KR20240021290A - 컨포멀 이트륨 산화물 코팅 - Google Patents
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Abstract
반도체 컴포넌트 기판을 코팅하는 예시적인 방법들은 알칼리성 전해질에 반도체 컴포넌트 기판을 침지시키는 단계를 포함할 수 있다. 알칼리성 전해질은 이트륨을 포함할 수 있다. 방법들은 약 12시간 이하의 시간 기간 동안 반도체 컴포넌트 기판의 표면에서 플라즈마를 점화시키는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 반도체 컴포넌트 기판 상에 이트륨-함유 산화물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이트륨-함유 산화물의 표면은 약 10 원자% 이상의 이트륨 혼입을 특징으로 할 수 있다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조문헌
[0001] 본 출원은 2021년 6월 17일에 출원되고 발명의 명칭이 "CONFORMAL YTTRIUM OXIDE COATING"인 미국 정규 출원 제17/350,553호의 이익 및 우선권을 주장하며, 상기 출원의 내용은 모든 목적을 위해 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
기술분야
[0002] 본 기술은 컴포넌트(component)들을 코팅하기 위한 프로세스들 및 시스템들에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 기술은 컨포멀(conformal) 이트륨 산화물 코팅으로 기판을 코팅하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
[0003] 반도체 프로세싱 시스템들은 기판들을 지지하고, 형성 재료들 및 제거 재료들을 전달하고, 프로세싱 구역들 및 유동 경로들을 정의하는 데 사용되는 다수의 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 이러한 컴포넌트들은 높은 온도와 낮은 온도, 높은 압력과 낮은 압력, 그리고 다양한 부식성 및 침식성 재료들에 노출될 수 있다. 따라서, 많은 프로세싱 챔버들은 처리된 또는 코팅된 재료들을 포함한다. 그러나, 프로세싱 시스템들 및 챔버들이 더 복잡해짐에 따라, 시스템 내에 통합된 컴포넌트들은 컴포넌트들에 걸쳐 복잡한 기하학적 구조들 및 피처(feature)들을 포함할 수 있는 다중-피스 장치(multi-piece apparatus)들이 될 수 있다. 이들 피처들은 유사하게, 컴포넌트들에 대한 손상을 야기할 수 있는 환경 조건들 및 재료들에 노출될 수 있다.
[0004] 따라서, 고품질의 디바이스들 및 구조들을 생산하는 데 사용될 수 있는 개선된 시스템들 및 컴포넌트들에 대한 요구가 존재한다. 이들 및 다른 요구들은 본 기술에 의해 해결된다.
[0005] 반도체 컴포넌트 기판을 코팅하는 예시적인 방법들은 알칼리성 전해질에 반도체 컴포넌트 기판을 침지시키는 단계를 포함할 수 있다. 알칼리성 전해질은 이트륨을 포함할 수 있다. 방법들은 약 12시간 이하의 시간 기간 동안 반도체 컴포넌트 기판의 표면에서 플라즈마를 점화시키는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 반도체 컴포넌트 기판 상에 이트륨-함유 산화물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이트륨-함유 산화물의 표면은 약 10 원자% 이상의 이트륨 혼입을 특징으로 할 수 있다.
[0006] 일부 실시예들에서, 반도체 컴포넌트 기판은 알루미늄 6061일 수 있거나 또는 알루미늄 6061을 포함할 수 있다. 이트륨-함유 산화물에서의 이트륨 혼입은 이트륨-함유 산화물의 깊이의 적어도 1/3에 걸쳐 약 10 원자% 이상으로 유지될 수 있다. 반도체 컴포넌트 기판 상의 이트륨-함유 산화물은 약 1000 이상의 비커스 경도(Vickers hardness)를 특징으로 할 수 있다. 반도체 컴포넌트 기판 상의 이트륨-함유 산화물은 약 20 V/㎛ 이상의 절연 파괴 전압을 특징으로 할 수 있다. 형성된 이트륨-함유 산화물은 약 100 nm 이하의 평균 기공 직경을 특징으로 하는 기공들을 포함할 수 있다. 방법들은, 반도체 컴포넌트 기판 상에 조합 코팅(combination coating)을 생성하기 위해, 원자층 증착 프로세스에 의해 이트륨-함유 산화물 상에 이트륨-함유 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이트륨-함유 층은 약 100 nm 이하의 두께를 특징으로 할 수 있다. 반도체 컴포넌트 기판 상의 조합 코팅은 약 50 V/㎛ 이상의 절연 파괴 전압을 특징으로 할 수 있다. 방법들은 반도체 컴포넌트 기판의 표면에 걸쳐 일정량의 이트륨-함유 산화물을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 표면에 걸친 이트륨-함유 산화물은 약 0.5 ㎛ 이하의 평균 거칠기를 특징으로 할 수 있다.
[0007] 본 기술의 일부 실시예들은 반도체 컴포넌트 기판을 코팅하는 방법들을 포함할 수 있다. 방법들은 알칼리성 전해질에 반도체 컴포넌트 기판을 침지시키는 단계를 포함할 수 있다. 알칼리성 전해질은 이트륨을 포함할 수 있다. 방법들은 약 12시간 이하의 시간 기간 동안 반도체 컴포넌트 기판의 표면에서 플라즈마를 점화시키는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 반도체 컴포넌트 기판 상에 이트륨-함유 산화물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이트륨-함유 산화물은 약 50 ㎛ 이상의 두께를 특징으로 할 수 있다. 이트륨-함유 산화물에서의 이트륨 혼입은 이트륨-함유 산화물의 깊이의 적어도 1/3을 통해 약 10 원자% 이상으로 유지될 수 있다. 방법들은 반도체 컴포넌트 기판에 걸쳐 이트륨-함유 산화물의 표면을 폴리싱하는 단계를 포함할 수 있다. 반도체 컴포넌트 기판에 걸친 이트륨-함유 산화물의 표면은 약 0.5 ㎛ 이하의 평균 거칠기를 특징으로 할 수 있다. 방법들은 반도체 컴포넌트 기판 상에 조합 코팅을 생성하기 위해, 원자층 증착 프로세스에 의해 이트륨-함유 산화물 상에 이트륨-함유 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이트륨-함유 산화물 상의 이트륨-함유 층은 약 100 nm 이하의 두께를 특징으로 할 수 있다. 반도체 컴포넌트 기판 상의 조합 코팅은 약 50 V/㎛ 이상의 절연 파괴 전압을 특징으로 할 수 있다.
[0008] 본 기술의 일부 실시예들은 코팅된 반도체 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 컴포넌트들은 알루미늄 기판을 포함할 수 있다. 컴포넌트들은 알루미늄 기판에 걸쳐 연장하는 컨포멀 코팅(conformal coating)을 포함할 수 있다. 컨포멀 코팅은 이트륨 산화물 및 알루미늄 산화물 결정질 구조를 특징으로 할 수 있다. 이트륨 산화물 및 알루미늄 산화물 결정질 구조는 적어도 2% 이트륨 알루미늄 단사정(yttrium aluminum monoclinic)을 포함할 수 있다. 컨포멀 코팅은 약 20 ㎛ 이상의 두께를 특징으로 할 수 있다. 컨포멀 코팅은 약 35 V/㎛ 이상의 절연 파괴 전압을 특징으로 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 컨포멀 코팅은 제1 컨포멀 코팅을 포함할 수 있으며, 코팅된 반도체 컴포넌트는 또한, 제1 컨포멀 코팅 위에 놓이는 제2 컨포멀 코팅을 포함할 수 있다. 제2 컨포멀 코팅은 약 100 nm 이하의 두께를 특징으로 할 수 있다.
