KR101281708B1 - 층을 이룬 코팅을 갖는 공정 챔버 부품 및 상기 공정 챔버 부품 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

기판 프로세싱 챔버 부품이 공정 챔버 내의 활성화된 가스에 노출될 수 있다. 상기 부품은 하부 구조물과 제 1 및 제 2 코팅 층을 가진다. 제 1 코팅 층은 하부 구조물 위에 형성되며, 약 25 마이크로미터 미만의 평균 표면 거칠기를 가지는 제 1 표면을 가진다. 제 2 코팅 층은 제 1 코팅 층 위에 형성되며, 약 50 마이크로미터 이상의 평균 표면 거칠기를 가지는 제 2 표면을 가진다. 공정 잔여물은 프로세싱되는 기판의 오염을 감소시키기 위해서 제 2 코팅 층의 표면에 부착될 수 있다.

Description

층을 이룬 코팅을 갖는 공정 챔버 부품 및 상기 공정 챔버 부품 제조 방법 {PROCESS CHAMBER COMPONENT WITH LAYERED COATING AND METHOD}
본 발명은 기판 프로세싱 챔버용 부품에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 및 디스플레이와 같은 기판의 프로세싱에서, 기판은 공정 챔버 내에 위치되며 기판 상에 재료를 증착시키거나 식각시키기 위해서 활성화된 가스에 노출된다. 이러한 프로세싱 중에, 공정 잔여물이 발생하여 챔버 내의 내부 표면 상에 증착될 수 있다. 예를 들어, 스퍼터 증착 공정에서, 기판 상의 증착을 위해서 타겟으로부터 스퍼터링된 재료가 증착 링(deposition rings), 쉐도우 링(shadow rings), 벽 라이너(wall liners), 및 포커스 링(focus rings)과 같은, 챔버 내의 다른 부품 표면 상에 증착되기도 한다. 후속 공정 사이클에서, 증착된 공정 잔여물이 챔버 표면으로부터 "박리(flake-off)"되어 기판 상에 떨어져 기판을 오염시킬 수 있다.
공정 잔여물에 의한 기판의 오염을 감소시키기 위해서, 챔버 내의 부품의 표면이 텍스춰 처리(textured)될 수 있다. 공정 잔여물은 노출된 텍스춰 처리된 표면에 더 잘 부착되어, 챔버 내의 기판에 공정 잔여물이 떨어지는 것을 방지하여 챔버 내의 기판의 오염을 방지시킨다. 텍스춰 처리된 부품 표면은, 그 모두가 본원에 전체로서 참조로 병합되고, 어플라이드 머티어리얼즈에 공통으로 양도된, 예를 들어, 2004년 8월 17일 허여된 신-녕 린(Shyh-Nung Lin) 등의 미국 특허 제 6,777,045 호, 및 2004년 4월 27일 출원된 린(Lin) 등의 미국 출원 제 10/833,975 호에 기재된 바와 같이, 부품의 거친 표면을 코팅함으로써 형성될 수 있다. 보다 큰 표면 거칠기를 가지는 코팅은 기판 프로세싱 중에 공정 잔여물을 더 잘 축적하고 유지시킬 수 있어서 챔버 내에서 프로세싱되는 기판의 오염을 감소시킨다.
그러나, 코팅 상에 제공되는 표면 거칠기의 범위가 하부 부품 구조물에 대한 코팅의 결합 특성에 의해 제한될 수 있다. 예를 들어, 현 공정에 의해 제기된 딜레마는 증가된 표면 거칠기 및 이에 따라 공정 잔여물의 개선된 부착성을 가지는 코팅이 또한, 통상적으로, 하부 구조물에 대해 덜 강하게 결합된다는 점이다. 이는 특히, 예를 들어, 세라믹 또는 스테인레스 강 부품상의 알루미늄 코팅과 같은, 서로 다른 조성을 가지는 부품 상의 코팅에 있어서 사실일 수 있다. 보다 덜 강하게 부착된 코팅을 갖는 기판의 프로세싱은 하부 구조물로부터의 코팅의 분리(delamination), 균열, 및 박리를 야기할 수 있다. 챔버 내의 플라즈마는 코팅의 손상된 영역을 통해 침투하여 하부 구조물의 노출된 표면을 부식시킬 수 있으며, 결국 부품의 고장(failure)을 야기한다. 따라서, 코팅된 부품은 통상적으로, 충분한 결합 및 양호한 잔여물 부착 특징 모두를 제공하지 못한다.
따라서, 실질적으로 부품으로부터 코팅의 분리(de-lamination) 없이 부품의 표면에 공정 잔여물의 개선된 부착성을 제공하는 방법 및 이러한 방법으로 코팅된 부품을 가지는 것이 바람직하다. 공정 잔여물의 부착성을 개선하기 위해서 증가된 표면 거칠기를 가지는, 양호하게 결합되는 코팅을 제공하는 방법 및 이러한 방법으로 코팅된 부품을 가지는 것이 더 바람직하다.
일 예에서, 공정 챔버 내의 활성화된 가스에 노출될 수 있는 기판 프로세싱 챔버 부품이 하부 구조물 및 제 1 및 제 2 코팅 층을 가진다. 제 1 코팅 층은 하부 구조물 위에 형성되며, 약 25 마이크로미터 미만의 평균 표면 거칠기를 갖는 제 1 표면을 가진다. 제 2 코팅 층은 제 1 코팅 층 위에 형성되며, 약 50 마이크로미터 이상의 평균 표면 거칠기를 갖는 제 2 표면을 가진다. 공정 잔여물이 제 2 코팅 층의 표면에 부착될 수 있어서 프로세싱된 기판의 오염을 감소시킨다.
다른 예에서, 기판 프로세싱 챔버 부품은 스테인레스 강, 알루미늄 및 티타늄 중 하나 이상의 하부 구조물을 가진다. 부품은 하부 구조물 위에 알루미늄의 제 1 스프레잉된 코팅 층(sprayed coating layer)을 가지며, 제 1 스프레잉된 코팅 층은 (ⅰ)약 10 % 미만의 다공도, 및 (ⅱ) 약 25 마이크로미터 미만의 평균 표면 거칠기를 갖는 제 1 표면을 가진다. 부품은 제 1 스프레잉된 코팅 층 위에 알루미늄의 제 2 스프레잉된 코팅 층도 가지며, 제 2 스프레잉된 코팅 층은 (ⅰ) 약 12 % 이상의 다공도, 및 (ⅱ) 약 50 마이크로미터 이상의 평균 표면 거칠기를 갖는 제 2 표면을 가진다. 공정 잔여물은 제 2 표면에 부착되어 프로세싱된 기판의 오염을 감소시킨다.
