特許 7053452 拡散障壁層及び浸食防止層を有する多層コーティング

(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】

(24)【登録日】2022-04-04

(45)【発行日】2022-04-12

(54)【発明の名称】拡散障壁層及び浸食防止層を有する多層コーティング

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/30 20060101AFI20220405BHJP

   C23C 16/34 20060101ALI20220405BHJP

   C23C 16/40 20060101ALI20220405BHJP

   C23C 14/06 20060101ALI20220405BHJP

   C23C 14/08 20060101ALI20220405BHJP

【ＦＩ】

C23C16/30

C23C16/34

C23C16/40

C23C14/06 A

C23C14/06 G

C23C14/08

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2018503240

(86)(22)【出願日】2017-07-14

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2019-08-08

(86)【国際出願番号】 US2017042110

(87)【国際公開番号】W WO2018013909

(87)【国際公開日】2018-01-18

【審査請求日】2020-07-09

(31)【優先権主張番号】62/362,936

(32)【優先日】2016-07-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】15/646,602

(32)【優先日】2017-07-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100101502

【弁理士】

【氏名又は名称】安齋 嘉章

(72)【発明者】

【氏名】フェンウィック デイビッド

(72)【発明者】

【氏名】ウー シャオウェイ

(72)【発明者】

【氏名】サン ジェニファー ワイ

【審査官】▲高▼橋 真由

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００７９３７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１１－５２７３８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １６／００－１６／５６

Ｃ２３Ｃ １４／００－１４／５８

Ｃ２３Ｃ ４／００－６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

多層コーティングを形成するための方法であって、
物品の表面に拡散障壁層を堆積させる工程であって、
拡散障壁層は、原子層堆積（ＡＬＤ）、及び化学蒸着（ＣＶＤ）からなる群から選択される第１の堆積プロセスを使用して堆積され、
拡散障壁層はＴａＮｘであり、
拡散障壁層は、
ペンタキス（ジメチルアミド）タンタル（Ｖ）、
塩化タンタル（Ｖ）、
タンタル（Ｖ）エトキシド、及び
トリス（ジエチルアミノ）（ｔｅｒｔ－ブチルイミド）タンタル（Ｖ）からなる群から選択される少なくとも１つのＴａ前駆体から堆積される工程と、
浸食防止層を拡散障壁層上に堆積させる工程であって、
浸食防止層は、ＡＬＤ、物理蒸着（ＰＶＤ）、及びＣＶＤからなる群から選択される第２の堆積プロセスを用いて堆積され、
浸食防止層は、ＹＦ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｅｒ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＥｒＡｌ_ｘＯ_ｙ、ＹＯ_ｘＦ_ｙ、ＹＡｌ_ｘＯ_ｙ、ＹＺｒ_ｘＯ_ｙ及びＹＺｒ_ｘＡｌ_ｙＯ_ｚからなる群から選択される工程を含む方法。

【請求項2】

第１の堆積プロセス及び第２の堆積プロセスは、両方ともＡＬＤ、又は両方ともＣＶＤである、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

多層コーティングを形成するための方法であって、
物品の表面に拡散障壁層を堆積させる工程であって、
拡散障壁層は、原子層堆積（ＡＬＤ）、及び化学蒸着（ＣＶＤ）からなる群から選択される第１の堆積プロセスを使用して堆積され、
拡散障壁層はＴｉＺｒ_ｘＮ_ｙであり、
拡散障壁層は、少なくとも１つのＴｉ前駆体から、及び少なくとも１つのＺｒ前駆体から堆積され、
少なくとも１つのＴｉ前駆体は、
ビス（ジエチルアミド）ビス（ジメチルアミド）チタン（ＩＶ）、
テトラキス（ジエチルアミド）チタン（ＩＶ）、
テトラキス（ジメチルアミド）チタン（ＩＶ）、
テトラキス（エチルメチルアミド）チタン（ＩＶ）、
臭化チタン（ＩＶ）、
塩化チタン（ＩＶ）、及び
チタン（ＩＶ）ｔｅｒｔ－ブトキシドからなる群から選択され、
少なくとも１つのＺｒ前駆体は、
臭化ジルコニウム（ＩＶ）、
塩化ジルコニウム（ＩＶ）、
ジルコニウム（ＩＶ）ｔｅｒｔ－ブトキシド、
テトラキス（ジエチルアミド）ジルコニウム（ＩＶ）、
テトラキス（ジメチルアミド）ジルコニウム（ＩＶ）、及び
テトラキス（エチルメチルアミド）ジルコニウム（ＩＶ）からなる群から選択される工程と、
浸食防止層を拡散障壁層上に堆積させる工程であって、
浸食防止層は、ＡＬＤ、物理蒸着（ＰＶＤ）、及びＣＶＤからなる群から選択される第２の堆積プロセスを用いて堆積され、
浸食防止層は、ＹＦ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｅｒ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＥｒＡｌ_ｘＯ_ｙ、ＹＯ_ｘＦ_ｙ、ＹＡｌ_ｘＯ_ｙ、ＹＺｒ_ｘＯ_ｙ及びＹＺｒ_ｘＡｌ_ｙＯ_ｚからなる群から選択される工程を含む方法。

【請求項4】

多層コーティングを形成するための方法であって、
物品の表面に拡散障壁層を堆積させる工程であって、
拡散障壁層は、原子層堆積（ＡＬＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、及び化学蒸着（ＣＶＤ）からなる群から選択される第１の堆積プロセスを使用して堆積され、
拡散障壁層は、ＴｉＮ_ｘ、ＴａＮ_ｘ、Ｚｒ_３Ｎ_４、及びＴｉＺｒ_ｘＮ_ｙからなる群から選択される工程と、
浸食防止層を拡散障壁層上に堆積させる工程であって、
浸食防止層は、ＡＬＤ、及びＣＶＤからなる群から選択される第２の堆積プロセスを用いて堆積され、
浸食防止層はＥｒＡｌ_ｘＯ_ｙであり、
浸食防止層は、少なくとも１つのＥｒ前駆体、及び少なくとも１つのＡｌ前駆体から堆積され、
少なくとも１つのＥｒ前駆体は、
トリス－メチルシクロペンタジエニルエルビウム（ＩＩＩ）（Ｅｒ（ＭｅＣｐ）_３）、
エルビウムボランアミド（Ｅｒ（ＢＡ）_３）、
Ｅｒ（ＴＭＨＤ）_３、
エルビウム（ＩＩＩ）トリス（２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオネート）、及び
トリス（ブチルシクロペンタジエニル）エルビウム（ＩＩＩ）からなる群から選択され、
少なくとも１つのＡｌ前駆体は、
ジエチルアルミニウムエトキシド、
トリス（エチルメチルアミド）アルミニウム、
アルミニウムｓｅｃ－ブトキシド、
三臭化アルミニウム、
三塩化アルミニウム、
トリエチルアルミニウム、
トリイソブチルアルミニウム、
トリメチルアルミニウム、及び
トリス（ジエチルアミド）アルミニウムからなる群から選択される方法。

【請求項5】

多層コーティングを形成するための方法であって、
物品の表面に拡散障壁層を堆積させる工程であって、
拡散障壁層は、原子層堆積（ＡＬＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、及び化学蒸着（ＣＶＤ）からなる群から選択される第１の堆積プロセスを使用して堆積され、
拡散障壁層は、ＴｉＮ_ｘ、ＴａＮ_ｘ、Ｚｒ_３Ｎ_４、及びＴｉＺｒ_ｘＮ_ｙからなる群から選択される工程と、
浸食防止層を拡散障壁層上に堆積させる工程であって、
浸食防止層は、ＡＬＤ、及びＣＶＤからなる群から選択される第２の堆積プロセスを用いて堆積され、
浸食防止層はＹＡｌ_ｘＯ_ｙであり、
浸食防止層は、少なくとも１つのＹ前駆体、及び少なくとも１つのＡｌ前駆体から堆積され、
少なくとも１つのＹ前駆体は、
トリス（Ｎ，Ｎ－ビス（トリメチルシリル）アミド）イットリウム（ＩＩＩ）、
イットリウム（ＩＩＩ）ブトキシド、
トリス（シクロペンタジエニル）イットリウム（ＩＩＩ）、及び
Ｙ（ｔｈｄ）３（ｔｈｄ＝２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオネート）からなる群から選択され、
少なくとも１つのＡｌ前駆体は、
ジエチルアルミニウムエトキシド、
トリス（エチルメチルアミド）アルミニウム、
アルミニウムｓｅｃ－ブトキシド、
三臭化アルミニウム、
三塩化アルミニウム、
トリエチルアルミニウム、
トリイソブチルアルミニウム、
トリメチルアルミニウム、及び
トリス（ジエチルアミド）アルミニウムからなる群から選択される方法。

