KR20170034938A - 개선된 디바이스 온-웨이퍼 입자 성능을 위한 화학 상용성 코팅 물질 - Google Patents

개선된 디바이스 온-웨이퍼 입자 성능을 위한 화학 상용성 코팅 물질 Download PDF

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Abstract

반도체 처리 챔버를 위한 물품에 대한 코팅을 제작하기 위하여, 물품은 Al, Al2O3, 또는 SiC 중 적어도 하나의 바디, 및 바디 상의 세라믹 코팅을 포함한다. 세라믹 코팅은 약 50 mol% 내지 약 75 mol% 범위의 Y2O3, 약 10 mol% 내지 약 30 mol% 범위의 ZrO2, 및 약 10 mol% 내지 약 30 mol% 범위의 Al2O3을 포함하는 화합물을 포함하며, 여기서 1 인치 당 노듈의 수는 약 30개 노듈 내지 약 45개 노듈의 범위이며, 공극율은 약 2.5% 내지 약 3.2% 범위이다.

Description

개선된 디바이스 온-웨이퍼 입자 성능을 위한 화학 상용성 코팅 물질 {CHEMISTRY COMPATIBLE COATING MATERIAL FOR ADVANCED DEVICE ON-WAFER PARTICLE PERFORMANCE}
본 발명의 구체예들은 일반적으로 세라믹 코팅된 물품들, 및 유전체 에치 처리 부품(dielectric etch processing component)들에 세라믹 코팅을 적용하는 방법에 관한 것이다.
반도체 산업에서, 디바이스(device)들은 점점 감소되는 크기의 구조물을 생산하는 다수의 제작 공정들에 의해 제작된다. 일부 제작 공정들, 예를 들어 플라즈마 에치(plasma etch) 및 플라즈마 세정 공정(plasma clean process)들은 기판을 에칭시키거나 세정하기 위해 고속의 플라즈마 스트림에 기판을 노출시킨다. 플라즈마는 매우 침식성일 수 있고, 처리 챔버(processing chamber)들 및 플라즈마에 노출되는 다른 표면들을 침식시킬 수 있다. 이러한 침식은 입자들을 발생시킬 수 있는데, 이러한 것들은 종종 처리되고 있는 기판을 오염시켜서, 디바이스 결함(device defect)들의 원인이 된다.
디바이스 기하학적 구조(device geometry)들이 줄어듦에 따라, 결함들에 대한 민감성(susceptibility)은 증가하며, 입자 오염 요건들은 더욱 엄격하게 된다. 이에 따라, 디바이스 기하학적 구조들이 줄어듦에 따라, 입자 오염의 허용 가능한 수준들이 감소될 수 있다. 플라즈마 에치 및/또는 플라즈마 세정 공정들에 의해 도입되는 입자 오염을 최소화하기 위하여, 플라즈마들에 대해 내성인 챔버 물질들이 개발되었다. 상이한 물질들은 플라즈마 저항성, 강성, 굽힘 강도, 열 충격 저항성, 등과 같은 상이한 물질 성질들을 제공한다. 또한, 상이한 물질들은 상이한 물질 비용들을 갖는다. 이에 따라, 일부 물질들은 우수한 플라즈마 저항성을 가지며, 다른 물질들은 낮은 비용들을 가지며, 또 다른 물질들은 우수한 굽힘 강도 및/또는 열 충격 저항성을 갖는다.
본 발명의 구체예들은 Al 또는 Al2O3 또는 SiC 기판을 포함하는 물품, 예를 들어 플라즈마 스크린(plasma screen), 라이너 키트, 샤워 헤드(showerhead), 뚜껑(lid), 정전 척(electrostatic chuck), 또는 반도체 처리 챔버를 위한 환원 플라즈마 화학에 노출되는 다른 챔버 부품들, 및 물품 상의 세라믹 코팅(ceramic coating)에 관한 것이다. 일 구체예에서, 세라믹 코팅은 Y4Al2O9 (YAM)의 화합물 및 Y2- xZrxO3의 고용체를 포함하는 복합 세라믹으로서, 여기서 세라믹 코팅은 환원 화학 (H2, CO, COS, CH4 등)에 대해 저항성을 나타낸다.
물품 상에 세라믹 코팅을 코팅하는 방법은 약 90 A 내지 약 150 A 범위의 플라즈마 전류를 갖는 플라즈마 분사 시스템(plasma spraying system)을 제공하고, 물품으로부터 약 60 mm 내지 약 120 mm의 거리에 플라즈마 분사 시스템의 토치 스탠드오프(torch standoff)를 정위시키는 것을 포함한다. 이러한 방법은 또한, 플라즈마 분사 시스템을 통해 가스를 약 80 L/min 내지 약 130 L/min의 유량으로 흘려 보내고, 물품을 세라믹 코팅으로 플라즈마 분사 코팅하는 것을 포함한다.
본 발명은 유사한 참조 번호들이 유사한 구성요소들을 명시하는 첨부된 도면들의 도(figure)들에서 일 예로서 예시된 것으로서, 한정적인 것으로 예시되지 않는다. 본 명세서에서 하나의 구체예에 대한 상이한 언급들은 반드시 동일한 구체예는 아니며, 이러한 언급들은 적어도 하나를 의미한다는 것으로 주지될 것이다.
도 1은 라이너 키트(liner kit)의 단면도를 예시한 것이다.
도 2는 제작 시스템의 예시적 구조(architecture)를 예시한 것이다.
도 3은 플라즈마 분사 시스템(plasma spray system)의 단면도를 예시한 것이다.
도 4는 일 구체예에 따른 물품에 코팅을 적용하는 방법을 예시한 것이다.
도 5는 코팅을 위한 분말 형상들을 예시한 것이다.
도 6a는 코팅을 위한 분말 크기 분포를 예시한 것이다.
도 6b는 일 구체예에 따른 코팅을 위한 분말 크기 분포를 예시한 것이다.
도 7a는 일 구체예에 따른 코팅의 노듈 총수(nodule count)를 예시한 것이다.
도 7b는 일 구체예에 따른 코팅의 표면 거칠기를 예시한 것이다.
도 7c는 일 구체예에 따른 코팅의 단면 공극율을 예시한 것이다.
도 8은 코팅의 적용을 예시한 것이다.
도 9는 일 구체예에 따른 코팅을 적용하는 방법을 예시한 것이다.
도 10은 코팅 표면의 주사 전자 현미경 (SEM) 사진들을 예시한 것이다.
도 11은 코팅 단면의 SEM 사진들을 예시한 것이다.
도 12a는 시간에 따른 코팅의 입자 성능을 예시한 것이다.
도 12b는 일 구체예에 따른 코팅의 입자 성능을 예시한 것이다.
