(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ及び腐食性ガスの少なくとも一方に晒される、半導体処理装置の構成部品の表面を被覆する処理方法であって、
半導体処理装置の構成部品の表面の上に、粗面化された第１の中間被膜を成膜する工程と、
前記粗面化された第１の中間被膜の上に第２の中間被膜を成膜する工程と、
耐食性の外面を形成するために、前記第２の中間被膜の上に窒化ホウ素とイットリアとの複合材料を含有する被膜を成膜する工程と、を含み、
前記イットリアは、前記複合材料の重量で６０〜８０％を占め、前記窒化ホウ素は、前記複合材料の重量で２０〜４０％を占める、
ことを特徴とする被覆処理方法。
【請求項２】
前記構成部品の前記表面は、金属、セラミック又はポリマー表面を含むことを特徴とする請求項１に記載の被覆処理方法。
【請求項３】
前記表面は、陽極酸化アルミウムであることを特徴とする請求項２に記載の被覆処理方法。
【請求項４】
前記第１の中間被膜は、金属、セラミック又はポリマー被膜を含むことを特徴とする請求項１に記載の被覆処理方法。
【請求項５】
前記構成部品は、プラズマエッチングチャンバのチャンバ壁を含むことを特徴とする請求項１に記載の被覆処理方法。
【請求項６】
窒化ホウ素とイットリアとの複合材料を含有する前記被膜は、立方晶相、六方晶相又はそれの混合体を含むことを特徴とする請求項１に記載の被覆処理方法。
【請求項７】
窒化ホウ素とイットリアとの複合材料を含有する前記被膜は、窒化ホウ素又はイットリアの他に少なくとも１つの材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の被覆処理方法。
【請求項８】
前記他の材料は、金属、セラミック又はポリマーであることを特徴とする請求項７に記載の被覆処理方法。
【請求項９】
前記他の材料は、ジルコニアを含むことを特徴とする請求項８に記載の被覆処理方法。
【請求項１０】
前記他の材料は、炭化チタン、ホウ化チタン、窒化チタン、炭化ケイ素、ホウ化ケイ素、窒化ケイ素又はこれらの混合物を含むことを特徴とする請求項８に記載の被覆処理方法。
【請求項１１】
窒化ホウ素とイットリアとの複合材料を含有する前記被膜は、化学気相成長法、プラズマ溶射、昇華、レーザ蒸発、スパッタリング、イオンビーム蒸着、熱溶射、浸漬被覆、蒸発被覆、ロールオン被覆又はブラシ被膜によって成膜されることを特徴とする請求項１に記載の被覆処理方法。
【請求項１２】
半導体処理装置の被覆された構成部品であって、
表面と、
前記表面の上の、粗面化された第１の中間被膜と、
前記粗面化された第１の中間被膜の上の第２の中間被膜と、
前記第２の中間被膜を覆って耐侵食性の外面を形成する窒化ホウ素とイットリアとの複合材料を含有する被膜と、
を備え、
窒化ホウ素とイットリアとの複合材料を含有する前記被膜は、前記装置内でプラズマ及び腐食性ガスの少なくとも一方に晒され、
前記イットリアは、前記複合材料の重量で６０〜８０％を占め、前記窒化ホウ素は、前記複合材料の重量で２０〜４０％を占める、
ことを特徴とする半導体装置の構成部品。
【請求項１３】
前記表面は、金属、セラミック又はポリマー表面であることを特徴とする請求項１２に記載の構成部品。
【請求項１４】
前記表面は、陽極酸化アルミニウムであることを特徴とする請求項１３に記載の構成部品。
【請求項１５】
前記構成部品は、プラズマエッチングチャンバのチャンバ壁を含むことを特徴とする請求項１２に記載の構成部品。
【請求項１６】
窒化ホウ素とイットリアとの複合材料を含有する前記被膜は、立方晶相、六方晶相又はその混合体を含むことを特徴とする請求項１２に記載の構成部品。
【請求項１７】
窒化ホウ素とイットリアとの複合材料を含有する前記被膜は、窒化ホウ素又はイットリアの他に少なくとも１つの材料を含むことを特徴とする請求項１２に記載の構成部品。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの材料は、金属、セラミック又はポリマーの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１７に記載の構成部品。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの材料は、ジルコニアであることを特徴とする請求項１８に記載の構成部品。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの材料は、炭化チタン、ホウ化チタン、窒化チタン、炭化ケイ素、ホウ化ケイ素、窒化ケイ素又はこれらの混合物を含むことを特徴とする請求項１８に記載の構成部品。
