KR20190104899A - 보호 코팅을 갖는 석영 컴포넌트 - Google Patents

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린 슈
로빈 코시
존 에드워드 도허티
새티쉬 스리니바산
데이비드 웨첼
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램 리써치 코포레이션
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Abstract

석영 구조체는 이트륨 옥사이드를 포함하는 보호층을 포함한다. 석영 구조체는: (a) 석영 구조체를 수용하는 단계; 및 (b) 플라즈마 반응기에서 사용될 부품을 형성하기 위해 이트륨 옥사이드를 포함하는 보호층으로 석영 구조체를 코팅하는 단계에 의해 제조될 수도 있다. 이 부품은 플라즈마 반응기의 윈도우 또는 주입기를 형성하기 위해 조정된 (adapt) 사이즈 및 형상을 갖는다. 보호층은 석영 구조체의 사이즈 또는 형상을 실질적으로 변화시키지 않는다. 이 부품은 플라즈마 반응기 내에서, 동작 동안, 플라즈마가 이 부품과 콘택트하거나 근접하게 되는 위치에 설치될 수도 있다.

Description

보호 코팅을 갖는 석영 컴포넌트{QUARTZ COMPONENT WITH PROTECTIVE COATING}
반응기 내에서 플라즈마 기반 에칭 동작들에 사용하기 위해 구성된 석영 컴포넌트들은 반응기 내에 담긴 (contain) 플라즈마, 예를 들어, 구체적으로, 수소-함유 플라즈마에 노출시 에칭되거나 달리 열화될 수도 있다. 인습적으로, 손상된 (compromised) 석영 컴포넌트들은 필요하다면 새로운 컴포넌트들로 대체된다. 그러나, 특정한 환경에서, 석영 피처들의 열화는 상부에 전자 디바이스들이 제작될 수도 있는 석영 표면 밑에 위치된 기판 상으로 떨어지고 잠재적으로 기판을 간섭하기 위해 석영 표면으로부터 깨지지 않을 수 있는 (breaking free) 불안정한 마이크로피처들을 생산할 수도 있다.
본 명세서 포함된 배경 기술 및 맥락 기술은 단지 일반적으로 본 개시의 맥락을 제시할 목적으로 제공된다. 본 개시의 대부분은 발명자들의 업적을 제시하고, 이러한 업적이 배경 섹션에 기술되거나 본 명세서의 다른 곳에 개념으로서 제시된다는 이유만으로, 이를 종래 기술로서 인정된다는 것을 의미하는 것은 아니다.
본 개시의 일 양태는 플라즈마 반응기의 컴포넌트로서 사용하기 위해 조정된 (adapt) 사이즈 및 형상을 갖는 석영 컴포넌트, 및 설치되는 경우, 플라즈마 반응기의 내부 영역에 대면하는 석영 구조체의 적어도 일 표면 상에 배치된 이트륨 옥사이드를 포함하는 보호층에 관한 것이다. 보호층은 석영 구조체의 사이즈 또는 형상을 실질적으로 변화시키지 않는다.
일부 실시예들에서, 석영 컴포넌트는 플라즈마 반응기 외부에 위치된 플라즈마 소스와 플라즈마 반응기의 내부 영역 사이에서 윈도우로서 역할을 하도록 사이즈 및 형상을 갖는다.
플라즈마 반응기의 컴포넌트로서 사용하기 위해 조정된 사이즈 및 형상을 갖는 석영 구조체를 갖는 석영 컴포넌트가 본 명세서에 제공된다. 이트륨 옥사이드를 포함하는 보호층은 석영 구조체의 적어도 일 표면 상에 배치되고, 설치되는 경우 동작 동안 플라즈마 반응기 내에서 생성된 플라즈마에 노출된다. 보호층은 석영 구조체의 사이즈 또는 형상을 실질적으로 변화시키지 않는다.
일부 실시예들에서, 석영 컴포넌트는 플라즈마 반응기 외부에 위치된 플라즈마 소스와 플라즈마 반응기의 내부 영역 사이에서 윈도우로서 역할을 하기 위해 사이즈 및 형상을 갖는다.
일부 실시예들에서, 석영 컴포넌트는 RF 또는 마이크로파 소스로부터의 RF 또는 마이크로파 전력으로 하여금 플라즈마 반응기의 내부 영역 내로 석영 윈도우를 통과하게 하는 위치에서 플라즈마 반응기에 배치되도록 구성된 석영 윈도우이다.
일부 실시예들에서, 석영 윈도우는 약 1 ㎝ 내지 3 ㎝의 두께를 갖는다.
일부 실시예들에서, 석영 윈도우는 실질적으로 편평하고 약 40 내지 100 ㎝인 직경 또는 길이를 갖는다.
일부 실시예들에서, 석영 컴포넌트는 플라즈마 반응기의 내부 영역 내로 가스를 도입하고 그리고/또는 플라즈마 반응기의 내부 영역으로부터 가스를 제거하기 위한 하나 이상의 플로우 통로들을 포함하는 석영 주입기이다.
일부 실시예들에서, 석영 컴포넌트는 중공 돔이다.
일부 실시예들에서, 보호층은 약 10 ㎚ 내지 10 ㎛의 두께를 갖는다. 두께는 석영 컴포넌트의 표면에 걸친 평균 두께일 수도 있다.
일부 실시예들에서, 석영 컴포넌트는 약 0.01 ㎛ 내지 2 ㎛의 표면 조도 (roughness), Ra를 갖는다. 표면 조도는 석영 컴포넌트의 표면에 걸친 평균 표면 조도일 수도 있다.
일부 실시예들에서, 보호층은 평균으로, 약 1 ％보다 작은 다공성을 갖는다.
일부 실시예들에서, 보호층은 평균으로, 약 10 ㎚ 내지 100 ㎚의 최대 단면 치수를 갖는 이트륨 옥사이드 결정자들을 포함한다.
일부 실시예들에서, 보호층은 적어도 약 90 질량％의 이트륨 옥사이드를 포함한다.
일부 실시예들에서, 보호층은 적어도 약 99 질량％의 이트륨 옥사이드를 포함한다.
플라즈마 프로세싱 동작 동안 기판을 홀딩하도록 구성된 기판 지지부를 갖는 플라즈마 반응기가 본 명세서에 제공된다. 플라즈마 소스는, 동작 동안 플라즈마가 형성되는 플라즈마 반응기의 내부 영역으로 전력을 제공하도록 구성된다. 플라즈마 반응기는: (a) 플라즈마 반응기의 컴포넌트로서 사용하기 위해 조정된 사이즈 및 형상을 갖는 석영 구조체; 및 (b) 석영 구조체의 적어도 일 표면 상에 배치된 이트륨 옥사이드를 포함하는 보호층으로서, 설치되는 경우 플라즈마 반응기 내에서 형성되는 플라즈마에 노출되는, 상기 보호층을 포함하는 석영 컴포넌트를 갖는다. 보호층은 석영 구조체의 사이즈 또는 형상을 실질적으로 변화시키지 않는다. 플라즈마 반응기는 플라즈마 소스로 하여금 플라즈마 반응기의 내부 영역으로 RF 또는 마이크로파 전력을 제공하게 하는 프로그램 인스트럭션들을 갖는 제어기를 더 포함한다.
일부 실시예들에서, 플라즈마 반응기 내 석영 컴포넌트는 동작 동안, 플라즈마가 석영 컴포넌트에 콘택트하거나 인접하게 되는 위치에 배치된다.
일부 실시예들에서, 플라즈마는 수소-함유 플라즈마이다.
일부 실시예들에서, 플라즈마 반응기는 에칭 툴, 애싱 툴, 및/또는 증착 툴이다.
일부 실시예들에서, 플라즈마 소스는 코일들을 포함한다.
일부 실시예들에서, 플라즈마 소스는 RF 생성기를 포함한다.
일부 실시예들에서, 플라즈마 소스는 마이크로파 생성기를 포함한다.
일부 실시예들에서, 석영 컴포넌트는 플라즈마 소스와 플라즈마 반응기의 내부 영역 사이에서 윈도우로서 역할을 하기 위한 사이즈 및 형상을 갖는다.
일부 실시예들에서, 석영 컴포넌트는 RF 또는 마이크로파 소스로부터의 RF 또는 마이크로파 전력으로 하여금 플라즈마 반응기의 내부 영역 내로 석영 윈도우를 통과하게 하는 위치에서 플라즈마 반응기 내에 배치되도록 구성된 석영 윈도우이다.
일부 실시예들에서, 석영 윈도우는 약 1 ㎝ 내지 3 ㎝의 두께를 갖는다.
일부 실시예들에서, 석영 윈도우는 실질적으로 편평하고 약 40 ㎝ 내지 100 ㎝인 직경 또는 길이를 갖는다.
일부 실시예들에서, 석영 컴포넌트는 플라즈마 반응기의 상기 내부 영역 내로 가스를 도입하고 그리고/또는 플라즈마 반응기의 내부 영역으로부터 가스를 제거하기 위한 하나 이상의 플로우 통로들을 포함하는 석영 주입기이다.
일부 실시예들에서, 석영 컴포넌트는 중공 돔이다.
일부 실시예들에서, 보호층은 약 10 ㎚ 내지 10 ㎛의 두께를 갖는다. 두께는 석영 컴포넌트의 표면에 걸친 평균 두께일 수도 있다.
일부 실시예들에서, 석영 컴포넌트는 약 0.01 ㎛ 내지 2 ㎛의 표면 조도, Ra를 갖고, 표면 조도는 석영 컴포넌트의 표면에 걸친 평균 표면 조도이다.
일부 실시예들에서, 보호층은 평균으로, 약 1 ％보다 작은 다공성을 갖는다.
일부 실시예들에서, 보호층은 평균으로, 약 10 ㎚ 내지 100 ㎚의 최대 단면 치수를 갖는 이트륨 옥사이드 결정자들을 포함한다.
일부 실시예들에서, 보호층은 적어도 약 90 질량％의 이트륨 옥사이드를 포함한다.
일부 실시예들에서, 보호층은 적어도 약 99 질량％의 이트륨 옥사이드를 포함한다.
