(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-12-26
(54)【発明の名称】プラズマチャンバコンポーネントの無機コーティング
(51)【国際特許分類】
C23C 4/11 20160101AFI20221219BHJP
C23C 4/18 20060101ALI20221219BHJP
C23C 4/02 20060101ALI20221219BHJP
C23C 14/48 20060101ALI20221219BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20221219BHJP
【ＦＩ】
C23C4/11
C23C4/18
C23C4/02
C23C14/48 D
H01L21/302 101G
H01L21/302 101B
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022521215
(86)(22)【出願日】2020-10-08
(85)【翻訳文提出日】2022-06-06
(86)【国際出願番号】 US2020054728
(87)【国際公開番号】W WO2021072040
(87)【国際公開日】2021-04-15
(31)【優先権主張番号】62/913,619
(32)【優先日】2019-10-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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】弁理士法人明成国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】スミス・ジェレミー・ジョージ
(72)【発明者】
【氏名】ウェツェル・デヴィッド・ジョセフ
(72)【発明者】
【氏名】ミトロビック・スロボダン
(72)【発明者】
【氏名】コーシー・ロビン
(72)【発明者】
【氏名】エリクソン・アン
【テーマコード（参考）】
4K029
4K031
5F004
【Ｆターム（参考）】
4K029DE01
4K031AA04
4K031AB02
4K031BA05
4K031CB41
4K031CB42
4K031CB43
4K031FA05
5F004BA04
5F004BB13
5F004BB22
5F004BB25
5F004BB26
5F004BB28
5F004BB29
5F004CA04
(57)【要約】
【課題】
【解決手段】プラズマ処理チャンバで使用するためのコンポーネントを提供する。コンポーネント本体は、導電性材料で作製される。コンポーネント本体の表面上に、第１のセラミック材料からなる第１のセラミックコーティングがあり、第１のセラミックコーティングは、コンポーネント本体に隣接する第１の側面およびコンポーネント本体から離れた第２の側面を有し、第１のセラミック材料は誘電体材料である。第１のセラミックコーティングの第２の側面に第２のセラミック材料からなる第２のセラミックコーティングがあり、第１のセラミックコーティングと第２のセラミックコーティングの間に間隙があり、その間隙は、ポリマー材料またはガスの少なくとも１つで充填されており、第２のセラミック材料は、誘電体材料である。
【選択図】 図２Ｄ
【解決手段】プラズマ処理チャンバで使用するためのコンポーネントを提供する。コンポーネント本体は、導電性材料で作製される。コンポーネント本体の表面上に、第１のセラミック材料からなる第１のセラミックコーティングがあり、第１のセラミックコーティングは、コンポーネント本体に隣接する第１の側面およびコンポーネント本体から離れた第２の側面を有し、第１のセラミック材料は誘電体材料である。第１のセラミックコーティングの第２の側面に第２のセラミック材料からなる第２のセラミックコーティングがあり、第１のセラミックコーティングと第２のセラミックコーティングの間に間隙があり、その間隙は、ポリマー材料またはガスの少なくとも１つで充填されており、第２のセラミック材料は、誘電体材料である。
