(57)【要約】  本明細書では、原子層堆積（ＡＬＤ）及び化学気相堆積（ＣＶＤ）等の見通し外（ＮＬＯＳ）堆積プロセスを用いて、チャンバコンポーネントの表面上にプラズマ耐性セラミックコーティングを堆積させる方法を説明する。プラズマ耐性セラミックコーティングは、エルビウム含有酸化物、エルビウム含有オキシフッ化物、又はエルビウム含有フッ化物からなる。また、エルビウム含有酸化物、エルビウム含有オキシフッ化物又はエルビウム含有フッ化物のプラズマ耐性セラミックコーティングを有するチャンバコンポーネントも記載されている。
2019522113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方法であって、
見通し外（ＮＬＯＳ）堆積プロセスを用いてチャンバコンポーネントの表面上にプラズマ耐性セラミックコーティングを堆積させる工程を含み、プラズマ耐性セラミックコーティングは、エルビウム含有酸化物、エルビウム含有オキシフッ化物、又はエルビウム含有フッ化物からなる方法。
【請求項２】
ＮＬＯＳ堆積プロセスは化学気相堆積（ＣＶＤ）である請求項１記載の方法。
【請求項３】
ＮＬＯＳ堆積プロセスは原子層堆積（ＡＬＤ）である請求項１記載の方法。
【請求項４】
プラズマ耐性セラミックコーティングは多層スタックを含み、プラズマ耐性セラミックコーティングを堆積させる工程は、
Ｅｒ２Ｏ３又はＥｒＦ３からなる第１層をＡＬＤプロセスを用いて堆積する工程と、
第１層とは異なる材料からなる第２層をＡＬＤプロセスを用いて堆積する工程であって、第２層はＥｒ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＥｒＦ３、ＹＦ３、Ｙ２Ｏ３又はＺｒＯ２からなる工程を含む請求項３記載の方法。
【請求項５】
１以上の追加層をＡＬＤプロセスを用いて堆積する工程であって、１以上の追加層の各々はＥｒ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＥｒＦ３、Ｙ２Ｏ３、ＹＦ３、及びＺｒＯ２の１つからなる工程と、
プラズマ耐性セラミックコーティングを含むチャンバコンポーネントをアニールする工程であって、アニールは第１層、第２層及び１以上の追加層を相互拡散させ、固体相にする工程を含む請求項４記載の方法。
【請求項６】
プラズマ耐性セラミックコーティングはエルビウム含有酸化物からなり、エルビウム含有酸化物は、Ｅｒ２Ｏ３、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２及びＹｘＥｒｙＯｚからなる群から選択される請求項１記載の方法。
【請求項７】
プラズマ耐性セラミックコーティングは、ＥｒｘＯｙＦｚ、ＹｘＥｒｙＦｚ、ＥｒＦ３、又はＹｗＥｒｘＯｙＦｚからなる請求項１記載の方法。
【請求項８】
プラズマ耐性セラミックコーティングは、０．１〜９０モル％のＹ２Ｏ３と、０．１〜６０モル％のＺｒＯ２と、０．１〜９９．８モル％のＥｒ２Ｏ３の混合物からなる請求項１記載の方法。
【請求項９】
プラズマ耐性セラミックコーティングが堆積されるチャンバコンポーネントの表面は、１０：１〜２００：１のアスペクト比を有する請求項１記載の方法。
【請求項１０】
プラズマ耐性セラミックコーティングは、０の気孔率を有する請求項１記載の方法。
【請求項１１】
プラズマ耐性セラミックコーティングを堆積させる前に、酸溶液を用いてチャンバコンポーネントの表面を洗浄する工程を含み、酸溶液は０．１〜５体積％のフッ化水素酸、０．１〜２０体積％の塩酸、又は５〜１５体積％の硝酸の少なくとも１つを含み、プラズマ耐性セラミックコーティングのチャンバコンポーネントへの密着性を向上させる請求項１記載の方法。
【請求項１２】
チャンバコンポーネントは、シャワーヘッド、ディフューザ、ノズル、及びガスラインからなる群から選択される半導体処理チャンバ用のチャンバコンポーネントである請求項１記載の方法。
【請求項１３】
物品であって、
１０：１〜２００：１のアスペクト比を有する部分と、
物品の部分の表面上のプラズマ耐性セラミックコーティングであって、プラズマ耐性セラミックコーティングは、エルビウム含有酸化物、エルビウム含有オキシフッ化物、又はエルビウム含有フッ化物からなり、プラズマ耐性セラミックコーティングの気孔率は約０であり、±５％未満の厚さ変動の均一な厚さを有する物品。
【請求項１４】
アスペクト比が５０：１〜２００：１である請求項１３記載の物品。
【請求項１５】
プラズマ耐性セラミックコーティングは多層スタックを含み、多層スタックは、
Ｅｒ２Ｏ３又はＥｒＦ３からなる第１層と、
第１の層とは異なる材料からなる第２層であって、Ｅｒ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＥｒＦ３、Ｙ２Ｏ３、Ｙからなる第２の層を含む請求項１３記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、見通し外堆積（ＮＬＯＳ）技術を用いたエルビウム含有セラミックコーティングでチャンバコンポーネントをコーティングする方法に関する。
【背景】
【０００２】
様々な製造プロセスは、半導体処理チャンバコンポーネントを高温、高エネルギープラズマ、腐食性ガスの混合物、高い応力、及びそれらの組み合わせに曝露する。これらの極端な条件は、チャンバコンポーネントを侵食、及び／又は腐食させ、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下で、これらの欠陥を低減し、コンポーネントの侵食、及び／又は腐食に対する耐性を改善することが望ましい。
【０００３】
典型的には、保護コーティングは、様々な方法（例えば、熱溶射、スパッタリング、又は蒸発技術）によってチャンバコンポーネント上に堆積される。これらの技術では、コーティング材料源に直接的に曝露されない（例えば、材料源の見通し外にある）チャンバコンポーネントの表面は、コーティング材料源に直接的に曝露される表面よりも著しく薄いコーティングでコーティングされる。これは、品質の悪い膜、低密度の膜、又はチャンバコンポーネントの一部が全くコーティングされないという結果をもたらす可能性がある。
特定の劣悪な環境からの侵食、及び／又は腐食に対し、他の材料より耐性が強い材料がある。
【概要】
【０００４】
本明細書に記載された実施形態の幾つかは、見通し外（ＮＬＯＳ）の堆積方法によりチャンバコンポーネント上にプラズマ耐性セラミックコーティングを形成するために、エルビウム含有酸化物、エルビウム含有オキシフッ化物、又はエルビウム含有フッ化物を用いる方法をカバーする。実施形態では、用いることができるＮＬＯＳ法は、化学気相堆積（ＣＶＤ）、及び原子層堆積（ＡＬＤ）である。
【０００５】
幾つかの実施形態では、チャンバコンポーネントは、１０：１〜２００：１のアスペクト比を有する部分を含む。更に、チャンバコンポーネントは、チャンバコンポーネントの一部の表面上にプラズマ耐性セラミックコーティングを含む。プラズマ耐性セラミックコーティングは、エルビウム含有酸化物、エルビウム含有オキシフッ化物、又はエルビウム含有フッ化物からなる。プラズマ耐性セラミックコーティングは、ほぼ０の気孔率を有し、±５％未満の厚さ変動の均一な厚さを有する。
【０００６】
幾つかの実施形態では、チャンバコンポーネントは、１０：１〜２００：１のアスペクト比を有する部分を含む。更に、チャンバコンポーネントは、チャンバコンポーネントの一部の表面上にプラズマ耐性セラミックコーティングを含む。プラズマ耐性セラミックコーティングはＥｒ２Ｏ３からなる。プラズマ耐性セラミックコーティングは、ほぼ０の気孔率を有し、±５％未満の厚さ変動の均一な厚さを有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本開示は、同様の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に限定されず、そのような参照は「少なくとも１つ」を意味することに留意すべきである。
【図１】処理チャンバの一実施形態の断面図を示す。
【図２】実施形態による、様々な原子層堆積技術及び化学気相堆積技術による堆積プロセスを示す。
【図３Ａ】実施形態による、原子層堆積又は化学気相堆積のいずれかを用いてセラミックコーティングを生成する方法を示す。
【図３Ｂ】一実施形態による、原子層堆積を用いたセラミックコーティングを生成する方法を示す。
【図４Ａ】〜
【図４Ｄ】異なる実施形態による、多成分コーティング組成物の変形例を示す。
【図５Ａ】一実施形態によるチャンバコンポーネント（シャワーヘッド）を示す。
【図５Ｂ】一実施形態による、内部がコーティングされた、高アスペクト比を有するガス導管の拡大図を示す。
【図６】異なるセラミックのプラズマエッチングエロージョン速度を時間当たりのミクロン単位で比較したチャートである。
【実施形態の詳細な説明】
【０００８】
本明細書に記載された実施形態は、見通し外（ＮＬＯＳ）堆積プロセスを用いて、チャンバコンポーネント又は他の物品上に、エルビウム系酸化物、エルビウム系フッ化物、又はエルビウム系オキシフッ化物を含むエルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングを堆積させる方法をカバーする。ＮＬＯＳ堆積プロセスは、化学蒸着（ＣＶＤ）、又は原子層エピタキシー、原子単層エピタキシー、及び原子層化学気相堆積としても知られている原子層堆積（ＡＬＤ）であってもよい。幾つかの実施形態では、プラズマ耐性コーティングは多層スタックを含むことができる。多層スタックは、１つの層としてのエルビウム含有酸化物又はエルビウム含有フッ化物と、他の層としての異なる酸化物又はフッ化物材料と、Ｅｒ２Ｏ３、ＥｒＦ３、Ａｌ２Ｏ３、ＹＦ３、Ｙ２Ｏ３又はＺｒＯ２の１以上の追加層を含むことができる。層の順序は、所望の厚さが達成されるまで繰り返えすことができる。第１の層、第２の層及び追加の層の間に１以上の相互拡散された固体相を生成するために、この多層スタックはアニールされてもよい。相互拡散された多層スタックは、異なる層の構成材料を含む均質な又はほぼ均質なコーティングであってもよい。
