特許 7588207 水素およびＮＨ３プラズマ用途のための保護セラミックコーティングを有するプロセスキット

(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】2024-11-13

(45)【発行日】2024-11-21

(54)【発明の名称】水素およびＮＨ３プラズマ用途のための保護セラミックコーティングを有するプロセスキット

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20241114BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101H

H01L21/302 101C

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2023501093

(86)(22)【出願日】2021-06-03

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-08-04

(86)【国際出願番号】 US2021035639

(87)【国際公開番号】W WO2022010599

(87)【国際公開日】2022-01-13

【審査請求日】2023-03-23

(31)【優先権主張番号】16/926,104

(32)【優先日】2020-07-10

(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】ハウリルチャック， ララ

(72)【発明者】

【氏名】トアン， レン－コアン

(72)【発明者】

【氏名】ファン， バーナード エル．

(72)【発明者】

【氏名】ベバン， マルコム ジェー．

(72)【発明者】

【氏名】リウ， ウェイ

【審査官】鈴木 智之

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１７－５１５９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５３０１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５２５２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０４８０６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５３２１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５４０９６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板処理のための装置であって、
チャンバ本体と、
前記チャンバ本体内に配設された下側ライナと、
前記チャンバ本体内において前記下側ライナの上に配設された上側ライナと、
前記上側ライナおよび前記チャンバ本体を通って配設された開口を開閉するライナドアであって、前記下側ライナ、前記上側ライナ、および前記ライナドアのそれぞれが、その上にコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層をさらに備える、ライナドアと、
前記チャンバ本体の上に配設されたチャンバリッドと、
前記チャンバリッドを通って配設されたガスノズルであって、バルクセラミックガスノズルをさらに含むガスノズルと、
前記チャンバ本体内に配設された基板支持ペデスタルと、
前記下側ライナおよび前記基板支持ペデスタルを通って配設され、前記下側ライナおよび前記基板支持ペデスタルを固定する１つまたは複数の締め具であって、前記１つまたは複数の締め具のそれぞれが、その上に配設されたバルクイットリウムジルコニウム酸化物セラミック締め具カバーを有する、１つまたは複数の締め具と
を備える装置。

【請求項2】

基板処理のための装置であって、
下側チャンバ本体および上側チャンバ本体を備えるチャンバ本体と、
前記チャンバ本体内に配設された下側ライナと、
前記チャンバ本体内において前記下側ライナの上に配設された上側ライナと、
前記上側ライナおよび前記チャンバ本体を通って配設された開口を開閉するライナドアであって、前記下側ライナ、前記上側ライナ、および前記ライナドアのそれぞれが、その上にコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層をさらに備える、ライナドアと、
前記チャンバ本体の上に配設されたチャンバリッドと、
前記チャンバリッドを通って配設されたガスノズルであって、バルクセラミックガスノズルをさらに含むガスノズルと、
前記下側チャンバ本体と前記上側チャンバ本体との間に配設された、１つまたは複数のガスケットと
を備える装置。

【請求項3】

１つまたは複数のガスケットが、前記上側チャンバ本体と前記チャンバリッドとの間に配設されている、請求項２に記載の装置。

【請求項4】

１つまたは複数のガスケットが、前記下側チャンバ本体と基板支持ペデスタルとの間に配設されている、請求項３に記載の装置。

【請求項5】

前記１つまたは複数のガスケットのそれぞれが、ニッケルめっきされたガスケットまたはステンレス鋼ガスケットを含む、請求項４に記載の装置。

【請求項6】

前記チャンバ本体内に配設された静電チャックと、
前記静電チャックの上に配設されたプラズマスクリーンリングであって、バルクセラミックプラズマスクリーンリングであるプラズマスクリーンリングと
をさらに備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。

【請求項7】

前記チャンバリッドがＡｌ_２Ｏ_３リッドおよびＹ_２Ｏ_３コーティングを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。

【請求項8】

前記チャンバリッドがＡｌ_２Ｏ_３－Ｙ_２Ｏ_３セラミック複合材およびＹ_２Ｏ_３コーティングを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。

【請求項9】

前記チャンバリッドが石英リッドをさらに含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。

【請求項10】

前記チャンバリッドが、積層または焼結されたイットリウムジルコニウム酸化物コーティングを有する酸化アルミニウムリッドまたはＡｌ_２Ｏ_３－Ｙ_２Ｏ_３リッドのうちの１つをさらに含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。

【請求項11】

前記イットリウムジルコニウム酸化物層がＹ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２固溶体をさらに含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。

【請求項12】

基板処理のための装置であって、
チャンバ本体と、
前記チャンバ本体内に配設された下側ライナと、
前記チャンバ本体内に配設された基板支持ペデスタルと、
前記チャンバ本体内において前記下側ライナの上に配設された上側ライナと、
前記上側ライナおよび前記チャンバ本体を通って配設された開口を開閉するライナドアであって、前記下側ライナ、前記上側ライナ、および前記ライナドアのそれぞれが、その上にコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層をさらに備え、前記イットリウムジルコニウム酸化物層がＹ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２固溶体をさらに含む、ライナドアと、
前記上側ライナの上に配設されたチャンバリッドと、
前記チャンバリッドを通って配設されたガスノズルであって、バルクセラミックガスノズルをさらに含むガスノズルと、
前記下側ライナと前記上側ライナとの間、前記上側ライナと前記チャンバリッドとの間、および前記下側ライナと前記基板支持ペデスタルとの間に配設された１つまたは複数のニッケルめっきされたガスケットまたはステンレス鋼ガスケットと
を備える装置。

【請求項13】

前記コーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層のそれぞれの厚さが約２５ミクロンから約３００ミクロンである、請求項１２に記載の装置。

【請求項14】

前記チャンバリッドが、酸化アルミニウムリッドおよびその上にコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層をさらに含み、前記酸化アルミニウムリッド上にコーティングされた前記イットリウムジルコニウム酸化物層が、約０．５ミクロンから約１０ミクロンの厚さを有する、請求項１２に記載の装置。

【請求項15】

前記コーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層が、濃度９９％以上のＹ_２Ｏ_３およびＺｒＯ_２を有する精製イットリウムジルコニウム酸化物コーティングである、請求項１２に記載の装置。

【請求項16】

前記バルクセラミックガスノズルが、約０．２％以下の空孔率を有するイットリウムジルコニウム酸化物セラミックガスノズルである、請求項１５に記載の装置。

【請求項17】

前記チャンバ本体内に配設された静電チャックと、
前記静電チャックの上に配設されたプラズマスクリーンリングであって、バルクイットリウムジルコニウム酸化物セラミック、またはＹ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２でコーティングされたアルミナリングであるプラズマスクリーンリングと
をさらに備える、請求項１２に記載の装置。

【請求項18】

基板処理のための装置であって、
チャンバ本体と、
前記チャンバ本体内に配設された下側ライナと、
前記チャンバ本体内において前記下側ライナの上に配設された上側ライナと、
前記上側ライナおよび前記チャンバ本体を通って配設された開口を開閉するライナドアであって、前記下側ライナ、前記上側ライナ、および前記ライナドアのそれぞれが、その上にコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層をさらに備える、ライナドアと、
前記上側ライナの上に配設されたチャンバリッドと、
前記チャンバリッドを通って配設されたガスノズルであって、バルクセラミックガスノズルをさらに含むガスノズルと、
前記チャンバリッドの上方に配設された誘導コイルと、
前記誘導コイルと前記チャンバリッドとの間に配設された遮蔽電極であって、
前記コーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層の厚さが約２５ミクロンから約３００ミクロンであり、前記コーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層が、濃度９９％以上のＹ_２Ｏ_３およびＺｒＯ_２を有する精製イットリウムジルコニウム酸化物コーティングである、遮蔽電極と
を備える装置。

