KR102594085B1 - 원자 층 증착에 의한 다층 플라즈마 저항성 코팅 - Google Patents

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Abstract

본원에서 물건들, 시스템들, 및 방법들이 설명되며, 여기에서, 원자 층 증착(ALD) 프로세스를 사용하여 챔버 컴포넌트의 표면 상에 플라즈마 저항성 코팅이 증착된다. 플라즈마 저항성 코팅은 응력 완화 층, 및 Y2O3-ZrO2의 고용체를 포함하는 층을 갖고, 약 3:1 내지 약 300:1의 종횡비를 갖는 피처들과 같은 피처들을 균일하게 덮는다.

Description

원자 층 증착에 의한 다층 플라즈마 저항성 코팅{MULTI-LAYER PLASMA RESISTANT COATING BY ATOMIC LAYER DEPOSITION}
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 물건(article)들, 코팅된 챔버 컴포넌트들, 및 다층 플라즈마 저항성 코팅으로 챔버 컴포넌트들을 코팅하는 방법들에 관한 것이다. 플라즈마 세라믹 코팅은 비정질 응력 완화 층, 및 이트륨-함유 산화물과 같은 하나 또는 그 초과의 희토류 금속들을 함유하는 산화물 층을 갖는다. 코팅의 각각의 층은 원자 층 증착을 사용하여 형성된다.
[0002] 다양한 제조 프로세스들은 반도체 프로세스 챔버 컴포넌트들을 고온, 고 에너지 플라즈마, 부식성 가스들의 혼합물, 고 응력, 및 이들의 조합들에 노출시킨다. 이들 가혹한 조건들은 챔버 컴포넌트들을 침식 및/또는 부식시킬 수 있고, 그에 따라, 결함들에 대한 챔버 컴포넌트의 취약성(susceptibility)을 증가시킬 수 있다. 그러한 가혹한 환경들에서, 이들 결함들을 감소시키고 컴포넌트들의 침식 및/또는 부식 저항을 개선하는 것이 바람직하다.
[0003] 전형적으로, 보호 코팅들은, 열 스프레이, 스퍼터링, 이온 보조 증착(IAD), 플라즈마 스프레이, 또는 증발 기법들과 같은 다양한 방법들에 의해, 챔버 컴포넌트들 상에 증착된다. 이들 기법들은 약 10:1 내지 약 300:1의 종횡비를 갖는 챔버 컴포넌트들의 특정한 피처(feature)들(예컨대, 피트(pit)들, 샤워헤드 홀들 등) 내에 코팅들을 증착하는 것이 불가능하다. 그러한 피처들을 코팅하는 것의 실패는 불량한 품질 막을 초래할 수 있거나, 또는 챔버 컴포넌트의 부분이 전혀 코팅되지 않게 할 수 있다.
[0004] 본원에서 설명되는 실시예들 중 일부는 약 3:1 내지 약 300:1의 종횡비를 갖는 부분을 갖는 물건을 커버한다. 물건은 물건의 부분의 표면 상의 플라즈마 저항성 코팅을 포함한다. 플라즈마 저항성 코팅은 약 10 nm 내지 약 1.5 ㎛의 두께를 갖는 비정질 응력 완화 층, 및 약 10 nm 내지 약 1.5 ㎛의 두께를 갖는 희토류 금속-함유 산화물 층을 포함하고, 여기서, 희토류 금속-함유 산화물 층은 비정질 응력 완화 층을 덮는다. 플라즈마 저항성 코팅은 부분을 균일하게 덮고, 최대 300 ℃의 온도에서 균열 및 박리에 대해 저항적이며, 무-다공성이다.
[0006] 일부 실시예들에서, 방법은 원자 층 증착(ALD) 프로세스를 사용하여 챔버 컴포넌트의 표면 상에 플라즈마 저항성 코팅을 증착하는 단계를 포함한다. ALD 프로세스는, 약 10 nm 내지 약 1.5 ㎛의 두께까지 ALD를 사용하여 표면 상에 비정질 응력 완화 층을 증착하는 것, 및 약 10 nm 내지 약 1.5 ㎛의 두께까지 ALD를 사용하여 응력 완화 층 상에 희토류 금속-함유 산화물 층을 증착하는 것을 포함한다. 플라즈마 저항성 코팅은 챔버 컴포넌트의 표면을 균일하게 덮고, 최대 350 ℃의 온도에서 균열 및 박리에 대해 저항적이며, 무-다공성이다. 일부 실시예들에서, 희토류 금속-함유 산화물을 증착하는 것은, 단상 이트륨-함유 산화물 층을 형성하기 위해, 이트륨-함유 산화물 및 부가적인 금속 산화물을 공동-증착하는 것을 포함한다. 공동-증착하는 것은, 챔버 컴포넌트를 포함하는 증착 챔버 내에 이트륨-함유 산화물을 위한 제1 전구체와 부가적인 금속 산화물을 위한 제2 전구체의 혼합물을 공동-주입하여, 제1 전구체 및 제2 전구체가 비정질 응력 완화 층의 표면 상에 흡착되게 하여, 제1 반 반응(half reaction)을 형성함으로써, 수행될 수 있다. 후속하여, 산소-함유 반응물이 증착 챔버 내에 주입되어, 제2 반 반응을 형성할 수 있다.
[0007] 일부 실시예들에서, 방법은 원자 층 증착(ALD) 프로세스를 사용하여 챔버 컴포넌트의 표면 상에 플라즈마 저항성 코팅을 증착하는 단계를 포함한다. ALD 프로세스는 약 10 nm 내지 약 1.5 ㎛의 두께까지 ALD 프로세스의 복수의 사이클들을 사용하여 표면 상에 비정질 응력 완화 층을 증착하는 것을 포함한다. ALD 프로세스는 약 10 nm 내지 약 1.5 ㎛의 두께까지 희토류 금속-함유 산화물과 제2 산화물의 교번 층들의 스택을 후속하여 증착하는 것을 더 포함한다. 희토류 금속-함유 산화물의 층들 각각은 ALD 프로세스의 약 1 내지 30 회의 사이클들을 수행함으로써 형성되고, 약 1 내지 100 옹스트롬의 두께를 갖는다. 제2 산화물의 층들 각각은 ALD 프로세스의 1 내지 2 회의 사이클들을 수행함으로써 형성되고, 약 0.5 내지 4 옹스트롬의 두께를 갖는다. 제2 산화물의 층들은 희토류 금속-함유 산화물의 층들 내의 결정 형성을 방지한다.
[0008] 본 개시내용은 유사한 참조부호들이 유사한 엘리먼트들을 표시하는 첨부 도면들의 도들에서 제한이 아닌 예로써 예시된다. 본 개시내용의 "일" 또는 "하나의" 실시예에 대한 상이한 언급들이 반드시 동일한 실시예에 대한 것은 아니며, 그러한 언급들은 적어도 하나를 의미한다는 것이 유의되어야 한다.
[0009] 도 1은 프로세싱 챔버의 단면도를 도시한다.
[0010] 도 2a는 본원에서 설명되는 바와 같은 원자 층 증착 기법에 따른 증착 프로세스의 일 실시예를 도시한다.
[0011] 도 2b는 본원에서 설명되는 바와 같은 원자 층 증착 기법에 따른 증착 프로세스의 다른 실시예를 도시한다.
[0012] 도 2c는 본원에서 설명되는 바와 같은 원자 층 증착 기법에 따른 증착 프로세스의 다른 실시예를 도시한다.
[0013] 도 3a는 본원에서 설명되는 바와 같은 원자 층 증착을 사용하여 플라즈마 저항성 코팅을 생성하기 위한 방법을 예시한다.
[0014] 도 3b는 본원에서 설명되는 바와 같은 원자 층 증착을 사용하여 플라즈마 저항성 코팅을 생성하기 위한 방법을 예시한다.
[0015] 도 4a는 실시예들에 따른 샤워헤드 챔버 컴포넌트를 도시한다.
[0016] 도 4b는 가스 도관의 확대도를 도시하며, 여기서, 가스 도관의 내부는 본원에서 설명되는 바와 같은 플라즈마 저항성 코팅으로 코팅된다.
[0017] 도 4c는 실시예들에 따른 서멀 파이 챔버 컴포넌트를 도시한다.
[0018] 도 5는 상이한 재료들에 대해 분당 총 질량 손실(㎍/cm2)로 아웃개싱을 비교하는 차트이다.
[0019] 도 6은 고 종횡비 피처를 갖는 컴포넌트 상의, 본원에서 설명되는 바와 같은 플라즈마 저항성 코팅의 이미지이다.
[0020] 도 7a는 본원에서 설명되는 바와 같은 플라즈마 저항성 코팅의 톱다운(top down) SEM 이미지를 도시한다.
[0021] 도 7b는 도 7a의 플라즈마 저항성 코팅의 TEM 단면 이미지를 도시한다.
[0022] 도 8a는 물건 상의 Al2O3 응력 완화 층을 갖지 않는 Y2O3의 ALD 코팅의 톱다운 SEM 이미지를 도시한다.
[0023] 도 8b는 물건 상의 도 8a의 ALD 코팅의 단면 이미지를 도시한다.
[0024] 도 9는 도 2c에 관하여 설명된 바와 같은, Al 6061 기판 상의 플라즈마 저항성 세라믹 코팅 구조의 측단면 TEM 이미지를 예시한다.
[0025] 도 10은 도 9에서 도시된 플라즈마 저항성 세라믹 샘플의 STEM-EDS(scanning transmission electron microscopy energy-dispersive x-ray spectroscopy) 라인 스캔이다.
[0026] 본원에서 설명되는 실시예들은 물건들, 코팅된 챔버 컴포넌트들, 및 방법들을 커버하고, 여기서, 응력 완화 층, 및 이트륨-함유 산화물 층과 같은 희토류 금속-함유 산화물 층을 갖는 플라즈마 저항성 코팅이 컴포넌트들의 표면 상에 증착된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 플라즈마 저항성이라는 용어는 플라즈마뿐만 아니라 케미스트리(chemistry) 및 라디칼들에 대한 저항성을 의미한다. 표면은 알루미늄(예컨대, Al 6061, Al 6063) 또는 세라믹 재료일 수 있다. 증착 프로세스는 희토류 금속-함유 산화물 층을 위한 전구체들의 공동-증착을 포함할 수 있는 원자 층 증착(ALD) 프로세스이다. 플라즈마 저항성 코팅은 이중층 스택으로 구성될 수 있다. 이중층 스택은 비정질 Al2O3와 같은 알루미늄 산화물(Al2O3)의 응력 완화 층 및 이트륨-함유 산화물 층을 포함할 수 있다. 본원의 실시예들은 예로서 이트륨-함유 산화물 층을 이용하여 설명된다. 상단 층이 임의의 희토류 금속 산화물, 또는 희토류 금속 산화물들의 단상 또는 다상 혼합물들(즉, 이트륨을 갖거나 또는 갖지 않음)을 포함할 수 있다는 것이 인식될 것이다.
[0027] 다층 플라즈마 저항성 코팅 내의 각각의 층의 두께는 약 10 nm 내지 약 1.5 ㎛일 수 있다. 실시예들에서, 응력 완화 층(예컨대, 비정질 Al2O3)은 약 1.0 ㎛의 두께를 가질 수 있고, 희토류 금속-함유 산화물 층은 약 50 nm의 두께를 가질 수 있다. 희토류 금속-함유 산화물 층 두께 대 응력 완화 층 두께의 비율은 200:1 내지 1:200일 수 있다. 두께 비율은 특정한 챔버 애플리케이션들에 따라 선택될 수 있다. 코팅은 2개의 층들 사이에 상호확산된 고체 상태 상을 포함하는 하나, 또는 하나 초과의 중간 층을 생성하기 위해 어닐링될 수 있다. 플라즈마 저항성 코팅은, 약 10:1 내지 약 300:1의 종횡비를 갖는, 물건 내의 피처들의 표면들을 코팅할 수 있거나 또는 덮을 수 있다. 플라즈마 저항성 코팅은 또한, 실질적으로 균일한 두께로 그러한 피처들을 등각적으로 덮을 수 있다. 일 실시예에서, 플라즈마 저항성 코팅은, 약 +/- 20 % 미만의 두께 변동, +/- 10 %의 두께 변동, +/- 5 %의 두께 변동, 또는 더 낮은 두께 변동을 갖는 균일한 두께로 코팅된 아래에 놓인 표면(코팅된 표면 피처들을 포함함)의 등각적 커버리지를 갖는다.
[0028] 본원에서 설명되는 실시예들은, 응력 완화 층(예컨대, 비정질 Al2O3) 및 그 위의 이트륨-함유 산화물 층(예컨대, 다른 희토류 금속 산화물과 단상으로 증착된 Y2O3)과 같은 희토류 금속-함유 산화물 층을 갖는 플라즈마 저항성 코팅들로, 챔버 컴포넌트들 및 다른 물건들의 고 종횡비 피처들이 효과적으로 코팅될 수 있게 한다. 플라즈마 저항성 코팅들은 고 종횡비 피처 내에서 등각적이고, 실질적으로 균일한 코팅으로(예컨대, 약 +/- 5 % 또는 그 미만의 두께 변동으로) 피처를 덮을 수 있다. 플라즈마 저항성 코팅은 또한, 약 0 %의 다공도로 매우 치밀하다(예컨대, 실시예들에서, 플라즈마 저항성 코팅은 무-다공성일 수 있다). 응력 완화 층 및 희토류 금속-함유 산화물 층을 갖는 플라즈마 저항성 코팅들은, CCl4/CHF3 플라즈마 에칭 케미스트리들, HCl3Si 에칭 케미스트리들, 및 NF3 에칭 케미스트리들과 같은 플라즈마 에칭 케미스트리들로부터의 부식 및 침식에 대해 저항적일 수 있다. 부가적으로, 응력 완화 층 및 희토류 금속-함유 산화물 층을 갖는 본원에서 설명되는 플라즈마 저항성 코팅들은 최대 약 350 ℃의 온도들에서 균열 및 박리에 대해 저항적일 수 있다. 예컨대, 본원에서 설명되는 플라즈마 저항성 코팅을 갖는 챔버 컴포넌트는 약 200 ℃의 온도들까지의 가열을 포함하는 프로세스들에서 사용될 수 있다. 챔버 컴포넌트는, 플라즈마 저항성 코팅에 어떠한 균열들 또는 박리도 도입하지 않으면서, 실온 내지 약 200 ℃의 온도로 열적으로 사이클링될 수 있다.
