特許 6851731 プラズマエッチング耐性コーティングを備えたプラズマエッチング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6851731

(24)【登録日】2021年3月12日

(45)【発行日】2021年3月31日

(54)【発明の名称】プラズマエッチング耐性コーティングを備えたプラズマエッチング装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20210322BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20210322BHJP

   C23C 16/505 20060101ALI20210322BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20210322BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101G

   H01L21/302 101C

   H01L21/302 101B

   H05H1/46 M

   H05H1/46 L

   C23C16/505

   C23C16/44 B

【請求項の数】18

【外国語出願】

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-109709(P2016-109709)

(22)【出願日】2016年6月1日

(65)【公開番号】特開2017-11265(P2017-11265A)

(43)【公開日】2017年1月12日

【審査請求日】2019年5月31日

(31)【優先権主張番号】62/170,977

(32)【優先日】2015年6月4日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】15/158,397

(32)【優先日】2016年5月18日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】592010081

【氏名又は名称】ラム リサーチ コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】特許業務法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】サンケット・サント

【審査官】 加藤 芳健

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０３７７５０４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２９２０５５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−１０６３１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｃ２３Ｃ １６／４４

Ｃ２３Ｃ １６／５０５

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を処理するための装置であって、
処理チャンバ空洞を形成するチャンバ壁と、
前記処理チャンバ空洞内で前記基板を支持するための基板支持体と、
前記処理チャンバ空洞内にＲＦ電力を通すための窓であって、
セラミックまたは石英の窓本体と、
前記処理チャンバ空洞側の前記窓本体の表面上のコーティングであって、前記窓本体の少なくとも１つの表面上に、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを含む、コーティングと、を備えた、窓と、
前記処理チャンバ空洞の外側のコイルと、
を備え、
前記窓は、前記処理チャンバ空洞と前記コイルとの間にある、装置。

【請求項2】

請求項１に記載の装置であって、前記窓本体の表面上のフッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つの前記コーティングは、プラズマ化学蒸着、物理蒸着、化学蒸着、原子層蒸着、または、エアロゾル蒸着の内の少なくとも１つによって形成される、装置。

【請求項3】

請求項２に記載の装置であって、前記窓本体の表面上のフッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つの前記コーティングは、１〜５０ミクロンの厚さである、装置。

【請求項4】

請求項３に記載の装置であって、前記窓本体は、石英または酸化アルミニウムの内の少なくとも１つを含む、装置。

【請求項5】

請求項４に記載の装置であって、前記コーティングは、６０％を超える純度である、装置。

【請求項6】

請求項１に記載の装置であって、さらに、
前記チャンバ壁から前記窓まで伸びるピナクルを備え、
前記ピナクルは、前記チャンバ壁および前記窓に対して傾斜しており、前記ピナクルは、
ピナクル本体と、
フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを含み、前記ピナクル本体の少なくとも１つの表面を被覆するコーティングと、を備える、装置。

【請求項7】

請求項６に記載の装置であって、さらに、
前記窓を通して前記処理チャンバ空洞内にガスを供給するためのガス流入口を備え、
前記ガス流入口は、
流入口本体と、
フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを含み、前記流入口本体の少なくとも１つの表面を被覆するコーティングと、を備える、装置。

【請求項8】

請求項１に記載の装置であって、前記窓本体の表面を被覆する、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つの前記コーティングは、プラズマ化学蒸着または物理蒸着の内の少なくとも１つによって形成される、装置。

【請求項9】

基板をプラズマ処理するための装置であって、
処理チャンバ空洞を形成するチャンバ壁と、
前記処理チャンバ空洞内で前記基板を支持するための基板支持体と、
前記処理チャンバ空洞内にガスを供給するためのガス流入口と、
前記処理チャンバ空洞内のガスをプラズマに変換するための少なくとも１つのプラズマ電極と、
前記処理チャンバ空洞内の表面上に、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを含み、１〜５０ミクロンの厚さを有するコーティングと、
を備える、装置。