(a) 석영 구조체를 수용하는 단계; 및 (b) 플라즈마 반응기용 석영 컴포넌트를 형성하기 위해 이트륨 옥사이드를 포함하는 보호층으로 석영 구조체를 코팅하는 단계를 수반하는 방법이 본 명세서에 제공된다. 석영 컴포넌트는 플라즈마 반응기에서 사용될 부품을 형성하기 위해 조정된 사이즈 및 형상을 갖는다.
일부 실시예들에서, 보호층은 석영 구조체의 사이즈 또는 형상을 실질적으로 변화시키지 않는다.
일부 실시예들에서, 방법은 동작 동안 플라즈마가 석영 컴포넌트와 콘택트하거나 인접하게 되는 위치에서 플라즈마 반응기 내에 석영 컴포넌트를 설치하는 단계를 더 수반한다.
일부 실시예들에서, 플라즈마 반응기는 에칭 툴, 애싱 툴, 및/또는 증착 툴이다.
일부 실시예들에서, 석영 컴포넌트는 플라즈마 반응기 외부에 위치된 플라즈마 소스와 플라즈마 반응기의 내부 영역 사이에서 윈도우로서 역할을 하기 위한 사이즈 및 형상을 갖는다.
일부 실시예들에서, 석영 컴포넌트는 RF 또는 마이크로파 소스로부터의 RF 또는 마이크로파 전력으로 하여금 플라즈마 반응기의 내부 부분 내로 석영 윈도우를 통과하게 하는 위치에서 플라즈마 반응기 내에 배치되도록 구성된 석영 윈도우이다.
일부 실시예들에서, 석영 윈도우는 40 ㎝ 내지 100 ㎝의 두께를 갖는다.
일부 실시예들에서, 석영 컴포넌트는 플라즈마 반응기의 내부 부분 내로 가스를 도입하고 그리고/또는 플라즈마 반응기의 내부 부분으로부터 가스를 제거하기 위한 하나 이상의 플로우 통로들을 포함하는 석영 주입기이다.
일부 실시예들에서, 보호층은 약 10 ㎚ 내지 10 ㎛의 두께를 갖고, 이 두께는 설치되는 경우, 플라즈마 반응기의 내부 영역에 대면하는 석영 컴포넌트의 표면에 걸친 평균 두께이다.
일부 실시예들에서, 석영 컴포넌트는 약 0.01 ㎛ 내지 5 ㎛의 표면 조도, Ra를 갖고, 이 표면 조도는 설치되는 경우, 플라즈마 반응기의 내부 영역에 대면하는 석영 컴포넌트의 표면에 걸친 평균 표면 조도이다.
일부 실시예들에서, 보호층은 평균으로, 약 1 ％보다 작은 다공성을 갖는다.
일부 실시예들에서, 보호층은 평균으로, 약 10 ㎚ 내지 100 ㎚의 최대 단면 치수를 갖는 이트륨 옥사이드 결정자들을 포함한다.
일부 실시예들에서, 보호층은 적어도 약 90 질량％의 이트륨 옥사이드를 포함한다.
일부 실시예들에서, 보호층은 적어도 약 99 질량％의 이트륨 옥사이드를 포함한다.
일부 실시예들에서, 이트륨 옥사이드를 포함하는 보호층으로 석영 구조체를 코팅하는 단계는 ALD (atomic layer deposition) 에 의해 보호층을 증착하는 것을 포함한다.
일부 실시예들에서, 방법은 보호층을 조면화하는 (roughen) 것을 더 포함하고, 보호층을 조면화하는 것은 보호층을 탈 이온수에 노출하는 것을 수반할 수도 있다. 탈 이온수는 약 50 ℃ 내지 100 ℃의 온도를 갖는다.
다수의 예시적인 실시예들이 첨부된 도면들을 참조하여 이제 보다 상세히 기술될 것이다. 다른 특징들, 양태들 및 이점들이 기술, 도면들 및 청구항들로부터 자명해질 것이다. 이하의 도면들의 상대적인 치수들은 축척대로 도시된 것으로 명시적으로 나타내지 않는 한 축척대로 도시되지 않을 수도 있다는 것을 주의한다.
도 1은 수소-함유 플라즈마에 노출되는 동안 석영 컴포넌트 상에 형성된 마이크로피처들을 도시하는 현미경 사진을 제공한다.
도 2는 리모트 플라즈마 반응기의 개략도를 도시한다.
도 3은 플라즈마 반응기용 마이크로파 플라즈마 소스의 개략도를 도시한다.
도 4는 TCP 플라즈마 반응기의 개략도를 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 플라즈마 반응기로 가스들을 전달하기 위한 석영 주입기의 사시도 및 단면도를 도시한다.
도 6a는 보호층을 갖는, 석영 윈도우와 같은 단순한 석영 컴포넌트의 개략도를 제공한다.
도 6b는 상부에 이트륨 옥사이드를 포함하는 보호층이 배치되는 석영층의 현미경 사진을 제공한다.
도 7a 및 도 7b는 증착된 보호층의 표면을 조직하는 (texturing) 옵션을 갖는, 석영 컴포넌트 상에 보호층을 형성하기 위한 프로세스들의 플로우 차트를 도시한다.
도 8은 이트륨 옥사이드 보호층들의 조직된 표면들의 현미경 사진을 제공한다.
본 개시는 일반적으로 예를 들어, 이트륨 옥사이드를 포함하는 보호층으로 코팅된 석영 구조체들을 갖는 석영 컴포넌트들에 관한 것이다. 석영 컴포넌트들은 플라즈마 반응기에서 사용될 수도 있다. 석영 컴포넌트는 종종 윈도우, 포트, 또는 플라즈마 반응기의 다른 컴포넌트를 형성하기 위해 조정된 사이즈 및 형상을 갖는다. 석영 컴포넌트는 보호층으로 석영 구조체를 코팅함으로써 제조될 수도 있다. 이 코팅 프로세스는 ALD (atomic layer deposition) 또는 PECVD (plasma enhanced CVD) 를 포함하는 CVD (chemical vapor deposition) 와 같은 제어가능한 프로세스에 의해 이트륨 옥사이드와 같은 코팅 재료를 증착하는 것을 포함할 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 적어도 석영 컴포넌트가 플라즈마 반응기용 부품으로서 역할을 하는 한 석영 컴포넌트 및 석영 구조체가 실질적으로 동일한 사이즈 및 형상을 갖도록, 보호층은 석영 컴포넌트에 대해 박형이다. 일부 실시예들에서, 본 개시는 석영 컴포넌트를 포함하는, 플라즈마 반응기들과 같은 장치 또는 시스템들에 관련된다. 본 개시는 또한 장치 또는 시스템 내에 석영 컴포넌트들을 설치함으로써 그렇지 않으면 제공함으로써 플라즈마 반응기들과 같은 장치 또는 시스템들을 만드는 방법들에 관련된다.
석영 컴포넌트들은 때때로 반응기들의 플라즈마, 구체적으로 수소기반 플라즈마들에 의해 에칭되거나 부식된다. 플라즈마에 노출될 때 석영 컴포넌트의 부식은 다양한 유해한 영향들을 야기할 수 있다. 그러나, 일부 경우들에서, 석영의 단순한 제거는 특히, 석영 컴포넌트가 플라즈마 반응기의 소모품이 되는 것으로 간주한다면, 상대적으로 중요하지 않은 문제이다. 이러한 경우들에서, 특정한 양의 석영이 제거된 후, 컴포넌트는 새로운 컴포넌트로 간단히 대체되고 장치는 플라즈마 기반 반응에 계속해서 사용된다.
그러나, 본 발명자들은 일부 경우들에서, 부식이 석영 컴포넌트 (예컨대, 윈도우) 로부터 제거될 수 있고 전자 디바이스들이 제작되는 기판 상으로 떨어질 수 있는 불안정한 마이크로피처들을 생산한다는 것을 알게 되었다. 이러한 경우들에서, 마이크로피처들, 보다 구체적으로 이러한 마이크로피처들로부터 생산된 입자들은 전자 디바이스들을 파괴할 수 있다. 석영 컴포넌트 상에서 손상을 주는 마이크로피처들의 예들은 도 1의 현미경 사진에 도시된다.
불안정한 마이크로피처들은 다양한 사이즈들을 가질 수 있지만, 대략 원통형상이라고 가정하면, 흔히 약 1 ㎛ 내지 50 ㎛ 길이와 최대 약 10 ㎛의 직경들의 범위에 있다. 이들은 제조될 전자 디바이스들 상에 결함들을 생산하기에 충분히 크다. 플라즈마 에칭이 단순히 윈도우의 표면에 걸쳐서 고르게 석영을 제거하고 마이크로피처들을 생산하지 않는다면, 석영의 플라즈마 에칭은 덜 중요한 문제가 될 것이다.
그러나, 일부 석영 컴포넌트들에 대해, 석영의 단순한 부식은 불안정한 마이크로피처들의 잠재적인 형성과 무관하게, 문제들을 생성한다. 예를 들어, 이하에 기술된 고-내성 플로우 경로들을 갖는 석영 주입기들에 있어서, 플로우 경로 내에서 소량의 석영의 제거도 플로우의 유체 역학을 상당히 변화시킬 수 있고 플라즈마 반응기 내에서 수행되는 프로세스들에 부정적으로 영향을 줄 수 있다. 민감한 플로우 경로를 갖는 석영 주입기의 예는 도 5a 및 도 5b에 도시된다
불안정한 마이크로피처들은 때때로 동작 온도가 보다 낮은, 예를 들어, 약 20 ℃ 내지 200 ℃인 석영 표면의 영역들에서 보다 용이하게 또는 보다 두드러지게 형성된다. 보다 고온에 노출되는 영역들에서, 현저히 보다 적은 마이크로피처들이 생산된다. 이론으로 제한되지 않고, 보다 고온이 실리카 (석영) 와 수소 플라즈마의 반응에 의해 생성된 실란 (SiH4) 으로 하여금 실리카를 형성하도록 다시 분해되게 하기 때문에 이러한 현상이 발생할 수도 있다고 여겨진다. 보다 저온에서, 이러한 분해는 석영으로부터 실란이 빠져나오고 실리콘을 취하는 경우, 마이크로피처들에 실리카를 남기면서, 발생하지 않을 수도 있다.