[0029] ALD는 물건의 표면과의 화학 반응들을 통해 재료의 제어되는 자기-제한적인 증착을 가능하게 한다. 등각적 프로세스인 것 이외에, ALD는 또한 균일한 프로세스이다. 고 종횡비 피처들(예컨대, 약 10:1 내지 약 300:1)을 포함하는, 물건의 모든 노출되는 측들에는 동일한 또는 대략 동일한 양의 재료가 증착될 것이다. ALD 프로세스의 전형적인 반응 사이클은, 전구체(즉, 단일 화학물 A)가 ALD 챔버 내에 플러딩되고(flooded) 물건의 표면 상에 흡착되는 것으로 시작된다. 이어서, 반응물(즉, 단일 화학물 R)이 ALD 챔버 내에 도입되고 이어서 플러싱(flush)되기 전에, 과도한 전구체가 ALD 챔버 밖으로 플러싱된다. 그러나, 세라믹 코팅들 내의 이트륨-함유 산화물 층(또는 다른 희토류 금속 산화물 층)은 재료들의 공동-증착에 의해 형성될 수 있다. 이를 달성하기 위해, 이트륨-함유 산화물 전구체(A)(예컨대, Y2O3)와 다른 희토류 금속 산화물(B) 전구체와 같은 2개의 전구체들의 혼합물이 임의의 수의 비율들, 예컨대, A90+B10, A70+B30, A50+B50, A30+B70, A10+A90 등으로 챔버 내에 공동-주입(AxBy)되고, 물건의 표면 상에 흡착된다. 이들 예들에서, x 및 y는 Ax+By에 대한 분자비들(mol%)로 표현된다. 예컨대, A90+B10은 A의 90 mol% 및 B의 10 mol%이다. 과도한 전구체들이 플러싱된다. 반응물이 ALD 챔버 내에 도입되고, 흡착된 전구체들과 반응하여, 과도한 화학물들이 플러싱되기 전에 고체 층을 형성한다. ALD의 경우에, 재료의 최종 두께는 실행되는 반응 사이클들의 수에 따라 좌우되는데, 이는 각각의 반응 사이클이, 하나의 원자 층 또는 원자 층의 부분일 수 있는 특정한 두께의 층을 성장시킬 것이기 때문이다.
[0030] 고 종횡비 피처들을 갖는 컴포넌트들 상에 코팅들을 증착하기 위해 전형적으로 사용되는 다른 기법들, 이를테면, 플라즈마 스프레이 코팅 및 이온 보조 증착과 달리, ALD 기법은 그러한 피처들 내에(즉, 피처들의 표면들 상에) 재료의 층을 증착할 수 있다. 부가적으로, ALD 기법은 무-다공성(즉, 핀-홀이 없음)인 비교적 얇은(즉, 1 ㎛ 또는 그 미만) 코팅들을 생산하고, 이는 증착 동안에 균열 형성을 제거할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "무-다공성"이라는 용어는, TEM(transmission electron microscopy)에 의해 측정했을 때 코팅의 전체 깊이를 따라 어떠한 세공들, 핀-홀들, 공극들, 또는 균열들도 없는 것을 의미한다. TEM은 집속 이온 빔 밀링에 의해 준비된 100 nm 두께의 TEM 라멜라(lamella)를 사용하여 수행될 수 있고, TEM은 명시야(bright-field), 암시야(dark-field), 또는 고-해상도 모드에서 200 kV로 동작된다. 반대로, 통상적인 e-빔 IAD 또는 플라즈마 스프레이 기법들을 이용하면, 심지어 5 또는 10 ㎛의 두께들의 증착 시에 균열들이 형성되고, 다공도는 1 내지 3 %일 수 있다.
[0031] 챔버 벽들, 샤워헤드들, 노즐들, 플라즈마 생성 유닛들(예컨대, 하우징들을 갖는 무선 주파수 전극들), 확산기들, 및 가스 라인들과 같은 프로세스 챔버 컴포넌트들은, 가혹한 에칭 환경들에서 컴포넌트들을 보호하기 위해 이들 플라즈마 저항성 코팅들을 갖는 것으로부터 이익을 얻을 것이다. 이들 챔버 컴포넌트들 중 다수는 약 10:1 내지 약 300:1의 범위에 있는 종횡비들을 갖고, 이는 통상적인 증착 방법들을 사용하여 이들을 양호하게 코팅하는 것을 어렵게 만든다. 본원에서 설명되는 실시예들은 전술된 프로세스 챔버 컴포넌트들과 같은 고 종횡비 물건들이, 물건들을 보호하는 플라즈마 저항성 코팅들로 코팅될 수 있게 한다. 예컨대, 실시예들은 가스 라인들의 내부들, 노즐들의 내부들, 샤워헤드들 내의 홀들의 내부들 등이 희토류 금속-함유 산화물 세라믹 코팅으로 코팅될 수 있게 한다.
[0032] 도 1은 실시예들에 따른, 응력 완화 층 및 희토류 금속-함유 산화물 층을 갖는 플라즈마 저항성 코팅으로 코팅된 하나 또는 그 초과의 챔버 컴포넌트들을 갖는 반도체 프로세싱 챔버(100)의 단면도이다. 프로세싱 챔버(100)는 플라즈마 프로세싱 조건들을 갖는 부식성 플라즈마 환경이 제공되는 프로세스들을 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 프로세싱 챔버(100)는 플라즈마 에칭기 또는 플라즈마 에칭 반응기, 플라즈마 세정기, 플라즈마 강화 CVD 또는 ALD 반응기들 등을 위한 챔버일 수 있다. 플라즈마 저항성 코팅을 포함할 수 있는 챔버 컴포넌트들의 예들은 복잡한 형상들, 및 고 종횡비들을 갖는 홀들을 갖는 챔버 컴포넌트들을 포함한다. 일부 예시적인 챔버 컴포넌트들은 기판 지지 조립체(148), 정전 척(ESC)(150), 링(예컨대, 프로세스 키트 링 또는 단일 링), 챔버 벽, 베이스, 가스 분배 플레이트, 프로세싱 챔버의 샤워헤드, 가스 라인들, 노즐, 덮개, 라이너, 라이너 키트, 실드, 플라즈마 스크린, 유동 등화기, 냉각 베이스, 챔버 뷰포트, 챔버 덮개 등을 포함한다. 아래에서 더 상세히 설명되는 플라즈마 저항성 코팅은 ALD에 의해 적용된다. ALD는, 고 종횡비들을 갖는 피처들을 갖고 복잡한 형상들을 갖는 컴포넌트들을 포함하는 모든 타입들의 컴포넌트들 상에 무-다공성인 실질적으로 균일한 두께의 등각적 코팅을 적용할 수 있게 한다.
[0033] 플라즈마 저항성 코팅은, 희토류 금속-함유 산화물 층을 형성하기 위해 희토류 금속-함유 산화물을 증착하거나, 또는 하나 또는 그 초과의 부가적인 산화물들과 조합하여 희토류 금속-함유 산화물을 공동-증착하기 위한 하나 또는 그 초과의 전구체들, 및 응력 완화 층을 위한 전구체로 ALD를 사용하여 성장 또는 증착될 수 있다. 일 실시예에서, 희토류 금속-함유 산화물 층은 다결정질 구조를 갖는다. 희토류 금속-함유 산화물은 이트륨, 탄탈럼, 지르코늄, 및/또는 에르븀을 포함할 수 있다. 예컨대, 희토류 금속-함유 산화물은 이트리아(Y2O3), 에르븀 산화물(Er2O3), 지르코늄 산화물(ZrO2), 탄탈럼 산화물(Ta2O5) 등일 수 있다. 실시예들에서, 희토류 금속-함유 산화물은 다결정질 이트리아이다. 다른 실시예들에서, 희토류 금속-함유 산화물은 비정질 이트리아이다. 희토류 금속-함유 산화물은 또한, 이트륨, 지르코늄, 및/또는 에르븀과 같은 하나 또는 그 초과의 희토류 원소들과 혼합된 알루미늄을 포함할 수 있다. 희토류 금속-함유 산화물 층을 형성하기 위해 희토류 금속-함유 산화물과 공동-증착될 수 있는 부가적인 산화물(또는 산화물들)은 지르코늄 산화물(ZrO2), 알루미늄 산화물(Al2O3), 에르븀 산화물(Er2O3), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예컨대, 다층 플라즈마 저항성 코팅을 위한 이트륨-함유 산화물 층은 YxZryOz, YaZrxAlyOz, YxAlyOz, 또는 YxEryOz일 수 있다. 이트륨-함유 산화물은 공간군 Ia-3(206)를 갖는 입방형 구조를 갖는 이트리얼라이트를 갖는 이트리아(Y2O3)일 수 있다.
[0034] 일 실시예에서, 희토류 금속-함유 산화물 층은 Y2O3, Er2O3, Y3Al5O12(YAG), Er3Al5O12(EAG), 또는 Y4Al2O9(YAM) 중 하나이다. 희토류 금속-함유 산화물 층은 또한, YAlO3(YAP), Er4Al2O9(EAM), ErAlO3(EAP), Y2O3-ZrO2의 고용체, 및/또는 Y2O3-ZrO2의 고용체 및 Y4Al2O9을 포함하는 세라믹 화합물일 수 있다.
[0035] Y2O3-ZrO2의 고용체에 관하여, 희토류 금속-함유 산화물 층은 10 내지 90 분자비(mol%)의 농도의 Y2O3 및 10 내지 90 mol%의 농도의 ZrO2를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, Y2O3-ZrO2의 고용체는 10 내지 20 mol% Y2O3 및 80 내지 90 mol% ZrO2를 포함할 수 있고, 20 내지 30 mol% Y2O3 및 70 내지 80 mol% ZrO2를 포함할 수 있고, 30 내지 40 mol% Y2O3 및 60 내지 70 mol% ZrO2를 포함할 수 있고, 40 내지 50 mol% Y2O3 및 50 내지 60 mol% ZrO2를 포함할 수 있고, 60 내지 70 mol% Y2O3 및 30 내지 40 mol% ZrO2를 포함할 수 있고, 70 내지 80 mol% Y2O3 및 20 내지 30 mol% ZrO2를 포함할 수 있고, 80 내지 90 mol% Y2O3 및 10 내지 20 mol% ZrO2를 포함할 수 있고, 기타 등등을 포함할 수 있다.
[0036] Y2O3-ZrO2의 고용체 및 Y4Al2O9을 포함하는 세라믹 화합물에 관하여, 일 실시예에서, 세라믹 화합물은 62.93 분자비(mol%) Y2O3, 23.23 mol% ZrO2, 및 13.94 mol% Al2O3를 포함한다. 다른 실시예에서, 세라믹 화합물은 50 내지 75 mol%의 범위에 있는 Y2O3, 10 내지 30 mol%의 범위에 있는 ZrO2, 및 10 내지 30 mol%의 범위에 있는 Al2O3를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 세라믹 화합물은 40 내지 100 mol%의 범위에 있는 Y2O3, 0.1 내지 60 mol%의 범위에 있는 ZrO2, 및 0.1 내지 10 mol%의 범위에 있는 Al2O3를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 세라믹 화합물은 40 내지 60 mol%의 범위에 있는 Y2O3, 30 내지 50 mol%의 범위에 있는 ZrO2, 및 10 내지 20 mol%의 범위에 있는 Al2O3를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 세라믹 화합물은 40 내지 50 mol%의 범위에 있는 Y2O3, 20 내지 40 mol%의 범위에 있는 ZrO2, 및 20 내지 40 mol%의 범위에 있는 Al2O3를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 세라믹 화합물은 70 내지 90 mol%의 범위에 있는 Y2O3, 0.1 내지 20 mol%의 범위에 있는 ZrO2, 및 10 내지 20 mol%의 범위에 있는 Al2O3를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 세라믹 화합물은 60 내지 80 mol%의 범위에 있는 Y2O3, 0.1 내지 10 mol%의 범위에 있는 ZrO2, 및 20 내지 40 mol%의 범위에 있는 Al2O3를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 세라믹 화합물은 40 내지 60 mol%의 범위에 있는 Y2O3, 0.1 내지 20 mol%의 범위에 있는 ZrO2, 및 30 내지 40 mol%의 범위에 있는 Al2O3를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 다른 분배들이 또한 세라믹 화합물에 대해 사용될 수 있다.
[0037] 일 실시예에서, Y2O3, ZrO2, Er2O3, Gd2O3, 및 SiO2의 조합을 포함하는 대안적인 세라믹 화합물이 희토류 금속-함유 산화물 층을 위해 사용된다. 일 실시예에서, 대안적인 세라믹 화합물은 40 내지 45 mol%의 범위에 있는 Y2O3, 0 내지 10 mol%의 범위에 있는 ZrO2, 35 내지 40 mol%의 범위에 있는 Er2O3, 5 내지 10 mol%의 범위에 있는 Gd2O3, 및 5 내지 15 mol%의 범위에 있는 SiO2를 포함할 수 있다. 제1 예에서, 대안적인 세라믹 화합물은 40 mol% Y2O3, 5 mol% ZrO2, 35 mol% Er2O3, 5 mol% Gd2O3, 및 15 mol% SiO2를 포함한다. 제2 예에서, 대안적인 세라믹 화합물은 45 mol% Y2O3, 5 mol% ZrO2, 35 mol% Er2O3, 10 mol% Gd2O3, 및 5 mol% SiO2를 포함한다. 제3 예에서, 대안적인 세라믹 화합물은 40 mol% Y2O3, 5 mol% ZrO2, 40 mol% Er2O3, 7 mol% Gd2O3, 및 8 mol% SiO2를 포함한다.
[0038] 전술된 희토류 금속-함유 산화물 층들 중 임의의 것은 미량의 다른 재료들, 이를테면, ZrO2, Al2O3, SiO2, B2O3, Er2O3, Nd2O3, Nb2O5, CeO2, Sm2O3, Yb2O3, 또는 다른 산화물들을 포함할 수 있다.
[0039] 응력 완화 층은 비정질 알루미늄 산화물 또는 유사한 재료를 포함할 수 있고, 실시예들에서 최대 약 350 ℃, 또는 200 ℃, 또는 약 200 ℃ 내지 약 350 ℃의 온도들에서의 플라즈마 저항성 코팅의 균열 및 박리에 대한 열 저항뿐만 아니라, 챔버 컴포넌트에 대한 플라즈마 저항성 코팅의 접착을 개선한다.
[0040] 예시된 바와 같이, 일 실시예에 따라, 기판 지지 조립체(148)는 플라즈마 저항성 코팅(136)을 갖는다. 그러나, 챔버 벽들, 샤워헤드들, 가스 라인들, 정전 척들, 노즐들 등과 같은 다른 챔버 컴포넌트들 중 임의의 챔버 컴포넌트가 또한 세라믹 코팅으로 코팅될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
[0041] 일 실시예에서, 프로세싱 챔버(100)는 챔버 바디(102) 및 샤워헤드(130)를 포함하고, 그 챔버 바디(102) 및 샤워헤드(130)는 내부 볼륨(106)을 밀폐한다. 샤워헤드(130)는 샤워헤드 베이스 및 샤워헤드 가스 분배 플레이트를 포함할 수 있다. 대안적으로, 샤워헤드(130)는, 일부 실시예들에서 덮개 및 노즐에 의해, 또는 다른 실시예들에서 다수의 파이 형상 샤워헤드 컴파트먼트들 및 플라즈마 생성 유닛들에 의해 대체될 수 있다. 챔버 바디(102)는 알루미늄, 스테인리스 강, 또는 다른 적합한 재료로 제작될 수 있다. 챔버 바디(102)는 일반적으로, 측벽들(108) 및 하단부(110)를 포함한다. 샤워헤드(130)(또는 덮개 및/또는 노즐), 측벽들(108), 및/또는 하단부(110) 중 임의의 것은 플라즈마 저항성 코팅을 포함할 수 있다.
[0042] 외측 라이너(116)가 챔버 바디(102)를 보호하기 위해 측벽들(108)에 인접하게 배치될 수 있다. 외측 라이너(116)는 이중층 코팅으로 제작 및/또는 코팅될 수 있다. 일 실시예에서, 외측 라이너(116)는 알루미늄 산화물로 제작된다.
[0043] 배기 포트(126)가 챔버 바디(102)에 정의될 수 있고, 펌프 시스템(128)에 내부 볼륨(106)을 커플링시킬 수 있다. 펌프 시스템(128)은, 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(106)의 압력을 조절하고 진공배기(evacuate)시키기 위해 활용되는, 하나 또는 그 초과의 펌프들 및 스로틀 밸브들을 포함할 수 있다.