【請求項２１】
半導体処理装置の被覆された構成部品であって、
表面と、
前記表面の上の、粗面化された第１の中間被膜と、
前記粗面化された第１の中間被膜の上の第２の中間被膜と、
前記第２の中間被膜を覆って耐侵食性の外面を形成する窒化ホウ素とイットリアとの複合材料を含有する被膜と、
を備え、
前記窒化ホウ素又はイットリアは、窒化ホウ素とイットリアとの複合材料を含有する被膜内で連続マトリックス相を形成し、窒化ホウ素とイットリアとの複合材料を含有する前記被膜は、前記装置内でプラズマ及び腐食性ガスの少なくとも一方に晒され、
前記イットリアは、前記複合材料の重量で６０〜８０％を占め、前記窒化ホウ素は、前記複合材料の重量で２０〜４０％を占める、
ことを特徴とする半導体装置の構成部品。
【請求項２２】
窒化ホウ素とイットリアとの複合材料を含有する前記被膜は、前記装置内のプラズマに晒された少なくとも２５．４μｍの厚さの表面を形成することを特徴とする請求項２１に記載の構成部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は、半導体処理装置及びその構成部品の耐食性を向上させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２．従来の技術の説明
半導体処理の分野では、エッチング又は成膜ガスを真空チャンバに供給し、ＲＦ電界をガスに印加してガスをプラズマ状態に活性化することによる、基板上の材料のエッチング及び化学気相成長法（ＣＶＤ）のための真空処理チャンバが一般的に用いられている。平行平板の例としては、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）とも呼ばれる変圧器結合プラズマ（ＴＣＰ（登録商標））、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）反応器及びそれらの構成部品が、本願と同じ出願人による米国特許第4,340,462号、同4,948,458号、同5,200,232号及び同5,820,723号に開示されている。このような反応室内のプラズマ環境の腐食性及びパーティクル及び／又は重金属汚染を最小化するための条件のため、このような装置の構成部品は、高い耐食性を示すことが強く望まれる。
【０００３】
半導体基板の処理中では、基板は機械的クランプや静電クランプ（ＥＳＣ）等の基板ホルダによって、典型的には真空チャンバ内の所定の位置に保持される。このようなクランプシステム及びその構成部品の例は、本願と同じ出願人による米国特許第5,262,029号及び同5,838,529号に見出される。処理ガスは、例えば、ガスノズル、ガスリング、ガス供給板等の様々な方法でチャンバに供給される。誘導結合プラズマ反応器及びその構成部品のための温度調節されたガス供給板の例は、本願と同じ出願人による米国特許第5,863,376号に見出される。プラズマチャンバ装置に加えて、半導体基板の処理に用いられる他の装置としては、搬送機構、ガス供給システム、ライナー、リフト機構、ロードロック、ドア機構、ロボットアーム、ファスナー等が含まれる。このような装置の構成部品は、半導体処理に関係する様々な腐食性の条件下にさらされる。さらに、シリコンウエハ等の半導体基板処理及びフラットパネルディスプレイで用いられるガラス基板等の誘電体材料に対する高純度化の要求から見れば、このような環境では、より高い耐食性を有する構成部品が強く望まれる。
【０００４】
アルミニウム及びアルミ合金は、プラズマ反応器の壁、電極、基板支持体、ファスナー及び他の構成部品に一般的に用いられる。このような金属の構成部品の腐食を防止するため、様々な被膜を用いてアルミニウム表面を被覆するために、様々な技術が提案されている。例えば、米国特許第5,641,375号は、プラズマ侵食及び壁の磨耗を低減させるために陽極酸化されたアルミニウムチャンバを開示している。'３７５特許は、最終的には、陽極酸化された層がスパッタされるか或いはエッチングされて取り除かれ、チャンバを取り替える必要があることを示している。米国特許第5,895,586号は、アルミニウム材料上にＡｌ２Ｏ３、ＡｌＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＡｌＮ等の耐食性の膜を形成するための技術が特開６２-１０３３７９号公報に見い出されることを示している。
