(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラファイトを含む本体と、
本体の表面上の第１保護層であって、第１保護層は熱伝導性セラミックスであり、第１保護層は、炭化ケイ素を含み、５〜１００ミクロンの厚さを有している第１保護層と、
第１保護層上の第２保護層であって、第２保護層は、最高６５０℃の温度でクラッキングに耐性のある耐プラズマ性セラミックス薄膜を含み、第２保護層は、１％未満の空孔率を有する、下地表面形状に倣った層であり、第２保護層は、５〜５０ミクロンの厚さを有し、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、及びＹＦ３からなる群から選択されるセラミックスを含んでいる第２保護層とを含む耐プラズマ性物品。
【請求項２】
耐プラズマ性物品は、原子層堆積チャンバ用サセプタである、請求項１記載の耐プラズマ性物品。
【請求項３】
第１保護層は、複数の凹部を含み、複数の凹部のそれぞれは、ウェハを支持するように構成され、複数の表面構造を有し、第２保護層は、複数の凹部及び複数の表面構造に倣っている、請求項２記載の耐プラズマ性物品。
【請求項４】
第１保護層上の保護層スタックを含み、保護層スタックは、少なくとも第２保護層と、第２保護層を覆う第３保護層とを含み、第３保護層は、２０ミクロン未満の厚さを有し、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９、Ｅｒ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｇｄ３Ａｌ５Ｏ１２、又はＹ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体とを含むセラミックス化合物のうちの少なくとも１つを含む、請求項１記載の耐プラズマ性物品。
【請求項５】
第２保護層は、フッ素系の化学物質を有するプラズマに耐食性がある、請求項１記載の耐プラズマ性物品。
【請求項６】
本体内の複数の穴内に複数の耐プラズマ性プラグを含み、第２保護層は、複数の耐プラズマ性プラグを覆う、請求項１記載の耐プラズマ性物品。
【請求項７】
複数の耐プラズマ性プラグは、ＡｌＮ、Ｙ２Ｏ３、又はＹ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体とを含むセラミックス化合物のうちの少なくとも１つを含む焼結セラミックスで構成される、請求項６記載の耐プラズマ性物品。
【請求項８】
グラファイトを含む熱伝導体を含む物品を提供する工程と、
熱伝導性セラミックスを含む第１保護層を熱伝導体の表面上に堆積させる工程であって、第１保護層は、炭化ケイ素を含み、５〜１００ミクロンの厚さを有している工程と、
最高６５０℃の温度でクラッキングに耐性のある耐プラズマ性セラミックス薄膜を含む第２保護層を第１保護層上に堆積させるためにイオンアシスト蒸着を実行する工程であって、第２保護層は、１％未満の空孔率を有する、下地表面形状に倣った層であり、第２保護層は、５〜５０ミクロンの厚さを有し、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、及びＹＦ３からなる群から選択されるセラミックスを含んでいる工程を含む、耐プラズマ性物品を形成する方法。
【請求項９】
２００〜４００℃の温度に物品を加熱する工程と、
物品を加熱しながら、イオンアシスト蒸着を実行する工程を含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
第１保護層を堆積する工程は、化学気相堆積プロセスを実行する工程を含んでいる、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記方法は、第１保護層を堆積させる工程の前、又はイオンアシスト蒸着を実行する前に、熱伝導体内の複数の穴内に複数の耐プラズマ性プラグを挿入する工程を含み、複数の耐プラズマ性プラグは、ＡｌＮ、Ｙ２Ｏ３、又はＹ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶体とを含むセラミックス化合物のうちの少なくとも１つを含む焼結セラミックスで構成されている、請求項８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、概して、高温に、かつ直接又は遠隔プラズマ環境に、頻繁に曝露されるチャンバコンポーネントを保護することに関する。
【背景】
【０００２】
半導体産業では、ますます減少するサイズの構造を作る多くの製造プロセスによって、デバイスは製造される。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）は、基板をエッチング又は洗浄するために、プラズマの高速流に基板を曝露させる。プラズマは、非常に浸食性がある可能性があり、処理チャンバ及びプラズマに曝露される他の表面を浸食する可能性がある。したがって、プラズマ溶射保護コーティングは、一般的に、処理チャンバコンポーネントを浸食（腐食）から保護するために使用される。
【０００３】
いくつかの製造プロセスは、高い温度（例えば、４００℃以上の温度）で実施される。伝統的なプラズマ溶射保護コーティングは、このようなプロセスに使用されるいくつかのチャンバコンポーネントには不適切である可能性がある。
【概要】
【０００４】
例示的な一実施形態では、物品は、熱伝導性材料を有する本体を含む。物品は、本体の表面上の第１保護層を更に含み、第１保護層は、熱伝導性セラミックスである。物品は、第１保護層上の第２保護層を更に含み、第２保護層は、最高６５０℃の温度でクラッキングに耐性のある耐プラズマ性セラミックス薄膜を含む。
【０００５】
別の例示的な一実施形態では、方法は、熱伝導性材料本体を含む物品を提供する工程を含む。方法は、熱伝導性セラミックスである第１保護層を熱伝導性材料本体の表面上に堆積させる工程を更に含む。方法は、最高６５０℃の温度でクラッキングに耐性のある耐プラズマ性セラミックス薄膜を含む第２保護層を第１保護層上に堆積させるためにイオンアシスト蒸着を実行する工程を更に含む。
【０００６】
