TW202202469A - 基於氧化釔之塗層及塊體組成物 - Google Patents

Abstract

本文描述了在將塗層組成物或塊體組成物暴露於苛刻的化學環境（諸如基於氫及/或基於鹵素的化學物質）之後及/或在將塗層組成物或塊體組成物暴露於高能電漿之後提供增強的抗沖蝕性及抗腐蝕性的抗電漿保護塗層組成物及塊體組成物。本文亦描述了一種使用電子束離子輔助沉積、物理氣相沉積、或電漿噴塗利用抗電漿保護塗層塗佈物品的方法。本文亦描述了一種處理晶圓的方法，此方法呈現減少數量的基於釔的粒子。

Description

基於氧化釔之塗層及塊體組成物

本揭示的實施例大體係關於用於半導體處理應用中增強的缺陷效能的基於氧化釔的保護塗層及塊體組成物。

在半導體工業中，元件藉由產生大小不斷減小的結構的多個製造製程來製造。隨著元件幾何形狀收縮，控制製程均勻性及可重複性變得更具挑戰。

現有的製造製程將半導體處理腔室部件（亦稱為處理腔室部件）暴露於可能對半導體處理腔室部件的完整性有害的高能侵蝕性電漿及/或腐蝕環境，並且可進一步導致控制製程均勻性及可重複性的困難。

因此，某些半導體處理腔室部件（例如，襯墊、門、蓋等等）利用基於釔的保護塗層塗佈或由基於釔的塊體組成物製成。氧化釔(Y₂ O₃ )歸因於其在侵蝕性電漿環境中良好的抗沖蝕及/或濺射性而通常在蝕刻腔室部件中使用。

獲得既提供對由高能侵蝕性電漿發生的濺射的物理抗性又提供對由腐蝕環境發生的腐蝕的化學抗性的保護塗層及塊體組成物將係有利的。

在某些實施例中，本揭示涉及由單相塊體結晶釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet; YAG)組成的陶瓷體。單相塊體結晶YAG包括莫耳濃度從約35莫耳%至40莫耳%變化的氧化釔及莫耳濃度從60莫耳%至65莫耳%變化的氧化鋁。單相塊體結晶YAG具有約98%或更大的密度及大於約10 GPa的硬度。

在某些實施例中，本揭示涉及一種用於塗佈腔室部件的方法。方法包括執行電子束離子輔助沉積（電子束IAD）以沉積抗電漿保護塗層。抗電漿保護塗層包括莫耳濃度從約35莫耳%至約95莫耳%變化的氧化釔及莫耳濃度從約5莫耳%至約65莫耳%變化的氧化鋁的單相非晶摻合物。抗電漿保護塗層具有基本上0%（例如，小於0.1%）的孔隙度及大於約25 MPa的黏著強度。

在某些實施例中，本揭示涉及一種用於塗佈腔室部件的方法。方法包括執行電漿噴塗或物理氣相沉積(physical vapor deposition; PVD)以在腔室部件上沉積抗電漿保護塗層。抗電漿保護塗層包括莫耳濃度從約35莫耳%至約95莫耳%變化的氧化釔及莫耳濃度從約5莫耳%至約65莫耳%變化的氧化鋁的摻合物。抗電漿保護塗層係至少約90%非晶的。在暴露於腐蝕性化學物質之後從抗電漿保護塗層釋放的基於釔的粒子的平均總數小於3個每500射頻小時。

半導體製造製程將半導體處理腔室部件暴露於高能侵蝕性電漿環境及腐蝕性環境。為了保護處理腔室部件不受此等侵蝕性環境的影響，腔室部件利用保護塗層塗佈或由對此種侵蝕性電漿環境及腐蝕性環境有抗性的塊體組成物製成。

因為氧化釔(Y₂ O₃ )良好的抗沖蝕性，其通常在腔室部件（例如，蝕刻腔室部件）的塗層中使用。除了氧化釔良好的抗沖蝕性之外，其在侵蝕性蝕刻化學物質中不是化學穩定的。自由基如氟、氯及溴容易化學攻擊氧化釔，從而有助於形成基於釔的粒子。基於釔的粒子在蝕刻應用中導致缺陷。因此，各個工業（例如，邏輯工業）已經開始為產品晶圓上的基於釔的缺陷設置嚴格規格。

為了滿足此等嚴格規範，有利地識別保護塗層組成物及塊體組成物，其提供對歸因於高能侵蝕性電漿而發生的濺射的物理抗性及歸因於藉由侵蝕性化學環境的化學攻擊而發生的化學抗性。

在本揭示中，抗電漿保護塗層組成物及塊體組成物已經識別為與純氧化釔(Y₂ O₃ )及其他基於釔的材料相比具有改進的化學穩定性，同時與純氧化鋁(Al₂ O₃ )相比亦維持對高能侵蝕性電漿的物理抗性。

在某些實施例中，本文描述的保護塗層係包括氧化鋁及氧化釔的實質上非晶（亦即，至少約90%非晶）摻合物的抗腐蝕及沖蝕塗層。在某些實施例中，保護塗層係完全非晶的（亦即，100%非晶）。歸因於保護塗層的實質上非晶性質，在調諧氧化鋁及氧化釔的量以實現最佳化化學抗性（例如，對苛刻的化學環境）及物理抗性（例如，對苛刻的電漿環境）中可能存在更多靈活性，因為組成物不局限於結晶組成物的鍵排列或不局限於在第2圖所示的氧化鋁-氧化釔相圖中描繪的相。

不作限制的情況下，咸信將更多基於鋁的成分引入塗層使塗層對苛刻的化學環境（例如，酸性環境、基於氫的環境、及基於鹵素的環境）更具化學抗性，並且塗層中的基於釔的成分向塗層提供對高能電漿環境的物理抗性。

在一個實施例中，本文描述的保護塗層可具有釔鋁石榴石(YAG)的化學組成物或接近YAG的化學組成物（就組成物中釔、鋁、及氧的量而言），但具有機械性質（例如，密度、孔隙度、硬度、崩潰電壓、粗糙度、氣密性、黏著強度、結晶度/非晶性質等等）及與其他基於釔的塗層相比及/或與本揭示以不同方式製備及/或沉積的其他YAG塗層相比在侵蝕性化學環境下（例如，侵蝕性鹵素及/或氫酸性環境）提供增強的化學抗性及/或增強的抗電漿性的化學性質（例如，化學電阻率）。

本文描述的抗電漿保護塗層可藉由離子輔助沉積、物理氣相沉積、或電漿噴塗來沉積。沉積技術可經選擇及最佳化以獲得具有某些性質的抗電漿保護塗層，舉例而言，諸如高密度、非常低的內部及/或表面孔隙度（或無孔隙度）、非晶含量、黏著強度、粗糙度、崩潰電壓、氣密性、硬度、撓曲強度、化學穩定性、及物理穩定性。

本文描述的抗電漿保護塗層可塗佈在任何數量的腔室部件上，並且可特別適用於塗佈蓋及/或噴嘴及/或襯墊。在具有利用本文描述的抗電漿保護塗層塗佈的至少一個腔室部件的處理腔室中處理晶圓，顯著減少在處理期間產生的基於釔的粒子的數量，減小歸因於存在基於釔的粒子的晶圓缺陷率，減小關於基於釔的粒子形成及與其相關聯的缺陷率在複數個製程之中的可變性，增加可靠性，增加準確度，增加再現性，增加可預測性，增加良率，增加處理量，並且降低成本。

在某些實施例中，本揭示涉及與純氧化釔(Y₂ O₃ )及其他基於釔的材料相比具有改進的化學穩定性同時與純氧化鋁(Al₂ O₃ )相比亦維持對高能侵蝕性電漿的物理抗性的抗電漿塊體組成物。

在某些實施例中，任何腔室部件及特定而言蓋及/或噴嘴及/或襯墊包括由單相塊體結晶釔鋁石榴石(YAG)組成的陶瓷體，其中單相塊體結晶YAG包含莫耳濃度從35莫耳%至40莫耳%變化的氧化釔及莫耳濃度從60莫耳%至65莫耳%變化的氧化鋁，其中單相塊體結晶YAG具有約98%或更大的密度及大於約10 GPa的硬度。在實施例中揭示的單相塊體結晶YAG已被證實特別有效，並且特定而言與塊體YAG陶瓷的甚至其他實例相比已被證實在化學電阻率及/或電漿沖蝕抗性方面更有效。在實施例中，塊體陶瓷體係完全結晶的。塊體組成物可係包括熱等靜壓(HIP)的兩步燒結製程的結果。製程可經最佳化為具有某些性質的塊體組成物，舉例而言，諸如高密度、非常低的孔隙度（或基本上無孔隙度）、硬度、化學穩定性、及物理穩定性。

甚至與其他塊體YAG陶瓷相比，在具有由本文描述的塊體組成物製成的至少一個腔室部件的處理腔室中處理晶圓，顯著減少在處理期間產生的基於釔的粒子的數量，減小歸因於存在基於釔的粒子的晶圓缺陷率，減小關於基於釔的粒子形成及與其相關聯的缺陷率在複數個製程之中的可變性，增加可靠性，增加準確度，增加再現性，增加可預測性，增加良率，增加處理量，並且降低成本。

第1圖係具有利用根據本揭示的實施例的抗電漿保護塗層組成物塗佈的或由根據本揭示的實施例的塊體組成物製成的一或多個腔室部件的半導體處理腔室100的剖視圖。處理腔室100可用於其中提供了侵蝕性電漿環境及/或侵蝕性化學環境的製程。例如，處理腔室100可係用於電漿蝕刻反應器（亦稱為電漿蝕刻器）、電漿清洗器等等的腔室。

可包括抗電漿保護塗層的腔室部件的實例包括基板支撐組件148、靜電吸盤(electrostatic chuck; ESC)150、環（例如，處理套組環或單個環）、腔室壁、基座、氣體分配板、噴頭、襯墊、襯墊套組、屏蔽件、電漿遮蔽、流量均衡器、冷卻基座、腔室觀察孔、腔室蓋130、噴嘴等等。任何此等腔室部件亦可由根據本文描述的實施例係抗電漿且抗化學物質的塊體組成物製成。在一個特定實施例中，腔室蓋130及/或襯墊116或118及/或噴嘴132獨立地利用抗電漿保護塗層塗佈或由根據本文描述的實施例係抗電漿及抗化學物質的塊體材料製成。

在某些實施例中，在下文更詳細描述的抗電漿保護塗層係莫耳濃度從約35莫耳%至約95莫耳%變化的氧化釔及莫耳濃度從約5莫耳%至約65莫耳%變化的氧化鋁的摻合物。抗電漿保護塗層可藉由離子輔助沉積(IAD)（諸如電子束離子輔助沉積（電子束IAD））、物理氣相沉積(PVD)、及電漿噴塗來沉積。取決於沉積技術，抗電漿保護塗層係至少約90%非晶、至少約92%非晶、至少約94%非晶、至少約96%非晶、至少約98%非晶、或單相100%非晶。

在某些實施例中，抗電漿保護塗層包括莫耳濃度為35莫耳%至40莫耳%的氧化釔及莫耳濃度為60莫耳%至65莫耳%的氧化鋁。在某些實施例中，抗電漿保護塗層包括莫耳濃度為37莫耳%至38莫耳%的氧化釔及莫耳濃度為62莫耳%至63莫耳%的氧化鋁。在某些實施例中，在抗電漿保護塗層中的氧化釔及氧化鋁的莫耳濃度總計達100莫耳%。

在某些實施例中，抗電漿保護塗層包括莫耳濃度從約35莫耳%、約35.5莫耳%、約36莫耳%、約36.5莫耳%、約37莫耳%、或約37.5莫耳%的任一者至約38莫耳%、約38.5莫耳%、約39莫耳%、約39.5莫耳%、約40莫耳%、約45莫耳%、約50莫耳%、約55莫耳%、約60莫耳%、約65莫耳%、約70莫耳%、約75莫耳%、約80莫耳%、約85莫耳%、約90莫耳%、或約95莫耳%的任一者變化或其中的任何單個值或其中的任何子範圍的氧化釔。

