(57)【要約】半導体用途で使用する保護コーティングを有する物品及び同物品を製造する方法を提供する。一実施態様では、半導体析出チェンバーにおいて使用する物品のアルミニウム表面をコーティングする方法は、フッ化アルミニウム及びフッ化マグネシウムからなる群から選択した少なくとも一つの材料からなるコーティング材料を準液体、準固体状態に加熱し、加熱したコーティング材料をアルミニウム表面に析出する工程を含む。保護コーティングはβ相の粒子配向が約１０％未満であり、それによってアルミニウムに対する良好な接着性を有し、かつ割れ、薄片化および剥離に対して耐性を示す。好適にコーティングすることが可能な物品には、とりわけ、シャワーヘッド、ブロッカープレート、支持アセンブリ及び真空チェンバー体がある。
2005533368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーティング材料を加熱して準液体、準固体状態とし、加熱したコーティング材料をアルミニウム表面に析出することによって、半導体処理チェンバー内で用いられる物品のアルミナ表面を被覆する方法であって、該コーティング材料はフッ化物及び／またはフッ化物含有化合物が該コーティング材料を通って浸透するのを防止する材料である、アルミナ表面被覆方法。
【請求項２】
加熱工程が、さらに不活性ガスから形成したプラズマを通してコーティング材料をスプレイすることを含む、請求項１の方法。
【請求項３】
さらに、コーティング材料はフッ化アルミニウムあるいはフッ化マグネシウムあるいはフッ化アルミニウム及びフッ化マグネシウムの両方からなる、請求項１の方法。
【請求項４】
フッ化アルミニウムあるいはフッ化マグネシウムあるいはフッ化アルミニウム及びフッ化マグネシウムの両方からなる材料を加熱して準液体、準固体状態とし、加熱したコーティング材料によってアルミニウム表面に層を形成する、半導体処理チェンバー内で用いられる物品のアルミナ表面を被覆する方法。
【請求項５】
前記加熱工程が、さらに不活性ガスからプラズマを形成し、かつプラズマ中を通して粉末状のコーティング材料をスプレイする工程を含む、請求項４の方法。
【請求項６】
加熱した材料が層を形成することを可能とする工程が、さらにβ相の粒状組織が約１０％未満であるフッ化アルミニウムの層を形成することを含む、請求項４の方法。
【請求項７】
表面にアルミニウムを有する前記物品が、半導体加工において使用する、シャワーヘッド、ブロッカープレート、支持アッセンブリ及びチェンバー本体からなる群から選択される少なくとも一つの物品である、請求項４の方法。
【請求項８】
基板支持体上のアルミニウム表面を被覆する方法であって、フッ化アルミニウムを加熱し準液体、準固体状態とし、加熱したフッ化アルミニウムの少なくとも一部を該アルミニウム表面と接触させる方法。
【請求項９】
被覆する工程が、さらにスプレイすることを含む、請求項８の方法。
【請求項１０】
加熱工程が、さらにフッ化アルミニウムをプラズマに曝すことを含む、請求項８の方法。
【請求項１１】
加熱工程が、さらにフッ化アルミニウムを不活性ガスから形成されたプラズマに曝すことを含む、請求項１０の方法。
【請求項１２】
加熱工程が、さらにアルゴン、ネオン及びヘリウムからなる群から選択されたガスから形成したプラズマにフッ化アルミニウムを曝すことを含む、請求項８の方法。
【請求項１３】
前記フッ化アルミニウムは粉末状である、請求項１０の方法。
【請求項１４】
フッ化アルミニウム粉末は少なくとも約９０％はα相の粒子構造を有する、請求項１３の方法。
【請求項１５】
さらに基板表面に約１２〜２８μｍのフッ化アルミニウムを析出する工程を含む、請求項８の方法。
【請求項１６】
加熱工程が、さらにプラズマを約１４５０と１６００℃の間に加熱することを含む、請求項８の方法。
【請求項１７】
析出させたフッ化アルミニウムは、β相の粒状組織が約１０％未満である、請求項８の方法。
【請求項１８】
析出させたフッ化アルミニウムは、β相の粒状組織が約６％未満である、請求項８の方法。
【請求項１９】