別の例示的一実施形態では、原子層堆積チャンバ用のサセプタは、グラファイト本体を含む。サセプタは、グラファイト本体の表面上に第１保護層を更に含み、第１保護層は炭化ケイ素を含む。サセプタは、第１保護層上に第２保護層を更に含み、第２保護層は、最高６５０℃の室温の温度でクラッキングに耐性のある耐プラズマ性セラミックス薄膜を含み、第２保護層は、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、及びＹＦ３からなる群から選択されるセラミックスを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明は、添付図面の図の中で、限定としてではなく、例として示され、同様の参照符号は同様の要素を示す。この開示における「一」又は「１つの」実施形態への異なる参照は、必ずしも同じ実施形態への参照ではなく、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２Ａ】一方の表面上に薄膜の保護コーティングを有する原子層堆積（ＡＬＤ）用サセプタを示す。
【図２Ｂ】穴内に耐プラズマ性プラグが挿入された原子層堆積チャンバ用サセプタの拡大断面図を示す。
【図３】〜
【図５】一方の表面上に保護層スタックを有する例示的物品の断面側面図を示す。
【図６】物品上に１以上の保護層を形成するためのプロセスの一実施形態を示す。
【図７Ａ】イオンアシスト蒸着（ＩＡＤ）などの高エネルギー粒子を用いた種々の堆積技術に適用可能な堆積機構を示す。
【図７Ｂ】ＩＡＤ堆積装置の概略図を示す。
【図８】本発明の実施形態に従って形成された薄膜保護層に対する浸食速度を示す。
【実施形態の詳細な説明】
【０００８】
本発明の実施形態は、物品の１以上の表面上に薄膜保護層を有する原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバ用のチャンバコンポーネントなどの物品を提供する。保護層は、約５０ミクロン以下の厚さを有することができ、物品を保護するために、プラズマ耐食性を提供することができる。チャンバコンポーネントは、ウェハの処理中に高温に曝露される可能性がある。例えば、チャンバコンポーネントは、４５０℃を超える温度に曝露される可能性がある。薄膜保護層は、これらの高温でクラッキング（熱分解）に対して耐性をもつ又は効果的に影響を受けないような方法で形成される。薄膜保護層は、イオンアシスト蒸着（ＩＡＤ）を使用して加熱された基板上に堆積された緻密で倣った（適合した）薄膜とすることができる。薄膜保護層は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、又はＹＦ３で形成することができる。薄膜保護層によって提供される改善された耐食性は、メンテナンス及び製造コストを低減しつつ、物品の耐用年数を向上させることができる。
【０００９】
図１は、本発明の実施形態に係る薄膜保護層で被覆された１以上のチャンバコンポーネントを有する処理チャンバ１００の断面図である。処理チャンバ１００は、ＡＬＤ処理チャンバとすることができる。一実施形態では、処理チャンバ１００は、チャンバ洗浄用に処理チャンバ１００内にフッ素ラジカル（Ｆ＊）を送出するためにリモートプラズマユニットを使用する。あるいはまた、他のタイプの処理チャンバを、本明細書に記載の実施形態と共に使用してもよい。
【００１０】
処理チャンバ１００は、高温ＡＬＤプロセス用に使用することができる。例えば、処理チャンバ１００は、窒化チタン（ＴｉＮ）の堆積用に使用することができる。ＴｉＮ堆積プロセスは、典型的には、４５０℃又はそれ以上の温度で実行されるＡＬＤプロセスである。別の一例の高温ＡＬＤプロセスは、ジクロロシラン（ＤＣＳ）タングステンシリサイドの堆積である。ＤＣＳタングステンシリサイドプロセスは、約５００〜６００℃の温度で、ＷＦ６、ＤＣＳ、及びＳｉＨ４の反応によって実行される。他の高温ＡＬＤプロセスが、処理チャンバ１００によって実行されてもよい。
【００１１】
薄膜保護層を含むことができるチャンバコンポーネントの例は、サセプタ１３４、チャンバ本体１０５、シャワーヘッド１１０などを含む。以下でより詳細に記載される薄膜保護層は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２（ＥＡＧ）、及び／又はＹＦ３を含むことができる。薄膜保護層はまた、いくつかの実施形態では他のセラミックスを含むことができる。また、薄膜保護層は、保護層スタック内の１つの層であってもよい。図示のように、サセプタ１３４は、一実施形態に係る薄膜保護層（第２保護層１３６）を有する。しかしながら、他のチャンバコンポーネント（例えば、上に列挙したもの）のいずれも、薄膜保護層を含むことができることを理解すべきである。
【００１２】
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１０５及びシャワーヘッド１１０を含む。チャンバ本体１０５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１０５は、一般的に、側壁及び底部を含む。シャワーヘッド１１０、側壁、及び／又は底部のいずれも、薄膜保護層を含むことができる。
【００１３】
チャンバ排気部１２５及び１以上の排気ポート１３７は、チャンバの内部容積１０６から排気を排出することができる。排気ポート１３７は、排気して処理チャンバ１００の内部容積１０６の圧力を調節するために利用される１以上のポンプ１６０及びスロットルバルブ１５６及び／又はゲートバルブ１５４を含むポンプシステムに接続することができる。
【００１４】
シャワーヘッド１１０は、チャンバ本体１０５の側壁上に支持されることができる。シャワーヘッド１１０（又は蓋）は、処理チャンバ１００の内部容積１０６へのアクセスを許容するために開かれてもよく、閉じると同時に処理チャンバ１００に対してシールを提供することができる。シャワーヘッド１１０は、ガス分配プレート及び１以上のインジェクタ１２２、１２３、１２４を含むことができる。シャワーヘッド１１０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。あるいはまた、シャワーヘッド１１０は、いくつかの実施形態では、蓋及びノズルで置き換えることができる。
【００１５】
ガスパネル１５２は、１以上のガス供給ライン１３８〜１４６を介してシャワーヘッド１１０を通って内部容積１０６に処理ガス及び／又は洗浄ガスを提供することができる。基板上に層を堆積させるＣＶＤ操作を実行するために使用可能な処理ガスの例は、堆積される層に応じて、ＮＨ３、ＴｉＣｌ４、テトラキス（ジメチルアミノ）チタン（ＴＤＭＡＴ）、ＷＦ６、ＤＣＳ、ＳｉＨ４などを含む。リモートプラズマ源（ＲＰＳ）１５０は、洗浄中にフッ素ラジカル（Ｆ＊）を生成することができ、１以上のガス送出ライン１３８〜１４６を介してフッ素ラジカルを送出することができる。ガス送出ライン１３８〜１４６、排気ポート１３７、及びシャワーヘッド１１０は、アルミニウム又は他の適切な材料とすることができるドーム１８０によって覆われていてもよい。
