 플라즈마에 대한 내성은 일부 다른 세라믹 물질과 비교할 때 바람직하지 못하다. 결과적으로, 여러가지 조성의 세라믹 코팅이 전술한 알루미늄 산화물 층을 대체하여 이용되고 있으며; 그리고 몇몇 경우에, 양극처리된 층의 표면에 걸 쳐 사용되어 하부의 알루미늄계 물질의 보호를 개선하기도 한다.
이트륨 산화물은 반도체 소자의 제조에 이용되는 종류의 할로겐-함유 플라즈마에 노출되는 알루미늄 및 알루미늄 합금 표면에 대한 우수한 보호를 제공하는 세라믹 물질이다. 이트륨 산화물은 프로세스 부품 표면 또는 고순도 알루미늄 합금 프로세스 챔버 표면의 양극처리된 표면에 걸쳐 이용되고 도포되어 우수한 부식 보호 기능을 제공한다(예를 들어, 전술한 바와 같이 Sun 등에게 허여된 미국 특허 제 6,777,873 호). 보호 코팅은 예를 들어 스프레이 코팅, 물리기상증착(PVD), 또는 화학기상증착(CVD)과 같은 방법을 이용하여 도포될 수 있을 것이다.
Al2O3의 필름 또는 Al2O3 및 Y2O3의 필름이 높은 내식성 및 절연 특성을 필요로 하는 챔버내의 노출된 부재 표면 및 프로세싱 챔버의 내측 벽 표면에 형성된다. 예시적인 적용예에서, 챔버의 기본 물질이 세라믹 물질(Al2O3, SiO2, AlN, 등), 알루미늄, 또는 스테인리스 스틸, 또는 기타 금속 및 금속 합금으로 이루어질 수 있으며 그러한 기본 물질상에는 필름이 스프레이될 수 있다. 필름은 Y2O3와 같은 주기율표상의 Ⅲ-B 원소의 화합물로 제조될 수 있다. 필름은 실질적으로 Al2O3 및 Y2O3로 구성된다. 스프레이된 이트륨-알루미늄-가닛(garnet)(YAG) 필름 역시 예로 들 수 있을 것이다. 스프레이된 필름 두께는 예를 들어 50 ㎛ 내지 300 ㎛ 이다.
할로겐-함유 플라즈마를 이용하는 반도체 프로세싱 조건하에서 내식성을 가지는 특별한 소결 세라믹 물질이 개발되었다. 이러한 특별한 물질은 반도체 프로세싱 장치에서 종래에 이용되어 왔던 소결된 세라믹 물질과 비교할 때 플라즈마에 대한 내성 및 적합한 기계적 특성을 가지도록 개선되었다. 물질의 전기 비저항 특성(플라즈마 프로세싱 챔버내에서 영향을 미치는 특성이다)이 주요 챔버 부품의 요건을 충족시키도록, 소결된 세라믹 물질의 전기적 특성이 조정되었다. 이러한 전기 비저항 특성 요건은 플라즈마에 대한 낮은 내성 특성을 가지는 물질에서만 충족되었었다. 본원 발명의 특별한 물질(플라즈마에 대한 내성, 기계적 특성, 및 전기 비저항 특성의 다양한 조합을 제공한다)은 종래에 이용되고 있는 반도체 프로세싱 장치의 물질들과 충분히 유사하다. 유사한 전기적 특성의 하나의 이점은, 현재 반도체 소자 제조에 이용되고 있는 범용적(general) 프로세싱 조건 또는 프로세스 레시피(recipes)를 변경할 필요가 없다는 것이다.
반도체 프로세싱 챔버 부품의 제조에 이용되는 특별한 소결 세라믹 물질은 예를 들어 열적/프레임 스프레잉(thermal/flame spraying) 또는 플라즈마 스프레잉, 물리기상증착(예를 들어, 특별한 소결 세라믹 물질로 이루어진 타겟으로부터의 스퍼터링) 또는 화학기상증착을 이용하여 하부 물질상에 도포될 수 있다. 대안적으로, 코팅을 이용하는 경우 보다 바람직한 경우에 예를 들어 몰딩 프로세스를 이용하여 소결 세라믹 물질로 중실(solid) 부품을 제조할 수도 있을 것이다.
관심의 대상이 되는 소결된 세라믹 물질은 이트륨 산화물계 고용체를 포함한다. 일 실시예에서, 소결된 이트륨 산화물-함유 세라믹 물질의 전기 비저항이 변경된다. 하나의 예시적인 실시예 기술에서, 다른 산화물들이 이트륨 산화물에 첨가되고, 혼합물이 소결된다. 다른 산화물들의 양 이온들이 Y3+ 이온과 다른 원자가(valence)를 가져 Y 공극(vacancy)을 형성함으로써, 전기 비저항의 감소를 유도한다. 그러한 다른 산화물들의 예를 들면, CeO2, TiO2, ZrO2, HfO2, 및 Nb2O5 가 포함되며, 이는 예시적인 것이지 한정적인 것이 아니다. 다른 대안적인 예시적 실시예 기술에서, 다른 산화물들이 이트륨 산화물에 첨가되고, 그 혼합물이 소결된다. 다른 산화물들의 양 이온들은 Y3+ 이온과 동일한 원자가를 가지나, Y3+ 이온과 상당히 다른 반지름을 가진다. 전구체(precursor) 혼합물이 환원성(reductive) 분위기에서 소결된다. 결과적으로, O 공극이 초래되고, 이는 전기 비저항을 감소시킨다. Y3+ 이온과 동일한 원자가를 가지나 반지름이 크게 다른 산화물들의 예를 들면, Nd2O3, Sm2O3, Sc2O3, Yb2O3, Er2O3, Ho2O3, 및 Dy2O3 가 있으며, 이들로 제한되는 것은 아니다.
