(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を支持するように構成されたイットリウムをドープした機械処理された石英リングを備え、石英リングは機械処理後に熱的に加えられた窒素含有ドーパントを更に含み、イットリウムドーパントの量が５重量％未満である、プラズマチャンバで使用のドープ石英コンポーネント。
【請求項２】
イットリウムドーパントが、イットリウム金属、イットリウム合金又は酸化イットリウムの少なくとも１つである、請求項１記載のドープ石英コンポーネント。
【請求項３】
石英リングがアルミニウム含有ドーパントを更に含む、請求項１記載のドープ石英コンポーネント。
【請求項４】
アルミニウム含有ドーパントが、アルミニウム金属、アルミニウム合金、酸化アルミニウム又は窒化アルミニウムの少なくとも１つであり、アルミニウム含有ドーパントの量が５重量％未満である、請求項３記載のドープ石英コンポーネント。
【請求項５】
石英リングが窒素含有ドーパントを更に含む、請求項１記載のドープ石英コンポーネント。
【請求項６】
石英コンポーネントが、外方領域と、内方領域と、外方領域に形成された凹部とを有する、請求項１記載のドープ石英コンポーネント。
【請求項７】
基板支持台座部を取り囲むように構成された環状体を有し且つ腐食性のプラズマ環境への曝露に適した材料を含む機械処理された石英リングを備え、石英リングは、窒素ドーパントとイットリウムドーパントとアルミニウムドーパントをそれぞれ５重量％未満含み、窒素含有ドーパントは機械処理後の熱処理工程によって形成された石英リング上に加えられる、プラズマチャンバで使用のドープ石英コンポーネント。
【請求項８】
窒素ドーパントの量が１０ｐｐｍ（重量）〜１５０ｐｐｍ（重量）である、請求項７記載のドープ石英コンポーネント。
【請求項９】
イットリウムドーパントが、イットリウム金属、イットリウム合金及び酸化イットリウムの少なくとも１つである又はアルミニウムドーパントが、アルミニウム金属、アルミニウム合金、酸化アルミニウム及び窒化アルミニウムの少なくとも１つである、請求項７記載のドープ石英コンポーネント。
【請求項１０】
内部容積を有するチャンバ本体と、
チャンバ本体内に配置され且つその上に基板を受けるように構成された支持台座部と、
内部容積に露出した少なくとも１つの表面を有する、耐プラズマ性のイットリウムをドープした機械処理された石英コンポーネントとを備え、イットリウムドーパントの量が５重量％未満であるプラズマ処理チャンバ。
【請求項１１】
石英コンポーネントがアルミニウムを更に含み、イットリウムとアルミニウムを含有する石英コンポーネントが、その上に位置決めされた基板を受けるように構成された凹部を有するカバーリングであり、イットリウムとアルミニウムを含有する石英コンポーネントが、カバーリングと係合するように構成された凹部を有する絶縁リングである、請求項１０記載のチャンバ。
【請求項１２】
石英材料をイットリウム含有材料に混ぜ込んで混合物を生成し、
混合物を加熱し、
イットリウム含有石英コンポーネントを形成し、イットリウム含有石英コンポーネントは、その上で基板を支持するように寸法設計された環状体を有しており、
窒素ガスの存在下においてイットリウム含有石英コンポーネントを熱処理し、
イットリウムと窒素を含有する石英コンポーネントを形成することを含み、イットリウムドーパントの量が５重量％未満である、イットリウム含有石英コンポーネントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【背景】
【０００１】
（分野）
本発明の実施形態は概して、耐プラズマ性チャンバコンポーネント及びその製造方法に関する。
【０００２】
（関連技術の説明）
半導体処理には、基板上に微細な集積回路を形成するための多種多様な化学的及び物理的処理が含まれる。集積回路を構成する材料層は、化学気相蒸着、物理気相蒸着等の多数のプラズマ処理により形成される。材料層の一部は、フォトレジストマスクとウェット又はドライプラズマエッチング技法を用いてパターン形成される。集積回路の形成に利用する基板は、シリコン、ガリウム砒素、リン化インジウム、ガラス又はその他の適切な材料であってもよい。