일 예에서, 기판 프로세싱 챔버 부품을 제조하는 방법은 하부 구조물을 제공하는 단계 및 제 1 코팅 층을 하부 구조물 상에 스프레잉시키는 단계를 포함한다. 제 1의 스프레잉 매개변수들은 평균 표면 거칠기가 약 25 마이크로미터 미만인 제 1 표면을 제 1 코팅 층 상에 형성하도록 유지된다. 평균 표면 거칠기가 약 50 마이크로미터 이상인 제 2 표면을 제 2 코팅 층 상에 형성하도록 제 2의 스프레잉 매개변수를 유지하면서 제 2 코팅 층이 제 1 코팅 층 위에 스프레잉된다.
다른 예에서, 구조물 상에 코팅을 형성할 수 있는 이중 와이어 아크 스프레이어(twin wire arc sprayer)가 제공된다. 스프레이어는 전기 아크를 제 1 및 제 2 전극 사이에서 발생시키도록 바이어싱될 수 있는 제 1 및 제 2 전극을 가지며, 전극들 중 하나 이상은 소모성 전극을 가진다. 스프레이어는 또한, 전극을 지나 가압 가스를 지향시키기 위한 가압 가스의 공급원, 및 노즐을 가지며, 상기 노즐을 통해서 가압 가스가 유동된다. 노즐은 가압 가스를 수용하는 도관, 및 원뿔형 섹션을 가지며, 상기 원뿔형 섹션은 도관에 부착되는 입구 및 가압 가스를 방출하는 출구를 가진다. 원뿔형 섹션은 입구에서 출구로 바깥쪽으로 연장하는 경사진 원뿔형 측벽을 가진다. 입구는 제 1 직경을 가지고, 출구는 제 2 직경을 가지며, 제 2 직경은 제 1 직경 크기의 약 1.5배 이상이며, 이로써 노즐을 통해 유동하는 가압 가스의 압력이 코팅의 미리 결정된 평균 표면 거칠기를 제공하도록 선택될 수 있다. 소모성 전극은 용융 재료를 형성하기 위해서 전기 아크에 의해 일부분 이상 용해되어, 용융 재료가 노즐을 통해 그리고 구조물 상으로 가압 가스에 의해 추진되어 코팅을 형성한다. 노즐은 코팅의 미리결정된 평균 표면 거칠기를 제공하도록 가압 가스의 압력이 선택될 수 있게 한다.
본 발명의 특징, 양상 및 이점이 본 발명의 예를 설명하는 이 후 설명, 첨부된 청구범위 및 첨부 도면과 관련하여 더 잘 이해될 것이다. 그러나, 각각의 특징은 특정 도면과 관련하여서뿐만 아니라 일반적으로 본 발명에 이용될 수 있으며, 본 발명은 이러한 특징의 임의의 조합을 포함하는 것임을 이해하여야 한다.
도 1은 제 1 및 제 2 코팅 층을 가지는 공정 챔버 부품 실시예의 부분 측단면도이며,
도 2는 부품 상에 코팅을 형성할 수 있는 열 스프레이어 실시예의 개략적 부분 도면이며,
도 3a 및 도 3b는 서로 다른 평균 표면 거칠기의 범위를 갖는 코팅 층을 형성할 수 있는 열 스프레이어 노즐 실시예의 각각의 부분 측단면도 및 오프셋 평면도이며,
도 4는 기판 프로세싱 챔버의 실시예의 부분 측단면도이다.
기판 프로세싱 챔버 내에 이용하기에 적합한 부품(20)이 도 1에 도시되어 있다. 부품(20)은 텍스춰 처리된 표면(textured surface; 25)을 가지는 코팅(22)을 포함하며, 상기 텍스춰 처리된 표면에 공정 잔여물이 부착될 수 있으며 상기 텍스쳐 표면은 하부 부품의 부식도 방지한다. 코팅(22)을 가지는 부품(20)은 공정 증착물의 축적 및/또는 부식에 영향을 받기 쉬운 챔버(106) 내의 부품일 수 있으며, 상기 부품은 예를 들어, 챔버(106) 내에 공정 가스를 제공하는 가스 전달 시스템(112), 챔버(106) 내의 기판(104)을 지지하는 기판 지지부(114), 공정 가스를 활성화하는 가스 에너자이저(116), 챔버 인클로저 벽(118)과 실드(120), 및 챔버(106)로부터 가스를 배출하는 가스 배출구(122)와 같은 부품 중 하나 이상의 일부분이며, 이들 모두의 예시적인 실시예가 도 4에 도시되어 있다. 예를 들어, 물리 기상 증착 챔버(106)에서, 코팅된 부품이 챔버 인클로저 벽(118), 챔버 실드(120), 타겟(124), 커버 링(126), 증착 링(128), 지지 링(130), 절연체 링(132), 코일(135), 코일 지지부(137), 셔터 디스크(133), 클램프 실드(141), 및 기판 지지부(114)의 표면(134) 중 어느 것이라도 포함할 수 있다.
챔버 부품(20)은 도 1에 도시된 바와 같이 구조물(24)의 일 부분 이상을 덮는 덮개 코팅(overlying coating; 22)을 가지는 하부 구조물(24)을 포함한다. 하부 구조물(24)은 기판 프로세싱 환경에서 형성된 활성화된 가스와 같은, 활성화된 가스에 대한 내식성인 재료를 포함한다. 예를 들어, 구조물(24)은 알루미늄, 티타늄, 탄탈, 스테인레스 강, 구리 및 크롬 중 하나 이상과 같은 금속을 포함할 수 있다. 일 예에서, 개선된 내식성을 포함하는 구조물(24)은 알루미늄, 티타늄 및 스테인레스 강 중 하나 이상을 포함한다. 구조물(24)은 예를 들어, 알루미나, 실리카, 지르코니아, 실리콘 질화물 및 알루미늄 질화물 중 하나 이상과 같은 세라믹 재료를 포함할 수도 있다. 구조물(24)의 표면(26)은 코팅(22)과 접촉하며, 바람직하게, 구조물(24)에 대한 덮개 코팅(22)의 부착성을 개선시키는 표면 거칠기를 가진다. 예를 들어, 표면(26)은 약 2.0 마이크로미터(80 마이크로인치) 이상의 표면 거칠기를 가질 수 있다.