在某些實施例中，抗電漿保護塗層包括莫耳濃度從約5莫耳%、約10莫耳%、約15莫耳%、約20莫耳%、約25莫耳%、約30莫耳%、約35莫耳%、約40莫耳%、約45莫耳%、約50莫耳%、約55莫耳%、約60莫耳%、約60.5莫耳%、約61莫耳%、約61.5莫耳%、或約62莫耳%的任一者至約62.5莫耳%、約63莫耳%、約63.5莫耳%、約64莫耳%、約64.5莫耳%、或約65莫耳%的任一者變化或其中的任何單個值或其中的任何子範圍的氧化鋁。

在某些實施例中，本文描述的抗電漿保護塗層由或基本上由氧化鋁及氧化釔的單相非晶摻合物組成，其中氧化鋁在抗電漿保護塗層中以從約5莫耳%至約65莫耳%、從60莫耳%至65莫耳%、或從62莫耳%至63莫耳%變化的莫耳濃度存在，並且氧化釔在抗電漿保護塗層中以從約35莫耳%至95莫耳%、從35莫耳%至40莫耳%、或從37莫耳%至38莫耳%變化的莫耳濃度存在。

在某些實施例中，本文描述的抗電漿保護塗層由或基本上由氧化鋁及氧化釔的至少約90%的非晶摻合物組成，其中氧化鋁在抗電漿保護塗層中以從約5莫耳%至約65莫耳%、從60莫耳%至65莫耳%、或從62莫耳%至63莫耳%變化的莫耳濃度存在，並且氧化釔在抗電漿保護塗層中以從約35莫耳%至95莫耳%、從35莫耳%至40莫耳%、或從37莫耳%至38莫耳%變化的莫耳濃度存在。

在某些實施例中，在下文更詳細描述的塊體組成物由單相塊體結晶釔鋁石榴石(YAG)組成，該YAG包括莫耳濃度從35莫耳%至40莫耳%變化的氧化釔及莫耳濃度從60莫耳%至65莫耳%變化的氧化鋁。在某些實施例中，塊體組成物係高度緻密的並且具有約98%或更大、約98.5%或更大、約99%或更大、約99.5%或更大、或約100%（例如，近似0%孔隙度）的密度。在某些實施例中，塊體組成物具有約10 GPa或更大、約11 GPa或更大、約12 GPa或更大、或約13 GPa或更大的硬度。在某些實施例中，本文描述的塊體組成物的某些性質及特性（諸如但不限於密度、硬度、及類似者）可經改質為在某些實施例中變化達30%（例如，10 GPa±30%將從7 GPa至13 GPa變化）、達25%（例如，10 GPa±25%將從7.5 GPa至12.5 GPa變化）、達20%（例如，10 GPa±20%將從8 GPa至12 GPa變化）、達15%（例如，10 GPa±15%將從8.5 GPa至11.5 GPa變化）、達10%（例如，10 Gpa±10%將從9 GPa至11 GPa變化）、或達5%（例如，10 GPa±5%將從9.5 GPa至10.5 GPa變化）。由此，所描述的此等材料性質的值應當理解為可實現示例值。

在某些實施例中，單相塊體結晶組成物可係包括熱等靜壓(HIP)的兩步燒結製程的結果。在某些實施例中，燒結製程包括將原料陶瓷粉末壓製成一形式（類似於陶瓷處理），將其等壓製為薄片，並且燒製陶瓷以促進完全緻密化。燒結製程可經控制為實現最佳化的條件及塊體組成物性質，舉例而言，諸如但不限於，高良率、高密度、改進的硬度、改進的拋光、表面粗糙度、改進的化學穩定性、改進的物理穩定性、精確且準確的組成物。

在某些實施例中，塊體組成物由單相塊體結晶釔鋁石榴石(YAG)組成，該YAG包括莫耳濃度從約35莫耳%、約35.5莫耳%、約36莫耳%、約36.5莫耳%、約37莫耳%、或約37.5莫耳%的任一者至約38莫耳%、約38.5莫耳%、約39莫耳%、約39.5莫耳%、或約40莫耳%的任一者變化或其中的任何單個值或其中的任何子範圍的氧化釔。

在某些實施例中，塊體組成物由單相塊體結晶YAG組成，該YAG包括莫耳濃度從約60莫耳%、約60.5莫耳%、約61莫耳%、約61.5莫耳%、或約62莫耳%的任一者至約62.5莫耳%、約63莫耳%、約63.5莫耳%、約64莫耳%、約64.5莫耳%、或約65莫耳%的任一者變化或其中的任何單個值或其中的任何子範圍的氧化鋁。

在某些實施例中，本文描述的塊體組成物由單相塊體結晶YAG組成，該YAG由或基本上由莫耳濃度從約60莫耳%、約60.5莫耳%、約61莫耳%、約61.5莫耳%、或約62莫耳%的任一者至約62.5莫耳%、約63莫耳%、約63.5莫耳%、約64莫耳%、約64.5莫耳%、或約65莫耳%的任一者的氧化鋁及莫耳濃度從約35莫耳%、約35.5莫耳%、約36莫耳%、約36.5莫耳%、約37莫耳%、或約37.5莫耳%的任一者至約38莫耳%、約38.5莫耳%、約39莫耳%、約39.5莫耳%、或約40莫耳%的任一者的氧化釔組成。

在某些實施例中，如由X射線繞射(X-Ray Diffraction; XRD)量測的，所描述的塊體組成物係大於約90%結晶、大於約92%結晶、大於約94%結晶、大於約96%結晶、大於約98%結晶、大於約99%結晶、或約100%結晶。

氧化鋁及氧化釔的結晶組成物遵循在第2圖中描繪的氧化鋁-氧化釔相圖中描繪的實線。因此，在低於約2177 K的溫度下結晶釔鋁石榴石(YAG)的塊體組成物將局限於與第2圖中的實線A相對應的氧化鋁及氧化釔量（約37-38%氧化釔及約62-63莫耳%氧化鋁）。類似地，在低於約2181 K的溫度下結晶釔鋁鈣鈦礦(YAP)的塊體組成物將局限於與第2圖中的實線B相對應的氧化鋁及氧化釔量（約50莫耳%的氧化釔及約50莫耳%的氧化鋁）。在低於約2223 K的溫度下結晶釔鋁單斜晶(YAM)的塊體組成物將局限於與第2圖中的實線C相對應的氧化鋁及氧化釔量（約65莫耳%的氧化釔及約35莫耳%的氧化鋁）。若將額外的氧化鋁或氧化釔添加到與實線A、B、或C中的任一者相對應的塊體組成物，則形成兩種結晶相的混合物。例如，根據實線A並且低於約2084 K的溫度，添加更多氧化鋁產生結晶YAG及結晶氧化鋁的混合物（區域R1），而添加更多氧化釔產生結晶YAG及結晶YAP的混合物（區域R2）。類似地，根據實線B並且低於約2177 K的溫度，添加更多氧化鋁產生結晶YAG及結晶YAP的混合物（區域R2），而添加更多氧化釔產生結晶YAM及結晶YAP的混合物（區域R3）。根據實線C並且低於約2181 K的溫度，添加更多氧化鋁產生結晶YAM及結晶YAP的混合物（區域R3），而添加更多氧化釔產生結晶YAM及立方釔鋁(Cub2)的混合物（區域R4）。

在某些實施例中，與其他基於釔的塊體組成物相比，本文描述的塊體組成物提供了對腐蝕性化學物質（例如，基於氫的化學物質、基於鹵素的化學物質、或其混合物）的更大化學抗性，如第5A1圖、第5A2圖、第5B1圖、及第5B2圖中示出。在某些實施例中，與塊體YAG陶瓷的其他實例相比，在實施例中揭示的單相塊體結晶YAG已被證實提供對腐蝕性化學物質（例如，基於氫的化學物質、基於鹵素的化學物質、或其混合物）的更大化學抗性。

第5A1圖及第5A2圖描繪了在暴露之前（第5A1圖）及在暴露之後（第5A2圖）在濃縮的基於鹵素的酸（例如，HCl、HF、HBr）中侵蝕性酸浸泡達60分鐘的比較塊體YAG。在加速的化學抗性測試之後，在塊體YAG中觀察到中等的化學損壞。例如，在第5A2圖中，攻擊約10%的比較塊體YAG。換言之，在第5A2圖中，除了刮痕之外，在外觀上存在指示化學攻擊的一般改變。第5B1圖及第5B2圖描繪了在暴露之前（第5B1圖）及在暴露之後（第5B2圖）在濃縮的基於鹵素的酸（例如，HCl、HF、HBr）中侵蝕性酸浸泡達60分鐘的塊體YAG。在加速的化學抗性測試之後，在塊體YAG中沒有觀察到損壞。在第5A1圖及第5A2圖中描繪的比較塊體YAG具有約92-98%的密度及約9.3 GPa的硬度。

在第5B1圖及第5B2圖中描繪的本發明塊體YAG使用兩步燒結製程（例如，包括熱等靜壓燒結製程）製備，具有約98%或更大的密度及約13 GPa的硬度（亦即，與第5A1圖及第5A2圖的基線比較YAG相比約33%的硬度改進）。在第5B1圖及第5B2圖中描繪的本發明塊體YAG具有增加的良率，具有約10%或更小的底表面粗糙度（與比較塊體YAG中的約94%相比），具有約15%或更小的側表面粗糙度（與比較塊體YAG中的約98%相比），呈現藉由小於50 μin的改進粗糙度證實的改進的孔品質（與利用比較塊體YAG的50 μin相比），並且具有與比較塊體YAG相比顯著減小的孔隙度。此等性質（例如，表面粗糙度及改進的孔品質）使用表面輪廓儀量測。此外，在使本發明的塊體YAG在TiO_x 蝕刻環境中經歷100射頻小時的處理之後，沒有觀察到基於釔的粒子，從而在減小零件相關的粒子中呈現增強的效能。

在某些實施例中，如由X射線繞射(XRD)量測的，本文描述的抗電漿保護塗層組成物係大於約90%非晶、大於約92%非晶、大於約94%非晶、大於約96%非晶、大於約98%非晶、大於約99%非晶、或約100%非晶。在某些實施例中，本文描述的抗電漿保護塗層中不具有結晶區域。因此，本文描述的抗電漿保護塗層提供了整合較大量氧化鋁及/或較大量的氧化釔的靈活性，而不局限於在第2圖中描繪的氧化鋁-氧化釔相圖中描繪的實線及組成混合物。

例如，咸信氧化鋁提供對苛刻化學環境（諸如酸性環境、基於氫的環境、及基於鹵素的環境）的較大化學穩定性，因此可添加更多氧化鋁以形成在苛刻的化學環境中具有改進的化學穩定性的塗層組成物。另一方面，咸信氧化釔提供對高能電漿的較大物理穩定性，因此可添加更多氧化釔以形成在高能電漿中具有改進的物理穩定性的塗層組成物。歸因於塗層組成物的非晶性質，可能調諧保護塗層中的氧化鋁及氧化釔的量同時維持實質上單晶相。咸信此舉係可能的，歸因於塗層的非晶性質，其中原子之間的鍵連接可以並且確實改變（與局限於第2圖的氧化鋁-氧化釔相圖的結晶組成物中的鍵連接相反）。

換言之，在某些實施例中，將氧化鋁添加到具有與實線A相對應的氧化鋁及氧化釔的組成物的非晶保護塗層將包括與區域R1中的任何組成物相對應的氧化釔及氧化鋁的單相非晶摻合物（從高於62或63莫耳%的氧化鋁至低於100莫耳%的氧化鋁及從高於0莫耳%的氧化釔至低於37或38莫耳%的氧化釔變化），而非結晶塊體組成物般為YAG及氧化鋁的兩個結晶相的混合物。在某些實施例中，具有區域R1中的組成物的氧化釔及氧化鋁的單相非晶摻合物可係均質或實質上均質的。