【０００３】
プラズマ処理中、エネルギーを印加されるガスは腐食性の高い種から構成されることが多く、チャンバ及びチャンバ内に位置決めされたコンポーネントの露出部分をエッチし、侵食してしまう。侵食されたチャンバコンポーネントは、処理の出来栄えにムラがでたり不本意なものとなる前に、ある回数の処理サイクルを経たら交換しなくてはならない。加えて、チャンバコンポーネントの侵食により発生した粒子がチャンバ内で処理される基板を汚染して、処理に不具合が生じる場合がある。
【０００４】
従って、耐プラズマ性が強化されたチャンバコンポーネントが必要とされている。
【概要】
【０００５】
本発明の実施形態により、良好な耐プラズマ性を備えたドープ石英コンポーネントの製造方法を提供する。一実施形態において、プラズマチャンバで使用のドープ石英コンポーネントは、基板を支持するように構成されたイットリウムをドープした石英リングを含み得る。
【０００６】
別の実施形態において、プラズマチャンバで使用のドープ石英コンポーネントは、基板支持台座部を取り囲むように構成された環状体を有し且つ腐食性のプラズマ環境への曝露に適した材料を含む石英リングを含み、石英リングは、イットリウムドーパントとアルミニウムドーパントをそれぞれ約５重量％未満含む。
【０００７】
更に別の実施形態において、プラズマ処理チャンバは、内部容積を有するチャンバ本体と、チャンバ本体内に配置され且つその上に基板を受けるように構成された支持台座部と、内部容積に露出した少なくとも１つの表面を有する、耐プラズマ性のイットリウムをドープした石英コンポーネントを含む。
【０００８】
更に別の実施形態において、イットリウム含有石英コンポーネントの製造方法は、石英材料をイットリウム含有材料に混ぜ込んで混合物を生成し、混合物を加熱し、イットリウム含有石英コンポーネントを形成することを含み、イットリウム含有石英コンポーネントは、基板支持台座部を取り囲むように構成された環状体を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の上記の構成が詳細に理解されるように、上記で簡単に要約した本発明のより詳細な説明を実施形態を参照して行う。実施形態の一部は添付図面に図示されている。
【図１】本発明の実施形態が有益となり得る例示的なプラズマエッチチャンバの一実施形態の概略図である。
【図２Ａ】図１のチャンバでの使用に適した例示的なカバーリングの一実施形態の上面図である。
【図２Ｂ】図２Ａのカバーリングの底面図である。
【図２Ｃ】基板支持アセンブリ上に配置された図２Ａのカバーリングの概略断面図である。
【図２Ｄ】図２Ｃの概略断面図の拡大図である。
【図３】チャンバコンポーネントの製造方法のプロセスフロー図である。
【図４Ａ】図１のチャンバでの使用に適した例示的なカバーリングの別の実施形態の上面図である。
【図４Ｂ】基板支持アセンブリ上に配置された図４Ａのカバーリングの概略断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｂの概略断面図の拡大図である。
【図５Ａ】図１のチャンバでの使用に適した例示的なカバーリングの別の実施形態の上面図である。
【図５Ｂ】図５Ａのカバーリングの切断線Ａ−Ａに沿った概略断面図である。
【００１０】
しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態しか図示しておらず、本発明はその他の同等に効果的な実施形態も含み得ることから、本発明の範囲を限定すると解釈されないことに留意すべきである。
【００１１】
円滑な理解のために、可能な限り、図面で共通する同一要素は同一参照番号を用いて表した。一実施形態の要素及び構成は、特に記載することなくその他の実施形態で便宜上利用可能である。
【詳細な説明】
【００１２】