코팅 재료로 이루어진 두 개 이상의 코팅 층(30a, 30b)을 포함하는 코팅(22)을 제공함으로써 기판 프로세싱이 개선될 수 있음이 발견되었다. 다층 코팅(22)은 하부 구조물(24)에 코팅(22)의 양호한 결합을 제공하도록 선택되는 특징을 가지는 동시에, 공정 잔여물의 부착성도 개선하는 코팅 층(30a, 30b)을 포함한다. 바람직하게 코팅(22)은 하부 구조물(24)의 표면(26)의 일부분 이상 위에 형성되는 제 1 층(30a), 및 제 1 층의 일부분 이상 위에 형성되는 제 2 층(30b)을 포함한다. 제 1 및 제 2 층(30a, 30b) 중 하나 이상의 층에 대해 적합한 재료는 예를 들어, 알루미늄, 구리, 스테인레스 강, 텅스텐, 티타늄 및 니켈 중 하나 이상과 같은 금속 재료를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 층(30a, 30b) 중 하나 이상의 층은 예를 들어, 알루미늄 산화물, 실리콘 산화물, 실리콘 탄화물, 붕소 탄화물 및 알루미늄 질화물 중 하나 이상과 같은 세라믹 재료를 포함할 수도 있다. 일 예에서, 코팅(22)은 스테인레스 강 및 알루미나 중 하나 이상을 포함하는 하부 구조물(24) 위에 형성되는 알루미늄의 하나 이상의 층(30a, 30b)을 포함한다. 코팅(22)이 두 개의 층(30a, 30b)으로만 구성될 수 있지만, 코팅(22)은 개선된 프로세싱 특징을 제공하는 재료의 다층을 포함할 수도 있다.
코팅(22)은 바람직하게, 하부 구조물(24)의 표면(26)에 강화된 결합을 제공하는 특징을 갖는 제 1 층(30a)을 포함한다. 일 예에서, 하부 구조물(24)의 표면(26)에 제 1 층(30a)의 양호한 결합을 제공하기에 충분히 낮은 제 1 평균 표면 거칠기를 갖는 텍스춰 처리된 표면(32)을 가지는 제 1 층(30a)에 개선된 결과가 제공된다. 평균 표면 거칠기는 표면을 따른 거친 피쳐(feature)의 피크(peak) 및 밸리(valley)의 평균 라인(mean line)으로부터의 변위의 절대 값의 평균이다. 보다 낮은 표면 거칠기를 가지는 제 1 층(30a)은 층(30)과 하부 표면(26) 사이의 보다 양호한 접촉 영역과 같은 양호한 결합 특징을 나타낸다. 보다 낮은 표면 거칠기를 가지는 제 1 층(30a)은 또한 통상적으로 감소된 다공도를 가지며, 이는 결합 경계면에 공극(void) 및 구멍(pore)의 수를 감소시킴으로써 하부 표면(26)에 대한 결합을 개선할 수 있다. 적합한 제 1 층(30a)은 예를 들어, 약 15 마이크로미터(600 마이크로인치) 내지 약 23 마이크로미터(900 마이크로인치)와 같은 약 25 마이크로미터(1000 마이크로인치) 미만, 및 심지어 약 20 마이크로미터(800 마이크로인치)의 평균 표면 거칠기를 가지는 표면(32)을 포함할 수 있다. 제 1 층(30a)의 적합한 다공도는 약 5 부피% 내지 약 9 부피%와 같은 약 10 부피% 미만일 수 있다. 제 1 층(30a)의 두께는 하부 표면(26)에 양호한 부착성을 제공하면서 양호한 내식성을 제공하도록 선택될 수 있으며, 예를 들어, 약 0.15 mm 내지 약 0.20 mm와 같은, 약 0.10 mm 내지 약 0.25 mm일 수 있다.
코팅(22)은 제 1 층(30a)의 일 부분 이상 위에 형성되는 제 2 코팅 층(30b)을 더 포함하며, 상기 제 2 코팅 층은 공정 잔여물의 개선된 부착성을 제공하는 노출된 텍스춰 처리된 표면(25)을 가진다. 예를 들어, 제 2 코팅 층(30b)은 제 1 층(30b) 보다 큰 평균 표면 거칠기를 가지는 노출된 텍스춰 처리된 표면(25)을 포함할 수 있다. 보다 높은 평균 표면 거칠기의 노출된 제 2 표면(30b)은 노출된 표면에 대한 공정 잔여물의 부착성을 강화하여 노출된 텍스춰 처리된 표면(25)으로부터 재료의 플레이킹 또는 부서짐(spalling) 빈도를 감소시켜, 부품(20)을 이용하여 프로세싱되는 기판(104)의 오염을 방지시킨다. 공정 잔여물의 개선된 부착성을 제공하기에 적합할 수 있는 노출된 텍스춰 처리된 표면(25)의 평균 표면 거칠기는 약 50 마이크로미터(2000 마이크로인치) 이상, 및 약 56 마이크로미터(2200 마이크로인치) 내지 약 66 마이크로미터(2600 마이크로인치)와 같은, 심지어 약 56 마이크로미터(2200 마이크로인치) 이상의 평균 표면 거칠기일 수 있다. 증가된 표면 거칠기를 가지는 제 2 층(30b)은 약 12 부피% 내지 약 25 부피%와 같은 약 12 부피% 이상, 및 심지어 약 15 부피% 이상의 다공도와 같이, 제 1 코팅 층(30a)의 다공도 레벨보다 큰 증가된 다공도 레벨을 가질 수도 있다. 제 1 층(30a)의 표면(32)에 제 2 층(30b)의 양호한 부착을 제공하기에 충분하면서, 활성화된 가스에 대한 양호한 내식성을 유지하는 제 2 층(30b)의 두께는 약 0.20 mm 내지 약 0.25 mm와 같은 약 0.15 mm 내지 약 0.30 mm일 수 있다.
제 1 및 제 2 층(30a, 30b)을 포함하는 코팅(22)은 하부 구조물(24)에 대한 코팅(22)의 결합뿐만 아니라 코팅(22)에 대한 잔여물의 부착성에 있어서 실질적인 개선을 제공한다. 제 1의 보다 낮은 평균 표면 거칠기를 포함하는 제 1 층(30a)은 하부 구조물(24)의 표면(26)과 강한 결합을 형성할 수 있어서, 코팅(22)을 하부 구조물(24)에 고정시킨다. 제 2의 보다 높은 평균 표면 거칠기를 포함하는 제 2 층(30b)은 보다 낮은 평균 표면 거칠기를 가지는 표면보다 보다 큰 부피의 공정 잔여물을 축적하고 유지할 수 있어서 코팅(22)을 가지는 부품(20)의 공정 성능을 개선한다. 따라서, 제 1 및 제 2 코팅 층(22)을 가지는 코팅(22)은 기판의 프로세싱에 있어서 개선된 성능을 제공하여, 구조물(24)로부터 코팅(22)의 부서짐을 감소시키고 프로세싱된 기판(104)의 오염을 감소시킨다.