【選択図】 図２Ｄ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
プラズマ処理チャンバで使用するためのコンポーネントであって、導電性材料からなるコンポーネント本体と、
前記コンポーネント本体の表面上の、第１のセラミック材料からなる第１のセラミックコーティングであって、前記第１のセラミック材料が、前記コンポーネント本体に隣接する第１の側面と、前記コンポーネント本体から離れた第２の側面を有し、前記第１のセラミック材料は誘電体材料である、第１のセラミックコーティングと、
前記第１のセラミックコーティングの前記第２の側面の、第２のセラミック材料からなる第２のセラミックコーティングであって、前記第１のセラミックコーティングと前記第２のセラミックコーティングの間に間隙があり、前記間隙がポリマー材料またはガスの少なくとも１つにより充填されており、前記第２のセラミック材料が誘電体材料である、第２のセラミックコーティングと
を備える、コンポーネント。
【請求項2】
請求項１に記載のコンポーネントであって、前記第１のセラミックコーティングおよび前記第２のセラミックコーティングが、アルミナ、イットリア、ジルコニア、安定化ジルコニア、イットリウム・アルミニウム混合物、酸化エルビウム、酸化ジスプロシウム、酸化セリウム、酸化ガドリニウム、酸化マグネシウムアルミニウムスピネル、および酸化イッテルビウムのうちの少なくとも１つを含む、コンポーネント。
【請求項3】
請求項１に記載のコンポーネントであって、前記第１のセラミックコーティングと前記第２のセラミックコーティングの間の前記間隙を維持するために、前記第１のセラミックコーティングと前記第２のセラミックコーティングの間に、少なくとも１つの支持体をさらに備える、コンポーネント。
【請求項4】
請求項１に記載のコンポーネントであって、前記第１のセラミック材料は前記第２のセラミック材料と同じである、コンポーネント。
【請求項5】
プラズマ処理チャンバで使用するためのコンポーネント本体をコーティングする方法であって、第１のセラミックコーティングを前記コンポーネント本体の表面に形成することであって、前記第１のセラミックコーティングは、前記コンポーネント本体に隣接する第１の側面と、前記コンポーネント本体から離れた第２の側面を有しており、前記コンポーネント本体を導電性材料とするとともに、前記第１のセラミックコーティングを誘電体材料とすることと、
前記第１のセラミックコーティングの前記第２の側面に隣接する第１の側面と前記第１のセラミックコーティングから離れた第２の側面を有するポリマー層を、前記第１のセラミックコーティングの前記第２の側面に形成することと、
前記ポリマー層の前記第２の側面に、誘電体材料からなる第２のセラミックコーティングを形成することと
を含む、方法。
【請求項6】
請求項５に記載の方法であって、前記第２のセラミックコーティングの形成後に、前記ポリマー層を除去することをさらに含む、方法。
【請求項7】
請求項５に記載の方法であって、前記第１のセラミックコーティングは第１のセラミック材料からなり、前記第２のセラミックコーティングは第２のセラミック材料からなるとともに、前記第１のセラミック材料は前記第２のセラミック材料と同じである、方法。
【請求項8】
プラズマ処理チャンバで使用するためのコンポーネント本体をコーティングする方法であって、導電性材料からなる前記コンポーネント本体の表面に、誘電体材料からなるセラミックコーティングを形成することと、
イオン交換プロセスにより、前記セラミックコーティング中に圧縮層を形成することと
を含む、方法。
【請求項9】
請求項８に記載の方法であって、前記圧縮層の前記形成は、前記セラミックコーティングに真空イオン衝撃を与えることを含む、方法。
【請求項10】
請求項８に記載の方法であって、前記圧縮層の前記形成は、前記セラミックコーティングを、イオン交換を引き起こすために十分な温度の槽の中に前記セラミックコーティングを浸漬すること、または前記セラミックコーティング中にイオンを注入する拡散工程を含む、方法。
【請求項11】
