TWI715049B - 耐電漿陶瓷塗層的漿料電漿噴塗 - Google Patents

Abstract

本文中揭示的是用於生產超緻密和超平滑陶瓷塗層的方法。一種方法包括將陶瓷顆粒漿料進料到電漿噴灑器中。該電漿噴灑器產生被導向基材的顆粒流，從而在接觸時在該基材上形成陶瓷塗層。

Description

耐電漿陶瓷塗層的漿料電漿噴塗

本發明之實施例大體而言係關於塗層。

在半導體產業中，元件是由若干產生尺寸不斷縮小的結構的製程所製造的。有一些製程，例如電漿蝕刻和電漿清洗製程，使基板支座（例如，在晶圓處理過程中為基板支座的邊緣，而在腔室清洗過程中為整個基板支座）曝露於高速電漿流，以蝕刻或清洗基板。電漿可能是高度腐蝕性的，而且可能會腐蝕處理室及其他曝露於電漿的表面。

電漿噴灑塗層被用來保護腔室元件免受處理條件破壞，以增強晶圓上缺陷表現以及元件的壽命。然而，典型的腔室元件塗層會具有固有的孔隙率、裂縫、及粗糙的表面光潔度，從而降低腔室元件的性能。

以下是本揭示的簡化摘要，以提供對本揭示之一些態樣的基本瞭解。此摘要不是本揭示的廣泛概述。此摘要既不意圖辨識本揭示的關鍵或重要元件，也不描述本揭示之特定實施的任何範圍或權利請求項的任何範圍。此摘要的唯一目的是以簡化的形式呈現本揭示的一些概念，並作為稍後呈現的更詳細敘述之序言。

本揭示的某些實施例係關於用於半導體處理室的、具有增強缺陷表現的超緻密和超平滑塗層之生產。在一個態樣中，一種方法包括提供基材、將陶瓷顆粒漿料進料到電漿羽中以產生被導向該基材的顆粒流。該顆粒流在接觸時在該基材上形成陶瓷塗層。

本揭示的某些實施例係關於用於半導體處理室的、具有增強缺陷表現的超緻密和超平滑塗層之生產。在一個態樣中，一種方法包括提供基材、將陶瓷顆粒漿料進料到電漿羽中以產生被導向該基材的顆粒流。該顆粒流在接觸時在該基材上形成陶瓷塗層。

本發明的實施例提供一種用於半導體處理室的基材，例如腔室元件。可以使用漿料電漿噴灑沉積將陶瓷塗層形成在基材上。陶瓷塗層可以用來作為保護塗層。在一些實施例中，塗層疊層可以被沉積在基材上，其中該塗層疊層是由兩個或更多個漿料電漿噴灑的陶瓷塗層所組成的。在這樣的實施例中，每個陶瓷塗層的厚度可以在約10微米至約500微米之間。每個陶瓷塗層可以具有Y₃ Al₅ O₁₂ （YAG）、Y₄ Al₂ O₉ （YAM）、Er₂ O₃ 、Gd₂ O₃ 、Gd₃ Al₅ O₁₂ （GAG）、YF₃ 、Nd₂ O₃ 、Er₄ Al₂ O₉ 、Er₃ Al₅ O₁₂ （EAG）、ErAlO₃ 、Gd₄ Al₂ O₉ 、GdAlO₃ 、Nd₃ Al₅ O₁₂ 、Nd₄ Al₂ O₉ 、NdAlO₃ 、或由Y₄ Al₂ O₉ 和Y₂ O₃ -ZrO₂ 之固溶體組成的陶瓷化合物中之一者或更多者的組成物。由一個或更多個揭示的陶瓷塗層所提供的改良耐腐蝕性可以改善腔室元件的使用壽命，同時降低維護和製造成本。

第1圖為依據本發明之實施例具有一個或更多個被塗有塗層的腔室元件的半導體處理室100之剖視圖。處理室100可被用於其中提供腐蝕性電漿環境的製程。例如，處理室100可以是用於電漿蝕刻器或電漿蝕刻反應器、電漿清洗器等等的腔室。可以包括塗層的腔室元件之實例包括基板支撐組件148、靜電夾盤（ESC）150、環（例如處理套組環或單環）、腔室壁、基座、氣體分配板材、噴頭、襯裡、襯裡套組、屏蔽、電漿隔板、流量等化器、冷卻基座、腔室觀察孔、腔室蓋等等。塗層（在下面有更詳細的描述）可以包括Y₃ Al₅ O₁₂ 、Y₄ Al₂ O₉ 、Er₂ O₃ 、Gd₂ O₃ 、Gd₃ Al₅ O₁₂ 、La₂ O₃ 、YAG、YF₃ 、Nd₂ O₃ 、Er₄ Al₂ O₉ 、Er₃ Al₅ O₁₂ 、ErAlO₃ 、Gd₄ Al₂ O₉ 、GdAlO₃ 、Nd₃ Al₅ O₁₂ 、Nd₄ Al₂ O₉ 、NdAlO₃ 、或由Y₄ Al₂ O₉ 和Y₂ O₃ -ZrO₂ 之固溶體組成的陶瓷化合物中之一者或更多者。如圖所示，依據一個實施例，基板支撐組件148具有陶瓷塗層136。然而，應當理解的是，任何其他的腔室元件，例如上面列出的那些，也可以包括塗層。

在一個實施例中，處理室100包括包圍內部體積106的腔室主體102和噴頭130。或者，在一些實施例中，噴頭130可以被蓋和噴嘴取代。腔室主體102可以由鋁、不銹鋼或其他適當的材料製成。腔室主體102通常包括側壁108和底部110。噴頭130（或蓋及/或噴嘴）、側壁108及/或底部110中的一者或更多者可以包括塗層。

外襯裡116可以被配置於鄰接側壁108，以保護腔室主體102。外襯裡116可以被製造及/或塗有塗層。在一個實施例中，外襯裡116是由氧化鋁製成的。

排氣口126可以被界定在腔室主體102中，而且可以將內部體積106耦接到泵系統128。泵系統128可以包括一個或更多個用以排空和調節處理室100之內部體積106的壓力的泵和節流閥。

噴頭130可以被支撐在腔室主體102的側壁108上。噴頭130（或蓋）可被打開以允許進入處理室100的內部體積106，而且可以在關閉時為處理室100提供密封。氣體控制板158可被耦接到處理室100，以通過噴頭130或蓋和噴嘴提供處理及/或清洗氣體到內部體積106。噴頭130可被用於處理室用於介電質蝕刻（介電質材料的蝕刻）。噴頭130包括氣體分配板材（GDP）133，GDP 133具有多個通過GDP 133的氣體輸送孔132。噴頭130可以包括結合於鋁基座或陽極化鋁基座104的GDP 133。GDP 133可以由Si或SiC製成，或者可以是陶瓷，例如Y₂ O₃ 、Al₂ O₃ 、YAG等等。

對於用於導體蝕刻（導電材料的蝕刻）的處理室，可以使用蓋而不是噴頭。該蓋可以包括裝配進入該蓋之中心孔的中心噴嘴。該蓋可以是陶瓷，例如Al₂ O₃ 、Y₂ O₃ 、YAG、或由Y₄ Al₂ O₉ 和Y₂ O₃ -ZrO₂ 的固溶體組成的陶瓷化合物。噴嘴也可以是陶瓷，例如Y₂ O₃ 、YAG、或由Y₄ Al₂ O₉ 和Y₂ O₃ -ZrO₂ 的固溶體組成的陶瓷化合物。該蓋、噴頭基座104、GDP 133及/或噴嘴可以塗佈有陶瓷塗層。