전도체 에치 공정(conductor etch process)은 Si 웨이퍼와 같은 전도성 기판을 가스 혼합물을 이용하여 플라즈마 보조 에칭(plasma assisted etching)시키는 것을 포함한다. 전도체 에치에서, 온-웨이퍼 수준 입자(on-wafer level particle) 성능은 주로 챔버 중요 부품들, 특히 도 1에 도시된 바와 같이, 챔버 바디(chamber body)(111)를 포함할 수 있는, 전면(120), 배면(122), 및 외경(124)을 갖는 라이너 키트(100), 상부 라이너(101), 슬릿 밸브 도어(slit valve door)(103), 플라즈마 스크린(105) (즉, 웨이퍼 둘레의 그릴(grill)-유사 구조), 하부 라이너(107) 및 캐소드 라이너(cathode liner)(109)와 관련이 있다. 상부 라이너(101), 슬릿 밸브 도어(103) 및 하부 라이너(107)는 챔버 바디(111)에 더욱 가까운 반면, 플라즈마 스크린(105)은 웨이퍼 둘레에 위치되며 (도시되어 있지 않지만, 작동하는 동안에 위치 (130)에 위치됨), 캐소드 라이너(109)는 웨이퍼 아래에 놓인다.
표준 라이너 키트(standard liner kit)는 약 100 내지 270 ㎛의 표면 거칠기를 갖는 8 내지 12 mil의 플라즈마 분사된 Y2O3 (이트리아) 또는 다른 세라믹으로 코팅된 Al 기판으로 구성될 수 있다. 가장 통상적인 반도체 적용들을 위하여, 온-웨이퍼 입자 사양(on-wafer particle specification)은 90 nm 이상의 입자 크기에서 최대 약 30 adder (예를 들어, 웨이퍼 상에 위치된 스트레이 입자(stray particle)들)이다. 표준 Y2O3 라이너 키트는 이러한 온-웨이퍼 입자 사양을 충족한다.
28 nm 디바이스 노드(device node)들에서 특정의 발전된 적용들을 위하여, 온-웨이퍼 입자 사양은 45 nm 이상의 크기에서 1.3 adder 이하로 훨씬 더욱 엄격하다. 또한, 이러한 적용들은 환원 화학 (H2, CH4, CO, COS, 등)을 사용할 수 있는데, 이는 종종 온-웨이퍼 입자 오염을 증가시킨다. 환원 화학 하에서 통상적인 Y2O3 코팅된 라이너 키트들을 사용한 챔버 시험들은 높은 온-웨이퍼 입자들 (예를 들어, 45 nm 이상의 입자 크기에서 약 50 내지 100 또는 그 초과의 adder)을 나타내지만, 유의미한 챔버 시이즈닝(chamber seasoning) (예를 들어, 100 내지 150 무선 주파수 RF 처리 시간)은 생산을 다시 시작할 수 있기 전에 생산 사양을 충족시키기 위해 45 nm 이상의 입자 크기에서 입자 결함 수준을 약 0 내지 10 adder 아래로 감소시킬 수 있다. 그러나, 긴 챔버 시이즈닝 시간은 생산성을 감소시킬 수 있다. 이러한 시험들에서, 에너지 분산형 X-선 분광법으로 통상적인 Y2O3-기반 온-웨이퍼 입자들이 라이너 키트에서 비롯될 수 있다는 것이 확인되었다.
또한, Y2O3 코팅들은 환원 화학 (예를 들어, H2, CH4, CO, COS, 등) 하에서 보다 덜 안정적이고, 의미가 있는 Y-OH를 형성시킨다. Y-OH 전환은 웨이퍼 상에서 발견될 수 있는 떨어진 입자(shed particle)들을 초래하는 부피 변화를 야기시킨다. 그러나, 환원 화학의 부재 하에, Y2O3은 안정적이고 입자들을 떨어뜨리지 않는다.
본 발명의 구체예들은 반도체 산업 적용들에서 챔버 부품들에 대한 온-웨이퍼 입자 성능을 개선시키기 위해, 환원 화학들의 사용과의 상용성(compatibility)을 증가시키기 위한 복합 세라믹 코팅 물질을 포함한다. 예를 들어, 라이너 키트 적용에서, 복합 세라믹 코팅 (예를 들어, 이트리아 기반 복합 세라믹 코팅)은 플라즈마 분사 기술을 이용하여 라이너 키트의 플라즈마 대형 측면(plasma facing side)에 적용될 수 있다. 다른 구체예들에서, 복합 세라믹 코팅은 에어로졸 증착, 슬러리 플라즈마, 또는 다른 열 분사(thermal spraying) 기술들과 같은 다른 적합한 기술들을 통해 적용될 수 있다. 일 예에서, 알루미늄 라이너 키트 상의 코팅 두께는 최대 25 mil일 수 있다. 다른 예에서, Al2O3 또는 다른 금속 옥사이드 기판들은, 코팅의 열 팽창 계수 (CTE)가 기판의 CTE와 더욱 잘 매칭되는 경우에, 보다 두꺼운 코팅을 가질 수 있다.
일 구체예에서, 복합 세라믹 코팅은 화합물 Y4Al2O9 (YAM) 및 고용체 Y2- xZrxO3 (Y2O3-ZrO2 고용체)로 이루어진다. 추가 구체예에서, 복합 세라믹 코팅은 62.93 mol% Y2O3, 23.23 mol% ZrO2 및 13.94 mol% Al2O3을 포함한다. 다른 구체예에서, 복합 세라믹 코팅은 50 내지 75 mol% 범위의 Y2O3, 10 내지 30 mol% 범위의 ZrO2, 및 10 내지 30 mol% 범위의 Al2O3을 포함할 수 있다. 다른 구체예들에서, 복합 세라믹 코팅을 위해 다른 분포(distribution)들이 또한 사용될 수 있다. 일 구체예에서, 복합 세라믹은 ZrO2, Al2O3, HfO2, , Er2O3, Nd2O3, Nb2O5, CeO2, Sm2O3, Yb2O3, 또는 이들의 조합 중 하나 이상과 혼합될 수 있는 이트륨 옥사이드 함유 고용체이다.
다양한 코팅들을 시험하는 동안에, 온-웨이퍼 입자 수준은 CO 및 H2 없이 (비-환원 화학), 그리고 CO 및 H2와 함께 (즉, 환원 화학 하에서) 관찰되었다. 복합 세라믹 코팅은 시험된 다른 코팅들 및 벌크 물질들 (예를 들어, 벌크 Y2O3, 플라즈마 분사 (PS) Y2O3, SiC, 원주형(columnar) Si, 단결정 Si, 및 SiO2) 보다, 특히 환원 화학과 함께, 더욱 양호한 내식성을 나타내었는데, 이는 시험된 다른 코팅들 보다 낮은 침식 속도 (RFhr 당 침식 깊이)를 나타낸다. 예를 들어, 도 12a는 RF 시간에 따른 ≥ 45 nm 입자들에 대한 Y2O3 코팅의 온-웨이퍼 입자 성능을 도시한 것이다. 여기에서, 코팅은 초기 단계 (예를 들어 20 RF 시간 미만)에 높은 수의 YO 입자들을 나타내었으며, 안정한 수의 입자들에 도달하기 위하여 80 내지 100 RF 시간이 요구되었다. 도 12b는 RF 시간에 따른 45 nm 입자에 대한 복합 세라믹 코팅의 온-웨이퍼 성능을 도시한 것인데, 여기서 코팅은 시이즈닝(seasoning) 동안에 높은 수의 YO 입자들을 나타내지 않았으며, YO 입자들의 수는 60 RF 시간에 일관되게 낮았다 (즉, 5 adder 미만).