정의
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "반도체 웨이퍼"는 반도체 재료, 예를 들어, 실리콘으로 이루어진 웨이퍼들, 및 일반적으로 반도체들로 식별되지 않지만, 예를 들어, 유전체 및/또는 도전체, 통상적으로 상부에 반도체 재료들이 제공되는 재료들로 이루어진 웨이퍼들 모두를 지칭할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. SOI (silicon on insulator) 웨이퍼들이 일 예이다. 본 개시에 기술된 장치들 및 방법들은 200 ㎜, 300 ㎜, 및 450 ㎜ 직경 반도체 웨이퍼들을 포함하는, 다수의 사이즈들의 반도체 웨이퍼들의 프로세싱에 사용될 수도 있다.
본 기술에서, 용어 "플라즈마 반응기"는 부분적으로 제조된 반도체 디바이스, 디스플레이 또는 다른 전자 디바이스와 같은 기판의 프로세싱 동안 플라즈마를 사용하는 반응기를 지칭한다. 플라즈마 반응기는 기판 상에 재료를 증착하는 반응기 ("증착 반응기"), 기판으로부터 재료를 에칭하는 반응기 ("에칭기" 또는 "에칭 반응기"), 포토레지스트 또는 다른 재료를 애싱하는 (ash) 반응기 ("애싱기"), 등일 수도 있다. 증착 반응기들의 예들은 PEALD (plasma enhanced atomic layer deposition) 반응기들 및 PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) 반응기들을 포함한다. 에칭 챔버들의 예들은 플라즈마-보조 프로세스에서 도전체들 및/또는 유전체들을 에칭하기 위해 다양한 에칭 툴들을 포함한다. 플라즈마, 구체적으로 수소 플라즈마에 노출될 수도 있는 석영 윈도우들을 사용하는 Lam Research Corporation 반도체 디바이스 제조 툴들의 예들은 KIYO® GA ㎜A®및 STRIKE®이다.
"플라즈마 소스"는 플라즈마 반응기 내에서 플라즈마를 생성하기 위한 전력의 소스이다. 통상적으로 본 개시의 맥락에서, 플라즈마 소스는 플라즈마 반응기 외부에 위치되고 석영 윈도우는 플라즈마 소스와 플라즈마 반응기의 내부 사이에 위치된다. 플라즈마 반응기의 내부에 플라즈마가 형성되고 웨이퍼 또는 다른 워크피스가 위치된다. 플라즈마 소스는 많은 특정한 주파수들 또는 주파수들의 범위 내 임의의 주파수로 전력을 제공할 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 플라즈마 소스는 전자기 스펙트럼의 RF 부분의 전력을 전달한다. 특정한 실시예들에서, 플라즈마 소스는 전자기 스펙트럼의 마이크로파 주파수 부분의 전력을 전달한다. 플라즈마 소스는 플라즈마 반응기의 내부에서 플라즈마를 생성하기 위한 전력을 생성하기 위해, 동작 동안 에너자이징되는 (energize) 플레이트, 코일 또는 다른 구조체를 포함할 수도 있다. 플라즈마 소스들의 예들은 이하에 제시된 몇몇 예들로 제시된다.
일부 구현예들에서, 플라즈마 반응기는 멀티-스테이션 반도체 프로세싱시스템의 일부이다. 이러한 구현예들에서, 프로세스 챔버 각각은 기판 홀더 및, 선택가능하게 하나 이상의 챔버 윈도우들, 및/또는 플라즈마 소스들을 포함할 수도 있다.
"석영 컴포넌트"는 플라즈마 반응기의 석영-함유 컴포넌트이다. 석영은 산소 원자 각각이 2 개의 4면체 사이에 공유되는, 실리콘-산소 4면체들의 연속적인 프레임워크로 실리콘 원자 및 산소 원자를 함유하는 실리콘 다이옥사이드 (SiO2) 의 형태이다. 석영 컴포넌트들의 예들은 석영 윈도우들 및 석영 주입기들을 포함한다. 석영 윈도우들은 반응기 내부 외측에 위치된 RF 소스로부터 반응기 내부로 RF 전력을 송신하도록 사용될 수도 있다. 반응기 내부에 기판이 위치되고 플라즈마에 의해 촉진된 (facilitated) 반응에 의해 프로세싱된다. 석영 주입기들은 플라즈마 반응기 내부로 하나 이상의 가스들을 전달하거나 플라즈마 반응기 내부로부터 하나 이상의 가스들을 제거하기 위한 하나 이상의 플로우 경로들을 포함하는 석영 엘리먼트들이다. 특정한 실시예들에서, 석영 주입기들은 포트의 구조체로 머시닝된 (machined) 특히 복잡한 플로우 통로들을 가질 수도 있다.
"불안정한 마이크로피처들"은 플라즈마들, 구체적으로 수소-함유 플라즈마들과 콘택트하는 석영 표면들 상에 형성될 수도 있는 작은 피처들이다. 특정한 실시예들에서, 불안정한 석영 원통형 마이크로피처들은 사이즈 (단면 및/또는 길이) 가 대략 수 마이크로미터 내지 최대 수십 마이크로미터이고 플라즈마 반응기의 정상 동작 동안 석영 표면으로부터 용이하게 제거될 수 있다. 예를 들어, 단순한 진동 또는 다른 약한 기계적 힘이 마이크로피처들을 제거할 수 있다.
"보호층"은 석영 컴포넌트 상에 형성된 층이다. 보호층은, 플라즈마 또는 물리적으로 활동적이거나 (aggressive) 화학적으로 활동적인 분위기와 같은 다른 활동적인 분위기에 노출될 때 석영 컴포넌트로부터 석영의 제거를 감소시킬 수도 있다. 일 예에서, 보호층은 이트륨 옥사이드 층이거나 이트륨 옥사이드 층을 포함한다. 보호층은 석영 컴포넌트 상에 보호층을 증착하는 코팅 장치에서 형성될 수도 있다. 코팅 장치는 석영 컴포넌트 상에 보호층을 형성하기 위해 ALD, CVD, 스퍼터링 또는 다른 화학적 또는 물리적 프로세스와 같은 다양한 공지의 증착 프로세스들을 채용할 수도 있다.
석영 컴포넌트들 상의 보호층의 특정한 기능들
다양한 실시예들에서, 보호층이 석영 컴포넌트 상에 제공된다. 보호층은 플라즈마, 구체적으로 수소-함유 플라즈마 또는 다른 활동적인 분위기로의 노출에 의한 불안정한 마이크로피처들의 형성을 방지하거나 감소시킬 수도 있다. 또한 또는 대안적으로, 보호층은 플라즈마 구체적으로 수소-함유 플라즈마 또는 다른 활동적인 분위기들로의 노출에 의한 석영의 부식을 방지하거나 감소시킬 수도 있다. 그 결과, 불안정한 마이크로피처들은 석영 컴포넌트 표면들로부터 벗겨지지 (flake off) 않고 제조될 전자 디바이스들을 열화시키지 않는다. 일부 경우들에서, 석영 컴포넌트들은, 열화가 있다 해도 보다 느리게 열화되기 때문에 대체될 필요가 없다. 또한, 일부 석영 주입기들과 같이 타이트한 (tight) 오차로 피처들을 갖는 석영 컴포넌트들의 경우, 피처들의 속성들은 플라즈마로의 노출 동안 보존되고, 따라서 석영 컴포넌트의 기능은 적어도 보호층이 없는 석영 컴포넌트의 경우보다 긴 동작 기간 동안, 의도된 대로 유지된다. 특정한 실시예들에서, 보호층은 이트륨 옥사이드이다.
석영 컴포넌트들을 갖는 장치
앞서 소개되고 논의된 바와 같이, 보호층은, 때때로 ICP (inductively coupled plasma) 장치로 지칭되는, TCP (transformer coupled plasma) 와 같은 플라즈마 반응기 내로 삽입되거나 통합될 수도 있는, 석영 컴포넌트 상에 제공된다.
도 2는 본 명세서에서 특정한 실시예들을 구현하기 적절한 ICP 에칭 장치 (200) 의 단면도를 개략적으로 도시하고, 그 예는 CA, Fremont 소재의 Lam Research Corp.에 의해 생산된 KIYO® 반응기이다. ICP 장치 (200) 는 챔버 벽들과 윈도우 (211) 에 의해 구조적으로 규정된 프로세스 챔버 (201) 를 포함한다. 챔버 (201) 벽들은 스테인리스 스틸 또는 알루미늄으로부터 제조될 수도 있다. 윈도우 (211) 는 본 명세서에 기술된 바와 같이 석영 컴포넌트일 수도 있다. 예를 들어, 특정한 실시예들에서, 적어도 윈도우 (211) 의 내부-대면 표면들은 본 명세서에 논의된 바와 같은 보호층을 포함할 수도 있다. 보호층은 활동적인 분위기에 노출될 때 마이크로피처들이 형성되거나 그렇지 않으면 열화되는 것으로부터 윈도우 (211) 를 보호할 수도 있다. 장치의 다른 컴포넌트들은 본 명세서에 기술된 바와 같은 보호층들을 갖는 석영 컴포넌트들일 수도 있다.
선택가능한 (optional) 내부 플라즈마 그리드 (240) 가 전체 프로세싱 챔버 (201) 를 상부 서브-챔버 (202) 및 하부 서브-챔버 (203) 로 분할한다. 특정한 실시예들에서, 플라즈마 그리드 (240) 는 존재하지 않는다. 척 (217) 은 장치의 하단부 근방의 하부 서브-챔버 (203) 내에 포지셔닝된다 (positioned). 척 (217) 은 반도체 웨이퍼 (219) 를 수용하고 홀딩하도록 구성되고 반도체 웨이퍼 위에서 에칭 프로세스 및/또는 증착 프로세스가 수행된다. 척 (217) 은 존재한다면, 웨이퍼 (219) 를 지지하기 위한 정전 척 (electrostatic chuck) 일 수 있다. 일부 실시예들에서, 에지 링 (미도시) 이 척 (217) 을 둘러싸고, 척 (217) 위에 존재한다면 웨이퍼 (219) 의 상단 표면과 거의 평탄한 상부 표면을 갖는다. 척 (217) 은 또한 웨이퍼 (219) 를 척킹 및 디척킹 (de-chucking) 하기 위한 정전 전극들을 포함할 수도 있다. 필터 및 DC 클램프 전원 (도 2에 미도시) 이 이 목적을 위해 제공될 수도 있다. 척 (217) 으로부터 웨이퍼 (219) 를 리프팅하기 위한 다른 제어 시스템들이 제공될 수도 있다.