【請求項6】

多層コーティングを形成するための方法であって、
物品の表面に拡散障壁層を堆積させる工程であって、
拡散障壁層は、原子層堆積（ＡＬＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、及び化学蒸着（ＣＶＤ）からなる群から選択される第１の堆積プロセスを使用して堆積され、
拡散障壁層は、ＴｉＮ_ｘ、ＴａＮ_ｘ、Ｚｒ_３Ｎ_４、及びＴｉＺｒ_ｘＮ_ｙからなる群から選択される工程と、
浸食防止層を拡散障壁層上に堆積させる工程であって、
浸食防止層は、ＡＬＤ、及びＣＶＤからなる群から選択される第２の堆積プロセスを用いて堆積され、
浸食防止層はＹＯ_ｘＦ_ｙであり、
浸食防止層は、
トリス（Ｎ，Ｎ－ビス（トリメチルシリル）アミド）イットリウム（ＩＩＩ）、
イットリウム（ＩＩＩ）ブトキシド、
トリス（シクロペンタジエニル）イットリウム（ＩＩＩ）、及び
Ｙ（ｔｈｄ）３（ｔｈｄ＝２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオネート）からなる群から選択される少なくとも１つのＹ前駆体から堆積される方法。

【請求項7】

多層コーティングを形成するための方法であって、
物品の表面に拡散障壁層を堆積させる工程であって、
拡散障壁層は、原子層堆積（ＡＬＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、及び化学蒸着（ＣＶＤ）からなる群から選択される第１の堆積プロセスを使用して堆積され、
拡散障壁層は、ＴｉＮ_ｘ、ＴａＮ_ｘ、Ｚｒ_３Ｎ_４、及びＴｉＺｒ_ｘＮ_ｙからなる群から選択される工程と、
浸食防止層を拡散障壁層上に堆積させる工程であって、
浸食防止層は、ＡＬＤ、及びＣＶＤからなる群から選択される第２の堆積プロセスを用いて堆積され、
浸食防止層はＹＺｒ_ｘＡｌ_ｙＯ_ｚであり、
浸食防止層は、少なくとも１つのＹ前駆体から、少なくとも１つのＺｒ前駆体から、及び少なくとも１つのＡｌ前駆体から堆積され、
少なくとも１つのＹ前駆体は、
トリス（Ｎ，Ｎ－ビス（トリメチルシリル）アミド）イットリウム（ＩＩＩ）、
イットリウム（ＩＩＩ）ブトキシド、
トリス（シクロペンタジエニル）イットリウム（ＩＩＩ）、及び
Ｙ（ｔｈｄ）３（ｔｈｄ＝２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオネート）からなる群から選択され、
少なくとも１つのＺｒ前駆体は、
臭化ジルコニウム（ＩＶ）、
塩化ジルコニウム（ＩＶ）、
ジルコニウム（ＩＶ）ｔｅｒｔ－ブトキシド、
テトラキス（ジエチルアミド）ジルコニウム（ＩＶ）、
テトラキス（ジメチルアミド）ジルコニウム（ＩＶ）、及び
テトラキス（エチルメチルアミド）ジルコニウム（ＩＶ）からなる群から選択され、
少なくとも１つのＡｌ前駆体は、
ジエチルアルミニウムエトキシド、
トリス（エチルメチルアミド）アルミニウム、
アルミニウムｓｅｃ－ブトキシド、
三臭化アルミニウム、
三塩化アルミニウム、
トリエチルアルミニウム、
トリイソブチルアルミニウム、
トリメチルアルミニウム、及び
トリス（ジエチルアミド）アルミニウムからなる群から選択される方法。

【請求項8】

拡散障壁層は、１０ｎｍ～１００ｎｍの範囲の厚さを有し、
浸食防止層は最大で１マイクロメートルまでの厚さを有している、請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。

【請求項9】

多層コーティングは、亀裂を生じることなく２０℃～４５０℃の温度サイクルに耐え得る、請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。

【請求項10】

拡散障壁層を堆積させる工程は、複数の前駆体を使用して複数の無傷の層を堆積させる工程を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。

【請求項11】

複数の無傷の層をアニーリングして相互拡散された拡散障壁層を形成する工程をさらに含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

浸食防止層を堆積させる工程は、複数の前駆体を使用して複数の無傷の層を堆積させる工程を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。

【請求項13】

複数の無傷の層をアニーリングして相互拡散された浸食防止層を形成する工程をさらに含む、請求項１２に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の実施形態は、拡散障壁及び耐浸食性コーティングとして機能する多層コーティング、多層コーティングを形成するための方法、及び多層コーティングでコーティングされたプロセスチャンバコンポーネントに関する。

【背景】

【0002】

様々な製造プロセスは、高温、高エネルギープラズマ、腐食性ガスの混合物、高ストレス、及びそれらの組み合わせに半導体プロセスチャンバコンポーネントを曝露させる。これらの極端な条件は、チャンバコンポーネントを腐食させ、チャンバコンポーネントを浸食させ、チャンバコンポーネント材料の基板への拡散を引き起こし、及び、チャンバコンポーネントの欠陥に対する感受性を増加させる可能性がある。このような極端な環境において、これらの欠陥を低減し、コンポーネントの耐腐食性、耐浸食性、及び、耐拡散性を改善することが望ましい。保護コーティングを有する半導体プロセスチャンバコンポーネントをコーティングすることは、欠陥を低減し、耐久性を延ばすのに有効な方法である。

【概要】

【0003】

本発明のいくつかの実施形態は、多層コーティングを網羅する。多層コーティングは、ＴｉＮ_ｘ、ＴａＮ_ｘ、Ｚｒ_３Ｎ_４、及びＴｉＺｒ_ｘＮ_ｙからなる群から選択される拡散障壁層を含むことができる。多層コーティングは、ＹＦ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｅｒ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＥｒＡｌ_ｘＯ_ｙ、ＹＯ_ｘＦ_ｙ、ＹＡｌ_ｘＯ_ｙ、ＹＺｒ_ｘＯ_ｙ、及びＹＺｒ_ｘＡｌ_ｙＯ_ｚからなる群から選択される浸食防止層を更に含むことができる。浸食防止層は、拡散障壁層を覆うことができる。

【0004】

いくつかの実施形態では、多層コーティングを形成する方法が本明細書に開示される。本方法は、物品の表面上に拡散障壁層を堆積させるステップを含む。拡散障壁層は、原子層堆積、物理蒸着、及び化学蒸着からなる群から選択される第１の堆積プロセスを使用して堆積させることができる。拡散障壁層は、ＴｉＮ_ｘ、ＴａＮ_ｘ、Ｚｒ_３Ｎ_４、及びＴｉＺｒ_ｘＮ_ｙからなる群から選択することができる。本方法は、浸食防止層を拡散障壁層上に堆積させるステップを更に含む。浸食防止層は、原子層堆積、物理蒸着、及び化学蒸着からなる群から選択される第２の堆積プロセスを用いて堆積させることができる。浸食防止層は、ＹＦ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｅｒ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＥｒＡｌ_ｘＯ_ｙ、ＹＯ_ｘＦ_ｙ、ＹＡｌ_ｘＯ_ｙ、ＹＺｒ_ｘＯ_ｙ、及びＹＺｒ_ｘＡｌ_ｙＯ_ｚからなる群から選択することができる。

【0005】

いくつかの実施形態では、本発明は、コーティングされたプロセスチャンバコンポーネントを網羅する。コーティングされたプロセスチャンバコンポーネントは、表面を有するプロセスチャンバコンポーネントと、その表面上にコーティングされた多層コーティングとを含むことができる。特定の実施形態では、多層コーティングは、ＴｉＮ_ｘ、ＴａＮ_ｘ、Ｚｒ_３Ｎ_４、及びＴｉＺｒ_ｘＮ_ｙからなる群から選択された拡散障壁層を含むことができる。特定の実施形態では、多層コーティングは、ＹＦ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｅｒ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＥｒＡｌ_ｘＯ_ｙ、ＹＯ_ｘＦ_ｙ、ＹＡｌ_ｘＯ_ｙ、ＹＺｒ_ｘＯ_ｙ、及びＹＺｒ_ｘＡｌ_ｙＯ_ｚからなる群から選択される浸食防止層を更に含むことができる。浸食防止層は、拡散障壁層を覆うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

本開示は、同じ参照符号が同様の要素を示す添付図面の図において、限定としてではなく例として示されている。本開示における「１つの」又は「一」実施形態への異なる参照は、必ずしも同じ実施形態への参照ではなく、そのような参照は少なくとも１つを意味することが留意されるべきである。