【０００９】
本明細書に記載の実施形態は、チャンバコンポーネント及び他の物品の高アスペクト比のフィーチャが、エルビウム含有酸化物、エルビウム含有フッ化物及びエルビウム含有オキシフッ化物のプラズマ耐性セラミックコーティングで効果的にコーティングされることを可能にする。プラズマ耐性セラミックコーティングはコンフォーマルであり（例えば、約±５％未満の厚さ変動）、且つ非常に緻密である（例えば、０％又は約０％の気孔率）。エルビウム含有酸化物、エルビウム含有フッ化物及びエルビウム含有オキシフッ化物のプラズマ耐性セラミックコーティングは、ＣＣｌ４／ＣＨＦ３プラズマエッチングケミストリのような特定のプラズマエッチングケミストリからの腐食及び侵食に対して特に耐性を有することができる。
【００１０】
ＣＶＤは、物品表面上での材料のコンフォーマルな堆積を可能にする。揮発性の前駆体又は前駆体の混合物は、一定の速度で処理チャンバを通って流れる。前駆体は、チャンバ内で、物品表面上に所望の生成物を堆積させるように反応する。堆積される材料の量は、堆積時間の関数である。堆積時間が長いほど、得られる膜は厚くなる。多くの場合、化学反応の他の副生成物も生成される。これらはチャンバを通るガス流によって除去される。ＣＶＤプロセスは、大気圧から低圧（すなわち、〜１０−８Ｔｏｒｒ）の圧力の範囲で行うことができる。
【００１１】
ＡＬＤは、物品の表面との化学反応により制御された自己制限的な物質の堆積を可能にする。コンフォーマルプロセスであることとは別として、ＡＬＤは均一なプロセスでもある。物品の全ての露出面には、同一又はほぼ同一量の物質が堆積する。ＡＬＤプロセスの典型的な反応サイクルは、前駆体をＡＬＤチャンバに十分に供給することにより始まる。次に、その前駆体がＡＬＤチャンバから排出されて、その後、第２の前駆体がＡＬＤチャンバに導入され、続いて排出される。物品表面と化学前駆体との反応は、１原子層の厚さの化学的に結合した層を生成する。プロセスによって生成される可能性がある余分な材料は排出される。ＣＶＤとは異なり、ＡＬＤを用いて成長された材料の厚さは堆積時間に依存しない。ＡＬＤの場合、各反応サイクルが１原子層の厚さの層を成長させるため、材料の最終厚さは実行される反応サイクルの数に依存する。
【００１２】
処理チャンバコンポーネント（例えば、シャワーヘッド、ノズル、ディフューザ及びガスライン）は、これらのプラズマ耐性エルビウム含有セラミックコーティングを有することにより、過酷なエッチング環境でも保護を受けることができる。これらのチャンバコンポーネントの多くは１０：１〜２００：１の範囲のアスペクト比を有しているので、従来の見通し内堆積方法を用いて良好にコーティングすることは困難である。本明細書に記載の実施形態は、上述の処理チャンバコンポーネントのような高アスペクト比の物品を、物品を保護するプラズマ耐性セラミックコーティングでコーティングすることを可能にする。例えば、実施形態は、ガスラインの内部、ノズルの内部、シャワーヘッドのホールの内部等を、エルビウム含有セラミックコーティングでコーティングすることを可能にする。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態による、酸化エルビウム系コーティング、フッ化エルビウム系コーティング又はエルビウムオキシフッ化物ベースのコーティングであるプラズマ耐性セラミック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プロセスに用いることができる。例えば、処理チャンバ１００は、プラズマエッチャ、即ちプラズマエッチリアクタ、プラズマクリーナ等のためのチャンバであってもよい。プラズマ耐性セラミックコーティングを備えることができるチャンバコンポーネントの例には、複雑な形状と高アスペクト比を有するホールを備えたチャンバコンポーネントが含まれる。幾つかの例示的なチャンバコンポーネントには、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、処理チャンバのシャワーヘッド、ガスライン、ノズル、蓋、ライナ、ライナキット、シールド、プラズマスクリーン、フローイコライザ、冷却ベース、チャンバビューポート、チャンバ蓋等が含まれる。以下でより詳細に説明されるプラズマ耐性セラミックコーティングは、ＡＬＤ及びＣＶＤ等の見通し外（ＮＬＯＳ）堆積プロセスを用いて適用される。ＡＬＤは、複雑な形状及び高アスペクト比のホールを備えた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対して実質的に均一な厚さのコンフォーマルなコーティングの適用を可能にする。同様に、ＣＶＤも、比較的均一な厚さのコンフォーマルなコーティングの適用を可能にする。
【００１４】
プラズマ耐性セラミックコーティングは、酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）、フッ化エルビウム（ＥｒＦ３）及び／又はオキシフッ化エルビウム（ＥｒｘＯｙＦｚ）を含むセラミック等の種々のエルビウム含有セラミックのＡＬＤ又はＣＶＤを用いて成長又は堆積させることができる。また、エルビウム含有セラミックは、ジルコニウム、イットリウム及び／又はアルミニウムの一定量を含むことができる。例えば、エルビウム含有セラミックは、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、フッ化ジルコニウム（ＺｒＦ４）、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）及び／又はフッ化イットリウム（ＹＦ３）を含むことができる。エルビウム含有セラミックは、例えば、ＥｒｘＯｙＦｚ、ＥｒｘＡｌｙＯｚ（例えば、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２）、ＥｒｘＺｒｙＯｚ、ＥｒａＺｒｘＡｌｙＯｚ、ＹｘＥｒｙＯｚ、ＹｘＥｒｙＦｚ、ＹｗＥｒｘＯｙＦｚ、又はＥｒｗＹｘＺｒｙＯｚであってもよい。
【００１５】
図示のように、一実施形態によれば、基板支持アセンブリ１４８はエルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティング１３６を有する。しかしながら、シャワーヘッド、ガスライン、静電チャック、ノズル等の他のチャンバコンポーネントのいずれも、多成分コーティングでコーティングされてもよいと理解すべきである。
【００１６】
一実施形態では、処理チャンバ１００は、内部容積１０６を囲むチャンバ本体１０２とシャワーヘッド１３０を含む。シャワーヘッド１３０は、シャワーヘッドベースとシャワーヘッドガス分配プレートを含むことができる。代替的に、幾つかの実施形態では、シャワーヘッド１３０は、蓋及びノズルで置き換えてもよい。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、一般に、側壁１０８と底部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のいずれかは、エルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングを含むことができる。
【００１７】
外側ライナ１１６は、チャンバ本体１０２を保護するために、側壁１０８に隣接して配置することができる。外側ライナ１１６は、多成分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。一実施形態では、外側ライナ１１６は酸化アルミニウムから製造される。
【００１８】
排気ポート１２６はチャンバ本体１０２内に画定され、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、処理チャンバ１００の内部容積１０６を排気し、圧力を制御するために用いられる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。
【００１９】
シャワーヘッド１３０は、チャンバ本体１０２の側壁１０８で支持することができる。シャワーヘッド１３０（又は蓋）は、開口すると処理チャンバ１００の内部容積１０６へのアクセスが可能になり、閉鎖している間には処理チャンバ１００の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、シャワーヘッド１３０又は蓋及びノズルを介して、プロセスガス及び／又はクリーニングガスを内部容積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）で用いられる処理チャンバで用いられることができる。シャワーヘッド１３０は、全体にわたって複数のガス供給ホール１３２を有するガス分配プレート（ＧＤＰ）１３３を含む。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結合されたＧＤＰ１３３を含むことができる。ＧＤＰ１３３は、Ｓｉ又はＳｉＣから製造されてもよく、又はＹ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）等のセラミックであってもよい。図５Ａ及び図５Ｂを参照して以下でより詳細に説明するように、シャワーヘッド１３０及び供給ホール１３２は、エルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングでコーティングすることができる。
【００２０】