척 (217) 은 RF 전원 (223) 을 사용하여 전기적으로 대전될 수 있다. RF 전원 (223) 은 연결부 (227) 를 통해 매칭 회로 (221) 에 연결된다. 바이어스 전력이 기판을 바이어스하기 위해 척 (217) 으로 전달될 수도 있다. 다양한 실시예들에서, 바이어스 전력은 0 V (바이어스 없음) 내지 약 2000 V, 또는 0 V 내지 약 1800 V, 또는 0 V 내지 약 1400 V, 또는 약 400 V 내지 약 1400 V의 값으로 설정될 수도 있다. 매칭 회로 (221) 는 연결부 (225) 를 통해 척 (217) 에 연결된다. 이러한 방식으로, RF 전원 (223) 은 척 (217) 에 연결된다.
본 명세서에 개시된 척 (217) 은 탄탈룸을 에칭하도록 기판을 프로세싱하기 위해, 약 -200 ℃ 내지 약 600 ℃ 또는 약 -20 ℃ 내지 약 240 ℃ 범위의 온도로 동작할 수도 있고, 척 (217) 은 약 0 ℃ 미만의 온도로 설정될 수도 있다. 온도는 사용된 프로세스 동작 및 특정한 레시피 및 툴에 종속적이다.
플라즈마 생성을 위한 엘리먼트들 (집합적으로 플라즈마 소스) 은 윈도우 (211) 위에 포지셔닝된 코일 (233) 을 포함한다. 일부 실시예들에서, 코일은 사용되지 않는다. 코일 (233) 은 전기적으로 도전성 재료로부터 제조되고 적어도 하나의 완전한 회전 (turn) 을 포함한다. 도 2에 도시된 코일 (233) 의 예는 3 개의 회전을 포함한다. 코일 (233) 의 단면들은 심볼들로 도시되고, "X"를 갖는 코일들은 페이지 내로 회전하며 연장하는 한편, "●"를 갖는 코일들은 페이지로부터 회전하며 연장한다. 플라즈마 생성을 위한 엘리먼트들은 또한 코일 (233) 로 RF 전력을 공급하도록 구성된 RF 전원 (241) 을 또한 포함한다. 일반적으로, RF 전원 (241) 은 연결부 (245) 를 통해 매칭 회로 (239) 에 연결된다. 매칭 회로 (239) 는 연결부 (243) 를 통해 코일 (233) 에 연결된다. 이러한 방식으로, RF 전원 (241) 은 코일 (233) 에 연결된다. RF 전원 (241) 은 약 10 ㎐ 내지 약 200 ㎐의 주파수로 개질 (modification) 동작 동안 약 1 ％ 내지 약 20 ％의 듀티 사이클을 사용하여 펄싱되고 그리고/또는 약 1 ％ 내지 약 20 ％의 듀티 사이클을 사용하여 약 10 ㎐ 내지 약 200 ㎐의 주파수로 펄싱되도록 구성될 수도 있다. 선택가능한 Faraday 차폐부 (249) 가 코일 (233) 과 윈도우 (211) 사이에 포지셔닝된다. Faraday 차폐부 (249) 는 코일 (233) 에 상대적으로 이격된 관계로 유지된다. Faraday 차폐부 (249) 는 윈도우 (211) 바로 위에 배치된다. 코일 (233), Faraday 차폐부 (249), 및 윈도우 (211) 각각은 서로 실질적으로 평행하도록 구성된다. Faraday 차폐부 (249) 는 금속 또는 다른 종이 프로세싱 챔버 (201) 의 윈도우 (211) 상에 증착하는 것을 방지할 수도 있다.
프로세스 가스들 (예를 들어, 염소, 아르곤, 산소, 등) 이 상부 챔버 (202) 내에 위치된 하나 이상의 주 가스 플로우 유입부 (260) 를 통해 그리고/또는 하나 이상의 측면 가스 플로우 유입부들 (270) 을 통해 프로세싱 챔버 (201) 내로 흐를 수도 있다. 진공 펌프, 예를 들어, 1 또는 2 단계 기계적 드라이 펌프 및/또는 터보분자 펌프 (240) 가 프로세싱 챔버 (201) 로부터 프로세스 가스들을 유출하도록 그리고 프로세싱 챔버 (201) 내에서 특정한 압력 또는 압력 범위를 유지하도록 사용될 수도 있다. 예를 들어, 펌프가 퍼지 동작 동안 프로세싱 챔버 (201) 를 배기하도록 사용될 수도 있다. 진공 펌프에 의해 제공된 진공 환경의 적용을 선택적으로 제어하도록 프로세싱 챔버 (201) 로 진공 펌프를 유체적으로 연결하도록 밸브-제어된 도관이 사용될 수도 있다. 이는 동작 중인 플라즈마 프로세싱 동안, 쓰로틀 밸브 (미도시) 또는 펜둘럼 밸브 (미도시) 와 같은 폐루프 제어된 플로우 제한 디바이스를 채용함으로써 이루어질 수도 있다. 유사하게, 용량 결합 플라즈마 프로세싱 챔버로의 진공 펌프 및 밸브 제어된 유체 연결이 또한 채용될 수도 있다.
장치의 동작 동안, 하나 이상의 프로세스 가스들은 가스 플로우 유입부들 (260 및/또는 270) 를 통해 공급될 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 프로세스 가스는 주 가스 플로우 유입부 (260) 를 통해서만, 또는 측면 가스 플로우 유입부 (270) 를 통해서만 공급될 수도 있다. 일부 경우들에서, 도면에 도시된 가스 플로우 유입부들은 보다 복잡한 가스 플로우 유입부들, 예를 들어 하나 이상의 샤워헤드들로 대체될 수도 있다. Faraday 차폐부 (249) 및/또는 선택가능한 그리드 (250) 는 프로세싱 챔버 (201) 로의 프로세스 가스들의 전달을 허용하는 내부 채널들 및 홀들을 포함할 수도 있다. Faraday 차폐부 (249) 및 선택가능한 그리드 (250) 중 하나 또는 모두는 프로세스 가스들의 전달을 위한 샤워헤드로서 역할을 할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 일단 액체 반응물질 또는 전구체가 기화되면, 기화된 반응물질 또는 전구체가 가스 플로우 유입부 (260 및/또는 270) 를 통해 프로세싱 챔버 (201) 내로 도입되도록, 액체 기화 및 전달 시스템가 프로세싱 챔버 (201) 의 업스트림에 위치될 수도 있다. 예시적인 액체 전구체들은 SiCl4 및 실리콘 아미드들을 포함한다.
RF 전류로 하여금 코일 (233) 을 통해 흐르게 하도록 RF 전력이 RF 전원 (241) 으로부터 코일 (233) 로 공급된다. 코일 (233) 을 통해 흐르는 RF 전류는 코일 (233) 을 중심으로 전자기장을 생성한다. 전자기장은 상부 서브-챔버 (202) 내에서 유도 전류를 생성한다. 웨이퍼 (219) 와 다양한 생성된 이온들 및 라디칼들의 물리적 상호작용 및 화학적 상호작용은 선택적으로, 웨이퍼 (219) 상의 층들의 증착 및/또는 웨이퍼 (219) 의 피처들을 에칭할 수도 있다.
프로세싱 챔버 (201) 는 클린룸 또는 제조 설비 내에 설치될 때 설비들 (미도시) 에 커플링될 수도 있다. 설비들은 프로세싱 가스들을 제공하는 플럼빙, 진공, 온도 제어, 및 환경적 미립자 제어를 포함한다. 이들 설비들은 타깃 제조 설비 내에 설치될 때, 프로세싱 챔버 (201) 에 커플링된다. 부가적으로, 프로세싱 챔버 (201) 는 로보틱스로 하여금 통상적인 자동화를 사용하여 프로세싱 챔버 (201) 내외로 반도체 웨이퍼들을 이송하게 하는 이송 챔버에 커플링될 수도 있다.
일부 실시예들에서, (하나 이상의 물리적 제어기 또는 논리적 제어기를 포함할 수도 있는) 시스템 제어기 (230) 가 프로세싱 챔버의 동작들 중 일부 또는 전부를 제어한다. 시스템 제어기 (230) 는 하나 이상의 메모리 디바이스들 및 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 장치는 개시된 실시예들이 수행될 때 플로우 레이트들 및 지속기간들을 제어하기 위한 스위칭 시스템을 포함한다. 일부 실시예들에서, 장치는 최대 약 200 ㎳, 또는 최대 약 740 ㎳의 스위칭 시간을 가질 수도 있다. 스위칭 시간은 플로우 화학물질, 선택된 레시피, 반응기 아키텍처 및 다른 요인들에 종속될 수도 있다.
일부 구현예들에서, 제어기 (230) 는 상기 기술된 예들의 일부일 수도 있는, 시스템의 일부이다. 이러한 시스템들은, 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱용 플랫폼 또는 플랫폼들, 및/또는 특정 프로세싱 컴포넌트들 (웨이퍼 기판 지지부, 가스 플로우 시스템, 등) 을 포함하는, 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수 있다. 이들 시스템들은 반도체 웨이퍼 또는 기판의 프로세싱 이전에, 프로세싱 동안에 그리고 프로세싱 이후에 그들의 동작을 제어하기 위한 전자장치에 통합될 수도 있다. 전자장치들은 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 하위부품들을 제어할 수도 있는 "제어기"로서 지칭될 수도 있다. 제어기 (230) 는, 시스템의 프로세싱 파라미터들 및/또는 타입에 따라서, 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정사항들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정사항들, 진공 설정사항들, 전력 설정사항들, 무선 주파수 (RF) 생성기 설정사항들, RF 매칭 회로 설정사항들, 주파수 설정사항들, 플로우 레이트 설정사항들, 유체 전달 설정사항들, 위치 및 동작 설정사항들, 툴들 및 다른 이송 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드록들 내외로의 웨이퍼 이송들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스들을 제어하도록 프로그램될 수도 있다.