[0009] 그러한 기술은 종래의 시스템들 및 기술들에 비해 다수의 이익들을 제공할 수 있다. 예컨대, 본 기술은 다양한 컴포넌트 구성들 및 기하학적 구조들에 적응할 수 있는 컨포멀 코팅들을 형성할 수 있다. 부가적으로, 본 기술은 종래의 코팅들과 비교하여 증가된 두께들 및 재료 특성들을 특징으로 하는 코팅들을 생성할 수 있다. 이들 및 다른 실시예들은, 이들의 장점들 및 특징들 중 다수와 함께, 하기의 설명 및 첨부된 도면들과 함께 더 상세히 설명된다.
[0010] 개시된 기술의 성질 및 이점들의 추가의 이해는 본 명세서의 나머지 부분들 및 도면들을 참조함으로써 실현될 수 있다.
[0011] 도 1은 본 기술의 일부 실시예들에 따른, 컴포넌트를 냉각시키는 방법에서 선택된 동작들을 도시한다.
[0012] 도 2는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 코팅의 이트륨 혼입을 예시하는 그래프를 도시한다.
[0013] 도 3은 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 코팅을 포함하는 컴포넌트의 개략적인 단면도를 도시한다.
[0014] 도 4는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 코팅을 포함하는 컴포넌트의 개략적인 단면도를 도시한다.
[0015] 도면들 중 몇몇은 개략도들로서 포함된다. 도면들은 예시적인 목적들을 위한 것이고, 실척인 것으로 구체적으로 언급되지 않는 한, 실척인 것으로 간주되지 않아야 한다는 것으로 이해되어야 한다. 추가로, 개략도들로서, 도면들은 이해를 돕기 위해 제공되고, 현실적인 표현들과 비교하여 모든 양상들 또는 정보를 포함하지 않을 수 있고, 예시적인 목적들을 위해 과장된 자료를 포함할 수 있다.
[0016] 첨부된 도면들에서, 유사한 컴포넌트들 및/또는 특징들은 동일한 참조 라벨을 가질 수 있다. 추가로, 동일한 타입의 다양한 컴포넌트들은, 참조 라벨 이후에 유사한 컴포넌트들 사이를 구별하는 문자에 의해 구별될 수 있다. 제1 참조 라벨만이 본 명세서에서 사용되는 경우, 설명은 문자에 관계 없이 동일한 제1 참조 라벨을 갖는 유사한 컴포넌트들 중 임의의 컴포넌트에 적용 가능하다.
[0011] 도 1은 본 기술의 일부 실시예들에 따른, 컴포넌트를 냉각시키는 방법에서 선택된 동작들을 도시한다.
[0012] 도 2는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 코팅의 이트륨 혼입을 예시하는 그래프를 도시한다.
[0013] 도 3은 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 코팅을 포함하는 컴포넌트의 개략적인 단면도를 도시한다.
[0014] 도 4는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 코팅을 포함하는 컴포넌트의 개략적인 단면도를 도시한다.
[0015] 도면들 중 몇몇은 개략도들로서 포함된다. 도면들은 예시적인 목적들을 위한 것이고, 실척인 것으로 구체적으로 언급되지 않는 한, 실척인 것으로 간주되지 않아야 한다는 것으로 이해되어야 한다. 추가로, 개략도들로서, 도면들은 이해를 돕기 위해 제공되고, 현실적인 표현들과 비교하여 모든 양상들 또는 정보를 포함하지 않을 수 있고, 예시적인 목적들을 위해 과장된 자료를 포함할 수 있다.
[0016] 첨부된 도면들에서, 유사한 컴포넌트들 및/또는 특징들은 동일한 참조 라벨을 가질 수 있다. 추가로, 동일한 타입의 다양한 컴포넌트들은, 참조 라벨 이후에 유사한 컴포넌트들 사이를 구별하는 문자에 의해 구별될 수 있다. 제1 참조 라벨만이 본 명세서에서 사용되는 경우, 설명은 문자에 관계 없이 동일한 제1 참조 라벨을 갖는 유사한 컴포넌트들 중 임의의 컴포넌트에 적용 가능하다.
[0017] 반도체 프로세싱은 기판 상에 복잡하게 패터닝된 재료를 생성하는 다수의 동작들을 포함할 수 있다. 동작들은, 원격으로 또는 기판 레벨에서 형성되는 플라즈마-강화 재료들을 포함하여, 부식성 또는 침식성 재료들을 활용할 수 있는 다수의 형성 및 제거 프로세스들을 포함할 수 있다. 예컨대, 할로겐-함유 가스가 프로세싱 구역 내로 유동될 수 있으며, 그 프로세싱 구역에서, 재료의 가스 또는 플라즈마 유출물들은 구역 내에 포지셔닝된 기판과 접촉한다. 에천트(etchant)가 기판 재료를 우선적으로 에칭할 수 있지만, 화학적 에천트는 또한 챔버 내의 다른 컴포넌트들과 접촉할 수 있다. 에천트는 컴포넌트들을 화학적으로 공격할 수 있으며, 수행되는 프로세스에 따라, 컴포넌트들 중 하나 이상은 플라즈마 유출물들로 타격될 수 있으며, 이는 또한 컴포넌트들을 침식시킬 수 있다. 에천트에 의해 야기되는 챔버 컴포넌트들에 대한 화학적 및 물리적 손상은 시간이 지남에 따라 마모를 야기할 수 있으며, 이는 챔버에 대한 교체 비용들 및 불가동 시간(down time)을 증가시킬 수 있다.
[0018] 증착 프로세스들은 유사하게, 기판들 상에 재료들을 형성 또는 증착하기 위해 플라즈마 강화 프로세스들을 사용할 수 있으며, 이러한 재료들은 또한 챔버 컴포넌트들 상에 증착될 수 있다. 이는, 일단 기판이 챔버로부터 제거되면 세정 동작들을 필요로 할 수 있다. 세정 프로세스들은, 프로세싱 챔버에서 표면들 상에 증착된 재료를 제거하기 위해 하나 이상의 할로겐-함유 전구체들 또는 이들 전구체들의 플라즈마 유출물들을 활용하는 것을 포함할 수 있다. 세정이 증착된 재료를 타겟팅할 수 있지만, 많은 노출된 챔버 컴포넌트 표면들이 유사하게 공격받을 수 있다. 예컨대, 일단 기판이 프로세싱 챔버로부터 제거되면, 기판 지지부의 중앙 구역은 어떠한 잔류 증착 재료도 없이 노출될 것이다. 세정 프로세스는 기판 지지부의 피팅(pitting) 또는 다른 제거를 형성하기 시작할 수 있으며, 이는 척(chuck)에 대한 무결성 뿐만 아니라 평면성을 감소시킬 수 있다. 이러한 챔버 컴포넌트들 중 다수는 컴포넌트 내에 채널들, 유동 경로들, 또는 밀봉된 구역들을 생성하기 위해 함께 접합된 다수의 피스들을 포함한다. 챔버 내의 개별 피스들 또는 조합 장치 컴포넌트는, 채널들, 애퍼처들, 및 다양한 다른 토포그래피(topography)들을 포함하는 임의의 수의 내부 피처들을 특징으로 할 수 있다.