통상적인 이트륨-함유 소결 세라믹 보다 낮은 비저항을 요구하는 반도체 프로세싱 챔버내의 주요 부품들 중 하나는 정전기 척(chuck)이다. 정전기 척 디자이너들은, 정전기 척에서의 플라즈마 아아크 발생(arcing) 가능성을 줄이기 위해, 정전기 척의 유전체 표면의 비저항이 반도체 프로세싱 조건하에서 약 109 내지 1011 Ω·cm 가 되도록 권장한다. 이러한 비저항 범위는 약 10-9 내지 10-7 S/m 범위의 전도도와 균등하다. 이는 예를 들어 10-13 S/m의 전도도를 나타내는 벌크(bulk) Si3N4 보다 상당히 낮은 비저항이다. 승강 핀(lift pins)과 같이 프라즈마 아아크 발생이 문제가 될 수 있는 다른 내식성 표면들의 경우에, 정전기 척에서 요구되는 것과 같은 범위의 비저항이 도움이 된다. 프로세스 챔버 라이너와 같은 내식성 표면의 경우에, 비저항은 다소 높을 수 있고, 약 1014 Ω·cm 이상도 허용될 수 있다.
하나 이상의 고용체가 전기적으로 개선된 내식성 물질로서 유용한 소결 세라믹 물질의 절반 이상의(major) 몰 %(molar %)를 형성한다. 고용체를 형성하기 위해 이용되는 두 개의 산화물이 존재하는 경우에, 이러한 산화물들은 통상적으로 다른 산화물과 조합된 이트륨 산화물을 포함하며, 상기 다른 산화물은 통상적으로 지르코늄 산화물, 세륨 산화물, 하프늄 산화물, 니오븀 산화물, 및 그 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 스칸듐 산화물, 네오디뮴 산화물, 사마륨 산화물, 이테르븀 산화물, 에르븀 산화물, 및 세륨 산화물(그리고 기타 란탄계열 원소 산화물)과 같은 다른 산화물의 이용이 몇몇 경우에 허용될 것이다.
하나 이상의 고용체를 형성하기 위해 둘 이상의 산화물이 이용되는 경우에, 그러한 산화물들은 이트륨 산화물, 지르코늄 산화물, 및 하나 이상의 기타 산화물을 통상적으로 포함하며, 이때 상기 기타 산화물은 하프늄 산화물, 스칸듐 산화물, 네오디뮴 산화물, 니오븀 산화물, 사마륨 산화물, 이테르븀 산화물, 에르븀 산화 물, 세륨 산화물, 및 그 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 다른 란탄계열 원소도 특정의 경우에 이용할 수 있을 것이다. 소결 세라믹이 다수의 고용체 상(phases)을 포함하는 경우에, 통상적으로는 두개의 상 또는 세개의 상이 존재할 것이다. 하나 이상의 고용체-상에 더하여, 화합물 또는 원소 금속인 다른 상들이 소결 세라믹내에 존재할 수도 있다.
제한적이 아닌 예시적인 예로서, 2 개의 전구체 산화물을 이용하는 소결 세라믹과 관련하여, 실험을 통해 고용체를 포함하는 소결 세라믹이 상온에서 비저항이 약 107 내지 약 1015 Ω·cm인 소결 산화물을 생성한다는 것을 확인하였고, 이때 상기 소결 세라믹에서는 이트륨 산화물이 약 40 몰 % 내지 100 몰 % 미만으로 존재하고, 지르코늄 산화물이 0 몰 % 초과 내지 약 60 몰 % 로 존재한다. 이트륨이 0 몰 % 초과 내지 100 몰 % 미만으로 존재하고, 세륨 산화물이 0 몰 % 초과 내지 10 몰 % 이하로 존재하는 전구체 산화물들의 조합으로부터 동일한 범위의 비저항이 얻어질 것으로 예상된다. 또한, 이트륨이 0 몰 % 초과 내지 100 몰 % 미만으로 존재하고, 하프늄 산화물이 0 몰 % 초과 내지 100 몰 % 미만으로 존재하는 전구체 산화물들의 조합으로부터 약 109 내지 약 1011 Ω·cm의 비저항이 얻어질 것으로 예상된다. 또한, 이트륨이 약 48 몰 % 내지 100 몰 % 미만으로 존재하고, 니오븀 산화물이 0 몰 % 초과 내지 약 52 몰 % 이하로 존재하는 전구체 산화물들의 조합으로부터 약 109 내지 약 101 Ω·cm의 비저항을 나타내는 소결된 세라믹이 얻어질 수 있을 것으로 예상된다.
제한적이 아닌 예시적인 예로서, 둘 이상의 전구체 산화물들을 이용할 수 있게 하는 소결 세라믹과 관련하여, 일 실시예에서, 소결 세라믹이 고용체를 포함하는 경우에 그 소결 세라믹은 약 107 내지 약 1015 Ω·cm의 비저항을 나타낼 것이며, 이때 상기 소결 세라믹 물질은 산화물들로부터 형성되며, 이때: 이트륨 산화물이 약 40 몰 % 내지 100 몰 % 미만으로 존재하고; 지르코늄 산화물이 0 몰 % 초과 내지 약 50 몰 % 로 존재하며; 스칸듐 산화물이 약 0 몰 % 초과 내지 100 몰 % 미만으로 존재한다.
다른 실시예에서, 소결 세라믹이 고용체를 포함하는 경우에 그 소결 세라믹은 약 107 내지 약 1015 Ω·cm의 비저항을 나타낼 것이며, 이때 상기 소결 세라믹 물질은 산화물들로부터 제조되며, 이때: 이트륨 산화물이 약 40 몰 % 내지 10 몰 % 미만으로 존재하고; 지르코늄 산화물이 0 몰 % 초과 내지 약 50 몰 % 로 존재하며; 하프늄 산화물이 약 0 몰 % 초과 내지 100 몰 % 미만으로 존재한다.