請求項８に記載の方法により作製される、コンポーネント。
【請求項12】
プラズマ処理チャンバで使用するためのコンポーネントであって、導電性材料を含むコンポーネント本体と、
前記コンポーネント本体の表面上にダイヤモンドライクカーボンコーティングと、
前記ダイヤモンドライクカーボンコーティングの上にセラミックコーティングと
を備える、コンポーネント。
【請求項13】
請求項１２に記載のコンポーネントであって、前記セラミックコーティングが、原子層堆積または化学気相堆積の少なくとも１つにより形成される誘電体コーティングである、コンポーネント。
【請求項14】
プラズマ処理チャンバで使用するためのコンポーネント本体をコーティングする方法であって、導電性材料を含む前記コンポーネント本体の表面にダイヤモンドライクカーボンコーティングを形成することと、
前記ダイヤモンドライクカーボンコーティングの上にセラミックコーティングを堆積することと
を含む、方法。
【請求項15】
請求項１４に記載の方法であって、前記セラミックコーティングの前記堆積は、原子層堆積または化学気相堆積の少なくとも１つを含む、方法。
【請求項16】
プラズマ処理チャンバで使用するためのコンポーネント本体をコーティングする方法であって、３００℃未満の温度で、金属酸化物化学気相堆積またはプラズマ励起気相堆積の少なくとも１つを行うことにより、前記コンポーネント本体の上に金属酸化物コーティングを堆積することを含む、方法。
【請求項17】
請求項１６に記載の方法であって、前記コンポーネント本体はアルミニウムを含み、かつ導電性を有する、方法。
【請求項18】
請求項１６に記載の方法により作製される、コンポーネント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
＜関連出願の相互参照＞
本出願は、２０１９年１０月１０日に出願された、米国特許出願第６２／９１３，６１９号の優先権の利益を主張し、上記の出願は参照により、あらゆる目的で本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０１９年１０月１０日に出願された、米国特許出願第６２／９１３，６１９号の優先権の利益を主張し、上記の出願は参照により、あらゆる目的で本明細書に組み込まれる。
【0002】
本開示は、半導体デバイスの製造に関する。より具体的には、本開示は、半導体デバイスの製造において使用されるチャンバ表面のコーティングに関する。
【背景技術】
【0003】
ここで提供される背景の説明は、本開示の内容を概ね提示することを目的とする。この背景技術のセクションにおける記載のすべて、および記載された説明において存在し得る態様は、明示または暗示を問わず、本出願に関する先行技術として認められない。
【0004】
半導体ウエハを処理する際には、プラズマ処理チャンバを使用して半導体デバイスを処理する。チャンバ表面を保護するために、コーティングが使用される。
【0005】
半導体デバイスの形成においては、プラズマ処理チャンバを用いて基板を処理する。一部のプラズマ処理チャンバは、プラズマ処理チャンバ内のライナ等にアルミニウム合金の部品を有する。このようなコンポーネントは、プラズマの維持に有用な電気的・熱的特性を提供するためにアルミニウムであってもよい。アルミニウムはまた、重量、コストの削減を可能にする。このようなアルミニウム部品は、プラズマ処理中に使用されるプラズマによって腐食する場合がある。アルミニウムのコンポーネントを保護するために、コーティングが使用され得る。
【0006】
プラズマ腐食から保護するために、プラズマ処理チャンバのコンポーネントの上に、セラミックコーティングが形成される。このようなコーティングは、熱膨張率の不整合およびフッ素プラズマへの曝露によるフッ素化のためにストレスに曝され、その結果、部品の故障または部品からの汚染物質の生成をもたらす可能性がある。一般に、アルミニウムＥＳＣ体の熱膨張率（ＣＴＥ）は、セラミック保護コーティングの熱膨張率よりも大きい。ＥＳＣ体と保護コーティングのＣＴＥの違いにより、保護コーティングに亀裂が生じる場合がある。