可用於在處理室100中處理基板的處理氣體之實例包括含鹵素氣體，例如C₂ F₆ 、SF₆ 、SiCl₄ 、HBr、NF₃ 、CF₄ 、CHF₃ 、CH₂ F₃ 、F、NF₃ 、Cl₂ 、CCl₄ 、BCl₃ 及SiF₄ 等等及其他氣體，例如O₂ 或N₂ O。載氣的實例包括N₂ 、He、Ar及其他對處理氣體惰性的氣體（例如不反應的氣體）。基板支撐組件148被配置在處理室100的內部體積106中在噴頭130或蓋的下方。基板支撐組件148在處理過程中固持基板144。環146（例如單環）可以覆蓋一部分的靜電夾盤150，而且在處理過程中可以保護被覆蓋的部分免於曝露於電漿。在一個實施例中，環146可以是矽或石英。

內襯裡118可以被塗佈在基板支撐組件148的外週上。內襯裡118可以是耐含鹵素氣體的材料，例如參照外襯裡116討論的那些。在一個實施例中，內襯裡118可以從與外襯裡116相同的材料製成。此外，內襯裡118可以被塗佈有陶瓷塗層。

在一個實施例中，基板支撐組件148包括支撐支座152的組裝板材162及靜電夾盤150。靜電夾盤150進一步包括導熱基座164及藉由黏著劑138黏結於該導熱基座的靜電定位盤166，在一個實施例中黏著劑138可以是矽氧烷黏著劑。在圖示的實施例中，靜電定位盤166的上表面被陶瓷塗層136覆蓋。在一個實施例中，陶瓷塗層136被配置在靜電定位盤166的上表面上。在另一個實施例中，陶瓷塗層136被配置在靜電夾盤150的整個曝露表面上，包括導熱基座164和靜電定位盤166的外部和側邊周邊上。組裝板材162被耦接到腔室主體102的底部110，而且包括用於為設施（例如流體、電力線、感測器引線等）定路線到導熱基座164和靜電定位盤166的通道。

導熱基座164及/或靜電定位盤166可以包括一個或更多個可選的嵌入加熱元件176、嵌入隔熱體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可以被流體耦接到流體源172，流體源172將溫度調節流體循環通過導管168、170。在一個實施例中，嵌入隔熱體174可以被配置在導管168、170之間。加熱器176由加熱器電源178調節。導管168、170及加熱器176可被用來控制導熱基座164的溫度，從而加熱及/或冷卻靜電定位盤166及正被處理的基板（例如晶圓）144。靜電定位盤166和導熱基座164的溫度可以使用多個溫度感測器190、192監控，溫度感測器190、192可以使用控制器195監控。

靜電定位盤166可以進一步包括多個氣體通道，例如可以被形成在定位盤166及/或陶瓷塗層136之上表面中的溝槽、臺面及其他表面特徵。該等氣體通道可以經由在定位盤166中鑽出的孔被流體耦接到熱傳（或背側）氣體（例如氦氣）的來源。在操作中，背側氣體可以被以受控的壓力供入氣體通道中，以增強靜電定位盤166與基板144之間的熱傳。靜電定位盤166包括至少一個被夾盤電源182控制的夾持電極180。電極180（或被配置在定位盤166或基座164中的其他電極）可以被進一步通過匹配電路188耦接到一個或更多個RF電源184、186，用於在處理室100內保持從處理及/或其他氣體形成的電漿。電源184、186通常能夠產生頻率從約50 kHz至約3 GHz且功率輸出高達約10,000瓦的RF訊號。

第2圖繪示依據一實施例的電漿噴塗裝置200之剖視圖。電漿噴塗裝置200屬於熱噴灑系統類型，用以進行陶瓷材料的「漿料電漿噴灑」（「SPS」）沉積。不像標準的電漿噴塗技術，SPS沉積利用以溶液為基礎的顆粒分佈（漿料）在基材上沉積陶瓷塗層。SPS可以藉由使用常壓電漿噴塗、高速氧燃料（HVOF）、暖噴塗、真空電漿噴塗（VPS）、及低壓電漿噴塗（LPPS）噴塗漿料來進行。

電漿噴塗裝置200可以包括包圍噴嘴陽極206和陰極204的殼體202。殼體202允許氣流208介於噴嘴陽極206和陰極204之間通過電漿噴塗裝置200。可以使用外部電源來在噴嘴陽極206和陰極204之間施加電位。該電位在噴嘴陽極206和陰極204之間產生電弧，該電弧點燃氣流208以產生電漿氣體。點燃的電漿氣流208產生被從噴嘴陽極206導出前往基材220的高速電漿羽214。噴嘴陽極206的遠端和基材220之間的距離（即電子槍的距離）可以在約50 mm和約500 mm之間。

電漿噴塗裝置200可以位在腔室或大氣壓下的小房間中。在一些實施例中，氣流208可以是氣體或氣體混合物，該氣體或氣體混合物包括、但不限於氬氣、氮氣、氫氣、氦氣、及上述氣體之組合。氣流208的流動速率可以在約50 L/min和400 L/min之間。被施加在噴嘴陽極206和陰極204之間的電位可以是交流波形、直流波形、或上述波形之組合，而且可以在約40 V和約500 V之間。所施加的電位通常能夠提供30 kW或更大的槍功率，並具有高達1000 A或更高的槍電流。

電漿噴塗裝置200可以配備有一個或更多個流體管線212，以輸送漿料進入電漿羽214中，例如以介於5 mL/min和約100 mL/min之間的流動速率。在一些實施例中，若干流體管線212可以被設置在電漿羽214的一側上或對稱地圍繞電漿羽214。在一些實施例中，流體管線212可以被以垂直的方式設置在到電漿羽214的方向上，如第2圖所繪示。在其他實施例中，流體管線212可以被調整而以不同的角度（例如45°）輸送漿料進入電漿羽，或者可以至少部分地位於殼體202內部，以將漿料內部注入電漿羽214中。在一些實施例中，每個流體管線212可以提供不同的漿料，該等漿料可被用來改變在基材220各處產生的塗層之組成。

可以使用漿料進料器系統來將漿料輸送到流體管線212。在一些實施例中，漿料進料器系統包括流量控制器，該流量控制器在塗佈過程中保持固定的流動速率。可以在塗佈製程前後使用例如去離子水清洗流體管線212。在一些實施例中，容納被進料到電漿噴塗裝置200的漿料的漿料容器在塗佈製程的進程期間進行機械攪拌，以將漿料保持均勻並防止沉降。