[0019] 종래의 기술들은 챔버 컴포넌트들에 대한 부식 및 침식 둘 모두를 제한하는 데 어려움을 겪었고, 이러한 메커니즘들 중 하나 또는 둘 모두에 의해 야기되는 손상으로 인해 컴포넌트들을 규칙적으로 교체하는 경향이 있다. 일부 프로세스들이 반도체 기판 프로세싱 전에 시즈닝 프로세스(seasoning process)를 포함할 수 있지만, 이는 부가적인 난제들을 야기할 수 있다. 예컨대, 시즈닝 프로세스들은 기판 지지부의 부분들을 커버할 수 있지만, 후면측 또는 스템(stem)을 완전히 커버하지는 않을 수 있으며, 따라서 베이스플레이트(baseplate) 또는 스템과 같은 기판 지지부의 컴포넌트들은 여전히 프로세스 및 세정 재료들에 노출될 수 있다. 부가적으로, 시즈닝 프로세스들은 통상적으로 100 나노미터 이하의 코팅을 증착한다. 이는 시즈닝이 프로세싱되는 각각의 기판에 대해 교체되도록 요구할 수 있으며, 이는 대기열 시간(queue time)들을 증가시킬 수 있고, 또한 균일한 또는 완전한 커버리지의 가능성을 감소시킬 수 있다. 종래의 기술들은, 부식성 재료들에 덜 반응성일 수 있고 그리고/또는 플라즈마 충격을 더 잘 견딜 수 있는 코팅들로 이들 컴포넌트들 중 다수를 보호하려고 시도하였다.
[0020] 그러나, 이들 종래의 코팅들 중 다수는 제한들을 특징으로 할 수 있다. 예컨대, 종래의 기술들은, 산화물 또는 다른 보호 재료들의 컴포넌트들을 코팅할 수 있는 플라즈마-스프레이 코팅(plasma-sprayed coating)들을 활용할 수 있다. 플라즈마 스프레이 기술들은 가시선 스프레잉(line-of-sight spraying)으로 수행되고, 많은 컴포넌트들의 피처들 또는 애퍼처들을 관통할 수 없다. 이는, 시간이 지남에 따라 여전히 열화될 수 있는 노출된 표면들을 남길 수 있고, 또한, 플라즈마 형성 동안 분해될 가능성이 더 높을 수 있는 불균일한 코팅을 생성할 수 있다. 종래의 기술들은 또한, 원자층 증착에 의해 형성된 코팅들을 활용할 수 있다. 이러한 코팅들이 컴포넌트의 컨포멀 커버리지(conformal coverage)를 특징으로 할 수 있지만, 코팅들은 통상적으로, 커버리지를 생성하기 위해 원자층 증착이 요구하는 시간의 길이로 인해 감소된 두께를 특징으로 한다. 부가적으로, 원자층 증착은, 결정질 구조의 경도를 특징으로 하지 않을 수 있는 비정질 코팅들을 생성하는 것으로 제한될 수 있다. 따라서, 원자층 증착에 의해 생성될 수 있는 수백 나노미터 이하의 코팅들은 침식 또는 열화될 가능성이 더 높으며, 이는 컴포넌트 보호를 제한할 수 있고, 코팅이 감소되거나 제거된 컴포넌트들을 교체하기 위한 정지 시간(downtime)을 증가시킬 수 있다.
[0021] 본 기술은 기판 프로세싱 전에 챔버 컴포넌트들을 코팅함으로써 이러한 문제들을 극복한다. 예컨대, 컴포넌트들은 반도체 프로세싱 챔버 내에서 노출된 표면들 상에 완전히 코팅될 수 있다. 부가적으로, 코팅들은 증가된 두께들을 특징으로 할 수 있으며, 이는 완전한 커버리지를 개선할 뿐만 아니라, 컴포넌트가 교체되기 전에 다수의 웨이퍼들을 프로세싱하는 데 컴포넌트가 사용될 수 있게 할 수 있다. 나머지 개시내용은 개시된 기술의 양상들을 활용하여 특정 재료들 및 컴포넌트들을 일상적으로 식별할 것이지만, 시스템들, 방법들 및 재료들은 반도체 프로세싱 시스템들에서, 또는 코팅된 컴포넌트들이 사용될 수 있는 다른 제조에서 발생할 수 있는 바와 같이 다양한 다른 디바이스들 및 프로세스들에 동일하게 적용 가능하다는 것이 쉽게 이해될 것이다. 따라서, 이 기술은 설명된 컴포넌트들 및 프로세스들과 함께 사용하는 것만큼 제한적인 것으로 간주되지 않아야 한다. 본 개시내용은 예시적인 프로세스들의 비-제한적인 동작들을 논의할 뿐만 아니라 본 기술의 실시예들에 따라 코팅될 수 있는 일반적인 컴포넌트들을 논의할 것이다.
[0022] 도 1을 참조하면, 본 기술의 일부 실시예들에 따른 반도체 컴포넌트 기판을 코팅하는 방법(100)의 선택된 동작들이 도시된다. 방법(100)의 많은 동작들은 예컨대, 산화 챔버들 및 원자층 증착 챔버들뿐만 아니라 논의된 시스템들의 임의의 조합을 포함하는 임의의 수의 챔버들 또는 시스템들에서 수행될 수 있거나, 이는 방법(100)에 대해 논의된 바와 같은 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다. 방법(100)은, 접합될 수 있는 하나 이상의 부품들 또는 피스들뿐만 아니라 이미 접합된 컴포넌트들을 생성 또는 제조하기 위한 프로세싱을 포함하는, 방법의 개시 전에 하나 이상의 동작들을 포함할 수 있다. 예컨대, 상류 프로세싱은 금속 컴포넌트들을 주조 또는 처리하는 것 뿐만 아니라 코팅 동작들을 위해 하나 이상의 표면들을 준비하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 도면에 표시된 바와 같은 다수의 선택적인 동작들을 포함할 수 있으며, 이는 본 기술에 따른 방법과 구체적으로 연관될 수 있거나 또는 연관되지 않을 수 있다. 예컨대, 동작들 중 다수는 더 넓은 범위의 코팅 동작들을 제공하기 위해 설명되지만, 본 기술에 중요하지 않거나, 또는 아래에서 추가로 논의되는 바와 같은 대안적인 방법론에 의해 수행될 수 있다.
[0023] 본 개시내용 전반에 걸쳐 논의되는 바와 같이, 본 기술의 실시예들에 따른 기판들은 임의의 수의 컴포넌트들 또는 컴포넌트 섹션들일 수 있거나 또는 이들을 포함할 수 있다. 예컨대, 반도체 프로세싱 시스템들의 예시적인 컴포넌트 기판들은, 플라즈마 또는 다른 프로세싱 환경에 노출될 수 있는, 생성된 재료들을 포함할 수 있는, 반도체 프로세싱 시스템에 통합되는 임의의 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예컨대, 기판 지지 컴포넌트들, 이를테면, 베이스플레이트들 또는 에지 링들, 유체 전달 컴포넌트들, 이를테면, 샤워헤드들 또는 리드 플레이트들, 구조적 컴포넌트들, 이를테면, 스페이서들 또는 라이너들, 뿐만 아니라, 임의의 다른 단일 또는 다중-피스 컴포넌트가 본 기술의 실시예들에 따라 코팅될 수 있다. 컴포넌트들은 실질적으로 평면일 수 있거나, 컴포넌트들의 하나 이상의 표면들에 걸쳐 채널들, 애퍼처들, 또는 다른 피처들을 포함할 수 있는 복잡한 기하학적 구조들을 포함할 수 있다. 컴포넌트들은 알루미늄, 탄소, 크롬, 구리, 철, 마그네슘, 망간, 니켈, 실리콘, 티타늄, 또는 아연일 수 있거나 또는 이들을 포함할 수 있는 임의의 수의 재료들로 제조될 수 있다. 컴포넌트들은 임의의 수의 재료들을 포함할 수 있는 합금들, 이를테면 알루미늄 합금들일 수 있거나 또는 이들을 포함할 수 있다. 예시적인 합금들은 1xxx 시리즈, 2xxx 시리즈, 3xxx 시리즈, 4xxx 시리즈, 5xxx 시리즈, 6xxx 시리즈, 또는 7xxx 시리즈로부터의 합금들을 포함하여, 임의의 알려진 알루미늄 합금을 포함할 수 있다. 아래의 논의가 본 기술의 실시예들에 따른 컴포넌트들이 제조될 수 있는 알루미늄 6061을 참조할 수 있지만, 본 기술은 임의의 알루미늄 합금뿐만 아니라 반도체 프로세싱 챔버들 또는 시스템들에서 사용될 수 있는 임의의 수의 다른 금속들의 합금들에도 이용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
[0024] 방법(100)은 동작(105)에서, 기판을 전해질에 침지시키는 단계를 포함할 수 있다. 기판은 위에서 언급된 바와 같은 임의의 반도체 프로세싱 시스템 컴포넌트일 수 있거나 이를 포함할 수 있으며, 전해질은 예컨대 플라즈마 전해 산화를 포함할 수 있는 도금 동작을 위한 임의의 적합한 전해질일 수 있다. 동작(110)에서, 산화물 코팅을 형성하기 위해, 컴포넌트의 표면에서 플라즈마가 점화될 수 있다. 프로세스는, 산화물 코팅이 동작(115)에서 컴포넌트 상에 형성될 수 있고, 일부 실시예들에서 이트륨-산화물-함유 코팅일 수 있고, 그리고 일부 실시예들에서 이트륨 산화물과 알루미늄 산화물의 조합일 수 있는 시간 기간 동안 계속될 수 있다. 종래의 플라즈마 전해 산화 기술들은 종종, 재료를 통한 과도한 균열 또는 깊은 기공들을 특징으로 하는 코팅들을 생성하며, 이는 코팅의 박피(flaking) 및 제거를 초래할 수 있다. 본 기술은 컴포넌트들 상에 산화물 코팅들을 생성하기 위해, 펄스형 전류들 및 개질된 배스(modified bath)를 활용할 수 있다. 프로세스는 플라즈마-방전 레짐(regime)에서 동작하고 아킹(arcing)을 제한하도록 수행될 수 있다.