도 2는 제작 시스템(200)의 예시적인 구조를 도시한 것이다. 제작 시스템(200)은 코팅 제작 시스템일 수 있다(예를 들어, 라이너 키트와 같은 물품에 복합 세라믹 코팅을 적용하기 위한 것임). 일 구체예에서, 제작 시스템(200)은 장치 자동화 층(equipment automation layer)(215)에 연결된 처리 장치(201)를 포함한다. 처리 장치(201)는 비드 블라스터(bead blaster)(202), 하나 이상의 습식 클리너(wet cleaner)(203)들, 플라즈마 분사 건 시스템(204) 및/또는 다른 장치를 포함할 수 있다. 제작 시스템(200)은 장치 자동화 층(215)에 연결된 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스(computing device)(220)들을 추가로 포함할 수 있다. 대안적인 구체예들에서, 제작 시스템(200)은 보다 많거나 보다 적은 부품들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제작 시스템(200)은 장치 자동화 층(215) 또는 컴퓨팅 디바이스(220) 없이 수작업으로 작동되는 (예를 들어, 오프-라인(off-line)) 처리 장치(201)를 포함할 수 있다.
비드 블라스터(202)는 물품들 (예를 들어, 라이너 키트)의 표면을 거칠게 만들도록 구성된 기계이다. 비드 블라스터(202)는 비드 블라스팅 캐비넷(bead blasting cabinet), 휴대용 비드 블라스터, 또는 다른 타입의 비드 블라스터일 수 있다. 비드 블라스터(202)는 기판에 비드들 또는 입자들를 쏟아 부음으로써 기판을 거칠게 만들 수 있다. 일 구체예에서, 비드 블라스터(202)는 기판에 세라믹 비드들 또는 입자들을 발사한다. 비드 블라스터(202)에 의해 달성된 거칠기는 비드들을 발사하기 위해 사용되는 힘, 비드 물질들, 비드 크기들, 기판으로부터 비드 블라스터의 거리, 처리 시간, 등을 기반으로 할 수 있다. 일 구체예에서, 비드 블라스터는 세라믹 물품을 거칠게 하기 위해 소정 범위의 비드 크기들을 사용한다.
대안적인 구체예들에서, 비드 블라스터(202)와는 다른 타입의 표면 조면기(surface roughener)들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 세라믹 기판들의 표면을 거칠게 만들기 위해 동력화된 마모 패드(motorized abrasive pad)가 사용될 수 있다. 마모 패드가 물품의 표면에 대해 가압되는 동안에 샌더(sander)는 마모 패드를 회전시키거나 진동시킬 수 있다. 마모 패드에 의해 달성된 거칠기는 인가된 압력, 진동 또는 회전 속도 및/또는 마모 패드의 거칠기에 의존적일 수 있다.
습식 클리너(203)들은 습식 세정 공정을 이용하여 물품들 (예를 들어, 라이너 키트)을 세정하는 세정 장치들이다. 습식 클리너(203)들은 액체들이 채워진 습윤 배스(wet bath)들을 포함하는데, 여기에 기판이 침지되어 기판을 세정한다. 습식 클리너(203)들은 세정 효율을 개선시키기 위해 세정하는 동안에 초음파들을 이용하여 습윤 배스들을 교반시킬 수 있다. 이는 본원에서 습윤 배스를 초음파처리하는 것으로 지칭된다. 다른 구체예들에서, 대안적인 타입들의 클리너들, 예를 들어 건식 클리너들이 물품들을 세정하기 위해 사용될 수 있다. 건식 클리너들은 열을 적용함으로써, 가스를 가함으로써, 플라즈마를 가함으로써, 등등에 의해 물품들을 세정할 수 있다.
세라믹 코팅기(ceramic coater)(204)는 기판의 표면에 세라믹 코팅을 적용하도록 구성된 기계이다. 일 구체예에서, 세라믹 코팅기(204)는 기판 (예를 들어, 라이너 키트) 상에 코팅 (예를 들어, 복합 세라믹 코팅)을 플라즈마 분사하는 플라즈마 분사기 (또는 플라즈마 분사 시스템)이다. 대안적인 구체예들에서, 세라믹 코팅기(204)는 다른 열 분사 기술(thermal spraying technique)들을 적용할 수 있으며, 예를 들어 폭발 분사(detonation spraying), 와이어 아크 분사(wire arc spraying), 고속 산소 연료 (HVOF) 분사, 화염 분사, 고온 분사(warm spraying) 및 저온 분사(cold spraying)가 사용될 수 있다. 추가적으로, 세라믹 코팅기(204)는 다른 코팅 공정들을 수행할 수 있으며, 예를 들어 에어로졸 증착, 전기도금, 물리적 증기 증착 (PVD) 및 화학적 증기 증착 (CVD)이 세라믹 코팅을 형성시키기 위해 사용될 수 있다.
장치 자동화 층(215)은 제작 기계(201)들 중 일부 또는 모두를, 컴퓨팅 디바이스(220)들, 다른 제작 기계들, 계측 툴(metrology tool)들 및/또는 다른 디바이스들과 서로 연결시킬 수 있다. 장치 자동화 층(215)은 네트워크(network) (예를 들어, 근거리 네트워크 (LAN)), 라우터(router)들, 게이트웨이(gateway)들, 서버(server)들), 데이타 저장장치들, 등을 포함할 수 있다. 제작 기계(201)들은 SEMI 장치 통신 표준/일반 장치 모델 (SECS/GEM) 인터페이스(interface)를 통해, 이더넷 인터페이스(Ethernet interface)를 통해, 및/또는 다른 인터페이스들을 통해 장치 자동화 층(215)에 연결할 수 있다. 일 구체예에서, 장치 자동화 층(215)은 공정 데이타(process data) (예를 들어, 공정 진행(process run) 동안에 제작 기계(201)들에 의해 수집된 데이타)를 데이타 저장 장치(미도시됨)에 저장하게 할 수 있다. 대안적인 구체예에서, 컴퓨팅 디바이스(220)는 제작 기계(201)들 중 하나 이상에 직접적으로 연결한다.