類似地，將氧化鋁添加到具有與實線B相對應的氧化鋁及氧化釔的組成物的非晶保護塗層將包括與區域R2中的任何組成物相對應的氧化釔及氧化鋁的單相非晶摻合物（從高於50莫耳%的氧化鋁至低於62或63莫耳%的氧化鋁及從高於37或38莫耳%的氧化釔至低於50莫耳%的氧化釔變化），而非如結晶塊體組成物般為YAG及YAP的兩個結晶相的混合物。在某些實施例中，具有區域R2中的組成物的氧化釔及氧化鋁的單相非晶摻合物可係均質或實質上均質的。

同樣，將氧化鋁添加到具有與實線C相對應的氧化鋁及氧化釔的組成物的非晶保護塗層將包括與區域R3中的任何組成物相對應的氧化釔及氧化鋁的單相非晶摻合物（從高於35莫耳%的氧化鋁至低於50莫耳%的氧化鋁及從高於50莫耳%的氧化釔至低於65莫耳%的氧化釔變化），而非如結晶塊體組成物般為YAM及YAP的兩個結晶相的混合物。在某些實施例中，具有區域R3中的組成物的氧化釔及氧化鋁的單相非晶摻合物可係均質或實質上均質的。

在某些實施例中，將氧化釔添加到具有與實線C相對應的氧化鋁及氧化釔的組成物的非晶保護塗層將包括與區域R4中的任何組成物相對應的氧化釔及氧化鋁的單相非晶摻合物（從高於0莫耳%的氧化鋁至低於35莫耳%的氧化鋁及從高於65莫耳%的氧化釔至低於100莫耳%的氧化釔變化），而非如結晶塊體組成物般為YAM及Cub2的兩個結晶相的混合物。在某些實施例中，具有區域R4中的組成物的氧化釔及氧化鋁的單相非晶摻合物可係均質或實質上均質的。

在一個實施例中，本文描述的保護塗層可具有釔鋁石榴石(YAG)的化學組成物或接近YAG的化學組成物（就組成物中釔、鋁、及氧的量而言），但具有機械性質（例如，密度、孔隙度、硬度、崩潰電壓、粗糙度、氣密性、黏著強度、結晶/非晶性質等等）及/或與其他基於釔的塗層相比及/或與本揭示以不同方式製備及/或沉積的其他YAG塗層相比在侵蝕性化學環境下（例如，侵蝕性鹵素及/或氫酸性環境）提供增強的化學抗性及/或增強的抗電漿性的化學性質（例如，化學抗性）。

在某些實施例中，與使用相同製程製備的其他基於釔的塗層組成物相比，本文描述的抗電漿保護塗層提供了較大的化學抗性，如下文關於第7圖及第10圖詳細描述。

抗電漿保護塗層可係在不同陶瓷（包括基於氧化物的陶瓷、基於氮化物的陶瓷及/或基於碳化物的陶瓷）上方施加的電子束IAD沉積的塗層、PVD沉積的塗層、或電漿噴塗沉積的塗層。基於氧化物的陶瓷的實例包括SiO₂ （石英）、Al₂ O₃ 、Y₂ O₃ 等等。基於碳化物的陶瓷的實例包括SiC、Si-SiC等等。基於氮化物的陶瓷的實例包括AlN、SiN等等。電子束IAD塗層插塞材料可以係煅燒粉末、預製塊（例如，藉由胚體壓製、熱壓等等形成）、燒結體（例如，具有50-100%的密度）、或加工體（例如，可以係陶瓷、金屬、或金屬合金）。

返回到第1圖，根據一個實施例，如所示出，蓋130、噴嘴132、及襯墊116各自分別具有抗電漿保護塗層133、134、及136。在某些實施例中，噴嘴132由本文描述的任何塊體組成物製成。在某些實施例中，噴嘴排他地製成（亦即，噴嘴之100%）由單相塊體結晶釔鋁石榴石(YAG)組成的塊體組成物製成，YAG包括：1)氧化釔，莫耳濃度從約35莫耳%、約35.5莫耳%、約36莫耳%、約36.5莫耳%、約37莫耳%、或約37.5莫耳%的任一者至約38莫耳%、約38.5莫耳%、約39莫耳%、約39.5莫耳%、或約40莫耳%的任一者變化或其中的任何單個值或其中的任何子範圍度；以及2)氧化鋁，莫耳濃度從約60莫耳%、約60.5莫耳%、約61莫耳%、約61.5莫耳%、或約62莫耳%的任一者至約62.5莫耳%、約63莫耳%、約63.5莫耳%、約64莫耳%、約 64.5莫耳%、或約65莫耳%的任一者變化或其中的任何單個值或其中的任何子範圍。

在某些實施例中，應當理解，任何其他腔室部件（諸如上文列出的彼等）亦可包括抗電漿保護塗層及/或由任何本文描述的塊體組成物製成。

在一個實施例中，處理腔室100包括包封內部體積106的腔室主體102及蓋130。腔室主體102可由鋁、不鏽鋼或其他適宜材料製造。腔室主體102大體包括側壁108及底部110。在某些實施例中，蓋130、側壁108及/或底部110中的任一者可包括抗電漿保護塗層。

外襯墊116可鄰近側壁108設置以保護腔室主體102。外襯墊116可利用抗電漿保護塗層136製造及/或塗佈。在一個實施例中，外襯墊116由氧化鋁製造。

排氣口126可在腔室主體102中界定，並且可將內部體積106耦接到泵送系統128。泵送系統128可包括用於抽空及調節處理腔室100的內部體積106的壓力的一或多個泵及節流閥。

蓋130可支撐在腔室主體102的側壁108上。蓋130可打開以允許進入處理腔室100的內部體積106，並且當關閉時可為處理腔室100提供密封。氣體控制板158可耦接到處理腔室100以穿過噴嘴132將處理及/或清洗氣體提供到內部體積106。蓋130可係陶瓷諸如Al₂ O₃ 、Y₂ O₃ 、YAG、SiO₂ 、AlN、SiN、SiC、Si-SiC，或包含Y₄ Al₂ O₉ 及Y₂ O₃ -ZrO₂ 的固溶體的陶瓷化合物。在一個實施例中，蓋130可由本文描述的任何塊體組成物製成。噴嘴132亦可係陶瓷，諸如任何針對蓋提及的彼等任何陶瓷。在一個實施例中，噴嘴132可由本文描述的任何塊體組成物製成。蓋130及/或噴嘴132可分別利用抗電漿保護塗層133、134塗佈。

可用於在處理腔室100中處理基板的處理氣體的實例包括含鹵素氣體及含氫氣體，諸如C₂ F₆ 、SF₆ 、SiCl₄ 、HBr、Br、NF₃ 、CF₄ 、CHF₃ 、CH₂ F₃ 、F、NF₃ 、Cl₂ 、CCl₄ 、BCl₃ 、SiF₄ 、H₂ 、Cl₂ 、HCl、HF等等，以及其他氣體諸如O₂ 或N₂ O。載氣的實例包括N₂ 、He、Ar，及對處理氣體惰性的其他氣體（例如，非反應性氣體）。基板支撐組件148在蓋130下方的處理腔室100的內部體積106中設置。基板支撐組件148在處理期間固持基板144。環146（例如，單個環）可覆蓋靜電吸盤150的一部分，並且在處理期間可保護覆蓋的部分不暴露於電漿。在一個實施例中，環146可係矽或石英。

內襯墊118可在基板支撐組件148的周邊上塗佈。內襯墊118可係含鹵素氣體抗蝕劑材料，諸如參考外襯墊116論述的彼等。在一個實施例中，內襯墊118可由與外襯墊116相同的材料製造。此外，在某些實施例中，內襯墊118可利用抗電漿保護塗層塗佈或可由本文描述的任何塊體組成物製成。

在一個實施例中，基板支撐組件148包括支撐台座152的裝配板162、及靜電吸盤150。靜電吸盤150進一步包括導熱基座164及藉由黏著劑138結合到導熱基座的靜電圓盤166，在一個實施例中，黏著劑138可係聚矽氧黏著劑。裝配板162耦接到腔室主體102的底部110並且包括用於將公用設施（例如，流體、電力線、感測器導線等）繞線到導熱基座164及靜電圓盤166的通道。

導熱基座164及/或靜電圓盤166可包括一或多個可選的嵌入式加熱元件176、嵌入式熱隔離器174及/或導管168、170以控制支撐組件148的橫向溫度分佈。導管168、170可流體耦接到流體源172，流體源172使溫度調節流體循環穿過導管168、170。在一個實施例中，嵌入式隔離器174可在導管168、170之間設置。加熱器176藉由加熱器電源178調節。導管168、170及加熱器176可用於控制導熱基座164的溫度、加熱及/或冷卻靜電圓盤166及所處理的基板（例如，晶圓）144。靜電圓盤166及導熱基座164的溫度可使用複數個溫度感測器190、192監控，該等溫度感測器可使用控制器195監控。

靜電圓盤166可進一步包括可在圓盤166的上表面中形成的多個氣體通道，諸如溝槽、台面及其他表面特徵。氣體通道可經由在圓盤166中鑽出的孔流體耦接到熱傳遞（或背側）氣源，諸如He。在操作中，可在受控壓力下將背側氣體提供到氣體通道中以增強在靜電圓盤166與基板144之間的熱傳遞。

靜電圓盤166包括藉由卡緊電源182控制的至少一個夾持電極180。電極180（或在圓盤166或基座164中設置的其他電極）可經由匹配電路188進一步耦接到一或多個RF電源184、186，用於維持在處理腔室100內由處理氣體及/或其他氣體形成的電漿。源184、186通常能夠產生具有從約50 kHz至約3 GHz的頻率及高達約10,000瓦的功率的RF信號。在某些實施例中，本文描述的塊體組成物及/或本文描述的塗層組成物當暴露時具有高能抗電漿性，例如，針對高達約10,000瓦的功率。

第3圖示出了可由一或多個抗電漿保護塗層覆蓋的物品（例如，腔室部件，諸如蓋及/或門及/或襯墊及/或噴嘴）的橫截面側視圖。

參見第3圖，腔室部件300的主體305包括塗層堆疊306，塗層堆疊306具有第一抗電漿保護塗層308及第二抗電漿保護塗層310。或者，物品300可在主體305上包括僅單個抗電漿保護塗層308。在某些實施例中，主體305由本文描述的塊體組成物中的任一者製成。在其中主體305由本文描述的塊體組成物的任一者製成的實施例中，主體305可能或可能不進一步利用一或多個抗電漿保護塗層308、310塗佈。

在某些實施例中，在處理腔室中的各個腔室部件可利用本文描述的抗電漿保護塗層塗佈及/或由本文描述的塊體組成物中的任一者製成，包括但不限於蓋、蓋襯墊、噴嘴、基板支撐組件、氣體分配板、噴頭、靜電吸盤、遮蔽框架、基板支撐框架、處理套組環、單個環、腔室壁、基座、襯墊套組、屏蔽件、電漿遮蔽、流量均衡器、冷卻基座、腔室觀察孔、或腔室襯墊。

在一個實施例中，抗電漿保護塗層308、310具有多達約300 μm的厚度。在另一實施例中，抗電漿保護塗層具有低於約20微米的厚度，諸如在約0.5微米至約12微米之間的厚度、在約2微米至約12微米之間的厚度、約2微米至約10微米的厚度、約3微米至約7微米的厚度、約4微米至約6微米的厚度、或其中的任何子範圍或其中的單個厚度值。在一個實施例中抗電漿保護塗層堆疊的總厚度係300 μm或更小。