基板支持体上のアルミニウム表面を被覆する方法であって、不活性ガスからプラズマを形成し、フッ化アルミニウムを該プラズマで加熱し、加熱したフッ化アルミニウムを該アルミニウム表面にスプレイする工程を含む方法。
【請求項２０】
加熱工程がさらに前記プラズマを約１４５０と約１６００℃の間に加熱することを含む、請求項１９の方法。
【請求項２１】
析出させたフッ化アルミニウムは、β相の粒状組織が約１０％未満である、請求項１９の方法。
【請求項２２】
さらに、スプレイしたフッ化アルミニウムを少なくとも約１２μｍの厚さに切削する、請求項１９の方法。
【請求項２３】
アルミニウム表面を有するシャワーヘッド、ガス分配板、フェースプレート（ｆａｃｅ  ｐｌａｔｅ）、ブロッカープレート、支持アッセンブリあるいは真空チェンバー本体と、コーティングとかなる半導体処理チェンバー内で用いられる物品であって、該コーティングはフッ化アルミニウムあるいはフッ化マグネシウムあるいはフッ化アルミニウム及びフッ化マグネシウムの両方とからなる、物品。
【請求項２４】
前記コーティングはβ相の粒状組織が１０％未満である、請求項２３の物品。
【請求項２５】
前記コーティングはβ相の粒状組織が６％未満である、請求項２３の物品。
【請求項２６】
フッ化アルミニウムによって被覆したアルミニウム表面を有する基板支持体であって、該フッ化アルミニウムコーティングはフッ化アルミニウムを加熱して準液体状態とし、かつ加熱したフッ化アルミニウムを該アルミニウム表面に適用する方法によって付与する、基板支持体。
【請求項２７】
前記フッ化アルミニウムのコーティングは、約１２〜２５μｍの厚さである、請求項２６の基板支持体。
【請求項２８】
前記フッ化アルミニウムコーティングは、β相の粒状組織が６％未満である、請求項２６の基板支持体。
【請求項２９】
前記フッ化アルミニウムコーティングは、β相の粒状組織が１０％未満である、請求項２６の物品。
【請求項３０】
フッ化アルミニウムによってコーティングしたアルミニウム表面を有する基板支持体であって、該フッ化アルミニウムコーティングは、少なくとも９０％がα相に粒子配向したフッ化アルミニウム粉末を不活性ガスから形成したプラズマ中を通してスプレイし、かつスプレイしたフッ化アルミニウムを該アルミニウム表面に析出させる方法によって該フッ化アルミニウムを適用したものであり、前記析出させたフッ化アルミニウムコーティングはβ相の粒状組織が１０％未満である、基板支持体。
【請求項３１】
プラズマは温度が１４５０と１６００℃の間である、請求項３０の基板支持体。
【請求項３２】
析出させたフッ化アルミニウムコーティングは約１２〜２５μｍの厚さを有する、請求項３０の基板支持体。
【請求項３３】
析出させたフッ化アルミニウムコーティングはβ相の粒子構造が６％未満である、請求項３０の基板支持体。
【請求項３４】
アルミニウム表面を有するシャワーヘッド、ガス分配板、フェースプレート、ブロッカープレート、支持アッセンブリあるいは真空チェンバー本体と、コーティングとかなる半導体処理チェンバー内で用いられる物品であって、該コーティングは該アルミニウム表面に対して準液体、準固体状態で適用されかつβ相粒子構造が１０％未満である、半導体処理チェンバー内で用いられる物品。
【請求項３５】
アルミニウム表面を有する支持本体と、支持本体内に配置させた加熱素子と、準液体、準固体状態で該アルミニウム表面に適用したフッ化アルミニウムあるいはフッ化マグネシウム層とからなるコーティングとを含む、基板支持体。
【請求項３６】
第１の表面と対向する第２の表面とを有する支持本体と、該支持本体中に配置された加熱素子と、第１の表面と第２の表面との間に渡り支持体中に形成され、かつ支持本体の第１の表面とその上に配置した基板との間の領域を脱気するようにされた通路と、準液体、準固体状態で該アルミニウム表面に適用しβ相の粒状組織が１０％未満であるフッ化アルミニウムからなるコーティングとからなる、基板支持体。
【請求項３７】