일 예에서, 제 1 및 제 2 코팅 층(30a, 30b)은 바람직하게는, 두 개의 층(30a, 30b) 사이의 결합을 강화하는 재료의 조성을 포함한다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 코팅 층(30a, 30b)은 열 팽창 계수 차이가 약 5 % 미만인 경우와 같이 실질적으로 유사한 열 팽창 계수를 갖는 재료로 구성될 수 있어서, 열 팽창 미스매치(mismatch)로부터 야기되는 층(30a, 30b)의 부서짐을 감소시킨다. 바람직한 예에서, 제 1 및 제 2 층(30a, 30b)은 동일한 조성을 포함하여 제 1 및 제 2 층(30a, 30b)의 최적의 부착성 및 열적 매칭(thermal matching)을 제공한다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 층(30a, 30b)은 알루미늄으로 구성될 수 있다. 동일한 재료를 포함하는 제 1 및 제 2 층(30a, 30b)이 서로 잘 매칭되는 특성을 가지며, 프로세싱 환경에서의 상이한 응력에 유사하게 반응하기 때문에, 제 1 층에 대한 제 2 층의 양호한 부착성을 여전히 유지하면서도 보다 높은 평균 표면 거칠기를 가지는 제 2 층을 제공할 수 있다.
제 1 및 제 2 층(30a, 30b)의 평균 표면 거칠기가 외형분석기(profilometer) 또는 주사 전자 현미경에 의해서 결정될 수 있으며, 상기 외형분석기는 니들을 표면(32, 25) 위에서 각각 통과시켜, 표면상의 거침(asperities)의 높이 변동의 궤적을 산출하며, 상기 주사 전자 현미경은 기판으로부터 반사되는 전자 빔을 이용하여 표면의 영상을 산출한다. 평균 거칠기와 같은 표면의 특성 또는 다른 특징들을 측정하는데 있어서, 적합한 절단 길이(cut-off length) 및 평가 길이가 명기되어 있는 1995년 국제 표준 ANSI/ASME B.46.1이 이용될 수 있다. 아래의 표 1은 이러한 표준에 의해 정의된 바와 같은, 평균 거칠기, 적합한 절단 길이, 및 최소 및 통상적인 평가 길이의 값들 간의 관계(correspondence)를 나타내고 있다.
Figure 112012108705312-pat00001
제 1 및 제 2 층(30a, 30b)을 포함하는 코팅(22)은 상기 코팅이 하부 구조물에 보다 강하게 결합될 수 있으며 공정 잔여물의 강화된 부착성을 나타내기 때문에, 단일 층만을 가지는 코팅 보다 개선된 결과를 제공한다. 예를 들어, 약 25 마이크로미터(1000 마이크로인치) 미만의 평균 표면 거칠기를 가지는 제 1 층(30a), 및 약 51 마이크로미터(2000 마이크로인치) 보다 큰 평균 표면 거칠기를 가지는 제 2 층(30b)을 포함하는 코팅(22)은 약 200 이상의 RF-시간동안 실질적으로 기판의 오염이 없이 기판(104)을 프로세싱하는데 이용될 수 있다. 대조적으로, 통상적인 단일 층 코팅은 기판의 오염을 방지하기 위해서 부품의 세정이 요구되기 이전인, 약 100보다 작은 RF-시간 동안 기판(104)을 프로세싱할 수 있다.
코팅 층(30a, 30b)은 하부 구조물(24)을 보호하기 위해서 하부 구조물(24)과 코팅(22) 사이에 강한 결합을 제공하는 방법에 의해 도포될 수 있다. 예를 들어, 코팅 층(30a, 30b) 중 하나 이상이 이중 와이어 아크 스프레잉 공정, 플레임 스프레잉 공정(flame spraying process), 플라즈마 아크 스프레잉 공정, 및 옥시-연료 가스 플레임 스프레잉 공정 중 하나 이상의 공정과 같은 용사(thermal spraying) 공정에 의해 도포될 수 있다. 용사 공정과 달리 또는 부가적으로, 하나 이상의 코팅 층이 화학 또는 물리 증착 공정에 의해 형성될 수 있다. 하나의 예에서, 하부 구조물(24)의 표면(26)이 층(30a, 30b)의 증착 이전에 비드 블라스트 처리(bead blasted)되어, 표면(26)으로부터 임의의 이물 입자(loose particle)을 제거함으로써 후속적으로 도포된 코팅(22)의 부착성을 개선하며, 제 1 층(30a)에 결합되기 위한 최적의 표면 텍스춰(texture)를 제공한다. 비드 블라스트 처리된 표면(26)이 비드 입자를 제거하도록 세정될 수 있으며, 코팅 층(30a, 30 b)의 양호한 부착성을 제공하기 위해서 표면(26) 상에 남아있는 임의의 수분을 증발시키도록 건조처리될 수 있다.
일 예에서, 예를 들어, 그 모두가 본원에 전체로서 참조로 병합되는, 라자쯔(Lazarz) 등에게 2001년 5월 8일 허여된 미국 특허 제 6,227,435 B1, 및 스크럭스(Scruggs)에게 1997년 12월 9일 허여된 미국 특허 제 5,695,825 호에 기재된 바와 같은, 이중 와이어 아크 스프레이 공정에 의해 제 1 및 제 2 코팅 층(30a, 30b)이 부품(20)에 도포될 수 있다. 이중 와이어 아크 용사 공정에서, 열 스프레이어(400)는 두 개의 소모성 전극(490, 499)을 포함하며, 상기 소모성 전극은 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전극들 사이의 아킹 영역(arcing zone; 450) 내에 전기 아크가 형성될 수 있는 형태 및 각도를 가진다. 예를 들어, 소모성 전극(490, 499)은 부품(20)의 표면(22) 상에 코팅될 금속으로 형성된 이중 와이어를 포함할 수 있으며, 이들 이중 와이어는 전기 방전이 가장 가까운 지점에 근접하여 형성되도록 서로를 향해 각도가 형성된다. 전기 아크 방전은 공기, 질소 또는 아르곤 중 하나 이상과 같은 캐리어 가스가 전극(490, 499)들 사이에서 유동하면서 예를 들어 전기 전력 공급원(452)으로부터의 전압이 소모성 전극(490, 499)에 인가될 때, 소모성 전극(490, 499)들 사이에서 발생된다. 캐리어 가스는 가압 가스의 소오스(456) 및 도관(458) 또는 가압 가스를 전극(490, 499)을 지나 지향시키기 위한 다른 지향 수단을 포함하는 가스 공급원(454)에 의해 제공될 수 있다. 전극(490, 499) 사이의 아킹(arcing)은 전극(490, 499) 상의 금속을 일 부분 이상 용해시키고 분무화(atomize)하며, 아킹 전극(490, 499)에 의해 활성화된 캐리어 가스는 용융 입자를 열 스프레이어(400)로부터 부품(20)의 표면(26)을 향해 추진시킨다. 용융 입자는 부품의 표면 상에 충돌하여, 냉각되고 응축되어 컨포멀(conformal) 코팅 층(30a, 30b)을 형성한다. 소모성 와이어와 같은 소모성 전극(490, 499)은 금속 재료의 연속 공급을 제공하기 위해서 열 스프레이어에 연속적으로 공급될 수 있다.