[0025] 본 기술의 일부 실시예들에 따라 더 조밀한 코팅들을 생성하기 위해, 고주파의 짧은 지속기간 펄싱이 적용될 수 있으며, 이는 전류 밀도 및 플라즈마 형성 온도를 증가시킬 수 있다. 이는 더 조밀한 코팅들을 형성할 수 있고, 재료의 박피 층들의 형성을 해결할 수 있다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 펄싱 주파수는 약 1 kHz 이상일 수 있고, 약 2 kHz 이상, 약 3 kHz 이상, 약 4 kHz 이상, 약 5 kHz 이상, 또는 약 6 kHz 이상, 약 7 kHz 이상, 약 8 kHz 이상, 약 9 kHz 이상, 약 10 kHz 이상, 또는 그 초과일 수 있다. 펄스 지속기간들은 약 1 밀리초 이하일 수 있고, 약 0.5 밀리초 이하, 약 0.1 밀리초 이하, 약 0.05 밀리초 이하 또는 그 미만일 수 있다. 이는, 100 A/dm2를 초과할 수 있는 전류 밀도를 생성할 수 있고 그리고 형성이 일어나는 표면에서 약 200℃ 이상, 약 250℃ 이상, 약 300℃ 이상, 약 350℃ 이상, 약 400℃ 이상, 약 450℃ 이상, 약 500℃ 이상, 또는 더 높은 온도를 생성할 수 있다. 이는 더 조밀한 결정질 구조를 생성할 수 있으며, 이는 특정 결정질 형태들의 이트륨-함유 산화물들을 생성하도록 동작 중에 추가로 제어될 수 있다.
[0026] 전해질은 이를테면, 약 9 이상의 pH를 특징으로 할 수 있고 하나 이상의 재료들을 포함할 수 있는 알칼리성 전해질일 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 첨가제들이 포함될 수 있는 전해질로서 수성 수산화칼륨 배스가 사용될 수 있다. 배스는 증착 동작들 동안 교반될 수 있으며, 이는 증착 뿐만 아니라 혼합을 가능하게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 첨가제는 전해질에 용해될 수 있고 그리고 일부 실시예들에서, 이트륨 이온들을 생성할 수 있는 이트륨-함유 재료일 수 있다. 예컨대, 이트륨 질산염이 수용액에 첨가될 수 있고, 이는 증착을 위한 이트륨의 소스를 제공할 수 있다.
[0027] 종래의 형성들은 이트륨 혼입을 수산화칼륨 농도보다 더 낮은 농도로 제한할 수 있으며, 이는 이트륨 혼입의 양을 낮출 수 있고, 코팅의 외부 층으로의 포함을 제한할 수 있다. 그러나, 본 기술은 약 1:1 이상과 같은, 칼륨 성분 혼입 이상의 이트륨 성분 혼입을 포함하도록 비율을 증가시킬 수 있으며, 이는 약 1.1:1 이상, 약 1.2:1 이상, 약 1.3:1 이상, 약 1.4:1 이상, 약 1.5:1 이상, 약 1.6:1 이상, 약 1.7:1 이상, 약 1.8:1 이상, 약 1.9:1 이상, 약 2.0:1 이상, 약 3.0:1 이상, 약 4.0:1 이상, 또는 그 초과이다. 농도는 이들 범위들로 제한될 수 있으며, 이는, 이트륨 수산화물 침전을 제한하면서, 막에서의 증가된 이트륨 혼입을 허용할 수 있다. 예컨대, 추가로 증가된 이트륨 혼입은 기판 상의 이트륨 수산화물 침전을 증가시킬 수 있다. 산화물 형성과 달리, 수산화물 혼입은 코팅의 접착력을 낮추고, 코팅의 박리를 증가시킬 수 있다. 따라서, 아래에서 설명되는 바와 같이 형성을 수행할 뿐만 아니라, 이트륨 혼입을 제어된 레벨로 증가시키는 것은, 코팅 전체에 걸쳐 증가된 이트륨 혼입 및 개선된 구조들을 제공할 수 있다.
[0028] 종래의 기술들에서의 결과로서, 가장 다공성인 층 외부 층은 또한, 대부분의 이트륨이 존재하는 곳일 수 있고, 이는 표면 거칠기로 인한 부식 또는 침식에 의해 더 용이하게 제거될 수 있다. 그러나, 본 기술은 이트륨 농도를 증가시킬 수 있고, 또한, 더 긴 시간 기간, 이를테면 약 1 시간 이상에 걸쳐 산화를 수행하기 위해 증착 파라미터들을 조정할 수 있으며, 이는 코팅 전체에 걸쳐 이트륨 농도를 증가시킬 수 있다. 따라서, 종래의 기술들은 구조의 표면으로부터 약 10 마이크로미터 미만으로 제한된 이트륨 혼입을 가질 수 있지만, 본 기술은 구조의 더 큰 깊이들까지 농도를 증가시킬 수 있고, 혼입을 개선할 수 있다.
[0029] 본 기술은 더 느린 성장을 특징으로 하는 프로세스를 수행할 수 있으며, 이는 이트륨 산화물과 알루미늄 산화물 사이의 상호작용을 증가시킬 수 있고, 더 안정적인 구조들을 생성할 수 있다. 부가적으로, 플라즈마 스파킹으로부터의 열에 구조가 노출되는 시간을 증가시킴으로써, 증가된 이트륨 혼입이 생성될 수 있으며, 이는 더 큰 이트륨 혼입을 가능하게 할 뿐만 아니라 가넷 또는 페로브스카이트 형태와는 대조적으로, 단사정계 이트륨 알루미늄의 증가된 형성을 가능하게 할 수 있다. 따라서, 형성 시간이 형성의 두께에 관련될 수 있는 것으로 이해되어야 하지만, 일부 실시예들에서, 프로세스는 약 1시간 이상 동안 수행될 수 있고, 약 2시간 이상, 약 3시간 이상, 약 4시간 이상, 약 5시간 이상, 약 6시간 이상, 약 7시간 이상, 약 8시간 이상, 약 9시간 이상, 약 10시간 이상, 약 11시간 이상, 약 12시간 이상, 또는 그 초과 동안 수행될 수 있으며, 여기서, 성장은 더 느리게 수행되고, 이는 이트륨 혼입을 증가시킬 수 있다. 예컨대, 알루미늄 산화물 형성은 형성 프로세스 동안 용이하게 발생할 수 있고, 따라서 성장을 늦추고, 열 및 이트륨 혼입을 증가시킴으로써, 이트륨이 더 빨리 혼입될 수 있고, 더욱 일관되게 혼입될 수 있다.