【図1】処理チャンバの一実施形態の断面図を示す。

【図2】本発明の実施形態に係る、様々な原子層堆積（ＡＬＤ）技術に適用可能な堆積機構を示す。

【図3】本発明の実施形態に係る、様々な化学蒸着（ＣＶＤ）技術に適用可能な堆積メカニズムを示す。

【図4】本発明の実施形態に係る、様々な物理蒸着（ＰＶＤ）技術に適用可能な堆積メカニズムを示す。

【図5】一実施形態に係る、物品上に多層コーティングを形成する方法を示す。

【図6A】本発明の実施形態に係る、無傷のコンポーネント層を有する拡散障壁層と、無傷のコンポーネント層を有する浸食防止層とを有するコーティングされたチャンバコンポーネントを示す。

【図6B】本発明の実施形態に係る、無傷のコンポーネント層を有する拡散障壁層と、相互拡散された浸食防止層とを有するコーティングされたチャンバコンポーネントを示す。

【図6C】本発明の実施形態に係る、相互拡散された拡散障壁層と、無傷のコンポーネント層を有する浸食防止層とを有するコーティングされたチャンバコンポーネントを示す。

【図6D】本発明の実施形態に係る、相互拡散された拡散障壁層と、相互拡散された浸食防止層とを有するコーティングされたチャンバコンポーネントを示す。

【実施形態の詳細な説明】

【0007】

本明細書では、拡散障壁層として作用する窒化物層と、腐食及び／又は浸食防止層として作用する希土類酸化物又はフッ化物層とを含む多層コーティングを参照して、実施形態を説明する。これらの層は、薄膜堆積技術（例えば、ＡＬＤ、ＣＶＤ、及びＰＶＤ）を介して堆積させることができる。窒化物層は、ＴｉＮ、ＴａＮ、及びＺｒ_３Ｎ_４などの構成物質から形成することができる。拡散障壁層は、基板処理中にチャンバコンポーネント内の要素が基板の表面に拡散することを防止することができる。いくつかの実施形態では、拡散障壁層は、基板処理中にチャンバコンポーネント内の金属（例えば、銅）が基板表面に拡散するのを防止することができる。拡散障壁層は、チャンバコンポーネントの化学成分が基板を汚染するのを防止するのを助ける。浸食又は腐食防止層は、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＹＦ_３及びＥｒ_２Ｏ_３などの構成物質から形成された多成分層とすることができる。腐食及び／又は浸食防止層を拡散障壁層の上に堆積させて、処理チャンバ内に存在する腐食性ガス又はプラズマ環境中の拡散障壁層及び下にあるチャンバコンポーネントの浸食又は腐食を防止することができる。薄膜堆積技術は、単純な、ならびに（穴及び大きなアスペクト比を有する）複雑な幾何学的形状を有するチャンバコンポーネントの実質的に均一な厚さのコンフォーマルなコーティングを得るのを助ける。底部薄膜拡散障壁層及び上部薄膜浸食又は腐食防止層を有する多層スタックは、処理されたウェハの拡散に基づく汚染ならびに処理されたウェハの脱落した粒子に基づく汚染の両方を最小限に抑えることができる。拡散障壁層は、コーティングされた下にある物品を汚染物（例えば、金属汚染物（例えば、銅））の拡散からシールすることができ、一方、浸食又は腐食防止層は、物品及び拡散層の両方を処理ガス及び／又はプラズマ環境による浸食及び／腐食から保護することができる。

【0008】

図１は、本発明の実施形態に係る多層コーティングでコーティングされた１以上のチャンバコンポーネントを有する半導体処理チャンバ１００の断面図である。処理チャンバ１００は、プラズマ処理条件を有する腐食性プラズマ環境が提供される処理に対して使用することができる。例えば、処理チャンバ１００は、プラズマエッチング装置又はプラズマエッチングリアクタ、プラズマ洗浄装置などのためのチャンバとすることができる。多層コーティングを含むことができるチャンバコンポーネントの例には、複雑な形状及び高アスペクト比を有する穴を有するチャンバコンポーネントが含まれる。いくつかの例示的なチャンバコンポーネントは、基板支持アセンブリ１４８、静電チャック（ＥＳＣ）１５０、リング（例えば、プロセスキットリング又は単一リング）、チャンバ壁、ベース、ガス分配プレート、シャワーヘッド、ガスライン、ノズル、蓋、ライナー、ライナーキット、シールド、プラズマスクリーン、フローイコライザー、冷却ベース、チャンバビューポート、チャンバ蓋などを含む。以下でより詳細に説明される多層コーティングは、ＡＬＤプロセス、ＣＶＤプロセス、ＰＶＤプロセス、又はそれらの組み合わせを用いて施される。図２～図４を参照してより詳細に説明されるＡＬＤ、ＣＶＤ、及びＰＶＤは、複雑な形状及び高アスペクト比の穴を有するコンポーネントを含む全てのタイプのコンポーネントに比較的均一な厚さのコンフォーマルな薄膜コーティングを施すことができる。

【0009】

図示のように、基板支持アセンブリ１４８は、一実施形態に係る多層コーティング１３６を有する。しかしながら、他のチャンバコンポーネント（例えば、シャワーヘッド、ガスライン、静電チャック、ノズル、その他）のいずれも、多層コーティングでコーティングされてもよいことが理解されるべきである。

【0010】

一実施形態では、処理チャンバ１００は、チャンバ本体１０２と、内部容積１０６を囲むシャワーヘッド１３０とを含む。シャワーヘッド１３０は、シャワーヘッドベース及びシャワーヘッドガス分配プレートを含むことができる。あるいはまた、シャワーヘッド１３０は、いくつかの実施形態では、蓋及びノズルによって置き換えてもよい。チャンバ本体１０２は、アルミニウム、ステンレス鋼、又は他の適切な材料から製造することができる。チャンバ本体１０２は、一般的に、側壁１０８及び底部１１０を含む。シャワーヘッド１３０（又は蓋及び／又はノズル）、側壁１０８、及び／又は底部１１０のいずれも、多層コーティングを含むことができる。

【0011】

外側ライナー１１６は、側壁１０８に隣接して配置され、チャンバ本体１０２を保護することができる。外側ライナー１１６は、多層コーティングで製造及び／又はコーティングすることができる。

【0012】

排気ポート１２６は、チャンバ本体１０２内に画定されることができ、内部容積１０６をポンプシステム１２８に結合することができる。ポンプシステム１２８は、排気して処理チャンバ１００の内部容積１０６の圧力を調節するために使用される１以上のポンプ及びスロットルバルブを含むことができる。

【0013】

シャワーヘッド１３０は、チャンバ本体１０２の側壁１０８上に支持することができる。シャワーヘッド１３０（又は蓋）は、処理チャンバ１００の内部容積１０６へのアクセスを可能にするように開放することができ、閉じている間は、処理チャンバ１００に対してシールを提供することができる。ガスパネル１５８は、処理チャンバ１００に結合されて、処理ガス及び／又は洗浄ガスを、シャワーヘッド１３０又は蓋及びノズルを介して内部容積１０６に提供することができる。シャワーヘッド１３０は、誘電体エッチング（誘電体材料のエッチング）に使用される処理チャンバ用に使用することができる。シャワーヘッド１３０は、ガス分配プレート（ＧＤＰ）１３３を含み、ＧＤＰ１３３は、ＧＤＰ１３３の全域にわたって複数のガス供給穴１３２を有する。シャワーヘッド１３０は、アルミニウムベース又は陽極酸化アルミニウムベースに接合されたＧＤＰ１３３を含むことができる。ＧＤＰ１３３は、Ｓｉ又はＳｉＣから製造することができる、又はセラミックス（例えば、Ｙ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＹＡＧなど）とすることができる。

【0014】

導体エッチング（導電性材料のエッチング）用に使用される処理チャンバでは、シャワーヘッドではなく蓋を使用することができる。蓋は、蓋の中心穴に嵌合する中心ノズルを含むことができる。蓋は、セラミックス（例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、ＹＡＧ）、又はＹ_４Ａｌ_２Ｏ_９とＹ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２の固溶体とを含むセラミックス化合物とすることができる。ノズルもまた、セラミックス（例えば、Ｙ_２Ｏ_３、ＹＡＧ）、又はＹ_４Ａｌ_２Ｏ_９とＹ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２の固溶体とを含むセラミックス化合物とすることができる。蓋、シャワーヘッドベース１０４、ＧＤＰ１３３、及び／又はノズルは、一実施形態に係る多層コーティングですべてコーティングされてもよい。

