(57)【要約】      （修正有）【課題】プラズマ耐性を有するチャンバーコンンポーネントを提供する。【解決手段】物品上に多層プラズマ耐性コーティングを形成する。形成方法は、メッキ又はＡＬＤを実施し物品上にコンフォーマルな第１のプラズマ耐性層１５０を形成するステップを含み、コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層１５０は物品の表面上及び物品内の高アスペクト比構成の壁上に形成される。コンフォーマルな第１のプラズマ耐性コーティングは多孔率約０％で厚さ約２００ｎｍ〜約１ミクロンを有する。次いで、電子ビームイオンアシスト堆積（ＥＢ−ＩＡＤ）、プラズマ強化化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）、エアロゾル堆積又はプラズマ溶射のうちの１つを実施し、表面の一領域でコンフォーマルな第１のプラズマ耐性層１５０を覆うが高アスペクト比構成の壁では覆わない第２のプラズマ耐性層１５２を形成する。【選択図】図１Ｂ
2018190983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品であって、
本体内に表面と約１：１〜約３００：１のアスペクト比を有する複数の高アスペクト比構成とを含む前記本体と、
前記複数の高アスペクト比構成の前記表面及び壁の上にあるコンフォーマルな第１のプラズマ耐性層であって、 多孔率約０％で厚さ約１００ｎｍ〜約１ミクロンを有する前記第１のプラズマ耐性層と、
前記表面の一領域で前記コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層を覆うが、前記複数の高アスペクト比構成の前記壁では覆わない第２のプラズマ耐性層であって、多孔率１％未満で厚さ約１〜１０ミクロンを有する前記第２のプラズマ耐性層を備える物品。
【請求項２】
前記物品はプラズマエッチングリアクタ用チャンバコンポーネントであり、前記物品は金属又は焼結セラミックのうちの少なくとも１つを含む請求項１に記載の物品。
【請求項３】
前記第１のプラズマ耐性層はＹ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ５Ｏ４Ｆ７及びＹＦ３からなる群から選択される原子層堆積（ＡＬＤ）コーティングである請求項１に記載の物品。
【請求項４】
前記第１のプラズマ耐性層はＮｉを含むメッキコーティングである請求項１に記載の物品。
【請求項５】
前記第２のプラズマ耐性層はＹ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ５Ｏ４Ｆ７及びＹＦ３からなる群から選択されるコンフォーマルプラズマ耐性層である請求項１に記載の物品。
【請求項６】
前記物品は処理チャンバ用シャワーヘッドであり、前記複数の高アスペクト比構成は前記シャワーヘッド内の複数の孔である請求項１に記載の物品。
【請求項７】
前記第１のプラズマ耐性層及び前記第２のプラズマ耐性層を含む前記物品の絶縁破壊電圧は、約１０００〜１５００ボルト／ミルである請求項１に記載の物品。
【請求項８】
物品であって、
本体内に表面と高アスペクト比構成とを含む前記本体であって、前記高アスペクト比構成は約１：１〜約３００：１のアスペクト比を有し、前記表面の一領域は約２００〜３００マイクロインチの表面粗さを有する本体と、
前記複数の高アスペクト比構成の前記表面の上及び壁の上にあり、多孔率約０％で厚さ約１００ｎｍ〜約１０ミクロンを有するコンフォーマルな第１のプラズマ耐性層であって、前記コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層の表面は、前記表面の前記領域で前記表面粗さに基づく表面粗さを有する前記コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層と、
前記表面の前記領域で前記コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層を覆うが、前記複数の高アスペクト比構成の前記壁では覆わず、多孔率約１〜５％で厚さ約４〜２０ｍｉｌを有する第２のプラズマ耐性層であって、前記コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層の前記表面粗さは前記コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層への前記第２のプラズマ耐性層の接着を容易にする前記第２のプラズマ耐性層とを備える物品。
【請求項９】
前記表面の前記領域で前記第２のプラズマ耐性層を覆い、前記複数の高アスペクト比構成の前記壁で前記コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層を覆う、厚さ約１００ｎｍ〜約１０μｍで多孔率約０％を有するコンフォーマルな第３のプラズマ耐性層を更に備え、前記コンフォーマルな第３のプラズマ耐性層はＹ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ５Ｏ４Ｆ７及びＹＦ３からなる群から選択される請求項８に記載の物品。
【請求項１０】
前記第１のプラズマ耐性層はＹ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ５Ｏ４Ｆ７及びＹＦ３からなる群から選択される原子層堆積（ＡＬＤ）コーティングである請求項８に記載の物品。
【請求項１１】
前記第１のプラズマ耐性層はＮｉを含むメッキコーティングである請求項８に記載の物品。
【請求項１２】
前記第２のプラズマ耐性層はＹ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ５Ｏ４Ｆ７及びＹＦ３からなる群から選択される請求項８に記載の物品。
【請求項１３】
前記コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層の前記表面は、約２００〜３００マイクロインチの前記表面粗さを有する請求項８に記載の物品。
【請求項１４】
方法であって、
メッキ又は原子層堆積（ＡＬＤ）を実施し物品上にコンフォーマルな第１のプラズマ耐性層を形成するステップであって、前記コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層は前記物品の表面上と、前記物品内の複数の高アスペクト比構成の壁上に形成され、前記複数の高アスペクト比構成は約１：１〜約３００：１のアスペクト比を有し、前記コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層は多孔率約０％で厚さ約１００ｎｍ〜約１０ミクロンを有するステップと、
電子ビームイオンアシスト堆積（ＥＢ−ＩＡＤ）、プラズマ強化化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）、エアロゾル堆積又はプラズマ溶射のうちの１つを実施し、前記表面の一領域で前記コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層を覆うが、前記複数の高アスペクト比構成の前記壁では覆わない第２のプラズマ耐性層を形成するステップとを含む方法。
【請求項１５】
前記電気メッキ又は前記ＡＬＤを実施する前に、前記物品の前記表面の前記領域を約２００〜３００マイクロインチの表面粗さに粗面化するステップを更に含み、前記コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層は約２００〜３００マイクロインチの前記表面粗さを有する請求項１４に記載の方法。
【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、セラミックコーティングされた物品、及び多層セラミックコーティングをチャンバコンポーネントに施すプロセスに関する。
【背景】
【０００２】
半導体産業では、デバイスは絶えず減少するサイズの構造を製造する多数の製造プロセスによって製造される。いくつかの製造プロセス（例えば、プラズマエッチング及びプラズマ洗浄プロセスなど）では、基板は高エネルギプラズマに曝露され、エッチング又は洗浄がなされる。プラズマは非常に腐食性があり、プラズマに曝露される処理チャンバ及び他の表面は腐食する可能性がある。この腐食によりパーティクルが生成されて、処理中の基板をしばしば汚染させる可能性があり、これはデバイスの欠陥をもたらす。
【０００３】
デバイスのジオメトリが縮小するにつれて、欠陥に対する感受性が増し、パーティクル及び汚染物質の要件がより厳しくなる。したがって、デバイスのジオメトリが縮小するにつれて、パーティクル汚染の許容レベルが低くなる可能性がある。
【０００４】
多くのチャンバコンポーネント（例えば、シャワーヘッド、プラズマ源、ペデスタル及び半導体エッチング及び選択的除去チャンバに使用されるライナ）は裸アルミニウム又は陽極酸化アルミニウムで作られる。しかし、フッ素系プラズマに曝露されると、これらのチャンバコンポーネントはフッ素化され、パーティクル汚染を引き起こす。更に、シャワーヘッドはガスが流れる多数の孔を含む。これらの孔の直径は、フッ化物粒子のビルドアップの蓄積によって時間とともに変化する。孔の直径の変化により、プロセスドリフト及びエッチング速度ドリフトが時間とともに引き起され、このことによりシャワーヘッドの寿命が短くなる。
【概要】
【０００５】
本開示のいくつかの実施形態は、コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層及び第２のプラズマ耐性層を有する多層プラズマ耐性コーティングを形成するプロセスに関する。いくつかの実施形態は物品（例えば、多層プラズマ耐性コーティングを含む処理チャンバ用のチャンバコンポーネント）に関する。
【０００６】
一実施形態では、物品は本体内に表面と複数の高アスペクト比構成を含む本体を備える。複数の高アスペクト比構成は約３：１〜約３００：１のアスペクト比を有する。一実施形態では、高アスペクト比構成は１：１〜３００：１のアスペクト比、又は１０：１〜３００：１のアスペクト比を有する。アスペクト比は構成の幅又は直径（例えば、孔の深さ対孔の直径の比）に対する構成の長さの指標である。この物品は、更に、複数の高アスペクト比構成の表面上及び壁上にコンフォーマルな第１のプラズマ耐性層を含む。第１のプラズマ耐性層は、多孔率約０％で厚さ約１００ｎｍ〜約１０ミクロン（又は約２００ｎｍ〜約１ミクロン）を有する。物品は、複数の高アスペクト比構成の壁ではなく表面の一領域でコンフォーマルな第１のプラズマ耐性層を覆う第２のプラズマ耐性層（例えば、コンフォーマルな第２のプラズマ耐性層）を更に含む。第２のプラズマ耐性層は、多孔率１％未満で厚さ約１〜１０ミクロンのコンフォーマルな第２のプラズマ耐性層であってもよい。
【０００７】
