▶ アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドの特許一覧
(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】2023-12-18
(45)【発行日】2023-12-26
(54)【発明の名称】保護コーティングを有するプロセスチャンバプロセスキット
(51)【国際特許分類】
H01L 21/3065 20060101AFI20231219BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20231219BHJP
【ＦＩ】
H01L21/302 101G
H01L21/302 101C
H01L21/31 C
【請求項の数】
19
(21)【出願番号】P 2020568515
(86)(22)【出願日】2019-05-21
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-10-11
(86)【国際出願番号】 US2019033259
(87)【国際公開番号】W WO2019240915
(87)【国際公開日】2019-12-19
【審査請求日】2022-05-20
(31)【優先権主張番号】62/685,098
(32)【優先日】2018-06-14
(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
【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ウー， ジアン
(72)【発明者】
【氏名】リウ， ウェイ
(72)【発明者】
【氏名】ワーン， リンリン
(72)【発明者】
【氏名】グアリーニ， テレサ クレーマー
(72)【発明者】
【氏名】ビーバン， マルコム
(72)【発明者】
【氏名】ハウリルチャック， ララ
【審査官】加藤 芳健
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１６－５２５２８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－２３８７２２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５
Ｈ０１Ｌ ２１／３１
Ｈ０５Ｈ １／４６
Ｃ２３Ｃ １６／５０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
プラズマ処理チャンバ内で使用されるチャンバコンポーネントであって、粗い非平面表面を含む金属ベース材料であって、前記粗い非平面表面が、０．１０２μｍ（４マイクロインチ）から２．０３μｍ（８０マイクロインチ）の間の平均表面粗さ（Ｒａ）を有する、金属ベース材料と、
前記粗い非平面表面上に形成されたシリカコーティングと、を含み、
前記シリカコーティングが、前記粗い非平面表面のＲａよりも小さいＲａを有する表面を有し、
前記シリカコーティングが、約０．２ミクロンから約１０ミクロンの間の厚さを有し、
前記シリカコーティングが、体積で１％未満の多孔度を有し、
前記形成されたシリカコーティングの前記表面が、２Ｅ１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ２未満のアルミニウムを含有するように、前記形成されたシリカコーティングが、前記金属ベース材料から前記形成されたシリカコーティングにアルミニウム原子が浸出することを阻止する、
チャンバコンポーネント。
【請求項2】
前記金属ベース材料が、アルミニウムを含む、請求項１に記載のチャンバコンポーネント。
【請求項3】
前記金属ベース材料が、ガス分配シャワーヘッドを含む、請求項１に記載のチャンバコンポーネント。
【請求項4】
前記金属ベース材料が、ノズルアセンブリを含む、請求項１に記載のチャンバコンポーネント。
【請求項5】
前記金属ベース材料が、バッフルを含む、請求項１に記載のチャンバコンポーネント。
【請求項6】
前記金属ベース材料が、ライナーを含む、請求項１に記載のチャンバコンポーネント。
【請求項7】
前記ライナーが、カソードライナーを含む、請求項６に記載のチャンバコンポーネント。
【請求項8】
プラズマ処理環境で使用するためのチャンバコンポーネントを製造するための方法であって、粗い非平面表面を含む金属ベース材料から前記チャンバコンポーネントの本体を形成することと、