在一些實施例中，漿料是在溶劑中的陶瓷顆粒之漿料。溶劑可以包括低分子量極性溶劑，包括、但不限於乙醇、甲醇、乙腈、去離子水、或上述溶劑之組合。在一些實施例中，漿料之酸鹼度可以在約5和12之間，以促進漿料的穩定性。在一些實施例中，可以使用約10 wt%至約50 wt%的漿料中顆粒濃度來保持低黏度，同時最大化流動性。在一些實施例中，漿料中的顆粒之質量中位數直徑（D50）（為依質量計的平均粒徑）可以在約10奈米和10微米之間。在一些實施例中，漿料可以包括分散劑，以幫助均勻地分散顆粒。例示性的分散劑可以包括低分子量聚合物，例如聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸銨、ω-3脂肪酸（例如二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸）、及聚乙二醇。在一些實施例中，顆粒可以具有包括Er₂ O₃ 、Gd₂ O₃ 、Gd₃ Al₅ O₁₂ 、La₂ O₃ 、YAG、YF₃ 、Nd₂ O₃ 、Er₄ Al₂ O₉ 、Er₃ Al₅ O₁₂ 、ErAlO₃ 、Gd₄ Al₂ O₉ 、GdAlO₃ 、Nd₃ Al₅ O₁₂ 、Nd₄ Al₂ O₉ 、或NdAlO₃ 中之一者或更多者的組成物。

電漿羽214可以達到介於約3000 ℃至約10000 ℃之間的溫度。漿料（或多種漿料）在被注入電漿羽214時所經歷的劇烈溫度可以導致漿料溶劑快速蒸發，並且可以熔化陶瓷顆粒，從而產生被推向基材220的顆粒流216。在撞擊時基材220時，熔融顆粒可以壓平並在基材上迅速固化，從而形成陶瓷塗層218。溶劑可以在陶瓷顆粒到達基材220之前被完全蒸發。

會影響陶瓷塗層的厚度、密度及粗糙度的參數包括漿料狀態、粒徑分佈、漿料進料速率、電漿氣體組成、氣體流動速率、能量輸入、噴塗距離、及基材冷卻。

第3A圖和第3B圖繪示依據一實施例分別具有一個和兩個塗層的例示性腔室元件之剖視圖。參照第3A圖，物件300的基座或主體302之至少一部分被塗佈陶瓷塗層304。物件300（通常也被稱為「基材」，此「基材」可以與就第2圖描述的基材220相同）可以是腔室元件，例如基板支撐組件、靜電夾盤（ESC）、環（例如處理套組環或單環）、腔室襯裡、噴頭基座、氣體分配板材、襯裡、襯裡套組、屏蔽、電漿隔板、流量等化器、冷卻基座、腔室觀察孔、腔室蓋等等。物件300的主體302可以是金屬、陶瓷、金屬-陶瓷複合物、聚合物、或聚合物-陶瓷複合物。

不同腔室元件是由不同材料製成的。例如，靜電夾盤可以由陶瓷所組成，例如黏結到陽極化鋁基座的Al₂ O₃ （氧化鋁）、AlN（氮化鋁）、TiO（氧化鈦）、TiN（氮化鈦）或SiC（碳化矽）。Al₂ O₃ 、AlN及陽極化鋁具有不良的耐電漿腐蝕性。當曝露於具有氟化學品及/或還原化學品的電漿環境時，靜電夾盤的靜電定位盤可能會在約50射頻小時（RFHrs）的處理之後表現出退化的晶圓夾持、增加的氦氣洩漏率、晶圓前側和背側顆粒產生及晶圓上金屬污染。1射頻小時是處理一小時。

用於導體蝕刻製程中使用的電漿蝕刻機的蓋可以是燒結陶瓷，例如Al₂ O₃ ，因為Al₂ O₃ 具有高撓曲強度和高導熱性。然而，曝露於氟化學品的Al₂ O₃ 在晶圓上形成AlF顆粒以及鋁金屬污染。一些腔室蓋在面電漿側具有厚膜保護層，以最少化顆粒產生和金屬污染，並延長蓋的壽命。然而，大多數的厚膜塗佈技術固有可能會降低晶圓上缺陷表現的裂縫和孔隙。

處理套組環和單環可以被用來密封及/或保護其他的腔室元件，而且通常是從石英或矽製成的。這些環可以被配置在被支撐的基板（例如晶圓）周圍，以確保均勻的電漿密度（及從而均勻的蝕刻）。然而，石英和矽在各種蝕刻化學品（例如電漿蝕刻化學品）下具有非常高的腐蝕率。此外，當曝露於電漿化學品時，這樣的環可能會造成顆粒污染。製程套組環和單環也可以由諸如YAG的燒結陶瓷及或由Y₄ Al₂ O₉ 和Y₂ O₃ -ZrO₂ 固溶體構成的陶瓷化合物所組成。

用於蝕刻機（用以進行介電質蝕刻製程）的噴頭通常是由結合到SiC面板的陽極化鋁製成的。當使這種噴頭曝露於包括氟的電漿化學品時，由於與陽極化鋁基座的電漿交互作用，AlF可以形成。此外，陽極化鋁基座的高腐蝕率可能會導致起弧並於最終縮短進行噴頭清洗之間的平均時間。

腔室觀察孔（也稱為終點窗口）是通常由石英或藍寶石製成的透明元件。各種光學感測器可以被觀察孔保護，並且可以通過觀察孔做出光學感測器讀值。此外，觀察孔可以使使用者在處理過程中目視檢查或觀看晶圓。石英和藍寶石都具有不良的耐電漿腐蝕性。當電漿化學品腐蝕並粗糙化觀察孔時，觀察孔的光學性質會改變。例如，觀察孔可能變得模糊不清及/或通過觀察孔的光訊號可能變得歪斜。這可能會損害光學感測器收集準確讀值的能力。然而，厚膜保護層可能不適合用於觀察孔上，因為這些塗層可能會堵塞觀察孔。

上述所提供的實例只是幾個性能可以藉由使用本文的實施例中闡述的薄膜保護層來改良的腔室元件。

返回參照第3A圖，物件300的主體302可以包括一個或更多個表面特徵。對於靜電夾盤來說，表面特徵可以包括臺面、密封帶、氣體通道、氦氣孔等等。對於噴頭來說，表面特徵可以包括結合線、用於氣體分配的數百或數千個孔、氣體分配孔周圍的凹陷或凸塊等等。其他的腔室元件可能具有其他的表面特徵。

形成在主體302上的陶瓷塗層304可適形於主體302的表面特徵。如圖所示，陶瓷塗層304保持主體302之上表面的相對形狀（例如浮印臺面的形狀）。此外，陶瓷塗層可以是足夠薄的，以免堵塞噴頭中的孔或靜電夾盤中的氦氣孔。在一個實施例中，陶瓷塗層304具有小於約20微米的厚度。在進一步的實施例中，陶瓷塗層304具有約10微米至約500微米的厚度。陶瓷塗層304可以被使用就第2圖描述的電漿噴塗裝置200沉積在主體302上。

參照第3B圖，物件350的基座或主體352之至少一部分被塗有兩個塗層：第一塗層354和沉積在第一塗層354上的第二塗層356。在一些實施例中，第一塗層354可以是使用標準沉積技術實施的塗層，該標準沉積技術例如粉末的乾燥電漿噴塗、熱沉積、濺射等。第一塗層354可以是陶瓷塗層，但可以具有高的表面粗糙度以及表面缺陷，例如裂縫和孔隙。因此，第二塗層356可以被沉積到第一塗層354上。第二塗層可以是使用例如就第2圖描述的電漿噴塗裝置200的SPS沉積陶瓷塗層。在一些實施例中，第一和第二塗層可以都是具有不同成分的SPS沉積陶瓷塗層。