一実施形態では、物品は本体内に表面と複数の高アスペクト比構成を含む本体を備える。複数の高アスペクト比構成は、約１０：１〜約３００：１のアスペクト比を有する。表面の一領域は約２００〜３００マイクロインチの表面粗さを有する。この物品は、更に、複数の高アスペクト比構成の表面上及び壁上にコンフォーマルな第１のプラズマ耐性層を含む。第１のプラズマ耐性層は、多孔率約０％で厚さ約１００ｎｍ〜約１０ミクロン（又は約２００ｎｍ〜約１ミクロン）を有する。コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層の表面は、約２００〜３００マイクロインチの表面粗さを有する。物品は、更に、表面の当該領域でコンフォーマルな第１のプラズマ耐性層を覆うが、複数の高アスペクト比構成の壁では覆わない第２のプラズマ耐性層を含む。第２のプラズマ耐性層は、多孔率約１〜５％で厚さ約４〜２０ｍｉｌ（例えば、５〜１０ｍｉｌ）を有する。コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層の表面粗さにより、第２のプラズマ耐性層のコンフォーマルな第１のプラズマ耐性層への接着が容易になる。
【０００８】
一実施形態では、多層プラズマ耐性コーティングを形成する方法は、メッキ（例えば、電気メッキ）及び原子層堆積（ＡＬＤ）を含むが、これに限定されないコーティング技術を実施して、コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層を物品上に形成する。コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層は、物品の表面上及び物品内の複数の高アスペクト比構成の壁上に形成される。複数の高アスペクト比構成は約１０：１〜約３００：１のアスペクト比を有する。コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層は、多孔率約０％で厚さ約１００ｎｍ〜約１０ミクロン（又は約２００ｎｍ〜約１ミクロン）を有する。この方法は、電子ビームイオンアシスト堆積（ＥＢ−ＩＡＤ）、プラズマ強化化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）、エアロゾル堆積又はプラズマ溶射のうちの１つを含むラインオブサイト堆積法を実施し、表面の一領域でコンフォーマルな第１のプラズマ耐性層を覆うが、複数の高アスペクト比構成の壁では覆わない第２のプラズマ耐性層を形成するステップを更に含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
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る。本開示における「一（ａｎ）」又は「一（ｏｎｅ）」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１Ａ】処理チャンバの一実施形態の断面図を示す。
【図１Ｂ】処理チャンバ用シャワーヘッドの一実施形態の断面図を示す。
【図２】処理チャンバ用シャワーヘッドの底部の斜視図を示す。
【図３】処理チャンバ用シャワーヘッドのガスコンジットの一実施形態の断面図である。
【図４】本発明の実施形態による、製造システムの例示的な構造を示す。
【図５】チャンバコンポーネント上に多層プラズマ耐性コーティングを形成するプロセスの一実施形態を示す。
【図６】チャンバコンポーネント上に多層プラズマ耐性コーティングを形成するためのプロセスの別の実施形態を示す。
【図７】一実施形態による、薄いコンフォーマルな応力緩和層、薄いコンフォーマルなプラズマ耐性層及び厚いプラズマ耐性層を含むコーティング構造を有する物品の透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像である。
【図８】一実施形態による、薄いコンフォーマルな応力緩和層、薄いコンフォーマルなプラズマ耐性層及び厚いプラズマ耐性層を含むコーティング構造を有する物品のＴＥＭ画像である。
【図９】図８に示す物品のエネルギ分散型エレクトロスコピ（ＥＤＳ）ラインスキャンである。
【図１０】一実施形態による、薄いコンフォーマル層及び物品上のプラズマ耐性層を含むコーティング構造を有する物品の別のＴＥＭ画像である。
【図１１】図１０に示す物品のＥＤＳラインスキャンである。
【実施形態の詳細な説明】
【００１０】
本開示のいくつかの実施形態は、コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層及びコンフォーマルであってもなくてもよい第２のプラズマ耐性層を有する多層プラズマ耐性コーティングを形成するプロセスに関する。いくつかの実施形態では、多層プラズマ耐性コーティングはコンフォーマルな第３のプラズマ耐性層を更に含む。本明細書で使用するとき、層に適用されるコンフォーマルという用語は、実質的に均一な厚さを有する物品の三次元構成を覆う層を意味する。一実施形態では、本明細書で議論されるコンフォーマル層は、下にある表面のコンフォーマルな被覆を有し、（コーティングされる表面構成を含めて）当該表面は約±２０％未満の厚さ変動、±１０％の厚さ変動、±５％の厚さ変動、又はより小さい厚さ変動を有する均一な厚さでコーティングされる。コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層は、非ラインオブサイトコーティング技術（例えば、メッキ（例えば、電気メッキ）又は原子層堆積（ＡＬＤ）など）を使用して堆積され、物品の表面と物品内の高アスペクト比構成（例えば、孔又はコンジットなど）の両方をコーティングする。本明細書では、高アスペクト比という用語は、アスペクト比３：１からアスペクト比３００：１を意味する。高アスペクト比構成のいくつかの例はアスペクト比１０：１、２０：１、５０：１及び１００：１を有する。第２のプラズマ耐性層は、ラインオブサイトコーティング技術（例えば、プラズマ溶射、エアロゾル堆積、イオンアシスト堆積（例えば、電子ビームイオンアシスト堆積（ＥＢ−ＩＡＤ）、プラズマ強化原子層堆積（ＰＥ−ＡＬＤ）及びプラズマ強化化学気相蒸着（ＰＥ−ＣＶＤ）など）を使用して堆積される。第２のプラズマ耐性層を堆積させるために使用できる他のラインオブサイトコーティング技術には、物理気相蒸着（ＰＶＤ）、コールドスプレー及び溶射プロセス（例えば、大気プラズマ溶射、サスペンションプラズマ溶射、低圧プラズマ溶射など）が含まれる。２つの保護層は、異なる厚さ及び／又は密度を有することができる。本明細書に開示されたプロセスは、チャンバコンポーネント用の改善された耐プラズマ性能を提供する。
【００１１】
本明細書に記載される多層プラズマ耐性コーティングを使用してコーティングできる物品の一例は、処理チャンバ（例えば、プラズマエッチャー）用シャワーヘッドである。シャワーヘッドは、金属（例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金（例えば、Ａｌ６０６１））製でもよい。シャワーヘッドは、処理中にガスが流れる多数の孔又はコンジットを含むことができる。シャワーヘッドは、処理中にプラズマ（例えば、フッ素系プラズマ）中のイオン及びラジカルによる衝撃に直接に曝露される一領域を有する表面を更に含むことができる。本明細書の実施形態に記載された多層プラズマ耐性コーティングは、孔／コンジット並びにシャワーヘッドの表面をコーティングする薄いコンフォーマルな第１のプラズマ耐性層を含む。多層プラズマ耐性コーティングは、更に、プラズマに曝露される表面の当該領域でコンフォーマルな第１のプラズマ耐性層を覆う、より厚いプラズマ耐性層を含む。
【００１２】
コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層は、フッ素化学作用（例えば、ＮＦ３）による浸食からシャワーヘッド内の孔を保護する。更に、コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層は、シャワーヘッドの孔の壁上でのフッ化物粒子のビルドアップを緩和する。したがって、コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層により、フッ化物粒子のビルドアップによる孔の直径の変化によって生じるプロセスドリフト及びエッチング速度ドリフトが低減される。更に、コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層により、孔の壁上でのフッ化物粒子のビルドアップが緩和され孔の壁の浸食が低減されることによって、処理された基板（例えば、ウェハ）上での粒子の堆積が低減する。
【００１３】
第２のプラズマ耐性層により、５００〜１５００ボルト／ミル（Ｖ／ｍｉｌ）の絶縁破壊電圧を有するシャワーヘッドが提供される。第２のプラズマ耐性層がプラズマ溶射層又はエアロゾル堆積によって堆積された層である場合、絶縁破壊電圧は約５００〜１０００Ｖ／ｍｉｌとなる可能性がある。第２のプラズマ耐性層がＩＡＤ、ＰＥ−ＣＶＤ又はＰＶＤによって形成されたより高密度の層である場合、絶縁破壊電圧は約１０００〜１５００Ｖ／ｍｉｌとなる可能性がある。その上、第２のプラズマ耐性層により、シャワーヘッド表面はプラズマによる（例えばフッ素系プラズマによる）浸食及び／又は腐食から保護される。いくつかの例では、フッ素系プラズマが第１のプラズマ耐性層を貫通する可能性がある（例えば、第１のプラズマ耐性層が垂直方向のひび割れ又は１％より大きい多孔率を有する場合）。このような場合、第１のプラズマ耐性層により、シャワーヘッド表面は第２のプラズマ耐性層を貫通するフッ素プラズマによる浸食及び／又は腐食から保護される。
【００１４】
いくつかの実施形態では、多層プラズマ耐性コーティングは、コンフォーマルな第３のプラズマ耐性層を含む。コンフォーマルな第３のプラズマ耐性層は、例えば、ＡＬＤによって形成することができる。コンフォーマルな第３のプラズマ耐性層は、イオン及びラジカルによる衝撃に曝露される当該領域で、第２のプラズマ耐性層を覆い、孔の壁上のコンフォーマルな第１のプラズマ耐性層を覆うことができる。第２のプラズマ耐性層がプラズマ溶射層又はエアロゾル堆積によって堆積された層であるいくつかの実施形態にコンフォーマルな第３のプラズマ耐性層を加えてもよい。コンフォーマルな第３のプラズマ耐性層は、第２のプラズマ耐性層の表面でのひび割れ、細孔、パーティクル、及び／又は他の表面欠陥を封止するキャッピング層として作用することができる。
【００１５】
いくつかの実施形態では、多層プラズマ耐性コーティングは、コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層の堆積に先立って堆積されるコンフォーマルな第３の層を含む。コンフォーマルな第３の層は、コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層内の応力及びひび割れを緩和する可能性のあるアモルファス層であってもよい。
【００１６】
多層プラズマ耐性コーティングは、フッ素系プラズマによるプラズマエッチングに対して高い耐性を有することができる。コーティングされた物品の性能特性には、長寿命であること、並びに、ウェハ上のパーティクル汚染及び金属汚染が少ないことがある。更に、多層プラズマ耐性コーティングにより、一般的には時間と共に生じるプロセスドリフト及びエッチング速度ドリフトが低減する可能性がある。したがって、実施形態は、ツールのダウンタイムを短縮し、ツール費を低減し、処理された基板のパーティクル及び汚染を低減し、プロセス間の均一性を改善することができる。