伝導体エッチング（伝導性材料のエッチング）で用いられる処理チャンバでは、シャワーヘッドではなく蓋を用いることができる。蓋は、蓋の中心ホールに嵌合する中心ノズルを備えることができる。蓋は、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＹＡＧ等のセラミック、又はＹ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体を含むセラミック化合物であってもよい。また、ノズルは、Ｙ２Ｏ３、ＹＡＧ等のセラミック、又はＹ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体を含むセラミック化合物であってもよい。一実施形態によれば、蓋、シャワーヘッドベース１０４、ＧＤＰ１３３及び／又はノズルは、全てプラズマ耐性セラミックコーティングでコーティングすることができる。
【００２１】
処理チャンバ１００内での基板の処理に用いることができる処理ガスの例には、ハロゲン含有ガス、（例えば、とりわけ、Ｃ２Ｆ６、ＳＦ６、ＳｉＣｌ４、ＨＢｒ、ＮＦ３、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ３、Ｆ、ＮＦ３、Ｃｌ２、ＣＣｌ４、ＢＣｌ３及びＳｉＦ４）、並びに他のガス（例えば、Ｏ２又はＮ２Ｏ）が含まれる。キャリアガスの例には、Ｎ２、Ｈｅ、Ａｒ、及びプロセスガスに対して不活性な他のガス（例えば、非反応性ガス）が含まれる。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の一部を覆い、処理中に覆われた部分をプラズマへの曝露から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。
【００２２】
内側ライナ１１８は、基板支持アセンブリ１４８の周囲でコーティングされることができる。内側ライナ１１８は、外側ライナ１１６を参照して論じられたようなハロゲン含有ガスレジスト材料であってもよい。一実施形態では、内側ライナ１１８は、外側ライナ１１６と同じ材料から製造されてもよい。更に、内側ライナ１１８は、本明細書で説明されるようなエルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングでコーティングされてもよい。
【００２３】
一実施形態では、基板支持アセンブリ１４８は、ペデスタル１５２を支持するマウンティングプレート１６２と、静電チャック１５０を含む。更に、静電チャック１５０は、熱伝導ベース１６４と、接着剤１３８により熱伝導ベースに接着された静電パック１６６を含み、一実施形態では接着材はシリコーンボンドであってもよい。図示された実施形態では、静電パック１６６の上面は、エルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティング１３６により覆われていてもよい。エルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティング１３６を静電チャック１５０の露出面全体に配置することができ、これには、熱伝導ベース１６４及び静電パック１６６の外側及び側部周囲と、静電チャックの他の幾何学的に複雑なパーツ又は高アスペクト比のホールが含まれる。マウンティングプレート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、センサリード等）を熱伝導ベース１６４及び静電パック１６６にルーティングするための通路を含む。
【００２４】
熱伝導ベース１６４及び／又は静電パック１６６は、１以上の追加的な埋設加熱要素１７６、埋設熱アイソレータ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は流体源１７２に流体的に結合され、導管１６８、１７０を介して温度調節流体を循環させることができる。一実施形態では、埋設アイソレータ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は、熱伝導ベース１６４の温度を制御するために用いることができる。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を用いてモニタすることができる複数の温度センサ１９０、１９２を用いてモニタすることができる。
【００２５】
更に、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フィーチャ等）を含むことができる。一実施形態によれば、これらの表面フィーチャは、全て、エルビウム系プラズマ耐性セラミック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に穿孔されたホールを介して、Ｈｅ等の熱伝導（又は背面）ガス源に流体的に結合されていてもよい。動作中、背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との間の熱伝起を促進する。
【００２６】
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。更に、クランプ電極１８０（又は静電パック１６６又はベース１６４に配置された他の電極）は、整合回路１８８を介して、１以上のＲＦ電源１８４、１８６に接続され、処理チャンバ１００内でプロセスガス及び／又は他のガスから形成されたプラズマを維持することができる。ＲＦ電源１８４、１８６は、一般に、約５０ｋＨｚ〜約３ＧＨｚの周波数と約１０、０００ワットまでの電力を有するＲＦ信号を生成することができる。
【００２７】
図２は、物品上にエルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングを成長又は堆積させるための様々なＡＬＤ及びＣＶＤ技術によ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、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の間の化学的相互作用等の幾つかの要因に基づいて特定のタイプを選択することができる。様々なＡＬＤプロセスの一般的な原理は、コーティングされるべき表面を、自己制限的に表面と一度に１つずつ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繰り返し暴露させることによって薄膜層を成長させることを含む。
【００２８】
同様に、様々なタイプのＣＶＤプロセスが存在し、コーティングされるべき表面、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、所望の厚さ、所望のコーティング特性等の幾つかの要因に基づいて特定のタイプを選択することができる。ＣＶＤプロセスの幾つかの例には、大気圧ＣＶＤ（ＡＰＣＶＤ）、低圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）、プラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、気相エピタキシー等が含まれる。ＮＬＯＳプロセスであるこれらのＣＶＤプロセスのいずれも実施形態で用いることができる。様々なＣＶＤプロセスのために、物品は１以上の揮発性前駆体に曝露され、これらは物品表面上で反応及び／又は分解して所望のコーティングを生成する。副生成物が生成されることがあり、これらはＣＶＤプロセスが行われる堆積チャンバから排気により除去される。
【００２９】
図２は、表面２０５を有する物品２１０である。物品２１０は様々な処理チャンバコンポーネント（例えば、半導体処理チャンバコンポーネント）を表し、これらは、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、ライナキット、シールド、プラズマスクリーン、フローイコライザ、冷却ベース、チャンバビューポート、チャンバ蓋、ディフューザ等を含むが、これらに限定されない。また、物品２１０はバッテリ又は任意の導電性物品の一部であってもよい。物品２１０及び表面２０５は、金属（例えば、アルミニウム、ステンレス鋼）、セラミック、金属セラミック複合材、ポリマー、ポリマーセラミック複合材、マイラ、ポリエステル又は他の適切な材料から製造されてもよく、更にＡｌＮ、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等の材料を含むことができる。
【００３０】
ＡＬＤの場合、前駆体と表面の間の個々の化学反応は、「半反応」と呼ぶことができる。各半反応の間、前駆体は前駆体が表面と完全に反応するのに十分な時間表面上にパルスされる。前駆体は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膜層を形成するので、この反応は自己制限的である。前駆体と既に反応したいかなる部位も、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の対象とならない限り、及び／又は、対象となるまで、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、均一な連続膜層をラジカルに曝露する処理、又は表面上で成長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であってもよい。
【００３１】
図２において、表面２０５を有する物品２１０は、ＡＬＤ又はＣＶＤを用いて、層２１５が完全に成長又は堆積されるまでの（本明細書では、「成長」及び「堆積」の用語は交換可能に用いる）第１の時間、第１の前駆体２６０に導入されることができる。層２１５は、均一で、連続的で、コンフォーマルであってもよい。また、層２１５は、実施形態では１％未満、更なる実施形態では０．１％未満の非常に低い気孔率を有することができる。幾つかの実施形態では、気孔率は０％又は約０％である。ＡＬＤを用いて層２１５を形成する幾つかの実施形態では、層２１５は１原子又は数原子（例えば、２〜３原子）の厚さを有することができる。ＣＶＤが用いられる場合、層２１５は約１〜１００ｎｍの厚さを有することができる。
【００３２】