【請求項10】

請求項９に記載の装置であって、さらに、
前記少なくとも１つのプラズマ電極を前記処理チャンバ空洞から隔離する電力窓と、
前記チャンバ壁から前記電力窓まで伸びるピナクルと、
を備え、
前記ガス流入口は、前記電力窓を通して伸び、前記コーティングは、前記電力窓、前記ピナクル、または、前記ガス流入口の内の少なくとも１つの表面を被覆する、装置。

【請求項11】

請求項９に記載の装置であって、前記表面を被覆する、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つの前記コーティングは、プラズマ化学蒸着、物理蒸着、化学蒸着、原子層蒸着、または、エアロゾル蒸着の内の少なくとも１つによって形成される、装置。

【請求項12】

請求項９に記載の装置であって、さらに、ライナを備え、前記コーティングは、前記ライナを被覆する、装置。

【請求項13】

請求項９に記載の装置であって、前記表面を被覆する、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つの前記コーティングは、プラズマ化学蒸着または物理蒸着の内の少なくとも１つによって形成される、装置。

【請求項14】

請求項９に記載の装置であって、さらに、エッジリングを備え、前記コーティングは、前記エッジリングを被覆する、装置。

【請求項15】

プラズマエッチングチャンバで用いる装置であって、
本体と、
フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを含み、前記本体の表面を被覆し、１〜５０ミクロンの厚さを有するコーティングと、
を備える、装置。

【請求項16】

請求項１５に記載の装置であって、前記本体は、Ｓｉ、石英、ＳｉＣ、ＳｉＮ、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ステンレス鋼、または、炭化アルミニウムの内の少なくとも１つを含む、装置。

【請求項17】

請求項１６に記載の装置であって、前記コーティングは、物理蒸着、化学蒸着、原子層蒸着、または、エアロゾル蒸着の内の少なくとも１つによって形成される、装置。

【請求項18】

請求項１６に記載の装置であって、前記コーティングは、９９％を超える純度である、装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、半導体デバイスの製造に関し、特に、半導体デバイスの製造で用いられるチャンバ表面を被覆することに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体ウエハ処理中、プラズマ処理チャンバが、半導体デバイスを処理するために用いられる。半導体デバイスの製造中に、チャンバ表面を保護してその良好な性能を保証するために、コーティングが用いられる。

【0003】

この背景技術で論じた記載および実施形態は、従来技術であるとは見なされない。かかる記載は、従来技術の承認ではない。

【発明の概要】

【0004】

上記を達成するために、本発明の目的に従い、基板を処理するための装置が提供されている。チャンバ壁が、処理チャンバ空洞を形成している。基板を支持するための基板支持体が、処理チャンバ空洞内にある。処理チャンバ空洞内にガスを供給するためのガス流入口が、基板表面の上方にある。処理チャンバ空洞内にＲＦ電力を通すための窓が、セラミックまたは石英の窓本体と、セラミック窓本体の表面上の酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つのコーティングと、を備える。コイルが、処理チャンバ空洞の外側にあり、窓は、処理チャンバ空洞とコイルとの間にある。

【0005】

別の態様において、基板をプラズマ処理するための装置が提供されている。チャンバ壁が、処理チャンバ空洞を形成している。基板を支持するための基板支持体が、処理チャンバ空洞内にある。ガス流入口が、処理チャンバ空洞内にガスを供給する。少なくとも１つのプラズマ電極が、処理チャンバ空洞内のガスをプラズマに変換するために設けられている。コーティングが、処理チャンバ空洞内の表面上に、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを含んでおり、コーティングは、１〜５０ミクロンの厚さである。

【0006】

本開示の別の態様において、プラズマエッチングチャンバで用いる装置が提供されている。装置は、セラミック、ステンレス鋼、または、石英の本体と、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを含み、セラミック本体の表面を被覆し、１〜５０ミクロンの厚さを有するコーティングと、を備える。

【0007】

添付の図面を参照しつつ行う本開示の詳細な説明において、本開示の上述の特徴およびその他の特徴を詳述する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