【００１７】
本明細書において「約（ａｂｏｕｔ）」及び「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」という用語が使用される場合、これらは提示された公称値が±１０％以内で正確であることを意味するものとする。実施形態は、シャワーヘッドに関して本明細書に記載されており、高アスペクト比構成とプラズマによる衝撃に直接に曝露される領域の両方を有するチャンバコンポーネントをコーティングするのに特に有用である。しかし、本明細書に記載された多層プラズマ耐性コーティングは、プラズマに曝露される他の多くのチャンバコンポーネント（例えば、プラズマエッチャ（プラズマエッチングリアクタとしても知られている）、又は壁、ライナ、基部、リング、ビューポート、蓋、ノズル、基板保持フレーム、静電チャック（ＥＳＣ）、フェースプレート、選択性調節装置（ＳＭＤ）、プラズマ源、ペデスタルなどを含む他の処理チャンバ用チャンバコンポーネントにも有益に使用することができる。
【００１８】
更に、本明細書では、プラズマリッチプロセス用の処理チャンバ内で使用される場合にパーティクル汚染を減少させる可能性がある、コーティングされたチャンバコンポーネントおよび他の物品を参照して実施形態を説明する。しかし、本明細書で議論されるコーティングされた物品は、他のプロセス（例えば、非プラズマエッチャ、非プラズマクリーナ、化学気相蒸着（ＣＶＤ）チャンバ、物理気相蒸着（ＰＶＤ）チャンバ）用の処理チャンバに使用される場合、パーティクル汚染を減少させることができることも理解すべきである。更に、いくつかの実施形態は、特定のプラズマ耐性セラミックを参照して記載される。しかし、実施形態は、本明細書で議論されているもの以外のプラズマ耐性セラミックにも同等に適用されることを理解すべきである。
【００１９】
図１Ａは、本発明の実施形態による、多層プラズマ耐性コーティングでコーティングされる１つ以上のチャンバコンポーネントを有する処理チャンバ（例えば、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、腐食性プラズマ環境が提供されるプロセスに使用できる。例えば、処理チャンバ１００は、プラズマエッチングリアクタ（プラズマエッチャとしても知られる）、プラズマクリーナなど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含む可能性のあるチャンバコンポーネントの例には、基板サポートアセンブリ１４８、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シングルリング）、チャンバ壁、基部、シャワーヘッド１３０、ガス分配プレート、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、クーリングベース、チャンバビューポート、チャンバ蓋、ノズル、プロセスキットリングなどがある。
【００２０】
一実施形態では、以下でより詳細に記載される多層プラズマ耐性コーティングは、メッキ（例えば、電気メッキ）又は原子層堆積（ＡＬＤ）によって堆積されたコンフォーマルな薄い第１のプラズマ耐性層、及びラインオブサイト堆積処理（例えば、プラズマ溶射、エアロゾル堆積、電子ビームイオンアシスト堆積（ＥＢ−ＩＡＤ）、プラズマ強化化学気相蒸着（ＰＥ−ＣＶＤ）、又はＰＶＤなど）によって堆積されたより厚い第２のプラズマ耐性層を含む多層コーティングである。プラズマ溶射又はエアロゾル堆積によって第２のプラズマ耐性層が形成されるいくつかの実施形態では、多層コーティングには第２のプラズマ耐性層及び第１のコンフォーマルプラズマ耐性層の上にあるコンフォーマルな第３のプラズマ耐性層が更に含まれる。
【００２１】
第１のプラズマ耐性層は、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、ＹＦ３、又はＮｉを含むことができる。第１のプラズマ耐性層は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２（ＥＡＧ）、Ｙ−Ｏ−Ｆ（例えば、Ｙ５Ｏ４Ｆ７）、Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体、又はＹ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体を含むセラミック化合物を更に含むことができる。いくつかの実施形態では、第１のプラズマ耐性層は、希土類酸化物（例えば、Ｙ２Ｏ３）と別の金属（例えば、Ａｌ２Ｏ３）との交互副層を含む。いくつかの実施形態では、希土類酸化物副層は、追加の金属の副層よりも約２〜１２倍厚い可能性がある。第２のプラズマ耐性層は、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＹＦ３、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ−Ｏ−Ｆ（例えば、Ｙ５Ｏ４Ｆ７）、Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体、又はＹ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体を含むセラミック化合物を含むことができる。前述のプラズマ耐性セラミックコーティングのいずれかは、微量の他の材料（例えば、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、又は他の酸化物）を含む可能性がある。いくつかの実施形態では、コンフォーマルな第３のプラズマ耐性層は、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、ＹＦ３、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ−Ｏ−Ｆ（例えば、Ｙ５Ｏ４Ｆ７）、Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体、又はＹ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体を含むセラミック化合物から構成される。多層セラミックコーティングにより、セラミックコーティングのプラズマ耐性に起因して耐用年数の長期化及びウェハ上又は基板の汚染の低減が可能になる。
【００２２】
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とを含む。シャワーヘッド１３０は、ガス分配プレートを含んでも含まなくてもよい。例えば、シャワーヘッドは、シャワーヘッド基部と、シャワーヘッド基部に結合されたシャワーヘッドガス分配プレートとを含むマルチピースシャワーヘッドであってもよい。あるいは、シャワーヘッド１３０を、いくつかの実施形態では蓋及びノズルと、又は他の実施形態では複数のパイ形のシャワーヘッドコンパートメント及びプラズマ生成部と、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及び底部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、多層プラズマ耐性コーティングを含んでもよい。
【００２３】
外側ライナ１１６を側壁１０８に隣接して配置し、チャンバ本体１０２を保護してもよい。外側ライナ１１６は、ハロゲン含有ガス耐性材料（例えば、Ａｌ２Ｏ３又はＹ２Ｏ３など）であってもよい。いくつかの実施形態では、外側ライナ１１６を多層プラズマ耐性セラミックコーティングでコーティングしてもよい。
【００２４】
チャンバ本体１０２内に排気ポート１２６を画定し、内部容積１０６をポンプシステム１２８に結合してもよい。ポンプシステム１２８は１つ以上のポンプ及び絞り弁を含み、ポンプシステム１２８を処理チャンバ１００の内部容積１０６の圧力を抜き、調整するために利用してもよい。
【００２５】
シャワーヘッド１３０をチャンバ本体１０２の側壁１０８上及び／又はチャンバ本体最上部上で支持してもよい。シャワーヘッド１３０（又は蓋）は、処理チャンバ１００の内部容積１０６へのアクセスを可能にするように開き、閉じられたとき処理チャンバ１００用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、処理ガス及び／又は洗浄ガスを、シャワーヘッド１３０又は蓋及びノズルを介して内部容積１０６に供給することができる。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）に使用される処理チャンバに使用することができる。シャワーヘッド１３０は、シャワーヘッド１３０全体に亘って複数のガス供給孔１３２を含む。シャワーヘッド１３０は、アルミニウム、陽極酸化アルミニウム、アルミニウム合金（例えば、Ａｌ６０６１）、又は陽極酸化アルミニウム合金であってもよい。いくつかの実施形態では、シャワーヘッドはシャワーヘッドに結合されるガス分配プレート（ＧＤＰ）を含む。ＧＤＰは、例えば、Ｓｉ又はＳｉＣであってもよい。ＧＤＰは、更に、シャワーヘッドの孔と整列する複数の孔を含むことができる。
【００２６】
図１Ｂは、図１Ａのシャワーヘッド１３０の一部の拡大図を示す。図１Ａ〜１Ｂを参照すると、実施形態において、シャワーヘッド１３０は、多層プラズマ耐性コーティングによってコーティングされる。特に、いくつかの実施形態では、シャワーヘッドの表面及びシャワーヘッド内の孔１３２の壁は、多層プラズマ耐性コーティングの薄いコンフォーマルな第１のプラズマ耐性層１５０によってコーティングされる。更に、シャワーヘッド１３０の裏側及びシャワーヘッドの外側側壁も、コンフォーマルな第１のプラズマ耐性層１５０によってコーティングしてもよい。非ラインオブサイト堆積技術（例えば、ＡＬＤ又はメッキ（例えば、電気メッキ）など）を使用して、シャワーヘッド１３０の表面上及びシャワーヘッド１３０内の孔１３２の壁上に第１のプラズマ耐性層１５０を堆積させることができる。第１のプラズマ耐性層１５０は、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、ＹＦ３、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ−Ｏ−Ｆ（例えば、Ｙ５Ｏ４Ｆ７）、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体を含むセラミック化合物、又はＮｉである。いくつかの実施形態では、第１のプラズマ耐性層１５０は、希土類酸化物（例えば、Ｙ２Ｏ３）と別の金属酸化物（例えば、Ａｌ２Ｏ３）との交互副層を含む。いくつかの実施形態では、希土類酸化物の副層は、追加の金属酸化物の副層よりも約２〜１２倍厚い可能性がある。第１のプラズマ耐性層１５０は、多孔率ゼロを有し、コンフォーマルであり、約１００ｎｍ〜約１０ミクロン又は約２００ｎｍ〜約１ミクロンの厚さを有する可能性がある。
【００２７】