本発明の実施形態は、プラズマ耐食性を強化したチャンバコンポーネント及びその製造方法を提供する。一実施形態において、チャンバコンポーネントは、基板支持台座部上に配置される基板に係合するように構成されたカバーリングである。その他のチャンバコンポーネントには、シールド、ウィンドウ、蓋部、リング等が含まれると考えられる。別の実施形態において、カバーリングは、イットリウムをドープした石英リングである。別の実施形態において、カバーリングは、イットリウムとアルミニウムをドープしたリングである。更に別の実施形態において、カバーリングは、イットリウム、アルミニウム及び窒素を含有するリングである。カバーリングは、イットリウム（Ｙ）元素をドープした石英材料から作製することができる。本願において、イットリウム（Ｙ）元素は、イットリウム及び／又はイットリウム含有材料（イットリウム（Ｙ）金属、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、イットリウム合金等）であってよい。イットリウムをドープした石英リングは、アルミニウム（Ａｌ）金属、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、アルミニウム合金、アルミニウム窒素（ＡｌＮ）、窒素元素又はこれらの誘導体も含み得る。更に、チャンバコンポーネントは、単独で使用する又はカバーリングと併用する、基板支持台座部を取り囲む絶縁リングであってよい。ドープ石英材料により耐食性が強化されるため、ドープ石英材料は腐食性のプラズマ環境に曝露されるコンポーネントでの使用に適しており、メンテナンス及び製造コストを削減しながらもチャンバコンポーネントの耐用年数が改善される。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態が有益となり得る例示的なプラズマ処理チャンバ１００の一実施形態の概略断面図である。図示のチャンバの実施形態は説明を目的としたものであり、本発明の範囲を限定するために使用されるべきではない。プラズマ処理チャンバ１００で使用のチャンバコンポーネントには、プラズマに曝露される際の耐食性を強化するためにイットリウム（Ｙ）をドープすることができる。
【００１４】
本発明の実施形態は、様々な用途のためのイットリウム（Ｙ）をドープしたチャンバコンポーネントの作製に使用することが可能である。改良されたチャンバコンポーネントは、プラズマ工程で遭遇するような腐食性の環境での使用にも適している。各種プラズマ処理チャンバにとってイットリウム（Ｙ）をドープしたコンポーネントは有益であり、チャンバにはエッチチャンバ、ＰＶＤチャンバ、プラズマ及びアニーリングチャンバ、プラズマ処理チャンバ、プラズマＣＶＤチャンバ、イオン注入チャンバその他が含まれる。
【００１５】
チャンバ１００は、導電性チャンバ壁１３０と底部１０８とを有する真空チャンバ本体１１０を備える。チャンバ壁１３０は、アース１３４に接続される。蓋部１７０はチャンバ壁１３０上に配置されており、チャンバ本体１１０内に画成された内部容積１７８を囲んでいる。少なくとも１つのソレノイドセグメント１１２が、チャンバ壁１３０の外部に位置決めされる。ソレノイドセグメント１１２に、少なくとも５Ｖを発生可能なＤＣ電源１５４で選択的にエネルギー印加することにより、処理チャンバ１００内でのプラズマ処理の制御ノブとすることができる。
【００１６】
チャンバ１００の洗浄を容易にするために、内部容積１７８内にはライナ１３１が配置されている。エッチング工程の副生成物及び残留物を、選択した間隔でライナ１３１から簡単に除去することができる。
【００１７】
基板支持台座部１１６は、処理チャンバ１００の底部１０８上の、ガス拡散器１３２の下に配置される。処理領域１８０は、基板支持台座部１１６と拡散器１３２との間の内部容積１７８内に画成される。基板支持台座部１１６は、処理中、基板１１４を台座部１１６の表面１４０上の、ガス拡散器１３２の下に保持するための静電チャック１２６を含んでいてよい。静電チャック１２６は、ＤＣ電源１２０により制御される。
【００１８】