일 구체예에서, 일부 또는 모든 제작 기계(201)들은 공정 레시피(process recipe)들을 로딩하고, 저장하고, 실행시킬 수 있는 프로그래밍 가능한 제어기를 포함한다. 프로그래밍 가능한 제어기는 제작 기계(201)들의 온도 설정들, 가스 및/또는 진공 설정들, 시간 설정들, 등을 제어할 수 있다. 프로그래밍 가능한 제어기는 주 메모리 (예를 들어, 읽기 전용 메모리(read-only memory; ROM), 플래시 메모리(flash memory), 동적 랜덤 액세스 메모리(dynamic random access memory; DRAM), 정적 랜덤 액세스 메모리(static random access memory; SRAM), 등), 및/또는 2차 메모리 (예를 들어, 데이타 저장 디바이스, 예를 들어 디스크 드라이브)를 포함할 수 있다. 주 메모리 및/또는 2차 메모리는 본원에 기술된 열처리 공정들을 수행하기 위한 명령어(instruction)들을 저장할 수 있다.
프로그래밍 가능한 제어기는 또한 명령어들을 실행하기 위해 주 메모리 및/또는 2차 메모리에 (예를 들어, 버스(bus)를 통해) 연결된 처리 디바이스를 포함할 수 있다. 처리 디바이스는 다목적 처리 디바이스, 예를 들어 마이크로프로세서, 중앙처리장치, 등일 수 있다. 처리 디바이스는 또한 특수 목적 처리 디바이스, 예를 들어 특수 용도 집적 회로(application specific integrated circuit; ASIC), 필드 프로그래밍 가능한 게이트 어레이(field programmable gate array; FPGA), 디지털 신호 프로세서 (DSP), 네트워크 프로세서(network processor), 등일 수 있다. 일 구체예에서, 프로그래밍 가능한 제어기는 프로그래밍 가능한 논리 제어기(programmable logic controller; PLC)이다.
일 구체예에서, 제작 기계(201)들은 제작 기판들이 기판을 거칠게 만들고/거나 기판 및/또는 물품을 세정하고/거나, 물품을 코팅하고/거나 물품을 기계처리 (예를 들어, 그라인딩하거나 연마함)하게 하는 레시피들을 실행시키기 위해 프로그래밍될 수 있다. 일 구체예에서, 제작 기계(201)들은 하기 도면들을 참조로 하여 기술되는 바와 같이, 세라믹 코팅된 물품을 제작하기 위한 다중-작업 공정(multi-operation process)의 작업들을 수행하는 레시피들을 실행시키기 위해 프로그래밍된다. 컴퓨팅 디바이스(220)는 제작 기계(201)들이 본 발명의 구체예들에 따른 세라믹 코팅된 물품들을 제작하도록 제작 기계(201)들에 다운로딩될 수 있는 하나 이상의 세라믹 코팅 레시피(225)들을 저장할 수 있다.
도 3은 유전체 에치 부품, 또는 침식 시스템에서 사용되는 다른 물품 (예를 들어, 라이너 키트) 상에 코팅을 플라즈마 분사시키기 위한 시스템(300)의 단면도를 예시한 것이다. 시스템(300)은 한 타입의 열 분사 시스템이다. 플라즈마 분사 시스템(300)에서, 아크(302)는 두 개의 전극인 애노드(304)와 캐소드(316) 사이에 형성되며, 이를 관통하여 가스(318)가 흐른다. 플라즈마 분사 시스템(300)에서 사용하기에 적합한 가스의 예들은 아르곤/수소, 아르곤/헬륨, 또는 아르곤/산소를 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 가스가 아크(302)에 의해 가열됨에 따라, 가스는 팽창하고 형상화된 노즐(306)을 통해 가속화되어, 고속 플라즈마 스트림을 생성시킨다.
분말(308)은 플라즈마 스프레이(plasma spray) 또는 토치(torch)에 주입되며, 여기에서, 뜨거운 온도는 분말을 용융시키고 물질을 용융된 입자들(314)의 스트림으로서 물품(310) 쪽으로 나아가게 한다. 물품(310)에 충돌 시에, 용융된 분말은 평평해지고, 빠르게 고형화되고, 코팅(312)을 형성하는데, 이는 물품(310)에 접착한다. 코팅(312)의 두께, 밀도, 및 거칠기에 영향을 미치는 파라미터들은 분말의 타입, 분말 크기 분포, 분말 공급 속도, 플라즈마 가스 조성, 가스 유량, 에너지 유입, 토치 오프셋 거리, 및 기판 냉각을 포함한다.
도 4는 일 구체예에 따른, 코팅된 물품을 제작하는 공정(400)을 도시한 순서도이다. 공정(400)의 작업들은 다양한 제작 기계들에 의해 수행될 수 있다. 공정(400)의 작업들은 상술된 임의의 물품을 참조로 하여 기술될 것이며, 이는 반응성 이온 에치 또는 플라즈마 에치 시스템에서 사용될 수 있는 것이다.
블록 (402)에서, 코팅을 플라즈마 분사시키기 위한 분말이 최적화된다. 이는 복합 세라믹 코팅에 대한 분말 형상 및 크기 분포의 최적화를 포함할 수 있다. 일 구체예에서, 코팅을 최적화하는 것은, 분말 타입 (예를 들어, 화학적 조성), 평균 분말 크기 및 분말 공급 속도를 결정하는 것을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 분말 타입은 전술된 바와 같은 복합 세라믹 코팅을 생산하기 위해 선택될 수 있다. 명시된 조성들, 순도 및 입자 크기들을 갖는 원료 세라믹 분말들이 선택된다. 세라믹 분말은 Y2O3, Y4Al2O9, Y3Al5O12 (YAG), 또는 다른 이트리아 함유 세라믹들로 형성될 수 있다. 추가적으로, 세라믹 분말은 ZrO2, Al2O3, , HfO2, Er2O3, Nd2O3, Nb2O5, CeO2, Sm2O3, Yb2O3, 또는 다른 옥사이드들 중 하나 이상과 조합될 수 있다. 이후에, 원료 세라믹 분말들이 혼합된다. 일 구체예에서, Y2O3, Al2O3 및 ZrO2의 원료 세라믹 분말들은 복합 세라믹 코팅을 위해 함께 혼합된다. 이러한 원료 세라믹 분말들은 일 구체예에서 99.9% 이상의 순도를 가질 수 있다. 원료 세라믹 분말들은 예를 들어 볼 밀링(ball milling)을 이용하여 혼합될 수 있다. 세라믹 분말들을 혼합한 후에, 이러한 것은 명시된 하소 시간 및 온도에서 하소될 수 있다.