第一和第二塗層354、356只是說明性的，而且任何適當數量的塗層都可以被沉積在主體352上，從而形成塗層疊層。在塗層疊層中的一個或更多個塗層可以是陶瓷塗層（例如SPS沉積的陶瓷塗層）。在塗層疊層中的塗層可以全部具有相同的厚度，或者可以具有不同的厚度。在塗層疊層中的每個塗層可以都具有小於約20微米的厚度，而且在一些實施例中可以都具有約10微米的厚度。在一個實例中，對於雙層疊層來說，如第3B圖所繪示，第一塗層354可以具有約10微米的厚度，並且第二塗層356可以具有約10微米的厚度。在另一個實例中，第一塗層356可以是厚度約10微米的YAG層，而第二塗層356可以是厚度約500微米的SPS沉積陶瓷塗層。

每次物件被加熱和冷卻時，在陶瓷塗層和陶瓷塗層塗佈的基材之間的熱膨脹係數不匹配會在陶瓷塗層上引起應力。這樣的應力可能集中在垂直裂縫。這可能導致陶瓷塗層最終從陶瓷塗層塗佈的基材剝離。相反地，假使沒有垂直裂縫，則應力被接近平均地分佈在薄膜各處。因此，在一個實施例中，第一塗層354為非晶形陶瓷，例如YAG或EAG，而第二塗層356為結晶或奈米結晶陶瓷，例如陶瓷化合物或Er₂ O₃ ，其中一個或更多個塗層為SPS沉積的塗層。在這樣的實施例中，與第一塗層354相比，第二塗層356可以提供較高的耐電漿性。藉由將第二塗層356形成在第一塗層354上方而不是直接形成在主體352上方，第一塗層354可充當緩衝，以盡量減少後續塗層上的晶格不匹配。因此，第二塗層356的壽命可以增長。

在另一個實例中，主體、Y₃ Al₅ O₁₂ 、Y₄ Al₂ O₉ 、Er₂ O₃ 、Gd₂ O₃ 、Er₃ Al₅ O₁₂ 、Gd₃ Al₅ O₁₂ 及由Y₄ Al₂ O₉ 和Y₂ O₃ -ZrO₂ 固溶體構成的陶瓷化合物中的每一個可以都具有不同的熱膨脹係數。兩個相鄰材料之間的熱膨脹係數不匹配愈大，則這些材料中之一者最終會破裂、剝離、或以其他方式喪失到另一種材料的結合的可能性愈高。第一和第二塗層354、356可以被以這樣一種方式形成，以最小化相鄰塗層之間（或第一塗層354和主體352之間）的熱膨脹係數不匹配。例如，主體352可以是氧化鋁，而EAG可以具有的熱膨脹係數最接近氧化鋁之熱膨脹係數、接著為YAG的熱膨脹係數、接著為附加化合物陶瓷塗層的熱膨脹係數。因此，在一個實施例中，第一塗層354可以是EAG，第二塗層356可以是YAG，而且附加塗層可以是化合物陶瓷。

在另一個實例中，在塗層疊層中的塗層可以是交替的兩個不同陶瓷層。例如，第一和第三塗層可以是YAG，並且第二和第四塗層可以是化合物陶瓷。這種交替塗層可以提供類似於上述在其中用於交替塗層的一種材料是非晶形的並且在交替塗層中使用的另一種材料是結晶或奈米結晶的情況下的那些優點。

在一些實施例中，在塗層疊層中的一個或更多個塗層是利用熱處理形成的過渡層。假使主體352是陶瓷主體，則可以進行高溫熱處理來促進陶瓷塗層（例如陶瓷塗層354）和主體352之間的相互擴散。此外，可以進行熱處理來促進相鄰塗層之間或厚塗層與薄塗層之間的相互擴散。過渡層可以是非多孔層、可以充當兩個陶瓷之間的擴散結合、而且可以在相鄰的陶瓷塗層之間提供改良的黏著。這可以有助於防止陶瓷塗層在電漿處理過程中破裂、剝落、或脫除。

熱處理可以是在高達約1200-2000 ℃、以0.5-5 ℃/分鐘的升溫速率進行長達1-12小時的持續時間的熱處理。冷卻可以被控制在0.5-5 ℃/分鐘的速率，或者可以是在環境條件下的自然冷卻。這可以在第一陶瓷塗層與一個或更多個相鄰陶瓷主體或第二陶瓷塗層之間產生相互擴散層。例如，假使陶瓷主體是Al₂ O₃ ，並且陶瓷塗層是由化合物陶瓷Y₄ Al₂ O₉ 和Y₂ -xZr_x O₃ 固溶體（Y₂ O₃ -ZrO₂ 固溶體）所組成的，則Y₃ Al₅ O₁₂ 界面層將被形成。同樣地，熱處理將使EAG過渡層在Er₂ O₃ 和Al₂ O₃ 之間形成。熱處理也將使YAG過渡層在Y₂ O₃ 和Al₂ O₃ 之間形成。熱處理也可以導致GAG在Gd₂ O₃ 和Al₂ O₃ 之間形成。在Al₂ O₃ 上方氧化釔穩定的氧化鋯（YSZ）之熱處理可以形成Y₄ Al₂ O₉ 化合物陶瓷和Y₂ -xZr_x O₃ 固溶體之過渡層。其他過渡層可以被形成在其他相鄰的陶瓷塗層之間。

依據本文中描述的實施例，藉由使用陶瓷顆粒漿料進行SPS沉積，陶瓷塗層組成物的實例可以包括Y₃ Al₅ O₁₂ 、Y₄ Al₂ O₉ 、Er₂ O₃ 、Gd₂ O₃ 、La₂ O₃ 、YAG、Er₃ Al₅ O₁₂ 、Gd₃ Al₅ O₁₂ 、由Y₄ Al₂ O₉ 和Y₂ O₃ -ZrO₂ 的固溶體（Y₂ O₃ -ZrO₂ 固溶體）構成的陶瓷化合物、或任何其他先前確認的陶瓷材料。其他基於Er及/或基於Gd的耐電漿稀土氧化物也可被用於形成陶瓷塗層（例如塗層218、304、354、及/或356）。