一実施形態において、カバーリング１０２は、台座部１１６及び基板１１４の外周に配置される。一実施形態において、カバーリング１０２は、イットリウム（Ｙ）元素がドープされた石英材料を含む。一実施形態において、カバーリング１０２は、後述の方法の実施形態に従って作製される。イットリウムをドープしたカバーリング１０２は慣用の工程を用いて作製した他の部品より高い耐食性を示すため、基板の処理中、台座部１１６を損傷から保護する。カバーリング１０２についての更なる詳細は、図２Ａ〜Ｄに関連して以下にて説明する。
【００１９】
支持台座部１１６を、整合回路１２４を介してＲＦバイアス源１２２に連結し得る。バイアス源１２２は概して、２ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの可変周波数と０〜５０００ワットの電力を有するＲＦ信号を発生可能である。任意で、バイアス源１２２はＤＣ又はパルスＤＣ源である。
【００２０】
支持台座部１１６は、内方及び外方温度調節ゾーン１７４、１７６も含み得る。各ゾーン１７４、１７６に、抵抗ヒータ又は冷却剤を循環させるための導管等の少なくとも１つの温度調節装置を設置して、台座部上に配置された基板の半径方向の温度勾配を制御してもよい。
【００２１】
チャンバ１００の内部は高真空容器であり、チャンバ壁１３０及び／又はチャンバ底部１０８に形成された排気ポート１３５を介して真空ポンプ１３６に連結されている。排気ポート１３５に配置された絞り弁１２７を真空ポンプ１３６と共に用いて、処理チャンバ１００内の圧力を制御する。排気ポート１３５及びチャンバ本体１１０の内部容積１７８内のその他の制流部の位置は、コンダクダンスや処理チャンバ１０２内のガス流の分布に大きな影響を与える。
【００２２】
ガス拡散器１３２は、少なくとも１種のプロセスガスを処理領域１８０に導入する導管となる。一実施形態においては、ガス及び種が均一又は選択した分布でもって基板に流れるようにと、ガス拡散器１３２によりプロセスガスを領域１８０に非対称的に供給することにより、その他のチャンバコンポーネント（すなわち、排気ポートの位置、基板支持台座部又はその他のチャンバコンポーネントの形状）によって引き起こされる上記のコンダクタンスやガス流分布を微調整する。
【００２３】
図１に図解の一実施形態において、ガス拡散器１３２は、少なくとも２つのガス分散装置１６０、１６２と、取付プレート１２８と、ガス分散プレート１６４とを含む。ガス分散装置１６０、１６２は、処理チャンバ１００の蓋部１７０を介して１つ以上のガスパネル１３８に連結されており、取付プレート１２８又はガス分散プレート１６４の少なくとも１つにも連結されている。ガス分散装置１６０、１６２を介したガス流は独立して制御することができる。ガス分散装置１６０、１６２を単一のガスパネル１３８に連結して示したが、ガス分散装置１６０、１６２を１つ以上の共通する及び／又は別個のガス源に連結することも考えられる。ガスパネル１３８から供給されたガスは、プレート１２８と１６４との間に画成された領域１７２へと送られ、次にガス分散プレート１６４に形成された複数の開口部１６８を通って処理領域１８０に抜ける。
【００２４】
取付プレート１２８は、支持台座部１１６とは反対側で蓋部１７０に連結される。ＲＦ導電性材料から作製された又はＲＦ導電材料で被覆された取付プレート１２８は、インピーダンス変成器１１９（例えば、４分の１波長整合スタブ）を介してＲＦ源１１８に連結される。ＲＦ源１１８は概して、約６０ＭＨｚ〜約１６２ＭＨｚの可変周波数と約０〜３０００ワットの電力を有するＲＦ信号を発生可能である。取付プレート１２８及び／又はガス分散プレート１６４にＲＦ源１１８で給電することにより、処理領域１８０内でプロセスガスから発生させたプラズマを維持する。
【００２５】
図２Ａ〜Ｄは、カバーリング１０２の一実施形態の概略図である。図２Ａ〜Ｂは、カバーリング１０２の平面図及び側面図である。カバーリング１０２は、外周２０２と内周２０４とを有する。一実施形態において、カバーリング１０２は約１２インチの内径と約１４インチの外径を有する。内周２０４に隣接して凹部２０６が形成されている。図２Ｃは、台座部１１６及び基板１１４の周囲に配置された図２Ａのカバーリングの切断線Ａ−Ａに沿った断面図である。内周２０４に隣接して形成された凹部２０６は、基板１１４が納まるように寸法設計されている。図２Ｄは、台座部１１６及び基板１１４上に配置されたカバーリング１０２の側面の拡大図である。カバーリング１０２の凹部２０６は、約０．８インチの長さを有する。カバーリング１０２は高さ約１．２インチを有し、台座部１１６を取り囲む。