[0044] 샤워헤드(130)는 챔버 바디(102)의 측벽(108) 상에 지지될 수 있다. 샤워헤드(130)(또는 덮개)는 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(106)으로의 접근을 가능하게 하도록 개방될 수 있고, 폐쇄되는 동안에는 프로세싱 챔버(100)에 대한 밀봉을 제공할 수 있다. 가스 패널(158)이 샤워헤드(130) 또는 덮개 및 노즐을 통해 내부 볼륨(106)에 프로세스 및/또는 세정 가스들을 제공하기 위해 프로세싱 챔버(100)에 커플링될 수 있다. 샤워헤드(130)는 유전체 에칭(유전체 재료들의 에칭)을 위해 사용되는 프로세싱 챔버들을 위해 사용될 수 있다. 샤워헤드(130)는 가스 분배 플레이트(GDP)(133)를 포함하고, 그 가스 분배 플레이트(GDP)(133)는 GDP(133) 전체에 걸쳐 다수의 가스 전달 홀들(132)을 갖는다. 샤워헤드(130)는 알루미늄 베이스 또는 양극산화된 알루미늄 베이스에 본딩된 GDP(133)를 포함할 수 있다. GDP(133)는 Si 또는 SiC로 제조될 수 있거나, 또는 세라믹, 이를테면 Y2O3, Al2O3, Y3Al5O12(YAG) 등일 수 있다. 샤워헤드(130) 및 전달 홀들(132)은, 도 4a 및 도 4b에 대하여 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 플라즈마 저항성 코팅으로 코팅될 수 있다.
[0045] 전도체 에칭(전도성 재료들의 에칭)을 위해 사용되는 프로세싱 챔버들의 경우에, 샤워헤드 대신에 덮개가 사용될 수 있다. 덮개는 덮개의 중앙 홀 내에 피팅된 중앙 노즐을 포함할 수 있다. 덮개는 세라믹, 이를테면 Al2O3, Y2O3, YAG, 또는 Y2O3-ZrO2의 고용체 및 Y4Al2O9을 포함하는 세라믹 화합물일 수 있다. 노즐이 또한, 세라믹, 이를테면 Y2O3, YAG, 또는 Y2O3-ZrO2의 고용체 및 Y4Al2O9을 포함하는 세라믹 화합물일 수 있다. 덮개, 샤워헤드 베이스(104), GDP(133), 및/또는 노즐이 전부, 실시예에 따른 플라즈마 저항성 코팅으로 코팅될 수 있다.
[0046] 프로세싱 챔버(100)에서 기판들을 프로세싱하기 위해 사용될 수 있는 프로세싱 가스들의 예들은, 할로겐-함유 가스들, 이를테면 특히, C2F6, SF6, SiCl4, HBr, NF3, CF4, CHF3, CH2F3, F, NF3, Cl2, CCl4, BCl3 및 SiF4, 및 다른 가스들, 이를테면 O2 또는 N2O를 포함한다. 캐리어 가스들의 예들은 N2, He, Ar, 및 프로세스 가스들(예컨대, 비-반응성 가스들)에 대해 비활성인 다른 가스들을 포함한다. 기판 지지 조립체(148)는 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(106)에서 샤워헤드(130) 또는 덮개 아래에 배치된다. 기판 지지 조립체(148)는 프로세싱 동안에 기판(144)을 홀딩한다. 링(146)(예컨대, 단일 링)이 정전 척(150)의 일부를 덮을 수 있고, 프로세싱 동안에 플라즈마에 대한 노출로부터 그 덮인 부분을 보호할 수 있다. 일 실시예에서, 링(146)은 실리콘 또는 석영일 수 있다.
[0047] 내측 라이너(118)가 기판 지지 조립체(148)의 주변부 상에 코팅될 수 있다. 내측 라이너(118)는 외측 라이너(116)를 참조하여 논의된 것들과 같은 할로겐-함유 가스 저항 재료일 수 있다. 일 실시예에서, 내측 라이너(118)는 외측 라이너(116)의 재료들과 동일한 재료들로 제작될 수 있다. 부가적으로, 내측 라이너(118)가 또한, 본원에서 설명되는 바와 같은 플라즈마 저항성 코팅으로 코팅될 수 있다.
[0048] 일 실시예에서, 기판 지지 조립체(148)는 정전 척(150) 및 페데스탈(152)을 지지하는 탑재 플레이트(162)를 포함한다. 정전 척(150)은 열 전도성 베이스(164), 및 본드(138)에 의해 열 전도성 베이스에 본딩된 정전 퍽(166)을 더 포함하고, 그 본드(138)는 일 실시예에서 규소수지 본드(silicone bond)일 수 있다. 예시되는 실시예에서, 정전 퍽(166)의 상부 표면은 이트륨-계 산화물 플라즈마 저항성 코팅(136)에 의해 덮일 수 있다. 플라즈마 저항성 코팅(136)은, 열 전도성 베이스(164) 및 정전 퍽(166)의 외측 및 측면 주변부뿐만 아니라, 정전 척 내의 큰 종횡비들을 갖는 임의의 다른 기하학적으로 복잡한 파트들 또는 홀들을 포함하는, 정전 척(150)의 전체 노출된 표면 상에 배치될 수 있다. 탑재 플레이트(162)는 챔버 바디(102)의 하단부(110)에 커플링되고, 유틸리티들(예컨대, 유체들, 전력 라인들, 센서 리드들 등)을 열 전도성 베이스(164) 및 정전 퍽(166)으로 라우팅하기 위한 통로들을 포함한다.
[0049] 열 전도성 베이스(164) 및/또는 정전 퍽(166)은, 기판 지지 조립체(148)의 측방향 온도 프로파일을 제어하기 위해, 하나 또는 그 초과의 선택적인 매립된 가열 엘리먼트들(176), 매립된 열 아이솔레이터(174), 및/또는 도관들(168, 170)을 포함할 수 있다. 도관들(168, 170)은 도관들(168, 170)을 통해 온도 조절 유체를 순환시키는 유체 소스(172)에 유체적으로 커플링될 수 있다. 일 실시예에서, 매립된 아이솔레이터(174)는 도관들(168, 170) 사이에 배치될 수 있다. 가열기(176)는 가열기 전력 소스(178)에 의해 조절된다. 도관들(168, 170) 및 가열기(176)는 열 전도성 베이스(164)의 온도를 제어하기 위해 활용될 수 있다. 도관들 및 가열기는 정전 퍽(166) 및 프로세싱되고 있는 기판(144)(예컨대, 웨이퍼)을 가열하고 그리고/또는 냉각시킨다. 정전 퍽(166) 및 열 전도성 베이스(164)의 온도는 제어기(195)를 사용하여 모니터링될 수 있는 복수의 온도 센서들(190, 192)을 사용하여 모니터링될 수 있다.
[0050] 정전 퍽(166)은 퍽(166)의 상부 표면에 형성될 수 있는 다수의 가스 통로들, 이를테면 그루브(groove)들, 메사(mesa)들, 및 다른 표면 피처들을 더 포함할 수 있다. 이들 표면 피처들은 전부, 실시예에 따른 이트륨-계 산화물 플라즈마 저항성 코팅으로 코팅될 수 있다. 가스 통로들은 정전 퍽(166)에 드릴링된 홀들을 통해 He와 같은 열 전달(또는 배면) 가스의 소스에 유체적으로 커플링될 수 있다. 동작 시에, 배면 가스는 정전 퍽(166)과 기판(144) 사이의 열 전달을 향상시키기 위해 가스 통로들 내로 제어되는 압력으로 제공될 수 있다.
[0051] 정전 퍽(166)은 척킹 전력 소스(182)에 의해 제어되는 적어도 하나의 클램핑 전극(180)을 포함한다. 클램핑 전극(180)(또는, 정전 퍽(166) 또는 베이스(164)에 배치된 다른 전극)은 추가로, 프로세싱 챔버(100) 내의 프로세스 및/또는 다른 가스들로부터 형성된 플라즈마를 유지하기 위해, 정합 회로(188)를 통해 하나 또는 그 초과의 RF 전력 소스들(184, 186)에 커플링될 수 있다. RF 전력 소스들(184, 186)은 일반적으로, 최대 약 10,000 와트의 전력 및 약 50 kHz 내지 약 3 GHz의 주파수를 갖는 RF 신호를 생성할 수 있다.
[0052] 도 2a는 물건 상에 플라즈마 저항성 코팅을 성장시키거나 또는 증착하기 위한 ALD 기법에 따른 증착 프로세스의 일 실시예를 도시한다. 도 2b는 본원에서 설명되는 바와 같은 원자 층 증착 기법에 따른 증착 프로세스의 다른 실시예를 도시한다. 도 2c는 본원에서 설명되는 바와 같은 원자 층 증착 기법에 따른 증착 프로세스의 다른 실시예를 도시한다.
[0053] 다양한 타입들의 ALD 프로세스들이 존재하고, 코팅될 표면, 코팅 재료, 표면과 코팅 재료 사이의 화학적 상호작용 등과 같은 여러 인자들에 기초하여 특정한 타입이 선택될 수 있다. 다양한 ALD 프로세스들에 대한 일반적인 원리는, 자기-제한적인 방식으로 차례로 표면과 화학적으로 반응하는 가스성 화학 전구체들의 펄스들에, 코팅될 표면을 반복적으로 노출시킴으로써, 박막 층을 성장시키는 것을 포함한다.
[0054] 도 2a 내지 도 2c는 표면을 갖는 물건(210)을 예시한다. 물건(210)은, 기판 지지 조립체, 정전 척(ESC), 링(예컨대, 프로세스 키트 링 또는 단일 링), 챔버 벽, 베이스, 가스 분배 플레이트, 가스 라인들, 샤워헤드, 플라즈마 전극들, 플라즈마 하우징, 노즐, 덮개, 라이너, 라이너 키트, 실드, 플라즈마 스크린, 유동 등화기, 냉각 베이스, 챔버 뷰포트, 챔버 덮개, 확산기 등을 포함하는(그러나 이에 제한되지 않는) 다양한 챔버 컴포넌트들(예컨대, 반도체 프로세스 챔버 컴포넌트들)을 표현할 수 있다. 물건(210)은 금속(이를테면, 알루미늄, 스테인리스 강), 세라믹, 금속-세라믹 합성물, 폴리머, 폴리머 세라믹 합성물, 마일러(mylar), 폴리에스테르, 또는 다른 적합한 재료들로 제조될 수 있고, AlN, Si, SiC, Al2O3, SiO2 등과 같은 재료들을 더 포함할 수 있다.
[0055] ALD의 경우에, 표면 상으로의 전구체의 흡착 또는 흡착된 전구체와 반응물의 반응은 "반-반응"이라고 지칭될 수 있다. 제1 반 반응 동안에, 전구체가 표면 상에 완전히 흡착될 수 있게 할 정도로 충분한 시간 기간 동안 전구체가 물건(210)의 표면 상으로(또는 물건(210) 상에 형성된 층 상으로) 펄싱된다. 전구체가 표면 상의 유한한 수의 이용가능한 부위들 상에 흡착되어, 표면 상에 균일한 연속적인 흡착 층을 형성할 것이므로, 흡착은 자기-제한적이다. 전구체에 의해 이미 흡착된 임의의 부위들은, 균일한 연속적인 코팅 상에 새로운 이용가능한 부위들을 형성하게 될 처리를 흡착된 부위들이 받지 않는 한, 그리고/또는 흡착된 부위들이 그러한 처리를 받을 때까지, 동일한 전구체에 의한 추가적인 흡착에 대해 이용가능하지 않게 될 것이다. 예시적인 처리들은 플라즈마 처리, 라디칼들에 균일한 연속적인 흡착 층을 노출시키는 것에 의한 처리, 또는 표면에 흡착된 가장 최근의 균일한 연속적인 층과 반응할 수 있는 상이한 전구체의 도입일 수 있다.
[0056] 일부 구현들에서, 2개 또는 그 초과의 전구체들이 함께 주입되고, 물건의 표면 상에 흡착된다. 산소-함유 반응물이 (예컨대, YAG, Y2O3-ZrO2의 상 등의) 고체 단상 또는 다상 층을 형성하도록 흡착물들과 반응하기 위해 주입될 때까지, 과도한 전구체들이 밖으로 펌핑된다. 이러한 프레시(fresh) 층은 다음 사이클에서 전구체들을 흡착할 준비가 된다.
[0057] 도 2a에서, 물건(210)은, 물건(210)의 표면이 흡착 층(214)을 형성하도록 제1 전구체(260)에 의해 완전히 흡착될 때까지 제1 지속기간 동안, 제1 전구체(260)에 도입될 수 있다. 후속하여, 물건(210)은 고체 응력 완화 층(216)을 성장시키도록 흡착 층(214)과 반응하기 위한 제1 반응물(265)에 도입될 수 있다(예컨대, 그에 따라, 응력 완화 층(216)이 완전히 성장 또는 증착되고, 여기서, 성장 및 증착이라는 용어들은 본원에서 교환가능하게 사용될 수 있다). 예컨대, 제1 전구체(260)는 알루미늄 또는 다른 금속을 위한 전구체일 수 있다. 응력 완화 층(216)이 산화물인 경우에, 제1 반응물(265)은 산소, 수증기, 오존, 순수 산소, 산소 라디칼들, 또는 다른 산소 소스일 수 있다. 따라서, ALD가 응력 완화 층(216)을 형성하기 위해 사용될 수 있다.
[0058] 응력 완화 층(216)이 알루미나(Al2O3) 응력 완화 층인 예에서, 물건(210)(예컨대, Al6061 기판)은, 표면 상의 모든 반응성 부위들이 소모될 때까지 제1 지속기간 동안, 제1 전구체(260)(예컨대, 트리메틸 알루미늄(TMA))에 도입될 수 있다. 잔여의 제1 전구체(260)가 플러싱되고, 이어서, 제2 절반 사이클을 시작하기 위해 H2O의 제1 반응물(265)이 반응기 내로 주입된다. 제1 반 반응에 의해 생성된 Al 함유 흡착 층과 H2O 분자들이 반응한 후에, Al2O3의 응력 완화 층(216)이 형성된다.
[0059] 응력 완화 층(216)은 균일하고 연속적이고 등각적일 수 있다. 실시예들에서, 응력 완화 층(216)은 무 다공성일 수 있거나(예컨대, 0의 다공도를 가질 수 있음), 또는 대략 0의 다공도(예컨대, 0 % 내지 0.01 %의 다공도)를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 층(216)은, 단일 ALD 증착 사이클 후에, 하나의 원자 층 미만 내지 수 원자들의 두께를 가질 수 있다. 일부 유기금속 전구체 분자들은 크다. 반응물(265)과 반응한 후에, 큰 유기 리간드들이 사라질 수 있고, 그에 따라, 훨씬 더 작은 금속 원자들이 남게 될 수 있다. (예컨대, 전구체들(260)의 도입에 이은 반응물들(265)의 도입을 포함하는) 하나의 완전한 ALD 사이클은 단일 원자 층 미만의 결과를 발생시킬 수 있다. 예컨대, TMA 및 H2O에 의해 성장된 Al2O3 단분자층은 전형적으로, 약 0.9 내지 1.3 A/사이클의 성장 레이트를 갖는 한편, Al2O3 격자 상수는 a = 4.7 A 및 c = 13 A이다(삼각형 구조의 경우).