용사 중의 작동 매개변수는, 열 스프레이어로부터 부품으로의 경로를 이동할 때의, 코팅 재료의 온도 및 속도와 같은, 코팅 재료 도포의 특징을 조절하기에 적합할 수 있도록 선택된다. 예를 들어, 캐리어 가스 유량, 캐리어 가스 압력, 전력 레벨, 와이어 공급률, 열 스프레이어에서 표면(26)으로의 이격 거리(standoff distance), 및 표면(26)에 대한 코팅 재료의 증착 각도가 코팅 재료의 도포 및 하부 구조물 표면(26)에 대한 코팅(22)의 후속적인 부착을 개선하기 위해서 선택될 수 있다. 예를 들어, 소모성 전극(490, 499) 사이의 전압이 약 30 볼트와 같은, 약 10 볼트 내지 약 50 볼트일 수 있도록 선택될 수 있다. 부가적으로, 소모성 전극(490, 499)들 사이에서 유동하는 전류가 약 200 암페어와 같은, 약 100 암페어 내지 약 1000 암페어일 수 있도록 선택될 수 있다. 열 스프레이어의 전력 레벨은 일반적으로, 약 10 킬로와트와 같은 약 6 내지 약 80 킬로와트의 범위이다.
이격 거리 및 증착 각도가 표면(26) 상의 코팅 재료의 증착 특징을 조절하기 위해서 선택될 수도 있다. 예를 들어, 이격 거리 및 증착 각도는, 예를 들어 "팬케이크(pancake)" 및 "라멜라(lamella)" 패턴을 형성하기 위해서, 용융 코팅 재료가 표면에 충돌할 때 스플래터링(splatter)되는 패턴을 수정하도록 조절될 수 있다. 표면(26)에 충돌할 때 코팅 재료의 상, 속도, 또는 액적 크기를 수정하기 위해서 이격 거리 및 증착 각도가 조절될 수도 있다. 일 실시예에서, 열 스프레이어(400)와 표면 사이의 이격 거리는 약 15 ㎝이며, 표면(26)상으로의 코팅 재료의 증착 각도는 약 90도이다.
코팅 재료의 속도는 코팅 재료를 표면(26) 상에 적합하게 증착시키도록 조절될 수 있다. 일 실시예에서, 분말 코팅 재료의 속도는 약 100 내지 약 300 미터/초이다. 또한, 열 스프레이어(400)는 코팅 재료가 표면에 충돌할 때 코팅 재료의 온도가 적어도 약 융점 온도가 되도록 조절될 수 있다. 융점보다 높은 온도는 고밀도 및 고 결합 강도의 코팅을 산출할 수 있다. 예를 들어, 전기 방전부 주변의 활성화된 캐리어 가스의 온도가 5000℃를 초과할 수 있다. 그러나, 전기 방전부 주변의 활성화된 캐리어 가스의 온도는 코팅 재료가 표면(26)과의 충돌시 어떤 시간 주기 동안 용융 상태를 유지하기에 충분히 낮게 설정될 수도 있다. 예를 들어, 적합한 시간 주기는 약 몇 초 이상일 수 있다.
용사 공정 매개변수는 코팅된 부품(20)의 개선된 성능에 기여하는, 예를 들어 바람직한 코팅 두께, 코팅 표면 거칠기, 및 코팅의 다공도와 같이, 바람직한 구조 및 표면 특징을 가지는 층(30a, 30b)을 갖는 코팅(22)을 제공하도록 선택되는 것이 바람직하다. 일 예에서, 코팅(22)은, 제 1 층(30a)을 형성하기 위한 제 1 단계 중에 제 1의 용사 공정 매개변수를 유지하며, 보다 높은 평균 표면 거칠기를 가지는 제 2 층(30b)을 형성하기 위한 제 2 단계 중에 용사 공정 매개변수를 제 2의 매개변수 세트로 변경시킴으로써 형성된다. 예를 들어, 제 1의 용사 공정 매개변수는 보다 낮은 평균 표면 거칠기를 갖는 표면(32)을 구비하는 제 1 층(30a)을 형성하기에 적합한 것일 수 있는 반면, 제 2의 용사 공정 매개변수는 보다 높은 평균 표면 거칠기를 갖는 표면(32)를 가지는 제 2 층(30b)을 형성하기에 적합한 것일 수 있다.
일 예에서, 제 1 층(30a)을 증착시키기 위한 제 1의 용사 공정 매개 변수는 캐리어 가스의 상대적으로 높은 제 1 압력을 포함하며, 제 2 층(30b)을 증착시키기 위한 제 2의 용사 공정 매개변수는 제 1 압력 미만의 캐리어 가스의 상대적으로 낮은 제 2 압력을 포함한다. 예를 들어, 제 1 층(30a)의 증착 중에 유지되는 캐리어 가스의 제 1 압력은 약 275 kPa(40 PSI) 내지 약 415 kPa(60 PSI)와 같은, 약 200 킬로파스칼(30 평방 인치당 파운드; PSI) 이상일 수 있다. 캐리어 가스의 보다 높은 압력은 구조물 표면(26) 상에 스프레잉된 코팅 재료의 보다 조밀한 패킹을 야기할 수 있으며, 따라서 보다 낮은 평균 표면 거칠기의 최종 층을 제공한다. 제 2 층(30b)의 증착 중에 유지되는 캐리어 가스의 제 2 압력은 약 100 kPa(15 PSI) 내지 약 175 kPa(25 PSI)과 같은 약 200 kPa(30 PSI) 미만, 및 심지어 약 175 kPa(25 PSI) 미만일 수 있다. 바람직한 층 특성을 제공하기 위해서, 제 1 및 제 2 층(30a, 30b)의 증착 사이에서 다른 매개변수가 변경될 수도 있다.
일 예에서, 제 1 알루미늄 층(30a)을 증착하기 위한 제 1 용사 공정은 전극(490, 499)에 약 10 와트의 전력 레벨을 인가하면서 약 415 kPa(60 PSI)의 캐리어 가스의 제 1 압력을 유지하는 것을 포함한다. 하부 구조물(24)의 표면(26)으로부터의 이격 거리는 약 15 ㎝(6 인치)로 유지되며, 표면(26)으로의 증착 각도는 약 90°로 유지된다. 제 2 알루미늄 층(30b)을 증착시키기 위한 제 2 용사 공정은 전극(490, 499)에 약 10와트의 전력 레벨을 인가하면서 캐리어 가스의 제 2 압력을 약 175 kPa(25 PSI)의 보다 낮은 압력으로 유지하는 것을 포함한다. 제 1 알루미늄 층(30a)의 표면(32)으로부터의 이격 거리는 약 15 ㎝(6 인치)로 유지되며, 표면(32)으로의 증착 각도는 약 90°로 유지된다.