또 다른 실시예에서, 소결 세라믹이 고용체를 포함하는 경우에 그 소결 세라믹은 약 107 내지 약 1015 Ω·cm의 비저항을 나타낼 것이며, 이때 상기 소결 세라믹 물질은 산화물들로부터 제조되며, 이때: 이트륨 산화물이 약 40 몰 % 내지 100 몰 % 미만으로 존재하고; 지르코늄 산화물이 0 몰 % 초과 내지 약 45 몰 % 로 존재하며; 니오븀 산화물이 약 0 몰 % 초과 내지 약 80 몰 % 이하로 존재한다.
일 실시예에서, 소결된 세라믹 물질이 3 개의 상을 함유하며, 그러한 3 개의 상은: 소결 세라믹 물질의 약 60 몰 % 내지 약 90 몰 %를 구성하는 Y2O3-ZrO2-Nb2O5를 포함하는 제 1 상 고용체; 소결 세라믹 물질의 약 5 몰 % 내지 약 30 몰 %를 구성하는 Y3NbO7의 제 2 상 고용체; 그리고 소결된 세라믹 물질의 약 1 몰 % 내지 약 10 몰 % 를 구성하는 원소 형태의 Nb의 제 3 상을 포함한다.
이러한 3 개의 상을 포함하는 소결된 세라믹 물질의 다른 실시예에서, 이트륨 산화물은 약 60 몰 % 내지 약 75 몰 %로 존재하고; 지르코늄 산화물은 약 15 몰 % 내지 약 25 몰 %로 존재하며, 니오븀 산화물은 약 5 몰 % 내지 약 15 몰 %로 존재한다.
전술한 종류의 Y2O3-ZrO2-MxOy 물질로부터 형성된 소결 세라믹 테스트 시편에서, CF4/CHF3 플라즈마에 76 시간동안 노출된 후에 침식(erosion) 속도는 0.16 ㎛/시간 이하로 측정되었으며, 이때 이러한 실시예에서 M은 스칸듐, 하프늄, 니오븀, 또는 네오디뮴이다. M이 세륨, 사마륨, 에르븀, 또는 기타 란탄계열 원소인 경우에도 유사한 침식 속도가 예상된다. 플라즈마는 Applied Materials, Inc.가 제공하는 Enabler for Trench Etch 플라즈마 프로세싱 챔버내에서 형성되었다. 플라즈마 소오스(source) 전력은 2000W 이하이고, 프로세스 챔버 압력은 10 -1500 mTorr이었으며, 기판 온도는 40℃ 이었다. 이러한 0.16 ㎛/시간 이하의 침식 속도는 순수 Y2O3의 침식 속도와 균등한 것이다. 따라서, 소결된 세라믹의 침식 속도는 낮은 비저항의 소결 세라믹을 제공하기 위한 소결 세라믹의 개선에 의해서 영향을 받지 않았다.
전술한 세라믹 물질이 소위 당업계에 공지된 소결 기술을 이용하여 산화물로부터 형성된 소결 세라믹이 었지만, 다른 실시예에서, 앞서서 나열된 시작 물질 조성은 소정의 코팅 기술을 이용하여 예를 들어 알루미늄, 알루미늄 합금, 스테인리스 스틸, 알루미나, 알루미늄 질화물 및 석영을 포함하는 다양한 금속 및 세라믹 기판의 표면에 걸쳐 세라믹 코팅을 형성하는데 이용될 수 있다. 그러한 코팅 기술은, 예시적인 예로서, 플라즈마 스프레잉, 열적/프레임 스프레잉; 산화물을 소결함으로써 형성된 스퍼터링 타겟으로부터의 물리기상증착; 또는 화학기상증착을 포함한다.
전술한 실시예들의 용이한 이해를 돕기 위해, 전술한 특정 실시예들에 대한 보다 구체적인 설명이 도면을 참조하여 이하에 기술된다. 그러나, 첨부 도면들은 단지 통상적인 실시예의 일부이며, 그에 따라 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아님을 주지하여야 한다. 본 발명은 다른 균등한 효과의 실시예도 포함한다.
구체적인 설명에 대한 서문으로서, 본원 명세서에서 특별한 언급이 없으면 복수로서 표현하지 않았더라도 복수의 대상을 포함하는 것으로 이해하여야 할 것이다.
본 명세서에서, "약" 이라는 표현은 기재된 공칭 값(nominal value)이 ±10 % 이내에서 정확도를 가진다는 것을 의미한다.
이하에서는, 할로겐-함유 플라즈마를 이용하는 반도체 소자 프로세싱 조건하에서 내식성을 가지도록 개발된 특정 세라믹 물질을 설명한다. 몇몇 실시예에서, 특정된 물질은 플라즈마 내식성을 제공하기 위해 이전에 개발되었던 유사한 세라믹 물질과 비교할 때 낮은 전기 비저항을 갖도록 개선된 것이다. 감소된 전기 비저항은 반도체 프로세싱 챔버내의 여러 부품들에서의 아크 발생 가능성, 특히 플라즈마 아크 발생이 보다 더 문제가 되는 예를 들어 정전기 척의 표면 또는 기판 승강 핀에서의 아크 발생 가능성을 감소시키는데 도움이 된다. 과거에는, 부품 또는 부품의 적어도 표면이 알루미늄 질화물 또는 알루미늄 산화물로 제조되었으며, 이는 전기적 특성을 제공하기 위해 도핑될(doped) 수 있다. 이러한 물질은 원하는 전기적 특성을 제공하지만, 부식/침식 속도가 상대적으로 빨라, 특정 부품의 수명을 제한하며, 부품의 수리 및 교체를 위한 보다 잦은 중단을 필요로 한다.