実施形態では、層２１５は、Ｅｒ２Ｏ３、ＥｒＦ３、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＹＦ３又はＺｒＯ２であってもよい。幾つかの実施形態では、層２１５は、ＥｒｘＯｙＦｚ、ＥｒｘＡｌｙＯｚ（例えば、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２）、ＥｒｘＺｒｙＯｚ、ＥｒａＺｒｘＡｌｙＯｚ、ＹｘＥｒｙＯｚ，ＹｘＥｒｙＦｚ、ＹｗＥｒｘＯｙＦｚ、又はＥｒａＹｘＺｒｙＯｚ（即ち、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２及びＥｒ２Ｏ３の単相固溶体）の多成分材料である。また、層２１５は、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９（ＹＡＭ）、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３安定化ＺｒＯ２（ＹＳＺ）、又はＹ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体を含むセラミック化合物のうちの１つであってもよい。
【００３３】
次に、表面２０５及び層２１５を有する物品２１０は、第２の層２２０がＡＬＤ又はＣＶＤを用いて層２１５上で完全に成長又は堆積するまで、第２の時間に亘って第２の前駆体２７０に導入されることができる。第２の層２２０は、均一で、連続的であり、コンフォーマルであってもよい。また、第２の層２２０は、実施形態では１％未満、別の実施形態では０．１％未満、更なる実施形態では０％又はほぼ０％の非常に低い気孔率を有することができる。ＡＬＤを用いて第２の層２２０を形成する幾つかの実施形態では、第２の層２２０は１原子又は数原子（例えば、２〜３原子）の厚さを有することができる。ＣＶＤが用いられる場合、第２の層２２０は約１〜１００ｎｍの厚さを有することができる。
【００３４】
実施形態では、第２の層２２０は、Ｅｒ２Ｏ３、ＥｒＦ３、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＹＦ３又はＺｒＯ２であってもよい。幾つかの実施形態では、第２の層２２０は、ＥｒｘＯｙＦｚ、ＥｒｘＡｌｙＯｚ（例えば、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２）、ＥｒｘＺｒｙＯｚ、ＥｒaＺｒｘＡｌｙＯｚ、ＹｘＥｒｙＯｚ、ＹｘＥｒｙＦｚ、ＹｗＥｒｘＯｙＦｚ又はＥｒａＹｘＺｒｙＯｚ（例えばＹ２Ｏ３、ＺｒＯ２及びＥｒ２Ｏ３の単相固溶体）の多成分材料である。また、第２の層２２０は、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９（ＹＡＭ）、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３安定化ＺｒＯ２（ＹＳＺ）、又はＹ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体を含むセラミック化合物のうちの１つであってもよい。一実施形態では、第１の層又は第２の層の少なくとも１つは、エルビウム含有化合物（例えば、Ｅｒ２Ｏ３、ＥｒＦ３、ＥｒｘＯｙＦｚ、ＥｒｘＡｌｙＯｚ、ＥｒｘＺｒｙＯｚ、ＥｒａＺｒｘＡｌｙＯｚ、ＹｘＥｒｙＯｚ、ＹｘＥｒｙＦｚ、ＹｗＥｒｘＯｙＦｚ、又はＥｒａＹｘＺｒｙＯｚ）である。従って、層２１５は、エルビウム含有層の堆積前に堆積される中間層であってもよい。代替的に、第２の層２２０は、エルビウム含有層上に堆積されるキャッピング層であってもよい。一実施形態では、第２の層２２０は、層２１５と同じ組成を有する。
【００３５】
その後、前駆体２６０、２７０を順次に繰り返し導入して、追加の交互層２２５、２３０、２３５、２４０、２４５及び２５０を成長又は堆積させることができる。種々の前駆体を順次導入することはＮ回繰り返すことができ、Ｎは目標とするコーティング厚さ及び特性に基づいて選択された層の有限の数である。様々な層は元のままであってもよく、又は幾つかの実施形態では相互拡散されてもよい。
【００３６】
表面反応（例えば、半反応）は連続的に行われ、種々の前駆体は実施形態では接触しない。新しい前駆体の導入に前に、ＡＬＤ又はＣＶＤ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、未反応の前駆体及び／又は表面−前駆体反応副生成物を除去することができる。ＡＬＤ又はＣＶＤプロセスのどちらが用いられるかによって、前駆体は異なっていても、同じであってもよい。幾つかの実施形態では、少なくとも１つの前駆体が用いられる。他の実施形態では、少なくとも２つの前駆体が用いられる。幾つかの実施形態では、異なる前駆体を用いて、同じ組成を有する膜層を成長又は堆積させることができる（例えば、互いの上にＥｒ２Ｏ３の多層を成長させる）。他の実施形態では、異なる前駆体を用いて、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。
【００３７】
ＡＬＤプロセス又はＣＶＤプロセスは、ＡＬＤ又はＣＶＤプロセスのタイプに応じて様々な温度で行うことができる。特定のＡＬＤプロセスの最適な温度範囲は、「ＡＬＤ温度ウィンドウ」と呼ばれる。ＡＬＤ温度ウィンドウより低い温度は、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温度ウィンドウより高い温度は、物品の熱分解又は前駆体の急速な脱着をもたらす可能性がある。ＡＬＤ温度ウィンドウは、約２００℃〜約４００℃の範囲であてもよい。幾つかの実施形態では、ＡＬＤ温度ウィンドウは約２００〜３５０℃の間である。
【００３８】
ＡＬＤプロセス及びＣＶＤプロセスは、複雑な幾何学的形状、高アスペクト比を有するホール、及び三次元構造を有する物品及び表面上での均一な厚さを有するコンフォーマルなエルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングが可能になる。表面への前駆体の十分な曝露時間により、前駆体が分散し、三次元の複雑なフィーチャの全てを含む表面全体と完全に反応することが可能になる。高アスペクト比の構造でコンフォーマル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、モデリング技術を用いて予測することができる。更に、ＡＬＤ技術は、源材料（例えば、粉末原料及び焼結ターゲット）の時間がかかる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（ｉｎ−ｓｉｔｕ）でオンデマンドな材料合成を可能にするので、他の一般的に用いられるコーティング技術よりも有利である。高アスペクト比の物品をコーティングするには、ＡＬＤはＣＶＤより優れている可能性がある。従って、幾つかの実施形態では、ＡＬＤは、約５０：１以上（例えば、２００：１）のアスペクト比を有する物品をコーティングするために用いられる。
【００３９】
以下の実施例でより詳細に説明されるように、ＡＬＤ法では、多成分膜（例えば、ＥｒｘＯｙＦｚ、ＥｒｘＡｌｙＯｚ（例えばＥｒ３Ａｌ５Ｏ１２）、ＥｒｘＺｒｙＯｚ、ＥｒａＺｒｘＡｌｙＯｚ、ＹｘＥｒｙＯｚ、ＹｘＥｒｙＦｚ、ＹｗＥｒｘＯｙＦｚ、ＥｒａＹｘＺｒｙＯｚ（例えば、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｅｒ２Ｏ３の単相固溶体））を、例えば、Ｅｒ２Ｏ３、ＥｒＦ３、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＹＦ３、及びＺｒＯ２を成長させるために用いられる前駆体の適切なシーケンシングによって、成長又は堆積させることができる。
【００４０】
図３Ａは、実施形態による、処理チャンバコンポーネントのような物品上にエルビウムを含むプラズマ耐性セラミックコーティングを形成する方法３００を示す。方法３００は、約１０：１〜約２００：１のアスペクト比（例えば、２０：１、５０：１、１００：１、１５０：１等のアスペクト比）を有する物品のコーティングのために用いることができる。方法は、プラズマ耐性セラミックコーティングの組成を選択することによって任意に開始することができる。組成物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。
【００４１】
方法は、追加的に、ブロック３０５で、酸溶液で物品を洗浄することを含むことができる。一実施形態では、物品は酸溶液の浴中に浸される。実施形態では、酸溶液は、フッ化水素酸（ＨＦ）溶液、塩酸（ＨＣｌ）溶液、硝酸（ＨＮＯ３）溶液、又はそれらの組み合わせであってもよい。酸溶液は物品から表面汚染物質を除去し、及び／又は物品の表面から酸化物を除去することができる。物品を酸溶液で洗浄することにより、ＡＬＤを用いて堆積されるコーティングの質を向上させることができる。一実施形態では、約０．１〜５．０体積％のＨＦを含む酸溶液を用いて、石英製のチャンバコンポーネントを洗浄する。一実施形態では、約０．１〜２０体積％のＨＣｌを含む酸溶液を用いて、Ａｌ２Ｏ３で形成された物品を洗浄する。一実施形態では、約５〜１５体積％のＨＮＯ３を含む酸溶液を用いて、アルミニウム及び他の金属で形成された物品を洗浄する。
【００４２】
ブロック３１０では、物品は堆積チャンバ内にロードされる。ＡＬＤが実行される場合、物品はＡＬＤ堆積チャンバ内にロードされる。ＣＶＤが実行される場合、物品はＣＶＤ堆積チャンバ内にロードされる。
【００４３】