前記本体上の、前記粗い非平面表面の上にシリカの層を形成することと、
前記シリカの層および前記金属ベース材料を加熱することと、
を含み、
前記シリカの層が、前記粗い非平面表面のＲａ表面粗さよりも小さいＲａ表面粗さを有する表面を有し、
前記シリカの層が、約０．２ミクロンから約１０ミクロンの間の厚さを有し、
前記シリカの層が、体積で１％未満の多孔度を有し、
形成された前記シリカの層の前記表面が、２Ｅ１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ２未満のアルミニウムを含有するように、前記形成されたシリカの層が、前記金属ベース材料から前記形成されたシリカの層にアルミニウム原子が浸出することを阻止する、
方法。
【請求項9】
前記金属ベース材料が、アルミニウムを含み、前記粗い非平面表面のＲａ表面粗さが、０．１０２μｍ（４マイクロインチ）から２．０３μｍ（８０マイクロインチ）の間である、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記金属ベース材料が、ガス分配シャワーヘッドを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項11】
前記金属ベース材料が、ノズルアセンブリを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項12】
前記金属ベース材料が、バッフルを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項13】
前記金属ベース材料が、ライナーを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項14】
前記ライナーが、カソードライナーを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
方法であって、窒素または酸素を含むプラズマで、
粗い非平面表面を含む金属ベース材料であって、前記粗い非平面表面が、０．１０２μｍ（４マイクロインチ）から２．０３μｍ（８０マイクロインチ）の間の平均表面粗さ（Ｒａ）を有する、金属ベース材料と、
前記粗い非平面表面上に形成された平面シリカコーティングとを含む、チャンバコンポーネントを含むプロセスチャンバをプラズマ処理することであって、前記平面シリカコーティングが、前記粗い非平面表面のＲａよりも小さいＲａを有する表面を有し、前記平面シリカコーティングが、約０．２ミクロンから約１０ミクロンの間の厚さを有し、前記平面シリカコーティングが、体積で１％未満の多孔度を有し、且つ、前記形成された平面シリカコーティングの前記表面が、２Ｅ１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ２未満のアルミニウムを含有するように、前記形成された平面シリカコーティングが、前記金属ベース材料から前記形成された平面シリカコーティングにアルミニウム原子が浸出することを阻止する、プロセスチャンバをプラズマ処理することと、
基板であって、スタックが前記基板上に配置されている基板を、前記プロセスチャンバ内に配置することと、
前記基板上に配置された前記スタックを、プラズマ処理することと、
を含む方法。
【請求項16】
前記粗い非平面表面は前記金属ベース材料の金属表面であり、前記形成されたシリカコーティングの前記表面は、０ａｔｏｍｓ／ｃｍ
２
を上回るアルミニウムを含有する、請求項１から７のいずれか一項に記載のチャンバコンポーネント。
【請求項17】
前記粗い非平面表面はくぼみを有し、前記シリカコーティングが前記くぼみを埋め、
前記シリカコーティングは完全に結晶化される、請求項１から７のいずれか一項に記載のチャンバコンポーネント。
【請求項18】
前記粗い非平面表面は前記金属ベース材料の金属表面であり、前記形成されたシリカの層の前記表面は、０ａｔｏｍｓ／ｃｍ
２
を上回るアルミニウムを含有する、請求項８から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項19】
前記粗い非平面表面は前記金属ベース材料の金属表面であり、前記形成された平面シリカコーティングの前記表面は、０ａｔｏｍｓ／ｃｍ
２