특정한 실시예들에서, 윈도우 (211) 와 같은 석영 윈도우는 평균으로, 약 40 ㎝ 내지 90 ㎝의 (직사각형이라면) 길이 또는 (원형이라면) 직경을 갖는다. 특정한 실시예들에서, 석영 윈도우 평균으로, 약 20 ㎜ 내지 60 ㎜의 두께 (내측 표면-외측 표면) 를 갖는다. 이들 값들은 300 ㎜ 직경 웨이퍼들을 프로세싱하기 적절할 수도 있다. 200 ㎜ 웨이퍼들에 대해, 1.5의 인수로 나눔으로써 직경을 스케일링하기 적절할 수도 있다. 450 ㎜ 웨이퍼들에 대해, 1.5의 인수로 승산함으로써 직경을 스케일링하기 적절할 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 석영 윈도우는 실질적으로 편평한 형상을 갖는다.
일부 실시예들에서, 석영 컴포넌트는 플라즈마 반응기 내외로 프로세스 가스를 흘리도록 구성된 포트이다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 석영 주입기는, 반응기 내 플라즈마 또는 다른 공격적인 환경과 콘택트하게 되는 포트의 적어도 일부 상에 보호층을 갖는다. 특정한 실시예들에서, 포트는 도 2의 윈도우 (211) 와 같은 석영 윈도우의 중심에 또는 중심 근방에 설치된다. 예를 들어, 가스 플로우 유입부 (260) 는 보호층을 갖는 석영 주입기일 수도 있다.
일부 실시예들에서, 석영 컴포넌트는 석영 튜브이다. 일 예에서, 석영 튜브는 플라즈마를 제공하기 적합한 마이크로파 플라즈마 소스에 채용된다. 도 3에 예시된 바와 같이, 마이크로파 플라즈마 소스의 부분 (301) 은 석영 튜브 (302) 및 냉각 유체 유입부 (304) 및 유출부 (308) 를 갖는 코일형 냉각 튜브 (305) 를 포함한다. 마이크로파 생성기 (예를 들어, 마그네트론 (magnetron)), 생성기로부터 석영 튜브 (302) 로 마이크로파 복사선을 송신하기 위한 도파관, 및 석영 튜브 (302) 를 둘러싸는 선택가능한 마이크로파 캐비티는 이 도면에 도시되지 않았다. 이러한 맥락에서, 석영 튜브 (302) 는 때때로 플라즈마 방전 튜브로 참조된다. 동작 동안, 프로세스 가스가 축 (312) 을 따르는 방향으로 이동하는 마이크로파들과의 상호작용에 의해 가스 (예를 들어, 수소-함유 가스) 가 플라즈마로 여기되는, 석영 튜브 (302) 내로 흐른다. 발생되는 플라즈마는 기판을 프로세싱하기 위해 반응기에 의해 사용된다. 마이크로파 플라즈마 소스의 예는 본 명세서에 전체가 참조로서 인용되는, 미국 특허 공보 제 2015/0318148 A1 호에 제공된다.
일부 실시예들에서, 석영 컴포넌트는 석영 돔이다. 일 예에서, 석영 돔은 리모트 플라즈마를 생성하기 적합한 플라즈마 반응기 (400) 에 채용된다. 도 4를 참조하라. 도시된 실시예에서, 반응기 (400) 는 석영 윈도우 (402) 가 일반적으로 돔 형상을 갖는, 간접 또는 "리모트" 타입의 플라즈마 툴이다. 돔-형상 석영 윈도우 (402) 내의 특정한 영역들에서 플라즈마를 생성하기 위해, 활성화될 수도 있고 또는 전력이 공급될 수도 있는, 전기 전도성 유도 코일들 (410) 이 돔 둘레를 싼다 (wrap). 도 4의 실시예를 대체로 따르는 상업적으로 입수가능한 툴은 Lam Research Corp.에 의해 제공되는 GAMMA® 반응기이다.
특정한 실시예들에서, ―본 명세서에 참조로서 인용된, "Characterization of hydrogen-plasma interactions with photoresist, silicon, and silicon nitride surfaces" Thedjoisworo 등의, J. Vac. Sci. Technol. A, Vol. 30, No. 3, May/Jun 2012에 또한 도시되고 기술된 바와 같이― 반응기 (400) 는 3 개의 주 컴포넌트들: (1) 플라즈마 소스 (408), (2) 샤워헤드 (412), 및 (3) 반응 챔버 (424) 를 포함한다. 플라즈마 소스 (408) 는 RF 전력 공급부에 의해 전력 공급되는, 유도 코일들 (410) 에 의해 둘러싸인 돔-형상 석영 윈도우 (402) 를 집합적으로 참조할 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 예를 들어, 대략 99.9995 ％의 순도 레벨을 갖는, 수소 (H2) 가스가 전용 유입부를 통해 플라즈마 소스 (408) 내로 도입된다. 이어서 유도 코일들 (410) 이 돔-형상 석영 윈도우 (402) 내부에서 수소-유도된 플라즈마를 생성하도록 후속하여 에너자이징될 수도 있다.
플라즈마에 생성된 활성 종은 석영 윈도우 (402) 로부터 샤워헤드 (412) 를 통해 웨이퍼 (426) 의 표면 (414) 을 향해 흐를 수도 있다. 웨이퍼 (426) 는 플래튼 (416) 상에 배치된다. 특정한 실시예들에서, 샤워헤드 (412) 는 홀들을 갖는 금속 플레이트로서 구성될 수도 있다. 샤워헤드 (412) 는 (a) 웨이퍼 (426) 가 돔-형상 석영 윈도우 (402) 내에 담긴 플라즈마에 직접 노출되는 것을 방지하고, 그리고 (b) 모두 웨이퍼 표면 (414) 으로부터의 충돌을 차폐하는, 이온들 및 전자들의 재결합을 유도한다. 또한, 샤워헤드 (412) 는 전기적으로 대전된 종들, 예를 들어, 이온들, 전자들을 플라즈마로부터 멀리 전도시키도록 접지될 수도 있다. 이에 따라, 샤워헤드 (412) 는 먼저 H 라디칼들과 같은 중성종들로 하여금 샤워헤드 (412) 홀들을 통해 이동하고 웨이퍼 표면 (414) 에 도달하게 하는 리모트 또는 다운스트림 플라즈마 프로세싱 조건들을 생성할 수도 있다.
샤워헤드 (412) 는 상대적으로 큰 영역 위에 플라즈마로부터 활성 종들을 분산시킬수도 있고, 따라서 전체 웨이퍼 표면 (414) 에 걸쳐 가스 분포의 균일성을 보조할 수도 있다. 반응 챔버 (424) 내에 포함된, 웨이퍼 (426) 는 웨이퍼 (426) 의 온도로 하여금 가변되게 하는 가열 엘리먼트를 갖추도록 (outfit) 구성될 수도 있는, 플래튼 (416) 상에 놓인다. 플래튼 (416) 온도는 플래튼 (416) 에 부착된 써모커플들 (thermocouples) 및 온도 제어기에 의해 제어될 수도 있다.
통상적인 동작준비된 조건들 하에서, 플래튼 (416) 은 목표된 온도 설정점에 도달하도록 먼저 가열될 수도 있다. 이어서 수소 가스가 반응기 (400) 로 도입될 수도 있고, 반응 챔버 (424) 내 압력은 예를 들어, 목표된 압력을 달성하기 위해 진공 펌프를 동작시킴으로써 강하될 수도 있다. 다음에 RF 전력은 수소-유도된 플라즈마를 생성하고 웨이퍼 (426) 의 에칭 또는 웨이퍼 (426) 상에서 증착을 개시하도록 활성화될 수도 있다.
특정한 실시예들에서, 석영 돔은 평균으로, 약 15 ㎝ 내지 30 ㎝의 높이 (중공 영역의 개구부로부터 돔의 팁 (tip) 까지의 축방향 거리) 를 갖는다. 특정한 실시예들에서, 석영 돔은 구조체의 하단부 또는 개구부에서 평균으로, 약 20 ㎝ 내지 45 ㎝의 직경을 갖는다. 특정한 실시예들에서, 석영 돔은 평균으로, 약 5 ㎜ 내지 15 ㎜의 두께 (내측 표면-외측 표면) 를 갖는다.
석영 주입기의 일 예가 도 5a 및 도 5b에 예시되고, 도 5a는 사시도를 도시하고 도 5b는 단면도를 도시한다. 도면들에 도시된 바와 같이, 석영 주입기 (500) 는 플라즈마 반응기 내에 설치될 때, 반응기 내부로 연장하는, 하단부 (508) 를 포함한다. 부가적으로, 주입기 (500) 는 가스 유입부들 (502 및 504) 및 유출부들 (514 및 516) 을 포함한다. 주입기 (500) 는 또한 주의 깊게 머시닝된 플로우 경로들 (510 (중앙 플로우 경로) 및 512 (둘레 플로우 경로)) 을 포함한다. 이들 경로들은 함께 정밀하게 제어된 가스 플로우를 제공한다. 뜻하지 않게, 플로우 경로 또는 이의 입구 또는 출구가 약간이라도 수정된다면, 흐르는 가스의 속성들은 의도된 플로우로부터 상당히 일탈할 수 있다.
특정한 실시예들에서, 석영 주입기는 일반적으로 플로우 경로의 방향에서, 평균으로, 약 5 ㎝ 내지 10 ㎝의 길이를 갖는다. 특정한 실시예들에서, 석영 주입기는 플로우 경로에 대체로 수직인 방향에서 평균으로, 약 2 ㎝ 내지 4 ㎝의 직경 또는 최대 횡단 치수를 갖는다. 특정한 실시예들에서, 석영 주입기의 플로우 경로 또는 경로들은 플로우의 방향에 대체로 수직인 방향에서 평균으로, 약 5 ㎜ 내지 15 ㎜의 직경 또는 최대 횡단 치수를 갖는다.
상기 논의는 플라즈마 반응기들, 구체적으로 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 반응기들 내에 설치된 석영 컴포넌트들에 포커싱하지만, 개시된 실시예들은 플라즈마 반응기들 및 과학적 연구 및 플라즈마와의 반응들을 수반할 필요는 없는 다른 목적들을 위한 플라즈마 챔버들과 같은 다른 장치에 사용하기 위해 설치되지 않은 석영 컴포넌트들을 포함한다. 플라즈마 장치의 일부 또는 모든 컴포넌트들을 이들의 석영 컴포넌트들보다 긴 사용 기간을 나타낼 수도 있다. 이러한 경우들에서, 석영 컴포넌트들은 플라즈마 반응기들 또는 다른 장치를 개조 (retrofit) 또는 개장 (refurbish) 하도록 사용될 수도 있다. 즉, 석영 컴포넌트들은 교체가능한 부품 또는 예비 부품으로서 사용될 수도 있다. 일부 경우들에서, 석영 컴포넌트들은 플라즈마 장치를 개조 또는 개장하기 위한 키트의 일부로서, 다른 소모성 부품, 예를 들어, 기판 페데스탈들 및/또는 샤워헤드들과 조합하여, 재공될 수도 있다.