SPS沉積的陶瓷塗層也可以基於由任何上述陶瓷所形成的固溶體。關於由Y₄ Al₂ O₉ 和Y₂ O₃ -ZrO₂ 固溶體所構成的陶瓷化合物，在一個實施例中，陶瓷化合物包括62.93莫耳比例（莫耳%）的Y₂ O₃ 、23.23莫耳%的ZrO₂ 及13.94莫耳%的Al₂ O₃ 。在另一個實施例中，陶瓷化合物可以包括範圍在50-75莫耳%的Y₂ O₃ 、範圍在10-30莫耳%的ZrO₂ 及範圍在10-30莫耳%的Al₂ O₃ 。在另一個實施例中，陶瓷化合物可以包括範圍在40-100莫耳%的Y₂ O₃ 、範圍在0-60莫耳%的ZrO₂ 、及範圍在0-10莫耳%的Al₂ O₃ 。在另一個實施例中，陶瓷化合物可以包括範圍在40-60莫耳%的Y₂ O₃ 、範圍在30-50莫耳%的ZrO₂ 、及範圍在10-20莫耳%的Al₂ O₃ 。在另一個實施例中，陶瓷化合物可以包括範圍在40-50莫耳%的Y₂ O₃ 、範圍在20-40莫耳%的ZrO₂ 、及範圍在20-40莫耳%的Al₂ O₃ 。在另一個實施例中，陶瓷化合物可以包括範圍在70-90莫耳%的Y₂ O₃ 、範圍在0-20莫耳%的ZrO₂ 、及範圍在10-20莫耳%的Al₂ O₃ 。在另一個實施例中，陶瓷化合物可以包括範圍在60-80莫耳%的Y₂ O₃ 、範圍在0-10莫耳%的ZrO₂ 、及範圍在20-40莫耳%的Al₂ O₃ 。在另一個實施例中，陶瓷化合物可以包括範圍在40-60莫耳%的Y₂ O₃ 、範圍在0-20莫耳%的ZrO₂ 、及範圍在30-40莫耳%的Al₂ O₃ 。在另一個實施例中，陶瓷化合物可以包括範圍在30-60莫耳%的Y₂ O₃ 、範圍在0-20莫耳%的ZrO₂ 、及範圍在30-60莫耳%的Al₂ O₃ 。在另一個實施例中，陶瓷化合物可以包括範圍在20-40莫耳%的Y₂ O₃ 、範圍在20-80莫耳%的ZrO₂ 、及範圍在0-60莫耳%的Al₂ O₃ 。在其他實施例中，其他的分配也可被用於陶瓷化合物。

在一個實施例中，將包括Y₂ O₃ 、ZrO₂ 、Er₂ O₃ 、Gd₂ O₃ 及SiO₂ 之組合的替代陶瓷化合物使用於陶瓷塗層。在一個實施例中，替代陶瓷化合物可以包括範圍在40-45莫耳%的Y₂ O₃ 、範圍在0-10莫耳%的ZrO₂ 、範圍在35-40莫耳%的Er₂ O₃ 、範圍在5-10莫耳%的Gd₂ O₃ 及範圍在5-15莫耳%的SiO₂ 。在另一個實施例中，替代陶瓷化合物可以包括範圍在30-60莫耳%的Y₂ O₃ 、範圍在0-20莫耳%的ZrO₂ 、範圍在20-50莫耳%的Er₂ O₃ 、範圍在0-10莫耳%的Gd₂ O₃ 及範圍在0-30莫耳%的SiO₂ 。在另一個實施例中，替代陶瓷化合物可以包括範圍在30-45莫耳%的Y₂ O₃ 、範圍在5-15莫耳%的ZrO₂ 、範圍在25-60莫耳%的Er₂ O₃ 、及範圍在0-25莫耳%的Gd₂ O₃ 。在第一實例中，替代陶瓷化合物包括40莫耳%的Y₂ O₃ 、5莫耳%的ZrO₂ 、35莫耳%的Er₂ O₃ 、5莫耳%的Gd₂ O₃ 及15莫耳%的SiO₂ 。在第二實例中，替代陶瓷化合物包括45莫耳%的Y₂ O₃ 、5莫耳%的ZrO₂ 、35莫耳%的Er₂ O₃ 、10莫耳%的Gd₂ O₃ 及5莫耳%的SiO₂ 。在第三實例中，替代陶瓷化合物包括40莫耳%的Y₂ O₃ 、5莫耳%的ZrO₂ 、40莫耳%的Er₂ O₃ 、7莫耳%的Gd₂ O₃ 及8莫耳%的SiO₂ 。在一個實施例中，陶瓷塗層包括範圍在70-75莫耳%的Y₂ O₃ 及範圍在25-30莫耳%的ZrO₂ 。在進一步的實施例中，陶瓷塗層是名為YZ20的材料，該材料包括73.13莫耳%的Y₂ O₃ 和26.87莫耳%的ZrO₂ 。在進一步的實施例中，陶瓷塗層是名為YEZ08的材料，該材料包括37莫耳%的Y₂ O₃ 、8莫耳%的ZrO₂ 及55莫耳%的Er₂ O₃ 。在進一步的實施例中，陶瓷塗層是名為YEZG10的材料，該材料包括40莫耳%的Y₂ O₃ 、10莫耳%的ZrO₂ 、30莫耳%的Er₂ O₃ 、及20莫耳%的Gd₂ O₃ 。

任何前述的陶瓷塗層都可以包括微量的其他材料，例如ZrO₂ 、Al₂ O₃ 、SiO₂ 、B₂ O₃ 、Er₂ O₃ 、Nd₂ O₃ 、Nb₂ O₅ 、CeO₂ 、Sm₂ O₃ 、Yb₂ O₃ 、或其他氧化物。在一個實施例中，相同的陶瓷材料不被使用於兩個相鄰的陶瓷塗層。然而，在另一個實施例中，相鄰的塗層可以由相同的陶瓷構成。

現在參照第4圖和第5圖，以展示在使用傳統的電漿噴塗沉積中分別以乾燥粉末和漿料的漿料電漿噴塗沉積製備陶瓷塗層的差異。

第4A圖和第4B圖為藉由電漿噴塗Y₂ O₃ 乾燥粉末（「乾電漿噴塗」）所製備的電漿噴塗塗層之顯微照片，第4A圖和第4B圖顯示不同放大倍率的同一Y₂ O₃ 塗層。第5A圖和第5B圖為依據一實施例藉由電漿噴塗Y₂ O₃ 漿料所製備的漿料電漿噴塗塗層之顯微照片，第5A圖和第5B圖顯示不同放大倍率的同一Y₂ O₃ 塗層。表1說明在表面粗糙度、多孔性、及耐腐蝕性（例如HCl冒泡時間）等方面，第5A圖和第5B圖的SPS沉積塗層優於第4A圖和第4B圖的乾電漿噴塗塗層之改良性質。 表1：乾燥電漿噴塗對漿料電漿噴塗的比較

第4A圖和第4B圖的乾電漿噴塗塗層是高度多孔的，並含有曝露底層基材的缺陷，而第5A圖和第5B圖的溶液噴塗塗層是較少孔的並具有最少的缺陷。在一些實施例中，SPS沉積的塗層（例如第5A圖和第5B圖的塗層）可以被沉積在具有乾電漿噴塗塗層（例如第4A圖和第4B圖的塗層）的基材上，以遮蔽缺陷並於最終提供較平滑的陶瓷塗層。

第6圖為圖示依據一實施例用於生產塗層的製程600之流程圖。在方塊602，提供基材。在一些實施例中，基材是晶圓（例如矽晶圓）。在一些實施例中，基材可以是如關於第1圖所述的適當腔室元件。例如，基材可以是任何的、但不限於蓋、噴嘴、靜電夾盤（例如ESC 150）、噴頭（例如噴頭130）、襯裡（例如外襯裡116或內襯裡118）或襯裡套組、或環（例如環146）。