[0030] 본 기술의 실시예들에 따른 증착을 수행함으로써, 코팅들은 약 10 ㎛ 이상의 두께들로 생성될 수 있고, 약 20 ㎛ 이상, 약 30 ㎛ 이상, 약 40 ㎛ 이상, 약 50 ㎛ 이상, 약 60 ㎛ 이상, 약 70 ㎛ 이상, 약 80 ㎛ 이상, 약 90 ㎛ 이상, 약 100 ㎛ 이상, 약 110 ㎛ 이상, 약 120 ㎛ 이상, 약 130 ㎛ 이상, 약 140 ㎛ 이상, 약 150 ㎛ 이상, 또는 그 초과의 두께들로 생성될 수 있다. 증가된 두께를 특징으로 하는 코팅들을 생성하는 것은 개장(refurbishment) 및 처리들을 가능하게 할 수 있으며, 이는 컴포넌트 수명들을 연장시킬 수 있고, 내부식성 및/또는 내침식성을 개선할 수 있다. 개선된 이트륨 혼입을 제공함으로써, 재료 특성들이 종래의 기술들에 비해 유사하게 개선될 수 있다.
[0031] 도 2는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 코팅의 이트륨 혼입을 예시하는 그래프를 도시한다. 본 기술의 일부 실시예들에 따른 코팅들은 아래에서 추가로 언급되는 바와 같이 다양한 두께들 및 혼입 퍼센티지들을 특징으로 할 수 있지만, 그래프는 본 기술에 따라 생성된 하나의 예시적인 코팅을 예시한다는 것으로 이해되어야 한다. 위에서 논의된 바와 같이, 종래의 기술들은 표면 외부 층을 넘는 깊이들에서 감소된 혼입을 특징으로 할 수 있으며, 이는 또한 더 불량한 재료 특성들 및 박리를 특징으로 할 수 있다. 그러나, 본 기술은 기판 위의 코팅의 전체 깊이의 20%를 초과할 수 있는 깊이들에 대해 약 10 원자% 이상일 수 있는 이트륨 혼입들을 갖는 코팅들을 생성할 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 기술에 의해 포함되는 비-제한적인 코팅의 경우, 이트륨 혼입은 기판을 통한 깊이에 대해 알루미늄 혼입을 초과할 수 있고, 기판 상의 코팅의 깊이를 통한 일관된 혼입을 특징으로 할 수 있다.
[0032] 일부 실시예들에서, 이트륨 혼입은 코팅의 두께의 최대 약 50%의 깊이를 통해 약 10 원자% 이상일 수 있거나, 또는 그 초과일 수 있다. 예컨대, 본 기술의 일부 실시예들에 따른 이트륨 혼입은 약 12 원자% 이상일 수 있고, 약 14 원자% 이상, 약 16 원자% 이상, 약 18 원자% 이상, 약 20 원자% 이상, 약 22 원자% 이상, 약 24 원자% 이상, 약 26 원자% 이상, 약 28 원자% 이상, 약 30 원자% 이상, 또는 더 높을 수 있지만, 일부 실시예들에서, 농도는 약 30 원자% 이상으로 제한될 수 있다. 이트륨 산화물은 이트륨 산화물과 알루미늄 산화물의 결정질 조합보다 더 취성인 구조를 특징으로 할 수 있으며, 따라서 일부 실시예들에서, 코팅에서의 알루미늄 혼입을 약 10 원자% 이상으로 유지하도록 혼입이 제어될 수 있으며, 이는 코팅 전체에 걸쳐 약 11 원자% 이상, 약 12 원자% 이상, 약 13 원자% 이상, 약 14 원자% 이상, 약 15 원자% 이상 또는 더 높게 유지될 수 있다.
[0033] 이트륨 혼입의 깊이는 또한, 전체 코팅 깊이의 표면으로부터 기판까지의 약 10% 이상의 깊이에 대해, 위에서 언급된 원자 혼입들 중 임의의 원자 혼입으로 유지될 수 있다. 부가적으로, 혼입은 전체 코팅 깊이의 약 12% 이상, 전체 코팅 깊이의 약 14% 이상의 깊이, 전체 코팅 깊이의 약 16% 이상, 전체 코팅 깊이의 약 18% 이상, 전체 코팅 깊이의 약 20% 이상, 전체 코팅 깊이의 약 22% 이상, 전체 코팅 깊이의 약 24% 이상, 전체 코팅 깊이의 약 26% 이상, 전체 코팅 깊이의 약 28% 이상, 전체 코팅 깊이의 약 30% 이상, 전체 코팅 깊이의 약 32% 이상, 전체 코팅 깊이의 약 34% 이상, 전체 코팅 깊이의 약 36% 이상, 전체 코팅 깊이의 약 38% 이상, 전체 코팅 깊이의 약 40% 이상, 전체 코팅 깊이의 약 42% 이상, 전체 코팅 깊이의 약 44% 이상, 전체 코팅 깊이의 약 46% 이상, 전체 코팅 깊이의 약 48% 이상, 전체 코팅 깊이의 약 50% 이상 또는 그 초과의 깊이에 대해 유지될 수 있다. 추가로, 깊이 전반에 걸쳐 증가된 알루미늄 산화물 혼입이 특징일 수 있으며, 이는 알루미늄 또는 일부 다른 재료일 수 있는 기판으로의 전환 전에 코팅의 경도 및 접착력을 증가시킬 수 있다.
[0034] 더 느린 성장을 생성하고 더 높은 온도들에서 노출을 증가시킴으로써, 본 기술은 증가된 알파 알루미늄 산화물뿐만 아니라 증가된 이트륨 알루미늄 단사정계 재료를 특징으로 하는 결정질 구조를 생성할 수 있다. 예컨대, 이트륨 알루미늄의 가넷 및 페로브스카이트 형태들이 더 열역학적 평형을 특징으로 할 수 있지만, 본 기술은 증가된 단사정계 형태를 생성할 수 있으며, 이는 결정질 구조의 동역학적 평형을 나타낼 수 있다. 이는 구조를 통해 더 깊게 이트륨 혼입을 증가시키는 것으로 이어질 수 있으며, 이는 종래의 기술들의 코팅들과 비교하여 내부식성을 크게 증가시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 본 기술에 따른 코팅들에서 이트륨 알루미늄 단사정계 혼입은 약 2% 이상일 수 있으며, 혼입은 약 3% 이상, 약 4% 이상, 약 5% 이상, 약 6% 이상, 약 7% 이상, 약 8% 이상, 약 9% 이상, 약 10% 이상, 약 11% 이상, 약 12% 이상, 약 13% 이상, 약 14% 이상, 약 15% 이상, 또는 그 초과일 수 있다.