도 5는 일 구체예에 따른 코팅을 위한 최적화된 분말 입자 형상을 도시한 것이다. 여기에서, 입자들 중 일부는 구체의 마주하는 측면 상에 깊은 인덴션(indention)을 갖는 구체 형상을 갖는다. 다시 말해서, 대부분의 입자들은 도넛(donut) 형상을 갖는다. 도넛 형상을 갖는 입자들을 갖는 분말로부터 형성된 코팅들의 평가는 다른 형상들의 분말 입자들과 비교하여 개선된 모폴로지(morphology) 및 공극율을 나타내었다. 예를 들어, 도넛 형상을 갖는 입자들로 형성된 코팅들은 분말들의 개선된 용융, 감소된 거칠기, 및 감소된 공극율로 인해 보다 적은 노듈(nodule)들 및 보다 많은 스플랫(splat)을 갖는 경향이 있는데, 이들 모두는 개선된 온-웨이퍼 입자 성능에 기여한다.
도 6a는 분말이 코팅으로서 적용되었을 때에 코팅 표면 모폴로지 및 공극율을 기반으로 하여 평가된 분말에 대한 분말 입자 크기 분포 히스토그램(histogram)을 도시한 것이다. 도 6a에서, 입자들 중 50%에 대한 입자 크기 (즉, 입자 직경)(D50)는 약 25 마이크론 이하였다. 도 6b는 일 구체예에 따라, 또한 분말이 코팅으로서 적용되었을 때에 코팅 표면 모폴로지 및 공극율을 기반으로 하여 평가된 분말에 대한 최적화된 분말 입자 크기 분포 히스토그램을 도시한 것이다. 도 6b에서, 입자들 중 50%에 대한 입자 크기(D50)는 약 15 마이크론 이하였다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 약 25 마이크론 이하인 입자들 중 50%에 대한 입자 크기를 갖는 분말로부터 형성된 코팅들의 평가는 보다 큰 입자 크기들을 갖는 분말들과 비교하여 개선된 모폴로지 및 공극율을 나타내었는데, 이러한 것들 모두는 개선된 온-웨이퍼 입자 성능을 야기시킨다.
도 4로 돌아가서, 블록 (404)에서, 분말들의 용융을 최대화시키고 표면 노듈들의 수를 감소시키고 스플랫 표면을 증가시키고 거칠기를 감소시키고 공극율을 감소시키기 위해 플라즈마 분사 파라미터들이 최적화된다. 일 구체예에서, 플라즈마 분사 파라미터들을 최적화하는 것은, 플라즈마 건 출력, 및 분사 캐리어 가스(spray carrier gas)의 조성을 결정하는 것을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 플라즈마 분사 파라미터들을 최적화하는 것은 또한 기판 (예를 들어, 플라즈마 스크린) 위에 코팅 (예를 들어, 복합 세라믹 코팅)을 적용하기 위한 분사 코팅 시퀀스(spray coating sequence) 및 공정 조건들의 최적화를 포함할 수 있다.
예를 들어, 표 A는 코팅 표면 모폴로지 (예를 들어, 노듈들 대 스플랫들)에 대한 코팅 파라미터들을 변경시키는 효과를 평가하고 확인하기 위한 코팅 공정 최적화 (예를 들어, 직교 배열 평가)를 기술한 것이다.
Figure pat00001
여기에서, 평가 결과들의 예들은 도 7a, 7b 및 7c에 도시되어 있다. 도 7a는 각 파라미터들에 대한 각 수준들의 경우의 200배 줌 사진 (예를 들어, 1 인치 샘플의 200배 주사전자 현미경사진(SEM)) 상에서의 노듈들의 수를 도시한 것이다. 일 예에서, 수준 1에 대한 1차 가스 유량 (80 L/ml)은 수준 2에 대한 1차 가스 유량 (90 L/min)의 경우에 노듈들의 수 (약 45) 보다 더욱 큰 노듈들의 수 (약 60)를 야기시킨다. 또한, 수준 2에 대한 1차 가스 유량은 수준 3에 대한 1차 가스 유량 (130 L/min)의 경우에 노듈들의 수 (약 43) 보다 더욱 큰 노듈들의 수를 야기시킨다.
다른 예에서, 수준 1에 대한 토치 스탠드오프 거리 (60 mm)는 수준 2에 대한 토치 스탠드오프 거리 (80 mm)의 경우에 노듈들의 수 (약 58) 보다 더욱 큰 노듈들의 수 (약 39)를 야기시킨다. 또한, 수준 2에 대한 토치 스탠드오프 거리는 수준 3에 대한 토치 스탠드오프 거리 (120 mm)의 경우에 노듈들의 수 (약 61) 보다 더욱 큰 노듈들의 수를 야기시킨다.
도 7b는 각 파라미터들에 대한 각 수준들의 경우에 마이크로-인치의 복합 세라믹 코팅의 평균 표면 거칠기 (Ra)를 도시한 것이다. 일 예에서, 플라즈마 전류 수준 1 (90 A)은 플라즈마 전류 수준 2에 대한 거칠기 (약 255) 보다 더욱 큰 거칠기 (약 260)를 야기시킨다. 또한, 수준 2에 대한 플라즈마 전류 (110 A)는 플라즈마 전류 수준 3 (150 A)에 대한 거칠기 (약 250) 보다 더욱 큰 거칠기를 야기시킨다.
도 7c는 각 파라미터들에 대한 각 수준들의 경우에 백분율로서의 복합 세라믹 코팅의 단면 공극율을 도시한 것이다. 일 예에서, 수준 1에 대한 1차 가스 유량 (80 L/min)은 수준 2에 대한 1차 가스 유량 (90 L/min)의 경우에 공극율 (약 3.4) 보다 더욱 큰 공극율 (약 4.2)을 야기시킨다. 또한, 수준 2에 대한 1차 가스 유량은 수준 3에 대한 1차 가스 유량 (130 L/min)의 경우에 공극율 (약 2.6) 보다 더욱 큰 공극율을 야기시킨다.
일 구체예에서, 파라미터들은 용융을 최대화시키고 노듈들의 수를 감소시키고 (이는 분말의 용융 증가를 명시할 수 있음) 스플랫 표면을 증가시키고 (이는 분말의 용융 증가를 명시할 수 있음) 표면 거칠기를 감소시키고 코팅의 공극율을 감소시키도록 최적화되는데, 이는 입자들이 제거될 가능성이 더 낮기 때문에 환원 화학 하에서 온-웨이퍼 입자 총수를 감소시킬 것이다. 표 A의 분석은, 코팅을 최적화할 수 있는 파라미터 수준들이 1차 가스 유량 (예를 들어, 약 130 L/min)을 증가시키고, 플라즈마 전류 (예를 들어, 약 150 A)를 증가시키고, 토치 스탠드오프 거리 (예를 들어, 약 60 mm)를 감소시키고, 분말의 입자들의 직경 (예를 들어, 입자들 중 50%에 대한 약 25 마이크론 이하의 입자 직경)을 증가시킨다는 것을 나타낸다.