【００１６】
チャンバコンポーネント（例えば、チャンバ本体１０５の内壁、シャワーヘッド１１０、サセプタ１３４など）は、処理中、材料の堆積層を蓄積する。堆積特性並びに粒子汚染の変化を軽減するために、そのような堆積層は、リモートプラズマ洗浄プロセスを使用してチャンバコンポーネントから定期的に洗浄される。チャンバコンポーネントの表面から堆積された材料を洗浄するために使用することができる洗浄ガスの例は、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）及び他のガス（例えば、Ｏ２、又はＮ２Ｏ）を含む。キャリアガスの例は、Ｎ２、Ｈｅ、Ａｒ、及び洗浄ガスに不活性な他のガス（例えば、非反応性ガス）を含む。一実施形態では、プラズマ洗浄プロセスを実行するために、ＮＦ３及びＡｒが使用される。
【００１７】
サセプタ１３４は、シャワーヘッド１１０下の処理チャンバ１００の内部容積１０６内に配置され、ベース１３２によって支持される。サセプタ１３４は、処理中、１以上の基板を保持する。サセプタ１３４は、１以上の基板と相互作用する処理ガスの均一な分布を保証するように、ＡＬＤプロセス中に軸中心の周りに回転するように構成される。このような均一な分布は、１以上の基板上に堆積された層の厚さの均一性を向上させる。
【００１８】
サセプタ１３４は、加熱されるように、かつ処理中、サセプタ１３４全体に均一な熱を維持するように構成される。したがって、サセプタ１３４は、熱衝撃に対する高い耐性を有する熱伝導性材料からなる本体を有することができる。一実施形態では、本体は、グラファイトなどの半金属材料である。サセプタ１３４はまた、高い耐熱衝撃性を有する他の材料（例えば、ガラスカーボン）からなる本体を有することができる。
【００１９】
サセプタ１３４は、複数の凹部を有する。それぞれの凹部は、ほぼ凹部内に保持されることができる基板（例えば、ウェハ）のサイズとすることができる。基板は、処理中、サセプタ１３４に真空付着（チャッキング）させることができる。
【００２０】
一実施形態では、サセプタ１３４の本体は、少なくとも１つの面上に第１保護層１３５、及び第１保護層１３５の上に第２保護層１３６上を有する。一実施形態では、第１保護層はＳｉＣであり、第２保護層は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２（ＥＡＧ）、又はＹＦ３のうちの１つである。別の一実施形態では、サセプタ１３４は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２（ＥＡＧ）、又はＹＦ３のうちの１つである単一の保護層のみを有する。他の実施形態では、追加の保護層を使用することもできる。一例のサセプタは、図２Ａ〜図２Ｂを参照してより詳細に示される。
【００２１】
一実施形態では、１以上の加熱素子１３０が、サセプタ１３４の下方に配置される。１以上の熱シールドもまた、高い温度に加熱されるべきではないコンポーネントを保護するために、加熱素子１３０の近傍に配置することができる。一実施形態では、加熱素子１３０は、抵抗又は誘導加熱素子である。別の一実施形態では、加熱素子は、放射加熱ランプである。加熱素子１３０は、いくつかの実施形態では、最大７００℃以上の温度にサセプタ１３４を加熱することができる。
【００２２】
図２Ａは、ＡＬＤチャンバ用の一例のサセプタ２００を示す。サセプタ２００は、薄膜保護コーティングを有する。一実施形態では、薄膜保護コーティングは、サセプタの上面のみを被覆する。あるいはまた、薄膜保護コーティングは、サセプタの上面および下面を被覆する。薄膜保護層は、サセプタの側壁もまた被覆してもよい。サセプタ２００の目的は、同時に複数のウェハを支持して均一に加熱することである。サセプタ２００は、抵抗加熱素子又はランプを用いて放射加熱することができる。処理中、サセプタ２００は、単原子層堆積（ＡＬＤ）又は他のＣＶＤプロセスを介して（支持されたウェハと共に）コーティングされる。洗浄間平均時間（ＭＴＢＣ）を増加させるために、サセプタ２００は、一連の処理の間に発生した内部の膜応力によりコーティングが剥離するのを防止するために定期的に洗浄されるべきである。サセプタ２００は、熱又はリモートプラズマプロセスのいずれかによって洗浄することができる。ＮＦ３を使用したリモートプラズマ洗浄の場合には、フッ素ラジカル（Ｆ＊）が、遠隔で生成され、堆積膜を除去するために処理領域内に送出される。しかしながら、高温でのＦ＊はまた、サセプタ材料（例えば、ＣＶＤ  ＳｉＣ及びグラファイト）を浸食するだろう。したがって、使用される化学物質に耐食性のある保護コーティングが、塗布される。保護コーティングはまた、堆積膜の全体が除去されることを保証するために「オーバーエッチング」の期間を可能にする。
【００２３】
一実施形態では、サセプタ２００は、半金属の熱伝導性ベース（例えば、グラファイト）を含む。サセプタ２００は、複数の基板（例えば、複数のウェハ）を支持するのに十分な大きさとすることができる円盤状の形状を有することができる。一実施形態では、サセプタは、１メートル以上の直径を有する。
【００２４】
サセプタ２００は、各々が処理中にウェハ又は他の基板を支持するように構成することができる１以上の凹部（ポケットとも呼ばれる）２０１〜２０６を含むことができる。図示の例では、サセプタ２００は、６つの凹部２０１〜２０６を含む。しかしながら、他のサセプタは、より多くの又はより少ない凹部を有していてもよい。
【００２５】
凹部２０１〜２０６のそれぞれは、多くの表面構造を含む。凹部２０１内の表面構造の例は、外側リング２０８、複数のメサ２０６、及びメサ２０６間のチャネル又はガス流路を含む。構造は、いくつかの実施形態では、約１０〜８０ミクロンの高さを有することができる。
【００２６】
一実施形態では、サセプタ２００は、熱伝導性の半金属ベースの１以上の表面上にＳｉＣ又はＳｉＮのＣＶＤ堆積層を更に含む。凹部２０１〜２０６及び表面構造（例えば、メサ２０６及び外側リング２０８）は、サセプタ２００に開けた穴を介して熱伝達（又は背面）ガス（例えば、Ｈｅ）の供給源に流体結合させることができる。動作中、背面ガスは、サセプタ２００と基板との間の熱伝達を向上させるために、ガス流路内に制御された圧力で供給することができる。
【００２７】