添付の図面では、限定ではなく例示を目的として本開示を図示する。なお、これらの添付図面においては、同様の構成要素には同様の符号が付されている。

【0009】

【図1】一実施形態で利用できるエッチングリアクタを示す概略図。

【0010】

【図2】ライナの一部を示す拡大断面図。

【0011】

【図3】下側電極を形成する静電チャックを示す拡大断面図。

【0012】

【図4】別のプラズマ処理チャンバの例を示す概略図。

【0013】

【図5】電力窓を示す拡大断面図。

【0014】

【図6】ガスインジェクタを示す拡大断面図。

【0015】

【図7】エッジリングの一部を示す拡大断面図。

【0016】

【図8】ピナクルの一部を示す拡大断面図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下では、添付図面に例示されたいくつかの実施形態を参照しつつ、本開示の詳細な説明を行う。以下の説明では、本開示の完全な理解を促すために、数多くの具体的な詳細事項が示されている。しかしながら、当業者にとって明らかなように、本開示は、これらの具体的な詳細事項の一部または全てがなくとも実施することが可能である。また、本開示が不必要に不明瞭となるのを避けるため、周知の処理工程および／または構造については、詳細な説明を省略した。

【0018】

理解を促すために、図１は、基板１６６が載置されたプラズマ処理チャンバ１００の概略図を示す。プラズマ処理チャンバ１００は、閉じ込めリング１０２と、上側電極１０４と、下側電極１０８と、ガス源１１０と、ライナ１６２と、排気ポンプ１２０とを備える。ライナ１６２は、再溶融されたセラミック層を備えた基板から形成される。プラズマ処理チャンバ１００内で、ウエハ１６６は、下側電極１０８の上に配置される。下側電極１０８は、ウエハ１６６を保持するのに適切な基板チャック機構（例えば、静電チャック、機械的クランプなど）を備える。リアクタ上部１２８には、下側電極１０８のちょうど反対側に配置された上側電極１０４が組み込まれている。上側電極１０４、下側電極１０８、および、閉じ込めリング１０２は、閉じ込めプラズマ空間１４０を規定する。

【0019】

ガスが、ガス源１１０によってガス流入口１４３を通して閉じ込めプラズマ空間１４０に供給され、排気ポンプ１２０によって閉じ込めリング１０２および排気口を通して閉じ込めプラズマ空間１４０から排気される。ガスの排気を助けるのに加えて、排気ポンプ１２０は、圧力の調整に役立つ。ＲＦ源１４８が、下側電極１０８に電気接続されている。

【0020】

チャンバ壁１５２が、ライナ１６２、閉じ込めリング１０２、上側電極１０４、および、下側電極１０８を取り囲んでいる。ライナ１６２は、閉じ込めリング１０２を通るガスまたはプラズマがチャンバ壁１５２と接触するのを防ぐのに役立つ。様々な組み合わせで電極にＲＦ電力を結合することが可能である。一実施形態では、２７ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、および、２ＭＨｚの電源が、下側電極１０８に接続されるＲＦ電源１４８を構成しており、上側電極１０４は、接地されている。コントローラ１３５が、ＲＦ源１４８、排気ポンプ１２０、および、ガス源１１０に制御可能に接続されている。処理チャンバ１００は、ＣＣＰ（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ：容量結合プラズマ）リアクタまたはＩＣＰ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ：誘導結合プラズマ）リアクタであってもよいし、表面波、マイクロ波、または、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ：ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）のような他のプラズマ源が用いられてもよい。