【発明の概要】
【0007】
前述の課題を解決するため、また本開示の目的に従って、プラズマ処理チャンバで使用するためのコンポーネントが提供される。コンポーネント本体は、導電性材料で作製される。コンポーネント本体の表面上に、第１のセラミック材料からなる第１のセラミックコーティングがあり、第１のセラミックコーティングは、コンポーネント本体に隣接する第１の側面と、コンポーネント本体から離れた第２の側面を有し、第１のセラミック材料は誘電体材料である。第２のセラミック材料からなる第２のセラミックコーティングが、第１のセラミックコーティングの第２の側面にあり、第１のセラミックコーティングと第２のセラミックコーティングの間に間隙があり、その間隙はポリマー材料またはガスの少なくとも１つで充填されており、第２のセラミック材料は誘電体材料である。
【0008】
別の態様において、プラズマ処理チャンバで使用するためのコンポーネント本体をコーティングする方法が提供される。第１のセラミックコーティングが、コンポーネント本体の表面上に形成され、第１のセラミックコーティングはコンポーネント本体に隣接する第１の側面と、コンポーネント本体から離れた第２の側面を有し、コンポーネント本体は導電性材料からなり、第１のセラミックコーティングは誘電体材料からなる。第１のセラミックコーティングの第２の側面にポリマー層が形成され、ポリマー層は、第１のセラミックコーティングの第２の側面に隣接する第１の側面と、第１のセラミックコーティングから離れた第２の側面を有する。ポリマー層の第２の側面に、第２のセラミックコーティングが形成され、第２のセラミックコーティングは、誘電体材料からなる。
【0009】
別の態様において、プラズマ処理チャンバで使用するためのコンポーネント本体をコーティングする方法が提供される。コンポーネント本体の表面にセラミックコーティングが形成され、コンポーネント本体は導電性材料からなり、セラミックコーティングは誘電体材料からなる。イオン交換プロセスにより、セラミックコーティング中に圧縮層が形成される。
【0010】
別の態様において、プラズマ処理チャンバで使用するためのコンポーネントが提供される。コンポーネント本体は、導電性材料で作製されている。コンポーネントの表面上に、ダイヤモンドライクカーボンコーティングがある。ダイヤモンドライクカーボンコーティングの上に、セラミックコーティングがある。
【0011】
別の態様において、プラズマ処理チャンバで使用するためのコンポーネント本体をコーティングする方法が提供される。ダイヤモンドライクカーボンコーティングがコンポーネント本体の表面上に形成され、コンポーネント本体は、導電性材料からなる。セラミックコーティングが、ダイヤモンドライクカーボンコーティングの上に堆積される。
【0012】
別の態様において、プラズマ処理チャンバで使用するためのコンポーネント本体をコーティングする方法が提供される。３００℃未満の温度で、金属酸化物化学気相堆積またはプラズマ励起気相堆積の少なくとも１つを行うことにより、コンポーネント本体の上に金属酸化物コーティングが堆積される。
【0013】
本開示のこれらおよび他の特徴を、以下の本開示の詳細な説明および以下の図面と合わせて、より詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0014】
限定するためではなく、例示のために示される以下の添付図面において、本開示を説明する。なお、図中の同様の参照番号は、同様の要素を指す。
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
【0023】
【発明を実施するための形態】
【0024】
本開示を、添付の図面に示されているいくつかの好ましい実施形態を参照しながら、詳細に説明する。以下の説明において、本開示を完全に理解できるように多くの具体的な詳細を記載する。しかしながら、これらの具体的な詳細の一部またはすべてがなくとも、本開示が実施され得ることが、当業者には明らかである。他の例では、本開示を不必要に曖昧にしないために、周知のプロセス工程および／または構造は、詳細には記載されていない。