凹部及び表面構造は、第１保護層が堆積される前に、サセプタ２００の本体内に形成させることができる。あるいはまた、凹部及び／又は表面構造は、第１保護層が上に堆積された後、第１保護層内に形成されてもよい。第２保護層は、凹部及び表面構造に倣った適合薄膜保護層とすることができる。あるいはまた、表面構造は、第２保護層内に形成されてもよい。したがって、表面構造（例えば、メサ２０６及び外側リング２０８）の全ては、第２保護層の表面に存在している。一実施形態では、第２保護層は、約５〜５０ミクロンの厚さを有する。別の一実施形態では、第２保護層は、２０ミクロン以下の厚さを有する。別の一実施形態では、第２保護層は、最大１０００ミクロンの厚さを有する。
【００２８】
サセプタ２００は、リフトピン穴２１０を更に含む。例えば、サセプタ２００は、リフトピン（例えば、Ａｌ２Ｏ３リフトピン）を支持する３つのリフトピン穴を含むことができる。リフトピンは、サセプタ２００上へのウェハのロード及びアンロードを可能にする。サセプタ２００は、回転スピンドルにサセプタを固定するために使用することができる凹部２１５を含むことができる。凹部２１５は、回転スピンドルにサセプタ２００を機械的に固定するために使用することができる穴２２０を含むことができる。
【００２９】
図２Ｂは、穴に挿入された耐プラズマ性プラグ２５０を有するサセプタ２００の拡大断面図を示す。ＩＡＤとＰＶＤは、直進的プロセスである。したがって、薄膜保護コーティングは、サセプタ内の穴（例えば、リフトピン穴２１０、穴２２０、又はヘリウム穴）の内側をコーティングすることはできない。一実施形態では、初期の穴は、大きめの寸法でサセプタ内に形成される。耐プラズマ性プラグ（例えば、耐プラズマ性プラグ２５０）は、別々に製造され、大きめの穴内に挿入させることができる。耐プラズマ性プラグ２５０は、大きめの穴内に圧入する（例えば、機械的にプレスさせる）ことができる。耐プラズマ性プラグ２５０は、バルク焼結耐プラズマ性セラミックス材料（例えば、ＡｌＮ、Ｙ２Ｏ３、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶液とを含むセラミックス化合物、又は他の希土類酸化物）から形成することができる。
【００３０】
耐プラズマ性プラグ２５０は、それら自体が、それらの中心に、最終的な穴を有することができ、この場合、最終的な穴は、所望の直径を有する。ＣＶＤ堆積層及び／又は薄膜保護層は、サセプタのみを、又はサセプタと耐プラズマ性プラグ２５０の両方をコーティングすることができる。一実施形態では、ＣＶＤ堆積層は、耐プラズマ性プラグ２５０が挿入される前に堆積させることができる。その後、薄膜保護層は、耐プラズマ性プラグ２５０の挿入後に堆積させることができる。薄膜保護層は、プラグ２５０の外壁とそれが挿入された最初の穴との間のギャップを充填する及び／又は埋めることができる。いくつかの例では、薄膜保護層は、プラグと、プラグが挿入される最初の穴との間のギャップを埋めるのに十分な厚さでないかもしれない。したがって、ギャップを埋めるために、プラグが挿入された後、ＣＶＤコーティングを堆積させてもよい。その後、薄膜保護層をＣＶＤコーティング上に堆積させることができる。
【００３１】
一実施形態では、耐プラズマ性プラグのベースは、（図示のように）耐プラズマ性プラグの上部よりも狭くなっている。これは、耐プラズマ性プラグがサセプタ２００内に所定の深さまで圧入されることを可能にする。
【００３２】
図３〜図５は、１以上の薄膜保護層によって覆われた物品（例えば、チャンバコンポーネント）の断面側面図を示す。図３は、第１保護層３３０及び第２保護層３０８を有する物品３００の一実施形態の断面側面図を示す。第１保護層は、ＳｉＣ、ＳｉＮ、又は他のセラミックス材料とすることができる。第１保護層３３０は、ＣＶＤプロセスによって本体３０５上に堆積されていてもよい。第１保護層は、最大２００ミクロンの厚さを有することができる。一実施形態では、第１保護層は、約５〜１００ミクロンの厚さである。
【００３３】
第２保護層３０８は、ＩＡＤを使用して第１保護層３３０の上に塗布されたセラミックス薄膜保護層とすることができる。第２保護層３０８を堆積させるために使用することができる２つの例示的なＩＡＤ法は、電子ビームＩＡＤ（ＥＢ−ＩＡＤ）及びイオンビームスパッタリングＩＡＤ（ＩＢＳ−ＩＡＤ）を含む。第２保護層３０８は、トップコートとしての役割を果たすことができ、耐食性バリアとしての役割を果たし、第１保護層３３０の露出面をシールする（例えば、第１保護層３３０内の固有の表面クラック及び穴をシールする）ことができる。
【００３４】
ＩＡＤ堆積された第２保護層３０８は、（例えば、プラズマ溶射法又はスパッタリング法によって引き起こされる膜応力と比較して、）比較的低い膜応力を有することができる。ＩＡＤ堆積された第２保護層３０８はまた、１％未満である空孔率、いくつかの実施形態では約０．１％未満の空孔率を有することができる。したがって、ＩＡＤ堆積された保護層は、チャンバコンポーネントのアプリケーションに対するパフォーマンス上の利点を有することができる緻密な構造である。また、ＩＡＤ堆積された第２保護層３０８は、第１保護層３３０を最初に粗面化する、又は他の時間の掛かる表面準備工程を実行することなしに堆積させることができる。
【００３５】
第２保護層３０８を形成するために使用することができるセラミックスの例は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２（ＥＡＧ）、及びＹＦ３を含む。使用することができる別の例示的なセラミックスは、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９（ＹＡＭ）である。上記のセラミックスのいずれも、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）を含んでもよい。
【００３６】
物品３００の本体３０５及び／又は第１保護層３３０は、１以上の表面構造を含むことができる。サセプタに対しては、表面構造は、凹部、メサ、シーリングバンド、ガス流路、ヘリウム穴などを含むことができる。シャワーヘッドに対しては、表面構造は、ガス分配用の数百又は数千の穴、ガス分配穴の周囲のディボット又はバンプなどを含むことができる。他のチャンバコンポーネントは、他の表面構造を有するかもしれない。
【００３７】