在方塊604，將陶瓷顆粒漿料饋入電漿噴塗機中。該漿料可以被使用適當的流體管線（例如一個或更多個流體管線212）饋入電漿噴塗機（例如電漿噴塗裝置200）。該漿料可以含有具有組成物的陶瓷顆粒，該組成物包含Er₂ O₃ 、Gd₂ O₃ 、Gd₃ Al₅ O₁₂ 、YF₃ 、Nd₂ O₃ 、Er₄ Al₂ O₉ 、Er₃ Al₅ O₁₂ 、ErAlO₃ 、Gd₄ Al₂ O₉ 、GdAlO₃ 、Nd₃ Al₅ O₁₂ 、Nd₄ Al₂ O₉ 、或NdAlO₃ 中之一者或更多者。該等顆粒的D50可以在約10奈米和10微米之間。該漿料可以含有溶劑，例如乙醇、甲醇、去離子水、乙腈、或上述溶劑之組合，而且該漿料的酸鹼度可以介於5和12之間。漿料中的顆粒濃度可以是約10 wt%至約50 wt%。

在方塊606中，電漿噴塗機產生被導向基材的陶瓷顆粒流，以在該基材上形成陶瓷塗層。當漿料進入由電漿噴塗機產生的電漿羽（例如電漿羽214）時，溶劑被蒸發並且顆粒流（例如顆粒流216）被推向基材（例如基材220）。撞擊在基材表面上的熔融陶瓷顆粒在基材上形成陶瓷塗層。產生的陶瓷塗層之組成物可以是Y₃ Al₅ O₁₂ 、Y₄ Al₂ O₉ 、Er₂ O₃ 、Gd₂ O₃ 、Gd₃ Al₅ O₁₂ （GAG）、YF₃ 、Nd₂ O₃ 、Er₄ Al₂ O₉ 、Er₃ Al₅ O₁₂ （EAG）、ErAlO₃ 、Gd₄ Al₂ O₉ 、GdAlO₃ 、Nd₃ Al₅ O₁₂ 、Nd₄ Al₂ O₉ 、NdAlO₃ 、或由Y₄ Al₂ O₉ 和Y₂ O₃ -ZrO₂ 固溶體所組成的陶瓷化合物中之一者或更多者。

在一些實施例中，在進行SPS沉積之前遮罩可以已經被放在基材上方。例如，遮罩可以被放在距離基材短的距離（例如1-10 mm），該遮罩選擇性地阻擋陶瓷顆粒免於撞擊在基材的某些區域上。作為另一個實例，該遮罩可以是光阻劑層，該光阻劑層可以在稍後被剝除，以在基材上留下由陶瓷材料構成的特徵。這種遮蔽可以允許大尺度和小尺度的陶瓷特徵被沉積在基材上。例如，遮蔽基材可被用以在ESC表面上形成臺面。

在方塊608，基材被冷卻，同時陶瓷顆粒流形成陶瓷塗層。例如，冷卻流體管線（例如水的管線）可以通過基材下方或鄰近處，以在熱顆粒流撞擊到基材上時誘導基材和冷卻流體之間進行熱交換。在一些實施例中，冷卻基材可以促進陶瓷塗層形成。在其他實施例中，方塊608可以完全省略。

在方塊610，將陶瓷塗層加熱到約1200 ℃和約2000 ℃之間的溫度進行約1小時至約12小時。在一些實施例中，方塊610在電漿噴塗完成之後進行。基材可以在電漿噴塗機腔室中加熱（例如藉由使用位於基材鄰近處的熱元件加熱），或在單獨的加熱室中加熱。加熱陶瓷塗層可以有助於降低陶瓷塗層的孔隙率及表面粗糙度。在一些實施例中，方塊610可以完全省略。

第7圖為圖示依據一實施例用於生產多層塗層的製程700之流程圖。在方塊702，提供上面配置有第一陶瓷塗層的基材。第一陶瓷塗層可以是漿料電漿噴塗陶瓷塗層，或可以已被使用不同的沉積技術沉積。在一些實施例中，如關於第1圖所述，基材可以是適當的腔室元件。例如，基材可以是任何的、但不限於蓋、噴嘴、靜電夾盤（例如ESC 150）、噴頭（例如噴頭130）、襯裡（例如外襯裡116或內襯裡118）或襯裡套組、或環（例如環146）。

在方塊704，將陶瓷顆粒漿料饋入電漿噴塗機中。方塊704可以與關於第6圖所述的方塊604相同或相似。

在方塊706，電漿噴塗機產生被導向基材的陶瓷顆粒流，以在第一陶瓷塗層上形成第二陶瓷塗層。方塊706可以與關於第6圖所述的方塊606相同或相似，並且漿料可以是本文所述的任何適當漿料。在一些實施例中，第一陶瓷塗層的第一孔隙率大於0.5 %，並且第二陶瓷塗層的第二孔隙率小於或等於0.5 %。在一些實施例中，第一陶瓷塗層的第一表面粗糙度大於或等於100 µin，而且第二陶瓷塗層的第二表面粗糙度小於或等於100 µin。在一些實施例中，遮蔽（如關於第6圖中的方塊606所述）可被用以選擇性圖案化第一陶瓷塗層上的陶瓷特徵。

在一些實施例中，第一和第二陶瓷塗層具有相同的成分。在一些實施例中，第一和第二陶瓷塗層具有不同的成分。在一些實施例中，方塊704和706可以視需要進行許多次，以產生多層的塗層疊層。

在方塊708中，基材被冷卻，同時陶瓷顆粒流形成第二陶瓷塗層。方塊708可以以大致上與關於第6圖所述的方塊608相似的方式進行。在一些實施例中，方塊708可以完全省略。

在方塊710，陶瓷塗層被加熱到介於約1200 ℃和約2000 ℃之間的溫度進行約1小時至約12小時。方塊710可以以大致上與關於第6圖所述的方塊610相似的方式進行。在一些實施例中，方塊710可以完全省略。

前面的描述闡述很多的具體細節，例如特定系統、元件、方法等等的實例，以提供對本發明的若干實施例的良好理解。然而，對於所屬技術領域中具有通常知識者而言將顯而易見的是，可以在沒有這些具體細節的情況下實施本發明的至少一些實施例。在其他實例中，眾所周知的元件或方法沒有詳細描述或以簡單的方塊圖形式呈現，以避免不必要地模糊了本發明。因此，所闡述的具體細節僅僅是例示性的。特定的實施例可以與這些例示性細節不同，而且仍然被視為是在本揭示的範圍內。

貫穿本說明書，提及「一個實施例」或「一實施例」意指關聯該實施例所描述的特定特徵、結構、或特性被包括在至少一個實施例中。因此，貫穿本說明書，在不同的地方出現的片語「在一個實施例中」或「在一實施例中」不一定全都指同一實施例。此外，意圖使術語「或」之意為包含性的「或」而不是排他性的「或」。當術語「約」或「大約」被用在本文中時，意圖使術語「約」或「大約」之意為所呈現的標稱值在±10 %的精確內。

雖然以特定的順序圖示和描述本文中的方法之操作，但可以改變每個方法的操作順序，使得某些操作可以以相反的順序進行，或者使得某些操作可以被至少部分地與其他操作同時進行。在另一個實施例中，不同操作的指令或子操作可以以週期性的及/或交替的方式進行。

應當理解的是，意圖使以上的描述為說明性的而不是限制性的。在閱讀和理解以上的描述之後，許多其他的實施例對於所屬技術領域中具有通常知識者而言將是顯而易見的。因此，本發明的範圍應該參照所附申請專利範圍連同申請專利範圍所賦予的均等物之全部範圍來決定。