いくつかの実施形態では、第１のプラズマ耐性層１５０の堆積に先立って、追加のコンフォーマル層（図示せず）をＡＬＤ又はメッキ（例えば、電気メッキ）によって堆積させることができる。追加のコンフォーマル層は、アモルファス材料（例えば、Ａｌ２Ｏ３）であってもよく、熱サイクル中に第１のプラズマ耐性層１５０内のひび割れを緩和する応力緩和層であってもよい。実施形態では、追加のコンフォーマル層は、多孔率ゼロで厚さ約１００ｎｍ〜約１０ミクロン又は約２００ｎｍ〜約１ミクロンを有することができる。
【００２８】
多層プラズマ耐性コーティングの第２のプラズマ耐性層１５２は、シャワーヘッド１３０の表面のいくつか又は全ての領域で第１のプラズマ耐性層１５０を覆う。しかし、第２のプラズマ耐性層１５２は、ラインオブサイト堆積技術（例えば、ＰＥ−ＣＶＤ、ＥＢ−ＩＡＤ、エアロゾル堆積又はプラズマ溶射など）を用いて堆積される。したがって、第２のプラズマ耐性層１５２は、シャワーヘッド１３０の孔の壁をコーティングしない。いくつかの実施形態では、シャワーヘッド１３０の表面近くの孔１３２の壁の一部は、第２のプラズマ耐性層１５２によってコーティングされることに注意すべきである。しかし、このような実施形態では、第２のプラズマ耐性層１５２は、孔の直径の約１〜１．５倍の深さを超えて延在しない。一実施形態では、孔１３２の直径は約０．１〜０．２５インチである。したがって、「表面の一領域でコンフォーマルな第１のプラズマ耐性層を覆うが、複数の高アスペクト比構成の壁では覆わないコンフォーマルな第２のプラズマ耐性層」という表現は、高アスペクト比構成の壁の部分は第２のプラズマ耐性層によってコーティングされない実施形態と、物品の表面近くにある高アスペクト比構成の壁の小さな部分は第２のプラズマ耐性層によって少なくとも部分的にコーティングされる実施形態との両方を対象にしていると解釈される。第２のプラズマ耐性層１５２は、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＹＦ３、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ−Ｏ−Ｆ（例えば、Ｙ５Ｏ４Ｆ７）、Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体、又はＹ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体を含むセラミック化合物を含んでもよい。第２のプラズマ耐性層１５２がプラズマ溶射層又はエアロゾル堆積によって堆積された層である場合、実施形態では、約４〜２０ｍｉｌ（例えば、５〜１０ｍｉｌ）の厚さを有することができる。第２のプラズマ耐性層１５２がＥＢ−ＩＡＤ層又はＰＥ−ＣＶＤ層である場合、実施形態では約１〜１０ミクロンの厚さを有することができる。
【００２９】
いくつかの実施形態では、コンフォーマルな第３のプラズマ耐性層は第２のプラズマ耐性層１５２を覆う。更に、コンフォーマルな第３のプラズマ耐性層は、孔１３２上、並びにシャワーヘッド１３０の裏側及びシャワーヘッド１３０の外側壁上の第１のプラズマ耐性層１５２を覆う。コンフォーマルな第３のプラズマ耐性層は、第１のプラズマ耐性層１５０に関して上述した材料のいずれかから構成されてもよい。
【００３０】
処理チャンバ１００内で基板を処理するために使用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、Ｃｌ２、ＣＣｌ４、ＢＣｌ３及びＳｉＦ４など）、及び他のガス（例えば、Ｏ２又はＮ２Ｏ）が含まれる。キャリアガスの例には、プロセスガスに対して不活性なＮ２、Ｈｅ、Ａｒ、及び他のガス（例えば、非反応性ガス）が含まれる。フッ素系ガスは、標準的なシャワーヘッドの孔にフッ化物堆積物をビルドアップさせる可能性がある。しかし、シャワーヘッド１３０の孔１３２は、多層プラズマ耐性コーティング（及び、特に、孔１３２の壁をコーティングする第１のプラズマ耐性層１５０）に起因して、このようなフッ化物のビルドアップに耐性を持つ可能性がある。
【００３１】
基板サポートアセンブリ１４８は、シャワーヘッド１３０の下の処理チャンバ１００の内部容積１０６に配置される。基板サポートアセンブリ１４８は、処理中に基板１４４（例えば、ウェハ）を保持する。基板サポートアセンブリ１４８は、処理中に基板１４４を固定する静電チャックと、当該静電チャックに結合された金属冷却プレートと、及び／又は１つ以上の追加のコンポーネントとを含むことができる。内側ライナは、基板サポートアセンブリ１４８の周囲を覆うことができる。内側ライナは、ハロゲン含有ガス耐性材料（例えば、Ａｌ２Ｏ３又はＹ２Ｏ３など）であってもよい。いくつかの実施形態では、基板サポートアセンブリ、基板サポートアセンブリの部分、及び／又は内側ライナは、多層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。
【００３２】
図２は、シャワーヘッド２００の底面図の一実施形態を示す。シャワーヘッド２００は、同心円状に配置された一連のガスコンジット２０４（孔とも呼ばれる）を有することができ、エッチングされる基板又はウェハの真上にプラズマガスを均一に分配する。本明細書では、ガスを均一に分配するために均等に分布した同心リング内に配置された約１１００個のガスコンジット２０４を有するシャワーヘッドが示されている。別の実施形態では、ガスコンジット２０４は、シャワーヘッドの下面２０５（又はシャワーヘッドに接合されたＧＤＰの下面）の代替の幾何学形状で構成することができる。例えば、シャワーヘッドは、ガスコンジット２０４の行及び列を有する正方形又は長方形の構成を有することができる。上述の通り、他の形状（例えば、三角形、五角形など）を適用し、セラミックコーティング（例えば、ＨＰＭコーティング）でコーティングすることができることを理解すべきである。シャワーヘッド２００は、図示の通り、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、多くのガスコンジット２０４を有するか、又は、適宜最少数のガスコンジットを有してもよい。
【００３３】
一実施形態では、いくつか又は全てのガスコンジット２０４は分岐を含まない（例えば、各ガスコンジットは単一の入口点及び単一の出口点を有してもよい）。更に、ガスコンジットは、様々な長さ及び配向角を有してもよい。ガスは、１つ以上のガス供給ノズルを介してガスコンジット２０４に供給されてもよい。いくつかのガスコンジット２０４は、他のガスコンジット２０４の前で（例えば、ガス供給ノズルに近接するために）ガスを受け取ることができる。しかし、ガスコンジット２０４は、ガスコンジット２０４の配向角度、直径及び／又は長さを変化させることに基づいて、又は追加のフローイコライザを使用して、ほぼ同時にシャワーヘッドの下にある基板にガスを供給するように構成されてもよい。 例えば、ガスを最初に受け取るガスコンジット２０４は、後にガスを受け取るコンジットより長く、及び／又はより大きい角度（例えば、９０度よりも大きい角度）を有してもよい。
【００３４】
図３は、処理チャンバ用シャワーヘッド（又はＧＤＰ）３０１のガスコンジット３０４の一実施形態を示す断面図である。一実施形態では、ガスコンジット３０４は、シャワーヘッドの一端（例えば、シャワーヘッドのプレナム領域に接続する端部）とシャワーヘッド３０１の下面３０２とを流体的に結合する。多層プラズマ耐性コーティングの第１のプラズマ耐性層３２０により、シャワーヘッド３０１の下面３０２が、更にガスコンジット３０４の壁及びシャワーヘッド３０１の裏側がコーティングされる。更に、多層プラズマ耐性コーティングの第２のプラズマ耐性層３２２は、第１のプラズマ耐性層３２０を下面３０２で覆い、またガスコンジット３０４の側壁で部分的に覆う。しかし、第２のプラズマ耐性層３２２はガスコンジット３０４内に延在しない。したがって、第２のプラズマ耐性層３２２は、ガスコンジット３０４の壁をコーティングしないと考えられる。更に、第３のプラズマ耐性層３２７は、下面３０２上の第２のプラズマ耐性層３２２を覆う。第３のプラズマ耐性層３２７は、ガスコンジット３０４の壁上及びシャワーヘッド３０１の裏側上の第１のプラズマ耐性層３２０を更に覆う。
【００３５】
いくつか又は全てのガスコンジット３０４は、上部領域とより狭い下部領域を備えてもよい。より狭い下部領域は、ガスがガスコンジット３０４を通って流れる速度を制限することによって、全てのガスコンジット３０４に亘ってガス流をより均一化するのに役立つ。これにより、様々なガスコンジット３０４を通って均一に分布したガス流を得ることができる。
【００３６】
図示の通り、下面３０２は、直接的なプラズマへの曝露３４０を受ける。下面３０２上の第２のプラズマ耐性層３２２は、第１のプラズマ耐性層３２０及び第３のプラズマ耐性層３２７によって提供される保護を超えるプラズマへの直接的曝露３４０からの保護を更に提供する。
【００３７】
図４は、製造システム４００の例示的な構造を示す。製造システム４００は、物品にコーティングを施すための製造システムであってもよい。一実施形態では、製造システム４００は、設備自動化層４１５に接続された製造機械４０１（例えば、処理装置）を含む。製造機械４０１は、ビーズブラスタ４０２、１つ以上のウエットクリーナ４０３、プラズマ溶射システム４０４、原子層堆積（ＡＬＤ）システム４０５、ＥＢ−ＩＡＤシステム４０６、ＰＥ−ＣＶＤシステム４０７、電気メッキシステム４０８、別のタイプのメッキシステム（図示せず）及び／又はエアロゾル堆積システム（図示せず）を含む。製造システム４００は、設備自動化層４１５に接続された１つ以上のコンピューティングデバイス４２０を更に備えてもよい。代替の実施形態では、製造システム４００は、より多くの又はより少ないコンポーネントを備えてもよい。例えば、製造システム４００は、設備自動化層４１５又はコンピューティングデバイス４２０を備えず、手動で操作される（例えば、オフラインの）製造機械４０１を備えてもよい。
【００３８】
ビーズブラスタ４０２は、物品（例えば、処理チャンバ用のチャンバコンポーネントなど）の表面を粗面化するように構成された機械である。ビーズブラスタ４０２は、ビーズブラスティングキャビネット、携帯型ビーズブラスタ、又は他のタイプのビーズブラスタであってもよい。ビーズブラスタ４０２は、ビーズ又は粒子を基板に衝突させることによって基板を粗面化することができる。一実施形態では、ビーズブラスタ４０２は、セラミックビーズ又はセラミック粒子を基板に発射させる。使用可能なセラミックビーズの例には、ＳｉＣビーズ及びＡｌ２Ｏ３ビーズが含まれる。セラミックビーズは、平均直径約１〜５ミクロン（例えば、１〜３ミクロン）を有してもよい。ビーズブラスタ４０２によって達成できる粗さは、ビーズを発射するために使用される力、ビーズ材料、ビーズサイズ、基板からのビーズブラスタの距離、処理時間などに基づく可能性がある。
【００３９】
代替の実施形態では、ビーズブラスタ４０２以外のタイプの表面粗面化装置を使用してもよい。例えば、モータ付き研磨パッドを使用して、セラミック基板の表面を粗面化することができる。サンダは、研磨パッドを物品の表面に押し付けながら、研磨パッドを回転又は振動させることができる。研磨パッドによって達成できる粗さは、加える圧力、振動速度又は回転速度及び／又は研磨パッドの粗さに依存する可能性がある。