예를 들어, 최적화된 플라즈마 전류는 약 90 A 내지 약 150 A 범위일 수 있다. 다른 최적화된 플라즈마 전류는 약 110 A 내지 약 150 A 범위일 수 있다. 다른 예에서, 플라즈마 분사 시스템의 토치 스탠드오프의 최적화된 정위화(positioning)는 물품 (예를 들어, 라이너 키트 또는 플라즈마 스크린)으로부터 약 60 mm 내지 약 120 mm의 거리일 수 있다. 토치 스탠드오프의 다른 최적화된 정위화는 물품으로부터 약 60 mm 내지 약 90 mm의 거리일 수 있다. 또 다른 예에서, 플라즈마 분사 시스템을 통한 최적화된 유량은 약 80 L/min 내지 약 130 L/min의 유량일 수 있다. 플라즈마 분사 시스템을 통한 다른 최적화된 가스 유량은 약 90 L/min 내지 약 130 L/min의 유량일 수 있다.
상기 예에서, 다른 최적화된 파라미터에 따라 코팅된 물품 상의 코팅은 1 인치 당 약 30개 노듈 내지 약 45개 노듈의 노듈 총수(nodule count), 약 220 마이크로 인치 내지 약 250 마이크로 인치의 거칠기, 및 약 2.5% 내지 약 3.2%의 단면 공극율을 가질 수 있다.
다시 도 4로 돌아가서, 블록 (406)에서, 물품은 선택된 파라미터들에 따라 코팅된다. 열 분사 기술들 및 플라즈마 분사 기술들은 물질들 (예를 들어, 세라믹 분말들)을 용융시키고 선택된 파라미터들을 이용하여 물품 상에 용융된 물질들을 분사할 수 있다. 열적으로 분사되거나 플라즈마 분사된 세라믹 코팅은 약 5 내지 40 mil (예를 들어, 일 구체예에서 25 mil)의 두께를 가질 수 있다. 일 예에서, 두께는 물품이 적어도 대략 5000 무선 주파수 시간 (Radio Frequency Hour; RFHr)의 유효 수명을 갖는 것을 보장하기 위해 복합 세라믹 코팅의 침식 속도에 따라 선택된다. 다시 말해서, 복합 세라믹 코팅의 침식 속도가 약 0.005 mil/hr인 경우에, 약 5000 RF 시간의 유효 수명을 위하여 약 25 mil의 두께를 갖는 세라믹 코팅이 형성될 수 있다.
플라즈마 분사 공정은 다중 분사 과정들(multiple spray passes)로 수행될 수 있다. 각 과정(pass)에 대하여, 플라즈마 분사 노즐의 각도는 분사되는 표면에 대한 상대적 각도를 유지하도록 변경될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 분사 노즐은 분사될 물품의 표면에 대해 대략 45도 내지 대략 90도의 각도를 유지하도록 회전될 수 있다.
일 구체예에서, 플라즈마 분사 시퀀스는 개선된 코팅 (예를 들어, 낮은 공극율, 감소된 표면 노듈, 및 감소된 표면 거칠기)을 달성할 뿐만 아니라 코팅 표면 (거의 물품의 배면 코팅으로부터 비롯됨) 상에 스트레이 입자들의 재증착을 감소시키기 위해 최적화될 수 있다. 도 8은 플라즈마 스크린과 같은 복잡한 부분에 대한 최적화된 분사 시퀀스의 일 예를 예시한 것이다. 첫째로, 블록 (801)에 도시된 바와 같이, 물품 (806) (예를 들어, 플라즈마 스크린, 여기서 부분 단면도는 도 8에 도시됨)의 전면(820)은 물품(806)이 회전하는 동안에 물품(806)을 가로질러 수평으로(807) 분사 시스템(805) (예를 들어, 플라즈마 분사 시스템)을 이동시킴으로써 45도의 각도로 분사 (또는 코팅)되며, 이에 따라, 분사는 다중 방향성(809)이다. 여기서, 물품(806)의 전면(820)은 물품(806)이 반도체 제작을 위한 챔버에 설치될 때에 플라즈마 분사 시스템을 향하는 물품(806)의 측면이다. 둘째로, 블록 (802)에 도시된 바와 같이, 물품(806)의 외경(822)은 물품(805)이 회전하는 동안에 물품(806) 옆에 수직으로(808) 분사 시스템(805)을 이동시킴으로써 분사 (또는 코팅)되며, 이에 따라, 이러한 분사는 단방향성(810)이다. 세째로, 블록 (803)에 도시된 바와 같이, 물품(806)을 뒤집은 후에, 물품(806)의 배면(824)은, 물품(806)이 회전하는 동안에 물품(806)을 가로질러 수평으로(807) 분사 시스템(805)을 이동시킴으로써 45도 각도로 분사 (또는 코팅)되며, 이에 따라, 분사는 다중 방향성(809)이다. 넷째로, 블록 (804)에서, 물품(806)의 외경(822)은, 물품(806)이 회전하는 동안에 물품(806) 옆에 수직으로(808) 분사 시스템(805)을 이동시킴으로써 분사 (또는 코팅)되며, 이에 따라 분사화는 단방향성(810)이다.
일 예에서, 코팅은 최대 약 8 mil 두께일 수 있다. 그러나, 코팅이 각 측면에 대해 단일 코팅 작업으로 두껍게 적용되기 때문에, 적절하게 접착되지 않은 코팅은 물품의 모서리들을 따라 축적될 수 있으며, 이에 따라, 코팅 입자들은 제작 동안에 제거될 수 있고 온-웨이퍼 입자 성능을 떨어뜨릴 수 있다. 또한, (에치 동안에 플라즈마를 향하는) 전면 이후에 배면이 코팅되기 때문에, 배면의 코팅으로부터의 순환하는 미립자는 물품의 전면 상의 코팅에 느슨하게 접착할 수 있으며, 이에 따라 코팅 입자들은 제작 동안에 제거될 수 있고 또한 온-웨이퍼 입자 성능을 떨어뜨릴 수 있다.
도 9는 일 구체예에 따라 물품 (예를 들어, 플라즈마 스크린)을 분사하는 방법(900)을 도시한 것이다. 일 구체예에 따른 분사 시퀀스, 예를 들어 연속 개선 공정 (CIP) #1에서, 도 8의 블록 (803)에 도시된 바와 같이 작업 (902)에서, 물품(806)의 배면(824)은 물품(806)이 회전하는 동안에 물품(806)을 가로질러 물품(806)의 회전축에 대해 수직으로(807) (예를 들어, 물품을 가로질러 수평으로) 분사 시스템(805) (예를 들어, 플라즈마 분사 건)을 이동시킴으로써 45도 각도로 분사 (또는 코팅)되며, 이에 따라 분사는 다중 방향성(809)이다. 일 구체예에서, 분사 시스템은 정지되어 있으며, 물품은 이동한다.
블록 (802)에 도시된 바와 같이, 작업 (904)에서, 물품(806)의 외경(822)은 물품(806)이 회전하는 동안에 물품(806) 옆에 물품(806)의 회전축에 대해 평행한(808) (예를 들어, 물품에 대해 수직으로) 분사 건(805)을 이동시킴으로써 분사 (또는 코팅)되며, 이에 따라, 분사는 단방향성(810)이다. 일 구체예에서, 분사 시스템은 정지되어 있으며, 물품은 이동한다.