在某些實施例中，抗電漿保護塗層提供了對下層表面的完全塗層覆蓋並且係厚度均勻的。跨塗層的不同部分的塗層的均勻厚度可藉由與塗層的另一部分相比在塗層的一個部分中約15%或更小、約10%或更小、或者約5%或更小的厚度變化證實（或基於從塗層的不同部分的複數個厚度導出的標準差）。

在某些實施例中，抗電漿保護塗層（例如，308及/或310）使用電子束離子輔助沉積(electron beam ion assisted deposition; EB-IAD)製程在物品300的主體305上沉積，如關於第6A圖至第6B圖更詳細描述。EB-IAD沉積的抗電漿保護塗層可具有相對低的膜應力（例如，如與電漿噴塗或濺射導致的膜應力相比）。在某些實施例中，相對低的膜應力可導致主體305的下表面非常平坦，針對12英吋直徑的主體，在整個主體上方曲率小於約50微米。在某些實施例中，在12英吋晶圓上的曲率量測間接指示低曲率的低應力。在某些實施例中，利用EB-IAD沉積的抗電漿保護塗層塗佈的蓋的蓋撓曲強度係約412 MPa。在某些實施例中，蓋撓曲強度可利用彎曲撓曲測試來測試。

在某些實施例中，本文描述的抗電漿保護塗層不呈現任何間隙、銷孔或未塗佈的區域。如經由橫截面形態分析，EB-IAD沉積的抗電漿保護塗層在實施例中具有基本上0%的孔隙度（亦即，無孔隙度）。此低孔隙度可使腔室部件能夠在處理期間提供有效的真空密封。氣密性量測可以使用抗電漿保護塗層實現的密封能力。根據一實施例，大約小於3E-9 (cm³ /s)、小於2E-9 (cm³ /s)、或小於1E-9 (cm³ /s)的He洩漏速率可以使用5微米厚的EB-IAD沉積的抗電漿保護塗層來實現。相比之下，大約1E-6的立方公分每秒(cm³ /s)的He洩漏速率可以使用氧化鋁實現。較低的He洩漏速率指示改進的密封。氣密性可藉由以下步驟來量測：將經塗佈的試件放置在氦測試架的O形環上方並且抽空壓力直到量規＜E-9 torr/s（或＜1.3E-9 cm³ /s），藉由在O形環周圍緩慢移動氦源使用約30 sccm的氦的流動速率在O形環周圍施加氦，並且量測洩漏速率。

在某些實施例中，EB-IAD沉積的抗電漿保護塗層具有緻密結構，例如，針對應用於腔室蓋上，該緻密結構可以具有效能益處。此外，EB-IAD沉積的抗電漿保護塗層可具有低裂痕密度及對主體305的高黏著性，這可以有利於減少塗層中的裂痕（垂直及水平的）、塗層的分層、藉由塗層產生基於釔的粒子、及晶圓上的基於釔的粒子缺陷。在某些實施例中，5微米厚EB-IAD沉積的抗電漿保護塗層對鋁基板的黏著強度可大於約25 MPa、大於約26 MPa、大於約27 MPa、或大於約28 MPa。在某些實施例中，黏著強度可經由根據ASTM 633C或JIS H8666的張力測試來量測。

在某些實施例中，抗電漿保護塗層的粗糙度可與所塗佈的下層基板的起始粗糙度近似不改變。例如，在某些實施例中，基板的起始粗糙度可係約8-16微英吋並且塗層的粗糙度可近似不改變。在某些實施例中，下層基板的起始粗糙度可低於約8微英吋，例如，約4至約8微英吋，並且抗電漿保護塗層的粗糙度可近似不改變。抗電漿保護塗層可具有約8微英吋或更低或者約6微英吋或更低的表面粗糙度。

在某些實施例中，抗電漿保護塗層具有高硬度，其可在電漿處理期間抵抗磨損。根據一實施例，5微米厚的EB-IAD沉積的抗電漿保護塗層具有約≧7 GPa的硬度，例如，約8 GPa。塗層的硬度根據ASTM E2546-07藉由奈米壓痕決定。

根據一實施例，5微米厚的EB-IAD沉積的抗電漿保護塗層具有大於2,500 V/mil塗層的崩潰電壓。崩潰電壓根據JIS C 2110決定。

本文描述的抗電漿保護塗層可具有痕量金屬，諸如下列中的一或多個：Ca、Cr、Cu、Fe、Mg、Mn、Ni、K、Mo、Na、Ti、Zn。痕量金屬在2 μm的深度下使用雷射剝蝕電感耦合電漿質譜法(Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry; LA ICPMS)來決定。在某些實施例中，基於原子%或基於抗電漿保護塗層的重量%，本文描述的抗電漿保護塗層具有約99.5%或更大、約99.6%或更大、約99.7%或更大、約99.8%或更大、或約99.9%或更大的純度。

具有EB-IAD抗電漿保護塗層的腔室部件可在施加寬溫度範圍的應用中使用。例如，本文描述的抗電漿保護塗層可在從約80℃至約120℃變化的操作溫度下係穩定的。

注意到，本文描述的抗電漿保護塗層的組成物（不論藉由EB-IAD、PVD、電漿噴塗、還是本文預期的任何其他沉積方法沉積）可經改質為使得上文標識的材料性質及特性在一些實施例中可變化達10%，或在其他實施例中變化達30%。由此，在某些實施例中，針對抗電漿保護塗層性質描述的值應當理解為示例可實現值。在某些實施例中，本文描述的抗電漿保護塗層不應當被解釋為限於所提供的值。

在某些實施例中，抗電漿保護塗層（例如，308及/或310）使用如關於第8圖更詳細描述的物理氣相沉積(PVD)、如關於第9圖更詳細描述的電漿噴塗、不利用電子束的離子輔助沉積(IAD)製程、或任何其他適宜沉積製程在物品300的主體305上沉積。

如先前提及，處理腔室中的各種腔室部件可利用本文描述的抗電漿保護塗層（藉由IAD、電漿噴塗或PVD沉積）塗佈及/或由本文描述的塊體組成物中的任一者製成。在一個實施例中，由本文描述的塊體組成物製成及/或利用本文描述的抗電漿保護塗層塗佈的腔室部件包括蓋（例如，130）、噴嘴（例如，132）、及/或襯墊（例如，116及/或118）中的一或多個。在一個實施例中，腔室部件係由本文描述的塊體組成物製成及/或利用本文描述的抗電漿保護塗層塗佈的蓋。在一個實施例中，腔室部件係由本文描述的塊體組成物製成及/或利用本文描述的抗電漿保護塗層塗佈的噴嘴。在一個實施例中，腔室部件係由本文描述的塊體組成物製成及/或利用本文描述的抗電漿保護塗層塗佈的襯墊。在一個實施例中，腔室部件係由本文描述的塊體組成物製成及/或利用本文描述的抗電漿保護塗層塗佈的蓋、噴嘴、及襯墊中的兩個或多個的套組。

第4A圖示出了根據一個示例性實施例的具有抗電漿保護塗層510的腔室蓋505（與第1圖中的腔室蓋130類似）的透視圖。第4B圖示出了根據一個示例性實施例的具有抗電漿保護塗層510（與第1圖中的塗層133類似）的腔室蓋505的橫截面側視圖。腔室蓋505包括可在蓋的中心處或在蓋上的其他地方的孔520。蓋505亦可具有唇緣515，唇緣515在蓋關閉時將與腔室的壁接觸。在一個實施例中，抗電漿保護塗層510不覆蓋唇緣515。為了確保抗電漿保護塗層不覆蓋唇緣515，可使用在沉積期間覆蓋唇緣515的硬或軟遮罩。遮罩可隨後在沉積之後移除。或者，保護層510可塗佈蓋的整個表面。由此，在處理期間，保護層510可擱置在腔室的側壁上。

如第4B圖所示，抗電漿保護塗層510可具有塗佈孔520的內部體積的側壁部分530。保護層510的側壁部分530可在蓋505的表面附近較厚，並且可隨著到孔520中更深而逐漸變得較薄。在此種實施例中，側壁部分530可能不塗佈孔520的整個側壁。

第6A圖描繪了可應用於利用高能粒子的各種沉積技術的沉積機制，諸如離子輔助沉積(IAD)。示例性IAD方法包括結合離子轟擊的沉積製程，諸如蒸發（例如，活化的反應性蒸發(activated reactive evaporation; ARE)）及在存在離子轟擊時濺射以形成如本文描述的抗電漿保護塗層。在實施例中執行的一種特定類型的IAD係電子束IAD（電子束(e-beam)IAD）。任何IAD方法可在存在反應氣體物質時執行，諸如O₂ 、N₂ 、鹵素（例如，氟）、氬氣等。在沉積之前及/或在沉積期間，反應物質可燒掉表面有機污染物。此外，在實施例中，用於陶瓷靶沉積與金屬靶沉積的IAD沉積製程可以藉由O₂ 離子的分壓控制。或者，陶瓷靶可以不與氧一起使用或與減少的氧一起使用。在某些實施例中，IAD沉積在存在氧及/或氬時執行。在某些實施例中，IAD沉積在存在氟時執行，以便沉積塗層，其中氟整合到塗層中。咸信其中整合有氟的塗層較不可能與包括類似環境的晶圓製程（例如，利用氟環境處理）相互作用。

如圖所示，抗電漿保護塗層615（與第1圖中的塗層133、134、及136，第3圖中的308及/或310、第4A圖及第4B圖中的510類似）藉由在存在高能粒子603（諸如離子）時累積沉積材料602以在物品610上或在多個物品610A、610B（諸如包括蓋及/或噴嘴及/或襯墊的先前描述的任何腔室部件）上形成。沉積材料602可包括原子、離子、自由基等等。高能粒子603可在抗電漿保護塗層615形成時撞擊及壓實抗電漿保護塗層615。

在一個實施例中，EB-IAD用於形成抗電漿保護塗層615。第6B圖描繪了IAD沉積設備的示意圖。如圖所示，材料源650提供沉積材料602的通量，而高能粒子源655提供高能粒子603的通量，這兩種粒子在整個IAD製程中撞擊物品610、610A、610B。高能粒子源655可係氧或其他離子源。高能粒子源655亦可提供其他類型的高能粒子，諸如自由基、中子、原子、及來自粒子產生源（例如，來自電漿、反應氣體或來自提供沉積材料的材料源）的奈米大小的粒子。

用於提供沉積材料602的材料源（例如，靶主體或插塞材料）650可係與構成抗電漿保護塗層615的相同陶瓷對應的塊體燒結的陶瓷。材料源可係或包括塊體燒結的陶瓷化合物主體，諸如塊體燒結的YAG、塊體燒結的Y₂ O₃ 及/或塊體燒結的Al₂ O₃ 、及/或其他提及的陶瓷。在一些實施例中，使用多個材料源，諸如塊體燒結的Y₂ O₃ 靶的第一材料源及塊體燒結的Al₂ O₃ 靶的第二材料源。亦可使用其他靶材料，諸如粉末、煅燒粉末、預製材料（例如，藉由胚體壓製或熱壓形成）、或加工體（例如，熔合材料）。在沉積期間所有不同類型的材料源650熔融成熔融材料源。然而，不同類型的起始材料花費不同時間量來熔融。熔合材料及/或加工體可最快熔融。預製材料與熔合材料相比熔融得較慢，煅燒粉末與預製材料相比熔融得較慢，並且標準粉末與煅燒粉末相比熔融得更慢。

在一些實施例中，材料源係金屬材料（例如，Y及Al的混合物、或兩個不同靶，一個Y及一個Al）。此種材料源可藉由氧離子轟擊以形成氧化物塗層。另外或替代地，在IAD製程期間氧氣（及/或氧電漿）可流入沉積腔室中以導致Y及Al的經濺射或經蒸發金屬與氧相互作用並且形成氧化物塗層。