第２保護層３０８は、本体３０５及び第１保護層３３０の表面形状に倣う（一致する）ことができる。例えば、第２保護層３０８は、第１保護層３３０の上面の相対的な形状を維持する（例えば、第１保護層３３０内の構造の形状を伝える）ことができる。また、第２保護層３０８は、本体３０５及び／又は第１保護層３３０内の穴を塞がないように十分に薄くすることができる。第２保護層は、１０００ミクロン未満の厚さを有することができる。一実施形態では、第２保護層３０８は、約２０ミクロン以下の厚さを有する。更なる一実施形態では、第２保護層は、約０．５ミクロン〜約７ミクロンの間の厚さを有する。
【００３８】
代替の一実施形態では、第１保護層３３０は、省略されてもよい。したがって、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）、Εｒ３Ａｌ５Ｏ１２（ＥＡＧ）、ＹＦ３、又はＹ４Ａｌ２Ｏ９（ＹＡＭ）の単一保護層のみを、本体３０５の１以上の表面上に堆積させることができる。
【表１】
0006709164.tif 000002
【００３９】
表１は、ＩＡＤ堆積されたＹＡＭ、ＹＦ３、ＹＡＧ、及びＥＡＧに対する材料特性を示す。図示のように、ＩＡＤ堆積されたＹＡＭの５ミクロン（μｍ）のコーティングは、６９５ボルト（Ｖ）の絶縁破壊電圧を有する。ＩＡＤ堆積されたＹＦ３の５μｍのコーティングは、５２２Ｖの絶縁破壊電圧を有する。ＩＡＤ堆積されたＹＡＧの５μｍのコーティングは、１０８０Ｖの絶縁破壊電圧を有する。ＩＡＤ堆積されたＥＡＧの５μｍのコーティングは、９００Ｖの絶縁破壊電圧を有する。
【００４０】
アルミナの１．６ｍｍ上のＹＦ３の誘電率は、約９．２であり、ＹＡＧ薄膜の誘電率は、約９．７６であり、ＥＡＧ薄膜の誘電率は約９．５４である。アルミナの１．６ｍｍ上のＹＦ３薄膜の損失正接は、約９Ｅ−４であり、ＹＡＧ薄膜の損失正接は、約４Ｅ−４であり、ＥＡＧ薄膜の損失正接は、約４Ｅ−４である。ＹＡＧ薄膜の熱伝導率は、約２０．１Ｗ／ｍ・Ｋであり、ＥＡＧ薄膜の熱伝導率は、約１９．２Ｗ／ｍ・Ｋである。
【００４１】
アルミナ基板への薄膜保護層の接着強度は、特定されたセラミックス材料のそれぞれに対して２７メガパスカル（ＭＰａ）を超えることができる。接着強度は、基板から薄膜保護層を分離するために使用される力の量を測定することによって決定することができる。
【００４２】
ヘルミシティは、薄膜保護層を用いて達成することができるシール能力を測定する。示されるように、ＹＦ３を使用して約２．６Ｅ−９立方センチメートル毎秒（ｃｍ３／ｓ）のＨｅ漏れ速度を達成でき、ＹＡＧを使用して約４．４Ｅ−１０のＨｅ漏れ速度を達成でき、ＥＡＧを使用して約９．５Ｅ−１０のＨｅ漏れ速度を達成できる。より低いＨｅ漏れ速度は、改善されたシールを示す。実施例の薄膜保護層の各々は、典型的なＡｌ２Ｏ３よりも低いＨｅ漏れ速度を有する。
【００４３】
Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、及び、ＹＦ３の各々は、プラズマ処理中に摩耗に耐えることができる硬度を有する。示されるように、ＹＦ３は、約３．４１１ギガパスカル（ＧＰａ）のビッカース硬さ（５ｋｇｆ）を有し、ＹＡＧは、約８．５ＧＰａの硬度を有し、ＥＡＧは、約９．０５７ＧＰａの硬度を有する。ＹＡＧの測定された摩耗速度は、高周波時間当り約０．２８ナノメートル（ｎｍ／ＲＦ時間）であり、ＥＡＧの摩耗速度は、約０．１７６ｎｍ／ＲＦ時間である。
【００４４】
なお、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、及びＹＦ３は、いくつかの実施形態では、上で特定される材料の特性及び特徴が、最大３０％変化できるように改質することができることに留意すべきである。したがって、これらの材料特性に対して記載された値は、実施例の達成可能な値として理解されるべきである。本明細書内で記載されるセラミックス薄膜保護層は、提供された値に限定して解釈されるべきではない。
【００４５】
図４は、物品４００の本体４０５の上に堆積された薄膜保護層スタック４０６を有する物品４００の一実施形態の断面側面図を示す。代替の一実施形態では、薄膜保護層スタック４０６は、ＳｉＣ又はＳｉＮの第１保護層の上に堆積されてもよい。
【００４６】
薄膜保護層スタック４０６内の１以上の薄膜保護層（例えば、第１層４０８及び／又は第２層４１０）は、ＹＡＧ、ＹＡＭ、ＥＡＧ、又はＹＦ３のうちの１つとすることができる。また、保護層の一部は、Ｅｒ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｇｄ３Ａｌ５Ｏ１２、又はＹ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶液とを含むセラミックス化合物を含んでいてもよい。一実施形態では、同一のセラミックス材料は、２つの隣接する薄膜保護層に対して使用されない。しかしながら、別の一実施形態では、隣接する層は、同じセラミックスで構成されてもよい。
【００４７】
図５は、物品５００の本体５０５上に堆積された薄膜保護層スタック５０６を有する物品５００の別の一実施形態の断面側面図を示す。あるいはまた、薄膜保護層スタック５０６は、ＳｉＣ又はＳｉＮ層の上に堆積させることができる。物品５００は、薄膜保護層スタック５０６が４つの薄膜保護層５０８、５１０、５１５、５１８を有することを除き、物品４００と類似している。
【００４８】
薄膜保護層スタック（例えば、図示したもの）は、任意の数の薄膜保護層を有することができる。スタック内の薄膜保護層は、全て同じ厚さを有していてもよく、又はそれらは、様々な厚さを有していてもよい。薄膜保護層のそれぞれは、約５０ミクロン未満の厚さを有していてもよく、いくつかの実施形態では、約１０ミクロン未満である。一例では、第１層４０８は、３ミクロンの厚さを有することができ、第２層４１０は、３ミクロンの厚さを有することができる。別の一例では、第１層５０８は、２ミクロンの厚さを有するＹＡＧ層とすることができ、第２層５１０は、１ミクロンの厚さを有する化合物セラミックス層とすることができ、第３層５１５は、１ミクロンの厚さを有するＹＡＧ層とすることができ、第４層５１８は、１ミクロンの厚さを有する化合物セラミックス層とすることができる。
【００４９】