【００２６】
一実施形態において、カバーリング１０２は、イットリウムをドープした石英リングである。別の実施形態において、カバーリング１０２は、イットリウムとアルミニウムをドープしたリングである。更に別の実施形態において、カバーリングは、イットリウム、アルミニウム、窒素を含有するリングである。カバーリング１０２は、当業者に既知の様々な方法によって台座部１１６に取り付けることが可能である。カバーリング１０２を基板１１４（例えば、シリコンウェハ）の近くに基板を取り囲むように設置することにより、処理の均一性（中心から縁部にかけての均一性等）が改善される。このような改善は、カバーリング１０２によって変化する、基板１１４近くのプラズマ環境又は電気的な環境から生じると考えられる。
【００２７】
図３は、カバーリング（図１のカバーリング１０２等）の製造方法の実施形態を表す。方法３００を用いて、シールド、ウィンドウ、蓋部、リング等のイットリウムをドープしたその他のチャンバコンポーネントを作製してもよい。方法３００は、石英材料を閉鎖空間（炉、キャニスタ、ミキサ、チャンバ等）に供給するボックス３０２から開始される。石英材料は、ガラス、合成シリカ、溶融シリカ、溶融石英、高純度石英、珪砂及び石英ガラス組成物を生成するのに適したその他の適切なシリコン含有材料を含む群から選択することができる。石英材料は、いずれの適切な工程で得てもよい。
【００２８】
ボックス３０４で、ドーパント源（イットリウム（Ｙ）元素及び／又はアルミニウム（Ａｌ）元素）を添加し、石英材料と混合することによりイットリウム及び／又はアルミニウム（Ａｌ）元素を含有する石英組成物を生成する。ドーパント源は、約０．０１μｍ〜約０．０２μｍの直径を有する粒子であってよい。
【００２９】
混合手順の一実施形態においては、石英材料を既定の温度（約１０００℃より高い温度）にまで加熱して、石英材料を液状及び／又はゲル状に溶融させる。続いて、ドーパント源を溶融した石英材料に添加して混ぜ込むことにより、所望のドーパント濃度を有する混合物を生成する。或いは、石英材料が固形の実施形態の場合（珪砂等）、ドーパント源を固形石英材料に混ぜて混転させることによりドーパント混合物を生成する。続いて、ドーパント混合物を既定の温度（約１０００℃より高い温度等）に加熱してドーパント混合物を溶融させ、シリコン石英とドーパントとの間に強力な格子構造と粒子間結合を形成する。
【００３０】
ボックス３０４で実行する混合工程により、石英材料とドーパント材料は完全に混ぜ合わされる。混合工程により、ドーパントは石英材料全体に均一に分散する。加えて、ドーパントを石英材料と混合するための工程は１回以上の熱処理サイクル（例えば、まず最初の石英材料の熱溶融と、それに続く熱による混和／混合工程）を含んでいてよく、これにより混合物中の気泡が抜ける。従って、得られたドープ石英材料は、慣用の方法で処理された石英材料よりも気泡が少なく、有益である。石英材料中に存在するドーパントの量及び／又は濃度は、工程要件に応じて異なり得る。
【００３１】
一実施形態において、ドーパント源は、イットリウム（Ｙ）金属、イットリウム合金、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、イットリウム−アルミニウム−ガーネット（ＹＡＧ）及びこれらの誘導体を含む群から選択されるイットリウム（Ｙ）元素である。加えて、ドーパント源は、アルミニウム（Ａｌ）金属、アルミニウム合金、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、イットリウム−アルミニウム−ガーネット（ＹＡＧ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）その他から成る群から選択されるアルミニウム含有材料を更に含み得る。ドーパント源は、約０．０１重量％〜約１０重量％（例えば、約５重量％未満）で石英材料にドープすることができる。本願に記載の例示的な実施形態において、石英材料は、約５重量％未満のイットリウムドーパント及び／又は約５重量％未満のアルミニウム含有ドーパントを有する。