さらに、第２の表面と支持本体の一側面との間に支持体を通して形成された少なくとも１つの脱気ガスチャネルを有する、請求項３６の基板支持体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施態様は、一般的に半導体処理チェンバーで使用される保護コーティングを有する物品及び該物品を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路は、数百万のトランジスタ、コンデンサー及び抵抗器を単一のチップ上に有することが可能である複雑な装置に発展している。チップデザインの発展は、益々正確な製造技術および加工を必要とするような回路性がより早く、かつ密度がより大きいことを継続して要求している。しばしば用いられるひとつの製造方法には化学蒸着法（ＣＶＤ）がある。
【０００３】
化学的蒸着法は、基材あるいは半導体ウエハ上に薄い膜を析出するために一般的に用いられる。化学蒸着方法は、一般的には前駆ガスを真空チェンバー内に導入することによって行われる。典型的には、前駆ガスはチェンバーの頂部近傍に位置するシャワーヘッドを通って導入される。前駆ガスを反応させ、典型的にはアルミニウムから形成した加熱基板サポートの上に配置された基板の表面上に物質層を形成する。パージガスが基板の縁部に対する支持部中の孔部を通され、基板が支持体に密着する可能性がある基板縁部での析出を防止する。反応の際に生成される析出副産物は、排気システムを通してチェンバーからポンプで取り出される。化学蒸着法を用いて基板上にしばしば形成されるひとつの物質としてタングステンがある。タングステンを形成するのに用いることができる先駆ガスには、六フッ化タングステン（ＷＦ６）およびシランがある。シランと六フッ化タングステンとが混ざると、いくらかの「遊離」タングステン（即ち、基板上に析出しないタングステン）がシャワーヘッド及び他のチェンバー構成部品上に析出する。遊離タングステン膜がシャワーヘッド上に形成されると、チェンバー中での汚染源となる可能性がある。究極的に、遊離したタングステンが先駆ガスの通過を円滑に行うシャワーヘッドの孔を詰まらせる可能性があり、それによりシャワーヘッドを取り外し掃除したりあるいは交換することが必要となる。
【０００４】
シャワーヘッドの通常の保守期間を延ばすために、遊離タングステン膜を除去（エッチングにより除去）するためにフッ素系化学種が一般的に用いられる。しかしながら、フッ素を使用することはタングステンを除去する観点からは好ましいが、フッ素は反応により、ＣＶＤチェンバー中で通常用いる材料アルミニウムから形成された加熱下の支持体及び他の表面上にフッ化アルミニウム層を形成する。このようにして形成されたフッ化アルミニウム層は一般的には表面形状が粗い。加熱下のアルミニウム支持体上のフッ化アルミニウム層の表面は粗いので、漏洩路を形成し、基板を加熱下の支持体にチャックあるいは保持するために用いる真空を害することになる。さらに、フッ化アルミニウム層にはしばしば亀裂が入り、加熱下の支持部材の熱サイクルの過程中に剥離し、それによって粒子汚染源となる。
【０００５】
加熱されたアルミニウム支持体上にフッ化アルミニウムが形成されることに対する一つの解決手段として、フッ素に対して耐性があるセラミック材料からヒータを形成することがある。しかしながら、セラミック支持体を形成することは困難であり、その結果ＣＶＤプロセスで用いられる従来のアルミニウムヒータと比較して非常に高価となる。
【０００６】
フッ素がアルミニウム支持体と反応するのを防止する他の方法としては、支持体上にフッ化アルミニウムバリア層を析出することがある。しかしながら、フッ化アルミニウムを支持部材に適用する従来の方法では、β相の粒状組織が約２０〜約３０％となり、α相の粒状組織が約７０〜約８０％となる。β相の粒状組織が約１０％よりも大きいフッ化アルミニウム層はアルミニウムにあまりくっつかず、割れやすい。フッ化アルミニウムバリア層が割れると、フッ素は下のアルミニウムと反応し、フッ化アルミニウムを更に成長させることになり、究極的にはフッ化アルミニウムバリア層を支持部材から剥離することになる。剥離したバリア層からでるフッ化アルミニウムの薄片が粒状物質源となり、プロセス収率の障害となる。処理チェンバー内の他のアルミニウム表面も同様な問題を有していた。