【0025】
プラズマ処理チャンバ内の静電チャック（ＥＳＣ）において、プラズマ条件によってＥＳＣの腐食が引き起こされる。ＥＳＣの表面に、保護コーティングを施すことができる。通常、セラミック保護コーティングよりもアルミニウムＥＳＣ体の方が、熱膨張率（ＣＴＥ）が大きい。ＥＳＣ体と保護コーティングのＣＴＥの違いにより、保護コーティングに亀裂が生じる場合がある。
【0026】
改善された保護コーティングを提供するための、いくつかの実施形態が提供される。実施形態を理解しやすくするために、図１はコンポーネント本体をコーティングする実施形態で使用されるプロセスの高レベルのフローチャートを示す。コンポーネント本体を設置する（工程１０４）。この例では、コンポーネント本体は、表面が陽極酸化処理されたアルミニウムなど、導電性の材料で作製されている。セラミック材料からなる第１のセラミックコーティングを、コンポーネント本体の表面に施す（工程１０８）。図２Ａは、表面に第１のセラミックコーティング２０８を有するコンポーネント本体２０４の部分概略断面図である。この実施形態では、第１のセラミックコーティング２０８が、溶射堆積により堆積される。他の実施形態では、第１のセラミックコーティングはプラズマ気相堆積（ＰＶＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）またはエアロゾル堆積により、堆積され得る。この実施形態では、セラミック材料は、イットリアである。コンポーネント本体２０４は、第１のセラミックコーティング２０８の第１の側面にある。
【0027】
溶射は、プラズマ溶射、アーク溶射、フレーム／燃焼溶射およびサスペンション溶射などの様々なコーティングプロセスの説明に使用される、一般的な用語である。すべての溶射はエネルギーを使用して固体を加熱し、溶融または可塑化状態にする。溶融または可塑化材料は、基板の表面をコーティングするために、基板に向かって加速され、その後冷却される。これらのプロセスは、溶融材料の代わりに気化された材料を使用する気相堆積プロセスとは異なっている。この実施形態では、セラミックコーティングの厚さは２５～５００ミクロンである。第１のセラミックコーティングは、０．５％～２０％の範囲の空隙率を有する。本明細書および特許請求の範囲では、空隙率は、標準試験法ＡＳＴＭ Ｅ２１０９－０１（２０１４）に従って測定される。
【0028】
ポリマー材料からなるポリマー層が、第１のセラミックコーティング２０８の上に堆積される。ポリマーは、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ），プラズマ気相堆積（ＰＶＤ）、プラズマ励起気相堆積（ＰＥＶＤ）、スピンオンプロセス、または他のポリマー堆積方法のうち少なくとも１つにより堆積され得る。図２Ｂは、ポリマー層２１２が堆積された後の、第１のセラミックコーティング２０８を有するコンポーネント本体２０４の部分概略断面図である。この実施形態では、ポリマー層２１２がパリレンから形成されている。この実施形態では、ポリマー層２１２は２５～５００ミクロンの厚さを有する。
【0029】
セラミック材料からなる第２のセラミックコーティングを、ポリマー層２１２の上に堆積する（工程１１６）。この実施形態では、第２のセラミックコーティングは、化学気相堆積（ＣＶＤ）により堆積される。他の実施形態では、第２のセラミックコーティングは、プラズマ気相堆積（ＰＶＤ）またはエアロゾル堆積により、堆積され得る。この実施形態では、セラミック材料はイットリアである。この実施形態では、第２のセラミックコーティングの厚さは２５～５００ミクロンである。第２のセラミックコーティングは、０．５％未満の空隙率を有する。
【0030】
図２Ｃは、第２のセラミックコーティング２１６を堆積した（工程１１６）後の、コンポーネント本体２０４の部分概略断面図である。この例では、第２のセラミックコーティング２１６がポリマー層２１２を囲み、第１のセラミックコーティング２０８まで延びている。
【0031】