[0060] 더 두꺼운 응력 완화 층(216)을 증착하기 위해, 다수의 완전한 ALD 증착 사이클들이 구현될 수 있고, (예컨대, 전구체(260)의 도입, 플러싱, 반응물(265)의 도입, 및 다시 플러싱을 포함하는) 각각의 완전한 사이클은 하나의 원자 내지 수 원자들의 부가적인 부분만큼 두께를 증가시킨다. 도시된 바와 같이, 최대 n개의 완전한 사이클들이 응력 완화 층(216)을 성장시키기 위해 수행될 수 있고, 여기서, n은 1보다 더 큰 정수 값이다. 실시예들에서, 응력 완화 층(216)은 약 10 nm 내지 약 1.5 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 실시예들에서, 응력 완화 층(216)은 약 10 nm 내지 약 15 nm의 두께를 가질 수 있거나, 또는 다른 실시예들에서, 약 0.8 내지 1.2 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
[0061] 응력 완화 층(216)은 견고한 기계적 특성들을 제공한다. 응력 완화 층(216)은 절연 강도를 향상시킬 수 있고, (예컨대, Al6061, Al6063, 또는 세라믹으로 형성된) 컴포넌트에 대한 플라즈마 저항성 코팅의 더 양호한 접착을 제공할 수 있으며, 최대 약 200 ℃, 또는 최대 약 250 ℃, 또는 약 200 ℃ 내지 약 250 ℃의 온도들에서 플라즈마 저항성 코팅의 균열을 방지할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 응력 완화 층(216)은 최대 약 350 ℃의 온도들에서 플라즈마 저항성 코팅의 균열을 방지할 수 있다. 그러한 금속 물건들은 플라즈마 저항성 코팅의 희토류 금속-함유 산화물 층의 열 팽창 계수보다 상당히 더 높을 수 있는 열 팽창 계수를 갖는다. 응력 완화 층(216)을 먼저 적용함으로써, 물건과 희토류 금속-함유 산화물 층 사이의 열 팽창 계수들의 미스매치의 유해한 영향이 관리될 수 있다. ALD가 증착을 위해 사용되므로, 샤워헤드 내의 가스 전달 홀들 또는 가스 전달 라인과 같은 고 종횡비 피처들의 내부 표면들이 코팅될 수 있고, 그에 따라, 컴포넌트의 전체가 부식성 환경에 대한 노출로부터 보호될 수 있다.
[0062] 실시예들에서, 층(216)은 비정질 Al2O3와 같은 Al2O3일 수 있다. 비정질 Al2O3는, 예컨대, 이트륨-함유 산화물보다 더 높은 온도 능력을 갖는다. 따라서, 이트륨-함유 산화물 층 또는 다른 희토류 금속-함유 산화물 층 아래의 응력 완화 층으로서의 비정질 Al2O3 층의 부가는, 이트리아/Al6061 계면의 일부 영역들에 집중된 상승된 응력을 완화시킴으로써, 전체적으로 플라즈마 저항성 코팅의 열 저항을 증가시킬 수 있다. 더욱이, Al2O3는 공통 엘리먼트들(즉, 알루미늄)로 인해 알루미늄 기반 컴포넌트에 대해 양호한 접착을 갖는다. 유사하게, Al2O3는, 마찬가지로 공통 엘리먼트들(즉, 산화물들)로 인해, 희토류 금속-함유 산화물들에 대해 양호한 접착을 갖는다. 이들 개선된 계면들은 균열들을 개시하기 쉬운 계면 결함들을 감소시킨다.
[0063] 부가적으로, 비정질 Al2O3 층은 컴포넌트 또는 물건으로부터 희토류 금속-함유 산화물 층으로의 금속 오염물들(예컨대, Mg, Cu, 등의 미량의 금속들)의 이동을 방지하는 배리어로서 작용할 수 있다. 예컨대, Al2O3 응력 완화 층(216) 위에 구리 소스 층이 증착되었던 테스트가 수행되었다. SIMS(secondary ion mass spectroscopy) 깊이 프로파일은, 4 시간 동안 300 ℃에서 어닐링한 후에, Al2O3 응력 완화 층(216) 내로 또는 Al2O3 응력 완화 층(216)을 통해 구리가 확산되지 않는 것을 나타낸다.
[0064] 후속하여, 층(216)을 갖는 물건(210)은, 흡착 층(218)을 형성하도록 응력 완화 층(216)의 표면이 하나 또는 그 초과의 부가적인 전구체들(270)에 의해 완전히 흡착될 때까지 제2 지속기간 동안, 부가적인 하나 또는 그 초과의 전구체들(270)에 도입될 수 있다. 후속하여, 물건(210)은 고체 희토류 금속-함유 산화물 층(220)을 성장시키도록 흡착 층(218)과 반응하기 위한 반응물(275)에 도입될 수 있으며, 그 고체 희토류 금속-함유 산화물 층(220)은 또한, 간략화를 위해 제2 층(220)이라고 지칭된다(예컨대, 그에 따라, 제2 층(220)이 완전히 성장 또는 증착된다). 따라서, ALD를 사용하여 제2 층(220)이 응력 완화 층(216) 위에 완전히 성장 또는 증착된다. 예에서, 전구체(270)는 제1 절반 사이클에서 사용되는 이트륨 함유 전구체일 수 있고, 반응물(275)은 제2 절반 사이클에서 사용되는 H2O일 수 있다.
[0065] 제2 층(220)은, 균일하고 연속적이고 등각적일 수 있는, 이트륨-함유 산화물 층 또는 다른 희토류 금속-함유 산화물 층을 형성한다. 제2 층(220)은 실시예들에서 1 % 미만의 매우 낮은 다공도를 가질 수 있거나, 추가적인 실시예들에서 0.1 % 미만의 매우 낮은 다공도를 가질 수 있거나, 실시예들에서 약 0 %의 매우 낮은 다공도를 가질 수 있거나, 또는 더 추가적인 실시예들에서 무-다공성을 가질 수 있다. 제2 층(220)은, 단일 완전한 ALD 증착 사이클 후에, 하나의 원자 미만 내지 수 원자들(예컨대, 2 내지 3개의 원자들)의 두께를 가질 수 있다. 더 두꺼운 제2 층(220)을 증착하기 위해, 다수의 ALD 증착 스테이지들이 구현될 수 있고, 각각의 스테이지는 하나의 원자 내지 수 원자들의 부가적인 부분만큼 두께를 증가시킨다. 도시된 바와 같이, 제2 층(220)이 원하는 두께를 갖게 하기 위해, 완전한 증착 사이클이 m 회 반복될 수 있고, 여기서, m은 1보다 더 큰 정수 값이다. 실시예들에서, 제2 층(220)은 약 10 nm 내지 약 1.5 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 제2 층(220)은 실시예들에서 약 10 nm 내지 약 20 nm의 두께를 가질 수 있거나, 또는 일부 실시예들에서 약 50 nm 내지 약 60 nm의 두께를 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 제2 층(220)은 약 90 nm 내지 약 110 nm의 두께를 가질 수 있다.
[0066] 희토류 금속-함유 산화물 층 두께 대 응력 완화 층 두께의 비율은 200:1 내지 1:200일 수 있다. 희토류 금속-함유 산화물 층 두께 대 응력 완화 층 두께의 더 높은 비율(예컨대, 200:1, 100:1, 50:1, 20:1, 10:1, 5:1, 2:1 등)이 더 양호한 부식 및 침식 저항을 제공하는 한편, 희토류 금속-함유 산화물 층 두께 대 응력 완화 층 두께의 더 낮은 비율(예컨대, 1:2, 1:5, 1:10, 1:20, 1:50, 1:100, 1:200)은 더 양호한 열 저항(예컨대, 열 사이클링에 의해 야기되는 균열 및/또는 박리에 대한 개선된 저항)을 제공한다. 두께 비율은 특정한 챔버 애플리케이션들에 따라 선택될 수 있다. 예에서, 고 스퍼터 레이트를 갖는 용량성 커플링 플라즈마 환경의 경우에, 1 ㎛의 상단 층이 50 nm 응력 완화 Al2O3 층 상에 증착될 수 있다. 에너제틱 이온 충격을 갖지 않은 고온 화학 또는 라디칼 환경의 경우에, 500 nm의 하단 층과 100 nm의 상단 층이 최적일 수 있다. 두꺼운 하단 층은 또한, 플라즈마 저항성 코팅이 상부에 있는 아래에 놓인 기판 또는 물건으로부터 미량의 금속들이 확산되는 것을 방지할 수 있다.
[0067] 제2 층(220)은 전술된 희토류 금속-함유 산화물 층들 중 임의의 층일 수 있다. 예컨대, 제2 층(220)은 단독으로 Y2O3일 수 있거나, 또는 하나 또는 그 초과의 다른 희토류 금속 산화물들과 조합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 층(220)은 ALD에 의해 공동-증착된 적어도 2개의 희토류 금속-함유 산화물 전구체들의 혼합물(예컨대, Y2O3, Er2O3, Al2O3, 및 ZrO2 중 하나 또는 그 초과의 조합들)로부터 형성된 단상 재료이다. 예컨대, 제2 층(220)은 YxZryOz, YxEryOz, Y3Al5O12(YAG), Y4Al2O9(YAM), Y2O3 안정화 ZrO2(YSZ), 또는 Y2O3-ZrO2의 고용체와 Y4Al2O9을 포함하는 세라믹 화합물 중 하나일 수 있다. 일 실시예에서, 응력 완화 층(216)은 비정질 Al2O3이고, 제2 층(220)은, 단독으로, 또는 하나 또는 그 초과의 다른 희토류 금속-함유 산화물 재료와 단상으로, 다결정질 또는 비정질 이트륨-함유 산화물 화합물(예컨대, Y2O3, YxAlyOz, YxZryOz, YxEryOz)이다. 따라서, 응력 완화 층(216)은 이트륨-함유 산화물 층의 증착 전에 증착된 응력 완화 층일 수 있다.
[0068] 일부 실시예들에서, 제2 층(220)은 Er2O3, Y2O3, Al2O3, 또는 ZrO2를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 층(220)은 ErxAlyOz(예컨대, Er3Al5O12), ErxZryOz, EraZrxAlyOz, YxEryOz, 또는 EraYxZryOz(예컨대, Y2O3, ZrO2, 및 Er2O3의 단상 고용체) 중 적어도 하나의 다-성분 재료이다. 제2 층(220)은 또한, Y3Al5O12(YAG), Y4Al2O9(YAM), Y2O3 안정화 ZrO2(YSZ), 또는 Y2O3-ZrO2의 고용체와 Y4Al2O9을 포함하는 세라믹 화합물 중 하나일 수 있다. 일 실시예에서, 제2 층(220)은 에르븀 함유 화합물(예컨대, Er2O3, ErxAlyOz, ErxZryOz, EraZrxAlyOz, YxEryOz, 또는 EraYxZryOz)이다.
[0069] 도 2b 및 도 2c를 참조하면, 일부 실시예들에서, 플라즈마 저항성 코팅은 2개 초과의 층들을 포함한다. 구체적으로, 플라즈마 저항성 코팅은 응력 완화 층과 희토류 금속-함유 산화물 층의 교번 층들의 시퀀스를 포함할 수 있거나, 또는 희토류 금속-함유 산화물 층에 대한 교번 층들의 시퀀스 및 응력 완화 층을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 희토류 금속-함유 산화물 층은 교번 하위층들의 층이다. 예컨대, 희토류 금속-함유 산화물 층은 Y2O3와 Al2O3의 일련의 교번 하위층들, Y2O3와 ZrO2의 일련의 교번 하위층들, Y2O3와 Al2O3와 ZrO2의 일련의 교번 하위층들 등일 수 있다.
[0070] 도 2b를 참조하면, 응력 완화 층(216)을 갖는 물건(210)이 증착 챔버 내에 삽입될 수 있다. 응력 완화 층(216)은 도 2a를 참조하여 제시된 바와 같이 형성되었을 수 있다. 응력 완화 층(216)을 갖는 물건(210)은, 흡착 층(222)을 형성하도록 응력 완화 층(216)의 표면이 하나 또는 그 초과의 부가적인 전구체들(280)에 의해 완전히 흡착될 때까지 지속기간 동안, 하나 또는 그 초과의 전구체들(280)에 도입될 수 있다. 후속하여, 물건(210)은 고체 금속 산화물 층(224)을 성장시키도록 흡착 층(222)과 반응하기 위한 반응물(282)에 도입될 수 있다. 따라서, ALD를 사용하여 금속 산화물 층(224)이 응력 완화 층(216) 위에 완전히 성장 또는 증착된다. 예에서, 전구체(280)는 제1 절반 사이클에서 사용되는 이트륨 함유 전구체일 수 있고, 반응물(282)은 제2 절반 사이클에서 사용되는 H2O일 수 있다. 금속 산화물 층(224)은 Y2O3, ZrO2, Al2O3, Er2O3, Ta2O5, 또는 다른 산화물의 제1 층일 수 있다.
[0071] 응력 완화 층(216) 및 금속 산화물 층(224)을 갖는 물건(210)은, 흡착 층(226)을 형성하도록 금속 산화물 층(224)의 표면이 하나 또는 그 초과의 전구체들(284)에 의해 완전히 흡착될 때까지 지속기간 동안, 하나 또는 그 초과의 전구체들(284)에 도입될 수 있다. 후속하여, 물건(210)은 부가적인 고체 금속 산화물 층(228)을 성장시키도록 흡착 층(226)과 반응하기 위한 반응물(286)에 도입될 수 있다. 따라서, ALD를 사용하여 부가적인 금속 산화물 층(228)이 금속 산화물 층(224) 위에 완전히 성장 또는 증착된다. 예에서, 전구체(284)는 제1 절반 사이클에서 사용되는 지르코늄 함유 전구체일 수 있고, 반응물(286)은 제2 절반 사이클에서 사용되는 H2O일 수 있다. 금속 산화물 층(224)은 Y2O3, ZrO2, Al2O3, Er2O3, Ta2O5, 또는 다른 산화물의 제2 층일 수 있다.
[0072] 도시된 바와 같이, 금속 산화물(224) 및 제2 금속 산화물(228)의 증착은 교번 층들의 스택(237)을 형성하기 위해 n 회 반복될 수 있고, 여기서, n은 2보다 더 큰 정수 값이다. N은 타겟팅된 두께 및 특성들에 기초하여 선택된 층들의 유한한 수를 표현할 수 있다. 교번 층들의 스택(237)은 다수의 교번 하위층들을 포함하는 희토류 금속-함유 산화물 층으로서 고려될 수 있다. 따라서, 부가적인 교번 층들(230, 232, 234, 236 등)을 성장시키거나 또는 증착하기 위해, 전구체들(280), 반응물들(284), 전구체들(284), 및 반응물들(286)이 반복적으로 순차적으로 도입될 수 있다. 층들(224, 224, 230, 232, 234, 236 등) 각각은 단일 원자 층 미만 내지 수 원자 층들의 두께를 갖는 매우 얇은 층들일 수 있다. 예컨대, TMA 및 H2O에 의해 성장된 Al2O3 단분자층은 전형적으로, 약 0.9 내지 1.3 A/사이클의 성장 레이트를 갖는 한편, Al2O3 격자 상수는 a = 4.7 A 및 c = 13 A(삼각형의 구조의 경우)이다.