【０００７】
したがって、半導体処理チェンバーでアルミニウム表面を保護するコーティングを行う必要性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
半導体用途で使用するための保護コーティング及び同コーティングを提供する。一つの視点では、半導体処理チェンバーで使用する物品は、チェンバー構成部品のアルミニウム表面に準液体、準固体状態で適用されたフッ化アルミニウムあるいはフッ化マグネシウム層からなるコーティングを含む。
【０００９】
他の視点では、保護コーティングを有する基板支持体が提供される。一つの実施態様では、基板支持体は、その中に埋設した加熱素子を有する。フッ化アルミニウムあるいはフッ化マグネシウム層からなるコーティングが支持本体のアルミニウム表面に準液体、準固体状態で適用される。
【００１０】
他の視点では、半導体析出チェンバーで使用するための物品のアルミニウム表面をコーティングする方法を提供する。一つの実施態様では、半導体析出チェンバーで使用するための物品のアルミニウム表面をコーティングする方法は、フッ化アルミニウム及びフッ化マグネシウムからなる群から選ばれた少なくとも１つの物質からなるコーティング材料を加熱して準液体、準固体状態とし、加熱したコーティング材料をアルミニウム表面に析出する工程を含む。保護コーティングは、β相粒子の配向が約１０%未満であり、それによってアルミニウムに対して良好な密着性を提供しかつ割れ、薄片化及び剥離に対して耐性を有する。本方法を用いて優位にコーティングすることが可能な物品としては、とりわけシャワーヘッド、ブロッカープレート、支持アセンブリおよび真空チェンバー本体がある。
【００１１】
他の視点としては、基板支持体のアルミニウム表面をコーティングする方法は、不活性ガスからプラズマを形成し、プラズマによってフッ化アルミニウムを加熱し、アルミニウム表面上に加熱したフッ化アルミニウムをスプレイする工程を含む。
【００１２】
上で簡単に要約した本発明についてのより詳細な記述を、添付する図面に図示する発明の実施態様を参照して行うことができる。しかしながら、添付する図面は本発明の典型的な実施態様のみを図示するのであって、したがって、本発明の範囲を制限するものと考えてはならない。本発明は、他の等しく有効な実施態様に対しても適用できるものであるからである。
【００１３】
理解を助けるために、可能であれば同一の参照番号を用いて、各図に共通である同一の要素を示した。
【００１４】
本発明は、一般的にタングステンおよび他の膜を析出するのに好適なアルミニウム表面をコーティングした処理システムを提供する。本発明は、カリフォルニア州サンタクララのアプライド  マテリアルズ社から入手できるＷｘＺＴＭ金属化学蒸着（ＭＣＶＤ）システム等の化学蒸着システムとして下に説明する。しかしながら、本発明はフッ素およびフッ素含有流体との反応に対して基板支持体のアルミニウム表面を保護するために特に有用性を有するが、本発明は半導体処理チェンバー内の他の析出システム、エッチングシステム及び他の表面で用いられる基板支持体上で使用するために考えられている。本明細書で用いるアルミニウムなる語は、アルミニウム及びその合金も含むことを意図することを留意すべきである。
【００１５】
図１は、化学蒸着システム１００の一の実施態様の横断面図である。本システム１００は、一般的にガス源１０４に連結したチェンバー１０２を有する。チェンバー１０２は、処理容積１１２を画成する壁部１０６、底部１０８及び蓋部１１０を有する。壁部１０６と底部１０８とは典型的には一体のアルミニウムブロック体から形成されている。チェンバー１０２は、処理容積１１２を排気ポート１１６に連結するポンプ用リング１１４を含んでいる。排気ポート１１６は、処理容積１１２内の圧力を排気・制御する種々のポンプ構成部品（図示せず）に連結されている。
【００１６】