보호층
언급된 바와 같이, 플라즈마, 예를 들어, 수소-유도 또는 수소기반 플라즈마 프로세싱 동안 석영 표면들의 부식과 연관된 다양한 과제들을 해결하기 위해, 보호층 또는 코팅이 석영 구조체의 표면 상에 제공된다. 석영 컴포넌트는 석영 단독이거나 주로 석영인 석영 구조체 및 플라즈마 반응기의 동작 동안 석영 컴포넌트의 소비 또는 열화 레이트를 감소시키는, 석영 구조체 상에 배치된 보호 코팅을 포함한다. 그 결과, 마이크로피처들은 반응 챔버 내에서의 프로세싱 동안 플라즈마에 노출된 석영 컴포넌트의 표면들 상에 형성되고 궁극적으로 제거될 가능성이 적다.
도 6a는 규정된 두께 (606A) 를 갖는 보호층 (604A) 으로 코팅된 석영 구조체 (602A) 를 포함하는 석영 컴포넌트 (600A) 의 개략도를 제공한다. 보호층 (604A) 의 두께 (606A) 는 석영 구조체 (602A) 의 두께 (608A) 에 상대적으로 과장되었다. 이러한 과장은 설명을 위한 목적들을 위한 것이고, 석영 구조체 (602A) 에 상대적인 보호층 (604A) 의 다른 적합한 배향들, 상대적인 두께들, 또는 구성들이 석영 컴포넌트 (600A) 상에 마이크로피처들의 형성을 방지하는, 보호층 (604A) 의 목적으로부터 벗어나지 않고 존재할 수도 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
도 6b는 이트륨 옥사이드 보호층 (602B) 으로 코팅된 석영 구조체 (604B) 를 갖는 석영 컴포넌트 단면 (600B) 의 현미경 사진을 제공한다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 이트륨 옥사이드 보호층 (602B) 은 석영 구조체 (604B) 를 컨포멀하게 코팅한다. 도 6b에서, 현미경 사진 (606B) 은 석영 컴포넌트의 평면도, 구체적으로 컨포멀하게 도포된 이트륨 옥사이드 보호층을 도시한다. 특정한 실시예들에서, 보호층은 석영 구조체의 불규칙한 (보호층 두께의 두께의 스케일로) 표면을 컨포멀하게 코팅한다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 보호층 (602B) 은 석영 구조체 (604B) 의 표면 상의 피츠 (pits) 또는 리세스들 (recesses) 의 윤곽들을 따른다.
특정한 실시예들에서, 보호층은 이트륨 옥사이드 (예를 들어, Y2O3) 를 포함한다. 이트륨 옥사이드와 연관된 유리한 속성들의 예들은: (1) 수소 (H2) - 기반 플라즈마에 의해 생성되거나 연관된 H 라디칼들과 같은 에너제틱 (energetic) 또는 반응성 종에 의한 공격에 대한 안정성; (2) (이로 제한되는 것은 아니지만) 저 RF 손실 저 열 팽창, 저 열기계적 (thermomechanical) 응력, 및 다양한 사이즈들의 부품 또는 컴포넌트들에 적용시 유연성을 포함하는, 바람직한 RF 또는 마이크로파 (MW) 커플링 재료로서 석영의 대부분의 이점들을 보존하는 것; (3) 플라즈마-기반 에칭을 위해 일반적으로 사용된 많은 프로세스 가스들과의 양립성 (compatibility); 및 (4) 예를 들어, 도 6b의 현미경 사진에 도시된 바와 같이, 컨포멀하고, 균일하고 조밀한 코팅으로서 존재하는 능력을 포함한다.
특정한 실시예들에서, 보호층은 적어도 약 90 질량％ 이트륨 옥사이드, 또는 적어도 약 99 질량％ 이트륨 옥사이드를 함유한다. 존재할 수도 있는 미량 원소들 (trace elements) 은 소듐, 마그네슘, 알루미늄, 등을 포함한다. 특정한 실시예들에서, 보호층은 이트륨 옥사이드 이외의 재료로 이루어진다. 이러한 다른 재료들의 예들은 다른 희토류 원소들의 옥사이드들 및 플루오라이드들, 예를 들어, YOxFy 옥시플루오라드들 (x=0-1.5, y=0-3) 을 포함한다.
특정한 실시예들에서, 보호층은 후속하는 줄무늬 (striated) 층 각각이 원래, 또는 초기의 이트륨 옥사이드 층보다 낮거나 적은 밀도를 갖는, 이트륨 옥사이드 또는 다른 재료의 복수의 줄무늬 층들을 포함할 수도 있다. 보다 늦게 증착된 줄무늬 층들이 또한 원래 층보다 높은 레벨들의 다공성을 보일 수도 있다.
석영 구조체들 상에 도포하기 적합한 이트륨 옥사이드 보호층들은 적어도 약 95 ％, 또는 약 98 ％ 및 100 ％의 다공성을 가질 수도 있다. 보호층의 재료는 비정질, 결정성, 미결정, 등 또는 임의의 2 이상의 이러한 형태들의 조합들을 포함할 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 보호층은 약 10 ㎚ 내지 100 ㎚ (예를 들어, 약 30 ㎚ 내지 70 ㎚) 의 평균 직경 (또는 다른 가장 긴 치수) 를 갖는 결정자들을 포함한다. 일부 경우들에서, 이트륨 옥사이드 보호층은 입방체 (440) 이고 연장된 (예를 들어, 약 50 ㎚ 길이 및 약 30 ㎚ 폭) 결정자들을 갖는 다결정이다. 특정한 실시예들에서, 보호층은 약 100 ㎚ 내지 50 ㎛ (예를 들어, 약 0.5 ㎛ 내지 30 ㎛) 의 두께를 갖는다. 특정한 실시예들에서, 보호층은 약 0.03 ㎛ 내지 0.3 ㎛의 표면 조도 (Ra) 를 갖는다.
석영 컴포넌트 상에 보호층을 형성하는 방법
언급된 바와 같이, 석영 컴포넌트는 보호층으로 석영 구조체를 코팅함으로써 제조될 수도 있다. 코팅 프로세스는 ALD (atomic layer deposition) 또는 PECVD (plasma enhanced CVD) 를 포함하여, CVD (chemical vapor deposition) 와 같은 제어가능한 프로세스에 의해 이트륨 옥사이드와 같은 코팅 재료를 증착하는 것을 포함할 수도 있다.
석영 구조체 상에 이트륨 옥사이드를 포함하는 코팅 재료의 증착을 기술하는 예시적인 프로세스 플로우 (700A) 가 도 7a에 도시된다. 프로세스 플로우 (700A) 는 "시작" 동작 702A에서 개시되고, 플라즈마 반응기에서 사용하기 위해 조정된 사이즈 및 형상을 갖는 석영 구조체가 플라즈마 반응기 내에 수용되는 동작 704A으로 이어진다. 석영 구조체들과 같은 적합한 예들은 도 2, 도 3, 도 4 및 도 5a 및 도 5b에 예시된 석영 주입기들 다른 석영 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 다음에, 동작 706A에서, 플라즈마 반응기 내에 포함된 석영 구조체는 플라즈마 반응기용 석영 컴포넌트를 형성하기 위해, 본 명세서에 더 기술된 ALD에 의해 이트륨 옥사이드를 포함하는 보호층으로 코팅된다. 보호층은 석영 구조체의 사이즈 또는 형상을 실질적으로 변화시키지 않는다. 동작 706A의 완료시, 프로세스 플로우 700A는 동작 708A에 예시된 바와 같이 종료된다. 당업자는 동작 702A 내지 동작 708A은 예시적이고 제한적인 것으로 의도되지 않고, 프로세스 플로우 700A에 도시된 플로우의 다른 적합한 변형들이 석영 컴포넌트를 제조하는 범위 및 정신으로부터 벗어나지 않고 존재할 수도 있다는 것을 이해할 것이다.
특정한 실시예들에서, 증착 프로세스는 순차적인 자기-제한 반응들을 사용하여 재료의 박층들을 증착하는 기법인 ALD이다. ALD 프로세스들은, 층 각각이 단일 완료된 사이클에 의해 형성되는, 층-단위 기반 (layer-by-layer basis) 으로 막들을 증착하기 위해, 표면-매개된 증착 반응들을 사용한다. ALD 사이클은 다음의 동작들: (i)　전구체의 전달/흡착, (ii) 반응 챔버로부터 전구체의 퍼지, (iii) 제 2 반응 물질의 전달 및 선택가능하게 반응 챔버 내 플라즈마 점화, 및 (iv) 반응 챔버로부터 부산물들의 퍼지를 포함할 수도 있다. 기판의 표면 상에 막을 형성하기 위한 제 2 반응물질과 흡수된 전구체 사이의 반응은 막 조성 및 속성들, 예컨대 불균일도, 응력, 습식 에칭 레이트, 건식 에칭 레이트, 전자적 속성들 (예를 들어, 브레이크다운 전압 및 누설 전류), 등에 영향을 준다.