본 발명의 원리에 따라서, 동일한 열 스프레이어(400)를 이용하여 보다 높은 평균 표면 거칠기 및 보다 낮은 평균 표면 거칠기를 가지는 제 1 층 및 제 2 층(30a, 30b) 모두의 형성을 제공하는 개선된 열 스프레이어(400)가 개발되었다. 일 예에서, 개선된 열 스프레이어(400)는 개선된 노즐(402)을 포함하며, 이의 실시예는 도 3a 및 도 3b에 도시된다. 개선된 노즐은 가압 가스 및 용융 코팅 입자를 수용하는 도관(404), 및 부품 구조물 상에 용융 코팅 재료를 스프레잉시키기 위해서 열 스프레이어(400)로부터 가압 가스 및 용융 입자를 방출하는 원뿔형 섹션(406)을 포함한다. 도관(404)은 전기 아킹 영역으로부터 도관으로 유동하는 코팅 입자 및 가압 가스를 수용하는 입구(403)를 포함한다. 원뿔형 섹션(406)은 도관(404)으로부터 가압 가스 및 코팅 입자를 수용하는 입구(405)를 포함하며, 노즐(402)로부터 가스 및 용융 코팅 입자를 방출하는 출구(407)를 가진다.
원뿔형 섹션(406)의 벽은 원뿔형 섹션 입구(405)에서의 제 1 직경 (d1)에서부터 원뿔형 섹션 출구(407)에서의 제 2 직경 (d2)까지 원뿔형 섹션(406)의 중심 축선(409) 둘레에서 바깥쪽으로 연장하는 경사진 원뿔형 측벽(408)을 포함한다. 경사진 원뿔형 측벽(408)은 상기 섹션을 통하는 원뿔형 유동 경로를 제공하며, 이러한 유동 경로는 출구(407)에서 보다 넓은 유동 경로로 점차 커지는, 입구(405)에서의 보다 좁은 유동 경로를 가진다. 예를 들어, 원뿔형 측벽(408)은 약 10 mm 내지 약 23 mm와 같은 약 5 mm 내지 약 23 mm, 및 심지어 약 10 mm 내지 약 15 mm의 제 1 직경을 포함할 수 있다. 제 2 직경은 약 23 mm 내지 약 25 mm와 같은, 약 20 mm 내지 약 35 mm일 수 있다. 출구(407)의 바람직한 제 2 직경은 예를 들어, 입구 직경 크기의 약 1.5배 내지 약 2배와 같은, 입구(405)의 제 1 직경 크기의 약 1.5 배 이상일 수 있다. 경사진 원뿔형 측벽(408)은 서로에 대해 약 90 °와 같은, 약 60°내지 약 120 °의 각도(α)를 형성한다.
평균 표면 거칠기 범위를 가지는 코팅 층(30a, 30b)의 증착을 제공하기 위해서, 개선된 노즐(402)은 가압 가스를 통과시킬 수 있고, 용융 코팅 입자는 노즐을 통과한다. 원뿔형 섹션 입구(405)의 제 1 직경 (d1)은 제 1 및 제 2 층(30a, 30b)의 바람직한 최소 및 최대 표면 거칠기에 따라서 선택될 수 있는데, 보다 작은 제 1 직경은 상대적으로 보다 낮은 평균 표면 거칠기 범위에 유리하며, 보다 큰 제 1 직경은 상대적으로 보다 높은 평균 표면 거칠기의 범위를 촉진시킨다. 제 2 직경 (d2)은 바람직한 코팅 특성을 제공하기 위해서 스프레잉된 코팅 재료의 바람직한 확산 및 분포를 제공하도록 크기가 정해질 수 있다. 스프레잉 공정 매개변수는 이후 바람직한 평균 표면 거칠기를 제공하도록 선택된다. 예를 들어, 상대적으로 높은 압력의 캐리어 가스는 상대적으로 낮은 평균 표면 거칠기를 가지는 층(30a)을 형성하도록 제공될 수 있는 반면, 상대적으로 낮은 압력의 캐리어 가스는 상대적으로 높은 평균 표면 거칠기를 가지는 층(30b)을 형성하도록 제공될 수 있다. 보다 높은 압력의 가스는 적어도 부분적으로는 코팅 재료의 높은 공급율로 인해서, 용융 코팅 재료를 부품 구조물의 표면 상에 보다 조밀하게 그리고 균질적으로 서로 패킹시켜서, 보다 낮은 표면 거칠기 구조물을 산출하는 것으로 믿어진다. 보다 낮은 압력은 보다 낮은 공급율을 산출하며, 따라서 보다 높은 다공도 및 보다 높은 평균 표면 거칠기를 가지는 코팅 구조물을 야기한다. 개선된 노즐(402)은 실질적으로 각각의 층(30a, 30b)에 대한 별도의 장치 부품을 필요로 하지 않으면서, 또는, 다수의 스프레잉 매개변수를 재설정할 필요없이, 부품(20)상에 서로 상이한 평균 표면 거칠기를 가지는 층(30a, 30b)의 효율적인 제조를 허용하는 동시에, 코팅 입자의 확산 및 분포와 같은 바람직한 스프레잉 특성을 허용하기도 한다.
코팅(22)이 도포되면, 코팅(22)의 표면(25)으로부터 임의의 이물 코팅 입자 또는 다른 오염물질이 세정될 수 있다. 표면(25)은 물, 산성 세정 용액, 및 염기성 세정 용액 중 하나 이상과 같은 세정 유체로 세정될 수 있으며, 선택적으로는, 부품(20)을 초음파식으로 교반함(agitating)으로써 세정될 수 있다. 일 예에서, 표면(25)은 탈 이온수로 린싱함으로써 세정된다.
코팅된 부품(20)은 축적된 공정 잔여물 및 코팅(22)의 부식된 부분을 부품(20)으로부터 제거하기 위해서 하나 이상의 기판(104)을 프로세싱한 후에 세정 및 개장(改裝)될 수도 있다. 일 예에서, 부품(20)은 코팅 층(30a, 30b)을 재도포하기 전에 코팅(22) 및 공정 잔여물을 제거하고 하부 표면(26)을 세정하기 위한 다양한 세정 공정을 수행함으로써 개장될 수 있다. 하부 표면(26)을 세정하는 것은 하부 구조물(24)과 후속적으로 재형성된 코팅(22) 사이의 강화된 결합을 제공한다. 예를 들어, 본원에 그 전체가 참조로서 병합되는, 린 등이 2004년 4월 27일 출원하고 어플라이드 머티어리얼즈(Applied Materials)에 공통으로 양도된 미국 출원 10/833,975 호에 기재된 세정 방법에 의해서 하부 구조물이 세정되고 나면, 코팅(22)이 하부 구조물(24)의 표면(26) 위에 재형성될 수 있다.