蓋部１１０は、壁部１０６によって支持されているが、取り外してチェンバー１０２を使用可能とする。蓋部１１０は、一般的にはアルミニウムによって形成し、さらに熱伝達流体流路を含んで熱流体を該流路に流して蓋部１１０の温度を調整するようにすることもできる。
【００１７】
シャワーヘッド１１８は、一般に蓋部１１０の内側１２０に連結されている。シャワーヘッド１１８は、典型的にはアルミニウムによって形成する。シャワーヘッドは、一般的には「デスク形状の」中央部１２４を取り囲む周辺の搭載リング部１２２を有する。搭載リング部１２２は複数の搭載孔１２６を有し、各孔はベント式ねじ１２８を受け入れ、ねじ１２８は蓋部１１０の螺合孔１３０に螺合する。中央部１２４にはその中を通してガスの通過を促す開口部１３２が設けられている。
【００１８】
混合ブロック１３４が、蓋部１１０に設けられている。混合ブロック１３４は、ガス源１０４に連結され、処理ガス及び他のガスが混合ブロック１３４およびシャワーヘッド１１８を通過して処理容積１１２に導入されるようになっている。典型的には、洗浄源（図示せず）からの洗浄ガスも混合ブロック１３４を介して処理容積１１２に導入される。開口したブロッカープレート１３６をシャワーヘッド１１８と混合ブロック１３４との間に配置して、シャワーヘッドを通過したガスがチェンバー１０２により均一に導入される。ブロッカープレート１３６は、典型的にはアルミニウムで形成する。
【００１９】
少なくとも部分的にコーティングした支持アセンブリ１３８をシャワーヘッド１１８の下方に配置する。支持アセンブリ１３８は、それに連結した軸１４２を有し、処理の間基板１４０を支持する。基板１４０は、典型的には壁部１０６中のポート（図示せず）を通して支持アセンブリに導入する。軸１４２は、支持アセンブリ１３８と昇降機構１４４との間に連結する。昇降機構１４４は、図示する上昇位置と下降位置との間で支持アセンブリ１３８を移動させる。ベロー１４６が支持アセンブリ１３８あるいは軸１４２とチェンバー底部１０８との間に配置され、処理容積１１２とチェンバー１０２外部の大気との間に真空シールを付与するとともに、支持アセンブリ１３８の移動を容易とする。リフトピン及び関連機構は、明瞭化を図るため省略する。
【００２０】
作動の際には、半導体基板１４０と支持アセンブリ１３８との間に真空を付与して前者を後者に固定する。後述する加熱エレメントによって支持アセンブリへの熱の伝達を調整して基板の温度を所定の処理温度に上昇させる。析出工程の間、基板を典型的には３００と５５０℃との間の一定の温度に加熱する。
【００２１】
ガス成分は、一実施例ではシランと六フッ化タングステンとを含むことも可能であるが、ガス成分は混合ブロック１３４とシャワーヘッド１１８を介してガスパネルから処理チェンバーに供給され、ガス混合物を形成する。ガス混合物は反応により基板１４０の上にタングステン層を形成する。基板の縁部での析出及び基板１４０が支持アセンブリ１３８に密着する可能性を無くすために、パージガスを支持アセンブリから基板１４０の周辺に流す。
【００２２】
図２に横断面で支持アセンブリ１３８を図示する。支持アセンブリ１３８は、一般にアルミニウムからなる。加熱素子２３４が、典型的には支持アセンブリ１３８に埋設あるいは連結されている。加熱素子２３４は、支持アセンブリ１３８により熱の伝達を容易とする任意の数の装置あるいは構成部品とすることができ、例えば、とりわけ、熱伝達流体を流すサーモエレクトリック装置、抵抗型ヒータ及び導通路とすることができる。
【００２３】
図２に図示する実施態様においては、支持アセンブリ１３８は上部２１２と下部２１４とを含み、両者の間に配置された抵抗素子２１の形状の加熱素子２３４を有する。上部および下部２１２、２１４は、とりわけ締め付け、固定、溶接、ろう付けあるいは接着によって結合する。抵抗素子２１０は、典型的には導電性材料から形成される。動力源２３２が抵抗素子２１０に連結されている。サーモカップル２５０が支持アセンブリ１３８に配置され、コントローラ２５２に連結されている。コントローラ２５２は、サーモカップル２５０によって提供される情報に応答し、粉末源２３２から抵抗素子２１０に適用される粉末を制御し、支持アセンブリ１３８及びその上に着座させた基板を所定の温度に加熱制御することが可能となっている。