【請求項19】

前記チャンバリッドが、酸化アルミニウムリッドおよびその上にコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物コーティングをさらに含む、請求項１８に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の実施形態は、一般にはセラミックコーティングされた部品、およびセラミックコーティングされた部品を含む基板処理チャンバに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体業界では、デバイスが、ますます縮小されたサイズで製造されている。いくつかの製造プロセスは、高速プラズマ流に基板を露出させて基板をエッチングまたは洗浄するプラズマエッチングおよびプラズマ洗浄プロセスを含む。水素プラズマプロセスは特に有用であるが、高腐食性であり、処理チャンバ内の部品を腐食させ得る。チャンバ部品の腐食によって粒子が生成され、粒子は処理中の基板を汚染し、デバイス欠陥の一因となる。

【0003】

デバイス幾何形状が縮小されるにつれて、欠陥に対する感受性が増大し、粒子汚染物質要件がより厳しくなる。したがって、デバイス幾何形状が縮小されるにつれて、許容できる粒子汚染レベルが低下し得る。プラズマエッチングおよび／またはプラズマ洗浄プロセスによって導入される粒子汚染を最小限に抑えるために、耐プラズマ性のチャンバ材料が開発された。そのような耐プラズマ性材料の例には、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｙ_２Ｏ_３、石英、およびＺｒＯ_２から構成されるセラミックが含まれる。異なるセラミックは、プラズマ抵抗、剛性、曲げ強度、熱衝撃耐性などの、異なる材料特性を実現する。さらに、異なるセラミックは、異なる材料コストを有する。

【0004】

異なるセラミックコーティングまたはセラミック置換え部品の位置および特性が、基板上の粒子の堆積に大きな影響を及ぼす。したがって、基板上の粒子堆積を最小限に抑えると共に、チャンバの構造的完全性を維持し、全体のコストを削減するセラミックコーティングとセラミック部品の組合せの利用が求められている。

【発明の概要】

【0005】

本開示は、全体として、チャンバ本体と、チャンバ本体内に配設された下側ライナと、チャンバ本体内において下側ライナの上に配設された上側ライナと、上側ライナおよびチャンバ本体を通って配設されたライナドアと、チャンバ本体の上に配設されたチャンバリッドと、チャンバリッドを通って配設されたガスノズルとを含む、基板処理のための装置に関する。下側ライナ、上側ライナ、およびライナドアのそれぞれは、その上に配設されたスプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層をさらに含み、ガスノズルはバルクセラミックガスノズルである。

【0006】

基板処理のための装置の別の実施形態は、チャンバ本体と、チャンバ本体内に配設された下側ライナと、チャンバ本体内において下側ライナの上に配設された上側ライナと、上側ライナおよびチャンバ本体を通って配設されたライナドアと、上側ライナの上に配設されたチャンバリッドと、チャンバリッドを通って配設されたガスノズルと、下側ライナと上側ライナとの間、上側ライナとチャンバリッドとの間、および下側ライナと基板支持ペデスタルとの間に配設された１つまたは複数のニッケルめっきされたガスケットまたはステンレス鋼ガスケットとを含む。下側ライナ、上側ライナ、およびライナドアは、その上に配設されたスプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層をさらに含み、イットリウムジルコニウム酸化物はＹ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２固溶体をさらに含む。ガスノズルはバルクセラミックガスノズルである。

【0007】

基板処理のための装置のさらに別の実施形態は、チャンバ本体と、チャンバ本体内に配設された下側ライナと、チャンバ本体内において下側ライナの上に配設された上側ライナと、上側ライナおよびチャンバ本体を通って配設されたライナドアと、上側ライナの上に配設されたチャンバリッドと、チャンバリッドを通って配設されたガスノズルと、チャンバリッドの上方に配設された誘導コイルと、誘導コイルとチャンバリッドとの間に配設された遮蔽電極とを含む。下側ライナ、上側ライナ、およびライナドアのそれぞれは、その上に配設されたスプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層をさらに備える。ガスノズルはバルクセラミックガスノズルである。スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層の厚さは約２５ミクロンから約３００ミクロンであり、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層は、濃度９９％以上のＹ_２Ｏ_３およびＺｒＯ_２を用いた精製イットリウムジルコニウム酸化物コーティングである。

【0008】

本開示の上記で列挙した特徴を詳細に理解することができるように、その一部が添付の図面に示される実施形態を参照することにより、上記で簡潔に要約した本開示のより具体的な説明を得ることができる。しかしながら、添付の図面は例示的実施形態を示すだけであり、したがって範囲の限定と見なされるべきではないことに留意されたい。本開示は他の同等に効果的な実施形態を認め得るからである。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施形態による処理チャンバアセンブリの概略断面図である。

【図2】セラミックコーティングされたチャンバ部品の概略断面図である。

【図3】基板を処理する方法である。

【図4】基板粒子汚染レベルを示す図表である。

【図5】処理チャンバリッドによって引き起こされる基板粒子汚染を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

理解を容易にするために、各図に共通の同一の要素を示すために、可能な場合には同一の参照番号が用いられている。有益には、一実施形態の要素および特徴が、さらなる説明なしに他の実施形態に組み込まれ得ることが企図される。

【0011】

本明細書で与えられる開示の実施形態は、基板処理のための処理チャンバを含む。処理チャンバは、基板の水素プラズマ処理中に利用され得る。処理チャンバは複数のチャンバ部品を含む。複数のチャンバ部品のうちの１つまたは複数は、Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２固溶体などのイットリウムジルコニウム酸化物組成物でコーティングされる。複数のチャンバ部品のうちのいくつかは、バルクイットリウムジルコニウム酸化物セラミックで置き換えられる。さらに別のチャンバ部品は、異なる材料の類似の部品で置き換えられる。コーティングおよび部品置換えは、水素プラズマを使用する基板処理操作中の基板の粒子汚染を低減するために実施される。

【0012】

図１は、一実施形態による処理チャンバアセンブリ１００の概略断面図である。図示されるように、処理チャンバアセンブリ１００は、プラズマ処理チャンバ１０１、プラズマ源１６０、バイアス電源システム１６１、およびコントローラ１４６を含む。プラズマ処理チャンバ１０１は、基板１２８の表面上に形成された薄膜の処理のためのチャンバを提供する。通常、薄膜は、処理チャンバアセンブリ１００内の共用クラスタツールに結合された別々の薄膜堆積チャンバ内で基板１２８の表面上に堆積する。いくつかの実施形態では、さらに、プラズマ処理チャンバ１０１も基板の表面上に薄膜層を堆積させるように構成され得る。プラズマ源１６０は、混合気１３４（水素を含む混合気など）をプラズマ１３６に変換し、プラズマ１３６は基板１２８を衝撃し、基板上で成長した膜の特性を変更する。バイアス電源システム１６１は、処理プロセスを促進するために、基板１２８にわたって電圧バイアスを供給する。コントローラ１４６は、膜成長および膜処理の両方についての特定のプロセス条件を実装する。処理チャンバアセンブリ１００全体は、コントローラ１４６によって与えられるコマンドの使用によって提供される特定のプラズマプロセスを使用して、基板１２８上に形成された膜を成長させ、または処理するように構成される。薄膜処理プロセスは、プラズマ源１６０およびバイアス電源システム１６１によって支援される。