ポリマー層２１２を除去する（工程１２０）。この実施形態では、酸素を含む燃焼ガスが提供される。燃焼ガスはプラズマに変換される。プラズマが燃焼してポリマー層２１２を除去し、空隙が残される。図２Ｄは、ポリマー層２１２が燃焼した（工程１２０）後、間隙２２０が残されたコンポーネント本体２０４の部分概略断面図である。他の実施形態では、ポリマー層２１２は融解する。
【0032】
コンポーネントを、プラズマ処理チャンバの一部として実装する（工程１２４）。この実施形態では、コンポーネントは静電チャック（ＥＳＣ）である。図３は、基板をプラズマ処理するためのプラズマ処理チャンバ３００の概略図であり、実施形態においてコンポーネントが設置され得る。１つまたは複数の実施形態において、プラズマ処理チャンバ３００は、チャンバ壁３５０により囲まれたプラズマ処理チャンバ３０４内に、ガス入口を備えたガス分配プレート３０６とＥＳＣコンポーネント３１６を含む。プラズマ処理チャンバ３０４内で、ＥＳＣコンポーネント３１６の上面に、基板３０７が配置される。ＥＳＣコンポーネント３１６は、ＥＳＣ電源３４８からのバイアスを供給し得る。ガス源３１０は、ガス分配プレート３０６を介してプラズマ処理チャンバ３０４に接続される。ＥＳＣ温度コントローラ３５１がＥＳＣコンポーネント３１６に接続され、ＥＳＣコンポーネント３１６の温度制御を行う。高周波（ＲＦ）電源３３０が、ＥＳＣコンポーネント３１６および上部電極にＲＦ電力を提供する。この実施形態では、上部電極はガス分配プレート３０６である。好ましい実施形態では、４００キロヘルツ（ｋＨｚ）、１３．５６メガヘルツ（ＭＨｚ）、１ＭＨｚ、２ＭＨｚ、６０ＭＨｚおよび／または任意選択で２７ＭＨｚの電源が、ＲＦ電源３３０およびＥＳＣ電源３４８を構成する。コントローラ３３５がＲＦ電源３３０、ＥＳＣ電源３４８、排気ポンプ３２０およびガス源３１０に、制御可能に接続される。高流量ライナ３６０は、プラズマ処理チャンバ３０４内のライナであり、溝３６２を有する構造であり、ガス源からのガスを閉じ込める。溝３６２は、ガス源３１０から排気ポンプ３２０にガスを通過させるように制御されたガス流量を維持する。このようなプラズマ処理チャンバの一例としては、Ｌａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｆｒｅｍｏｎｔ、ＣＡ）製のＦｌｅｘ（登録商標）エッチングシステムがある。様々な実施形態において、処理チャンバはＣＣＰ（容量結合プラズマ）反応器またはＩＣＰ（誘導結合プラズマ）反応器であってもよい。
【0033】
プラズマ処理チャンバ３０４は、ＥＳＣコンポーネント３１６を用いて基板３０７をプラズマ処理する（工程１２８）。プラズマ処理は、エッチング、堆積、不動態化または別のプラズマ処理の１つまたは複数であってよい。プラズマ処理は、非プラズマ処理と組み合わせて行ってもよい。このような処理では、ＥＳＣコンポーネント３１６をハロゲンおよび／または酸素を含むプラズマに曝露してもよい。
【0034】
プラズマ処理チャンバ３０４の様々なコンポーネントには、溶射またはプラズマ噴霧プロセスにより堆積された酸化アルミニウムや酸化イットリウムなどの誘電体材料でコーティングされた、導電性の金属母材を使用する。このようなコンポーネントは、ＥＳＣのピナクル（登録商標）およびライナ、ならびにガス分配プレート３０６などを含む。
【0035】
誘電体コーティングに欠陥がないことは、電気的スタンドオフおよび耐薬品性の両方を維持するために、きわめて重要である。誘電体セラミックコーティングが厚くなると、亀裂がより生じやすくなる。誘電体セラミックコーティングが薄くなると、プラズマ処理チャンバ３０４が使用する電圧によって生じる損傷を防ぐための十分な絶縁性を提供できない。第１のセラミックコーティング２０８と第２のセラミックコーティング２１６の２つの薄いセラミックコーティングを使用することにより、より厚いセラミックコーティングと比較して、亀裂を低減できる。さらに、間隙２２０によって第１のセラミックコーティング２０８および第２のセラミックコーティング２１６は、より高い絶縁耐力が与えられ、スタンドオフ電圧を増加させ、電気的損傷を低減させる。