ALD 프로세스의 일 예에서, 표면 활성 사이트들의 집단을 포함하는 석영 표면은, 석영 구조체를 하우징하는 챔버에 제공된 도즈 내의 이트륨-함유 전구체와 같은 제 1 전구체의 가스 상 분포에 노출된다. 이 제 1 전구체의 분자들은 표면 상에 흡착되고, 제 1 전구체의 화학흡착 종 및/또는 물리흡착 분자들을 포함한다. 본 명세서에 기술된 바와 같이 화합물이 기판 표면 상에 흡착될 때 흡착된 층은 화합물뿐만 아니라 화합물의 유도체들을 포함할 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 이트륨-함유 전구체의 흡착된 층은 이트륨-함유 전구체뿐만 아니라 이트륨-함유 전구체의 유도체들을 포함할 수도 있다. 제 1 전구체 도즈 후에, 이어서 챔버는 주로 또는 흡착된 종만 남도록 가스 상으로 남아 있는 제 1 전구체의 대부분 또는 모두를 제거하도록 배기된다. 일부 구현예들에서, 챔버는 완전히 배기되지 않을 수도 있다. 예를 들어, 반응 챔버는 가스 상의 제 1 전구체의 분압이 반응이 실질적으로 발생하지 않는 충분히 낮도록 배기될 수도 있다. 제 2 반응물질, 예컨대 산소 함유 가스가 챔버로 도입되어 제 2 반응물질의 분자들의 일부가 표면 상에 흡착된 제 1 전구체와 반응한다. 일부 프로세스들에서, 제 2 반응물질은 흡착된 제 1 전구체와 콘택트시 즉시 반응한다. 다른 실시예들에서, 제 2 반응물질은 플라즈마와 같은 활성화가 인가된 (예를 들어, 플라즈마와 콘택트, UV 복사, 및/또는 열 에너지) 후에만 반응한다. 이어서 챔버는 결합되지 않은 제 2 반응물질 분자들을 제거하기 위해 다시 배기될 수도 있다. 상기 기술된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 챔버는 완전히 배기되지 않을 수도 있다. 통상적으로, 몇몇의 ALD 사이클들이 목표된 두께로 막을 형성하기 위해 사용될 수도 있다.
일부 구현예들에서, ALD 방법들은 플라즈마 활성화를 포함한다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 본 명세서에 기술된 ALD 방법들 및 장치들은, 전체가 본 명세서에 참조로서 인용된, 2011년 4월 11일 출원되고, 명칭이 "PLASMA ACTIVATED CONFORMAL FILM DEPOSITION"인 미국 특허 출원번호 제　13/084,399 호 (이제는 미국 특허 제 8,728,956 호) 및 2011년 4월 11일 출원되고, 명칭이 "SILICON NITRIDE FILMS AND METHODS"인 미국 특허 출원번호 제　13/084,305 호에 일반적으로 기술된 CFD (conformal film deposition) 방법들일 수도 있다.
특정한 실시예들에서, 이트륨 옥사이드 보호층을 합성하는데 사용된 전구체들은 트리스(메틸사이클로펜타디에닐) 이트륨 (tris(methylcyclopentadienyl) yttrium) 을 포함하지만, 다른 적합한 전구체들이 또한 사용될 수도 있고 대략 200 ℃ 내지 450 ℃에서 수행되는, 순환적 ALD 프로세스들을 통해 노출된 석영 표면들 상에 형성될 수도 있다.
이트륨 옥사이드 보호층의 형성시 사용하기 적합한 ALD 전구체들은 하나 이상의 다음 속성들을 포함할 수도 있다:
(예를 들어, 전구체 종들의 유효한 이동을 위한, 예를 들어, 최대 적용가능한 소스 온도에서 약 0.1 Torr 증기압의 대략적인 한계) 제어가능한 휘발성;
(예를 들어, 자기-제한 성장 메커니즘의 파기를 방지하기 위한) 자기-분해 없음;
(예를 들어, 표면 반응의 고속 완성을 제공하고 이에 따라 짧은 사이클 시간의 원인이 되고, 보다 높은 막 순도를 제공하기 위해, 그리고 그렇지 않으면 불완전한 가스 상 반응들과 종종 연관된 문제들을 방지하기 위해) 공격적이고 완료된 반응들;
막 성장을 방지하는 상충 반응 경로들이 없다는 것을 보장하기 위해 막 또는 기판 재료를 에칭하지 않음;
(예를 들어, 자기-제한 막 성장 메커니즘을 파괴하는) 막으로의 해리 없음;
막의 부식을 방지하고, 부산물 재-흡착에 의해 유발된 막 성장 레이트의 감소를 방지하기 위한 비반응성 부산물들; 및
프로세스 각각에 대해 특정한 허용 오차들 및 퍼포먼스 예측들을 만족시키기 충분한 순도.
트리스(메틸사이클로펜타디에닐) 이트륨 (tris(methylcyclopentadienyl)yttrium) 이 이트륨 옥사이드 보호층을 형성하기 위한 전구체로서 구상되었지만, 트리스(사이클로펜타디에닐)이트륨(III) (tris(cyclopentadienyl)yttrium(III)) 및 트리스(부틸사이클로펜타디에닐)이트륨 (tris(butylcyclopentadienyl)yttrium) 과 같은 다른 사이클로펜타디에닐 전구체들이 필요에 따라 전구체 리간드들을 막아 내기 위해 (drive off) 채용된 물 (H2O) 과 조합하여 사용될 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 이트륨(III) 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이트) (yttrium(III) tris(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionate)), 이트륨(III) 헥사플루오로아세틸아세토네이트 디하이드레이트 (yttrium(III) hexafluoroacetylacetonate dehydrate), 및 이트륨(III) 아세틸아세토네이트 하이드레이트 (yttrium(III) acetylacetonate hydrate) 와 같은 β디케토네이트들이 물과 조합된 상기 언급된 사이클로펜타디에닐류에 대한 대안으로서 사용될 수도 있다.
석영 표면 상의 이트륨 옥사이드의 1 마이크론 두께 층을 형성하기 위한 일반적인 합성 절차들은 실질적으로 다음: (1) 하이드록실 (-OH) 종단 석영 시작 표면을 제공하는 단계; (2) 이트륨-함유 (예를 들어, Y(L)3) 종을 이트륨-함유 모노레이어를 형성하기 위해 반응하도록 시작 표면 상에 주입하는 단계; (3) 선택가능한 퍼지 단계; (4) 이트륨 옥사이드 층을 뒤에 남기도록 이트륨-함유 전구체 리간드들을 막아 내기 위해 물 (H2O) 을 주입하는 단계와 같이 진행될 수도 있다. 단계 (1) 내지 단계 (4) 는 목표된 두께로 이트륨 옥사이드 층을 형성하기 위해 필요에 따라 반복된다. 특정한 실시예들에서, 약 8,000 사이클들이 이트륨 옥사이드의 1 마이크론 두께의 막을 증착하기 위해 수행된다.
특정한 실시예들에서, 100 ㎚ 내지 5,000 ㎚ 두께 이트륨 옥사이드 코팅이 하나 이상의 석영 부품, 예컨대 윈도우, 돔 및/또는 포트를 홀딩하기 충분한 사이즈의 고온-벽 (hot-wall) ALD 반응기에서 증착될 수 있다. 이트륨 전구체 및 물이 순차적으로 반응 챔버 내로 도입될 수 있다. 특정한 실시예들에서, 전구체 배기를 보조하기 위해, 그리고 크로스-토크 (cross-talking) 로부터 전구체를 보호하기 위해, 즉, ALD 사이클에 채용된 가스들이 원치 않은 방식으로 또는 조급하게 상호작용하지 않고 잠재적으로 브레이크다운하지 않도록, 펌핑 기능성이 전구체 스위치 (예를 들어, 반응 챔버 내로 전구체 전달에 책임이 있는) 와 통합될 수도 있다. 크로스-토크는 보다 CVD-같은 증착을 야기할 수 있다.
이트륨 옥사이드 보호층을 형성하는데 책임이 있는 자기-제한 ALD 프로세스들이 약 150 ℃ 내지 500 ℃의 온도에서 수행될 수도 있다. 특정한 두께로 ALD 코팅 후에, ALD-코팅된 석영 부품은 많은 상이한 애플리케이션들을 위해 다양한 반응 챔버들에서 사용될 수도 있다.
특정한 실시예들에서, 석영 상에 형성된 보호층의 표면은 더 조직되고 또는 조면화된다 (roughened). 석영 컴포넌트 제조 프로세스 700A에 기반하여, 다른 제조 프로세스 700B가 도 7b에 도시되고, 본 명세서에 더 기술된 표면 조면화 프로세스를 수행하기 위한, 부가적인 동작, 즉, 동작 708B을 포함한다. 조면화 프로세스는 동작 706B을 완료한 후, 이트륨 옥사이드를 포함하는 보호층과 물을 콘택트하는 단계를 수반한다. 도시된 바와 같이, 프로세스 플로우 700B는 동작 710B에서 종료된다. 동작 702B 내지 동작 706B는 프로세스 플로우 700A에서 대응하는 동작 702A 내지 동작 706A에 대해 앞서 논의된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 구현될 수도 있고 따라서 다시 상세히 기술되지 않는다.
프로세스 플로우 700B에 도시된 바와 같이, 일부 구현예들에서, 조직 프로세스는 조직 욕 (bath) 내에 코팅된 석영 컴포넌트를 소킹하는 단계 (soaking) 를 수반한다. 통상적으로, 욕은 특정한 조성을 갖는다. 적합한 욕들의 예들은 산-함유 욕들 및 물, 예를 들어, 탈이온 (DI) 수를 포함한다. 소킹 온도 및 시간은 적절한 정도 또는 조직을 허용하도록 선택될 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 탈 이온수 욕의 온도는 약 50 ℃ 내지 100 ℃ 예를 들어, 약 80 ℃이다. 특정한 실시예들에서, 석영 컴포넌트와 조직 욕 간의 콘택트 지속기간은 약 4 내지 19 시간이다.
이트륨 옥사이드 보호층의 표면 조면화 프로세스들과 연관된 예시적인 이점들은 반응기 프리-코팅 (pre-coat) 의 보다 우수한 접착력 및 그렇지 않으면 조급하게 벗겨질 수도 있는 반응, 예를 들어, 에칭 프로세스 부산물들의 보다 우수한 접착력을 포함한다. 또한, 반응기 프리-코팅은 또한 잘 접착되지 않으면 조급하게 벗겨질 수도 있다.
특정한 실시예들에서, ALD를 통해 형성된 이트륨 옥사이드 층의 조도는 탈 이온수 온도 및 소킹 시간을 조정함으로써, Ra = 0.03 ㎛ 내지 0.3 ㎛로 튜닝될 수 있다.
결론
선행하는 상세한 기술에서, 다수의 특정한 구현예들이 개시된 구현예들의 철저한 이해를 제공하기 위해 언급된다. 그러나, 당업자에게 자명한 바와 같이, 개시된 구현예들은 이들 구체적인 상세들 없이 또는 대안적인 엘리먼트들 또는 프로세스들을 사용함으로써 실시될 수도 있다. 다른 예들에서, 공지의 프로세스들, 절차들, 및 컴포넌트들은 개시된 구현예들의 양태들을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세하게 기술되지 않았다. 달리 명시되지 않는 한, 수치적 범위의 엔드 포인트들은 언급된 값들의 약 +/- 5 ％의 변동들을 포함한다.