【００４０】
ウエットクリーナ４０３は、ウエット洗浄プロセスを用いて物品（例えば、物品）を洗浄する洗浄装置である。ウエットクリーナ４０３は液体が満たされたウエットバスを備え、基板をその中に浸漬し洗浄する。ウエットクリーナ４０３により、洗浄中に超音波を用いてウエットバスを攪拌し、洗浄効果を高めてもよい。これは、本明細書では、超音波ウエットバスと呼ばれる。
【００４１】
いくつかの実施形態では、ウエットクリーナ４０３は、脱イオン（ＤＩ）水を含む第１のウエットクリーナと、酸性溶液を含む第２のウエットクリーナとを含む。実施形態において、酸性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。酸性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。ＡＬＤを実施する前に酸性溶液で物品を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品質を向上することができる。一実施形態では、約０．１〜５．０ｖｏｌ％のＨＦを含む酸性溶液を使用して、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０．１〜２０ｖｏｌ％のＨＣｌを含む酸性溶液を使用して、Ａｌ２Ｏ３製の物品を洗浄する。一実施形態では、約５〜１５ｖｏｌ％のＨＮＯ３を含む酸性溶液を使用して、アルミニウム製及び他の金属製の物品を洗浄する。
【００４２】
ウエットクリーナ１０３は、処理中に多段階で物品を洗浄することができる。例えば、ウエットクリーナ１０３は、基板が粗面化された後、ＡＬＤ又はメッキ（例えば、電気メッキ）を実施する前、第１のプラズマ耐性セラミック層が物品に施された後、第２のプラズマ耐性層が物品に施された後などに、物品を洗浄することができる。
【００４３】
他の実施形態では、別のタイプのクリーナ（例えば、ドライクリーナ）を使用して物品を洗浄することができる。ドライクリーナは、加熱すること、ガスを利用すること、プラズマを利用することなどによって物品を洗浄することができる。
【００４４】
プラズマ溶射システム４０４は、セラミックコーティングを物品の表面にプラズマ溶射するように構成された機械である。プラズマ溶射システム４０４は、低圧プラズマ溶射（ＬＰＰＳ）システム又は大気圧プラズマ溶射（ＡＰＰＳ）システムであってもよい。ＬＰＰＳシステム及びＡＰＰＳシステムの両方を使用して、多孔質低密度プラズマ耐性層（例えば、多層プラズマ耐性コーティング用の第２のプラズマ耐性層）を堆積させてもよい。ＬＰＰＳは低圧力まで（例えば、１Ｍｂａｒ、１０Ｍｂａｒ、３５Ｍｂａｒなどの真空まで）排気できる真空チャンバを含むが、一方、ＡＰＰＳシステムはいかなる真空チャンバも含まず、その代わりに、開いたチャンバ又はルームを含んでもよい。
【００４５】
プラズマ溶射システム４０４では、ガスが流れる２つの電極間でアークが形成される。ガスがアークによって加熱されると、ガスは膨張し、プラズマトーチの成形ノズルを通って加速され、高速プラズマジェットが生成される。セラミック及び／又は金属材料からなる粉末は、粉末供給システムによってプラズマジェットに注入される。プラズマジェットの凄まじい温度により粉末は溶融し、溶融したセラミック及び／又は金属材料を物品に向かって推進させる。物品と衝突すると、溶融粉末は平らになり、急速に固化し、物品に付着するセラミックコーティングの層を形成する。プラズマ溶射層の厚さ、密度、及び粗さに影響を及ぼすパラメータには、粉末の種類、粉末粒度分布、粉末供給速度、プラズマガス組成、ガス流量、エネルギ入力、圧力及びトーチオフセット距離などが含まれる。実施形態では、プラズマ溶射層は約１〜５％の多孔率（例えば、２％、３％、４％などの多孔率）を有してもよい。多孔率は、材料中のボイド（例えば、空隙）の測定尺度であり、全体積又は材料に対するボイド体積の割合である。
【００４６】
ＡＬＤシステム４０５は、原子層堆積を実施し物品上に薄く高密度なコンフォーマル層を形成するシステムである。ＡＬＤにより、物品の表面との化学反応を介した物質の自己制限的堆積の制御が可能になる。コンフォーマル処理であることは別にして、ＡＬＤも均一処理である。高アスペクト比構成（例えば、約１０：１〜約３００：１）を含めて物品の全ての曝露面は、同量又はほぼ同量の堆積材料を有する。ＡＬＤプロセスの一般的な反応サイクルは、前駆体（すなわち、単一の化学物質Ａ）がＡＬＤチャンバに流れこみ、物品の表面上に吸着されることから始まる。次いで、過剰な前駆体がＡＬＤチャンバから洗い流され、反応物質（すなわち、単一の化学物質Ｒ）がＡＬＤチャンバに導入され、その後洗い流される。いくつかの実施形態では、このプロセスを繰り返し、約１ミクロンまでの厚さを有するＡＬＤ層をビルドアップすることができる。
【００４７】
物品上にコーティングを堆積するために一般的に使用される他の技術（例えば、プラズマ溶射コーティング及びイオンアシスト堆積など）とは異なり、ＡＬＤ技術は高アスペクト比構成内（すなわち、構成の表面上）に材料層を堆積させることができる。更に、ＡＬＤ技術により、多孔性のない（すなわち、ピンホールのない）比較的薄い（すなわち、１μｍ以下の）コーティングが生成され、これにより堆積中におけるひび割れ形成を排除することができる。本明細書で使用される「多孔性のない」という用語は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で測定したときに、コーティングの深さ全体に沿って細孔、ピンホール、空隙、又はひび割れがないことを意味する。
【００４８】
プラズマ耐性層を形成するためにＡＬＤシステム４０５によって使用される前駆体は、形成されるプラズマ耐性層に依存する。いくつかの実施形態では、プラズマ耐性層はＡｌ２Ｏ３であり、アルミニウム前駆体（例えば、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）アルミニウムなど）から形成される。 いくつかの実施形態では、プラズマ耐性層はＹ２Ｏ３又はＹＦ３であり、イットリウム前駆体（例えば、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）、トリス（２，２，６，６−テトラメチル−３、５−ヘプタンジオナト）イットリウム（ＩＩＩ）又はイットリウム（ＩＩＩ）ブトキシドなど）から形成される。いくつかの実施形態では、プラズマ耐性層はＥｒ２Ｏ３であり、エルビウム前駆体（例えば、トリス−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）、及びトリス（ブチルシクロペンタジエニル）エルビウム（ＩＩＩ）など）から形成される。
【００４９】
ＡＬＤシステム４０５によってプラズマ耐性層を形成するために使用される反応物質は、堆積されたプラズマ耐性層が酸化物である場合、酸素、水蒸気、オゾン、純酸素、酸素ラジカル、又は別の酸素源であってもよい。ＹＦ３プラズマ耐性層が形成される場合、反応物質はフッ化物（例えば、ＴｉＦ４）であってもよい。
【００５０】
ＥＢ−ＩＡＤシステム４０６は電子ビームイオンアシスト堆積を行うシステムである。あるいは、他のタイプのＩＡＤシステム（例えば、活性化反応蒸発イオンアシスト堆積（ＡＲＥ−ＩＡＤ）又はイオンビームスパッタイオンアシスト堆積（ＩＢＳ−ＩＡＤ）など）を実施形態において使用することができる。ＥＢ−ＩＡＤを蒸発によって実施することができる。ＩＢＳ−ＩＡＤは、固体ターゲット材料（例えば、固体金属ターゲット）をスパッタリングすることによって実施することができる。いずれのＩＡＤ法も、反応性ガス種（例えば、Ｏ２、Ｎ２、ハロゲンなど）の存在下で行うことができる。
【００５１】
様々なタイプのＩＡＤに対して、高エネルギ粒子（例えば、イオン）の存在下での堆積材料の蓄積によって、薄膜プラズマ耐性層が形成される。堆積材料には、原子、イオン、ラジカル、又はそれらの混合物が含まれる。高エネルギ粒子は、薄膜プラズマ耐性層が形成されると、それに衝突し、それを圧縮する可能性がある。
【００５２】
ＩＡＤに対して、材料源が堆積材料フラックスを供給し、高エネルギ粒子源が高エネルギ粒子フラックスを供給し、両方ともＩＡＤプロセスの間中ずっと物品に衝突する。高エネルギ粒子源は、酸素又は他のイオン源であってもよい。高エネルギ粒子源は、他のタイプの高エネルギ粒子（粒子生成源（例えば、プラズマ、反応性ガス、又は堆積材料を供給する材料源）から生ずるラジカル、原子、イオン、及びナノサイズの粒子など）を供給してもよい。堆積材料を供給するために使用される材料源（例えば、ターゲット本体）は、プラズマ耐性層が構成されるのと同じセラミックに対応するバルク焼結セラミックであってもよい。
【００５３】
ＩＡＤは、１つ以上のプラズマ又はビームを利用して、材料及び高エネルギイオン源を供給してもよい。プラズマ耐性コーティングの堆積中に反応種を供給してもよい。ＩＡＤプロセスでは、他の堆積パラメータとは無関係に高エネルギイオン（又は他の粒子）源によって高エネルギ粒子を制御してもよい。高エネルギイオンフラックスのエネルギ（例えば、速度）、密度及び入射角を選択し、プラズマ耐性層のターゲット組成、構造、結晶配向及び粒度を実現してもよい。調節可能な追加のパラメータは、堆積中における物品の温度、及び堆積の継続時間である。ＥＢ−ＩＡＤ及びＩＢＳ−ＩＡＤ堆積は、広範な表面条件で実現可能である。しかし、研磨された表面上で実施されるＩＡＤでは、絶縁破壊電圧の上昇がもたらされる可能性がある。
【００５４】
ＰＥ−ＣＶＤシステム４０７は、ＰＥ−ＣＶＤを実施し、蒸気から基板上の固体へ薄膜を堆積させるシステムである。ＰＥ−ＣＶＤは、プラズマの生成後に生じる化学反応を含む。プラズマは、反応ガスで満たされたチャンバ内の２つの電極間で高周波（ＲＦ）又は直接周波数（ＤＣ）放電によって生成することができる。ＰＥ−ＣＶＤは、ＥＢ−ＩＡＤ及び他のＩＡＤプロセスによって生成されるものと同様の薄い高密度な膜を生成する。
【００５５】
電気メッキシステム４０８は、（例えば、Ｎｉの）電気メッキを行うシステムである。電気メッキは、加水分解によって１つの金属を別の金属にメッキするプロセスである。電気メッキシステム４０８では、電流を印加し溶解した金属カチオンを還元して、それらが物品上に薄い密着した金属コーティングを形成する。具体的には、メッキされる物品は回路の陰極であってもよく、金属ドナーは回路の陽極であってもよい。物品及び金属ドナーは１つ以上の溶解金属塩及び／又は電解質の電気伝導度を増加させる他のイオンを含有する電解液に浸漬される。金属ドナーからの金属は物品の表面をメッキする。
【００５６】
使用できる可能性のある別のタイプのメッキシステムは、無電解メッキを行う無電解メッキシステムである。無電解メッキは、化学メッキ又は自動触媒メッキとしても知られており、外部電力を使用せずに生じる、水溶液中でのいくつかの同時反応を含む非ガルバニックメッキ方法である。この反応は、還元剤、通常は次亜リン酸ナトリウム又はチオ尿素によって水素が放出され、酸化されて、結果として当該部分の表面上に負電荷を生成して完了する。
【００５７】