【0013】

図示されるように、プラズマ処理チャンバ１０１は、チャンバ本体１０６、チャンバリッド１０８、基板支持ペデスタル１０４、静電チャック１０５、電気的接地１１６、ガスパネル１３０、入口１３２を有するガスノズル１３１、スロットルバルブ１３８、真空ポンプ１４０、およびガス源１４２を含む。プラズマ処理チャンバ１０１は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）処理チャンバなどの任意の適切なプラズマ処理チャンバであり得る。一実施形態では、処理チャンバ１０１と薄膜堆積チャンバ（図示せず）は、同一のクラスタツール（図示せず）の部分である。クラスタツール（たとえば、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．のＣｅｎｔｕｒａ（登録商標）システム）は、薄膜堆積チャンバと処理チャンバ１０１との間で空気に露出させることなく基板を移送することを可能にするように構成される。

【0014】

図１に示されるように、処理チャンバ１０１は、チャンバ本体１０６と、誘電体チャンバリッド１０８と、チャンバ本体１０６内に配設された基板支持ペデスタル１０４とを含む。チャンバ本体１０６および誘電体チャンバリッド１０８は、外部環境から処理チャンバ１０１の内容積を分離する助けになる。通常、チャンバ本体１０６は電気的接地１１６に結合される。チャンバ本体１０６は、処理チャンバ１０１のチャンバ壁とも記述され得る。チャンバ本体１０６は、処理チャンバ１０１の側壁および底部壁を含む。誘電体チャンバリッド１０８は、石英などの任意の適切な誘電体から構成され得る。いくつかの実施形態では、誘電体チャンバリッド１０８は異なる形状（たとえば、ドーム形状）を帯び得る。いくつかの実施形態では、本明細書でさらに説明されるように、チャンバリッド１０８はセラミックコーティングでコーティングされ得る。入口１３２を有するガスノズル１３１は、ガスパネル１３０および処理チャンバ１０１に流体接続される。ガスノズル１３１は任意の適切なガスノズルであり、バルクセラミックを含む。バルクセラミックは以下でさらに説明される。

【0015】

開口１５４は、チャンバ本体１０６を通って形成される。開口１５４は、処理チャンバ１０１との間の基板の移送に合わせた寸法に作られる。開口１５４は、チャンバ本体１０６の側壁に配設される。開口１５４は、処理チャンバアセンブリ１００とクラスタツール（図示せず）との間のバルブの一部である。開口１５４は、スリットバルブまたはプレスおよびシールバルブアセンブリの部分である。開口１５４に隣接して配設されたバルブのライナドア１５６は、スズまたは鉛材料である。ライナドア１５６は、イットリウムジルコニウム酸化物などのセラミックライナを含む。セラミックライナは、本明細書で説明される他のセラミックライナと同様であり得る。

【0016】

いつチャンバ１０１内の混合ガスが活性化されてプラズマになったかを判定することを容易にするために、検出器１２２がチャンバ本体１０６に取り付けられる。検出器１２２は、たとえば、励起ガスによって放射された放射を検出し、または発光分光法（ＯＥＳ）を使用して、生成されたプラズマに関連する光の１つまたは複数の波長の強度を測定し得る。プラズマ源１６０全体は、堆積した薄膜を処理するために、混合気１３４からプラズマ１３６を生み出す。

【0017】

チャンバ本体１０６は、上側チャンバ本体１１１および下側チャンバ本体１１３を含む。上側チャンバ本体１１１はチャンバ本体１０６の上側部分であり、したがって上側チャンバ本体１１１は、開口１５４と、検出器１２２と、上側チャンバ本体１１１内に配設されたスロットルバルブ１３８とを含む。上側チャンバ本体１１１はチャンバリッド１０８に隣接する。上側チャンバ本体は、処理チャンバ１０１の少なくとも一部を形成する。上側チャンバ本体１１１は、上側チャンバ本体１１１の内部をライニングする上側ライナ１０９をさらに含む。

【0018】

下側チャンバ本体１１３は、チャンバ本体１０６の下側部分であり、したがって下側チャンバ本体１１３は、真空ポンプ１４０と、下側チャンバ本体１１３内に配設されたペデスタル１０４とを含む。真空ポンプ１４０は、下側チャンバ本体１１３内の開口に配設される。ペデスタル１０４は、下側チャンバ本体１１３の一部の上に配設される。下側チャンバ本体１１３は上側チャンバ本体１１１の下に配設される。下側チャンバ本体１１３は、処理チャンバ１０１の少なくとも一部を形成する。下側チャンバ本体１１３は、上側チャンバ本体１１１の内部をライニングする下側ライナ１０７をさらに含む。

【0019】

上側ライナ１０９および下側ライナ１０７は、それぞれ上側チャンバ本体１１１および下側チャンバ本体１１３の内面に配設される。上側ライナ１０９および下側ライナ１０７は、スズ、鉛、またはスズと鉛のコーティングを有する銅である。いくつかの実施形態では、銅はベリリウム銅であり得る。上側ライナ１０９および下側ライン１０７はセラミックコーティングをさらに含む。セラミックコーティングはイットリウムジルコニウム酸化物コーティングである。イットリウムジルコニウム酸化物コーティングは本明細書でより詳細に説明される。

【0020】

動作の際に、半導体基板などの基板１２８が静電チャック１０５上に配置されてもよく、混合気１３４を形成しようとして、プロセスガスが、ガスパネル１３０から入口１３２を通じて供給されてもよい。一実施形態によれば、基板１２８はベアシリコンウェハである。別の実施形態では、基板１２８は、論理ゲート、Ｉ／Ｏゲート、電界効果トランジスタ、ＦｉｎＦＥＴ、またはメモリ用途で一般に使用されるのと同様に、パターニングされたシリコンウェハである。本明細書で説明されるプロセスのうちの１つまたは複数で使用され得る典型的なプロセスガスが以下で説明される。ＲＦ電源１１４から電力を印加することによって、処理チャンバ１０１内で混合気１３４が活性化されてプラズマ１３６になり得る。処理チャンバ１０１の内部の圧力が、スロットルバルブ１３８および真空ポンプ１４０を使用して制御され得る。いくつかの実施形態では、チャンバ本体１０６の温度が、チャンバ本体１０６を通る、液体を含む導管（図示せず）、またはチャンバ本体１０６内に埋め込まれた加熱エレメント（たとえば、加熱カートリッジまたはコイル）、もしくは処理チャンバ１０１の周りに巻き付けられた加熱エレメント（たとえば、ヒータラップまたはテープ）を使用して制御され得る。

【0021】

基板１２８の温度が、ペデスタル１０４の温度を制御することによって制御され得る。静電チャック１０５の温度が、加熱および冷却エレメントの使用によって２０～５００℃の範囲で制御され得る。基板１２８は、基板の温度を能動的に制御するために、処理中に静電チャック１０５の基板支持面に「チャッキング」される。ペデスタル１０４内に埋め込まれた冷却エレメントを介する静電チャック１０５および基板の温度制御は、イオン衝撃による望ましくない温度上昇を低減する助けになる。ガス源１４２からのヘリウム（Ｈｅ）ガスが、ガス導管１４４を通って、基板１２８の下のペデスタル表面に形成されたチャネル（図示せず）に供給される。ヘリウムガスは、ペデスタル１０４と基板１２８との間の熱伝達を促進し得る。処理の間に、ペデスタル１０４が定常状態温度まで加熱され、次いでヘリウムガスは、基板１２８の一様な加熱を促進し得る。ペデスタル１０４内に埋め込まれた抵抗加熱器などの加熱エレメントによって、またはペデスタル１０４に、もしくは基板１２８がペデスタル１０４の上にあるときには基板１２８に概して向けられたランプ（図示せず）によって、ペデスタル１０４はそのように加熱され得る。そのような温度制御を使用して、基板１２８は、約２０～５００℃の間の第１の温度に維持され得る。プラズマ源１６０の部品は、膜成長および高密度化のための環境を提供する。