【0015】

処理チャンバ１００内で基板を処理するために使用することができる処理ガスの例は、ハロゲン含有ガス（例えば、とりわけ、Ｃ_２Ｆ_６、ＳＦ_６、ＳｉＣｌ_４、ＨＢｒ、ＮＦ_３、ＣＦ_４、ＣＨＦ_３、ＣＨ_２Ｆ_３、Ｆ、ＮＦ_３、Ｃｌ_２、ＣＣｌ_４、ＢＣｌ_３、及びＳｉＦ_４）、及び他のガス（例えば、Ｏ_２又はＮ_２Ｏ）を含む。キャリアガスの例は、Ｎ_２、Ｈｅ、Ａｒ、及び処理ガスに対して不活性な他のガス（例えば、非反応性ガス）を含む。基板支持アセンブリ１４８は、シャワーヘッド１３０又は蓋の下方の処理チャンバ１００の内部容積１０６内に配置される。基板支持アセンブリ１４８は、処理中に基板１４４を保持する。リング１４６（例えば、単一のリング）は、静電チャック１５０の一部を覆うことができ、覆われた部分が処理中にプラズマに曝露されないように保護することができる。一実施形態では、リング１４６はシリコン又は石英であってもよい。

【0016】

内側ライナー１１８は、基板支持アセンブリ１４８の周囲を覆うことができる。内側ライナー１１８は、ハロゲン含有ガス耐性材料（例えば、外側ライナー１１６を参照して論じられたもの）とすることができる。一実施形態では、内側ライナー１１８は、外側ライナー１１６と同じ材料から製造されてもよい。更に、内側ライナー１１８はまた、多層コーティングでコーティングされてもよい。

【0017】

一実施形態では、基板支持アセンブリ１４８は、台座１５２を支持する取り付けプレート１６２と、静電チャック１５０とを含む。静電チャック１５０は、熱伝導ベース１６４と、熱伝導ベースに接合剤１３８によって接合された静電パック１６６とを更に含み、接合剤１３８は、一実施形態では、シリコーン接合剤とすることができる。静電パック１６６の上面は、図示の実施形態では、多層コーティング１３６によって覆うことができる。多層コーティング１３６は、熱伝導性ベース１６４及び静電パック１６６の外側及び側部周縁部を含む静電チャック１５０の露出面全体、ならびに静電チャック内でアスペクト比の大きい他の幾何学的に複雑な部品又は穴に配置することができる。取り付け板１６２は、チャンバ本体１０２の底部１１０に結合され、ユーティリティ（例えば、流体、電力線、センサリードなど）を熱伝導ベース１６４及び静電パック１６６に経路付ける（ルーティングする）ための通路を含む。

【0018】

熱伝導ベース１６４及び／又は静電パック１６６は、１以上のオプションの埋設された加熱素子１７６、埋設された熱アイソレータ１７４、及び／又は導管１６８、１７０を含み、基板支持アセンブリ１４８の横方向の温度プロファイルを制御することができる。導管１６８、１７０は、導管１６８、１７０を介して温度調節流体を循環させる流体源１７２に流体的に結合することができる。一実施形態では、埋設されたアイソレータ１７４は、導管１６８、１７０の間に配置することができる。ヒータ１７６は、ヒータ電源１７８によって調整される。導管１６８、１７０及びヒータ１７６を使用して、熱伝導ベース１６４の温度を制御することができる。導管及びヒータは、静電パック１６６及び処理される基板（例えば、ウェハ）１４４を加熱及び／又は冷却する。静電パック１６６及び熱伝導ベース１６４の温度は、コントローラ１９５を使用して監視することができる複数の温度センサ１９０、１９２を使用して監視することができる。

【0019】

静電パック１６６は、複数のガス通路（例えば、溝、メサ、及びパック１６６の上面に形成することができる他の表面構造）を更に含むことができる。これらの表面構造は、すべて、一実施形態に係る多層コーティングでコーティングすることができる。ガス通路は、静電パック１６６内に穿孔された穴を介して、熱伝達（又は裏面）ガス（例えば、Ｈｅ）の供給源に流体結合させることができる。動作中、裏面ガスは、制御された圧力でガス通路に供給され、静電パック１６６と基板１４４との間の熱伝達を促進することができる。

【0020】

静電パック１６６は、チャッキング電源１８２によって制御される少なくとも１つのクランプ電極１８０を含む。電極１８０（又はパック１６６又はベース１６４内に配置された他の電極）は、処理チャンバ１００内の処理ガス及び／又は他のガスから形成されたプラズマを維持するための整合回路１８８を介して１以上のＲＦ電源１８４、１８６に更に結合することができる。電源１８４、１８６は、一般的に、約５０ｋＨｚ～約３ＧＨｚの周波数と、最大約１００００ワットの電力を有するＲＦ信号を生成することができる。

【0021】

図２は、様々なＡＬＤ技術に係る堆積プロセスを示す。様々なタイプのＡＬＤプロセスが存在し、特定のタイプは、いくつかの要因（例えば、コーティングされる表面、コーティング材料、表面とコーティング材料との間の化学的相互作用など）に基づいて選択することができる。ＡＬＤプロセスの一般的原理は、自己限定的に一度に１つずつ表面と化学的に反応するガス状化学前駆体の連続した交互パルスにコーティンされる表面を繰り返し曝露させることによって、薄膜層を成長又は堆積させるステップを含む。

【0022】

図２は、表面２０５を有する物品２１０を示す。前駆体と表面との間の各々の個々の化学反応は、「半反応」として知られている。各半反応の間、前駆体は、前駆体が表面と完全に反応することを可能にするのに十分な時間間隔の間、表面上にパルスされる。この反応は、前駆体が表面上の有限数の利用可能な反応部位と反応し、表面上に均一な連続吸着層を形成するので、自己限定的である。前駆体とすでに反応している任意の部位は、反応した部位が均一な連続コーティング上に新たな反応部位を形成する処理を受けない限り、及び／又はそれを受けるまで、同一の前駆体との更なる反応に利用できなくなる。例示的な処理は、プラズマ処理、均一な連続吸着層をラジカルに曝露する処理、又は表面に吸着された直近の均一な連続膜層と反応することができる異なる前駆体の導入とすることができる。

【0023】

図２では、表面２０５を有する物品２１０は、吸着層２１４を形成することによって第１の前駆体２６０と表面２０５との第１の半反応が部分的に膜層２１５を形成するまで、第１の時間にわたって第１の前駆体２６０に導入することができる。その後、物品２１０は、吸着層２１４と反応して層２１５を完全に形成する第２の前駆体２６５（反応物質とも呼ばれる）に導入することができる。第１の前駆体２６０は、例えば、イットリウム又は他の金属のための前駆体とすることができる。第２の前駆体２６５は、層２１５が酸化物であれば酸素前駆体、層２１５がフッ化物であればフッ素前駆体、又はこの層が窒化物であれば窒素前駆体とすることができる。物品２１０は、第１の前駆体２６０及び第２の前駆体２６５に最高ｎ回交互に曝露して、層２１５の目標厚さを達成することができる。Ｎは、例えば１～１００の整数とすることができる。膜層２１５は、均一で、連続していて、コンフォーマルとすることができる。膜層２１５はまた、実施形態では１％未満、いくつかの実施形態では０．１％未満、又は更なる実施形態では約０％の非常に低い空孔率を有することができる。続いて、表面２０５及び膜層２１５を有する物品２１０は、層２１５と反応する第３の前駆体２７０に導入され、第２の吸着層２１８を形成することによって、第２の膜層２２０を部分的に形成することができる。続いて、物品２１０は、第２の半反応につながる吸着層２１８と反応して完全に層２２０を形成する別の前駆体２７５（反応物質とも呼ばれる）に導入することができる。物品２１０は、第３の前駆体２７０及び第４の前駆体２７５に最高ｍ回交互に曝露して、層２２０の目標厚さを達成することができる。Ｍは、例えば１～１００の整数とすることができる。第２の膜層２２０は、均一で、連続しており、コンフォーマルとすることができる。第２の膜層２２０はまた、いくつかの実施形態では１％未満、いくつかの実施形態では０．１％未満、又は更なる実施形態では約０％の非常に低い空孔率を有することができる。その後、物品２１０を前駆体２６０及び２６５にｎ回導入し、次いで前駆体２７０及び２７５にｍ回導入するシーケンスを繰り返してｘ回行うことができる。ｘは、例えば、１～１００の整数とすることができる。シーケンスの結果は、追加の層２２５、２３０、２３５、及び２４５を成長させるためのものとすることができる。様々な層の数及び厚さは、目標とするコーティングの厚さ及び特性に基づいて独立して選択することができる。種々の層は無傷のまま（すなわち、別々のまま）とすることができるか、又はいくつかの実施形態では、相互拡散させることができる。

【0024】

表面反応（例えば、半反応）は、連続して実行される。新しい前駆体を導入する前に、内部でＡＬＤプロセスが行われるチャンバは、不活性キャリアガス（例えば、窒素又は空気）でパージされ、未反応前駆体及び／又は表面前駆体反応副生成物を除去することができる。少なくとも２つの前駆体が使用される。いくつかの実施形態では、３以上の前駆体を使用して、同じ組成を有する膜層を成長させることができる（例えば、互いの上にＹ_２Ｏ_３の多層を成長させる）。他の実施形態では、異なる前駆体を使用して、異なる組成を有する異なる膜層を成長させることができる。