블록 (801)에 도시된 바와 같이, 작업 (906)에서, 물품(806)이 뒤집혀지며, 물품(806)의 전면(820)은 물품(806)이 회전하는 동안에 물품(806)을 가로질러 물품(806)의 회전축에 대해 수직으로(807) (예를 들어, 물품을 가로질러 수평으로) 분사 시스템(805)을 이동시킴으로써 45도 각도로 분사 (또는 코팅)되며, 이에 따라 분사는 다중 방향성(809)이다. 일 구체예에서, 분사 시스템은 정지되어 있으며, 물품은 이동한다.
블록 (802)에 도시된 바와 같이, 작업 (908)에서, 물품(806)의 외경은 물품(806)이 회전하는 동안에 물품(806) 옆에 물품의 회전축에 대해 평행하게(808) (예를 들어, 물품을 가로질러 수직으로) 분사 시스템(805)을 이동시킴으로써 다시 분사 (또는 코팅)되며, 이에 따라, 분사는 단방향성(810)이다.
블록 (909)에서, 블록 (902) 내지 (908)의 시퀀스를 반복하는지의 여부를 결정한다. 일 구체예에서, 이러한 시퀀스는 1회 반복된다. 이러한 시퀀스가 반복되는 경우에, 공정은 블록 (902)로 되돌아가며, 분사화는 물품을 뒤집음, 작업 (902), 작업 (904), 물품을 뒤집음, 작업 (906), 및 작업 (908)의 순서로 계속한다. 블록 (902) 내지 (908)의 작업들이 블록 (909)에서 반복되지 않는 경우에, 분사화는 물품을 뒤집음, 작업 (910)에서 물품 배면을 코팅, 물품을 뒤집음, 및 작업 (912)에서 물품 전면을 코팅의 순서로 계속한다.
외경이 전면 및 배면 보다 적은 횟수로 분사되게 때문에, 전면 및 배면 상의 코팅은 외경 상의 코팅 보다 더욱 두꺼우며, 이에 따라 물품의 모서리들에 코팅이 보다 적게 축적된다. 또한, 코팅이 다중 층들로 적용되기 때문에, 또한 물품의 모서리들에 코팅이 축적될 가능성이 적다. 물품의 모서리들에서의 감소된 축적은 입자들이 제거될 수 있는 물품의 모서리들에서 보다 적은 적절하지 않게 부착된 코팅이 존재하기 때문에 입자 성능을 개선시킨다. 또한, (에칭 동안 플라즈마를 향하는) 전면이 마지막에 코팅되기 때문에, 코팅의 표면은 제거되고 입자 성능을 떨어뜨릴 수 있는 적절하지 않게 부착된 다른 표면들의 코팅으로부터 순환하는 입자들을 가질 가능성이 적다.
일 구체예에 따르면, 다른 분사 시퀀스, 예를 들어 CIP #2는 작업 (902), 작업 (904), 작업 (906), 물품(806)을 뒤집음, 및 작업 (908)을 포함한다. 여기에서, 작업들 (902, 904, 906, 및 908)이 반복되지 않는다. 오히려, 분사화는 물품(806)을 뒤집음, 작업 (902), 작업 (904), 물품(806)을 뒤집음, 및 작업(906)의 시퀀스로 계속할 수 있다. 다음으로, 분사화는 물품(806)을 뒤집음, 작업 (902), 물품을 뒤집음(806), 및 작업 (906)의 시퀀스로 계속한다. CIP #2는, 물품의 외경이 CIP #1 보다 CIP #2에서 훨씬 적은 횟수로 코팅되기 때문에, CIP #1과 상이하다.
외경이 일 구체예에서 전면 및 배면 보다 적은 횟수로 분사되기 때문에, 전면 및 배면 상의 코팅은 외경 상의 코팅 보다 더욱 두꺼울 수 있으며, 이에 따라, 물품의 모서리들에 코팅이 보다 덜 축적된다. 또한, 코팅이 다중 층들로 적용되기 때문에, 물품의 모서리들에 코팅이 축적될 가능성이 또한 더 적다. 물품의 모서리들에서 감소된 축적은, 입자들이 제거될 수 있는 물품의 모서리들에서 보다 적은 적절하지 않게 접착된 코팅이 존재하기 때문에 입자 성능을 개선시킨다. 또한, (에칭 동안에 플라즈마를 향하는) 전면이 마지막에 코팅되기 때문에, 코팅의 표면은 제거하고 온-웨이퍼 입자 성능을 떨어뜨릴 수 있는 적절하지 않게 접착된 다른 표면들의 코팅으로부터 순환 입자들을 가질 가능성이 더욱 적다.
다시 도 4를 참조로 하여, 블록 (408)에서, 플라즈마 코팅 특징분석이 수행될 수 있다. 이는 표면 모폴로지, 거칠기, 공극율, 표면 노듈들의 확인, 등을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 10은 세 가지 배율, 즉 1000배, 4000배, 및 10000배에서 코팅의 세 가지 예, 즉 제1 프로토타입, CIP #1, 및 CIP #2의 SEM 사진을 도시한 것이다. 이러한 예에서, CIP #2는 보다 낮은 거칠기 및 보다 적은 표면 노듈들을 갖는 더욱 바람직한 표면 모폴로지를 나타낸다. 또한, 도 11은 코팅들의 예의 단면의 SEM 사진을 도시한 것이며, 여기서 1 인치 샘플에 따르는 노듈들의 수는 2000배 배율에서 계수된 것이다. 이러한 예에서, CIP #2는 보다 적은 표면 노듈들을 나타낸다.
상기 설명은 본 발명의 여러 구체예들의 양호한 이해를 제공하기 위하여, 특정의 시스템들, 구성요소들, 방법들, 등의 예들과 같은 여러 특정 세부사항들을 제시한다. 그러나, 본 발명의 적어도 일부 구체예들이 이러한 특정 세부사항들 없이 실행될 수 있다는 것이 당업자에게 명백하게 될 것이다. 다른 경우들에서, 널리-공지된 구성요소들 또는 방법들은 상세하게 기술되지 않거나, 본 발명을 불필요하게 어렵게 하는 것을 방지하기 위해 단순한 블록 다이아그램 포맷(simple block diagram format)으로 제시된다. 이에 따라, 기술된 특정 세부사항들은 단지 예시적인 것이다. 특정 실행예들은 이러한 예시적인 세부사항들에서 벗어날 수 있고, 또한 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 고려될 것이다.
본 명세서 전반에 걸쳐 "일 구체예" 또는 "구체예"에 대한 언급은, 이러한 구체예와 관련하여 기술된 특정 특성, 구조, 또는 특징이 적어도 하나의 구체예에 포함된다는 것을 의미한다. 이에 따라, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 위치에서 구 "일 구체예에서" 또는 "구체예에서"의 출현들은 모두 반드시 동일한 구체예를 지칭하는 것은 아니다. 또한, 용어 "또는"은 배타적인 "또는"(exclusive "or") 보다는 포괄적인 "또는"(inclusive "or")을 의미하는 것으로 의도된다.