【0022】

プラズマスクリーンリング１２９が、基板１２８の外縁の周りの、ペデスタル１０４の上に配設される。プラズマスクリーンリング１２９は基板１２８を取り囲む。プラズマスクリーンリング１２９は、基板１２８の縁部付近の処理（たとえば、堆積およびエッチング）の均一性を改善する。プラズマスクリーンリング１２９はさらに、基板１２８の下面縁部を保護する。本明細書で説明される実施形態では、プラズマスクリーンリング１２９はバルクセラミックプラズマスクリーンリングであり、したがってプラズマスクリーンリング１２９はイットリウムジルコニウム酸化物プラズマスクリーンリングまたは酸化アルミニウムプラズマスクリーンリング１２９である。プラズマスクリーンリング１２９はまた、イットリウムジルコニウム酸化物コーティングを有するアルミナリングであり得る。イットリウムジルコニウム酸化物コーティングは、本明細書で説明されるイットリウムジルコニウム酸化物コーティングのいずれかと同様であり得る。いくつかの実施形態では、プラズマスクリーンリング１２９は、２つの接続可能／分離可能プラズマスクリーンリング部品を備え、したがって２つの接続可能プラズマスクリーンリング部品が互いに係合して、複数部品プラズマスクリーンリング１２９を形成する。２つのプラズマスクリーンリング１２９のサブコンポーネントのそれぞれは、本明細書で説明されるセラミックコーティングのいずれかを使用して別々にコーティングされる。

【0023】

ペデスタル１０４は、１つまたは複数の締め具１６４を介して、チャンバ本体１０６の下側チャンバ本体１１３および下側ライナ１０７に接続される。１つまたは複数の締め具１６４が、ペデスタル１０４の底部、下側チャンバ本体１１３、および下側ライナ１０７を通って配設される。１つまたは複数の締め具１６４は、ねじ、ボルト、または任意の他の適切な締め具であり得る。１つまたは複数の締め具１６４は鉛およびスズを含む。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の締め具１６４は、鉛またはスズコーティングを有する銅締め具であり得る。プラズマ処理チャンバ１０１内に配設された締め具１６４の部分の上に、締め具カバー１６２が配設される。締め具カバー１６２は、イットリウムジルコニウム酸化物セラミック部品などのバルクセラミック部品である。代替として、締め具カバー１６２は酸化アルミニウムセラミック部品であり得る。バルクセラミック締め具カバー１６２の組成は、本明細書でさらに説明される。１つまたは複数の締め具１６４および締め具１６４上に配設された締め具カバー１６２は、ペデスタル１０４の基部の外半径の周りに配設される。１つまたは複数の締め具１６４は、ペデスタル１０４、下側チャンバ本体１１３、および下側ライナ１０７を接続し、部品を互いに固定する。

【0024】

図示されるように、プラズマ源１６０は、コイル素子１１０、第１のインピーダンス整合回路網１１２、ＲＦ電源１１４、電気的接地１１７、遮蔽電極１１８、電気的接地１１９、スイッチ１２０、および検出器１２２を含む。誘電体チャンバリッド１０８の上に、少なくとも１つの誘導コイル素子１１０を含む高周波（ＲＦ）アンテナが配設される。一構成では、図１に示されるように、処理チャンバの中心軸の周りに配設される２つの同軸コイル素子がＲＦ周波数で駆動され、処理チャンバアセンブリ１００の処理領域でプラズマ１３６が生成される。いくつかの実施形態では、誘導コイル素子１１０が、チャンバ本体１０６の少なくとも一部の周りに配設され得る。図示されるように、誘導コイル素子１１０の一端が、第１のインピーダンス整合回路網１１２を通じてＲＦ電源１１４に結合され得、他端が電気的接地１１７に接続され得る。電源１１４は通常、１３．５６ＭＨｚの周波数で最大４キロワット（ｋＷ）を生成することができる。誘導コイル素子１１０に供給されるＲＦ電力はパルシングされ（すなわち、オン状態とオフ状態の間でスイッチングされ）、または１から１００ｋＨｚの範囲の周波数でパワーサイクルされ（すなわち、電力入力を高レベルから低レベルに変動させ）得る。プラズマ１３６の平均イオン密度は、１立方センチメートル当たり（ｃｍ^－３）１Ｅ１０から１Ｅ１２個のイオンまで変動し得る。プラズマ密度は、自励電子プラズマ共鳴分光法（ＳＥＥＲＳ）、ラングミュアプローブ、または他の適切な技法などの任意の従来型プラズマ診断技法の使用によって測定され得る。図１に示される、誘導結合された同軸コイル素子１１０の構成は、容量結合されたプラズマ源構成を含む従来型プラズマ源構成に対して、高密度プラズマの制御および生成において著しい利点をもたらすと考えられる。

【0025】

ＲＦアンテナの誘導コイル素子１１０と誘電体チャンバリッド１０８との間に遮蔽電極１１８が置かれる。遮蔽電極１１８は、図１に示されるスイッチ１２０のような、電気的接続を行い遮断するための任意の適切な手段を介して、電気的に浮遊した状態または電気的接地１１９に結合された状態を交互にとり得る。

【0026】

図示されるように、バイアス電源システム１６１は、第２のインピーダンス整合回路網１２４およびバイアシング電源１２６を含む。ペデスタル１０４が、第２のインピーダンス整合回路網１２４を通じてバイアシング電源１２６に結合される。バイアシング電源１２６は一般に、ＲＦ電源１１４と同様に、１から１６０ＭＨｚの範囲内の駆動周波数および約０ｋＷから約３ｋＷの間の電力を有するＲＦ信号を生成することができる。バイアシング電源１２６は、１３．５６ＭＨｚの周波数または２ＭＨｚの周波数を用いて、２から１６０ＭＨｚの範囲の周波数で、約１Ｗから１キロワット（ｋＷ）の間で生成することができる。任意選択で、バイアシング電源１２６は直流（ＤＣ）またはパルスＤＣ源であり得る。いくつかの実施形態では、バイアシング電源１２６に結合される電極が、静電チャック１０５内に配設される。バイアス電源システム１６１は、堆積した薄膜の処理を促進するために、基板１２８にわたって基板電圧バイアスを供給する。一実施形態では、ＲＦバイアスは、最大２０００ｅＶのイオンエネルギーを有するエネルギーイオンを供給する。

【0027】

図示されるように、コントローラ１４６は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１４８、メモリ１５０、および支持回路１５２を含む。コントローラ１４６は、ＲＦ電源１１４、スイッチ１２０、検出器１２２、およびバイアシング電源１２６とインターフェースし得る。コントローラ１４６は、様々なチャンバおよびサブプロセッサを制御するための、工業環境で使用され得る任意の適切なタイプの汎用コンピュータプロセッサであり得る。ＣＰＵ１４８のためのメモリ１５０または他のコンピュータ可読媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピィディスク、ハードディスク、またはローカルもしくはリモートの任意の他の形態のデジタルストレージなどの、容易に入手可能な任意のメモリ形態のうちの１つまたは複数であり得る。従来の方式でプロセッサを支持しようとして、支持回路１５２がＣＰＵ１４８に結合され得る。こうした回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力（Ｉ／Ｏ）回路およびサブシステムなどを含み得る。いくつかの実施形態では、プラズマを活性化および維持するための本明細書で開示される技法が、ソフトウェアルーチンとしてメモリ１５０内に記憶され得る。ソフトウェアルーチンはまた、ＣＰＵ１４８によって制御されているハードウェアからリモートに配置される第２のＣＰＵ（図示せず）によって記憶および／または実行され得る。コントローラ１４６は、処理チャンバアセンブリ１００および前述の様々なサブコンポーネントに、温度制御、バイアス電圧、ガス流量などについての命令を与える。