[0035] 코팅 전체에 걸쳐 복합 이트륨 산화물 및 알루미늄 산화물 결정질 구조를 유지함으로써, 개선된 재료 특성들이 본 기술에 의해 제공될 수 있다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 본 기술에 따른 코팅들은 종래의 기술들에 비해 증가된 경도를 특징으로 할 수 있고, 약 1000 이상, 약 1200 이상, 약 1400 이상, 약 1600 이상, 약 1800 이상, 약 2000 이상, 또는 그 초과의 비커스 경도(Vickers hardness)를 특징으로 할 수 있다. 부가적으로, 코팅들은 증가된 절연 파괴 전압 특성들을 특징으로 할 수 있으며, 이는 반도체 프로세싱 시스템에서 전극으로서 동작될 수 있는 컴포넌트들 상의 코팅들의 사용을 가능하게 할 수 있다. 예컨대, 본 기술의 일부 실시예들에 따른 코팅들은 약 20 V/㎛ 이상의 절연 파괴를 특징으로 할 수 있고, 약 25 V/㎛ 이상, 약 30 V/㎛ 이상, 약 35 V/㎛ 이상, 약 40 V/㎛ 이상, 또는 그 초과의 절연 파괴를 특징으로 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 특성은 하나 이상의 포스트-프로세싱 동작들을 수행함으로써 추가로 증가될 수 있다.
[0036] 이전에 언급된 바와 같이, 코팅들의 외부 부분들은 결정질 구조의 돌기(aspersion)들 또는 기공들을 특징으로 할 수 있다. 본 기술에 따른 코팅들을 생성함으로써, 최대 및/또는 평균 기공 직경들은 약 100 nm 이하로 유지될 수 있고, 약 90 nm 이하, 약 80 nm 이하, 약 70 nm 이하, 약 60 nm 이하, 약 50 nm 이하, 약 40 nm 이하, 약 30 nm 이하, 약 20 nm 이하, 약 15 nm 이하, 약 12 nm 이하, 약 10㎚ 이하, 약 8㎚ 이하 또는 그 미만으로 유지될 수 있다. 이는 코팅들의 표면 거칠기를 생성할 수 있고, 이는, 예컨대 플라즈마 유출물들에 대한 노출 동안의 열화를 증가시킬 수 있고, 최대 또는 대략 2 ㎛의 평균 표면 거칠기를 생성할 수 있다. 이러한 거칠기를 개선하기 위해, 일부 실시예들에서, 부가적인 프로세싱이 수행될 수 있다.
[0037] 일부 실시예들에서, 충분한 깊이의 코팅이 생성된 후에, 산화 프로세스가 중단될 수 있고, 기판이 제거, 세척 및/또는 달리 세정될 수 있다. 후속하여, 코팅된 컴포넌트는 선택적인 동작(120)에서 하나 이상의 부가적인 챔버들로 이송될 수 있으며, 여기서, 포스트-프로세싱이 수행될 수 있다. 코팅 프로세스에 후속하여 수행될 수 있는 하나의 예시적인 프로세스로서, 코팅의 표면으로부터 일정량의 재료를 제거하기 위해 수행될 수 있는 폴리싱 동작이 선택적인 동작(125)에서 수행될 수 있다. 폴리싱 동작은 화학-기계적 폴리싱 또는 다른 연마 기술에 의해 수행될 수 있으며, 이는 코팅의 표면, 이를테면 최대 수 마이크로미터의 코팅을 제거할 수 있다.
[0038] 그러한 동작이 종래의 기술들에서 코팅의 이트륨-함유 부분을 본질적으로 제거할 수 있지만, 본 기술에 따른 코팅들을 이용한 제거는 표면 조성에 대한 영향이 제한적이거나 또는 없으면서 표면 거칠기를 개선할 수 있고, 이는 구조의 더 깊이까지 확장될 수 있다. 이트륨은 다른 재료들과 비교하여 더 큰 내부식성 표면을 제공할 수 있고, 따라서, 본 기술의 실시예들에 따른 코팅들을 활용하여 이트륨 농도를 유지함으로써, 표면을 제거하는 것은 거칠기를 감소시키면서 표면에서 이트륨-풍부 코팅을 유지할 수 있으며, 이는 할로겐들 또는 다른 부식성 재료들에 대한 침투 및 접착 표면들을 제한함으로써 내부식성을 추가로 개선할 수 있다. 본 기술의 일부 실시예들에 따른 제거 또는 평탄화를 수행함으로써, 평균 표면 거칠기는 약 1 ㎛ 이하로 제한될 수 있고, 코팅의 표면에 걸쳐 약 0.50 ㎛ 이하, 약 0.25 ㎛ 이하, 약 0.10 ㎛ 이하, 또는 그 미만으로 제한될 수 있다.
[0039] 이전에 설명된 바와 같이, 본 기술은 컴포넌트의 표면들에 걸쳐 애퍼처들 또는 다른 피처들을 정의하는 컴포넌트들에 적용될 수 있는 코팅들을 생성할 수 있다. 평탄화 프로세스가 컴포넌트의 일부 표면들에 걸쳐 거칠기를 감소시킬 수 있지만, 프로세스는 컴포넌트의 피처들 내의 코팅의 거칠기를 처리하는 것이 불가능할 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 코팅의 기공들을 통한 코팅을 개선하기 위해 후속 프로세스가 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 컴포넌트는 챔버로 이송될 수 있으며, 여기서 컴포넌트 상의 제1 코팅일 수 있는 산화물 재료 위에 놓이는 제2 코팅으로서, 선택적인 동작(130)에서, 원자층 증착이 수행될 수 있다.
[0040] 이전에 설명된 바와 같이, 본 기술은 스프레이 코팅 기술들과는 달리, 컴포넌트들의 임의의 다양한 피처들 및 양상들에 걸쳐 연장될 수 있는 컨포멀 코팅들을 생성할 수 있다. 원자층 증착은 또한 기판에 걸쳐 컨포멀 커버리지를 형성할 수 있다. 그러나, 원자층 증착에 의해 형성된 코팅들은 약 수백 나노미터 이하의 두께들을 특징으로 할 수 있으며, 이는 코팅이 견딜 수 있는 충격의 양을 제한할 수 있다. 부가적으로, 원자층 증착은 결정질 구조들과 비교하여 감소된 경도 및 파괴 전압을 특징으로 할 수 있는 비정질 막들을 생성할 수 있다. 결과적으로, 원자층 증착된 코팅들은 본 기술의 실시예들에서 제1 코팅 층으로서 사용되는 코팅들의 물리적 및 재료 특성들이 불가능할 수 있다. 그러나, 원자층 증착된 코팅들은, 커버리지의 비정질 성질로 인해, 개선된 표면 커버리지, 이를테면, 기공들이 없거나 돌기들이 감소된 표면 커버리지를 특징으로 할 수 있다. 따라서, 원자층 증착된 막들은, 본 기술의 실시예들에 따른 코팅들에 의해 영향을 받을 수 있는 전기적 특성들에 대한 이익들을 제공할 수 있다.
[0041] 예컨대, 위에서 설명된 바와 같이, 본 기술의 일부 실시예들에 따라 형성된 산화물 코팅들은 코팅 내로 연장될 수 있는 기공 구조를 특징으로 할 수 있다. 이는 부식성 재료에 대한 증가된 접착 표면들을 제공할 수 있고, 더 낮은 전압들에서의 파괴를 위한 경로들을 제공할 수 있다. 그러나, 일부 실시예들에서, 이전에 형성된 이트륨-함유 산화물 코팅 위에 놓이는 제2 이트륨-함유 층이 형성될 수 있고, 원자층 증착에 의해 형성될 수 있으며, 이는 복잡한 기하학적 구조들 및 애퍼처들에서를 포함하여, 컴포넌트의 모든 표면들을 따라 코팅의 밀봉을 제공할 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 제1 층 산화물들에서의 기공 형성은 최대 기공 크기 및 평균 기공 크기에서 제한될 수 있으며, 이는 원자층 증착에 의해 제한된 충전을 허용할 수 있는 한편, 원자층 증착에 의해 유사한 시간들에 생성되고, 더 단단한 결정질 구조를 생성할 수 있는 것보다 몇 자리수 배 크기로 더 두꺼울 수 있는 이전 코팅을 유지할 수 있다.