【0021】

図２は、ライナ１６２の一部を示す拡大断面図である。ライナ１６２は、ライナ本体２０４と、ライナ本体２０４の少なくとも１つの表面を被覆するコーティング２０８とを備える。ライナ本体２０４は、１または複数の異なる材料で形成されてよい。ライナ本体２０４は、セラミック、石英、または、ステンレス鋼であることが好ましい。ライナ本体２０４は、ステンレス鋼、シリコン（Ｓｉ）、石英、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、または、炭化アルミニウム（ＡｌＣ）の内の少なくとも１つを含むことがより好ましい。ライナボディ２０４は、酸化アルミニウムであることが好ましい。コーティング２０８は、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを含む。したがって、コーティングは、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの組み合わせの内の１または複数であってよく、さらに、他の材料を有してもよい。かかる他の材料は、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムを得る際に除去が困難な不純物であってもよいし、ライナ本体へのコーティングの結合を可能にするための結合剤であってもよい。コーティングは、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを、６０重量％を超える純度で含むことがより好ましい。コーティングは、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを、９９重量％を超える純度で含むことが最も好ましい。コーティングは、１〜５０μｍの厚さであることが好ましい。コーティングは、５〜２０μｍの厚さであることがより好ましい。コーティングは、８〜１５μｍの厚さであることが最も好ましい。かかる均一かつ薄いコーティングを提供するために、コーティングは、プラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ：ｐｌａｓｍａ−ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、物理蒸着（ＰＶＤ：ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、化学蒸着（ＣＶＤ：ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、原子層蒸着（ＡＬＤ：ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、または、エアロゾル蒸着（ＡＳＤ：ａｅｒｏｓｏｌ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）の内の少なくとも１つによって形成されることが好ましい。コーティングは、ＰＥＣＶＤまたはＰＶＤによって形成されることがより好ましい。

【0022】

図３は、下側電極１０８を形成する静電チャックの拡大断面図である。ライナ１０８は、下側電極本体３０４と、下側電極本体３０４の少なくとも１つの表面を被覆するコーティング３０８とを備える。この例において、コーティング３０８は、下側電極本体３０４の側面上にのみ施されている。下側電極本体３０４は、１または複数の異なる材料で形成されてよい。下側電極本体３０４は、セラミック、石英、または、ステンレス鋼であることが好ましい。下側電極本体３０４は、ステンレス鋼、シリコン（Ｓｉ）、石英、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、または、炭化アルミニウム（ＡｌＣ）の内の少なくとも１つを含むことがより好ましい。コーティング３０８は、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを含む。したがって、コーティングは、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの組み合わせの内の１または複数であってよく、さらに、他の材料を有してもよい。かかる他の材料は、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムを得る際に除去が困難な不純物であってもよいし、電極本体へのコーティングの結合を可能にするための結合剤であってもよい。コーティングは、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを、６０重量％を超える純度で含むことがより好ましい。コーティングは、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを、９９重量％を超える純度で含むことが最も好ましい。コーティングは、１〜５０μｍの厚さであることが好ましい。コーティングは、５〜２０μｍの厚さであることがより好ましい。コーティングは、８〜１５μｍの厚さであることが最も好ましい。かかる均一かつ薄いコーティングを提供するために、コーティングは、プラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、原子層蒸着（ＡＬＤ）、または、エアロゾル蒸着（ＡＳＤ）の内の少なくとも１つによって形成されることが好ましい。

【0023】

図４は、別の実施形態で利用される別のプラズマ処理チャンバ４００の一例を示す概略図である。プラズマ処理チャンバ４００は、プラズマ処理閉じ込めチャンバ４０４を中に有するプラズマリアクタ４０２を備える。プラズマ電源４０６が、整合回路網４０８によって調整されており、誘導結合電力を供給することによってプラズマ処理閉じ込めチャンバ４０４内でプラズマ４１４を生成するために、電力窓４１２の近くに配置されたＴＣＰコイル４１０に電力を供給する。ピナクル４７２が、閉じ込めチャンバ４０４のチャンバ壁４７６から窓４１２まで伸びて、ピナクルリングを形成している。ピナクル４７２は、ピナクル４７２とチャンバ壁４７６との間の内角およびピナクル４７２とウィンドウ４１２との間の内角が、各々、９０°より大きく、１８０°より小さくなるように、チャンバ壁４７６および窓４１２に対して角度が付けられている。ピナクル４７２は、図に示すように、閉じ込めチャンバ４０４の上部の近くに傾斜したリングを提供する。ＴＣＰコイル（上側電力源）４１０は、プラズマ処理閉じ込めチャンバ４０４内で均一な拡散プロファイルを生み出すよう構成されてよい。例えば、ＴＣＰコイル４１０は、プラズマ４１４内にトロイダル電力分布を生成するよう構成されてよい。電力窓４１２は、ＴＣＰコイル４１０をプラズマ処理閉じ込めチャンバ４０４から隔離しつつ、エネルギがＴＣＰコイル４１０からプラズマ処理閉じ込めチャンバ４０４に通過することを可能にするために設けられる。整合回路網４１８によって調整されたウエハバイアス電圧電源４１６が、電極４２０によって支持された基板４６６上にバイアス電圧を設定するために、電極４２０に電力を供給する。コントローラ４２４が、プラズマ電源４０６、ガス源／ガス供給メカニズム４３０、および、ウエハバイアス電圧電源４１６のための設定点を設定する。