【0025】

ＡＬＤプロセスは、様々な温度で行うことができる。特定のＡＬＤプロセスに対する最適な温度範囲は、「ＡＬＤ温度ウィンドウ」と呼ばれる。ＡＬＤ温度ウィンドウを下回る温度は、不良な成長速度と非ＡＬＤタイプの堆積をもたらす可能性がある。ＡＬＤ温度ウィンドウを超える温度は、物品の熱分解又は前駆体の急速な脱離をもたらす可能性がある。ＡＬＤ温度ウィンドウは、約２００℃～約４００℃の範囲とすることができる。いくつかの実施形態では、ＡＬＤ温度ウィンドウは、約１５０℃～約３５０℃の間である。

【0026】

ＡＬＤプロセスは、複雑な幾何学的形状、高アスペクト比の穴、及び三次元構造を有する物品及び表面上に均一な膜厚を有するコンフォーマルな膜層を可能にする。前駆体の表面への十分な曝露時間は、前駆体が分散し、その三次元の複雑な構造の全てを含む表面全体と完全に反応することを可能にする。高アスペクト比の構造においてコンフォーマルＡＬＤを得るために利用される曝露時間は、アスペクト比の２乗に比例し、モデリング技術を使用して予測することができる。また、ＡＬＤ技術は、原材料（例えば、粉末原料及び焼結されたターゲット）の長期かつ困難な製造を必要とせずに、特定の組成物又は配合物のインサイチューでオンデマンドの材料合成を可能にするので、他の通常使用されるコーティング技術よりも有利である。いくつかの実施形態では、第１の組の層２１５、２２０、２２５、及び２３０は、ＴｉＮ_ｘ、ＴａＮ_ｘ、Ｚｒ_３Ｎ_４及びＴｉＺｒ_ｘＮ_ｙからなる群から選択される拡散障壁層を共に形成することができる。拡散障壁層は、例えば、ＴｉＮ膜、ＴａＮ膜及びＺｒ_３Ｎ_４膜を形成するために使用される１対のＡＬＤ前駆体又は交互対のＡＬＤ前駆体から堆積させることができる。いくつかの実施形態では、交互の前駆体から形成された膜は、無傷の層として残すことができる。他の実施形態では、交互の前駆体から形成された膜をアニーリングして相互拡散された拡散障壁層を形成することができる。いくつかの実施形態では、層２１５、２２０、２２５、及び２３０のそれぞれは、一緒になって単一のより厚い拡散障壁層を形成する同じ材料（例えば、ＴｉＮ_ｘ、ＴａＮ_ｘ又はＺｒ_３Ｎ_４）のナノ層である。

【0027】

いくつかの実施形態では、第２の組の層２３５及び２４５は、一緒になって、ＹＦ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｅｒ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＥｒＡｌ_ｘＯ_ｙ、ＹＯ_ｘＦ_ｙ、ＹＡｌ_ｘＯ_ｙ、ＹＺｒ_ｘＯ_ｙ、及びＹＺｒ_ｘＡｌ_ｙＯ_ｚからなる群から選択される浸食防止層を形成することができる。浸食防止層は、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３膜、Ｙ_２Ｏ_３膜、ＺｒＯ_２膜、ＹＦ_３膜、及び／又はＥｒ_２Ｏ_３膜を形成するために使用される１対のＡＬＤ前駆体又は交互対ＡＬＤ前駆体から堆積することができる。いくつかの実施形態では、交互の前駆体から形成された膜は、無傷の層として残すことができる。他の実施形態では、交互の前駆体から形成された膜をアニーリングして、相互拡散された浸食防止層を形成することができる。いくつかの実施形態では、層２３５及び２４５のそれぞれは、一緒になって単一のより厚い浸食防止層を形成する同じ材料（例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＹＦ_３、又はＥｒ_２Ｏ_３）のナノ層である。

【0028】

いくつかの実施形態では、多層コーティングは、ＣＶＤを介して物品の表面上に堆積させることができる。例示的なＣＶＤシステムが図３に示されている。システムは、化学蒸気前駆体供給システム３０５及びＣＶＤリアクタ３１０を備える。蒸気前駆体供給システム３０５の役割は、固体、液体、又は気体の形態であり得る出発材料３１５から蒸気前駆体３２０を生成することである。次に、蒸気はＣＶＤリアクタ３１０に輸送され、物品ホルダ３３５上に配置された物品３３０上に薄膜３２５として堆積される。

【0029】

ＣＶＤリアクタ３１０は、ヒータ３４０を用いて物品３３０を堆積温度まで加熱する。いくつかの実施形態では、ヒータは、ＣＶＤリアクタの壁を加熱することができ（「ホットウォールリアクタ」としても知られている）、リアクタの壁は物品に熱を伝達することができる。他の実施形態では、ＣＶＤリアクタの壁を冷たく維持しながら（「コールドウォールリアクタ」としても知られている）、物品のみを加熱することができる。ＣＶＤシステム構成は限定的であると解釈されるべきではないことを理解すべきである。様々な装置をＣＶＤシステムのために利用することができ、装置は、均一な厚さ、表面形態、構造、及び組成を有するコーティングを与えることができる最適な処理条件を得るように選択される。

【0030】

様々なＣＶＤプロセスは、以下のプロセスを含む。（１）出発物質から活性ガス状反応種（「前駆体」としても知られている）を生成する。（２）前駆体を反応チャンバ（「リアクタ」とも呼ばれる）に輸送する。（３）前駆体を加熱された物品上に吸収させる。（４）気体－固体界面での前駆体と物品との間の化学反応に関与して、堆積物及びガス状副生成物を形成する。（５）ガス状副生成物及び未反応ガス状前駆体を反応チャンバから除去する。

【0031】

適切なＣＶＤ前駆体は、室温で安定とすることができ、低い気化温度を有することができ、低温で安定な蒸気を生成することができ、適切な堆積速度（薄膜コーティングに対して低い堆積速度及び厚膜コーティングに対して高い堆積速度）を有し、比較的低い毒性を有し、費用効果があり、比較的純度が高い。いくつかのＣＶＤ反応（例えば、熱分解反応（「熱分解」としても知られている）又は不均化反応）では、化学前駆体だけで堆積を完了させることができる。他のＣＶＤ反応に対しては、化学前駆体に加えて（下記の表１に掲載される）他の薬剤を用いて堆積を完了させることができる。

【表1】

【0032】

ＣＶＤは、高密度で純度の高いコーティングを堆積させる能力、及び適度に高い堆積速度で良好な再生産性及び接着性を有する均一な膜を生成する能力を含む多くの利点を有する。実施形態におけるＣＶＤを用いて堆積された層は、１％未満の空孔率、及び０．１％未満の空孔率（例えば、約０％）を有することができる。したがって、それを使用して、複雑な形状のコンポーネントを均一にコーティングし、良好なコンフォーマルな被覆を有する（例えば、実質的に均一な厚さを有する）コンフォーマルな膜を堆積させることができる。ＣＶＤを使用して、（例えば、複数の化学前駆体を所定の比率で混合チャンバに供給し、次いでこの混合物をＣＶＤリアクタシステムに供給することによって）複数の成分からなる膜を堆積することもできる。

【0033】

ＣＶＤリアクタ３１０は、実施形態において、プラズマ環境による浸食及び／又は腐食に対して耐性のある拡散障壁層及び／又は浸食防止層を形成するために使用することができる。層３２５は、実施形態において、ＴｉＮ_ｘ、ＴａＮ_ｘ、Ｚｒ_３Ｎ_４、及びＴｉＺｒ_ｘＮ_ｙからなる群から選択される拡散障壁層を形成することができる。拡散障壁層３２５を覆う層３４５は、いくつかの実施形態では、ＹＦ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｅｒ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＥｒＡｌ_ｘＯ_ｙ、ＹＯ_ｘＦ_ｙ、ＹＡｌ_ｘＯ_ｙ、ＹＺｒ_ｘＯ_ｙ、及びＹＺｒ_ｘＡｌ_ｙＯ_ｚからなる群から選択される浸食防止層とすることができる。

【0034】

いくつかの実施形態では、多層コーティングは、ＰＶＤを介して物品の表面上に堆積させることができる。ＰＶＤプロセスを使用して、数ナノメートルから数マイクロメートルの範囲の厚さの薄膜を堆積させることができる。様々なＰＶＤプロセスは、共通して３つの基本的な構成：（１）高温又はガス状プラズマの助けを借りて固体源から材料を蒸発させること、（２）気化された材料を真空中で物品の表面に輸送すること、（３）蒸発した材料を物品上に凝縮させて薄膜層を生成することを共有する。例示的なＰＶＤリアクタを図４に示し、以下により詳細に説明する。