ブロック３２０に従い、方法は、ＡＬＤ又はＣＶＤのいずれかを用いて物品の表面上にエルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングを堆積させる工程を含む。一実施形態において、ブロック３２５では、ＡＬＤが実行され、エルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングが堆積される。一実施形態において、ブロック３３０では、ＣＶＤが実行され、エルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングが堆積される。ＡＬＤ及びＣＶＤは実施形態で行われるように、非常にコンフォーマルなプロセスであるので、エルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングの表面粗さをコーティングされる物品の下表面の表面粗さにマッチングさせることができる。幾つかの実施形態では、エルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングは、単層の厚さ（例えば、約０．１〜２ｎｍ）から約１００ｎｍの厚さまでの厚さを有することができる。他の実施形態では、エルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングは、約１００ｎｍ〜約１ミクロンの厚さを有することができる。エルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングは、０％（又は約０％）の気孔率、及び約±５％以下の厚さ変動を有することができる。
【００４４】
エルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングは、酸化物を含むエルビウム、フッ化物を含むエルビウム、又はオキシフッ化物を含むエルビウムである。エルビウム系酸化物、フッ化物及びオキシフッ化物は、一般に、高い安定性、高い硬度、及び優れた耐浸食性を有するので、実施形態では、エルビウム系材料はプラズマ耐性セラミックコーティングを形成するために用いられる。例えば、Ｅｒ２Ｏ３は、２９８Ｋで−１８０８．７０ｋＪ／ｍｏｌのギブス生成自由エネルギーを有し、これはＥｒ２Ｏ３が非常に安定であり、処理中に酸素との反応速度が低いことを示す。更に、Ｅｒ２Ｏ３は、約２３００℃以下の温度で、単斜晶立方晶構造を有しており、これは９．７５±３．３８ＧＰａのＥｒ２Ｏ３の高硬度と、約２．２−４．０ＭＰａ・ｍ（１／２）の破壊靱性（破壊耐性）に貢献している。また、本明細書の実施形態に従って堆積されるＥｒ２Ｏ３プラズマ耐性セラミックコーティングは、多くのプラズマ及び化学環境に対して低い侵食速度を有することができる（例えば、２０００ワットのバイアスでＣＣｌ４／ＣＨＦ３プラズマケミストリに曝露されたときに約０．０１８７μｍ／ｈｒの侵食速度）。
【００４５】
プラズマ耐性セラミックコーティングを形成することができるエルビウム含有化合物の例には、Ｅｒ２Ｏ３、ＥｒＦ３、ＥｒｘＯｙＦｚ、ＥｒｘＡｌｙＯｚ（例えば、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２）、ＥｒｘＺｒｙＯｚ、ＥｒａＺｒｘＡｌｙＯｚ、ＹｘＥｒｙＯｚ、ＹｘＥｒｙＦｚ、ＹｗＥｒｘＯｙＦｚ、及びＥｒａＹｘＺｒｙＯｚ（例えば、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２及びＥｒ２Ｏ３の単一層固溶体）が含まれる。プラズマ耐性セラミックコーティング中のエルビウム含有量は、約０．１原子％〜約１００原子％の範囲であってもよい。エルビウム含有酸化物の場合、エルビウム含有量は約０．１原子％〜約１００原子％の範囲であってもよく、酸素含有量は約０．１原子％〜約１００原子％の範囲であってもよい。エルビウム含有フッ化物の場合、エルビウム含有量は約０．１原子％〜約１００原子％の範囲であってもよく、フッ素含有量は約０．１原子％〜約１００原子％の範囲であってもよい。エルビウム含有オキシフッ化物の場合、エルビウム含有量は約０．１原子％〜約１００原子％の範囲であってもよく、酸素含有量は約０．１原子％〜約１００原子％の範囲であってもよく、フッ素含有量は約０．１原子％〜約１００原子％の範囲であってもよい。
【００４６】
有利には、Ｙ２Ｏ３及びＥｒ２Ｏ３は混和性である。Ｙ２Ｏ３とＥｒ２Ｏ３との任意の組み合わせにより単相固溶体を形成することができる。例えば、僅かに０モル％を超えるＹ２Ｏ３と僅かに１００モル％未満のＥｒ２Ｏ３との混合物を組み合わせて、単相固溶体であるプラズマ耐性セラミックコーティングを形成することができる。更に、僅かに０モル％を超えるＥｒ２Ｏ３と僅かに１００モル％未満のＹ２Ｏ３との混合物を組み合わせて、単相固溶体であるプラズマ耐性セラミックコーティングを形成することができる。ＹｘＥｒｙＯｚのプラズマ耐性セラミックコーティングは、０モル％超〜１００モル％未満のＹ２Ｏ３と、０モル％超〜１００モル％未満のＥｒ２Ｏ３を含むことができる。幾つかの注目すべき例には、１〜１０モル％のＹ２Ｏ３と９０〜９９モル％のＥｒ２Ｏ３、１１〜２０モル％のＹ２Ｏ３と８０〜８９モル％のＥｒ２Ｏ３、２１〜３０モル％のＹ２Ｏ３と７０〜７９モル％のＥｒ２Ｏ３、３１〜４０モル％のＹ２Ｏ３と６０〜６９モル％のＥｒ２Ｏ３、４１〜５０モル％のＹ２Ｏ３と５０〜５９モル％のＥｒ２Ｏ３、５１〜６０モル％のＹ２Ｏ３と４０〜４９モル％のＥｒ２Ｏ３、６１〜７０モル％のＹ２Ｏ３と３０〜３９モル％のＥｒ２Ｏ３、７１〜８０モル％のＹ２Ｏ３と２０〜２９モル％のＥｒ２Ｏ３、８１〜９０モル％のＹ２Ｏ３と１０〜１９モル％のＥｒ２Ｏ３、１〜１０モル％のＥｒ２Ｏ３と９０〜９９モル％のＹ２Ｏ３が含まれる。ＹｘＥｒｙＯｚの単相固溶体は、約２３３０℃未満の温度で単斜晶立方晶状態を有することができる。
【００４７】
有利には、ＺｒＯ２をＹ２Ｏ３及びＥｒ２Ｏ３と組み合わせて、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３及びＥｒ２Ｏ３の混合物（例えば、ＥｒaＹｘＺｒｙＯｚ）を含む単相固溶体を形成することができる。ＥｒａＹｘＺｒｙＯｚの固溶体は、立方晶、六方晶、正方晶及び／又は立方体の蛍石構造を有することができる。ＥｒaＹｘＺｒｙＯｚの固溶体は、０モル％超〜６０モル％のＺｒＯ２と０モル％超〜９９モル％のＥｒ２Ｏ３と０モル％超〜９９モル％のＹ２Ｏ３を含むことができる。用いることができるＺｒＯ２の注目すべき量には、２モル％、５モル％、１０モル％、１５モル％、２０モル％、３０モル％、５０モル％及び６０モル％が含まれる。用いることができるＥｒ２Ｏ３及び／又はＹ２Ｏ３の注目すべき量には、１０モル％、２０モル％、３０モル％、４０モル％、５０モル％、６０モル％、７０モル％、８０モル％及び９０モル％が含まれる。
【００４８】
ＥｒaＺｒｘＡｌｙＯｚのプラズマ耐性セラミックコーティングは、０モル％超〜６０モル％のＺｒＯ２、０モル％超〜９９モル％のＥｒ２Ｏ３、及び０モル％超〜６０モル％のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。用いることができるＺｒＯ２の注目すべき量には、２モル％、５モル％、１０モル％、１５モル％、２０モル％、３０モル％、５０モル％及び６０モル％が含まれる。用いることができるＥｒ２Ｏ３の注目すべき量には、１０モル％、２０モル％、３０モル％、４０モル％、５０モル％、６０モル％、７０モル％、８０モル％及び９０モル％が含まれる。用いることができるＡｌ２Ｏ３の注目すべき量に、２モル％、５モル％、１０モル％、２０モル％、３０モル％、４０モル％、５０モル％、６０モル％が含まれる。一例では、ＥｒａＺｒｘＡｌｙＯｚのプラズマ耐性セラミックコーティングは、４２モル％のＹ２Ｏ３、４０モル％のＺｒＯ２と１８モル％のＥｒ２Ｏ３を含み、層状構造を有する。他の例では、ＥｒａＺｒｘＡｌｙＯｚのプラズマ耐性セラミックコーティングは、６３モル％のＹ２Ｏ３、１０モル％のＺｒＯ２と２７モル％のＥｒ２Ｏ３を含み、層状構造を有する。
【００４９】
ＹｘＥｒｙＦｚのプラズマ耐性セラミックコーティングは、僅かに０モル％を超えるＹＦ３と僅かに１００モル％未満のＥｒＦ３との混合物を含むことができる。更に、僅かに０モル％を超えるＥｒＦ３と僅かに１００モル％未満のＹＦ３との混合物を組み合わせてプラズマ耐性セラミックコーティングを形成することができる。ＹｘＥｒｙＦｚのプラズマ耐性セラミックコーティングは、０モル％超〜１００モル％未満のＹＦ３と、０モル％超〜１００モル％未満のＥｒＦ３を含むことができる。注目すべき例には、１〜１０モル％のＹＦ３と９０〜９９モル％のＥｒＦ３、１１〜２０モル％のＹＦ３と８０〜８９モル％のＥｒＦ３、２１〜３０モル％のＹＦ３と７０〜７９モル％のＥｒＦ３、３１〜４０モル％のＹＦ３と６０〜６９モル％のＥｒＦ３、４１〜５０モル％のＹＦ３と５０〜５９モル％のＥｒＦ３、５１〜６０モル％のＹＦ３と４０〜４９モル％のＥｒＦ３、６１〜７０モル％のＹＦ３と３０〜３９モル％のＥｒＦ３、７１〜８０モル％のＹＦ３と２０〜２９モル％のＥｒＦ３、８１〜９０モル％のＹＦ３と１０〜１９モル％のＥｒＦ３、１〜１０モル％のＥｒＦ３と９０〜９９モル％のＹＦ３が含まれる。
【００５０】
Ｙ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、ＹＦ３及びＥｒＦ３のうちの３つ以上を組み合わせてＹｗＥｒｘＯｙＦｚの固溶体を形成することができる。ＹｗＥｒｘＯｙＦｚの固溶体は、０モル％超〜１００モル％未満のＹ２Ｏ３、０モル％超〜１００モル％未満のＥｒ２Ｏ３、０モル％超〜１００モル％未満のＹＦ３、及び／又は０モル％超〜１００モル％未満のＥｒＦ３を含むことができる。使用できるＥｒ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＹＦ３及び／又はＥｒＦ３の幾つかの注目すべき量には、１０モル％、２０モル％、３０モル％、４０モル％、５０モル％、６０モル％、７０モル％、８０モル％、９０モル％が含まれる。