[0073] 위에서 설명된 교번 층들(224 내지 236)은 1:1 비율을 갖고, 여기서, 제2 금속 산화물의 각각의 단일 층에 대해 제1 금속 산화물의 단일 층이 존재한다. 그러나, 다른 실시예들에서, 상이한 타입들의 금속 산화물 층들 사이에 2:1, 3:1, 4:1 등과 같은 다른 비율들이 존재할 수 있다. 예컨대, 실시예에서, 모든 각각의 ZrO2 층에 대해 2개의 Y2O3 층들이 증착될 수 있다. 부가적으로, 교번 층들(224 내지 236)의 스택(237)은 교번하는 일련의 2개의 타입들의 금속 산화물 층들로서 설명되었다. 그러나, 다른 실시예들에서, 2개 초과의 타입들의 금속 산화물 층들이 교번 스택(237)으로 증착될 수 있다. 예컨대, 스택(237)은 3개의 상이한 교번 층들(예컨대, Y2O3의 제1 층, Al2O3의 제1 층, ZrO2의 제1 층, Y2O3의 제2 층, Al2O3의 제2 층, ZrO2의 제2 층 등)을 포함할 수 있다.
[0074] 교번 층들의 스택(237)이 형성된 후에, 상이한 재료들의 교번 층들이 서로 내에 확산되어 단상 또는 다상들을 갖는 복합 산화물을 형성하게 하기 위해, 어닐링 프로세스가 수행될 수 있다. 어닐링 프로세스 후에, 그에 따라, 교번 층들(237)의 스택은 단일 희토류 금속-함유 산화물 층(238)이 될 수 있다. 예컨대, 스택 내의 층들이 Y2O3, Al2O3, 및 ZrO2인 경우에, 결과적인 희토류 금속-함유 산화물 층(238)은 Y2O3-ZrO2의 고용체와 Y4Al2O9을 포함하는 세라믹 화합물일 수 있다. 스택 내의 층들이 Y2O3 및 ZrO2인 경우에, Y2O3-ZrO2의 고용체가 형성될 수 있다.
[0075] 도 2c를 참조하면, 응력 완화 층(216)을 갖는 물건(210)이 증착 챔버 내에 삽입될 수 있다. 응력 완화 층(216)은 도 2a를 참조하여 제시된 바와 같이 형성되었을 수 있다. 응력 완화 층(216)을 갖는 물건(210)은, 흡착 층(240)을 형성하도록 응력 완화 층(216)의 표면이 하나 또는 그 초과의 전구체들(290)에 의해 완전히 흡착될 때까지 지속기간 동안, 하나 또는 그 초과의 전구체들(290)에 도입될 수 있다. 후속하여, 물건(210)은 고체 희토류 산화물 층(242)을 성장시키도록 흡착 층(240)과 반응하기 위한 반응물(292)에 도입될 수 있다. 실시예들에서, 전구체들(290) 및 반응물(292)은 전구체들(270) 및 반응물(275)에 대응할 수 있다. 따라서, ALD를 사용하여 희토류 산화물 층(242)이 응력 완화 층(216) 위에 완전히 성장 또는 증착된다. 희토류 산화물 층(242)이 원하는 두께를 갖게 하기 위해, 전구체들(290)을 도입한 후에 반응물(292)을 도입하는 프로세스가 n 회 반복될 수 있고, 여기서, n은 1보다 더 큰 정수이다.
[0076] 응력 완화 층(216) 및 희토류 산화물 층(242)을 갖는 물건(210)은, 흡착 층(244)을 형성하도록 희토류 산화물 층(242)의 표면이 하나 또는 그 초과의 전구체들(294)에 의해 완전히 흡착될 때까지 지속기간 동안, 하나 또는 그 초과의 전구체들(294)에 도입될 수 있다. 후속하여, 물건(210)은 배리어 층(246)을 성장시키도록 흡착 층(244)과 반응하기 위한 반응물(296)에 도입될 수 있다. 실시예들에서, 전구체들(294) 및 반응물들(296)은 전구체들(260) 및 반응물들(265)에 대응할 수 있다. 따라서, 배리어 층(244)은 응력 완화 층(216)과 동일한 재료 조성을 가질 수 있다. ALD를 사용하여 배리어 층(246)이 희토류 산화물 층(242) 위에 완전히 성장 또는 증착된다. 희토류 산화물 층들 내의 결정 성장을 방지할 수 있는 얇은 배리어 층(246)을 형성하기 위해, 전구체들(294)을 도입한 후에 반응물(296)을 도입하는 프로세스가 1 회 또는 2 회 수행될 수 있다.
[0077] 도시된 바와 같이, 교번 층들의 스택(248)을 형성하기 위해, 희토류 산화물(242) 및 배리어 층(228)의 증착이 m 회 반복될 수 있고, 여기서, m은 1보다 더 큰 정수 값이다. N은 타겟팅된 두께 및 특성들에 기초하여 선택된 층들의 유한한 수를 표현할 수 있다. 교번 층들의 스택(248)은 다수의 교번 하위층들을 포함하는 희토류 금속-함유 산화물 층으로서 고려될 수 있다.
[0078] 도 2c에서 도시된 최종 구조는, 희토류 금속-함유 산화물(242)과 제2 산화물 또는 다른 세라믹(228)의 교번 층들의 스택(248) 및 비정질 응력 완화 층(216)을 포함하는 플라즈마 저항성 코팅으로 코팅된 물건(210)의 측단면도이다. 비정질 응력 완화 층(216)은 약 10 nm 내지 약 1.5 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 실시예들에서, 응력 완화 층은 약 10 nm 내지 100 nm의 두께를 가질 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 응력 완화 층(216)은 약 20 nm 내지 50 nm의 두께를 가질 수 있다. 더 추가적인 실시예들에서, 응력 완화 층(216)은 약 20 nm 내지 30 nm의 두께를 가질 수 있다.
[0079] 일부 실시예들에서, 제2 산화물 또는 다른 세라믹은 응력 완화 층(예컨대, Al2O3)을 형성하기 위해 사용된 산화물과 동일한 산화물일 수 있다. 대안적으로, 제2 산화물 또는 세라믹은 응력 완화 층을 형성하기 위해 사용된 산화물과 상이한 산화물일 수 있다.
[0080] 희토류 금속-함유 산화물의 각각의 층은 약 5 내지 10 옹스트롬의 두께를 가질 수 있고, ALD 프로세스의 약 5 내지 10회의 사이클들을 수행함으로써 형성될 수 있으며, 여기서, 각각의 사이클은 희토류 금속-함유 산화물의 나노층(또는, 나노층보다 약간 더 작거나 또는 더 큰 층)을 형성한다. 일 실시예에서, 희토류 금속-함유 산화물의 각각의 층은 약 6 내지 8회의 ALD 사이클들을 사용하여 형성된다. 제2 산화물 또는 다른 세라믹의 각각의 층은 단일 ALD 사이클(또는 수회의 ALD 사이클들)로부터 형성될 수 있고, 하나의 원자 미만 내지 수 원자들의 두께를 가질 수 있다. 희토류 금속-함유 산화물의 층들은 각각, 약 5 내지 100 옹스트롬의 두께를 가질 수 있고, 제2 산화물의 층들은 각각, 실시예들에서 약 1 내지 20 옹스트롬의 두께를 가질 수 있고, 추가적인 실시예들에서 1 내지 4 옹스트롬의 두께를 가질 수 있다. 희토류 금속-함유 산화물(242)과 제2 산화물 또는 다른 세라믹(228)의 교번 층들의 스택(248)은 약 10 nm 내지 약 1.5 ㎛의 총 두께를 가질 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 스택(248)은 약 100 nm 내지 약 1.5 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 스택(248)은 약 100 nm 내지 약 300 nm, 또는 약 100 nm 내지 150 nm의 두께를 가질 수 있다. 희토류 금속-함유 산화물의 층들(242) 사이의 제2 산화물 또는 다른 세라믹(246)의 얇은 층들은 희토류 금속-함유 산화물 층들 내의 결정 형성을 방지할 수 있다. 이는 비정질 이트리아 층이 성장되는 것을 가능하게 할 수 있다.
[0081] 도 9 및 도 10은 도 2c에서 설명된 기법에 따라 제조된 것에 대한 측정 데이터를 예시한다.
[0082] 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 설명된 실시예들에서, 표면 반응들(예컨대, 반-반응들)이 순차적으로 행해지고, 다양한 전구체들 및 반응물들은 실시예들에서 접촉하지 않는다. 새로운 전구체 또는 반응물의 도입 전에, ALD 프로세스가 발생하는 챔버는, 임의의 반응되지 않은 전구체 및/또는 표면-전구체 반응 부산물들을 제거하기 위해, 비활성 캐리어 가스(이를테면, 질소 또는 공기)로 퍼징될 수 있다. 전구체들은 각각의 층에 대해 상이할 것이고, 이트륨-함유 산화물 층 또는 다른 희토류 금속-함유 산화물 층을 위한 제2 전구체는 2개의 희토류 금속-함유 산화물 전구체들의 혼합물일 수 있고, 그에 따라, 단상 재료 층을 형성하기 위한 이들 화합물들의 공동-증착을 가능하게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 2개의 전구체들이 사용되고, 다른 실시예들에서, 적어도 3개의 전구체들이 사용되고, 더 추가적인 실시예들에서, 적어도 4개의 전구체들이 사용된다.
[0083] ALD 프로세스들은 프로세스의 타입에 따라 다양한 온도들로 실시될 수 있다. 특정한 ALD 프로세스에 대한 최적의 온도 범위는 "ALD 온도 윈도우"라고 지칭된다. ALD 온도 윈도우 미만의 온도들은 불량한 성장 레이트들 및 비-ALD 타입 증착을 초래할 수 있다. ALD 온도 윈도우를 초과하는 온도들은 화학 기상 증착(CVD) 메커니즘을 통해 발생되는 반응들을 초래할 수 있다. ALD 온도 윈도우는 약 100 ℃ 내지 약 400 ℃의 범위에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, ALD 온도 윈도우는 약 120 ℃ 내지 300 ℃이다.
[0084] ALD 프로세스는 복잡한 기하학적 형상들, 고 종횡비들을 갖는 홀들, 및 3-차원 구조들을 갖는 표면들 및 물건들 상의 균일한 두께를 갖는 등각적 플라즈마 저항성 코팅을 가능하게 한다. 표면에 대한 각각의 전구체의 충분한 노출 시간은 전구체가 분산될 수 있게 하고, 표면의 모든 3-차원의 복잡한 피처들을 포함하여 전체적으로 표면과 완전히 반응할 수 있게 한다. 고 종횡비 구조들에서 등각적 ALD를 획득하기 위해 활용되는 노출 시간은 종횡비의 제곱에 비례하고, 모델링 기법들을 사용하여 예측될 수 있다. 부가적으로, ALD 기법은 다른 통상적으로 사용되는 코팅 기법들에 비해 유리한데, 이는 ALD 기법이, (분말 공급원료(powder feedstock) 및 소결된 타겟들과 같은) 소스 재료들의 길고 어려운 제작에 대한 필요성 없이, 특정한 조성 또는 구성의 인-시튜 온 디맨드 재료 합성(in-situ on demand material synthesis)을 가능하게 하기 때문이다. 일부 실시예들에서, ALD는 약 10:1 내지 약 300:1의 종횡비들의 물건들을 코팅하기 위해 사용된다.
[0085] 본원에서 설명되는 ALD 기법들을 이용하여, 위에서 설명되고 아래의 예들에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 예컨대, 희토류 금속-함유 산화물들을 단독으로, 또는 하나 또는 그 초과의 다른 산화물들과 조합하여 성장시키기 위해 사용되는 전구체들의 적절한 혼합물들에 의해, YxAlyOz(예컨대, Y3Al5O12), YxZryOz 및 YaZrxAlyOz, YxEryOz, YxEryFz, 또는 YwErxOyFz와 같은 다-성분 막들이 성장, 증착, 또는 공동-증착될 수 있다.
[0086] 도 3a는 실시예들에 따른, 프로세스 챔버 컴포넌트와 같은 물건 상에 응력 완화 층 및 희토류 금속-함유 산화물 층을 포함하는 플라즈마 저항성 코팅을 형성하기 위한 방법(300)을 예시한다. 방법(300)은 약 3:1 내지 약 300:1의 종횡비들(예컨대, 20:1, 50:1, 100:1, 150:1 등의 종횡비들)을 갖는 물건들을 포함하는 임의의 물건들을 코팅하기 위해 사용될 수 있다. 방법은, 플라즈마 저항성 코팅의 이트륨-함유 산화물 층을 위한 조성 및 응력 완화 층을 위한 조성을 선택하는 것에 의해, 선택적으로 시작될 수 있다. 조성 선택 및 형성하는 방법은 동일한 엔티티에 의해 또는 다수의 엔티티들에 의해 수행될 수 있다.
[0087] 방법은, 블록(305)에서, 산성 용액으로 물건을 세정하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 물건은 산성 용액의 배스(bath)에 배싱된다(bathed). 실시예들에서, 산성 용액은 플루오르화 수소산(HF) 용액, 염산(HCl) 용액, 질산(HNO3) 용액, 또는 이들의 조합일 수 있다. 산성 용액은 물건으로부터 표면 오염물들을 제거할 수 있고, 그리고/또는 물건의 표면으로부터 산화물을 제거할 수 있다. 산성 용액으로 물건을 세정하는 것은 ALD를 사용하여 증착되는 코팅의 품질을 개선할 수 있다. 일 실시예에서, 대략 0.1 내지 5.0 vol% HF를 함유하는 산성 용액이 석영으로 제조된 챔버 컴포넌트들을 세정하기 위해 사용된다. 일 실시예에서, 대략 0.1 내지 20 vol% HCl을 함유하는 산성 용액이 Al2O3로 제조된 물건들을 세정하기 위해 사용된다. 일 실시예에서, 대략 5 내지 15 vol% HNO3를 함유하는 산성 용액이 알루미늄 및 다른 금속들로 제조된 물건들을 세정하기 위해 사용된다.
[0088] 블록(310)에서, 물건은 ALD 증착 챔버 내로 로딩된다. 블록(320)에서, 방법은 ALD를 사용하여 물건의 표면 상에 플라즈마 저항성 코팅을 증착하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 블록(325)에서, 응력 완화 층을 증착하기 위해 ALD가 수행된다. 일 실시예에서, 블록(330)에서, 단독으로, 또는 하나 또는 그 초과의 다른 산화물들과 함께, 희토류 금속-함유 산화물 층을 증착 또는 공동-증착하기 위해 ALD가 수행된다. ALD는 실시예들에서 수행되는 바와 같이 매우 등각적인 프로세스이고, 이는 플라즈마 저항성 코팅의 표면 거칠기가, 코팅되는 물건의 아래 놓인 표면의 표면 거칠기와 매칭되게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 저항성 코팅은 약 20 nm 내지 약 10 ㎛의 총 두께를 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 플라즈마 저항성 코팅은 약 100 nm 내지 약 2 미크론의 두께를 가질 수 있다. 플라즈마 저항성 코팅은 실시예들에서 약 0 %의 다공도를 가질 수 있거나, 또는 실시예들에서 무-다공성일 수 있으며, 약 +/- 5 % 또는 그 미만, +/- 10 % 또는 그 미만, 또는 +/- 20 % 또는 그 미만의 두께 변동을 가질 수 있다.