設備自動化層４１５は、製造機械４０１の一部又は全部を、コンピューティングデバイス４２０と、他の製造機械と、計測ツール及び／又は他の装置と相互接続することができる。設備自動化層４１５は、ネットワーク（例えば、ロケーションエリアネットワーク（ＬＡＮ））、ルータ、ゲートウェイ、サーバ、データストアなどを含んでもよい。製造機械４０１は、ＳＥＭＩ半導体製造装置通信規格／製造装置の包括的モデル（ＳＥＣＳ／ＧＥＭ）インタフェースを介して、イーサネット（登録商標）インタフェースを介して、及び／又は他のインタフェースを介して設備自動化層４１５に接続することができる。一実施形態では、設備自動化層４１５により、処理データ（例えば、処理の実施中に製造機械４０１によって収集されるデータ）をデータストア（図示せず）に格納することが可能になる。別の実施形態では、コンピューティングデバイス４２０は、１つ以上の製造機械４０１に直接接続する。
【００５８】
一実施形態では、一部又は全ての製造機械４０１は、処理レシピをロードし、記憶し、実施することができるプログラマブルコントローラを含む。プログラマブルコントローラは、製造機械４０１の温度設定、ガス及び／又は真空度設定、時間設定などを制御することができる。プログラマブルコントローラは、主メモリ（例えば、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）など）及び／又は二次メモリ（例えば、データ記憶装置（例えば、ディスクドライブ））を含んでもよい。主メモリ及び／又は二次メモリには、本明細書に記載の熱処理プロセスを実施するための命令を記憶することができる。
【００５９】
プログラマブルコントローラは、命令を実行するために主メモリ及び／又は二次メモリ（例えば、バスを介して）に結合された処理装置を含めてもよい。処理装置は、汎用処理装置（例えば、マイクロプロセッサ、中央処理装置など）であってもよい。処理装置は、専用処理装置（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークプロセッサなど）であってもよい。一実施形態では、プログラマブルコントローラはプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）である。
【００６０】
一実施形態では、製造機械４０１は、製造機械が物品を粗面化し、物品を洗浄し、物品をコーティングするなどのレシピを実施するようにプログラムされる。一実施形態では、製造機械４０１は、図５〜図６を参照して説明するように、多層プラズマ耐性コーティングを有する物品を製造するための多段階処理のオペレーションを実施するレシピを実施するようにプログラムされる。コンピューティングデバイス４２０は１つ以上のコーティング、洗浄、及び／又は粗面化のレシピ４２５を記憶することができ、これらのレシピ４２５を製造機械４０１にダウンロードして、製造機械４０１に本発明の実施形態による物品を製造させることができる。
【００６１】
図５は、チャンバコンポーネント上に多層プラズマ耐性コーティングを形成するためのプロセス５００の一実施形態を示す。図４の１つ以上の製造機械４０１を使用してプロセス５００を実施してもよい。プロセス５００のブロック５０２で、マスクを物品の表面に施すことができる。物品は、本明細書で議論される任意の物品（例えば、処理チャンバ用のシャワーヘッド又は他のチャンバコンポーネントなど）であってもよい。マスクは、粗面化される物品の表面の一領域を露出させ、粗面化されない物品の部分を覆うことができる。粗面化される物品の当該領域は、物品が処理チャンバ内に設置され処理チャンバが使用されているとき、プラズマに直接に露出される一領域であってもよい。ブロック５０４では、粗面化処理（例えば、ビーズブラスト処理）を行って、物品の表面の露出領域を粗面化する。一実施形態では、表面の露出領域は、約２００〜３００マイクロインチ（例えば、２２０マイクロインチ）の平均表面粗さまで粗面化される。他の実施形態では、露出領域を５０〜３００マイクロインチ、５０〜２００マイクロインチ、１００〜２００マイクロインチ、１５０〜４００マイクロインチ、２００〜２４０マイクロインチの平均表面粗さに、又は他の表面粗さにまで粗面化してもよい。
【００６２】
ブロック５０６で、マスクが物品から除去される。ブロック５０８で、物品を酸性溶液中で洗浄する。実施形態において、酸性溶液は、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。酸性溶液は、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。ＡＬＤを実施する前に酸性溶液で物品を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品質を向上させることができる。一実施形態では、約０．１〜５．０ｖｏｌ％のＨＦを含む酸性溶液を使用して、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０．１〜２０ｖｏｌ％のＨＣｌを含む酸性溶液を使用して、Ａｌ２Ｏ３製の物品を洗浄する。一実施形態では、約５〜１５ｖｏｌ％のＨＮＯ３を含む酸性溶液を用いて、アルミニウム製及び他の金属製の物品を洗浄する。
【００６３】
ブロック５１０で、物品をＤＩ水中でリンスする。リンス中にＤＩ水に超音波を印加してＤＩ水を攪拌し、物品からのパーティクル除去を促進してもよい。次いで、物品を加熱して（例えば、物品を約１２０〜３００℃の温度で１０分〜３時間加熱して）物品を乾燥する。
【００６４】
ブロック５１１で、ＡＬＤを実施して、物品の表面上及び物品内の高アスペクト比構成の壁上にコンフォーマルな応力緩和層を形成することができる。コンフォーマルな応力緩和層は、また、物品の裏側及び物品の外側の側壁を覆うこともできる。コンフォーマルな応力緩和層は、Ａｌ２Ｏ３又は別のアモルファス材料であってもよい。好ましくは、コンフォーマルな応力緩和層は、物品の熱膨張係数（ＣＴＥ）に近い、又は物品のＣＴＥと後に堆積されたコンフォーマルな第１のプラズマ耐性層のＣＴＥとの間のＣＴＥを有する。コンフォーマルな応力緩和層は、実施形態では約１００ｎｍ〜約１０ミクロンの厚さに堆積することができる。他の実施形態では、コンフォーマルな応力緩和層は、より薄くてもよく、約１０ｎｍ〜約２００ｎｍの厚さを有してもよい。コンフォーマルな応力緩和層のいくつかの可能な厚さは、１０ｎｍ、２０ｎｍ、５０ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍ、１５０ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍ、５００ｎｍ、６００ｎｍ、７００ｎｍ、８００ｎｍ、９００ｎｍ及び１ミクロンである。
【００６５】
ブロック５１２で、電気メッキ、無電解メッキ又はＡＬＤを実施し、物品の表面上及び物品の高アスペクト比構成（例えば、アスペクト比が３：１、５：１、１０：１、２０：１、５０：１、１００：１、２００：１、３００：１などの構成）の壁上にコンフォーマルな第１のプラズマ耐性層を形成する。第１のプラズマ耐性層は、物品の裏側及び物品の外側の側壁を覆う可能性もある。ＡＬＤ、無電解メッキ及び電気メッキは、物品の高アスペクト比構成をコーティングすることができる非ラインオブサイト堆積プロセスである。いくつかの実施形態では、物品は高アスペクト比構成を有さなくてもよく、メッキ又はＡＬＤにより物品の表面上にコンフォーマルな第１のプラズマ耐性層が形成される。実施形態において、第１のプラズマ耐性層は約１００ｎｍ〜約１０ミクロンの厚さに堆積されてもよい。他の実施形態では、第１のプラズマ耐性層は、より薄くてもよく、約１０ｎｍ〜約２００ｎｍの厚さを有してもよい。第１のプラズマ耐性層のいくつかの可能な厚さは、１０ｎｍ、２０ｎｍ、５０ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍ、１５０ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍ、５００ｎｍ、６００ｎｍ、７００ｎｍ、８００ｎｍ、９００ｎｍと１ミクロンである。メッキが実施される場合、第１のプラズマ耐性層はＮｉで構成されてもよい。ＡＬＤが実施される場合、第１のプラズマ耐性層は、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３及び／又はＹＦ３で構成されてもよい。第１のプラズマ耐性層は、ＡＬＤが実施される場合、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ−Ｏ−Ｆ（例えば、Ｙ５Ｏ４Ｆ７）、Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体、又はＹ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体を含むセラミック化合物を更に含むことができる。第１のプラズマ耐性層は、実際上、多孔率０％を有する可能性がある。
【００６６】
Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体を参照すると、第１のプラズマ耐性層は、濃度１０〜９０モル比（ｍｏｌ％）のＹ２Ｏ３と、濃度１０〜９０ｍｏｌ％のＺｒＯ２とを含むことができる。いくつかの例では、Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体は、１０〜２０ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３と８０〜９０ｍｏｌ％のＺｒＯ２、２０〜３０ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３と７０〜８０ｍｏｌ％のＺｒＯ２、３０〜４０ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３と６０〜７０ｍｏｌ％のＺｒＯ２、４０〜５０ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３と５０〜６０ｍｏｌ％のＺｒＯ２、６０〜７０ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３と３０〜４０ｍｏｌ％のＺｒＯ２、７０〜８０ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３と２０〜３０ｍｏｌ％のＺｒＯ２、８０〜９０ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３と１０〜２０ｍｏｌ％のＺｒＯ２などを含む。
【００６７】