【0036】
他の実施形態では、ポリマー層２１２を除去した後、壁、プラグ、またはピラーを用いて、第１のセラミックコーティング２０８と第２のセラミックコーティング２１６を分離できる。他の実施形態では、他の方法を用いて、支持体を設置することにより間隙２２０を作成できる。例えば、ポリマー層がリングをポリマーで充填する前に、第１のセラミックコーティング上にリングを配置してもよい。間隙２２０を、エアーギャップとして作用するように空気で充填してもよい。
【0037】
他の実施形態では、ポリマー層２１２は、燃えてなくならない。ポリマー層２１２は、第１のセラミックコーティング２０８および第２のセラミックコーティング２１６よりも高い絶縁耐力を有する。しかし、ポリマー層２１２はプラズマにより急速に腐食する。そのため、第２のセラミックコーティング２１６がポリマー層を覆い、プラズマから保護する。このような実施形態は、向上したスタンドオフ電圧と向上した断熱性を提供し得る。
【0038】
様々な実施形態において、第１のセラミックコーティング２０８と第２のセラミックコーティング２１６は、アルミナ、イットリア、ジルコニア、安定化ジルコニア、イットリウム・アルミニウム混合物（イットリウムアルミニウムガーネットなど）または酸化マグネシウムアルミニウム（ＭｇＡｌ2Ｏ4）スピネルから形成されてもよい。他の実施形態では、第１のセラミックコーティング２０８と第２のセラミックコーティング２１６は、酸化エルビウム、酸化ジスプロシウム、酸化セリウム、酸化ガドリニウム、および酸化イッテルビウムなどの希土類材料から形成されてもよい。いくつかの実施形態では、第１のセラミックコーティング２０８は、第２のセラミックコーティング２１６と同じ材料からなる。第１のセラミックコーティング２０８と第２のセラミックコーティング２１６が同じ材料からなる場合、第１のセラミックコーティング２０８と第２のセラミックコーティングは、同じＣＴＥを有する。
【0039】
図４は、別の実施形態の高レベルのフローチャートである。コンポーネント本体を設置する（工程４０４）。コンポーネント本体は、導電性材料から作製される。セラミックコーティングは、コンポーネント本体の表面に堆積される（工程４０８）。図５Ａは、セラミックコーティング５０８がコンポーネント本体５０４の表面に堆積された（工程４０８）後の、コンポーネント本体５０４の概略断面図である。この実施形態では、コンポーネント本体は、表面が陽極酸化処理されたアルミニウムである。この例では、溶射プロセスを用いて、アルミナのセラミックコーティングが堆積される。
【0040】
イオン交換プロセスにより、セラミックコーティング５０８中に、圧縮層が形成される（工程４１２）。この例では、セラミックコーティング５０８に真空イオン衝撃を与えることにより、イオン交換が行われる。イオン衝撃は、イオンのプラズマにバイアスを与えることにより、行われてもよい。バイアスはイオンを加速させ、セラミックコーティング５０８中にイオンを注入する。図５Ｂは、セラミックコーティング５０８中に圧縮層５１２が形成された（工程４１２）後のコンポーネント本体５０４の概略断面図である。イオンはより多くの空間を取り込み、圧縮を引き起こす。コンポーネントを、プラズマ処理チャンバ３００の一部として実装する（工程４１６）。コンポーネントを、プラズマ処理チャンバ３００内で使用する（工程４２０）。セラミックコーティング５０８は、圧縮層５１２により硬化し、取り扱いおよび温度サイクリング中にストレスにより生じる亀裂に対して、より耐性を有し得ることが見出された。したがって、圧縮層５１２は高温によって引き起こされる亀裂の防止に役立つ。
【0041】
他の実施形態では、イオン交換を行うために、槽を使用してもよい。イオン交換を促進するために、特定の温度を超える槽温度を使用してもよい。イオン交換槽は、セラミックコーティング５０８の融点未満の温度の、溶融塩槽であってもよい。セラミックコーティング５０８のアルカリイオンを、圧縮応力を引き起こす槽からの、より大量のイオンと交換してもよい。他の実施形態では、圧縮層５１２を形成するために、拡散工程を使用してもよい。