또한, 플라즈마 프로세싱 반도체 장치 내의 기능 부품들 및 프로세스 챔버 라이너로서 이용되는 다양한 물질의 전기적 특성이 플라즈마의 거동에 영향을 미친다. 플라즈마의 거동 변화는 플라즈마 프로세싱 특성에 영향을 미치며, 그리고 그러한 영향이 클 때, 플라즈마 거동의 변화를 수용하기 위해 다른 프로세스 변수들을 변경할 필요가 있을 수도 있다. 소자 제조를 위한 프로세싱 변수들을 재작업(rework)하기 보다는, 허용가능한 전기적 특성을 가지는 내식성 세라믹 물질을 개발하는 것이 보다 실용적일 것이다. 허용되는 플라즈마 부식/침식 특성을 가지는 세라믹 물질들 중 일부만이 플라즈마와 접촉하는 부품에 유용한 희망 범위내로 전기 비저항 특성을 제어할 수 있도록 개선될 수 있을 것이다. 소위 당업자는, 본원 명세서의 기재내용으로부터, 세라믹 물질을 형성하기 위한 산화물 조합을 상대적으로 성공적으로 선택할 수 있을 것이다.
편리함을 이유로, 소결 세라믹을 이용하여, 원하는 전기적 특성을 가지며 허용가능한 할로겐 플라즈마 부식/침식 내성을 가지는 세라믹 물질을 개발하였다. 소결된 세라믹은 소위 당업계에 공지된 기술에 의해 생성되었다. 다른 실시예에서, 예를 들어 열적/프레임 스프레잉 또는 플라즈마 스프레잉을 이용하여, 동일한 일반적 조성을 가지며 허용가능한 할로겐 플라즈마 부식/침식 내성을 가지는 세라믹 물질이 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 하부 물질 상에 코팅으로 도포되었다. 대안적으로, 소결된 세라믹 물질을 이용하여 타겟을 제조할 수 있으며, 그러한 타겟은 특히 프로세스 챔버 라이너와 같이 보호용 세라믹 물질이 도포되어야 하는 장치가 대형 장치일 때 하부 물질에 세라믹 물질을 물리기상증착 방식으로 도포할 때 이용될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같이, 관심의 대상이 되는 소결 세라믹 물질은 이트륨 산화물을 포함한다. 소결된 이트륨-함유 세라믹 물질의 비저항은 변경될 수 있을 것이다. 예시적인 하나의 기술에서, 하나 이상의 다른 산화물이 이트륨 산화물에 첨가되고 그 혼합물이 소결된다.
하나 이상의 다른 산화물의 양 이온들이 Y3+ 이온과 다른 원자가를 가져 Y 공극을 형성함으로써, 전기 비저항의 감소를 유도한다. 그러한 다른 산화물들의 예를 들면, CeO2, TiO2, ZrO2, HfO2, 및 Nb2O5 가 포함되며, 이는 예시적인 것이지 한정적인 것이 아니다. 다른 대안적인 예시적 기술에서, 하나 이상의 다른 산화물들이 이트륨 산화물에 첨가되고, 그 혼합물이 소결되나, 하나 이상의 다른 산화물의 양 이온들은 Y3+ 이온과 동일한 원자가를 가지나, Y3+ 이온과 상당히 다른 반지름을 가진다. 전구체(precursor) 혼합물이 환원성(reductive) 분위기에서 소결된다. 결과적으로, O 공극이 초래되고, 이는 전기 비저항을 감소시킨다. Y3+ 이온과 동일한 원자가를 가지나 반지름이 크게 다른 산화물들의 예를 들면, Nd2O3, Sm2O3, Sc2O3, Yb2O3, Er2O3, Ho2O3, 및 Dy2O3 가 있으며, 이들로 제한되는 것은 아니다.
수많은 예시적인 소결된 세라믹 물질이 현재까지 연구되고 있으며, 이하의 표 1은 개발되고 평가된 소결 세라믹 물질들의 일부를 기재하고 있다. 이러한 물질들의 평가에 대해서는 후술한다.
예
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* N/A = 이용 불가(not available)
** c-ss는 입방체(cubic) 산화이트륨 타입의 고용체를 의미함.
예 1
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 제조된 타입 A 및 타입 B 물질을 포함하는 다양한 세라믹 물질의 전기 비저항을 도시한 그래프(100)이다. 축(102)에 표시된 온도를 함수로 하여, 비저항을 축(104)에 표시하였다. 비저항은, ASTM D 1829-66 또는 JIS C2141에 따른 표준 테스트 조건을 이용하여, 공기 분위기내에서 그리고 1000V에서 측정되었다.
도 1에 도시된 곡선(106)은 표 1에 샘플 #4로 기재된 Nb2O5-함유 소결 세라믹 물질을 나타낸다. Nb2O5를 포함하는 소결 세라믹 물질과 관련하여, 도 3의 상태도에 도시된 바와 같은 추가적인 조성에 대해서도 허용가능한 비저항 값이 얻어질 수 있을 것으로 예상된다. 소결된 세라믹 물질은 3 개의 상을 포함하며, 그러한 3 개의 상은: 소결 세라믹 물질의 약 60 몰 % 내지 약 90 몰 %를 구성하는 Y2O3-ZrO2-Nb2O5를 포함하는 제 1 상 고용체; 소결 세라믹 물질의 약 5 몰 % 내지 약 30 몰 %를 구성하는 Y3NbO7의 제 2 상 고용체; 그리고 소결된 세라믹 물질의 약 1 몰 % 내지 약 10 몰 % 를 구성하는 원소 형태의 Nb의 제 3 상을 포함한다. 이러한 물질은 아아크 발생을 방지하기 위해서 낮은 비저항이 필요한 경우에 특히 유용하다. 그 비저항은 상온에서 약 1011 Ω·cm 및 200℃에서 약 108Ω·cm 보다 낮으며, 통상적인 반도체 프로세싱 조건에서 109 Ω·cm 범위의 비저항을 나타낼 것이다.