【０００５】
米国特許第5,680,013号は、エッチングチャンバの金属表面上にＡｌ２Ｏ３をフレーム溶射するための技術が米国特許第4,491,496号に開示されていることを示している。'０１３特許は、腐食性の環境において、酸化アルミニウム等のアルミニウムとセラミック被膜との間の熱膨張係数の差が熱サイクルによって被膜に亀裂を発生させ、その結果として被膜を劣化させてしまうことを示している。チャンバ壁を保護するために、米国特許第5,366,585号、同5,798,016号及び同5,885,356号は、ライナー機構を提案している。例えば、'０１６特許は、機械加工性を容易にするために好適であり、セラミック、アルミニウム、スチール、及び／又は、アルミニウムを含むクォーツのライナーであって、プラズマからアルミニウムを保護すべくアルミニウムを被覆するのに好適な酸化アルミニウム、Ａｌ２Ｏ３を含むＳｃ２Ｏ３又はＹ２Ｏ３の被膜を有するライナーを開示している。'５８５特許は、少なくとも０．００５インチの厚さを持ち、固体アルミナから機械的加工されたフリースタンディングの（freestanding）セラミックライナを開示している。'５８５特許は、また、フレーム溶射又はプラズマ溶射された酸化アルミニウムによって、下層のアルミニウムを消耗することなく成膜されるセラミック層が用いられることについて述べている。'３５６特許は、ウエハ基盤のためのアルミナのセラミックライナ及び窒化アルミニウムのセラミックシールドを開示している。米国特許第5,885,356号は、ＣＶＤチャンバに用いられるセラミックライナ材料を開示している。
【０００６】
半導体処理装置の金属構成部品に対して様々な被膜が提案されている。例えば、米国特許第5,879,523号は、熱的に溶射されたＡｌ２Ｏ３の被膜が、随意的にその間にＮｉＡｌｘがボンドコーティング（bondcoating）されたステンレス鋼又はアルミニウム等の金属に適用されるスパッタリングチャンバを開示している。米国特許第5,522,932号及び同5,891,253号は、その間に随意的なニッケル被膜を含んだ、基板のプラズマ処理に用いられる装置の金属構成部品用のロジウム被膜を開示している。米国特許第5,680,013号は、プラズマ処理チャンバ内で金属表面を保護するためのボンディングされていないセラミックを開示しており、好適なセラミック材料は、酸化アルミニウム、フッ化マグネシウム及び酸化マグネシウムが含むそれほど好適でない材料を含む焼結ＡｌＮである。米国特許第5,904,778号は、チャンバ壁、チャンバ上盤又はウエハ周りのつば（collar）として用いられるフリースタンディングのＳｉＣ上を被覆するＳｉＣ ＣＶＤを開示している。
【０００７】
シャワーヘッドガス供給システム等のプラズマ反応器の構成部品に関しては、シャワーヘッドの材料に関して様々な提案がなされてきている。例えば、本願と同じ出願人による米国特許第5,569,356号は、シリコン、グラファイト又は炭化シリコンのシャワーヘッドを開示している。米国特許第5,494,713号は、アルミニウム電極上にアルマイト膜を形成し、アルマイト膜上に酸化シリコン又は窒化シリコン等のシリコン被膜を形成することを開示している。'７１３特許は、アルミニウム被膜、アルマイト被膜及びシリコン被膜が異なる線膨張率を有し、シリコン被膜の厚さが薄すぎると簡単にひびが入るため、シリコン被膜の厚さは１０μｍ又はそれ以下、好適には約５μｍにすべきであることを示している。しかしながら、アルミニウム基板の保護が不十分であるので、５μｍ以下の厚さは好ましくないことが示されている。米国特許第4,534,816号は、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の上部シャワーヘッド電極を開示している。米国特許第4,612,077号は、マグネシウムのシャワーヘッド電極を開示している。米国特許第5,888,907号は、非晶質カーボン、ＳｉＣ又はＡｌのシャワーヘッド電極を開示している。米国特許第5,006,220号及び同5,022,979は、全体がＳｉＣで作られたシャワーヘッド電極、或いは、高純度ＳｉＣの表面層を提供するためにＣＶＤによって成膜されたＳｉＣで被覆された炭素のベースを開示している。