IAD可利用一或多種電漿或射束（例如，電子束）以提供材料及高能離子源。在沉積抗電漿塗層期間，亦可提供反應物質。在一個實施例中，高能粒子603包括非反應物質（例如，Ar）或反應物質（例如，O）中的至少一者。在另外的實施例中，反應物質，諸如CO及鹵素（Cl、F、Br等），在形成抗電漿保護塗層期間亦可引入以進一步增加選擇性移除最弱地結合到抗電漿保護塗層615的所沉積材料的趨勢。

利用IAD製程，高能粒子603可藉由高能離子（或其他粒子）源655獨立於其他沉積參數控制。根據高能粒子通量、組成物、結構的能量（例如，速度）、密度及入射角，可操控抗電漿保護塗層的結晶定向、晶粒大小、及非晶性質。

可調節的額外參數係在沉積期間物品的溫度以及沉積的持續時間。在一個實施例中，在沉積之前，將IAD沉積腔室（及腔室蓋）加熱到70℃或更高的起始溫度。在一個實施例中，起始溫度係50℃至250℃。在一個實施例中，起始溫度係50℃至100℃。在沉積期間，腔室及蓋的溫度可隨後維持在起始溫度下。在一個實施例中，IAD腔室包括執行加熱的加熱燈。在替代實施例中，不加熱IAD腔室及蓋。若不加熱腔室，則其溫度由於IAD製程而自然地增加到約70℃。在沉積期間的較高溫度可增加抗電漿保護塗層的密度，但亦可增加抗電漿保護塗層的機械應力。主動冷卻可以在塗佈期間添加到腔室以維持低溫。在一個實施例中，低溫可維持在70℃或以下直到0℃的任何溫度。

可調節的額外參數係工作距離670及入射角672。工作距離670係在材料源650與物品610A、610B之間的距離。在一個實施例中，工作距離係0.2至2.0公尺，而在一個特定實施例中工作距離係1.0公尺。減小工作距離增加沉積速率並且增加離子能量的有效性。然而，將工具距離減小到低於特定點可降低保護層的均勻性。入射角係沉積材料602撞擊物品610A、610B的角度。在一個實施例中，入射角係10-90度。

IAD塗層可以在寬範圍的表面條件下應用，其中粗糙度從約0.1微英吋(μin)至約180 μin。然而，較光滑的表面促進均勻的塗層覆蓋。塗層厚度可以多達約300微米(μm)。在生產時，在部件上的塗層厚度可以藉由在塗層堆疊的底部處有目的地添加基於稀土氧化物的染色劑（諸如Nd₂ O₃ 、Sm₂ O₃ 、Er₂ O₃ 等）來評估。厚度亦可以使用橢偏儀準確地量測。

在本文描述的實施例中，IAD塗層係非晶的。如與結晶塗層相比，非晶塗層係更保形的並且減少晶格失配誘發的磊晶裂痕。在一個實施例中，本文描述的抗電漿保護塗層係100%非晶的並且具有零結晶度。在某些實施例中，本文描述的抗電漿保護塗層係保形的並且具有低膜應力。

使用多個電子束（電子束(e-beam)）槍共同沉積多個靶可以實現以產生較厚的塗層以及層化的架構。例如，可同時使用具有相同材料類型的兩個靶。每個靶可藉由不同的電子束槍轟擊。這可增加保護層的沉積速率及厚度。在另一實例中，兩個靶可係不同的陶瓷材料。例如，可使用Al或Al₂ O₃ 的一個靶及Y或Y₂ O₃ 的另一靶。第一電子束槍可轟擊第一靶以沉積第一保護層，並且第二電子束槍可隨後轟擊第二靶以形成具有與第一保護層不同的材料組成物的第二保護層。

在一實施例中，單個靶材料（亦稱為插塞材料）及單個電子束槍可用於到達本文描述的抗電漿保護塗層處。

在一個實施例中，多個腔室部件（例如，多個蓋或多個襯墊或多個噴嘴）在IAD腔室中並行處理。每個腔室部件可由不同夾具支撐。或者，單個夾具可經構造為固持多個腔室部件。夾具可在沉積期間移動所支撐的腔室部件。

在一個實施例中，用於固持腔室部件的夾具可以由金屬部件設計，諸如冷軋鋼或陶瓷諸如Al₂ O₃ 、Y₂ O₃ 等。夾具可用於在材料源及電子束槍之上或之下支撐腔室部件。夾具可以具有卡緊能力以卡緊腔室部件用於較安全且較簡單的處理以及在塗佈期間。此外，夾具可以具有用於定向或對準腔室部件的特徵。在一個實施例中，夾具可以重新定位及/或繞著一或多個軸旋轉以改變支撐的腔室部件到源材料的定向。夾具亦可重新定位以在沉積之前及/或期間改變工作距離及/或入射角。夾具可以具有冷卻或加熱通道以在塗佈期間控制腔室部件的溫度。由於IAD係視線製程，重新定位及旋轉腔室部件的能力可實現3D表面（諸如孔）的最大塗層覆蓋。

在某些實施例中，如與其他基於釔的塗層組成物相比及/或如與可具有相同的化學組成物但不同的機械性質（例如，密度、孔隙度、硬度、崩潰電壓、粗糙度、氣密性、黏著強度、結晶度/非晶性質等等）及/或化學性質（例如，化學電阻率）的其他塗層相比，本文描述的IAD沉積的抗電漿保護塗層提供了對腐蝕性化學物質（例如，基於氫的化學物質、基於鹵素的化學物質、或其混合物）的較大化學抗性。例如，在一個實施例中，IAD沉積的抗電漿保護塗層具有與YAG的化學組成物相對應或接近YAG的化學組成物（就鋁、釔、及氧的量而言）的化學組成物，如與其他基於釔的塗層相比及/或如與本揭示以不同方式製備及/或沉積的其他YAG塗層相比，該化學組成物在侵蝕性化學環境（例如，侵蝕性鹵素及/或氫酸性環境）下提供增強的化學抗性及/或增強的抗電漿性。

如與其他基於釔的塗層相比，本文描述的IAD沉積的抗電漿保護塗層的增強的化學抗性在第7A1圖、第7A2圖、第7B1圖、第7B2圖、第7C1圖、第7C2圖、第7D1圖、及第7D2圖中示出。第7A1圖及第7A2圖描繪了在暴露之前（第7A1圖）及在暴露之後（第7A2圖）在濃縮的基於鹵素的酸（例如，HCl、HF、HBr）中侵蝕性酸浸泡達60分鐘的氧化釔(Y₂ O₃ ) IAD沉積的塗層。根據第7A2圖，在加速化學抗性測試之後氧化釔IAD沉積的塗層消失（亦即，第7A2圖描繪了攻擊100%的塗層）。第7B1圖及第7B2圖描繪了在暴露之前（第7B1圖）及在暴露之後（第7B2圖）在濃縮的基於鹵素的酸（例如，HCl、HF、HBr）中侵蝕性酸浸泡達60分鐘的由包含Y₄ Al₂ O₉ 及Y₂ O₃ -ZrO₂ 的固溶體的陶瓷化合物組成的IAD沉積的塗層。根據第7B2圖，在加速化學抗性測試之後，由包含Y₄ Al₂ O₉ 及Y₂ O₃ -ZrO₂ 的固溶體的陶瓷化合物組成的IAD沉積的塗層幾乎消失（亦即，第7B2圖描繪了攻擊70%的塗層）。第7C1圖及第7C2圖描繪了在暴露之前（第7C1圖）及在暴露之後（第7C2圖）在濃縮的基於鹵素的酸（例如，HCl、HF、HBr）中侵蝕性酸浸泡達60分鐘的由Y₂ O₃ -ZrO₂ 固溶體組成的IAD沉積的塗層。根據第7C2圖，在加速化學抗性測試之後，由Y₂ O₃ -ZrO₂ 固溶體組成的IAD沉積的塗層消失（亦即，第7C2圖描繪了攻擊100%的塗層）。

第7D1圖及第7D2圖描繪了在暴露之前（第7D1圖）及在暴露之後（第7D2圖）在濃縮的基於鹵素的酸（例如，HCl、HF、HBr）中侵蝕性酸浸泡達60分鐘的IAD沉積的單相非晶YAG塗層（亦即，具有與第2圖中描繪的氧化鋁-氧化釔相圖上的YAG相對應的氧化釔及氧化鋁的組成物的氧化釔及氧化鋁的非晶單相摻合物）。在加速化學抗性測試之後，在IAD沉積的單相非晶YAG塗層中未觀察到損壞（亦即，第7D2圖描繪了攻擊0%的塗層）。

第7A1圖直至第7D2圖示出了如與其他基於釔的IAD沉積的塗層相比，根據本文描述的實施例藉由IAD沉積的抗電漿保護塗層呈現改進的對苛刻化學環境（例如，苛刻的酸性環境以及基於鹵素及/或氫的環境）的化學抗性。此種化學抗性亦有助於在延長的處理持續時間內減少基於釔的粒子的數量及對應地有助於降低晶圓缺陷度。

不被解釋為限制性，可以從第7A1圖至第7D2圖中瞭解，在某些實施例中，在IAD沉積的抗電漿塗層組成物中增加鋁/氧化鋁濃度，改進塗層的化學抗性（如基於酸應力測試決定）。

本文描述的抗電漿保護塗層可使用物理氣相沉積(PVD)製程沉積。PVD製程可用於沉積厚度從幾奈米至若干微米變化的薄膜。各種PVD製程共同地共享三個基本特徵：(1)藉助於高溫或氣態電漿從固體源蒸發材料；(2)在真空下將蒸發的材料運輸到物品的表面；以及(3)將蒸發的材料冷凝到物品上以產生薄膜層。在第8圖中描繪說明性PVD反應器。

第8圖描繪了可應用於各種PVD技術及反應器的沉積機構。PVD反應器腔室800可包含鄰近物品820的板810及鄰近靶830的板815。在某些實施例中，可使用複數個靶（例如，兩個靶）。空氣可從反應器腔室800移除，從而產生真空。隨後可將氣體（諸如氬氣或氧氣）引入反應器腔室中，可向板施加電壓，並且可產生包含電子及正離子840（諸如氬離子或氧離子）的電漿。離子840可係正離子並且可被吸引到帶負電荷的板815，其中該等離子可撞擊一或多個靶830並且從靶釋放原子835。釋放的原子835可作為塗層825運輸及沉積到物品820上。塗層可具有單層架構或可包括多層架構（例如，層825及845）。

第8圖中的物品820可表示各種半導體處理腔室部件，包括但不限於基板支撐組件、靜電吸盤(ESC)、環（例如，處理套組環或單個環）、腔室壁、基座、氣體分配板、氣體管線、噴頭、噴嘴、蓋、襯墊、襯墊套組、屏蔽件、電漿遮蔽、流量均衡器、冷卻基座、腔室觀察孔、腔室蓋等等。

第8圖中的塗層825（以及可選地845）可表示本文描述的任何抗電漿保護塗層。塗層825（以及可選地845）可以具有與先前描述的塗層相同的鋁/氧化鋁、氧化釔/釔、及氧的組成物。類似地，抗電漿保護塗層825（以及可選地845）可具有先前描述的任何性質，諸如但不限於非晶百分比、孔隙度、密度、黏著強度、粗糙度、化學抗性、物理抗性、硬度、純度、崩潰電壓、撓曲強度、氣密性、穩定性等等。

此外，在延長的處理持續時間內暴露於侵蝕性化學環境及/或侵蝕性電漿環境之後，抗電漿保護塗層825（以及可選地845）可以呈現減少的缺陷率（如基於每個晶圓基於釔的粒子缺陷評估）。

本文描述的抗電漿保護塗層可使用電漿噴塗製程沉積，其實例在第9圖中描繪。第9圖描繪了根據一實施例的電漿噴塗元件900的剖視圖。電漿噴塗元件900係一種類型的熱噴塗系統，該系統用於執行陶瓷材料的「漿料電漿噴塗」（slurry plasma spray; 「SPS」）沉積。儘管下文的描述將關於SPS技術描述，使用乾粉混合物的其他標準電漿噴塗技術亦可用於沉積本文描述的塗層。