【0028】

１つまたは複数のガスケット１６６が、チャンバリッド１０８とチャンバ本体１０６との間に配設され、したがって１つまたは複数のガスケット１６６は、チャンバリッド１０８と上側チャンバ本体１１１との間に配設される。１つまたは複数のガスケット１６６は、チャンバリッド１０８とチャンバ本体１０６との間のシールを維持する助けになると共に、チャンバリッド１０８とチャンバ本体１０６との間の電気伝導率を改善する助けにもなる。ガスケット１６６は、ニッケルめっきされた銅ガスケットまたはステンレス鋼ガスケットである。ガスケット１６６は、基板処理中にガスケット１６６によって引き起こされる粒子汚染を低減するためにニッケルめっきされる。同様に、ステンレス鋼ガスケットを使用することにより、処理チャンバ内の粒子汚染が低減される。鉛、スズ、またはインジウムコーティングされたガスケットなど、低融解温度金属をガスケット１６６として利用することにより、基板上にボールまたはディスク欠陥が生み出されることが判明している。鉛やスズなどの低融解温度金属は、処理中に水素プラズマによって抽出される。ガスケット１６６をニッケルめっきすることにより、ガスケット１６６によって引き起こされる基板の粒子汚染が劇的に低減されることが判明している。ガスケット１６６上のニッケルめっきは、約２５μｍから約１００μｍなど、約５０μｍから約８０μｍなどの、約１μｍから約３ｍｍの範囲内の厚さを有する。同様に、低融解温度金属ガスケットをステンレス鋼ガスケットで置き換えることにより、従来型ガスケットによって引き起こされる粒子汚染が低減されることが示されている。

【0029】

１つまたは複数のガスケット１６８が、上側チャンバ本体１１１と下側チャンバ本体１１３との間に配設される。１つまたは複数のガスケット１６６は、上側チャンバ本体１１１と下側チャンバ本体１１３との間のシールを維持すると共に、上側チャンバ本体１１１と下側チャンバ本体１１３との間に導電性経路を設ける助けにもなる。ガスケット１６６は、ニッケルめっきされた銅ガスケットまたはステンレス鋼ガスケットである。

【0030】

１つまたは複数のガスケット１７０が、下側チャンバ本体１１３とペデスタル１０４との間に配設される。１つまたは複数のガスケット１７０は、下側チャンバ本体１１３とペデスタル１０４との間のシールを維持する助けになる。ガスケット１７０はさらに、下側チャンバ本体１１３とペデスタル１０４との間の電気的接続を改善する。ガスケット１７０は、ニッケルめっきされた銅ガスケットまたはステンレス鋼ガスケットである。いくつかの実施形態では、ガスケット１７０は、下側ライナ１０７とペデスタル１０４との間に配設され得る。

【0031】

図２は、セラミックコーティングされたチャンバ部品２００の一部の概略断面図である。セラミックコーティングされたチャンバ部品２００は、チャンバリッド１０８、上側ライナ１０９、下側ライナ１０７、ライナドア１５６、ペデスタル１０４、および静電チャック１０５のうちのいずれか１つであり得る。セラミックコーティングされたチャンバ部品２００は、部品２０２およびセラミックコーティング２０４を含む。部品２０２は、チャンバリッド１０８、上側ライナ１０９、下側ライナ１０７、ライナドア１５６、ペデスタル１０４、または静電チャック１０５のうちのいずれか１つである。

【0032】

部品２０２は、鉛またはスズ層でコーティングされたベース銅層などの複数の層を含み得る。銅層は、チャンバ部品２００のそれぞれの主要部品であり得る。ベース鉛またはスズ層は、主要部品とセラミックコーティング２０４との間の層であり得る。

【0033】

いくつかの実施形態では、部品２０２は単一の材料であり、複数の層を含まない。単一の材料は、酸化アルミニウム、石英、または銅のうちのいずれか１つを含み得る。部品２０２は、その上に直に配設されたセラミックコーティング２０４を有する。

【0034】

セラミックコーティング２０４は、処理チャンバアセンブリ１００内の、基板１２８などの基板上に堆積する汚染粒子を最小限に抑えるために部品２０２の上に堆積したコーティングである。セラミックコーティング２０４はＹ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２固溶体を含み得る。Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２固溶体は、Ｙ_２Ｏ_３およびＺｒＯ_２化合物の固相溶体である。Ｙ_２Ｏ_３およびＺｒＯ_２化合物は単一の均質相にある。Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２固溶体は、約２０分子百分率から約５０分子百分率のＺｒＯ_２である。いくつかの実施形態では、Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２固溶体は、約３０分子百分率から約４０分子百分率のＺｒＯ_２などの、約２５分子百分率から約４５分子百分率のＺｒＯ_２である。いくつかの実施形態では、Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２単一相と共に少量のＹ_２Ｏ液体残留物がある。

【0035】

セラミックコーティング２０４は、約２％から約１０％（たとえば、一実施形態では約５％未満）の空孔率のコーティングを有し得る。いくつかの実施形態では、セラミックコーティング２０４の空孔率は、２％未満など、１％未満などの、約３％未満である。セラミックコーティング２０４は、約３～８ギガパスカル（ＧＰａ）（たとえば、一実施形態では約４ＧＰａ超）の硬度、および約８～２０メガパスカル（ＭＰａ）（たとえば、一実施形態では約１０ＭＰａ超）の熱衝撃抵抗を有する。さらに、セラミックコーティングは、約４～２０ＭＰａ（たとえば、一実施形態では約１４ＭＰａ超）の接着強さを有し得る。接着強さは、セラミックコーティングがセラミック基板からはがれるまでセラミックコーティングに力（たとえば、メガパスカル単位で測定される）を加えることによって求められ得る。

【0036】

セラミックコーティング２０４は、セラミック基板上にセラミックコーティングをスプレーし、または成長させることによって形成される。部品２０２は、焼結プロセスまたは機械加工によって形成される。セラミックコーティング２０４がスプレーコーティングされる実施形態では、セラミックコーティング２０４は、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物である。スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物は、約１５μｍから約４００μｍなど、約２０μｍから約３００μｍなど、約２０μｍから約２５０μｍなどの、約１０μｍから約５００μｍの厚さを含む。スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物で部品をコーティングすることにより、セラミックコーティング２０４の厚さを、他のセラミック堆積プロセスを使用して堆積する物理的気相堆積（ＰＶＤ）イットリウムジルコニウム酸化物コーティングよりも厚くすることが可能となり、約１５μｍを超える厚さのセラミックコーティング２０４のクラッキングが防止される。厚さの増大により、処理中に金属汚染物質がセラミックコーティング２０４を通過することが防止され、保守の頻度が低減される。スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物は、上側ライナ１０９、下側ライナ１０７、ライナドア１５６、ペデスタル１０４などの大型の部品２０２に容易に適用される。スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物は、溶射技法および／またはプラズマ溶射技法を使用して適用される。溶射技法およびプラズマ溶射技法は、材料（たとえば、セラミック粉末）を溶融させ、溶融した材料を部品２０２上に噴霧し得る。セラミックコーティングは、バルクセラミック材料（たとえば、セラミック基板など）とは著しく異なる構造特性を有し得る。