【0042】
図６は、別の実施形態の高レベルのフローチャートである。コンポーネント本体を設置する（工程６０４）。この実施形態では、コンポーネント本体は、アルミニウムなどの導電性材料からなる。ダイヤモンドライクコーティングが、コンポーネント本体の表面に形成される（工程６０８）。ダイヤモンドライクコーティングを堆積するプロセスの一例では、熱と圧力の組み合わせを用いて、ｓｐ2結合により結合している炭素を、十分に圧縮してｓｐ3炭素結合を生成する。この実施形態では、ダイヤモンドライクコーティングは、非晶質炭素材料であり、ダイヤモンドの一部の特性を示す。ダイヤモンドライクカーボンという用語は、当技術分野で公知である。図７Ａは、コンポーネント本体７０４の表面にダイヤモンドライクカーボン層７０８が堆積された後の、コンポーネント本体７０４の概略部分断面図である。
【0043】
セラミックコーティングが、ダイヤモンドライクカーボン層７０８の上に形成される（工程６１２）。実施形態では、セラミックコーティングが、原子層堆積または化学気相堆積により形成される。図７Ｂは、セラミックコーティング７１２がダイヤモンドライクカーボン層７０８の上に形成された後の、コンポーネント本体７０４の概略断面図である。コンポーネントを、プラズマ処理チャンバ３００に実装する（工程６１６）。コンポーネントは、プラズマ処理チャンバ内で使用される（工程６２４）。
【0044】
ダイヤモンドライクカーボン層７０８は、高い絶縁耐力および高い物理的強度を有する。しかし、ダイヤモンドライクカーボン層７０８は、酸素またはハロゲンを含有するプラズマにより腐食する。そのため、ダイヤモンドライクカーボン層７０８を、酸素またはハロゲンを含有するプラズマによる腐食から保護するために、セラミックコーティング７１２が設けられる。セラミックコーティング７１２は、薄くてもよい。より非多孔質のセラミックコーティング７１２が望ましい。原子層堆積または化学気相堆積により形成されるセラミックコーティングは、そのような特性を有する。この実施形態では、第２のセラミックコーティングの厚さは、１００ナノメートル～５００ミクロンである。第２のセラミックコーティングは、０．５％未満の空隙率を有する。
【0045】
図８は、別の実施形態の高レベルのフローチャートである。コンポーネント本体を設置する（工程８０４）。この例では、コンポーネント本体はアルミニウムである。金属酸化物コーティングが、コンポーネント本体の表面に堆積される（工程８０８）。この例では、金属酸化物コーティングは酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）である。コンポーネント本体を酸化させる代わりに、金属酸化物が、低温での金属酸化物化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）またはプラズマ励起気相堆積（ＰＥＣＶＤ）により堆積される。この実施形態では、金属酸化物の形成は、３００℃未満の温度で行われる。他の実施形態では、金属酸化物の形成は２００℃未満の温度で行われる。他の実施形態では、金属酸化物の形成は１００℃未満の温度で行われる。図９は、金属酸化物コーティング９０８を有するコンポーネント本体９０４の概略断面図である。コンポーネントは、プラズマ処理チャンバ３００内に実装される（工程８１２）。コンポーネントは、プラズマ処理チャンバ３００内で使用される（工程８１６）。
【0046】
本開示を、いくつかの好ましい実施形態により説明してきたが、本開示の範囲内にある変更、置き換え、修正、および様々な代替の同等物が存在する。また、本開示の方法および装置を実施するための多くの代替の方法があることにも、留意されたい。そのため、以下の添付の特許請求の範囲は、本開示の真の精神および範囲内にあるそのような変更、置き換え、および様々な代替の同等物を含むと解釈されることが意図される。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【国際調査報告】