[0042] 일부 실시예들에서, 이트륨-함유 재료, 이를테면, 이트륨 산화물의 층이, 원래 형성된 산화물 층 위에 원자층 증착에 의해 형성될 수 있다. 형성은 컨포멀 코팅을 생성할 수 있는 임의의 수의 원자층 증착 프로세스들에 의해 이트륨-함유 전구체 및/또는 산소-함유 전구체로 생성될 수 있다. 이는 컴포넌트 상에 조합 코팅을 생성할 수 있으며, 이는 다수의 유익한 특성들을 가질 수 있다. 예컨대, 결정질 구조에 의해 제공되는 경도에 부가하여, 표면의 기공들을 충전함으로써, 이미 강화된 파괴 전압이 더 증가될 수 있다. 원자층 증착은 위에서 설명된 임의의 두께의 산화물 코팅 위에 약 100 nm 이하의 두께로 형성될 수 있고, 약 90 nm 이하, 약 80 nm 이하, 약 70 nm 이하, 약 60 nm 이하, 약 50 nm 이하, 약 40 nm 이하 또는 그 미만의 두께로 형성될 수 있다. 제2 코팅을 생성함으로써, 절연 파괴 특성들이 실질적으로 개선될 수 있다.
[0043] 일부 실시예들에서, 조합 코팅은 약 40 V/㎛ 이상의 절연 파괴 전압을 특징으로 할 수 있고, 약 42 V/㎛ 이상, 약 44 V/㎛ 이상, 약 46 V/㎛ 이상, 약 48 V/㎛ 이상, 약 50 V/㎛ 이상, 약 52 V/㎛ 이상, 약 54 V/㎛ 이상, 약 56 V/㎛ 이상, 약 58 V/㎛ 이상, 약 60 V/㎛ 이상, 또는 그 초과의 절연 파괴 전압을 특징으로 할 수 있다. 이는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 코팅들을 갖는 컴포넌트들이 향후 시스템들 및 디바이스들에서 고전압 전극들로서 사용되는 것을 가능하게 할 수 있다.
[0044] 도 3은 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 코팅을 포함하는 컴포넌트(300)의 개략적인 단면도를 도시하며, 이 컴포넌트(300)는 이전에 설명된 바와 같은 컴포넌트들 또는 코팅들의 임의의 피처, 양상 또는 특성들을 포함할 수 있다. 예컨대, 컴포넌트는 알루미늄 또는 반도체 프로세싱에서 사용될 수 있는 임의의 다른 재료이거나 이를 포함할 수 있는 기판(305)을 포함할 수 있다. 컴포넌트는 하나 이상의 애퍼처들(310)을 정의할 수 있다. 애퍼처들을 갖는 컴포넌트가 예시되지만, 본 기술은 트렌치들, 채널들, 유체 경로들, 또는 임의의 다른 피처를 정의하는 컴포넌트들을 유사하게 포함할 수 있다는 것으로 이해되어야 한다. 이전에 설명된 바와 같이, 본 기술의 일부 실시예들에 따른 코팅들은, 컴포넌트의 토포그래피에 관계없이, 기판의 표면들에 걸쳐 컨포멀하게 생성될 수 있다. 예시된 바와 같이, 산화물 코팅은 코팅의 부분(315a)과 같은 평면 표면들을 커버할 뿐만 아니라, 코팅의 부분(315b)과 같은 컴포넌트의 피처들 내부를 커버할 수 있다. 따라서, 위에서 논의된 임의의 양상 또는 피처를 특징으로 하는 코팅들은 컴포넌트의 임의의 표면 또는 피처를 따라 유사한 두께로 형성될 수 있고, 코팅을 따른 임의의 2개의 위치들은 서로 90% 이내의 두께를 특징으로 할 수 있고, 서로 92% 이내, 서로 94% 이내, 서로 96% 이내, 서로 98% 이내, 서로 99% 이내, 또는 사용되는 임의의 측정 디바이스 또는 기술의 오차 범위(margin of error) 내에서 서로 본질적으로 동등한 두께를 특징으로 한다.
[0045] 도 4는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 코팅을 포함하는 컴포넌트(400)의 개략적인 단면도를 도시하며, 이 컴포넌트(400)는 이전에 설명된 바와 같은 컴포넌트들 또는 코팅들의 임의의 특징, 양상 또는 특성을 포함할 수 있다. 컴포넌트(400)는 이전에 논의된 바와 같은 조합 코팅을 갖는 것으로 예시될 수 있다. 예컨대, 컴포넌트(400)는 기판(405)을 포함할 수 있으며, 기판(405)은 평면 재료로서 도시되어 있지만, 유사하게, 컴포넌트를 따라 임의의 수의 특징들 또는 특성들을 포함하거나 정의할 수 있다. 위에서 논의된 바와 같은 이트륨-함유 산화물 코팅을 포함할 수 있는 제1 컨포멀 코팅 층(410)이 기판 위에 놓일 수 있다. 코팅 층(410)의 표면이 기공들을 특징으로 할 수 있기 때문에, 제1 컨포멀 코팅 위에 놓이는 제2 컨포멀 코팅 층(415)이 형성될 수 있다. 제2 컨포멀 코팅은 위에서 논의된 바와 같은 원자층 증착에 의해 생성될 수 있고, 위에서 논의된 바와 같이 특성들을 개선하기 위해 기공들을 충전할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 컨포멀 코팅 전 및/또는 후에, 코팅의 표면을 평탄화하기 위해, 위에서 논의된 바와 같이 폴리싱 동작이 수행될 수 있다. 본 기술의 일부 실시예들에 따른 코팅들을 생성함으로써, 증가된 컴포넌트 보호가 제공될 수 있다.
[0046] 이전의 설명에서, 설명의 목적들을 위해, 본 기술의 다양한 실시예들의 이해를 제공하기 위해 다수의 세부사항들이 제시되었다. 그러나, 특정 실시예들이 이들 세부사항들 중 일부 없이 또는 부가적인 세부사항들을 이용하여 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.
[0047] 여러 실시예들을 개시하였지만, 실시예들의 사상을 벗어나지 않으면서 다양한 수정들, 대안적인 구성들 및 등가물들이 사용될 수 있다는 것이 당업자들에 의해 인식될 것이다. 추가적으로, 본 기술을 불필요하게 모호하게 하는 것을 회피하기 위해서, 다수의 잘 알려진 프로세스들 및 엘리먼트들은 설명되지 않았다. 따라서, 위의 설명은 기술의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다.
[0048] 값들의 범위가 주어진 경우, 그러한 값들의 범위의 상위 한계값과 하위 한계값 사이에 존재하는 각각의 값은, 문맥상 달리 명백히 표시되어 있지 않은 한 하위 한계값의 최소 자릿수의 단 단위 값의 10분의 1까지 또한 구체적으로 기재된 것으로 해석된다. 명시된 범위 내의 임의의 명시된 값들 또는 그 범위에 속하는 명시되지 않은 값들과 그러한 명시된 범위 내의 임의의 다른 명시된 값 또는 그 범위에 속하는 다른 값 사이에 존재하는 각각의 소범위가 포함된다. 이러한 소범위의 상위 한계값 및 하위 한계값은 독립적으로 그러한 범위에 포함되거나 그러한 범위에서 제외될 수 있고, 각각의 범위는, 상위 한계값과 하위 한계값 중 하나 또는 둘 모두가 그러한 소범위에 포함되든지, 둘 모두가 그러한 소범위에서 제외되는지 간에, 구체적으로 제외된 임의의 한계값이 명시된 범위에 있는 한, 또한 본 기술에 포함된다. 명시된 범위가 한계값들 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는 경우, 그렇게 포함된 한계값들 중 하나 또는 둘 모두를 제외한 범위들이 또한 포함된다.