【0024】

プラズマ電源４０６およびウエハバイアス電圧電源４１６は、例えば、 １３．５６ ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、２ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、４００ｋＨｚ、２．５４ＧＨｚ、または、これらの組み合わせなど、特定の高周波で動作するよう構成されてよい。プラズマ電源４０６およびウエハバイアス電圧電源４１６は、所望の処理性能を達成するために、或る範囲の電力を供給するのに適切なサイズを有してよい。例えば、一実施形態において、プラズマ電源４０６は、５０〜５０００ワットの範囲の電力を供給してよく、ウエハバイアス電圧電源４１６は、２０〜２０００Ｖのバイアス電圧を供給してよい。さらに、ＴＣＰコイル４１０および／または電極４２０は、２以上のサブコイルまたはサブ電極で構成されてもよく、サブコイルおよびサブ電極は、単一の電源によって電力供給されても、複数の電源によって電力供給されてもよい。

【0025】

図４に示すように、プラズマ処理チャンバ３０８は、さらに、ガス源／ガス供給メカニズム４３０を備える。ガス源４３０は、ガス流入口（ガスインジェクタ４４０など）を通してプラズマ処理閉じ込めチャンバ４０４と流体連通する。ガスインジェクタ４４０は、プラズマ処理閉じ込めチャンバ４０４内の任意の有利な位置に配置されてよく、ガスを注入するために任意の形態を取ってよい。ただし、好ましくは、ガス流入口は、「調整可能な」ガス注入プロファイルを生み出すように構成されてよく、これは、プラズマ処理閉じ込めチャンバ４０４内の複数の領域へのガスのそれぞれの流量を独立的に調整することを可能にする。ガスインジェクタは、電力窓４１２に取り付けられることがより好ましく、これは、ガスインジェクタが、電力窓上に取り付けられるか、電力窓内に取り付けられるか、または、電力窓の一部を形成してよいことを意味する。処理ガスおよび副生成物は、圧力制御バルブ４４２およびポンプ４４４を介してプラズマ処理閉じ込めチャンバ４０４から除去され、バルブおよびポンプは、さらに、プラズマ処理閉じ込めチャンバ４０４内を特定の圧力に維持するように機能する。圧力制御バルブ４４２は、処理中に１Ｔｏｒｒ未満の圧力を維持できる。エッジリング４６０が、基板４６６の周りに配置される。ガス源／ガス供給メカニズム４３０は、コントローラ４２４によって制御される。カリフォルニア州フレモントのラムリサーチ社製のＫｉｙｏが、一実施形態を実施するために用いられてよい。

【0026】

図５は、電力窓４１２を示す拡大断面図である。電力窓４１２は、窓本体５０４と、窓本体５０４の少なくとも１つの表面を被覆するコーティング５０８とを備える。この例において、コーティング５０８は、窓本体５０４の一表面にのみ施されている。窓本体５０４は、１または複数の異なる材料で形成されてよい。窓本体５０４は、セラミックまたは石英であることが好ましい。窓本体５０４は、シリコン（Ｓｉ）、石英、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、または、炭化アルミニウム（ＡｌＣ）の内の少なくとも１つを含むことがより好ましい。窓本体５０４は、ＡｌＯまたは石英を含むことが最も好ましい。コーティング５０８は、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを含む。したがって、コーティングは、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの組み合わせの内の１または複数であってよく、さらに、他の材料を有してもよい。かかる他の材料は、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムを得る際に除去が困難な不純物であってもよいし、窓本体へのコーティングの結合を可能にするための結合剤であってもよい。コーティングは、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを、６０重量％を超える純度で含むことがより好ましい。コーティングは、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを、９９重量％を超える純度で含むことが最も好ましい。コーティングは、１〜５０μｍの厚さであることが好ましい。コーティングは、５〜２０μｍの厚さであることがより好ましい。コーティングは、８〜１５μｍの厚さであることが最も好ましい。かかる均一かつ薄いコーティングを提供するために、コーティングは、プラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、原子層蒸着（ＡＬＤ）、または、エアロゾル蒸着（ＡＳＤ）の内の少なくとも１つによって形成されることが好ましい。コーティング５０８は、図に示すように、窓本体５０４のプラズマ側のみにあることが好ましい。