【0035】

図４は、様々なＰＶＤ技術及びリアクタに適用可能な堆積機構を示す。ＰＶＤリアクタチャンバ４００は、物品４２０に隣接するプレート４１０と、ターゲット４３０に隣接するプレート４１５とを含むことができる。空気をリアクタチャンバ４００から除去して、真空を生成することができる。次に、アルゴンガスをリアクタチャンバに導入することができ、電圧をプレートに印加することができ、電子及び正のアルゴンイオン４４０を含むプラズマを生成することができる。正のアルゴンイオン４４０は、負のプレート４１５に引き付けられることができ、そこでターゲット４３０に当たってターゲットから原子４３５を放出させることができる。放出された原子４３５は、輸送され、薄膜４２５として物品４２０上に堆積させることができる。

【0036】

実施形態において、ＰＶＤリアクタチャンバ４００を使用して、拡散障壁層及び／又は浸食防止層を形成してもよい。層４２５は、実施形態において、ＴｉＮ_ｘ、ＴａＮ_ｘ、Ｚｒ_３Ｎ_４、及びＴｉＺｒ_ｘＮ_ｙからなる群から選択される拡散障壁層を形成することができる。拡散障壁層４２５を覆う層４４５は、いくつかの実施形態では、ＹＦ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｅｒ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＥｒＡｌ_ｘＯ_ｙ、ＹＯ_ｘＦ_ｙ、ＹＡｌ_ｘＯ_ｙ、ＹＺｒ_ｘＯ_ｙ、及びＹＺｒ_ｘＡｌ_ｙＯ_ｚからなる群から選択される浸食防止層とすることができる。

【0037】

図２の物品２１０、図３の物品３３０、及び図４の物品４２０は、基板支持アセンブリ、静電チャック（ＥＳＣ）、リング（例えば、プロセスキットリング又は単一リング）、チャンバ壁、ベース、ガス分配プレート、ガスライン、シャワーヘッド、ノズル、蓋、ライナー、ライナーキット、シールド、プラズマスクリーン、フローイコライザー、冷却ベース、チャンバビューポート、チャンバ蓋などを含むがこれらに限定されない様々な半導体プロセスチャンバコンポーネントを表すことができる。物品及びそれらの表面は、金属（例えば、アルミニウム、ステンレス鋼）、セラミックス、金属セラミック複合材料、ポリマー、ポリマーセラミックス複合材料、又は他の適切な材料から製造することができ、ＡｌＮ、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等の材料を更に含むことができる。

【0038】

ＡＬＤ、ＣＶＤ、及びＰＶＤ技術によって、拡散障壁膜（例えば、ＴｉＮ_ｘ、ＴａＮ_ｘ、Ｚｒ_３Ｎ_４、及びＴｉＺｒ_ｘＮ_ｙ）及び浸食防止膜（例えば、ＹＦ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｅｒ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＥｒＡｌ_ｘＯ_ｙ、ＹＯ_ｘＦ_ｙ、ＹＡｌ_ｘＯ_ｙ、ＹＺｒ_ｘＯ_ｙ、及びＹＺｒ_ｘＡｌ_ｙＯ_ｚ）を形成することができる。いくつかの実施形態では、拡散障壁層及び浸食防止層は、両方とも同じ技術を用いて堆積させることができる（すなわち、両方ともＡＬＤを介して堆積させることができる、両方ともＣＶＤを介して堆積させることができる、又は両方ともＰＶＤを介して堆積させることができる）。他の実施形態では、拡散障壁層は、１つの技術によって堆積されてもよく、浸食防止層は、別の技術によって堆積されてもよい。例えば、両方の層がＡＬＤを介して堆積される場合、より詳細に以下で説明するように、拡散障壁層は、ＴｉＮ、ＴａＮ、及びＺｒ_３Ｎ_４を吸着して堆積させるために使用される前駆体の適切なシーケンシングによって吸着され、堆積されることができ、浸食防止膜は、Ｙ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＹＦ_３、ＺｒＯ_２、及びＥｒ_２Ｏ_３を吸着して堆積させるために使用される前駆体の適切なシーケンシングによって吸着され、堆積されることができる。

【0039】

図５は、一実施形態に係る物品上に多層コーティングを形成する方法５００を示す。本方法は、オプションとして、多層コーティング（図５には図示せず）に対する組成を選択することによって開始することができる。組成の選択及び形成方法は、同じエンティティによって、又は複数のエンティティによって実行されてもよい。ブロック５０５に従って、本方法は、ＡＬＤ、ＣＶＤ、及びＰＶＤからなる群から選択される第１の堆積プロセスを使用して、物品の表面上に拡散障壁層を堆積させるステップを含む。拡散障壁層は、複数の無傷の層を含むことができる。複数の無傷の層は、複数の前駆体から作製され、拡散障壁層を形成することができる。拡散障壁層は、約１０ｎｍ～約１００ｎｍの範囲の厚さを有することができ、ＴｉＮ_ｘ、ＴａＮ_ｘ、Ｚｒ_３Ｎ_４、及びＴｉＺｒ_ｘＮ_ｙからなる群から選択することができる。

【0040】

ブロック５１０に従って、本方法は、オプションとして、拡散障壁層をアニーリングするステップを更に含む。いくつかの実施形態では、アニーリングは、複数の無傷の層に存在する複数の成分の相互拡散された固体状態の相を含む拡散障壁層をもたらすことができる。アニーリングは、約８００℃～約１８００℃、約８００℃～約１５００℃、又は約８００℃～約１０００℃の範囲の温度で行うことができる。アニーリング温度は、物品、表面、及び膜層の構成材料に基づいて選択され、これによってそれらの完全性を維持し、これらの成分の一部又は全部を変形、分解、又は溶融させないようにすることができる。

【0041】

ブロック５１５に従って、本方法は、ＡＬＤ、ＣＶＤ、及びＰＶＤからなる群から選択される第２の堆積プロセスを使用して、拡散障壁層上に浸食防止層を堆積させるステップを更に含む。浸食防止層は、複数の無傷の層を含むことができる。複数の無傷の層は、複数の前駆体から作製され、浸食防止層を形成することができる。浸食防止層は、最大約１マイクロメートル（例えば、約２０ｎｍ～約１マイクロメートル）の厚さを有することができ、ＹＦ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｅｒ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＥｒＡｌ_ｘＯ_ｙ、ＹＯ_ｘＦ_ｙ、ＹＡｌ_ｘＯ_ｙ、ＹＺｒ_ｘＯ_ｙ及びＹＺｒ_ｘＡｌ_ｙＯ_ｚからなる群から選択することができる。

【0042】

いくつかの実施形態では、本方法は、ブロック５２０に従って、オプションとして、浸食防止層をアニーリングするステップを更に含むことができる。いくつかの実施形態では、アニーリングは、複数の無傷の層に存在する複数の成分の相互拡散された固体状態の相を含む浸食防止層をもたらすことができる。アニーリング温度は、上記の拡散障壁層のアニーリング温度と同様であってもよい。

【0043】

いくつかの実施形態では、障壁層及び浸食防止層の両方をアニーリングし、相互拡散させることができる（図６Ｄ）。いくつかの実施形態では、浸食防止層の堆積後に単一のアニーリングプロセスが実行され、拡散防止層のナノ層及び浸食防止層のナノ層をアニーリング及び相互拡散させる。いくつかの実施形態では、障壁層及び浸食防止層の一方がアニーリングされ相互拡散されるが、他の層はアニーリングされない（図６Ｂ及び図６Ｃ参照）。他の実施形態では、障壁層又は浸食防止層のいずれもアニーリングされないか、又は相互拡散されない（図６Ａ）。様々な実施形態を図６Ａ～図６Ｄに示し、以下で更に詳細に説明する。

【0044】

いくつかの実施形態では、拡散障壁層の第１の堆積プロセス及び浸食防止層の第２の堆積プロセスは同一であってもよく、例えば、両方のプロセスはＡＬＤであってもよく、両方のプロセスはＣＶＤであってもよく、又は両方のプロセスはＰＶＤであってもよい。他の実施形態では、拡散障壁層の第１の堆積プロセス及び浸食防止層の第２の堆積プロセスは、変わってもよい。堆積方法にかかわらず、最終多層コーティングは、亀裂を生じることなく約２０℃～約４５０℃の温度サイクルに耐えることができる可能性がある。

【0045】

第１又は第２の堆積プロセスがＡＬＤ又はＣＶＤである場合、適切な前駆体又は複数の前駆体を選択して、最終的に拡散障壁層、浸食防止層、及び多層コーティングを形成することができる。