Ｙ４Ａｌ２Ｏ９及びＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体を含むセラミック化合物に関して、一実施形態では、セラミック化合物は、６２．９３モル比（ｍｏｌ％）のＹ２Ｏ３、２３．２３ｍｏｌ％のＺｒＯ２及び１３．９４ｍｏｌ％のＡｌ２Ｏ３を含む。別の実施形態では、セラミック化合物は、５０〜７５ｍｏｌ％の範囲のＹ２Ｏ３と、１０〜３０ｍｏｌ％の範囲のＺｒＯ２と、１０〜３０ｍｏｌ％の範囲のＡｌ２Ｏ３とを含むことができる。別の実施形態では、セラミック化合物は、４０〜１００ｍｏｌ％の範囲のＹ２Ｏ３と、０．１〜６０ｍｏｌ％の範囲のＺｒＯ２と、０．１〜１０ｍｏｌ％の範囲のＡｌ２Ｏ３とを含むことができる。別の実施形態では、セラミック化合物は、４０〜６０ｍｏｌ％の範囲のＹ２Ｏ３と、３０〜５０ｍｏｌ％の範囲のＺｒＯ２と、１０〜２０ｍｏｌ％の範囲のＡｌ２Ｏ３とを含むことができる。別の実施形態では、セラミック化合物は、４０〜５０ｍｏｌ％の範囲のＹ２Ｏ３と、２０〜４０ｍｏｌ％の範囲のＺｒＯ２と、２０〜４０ｍｏｌ％の範囲のＡｌ２Ｏ３とを含むことができる。別の実施形態では、セラミック化合物は、７０〜９０ｍｏｌ％の範囲のＹ２Ｏ３、０．１〜２０ｍｏｌ％の範囲のＺｒＯ２及び１０〜２０ｍｏｌ％の範囲のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。別の実施形態では、セラミック化合物は、６０〜８０ｍｏｌ％の範囲のＹ２Ｏ３と、０．１〜１０ｍｏｌ％の範囲のＺｒＯ２と、２０〜４０ｍｏｌ％の範囲のＡｌ２Ｏ３とを含むことができる。別の実施形態では、セラミック化合物は、４０〜６０ｍｏｌ％の範囲のＹ２Ｏ３と、０．１〜２０ｍｏｌ％の範囲のＺｒＯ２と、３０〜４０ｍｏｌ％の範囲のＡｌ２Ｏ３とを含むことができる。他の実施形態では、セラミック化合物に他の分布を使用することもできる。
【００６８】
一実施形態では、第１のプラズマ耐性層は、ＡＬＤによって形成された希土類酸化物（例えば、Ｙ２Ｏ３）と別の金属酸化物（例えば、Ａｌ２Ｏ３）との交互副層を含む。いくつかの実施形態では、希土類酸化物の副層は、追加の金属の副層よりも約２〜１２倍厚い可能性がある。希土類酸化物副層と追加の金属酸化物副層との厚さの比の例は、２：１、３：１、４：１、５：１、８：１、１０：１及び１２：１を含む。いくつかの実施形態では、希土類金属酸化物の副層は、約５〜１２サイクルのＡＬＤプロセスを用いて形成され、各サイクルで希土類金属含有酸化物のナノ層（又はナノ層よりわずかに少ないか、又はわずかに多い）が形成される。他の金属酸化物の各層は、単一のＡＬＤサイクル（又は数回のＡＬＤサイクル）で形成されてもよく、１原子から数原子未満の厚さを有してもよい。実施形態において、希土類金属含有酸化物層は、それぞれ、厚さ約５〜１００オングストロームを有してもよく、追加の金属酸化物層は、それぞれ、厚さ約１〜２０オングストロームを有してもよい。実施形態において、追加の金属酸化物副層により希土類酸化物副層の結晶化が防止される。追加の金属酸化物副層の結果として、希土類酸化物副層は多結晶状態のままである。
【００６９】
第１のプラズマ耐性層は高度にコンフォーマルな層である。結果として、第１のプラズマ耐性層の平均表面粗さは、コーティングされた物品の表面の表面粗さとほぼ同じ（又はほとんど同じ）である。したがって、粗面化された物品の当該領域における第１のプラズマ耐性層の表面粗さは、約２００〜３００マイクロインチ（又は粗面化処理によって達成された他の表面粗さ）の表面粗さを有する。第１のプラズマ耐性層は、物品への接着に関して物品の表面粗さに依存しない。しかし、後で堆積される第２のプラズマ耐性層は、接着に関して表面粗さに依存することがある。第１のプラズマ耐性層の表面を粗面化すると、物品の寿命が短くなり、場合によっては第１のプラズマ耐性層が損傷することが判明した。したがって、第１のプラズマ耐性層の堆積に先立って物品を最初に粗面化し、第１のプラズマ耐性層に対して高度にコンフォーマルな堆積プロセスを使用することによって、第１のプラズマ耐性層の表面を粗面化することなく、表面粗さを増すことができる。
【００７０】
ブロック５１４では、ブロック５１０のプロセスと同様に、物品をＤＩ水でリンスし、次いで乾燥させる。リンス中にＤＩ水に超音波を印加してＤＩ水を攪拌してもよい。第１のプラズマ耐性層を損傷させないように、メッキ又はＡＬＤの後に酸洗浄を行わなくてもよい。
【００７１】
ブロック５１６で、第２のマスクが物品に施される。第２のマスクは、物品の第１のマスクによって覆われた部分を覆い、第１のマスクによって露出された物品の領域と同じ領域を露出させてもよい。第２のマスクは、例えば、物品の高アスペクト比構成（例えば、物品の表面で終わる孔（例えば、ガスコンジット））を覆うことができる。
【００７２】
ブロック５１８で、プラズマ溶射プロセス又はエアロゾル堆積プロセスを実施し、物品のマスクされていない領域で第１のプラズマ耐性層の上に第２のプラズマ耐性層を形成する。第２のプラズマ耐性層は、約４〜２０ｍｉｌ（例えば、５ｍｉｌ、６ｍｉｌ、７ｍｉｌ、８ｍｉｌ、９ｍｉｌなど）の厚さを有することができる。第２のプラズマ耐性層は、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＹＦ３、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ−Ｏ−Ｆ（例えばＹ５Ｏ４Ｆ７）、Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体、又はＹ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体を含むセラミック化合物で構成されてもよい。第２のプラズマ耐性層は、多孔率約１〜５％を有してもよい。
【００７３】
ブロック５２０で、第２のマスクが物品から除去される。ブロック５２２で、物品はＤＩ水を用いてリンスされ、次に乾燥させてもよい。リンス中にＤＩ水に超音波を印加してＤＩ水を攪拌してもよい。第１のプラズマ耐性層又は第２のプラズマ耐性層を損傷させないように、プラズマ溶射又はエアロゾル堆積プロセス後に酸洗浄を行わなくてもよい。第１及び第２のプラズマ耐性層を含む多層コーティングを有する物品に対して、少なくとも５００Ｖ／ｍｉｌの絶縁破壊電圧を達成する可能性がある。一実施形態では、絶縁破壊電圧は５００〜１０００Ｖ／ｍｉｌである。
【００７４】
ブロック５２４で、ＡＬＤを実施して、コンフォーマルな第３のプラズマ耐性層を、第２のプラズマ耐性層の上及び第１のプラズマ耐性層の上に形成することができる。第３のプラズマ耐性層は、第２のプラズマ耐性層によって覆われた物品の当該領域で第２のプラズマ耐性層を覆うことができる。第２のプラズマ耐性層によって覆われていない追加の領域（例えば、高アスペクト比構成（例えば、孔）の壁、物品の裏面など）では、第３のプラズマ耐性層が第１のプラズマ耐性層を覆う。第３のプラズマ耐性層は、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＹＦ３、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ−Ｏ−Ｆ（例えばＹ５Ｏ４Ｆ７）、Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２固溶体を含むセラミック化合物で構成されてもよい。実施形態において、第３のプラズマ耐性層は、第１のプラズマ耐性層と同じ材料特性を有してもよい。例えば、第３のプラズマ耐性層は、多孔率１％未満（例えば、０．１％未満又は０％）を有してもよく、第１のプラズマ耐性層と同じプラズマ耐性特性を有してもよい。第３のプラズマ耐性層は、第２のプラズマ耐性層の細孔及びひび割れを充填し、第２のプラズマ耐性層のパーティクル及び／又は他の表面欠陥を封止するキャッピング層として作用することができる。実施形態において、第３のプラズマ耐性層は、厚さ約１００ｎｍ〜約１μｍを有してもよい。第１、第２及び第３のプラズマ耐性層を含む多層コーティングを有する物品に対して、少なくとも５００Ｖ／ｍｉｌの絶縁破壊電圧を達成する可能性がある。一実施形態では、絶縁破壊電圧は５００〜１０００Ｖ／ｍｉｌである。
【００７５】
あるいは、メッキを実施しニッケルのコンフォーマルな第３のプラズマ耐性層を形成してもよい。
【００７６】
図６は、チャンバコンポーネント上に多層プラズマ耐性コーティングを形成するためのプロセス６００の別の実施形態を示す。プラズマ溶射又はエアロゾル堆積ではなく物理気相蒸着（ＰＶＤ）、ＩＡＤ（例えば、ＥＢ−ＩＡＤ）、又はＰＥ−ＣＶＤのうちの１つを実施して第２のプラズマ耐性層を形成することを除いて、プロセス６００はプロセス５００と同様である。図４の１つ以上の製造機械４０１を使用してプロセス６００を実施してもよい。
【００７７】
プロセス６００のブロック６０２で、マスクを物品の表面に施してもよい。物品は、本明細書で議論される任意の物品（例えば、シャワーヘッド又は処理チャンバ用の他のチャンバコンポーネント）であってもよい。マスクは、粗面化される物品の一表面の一領域を露出させ、物品の粗面化されない部分を覆うことができる。粗面化される物品の当該領域は、物品が処理チャンバ内に設置され処理チャンバが使用されているときに、プラズマに直接に曝露される一領域であってもよい。ブロック６０４で、粗面化処理（例えば、ビーズブラスティングなど）を実施し、物品の表面の露出領域を粗面化することができる。ビーズブラスティングにより、物品の表面の不完全性及び／又は物品のピッティングを除去できる可能性がある。
【００７８】
ブロック６０６で、マスクを物品から除去することができる。プロセス５００のブロック５０８を参照して説明したように、ブロック６０８で、酸性溶液中で物品を洗浄してもよい。ブロック５１０で、物品をＤＩ水中でリンスしてもよい。リンス中にＤＩ水に超音波を印加してＤＩ水を攪拌し、物品からのパーティクル除去を促進してもよい。次に、物品を加熱して、物品を乾燥させる。
【００７９】
いくつかの実施形態では、ブロック６０２〜６１０のオペレーションを省略してもよい。特に、堆積プロセス（例えば、ＡＬＤ、メッキ、ＥＢ−ＩＡＤ及びＰＥ−ＣＶＤ）は、表面粗さの増加に依存せず接着性を改善することができる。したがって、ブロック６０２〜６１０のオペレーションを省略して、単純化プロセスを実現してもよい。いくつかの実施形態では、ブロック６０２はスキップされ、ブロック６０４で物品は粗面化ではなく研磨される。より滑らかな表面は、いくつかの堆積プロセス（例えば、ＥＢ−ＩＡＤ）にとって有益であり、また結果として絶縁破壊電圧が上昇することもある。上昇した絶縁破壊電圧は、いくつかのチャンバコンポーネント（例えば、シャワーヘッド及び静電チャック）にとって有益である可能性がある。
【００８０】
ブロック６１２で、メッキ又はＡＬＤを実施し、物品の表面上及び物品の高アスペクト比構成（例えば、アスペクト比が３：１、５：１、１０：１、２０：１、５０：１、１００：１、２００：１、３００：１など）の壁上にコンフォーマルな第１のプラズマ耐性層を形成する。ブロック６１２のオペレーションは、方法５００のブロック５１２のオペレーションと同じであってもよく、第１のプラズマ耐性層は第１のプラズマ耐性層のための上述の組成のいずれかを有してもよい。
【００８１】
ブロック６１４で、物品をＤＩ水でリンスし、次いで乾燥させる。リンス中にＤＩ水に超音波を印加してＤＩ水を攪拌してもよい。第１のプラズマ耐性層を損傷させないように、メッキ又はＡＬＤの後に酸洗浄を行わなくてもよい。
【００８２】