【００２４】
図２と図３とに示すように、真空通路２２２が支持アセンブリ１３８を貫通して設けられ、基板１４０を支持する支持表面２１６を真空源２３０に連結する。支持面２１６に、その中に配置して真空路２２２に連結される一つあるいは２つ以上の流路２１８を設け、支持アセンブリ１３８と基板１４０との間に付与する真空を均一に分配することができる。
【００２５】
図２に戻ると、パージ流路２２４が支持アセンブリ１３８を貫通して設けられている。パージ通路２２４は、一般的に下方部２１４の下面２２６と支持アセンブリ１３８の側面２３６との間に配置する。パージリング部２０４は支持アセンブリ１３８に連結され、その間に環状のプレナウム２３８を画成する。パージリング部２０４は典型的には支持アセンブリ１３８と類似あるいは同一の材料から形成するが、それに替えて他の材料から形成してもよい。パージガスはパージ通路２２４を流され、支持アセンブリ１３８の側面２３８の周りのプレナム２３８に均一に分配される。１あるいは2以上のバージ流路が、プレナム２３６を基板１４０の周囲の支持面２１６に連結する。図２に示す実施態様では、環状パージ流路２０８をパージリング部と支持アセンブリ２３８との間に形成する。典型的には、制限手段２４０がプレナム２３８とパージ流路２０８との流路間に配置され、プレナム２３８内部のガスの分配を均一なものとする。パージ流路２０８によって、パージガスを基板１４０の周りに均一に供給し、基板を支持表面２１６に密着する可能性のある縁部での析出を防止する。
【００２６】
典型的には、複数の位置決めピン２０６を支持面２１６及び／またはパージリング部２０４に連結する。あるいは、位置決めピン２０６をパージリング部２０４の一体的な部分としてもよい。位置決めピン２０６は、一般的に支持アセンブリ１３８上に基板１４０をセンタリングするように傾斜面２４２を有する。
【００２７】
保護コーティング２２０を、典型的には支持アセンブリ１３８の少なくとも上面２１６に設ける。コーティング２２０は、典型的にはパージリング部２０４を取付ける前に上面２１６に適用するが、さらに最終的な組み立ての前に外部に曝されている支持アセンブリ１３８の側面３３６、下面２２６及び他の箇所（すなわち、パージ流路２０８、制限手段２４０およびプレナム２３８の箇所）を被覆するようにしてもよい。さらに、コーティング２２０をパージリング部２０４及び／または位置決めピン２０６に、個々に、あるいはアセンブリとして適用することもできる。あるいは、コーティング２２０をチェンバー１０２内部の他のアルミニウム表面に適用してもよい。例えば、なかんずく、チェンバー自体、シャワーヘッド（ガス分配板及びフェースプレートも含む）、ブロックプレート。
【００２８】
一般に、コーティング２２０は典型的にはフッ化アルミニウム（ＡＬＦ３）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）あるいはフッ化物及び／またはフッ化物含有化合物がコーティングを通って浸透するのを阻止する他の材料からなる層から形成することができる。コーティングの厚さはこのような浸透を防止するのであれば充分であり、典型的にはＡｌＦ３とＭｇＦ２コーティングでは約１２〜２５μｍの間である。ＡｌＦ３からなるコーティング２２０は、一般的にはβ相の粒状組織は約６％未満となっている。典型的には、コーティングのα相粒状組織は約９０％より多い。β相の粒状組織が低いパーセントであれば、支持アセンブリ１３８に対してのコーティングの密着性が向上し、それによってβ相の粒子配向のパーセントが高い従来のコーティングで見られた薄片化や、剥離や粒子の発生を実質的に防止する。
【００２９】