100‧‧‧處理室 102‧‧‧腔室主體 104‧‧‧基座 106‧‧‧內部體積 108‧‧‧側壁 110‧‧‧底部 116‧‧‧外襯裡 118‧‧‧內襯裡 126‧‧‧排氣口 128‧‧‧泵系統 130‧‧‧噴頭 132‧‧‧氣體輸送孔 133‧‧‧GDP 136‧‧‧陶瓷塗層 138‧‧‧黏著劑 144‧‧‧基板 146‧‧‧環 148‧‧‧基板支撐組件 150‧‧‧靜電夾盤（ESC） 152‧‧‧支座 158‧‧‧氣體控制板 162‧‧‧組裝板材 164‧‧‧導熱基座 166‧‧‧靜電定位盤 168‧‧‧導管 170‧‧‧導管 172‧‧‧流體源 174‧‧‧嵌入隔熱體 176‧‧‧加熱元件 178‧‧‧加熱器電源 180‧‧‧夾持電極 182‧‧‧夾盤電源 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 200‧‧‧電漿噴塗裝置 202‧‧‧殼體 204‧‧‧陰極 206‧‧‧噴嘴陽極 208‧‧‧氣流 212‧‧‧流體管線 214‧‧‧電漿羽 216‧‧‧顆粒流 218‧‧‧陶瓷塗層 220‧‧‧基材 300‧‧‧物件 302‧‧‧基座或主體 304‧‧‧陶瓷塗層 350‧‧‧物件 352‧‧‧基座或主體 354‧‧‧第一塗層 356‧‧‧第二塗層 600‧‧‧製程 602-610‧‧‧方塊 700‧‧‧製程 702-710‧‧‧方塊

本文揭示的實施例是藉由在附圖的圖式中舉例的方式、而不是藉由限制的方式來說明，在附圖的圖式中類似的標號指示類似的元件。應當注意的是，在本揭示中不同地引用「一」或「一個」實施例不一定是引用相同的實施例，而且這樣的引用意指至少一個。

第1圖繪示依據一實施例的處理室之剖視圖；

第2圖繪示依據一實施例的電漿噴灑裝置之剖視圖；

第3A圖和第3B圖分別繪示依據一實施例具有一個和兩個塗層的例示性腔室元件之剖視圖；

第4A圖為電漿噴灑的塗層之顯微照片；

第4B圖為電漿噴灑的塗層之另一個顯微照片；

第5A圖為依據一實施例的漿料電漿噴灑的塗層之顯微照片；

第5B圖為依據一實施例的漿料電漿噴灑的塗層之另一個顯微照片；

第6圖為圖示依據一實施例用於生產塗層的製程之流程圖；以及

第7圖為圖示依據一實施例用於生產多層塗層的製程之流程圖。

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

600‧‧‧製程

602-610‧‧‧方塊

Claims (19)