実施形態では、Ｅｒ２Ｏ３、ＥｒＦ３、ＥｒｘＯｙＦｚ、ＥｒｘＡｌｙＯｚ（例えば、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２）、ＥｒｘＺｒｙＯｚ、ＥｒaＺｒｘＡｌｙＯｚ、ＹｘＥｒｙＯｚ，ＹｘＥｒｙＦｚ、ＹｗＥｒｘＯｙＦｚ、又はＥｒａＹｘＺｒｙＯｚのエルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングは、低いガス放出速度を有し、約２００Ｖ／μｍのオーダーの誘電破壊電圧、及び約１０−９Ｔｏｒｒ未満のヘルミティシティ（リークレート）を有する。
【００５１】
図３Ｂは、一実施形態による、処理チャンバコンポーネントのような物品上にエルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングを形成する方法３５０を示す。方法は、プラズマ耐性セラミックコーティングの組成を選択することによって任意に開始することができる。組成物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。
【００５２】
方法３５０のブロック３５２では、物品（例えば、処理チャンバコンポーネント）の表面は酸溶液を用いて洗浄される。酸溶液は、方法３００のブロック３０５を参照して上述した酸溶液のいずれであってもよい。次いで、物品はＡＬＤ堆積チャンバにロードされることができる。
【００５３】
ブロック３５５よれば、方法は、ＡＬＤによって物品の表面上にＥｒ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＥｒＦ３、ＹＦ３、Ｙ２Ｏ３又はＺｒＯ２の第１の層を堆積させることを含む。ブロック３６０によれば、方法は、ＡＬＤによって物品の表面上に第２の酸化物又は第２のフッ化物の追加の層を堆積させる工程を更に含む。第２の酸化物又はフッ化物は、Ｅｒ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＥｒＦ３、Ｙ２Ｏ３又はＺｒＯ２の１つである。一実施形態では、追加の層は第１の層とは異なる材料である。
【００５４】
幾つかの実施形態では、ブロック３７０によれば、方法は、追加の層が追加されるべきかどうかを決定することを更に含むことができる。追加の層が追加されるかどうか、及び／又は幾つの層が追加されるべきかを決定することは、インサイチュ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）、又は堆積を開始する前に行うことができる（例えば、追加の多成分組成選択プロセスにおいて）。追加の層が追加される場合、ブロック３６０の動作が繰り返され、Ｅｒ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＥｒＦ３、ＹＦ３、Ｙ２Ｏ３、又はＺｒＯ２の追加の層をＡＬＤによって堆積することができる。追加の層は、第１の層と同じ材料であっても、１つ以上の前の追加の層であってもよい。代替的に、追加の層は、第１の層及び前の追加の層とは異なる材料であってもよい。追加の層を追加しない場合、方法はブロック３７５に進むことができる。
【００５５】
幾つかの実施形態では、第１の層又は追加層のいずれかが酸化イットリウムを含む場合、少なくとも１つの酸化イットリウム前駆体は、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）又はイットリウム（ＩＩＩ）ブトキシドがＡＬＤのために選択される。幾つかの実施形態では、第１の層又は追加の層のいずれかがフッ化イットリウムを含む場合、少なくとも１つのフッ化イットリウム前駆体は、Ｙ（ｔｈｄ）３（式中、ｔｈｄ＝２、２、６、６−テトラメチル−３、５−ヘプタンジオナトム、TｉＦ４、ＴａＦ５、又はＮＨ４Ｆの組み合わせからＡＬＤのために選択される。
【００５６】
幾つかの実施形態では、第１の層又は追加の層のいずれかが酸化アルミニウムを含む場合、少なくとも１つの酸化アルミニウム前駆体は、ＡＬＤのために、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、又はトリス（ジエチルアミド）アルミニウムから選択される。幾つかの実施形態では、第１の層又は追加層のいずれかが酸化ジルコニウムを含む場合、少なくとも１つの酸化ジルコニウム前駆体は、ＡＬＤのために、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）、又はテトラキス（エチルメチルアミド）ジルコニウム（ＩＶ）から選択される。
【００５７】
幾つかの実施形態では、第１の層又は追加の層のいずれかが酸化エルビウムを含む場合、少なくとも１つの酸化エルビウム前駆体は、ＡＬＤのために、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）又はトリス（ブチルシクロペンタジエニル）エルビウム（ＩＩＩ）から選択される。幾つかの実施形態では、第１の層又は追加の層のいずれかが酸化エルビウムを含む場合、トリス（２、２、６、６−テトラメチル−３、５−ヘプタンジオネート）、エルビウム（Ｅｒ（ｔｈｄ）３）及びオゾンがＥｒ２Ｏ３を形成する前駆体として用いられる。幾つかの実施形態では、第１の層又は追加の層のいずれかが酸化エルビウムを含む場合、Ｅｒ（ＣｐＭｅ）３及び水がＥｒ２Ｏ３を形成する前駆体として用いられる。幾つかの実施形態では、第１の層又は追加の層のいずれかが酸化エルビウムを含む場合、Ｅｒ（ｔｈｄ）３及びＯ−ラジカルがＥｒ２Ｏ３を形成する前駆体として用いられる。幾つかの実施形態では、第１の層又は追加の層のいずれかが酸化エルビウムを含む場合、Ｅｒ（ＰｒＣｐ）３、Ｅｒ（ＣｐＭｅ）２及び／又はＥｒ（ＢｕＣｐ）３が、オゾン又は水のいずれかと共に、Ｅｒ２Ｏ３を形成する前駆体として用いられる。
【００５８】
Ｅｒ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＥｒＦ３、Ｙ２Ｏ３、ＹＦ３又はＺｒＯ２層がＡＬＤを用いて成長される毎に、列挙された前駆体又は他の適切な前駆体の少なくとも１つを用いることができ、これは１番目、２番目、Ｎ番目の膜層であるかに拘わらない。ここで、Ｎ番目の膜層は、物品の表面上に成長され、目標とされる保護コーティングの厚さ及び特性に基づいて選択される膜層の有限数を表す。
【００５９】
ブロック３７５では、物品（例えば、チャンバコンポーネント）及びチャンバコンポーネント上のプラズマ耐性セラミックコーティングの層の全てがアニールされる。幾つかの実施形態では、アニーリングは、物品の表面上に堆積された幾つか又は全ての膜層の相互拡散された固体相を含む多成分組成物を生じさせることができる。アニーリングは、約３００℃〜約１８００℃、約３００℃〜約１５００℃、約３００℃〜約１０００℃、又は約３００℃〜約５００℃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、その健全性を維持し、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。
【００６０】
図４Ａ〜図４Ｄは、異なる実施形態によるエルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングの変形例を示す。図４Ａは、一実施形態による、物品４１０の表面４０５用の多成分組成物を有するエルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングを示す。表面４０５は様々な物品４１０の表面であってもよい。例えば、物品４１０は様々な半導体処理チャンバコンポーネントを含むことができ、これに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、ライナキット、シールド、プラズマスクリーン、フローイコライザ、冷却ベース、チャンバビューポート、チャンバ蓋等を含が含まれるが、これらに限定されない。半導体処理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、金属セラミック複合材料、ポリマー、ポリマーセラミック複合材料、又は他の適切な材料から製造することができ、更に他の材料（例えば、ＡｌＮ、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等）を含むことができる。
【００６１】
図４Ａでは、多成分コーティング組成物は、ＡＬＤ又はＣＶＤプロセスを用いて物品４１０の表面４０５上にコーティングされた酸化エルビウム又はフッ化エルビウムの少なくとも１つの第１の膜層４１５と、ＡＬＤプロセスを用いて物品４１０の表面４０５上にコーティングされた追加の酸化物又はフッ化物の少なくとも１つの第２の膜層４２５を含む。
【００６２】
図４Ａは、エルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングが第１の層４１５と第２の層４２５の交互の層のスタックを含む実施形態を示し、ここで、層は元のままであり、相互拡散されておらず、各々の層の数は同じであり（４層の４１５層と４層の４２５層）、全ての層が均一な厚さである。幾つかの実施形態では、第１の膜層は第２の膜層の堆積前に堆積され、第２の膜層は第１の膜層上に堆積される。幾つかの実施形態では、順序は逆にされてもよい。代替的には、層の厚さは異なっていてもよい。
【００６３】
図４Ｂは、エルビウム系プラズマセラミックコーティングが多成分コーティング組成物を有する実施形態を示す。エルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングは、物品４１０（例えば、上述の半導体処理チャンバコンポーネント）の表面４０５上に堆積され、第１の層４１５、第２の層４２５、及び少なくとも１つの追加の層４３５の交互の層のスタックを含む。これらの層は元のままであり、所定の順序で均一な厚さで堆積及び／又は成長される。しかしながら、層の数は等しくなくてもよく、ある層は他の層よりも優勢であってもよい（例えば、３層の４１５層、３層の４２５層、２層の４３５層）。
【００６４】