도 1에 도시된 Nb2O5-함유 소결 세라믹 물질의 일 실시예를 Nb2O5-ZrO2-Y2O3로 지칭한다. 도 3을 참조하면, 상태도의 한 영역을 "B"로 표시하였다. 이러한 표시는 소결된 세라믹 물질의 고용체 조성물이 약 55 몰 % 내지 약 80 몰 % 농도의 Y2O3, 약 5 몰 % 내지 약 25 몰 % 농도의 ZrO2, 그리고 약 5 몰 % 내지 약 25 몰 % 농도의 Nb2O5, HfO2, Nd2O3, 또는 Sc2O3 와 같은 첨가제를 포함한다는 것을 나타낸다.
예 2
도 1에 도시된 곡선(108)은 본 발명에 따라 제조되고 표 1에 샘플 #1로 기재된 HfO2-함유 소결 세라믹 물질을 나타낸다. 이러한 세라믹 물질은 Nb2O5-함유 물질 보다 높은 비저항을 나타내나, 정전기 척 또는 기판 승강 핀 보다 아크 발생이 덜 문제가 되는 반도체 프로세싱 장치 부품의 제조에 유용할 것이다.
예 3
도 1에 도시된 곡선(110)은 본 발명에 따라 제조되고 표 1에 샘플 #2로 기재된 Sc2O3-함유 소결 세라믹 물질을 나타낸다. 또한, 이 물질은 비저항 요건이 1011 Ω·cm인 용도에서 이용될 수 있을 것이다.
예 4( 비교예 )
도 1에 도시된 곡선(112)은 도 2의 상태도에 도시된 Y2O3-ZrO2-Al2O3 물질을 나타낸다. 이러한 물질은 제어된 비저항을 가지는 세라믹 물질에 대한 비교예로서 설명된 것이다. 이러한 소결된 세라믹 물질은 Y2O3 및 ZrO2로 형성된 고용체, 그리고 Y2O3 및 Al2O3 산화물로부터 형성된 화합물을 포함한다. 통상적인 소결된 세라믹 물질은 약 60 몰 % 내지 약 65 몰 % 농도의 Y2O3, 약 20 몰 % 내지 약 25 몰 % 농도의 ZrO2, 그리고 약 10 몰 % 내지 약 15 몰 % 농도의 Al2O3로부터 형성된다. 도 2의 상태도에서 영역 "A"로 도시되고 도 1에 도시된 Y2O3-ZrO2-Al2O3에 대한 그래프에 의해 표시되는 중심의(centered) 세라믹 물질의 일 실시예는: 입방체 산화이트륨 타입의 결정 구조를 가지는 약 60 몰 %의 고용체로서, 이때 c-Y2O3가 용매이고 ZrO2가 용질인, 고용체; 형석 타입의 결정 구조를 가지는 약 2 몰 %의 고용체로서, 이때 ZrO2가 용매이고 Y2O3가 용질인, 고용체; 그리고 약 38 몰 % YAM(Y4Al2O9) 화합물을 포함한다.
예 5( 비교예 )
도 1에 도시된 곡선(114)은 표 1의 샘플 #3으로 표시된 Nd2O3-함유 소결 세라믹 물질을 나타낸다. 이러한 물질은 아아크 발생을 방지하는데 필요한 요건을 충족시키지 못하였고, 본 발명을 구성하는 독창적인 세라믹 물질의 일부가 아닌 비교예로서 간주된다.
예 6( 비교예 )
도 1에 도시된 곡선(116)은 순수 Y2O3로 이루어진 소결된 세라믹에 대해 관찰된 전기 비저항을 나타낸다. 이러한 물질 역시 기준선(baseline)으로서 유용한 비교예인데, 이는 많은 반도체 장치 부품들이 순수 Y2O3로 제조되기 때문이다. 이러한 순수 Y2O3의 비저항과 비교하면, 본 발명에 의해 달성되는 전기 비저항이 상당히 개선되었다는 것을 알 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 곡선(120)은 정전기 척을 제조하는데 있어서 일반적으로 이용되는 종류의 도핑된 알루미늄 질화물을 나타내며, 곡선(122)은 정전기 척 또는 낮은 전기 비저항을 필요로 하는 기타 반도체 프로세싱 장치를 제조하는데 이용되는 제 2의 도핑된 알루미늄 질화물을 나타낸다.
예 7
도 4는 많은 수의 소결 세라믹 테스트 시편에 대한 비저항 테스트 중에 인가되는 전압을 함수로 하는 전기 비저항을 도시한 그래프(400)이다. 비저항이 축(404)에 표시되고, 전압은 축(402)에 표시되었다. 테스트 온도는 상온(약 27℃)이었다. 이러한 그래프의 목적은 비저항 감소를 위해 제어된 본 발명의 내식성 세라믹 실시예와 현재 이용되고 있는 도핑된 알루미늄 질화물 세라믹 사이의 비저항 차이를 나타내기 위한 것이다. 도핑된 알루미늄 세라믹이 다소 낮은 비저항을 나타내지만, 그들의 부식 속도는 비저항 감소를 위해 개선된 이트륨 산화물-함유 세라믹의 부식 속도의 2배 이상에 달하였다.