コーティング２２０は、ＡｌＦ３あるいは他のコーティング材料をほぼ準液体、準固体状態に加熱する多くの熱処理方法によって適用することができる。例えば、図４は、ＡｌＦ３コーティングをアルミニウム表面を有する基板支持体に適用する方法４００の一実施例を示す。本方法４００は、フッ化アルミニウムをほぼ準液体、準固体状態に加熱することによって工程４０２で開始する。その後、一般的には、工程４０４で、加熱したフッ化アルミニウムを支持アセンブリ１３８のアルミニウム表面に適用する。適用したフッ化アルミニウムによってβ相の粒状組織が約６％未満である材料の層が形成される。他の実施態様では、適用したフッ化アルミニウムの粒状組織はβ相において約１０％未満である。β相粒状組織が約１０％未満である上記適用フッ化アルミニウムは、アルミニウムに対して良好な接着性を示し、β相粒状組織が約８％未満である上記適用フッ化アルミニウムは、特に約４２５〜４８０℃の間の温度範囲で稼動する処理装置で用いた場合にアルミニウムに対して優れた接着性と割れと剥離に対し耐性を示した。さらに、本プロセスで適用したコーティングで得られた最終表面は一般的には約２４ＲＡ以下であり、これによって処理の間上に着座させた基板に擦過傷や粒状物が発生するのを最小限に抑える。選択的に、切削あるいは研磨工程を用いて、コーティング２２０の表面仕上がり状態を改良することもできる。一般に、切削あるいは研磨工程を用いても、コーティング２２０の厚さを約１２μｍ未満の厚さに減少させるべきではない。
【００３０】
加熱処理４０２の後に、粉末状のＡＬＦ３を不活性ガスから形成したプラズマに曝してもよい。このプラズマは適用工程４０４を行ったチェンバーで形成してもよいし、離れた場所で発生させてもよい。典型的には、アルゴン、ネオン及び／またはヘリウムを用いてプラズマを形成することができる。一実施態様では、プラズマの温度は約１４５０℃から約１６００℃である。
【００３１】
プラズマ加熱析出プロセスで用いるＡｌＦ３の粒度は、典型的には約＋１００〜−３２５メッシュの範囲である。一実施態様では、ＡｌＦ３粉末は、一般的にはα相に少なくとも約９０％の粒子配向をしている。加熱したＡｌＦ３を支持アセンブリ１３８に適用する工程４０４は、一般的には加熱したＡｌＦ３を典型的には室温にある支持面２１６上にスプレイすることによって行う。スプレイしたＡｌＦ３は、準固体、準液体状態で支持面２１６に到達する。次に、上にコーティング２２０が析出した支持アセンブリ１３８を室温に冷却する。  
【００３２】
図５は、基板支持体を製造する方法の別の実施態様を図示する。本方法５００は、一般的に不活性ガスからプラズマを形成することによって工程５０２で始まる。工程５０４で、ＡｌＦ３をプラズマで加熱する。工程５０６で、加熱したＡｌＦ３を支持アセンブリ１３８の支持表面２１６上にスプレイする。一実施態様では、ＡｌＦ３をプラズマを通して支持表面２１６上にスプレイする。
【００３３】
ＡｌＦ３を支持アセンブリ１３８に適用する前に、ＡｌＦ３を加熱して準液体、準固体状態にするための２つの例を図示したが、基板支持体１３８に適用する前あるいは適用した後にＡｌＦ３を準液体、準固体状態に加熱してβ相に粒子配向が約１０％未満のであるコーティング２２０を形成するための本発明の範囲と考えられる他の方法は存在し得るし、また開発することもできる。さらに、方法４００と５００とに変更を加えて、ＭｇＦ２あるいはフッ化物あるいはフッ化物含有化合物がその中を貫通するのを防止する他の物質を適用することもできる。
【００３４】
図６は、支持アセンブリ６００の少なくとも支持表面６０４上に配置した保護コーティング６０２を有する他の支持アセンブリ６００を示す。支持アセンブリ６００は、一般的にはアルミニウムから形成され、内部にヒータエレメント６０６が埋設されている。図６に示す実施態様では、ヒータエレメント６０６は支持アッセンブリ６００の下面６１２に形成した溝部６１０に設置された通路６０６となっている。溝６１０にはプラグ６１４が連結され、プラグは溝６１０に通路６０８を包み込む。
【００３５】
通路６０８は、熱伝達流体源６１６に連結されている。熱伝達流体源６１６は流路６０８中に熱伝達流体を流して、支持面６０４に着座している基板１４０を熱的に調整する。
【００３６】