【0027】

図６は、ガスインジェクタ４４０を示す拡大断面図である。ガスインジェクタ４４０は、インジェクタ本体６０４と、インジェクタ本体６０４の少なくとも１つの表面を被覆するコーティング６０８とを備える。この例において、コーティング６０８は、インジェクタ本体６０４の少なくとも２つの表面にのみ施されている。インジェクタ本体６０４は、ボアホール６１２を有しており、それを通してガスが流れる。いくつかの実施形態において、コーティング６０８は、ボアホール６１２を被覆してよい。ガスインジェクタ４４０は、ガスインジェクタ４４０を電力窓４１２に固定するためのマウント６１６を有してもよい。インジェクタ本体６０４は、１または複数の異なる材料で形成されてよい。インジェクタ本体６０４は、セラミックまたは石英であることが好ましい。インジェクタ本体６０４は、シリコン（Ｓｉ）、石英、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、または、炭化アルミニウム（ＡｌＣ）の内の少なくとも１つを含むことがより好ましい。インジェクタ本体６０４は、石英または酸化シリコンを含むことが最も好ましい。コーティング６０８は、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを含む。したがって、コーティングは、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの組み合わせの内の１または複数であってよく、さらに、他の材料を有してもよい。かかる他の材料は、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムを得る際に除去が困難な不純物であってもよいし、インジェクタ本体へのコーティングの結合を可能にするための結合剤であってもよい。コーティングは、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを、６０重量％を超える純度で含むことがより好ましい。コーティングは、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを、９９重量％を超える純度で含むことが最も好ましい。コーティングは、１〜５０μｍの厚さであることが好ましい。コーティングは、５〜２０μｍの厚さであることがより好ましい。コーティングは、８〜１５μｍの厚さであることが最も好ましい。かかる均一かつ薄いコーティングを提供するために、コーティングは、プラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、原子層蒸着（ＡＬＤ）、または、エアロゾル蒸着（ＡＳＤ）の内の少なくとも１つによって形成されることが好ましい。

【0028】

図７は、エッジリング４６０の一部を示す拡大断面図である。エッジリング４６０は、リング本体７０４と、リング本体７０４の少なくとも１つの表面を被覆するコーティング７０８とを備える。リング本体７０４は、セラミック、ステンレス鋼、または、石英であることが好ましい。下側電極本体３０４は、ステンレス鋼、シリコン（Ｓｉ）、石英、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、または、炭化アルミニウム（ＡｌＣ）の内の少なくとも１つを含むことがより好ましい。コーティング７０８は、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを含む。したがって、コーティングは、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの組み合わせの内の１または複数であってよく、さらに、他の材料を有してもよい。かかる他の材料は、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムを得る際に除去が困難な不純物であってもよいし、電極本体へのコーティングの結合を可能にするための結合剤であってもよい。コーティングは、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを、６０重量％を超える純度で含むことがより好ましい。コーティングは、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを、９９重量％を超える純度で含むことが最も好ましい。コーティングは、１〜５０μｍの厚さであることが好ましい。コーティングは、５〜２０μｍの厚さであることがより好ましい。コーティングは、８〜１５μｍの厚さであることが最も好ましい。かかる均一かつ薄いコーティングを提供するために、コーティングは、プラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、原子層蒸着（ＡＬＤ）、または、エアロゾル蒸着（ＡＳＤ）の内の少なくとも１つによって形成されることが好ましい。