幾つかの実施形態では、１つ以上の層は、約０．１ナノメートル〜約１００ナノメートルの範囲の均一な厚さを有する単層又は薄層である。１つ以上の層は、約１００ナノメートル〜約１マイクロメートルの範囲の均一な厚さを有する厚い層であってもよい。
【００６５】
図４Ｃは、エルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングが多成分コーティングである実施形態を示す。エルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングは、物品４１０の表面４０５上に堆積され、一定の順序も一定の厚さも有しない元のままの均一膜層のスタックを含む。多成分コーティングは、第１の厚さを有する第１の厚い層４２０と、第１の厚さとは異なる第２の厚さを有する第２の厚い層４３０と、第１及び第２の厚さとは異なる第３の厚さを有する少なくとも１つの追加の厚い層４４０を含む。ある層は他の層よりも優勢であってもよく、これによって、多成分コーティング（２層の４２０層、１層の４３０層、１層の４４０層）の特定の特性（例えば、腐食／浸食耐性）を達成することができる。
【００６６】
幾つかの実施形態では、図４Ａ〜図４Ｃに示される様々な膜層は、同じ組成を有することができる。他の実施形態では、層の組成は異なっていてもよい。幾つかの実施形態では、様々な膜層は同様の特性（例えば、厚さ、気孔率、プラズマ耐性、ＣＴＥ）を有することができる。他の実施形態では、各々の膜層は異なる特性を有してもよい。図４Ａ〜図４Ｃは特定数の膜層を示しているが、図は限定を意図するものではなく、特定の実施形態では、より多い又はより少ない膜層を表面上に堆積させることができると理解すべきである。幾つかの実施形態では、物品の表面全体をコーティングすることができる。他の実施形態では、物品の表面の少なくとも一部をコーティングすることができる。
【００６７】
図４Ｄは、エルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングが多成分コーティング組成物４５０を有する実施形態を示す。エルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングは、物品４１０の表面４０５上に堆積され、複数層の相互拡散された固体相を含む。幾つかの実施形態では、元のままの層又は相互拡散された固体相を含むかどうかに拘わらず、エルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングは、Ｅｒ２Ｏ３、ＥｒＦ３、ＥｒｘＯｙＦｚ、ＥｒｘＡｌｙＯｚ（例えば、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２）、ＥｒｘＺｒｙＯｚ、ＥｒａＺｒｘＡｌｙＯｚ、ＹｘＥｒｙＯｚ、ＹｘＥｒｙＦｚ、ＹｗＥｒｘＯｙＦｚ、及びＥｒａＹｘＺｒｙＯｚ（例えば、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２とＥｒ２Ｏ３の単相固溶体）からなる群から選択される。これらの種々の多成分コーティング組成物を製造するための幾つかの例示的なプロセスは以下の実施例で示される。
【００６８】
図５Ａは、シャワーヘッド５００の底面図を示す。以下に提供されるシャワーヘッドの例は、本明細書の実施形態で説明されるエルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングの使用によって性能を改善することができる例示的なチャンバコンポーネントである。本明細書に開示されているエルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングでコーティングすると、他のチャンバコンポーネントの性能も改善することができると理解すべきである。本明細書に示されるように、シャワーヘッド５００は、複雑な形状及び高アスペクト比を有するホールを備えた表面を有する半導体処理チャンバコンポーネントの例として選択された。
【００６９】
下面５０５の複雑な形状は、本明細書の実施形態によるエルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングを受け入れることができる。シャワーヘッド５００の下面５０５は、均一に分布された同心円状のリング状に配置されたガス導管５１０を画定する。他の実施形態では、ガス導管５１０は代替的な幾何学的構成で構成されてもよく、使用されるリアクタ及び／又はプロセスのタイプに応じて、必要に応じ、より多数のガス導管又は少数のガス導管を有してもよい。エルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングは、ＡＬＤ技術又はＣＶＤ技術によって、表面５０５上及びガス導管ホール５１０内で成長又は堆積する。ＡＬＤ技術又はＣＶＤ技術は、複雑な形状及び高アスペクト比のホールであるにも拘わらず、表面とガス導管ホールで比較的均一な厚さのコンフォーマルなコーティングを可能にする。
【００７０】
シャワーヘッド５００は、フッ素等の腐食性ケミストリに曝露されることがあり、シャワーヘッドとのプラズマ相互作用のために侵食されることがある。エルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングは、そのようなプラズマ相互作用を低減し、シャワーヘッドの耐久性を向上させることができる。ＡＬＤ又はＣＶＤで堆積されたエルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングは、シャワーヘッドの機能を妨げないように、下面５０５及びガス導管５１０の相対的な形状及び幾何学的形状を維持する。同様に、他のチャンバコンポーネントに適用される場合、プラズマ耐性セラミックコーティングは、コーティングしようとする表面の形状及び幾何学的構成を維持し、これによって、全体表面に亘ってコンポーネントの機能を妨げず、プラズマ耐性を提供し、侵食及び／又は腐食に対する耐食性を改善することができる。
【００７１】
コーティング材料のプラズマに対する耐性は、「エッチング速度」（ＥＲ）によって測定され、これはコーティングされたコンポーネントの動作及びプラズマへの暴露の持続時間全体を通して、「ミクロン／時間（μｍ／ｈｒ）」の単位を有することができる。測定は異なる処理時間の後に行うことができる。例えば、測定は、処理前、５０処理時間後、１５０処理時間後、２００処理時間後等に行うことができる。シャワーヘッド上又は任意の他の処理チャンバコンポーネント上に成長又は堆積されたエルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングの組成の変化は、複数の異なるプラズマ耐性又は侵食速度値をもたらすことがある。更に、様々なプラズマに暴露された単一の組成のエルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングは、複数の異なるプラズマ耐性又は侵食速度値を有することがある。例えば、プラズマ耐性材料は、第１のタイプのプラズマに関連する第１のプラズマ耐性又は浸食速度、及び第２のタイプのプラズマに関連する第２のプラズマ耐性又は浸食食度を有することができる。
【００７２】
図５Ｂは、一実施形態によりコーティングされた高アスペクト比を有するガス導管５１０の拡大図を示す。ガス導管５１０は長さＬ及び直径Ｄを有することができる。ガス導管５１０はＬ：Ｄとして定義される高アスペクト比を有することができ、ここで、アスペクト比は約５０：１〜約１００：１の範囲であってもよい。幾つかの実施形態では、アスペクト比は５０：１未満、又は１００：１を超えてもよい（例えば、２００：１まで）。
【００７３】
ガス導管５１０は、エルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングでコーティングすることができる内面５５５を有することができる。エルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングは、少なくとも１つの第１の層５６０を含むことができ、追加的に、第２の層５６５と、追加的に、１以上の追加の層（図示せず）を含むことができる。第１の層５６０は、エルビウム系酸化物、エルビウム系フッ化物、又はエルビウム系オキシフッ化物を含むことができる。第１の層５６０は、上記のエルビウム系材料組成物のいずれかを有することができる。第２の層５６５及び／又は１以上の追加の層の各々は、追加の酸化物又は追加のフッ化物（例えば、酸化イットリウム、フッ化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム等）を含むことができる。幾つかの実施形態では、第２の層５６５は別のエルビウム系材料であり、上述のエルビウム系材料組成のいずれかを有することができる。全ての層は、ＡＬＤプロセス又はＣＶＤプロセスを用いてコーティングすることができる。ＡＬＤプロセス及びＣＶＤプロセスは、その高アスペクト比にもかかわらず、ガス導管５１０の内部表面全体にわたって均一な厚さのコンフォーマルなコーティング層を成長させることができ、同時に最終多成分コーティングは十分に薄く、シャワーヘッドのガス導管を塞ぐことがない。
【００７４】
幾つかの実施形態では、エルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングは、少なくとも１つの第１の層、少なくとも１つの第２の層、及び任意の少なくとも１つの追加の層で元のままの層を含むことができる。一実施形態では、第１、第２、及び任意の追加の層は、所定の順序で交互に配置されてもよい。別の実施形態では、第１、第２、及び任意の追加の層は、任意の順序で存在してもよい。幾つかの実施形態では、第１の層、第２の層、及び任意の追加の層の数は等しくてもよい。他の実施形態では、プラズマ耐性セラミックコーティングの特定の特性を達成するために、幾つかの層が他の層よりも優勢であってもよい。特定の特性は、被覆された半導体処理チャンバコンポーネントの耐久性を向上させるプラズマ耐性及び腐食／浸食耐性であってもよい。