セラミックス層の数と、使用するセラミックス層の組成の選択は、所望のアプリケーション及び／又はコーティングされる物品の種類に基づいてもよい。ＩＡＤによって形成されたＥＡＧ、ＹＡＧ、及びＹＦ３薄膜保護層は、典型的には、アモルファス構造を有している。対照的に、ＩＡＤ堆積された化合物セラミックス及びＥｒ２Ｏ３層は、典型的には、結晶又はナノ結晶構造を有する。結晶及びナノ結晶セラミックス層は、一般的に、アモルファスセラミックス層よりも耐食性が高い可能性がある。しかしながら、いくつかの例では、結晶構造又はナノ結晶構造を有する薄膜セラミックス層は、時々縦割れ（ほぼ膜厚方向で、コーティング面にほぼ垂直に走るクラック）が発生する場合がある。このような縦割れは、格子不整合に起因する可能性があり、プラズマ化学に対して攻撃点となる可能性がある。物品が加熱され、冷却されるたびに、薄膜保護層と、それが被覆する基板との間の熱膨張係数の不整合は、薄膜保護層の応力を生じさせる。このような応力は、縦割れに集中する可能性がある。これは、薄膜保護層が、最終的にそれが被覆する基板から離れて剥離を引き起こす可能性がある。対照的に、縦割れがない場合、応力は薄膜全域に亘ってほぼ均一に分布される。
【００５０】
したがって、一実施形態では、薄膜保護層スタック４０６内の第１層４０８は、ＹＡＧ又はＥＡＧなどのアモルファスセラミックスであり、薄膜保護層スタック４０６内の第２層４１０は、セラミックス化合物又はＥｒ２Ｏ３などの結晶又はナノ結晶セラミックスである。このような一実施形態では、第２層４１０は、第１層４０８に比べて、より高い耐プラズマ性を提供することができる。本体４０５上に（又はＳｉＣ又はＳｉＮ保護層上に）直接ではなく、第１層４０８上に第２層４１０を形成することによって、第１層４０８は後続の層の格子不整合を最小化するためのバッファとしての役割を果たす。こうして、第２層４１０の寿命を増大させることができる。
【００５１】
別の一例では、本体、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９、Ｅｒ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｇｄ３Ａｌ５Ｏ１２、及びＹ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶液とを含むセラミックス化合物のそれぞれは、異なる熱膨張係数を有する可能性がある。２つの隣接する材料間の熱膨張係数の不整合が大きければ大きいほど、それらの材料のうちのいずれかが最終的に、割れ、剥がれ、又はそうでなくとも他の材料へのその接着を失う可能性が大きくなる。保護層スタック４０６、５０６は、隣接する層間の（又は層と本体４０５、５０５との間の）熱膨張係数の不整合を最小化するような方法で形成させることができる。例えば、本体５０５は、グラファイトとすることができ、ＥＡＧは、グラファイトの熱膨張係数に最も近い熱膨張係数を有することができ、ＹＡＧの熱膨張係数がそれに続き、化合物セラミックスの熱膨張係数がそれに続く。したがって、一実施形態では、第１層５０８は、ＥＡＧとすることができ、第２層５１０は、ＹＡＧとすることができ、第３層５１５は、化合物セラミックスとすることができる。
【００５２】
別の一例では、保護層スタック５０６内の層は、２つの異なるセラミックスの交互層とすることができる。例えば、第１層５０８と第３層５１５は、ＹＡＧとすることができ、第２層５１０と第４層５１８は、ＥＡＧ又はＹＦ３とすることができる。このような交互層は、交互層内で使用される一方の材料がアモルファスであり、交互層内で使用される他方の材料が結晶又はナノ結晶である場合に、上記のものと同様の利点を提供することができる。
【００５３】
別の一例では、識別可能な色を有する薄膜コーティングを、薄膜保護層スタック４０６又は５０６のある点に堆積させることができる。例えば、識別可能な色を有する薄膜コーティングは、薄膜スタックの底部に堆積させることができる。識別可能な色を有する薄膜コーティングは、例えば、Ｅｒ２Ｏ３又はＳｍＯ２とすることができる。技術者が識別可能な色を見たときに、サセプタを交換又は改修（再生）する必要があることを警告することができる。
【００５４】
いくつかの実施形態では、薄膜保護層スタック４０６、５０６内の１以上の層は、熱処理を用いて形成された遷移層である。本体４０５、５０５が、セラミックス体の場合は、薄膜保護層と本体との間の相互拡散を促進するために、高温熱処理を実行することができる。また、熱処理は、隣接する薄膜保護層間又は厚い保護層と薄膜保護層との間の相互拡散を促進するために実行してもよい。特に、遷移層は、非多孔質層とすることができる。遷移層は、２つのセラミックス間の拡散接合の役割を果たすことができ、隣接するセラミックス間の改善された接着性を提供することができる。これは、プラズマ処理中に保護層が割れる、剥離する、又ははがれるのを防止するのを助けることができる。
【００５５】
熱処理は、最長約２４時間（例えば、一実施形態では３〜６時間）の間、最高約１４００〜１６００℃の加熱処理とすることができる。これは、第１薄膜保護層と、隣接するセラミックス体、厚い保護層、又は第２薄膜保護層のうちの１以上との間に相互拡散層を作ることができる。
【００５６】
図６は、物品上に１以上の保護層を形成するためのプロセス６００の一実施形態を示す。プロセス６００のブロック６０５では、サセプタが提供される。サセプタは、ＡＬＤ処理チャンバ用とすることができる。一実施形態では、サセプタは、熱伝導性の半金属体（良好な熱伝導性を有する半金属体）を有する。一実施形態では、熱伝導性の半金属体は、グラファイト体である。あるいはまた、非熱伝導性のサセプタを提供してもよい。非熱伝導性サセプタは、炭素ガラスからなる本体を有することができる。他の実施形態では、サセプタ以外の物品を提供してもよい。例えば、ＡＬＤ処理チャンバ用アルミニウムシャワーヘッドを提供することができる。
【００５７】
一実施形態では、ブロック６０８で耐プラズマ性セラミックスプラグがサセプタ内の穴内に挿入される。耐プラズマ性セラミックスプラグは穴内に圧入することができる。代替の一実施形態では、耐プラズマ性セラミックスプラグは、ブロック６１０の後にサセプタ内の穴内に挿入される。別の一実施形態では、耐プラズマ性セラミックスプラグは、サセプタ内の穴内に挿入されない。
【００５８】
ブロック６１０では、提供されたサセプタ上に第１保護層を堆積させるためにＣＶＤプロセスが実行される。一実施形態では、第１保護層は、サセプタのプラズマ対向面のみを覆う。別の一実施形態では、第１保護層は、サセプタの前面及び背面を覆う。別の一実施形態では、第１保護層は、サセプタの前面、背面、及び側面を覆う。一実施形態では、第１保護層は、ＳｉＣである。あるいはまた、第１保護層は、ＳｉＮ、又は別の適切な材料とすることができる。第１保護層は、最大約２００ミクロンの厚さを有することができる。サセプタの表面構造を、グラファイト内に機械加工してもよい。一実施形態では、第１保護層は、堆積後に研磨される。