真空通路６１８は、図２を参照して前述した通路２２２と類似の支持アセンブリ６００を貫通して設けられている。真空源６３４は真空通路６１８に連結され、基板と支持面６０４との間に真空を形成し基板を保持することを可能とする。さらに、支持面６１４は真空を基板の下に均一に分配するためのチャネル６３２を備えていてもよい。
【００３７】
パージリング６２０は支持面６０４を取り囲み、支持アセンブリ６００にパージガスチャネル６２２を形成する。パージガスチャネル６２２は、支持アセンブリ６００を貫通して形成されるパージガス通路６２６によってバージガス源６２４と連結される。パージリング６２０は、クランプ６２８とピン６３０とによって支持アセンブリ６００に連結される。クランプ及びピンを用いてパージリングを支持アセンブリに固定する方法は、２００１年５月１日発行の米国特許Ｎｏ．６，２２３，４４７に詳細に記載されており、本特許全体の内容をここに参照して取り込む。
【００３８】
コーティング６０２は、一般的には少なくとも支持面６０４の上に配置されるが、さらに支持アセンブリ６００、パージリング６２０及び／またはクランプ６２８の他の箇所にも配置することができる。コーティング６０２は、一般的には図２，４および５に示す前述のコーティング２２０と同じものである。フッ素等の攻撃性のある物質に曝された場合に、コーティングは、クラック、薄片化等により良好に耐えることができ、同時にコーティングが設けられた下の物質を侵食的な環境から保護する。したがって、コーティングによって、処理の際に基板の汚染を防止するとともに、コーティングした面の使用寿命を延ばすことができる。
【００３９】
上記方法によって適用したコーティング６０２は厳しい環境、例えばＮＦ３を含む環境に曝された場合、劣化に対して耐久性があることが判明した。例えば、ＷｘＺＴＭ金属化学蒸着（ＭＣＶＤ）システムにおける洗浄サイクルは、一般的に一サイクル当たり約４０秒間コーティング６０２をＮＦ３に曝す。コーティング６０２を３６０回洗浄サイクルに曝した場合に、コーティング６０２は劣化、われ、薄片化あるいは他の害となる状態は示さなかった。
【００４０】
更に、コーティング６０２は、熱ショック条件下でも安定性を示した。例えば、コーティング６０２を急速に加熱して約４７５℃にまで急速に加熱することができる。この温度を約１．５時間保持し室温まで冷却した後、チェックをしたが、剥離、劣化、ひび割れあるいは他の劣化は観察することができなかた。
【００４１】
上述のように被覆したヒータあるいは他のチェンバー構成部品は、ＡｌＦ３保護層従来法で適用した構成部品に比較して、より良好である。例えば、アルミニウムヒータ（基板支持体）に熱を付与すること（例えば、シーズニング）を行うには前述のＡｌＦ３に比較して費用は１０倍かかる。さらに、試験を行って、前述のようにコーティングしたヒータは１０，０００回以上の析出サイクルを継続でき、シーズニングしたヒータに比較して、長さにおいて少なくとも匹敵できるものであり、したがって基板生産に実質的な影響もなく現存のヒータに容易に代替ができる。
【００４２】
本発明の教示内容を詳細に本明細書に図示、記載をしてきたが、当業者であれば、本教示内容を組み入ているが本発明の範囲を逸脱することなく種々の実施態様を設計することは容易にできるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】ヒータアセンブリをその中に配置した処理チェンバーの一実施態様を示す模式的断面図を示す。
【図２】図１に示すヒータアセンブリの一実施態様の部分断面図を示す。
【図３】図２のヒータアセンブリの上面図を示す。
【図４】ヒータアセンブリを製造する方法の一実施例のフロー図を示す。
【図５】ヒータアセンブリを製造する方法の他の実施例のフロー図を示す。
【図６】ヒータアセンブリを製造する方法の他の実施例の部分断面図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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