【００７５】
幾つかの実施形態では、元のままの層は、均一な厚さの単層又は薄層を含むことができる。各々の単層又は薄層は、約０．１ナノメートル〜約１００ナノメートルの範囲の厚さを有することができる。他の実施形態では、元のままの層は、均一な厚さの厚い層を含むことができる。各々の厚い層は、約１００ナノメートル〜約１マイクロメートルの範囲の厚さを有することができる。更に他の実施形態では、元のままの層は、単層、薄層及び／又は厚い層の組み合わせを含むことができる。
【００７６】
他の実施形態では、エルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングは、少なくとも１つの第１の層、少なくとも１つの第２の層、及び任意の少なくとも１つの追加の層で相互拡散された固体相を含むことができる。一実施形態では、様々な層の相互拡散された固体相は、アニーリングによって得ることができる。層の組成、層の数、各層の頻度、及び層の厚さは、全て、エルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングの最終特性に寄与する。
【００７７】
以下の実施例は、本明細書に記載された実施形態の理解を助けるために記載されており、本明細書に記載され、権利請求される実施形態を具体的に制限すると解釈されるべきではない。当業者の知識の範囲内にある、現在知られているか又は後に開発される全ての均等物の置換を含むそのような変形、及び表示の変更又は実験設計における軽微な変更は、本明細書に組み込まれている実施形態の範囲内にあると解釈されるべきである。これら実施例は、上述の方法３００又は方法３５０を実行することによって達成することができる。
【００７８】
実施例１−酸化エルビウム及びフッ化エルビウム層からＥｒｘＯｙＦｚコーティングの形成
【００７９】
第１の層は、前述のエルビウム酸化物前駆体のいずれかから選択される前駆体又は一対の前駆体からＡＬＤを用いて成長させた酸化エルビウム単層であってもよい。第２の層は、フッ化エルビウム前駆体からＡＬＤを用いて成長させたフッ化エルビウム単層であってもよい。酸化エルビウム及び／又はフッ化エルビウムの１以上の追加の層を成長させてもよい。得られたコーティングは、アニール後にＥｒｘＯｙＦｚを含むことができ、ここでｘ、ｙ及びｚは、酸化エルビウム層のフッ化エルビウム層に対する比に依存する。
【００８０】
実施例２−酸化エルビウム及び酸化アルミニウム層からＥｒｘＡｌｙＯｚコーティングの形成
【００８１】
第１の層は、前述の酸化エルビウム前駆体又は他の酸化エルビウム前駆体の１以上からＡＬＤを用いて成長させた酸化エルビウム単層であってもよい。第２の層は、前述の酸化アルミニウム前駆体又は他の酸化アルミニウム前駆体のいずれかからＡＬＤを用いて成長させた酸化アルミニウム単層であってもよい。１以上の追加の酸化エルビウム層及び／又は酸化アルミニウム層を成長させてもよい。得られたコーティングは、アニール後にＥｒｘＡｌｙＯｚを含むことができ、ｘ、ｙ及びｚは、酸化エルビウム層の酸化アルミニウム層に対する比に依存する。
【００８２】
実施例３−酸化エルビウム及び酸化ジルコニウム層からＥｒｘＺｒｙＯｚコーティングの形成
【００８３】
第１の層は、前述の酸化エルビウム前駆体又は他の酸化エルビウム前駆体の１以上からＡＬＤを用いて成長させた酸化エルビウム単層であってもよい。第２の層は、前述の酸化ジルコニウム前駆体又は他の酸化ジルコニウム前駆体の１以上からＡＬＤを用いて成長させた酸化ジルコニウム単層であってもよい。１以上の追加の酸化エルビウム層及び／又は酸化ジルコニウム層を成長させてもよい。得られたコーティングは、アニール後にＥｒｘＺｒｙＯｚを含むことができ、ｘ、ｙ及びｚは、酸化エルビウム層の酸化ジルコニウム層に対する比に依存する。
【００８４】
実施例４−酸化イットリウム、酸化ジルコニウム及び酸化アルミニウム層からのＥｒａＺｒｘＡｌｙＯｚコーティングの形成
【００８５】
第１の層は、前述の酸化エルビウム前駆体又は他の酸化エルビウム前駆体の１以上からＡＬＤを用いて成長させた酸化エルビウム単層であってもよい。第２の層は、前述の酸化ジルコニウム前駆体又は他の酸化ジルコニウム前駆体の１以上からＡＬＤを用いて成長させた酸化ジルコニウム単層であってもよい。第３の層は、前述の酸化アルミニウム前駆体又は他の酸化アルミニウム前駆体のいずれかからＡＬＤを用いて成長させた酸化アルミニウム単層であってもよい。酸化エルビウム、酸化ジルコニウム及び／又は酸化アルミニウムの１以上の追加の層を成長させてもよい。得られたコーティングは、アニール後にＥｒａＺｒｘＡｌｙＯｚを含むことができ、ここで、ａ、ｘ、ｙ及びｚは、酸化エルビウム層、酸化アルミニウム層及び酸化ジルコニウム層の数及び比に依存する。
【００８６】
実施例５−酸化イットリウム及び酸化エルビウム層からのＹｘＥｒｙＯｚコーティングの形成
【００８７】
第１の層は、前述の１つ以上の酸化エルビウム前駆体又は他の酸化エルビウム前駆体の１以上からＡＬＤを用いて成長させた酸化エルビウム単層であってもよい。第２の層は、前述の酸化イットリウム前駆体又は他の酸化イットリウム前駆体の１以上からＡＬＤを用いて成長させた酸化イットリウム単層であってもよい。酸化エルビウム及び／又は酸化イットリウムの１以上の追加の層を成長させてもよい。得られたコーティングは、アニール後にＹｘＥｒｙＯｚを含むことができ、ここで、ｘ、ｙ及びｚは、酸化エルビウム層の酸化イットリウム層に対する比に依存する。
【００８８】
実施例６−酸化イットリウム、酸化エルビウム及び酸化ジルコニウム層からのＥｒａＹｘＺｒｙＯｚコーティングの形成
【００８９】
第１の層は、前述の１つ以上の酸化エルビウム前駆体又は他の酸化エルビウム前駆体の１以上からＡＬＤを用いて成長させた酸化エルビウム単層であってもよい。第２の層は、前述の酸化イットリウム前駆体又は他の酸化イットリウム前駆体の１以上からＡＬＤを用いて成長させた酸化イットリウム単層であってもよい。第３の層は、前述の酸化ジルコニウム前駆体又は他の酸化ジルコニウム前駆体の１以上からＡＬＤを用いて成長させた酸化ジルコニウム単層であってもよい。酸化エルビウム、酸化イットリウム及び／又は酸化ジルコニウムの１以上の追加の層を成長させてもよい。得られたコーティングは、アニールにＥｒａＹｘＺｒｙＯｚを含むことができ、ここで、ａ、ｘ、ｙ及びｚは、酸化エルビウム層、酸化イットリウム層及び酸化ジルコニウム層の数及び比に依存する。従って、得られたエルビウム系プラズマ耐性セラミックコーティングは、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２及びＥｒ２Ｏ３の混合物を含む単相固溶体であってもよい。
【００９０】
図６は、異なるセラミックのプラズマエッチング浸食速度を時間当たりのミクロン単位で比較したグラフである。図示のように、バルクＥｒ２Ｏ３の侵食速度は、２０００ワットのバイアスでＣＣｌ４／ＣＨＦ３のプラズマエッチング化学に曝露したとき、０．０２μｍ／ｈｒ未満である。図示のように、バルクＥｒ２Ｏ３のエッチング速度は、Ｙ２Ｏ３及びＹＦ３のエッチング速度よりも低い。ＡＬＤ及びＣＶＤ堆積されたＥｒ２Ｏ３は、バルクＥｒ２Ｏ３よりも密度が高く（例えば、より低い気孔率を有する）、また、バルクＥｒ２Ｏ３よりも低いエッチング速度を有する。
【００９１】
前述の説明は、本発明の幾つかの実施形態の良好な理解を提供するために、特定のシステム、コンポーネント、方法等の例のような多数の特定の詳細を述べている。しかしながら、当業者には、本発明の少なくとも幾つかの実施形態は、これらの特定の詳細なしで実施できることは明らかであろう。他の例では、本発明を不必要に不明瞭にすることを避けるために、周知の構成要素又は方法は詳細には記載されていないか、又は単純なブロック図形式で示されている。従って、記載された特定の詳細は単なる例示である。特定の実施形態はこれらの例示的な詳細と異なることがあるが、依然として本発明の範囲内にあると考えられる。
【００９２】
本明細書を通じて、「一実施形態」又は「実施形態」は、実施形態に関連して説明した特定の構成、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する。従って、本明細書の様々な箇所における「一実施形態では」又は「実施形態で」という表現の出現は、必ずしも全て同じ実施形態を指しているとは限らない。更に、用語「又は」は、排他的な「又は」ではなく、包括的な「又は」を意味することを意図している。「約」又は「およその」という用語が本明細書で用いられる場合、これは提示される名目値が±１０％以内で正確であることを意味している。
【００９３】
本明細書の方法のオペレーションは特定の順序で示され説明されているが、各方法のオペレーションの順序は、特定のオペレーションが逆の順序で実行されるように、又は特定のオペレーションが、少なくとも部分的には、他の操作と並行して実行されるように変更することができる。別の実施形態では、別個のオペレーションのインストラクション又はサブオペレーションは、間欠的及び／又は交互の方法であってもよい。
【００９４】
上記の説明は例示的なものであり、限定的ではないと理解すべきである。上記の説明を読んで理解すれば、多くの他の実施形態が当業者には明らかであろう。従って、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、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定められるべきである。
【図１】
2019522113.tif 000003
【図２】
2019522113.tif 000004
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【国際調査報告】
2019522113.tif 000014
2019522113.tif 000015