SPS沉積利用基於溶液的粒子分佈（漿料）來在基板上沉積陶瓷塗層。SPS使用大氣壓電漿噴塗(atmospheric pressure plasma spray; APPS)、高速氧-燃料(high velocity oxy-fuel; HVOF)、熱噴塗、真空電漿噴塗(vacuum plasma spraying; VPS)、及低壓電漿噴塗(low pressure plasma spraying; LPPS)藉由噴塗漿料來執行。

電漿噴塗元件900可包括套管902，套管902包封噴嘴陽極906及陰極904。套管902允許氣流908穿過電漿噴塗元件900並且在噴嘴陽極906與陰極904之間。外部電源可用於在噴嘴陽極906與陰極904之間施加電壓電勢。電壓電勢在噴嘴陽極906與陰極904之間產生電弧，電弧點燃氣流908以產生電漿氣體。點燃的電漿氣流908產生高速電漿羽流914，高速電漿羽流914導出噴嘴陽極906並且朝向基板920。

電漿噴塗元件900可位於腔室或大氣室中。在一些實施例中，氣流908可係氣體或氣體混合物，包括但不限於氬氣、氧氣、氮氣、氫氣、氦氣、及其組合。在某些實施例中，其他氣體（諸如氟）可引入以將一些氟整合到塗層中，使得在氟處理環境中塗層更加抵抗磨損。

電漿噴塗元件900可裝備有一或多個流體管線912以將漿料遞送到電漿羽流914中。在一些實施例中，若干流體管線912可佈置在一側上或繞著電漿羽流914對稱地佈置。在一些實施例中，如第9圖中描繪，流體管線912可以垂直方式佈置到電漿羽流914的方向上。在其他實施例中，流體管線912可經調節為在不同角度（例如，45°）下將漿料遞送到電漿羽流中，或可至少部分位於套管902內側以在內部將漿料注入電漿羽流914中。在一些實施例中，每個流體管線912可提供不同漿料，這可用於改變跨基板920的所得塗層的組成物。

漿料饋送系統可用於將漿料遞送到流體管線912。在一些實施例中，漿料饋送系統包括在塗佈期間維持恆定流動速率的流量控制器。在塗佈製程之前及之後，流體管線912可使用例如去離子水清洗。在一些實施例中，在塗佈製程的過程期間機械攪拌含有饋送到電漿噴塗元件900的漿料的漿料容器，保持漿料均勻且防止沉澱。

或者，在標準的基於粉末的電漿噴塗技術中，包括用一或多種不同粉末填充的一或多個粉末容器的粉末遞送系統可用於將粉末遞送到電漿羽流914（未圖示）中。

電漿羽流914可以達到非常高的溫度（例如，在約3000℃至約10000℃之間）。當注入漿料羽流914中時漿料（或多種漿料）經歷的高溫可導致漿料溶劑快速地蒸發並且可熔融陶瓷粒子，從而產生朝向基板920推動的粒子蒸汽916。在標準的基於粉末的電漿噴塗技術中，電漿羽流914的高溫亦熔融遞送到其的粉末並且朝向基板920推動熔融粒子。在與基板920撞擊之後，熔融粒子可變平坦並且在基板上快速固化，從而形成陶瓷塗層918。在陶瓷粒子到達基板920之前，溶劑可完全蒸發。

使用電漿噴塗沉積來沉積的抗電漿保護塗層可在某些實施例中具有與藉由電子束IAD沉積的塗層相比較大的孔隙度。例如，在某些實施例中，電漿噴塗沉積的抗電漿保護塗層可具有多達約10%、多達約8%、多達約6%、多達約4%、多達約3%、多達約2%、多達約1%、或多達約0.5%的孔隙度。在某些實施例中，孔隙度經由1000x掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope; SEM)影像利用軟體量測來計算孔隙度的百分比面積。

可以影響陶瓷塗層的厚度、密度、及粗糙度的參數包括漿料條件、粒度分佈、漿料饋送速率、電漿氣體組成物、氣體流動速率、能量輸入、噴塗距離、及基板冷卻。

第9圖中的物品920可表示各種半導體處理腔室部件，包括但不限於基板支撐組件、靜電吸盤(ESC)、環（例如，處理套組環或單個環）、腔室壁、基座、氣體分配板、氣體管線、噴頭、噴嘴、蓋、襯墊、襯墊套組、屏蔽件、電漿遮蔽、流量均衡器、冷卻基座、腔室觀察孔、腔室蓋等等。

第9圖中的塗層918可表示本文描述的任何抗電漿保護塗層。塗層918可以具有與先前描述的塗層相同的鋁/氧化鋁、氧化釔/釔、及氧的組成物。類似地，抗電漿保護塗層918可以具有先前描述的任何性質，諸如但不限於非晶百分比（例如，大於約80%、約85%、約90%、約95%、或約98%非晶的任一者）、孔隙度（例如，低於約2%、約1.5%、約1%、約0.5%、或約0.1%中的任一者）、密度、黏著強度（例如，大於約18 MPa、約20 MPa、約23 MPa、約25 MPa、約28 MPa、或約30MPa中的任一者）、化學抗性、物理抗性、硬度（例如，大於約6 GPa、約7 GPa、約8 GPa、約9 GPa、或約10 GPa中的任一者）、純度、崩潰電壓（大於約800 V/Mil、約1000 V/Mil、約1250 V/Mil、約1500 V/Mil、或約2000 V/Mil中的任一者）、粗糙度、撓曲強度、氣密性、穩定性等等。此外，在延長的處理持續時間內暴露於侵蝕性化學環境及/或侵蝕性電漿環境之後，塗層918可以呈現減少的缺陷率（如基於每個晶圓基於釔的粒子缺陷評估）。

在某些實施例中，如與其他基於釔的塗層組成物相比及/或如與可具有相同的化學組成物但不同的機械性質（例如，密度、孔隙度、硬度、崩潰電壓、粗糙度、氣密性、黏著強度、結晶/非晶性質等等）及/或化學性質（例如，化學電阻率）的其他塗層相比，如本文描述的藉由電漿噴塗沉積的抗電漿保護塗層提供了對腐蝕性化學物質（例如，基於氫的化學物質、基於鹵素的化學物質、或其混合物）的較大化學抗性。例如，在一個實施例中，電漿噴塗沉積的抗電漿保護塗層具有與YAG的化學組成物相對應或接近YAG的化學組成物（就鋁、釔、及氧的量而言）的化學組成物，如與其他基於釔的塗層相比及/或如與本揭示不同地製備及/或沉積的其他YAG塗層相比，該化學組成物在侵蝕性化學環境（例如，侵蝕性鹵素及/或氫酸性環境）下提供增強的化學抗性及/或增強的抗電漿性。

如與藉由電漿噴塗沉積的其他基於釔的塗層組成物相比，本文描述的電漿噴塗的抗電漿保護塗層的增強的化學抗性在第10A1圖、第10A2圖、第10B1圖、第10B2圖、第10C1圖、第10C2圖、第10D1圖、及第10D2圖中示出。第10A1圖及第10A2圖描繪了在暴露之前（第10A1圖）及在暴露之後（第10A2圖）在濃縮的基於鹵素的酸（例如，HCl、HF、HBr）中侵蝕性酸浸泡達60分鐘的藉由電漿噴塗沉積的氧化釔(Y₂ O₃ )塗層。根據第10A2圖，電漿噴塗的氧化釔塗層在加速化學抗性測試之後呈現嚴重損壞（在超過25%的所檢查塗層區域中）（例如，第10A2圖示出攻擊約50%的所檢查塗層區域）。第10B1圖及第10B2圖描繪了在暴露之前（第10B1圖）及在暴露之後（第10B2圖）在濃縮的基於鹵素的酸（例如，HCl、HF、HBr）中侵蝕性酸浸泡達60分鐘的由包含Y₄ Al₂ O₉ 及Y₂ O₃ -ZrO₂ 的固溶體的陶瓷化合物組成的藉由電漿噴塗沉積的塗層。根據第10B2圖，由包含Y₄ Al₂ O₉ 及Y₂ O₃ -ZrO₂ 的固溶體的陶瓷化合物組成的電漿噴塗的塗層在加速化學抗性測試之後呈現局部中等的損壞（在15%的所檢查的塗層區域中）第10C1圖及第10C2圖描繪了在暴露之前（第10C1圖）及在暴露之後（第10C2圖）在濃縮的基於鹵素的酸（例如，HCl、HF、HBr）中侵蝕性酸浸泡達60分鐘的藉由電漿噴塗沉積的由Y₂ O₃ -ZrO₂ 固溶體組成的塗層。根據第10C2圖，由Y₂ O₃ -ZrO₂ 固溶體組成的電漿噴塗的塗層在加速化學抗性測試之後呈現局部中等至嚴重的損壞（在30%的所檢查塗層區域中）

第10D1圖及第10D2圖描繪了根據一實施例，在暴露之前（第10D1圖）及在暴露之後（第10D2圖）在濃縮的基於鹵素的酸（例如，HCl、HF、HBr）中侵蝕性酸浸泡達60分鐘的電漿噴塗的實質上非晶的YAG塗層（亦即，具有與第2圖中描繪的氧化鋁-氧化釔相圖上的YAG相對應的氧化釔及氧化鋁的組成物的氧化釔及氧化鋁的至少90%非晶摻合物）。在加速化學抗性測試之後，在電漿噴塗的實質上非晶的YAG塗層中觀察到局部很少的損壞及實質上無損壞（在約0%-3%的所檢查塗層區域中）。

第10A1圖直至第10D2圖示出了如與其他基於釔的電漿噴塗的塗層相比，根據本文描述的實施例藉由電漿噴塗沉積的抗電漿保護塗層呈現改進的對苛刻化學環境（例如，苛刻的酸性環境以及基於鹵素及/或氫的環境）的化學抗性。此種化學抗性亦有助於在延長的處理持續時間內減少基於釔的粒子的數量及對應地有助於降低晶圓缺陷度。

不被解釋為限制性，可以從第10A1圖至第10D2圖中瞭解，在某些實施例中，在電漿噴塗的塗層組成物中增加鋁/氧化鋁濃度，改進塗層的化學抗性（如基於酸應力測試決定）。

第11圖示出了根據一實施例的用於利用抗電漿保護塗層塗佈物品（諸如腔室部件）的方法1100的一個實施例。在製程1100的方塊1110處，提供了物品，諸如腔室部件。腔室部件（例如，蓋或噴嘴或襯墊）可具有塊體燒結的陶瓷體，該陶瓷體具有先前描述的任何塊體組成物。或者，塊體燒結的陶瓷體可係Al₂ O₃ 、Y₂ O₃ 、SiO₂ ，或包含Y₄ Al₂ O₉ 及Y₂ O₃ -ZrO₂ 的固溶體的陶瓷化合物。

在方塊1120處，執行離子輔助沉積(IAD)製程（諸如EB-IAD）或電漿噴塗或PVD以將本文描述的任何抗腐蝕性及抗沖蝕性抗電漿保護塗層沉積到腔室部件的至少一個表面上。在一個實施例中，執行電子束離子輔助沉積製程(EB-IAD)以沉積抗電漿保護塗層。在一個實施例中，執行電漿噴塗以沉積抗電漿保護塗層。在一個實施例中，執行PVD以沉積抗電漿保護塗層。

在某些實施例中，抗沖蝕性及抗腐蝕性的抗電漿保護塗層可藉由EB-IAD沉積並且可包括莫耳濃度從約35莫耳%至約95莫耳%變化的氧化釔及莫耳濃度從約5莫耳%至約65莫耳%變化的氧化鋁的單相非晶摻合物。在某些實施例中，抗電漿保護塗層包括莫耳濃度從35莫耳%至40莫耳%變化的氧化釔及莫耳濃度從60莫耳%至65莫耳%變化的氧化鋁。在某些實施例中，抗電漿保護塗層包括莫耳濃度從37莫耳%至38莫耳%變化的氧化釔及莫耳濃度從62莫耳%至63莫耳%變化的氧化鋁。