전술한 실시예들이 이해의 명확성을 목적으로 다소 상세히 기술되었지만, 특정한 변화들 및 수정들이 첨부된 청구항들의 범위 내에서 실시될 수도 있다는 것이 자명할 것이다. 본 실시예들의 프로세스들, 시스템들, 및 장치를 구현하는 많은 대안적인 방식들이 있다는 것을 주의해야 한다. 이에 따라, 본 실시예들은 비제한적이고 예시적인 것으로 간주되어야 하고, 이 실시예들은 본 명세서에 제공된 상세들로 제한되지 않는다.

Claims (42)

  1. a) 플라즈마 반응기의 컴포넌트로서 사용하기 위해 조정된 (adapted) 사이즈 및 형상을 갖는 석영 구조체; 및
    b) 상기 석영 구조체의 적어도 일 표면 상에 배치된 이트륨 옥사이드를 포함하는 보호층으로서, 설치되는 경우, 동작 동안 상기 플라즈마 반응기 내에서 생성된 플라즈마에 노출되는, 상기 보호층을 포함하고,
    상기 보호층은 상기 석영 구조체의 상기 사이즈 또는 형상을 실질적으로 변화시키지 않는, 석영 컴포넌트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 석영 컴포넌트는 상기 플라즈마 반응기 외부에 위치된 플라즈마 소스와 상기 플라즈마 반응기의 내부 영역 사이에서 윈도우로서 역할을 하기 위한 사이즈 및 형상을 갖는, 석영 컴포넌트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 석영 컴포넌트는 RF (radio frequency) 또는 마이크로파 소스로부터의 RF 또는 마이크로파 전력으로 하여금 상기 플라즈마 반응기의 내부 영역 내로 석영 윈도우를 통과하게 하는 위치에서 상기 플라즈마 반응기 내에 배치되도록 구성된 상기 석영 윈도우인, 석영 컴포넌트.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 석영 윈도우는 약 1 ㎝ 내지 3 ㎝ 의 두께를 갖는, 석영 컴포넌트.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 석영 윈도우는 실질적으로 편평하고 약 40 ㎝ 내지 100 ㎝인 직경 또는 길이를 갖는, 석영 컴포넌트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 석영 컴포넌트는 상기 플라즈마 반응기의 내부 영역 내로 가스를 도입하고 그리고/또는 상기 플라즈마 반응기의 상기 내부 영역으로부터 상기 가스를 제거하기 위한 하나 이상의 플로우 통로들을 포함하는 석영 주입기인, 석영 컴포넌트.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 석영 컴포넌트는 중공 돔 (hollow dome) 인, 석영 컴포넌트.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호층은 약 10 ㎚ 내지 10 ㎛의 두께를 갖고, 상기 두께는 석영 컴포넌트의 표면에 걸친 평균 두께인, 석영 컴포넌트.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 석영 컴포넌트는 약 0.01 ㎛ 내지 2 ㎛의 표면 조도 (roughness), Ra를 갖고, 상기 표면 조도는 상기 석영 컴포넌트의 표면에 걸친 평균 표면 조도인, 석영 컴포넌트.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호층은 평균으로 약 1 ％보다 작은 다공성 (porosity) 을 갖는, 석영 컴포넌트.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호층은 평균으로, 약 10 ㎚ 내지 100 ㎚의 최대 단면 치수를 갖는 이트륨 옥사이드 결정자들을 포함하는, 석영 컴포넌트.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호층은 적어도 약 90 질량％ (％ by mass) 의 이트륨 옥사이드를 포함하는, 석영 컴포넌트.
  13. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보호층은 적어도 약 99 질량％의 이트륨 옥사이드를 포함하는, 석영 컴포넌트.
  14. 플라즈마 프로세싱 동작 동안 기판을 홀딩하도록 구성된 기판 지지부;
    플라즈마 반응기의 내부 영역으로 전력을 제공하도록 구성된 플라즈마 소스로서, 동작 동안, 플라즈마가 형성되는, 상기 플라즈마 소스;
    석영 컴포넌트로서,
    a) 상기 플라즈마 반응기의 컴포넌트로서 사용하기 위해 조정된 사이즈 및 형상을 갖는 석영 구조체; 및
    b) 상기 석영 구조체의 적어도 일 표면 상에 배치된 이트륨 옥사이드를 포함하는 보호층으로서, 설치되는 경우, 플라즈마 반응기 내에서 형성된 플라즈마에 노출되는, 상기 보호층을 포함하고, 상기 보호층은 상기 석영 구조체의 상기 사이즈 또는 형상을 실질적으로 변화시키지 않는, 상기 석영 컴포넌트; 및
    상기 플라즈마 소스로 하여금 상기 플라즈마 반응기의 상기 내부 영역으로 RF 또는 마이크로파 전력을 제공하게 하는 프로그램 인스트럭션들을 포함하는 제어기를 포함하는, 플라즈마 반응기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 플라즈마 반응기 내 상기 석영 컴포넌트는, 동작 동안, 상기 플라즈마가 상기 석영 컴포넌트와 콘택트하거나 인접하게 되는 위치에 배치되는, 플라즈마 반응기.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 플라즈마는 수소-함유 플라즈마인, 플라즈마 반응기.
  17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라즈마 반응기는 에칭 툴, 애싱 툴, 및/또는 증착 툴인, 플라즈마 반응기.
  18. 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라즈마 소스는 코일들을 포함하는, 플라즈마 반응기.
  19. 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라즈마 소스는 RF 생성기를 포함하는, 플라즈마 반응기.
  20. 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라즈마 소스는 마이크로파 생성기를 포함하는, 플라즈마 반응기.
  21. 제 14 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 석영 컴포넌트는 상기 플라즈마 소스와 상기 플라즈마 반응기의 상기 내부 영역 사이에서 윈도우로서 역할을 하기 위한 사이즈 및 형상을 갖는, 플라즈마 반응기.
  22. 제 14 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 석영 컴포넌트는 RF 또는 마이크로파 소스로부터의 상기 RF 또는 마이크로파 전력으로 하여금 플라즈마 반응기의 상기 내부 영역 내로 상기 석영 윈도우를 통과하게 하는 위치에서 상기 플라즈마 반응기 내에 배치되도록 구성되는 석영 윈도우인, 플라즈마 반응기.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 석영 윈도우는 약 1 ㎝ 내지 3 ㎝의 두께를 갖는, 플라즈마 반응기.
  24. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,
    상기 석영 윈도우는 실질적으로 편평하고 약 40 ㎝ 내지 100 ㎝의 직경 또는 길이를 갖는, 플라즈마 반응기.
  25. 제 14 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 석영 컴포넌트는 상기 플라즈마 반응기의 상기 내부 영역 내로 가스를 도입하고 그리고/또는 상기 플라즈마 반응기의 상기 내부 영역으로부터 상기 가스를 제거하기 위한 하나 이상의 플로우 통로들을 포함하는 석영 주입기인, 플라즈마 반응기.
  26. 제 14 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 석영 컴포넌트는 중공 돔인, 플라즈마 반응기.
  27. 제 14 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호층은 약 10 ㎚ 내지 10 ㎛의 두께를 갖고, 상기 두께는 상기 석영 컴포넌트의 표면에 걸친 평균 두께인, 플라즈마 반응기.
  28. 제 14 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 석영 컴포넌트는 약 0.01 ㎛ 내지 2 ㎛의 표면 조도, Ra를 갖고, 상기 표면 조도는 상기 석영 컴포넌트의 표면에 걸친 평균 표면 조도인, 플라즈마 반응기.
  29. 제 14 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호층은 평균으로, 약 1 ％보다 작은 다공성을 갖는, 플라즈마 반응기.
  30. 제 14 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호층은 평균으로, 약 10 ㎚ 내지 100 ㎚의 최대 단면 치수를 갖는 이트륨 옥사이드 결정자들을 포함하는, 플라즈마 반응기.
  31. 제 14 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호층은 적어도 약 90 질량％의 이트륨 옥사이드를 포함하는, 플라즈마 반응기.
  32. 제 14 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호층은 적어도 약 99 질량％의 이트륨 옥사이드를 포함하는, 플라즈마 반응기.
  33. (a) 석영 구조체를 수용하는 단계; 및
    (b) 플라즈마 반응기용 석영 컴포넌트를 형성하기 위해 이트륨 옥사이드를 포함하는 보호층으로 상기 석영 구조체를 코팅하는 단계를 포함하고,
    상기 석영 컴포넌트는 상기 플라즈마 반응기 내에서 사용될 부품을 형성하기 위해 조정된 사이즈 및 형상을 갖는, 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 보호층은 상기 석영 구조체의 상기 사이즈 또는 형상을 실질적으로 변화시키지 않는, 방법.
  35. 제 33 항 또는 제 34 항에 있어서,
    동작 동안, 플라즈마가 상기 석영 컴포넌트에 콘택트하거나 인접할 위치에 상기 플라즈마 반응기 내에 상기 석영 컴포넌트를 설치하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  36. 제 33 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라즈마 반응기는 에칭 툴, 애싱 툴, 및/또는 증착 툴인, 방법.
  37. 제 33 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 석영 컴포넌트는 상기 플라즈마 반응기 외부체 위치된 플라즈마 소스와 상기 플라즈마 반응기의 내부 영역 사이에서 윈도우로서 역할을 하도록 사이즈 및 형상을 갖는, 방법.
  38. 제 33 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 석영 구조체를 이트륨 옥사이드를 포함하는 보호층으로 코팅하는 단계는 ALD (atomic layer deposition) 에 의해 상기 보호층을 증착하는 단계를 포함하는, 방법.
  39. 제 33 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호층을 조면화하는 (roughen) 단계를 더 포함하는, 방법.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 보호층을 조면화하는 단계는,
    상기 보호층을 탈 이온수 (deionized water) 에 노출시키는 단계를 포함하는, 방법.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 탈 이온수는 약 50 ℃ 내지 100 ℃의 온도를 갖는, 방법.
  42. 제 33 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라즈마 반응기 내에 사용될 상기 부품은 윈도우 또는 주입기인, 방법.
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