を上回るアルミニウムを含有する、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［０００１］本開示は、一般に、プラズマ処理チャンバ装置で使用するためのツールおよびコンポーネントに関する。より具体的には、本開示は、腐食性プラズマ環境に耐性のあるプラズマ処理チャンバコンポーネントを製造するための方法に関する。
【背景技術】
【0002】
［０００１］半導体処理には、様々な化学的および物理的プロセスが含まれ、それらにより、基板上に微細な集積回路が作製される。集積回路を構成する材料の層は、化学気相堆積、物理気相堆積、エピタキシャル成長などによって作製される。材料の層のいくつかは、フォトレジストマスクと、ウェットまたはドライエッチング技術を使用して、パターニングされる。集積回路を形成するために利用される基板は、シリコン、ヒ化ガリウム、リン化インジウム、ガラス、または他の適切な材料であり得る。
【0003】
［０００２］典型的な半導体処理チャンバは、プロセスゾーンを画定するチャンバ本体、ガス供給部からプロセスゾーンにガスを供給するように適合されたガス分配アセンブリ、基板支持アセンブリ上に配置された基板を処理するためにプロセスガスにエネルギーを与えるために利用されるガスエナジャイザー、例えばプラズマ発生器、およびガス排気部を含む。プラズマ処理中、エネルギーを与えられたガスは、処理チャンバコンポーネント、例えば処理中に基板を保持する静電チャック、の露出部分をエッチングおよび侵食するイオンおよび反応性の高い種で、多くの場合、構成される。さらに、処理副生成物が、通常、反応性の高いフッ素で定期的に洗浄されるチャンバコンポーネントに堆積することが多い。チャンバ本体内から処理副生成物を除去するために使用されるインシトゥ（その場）洗浄手順が、処理チャンバコンポーネントの完全性を、さらに侵食する可能性がある。処理中および洗浄中の反応種からの攻撃は、チャンバコンポーネントの寿命を縮め、保守頻度を高める。さらに、チャンバコンポーネントの侵食された部分からのフレークは、基板処理中に粒子汚染の原因となる可能性がある。さらに、チャンバコンポーネントのベース材料からの微量金属が、チャンバコンポーネントから浸出して、基板を汚染する可能性がある。したがって、チャンバコンポーネントは、一般に、いくつかのプロセスサイクルの後に、かつチャンバコンポーネントが基板処理中に一貫性のないまたは望ましくない特性を提供する前に、交換される。しかしながら、チャンバコンポーネントを頻繁に交換すると、処理チャンバの耐用年数が短くなり、チャンバのダウンタイムが長くなり、メンテナンスの頻度が高くなり、基板の歩留まりが低下する。
【0004】
［０００３］したがって、プラズマ処理チャンバ環境に対してより耐性のあるチャンバコンポーネントを形成するための改善された方法が必要である。
【発明の概要】
【0005】
［０００４］本明細書に記載の実施形態は、一般に、プラズマプロセスチャンバ用のチャンバコンポーネントを製造するための方法および装置に関する。一実施形態において、プラズマ処理チャンバ内で使用されるチャンバコンポーネントが提供され、チャンバコンポーネントは、４マイクロインチから８０マイクロインチの間のＲａ表面粗さを有する粗い非平面の第１の表面を含む金属ベース材料と、粗い非平面表面上に形成された平面シリカコーティングであって、粗い非平面表面のＲａ表面粗さよりも小さいＲａ表面粗さを有する表面と、約０．２ミクロンから約１０ミクロンの間の厚さと、体積で１％未満の多孔度とを有し、２Ｅ１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ２未満のアルミニウムを含有する平面シリカコーティングと、を含む。
【0006】
［０００５］本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約した本開示のより具体的な説明を、実施形態を参照することによって行うことができ、そのいくつかを添付の図面に示す。しかしながら、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示し、したがって、本開示は他の等しく有効な実施形態を認めることができるので、その範囲を限定すると見なされるべきではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1A】処理チャンバ内で使用され得るプラズマ処理チャンバコンポーネントの一実施形態の断面図を示す。
【図2】プラズマ処理システムを概略的に示す。