EB-IAD沉積製程可經最佳化以獲得具有本文描述的任何組成物並且具有本文描述的任何性質的抗電漿塗層，舉例而言，諸如但不限於0%孔隙度、100%非晶、大於約25 Mpa的黏著強度、小於約6 μin的粗糙度、大於約2,500 V/mil的崩潰電壓、小於約3E-9的氣密性、約8 GPa的硬度、大於約400 MPa的撓曲強度、在從約80℃至約120℃變化的溫度下的穩定性、化學穩定性、或物理穩定性。

在某些實施例中，抗沖蝕性及抗腐蝕性的抗電漿保護塗層可藉由電漿噴塗或藉由物理氣相沉積來沉積並且可包括實質上非晶（例如，大於約90%非晶）的莫耳濃度從約35莫耳%至約95莫耳%變化的氧化釔及莫耳濃度從約5莫耳%至約65莫耳%變化的氧化鋁的摻合物。在某些實施例中，抗電漿保護塗層包括莫耳濃度從35莫耳%至40莫耳%變化的氧化釔及莫耳濃度從60莫耳%至65莫耳%變化的氧化鋁。在某些實施例中，抗電漿保護塗層包括莫耳濃度從37莫耳%至約38莫耳%變化的氧化釔及莫耳濃度從62莫耳%至63莫耳%變化的氧化鋁。

物理氣相沉積或電漿噴塗沉積製程可經最佳化以獲得具有本文描述的任何組成物或具有本文描述的任何性質的抗電漿塗層，舉例而言，諸如但不限於大於90%非晶、化學穩定性、或物理穩定性。

第12圖示出了用於在包括由本文描述的任何塊體組成物製成及/或利用本文描述的任何抗電漿保護塗層塗佈的至少一個腔室部件的處理腔室中處理晶圓的方法1200。方法1200包括將晶圓傳遞到包括至少一個腔室部件（例如，蓋、襯墊、門、噴嘴等等）的處理腔室中，該腔室部件由本文描述的任何塊體組成物製成及/或利用本文描述的任何抗電漿保護塗層塗佈（1210）。方法1200進一步包括在苛刻的化學環境及/或高能電漿環境下在處理腔室中處理晶圓(1220)。處理環境可包括含有鹵素的氣體及含有氫的氣體，諸如C₂ F₆ 、SF₆ 、SiCl₄ 、HBr、Br、NF₃ 、CF₄ 、CHF₃ 、CH₂ F₃ 、F、NF₃ 、Cl₂ 、CCl₄ 、BCl₃ 、SiF₄ 、H₂ 、Cl₂ 、HCl、HF等等，以及其他氣體諸如O₂ 、或N₂ O。在一個實施例中，晶圓可在Cl₂ 中處理。在一個實施例中，晶圓可在H₂ 中處理。在一個實施例中，晶圓可在HBr中處理。方法1200進一步包括將經處理晶圓傳遞出處理腔室(1230)。

根據一實施例在具有由本文描述的任何塊體組成物製成及/或利用抗電漿保護塗層塗佈的至少一個腔室部件的處理腔室中根據本文描述的方法處理的晶圓上呈現較低數量的基於釔的粒子缺陷，如第13A圖至第13C圖及第14圖中示出。例如，在暴露於腐蝕性化學物質之後，從任何抗電漿保護塗層及/或從任何本文描述的塊體組成物釋放的基於釔的粒子的平均總數小於約3個每500射頻小時(RFhr)、小於約2每500 RFhr、小於約1每500 RFhr、或零每500 RFhr。

第13A圖描繪了根據一實施例藉由塊體YAG製成的蓋在苛刻的化學環境（運行侵蝕性的基於Cl2、H2、及氟的化學物質）及高能電漿下在延長的處理持續時間之後產生的基於釔的粒子的數量。根據實施例，針對利用藉由電漿噴塗、PVD、及IAD沉積的YAG塗層塗佈的蓋，觀察到類似結果。如第13A圖所示，在約770射頻小時(RFhr)的延長的處理持續時間之後，基於釔的粒子的數量係零。換言之，蓋經過770 RFhr，具有100%零基於釔的粒子。在某些實施例中，本文描述的塊體組成物及/或本文描述的塗層組成物當暴露時具有高能抗電漿性，例如，針對多達約10,000瓦的功率持續從約200 RFhr、約300 RFhr、或約400 RFhr中的任一者至約500 RFhr、約600 RFhr、約700 RFhr、或約800 RFhr中的任一者變化、或其中的任何子範圍或單個值的延長的處理持續時間。

第13B圖描繪了根據一實施例藉由塊體YAG製成的噴嘴在苛刻的化學環境（運行侵蝕性的基於Cl2、H2、及氟的化學物質）及高能電漿下在延長的處理持續時間之後產生的基於釔的粒子的數量。根據實施例，針對利用藉由電漿噴塗、PVD、及IAD沉積的YAG塗層塗佈的噴嘴，觀察到類似結果。如第13B圖所示，在約460 RFhr的延長的處理持續時間之後，基於釔的粒子的數量係二。換言之，噴嘴經過460 RFhr，具有大於95%零基於釔的粒子。

第13C圖描繪了關於根據一實施例藉由噴嘴及蓋的套組（例如，根據一實施例每個部件由塊體YAG製成，針對根據實施例藉由電漿噴塗、PVD、及IAD沉積的利用YAG塗層塗佈的部件觀察到類似結果）以及比較噴嘴及比較蓋的比較套組（例如，每個部件由Y₂ O₃ -ZrO₂ 固溶體組成的塊體陶瓷製成及/或利用藉由電漿噴塗、PVD、或IAD沉積的Y₂ O₃ -ZrO₂ 固溶體組成的塗層塗佈）在苛刻的化學環境及高能電漿下在延長的處理持續時間之後產生的基於釔的粒子的數量的效能比較。

根據第13C圖，如與根據本文描述的實施例的蓋及噴嘴的套組相比，比較套組（具有比較噴嘴及比較蓋）導致在延長的處理期間（例如，約500 RFhr）平均產生更多的基於釔的粒子。例如，在利用比較套組的延長處理期間產生的基於釔的粒子的平均數量從約1至約3個基於釔的粒子變化（或從0至約6個基於釔的粒子，包括標準差）。相比之下，在利用根據本文描述的實施例的套組的延長處理期間產生的基於釔的粒子的平均數量係零。

此外，根據第13C圖，如與根據本文描述的實施例的蓋及噴嘴的套組相比，比較套組（具有比較噴嘴及比較蓋）在處理場合之中呈現較大的變化。例如，在複數個處理場合之中，在利用比較套組處理期間產生的基於釔的粒子的數量從零到8變化。「處理場合」指在不同場合（例如，不同時間）執行的製程（使用類似環境）。相比之下，在複數個處理場合之中，在利用根據本文描述的實施例的套組處理期間產生的基於釔的粒子的數量實質上沒有變化。

因此，在某些實施例中，利用根據本文描述的實施例的套組的處理晶圓減少產生的基於釔的粒子的數量、降低晶圓缺陷率、增加準確度、增加可預測性、增加良率、增加處理量、及降低成本。

根據第14圖，如與根據本文描述的實施例的具有塗層及/或塊體組成物的蓋、噴嘴、及襯墊的套組相比，三個比較套組（具有比較噴嘴、比較蓋、及比較襯墊）導致在延長的處理期間（例如，500 RFhr）平均產生更多的基於釔的粒子。例如，在利用第14圖中指定為K1的比較套組的延長處理期間產生的基於釔的粒子的平均數量從約1至約2.5個基於釔的粒子變化（或從0至約5個基於釔的粒子變化，包括標準差），該比較套組包括由包含Y₄ Al₂ O₉ 及Y₂ O₃ -ZrO₂ 的固溶體的陶瓷化合物組成的塊體陶瓷塗佈的或製成的腔室部件。在利用第14圖中指定為K2的比較套組的延長處理期間產生的基於釔的粒子的平均數量從0至約1個基於釔的粒子變化（或從0至約2個基於釔的粒子變化，包括標準差），該比較套組包括由Y₂ O₃ -ZrO₂ 的固溶體組成的塊體陶瓷塗佈的或製成的腔室部件。在利用第14圖中指定為K3的套組（由Y₂ O₃ -ZrO₂ 固溶體塗層或塊體組成物組成的比較噴嘴、由包含Y₄ Al₂ O₉ 及Y₂ O₃ -ZrO₂ 的固溶體的陶瓷化合物塗層或塊體組成物組成的比較襯墊、及根據本文描述的實施例的蓋）的延長處理期間產生的基於釔的粒子的平均數量從0至小於1個基於釔的粒子變化。在利用第14圖中指定為K4的套組的處理期間產生的基於釔的粒子的平均數量為零，該套組包括根據本文描述的實施例的噴嘴、襯墊、及蓋。

此外，根據第14圖，如與包括根據本文描述的實施例的至少一個部件的套組相比，處理場合之中，由下列組成的比較套組呈現較大的變化：a)Y₂ O₃ -ZrO₂ 固溶體及b)包含Y₄ Al₂ O₉ 及Y₂ O₃ -ZrO₂ 的固溶體的陶瓷化合物。例如，在複數個處理場合之中，在利用比較套組處理期間產生的基於釔的粒子的數量從零至5變化，該比較套組包括利用由包含Y₄ Al₂ O₉ 及Y₂ O₃ -ZrO₂ 的固溶體的陶瓷化合物組成的陶瓷塗佈或由該陶瓷製成的腔室部件。在複數個處理場合之中，在利用比較套組處理期間產生的基於釔的粒子的數量從零至3變化，該比較套組包括利用由Y₂ O₃ -ZrO₂ 固溶體組成的陶瓷塗佈或由該陶瓷製成的腔室部件。相比之下，在複數個處理場合之中，在利用一套組處理期間產生的基於釔的粒子的數量具有顯著減少的所產生的基於釔的粒子，該套組包括由Y₂ O₃ -ZrO₂ 固溶體組成的噴嘴、由包含Y₄ Al₂ O₉ 及Y₂ O₃ -ZrO₂ 的固溶體的陶瓷化合物組成的襯墊、及根據本文描述的實施例的蓋。此外，在複數個處理場合之中，包括根據本文描述的實施例的噴嘴、蓋、及襯墊的套組實質上沒有變化。

第15圖描繪了比較塊體YAG組成物（塊體YAG）、根據一實施例經由場輔助燒結(FAS)製備的第一最佳化的塊體YAG組成物（塊體YAG1（最佳化）），及根據一實施例根據熱等靜壓(HIP)製備的第二最佳化的塊體YAG組成物（塊體YAG2（最佳化））的標準化沖蝕速率(nm/RFhr)。沖蝕速率在50℃下利用150 V的偏壓將塊體組成物暴露於Cl₂ -CH₄ -HBr之後評估。在第15圖中描繪的結果亦在下表中總結。如可以從此等結果中看到，如與本揭示不同地製備的其他塊體YAG組成物相比，根據本文描述的實施例的塊體組成物呈現增強的抗沖蝕性。

材料	沖蝕/80 RFHr	沖蝕 (nm/RFhr)	沖蝕速率
塊體YAG1	2.5	31.4	1.00
塊體YAG1 （最佳化的FAS）	1.2	15.0	0.48
塊體YAG2 （最佳化的HIP）	1.1	13.8	0.44

前述描述闡述了數個具體細節，諸如具體系統、部件、方法等等的實例，以便提供對本揭示的若干實施例的良好理解。然而，熟習此項技術者將顯而易見，本揭示的至少一些實施例可在沒有此等具體細節的情況下實踐。在其他實例中，熟知的部件或方法未詳細描述並且以簡單的方塊圖格式提供，以便避免不必要地混淆本揭示。因此，闡述的具體細節僅係示例性的。特定實施方式可從此等示例性細節改變並且仍預期在本揭示的範疇內。