【0046】

例えば、ＴｉＮ_ｘ拡散障壁層は、ビス（ジエチルアミド）ビス（ジメチルアミド）チタン（ＩＶ）、テトラキス（ジエチルアミド）チタン（ＩＶ）、テトラキス（ジメチルアミド）チタン（ＩＶ）、テトラキス（エチルメチルアミド）チタン（ＩＶ）、臭化チタン（ＩＶ）、塩化チタン（ＩＶ）、及びチタン（ＩＶ）ｔｅｒｔ－ブトキシドからなる群から選択された少なくとも１つのＴｉ含有前駆体からＡＬＤ又はＣＶＤを介して堆積させることができる。

【0047】

ＴａＮ_ｘ拡散障壁層は、ペンタキス（ジメチルアミド）タンタル（Ｖ）、塩化タンタル（Ｖ）、タンタル（Ｖ）エトキシド、及びトリス（ジエチルアミノ）（ｔｅｒｔ－ブチルイミド）タンタル（Ｖ）からなる群から選択される少なくとも１つのＴａ前駆体からＡＬＤ又はＣＶＤを介して堆積させることができる。

【0048】

ＴｉＺｒ_ｘＮ_ｙ拡散障壁層は、少なくとも１つのＴｉ前駆体及び少なくとも１つのＺｒ前駆体からＡＬＤ又はＣＶＤを介して堆積させることができる。Ｔｉ前駆体は、ビス（ジエチルアミド）ビス（ジメチルアミド）チタン（ＩＶ）、テトラキス（ジエチルアミド）チタン（ＩＶ）、テトラキス（ジメチルアミド）チタン（ＩＶ）、テトラキス（エチルメチルアミド）チタン（ＩＶ）、臭化チタン（ＩＶ）、塩化チタン（ＩＶ）、及びチタン（ＩＶ）ｔｅｒｔ－ブトキシドからなる群から選択することができる。Ｚｒ前駆体は、臭化ジルコニウム（ＩＶ）、塩化ジルコニウム（ＩＶ）、ジルコニウム（ＩＶ）ｔｅｒｔ－ブトキシド、テトラキス（ジエチルアミド）ジルコニウム（ＩＶ）、テトラキス（ジメチルアミド）ジルコニウム（ＩＶ）、及びテトラキス（エチルメチルアミド）ジルコニウム（ＩＶ）からなる群から選択することができる。いくつかの実施形態では、様々な成分の化学量論比は、Ｔｉ_０．２Ｚｒ_０．２Ｎ_０．６拡散障壁層を形成することができる。

【0049】

Ｚｒ_３Ｎ_４浸食防止層は、臭化ジルコニウム（ＩＶ）、塩化ジルコニウム（ＩＶ）、ジルコニウム（ＩＶ）ｔｅｒｔ－ブトキシド、テトラキス（ジエチルアミド）ジルコニウム（ＩＶ）、テトラキス（ジメチルアミド）ジルコニウム（ＩＶ）、及びテトラキス（エチルメチルアミド）ジルコニウム（ＩＶ）からなる群から選択される少なくとも１つのＺｒ前駆体からＡＬＤ又はＣＶＤを介して堆積させることができる。

【0050】

ＥｒＡｌ_ｘＯ_ｙ浸食防止層は、少なくとも１つのＥｒ前駆体及び少なくとも１つのＡｌ前駆体からＡＬＤ又はＣＶＤを介して堆積させることができる。Ｅｒ前駆体は、トリス－メチルシクロペンタジエニルエルビウム（ＩＩＩ）（Ｅｒ（ＭｅＣｐ）_３）、エルビウムボランアミド（Ｅｒ（ＢＡ）_３）、Ｅｒ（ＴＭＨＤ）_３、エルビウム（ＩＩＩ）トリス（２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオネート）、及びトリス（ブチルシクロペンタジエニル）エルビウム（ＩＩＩ）からなる群から選択することができる。Ａｌ前駆体は、ジエチルアルミニウムエトキシド、トリス（エチルメチルアミド）アルミニウム、アルミニウムｓｅｃ－ブトキシド、三臭化アルミニウム、三塩化アルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリメチルアルミニウム、及びトリス（ジエチルアミド）アルミニウムからなる群から選択することができる。

【0051】

ＹＡｌ_ｘＯ_ｙ浸食防止層は、少なくとも１つのＹ前駆体及び少なくとも１つのＡｌ前駆体からＡＬＤ又はＣＶＤを介して堆積させることができる。Ｙ前駆体は、トリス（Ｎ，Ｎ－ビス（トリメチルシリル）アミド）イットリウム（ＩＩＩ）、イットリウム（ＩＩＩ）ブトキシド、トリス（シクロペンタジエニル）イットリウム（ＩＩＩ）、及びＹ（ｔｈｄ）３（ｔｈｄ＝２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオネート）からなる群から選択することができる。

【0052】

ＹＯ_ｘＦ_ｙ浸食防止層は、トリス（Ｎ，Ｎ－ビス（トリメチルシリル）アミド）イットリウム（ＩＩＩ）、イットリウム（ＩＩＩ）ブトキシド、トリス（シクロペンタジエニル）イットリウム（ＩＩＩ）、及びＹ（ｔｈｄ）３（ｔｈｄ＝２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオネート）からなる群から選択される少なくとも１つのＹ前駆体からＡＬＤ又はＣＶＤを介して堆積させることができる。

【0053】

ＹＺｒ_ｘＯ_ｙ浸食防止層は、少なくとも１つのＹ前駆体及び少なくとも１つのＺｒ前駆体からＡＬＤ又はＣＶＤを介して堆積させることができる。Ｚｒ前駆体は、臭化ジルコニウム（ＩＶ）、塩化ジルコニウム（ＩＶ）、ジルコニウム（ＩＶ）ｔｅｒｔ－ブトキシド、テトラキス（ジエチルアミド）ジルコニウム（ＩＶ）、テトラキス（ジメチルアミド）ジルコニウム（ＩＶ）、及びテトラキス（エチルメチルアミド）ジルコニウム（ＩＶ）からなる群から選択することができる。

【0054】

ＹＺｒ_ｘＡｌ_ｙＯ_ｚ浸食防止層は、少なくとも１つのＹ前駆体、少なくとも１つのＺｒ前駆体、及び少なくとも１つのＡｌ前駆体からＡＬＤ又はＣＶＤを介して堆積させることができる。

【0055】

Ｅｒ_２Ｏ_３浸食防止層は、トリス－メチルシクロペンタジエニルエルビウム（ＩＩＩ）（Ｅｒ（ＭｅＣｐ）_３）、エルビウムボランアミド（Ｅｒ（ＢＡ）_３）、Ｅｒ（ＴＭＨＤ）_３、エルビウム（ＩＩＩ）トリス（２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオネート）、及びトリス（ブチルシクロペンタジエニル）エルビウム（ＩＩＩ）からなる群から選択される少なくとも１つのＥｒ前駆体からＡＬＤ又はＣＶＤを介して堆積させることができる。

【0056】

Ａｌ_２Ｏ_３浸食防止層は、ジエチルアルミニウムエトキシド、トリス（エチルメチルアミド）アルミニウム、アルミニウムｓｅｃ－ブトキシド、三臭化アルミニウム、三塩化アルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリメチルアルミニウム、及びトリス（ジエチルアミド）アルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つのＡｌ前駆体からＡＬＤ又はＣＶＤを介して堆積させることができる。

【0057】

Ｙ_２Ｏ_３浸食防止層は、トリス（Ｎ，Ｎ－ビス（トリメチルシリル）アミド）イットリウム（ＩＩＩ）、イットリウム（ＩＩＩ）ブトキシド、トリス（シクロペンタジエニル）イットリウム（ＩＩＩ）、及びＹ（ｔｈｄ）３（ｔｈｄ＝２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオネート）からなる群から選択される少なくとも１つのＹ前駆体からＡＬＤ又はＣＶＤを介して堆積させることができる。

【0058】

ＹＦ_３浸食防止層は、少なくとも１つのＹ前駆体からＡＬＤ又はＣＶＤを介して堆積させることができる。

【0059】

ＺｒＯ_２浸食防止層は、臭化ジルコニウム（ＩＶ）、塩化ジルコニウム（ＩＶ）、ジルコニウム（ＩＶ）ｔｅｒｔ－ブトキシド、テトラキス（ジエチルアミド）ジルコニウム（ＩＶ）、テトラキス（ジメチルアミド）ジルコニウム（ＩＶ）、及びテトラキス（エチルメチルアミド）ジルコニウム（ＩＶ）からなる群から選択される少なくとも１つのＺｒ前駆体からＡＬＤ又はＣＶＤを介して堆積させることができる。