[0089] 일 실시예에서, 블록(335)에서, 희토류 금속 함유 산화물과 부가적인 산화물의 교번 층들의 스택을 증착하기 위해 ALD가 수행된다. 부가적인 산화물은 응력 완화 층을 위해 사용된 산화물과 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다.
[0090] 이트륨-함유 산화물 층은 이트륨-함유 산화물을 포함하고, 하나 또는 그 초과의 부가적인 희토류 금속 산화물들을 포함할 수 있다. 실시예들에서, 이트륨을 포함하는 희토류 금속-함유 산화물 재료들이 플라즈마 저항성 코팅을 형성하기 위해 사용될 수 있는데, 이는 이트륨-함유 산화물들이 일반적으로, 고 안정성, 고 경도, 및 우수한 침식 저항 특성들을 갖기 때문이다. 예컨대, Y2O3는 가장 안정적인 산화물들 중 하나이고, -1816.65 kJ/mol의 표준 깁스 형성 자유 에너지(standard Gibbs free energy of formation)()를 갖는데, 이는 프로세스 화학물들의 대부분과 Y2O3의 반응들이 표준 조건들 하에서 열역학적으로 불리하다는 것을 나타낸다. 본원의 실시예들에 따라 증착된 Y2O3를 갖는 희토류 금속-함유 산화물 및 응력 완화 층을 포함하는 플라즈마 저항성 코팅들은 또한, 다수의 플라즈마 및 케미스트리 환경들에 대해 낮은 침식 레이트를 가질 수 있는데, 이를테면, 500 ℃ 및 200 와트의 바이어스에서 직접적 NF3 플라즈마 케미스트리에 노출되는 경우에 약 0 ㎛/hr의 침식 레이트를 가질 수 있다. 예컨대, 200 와트 및 500 ℃에서의 직접적 NF3 플라즈마의 1 시간 테스트는 측정가능한 침식을 발생시키지 않았다. 본원의 실시예들에 따라 증착된 플라즈마 저항성 코팅들은 또한, 실시예들에서 최대 약 250 ℃, 또는 실시예들에서 최대 약 200 ℃, 또는 추가적인 실시예들에서 약 200 ℃ 내지 약 250 ℃의 온도들에서 균열 및 박리에 대해 저항적일 수 있다. 반대로, 통상적인 플라즈마 스프레이 코팅 또는 이온 보조 증착을 사용하여 형성된 코팅들은 증착 시에 그리고 200 ℃ 또는 그 미만의 온도들에서 균열들을 형성한다.
[0091] 플라즈마 저항성 코팅을 구성할 수 있는 이트륨-함유 산화물 화합물들의 예들은 Y2O3, YxAlyOz(예컨대, Y3Al5O12), YxZryOz, YaZrxAlyOz, 또는 YxEryOz를 포함한다. 플라즈마 저항성 코팅 내의 이트륨 함유량은 약 0.1 at.% 내지 거의 100 at.%의 범위에 있을 수 있다. 이트륨-함유 산화물들의 경우에, 이트륨 함유량은 약 0.1 at.% 내지 거의 100 at.%의 범위에 있을 수 있고, 산소 함유량은 약 0.1 at.% 내지 거의 100 at.%의 범위에 있을 수 있다.
[0092] 플라즈마 저항성 코팅을 구성할 수 있는 에르븀-함유 산화물 화합물들의 예들은 Er2O3, ErxAlyOz(예컨대, Er3Al5O12), ErxZryOz, EraZrxAlyOz, YxEryOz, 및 EraYxZryOz(예컨대, Y2O3, ZrO2, 및 Er2O3의 단상 고용체)를 포함한다. 플라즈마 저항성 코팅 내의 에르븀 함유량은 약 0.1 at.% 내지 거의 100 at.%의 범위에 있을 수 있다. 에르븀-함유 산화물들의 경우에, 에르븀 함유량은 약 0.1 at.% 내지 거의 100 at.%의 범위에 있을 수 있고, 산소 함유량은 약 0.1 at.% 내지 거의 100 at.%의 범위에 있을 수 있다.
[0093] 유리하게, Y2O3 및 Er2O3는 혼화성이다. 단상 고용체는 Y2O3와 Er2O3의 임의의 조합에 대해 형성될 수 있다. 예컨대, 0 mol%를 약간 초과하는 Er2O3와 100 mol%에 약간 못미치는 Y2O3의 혼합물이 조합되고 공동-증착되어, 단상 고용체인 플라즈마 저항성 코팅을 형성할 수 있다. 부가적으로, 0 mol%를 약간 초과하는 E2O3와 100 mol%에 약간 못미치는 Y2O3의 혼합물이 조합되어, 단상 고용체인 플라즈마 저항성 코팅을 형성할 수 있다. YxEryOz의 플라즈마 저항성 코팅들은 0 mol% 초과 내지 100 mol% 미만의 Y2O3 및 0 mol% 초과 내지 100 mol% 미만의 Er2O3를 함유할 수 있다. 일부 주목할 만한 예들은 90 내지 99 mol% Y2O3 및 1 내지 10 mol% Er2O3, 80 내지 89 mol% Y2O3 및 11 내지 20 mol% Er2O3, 70 내지 79 mol% Y2O3 및 21 내지 30 mol% Er2O3, 60 내지 69 mol% Y2O3 및 31 내지 40 mol% Er2O3, 50 내지 59 mol% Y2O3 및 41 내지 50 mol% Er2O3, 40 내지 49 mol% Y2O3 및 51 내지 60 mol% Er2O3, 30 내지 39 mol% Y2O3 및 61 내지 70 mol% Er2O3, 20 내지 29 mol% Y2O3 및 71 내지 80 mol% Er2O3, 10 내지 19 mol% Y2O3 및 81 내지 90 mol% Er2O3, 및 1 내지 10 mol% Y2O3 및 90 내지 99 mol% Er2O3를 포함한다. YxEryOz의 단상 고용체는 약 2330 ℃ 미만의 온도들에서 단사 입방정계 상태(monoclinic cubic state)를 가질 수 있다.
[0094] 유리하게, ZrO2는 Y2O3 및 Er2O3와 조합되어, ZrO2, Y2O3, 및 Er2O3(예컨대, EraYxZryOz)의 혼합물을 함유하는 단상 고용체를 형성할 수 있다. YaErxZryOz의 고용체는 입방형, 육방형, 정방형, 및/또는 입방 형석(cubic fluorite) 구조를 가질 수 있다. YaErxZryOz의 고용체는 0 mol% 초과 내지 60 mol% ZrO2, 0 mol% 초과 내지 99 mol% Er2O3, 및 0 mol% 초과 내지 99 mol% Y2O3를 함유할 수 있다. 사용될 수 있는 ZrO2의 일부 주목할 만한 양은 2 mol%, 5 mol%, 10 mol%, 15 mol%, 20 mol%, 30 mol%, 50 mol%, 및 60 mol%를 포함한다. 사용될 수 있는 Er2O3 및/또는 Y2O3의 일부 주목할 만한 양들은 10 mol%, 20 mol%, 30 mol%, 40 mol%, 50 mol%, 60 mol%, 70 mol%, 80 mol%, 및 90 mol%를 포함한다.
[0095] YaZrxAlyOz의 플라즈마 저항성 코팅들은 0 % 초과 내지 60 mol% ZrO2, 0 mol% 초과 내지 99 mol% Y2O3, 및 0 mol% 초과 내지 60 mol% Al2O3를 함유할 수 있다. 사용될 수 있는 ZrO2의 일부 주목할 만한 양들은 2 mol%, 5 mol%, 10 mol%, 15 mol%, 20 mol%, 30 mol%, 50 mol%, 및 60 mol%를 포함한다. 사용될 수 있는 Y2O3의 일부 주목할 만한 양들은 10 mol%, 20 mol%, 30 mol%, 40 mol%, 50 mol%, 60 mol%, 70 mol%, 80 mol%, 및 90 mol%를 포함한다. 사용될 수 있는 Al2O3의 일부 주목할 만한 양들은 2 mol%, 5 mol%, 10 mol%, 20 mol%, 30 mol%, 40 mol%, 50 mol%, 및 60 mol%를 포함한다. 일 예에서, YaZrxAlyOz의 플라즈마 저항성 코팅은 42 mol% Y2O3, 40 mol% ZrO2, 및 18 mol% Y2O3를 함유하고, 층상 구조를 갖는다. 다른 예에서, YaZrxAlyOz의 플라즈마 저항성 코팅은 63 mol% Y2O3, 10 mol% ZrO2, 및 27 mol% Er2O3를 함유하고, 층상 구조를 갖는다.
[0096] 실시예들에서, Y2O3, YxAlyOz(예컨대, Y3Al5O12), YxZryOz, YaZrxAlyOz, 또는 YxEryOz의 희토류 금속-함유 산화물 층 및 응력 완화 층을 포함하는 플라즈마 저항성 코팅은 낮은 아웃개싱 레이트(outgassing rate), 대략 약 1000 V/㎛의 절연 파괴 전압, 약 1E-8 토르/s 미만의 기밀성(누설 레이트), 약 600 내지 약 950 또는 약 685의 비커스 경도(Vickers hardness), 스크래치 테스트에 의해 측정했을 때 약 75 mN 내지 약 100 mN 또는 약 85 mN의 접착력, 및 실온에서 x-선 회절에 의해 측정했을 때 약 -1000 내지 -2000 MPa(예컨대, 약 -1140 MPa)의 막 응력을 갖는다.
[0097] 도 3b는 실시예에 따른, 프로세스 챔버 컴포넌트와 같은 알루미늄 물건(예컨대, Al6061 또는 Al6063) 상에 이트륨-함유 산화물 플라즈마 저항성 코팅을 형성하기 위한 방법(350)을 예시한다. 방법은, 플라즈마 저항성 코팅을 위한 조성들을 선택하는 것에 의해, 선택적으로 시작될 수 있다. 조성 선택 및 형성하는 방법은 동일한 엔티티에 의해 또는 다수의 엔티티들에 의해 수행될 수 있다.
[0098] 방법(350)의 블록(352)에서, 물건의(예컨대, 프로세스 챔버 컴포넌트의) 표면이 산성 용액을 사용하여 세정된다. 산성 용액은 방법(300)의 블록(305)을 참조하여 위에서 설명된 산성 용액들 중 임의의 산성 용액일 수 있다. 이어서, 물건은 ALD 증착 챔버 내로 로딩될 수 있다.
[0099] 블록(355)에 따라, 방법은 ALD를 통해 물건의 표면 상에 비정질 Al2O3의 제1 층을 증착하는 단계를 포함한다. 비정질 Al2O3는 약 10 nm 내지 약 1.5 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 블록(360)에 따라, 방법은 ALD를 통해 비정질 Al2O3 응력 완화 층 상에 이트륨-함유 산화물 전구체와 다른 산화물 전구체의 혼합물을 공동-증착함으로써(즉, 하나의 단계로) 제2 층을 형성하는 단계를 더 포함한다. 예컨대, 제2 층은 Al2O3 또는 Er2O3 또는 ZrO2와 단상으로 Y2O3를 포함할 수 있다. 대안적으로, 제2 층은 다상, 이를테면, Y4Al2O9의 상, 및 Y2O3-ZrO2의 고용체를 포함하는 다른 상을 포함할 수 있다.
[00100] 일부 실시예들에서, 응력 완화 층은, ALD의 경우에, 디에틸알루미늄 에톡시드, 트리스(에틸메틸아미도)알루미늄, 알루미늄 이차-부톡시드, 알루미늄 삼브롬화물, 알루미늄 삼염화물, 트리에틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리메틸알루미늄, 또는 트리스(디에틸아미도)알루미늄으로부터 선택되는 알루미늄 산화물 전구체로 형성될 수 있다.
[00101] 일부 실시예들에서, 희토류 금속-함유 산화물 층은 이트리아이거나 또는 이트리아를 포함하며, 희토류 금속-함유 산화물 층을 형성하기 위해 사용되는 이트륨 산화물 전구체는, ALD의 경우에, 트리스(N,N-비스(트리메틸실릴)아미드)이트륨(III) 또는 이트륨(III)부톡시드를 포함할 수 있거나, 또는 그로부터 선택될 수 있다.
[00102] 일부 실시예들에서, 희토류 금속-함유 산화물 층은 지르코늄 산화물을 포함한다. 희토류 금속-함유 산화물 층이 지르코늄 산화물을 포함하는 경우에, 지르코늄 산화물 전구체는, ALD의 경우에, 지르코늄(IV) 브롬화물, 지르코늄(IV) 염화물, 지르코늄(IV) 삼차-부톡시드, 테트라키스(디에틸아미도)지르코늄(IV), 테트라키스(디메틸아미도)지르코늄(IV), 또는 테트라키스(에틸메틸아미도)지르코늄(IV)을 포함할 수 있다. 이들 지르코늄 산화물 전구체들 중 하나 또는 그 초과는 이트륨 산화물 전구체와 함께 공동-증착될 수 있다.
[00103] 일부 실시예들에서, 희토류 금속-함유 산화물 층은 에르븀 산화물을 더 포함할 수 있다. 에르븀 산화물 전구체는, ALD의 경우에, 트리스-메틸시클로펜타디에닐 에르븀(III)(Er(MeCp)3), 에르븀 보란아미드(Er(BA)3), Er(TMHD)3, 에르븀(III)트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이트), 또는 트리스(부틸시클로펜타디에닐)에르븀(III)으로부터 선택될 수 있다.
[00104] 위에서 논의된 바와 같이, 희토류 금속-함유 산화물 층은 다수의 상이한 산화물들의 혼합물을 포함할 수 있다. 그러한 희토류 금속-함유 산화물 층을 형성하기 위해, 전술된 이트리아 전구체들, 에르븀 산화물 전구체들, 알루미나 전구체들, 및/또는 지르코늄 산화물 전구체들의 임의의 조합이 ALD 증착 챔버 내에 함께 도입되어, 다양한 산화물들이 공동-증착될 수 있고, 단상 또는 다상을 갖는 층이 형성될 수 있다. ALD 증착 또는 공동-증착은, 오존, 물, O-라디칼들, 또는 산소 도너들로서 기능할 수 있는 다른 전구체들의 존재 시에 수행될 수 있다.
[00105] 블록(370)에서, 부가적인 층들이 부가될 것인지(예컨대, 다층 스택이 형성될 것인지)에 대해 결정이 이루어질 수 있다. 부가적인 층들이 부가될 것인 경우에, 방법은 블록(355)로 리턴할 수 있고, Al2O3의 부가적인 층이 형성될 수 있다. 그렇지 않으면, 방법은 블록(375)으로 진행할 수 있다.
[00106] 블록(375)에서, 물건(예컨대, 챔버 컴포넌트) 및 챔버 컴포넌트 상의 플라즈마 저항성 코팅의 층들 둘 모두가 가열된다. 가열은 어닐링 프로세스를 통해, 열 사이클링 프로세스를 통해, 그리고/또는 반도체 프로세싱 동안의 제조 단계를 통해 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 품질 제어를 위해 균열들을 검출하기 위하여, 제조 후의 체크로서 쿠폰(coupon)들에 대해 열 사이클링 프로세스가 수행되고, 여기서, 쿠폰들은 프로세싱 동안에 파트가 겪을 수 있는 최고 온도까지 사이클링된다. 열 사이클링 온도는 파트가 사용될 특정한 애플리케이션 또는 애플리케이션들에 따라 좌우된다. 예컨대, (도 4c에서 도시된) 서멀 파이의 경우에, 쿠폰들은 실온 내지 250 ℃로 사이클링될 수 있다. 온도는, 물건, 표면, 및 막 층들의 무결성을 유지하고 이들 컴포넌트들 중 임의의 컴포넌트 또는 모든 컴포넌트의 변형, 분해, 또는 용융을 억제하기 위해, 물건, 표면, 및 막 층들의 구성의 재료에 기초하여 선택될 수 있다.