특히, 도 4의 곡선(422)은 정전기 척을 제조하는데 있어서 현재 이용되고 있는 종류의 도핑된 알루미늄 질화물 세라믹을 나타낸다. 곡선(420)은 정전기 척 및 기타 낮은 비저항의 부품을 제조하는데 이용되는 다른 도핑된 알루미늄 질화물 세라믹을 나타낸다.
도 4의 곡선(406)은 표 1에 샘플 #4로 기재된 Nb2O5-함유 소결 세라믹 물질을 나타낸다. 이러한 비저항을 감소시키기 위해 개선된 물질을 포함하는 이트륨-산화물은 AlN-1로 식별되는 도핑된 알루미늄 질화물의 비저항에 매우 근접한 비저항을 나타낸다. 그러나, 도핑된 알루미늄 질화물의 부식 속도는 곡선(406)에 의해 표시되는 이트륨-산화물 함유 물질의 부식 속도 보다 10배 이상 빠르며, 이는 도 5의 막대 그래프(500)로부터 확인할 수 있다.
도 4의 곡선(408)은 표 1에서 샘플 #1로 기재된 HfO2-함유 소결 세라믹 물질을 나타낸다. 이러한 세라믹 물질은 Nb2O5-함유 물질 보다 높은 비저항을 나타내며, 플라즈마 아아크 발생이 일어나기 쉬운 부품들에 대한 상온에서의 권장 범위를 벗어나는 비저항을 나타낸다. 그러나, 도 1의 곡선(108)에 의해 도시되는 바와 같이, 몇몇 반도체 프로세싱 중에 도달하는 온도인 200℃에서, 비저항은 허용가능한 범위로 낮아진다.
도 4의 곡선(410)은 표 1의 샘플 #2로 기재된 Sc2O3-함유 소결 세라믹 물질을 나타낸다. 또한, 이러한 물질은, 프로세싱 온도가 200℃ 일 때, 비저항 요건이 1011 Ω·cm인 용도에서 사용될 것이다.
(산화이트륨-함유 고용체를 포함하는 제어된 전기 비저항의 세라믹에 대비한) 비교를 위해, 도 4의 곡선(412)은 도 2에 도시된 Y2O3, ZrO2, 및 Al2O3을 포함하는 세라믹 타입 "A" 물질을 나타낸다. 도 1에 도시된 그러한 타입 "A" 물질의 일 실시예는 용매로서의 c-Y2O3 및 용질로서의 ZrO2를 가지는 약 60 몰 % 입방체 산화이트륨 조직; 그리고 약 38 몰 % YAM(Y4Al2O9)을 화합물을 포함한다. Type A HPM 물질이 허용가능한 내식성 및 우수한 기계적 특성을 나타내지만, 전기 비저항은 바람직한 최대 1011 Ω·cm 범위 보다 상당히 높다. 이는 도 1에서 곡선(112)에 의해 도시된 바와 같이 200 ℃에서도 그러하다. 이러한 물질은 전기 비저항이 개선된 내식성 세라믹에 대한 실시예들에 포함되지 않는다.
비교를 위해, 표 1의 샘플 #3으로 기재된 Nd2O3-함유 소결 세라믹 물질을 도 4에 곡선(414)으로 도시하였다. 이러한 물질은 아아크 발생을 방지하는데 필요한 요건을 충족시키지 못하며, 본 발명을 구성하는 독창적인 세라믹 물질의 일부가 될 수 없는 비교예로서 간주된다.
비교를 위해, 순수 Y2O3로 이루어진 소결 세라믹 물질을 관찰한 전기 비저항 특성을 도 4에 곡선(416)으로 도시하였다. 이러한 물질 역시 비교예이며, 그 물질은 기준선으로서 유용한데, 이는 수많은 반도체 장치 부품이 순수 Y2O3로 제조되기 때문이다. 순수 Y2O3의 비저항과 비교할 때, 본 발명에 의해 전기 비저항과 관련한 상당한 개선이 이루어졌다는 것을 확인할 수 있을 것이다.
예 8
도 5는, 플라즈마에 노출된 다양한 소결 세라믹 물질의 경우에, 순수 Y2O3에 대해 노멀라이즈된 예시적인 침식 속도를 나타내는 막대 그래프(500)을 도시한다. 플라즈마는 CF4 및 CHF3 소오스 가스로부터 생성된다. 플라즈마 프로세싱 챔버는 Applied Materials, Inc.가 제공하는 Enabler for Trench Etch 내에서 형성되었다. 플라즈마 소오스(source) 전력은 2000W 이하이고, 프로세스 챔버 압력은 10-500 mTorr이었으며, 기판 온도는 약 40℃ 이었고, 시간은 76 시간 동안 이루어졌다. 축선(502)은 침식에 대한 비저항이 테스트된 다양한 물질을 나타낸다. Y2O3-10ZrO2에 의해 식별되는 시편은 10 중량부(parts by weight)의 ZrO2와 조합된 100 중량부의 Y2O3에 의해 형성된 소결된 고용체 세라믹 테스트 시편을 나타낸다. Nb2O5-, 또는 HfO2-, 또는 Nd2O3-, 또는 Sc2O3- 로서 식별되는 테스트 시편은 그러한 각각의 물질을 포함하는 것으로 기재된 표 1의 조성물을 나타낸다. 축선(504)에 도시된 바와 같은 침식 속도의 비교로부터, 비저항이 개선된 이트륨 산화물-함유 소결 세라믹 물질의 침식 속도가 순수 이트륨 산화물에 대한 침식 속도와 실질적으로 동일하다는 것을 알 수 있다. 또한, 비저항이 개선된 이트륨 산화물-함유 소결 세라믹 물질의 침식 속도는 Al2O3, AlN, ZrO2, 석영, W/ZrC, B4C 및 SiC, 그리고 반도체 프로세싱 장치 내부 부품 및 반도체 프로세싱 챔버 라이너에 대해 할로겐 플라즈마 내식성을 제공하기 위해 사용되는 기타 세라믹 물질의 침식 속도 보다 상당히 우수하다.