在整個此說明書中提及「一個實施例」或「一實施例」意指結合實施例描述的特定特徵、結構、或特性包括在至少一個實施例中。因此，在整個此說明書的各個位置中出現片語「在一個實施例中」或「在一實施例中」不必皆指相同實施例。另外，術語「或」意欲意味著包括性「或」而非排除性「或」。當在本文中使用術語「約」或「近似」時，這意欲意味著所提供的標稱值在±30%內為精確的。

儘管以特定次序圖示及描述本文的方法的操作，每個方法的操作次序可改變，使得某些操作可以逆向次序執行，使得某些操作可至少部分與其他操作同時執行。在另一實施例中，不同操作的指令或子操作可以間歇及/或交替方式。

將理解，以上描述意欲為說明性而非限制性的。在讀取及理解以上描述之後，眾多其他實施例將對熟習此項技術者顯而易見。由此，本揭示的範疇應當參考隨附申請專利範圍連同此種申請專利範圍所賦予的等效物的全部範疇來確定。

100:半導體處理腔室 102:腔室主體 106:內部體積 108:側壁 110:底部 116:襯墊 118:襯墊 126:排氣口 128:泵送系統 130:腔室蓋 132:噴嘴 133:抗電漿保護塗層 134:抗電漿保護塗層 136:抗電漿保護塗層 138:黏著劑 144:基板 146:環 148:基板支撐組件 150:靜電吸盤(ESC) 152:支撐台座 158:氣體控制板 162:裝配板 164:導熱基座 166:靜電圓盤 168:導管 170:導管 172:流體源 174:嵌入式熱隔離器 176:嵌入式加熱元件 178:加熱器電源 180:夾持電極 182:卡緊電源 184:RF電源 186:RF電源 188:匹配電路 190:溫度感測器 192:溫度感測器 195:控制器 300:腔室部件 305:主體 306:塗層堆疊 308:第一抗電漿保護塗層 310:第二抗電漿保護塗層 505:腔室蓋 510:抗電漿保護塗層 515:唇緣 520:孔 530:側壁部分 602:沉積材料 603:高能粒子 610:物品 610A:物品 610B:物品 615:抗電漿保護塗層 650:材料源 655:高能粒子源 670:工作距離 672:入射角 800:PVD反應器腔室 810:板 815:板 820:物品 825:塗層 830:靶 835:原子 840:電漿 845:塗層 900:電漿噴塗元件 902:套管 904:陰極 906:噴嘴陽極 908:氣流 912:流體管線 914:電漿羽流 916:粒子蒸汽 918:陶瓷塗層 920:基板 1100:製程 1110:方塊 1120:方塊 1200:方法

本揭示在附圖的圖式中藉由實例示出並且不作限制，在附圖中相同參考指示類似元件。應當注意，在本揭示中，對「一(an)」或「一個(one)」實施例的不同參考並非必須指相同實施例，並且此種參考意味著至少一個。

第1圖描繪了處理腔室的一個實施例的剖視圖。

第2圖示出了氧化鋁及氧化釔的相圖。

第3圖示出了藉由一或多個保護塗層覆蓋的物品（例如，蓋）的橫截面側視圖。

第4A圖示出了根據實施例的具有保護塗層或塊體組成物的腔室蓋的透視圖。

第4B圖示出了根據實施例的具有保護塗層或塊體組成物的腔室蓋的橫截面側視圖。

第5A1圖、第5A2圖、第5B1圖、及第5B2圖示出了經歷加速化學應力測試的各種塊體組成物的化學抗性。

第6A圖描繪了可應用於利用高能粒子的各種沉積技術的沉積機制，諸如離子輔助沉積(ion assisted deposition; IAD)。

第6B圖描繪了IAD沉積設備的示意圖。

第7A1圖、第7A2圖、第7B1圖、第7B2圖、第7C1圖、第7C2圖、第7D1圖、及第7D2圖示出了在經歷加速化學應力測試之後的藉由IAD沉積的各種抗電漿保護塗層的化學抗性。

第8圖示出了根據一實施例的可用於沉積抗電漿保護塗層的物理氣相沉積技術的示意圖。

第9圖描繪了根據一實施例的可用於沉積抗電漿保護塗層的電漿噴塗沉積技術的示意圖。

第10A1圖、第10A2圖、第10B1圖、第10B2圖、第10C1圖、第10C2圖、第10D1圖、及第10D2圖示出了在經歷加速化學應力測試之後的藉由電漿噴塗沉積的各種抗電漿保護塗層的化學抗性。

第11圖示出了根據實施例的用於利用抗電漿保護塗層塗佈腔室部件的方法。

第12圖描繪了根據一實施例的用於在處理腔室中處理晶圓的方法，該處理腔室包括利用抗電漿保護塗層塗佈或具有塊體組成物的至少一個腔室部件。

第13A圖圖示了在770 RFhr腔室馬拉松運行侵蝕性化學物質期間根據實施例的來自利用抗電漿保護塗層塗佈的蓋的總基於釔的粒子。

第13B圖圖示了在460 RFhr腔室馬拉松運行侵蝕性化學物質期間根據實施例的來自利用抗電漿保護塗層塗佈的噴嘴的總基於釔的粒子。

第13C圖圖示了與利用Y₂ O₃ -ZrO₂ 固溶體塗佈的蓋及噴嘴的套組相比在侵蝕性化學物質中處理期間根據實施例來自利用抗電漿保護塗層塗佈的蓋及噴嘴的套組的總基於釔的粒子。

第14圖圖示了與利用各種比較的基於釔的組成物塗佈的蓋、噴嘴、及襯墊的套組相比在侵蝕性化學物質中處理期間根據實施例的來自利用抗電漿保護塗層塗佈的蓋、噴嘴、及襯墊的套組的總基於釔的粒子。

第15圖描繪了比較塊體YAG組成物（塊體YAG）、根據經由場輔助燒結(Field Assisted Sintering; FAS)製備的一實施例的第一最佳化的塊體YAG組成物（塊體YAG1（最佳化）），及根據以熱等靜壓(Hot Isotactic Pressing; HIP)製備的一實施例的第二最佳化的塊體YAG組成物（塊體YAG2（最佳化））的標準化沖蝕速率(nm/RFhr)。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

100:半導體處理腔室

102:腔室主體

106:內部體積

108:側壁

110:底部

116:襯墊

118:襯墊

126:排氣口

128:泵送系統

130:腔室蓋

132:噴嘴

133:抗電漿保護塗層

134:抗電漿保護塗層

136:抗電漿保護塗層

138:黏著劑

144:基板

146:環

148:基板支撐組件

150:靜電吸盤(ESC)

152:支撐台座

158:氣體控制板

162:裝配板

164:導熱基座

166:靜電圓盤

168:導管

170:導管

172:流體源

174:嵌入式熱隔離器

176:嵌入式加熱元件

178:加熱器電源

180:夾持電極

182:卡緊電源

184:RF電源

186:RF電源

188:匹配電路

190:溫度感測器

192:溫度感測器

195:控制器

Claims (20)

1. 一種處理腔室部件，包含： 該處理腔室部件的一陶瓷體，該陶瓷體具有至少一面向外部的表面，包含一結晶釔鋁石榴石(YAG)， 其中該結晶YAG包含一莫耳濃度從35莫耳%至40莫耳%變化的氧化釔及一莫耳濃度從60莫耳%至65莫耳%變化的氧化鋁，以及 其中該結晶YAG具有約98%或更大的一密度及大於約10 GPa的一硬度。
2. 如請求項1所述的處理腔室部件，其中該結晶YAG具有小於0.1%的孔隙度。
3. 如請求項1所述的處理腔室部件，其中該結晶YAG具有大於約12 GPa的一硬度。
4. 如請求項1所述的處理腔室部件，其中該陶瓷體由該結晶YAG組成，並且其中該結晶YAG係一單相塊體結晶YAG。
5. 如請求項1所述的處理腔室部件，其中在暴露於一腐蝕性化學物質之後從該結晶YAG釋放的基於釔的粒子的一平均總數係小於3個每500射頻小時。
6. 如請求項5所述的處理腔室部件，其中該腐蝕性化學物質包含基於氫的化學物質、基於鹵素的化學物質、或一其混合物。
7. 如請求項6所述的處理腔室部件，其中該腐蝕性化學物質包含HF、HBr、HCl、Cl₂ 、或H₂ 中的一或多個。
8. 如請求項1所述的處理腔室部件，其中該處理腔室部件包含一蓋、一噴嘴、或一襯墊中的至少一者。
9. 如請求項1所述的處理腔室部件，其中該結晶YAG係包含熱等靜壓(HIP)的一兩步燒結製程的一結果。
10. 一種塗佈一處理腔室部件的方法，包含以下步驟： 執行電子束離子輔助沉積(電子束IAD)以在一處理腔室部件的至少一部分上沉積一抗電漿保護塗層， 其中該抗電漿保護塗層包含一莫耳濃度從約35莫耳%至約95莫耳%變的氧化釔及一莫耳濃度從約5莫耳%至約65莫耳%變化的氧化鋁的一單相非晶摻合物，並且 其中該抗電漿保護塗層具有0%的一孔隙度及大於約25 MPa的一黏著強度。
11. 如請求項10所述的方法，其中該抗電漿保護塗層包含一莫耳濃度從35莫耳%至40莫耳%變化的氧化釔及一莫耳濃度從60莫耳%至65莫耳%變化的氧化鋁的一單相非晶摻合物。
12. 如請求項11所述的方法，其中該抗電漿保護塗層包含一莫耳濃度從37莫耳%至38莫耳%變化的氧化釔及一莫耳濃度從62莫耳%至63莫耳%變化的氧化鋁的一單相非晶摻合物。
13. 如請求項10所述的方法，其中在5 μm的一厚度下該抗電漿保護塗層具有下列中的一或多個：小於約6 µin的一粗糙度、大於約2,500 V/mil的一崩潰電壓、小於約3E-9的一氣密性、約8 Gpa的一硬度、大於約400 MPa的一撓曲強度、或在從約80℃至約120℃變化的溫度下的穩定性。
14. 如請求項10所述的方法，其中在暴露於一腐蝕性化學物質之後從該抗電漿保護塗層釋放的基於釔的粒子的一平均總數小於3個每500射頻小時。
15. 如請求項14所述的方法，其中該腐蝕性化學物質包含一基於氫的化學物質、一基於鹵素的化學物質、或一其混合物。
16. 如請求項15所述的方法，其中該腐蝕性化學物質包含HF、HBr、HCl、Cl₂ 、或H₂ 中的一或多個。
17. 一種塗佈一處理腔室部件的方法，包含以下步驟： 執行電漿噴塗或物理氣相沉積(PVD)以在一處理腔室部件上沉積一抗電漿保護塗層， 其中該抗電漿保護塗層包含一莫耳濃度從約35莫耳%至約95莫耳%變化的氧化釔及一莫耳濃度從約5莫耳%至約65莫耳%變化的氧化鋁的一摻合物， 其中該抗電漿保護塗層係至少約90%非晶的，並且其中在暴露於一腐蝕性化學物質之後從該抗電漿保護塗層釋放的基於釔的粒子的一平均總數小於3個每500射頻小時。
18. 如請求項17所述的方法，其中該抗電漿保護塗層包含一莫耳濃度從35莫耳%至40莫耳%變化的氧化釔及一莫耳濃度從60莫耳%至65莫耳%變化的氧化鋁的一摻合物。
19. 如請求項18所述的方法，其中該抗電漿保護塗層包含一莫耳濃度從37莫耳%至38莫耳%變化的氧化釔及一莫耳濃度從62莫耳%至63莫耳%變化的氧化鋁的一摻合物。
20. 如請求項19所述的方法，其中該腐蝕性化學物質包含基於氫的化學物質、基於鹵素的化學物質、或其混合物。

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