ブロック６１６で、マスクを物品に施してもよい。マスクは、第１のマスクによって覆われた物品のこれらの部分を覆い、第１のマスクによって露出された物品の領域と同じ領域を露出させてもよい。マスクは、例えば、物品の高アスペクト比構成（例えば、物品の表面で終わる孔（例えば、ガスコンジット））を覆うことができる。あるいは、ブロック６１６のオペレーションをスキップして、マスクを施さなくてもよい。第２のプラズマ耐性層（ブロック６１８で利用される）は、物品内の孔が塞がれることのない厚さを有してもよい。したがって、いくつかの実施形態では、第２のプラズマ耐性層の堆積に先立ってマスクを施すことができない可能性がある。
【００８３】
ブロック６１８で、ＰＶＤプロセス、ＩＡＤプロセス（例えば、ＥＢ−ＩＡＤプロセス）又はＰＥ−ＣＶＤプロセスを実施して、物品のマスクされていない領域で（又は、物品がマスクされていない場合には、物品の表面で）第１のプラズマ耐性層の上に第２のプラズマ耐性層を形成する。第２のプラズマ耐性層は、約１〜１０ミクロン（例えば、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、７μｍ、８μｍ、９μｍなど）の厚さを有することができる。第２のプラズマ耐性層は、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＹＦ３、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ−Ｏ−Ｆ（例えばＹ５Ｏ４Ｆ７）、Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体とを含むセラミック化合物で構成してもよい。第２のプラズマ耐性層は、多孔率１％未満、０．１％未満、又は本質的に０％を有してもよい。しかし、場合によっては、第２のプラズマ耐性層は垂直にひび割れを有することがある。
【００８４】
ブロック６２０で、（マスクが使用された場合）物品からマスクを除去してもよい。ブロック６２２で、ＤＩ水を用いて物品をリンスし、次いで乾燥してもよい。リンス中にＤＩ水に超音波を印加してＤＩ水を攪拌してもよい。第１及び第２のプラズマ耐性層を含む多層コーティングを有する物品にとって、少なくとも５００Ｖ／ｍｉｌの絶縁破壊電圧を達成する可能性がある。一実施形態では、絶縁破壊電圧は１０００〜１５００Ｖ／ｍｉｌである。
【００８５】
図７は、一実施形態による、第１の薄いコンフォーマル層７１０、第２の薄いコンフォーマル層７１５及び厚いプラズマ耐性層７２０を含むコーティング構造を有する物品の透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像７００である。図示された実施形態では、物品７０５（コーティングされたチャンバコンポーネント（例えば、シャワーヘッド））はアルミニウムである。第１の薄いコンフォーマル層７１０は、原子層堆積（ＡＬＤ）によって形成されたアモルファスＡｌ２Ｏ３コーティングである。第２の薄いコンフォーマル層７１５は、ＡＬＤによって形成されたＹ２Ｏ３副層とＡｌ２Ｏ３副層の交互積層体を含むプラズマ耐性層である。Ｙ２Ｏ３副層はそれぞれＹ２Ｏ３のＡＬＤ堆積１０サイクルによって形成され、Ａｌ２Ｏ３副層はそれぞれＡｌ２Ｏ３のＡＬＤ堆積１サイクルによって形成された。実施形態において、Ａｌ２Ｏ３副層により、Ｙ２Ｏ３副層の結晶化が防止される。Ａｌ２Ｏ３副層の結果として、Ｙ２Ｏ３副層は多結晶状態のままである。
【００８６】
厚いプラズマ耐性層７２０は、プラズマ溶射されたＹ２Ｏ３コーティングである。図示の通り、プラズマ溶射を実施し厚いプラズマ耐性層７２０を供給する場合に、厚いプラズマ耐性層７２０からの運動エネルギにより、厚いプラズマ耐性層７２０の堆積プロセス中に第１の薄いコンフォーマル層７１０及び第２の薄いコンフォーマル層７１５がひび割れする可能性がある。しかし、第１の薄いコンフォーマル層７１０及び第２の薄いコンフォーマル層７１５は、厚いプラズマ耐性層７２０によって衝突される（結果として、覆われる）場合にのみ、ひび割れの可能性がある。厚いプラズマ耐性層７２０によって覆われていない第１の薄いコンフォーマル層７１０及び第２の薄いコンフォーマル層７１５の領域（例えば、プラズマ溶射ガンのスプレーノズルのラインオブサイトにない構成 （例えば、シャワーヘッドのガス供給孔））はひび割れしない。したがって、厚いプラズマ耐性層７２０の下の第１の薄いコンフォーマル層７１０及び第２の薄いコンフォーマル層７１５のひび割れは、コーティング構造のプラズマ耐性に悪影響を及ぼさない。更に、エアロゾル堆積は、第１の薄いコンフォーマル層７１０のひび割れを引き起こさない。したがって、エアロゾル堆積を厚いプラズマ耐性層７２０に使用し、第１の薄いプラズマ耐性層７１０内のひび割れを回避してもよい。
【００８７】
図８は、一実施形態による、物品８０５上の第１の薄いコンフォーマル層８１０、第２の薄いコンフォーマル層８１５、及び厚いプラズマ耐性層８２０を含むコーティング構造を有する物品の別のＴＥＭ画像８００である。第１の薄いコンフォーマル層８１０、第２の薄いコンフォーマル層８１５、厚いプラズマ耐性層８２０、及び物品８０５は、図７の同様にラベル付けされた第１の薄いコンフォーマル層７１０、第２の薄いコンフォーマル層７１５、厚いプラズマ耐性層７２０、及び物品７０５に対応する。図９は、図８に示す物品のエネルギ分散型エレクトロスコピ（ＥＤＳ）ラインスキャンである。図示の例では、基板はＡｌ６０６１であり、第１の薄いコンフォーマル層８０５は２５ｎｍの厚さを有し、第２の薄いコンフォーマル層８１０は１００ｎｍの厚さを有し、厚いプラズマ耐性層８２０は８ｍｉｌの厚さを有する。
【００８８】
図１０は、一実施形態による、物品１００５上の薄いコンフォーマル層１０１０及びプラズマ耐性層１０１５を含むコーティング構造を有する物品の別のＴＥＭ画像１０００である。図１１は、図１０に示す物品のＥＤＳラインスキャンである。図示の例では、物品１００５はアルミニウム品であり、薄いコンフォーマル層１０１０はＡＬＤによって堆積されたＹ２Ｏ３コーティングであり、約４８０〜５００ｎｍの厚さを有し、プラズマ耐性層１０１５はエアロゾル堆積コーティングである。ＥＤＳラインスキャンは、約１２０ｎｍの厚さを有するプラズマ耐性層１０１５を示す。しかし、図１０に示すように、プラズマ耐性層１０１５は、薄いコンフォーマル層１０１０の厚さ（例えば、約８ｍｉｌの厚さ）よりもはるかに厚い厚さを有することができる。図示の通り、プラズマ耐性層１０１５がエアロゾル堆積によって堆積される場合、薄いコンフォーマル層１０１０にひび割れは生じない。
【００８９】
前述の説明は、多くの具体的な詳細（例えば、特定のシステム、コンポーネント、方法などの例）を述べており、本開示のいくつかの実施形態の良好な理解を提供する。しかし、当業者には、本開示の少なくともいくつかの実施形態は、これらの特定の詳細なしで実施することができることは明らかである。他の例では、周知のコンポーネント又は方法は、本開示を不必要に不明瞭にすることを避けるために、詳細には記載されておらず、又は単純なブロック図形式で示されている。したがって、記載された特定の詳細は単なる例示である。特定の実施形態がこれらの例示的な詳細から変化してもよいが、依然として本開示の範囲内にあると考えられる。
【００９０】
本明細書を通じて、「一（ｏｎｅ）実施形態」又は「一（ａ）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。したがって、本明細書の様々な箇所における「一（ｏｎｅ）実施形態では」又は「一（ａ）実施形態では」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、「又は」という用語は、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。
【００９１】
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が変更されて、特定のオペレーションが逆順で実施されるようにするか、又は特定のオペレーションが、少なくとも部分的に、他のオペレーションと並行して実施される可能性がある。別の実施形態では、個別オペレーションの命令又はその副オペレーションは、間欠的方法及び／又は交互の方法であってもよい。
【００９２】
上記の説明は例示的なものであり、限定的なものではないことを理解すべきである。上記の説明を読み理解すれば、当業者にとって他の多くの実施形態は明らかである。したがって、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られる均等物の全範囲とともに決定されるべきである。
【図１Ａ】
2018190983.tif 000003
【図１Ｂ】
2018190983.tif 000004
【図２】
2018190983.tif 000005
【図３】
2018190983.tif 000006
【図４】
2018190983.tif 000007
【図５】
2018190983.tif 000008
【図６】
2018190983.tif 000009
【図７】
2018190983.tif 000010
【図８】
2018190983.tif 000011
【図９】
2018190983.tif 000012
【図１０】
2018190983.tif 000013
【図１１】
2018190983.tif 000014
【外国語明細書】
2018190983.tif 000015
2018190983.tif 000016
2018190983.tif 000017
2018190983.tif 000018
2018190983.tif 000019
2018190983.tif 000020
2018190983.tif 000021
2018190983.tif 000022
2018190983.tif 000023
2018190983.tif 000024
2018190983.tif 000025
2018190983.tif 000026
2018190983.tif 000027
2018190983.tif 000028
2018190983.tif 000029
2018190983.tif 000030
2018190983.tif 000031
2018190983.tif 000032
2018190983.tif 000033
2018190983.tif 000034
2018190983.tif 000035
2018190983.tif 000036
2018190983.tif 000037
2018190983.tif 000038
2018190983.tif 000039
2018190983.tif 000040
2018190983.tif 000041
2018190983.tif 000042
2018190983.tif 000043
2018190983.tif 000044
2018190983.tif 000045
2018190983.tif 000046
2018190983.tif 000047
2018190983.tif 000048
2018190983.tif 000049
2018190983.tif 000050
2018190983.tif 000051
2018190983.tif 000052
2018190983.tif 000053