【図3】本明細書に記載されているようなチャンバコンポーネント上の耐プラズマコーティングの試験を示すデータシートである。
【発明を実施するための形態】
【0008】
［００１０］理解を容易にするために、図面に共通する同一の要素は、可能であれば、同一の参照番号を使用して示してある。１つの実施形態の要素および特徴は、さらなる列挙なしに他の実施形態に有益に組み込まれ得ることが、企図される。
【0009】
［００１１］図１Ａは、処理チャンバ内で使用され得るプラズマ処理チャンバコンポーネント１００の一実施形態の断面図を示す。図１Ｂは、図１Ａのプラズマ処理チャンバコンポーネント１００の拡大図である。議論の目的のために、チャンバコンポーネント１００は、長方形の断面を有するものとして図１Ａに示されているが、チャンバコンポーネント１００は、チャンバ本体、チャンバ本体上部ライナー、チャンバ本体下部ライナー、チャンバ本体プラズマドア、カソードライナー、チャンバリッドガスリング、スロットルゲートバルブスプール、プラズマスクリーン、ペデスタル、基板支持アセンブリ、シャワーヘッド、ガスノズル等を含むがこれらに限定されない任意のチャンバ部品の形態をとることができることが理解される。
【0010】
［００１２］チャンバコンポーネント１００は、使用時に処理チャンバ内のプラズマ環境に曝される少なくとも１つの露出面１１４を有する。チャンバコンポーネント１００は、本体１０２の非平面（粗い）表面１０６の外面１１２上に配置された耐プラズマコーティング１０４を有する本体１０２を含む。耐プラズマコーティング１０４は、非平面表面１０６のくぼみおよび谷を埋め（例えば、非平面表面１０６を平坦化する）、非平面表面１０６よりもはるかに滑らかな表面を作製する。
【0011】
［００１３］チャンバコンポーネント１００の本体１０２は、アルミニウム、ステンレス鋼ならびにそれらの合金などの金属材料、またはセラミック材料である。耐プラズマコーティング１０４は、完全に結晶化されたシリカ材料（例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２））材料である。耐プラズマコーティング１０４の厚さ１１６は、約０．２ミクロン（μｍ）から約１０μｍ、またはそれより大きい。耐プラズマコーティング１０４は、体積で約１％未満の多孔度を有する。外面１１２は、約４マイクロインチ（μ”）から約８０μ”の平均表面粗さ（Ｒａ）に仕上げられている。しかしながら、耐プラズマコーティング１０４は、外面１１２のＲａよりも小さいＲａを有する。
【0012】
［００１４］耐プラズマコーティング１０４は、外面１１２にシリカ材料を塗布、散布、または噴霧するなどの技術を使用して適用される。次に、耐プラズマコーティング１０４は、コーティングされたチャンバコンポーネント１００を炉内に配置することによってアニールされる。加熱は、耐プラズマコーティング１０４の表面張力を緩和し、耐プラズマコーティング１０４を共形または平坦かつ滑らかにする。加熱は、摂氏約２００度以下の温度であり得る。加熱は、約１時間行うことができる。
【0013】
［００１５］図２は、プラズマ処理システム２００を概略的に示す。プラズマ処理システム２００は、処理容積部２４１を画定するチャンバ本体２２５を含む。チャンバ本体２２５は、処理容積部２４１からの基板２０１の出入りを可能にするために、密封可能なスリットバルブトンネル２２４を含む。チャンバ本体２２５は、側壁２２６およびリッド２４３を含む。側壁２２６およびリッド２４３は、金属またはセラミック材料から製造することができ、本明細書に記載の耐プラズマコーティング１０４を含むことができる。プラズマ処理システム２００は、チャンバ本体２２５のリッド２４３上に配置されたアンテナアセンブリ２７０を、さらに備える。高周波（ＲＦ）電源２１５およびマッチングネットワーク２１７が、プラズマ生成のためのエネルギーを提供するためにアンテナアセンブリ２７０に結合されている。
【0014】
［００１６］アンテナアセンブリ２７０は、プラズマ処理システム２００の対称軸２７３（例えば、縦軸）と同軸に配置された１つ以上のコイルアンテナを備える。図２に示されるように、プラズマ処理システム２００は、リッド２４３上に配置された外側コイルアンテナ２７１および内側コイルアンテナ２７２を含む。一実施形態では、コイルアンテナ２７１、２７２は、独立して制御することができる。プラズマ処理システム２００には２つの同軸のアンテナが記載されているが、１つのコイルアンテナ、３つ以上のコイルアンテナ構成などの他の構成が考えられることに留意されたい。