【0037】

代替として、セラミックコーティング２０４は、ＰＶＤコーティングプロセスを通じてセラミック基板上にセラミックコーティングを堆積させることによって形成される。ＰＶＤコーティングプロセスを使用してセラミックコーティング２０４が堆積する実施形態では、セラミックコーティング２０４は、ＰＶＤコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物である。ＰＶＤコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物は、約１０μｍ未満など、約０．５μｍから約１０μｍなど、約０．７５μｍから約７．５μｍなど、約１μｍから約５μｍなどの、約１５μｍ未満の厚さを含む。ＰＶＤコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物は、チャンバリッド１０８などのより小型の部品２０２に適用される。ＰＶＤコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物は、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物よりも低い空孔率を有する。スプレーコーティングされた酸化ジルコニウムは、約１％から約４％など、約２％から約３％などの、約０．５％から約５％の空孔率を有する。ＰＶＤコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物は、約０％から約０．５％など、約０％から約０．２５％などの、約０％から約１％の空孔率を有する。

【0038】

ＰＶＤコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物は、比較的薄いコーティング層である。ＰＶＤコーティングは、チャンバリッド１０８に隣接する水素プラズマの効果に耐えることができるので、ＰＶＤコーティングはチャンバリッド１０８上での使用に有利である。ＰＶＤコーティングは、チャンバリッド１０８の底面などの平坦な表面上により容易に堆積する。第２のイットリウムジルコニウム酸化物コーティングのＰＶＤコーティングは、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物のスプレーオンコーティングよりも一様であり、高い密度を有する。代替として、ＰＶＤコーティングプロセスはＣＶＤまたはＡＬＤコーティングプロセスであり得る。ＣＶＤおよびＡＬＤプロセスは、同様の空孔率および厚さなど、ＰＶＤコーティングと同様の結果を生み出し得る。

【0039】

いくつかの実施形態では、積層または焼結されたイットリウムジルコニウム酸化物層が、ガスノズル１３１、プラズマスクリーンリング１２９、チャンバリッド１０８、および／または締め具カバー１６２上などの基板上に形成される。積層または焼結されたイットリウムジルコニウム酸化物層は、２つの異なる堆積技法を使用して形成され得、様々な物理的性質を有し得る。いくつかの実施形態では、積層または焼結されたイットリウムジルコニウム酸化物層は、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層の上へのＰＶＤコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層の堆積によって形成される。スプレーコーティングされた層の上へのＰＶＤコーティングされた層の堆積により、積層されたイットリウムジルコニウム酸化物層が形成される。積層されたイットリウムジルコニウム酸化物層は、スプレーコーティングおよびＰＶＤコーティングを介するイットリウムジルコニウム酸化物の１つまたは複数の連続する堆積によって形成される層である。

【0040】

スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層は、基板上に第２のイットリウムジルコニウム酸化物層が形成される前に基板上に形成される。スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層は、本明細書で説明されるスプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層と同様である。スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層は低応力層であり、したがってスプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物は、低い応力で基板に良く接着する。ＰＶＤコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物などのＰＶＤコーティングが、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層の上に堆積する。ＰＶＤコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層は、基板上にＰＶＤコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層自体が堆積するとき、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層よりも高い応力層である。スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層の上にＰＶＤコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層を堆積させることにより、ＰＶＤコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層内の応力が低減され、したがって、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層の上のＰＶＤコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層内の応力は、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層がブリッジ層として働くので、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層のより高い応力層よりも低い。スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層およびＰＶＤコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層の構造、空孔率、および厚さに応じて、コーティング内の応力は、ＰＶＤコーティング自体の応力と比べて約１０％から約９０％低減される。

【0041】

積層されたイットリウムジルコニウム酸化物層の別の実施形態は、焼結されたイットリウムジルコニウム酸化物層である。いくつかの実施形態では、焼結されたイットリウムジルコニウム酸化物層はチャンバリッド１０８上に形成される。焼結されたイットリウムジルコニウム酸化物層はほぼゼロの空孔率を有し、したがって焼結されたイットリウムジルコニウム酸化物層はイットリウムジルコニウム酸化物バルクセラミック材料の特性に近い。いくつかの実施形態では、焼結されたイットリウムジルコニウム酸化物層の空孔率は、約０．１％未満など、約０．０５％未満など、０．０１％未満などの、約０．２％未満である。いくつかの実施形態では、焼結されたイットリウムジルコニウム酸化物層は、約１ｍｍから約５ｍｍなど、約１ｍｍから約３ｍｍなどの、約０．５ｍｍから約１０ｍｍの厚さを有する。焼結されたイットリウムジルコニウム酸化物層は焼結プロセスを使用して形成され、焼結プロセスでは、イットリウムジルコニウム酸化物粉末がチャンバリッド１０８の表面に対して押しつけられ、焼結されたイットリウムジルコニウム酸化物層が形成される。焼結されたイットリウムジルコニウム酸化物層は、バルクセラミックチャンバリッド１０８などのバルクセラミック基板上にコーティングされるので積層層と見なされる。代替として、イットリウムジルコニウム酸化物の反復されたスプレーコーティングおよびＰＶＤコーティングと同様のレイヤリングプロセスが実施される。次いで、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物およびＰＶＤコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物の反復されたレイヤリングの後、層が加圧され、加熱されて、最終層構造が変化し、焼結されたイットリウムジルコニウム酸化物層と同様の構造まで構造が緻密化され得る。

【0042】

焼結されたイットリウムジルコニウム酸化物層は、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層およびＰＶＤコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層のいずれよりも厚い。焼結されたイットリウムジルコニウム酸化物層は、チャンバリッド１０８などのいくつかの処理チャンバアセンブリ１００部品のセラミックコーティング２０４として使用され得る。積層または焼結されたイットリウムジルコニウム酸化物層はチャンバリッド１０８に隣接する高い水素プラズマ濃度により良く耐えるので、積層されたイットリウムジルコニウム酸化物層または焼結されたイットリウムジルコニウム酸化物層のどちらかをチャンバリッド１０８のセラミックコーティング２０４として使用することにより、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層またはＰＶＤコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層のいずれと比べても、リッド１０８によって基板上に堆積している汚染物質粒子が劇的に低減される。

【0043】

スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層、ＰＶＤコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層、積層されたイットリウムジルコニウム酸化物層、および焼結されたイットリウムジルコニウム酸化物層のすべては、Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２固溶体から形成され得る。Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２固溶体は精製Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２溶体である。Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２固溶体は、コーティングとして堆積する前に精製され、Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２固溶体内の鉛、スズ、インジウム、および他の低融点金属の量が低減される。Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２固溶体は少なくとも一度精製され、９９．５％以上のＹ_２Ｏ_３およびＺｒＯ_２など、９９．９％以上のＹ_２Ｏ_３およびＺｒＯ_２など、９９．９９％以上のＹ_２Ｏ_３およびＺｒＯ_２などの、濃度９９％以上のＹ_２Ｏ_３およびＺｒＯ_２が得られる。いくつかの実施形態では、Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２固溶体内にあるスズは０．２ナノグラム／グラム未満であり、鉛は１５ナノグラム／グラム未満である。いくつかの実施形態では、Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２固溶体内にあるスズは０．２ナノグラム／グラム未満であり、鉛は０．１ナノグラム／グラム未満である。さらに別の実施形態では、Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２固溶体内にあるスズは０．１ナノグラム／グラム未満であり、鉛は０．１５ナノグラム／グラム未満である。Ｙ_２Ｏ_３－ＺｒＯ_２固溶体は、０．０５ナノグラム／グラム未満のスズと、０．０１ナノグラム／グラム未満の鉛とを有し得る。鉛およびスズの濃度の低減により、それに対応して基板汚染が低減される。