【００３２】
ボックス３０５において、混和した材料からブランク（ｂｌａｎｋ）を形成する。ブランキング工程には、焼結、圧縮、成型又はその他の形成工程が含まれ得る。
【００３３】
ボックス３０６において、石英材料のブランクを機械処理して又は別のやり方で処理してコンポーネントを形成する。例えば、石英材料のブランクを機械処理することにより、プラズマ処理チャンバで使用するためのリング（図２のカバーリング１０２等）を形成する。ドープ石英材料のブランクを、プラズマチャンバでの別の用途に向けて異なる構成（例えば、シールド、ウィンドウ、蓋部、リング等）に機械処理することも考えられる。
【００３４】
ボックス３０８において、任意の熱処理工程を実行することにより、機械処理されたドープ石英コンポーネントを処理する。ドープ石英コンポーネントは、ボックス３０８に記載の一実施形態による改善された熱処理工程又は別の適切な工程により熱処理することができる。熱処理工程は、閉鎖空間（炉又はチャンバ等）で行うことができる。一実施形態においては、熱処理工程を、ドープ石英材料を形成したのと同じ閉鎖空間で実行する。或いは、熱処理工程を別の閉鎖空間で行ってもよい。熱処理工程によりドープ石英膜の表面仕上げが改善されて滑らかになり、プラズマチャンバへの取り付け時の合わせ面との静合が可能になる。
【００３５】
熱処理工程の例示的な実施形態においては、アニーリングガス（例えば、窒素（Ｎ２））を、約１００ｍｂａｒ〜約１０００ｍｂａｒの圧力にまで閉鎖空間に導入する。閉鎖空間の温度を第１温度（例えば、周囲温度）から第２温度（熱処理温度とも称される）にまで徐々に上げていく。熱処理温度は、約１００℃〜約５００℃であってよい。加熱速度は、ドープ石英コンポーネントの熱応力が最小限に抑えられ且つドープ石英コンポーネントの膜格子構造が形成されることにより表面粗さが軽減された緻密なコンポーネントがもたらされるに十分なだけ緩慢になるように選択される。例えば、１分あたり約２０〜約５０℃（℃／分）の加熱速度が多くの用途で適切である。コンポーネントを、第１期間（約１時間〜約５時間であってよい）に亘ってアニーリング温度にて維持する。
【００３６】
熱処理工程のＮ２ガスによりドープ石英材料の表面が窒化され、ドープ石英材料の表面に存在するダングリングボンドが修復される。或いは、この熱処理工程を、慣用のドープされていない石英材料に利用してもよい。窒素原子がシリコン格子に吸収され取り込まれると、表面欠陥が減少する。ドープ石英コンポーネントに取り込まれる窒素原子の量は、熱処理工程における工程温度、窒素ガス濃度及び工程総所要時間に依存し得る。例えば、大量の窒素をドープするのが望ましい実施形態においては、高窒素ガス流量、高温又はより長い工程所要時間を用い、その逆もまた然りである。本願に記載の例示的な実施形態において、ドープ石英コンポーネントに取り込まれる窒素原子は、約１０ｐｐｍ（重量）〜約１５０ｐｐｍ（重量）、例えば約５０ｐｐｍ（重量）である。
【００３７】
或いは、熱処理工程中に、任意で、不活性ガス及び／又は還元ガスをＮ２ガスと同時に又は周期的に閉鎖空間に供給する。熱処理工程中に、不活性ガス及び／又は還元ガスをＮ２ガスと同時に供給し又は周期的に律動的に供給し且つ閉鎖空間からパージしてもよい。一実施形態において、還元ガスはＮ２とＨ２との混合物、例えば、Ｈ２の濃度が約１０容量％未満（約６容量％未満等）のフォーミングガスである。その他の還元ガスも使用することができ、例えば、Ｈ２、Ｎ２／Ｈ２混合物、ＣｘＨｙＦｚ、ＣｘＦｚ（ｘ、ｙ、ｚは少なくとも１の整数）、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＨ３、Ｈ２／ＣＯ２混合物、ＣＯ／ＣＯ２混合物、Ｈ２／ＣＯ／ＣＯ２混合物である。不活性ガスの適切な例にはＡｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ及びＸｅが含まれる。