【００５９】
ブロック６１５では、サセプタは、２００℃以上の温度に加熱される。例えば、サセプタは、２００〜４００℃の温度に加熱することができる。一実施形態では、サセプタは、３００℃の温度に加熱される。
【００６０】
ブロック６２０では、サセプタを加熱しながら、第１保護層の１以上の表面上に第２保護層を堆積させるために、ＩＡＤが実行される。一実施形態では、第２保護層は、第１保護層のプラズマ対向面のみを覆う。別の一実施形態では、第２保護層は、サセプタの表裏の第１保護層を覆う。別の一実施形態では、第２保護層は、第１保護層のすべての表面を覆う。一実施形態では、ＩＡＤ堆積の前に、酸素及び／又はアルゴンイオンがイオン銃によってサセプタに向けられる。酸素及びアルゴンイオンは、第１保護層上の表面の有機汚染物を燃焼させ、残留粒子を分散させることができる。
【００６１】
実行可能な２種類のＩＡＤは、ＥＢ−ＩＡＤとＩＢＳ−ＩＡＤを含む。ＥＢ−ＩＡＤは、蒸着によって実行することができる。ＩＢＳ−ＩＡＤは、固体ターゲット材料をスパッタリングすることによって実行することができる。第２保護層は、Ｙ３Ａｌ5Ｏ１２、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９、Ｅｒ３Ａｌ5Ｏ１２、又はＹＦ３とすることができる。第２保護層は、アモルファスとすることができ、４５０℃の温度でクラッキングに対する耐性を有することが可能である。一実施形態では、保護層は、最高５５０℃の繰り返しの熱サイクル後でさえ、クラッキングに見舞われないことが可能である。更なる一実施形態では、第２保護層は、最高６５０℃の室温の温度でクラッキングに対する耐性を有する。第１保護層及びサセプタの両方とも第２保護層とは異なる熱膨張係数を有する可能性があり、第２保護層は、第１保護層及びサセプタの上に堆積されるが、クラッキングに対する耐性を有することができる。
【００６２】
第２保護層の堆積速度は、毎秒約１〜８オングストロームとすることができ、堆積パラメータを調整することによって変化させることができる。一実施形態では、堆積速度は、毎秒１〜２オングストローム（Å／秒）である。堆積速度はまた、堆積中に変更してもよい。一実施形態では、基板上に適合し良好に付着するコーティングを達成するために、約０．２５〜１Å／秒の初期の堆積速度が使用される。その後、より短く、より費用効果的なコーティングの実行内で、より厚いコーティングを達成するために、２〜１０Å／秒の堆積速度が使用される。
【００６３】
第２保護層は、それが上に堆積される材料に対して、非常に適合しており、厚さが均一であり、良好な接着性を有することが可能な薄膜保護層とすることができる。一実施形態では、第２保護層は、１０００ミクロン未満の厚さを有する。更なる一実施形態では、第２保護層は、５〜５０ミクロンの厚さを有する。更に別の一実施形態では、第２保護層は２０ミクロン未満の厚さを有する。
【００６４】
ブロック６２５では、追加の保護層（例えば、追加の薄膜保護層）を堆積するかどうかに関しての判断がなされる。追加の保護層が堆積される場合、プロセスはブロック６３０へと継続する。ブロック６３０では、他の保護層が、ＩＡＤを用いて第２保護層上に形成される。
【００６５】
一実施形態では、他の保護層は、第２保護層のセラミックスとは異なるセラミックスで構成される。一実施形態では、他の保護層は、Ｙ３Ａｌ5Ｏ１２、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９、Ｅｒ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｅｒ３Ａｌ5Ｏ１２、Ｇｄ３Ａｌ5Ｏ１２、ＹＦ３、又はＹ４Ａｌ２Ｏ９とＹ２Ｏ３−ＺｒＯ２の固溶液とのセラミックス化合物のうちの１つである。
【００６６】
別の一実施形態では、他の保護層は、第２保護層のセラミックスと同じであるセラミックスで構成される。例えば、マスクは、第２保護層を形成した後に、サセプタ上に配置してもよい。このマスクは、構造（例えば、メサ及びシール）がサセプタ上に（例えば、サセプタ内の凹部内に）形成されるためのものである開口部を有することができる。その後、追加の保護層を、これらの構造を形成するために堆積させることができる。一実施形態では、構造（例えば、メサ）は、１０〜２０ミクロンの高さを有する。
【００６７】
その後、本方法は、ブロック６２５に戻る。ブロック６２５で追加の薄膜保護層が塗布されない場合は、プロセスは終了する。
【００６８】
図７Ａは、イオンアシスト蒸着（ＩＡＤ）などの高エネルギー粒子を利用した様々な堆積技術に適用可能な堆積メカニズムを示す。典型的なＩＡＤ法は、イオン衝突を組み込む堆積プロセス（例えば、本明細書に記載されるような耐プラズマ性コーティングを形成するためのイオン衝突の存在下での蒸着（例えば、活性化反応性蒸着法（ＡＲＥ）又はＥＢ−ＩＡＤ）及びスパッタリング（例えば、ＩＢＳ−ＩＡＤ））を含む。ＩＡＤ法のいずれも、反応性ガス種（例えば、Ｏ２、Ｎ２、ハロゲン等）の存在下で実施することができる
【００６９】
図示のように、薄膜保護層７１５は、イオンなどの高エネルギー粒子７０３の存在下で堆積材料７０２の蓄積によって形成される。堆積材料７０２は、原子、イオン、ラジカル、又はそれらの混合物を含む。それが形成されるとき、高エネルギー粒子７０３は、薄膜保護層７１５に衝突し、圧縮することができる。
【００７０】
一実施形態では、ＩＡＤは、本明細書の他の箇所で先に説明したように、薄膜保護層７１５を形成するために利用される。図７Ｂは、ＩＡＤ堆積装置の概略図を示す。図示されるように、材料源７５２（ターゲット本体とも呼ばれる）は、堆積材料７０２のフラックスを提供し、一方、高エネルギー粒子源７５５は、高エネルギー粒子７０３のフラックスを提供し、これらの両方とも、ＩＡＤプロセスを通して物品７５０に衝突する。高エネルギー粒子源７５５は、酸素又は他のイオン源とすることができる。高エネルギー粒子源７５５はまた、粒子の発生源由来（例えば、プラズマ、反応性ガス由来、又は堆積材料を提供する材料源由来）の他の種類の高エネルギー粒子（例えば、不活性ラジカル、中性子原子、及びナノサイズ粒子）を提供することができる。堆積材料７０２を提供するために使用される材料源（例えば、ターゲット本体）７５２は、薄膜保護層７１５が構成されるのと同じセラミックスに対応するバルク焼結セラミックスとすることができる。例えば、材料源は、バルク焼結セラミックス複合体、又はバルク焼結ＹＡＧ、Ｅｒ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２、ＹＦ３、又はＧｄ３Ａｌ５Ｏ１２とすることができる。ＩＡＤは、材料源及び高エネルギーイオン源を提供するために、１以上のプラズマ又はビームを利用してもよい。あるいはまた、材料源は、金属であってもよい。