[00107] 도 4a 내지 도 4c는 상이한 실시예들에 따른 플라즈마 저항성 코팅의 변형들을 도시한다. 도 4a는 실시예에 따른 물건(410)의 표면(405)에 대한 다층 플라즈마 저항성 코팅을 예시한다. 표면(405)은 다양한 물건들(410)의 표면일 수 있다. 예컨대, 물건들(410)은, 기판 지지 조립체, 정전 척(ESC), 링(예컨대, 프로세스 키트 링 또는 단일 링), 챔버 벽, 베이스, 가스 분배 플레이트, 가스 라인들, 샤워헤드, 노즐, 덮개, 라이너, 라이너 키트, 실드, 플라즈마 스크린, 유동 등화기, 냉각 베이스, 챔버 뷰포트, 챔버 덮개 등을 포함하는(그러나 이에 제한되지 않는) 다양한 반도체 프로세스 챔버 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 반도체 프로세스 챔버 컴포넌트는 금속(이를테면, 알루미늄, 스테인리스 강), 세라믹, 금속-세라믹 합성물, 폴리머, 폴리머 세라믹 합성물, 또는 다른 적합한 재료들로 제조될 수 있고, AlN, Si, SiC, Al2O3, SiO2 등과 같은 재료들을 더 포함할 수 있다.
[00108] 도 4a에서, 이중층 코팅 구성은, ALD 프로세스를 사용하여 물건(410)의 표면(405) 상에 코팅된 비정질 알루미늄 산화물의 응력 완화 층, 및 ALD 프로세스를 사용하여 물건(410)의 응력 완화 층 상에 코팅된 희토류 금속-함유 산화물 층을 포함한다.
[00109] 도 4a는 샤워헤드(400)의 저면도를 예시한다. 아래에서 예시적으로 제공되는 샤워헤드는, 단지, 본원의 실시예들에서 제시된 바와 같은 플라즈마 저항성 코팅의 사용에 의해 성능이 개선될 수 있는 예시적인 챔버 컴포넌트일 뿐이다. 본원에서 개시되는 플라즈마 저항성 코팅으로 코팅되는 경우에, 다른 챔버 컴포넌트들의 성능이 또한 개선될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 본원에서 도시된 바와 같은 샤워헤드(400)는, 고 종횡비들을 갖는 홀들 및 복잡한 기하형상을 갖는 표면을 갖는 반도체 프로세스 챔버 컴포넌트의 예시로서 선택되었다.
[00110] 하부 표면(405)의 복잡한 기하형상은 본원의 실시예들에 따른 플라즈마 저항성 코팅을 수용할 수 있다. 샤워헤드(400)의 하부 표면(405)은 균등하게 분배된 동심 링들로 배열된 가스 도관들(410)을 정의한다. 다른 실시예들에서, 가스 도관들(410)은 대안적인 기하학적인 구성들로 구성될 수 있고, 활용되는 프로세스 및/또는 반응기의 타입에 따라 필요한 대로 많거나 또는 적은 가스 도관들을 가질 수 있다. 플라즈마 저항성 코팅은, 홀들의 큰 종횡비들 및 복잡한 기하형상에도 불구하고 표면 상에는 물론 가스 도관 홀들 내에 제로 다공도(즉, 무-다공성) 및 비교적 균일한 두께의 등각적 코팅을 가능하게 하는 ALD 기법을 사용하여, 표면(405) 상에 그리고 가스 도관 홀들(410) 내에 성장 또는 증착된다.
[00111] 샤워헤드(400)는 불소와 같은 부식성 케미스트리들에 노출될 수 있고, 플라즈마와 샤워헤드의 상호작용으로 인해 침식될 수 있다. 플라즈마 저항성 코팅은 그러한 플라즈마 상호작용들을 감소시킬 수 있고, 샤워헤드의 내구성을 개선할 수 있다. 코팅된/코팅되지 않은 경계들이 용량성-커플링 플라즈마 환경에서 아크를 발생시키기 쉽기 때문에, 등각적 코팅은 플라즈마에 노출되는 표면들에 대해 중요하다. ALD로 증착된 플라즈마 저항성 코팅은, 샤워헤드의 기능성을 방해하지 않도록, 하부 표면(405) 및 가스 도관들(410)의 상대적인 형상 및 기하학적인 구성을 유지한다. 유사하게, 다른 챔버 컴포넌트들에 적용되는 경우에, 플라즈마 저항성 코팅은, 컴포넌트의 기능성을 방해하지 않고, 플라즈마 저항을 제공하고, 전체 표면에 걸쳐 침식 및/또는 부식 저항을 개선하기 위해, 코팅하도록 의도된 표면의 형상 및 기하학적인 구성을 유지할 수 있다.
[00112] 플라즈마에 대한 코팅 재료의 저항은, 플라즈마에 대한 노출 및 코팅된 컴포넌트의 동작의 지속기간 전체에 걸친 "에칭 레이트(ER)(에칭 레이트는 미크론/시간(㎛/hr)의 단위를 가질 수 있음)"를 통해 측정된다. 상이한 프로세싱 시간들 후에 측정들이 행해질 수 있다. 예컨대, 측정들은 프로세싱 전, 50 프로세싱 시간 후, 150 프로세싱 시간 후, 200 프로세싱 시간 후 등에 행해질 수 있다. 샤워헤드 또는 임의의 다른 프로세스 챔버 컴포넌트 상에 성장 또는 증착된 플라즈마 저항성 코팅의 조성의 변동들은 다수의 상이한 플라즈마 저항들 또는 침식 레이트 값들을 결과로 발생시킬 수 있다. 부가적으로, 다양한 플라즈마들에 노출되는, 단일 조성을 갖는 플라즈마 저항성 코팅은 다수의 상이한 플라즈마 저항들 또는 침식 레이트 값들을 가질 수 있다. 예컨대, 플라즈마 저항성 재료는 제1 타입의 플라즈마와 연관된 제1 플라즈마 저항 또는 침식 레이트, 및 제2 타입의 플라즈마와 연관된 제2 플라즈마 저항 또는 침식 레이트를 가질 수 있다. 실시예들에서, 1 시간 동안 500 ℃에서의 200 W의 NF3의 직접적 플라즈마에 대한 노출 후에, 검출가능한 에칭이 발생되지 않았다.
[00113] 도 4b는 실시예에 따라 코팅된, 고 종횡비를 갖는 가스 도관(410)의 확대도를 도시한다. 가스 도관(410)은 길이(L) 및 직경(D)을 가질 수 있다. 가스 도관(410)은 L:D로서 정의된 고 종횡비를 가질 수 있고, 여기서, 종횡비는 약 10:1 내지 약 300:1의 범위에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 종횡비는 약 50:1 내지 약 100:1일 수 있다.
[00114] 가스 도관(410)은 플라즈마 저항성 코팅으로 코팅될 수 있는 내부 표면(455)을 가질 수 있다. 플라즈마 저항성 코팅은 응력 완화 층(460) 및 희토류 금속-함유 산화물 층(465)을 포함할 수 있다. 응력 완화 층(460)은 비정질 Al2O3를 포함할 수 있다. 희토류 금속-함유 산화물 층(465)은, 단독으로 또는 부가적인 희토류 금속 산화물(예컨대, 에르븀 산화물, 지르코늄 산화물 등)과 함께, 다결정질 이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 희토류 금속-함유 산화물 층(465)은 본원의 위에서 설명된 것들과 같은 임의의 희토류 금속-함유 산화물 재료를 가질 수 있다. 각각의 층은 ALD 프로세스를 사용하여 코팅될 수 있다. ALD 프로세스는, 최종 다-성분 코팅이 또한, 샤워헤드 내의 가스 도관들을 막지 않을 정도로 충분히 얇을 수 있는 것을 보장하면서, 가스 도관(410)의 고 종횡비에도 불구하고 가스 도관(410)의 내부 표면 전체에 걸쳐, 무-다공성인 균일한 두께의 등각적 코팅 층들을 성장시킬 수 있다.
[00115] 일부 실시예들에서, 각각의 층은 균일한 두께의 얇은 층들 또는 단분자층들을 포함할 수 있다. 각각의 단분자층 또는 얇은 층은 약 0.1 나노미터 내지 약 100 나노미터의 범위에 있는 두께를 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 층들은 균일한 두께의 두꺼운 층들을 포함할 수 있다. 각각의 두꺼운 층은 약 100 나노미터 내지 약 1.5 마이크로미터의 범위에 있는 두께를 가질 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 층들은 단분자층들, 얇은 층들, 및/또는 두꺼운 층들의 조합을 포함할 수 있다.
[00116] 도 4c는 실시예들에 따른 서멀 파이 챔버 컴포넌트(470)를 도시한다. 서멀 파이 챔버 컴포넌트(470)는 본원의 실시예들에서 설명되는 바와 같은 플라즈마 저항성 코팅을 포함한다. 서멀 파이는 공간적 ALD 챔버에서 사용되는 8개의 상호 격리된 샤워헤드들 중 하나이다. 8개의 샤워헤드들 중 일부는 플라즈마 파이들이고, 일부는 서멀 파이들이다. 웨이퍼들이 프로세싱 동안에 이들 샤워헤드들 아래에 위치되고, 그 샤워헤드들 각각을 지나도록 이동하고, 이들 샤워헤드들이 순차적으로 제공하는 상이한 화학물들 및 플라즈마들에 노출된다. 일 실시예에서, 서멀 파이는 10:1 종횡비 홀들(475)을 갖고, 가혹한 화학물들에 노출된다.
[00117] 다음의 예들은 본원에서 설명되는 실시예들을 이해하는 것을 보조하기 위해 제시되고, 본원에서 설명되고 주장되는 실시예들을 구체적으로 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 경험적인 설계의 사소한 변화들 또는 구성의 변화들, 및 당업자의 견지 내에 있을 수 있는 현재 알려져 있거나 또는 추후에 개발되는 모든 등가물들의 치환을 포함하는 그러한 변형들은 본원에 포함된 실시예들의 범위 내에 속하는 것으로 간주될 것이다. 이들 예들은 위에서 설명된 방법(300) 또는 방법(350)을 수행함으로써 달성될 수 있다.
예 1 ― Al 6061 기판 상에 Al 2 O 3 응력 완화 층을 형성하고, Y 2 O 3 -함유 코팅으로 응력 완화 층을 코팅하는 것
[00118] (예컨대, 약 실온 내지 약 300 ℃의 온도에서) Al 6061의 알루미늄 기판 상에 플라즈마 저항성 코팅이 증착되었다. 원자 층 증착을 사용하여 알루미늄 기판 상에 비정질 알루미늄 산화물의 응력 완화 층이 증착되었다. 응력 완화 층을 위한 전구체가, 1 또는 수 밀리토르 내지 1 또는 수 토르의 범위의 압력, 및 약 100 ℃ 내지 250 ℃의 온도로, 기판에 도입되었다. 후속하여, 원자 층 증착을 사용하여 응력 완화 층 상에 다결정질 이트륨-함유 산화물 층이 증착되었다. 이트륨-함유 산화물 층을 위한 전구체는, 1 또는 수 밀리토르 내지 1 또는 수 토르의 범위의 압력, 및 약 100 ℃ 내지 250 ℃의 온도로, 기판에 도입되었다.
[00119] 특히 투과 전자 현미경을 사용하여, 알루미늄 기판 상의 결과적인 플라즈마 저항성 코팅이 특성화되었다. 응력 완화 층의 두께는 약 5 nm 내지 약 15 nm이었고, 이트륨-함유 산화물 층의 두께는 약 90 nm 내지 약 110 nm이었다.
[00120] 각각의 층 내의 재료의 구조를 결정하기 위해, 선택적 영역 회절(selective area diffraction) 및 컨버전스 빔 전자 회절(convergence beam electron diffraction)이 사용되었다. 응력 완화 층 내의 알루미늄 산화물이 비정질 구조를 가졌던 반면에, 이트륨-함유 산화물 층은 다결정질 구조를 가졌었다. 코팅-전 및 코팅-후 둘 모두의 알루미늄 기판이 SEM(scanning electron microscopy)을 사용하여 특성화되었다. SEM 이미지들은 플라즈마 저항성 코팅이 알루미늄 기판 상의 모든 피처들을 덮은 것을 나타내었다.
[00121] 코팅된 기판의 파괴 전압이 또한 측정되었다. 파괴 전압은 1 ㎛ 이트리아에 대해 약 305 내지 약 560이었다. 실시예들에서, 플라즈마 저항성 세라믹 코팅의 파괴 전압은 플라즈마 저항성 세라믹 코팅을 형성하기 위해 사용되는 세라믹들에 대한 고유의 파괴 전압보다 더 낮다. 코팅된 기판은 또한, 500 ℃, 200 W에서 NF3 직접적 플라즈마에 노출되었다. NF3 플라즈마와의 반응으로 인한 관측가능한 에칭 또는 표면 열화가 관측되지 않았다.
[00122] 코팅된 기판은 또한, 200 ℃에서 5개의 열 사이클들을 받았다. SEM 이미지들은, 통상적인 플라즈마 스프레이 또는 이온 보조 증착 코팅들의 경우에 균열들이 관측되었을 것인 반면에, 코팅들에 균열들이 존재하지 않는 것을 나타내었다. 코팅된 기판의 경도가 또한 평가되었다. 기판은 약 500 내지 약 830 또는 약 626.58 ± 98.91, 또는 약 5,500 MPa 내지 약 9,000 MPa 또는 약 6,766 ± 1,068의 비커스 경도를 가졌었다. 코팅된 기판은 약 75 GPa 내지 약 105 GPa 또는 약 91.59 ± 8.23 GPa의 영률을 가졌었다. 코팅된 기판은 약 0.110 ㎛ 내지 약 0.135 ㎛ 또는 약 0.125 ± 0.007 ㎛에서 최대 경도를 보였었다.
[00123] 알루미늄 기판에 대한 코팅의 접착력이 스크래치 테스트에 의해 측정되었다. 제1 박리 Lc가 약 75 내지 약 100 mN 또는 약 85.17 ± 9.59에서 발생하였다. 코팅된 기판의 막 응력은 실온에서 x-선 회절에 의해 측정되었다. 막 응력은 약 -1140 MPa 또는 약 -165.4(KSi)이었다.
[00124] 도 5는 시간(분)의 함수로서의 총 질량 손실(㎍/cm2)로 125 ℃에서의 아웃개싱 비교 테스트의 결과들(500)을 도시한다. 다음의 재료들이 비교되었다: 3 시간 베이킹된 벌크 이트리아 재료(505), 3 시간 베이킹된 폴리실리콘 및 이트리아 재료(510), 3 시간 베이킹된 Dura HPM 재료(515), 3 시간 베이킹된 베어 SST 재료(520), ALD를 사용하여 코팅된 1500 nm의, 알루미늄 상에 증착된 알루미늄 산화물(525), 및 스테인리스 강(SST) 재료 상의 Parylene® HT(530). 도 5에서 도시된 바와 같이, 알루미늄 상에 증착된 알루미나(525)가 비교적 낮은 아웃개싱을 가졌었다.