코팅 층(30a, 30b)을 갖는 부품을 가지는 적합한 공정 챔버(106)의 예가 도 4에 도시되어 있다. 챔버(106)는 기판(104)을 챔버(106)들 사이에서 이송시키는 로봇 아암 메커니즘에 의해 연결된, 일군의 상호연결된 챔버들을 가지는 다중 챔버 플랫폼(도시되지 않음)의 일 부분일 수 있다. 도시된 예에서, 공정 챔버(106)는 물리 기상 증착 챔버 또는 PVD 챔버로 지칭되기도 하는 스퍼터 증착 챔버를 포함하는데, 이는 탄탈, 탄탈 질화물, 티타늄, 티타늄 질화물, 구리, 텅스텐, 텅스텐 질화물 및 알루미늄 중 하나 이상과 같은 재료를 기판(104) 상에 스퍼터 증착시킬 수 있다. 챔버(106)는 공정 영역(109)을 둘러싸는 인클로저 벽(118)을 포함하며, 그리고 측벽(164), 바닥 벽(166), 및 실링(ceiling)(168)을 포함한다. 지지 링(130)은 실링(168)을 지지하기 위해서 측벽(164)과 실링(168) 사이에 배열될 수 있다. 다른 챔버 벽은 스퍼터링 환경으로부터 인클로저 벽(118)을 차폐시키는 하나 이상의 실드(120)를 포함할 수 있다.
챔버(106)는 스퍼터 증착 챔버(106) 내의 기판을 지지하기 위해서 기판 지지부(130)을 포함한다. 기판 지지부(130)는 RF 전력 공급원과 같은, 전력 공급원(172)에 의해 바이어싱되는 전극(170)을 포함할 수 있으며, 또는 전기적으로 플로팅될 수 있다. 기판 지지부(130)는 기판(104)이 존재하지 않을 때 지지부(130)의 상부 표면(134)을 보호할 수 있는 셔터 디스크(133)를 포함할 수도 있다. 작동 시에, 기판(104)은 챔버(106)의 측벽(164) 내의 기판 로딩 입구(도시되지 않음)를 통해 챔버 (106) 내측으로 도입되어, 지지부(130) 상에 위치된다. 지지부(130)는 지지부 리프트 벨로우즈(lift bellows)에 의해 상승 또는 하강될 수 있으며, 리프트 핑거 조립체(도시되지 않음)는 기판(104)의 챔버(106) 내외측으로의 전달 중에 지지부(130) 상에서 기판을 상승 및 하강시키는데 이용될 수 있다.
지지부(130)는 지지부(130)의 부식을 방지하기 위해서 지지부(130)의 상부 표면(134)의 일부분 이상을 덮는, 커버 링(126) 및 증착 링(128)과 같은 하나 이상의 링을 포함할 수도 있다. 일 예에서, 증착 링(128)은 기판(104)에 의해 덮이지 않는 지지부(130)의 부분을 보호하기 위해 기판(104)을 적어도 부분적으로 둘러싼다. 커버 링(126)은 증착 링(128)의 일 부분 이상을 에워싸고 덮으며, 증착 링(128) 및 하부 지지부(130) 모두의 위에 입자의 증착을 감소시킨다.
스퍼터링 가스와 같은 공정 가스가 가스 전달 시스템(112)을 통해 챔버(106) 내측으로 도입되며, 상기 가스 전달 시스템은 하나 이상의 가스 소오스(174)를 포함하는 공정 가스 공급원을 포함하며, 상기 가스 소오스에는 질량 유동 제어기와 같은, 가스 유동 제어 밸브(178)를 가지는 도관(176)이 각각 제공되며, 상기 도관을 통해 설정된 유량의 가스를 통과시킨다. 도관(176)은 가스가 바람직한 공정 가스 조성을 형성하도록 혼합되는 혼합 매니폴드(도시되지 않음)에 가스를 공급할 수 있다. 혼합 매니폴드는 챔버(106) 내에 하나 이상의 가스 출구(182)를 가지는 가스 분배기(180)를 공급한다. 공정 가스는 아르곤 또는 크세논과 같은 비-반응성 가스를 포함할 수 있으며, 이러한 비-반응성 가스는 타겟상에 적극적으로(energetically) 충돌하여 타켓으로부터 재료를 스퍼터링할 수 있다. 공정 가스는 산소 함유 가스 및 질소 함유 가스들 중 하나 이상의 가스와 같은 반응성 가스를 포함할 수도 있는데, 이러한 반응성 가스는 기판(104) 상에 층을 형성하기 위해서 스퍼터링된 재료와 반응할 수 있다. 소모된 공정 가스 및 부산물은 하나 이상의 배기 포트(184)를 포함하는 배출구(122)를 통해 챔버(106)로부터 배기되며, 상기 배기 포트는 소모된 공정 가스를 수용하여 소모된 가스를 배기 도관(186)으로 통과시키며, 상기 배기 도관 내에는 챔버(106) 내의 가스의 압력을 제어하는 스로틀 밸브(188)가 있다. 배기 도관(186)은 하나 이상의 배기 펌프(190)를 공급한다. 통상적으로, 챔버(106) 내의 스퍼터링 가스의 압력은 대기 레벨 이하(sub-atmospheric levels)로 설정된다.