【００７１】
反応種はまた、耐プラズマ性コーティングの堆積中に提供してもよい。一実施形態では、高エネルギー粒子７０３は、非反応種（例えば、Ａｒ）又は反応種（例えば、Ｏ）のうちの少なくとも１つを含む。更なる実施形態では、薄膜保護層７１５に最も弱く接着された堆積材料を選択的に除去する傾向を更に増大させるために、ＣＯ及びハロゲン（Ｃｌ、Ｆ、Ｂｒ等）などの反応種をまた、耐プラズマ性コーティングの形成中に導入してもよい。
【００７２】
ＩＡＤプロセスでは、高エネルギー粒子７０３は、他の堆積パラメータとは独立して、高エネルギーイオン（又は他の粒子）源７５５によって制御することができる。高エネルギーイオンフラックスのエネルギー（例えば、速度）、密度、及び入射角は、薄膜保護層の組成、構造、結晶方位、及び粒径を制御するために調整することができる。調整することができる追加のパラメータは、堆積中、並びに堆積の期間の間の物品の温度である。
【００７３】
イオンアシストエネルギーは、コーティングを高密度化し、基板の表面上への材料の堆積を加速するために使用される。イオンアシストエネルギーは、イオン源の電圧と電流の両方を使用して変更することができる。電圧と電流は、コーティングの応力と、コーティングの結晶化度を操作するために、高い及び低いコーティング密度を達成するように調整することができる。イオンアシストエネルギーは、約５０〜５００Ｖ及び約１〜５０アンペア（Ａ）の範囲とすることができる。イオンアシストエネルギーはまた、コーティングの化学量論を意図的に変更するために使用することができる。例えば、金属ターゲットは、堆積中に使用することができ、金属酸化物に転換される。
【００７４】
コーティング温度は、堆積チャンバ及び／又は基板を加熱するためのヒータを使用し、堆積速度を調節することによって制御することができる。堆積中の基板（物品）温度は、低温（典型的には室温である一実施形態で約１２０〜１５０℃）と高温（一実施形態では約２７０℃以上）におおざっぱに分けることができる。一実施形態では、約３００℃の堆積温度が使用される。あるいはまた、より高い（例えば、最高４５０℃）又はより低い（例えば、最低で室温）の堆積温度を使用することができる。堆積温度は、膜応力、結晶化度、及び他のコーティング特性を調整することために使用することができる。
【００７５】
作動距離は、電子ビーム（又はイオンビーム）銃と基板との間の距離である。作動距離は、最も高い均一性を有するコーティングを達成するように変化させることができる。また、作動距離は、コーティングの堆積速度及び密度に影響を与える可能性がある。
【００７６】
堆積角度は、電子ビーム（又はイオンビーム）と基板との間の角度である。堆積角度は、基板の位置及び／又は姿勢を変えることによって変化させることができる。堆積角度を最適化することにより、三次元の幾何学的形状内で均一なコーティング（被覆）を達成することができる。
【００７７】
ＥＢ−ＩＡＤ及びＩＢＳ−ＩＡＤ堆積は、表面状態の広い範囲で実現可能である。しかしながら、研磨された表面は、均一なコーティングカバレッジを達成するために好ましい。ＩＡＤ堆積中に基板を保持するために、種々の固定具を使用することができる。
【００７８】
図８は、本発明の実施形態に従って形成された薄膜保護層に対する浸食速度を示す。図８は、ＮＦ３プラズマ化学に曝露されたときの薄膜保護層の浸食速度を示している。図示されるように、ＩＡＤ堆積された薄膜保護層は、ＳｉＣと比べてはるかに改善された耐食性を示している。例えば、ＳｉＣは、高周波時間当たり２．５μｍ（μｍ／ＲＦ時間）を超える浸食速度を示した。対照的に、ＩＡＤ堆積されたＥＡＧ、ＹＡＧ、及びＹＦ３の薄膜保護層はすべて、０．２μｍ／ＲＦ時間未満の浸食速度を示した。
【００７９】
前述の説明は、本発明のいくつかの実施形態の良好な理解を提供するために、具体的なシステム、コンポーネント、方法等の例などの多数の具体的な詳細を説明している。しかしながら、本発明の少なくともいくつかの実施形態は、これらの具体的な詳細なしに実施することができることが当業者には明らかであろう。他の例では、周知のコンポーネント又は方法は、本発明を不必要に不明瞭にしないために、詳細には説明しないか、単純なブロック図形式で提示されている。したがって、説明された具体的な詳細は、単なる例示である。特定の実装では、これらの例示的な詳細とは異なる場合があるが、依然として本発明の範囲内にあることが理解される。
【００８０】
本明細書全体を通して「１つの実施形態」又は「一実施形態」への参照は、その実施形態に関連して記載された特定の構成、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している。したがって、本明細書を通じて様々な場所における「１つの実施形態では」又は「一実施形態では」という語句の出現は、必ずしも全て同じ実施形態を指すものではない。また、用語「又は」は、排他的な「又は」ではなく包含的な「又は」を意味することを意図している。用語「約」又は「およそ」は、本明細書で使用される場合、これは、提示された公称値が±３０％以内で正確であることを意味することを意図している。
【００８１】
本明細書内の本方法の操作が、特定の順序で図示され説明されているが、特定の操作を逆の順序で行うように、又は特定の操作を少なくとも部分的に他の操作と同時に実行するように、各方法の操作の順序を変更することができる。別の一実施形態では、異なる操作の命令又は副操作は、断続的及び／又は交互の方法とすることができる。
【００８２】
なお、上記の説明は例示であり、限定的ではないことを意図していることが理解されるべきである。上記の説明を読み理解することにより、多くの他の実施形態が当業者にとって明らかとなるであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を、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参照して決定されるべきである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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