【0015】
［００１７］内側コイルアンテナ２７２は、小さなピッチでらせん状に巻かれ、内側アンテナ容積部２７４を形成する１つ以上の導電体を含む。電流が、１つ以上の導電体を通過すると、磁場が、内側コイルアンテナ２７２の内側アンテナ容積部２７４に確立される。以下に論じるように、本開示の実施形態は、内側コイルアンテナ２７２の内側アンテナ容積部２７４内の磁場を使用してプラズマを生成するために、内側アンテナ容積部２７４内にチャンバ拡張容積部を提供する。
【0016】
［００１８］内側コイルアンテナ２７２および外側コイルアンテナ２７１は、例えば、チャンバ壁の特定の形状に合うように、またはチャンバ本体２２５内で対称性もしくは非対称性を達成するように、用途に応じて他の形状を有し得ることに留意されたい。一実施形態では、内側コイルアンテナ２７２および外側コイルアンテナ２７１は、超直方体の形状で内側アンテナ容積部を形成することができる。
【0017】
［００１９］プラズマ処理システム２００は、処理容積部２４１内に配置された基板支持体２４０を、さらに含む。基板支持体２４０は、処理中に基板２０１を支持する。一実施形態では、基板支持体２４０は、静電チャックである。バイアス電源２２０およびマッチングネットワーク２２１が、基板支持体２４０に接続され得る。バイアス電源２２０は、処理容積部２４１内で生成されたプラズマにバイアス電位を提供する。
【0018】
［００２０］示された実施形態では、基板支持体２４０は、リング状のカソードライナー２５６によって囲まれている。プラズマ封じ込めスクリーンまたはバッフル２５２が、カソードライナー２５６の上部を覆い、基板支持体２４０の周辺部分を覆う。基板支持体２４０は、腐食性プラズマ処理環境に適合しないかまたは脆弱である材料を含むことがあり、カソードライナー２５６およびバッフル２５２は、それぞれ、基板支持体２４０をプラズマから隔離し、処理容積部２４１内にプラズマを封じ込める。一実施形態では、カソードライナー２５６およびバッフル２５２は、処理容積部２４１内に封じ込められたプラズマに対して耐性のある高純度耐プラズマコーティング１０４を含み得る。上記のようなカソードライナー２５６およびバッフル２５２上の耐プラズマコーティング１０４は、カソードライナー２５６およびバッフル２５２の耐用年数を改善する。
【0019】
［００２１］プラズマスクリーン２５０が、基板２０１の表面にわたってのプラズマの帯電種および中性種の空間分布を制御するために、基板支持体２４０の上部に配置される。一実施形態では、プラズマスクリーン２５０は、チャンバ壁から電気的に絶縁された実質的に平坦な部材を含み、平坦な部材を通って垂直に延びる複数の開口を含む。プラズマスクリーン２５０は、処理容積部２４１内のプロセス環境に耐性のある、上記のような高純度耐プラズマコーティング１０４を含み得る。
【0020】
［００２２］リッド２４３は、１種以上の処理ガスの流入を可能にするための開口部２４４を有する。一実施形態では、開口部２４４は、処理される基板２０１の中心に対応するプラズマ処理システム２００の中心軸の近くに配置され得る。
【0021】
［００２３］プラズマ処理システム２００は、開口部２４４を覆ってリッド２４３上に配置されたチャンバ拡張部２５１を含む。一実施形態では、チャンバ拡張部２５１は、アンテナアセンブリ２７０のコイルアンテナの内側に配置されている。チャンバ拡張部２５１は、開口部２４４を介して処理容積部２４１と流体連通する拡張容積部２４２を画定する。
【0022】
［００２４］プラズマ処理システム２００は、処理容積部２４１および拡張容積部２４２の開口部２４４に隣接して配置されたバッフルノズルアセンブリ２５５として示されるガス分配シャワーヘッドを含む。バッフルノズルアセンブリ２５５は、１種以上の処理ガスを、拡張容積部２４２を通って処理容積部２４１に向ける。一実施形態では、バッフルノズルアセンブリ２５５は、処理ガスが拡張容積部２４２を通過することなく処理容積部２４１に入ることを可能にするバイパス経路を有する。バッフルノズルアセンブリ２５５は、アルミニウムから製造することができ、上記のように耐プラズマコーティング１０４を含むことができる。
【0023】