【００３８】
熱処理工程が完了したら、閉鎖空間の温度を約２〜５０時間かけて徐々に下げることにより、処理したドープ石英コンポーネントを周囲温度にまで段階的に冷却する。ドープ石英コンポーネントを速度を制御しながら冷却することにより、早すぎる冷却から発生する熱応力を最小限に抑える。例えば、約２０℃／分〜約５０℃／分の冷却速度を用いる。或いは、点線３１０で示されるように、ドープ石英材料をコンポーネントに機械処理するボックス３０６の前にボックス３０８の任意の熱処理工程を行ってもよい。
【００３９】
本発明の実施形態を用いて作製した、イットリウムをドープした幾つかの石英コンポーネントについて比較侵食試験を行った。試験したドープ石英部品は、本発明の様々な実施形態に従って異なる状況下でイットリウムをドープされ且つ本発明の一実施形態に従って熱処理された石英材料から構成された。侵食（又は腐食）速度は、反応性雰囲気（例えば、フッ素系プラズマ）への曝露前及び曝露後に部品の厚みを測定することにより得られた。
【００４０】
試験の結果は、本発明の実施形態を用いて作製されたドープ石英コンポーネントが、従来の工程を用いて作製された慣用の石英コンポーネントより約２０パーセント〜約３５パーセント改善された耐食性、すなわち低侵食速度を有することを示す。
【００４１】
特定の実施形態において、約５重量％未満のイットリウム、約５重量％未満のアルミニウム及び／又は濃度約５０ｐｐｍ（重量）の窒素がドープされたドープ石英コンポーネントは、フッ素含有プラズマへの曝露に関して、慣用の石英コンポーネントと比較して約３０パーセント改善された耐食性、すなわち低侵食速度を示す。
【００４２】
図４Ａ〜Ｃは、基板支持台座部４５０上に配置された例示的なカバーリング４００の別の実施形態の概略図である。図４Ａは、カバーリング４００の平面図である。カバーリング４００は、イットリウム元素及び／又はアルミニウムをドープした石英材料から作製され、一実施形態においては、方法３００によって作製される。カバーリング４００は、外方領域４０８と内方領域４０６とを有する環状体４０２を有する。内方領域４０６のタブ４０４は、環状体４０２から半径方向内側に延びている。一実施形態において、カバーリング４００は、約１２インチ〜約１３インチ（約１１．７インチ等）の内径と、約１５インチ〜約１６．５インチ（約１５．９インチ等）の外径を有する。
【００４３】
図４Ｂは、台座部４５０及び基板４５２の周囲に配置されたカバーリング４００の切断線Ａ−Ａに沿った断面図である。カバーリング４００は、台座部４５０の外方上面を覆い且つ台座部４５０を取り囲む絶縁リング４２８をキャップしている。一実施形態において、カバーリング４００は、台座部４５０の合わせ面の優れたシールとなる絶縁リング４２８に沿って又はリングと共に使用される。カバーリング４００は、台座部４５０と係合したチャンバコンポーネント４２６（チャンバライナ等）の上端に嵌め込まれる。
【００４４】
図４Ｃは、カバーリング４００の一部の拡大図である。カバーリング４００の環状体４０２は概して、上面４２２と底面４２０とを有する。第１隆起部４１４、第２隆起部４１２及び第３隆起部４１８が、環状体４０２の底面４２０から下方向に延びている。図４Ｃの実施形態において、隆起部４１４、４１２、４１８は、同心円である。
【００４５】
第１及び第２隆起部４１４、４１２は、カバーリング４００の内側から延びており、その間にチャンバコンポーネント４２６の上端を捕捉する第１スロット４３０を画成している。第１隆起部４１４は、環状体４０２から第２隆起部４１２より長く延びている。第２隆起部４１２及び第３隆起部４１８は、台座部４５０と係合した絶縁リング４２８の上面を捕捉する第２スロット４３２を画成することにより、カバーリング４００と台座部１１６との間で方向付けを行う。第２隆起部４１２は下面４３４を有する。下面４３４の幅は、絶縁リング４２８の上面の幅と同じであるため、２つのコンポーネント間の噛み合わせが良好になる。これについては図５Ａ〜Ｂを参照して以下で詳細に説明する。
【００４６】