1. 一種在一腔室元件上形成一耐電漿陶瓷塗層的方法，該腔室元件包含一非晶形陶瓷塗層形成於該腔室元件上，該方法包含：以介於5mL/min和100mL/min之間的一流動速率進料一漿料到一電漿噴灑器中，其中該漿料包括陶瓷顆粒；使用該電漿噴灑器產生一陶瓷顆粒流，該陶瓷顆粒流被導向該腔室元件，其中該陶瓷顆粒流在與該非晶形陶瓷塗層接觸時在該非晶形陶瓷塗層的至少一部份上形成該耐電漿陶瓷塗層，其中該耐電漿陶瓷塗層包含Gd₂O₃、Gd₃Al₅O₁₂、La₂O₃、Er₄Al₂O₉、Er₃Al₅O₁₂、ErAlO₃、Gd₄Al₂O₉、GdAlO₃、Nd₃Al₅O₁₂、Nd₄Al₂O₉或NdAlO₃；以在0.5至5℃/分鐘的一範圍中的一第一控制速率將該耐電漿陶瓷塗層加熱至高達約2000℃的一溫度；以及以該第一控制速率或在0.5至5℃/分鐘的一範圍中的一第二控制速率將該耐電漿陶瓷塗層冷卻，其中該非晶形陶瓷塗層係配置以減少與該耐電漿陶瓷塗層的晶格不匹配，以及其中該耐電漿陶瓷塗層係一結晶塗層。
2. 如請求項1所述之方法，進一步包括：在形成該耐電漿陶瓷塗層期間，冷卻該腔室元件。
3. 如請求項1所述之方法，進一步包含：使用該電漿噴灑器產生附加陶瓷顆粒流，以在該腔室元件上形成包含複數個陶瓷塗層的一塗層疊層，該塗層疊層包含該非晶形陶瓷塗層與該耐電漿陶瓷塗層，其中該塗層疊層包含兩個不同陶瓷化合物的交替的層，其中該兩個不同陶瓷化合物的一第一陶瓷化合物係選自：Gd₂O₃、Gd₃Al₅O₁₂、La₂O₃、Er₄Al₂O₉、Er₃Al₅O₁₂、ErAlO₃、Gd₄Al₂O₉、GdAlO₃、Nd₃Al₅O₁₂、Nd₄Al₂O₉以及NdAlO₃。
4. 如請求項1所述之方法，其中該陶瓷顆粒流係藉由在該漿料通過該電漿噴灑器時從該漿料蒸發一溶劑所產生的，其中該溶劑包含乙醇、甲醇、去離子水或乙腈中之至少一者，且其中該漿料之一pH值介於5和12之間。
5. 如請求項4所述之方法，其中該漿料進一步包含一分散劑，該分散劑包含：聚丙烯酸、聚甲基丙 烯酸銨、聚乙二醇或ω-3脂肪酸。
6. 如請求項1所述之方法，其中該腔室元件包含一陶瓷，該方法進一步包含：在高達約2000℃的該溫度下，熱處理該腔室元件、該非晶形陶瓷塗層與該耐電漿陶瓷塗層進行長達約12小時的一持續時間；以及藉由該熱處理，在該非晶形陶瓷塗層與該腔室元件之間形成一過渡層以及在該非晶形陶瓷塗層與該耐電漿陶瓷塗層之間形成一過渡層。
7. 如請求項1所述之方法，其中該耐電漿陶瓷塗層之一厚度高達約500微米，該耐電漿陶瓷塗層之一表面粗糙度小於約100μ-inch，以及該耐電漿陶瓷塗層之一孔隙率小於約0.8%。
8. 如請求項1所述之方法，其中：該非晶形陶瓷塗層之一第一孔隙率大於0.8%；該耐電漿陶瓷塗層之一第二孔隙率小於或等於0.8%；該非晶形陶瓷塗層之一第一表面粗糙度大於100μ-inch；以及 該耐電漿陶瓷塗層之一第二表面粗糙度小於或等於100μ-inch。
9. 如請求項1所述之方法，其中該電漿噴灑器使用該漿料進行一真空電漿噴塗(VPS)製程或一低壓電漿噴塗(LPPS)製程。
10. 如請求項1所述之方法，其中該電漿噴灑器的一噴嘴陽極的一遠端與該腔室元件之間的一距離為50至500mm之間，該方法進一步包含：以50至400L/min的一流動速率流動一氣體至該電漿噴灑器中，其中該氣體包含下列至少一者：氬氣、氮氣、氫氣或氦氣；以及施加40至500V的一電位，以在接近該電漿噴灑器的一噴嘴附近點燃該氣體。
11. 一種在一腔室元件上形成一耐電漿陶瓷塗層的方法，該腔室元件包含一非晶形陶瓷塗層形成於該腔室元件上，該方法包含：以介於5mL/min和100mL/min之間的一流動速率進料一漿料到一電漿噴灑器中，其中該漿料包括陶瓷顆粒；以及 使用該電漿噴灑器產生一陶瓷顆粒流，該陶瓷顆粒流被導向該腔室元件，其中該陶瓷顆粒流在與該非晶形陶瓷塗層接觸時在該非晶形陶瓷塗層的至少一部份上形成該耐電漿陶瓷塗層，其中該非晶形陶瓷塗層係配置以減少與該耐電漿陶瓷塗層的晶格不匹配，其中該耐電漿陶瓷塗層係一結晶塗層，以及其中該耐電漿陶瓷塗層包含下列組成中的一者：50-75莫耳%的Y₂O₃、10-30莫耳%的ZrO₂以及10-30莫耳%的Al₂O₃；40至小於100莫耳%的Y₂O₃、高於0莫耳%至小於60莫耳%的ZrO₂以及高於0莫耳%至10莫耳%的Al₂O₃；40-60莫耳%的Y₂O₃、30-50莫耳%的ZrO₂以及10-20莫耳%的Al₂O₃；40-50莫耳%的Y₂O₃、20-40莫耳%的ZrO₂以及20-40莫耳%的Al₂O₃；40-60莫耳%的Y₂O₃、高於0莫耳%至20莫耳%的ZrO₂以及30-40莫耳%的Al₂O₃；30-60莫耳%的Y₂O₃、高於0莫耳%至20莫耳%的ZrO₂以及30-60莫耳%的Al₂O₃；30-60莫耳%的Y₂O₃、高於0莫耳%至20莫耳%的ZrO₂、20-50莫耳%的Er₂O₃、高於0莫耳%至10莫耳%的Gd₂O₃以及高於0莫耳%至30 莫耳%的SiO₂；或30-45莫耳%的Y₂O₃、5-15%莫耳%的ZrO₂、25-60莫耳%的Er₂O₃以及高於0莫耳%至25莫耳%的Gd₂O₃。
12. 如請求項11所述之方法，進一步包含：以在0.5至5℃/分鐘的一範圍中的一第一控制速率將該耐電漿陶瓷塗層加熱至高達約2000℃的一溫度；在高達約2000℃的該溫度下，熱處理該腔室元件、該非晶形陶瓷塗層與該耐電漿陶瓷塗層進行長達約12小時的一持續時間；以及以該第一控制速率或在0.5至5℃/分鐘的一範圍中的一第二控制速率將該耐電漿陶瓷塗層冷卻。
13. 如請求項12所述之方法，其中該腔室元件包含一陶瓷，該方法進一步包含：藉由該熱處理，在該腔室元件與該非晶形陶瓷塗層之間形成一過渡層以及在該非晶形陶瓷塗層與該耐電漿陶瓷塗層之間形成一過渡層。
14. 如請求項11所述之方法，其中該耐電漿陶 瓷塗層由下列所組成：30-60莫耳%的Y₂O₃、高於0莫耳%至20莫耳%的ZrO₂、20-50莫耳%的Er₂O₃、高於0莫耳%至10莫耳%的Gd₂O₃以及高於0莫耳%至30莫耳%的SiO₂；或30-45莫耳%的Y₂O₃、5-15%莫耳%的ZrO₂、25-60莫耳%的Er₂O₃以及高於0莫耳%至25莫耳%的Gd₂O₃。
15. 如請求項11所述之方法，其中：該非晶形陶瓷塗層具有大於0.8%的一第一孔隙率以及大於100μ-inch的一第一表面粗糙度；以及該耐電漿陶瓷塗層具有小於或等於0.8%的一第二孔隙率以及小於或等於100μ-inch的一第二表面粗糙度。
16. 如請求項11所述之方法，其中該電漿噴灑器使用該漿料進行一真空電漿噴塗(VPS)製程或一低壓電漿噴塗(LPPS)製程，且其中該電漿噴灑器的一噴嘴陽極的一遠端與該腔室元件之間的一距離為50至500mm之間，該方法進一步包含：以50至400L/min的一流動速率流動一氣體至 該電漿噴灑器中，其中該氣體包含下列至少一者：氬氣、氮氣、氫氣或氦氣；以及施加40至500V的一電位，以在接近該電漿噴灑器的一噴嘴附近點燃該氣體。
17. 如請求項11所述之方法，其中該陶瓷顆粒流係藉由在該漿料通過該電漿噴灑器時從該漿料蒸發一溶劑所產生的，其中該溶劑包含乙醇、甲醇、去離子水或乙腈中之至少一者，且其中該漿料之一pH值介於5和12之間。
18. 如請求項11所述之方法，其中該漿料進一步包含一分散劑，該分散劑包含：聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸銨、聚乙二醇或ω-3脂肪酸。
19. 一種腔室元件，該腔室元件包含一主體、形成於該主體上的一非晶形陶瓷塗層與在該非晶形陶瓷塗層的至少一部份上的一耐電漿陶瓷塗層，其中該耐電漿陶瓷塗層係使用一方法所製得，該方法包含：以介於5mL/min和100mL/min之間的一流動速率進料一漿料到一電漿噴灑器中，其中該漿料包括陶瓷顆粒；以及 使用該電漿噴灑器產生一陶瓷顆粒流，該陶瓷顆粒流被導向該主體與該非晶形陶瓷塗層，其中該陶瓷顆粒流在與該非晶形陶瓷塗層接觸時在該非晶形陶瓷塗層上形成該耐電漿陶瓷塗層，其中該非晶形陶瓷塗層係配置以減少與該耐電漿陶瓷塗層的晶格不匹配，其中該耐電漿陶瓷塗層係一結晶塗層，以及其中該耐電漿陶瓷塗層包含下列組成中的一者：50-75莫耳%的Y₂O₃、10-30莫耳%的ZrO₂以及10-30莫耳%的Al₂O₃；40至小於100莫耳%的Y₂O₃、高於0莫耳%至小於60莫耳%的ZrO₂以及高於0莫耳%至10莫耳%的Al₂O₃；40-60莫耳%的Y₂O₃、30-50莫耳%的ZrO₂以及10-20莫耳%的Al₂O₃；40-50莫耳%的Y₂O₃、20-40莫耳%的ZrO₂以及20-40莫耳%的Al₂O₃；40-60莫耳%的Y₂O₃、高於0莫耳%至20莫耳%的ZrO₂以及30-40莫耳%的Al₂O₃；30-60莫耳%的Y₂O₃、高於0莫耳%至20莫耳%的ZrO₂以及30-60莫耳%的Al₂O₃；30-60莫耳%的Y₂O₃、高於0莫耳%至20莫耳%的ZrO₂、20-50莫耳%的Er₂O₃、高於0莫耳%至10莫耳%的Gd₂O₃以及高於0莫耳%至30 莫耳%的SiO₂；或30-45莫耳%的Y₂O₃、5-15%莫耳%的ZrO₂、25-60莫耳%的Er₂O₃以及高於0莫耳%至25莫耳%的Gd₂O₃。

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