[0049] 본원에서 그리고 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태들은, 문맥상 명확하게 달리 지시되지 않는 한, 복수의 언급 대상들을 포함한다. 따라서, 예컨대, "층"에 대한 언급은 복수의 그러한 층들을 포함하며, "전구체"에 대한 언급은 당업자들에게 공지된 하나 이상의 전구체들 및 이들의 등가물들에 대한 언급을 포함하는 식이다.
[0050] 또한, 본 명세서에서 그리고 다음의 청구항들에서 사용되는 경우, "포함한다(comprise(s))", "포함하는(comprising)", "함유한다(contain(s))", "함유하는(containing)", "포함한다(include(s))", 그리고 "포함하는(including)"이란 단어들은 진술된 특징들, 인티저(integer)들, 컴포넌트들 또는 동작들의 존재를 특정하는 것으로 의도되지만, 이들은 하나 이상의 다른 특징들, 인티저들, 컴포넌트들, 동작들, 액트들 또는 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
Claims (20)
- 반도체 컴포넌트 기판을 코팅하는 방법으로서, 상기 방법은
알칼리성 전해질에 상기 반도체 컴포넌트 기판을 침지시키는 단계 ― 상기 알칼리성 전해질은 이트륨을 포함함 ―;
약 12시간 이하의 시간 기간 동안 상기 반도체 컴포넌트 기판의 표면에서 플라즈마를 점화시키는 단계; 그리고
상기 반도체 컴포넌트 기판 상에 이트륨-함유 산화물을 형성하는 단계 ― 상기 이트륨-함유 산화물의 표면은 약 10 원자% 이상의 이트륨 혼입을 특징으로 함 ―를 포함하는, 반도체 컴포넌트 기판을 코팅하는 방법. - 제1항에 있어서, 상기 반도체 컴포넌트 기판이 알루미늄 6061을 포함하는, 반도체 컴포넌트 기판을 코팅하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 이트륨-함유 산화물에서의 이트륨 혼입이 상기 이트륨-함유 산화물의 깊이의 적어도 1/3을 통해 약 10 원자% 이상으로 유지되는, 반도체 컴포넌트 기판을 코팅하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 반도체 컴포넌트 기판 상의 상기 이트륨-함유 산화물이 약 1000 이상의 비커스 경도(Vickers hardness)를 특징으로 하는, 반도체 컴포넌트 기판을 코팅하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 반도체 컴포넌트 기판 상의 상기 이트륨-함유 산화물이 약 20 V/㎛ 이상의 절연 파괴 전압(dielectric breakdown voltage)을 특징으로 하는, 반도체 컴포넌트 기판을 코팅하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 형성된 이트륨-함유 산화물이 약 100 nm 이하의 평균 기공 직경을 특징으로 하는 기공들을 포함하는, 반도체 컴포넌트 기판을 코팅하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 반도체 컴포넌트 기판 상에 조합 코팅(combination coating)을 생성하기 위해 원자층 증착 프로세스에 의해 상기 이트륨-함유 산화물 상에 이트륨-함유 층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 반도체 컴포넌트 기판을 코팅하는 방법.
- 제7항에 있어서, 상기 이트륨-함유 층이 약 100 nm 이하의 두께를 특징으로 하는, 반도체 컴포넌트 기판을 코팅하는 방법.
- 제7항에 있어서, 상기 반도체 컴포넌트 기판 상의 상기 조합 코팅이 약 50 V/㎛ 이상의 절연 파괴 전압을 특징으로 하는, 반도체 컴포넌트 기판을 코팅하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 반도체 컴포넌트 기판의 표면에 걸쳐 일정량의 상기 이트륨-함유 산화물을 제거하는 단계를 더 포함하는, 반도체 컴포넌트 기판을 코팅하는 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 표면에 걸친 상기 이트륨-함유 산화물이 약 0.5 ㎛ 이하의 평균 거칠기를 특징으로 하는, 반도체 컴포넌트 기판을 코팅하는 방법.
- 반도체 컴포넌트 기판을 코팅하는 방법으로서, 상기 방법은
알칼리성 전해질에 상기 반도체 컴포넌트 기판을 침지시키는 단계 ― 상기 알칼리성 전해질은 이트륨을 포함함 ―;
약 12시간 이하의 시간 기간 동안 상기 반도체 컴포넌트 기판의 표면에서 플라즈마를 점화시키는 단계; 그리고
상기 반도체 컴포넌트 기판 상에 이트륨-함유 산화물을 형성하는 단계 ― 상기 이트륨-함유 산화물은 약 50 ㎛ 이상의 두께를 특징으로 함 ―를 포함하는, 반도체 컴포넌트 기판을 코팅하는 방법. - 제12항에 있어서, 상기 이트륨-함유 산화물에서의 이트륨 혼입이 상기 이트륨-함유 산화물의 깊이의 적어도 1/3을 통해 약 10 원자% 이상으로 유지되는, 반도체 컴포넌트 기판을 코팅하는 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 반도체 컴포넌트 기판에 걸쳐 상기 이트륨-함유 산화물의 표면을 폴리싱하는 단계를 더 포함하는, 반도체 컴포넌트 기판을 코팅하는 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 반도체 컴포넌트 기판에 걸친 상기 이트륨-함유 산화물의 표면이 약 0.5 ㎛ 이하의 평균 거칠기를 특징으로 하는, 반도체 컴포넌트 기판을 코팅하는 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 반도체 컴포넌트 기판 상에 조합 코팅을 생성하기 위해 원자층 증착 프로세스에 의해 상기 이트륨-함유 산화물 상에 이트륨-함유 층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 반도체 컴포넌트 기판을 코팅하는 방법.
- 제16항에 있어서, 상기 이트륨-함유 산화물 상의 상기 이트륨-함유 층이 약 100 nm 이하의 두께를 특징으로 하는, 반도체 컴포넌트 기판을 코팅하는 방법.
- 제16항에 있어서, 상기 반도체 컴포넌트 기판 상의 상기 조합 코팅이 약 50 V/㎛ 이상의 절연 파괴 전압을 특징으로 하는, 반도체 컴포넌트 기판을 코팅하는 방법.
- 코팅된 반도체 컴포넌트로서,
알루미늄 기판; 그리고
상기 알루미늄 기판에 걸쳐 연장되는 컨포멀 코팅(conformal coating)을 포함하며, 여기서, 상기 컨포멀 코팅은
이트륨 산화물 및 알루미늄 산화물 결정질 구조 ― 상기 이트륨 산화물 및 알루미늄 산화물 결정질 구조는 적어도 2% 이트륨 알루미늄 단사정(yttrium aluminum monoclinic)을 포함함 ―,
약 20 ㎛ 이상의 두께, 그리고
약 35 V/㎛ 이상의 절연 파괴 전압을 특징으로 하는, 코팅된 반도체 컴포넌트. - 제19항에 있어서, 상기 컨포멀 코팅이 제1 컨포멀 코팅을 포함하며,
상기 코팅된 반도체 컴포넌트는 상기 제1 컨포멀 코팅 위에 놓이는 제2 컨포멀 코팅 ― 상기 제2 컨포멀 코팅은 약 100 nm 이하의 두께를 특징으로 함 ―을 더 포함하는, 코팅된 반도체 컴포넌트.
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