본원의 방법들의 작업들이 특정 순서로 도시되고 기술되어 있지만, 각 방법의 작업들의 순서는, 특정 작업들이 반대 순서로 수행될 수 있거나 특정 작업이 적어도 일부 다른 작업들과 동시에 수행될 수 있도록 변경될 수 있다. 다른 구체예에서, 별도의 작업들의 지시들 또는 하위-작업들은 간헐적 및/또는 교차 방식으로 이루어질 수 있다.
상기 설명은 제한적이지 않은, 예시적인 것으로 의도된 것으로 이해된다. 여라 다른 구체예들은 상기 명세서를 읽고 이해할 때에 당업자에게 명백하게 될 것이다. 이에 따라, 본 발명의 범위는 이러한 청구항들이 청구하는 균등물들의 전체 범위와 함께, 첨부된 청구항들을 참조로 하여 결정될 것이다.

Claims (15)

  1. Al, Al2O3, 또는 SiC 중 하나 이상의 바디(body); 및
    바디 상의 세라믹 코팅(ceramic coating)으로서, 약 50 mol% 내지 약 75 mol% 범위의 Y2O3, 약 10 mol% 내지 약 30 mol% 범위의 ZrO2, 및 약 10 mol% 내지 약 30 mol% 범위의 Al2O3을 포함하는 화합물을 포함하는 세라믹 코팅을 포함하는 반도체 처리 챔버(semiconductor processing chamber)를 위한 물품으로서,
    1 인치 당 노듈(nodule)의 수가 약 30개의 노듈 내지 약 45개의 노듈의 범위이며, 공극율(porosity)이 약 2.5% 내지 약 3.2%의 범위인 물품.
  2. 제1항에 있어서, 거칠기가 약 220 마이크로-인치 내지 약 250 마이크로-인치인 물품.
  3. 제1항에 있어서, 세라믹 코팅이 바디의 외경 상에서 보다 바디의 전면 및 배면 상에서 더욱 두꺼운 물품.
  4. 제1항에 있어서, 세라믹 코팅이 약 62.93 mol% Y2O3, 약 23.13 mol% ZrO2, 및 약 13.94 mol% Al2O3을 포함하는 물품.
  5. Al, Al2O3, 또는 SiC 중 하나 이상의 바디; 및
    바디 상의 세라믹 코팅으로서, Y4Al2O9 (YAM)의 화합물 및 Y2- xZrxO3의 고용체를 포함하는 세라믹 코팅을 포함하는 반도체 처리 챔버를 위한 물품으로서,
    세라믹 코팅이
    약 90 A 내지 약 150 A 범위의 플라즈마 전류(plasma current)를 갖는 플라즈마 분사 시스템(plasma spraying system)을 제공하고,
    바디로부터 약 60 mm 내지 약 120 mm의 거리에 플라즈마 분사 시스템의 토치 스탠드오프(torch standoff)를 정위시키고,
    플라즈마 분사 시스템을 통해 가스를 약 80 L/min 내지 약 130 L/min의 유량으로 흐르게 하고,
    물품에 세라믹 코팅을 플라즈마 분사 코팅하는 것을 포함하는 방법에 의해 바디에 적용되는 물품.
  6. 제5항에 있어서, 플라즈마 분사 시스템의 토치 스탠드오프가 바디로부터 약 60 mm 내지 약 120 mm의 거리에 정위되어 있는 물품.
  7. 제5항에 있어서, 가스가 플라즈마 분사 시스템을 통해 90 L/min 내지 약 130 L/min의 유량으로 흐르는 물품.
  8. 제5항에 있어서, 코팅이 물품의 외경 상에서 보다 바디의 전면 및 배면 상에서 더욱 두꺼운 물품.
  9. 제5항에 있어서, 코팅의 노듈 총수(nodule count)가 1 인치 당 약 30개 노듈 내지 약 45개 노듈이며, 코팅의 거칠기가 약 220 마이크로 인치 내지 약 250 마이크로 인치이며, 코팅의 단면 공극율이 약 2.5% 내지 약 3.2%인 물품.
  10. 약 90 A 내지 약 150 A 범위의 플라즈마 전류를 갖는 플라즈마 분사 시스템을 제공하고,
    바디로부터 약 60 mm 내지 약 120 mm의 거리에 플라즈마 분사 시스템의 토치 스탠드오프를 정위시키고,
    플라즈마 분사 시스템을 통해 가스를 약 80 L/min 내지 약 130 L/min의 유량으로 흐르게 하고,
    바디에 세라믹 코팅을 플라즈마 분사 코팅하는 것을 포함하는 방법으로서,
    세라믹 코팅이 Y4Al2O9 (YAM)의 화합물 및 Y2- xZrxO3의 고용체를 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 플라즈마 분사 시스템의 토치 스탠드오프가 바디로부터 약 60 mm 내지 약 120 mm의 거리에 정위되는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 가스가 플라즈마 분사 시스템을 통해 약 90 L/min 내지 약 130 L/min의 유량으로 흐르는 방법.
  13. 제10항에 있어서, 이트륨 옥사이드를 포함하는 분말을 플라즈마 분사 시스템에 공급하는 것을 추가로 포함하며, 분말의 약 50%가 약 15 마이크론 미만의 직경을 갖는 방법.
  14. 제10항에 있어서, 플라즈마 분사 코팅하는 것이,
    바디의 배면을 코팅하되, 플라즈마 분사 시스템이 바디의 회전축에 대해 수직으로 이동됨에 따라 코팅이 회전하는 바디에 대해 45도 각도로 적용되며 배면 코팅이 약 2 mil의 두께를 가지며,
    바디의 외경을 코팅하되, 플라즈마 분사 시스템이 바디의 회전축에 대해 평행하게 이동됨에 따라 코팅이 회전하는 바디에 대해 수평으로 적용되며, 외경 코팅이 약 2 mil 두께로 적용되며,
    바디의 전면을 코팅하되, 바디가 뒤집혀지며, 플라즈마 분사 시스템이 바디의 회전축에 대해 수직으로 이동됨에 따라 코팅이 회전하는 바디에 대해 대략 45도로 적용되며, 전면 코팅이 약 2 mil 두께로 적용되는 것에 의해, 하나 이상의 코트(coat)들을 적용하는 것을 포함하는 방법.
  15. 제10항에 있어서, 바디가 환원 화학(reducing chemistry)과 함께 사용하기 위한 반도체 처리 챔버용 플라즈마 스크린(plasma screen)을 포함하며, 플라즈마 스크린이 Al, Al2O3, 또는 SiC 중 하나 이상을 포함하는 방법.
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