【0044】

いくつかの実施形態では、部品２０２はセラミックコーティング２０４を有さない。その代わりに部品２０２自体がセラミック部品であり得る。セラミック部品であり得る部品２０２には、ガスノズル１３１、プラズマスクリーンリング１２９、チャンバリッド１０８、および締め具カバー１６２が含まれる。バルクセラミック部品である部品２０２は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、Ａｌ_２Ｏ_３－Ｙ_２Ｏ_３部品、またはイットリウムジルコニウム酸化物部品であり得る。イットリウムジルコニウム酸化物部品はバルクセラミック部品である。イットリウムジルコニウム酸化物部品は、積層されたイットリウムジルコニウム酸化物コーティングと同様の特性を有し得る。セラミック部品は、約０．１％未満など、約０．０５％未満など、０．０１％未満などの、約０．２％未満の空孔率を有する。セラミック部品は、９９．５％以上のＹ_２Ｏ_３およびＺｒＯ_２など、９９．９％以上のＹ_２Ｏ_３およびＺｒＯ_２など、９９．９９％以上のＹ_２Ｏ_３およびＺｒＯ_２などの、濃度９９％以上のＹ_２Ｏ_３およびＺｒＯ_２を有する。他の実施形態と組み合わされ得るいくつかの実施形態では、イットリウムジルコニウム酸化物セラミック部品内にあるスズは０．２ナノグラム／グラム未満であり、鉛は１５ナノグラム／グラム未満である。いくつかの実施形態では、イットリウムジルコニウム酸化物セラミック部品内にあるスズは０．２ナノグラム／グラム未満であり、鉛は０．１ナノグラム／グラム未満である。さらに別の実施形態では、イットリウムジルコニウム酸化物セラミック部品内にあるスズは０．１ナノグラム／グラム未満であり、鉛は０．１５ナノグラム／グラム未満である。イットリウムジルコニウム酸化物セラミック部品は、０．０５ナノグラム／グラム未満のスズおよび０．０１ナノグラム／グラム未満の鉛を有し得る。

【0045】

セラミック部品は、基板上の汚染物質粒子堆積を削減するために使用される。セラミック部品は、スズまたは鉛粒子の堆積を防止し、普通なら部品によって放出されるイットリウム、ジルコニウム、および酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）粒子の量も削減する。いくつかの実施形態では、チャンバリッド１０８は酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）バルクセラミックである。他の実施形態では、チャンバリッド１０８は、Ａｌ_２Ｏ_３－Ｙ_２Ｏ_３セラミック複合材のバルクセラミックである。チャンバリッド１０８は、基板上に堆積するＳｉＯ_２粒子の量を削減するために、バルクセラミックＡｌ_２Ｏ_３またはＡｌ_２Ｏ_３－Ｙ_２Ｏ_３で置き換えられる。Ａｌ_２Ｏ_３またはＡｌ_２Ｏ_３－Ｙ_２Ｏ_３チャンバリッドは、その上に堆積した、セラミックコーティング２０４などのセラミックコーティングを依然として有し得る。セラミックコーティング２０４は、本明細書で説明されるコーティングタイプのいずれか１つであり得るが、積層されたイットリウムジルコニウム酸化物層は、堆積した汚染粒子の量を最大に削減する。

【0046】

図３は、基板を処理する方法３００である。方法は、基板を処理チャンバ内に提供する第１の操作３０２と、水素プラズマ処理を実施する第２の操作３０４と、処理チャンバから基板を除去する第３の操作３０６とを含む。方法３００は、経時的に多くの基板を処理するために継続的にループし得る。

【0047】

処理チャンバ内に基板を提供する第１の操作３０２は、ロボットアームによって実施される。クラスタツールから、ロボットアームは、本明細書で説明される処理チャンバアセンブリ１００などの処理チャンバ内に伸びる。基板１２８などの基板が、静電チャック１０５の上面に配置される。基板はシリコン基板であり得、またはドープされたシリコン基板であり得る。いくつかの実施形態では、基板は既にいくつかの他の処理ステップを経ており、したがって基板は、その上に形成された、本明細書で説明されない他のフィーチャを有する。基板は処理チャンバ内に移動し、水素プラズマ処理プロセスなどのプラズマ処理プロセスを受ける。

【0048】

水素プラズマ処理を実施する第２の操作３０４は、水素プラズマ処理が利用される任意のタイプの基板プロセスを実施することを含み得る。水素プラズマ処理は水素エッチングプロセスであり得、したがって基板の表面および基板上に形成された任意のフィーチャをエッチングするために水素遊離基および／または水素イオンが利用される。別の実施形態では、水素プラズマ処理は洗浄プロセスであり得、したがって基板が水素プラズマによって洗浄される。水素プラズマ処理は、カーボン除去プロセス、金属からの塩素／フッ化物除去の処理、酸素除去処理、高ｋ金属ゲートスタック処理、およびｍｉｄ－ｅｎｄ－ｏｆ－ｌｉｎｅ接点処理を含み得る。現在のチャンバハードウェアは一般に、第２の操作３０４で完了するような水素プラズマ処理とは両立しない。現在のチャンバハードウェアは、大量の金属汚染物質および他の汚染物質粒子を生成する。本明細書で説明されるチャンバ部品を使用すると、水素プラズマ処理プロセス中に基板上に堆積する金属および非金属汚染物質粒子の量が劇的に削減される。

【0049】

処理チャンバから基板を除去する第３の操作３０６は、水素プラズマ処理の完了後に実施される。処理チャンバから基板を除去することは、第１の操作３０２で使用されるロボットアームと同様のロボットアームによって完了され得る。基板は処理チャンバから除去され、クラスタツールの移送チャンバ内に移送され得る。次いで、基板は、クラスタツールに接続された他の処理チャンバに関する他の処理ステップを受け得る。

【0050】

第３の操作３０６の完了後、別の基板が処理チャンバ内に提供され得、方法３００が反復される。保守が処理チャンバに対して実施されるまで、方法３００は反復され得る。処理チャンバ全体にわたるイットリウムジルコニウム酸化物コーティングおよびバルクセラミック部品の使用のために、従来型処理チャンバと比べて、保守が完了する前に、より長い時間量にわたって方法３００を実施することができる。

【0051】

図４は、基板粒子汚染レベルを示す図表４００である。図表４００は、処理チャンバアセンブリ１００などの処理チャンバ内の、方法３００の操作３０４で完了したのと同様の水素プラズマ処理プロセスの後の、基板上のアルミニウム粒子濃度を示す棒グラフである。図表４００のデータを得るために利用された水素プラズマ処理プロセスでは、プロセスが摂氏４５０度で実施された。誘導コイル素子１１０を介して７５０ワットが印加され、圧力が５０ｍＴｏｒｒに維持され、プラズマ処理チャンバ１０１が５％のＨ_２および９５％のアルゴンで満たされ、プロセスが９０秒間実施された。粒子は１×１０^１０原子／ｃｍ^２の濃度で示される。アルミニウム粒子が、基板１２８などの基板の正面に配置される。

【0052】

第１の汚染物質源レベル４０１、第２の汚染物質源レベル４０２、第３の汚染物質源レベル４０３、第４の汚染物質源レベル４０４、第５の汚染物質源レベル４０５、および第６の汚染物質源レベル４０６はそれぞれ、所望の汚染物質濃度しきい値４１０よりも上である。

【0053】

所望の汚染物質濃度しきい値４１０は１×１０^１０原子／ｃｍ^２未満である。図表４００に示されるように、第１、第２、第３、第４、第５、および第６の汚染物質源４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６は、１×１０^１０原子／ｃｍ^２しきい値よりも多い。第１、第２、第３、第４、第５、および第６の汚染物質源４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６は、チャンバアセンブリ１００内の非セラミック汚染源またはセラミックコーティングされていない汚染源である。本明細書で説明されるコーティングおよび部品組成を利用することにより、所望の汚染物質濃度しきい値４１０が満たされ、汚染物質源のそれぞれによって生成される汚染物質が削減され、または完全に解消される。