스퍼터링 챔버(106)는 기판(104)의 표면(105)을 향하며 기판(104) 상에 스퍼터링될 재료를 포함하는 스퍼터링 타겟(124)을 더 포함한다. 타겟(124)은 환형 절연체 링(132)에 의해 챔버(106)로부터 전기적으로 절연되며, 전력 공급원(192)에 연결된다. 스퍼터링 챔버(106)는 스퍼터링된 재료로부터 챔버(106)의 벽(118)을 보호하기 위해서 실드(120)도 가진다. 실드(120)는 상부 및 하부 실드 섹션(120a, 120b)을 가지는 벽-형 원통형 형상을 포함할 수 있으며, 상기 상부 및 하부 실드 섹션은 챔버(106)의 상부 및 하부 영역을 차폐시킨다. 도 4에 도시된 예에서, 실드(120)는 지지 링(130)에 장착된 상부 섹션(120a) 및 커버 링(126)에 조립되는 하부 섹션(120b)을 가진다. 클램프 링을 포함하는 클램프 실드(141)는 상부 및 하부 실드 섹션(120a, 120b)을 서로 클램핑 시키도록 제공될 수도 있다. 내부 및 외부 실드와 같은, 대안적인 실드 구성이 제공될 수도 있다. 일 예에서, 전력 공급원(192), 타겟(124), 및 실드(120) 중 하나 이상은 타겟(124)으로부터 재료를 스퍼터링하기 위해서 스퍼터링 가스를 활성화할 수 있는 가스 에너자이저(116)로서 작동한다. 전력 공급원(192)은 실드(120)에 대해 바이어스 전압을 타겟(124)에 인가한다. 인가된 전압으로부터 챔버(106) 내에 발생되는 전기장은 스퍼터링 가스를 활성화하여 플라즈마를 형성하며, 상기 플라즈마는 타겟(124)에 적극적으로(energetically) 충돌하고 충격을 가하여 재료를 타켓(124)으로부터 그리고 기판(104) 상으로 스퍼터링시킨다. 전극(170) 및 지지 전극 전력 공급원(172)을 가지는 지지부(130)는 기판(104)을 향해 타겟(124)으로부터 스퍼터링되는 이온화된 재료를 활성화하고 가속화시킴으로써 가스 에너자이저(116)의 일부로서 작동할 수도 있다. 또한, 가스 활성화 코일(gas energizing coil; 135)이 제공될 수 있으며, 이는 전력 공급원(192)에 의해 동력이 제공되며 챔버(106) 내에 위치될 수 있어서 개선된 활성화된 가스 밀도와 같은, 강화된 활성화된 가스 특징을 제공한다. 가스 활성화 코일(135)은 실드(120) 또는 챔버(106) 내의 다른 벽에 부착되는 코일 지지부(137)에 의해 지지될 수 있다.
챔버(106)는 제어기(194)에 의해 제어되며, 상기 제어기는 명령어 세트를 가지는 프로그램 코드를 포함하여 챔버(106)의 부품을 작동시켜 챔버(106) 내의 기판(104)을 프로세싱한다. 예를 들어, 제어기(194)는 기판 전달부 및 기판 지지부(130) 중 하나 이상을 작동시켜 챔버(106) 내에 기판(104)을 위치시키는 기판 위치설정 명령어 세트: 유동 제어 밸브(178)를 작동시켜 챔버(106)로의 스퍼터링 가스의 유동을 설정하는 가스 유동 제어 명령어 세트; 배기 스로틀 밸브(188)를 작동시켜 챔버(106) 내의 압력을 유지하는 가스 압력 제어 명령어 세트; 가스 에너자이저(116)를 작동시켜 가스 활성화 전력 레벨을 설정하는 가스 에너자이저 제어 명령어 세트; 챔버(106) 내의 온도를 제어하는 온도 제어 명령어 세트; 및 챔버(106) 내의 공정을 모니터링하기 위한 공정 모니터링 명령어 세트를 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예가 도시되고 기재되어 있지만, 본 기술 분야의 당업자들은 본 발명을 병합시킬 수 있으며 본 발명의 범위 내에도 있는 다른 실시예를 고안할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 기재된 예시적인 부품 이외에 다른 챔버 부품도 세정될 수도 있다. 다른 열 스프레이어(400) 구성 및 실시예가 이용될 수도 있으며, 본 명세서에 기재된 것 이외의 코팅 및 구조물 조성이 이용될 수 있다. 본 명세서에 기재된 것 이외의 부가적인 세정 단계가 수행될 수도 있으며, 세정 단계는 본 명세서에 기재된 것 이외의 순서로 수행될 수도 있다. 또한, 예시적인 실시예에 대해서 도시된 관계상 용어 또는 위치상 용어는 상호 교환될 수 있다. 따라서, 첨부된 청구범위가 본 발명을 설명하기 위해서 본 명세서에 기재된 바람직한 예, 재료, 또는 공간적 배열의 설명에 제한되는 것은 아니다.

Claims (8)

  1. 기판 프로세싱 챔버용 기판 프로세싱 챔버 부품으로서,
    상기 부품이,
    (a) 하부 구조물;
    (b) 상기 하부 구조물 위의 제 1 코팅 층으로서, 제1 열 팽창 계수를 갖는 제1 물질 및 25 마이크로미터 미만의 평균 표면 거칠기를 갖는 제 1 표면을 포함하는 제 1 코팅 층; 그리고
    (c) 상기 제 1 코팅 층 위의 제 2 코팅 층으로서, 제2 열 팽창 계수를 갖는 제2 물질 및 50 마이크로미터 이상의 평균 표면 거칠기를 갖는 제 2 표면을 포함하는 제 2 코팅 층; 을 포함하며,
    상기 제1 물질의 제1 열 팽창 계수 및 상기 제2 물질의 제2 열 팽창 계수의 차이는 5 % 미만인
    기판 프로세싱 챔버 부품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 코팅 층이 10 % 이상의 다공도를 포함하고,
    상기 제2 코팅 층이 12 % 이상의 다공도를 포함하는
    기판 프로세싱 챔버 부품.
  3. 제 1 항에 있어서,
    (i) 상기 제 1 코팅 층이
    (1) 10 % 미만의 다공도를 포함하는 특징,
    (2) 0.1 mm 내지 0.25 mm의 두께를 포함하는 특징, 및
    (3) 금속 또는 세라믹 재료로 이루어지는 특징
    중의 하나 이상의 특징을 포함하며,
    (ii) 상기 제 2 코팅 층이
    (1) 12 % 미만의 다공도를 포함하는 특징,
    (2) 0.15 mm 내지 0.3 mm의 두께를 포함하는 특징, 및
    (3) 금속 또는 세라믹 재료로 이루어지는 특징
    중의 하나 이상의 특징을 포함하는
    기판 프로세싱 챔버 부품.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 구조물이 알루미늄, 크롬, 구리, 니켈, 스테인레스 강, 탄탈, 티타늄 및 텅스텐 중의 하나 이상 그리고 세라믹 재료를 포함하는
    기판 프로세싱 챔버 부품.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 부품이 챔버 인클로저(enclosure) 벽, 실드, 공정 키트, 기판 지지부, 가스 전달 시스템, 가스 에너자이저 또는 가스 배출구의 적어도 일부를 포함하는
    기판 프로세싱 챔버 부품.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 부품이 기판 지지부, 셔터 디스크, 커버 링, 증착 링, 지지 링, 절연체 링, 코일, 코일 지지부, 클램프 실드 또는 타겟을 포함하는
    기판 프로세싱 챔버 부품.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 부품이 프로세싱 챔버의 측벽, 바닥 벽 또는 실링(ceiling) 중의 하나 이상을 포함하는
    기판 프로세싱 챔버 부품.
  8. 제 1 항의 기판 프로세싱 챔버 부품을 포함하는 기판 프로세싱 챔버에 있어서,
    상기 챔버가 기판 지지부, 가스 전달 시스템, 가스 에너자이저 및 가스 배출구를 포함하는
    기판 프로세싱 챔버.
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