예 2 ― 350 ℃ 열 사이클링 후의, Al 6061 기판 상의 Al 2 O 3 층 위에 Y 2 O 3 /Al 2 O 3 교번 하위층들을 갖는 희토류 산화물-함유 층을 갖는 플라즈마 저항성 코팅
[00125] 도 6은 TEM(transmission electron spectroscopy)에 의해 생성된 바와 같은, 코팅된 기판(605)의 이미지를 도시한다. 기판(605)은 알루미늄(Al6061)으로 구성되었다. ALD를 사용하여 기판(605) 상에 비정질 알루미늄 산화물의 응력 완화 층(610)이 증착되었다. 교번 Y2O3 및 Al2O3 하위층들을 포함하는 희토류 산화물-함유 층(615)이 응력 완화 층(610) 위에 증착되었다. 기판(605)은 피트(630)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 층들(610, 615)은 피트(630)의 등각적 커버리지를 제공한다. 예컨대, 피트(630) 내의 채널(632)은 응력 완화 층(610)에 의해 밀봉되었다. 이어서, 피트(630)의 나머지는 희토류 금속-함유 산화물 층(615)에 의해 밀봉되었다. 이어서, 응력 완화 층(610) 및 희토류 금속-함유 산화물 층(615)을 갖는 기판(605)은, 어떠한 균열 또는 박리도 없이, 350 ℃에서 열 사이클링을 받았었다. TEM 이미지에 대한 샘플 상에 배치된 캐핑 층(620)이 도시된다. 그러나, 캐핑 층(620)은 생산 파트들에 대해 사용되지 않는다.
[00126] 도 7a는 본원에서 설명되는 바와 같은 플라즈마 저항성 코팅의 톱다운 SEM 이미지를 도시한다. 도 7b는 도 7a의 플라즈마 저항성 코팅의 TEM 단면 이미지를 도시한다. 이미지들은 톱다운 이미지(705), 및 톱다운 이미지에 도시된 구역(708)으로부터 절취된 쿠폰으로부터 취해진 측단면 이미지(710)를 포함한다. 측단면 이미지(710)에서 도시된 바와 같이, 물건(715)은 응력 완화 층(720) 및 희토류 산화물 층(725)을 포함하는 플라즈마 저항성 코팅을 포함한다. 희토류 산화물 층은 약 600 nm의 두께를 갖고, 응력 완화 층은 약 200 nm의 두께를 갖는다. TEM 이미지들은 열 사이클링이 실온 내지 200 ℃의 온도들 사이에서 수행된 후에 취해졌다. 도시된 바와 같이, 열 사이클링의 결과로서, 플라즈마 저항성 코팅에 균열이 발생하지 않았었고, 플라즈마 저항성 코팅이 물건으로부터 박리되지 않는다. 유사한 테스트들이 250 ℃ 및 300 ℃의 열 사이클링 후에 균열 또는 박리가 없는 대응하는 결과들을 나타내었다.
[00127] 도 8a는 물건 상의 Al2O3 응력 완화 층을 갖지 않는 Y2O3의 ALD 코팅(804)의 톱다운 SEM 이미지를 도시한다. 도 8b는 물건(802) 상의 도 8a의 ALD 코팅(804)의 단면 이미지를 도시한다. 도시된 바와 같이, 열 사이클링 후에 Y2O3 코팅(804)에 균열들(805)이 형성되었다.
[00128] 도 9는 도 2c에 관하여 설명된 바와 같은 플라즈마 저항성 세라믹 샘플의 측단면 TEM 이미지를 예시한다. 샘플은 BF(bright-field) TEM 모드에서 200 kV로 동작되는 FEI Tecnai TF-20 FEG/TEM을 이용하여 이미징되었다. 도시된 바와 같이, 샘플은, 약 20 nm의 두께를 갖는 응력 완화 층(915), 및 교번 하위층들의 스택을 포함하는 희토류 금속-함유 산화물 층(920)을 포함하는 플라즈마 저항성 코팅을 갖는 물건(910)을 포함하고, 그 스택은 약 134 nm의 두께를 갖는다. 입자들로부터의 결정 콘트라스트(crystalline contrast)가 교번 층들의 스택(920)에서 보인다. 그러나, 교번 층들의 스택(920)은 예시된 TEM 이미지에서 단범위 규칙(short range order)을 가지면서 대부분 비정질이다.
[00129] 도 10은 도 9에서 도시된 플라즈마 저항성 세라믹 샘플의 STEM-EDS(scanning transmission electron microscopy energy-dispersive x-ray spectroscopy) 라인 스캔이다. 도시된 바와 같이, 물건(910)은 알루미늄 6061 기판이다. 응력 완화 층(915)은 약 60 내지 80 원자% 산소(1010), 및 약 20 내지 40 원자% 알루미늄(1025)을 포함한다. 희토류 금속-함유 산화물 층(920)은, 약 5원자% 알루미늄과 함께, 주로 산소(1010) 및 이트륨(1015)으로 구성된다.
[00130] 이전의 설명은, 본 발명의 여러 실시예들의 양호한 이해를 제공하기 위해, 특정한 시스템들, 컴포넌트들, 방법들 등의 예들과 같은 다수의 특정한 세부사항들을 제시한다. 그러나, 본 발명의 적어도 일부 실시예들이 이들 특정한 세부사항들 없이도 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다. 다른 경우들에서, 잘-알려진 컴포넌트들 또는 방법들은, 본 발명을 불필요하게 불분명하게 하는 것을 피하기 위해, 상세히 설명되지 않거나, 또는 간단한 블록도 형식으로 제시된다. 따라서, 특정한 세부사항들은 단지 예시적인 것일 뿐이다. 이들 예시적인 세부사항들로부터 특정한 구현들이 변화될 수 있고, 여전히, 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 고려될 수 있다.
[00131] 본 명세서 전체에 걸친 "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 언급은 그 실시예와 관련하여 설명되는 특정한 피처, 구조, 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸친 다양한 개소들의 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"라는 문구의 출현들이 반드시 모두 동일한 실시예를 언급하는 것은 아니다. 부가하여, "또는"이라는 용어는 배타적 "또는"이 아니라 포괄적 "또는"을 의미하도록 의도된다. "약" 또는 "대략"이라는 용어가 본원에서 사용되는 경우에, 이는 제시된 공칭 값이 ± 10 % 내에서 정확한 것을 의미하도록 의도된다.
[00132] 본원의 방법들의 동작들이 특정한 순서로 도시 및 설명되지만, 각각의 방법의 동작들의 순서는, 특정한 동작들이 역순으로 수행될 수 있도록, 또는 특정한 동작이 적어도 부분적으로 다른 동작들과 동시에 수행될 수 있도록 변경될 수 있다. 다른 실시예에서, 별개의 동작들의 명령들 또는 하위-동작들은 간헐적 및/또는 교번 방식으로 이루어질 수 있다.
[00133] 위의 설명이 예시적인 것으로 의도되고, 제한적인 것으로 의도되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 위의 설명을 읽고 이해할 시에 다수의 다른 실시예들이 당업자에게 자명하게 될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는, 첨부된 청구항들에게 권리가 부여되는 등가물들의 완전한 범위와 함께, 첨부된 청구항들에 관하여 결정되어야 한다.

Claims (18)

  1. 물건으로서,
    3:1 내지 300:1의 종횡비를 갖는 부분; 및
    상기 물건의 상기 부분의 표면 상의 플라즈마 저항성 코팅
    을 포함하며,
    상기 플라즈마 저항성 코팅은,
    10 nm 내지 1.5 ㎛의 두께를 갖는 응력 완화 층; 및
    희토류 금속-함유 산화물과 제2 산화물의 교번 층들의 스택(stack)
    을 포함하고,
    상기 교번 층들의 스택 내의 제1 층은 상기 희토류 금속-함유 산화물 층이고,
    상기 희토류 금속-함유 산화물의 층들 각각은 5 내지 100 옹스트롬의 두께를 갖고,
    상기 제2 산화물의 층들 각각은, 1 내지 20 옹스트롬의 두께를 가지며, 상기 제2 산화물의 층들은 상기 희토류 금속-함유 산화물의 층들 내의 결정 형성을 방지하고,
    상기 플라즈마 저항성 코팅은 상기 부분을 균일하게 덮고, 최대 350 ℃의 온도에서 균열 및 박리에 대해 저항적이며, 무-다공성(porosity-free)인,
    물건.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 물건은, 챔버 벽, 플라즈마 생성 유닛, 샤워헤드, 확산기, 노즐, 가스 분배 허브 조립체(gas distribution hub assembly), 및 가스 라인으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 챔버 컴포넌트인,
    물건.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 응력 완화 층은 비정질 Al2O3를 포함하고, 상기 응력 완화 층은 상기 물건으로부터의 불순물들의 확산을 방지하기 위한 배리어 층으로서 작용하는,
    물건.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 희토류 금속-함유 산화물 층은, Y2O3, Y3Al5O12(YAG), Er2O3, Er3Al5O12(EAG), ZrO2, Gd2O3, Y2O3-ZrO2의 고용체, 또는 Y2O3-ZrO2의 고용체 및 Y4Al2O9을 포함하는 세라믹 화합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는,
    물건.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 산화물의 층들은 상기 응력 완화 층과 동일한 재료 조성을 갖고,
    상기 응력 완화 층은 10 nm 내지 1.5 ㎛의 두께를 갖고,
    상기 교번 층들의 스택은 10 nm 내지 1.5 ㎛의 총 두께를 갖는,
    물건.
  8. 방법으로서,
    원자 층 증착 프로세스를 사용하여 챔버 컴포넌트의 표면 상에 플라즈마 저항성 코팅을 증착하는 단계를 포함하며,
    상기 원자 층 증착 프로세스는,
    10 nm 내지 1.5 ㎛의 두께까지 원자 층 증착을 사용하여 상기 표면 상에 응력 완화 층을 증착하는 것; 및
    10 nm 내지 1.5 ㎛의 두께까지 원자 층 증착을 사용하여 상기 응력 완화 층 상에 희토류 금속-함유 산화물 층을 증착하는 것
    을 포함하고,
    상기 플라즈마 저항성 코팅은 상기 챔버 컴포넌트의 표면을 균일하게 덮고, 최대 350 ℃의 온도에서 균열 및 박리에 대해 저항적이며, 무-다공성인,
    방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 응력 완화 층을 증착하는 것은, 비정질 알루미늄 산화물을 증착하는 것을 포함하는,
    방법.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 희토류 금속-함유 산화물 층을 증착하는 것은, 증착 사이클을 수행함으로써 이트륨-함유 산화물을 증착하는 것을 포함하며,
    상기 증착 사이클은,
    상기 챔버 컴포넌트를 포함하는 증착 챔버 내에 이트륨-함유 전구체를 주입하여, 상기 이트륨-함유 전구체가 상기 응력 완화 층의 표면 상에 흡착되게 하여, 제1 반 반응을 형성하는 것; 및
    상기 증착 챔버 내에 산소-함유 반응물을 주입하여, 제2 반 반응을 형성하는 것; 및
    타겟 두께가 달성될 때까지, 상기 증착 사이클을 하나 또는 그 초과의 횟수로 반복하는 것
    을 포함하는,
    방법.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 희토류 금속-함유 산화물 층을 증착하는 것은, 증착 사이클을 수행함으로써, 단상 또는 다상 이트륨-함유 산화물 층을 형성하기 위해, 이트륨-함유 산화물 및 하나 또는 그 초과의 부가적인 금속 산화물의 증착을 교번하는 것을 포함하며,
    상기 증착 사이클은,
    상기 챔버 컴포넌트를 포함하는 증착 챔버 내에 이트륨-함유 전구체를 주입하여, 상기 이트륨-함유 전구체가 상기 응력 완화 층의 표면 상에 흡착되게 하여, 제1 반 반응을 형성하는 것; 및
    상기 증착 챔버 내에 산소-함유 반응물을 주입하여, 제2 반 반응 및 제1 층을 형성하는 것;
    상기 증착 챔버 내에 금속-함유 전구체를 주입하여, 상기 금속-함유 전구체가 상기 제1 층의 표면 상에 흡착되게 하여, 제3 반 반응을 형성하는 것; 및
    상기 증착 챔버 내에 상기 산소-함유 반응물 또는 대안적인 산소-함유 반응물을 주입하여, 제4 반 반응을 형성하는 것; 및
    타겟 두께에 도달될 때까지, 상기 증착 사이클을 하나 또는 그 초과의 횟수로 반복하는 것
    을 포함하는,
    방법.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 희토류 금속-함유 산화물 층을 증착하는 것은, 증착 사이클을 수행함으로써, 단상 또는 다상 이트륨-함유 산화물 층을 형성하기 위해, 이트륨-함유 산화물 및 부가적인 금속 산화물을 공동-증착(co-depositing)하는 것을 포함하며,
    상기 증착 사이클은,
    상기 챔버 컴포넌트를 포함하는 증착 챔버 내에 상기 이트륨-함유 산화물을 위한 제1 전구체와 상기 부가적인 금속 산화물을 위한 제2 전구체의 혼합물을 공동-주입(co-injecting)하여, 상기 제1 전구체 및 상기 제2 전구체가 상기 응력 완화 층의 표면 상에 흡착되게 하여, 제1 반 반응을 형성하는 것; 및
    상기 증착 챔버 내에 산소-함유 반응물을 주입하여, 제2 반 반응을 형성하는 것; 및
    타겟 두께에 도달될 때까지, 상기 증착 사이클을 하나 또는 그 초과의 횟수로 반복하는 것
    을 포함하는,
    방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 부가적인 금속 산화물은 Er2O3, Al2O3, 및 ZrO2로 구성된 그룹으로부터 선택되는,
    방법.
  14. 제8 항에 있어서,
    상기 희토류 금속-함유 산화물 층은, Y3Al5O12(YAG), Y2O3-ZrO2의 고용체, 및 Y2O3-ZrO2의 고용체 및 Y4Al2O9을 포함하는 세라믹 화합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는,
    방법.
  15. 방법으로서,
    원자 층 증착(ALD) 프로세스를 사용하여 챔버 컴포넌트의 표면 상에 플라즈마 저항성 코팅을 증착하는 단계를 포함하며,
    상기 원자 층 증착(ALD) 프로세스는,
    10 nm 내지 1.5 ㎛의 두께까지 상기 ALD 프로세스의 복수의 사이클들을 사용하여 상기 표면 상에 비정질 응력 완화 층을 증착하는 것; 및
    10 nm 내지 1.5 ㎛의 두께까지 희토류 금속-함유 산화물과 제2 산화물의 교번 층들의 스택을 증착하는 것
    을 포함하고,
    상기 희토류 금속-함유 산화물의 층들 각각은 상기 ALD 프로세스의 1 내지 30 회의 사이클들을 수행함으로써 형성되고, 상기 제2 산화물의 층들 각각은 상기 ALD 프로세스의 1 내지 2 회의 사이클들을 수행함으로써 형성되고, 상기 제2 산화물의 층들은 상기 희토류 금속-함유 산화물의 층들 내의 결정 형성을 방지하는,
    방법.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 희토류 금속-함유 산화물은 자연적으로 결정 구조로 발생하는,
    물건.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 산화물의 복수의 층들은 상기 희토류 금속-함유 산화물의 복수의 층들이 결정 구조가 아닌 다결정질 또는 비정질 구조를 가지게 하는,
    물건.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 희토류 금속-함유 산화물의 복수의 층들과 상기 제2 산화물의 복수의 층들의 두께 비율은 2:1 내지 25:1인,
    물건.
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