【0029】

図８は、ピナクル４７２の一部を示す拡大断面図である。ピナクルは、ピナクル本体８０４と、ピナクル本体８０４の少なくとも１つの表面（チャンバ内に向いてプラズマに暴露される面）を被覆するコーティング８０８とを備える。ピナクル本体８０４は、セラミック、ステンレス鋼、または、石英であることが好ましい。ピナクル本体８０４は、ステンレス鋼、シリコン（Ｓｉ）、石英、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、または、炭化アルミニウム（ＡｌＣ）の内の少なくとも１つを含むことがより好ましい。コーティング８０８は、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを含む。したがって、コーティングは、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの組み合わせの内の１または複数であってよく、さらに、他の材料を有してもよい。かかる他の材料は、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムを得る際に除去が困難な不純物であってもよいし、電極本体へのコーティングの結合を可能にするための結合剤であってもよい。コーティングは、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを、６０重量％を超える純度で含むことがより好ましい。コーティングは、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを、９９重量％を超える純度で含むことが最も好ましい。コーティングは、１〜５０μｍの厚さであることが好ましい。コーティングは、５〜２０μｍの厚さであることがより好ましい。コーティングは、８〜１５μｍの厚さであることが最も好ましい。かかる均一かつ薄いコーティングを提供するために、コーティングは、プラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、原子層蒸着（ＡＬＤ）、または、エアロゾル蒸着（ＡＳＤ）の内の少なくとも１つによって形成されることが好ましい。

【0030】

酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを含むコーティングは、エッチング耐性が高いことが予期せずわかった。ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＡＬＤ、または、ＡＳＤにより、エッチング耐性が高く、薄いが均一な層を提供できることがわかった。かかる薄層は、対象物の寸法を大きく変えることなしに施すことが容易である。

【0031】

誘導結合プラズマリアクタにおいて、部品の最大の腐食メカニズムの１つは、イオンスパッタリングによるものである。ほとんどのスパッタリングは、高エネルギイオンによって起こり、かかるイオンは、チャンバの形状に応じて、電力窓４１２、ピナクル４７２、および、ガスインジェクタ４４０に衝突する。これらの高エネルギイオンは、ＲＦ場を通して励起され、チャンバの電力供給側（コイルおよびＥＳＣ）を攻撃する。したがって、これらの部品には、特別な保護が必要である。これは、様々な正イオン４１５がピナクル４７２、電力窓４１２、または、ガスインジェクタ４４０に衝突する様子を示した図４に図示されている。

【0032】

別の実施形態において、閉じ込めリング１０２、チャンバ壁１５２、または、上側電極１０４など、他の構成要素が、エッチング耐性コーティングを有してもよい。

【0033】

以上、いくつかの実施形態を参照しつつ本開示について説明したが、本開示の範囲内で、様々な代替物、置換物、変形物、および、等価物が存在する。また、本開示の方法および装置を実施する他の態様が数多く存在することにも注意されたい。したがって、添付の特許請求の範囲は、本開示の真の趣旨および範囲内に含まれる代替物、置換物、および等価物の全てを網羅するものとして解釈される。