［００２５］拡張容積部２４２は、内側アンテナ容積部２７４内にあるので、拡張容積部２４２内の処理ガスは、処理容積部２４１に入る前に、内側コイルアンテナ２７２の磁場に曝される。拡張容積部２４２の使用は、内側コイルアンテナ２７２または外側コイルアンテナ２７１に印加される電力を増加させることなく、処理容積部２４１内のプラズマ強度を増加させる。
【0024】
［００２６］プラズマ処理システム２００は、真空を提供し、処理容積部２４１を排気するために、ポンプ２３０、およびスロットルバルブ２３５を含む。スロットルバルブ２３５は、ゲートバルブスプール２５４を含み得る。ゲートバルブスプール２５４は、アルミニウムから製造することができる。プラズマ処理システム２００は、プラズマ処理システム２００の温度を制御するためのチラー２４５を、さらに含む。スロットルバルブ２３５は、ポンプ２３０とチャンバ本体２２５との間に配置することができ、チャンバ本体２２５内の圧力を制御するように動作可能であり得る。
【0025】
［００２７］プラズマ処理システム２００はまた、１種以上の処理ガスを処理容積部２４１に供給するためのガス供給システム２０２を含む。ガス供給システム２０２は、チャンバ本体２２５の下などに直接隣接して配置されたハウジング２０５内に配置されている。ガス供給システム２０２は、１つ以上のガスパネル２０４に配置された１つ以上のガス源をバッフルノズルアセンブリ２５５に選択的に結合して、処理ガスをチャンバ本体２２５に供給する。ガス供給システム２０２は、バッフルノズルアセンブリ２５５に接続されて、処理容積部２４１にガスを供給する。ハウジング２０５は、ガスを交換するときのガス遷移時間を短縮し、ガス使用量を最小限に抑え、ガス浪費を最小限に抑えるために、チャンバ本体２２５に近接して配置されている。
【0026】
［００２８］プラズマ処理システム２００は、チャンバ本体２２５内で基板２０１を支持する基板支持体２４０を上昇および下降させるためのリフトシステム２２７を、さらに含む。
【0027】
［００２９］示された実施形態では、チャンバ本体２２５は、アルミニウムであり得、上記のような耐プラズマコーティング１０４を含むことができる下部ライナー２２２および上部ライナー２２３によって保護されている。
【0028】
［００３０］ガス供給システム２０２を使用して、以下でさらに説明するように、少なくとも２種の異なるガス混合物を瞬間的な速度でチャンバ本体２２５に供給することができる。任意選択の実施形態では、プラズマ処理システム２００は、トレンチがチャンバ本体２２５内に形成されているときにエッチングされたトレンチの深さおよび堆積された膜厚を測定するように動作可能であり、反応器の状態を決定するために他のスペクトル特徴を使用する能力を有するスペクトルモニタを含むことができる。プラズマ処理システム２００は、様々な基板サイズ、例えば、最大約３００ｍｍまたはそれ以上の基板直径に対応することができる。
【0029】
［００３１］上記の処理システム２００の様々なチャンバコンポーネントが、上記のような耐プラズマコーティング１０４を使用して製造され得る。これらのチャンバコンポーネントは、プラズマ処理環境に頻繁に曝される。例えば、耐プラズマコーティング１０４は、チャンバ本体２２５、チャンバ本体上部ライナー２２３、チャンバ本体下部ライナー２２２、チャンバ本体プラズマドア２２４、カソードライナー２５６、チャンバリッドガスリング、スロットルゲートバルブスプール２５４、プラズマスクリーン２５０、バッフルノズルアセンブリ２５５、バッフル２５２、およびペデスタルまたは基板支持体２４０に適用され得る。
【0030】
［００３２］図３は、チャンバコンポーネント１００上の耐プラズマコーティング１０４の試験を示すデータシート３００である。耐プラズマコーティング１０４の試験は、耐プラズマコーティング１０４の中または上において微量金属が低レベルであることを示した。これは、耐プラズマコーティング１０４が、チャンバコンポーネント１００の本体１０２からの金属原子がコーティング１０４に浸出するのを効果的に阻止することを、証明している。例えば、耐プラズマコーティング１０４中のアルミニウム濃度は、約２Ｅ１２原子／平方センチメートル（ａｔｏｍｓ／ｃｍ２）未満であった。他の多くの微量金属が、耐プラズマコーティング１０４の中または上に存在したが、臨界レベルを下回っていた。
【0031】
［００３３］開示されたプロセスチャンバおよびそのコンポーネントは、１つ以上の基板処理工程で使用することができる。以下の説明は、そのような例示的なプロセスの１つを提供するが、他のプロセスも企図されている。
【0032】