전술한 예들을 제공하는 실험으로부터 얻어진 결과 및 다른 참조 문헌을 기초로, 플라즈마 누설 전류에서의 UV 복사의 영향을 평가하는 계산이 이루어졌다. (반도체 프로세싱에서 이용되는 종류의) 플라즈마 분위기내에서의 UV 복사는 전기 비저항이 개선된 이트륨 산화물-함유 소결 세라믹 물질의 누설 전류에 영향을 미치지 않았다.
Nb2O5-타입 B 소결 세라믹 물질 및 HfO2- 타입 B 소결 세라믹 물질에서 누설 전류에 미치는 193 nm UV 복사의 영향에 대한 조사에 따르면, 이러한 물질들의 전기적 성능은 그러한 UV 조사(irradiation)에 의해 영향을 받지 않아야 한다는 것을 나타낸다.
플라즈마와 접촉하는 반도체 프로세싱 장치로서 유용한 세라믹-함유 물품(article)은, 예시적인 예로서, 덮개(lid), 라이너, 노즐, 가스 분배판, 샤워헤드, 정전기 척 부품, 쉐도우 프레임(shadow frame), 기판-유지 프레임, 프로세싱 키트, 및 챔버 라이너를 포함한다.
전술한 예시적인 실시예들은 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니며, 소위 당업자는 본원 명세서의 기재로부터 특허청구범위에 기재된 청구대상에 대응하는 실시예들을 인식할 수 있을 것이다.
도 1은 여러 물질에 대한 전기 비저항을 온도 함수로서 도시한 그래프(100)로서, 이때 인가되는 전압은 공기 분위기에서 1000 V인, 그래프이다.
도 2는 Y2O3-ZrO2-Al2O3의 상태도(200)로서, 그 상태도에서 영역 "A"로 표시된 특정 물질의 조성을 참조로서 도시하며, 이때 "A" 타입의 세라믹 물질은 할로겐 플라즈마에 의한 침식에 대해 우수한 내성을 나타내는 세라믹 조성물인, 상태도이다.
도 3은 Y2O3-ZrO2-Nb2O5의 상태도(300)로서, 그 상태도에서 영역 "B"로 표시된 특정 물질의 조성을 참조로서 도시하며, 이때 "B" 타입의 세라믹 물질은 할로겐 플라즈마에 의한 침식에 대해 내성을 가질 뿐만 아니라 예를 들어 "A" 타입 세라믹 물질 보다 낮은 제어된 비저항을 나타내는 세라믹 조성물인, 상태도이다.
도 4는 여러 물질에 대한 전기 비저항을 인가 전압의 함수로서 도시한 그래프(400)로서, 이때의 측정은 공기 분위기에서 그리고 상온(약 27 ℃)에서 이루어진, 그래프이다.
도 5는 순수 이트륨 산화물의 침식 속도에 대해 노멀라이즈된(normalized), CF4 및 CHF3 소오스 가스로부터 생성된 플라즈마에 노출된 다양한 소결 세라믹 물질의 평균적인 예시적 침식 속도를 도시한 막대 그래프(500)이다.

Claims (22)

  1. 반도체 프로세싱에서 사용되는 할로겐-함유 플라즈마에 의한 침식에 대해 내성을 가지며 350℃로부터 상온까지의 온도에서 107 내지 1015 Ω·cm의 제어된 전기 비저항을 나타내는 세라믹-함유 물품(article)으로서:
    상기 세라믹-함유 물품은 이트륨 산화물을 포함하는 하나 이상의 고용체를 포함하는 표면을 가지며,
    이트륨 산화물을 포함하는 상기 하나 이상의 고용체가 지르코늄 산화물, 하프늄 산화물, 스칸듐 산화물, 니오븀 산화물, 사마륨 산화물, 이테르븀 산화물, 에르븀 산화물, 세륨 산화물, 및 그 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 산화물도 포함하는
    세라믹-함유 물품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    다른 란탄계열 원소 산화물이 상기 세라믹-함유 물품 표면에 포함되는
    세라믹-함유 물품.
  3. 제 1 항에 있어서,
    이트륨 산화물 및 다른 산화물을 포함하는 하나 이상의 고용체를 형성하기 위해 둘 이상의 산화물이 이용되며,
    상기 다른 산화물이 지르코늄 산화물, 세륨 산화물, 하프늄 산화물, 및 니오븀 산화물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는
    세라믹-함유 물품.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스칸듐 산화물, 사마륨 산화물, 이테르븀 산화물, 에르븀 산화물, 또는 기타 란탄계열 원소 산화물이 상기 세라믹-함유 물품 표면에 포함되는
    세라믹-함유 물품.
  5. 제 1 항에 있어서,
    이트륨 산화물을 포함하는 고용체를 형성하기 위해 둘을 초과하는 전구체 산화물이 이용되며,
    상기 전구체 산화물은 지르코늄 산화물 그리고, 하프늄 산화물, 스칸듐 산화물, 니오븀 산화물, 사마륨 산화물, 이테르븀 산화물, 에르븀 산화물, 세륨 산화물, 및 그 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 다른 산화물을 포함하는
    세라믹-함유 물품.