タブ４０４は、台座部１１６の上面と実質的に同一平面上にある上面４２４を含むため、基板４５２をその上に配置すると、基板４５２が台座部上面とタブ４０４の上面４２４との界面を覆う。
【００４７】
内壁４１０は、タブ４０４と環状体４２の上面４２４との間に配置される。内壁４１０は、タブ４０４の内径より大きい直径を有する。図４Ａの上面図に示されるように、環状体４０２の上面４２２は、内方領域４０６と外方領域４０８とを含む。内方領域４０６は外方領域４０８より隆起している。内方領域４０６を、上面４２４の外方領域４０８と平行に方向付けしてもよい。傾斜領域４１６は、上面４２２の内方領域４０６と外方領域４０８との間の移行領域である。
【００４８】
一実施形態において、カバーリング４００は、図３の方法３００によって製造されたイットリウムをドープした石英リングである。別の実施形態において、カバーリング４００は、イットリウムとアルミニウムをドープした石英リングである。更に別の実施形態において、カバーリング４００は、イットリウム、アルミニウム及び窒素を含有するリングである。
【００４９】
図５Ａ〜Ｂは、図４Ａ〜Ｃのカバーリング４００に沿って又は組み合わせて基板台座部４５０又はその他の台座部において使用し得る例示的な絶縁リング４２８の実施形態の概略図である。絶縁リング４２８は、図３の方法３００により製造することができる。或いは、絶縁リング４２８を、いずれの適切な技法により製造してもよい。
【００５０】
図５Ａは、絶縁リング４２８の平面図である。絶縁リング４２８は、外方領域５０２と内方領域５０４を有する。リング４２８の内方領域５０４は、図４Ｂに図示されるように、カバーリング４００の第２隆起部４１２と第３隆起部４１８との間に画成されたスロット４３２と係合するように構成されている。
【００５１】
図５Ｂは、図５Ａの絶縁リング４２８の切断線Ａ−Ａに沿った断面図である。カバーリング４００によって絶縁リング４２８はキャップされるため、絶縁リング４２８は基板４５２と直接接触しない。凹部５０６が、外方領域５０２の上方角部及び下方角部に形成されている。外方領域５０２の上方角部に形成された凹部５０６は、カバーリングの第２隆起部４１２を受けとめ且つ第２隆起部４１２の下面４３４と合わさる。凹部５０６は第２隆起部４１２をキャップすることにより良好なシールとなり且つカバーリング４００の方向付けを行う。
【００５２】
一実施形態において、絶縁リング４２８は慣用の石英リングである。別の実施形態において、絶縁リング４２８は、イットリウムをドープした石英リング、イットリウムとアルミニウムをドープした石英リング又はイットリウム、アルミニウム及び窒素を含有するリングである。更に別の実施形態において、リング４２８は、図３の方法３００によって製造される。
【００５３】
ドープ石英コンポーネント（図１、図２Ａ〜Ｄのカバーリング１０２、図４Ａ〜Ｃのカバーリング４００、図４Ｂ、図５Ａ〜Ｂの絶縁リング４２８等）では、モルフォロジ、微細構造等の特性が改善された結果、プラズマガスによる腐食への耐性が改善され、機械的応力が低下し、表面仕上げが改善され、粒子の発生が軽減されることが判明した。
【００５４】
説明の便宜上、上記の例及び記載はプラズマチャンバ用のドープ石英コンポーネントに焦点を当てているが、本発明の１つ以上の実施形態は、様々な用途に合わせて多様な材料を用いたコンポーネントを含むその他のチャンバコンポーネントにも利用することが可能である。例えば、本発明の熱処理工程を、セラミック、金属、誘電体、合金等の材料から成る部品にも応用することができる。
【００５５】
上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく本発明のその他及び更なる実施形態を創作することができ、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲に基づいて定められる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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