［００３４］一例では、チャンバ本体２２５などのプロセスチャンバが、その中に基板が配置されていない状態で、Ｈ２プラズマで処理される。基板をチャンバに導入する前のチャンバ本体２２５のプラズマ処理は、Ｐｌａｓｍａ Ｅｖｅｒｙ Ｗａｆｅｒ（ＰＥＷ）と呼ばれ得る。プロセスチャンバのプラズマ処理、すなわちＰＥＷは、Ｏ２、Ｎ２、ＮＨ３、Ａｒ、Ｈ２、Ｈｅ、またはそれらの組み合わせなどの１種以上のガスをチャンバ本体２２５に導入し、１種以上のガスにエネルギーを与えて、プラズマを形成することを含み得る。あるいは、ＰＥＷは、酸素、窒素、水素、アンモニア、水酸化物またはそれらの組み合わせのラジカルおよび／またはイオンを含むプラズマをチャンバ本体２２５に導入することを含んでもよく、プラズマは、チャンバ本体２２５の外側の遠隔プラズマ源で形成される。
【0033】
［００３５］一実施形態では、ＮＨ３ガスおよびＡｒガスが、チャンバ本体２２５に導入される。別の実施形態では、Ｏ２ガスおよびＨ２ガスが、チャンバ本体２２５に導入される。別の実施形態では、Ｏ２ガスおよびＡｒガスが、チャンバ本体２２５に導入される。別の実施形態では、Ｏ２ガスが、チャンバ本体２２５に導入される。さらに別の実施形態では、Ｎ２ガスが、チャンバ本体２２５に導入される。典型的には、基板を導入する前のチャンバ本体２２５のプラズマ処理は、プロセスチャンバ内に酸素または窒素を含むプラズマを導入または形成することを含む。
【0034】
［００３６］いくつかの実施形態では、１種以上のガスは、ＲＦ電源によってエネルギーを与えられる。ＲＦ電力は、２％から７０％のデューティサイクルでパルス化されてもよく、約１００Ｗから約２５００Ｗの範囲であり得る。ＲＦ電力は、約１００Ｗから約２５００Ｗの範囲の連続波であってもよい。チャンバ本体２２５は、チャンバ本体２２５のプラズマ処理の間、約１０ミリトール（ｍＴ）から約２００ｍＴの範囲のチャンバ圧力を有し得る。基板支持体２４０などの基板支持ペデスタルの温度であり得るプロセス温度は、２０℃から約５００℃の範囲であり得る。
【0035】
［００３７］その後、基板（任意選択で、その上にゲートスタックを有する）が、チャンバ本体２２５内で水素含有プラズマによって処理される。基板の水素含有プラズマ処理は、Ｈ２ガスなどの水素含有ガス、または水素含有ガスおよびＡｒガスなどの不活性ガスをチャンバ本体２２５に導入し、Ｈ２ガスまたはＨ２ガス／Ａｒガスにエネルギーを与え、水素含有プラズマを形成することを、含み得る。チャンバ本体２２５の耐用年数を改善し（チャンバ本体２２５内のコンポーネントの水素含有プラズマ攻撃をさらに軽減する）、Ｈ＊ラジカル濃度を調整するために、ＡｒガスをＨ２ガスに加えることができる。いくつかの実施形態では、Ｈ２ガスまたはＨ２ガス／Ａｒガスは、ＲＦ電源２１５などのＲＦ電源によってエネルギーを与えられる。ＲＦ電力は、２％から６０％のデューティサイクルでパルス化されてもよく、約１００Ｗから約２５００Ｗの範囲であり得る。ＲＦ電力は、約１００Ｗから約２５００Ｗの範囲の連続波であってもよい。チャンバ本体２２５は、基板の水素含有プラズマ処理の間、約１０ｍＴから約２００ｍＴの範囲のチャンバ圧力を有し得る。基板支持体の温度であり得るプロセス温度は、２０℃から約５００℃の範囲であり得る。基板は、水素含有プラズマによって約１０秒間から３６０秒間処理され得る。一実施形態では、チャンバ圧力は、約１００ｍＴであり、Ｈ２ガスは、約２５標準立方センチメートル毎分（ｓｃｃｍ）でチャンバ本体２２５に流入され、Ａｒガスは、約９７５ｓｃｃｍでチャンバ本体２２５に流入され、ＲＦ電力は、約５００Ｗであり、プロセス温度は、約４００℃であり、基板は、水素含有プラズマで約３０～９０秒間処理される。基板が水素含有プラズマで処理された後、基板は、チャンバ本体２２５から除去され得る。
【0036】
［００３８］他のさらなるプロセスがチャンバ本体２２５内で実行され得ることが企図される。さらに、コーティングされたチャンバコンポーネントは、他の追加のプロセスと共に利用され得ることが企図される。
【0037】
［００３９］上記の例および説明を用いて、本開示の実施形態の特徴および精神が説明される。当業者は、多数の修正および変更が行われ得ることに容易に気付くであろう。したがって、上記の開示は、添付の請求項の範囲によってのみ限定されると解釈されるべきである。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】