【0060】

いくつかの実施形態では、酸素源を提供する前駆体ガス（例えば、オゾン、水蒸気、及びプラズマからの酸素ラジカル）を、本明細書の上記に列挙した前駆体のいずれかと組み合わせて使用することができる。いくつかの実施形態では、窒素源を提供する前駆体ガス（例えば、アンモニア、窒素、及び窒素プラズマからのラジカル）を、本明細書の上記に列挙した前駆体のいずれかと組み合わせて使用することができる。いくつかの実施形態では、フッ素源を提供する前駆体ガス（例えば、フッ素プラズマからのフッ素、ＨＦ、及びフッ素ラジカル）を、本明細書の上記に列挙した前駆体のいずれかと組み合わせて使用することができる。本明細書の上記に列挙した前駆体は単なる例示であり、限定するものとして解釈されるべきではないことを理解すべきである。

【0061】

図６Ａ～図６Ｄは、異なる実施形態に係る多層コーティングの変形を示す。図６Ａは、表面６０５を有する物品６１０に対する多層コーティングを示す。例えば、物品６１０は、基板支持アセンブリ、静電チャック（ＥＳＣ）、リング（例えば、プロセスキットリング又は単一リング）、チャンバ壁、ベース、ガス分配プレート、ガスライン、シャワーヘッド、ノズル、蓋、ライナー、ライナーキット、シールド、プラズマスクリーン、フローイコライザー、冷却ベース、チャンバビューポート、チャンバ蓋などを含むが、これらに限定されない様々な半導体プロセスチャンバコンポーネントを含むことができる。半導体プロセスチャンバコンポーネントは、金属（例えば、アルミニウム、ステンレス鋼）、セラミックス、金属セラミックス複合材料、ポリマー、ポリマーセラミックス複合材料、又は他の適切な材料から製造することができ、ＡｌＮ、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等の材料を更に含むことができる。

【0062】

図６Ａ～図６Ｄにおいて、表面６０５上に堆積された多層コーティングは、ＴｉＮ_ｘ、ＴａＮ_ｘ、Ｚｒ_３Ｎ_４、及びＴｉＺｒ_ｘＮ_ｙからなる群から選択される拡散障壁層６１５又は６４５と、ＹＦ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｅｒ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＥｒＡｌ_ｘＯ_ｙ、ＹＯ_ｘＦ_ｙ、ＹＡｌ_ｘＯ_ｙ、ＹＺｒ_ｘＯ_ｙ、及びＹＺｒ_ｘＡｌ_ｙＯ_ｚからなる群から選択される浸食防止層６２５又は６３５とを含む。浸食防止層は、拡散障壁層を覆う。

【0063】

図６Ａにおいて、拡散障壁層６１５と浸食防止層６２５の両方は、それぞれ複数の無傷の層６５０及び６３０をそれぞれ含む。図６Ｂにおいて、拡散障壁層６１５は、複数の無傷の層６５０を含み、浸食防止層６３５は、浸食防止層を構成する複数の成分の相互拡散された固体状態の相にあることができる。図６Ｃにおいて、拡散障壁層６４５は、拡散障壁層を構成する複数の成分の相互拡散された固相状態の相にあることができるが、浸食防止層６２５は、複数の無傷の層を含むことができる。図６Ｄにおいて、拡散障壁層６４５と浸食防止層６３５の両方は、層のそれぞれを構成する複数の成分の相互拡散された固体状態の相にあることができる。あるいはまた、拡散障壁層６４５の成分は、相互拡散して複数の異なる相を形成してもよく、及び／又は浸食防止層６３５の成分は、相互拡散して複数の異なる相を形成してもよい。

【0064】

図６Ａ～図６Ｄに示す拡散障壁層及び浸食防止層は、同様の厚さを有するように見えるかもしれないが、これらの図は、限定として解釈されるべきではない。いくつかの実施形態では、拡散障壁層は、浸食防止層よりも薄い厚さを有してもよい。いくつかの実施形態では、拡散障壁層は、浸食防止層よりも大きな厚さを有してもよい。いくつかの実施形態では、拡散障壁層及び浸食防止層の厚さは同じであってもよい。拡散障壁層は、約１０ｎｍ～約１００ｎｍの範囲の厚さを有することができる。浸食防止層は、最大約１マイクロメートル（例えば、約２０ｎｍ～約１マイクロメートル）の厚さを有することができる。

【0065】

多層コーティングの表面粗さは、半導体プロセスチャンバコンポーネントの粗さと同様とすることができる。いくつかの実施形態では、多層コーティングの表面粗さは、約２０～約４５マイクロインチの範囲とすることができる。

【0066】

ＡＬＤによって堆積された酸化アルミニウム浸食防止層は、以下の特性を有することができる：約１マイクロメートルの厚さで約３６０ボルトの絶縁破壊電圧、約１マイクロメートルの厚さで１４０ｍＮの、約１０ミクロンのダイヤモンドスタイラスの引っかき接着試験に基づく引っかき接着破壊力、約１２．９～１３．５ＧＰａのビッカース硬さ、及びバブル試験に基づく厚さ１ミクロンの膜に対して約１～２８時間の破損までの時間。ＡＬＤによって堆積された酸化イットリウム浸食防止層は、以下の特性を有することができる：約１マイクロメートルの厚さで約４７５ボルトの絶縁破壊電圧、約１００ｎｍの厚さで３４ｍＮの、約１０マイクロメートルのダイヤモンドスタイラスの引っかき接着試験に基づく引っかき接着破壊力、約１１．５～１２．９ＧＰａのビッカース硬さ、及びバブル試験に基づく１マイクロメートルの膜に対して約１４分の破損までの時間。

【0067】

前述の説明は、本発明のいくつかの実施形態の良好な理解を提供するために、具体的なシステム、コンポーネント、方法等の例などの多数の具体的な詳細を説明している。しかしながら、本発明の少なくともいくつかの実施形態は、これらの具体的な詳細なしに実施することができることが当業者には明らかであろう。他の例において、周知のコンポーネント又は方法は、本発明を不必要に不明瞭にしないために、詳細には説明しないか、単純なブロック図形式で提示されている。従って、説明された具体的な詳細は、単なる例示である。特定の実装では、これらの例示的な詳細とは異なる場合があるが、依然として本発明の範囲内にあることが理解される。

【0068】

本明細書全体を通して「１つの実施形態」又は「一実施形態」への参照は、その実施形態に関連して記載された特定の構成、構造、又は特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味している。従って、本明細書を通じて様々な場所における「１つの実施形態では」又は「一実施形態では」という語句の出現は、必ずしも全て同じ実施形態を指すものではない。また、用語「又は」は、排他的な「又は」ではなく包含的な「又は」を意味することを意図している。「約」又は「ほぼ」という用語が本明細書で使用される場合、これは提示される公称値が±１０％以内で正確であることを意味することを意図している。

【0069】

本明細書において「空孔率」という用語が使用される場合、それはコーティング内の空隙の量を表すことを意図している。例えば、５％の空孔率は、コーティングの全体積の５％が実際に空隙であることを意味する。

【0070】

本明細書において「表面粗さ」という用語が使用される場合、それはプロフィロメーター（表面を横切って引かれる針）を用いて表面の粗さの尺度を記述する。

【0071】

本明細書において「絶縁破壊電圧」又は「ＢＤＶ」という用語が使用される場合、それは、電圧を用いたコーティングの評価を指す。ＢＤＶ値は、コーティングが破壊的にアーク放電するときに到達する電圧である。

【0072】

本明細書において「接着」という用語が使用される場合、それは、下にある物品又は下にあるコーティングに接着するためのコーティングの強度を指す。

【0073】

本明細書において「硬度」という用語が使用される場合、それは、膜が損傷することなく耐えることができる圧縮の量を指す。

【0074】

本明細書において「バブルテスト」という用語が使用される場合、それは、コーティングされた物品を塩酸溶液中に配置し、液体上に気泡が形成されるまでの時間を測定する試験を指す。気泡の形成は、物品自体が反応し、コーティングに浸透したことを示す。

【0075】

温度サイクルに耐える能力は、多層コーティングが亀裂を経験することなく温度サイクルを通して処理することができることを意味する。

【0076】

本明細書内の本方法の操作は、特定の順序で図示され説明されているが、特定の操作を逆の順序で行うように、又は特定の操作を少なくとも部分的に他の操作と同時に実行するように、各方法の操作の順序を変更することができる。別の一実施形態では、異なる操作の命令又は副操作は、断続的及び／又は交互の方法とすることができる。

【0077】

なお、上記の説明は例示であり、限定的ではないことを意図していることが理解されるべきである。上記の説明を読み理解することにより、多くの他の実施形態が当業者にとって明らかとなるであろう。従って、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を、そのような特許請求の範囲が権利を与える均等物の全範囲と共に参照して決定されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】