  6. 제 5 항에 있어서,
    다른 란탄계열 원소가 상기 세라믹-함유 물품 표면에 포함되는
    세라믹-함유 물품.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 고용체는 농도가 40 몰 % 내지 100 몰 % 미만인 이트륨 산화물, 및 농도가 0 몰 % 초과 내지 60 몰 %인 지르코늄 산화물로부터 형성되는
    세라믹-함유 물품.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 고용체는 농도가 40 몰 % 내지 100 몰 % 미만인 이트륨 산화물, 및 농도가 0 몰 % 초과 내지 60 몰 %인 세륨 산화물로부터 형성되는
    세라믹-함유 물품.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 고용체는 농도가 40 몰 % 내지 100 몰 % 미만인 이트륨 산화물, 및 농도가 0 몰 % 초과 내지 60 몰 %인 하프늄 산화물로부터 형성되는
    세라믹-함유 물품.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 고용체는 농도가 40 몰 % 내지 100 몰 % 미만인 이트륨 산화물, 및 농도가 0 몰 % 초과 내지 60 몰 %인 니오븀 산화물로부터 형성되는
    세라믹-함유 물품.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 고용체가 40 몰 % 내지 100 몰 % 미만의 농도로 존재하는 이트륨 산화물, 0 몰 % 초과 내지 50 몰 % 로 존재하는 지르코늄 산화물, 및 0 몰 % 초과 내지 100 몰 % 미만으로 존재하는 스칸듐 산화물으로부터 형성되는
    세라믹-함유 물품.
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 고용체가 40 몰 % 내지 10 몰 % 미만의 농도로 존재하는 이트륨 산화물; 0 몰 % 초과 내지 50 몰 % 로 존재하는 지르코늄 산화물; 0 몰 % 초과 내지 100 몰 % 미만으로 존재하는 하프늄 산화물로부터 형성되는
    세라믹-함유 물품.
  13. 제 5 항에 있어서,
    상기 물품이 3개 상 소결 세라믹으로 형성되며,
    상기 3개의 상은: 소결 세라믹 물질의 약 60 몰 % 내지 약 90 몰 %를 구성하는 Y2O3-ZrO2-Nb2O5를 포함하는 고용체의 제 1 상; 소결 세라믹 물질의 약 5 몰 % 내지 약 30 몰 %를 구성하는 Y3NbO7의 제 2 상; 그리고 소결된 세라믹 물질의 약 1 몰 % 내지 약 10 몰 % 를 구성하는 원소 형태의 Nb의 제 3 상을 포함하는
    세라믹-함유 물품.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 물품은 정전기 척 또는 기판 승강 핀 피겨(figure), 또는 350℃로부터 상온까지의 온도에서 107 내지 1015 Ω·cm의 전기 비저항을 필요로 하는 다른 물품의 형태를 가지는
    세라믹-함유 물품.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 물품은 반도체 프로세싱 챔버의 내부에서 이용되는 라이너 또는 내부 부품의 형태이며,
    상기 세라믹-함유 물품의 비저항은 350℃로부터 상온까지의 온도에서 107 내지 1015 Ω·cm 인
    세라믹-함유 물품.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 물품이 중실형(solid) 소결 세라믹 물품인
    세라믹-함유 물품.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 물품이 정전기 척, 덮개, 라이너, 노즐, 가스 분배판, 샤워헤드, 정전기 척 부품, 쉐도우 프레임, 기판 유지 프레임, 프로세싱 키트, 및 챔버 라이너로 이루어진 그룹으로부터 선택되는
    세라믹-함유 물품.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 물품의 표면이 상기 세라믹으로 코팅되는
    세라믹-함유 물품.
  19. 정전기 척, 라이너 또는 플라즈마와 접촉하고 세라믹 물질을 포함하는 표면을 가지는 내부 부품을 이용하는 반도체 프로세싱 챔버내에서의 플라즈마 아아크 발생을 감소시키기 위한 방법으로서:
    a) 상기 세라믹 물질을 구성하기 위해, 이트륨 산화물 및 하나 이상의 다른 산화물로부터 산화물들을 선택하는 단계로서, 상기 다른 산화물의 양 이온은 Y3+ 이온과 다른 원자가를 가져 Y 공극을 형성함으로써 상기 세라믹 물질의 전기 비저항을 감소시키는, 산화물 선택 단계;
    b) 상기 산화물들을 소결하여 하나 이상의 결정질 고용체를 형성하는 소결 단계; 및
    c) 상기 세라믹 물질을 플라즈마에 노출시키는 단계를 포함하는
    플라즈마 아아크 발생 감소 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 Y3 + 이온과 상이한 원자가를 가지는 산화물이 CeO2, TiO2, ZrO2, HfO2, Nb2O5, 및 그 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는
    플라즈마 아아크 발생 감소 방법.
  21. 정전기 척, 라이너 또는 플라즈마와 접촉하고 세라믹 물질을 포함하는 표면을 가지는 내부 부품을 이용하는 반도체 프로세싱 챔버내에서의 플라즈마 아아크 발생을 감소시키기 위한 방법으로서:
    a) 상기 세라믹 물질을 구성하기 위해, 이트륨 산화물 및 하나 이상의 다른 산화물로부터 산화물들을 선택하는 단계로서, 상기 다른 산화물의 양 이온은 Y3+ 이온과 같은 원자가를 가지나 그 Y3+ 이온의 이온 반경과 상당히 상이한 이온 반경을 가짐으로써 상기 세라믹 물질의 전기 비저항을 감소시키는, 산화물 선택 단계;
    b) 상기 산화물들을 환원 분위기에서 소결하는 단계; 및
    c) 상기 세라믹 물질을 플라즈마에 노출시키는 단계를 포함하는
    플라즈마 아아크 발생 감소 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 Y3 + 이온의 이온 반경과 상당히 상이한 이온 반경을 가지는 상기 산화물은 Nd2O3, Sm2O3, Sc2O3, Yb2O3, Er2O3, Ho2O3, Dy2O3, 및 그 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는
    플라즈마 아아크 발생 감소 방법.
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