【0034】

以下の請求項は、非排他的である。出願人は、後願で範囲を変えてさらなる請求項を提出する権利を有する。
本発明は、以下の適用例としても実現可能である。
［適用例１］
基板を処理するための装置であって、
処理チャンバ空洞を形成するチャンバ壁と、
前記処理チャンバ空洞内で前記基板を支持するための基板支持体と、
前記処理チャンバ空洞内にＲＦ電力を通すための窓であって、
セラミックまたは石英の窓本体と、
前記処理チャンバ空洞側の前記窓本体の表面上のコーティングであって、前記窓本体の少なくとも１つの表面上に、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを含む、コーティングと、を備えた、窓と、
前記処理チャンバ空洞の外側のコイルと、
を備え、
前記窓は、前記処理チャンバ空洞と前記コイルとの間にある、装置。
［適用例２］
適用例１に記載の装置であって、前記窓本体の表面上の酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つの前記コーティングは、プラズマ化学蒸着、物理蒸着、化学蒸着、原子層蒸着、または、エアロゾル蒸着の内の少なくとも１つによって形成される、装置。
［適用例３］
適用例２に記載の装置であって、前記窓本体の表面上の酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つの前記コーティングは、１〜５０ミクロンの厚さである、装置。
［適用例４］
適用例３に記載の装置であって、前記窓本体は、石英または酸化アルミニウムの内の少なくとも１つを含む、装置。
［適用例５］
適用例４に記載の装置であって、前記コーティングは、６０％を超える純度である、装置。
［適用例６］
適用例１に記載の装置であって、さらに、
前記チャンバ壁から前記窓まで伸びるピナクルリングを備え、
前記ピナクルは、前記チャンバ壁および前記窓に対して傾斜しており、前記ピナクルは、
ピナクル本体と、
酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを含み、前記ピナクル本体の少なくとも１つの表面を被覆するコーティングと、を備える、装置。
［適用例７］
適用例６に記載の装置であって、さらに、
前記窓を通して前記処理チャンバ内にガスを供給するためのガス流入口を備え、
前記ガス流入口は、
流入口本体と、
酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを含み、前記流入口本体の少なくとも１つの表面を被覆するコーティングと、を備える、装置。
［適用例８］
適用例１に記載の装置であって、前記窓本体の表面を被覆する、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つの前記コーティングは、プラズマ化学蒸着または物理蒸着の内の少なくとも１つによって形成される、装置。
［適用例９］
基板をプラズマ処理するための装置であって、
処理チャンバ空洞を形成するチャンバ壁と、
前記処理チャンバ空洞内で前記基板を支持するための基板支持体と、
前記処理チャンバ空洞内にガスを供給するためのガス流入口と、
前記処理チャンバ空洞内のガスをプラズマに変換するための少なくとも１つのプラズマ電極と、
前記処理チャンバ空洞内の表面上に、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを含み、１〜５０ミクロンの厚さを有するコーティングと、
を備える、装置。
［適用例１０］
適用例９に記載の装置であって、前記プラズマ処理チャンバは、さらに、
前記少なくとも１つのプラズマ電極を前記処理チャンバ空洞から隔離する電力窓と、
前記チャンバ壁から前記電力窓まで伸びるピナクルと、
を備え、
前記ガス流入口は、前記電力窓を通して伸び、前記コーティングは、前記電力窓、ピナクル、または、ガス流入口の内の少なくとも１つの表面を被覆する、装置。
［適用例１１］
適用例９に記載の装置であって、前記窓本体の表面を被覆する、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つの前記コーティングは、プラズマ化学蒸着、物理蒸着、化学蒸着、原子層蒸着、または、エアロゾル蒸着の内の少なくとも１つによって形成される、装置。
［適用例１２］
適用例９に記載の装置であって、さらに、ライナを備え、前記コーティングは、前記ライナを被覆する、装置。
［適用例１３］
適用例９に記載の装置であって、前記窓本体の表面を被覆する、酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つの前記コーティングは、プラズマ化学蒸着または物理蒸着の内の少なくとも１つによって形成される、装置。
［適用例１４］
適用例９に記載の装置であって、さらに、エッジリングを備え、前記コーティングは、前記エッジリングを被覆する、装置。
［適用例１５］
プラズマエッチングチャンバで用いる装置であって、
本体と、
酸化エルビウム、フッ化エルビウム、酸化サマリウム、フッ化サマリウム、酸化ツリウム、フッ化ツリウム、酸化ガドリニウム、または、フッ化ガドリニウムの内の少なくとも１つを含み、前記本体の表面を被覆し、１〜５０ミクロンの厚さを有するコーティングと、
を備える、装置。
［適用例１６］
適用例１５に記載の装置であって、前記本体は、Ｓｉ、石英、ＳｉＣ、ＳｉＮ、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ステンレス鋼、または、炭化アルミニウムの内の少なくとも１つを含む、装置。
［適用例１７］
適用例１６に記載の装置であって、前記コーティングは、物理蒸着、化学蒸着、原子層蒸着、または、エアロゾル蒸着の内の少なくとも１つによって形成される、装置。
［適用例１８］
適用例１６に記載の装置であって、前記コーティングは、９９％を超える純度である、装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】