【0054】

図５は、処理チャンバリッドによって引き起こされる基板粒子汚染を示すグラフ５００である。第１の傾向線５０１は、ＰＶＤイットリウムジルコニウム酸化物コーティングを有する石英リッドが利用されるときの、プラズマ処理チャンバ１０１などの処理チャンバ内の、基板１２８などの基板上に配置された汚染物質粒子アダーの数を示す。第２の傾向線５０２は、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）コーティングを有する酸化アルミニウムチャンバリッドが処理チャンバ上で利用されるときの、プラズマ処理チャンバ１０１などの処理チャンバ内の、基板１２８などの基板上に配置された汚染物質粒子アダーの数を示す。

【0055】

酸化イットリウムコーティングを有する酸化アルミニウムチャンバリッドは、より多量のウェハ処理サイクルにわたって、より一貫して粒子汚染の低減を実現する。積層または焼結されたイットリウムジルコニウム酸化物コーティングの利用により、石英リッドが、酸化イットリウムコーティングを有する酸化アルミニウムチャンバリッドと同様の結果、またはより良好な結果を得ることが可能となり、したがって基板の粒子汚染が低減されることになる。

【0056】

本明細書で説明される実施形態は、基板上の粒子汚染を低減し、総コストを削減し、またはチャンバ部品上のコーティングの適用の容易さを改善するように改変され得る。例示的一実施形態では、処理チャンバアセンブリ１００は、石英製のチャンバリッド１０８と、バルクイットリウムジルコニウム酸化物セラミック製のガスノズル１３１と、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層でコーティングされたライナドア１５６と、バルクイットリウムジルコニウム酸化物セラミック製のプラズマスクリーンリング１２９と、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層でコーティングされた上側ライナ１０９と、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層でコーティングされた下側ライナ１０７と、バルクイットリウムジルコニウム酸化物セラミック製の締め具カバー１６２とを含む。

【0057】

別の実施形態では、処理チャンバアセンブリ１００は、ＰＶＤコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層を有する酸化アルミニウムまたはＡｌ_２Ｏ_３－Ｙ_２Ｏ_３バルクセラミック製のチャンバリッド１０８と、バルクイットリウムジルコニウム酸化物セラミック製のガスノズル１３１と、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層でコーティングされたライナドア１５６と、バルクイットリウムジルコニウム酸化物セラミック製のプラズマスクリーンリング１２９と、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層でコーティングされた上側ライナ１０９と、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層でコーティングされた下側ライナ１０７と、バルクイットリウムジルコニウム酸化物セラミック製の締め具カバー１６２とを含む。

【0058】

別の実施形態では、処理チャンバアセンブリ１００は、積層または焼結されたイットリウムジルコニウム酸化物コーティングを有する酸化アルミニウムまたはＡｌ_２Ｏ_３－Ｙ_２Ｏ_３セラミック複合材製のチャンバリッド１０８と、バルクイットリウムジルコニウム酸化物セラミック製のガスノズル１３１と、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層でコーティングされたライナドア１５６と、バルクイットリウムジルコニウム酸化物セラミック製のプラズマスクリーンリング１２９と、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層でコーティングされた上側ライナ１０９と、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層でコーティングされた下側ライナ１０７と、バルクイットリウムジルコニウム酸化物セラミック製の締め具カバー１６２とを含む。

【0059】

別の実施形態では、処理チャンバアセンブリ１００は、酸化イットリウムコーティングを有する酸化アルミニウムまたはＡｌ_２Ｏ_３－Ｙ_２Ｏ_３セラミック複合材製のチャンバリッド１０８と、バルクイットリウムジルコニウム酸化物セラミック製のガスノズル１３１と、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層でコーティングされたライナドア１５６と、バルクイットリウムジルコニウム酸化物セラミック製のプラズマスクリーンリング１２９と、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層でコーティングされた上側ライナ１０９と、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層でコーティングされた下側ライナ１０７と、バルクイットリウムジルコニウム酸化物セラミック製の締め具カバー１６２とを含む。

【0060】

別の実施形態では、処理チャンバアセンブリ１００は、積層または焼結されたイットリウムジルコニウム酸化物コーティングを有する石英製のチャンバリッド１０８と、バルクイットリウムジルコニウム酸化物セラミック製のガスノズル１３１と、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層でコーティングされたライナドア１５６と、バルク酸化アルミニウムセラミック製のプラズマスクリーンリング１２９と、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層でコーティングされた上側ライナ１０９と、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層でコーティングされた下側ライナ１０７と、バルクイットリウムジルコニウム酸化物セラミック製の締め具カバー１６２とを含む。

【0061】

別の実施形態では、処理チャンバアセンブリ１００は、ＰＶＤコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層を有する酸化アルミニウムまたはＡｌ_２Ｏ_３－Ｙ_２Ｏ_３セラミック複合材製のチャンバリッド１０８と、バルクイットリウムジルコニウム酸化物セラミック製のガスノズル１３１と、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層でコーティングされたライナドア１５６と、バルク酸化アルミニウムセラミック製のプラズマスクリーンリング１２９と、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層でコーティングされた上側ライナ１０９と、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層でコーティングされた下側ライナ１０７と、バルクイットリウムジルコニウム酸化物セラミック製の締め具カバー１６２とを含む。

【0062】

別の実施形態では、処理チャンバアセンブリ１００は、積層または焼結されたイットリウムジルコニウム酸化物コーティングを有する酸化アルミニウムまたはＡｌ_２Ｏ_３－Ｙ_２Ｏ_３セラミック複合材製のチャンバリッド１０８と、バルクイットリウムジルコニウム酸化物セラミック製のガスノズル１３１と、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層でコーティングされたライナドア１５６と、バルク酸化アルミニウムセラミック製のプラズマスクリーンリング１２９と、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層でコーティングされた上側ライナ１０９と、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層でコーティングされた下側ライナ１０７と、バルクイットリウムジルコニウム酸化物セラミック製の締め具カバー１６２とを含む。

【0063】

別の実施形態では、処理チャンバアセンブリ１００は、酸化イットリウムコーティングを有する酸化アルミニウムまたはＡｌ_２Ｏ_３－Ｙ_２Ｏ_３セラミック複合材製のチャンバリッド１０８と、バルクイットリウムジルコニウム酸化物セラミック製のガスノズル１３１と、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層でコーティングされたライナドア１５６と、バルク酸化アルミニウムセラミック製のプラズマスクリーンリング１２９と、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層でコーティングされた上側ライナ１０９と、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層でコーティングされた下側ライナ１０７と、バルクイットリウムジルコニウム酸化物セラミック製の締め具カバー１６２とを含む。

【0064】

いくつかの実施形態では、プラズマスクリーンリング１２９は、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層を有するプラズマスクリーンリングを含み得る。スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物層は、本明細書で説明される実施形態のいずれかで、プラズマスクリーンリング１２９上で利用され得る。さらに、スプレーコーティングされたイットリウムジルコニウム酸化物は、石英プラズマスクリーンリングなどの、本明細書で説明されないプラズマスクリーンリング１２９上で利用され得る。

【0065】

さらに別の実施形態では、ガスノズル１３１、プラズマスクリーンリング１２９、チャンバリッド１０８、または締め具カバー１６２のいずれかは、バルク酸化アルミニウムセラミックから作成され得る。さらに、本明細書の実施形態で説明されるガスノズル１３１、プラズマスクリーンリング１２９、チャンバリッド１０８、または締め具カバー１６２のいずれかは、第１のイットリウムジルコニウム酸化物コーティングを含み得る。

【0066】

上記は本開示の実施形態を対象とするが、本開示の基本的範囲から逸脱することなく、本開示の他の実施形態およびさらなる実施形態が考案され得、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】