【０００８】
半導体処理装置の構成部品に対して高い純度と耐食性とが要求される点から、このような構成部品に用いられる材料及び／又は被膜を技術的に改善する必要がある。さらに、チャンバ材料に関しては、プラズマ反応チャンバの耐用年数を伸ばし、結果として装置の停止時間を低減可能などのような材料も、半導体ウエハの処理コストの低減に有益であろう。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明の概要 
本発明の第１の側面によれば、耐食性の窒化ホウ素とイットリアとの複合材料を含む被膜を半導体処理装置の構成部品の表面上に提供するための処理を含む。この処理は、外側に耐食性の表面を形成するために、窒化ホウ素とイットリアとの複合材料を含む被膜を処理装置の構成部品の表面上に成膜する工程を含む。耐食性の表面に関しては、プラズマチャンバガスによる被膜の侵食を阻止する一方で、プラズマチャンバガスの腐食効果から下層の材料を保護する表面被膜を意味する。処理装置の構成部品の被覆すべき下層表面は、好適な材料である陽極酸化アルミを含む金属、セラミック又はポリマー材料で構成されうる。
【００１０】
好適な実施形態では、１つ又は複数の中間金属、セラミック又はポリマー被膜が、半導体処理装置の表面と窒化ホウ素とイットリアとの複合材料を含む被膜との間で用いられうる。被覆される金属表面は、陽極酸化されたか又は陽極酸化されていないアルミニウム、ステンレス鋼、モリブデン等の超硬合金（refractory metal）又は他の金属若しくはプラズマチャンバで用いられる合金を含む。被覆されるセラミック表面は、アルミナ、ＳｉＣ、ＡＩＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＢＣ又は他のプラズマに適合したセラミック材料を含む。被覆される高分子表面は、テフロン（登録商標）等のフルオロポリマー、べスペル（登録商標）等のポリイミド及び２００度までの温度でプラズマチャンバ内で使用できる他の高分子材料を含む。
【００１１】
本発明の第２の側面によれば、金属の構成部品が提供される。この構成部品は、（ａ）金属表面と、（ｂ）前記金属表面上の第１の中間被膜と、（ｃ）前記第１の中間被膜上の又は前記金属表面上の第２の中間被膜と、耐食性の外側面を提供する前記構成部品上の窒化ホウ素とイットリアとの複合材料を含む被膜と、を含む。前記第１、第２の中間被膜の各々は、金属又はその合金、セラミック、ポリマー又は混合物、若しくはプラズマ反応器内で用いられる材料の複合材料であってもよい。
【００１２】
本発明のもう１つの側面は、窒化ホウ素とイットリアとの複合材料含有材料で作られた半導体処理装置の構成部品を提供することである。この構成部品は、この装置に用いられる任意の１つ又は複数の被膜を含んでもよい。
【００１３】
本発明の目的及び利点は、添付の図面と共に、その好適な実施の形態に係る以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の好適な実施形態の詳細な説明
本発明は、例えば、耐食性の被膜を利用することによって、プラズマ処理チャンバの部分等の半導体処理装置の構成部品の金属、セラミック、ポリマー表面に対して耐食性をもたらすのに効果的な方法を提供する。このような構成部品は、チャンバ壁、基板支持体、ガス供給システムであって、シャワーヘッド、バッフル、リング、ノズル等を含むガス供給システム、ファスナー、発熱体、プラズマスクリーン、ライナー、搬送モジュール構成部品、例えば、ロボットアーム、ファスナー、チャンバの内壁及び外壁等の部品等、などを含む。
【００１５】
本発明は、金属、セラミック又はポリマー表面を有する任意のタイプの構成部品に適用可能であるが、図を簡略化するため、全体として本願に参照により組み込まれる米国特許第5,820,723号に記載された装置を参照して詳細に説明される。
【００１６】
図１は、Ｈｅ裏面冷却される間に、基板にＲＦバイアスをかけることに加えて、静電クランプ力を基板６０に与える基板ホルダ７０を含む真空処理反応チャンバ１０を示す図である。フォーカスリング７２は、基板上方の領域にプラズマを閉じ込める。高密度プラズマを提供する適切なＲＦ源で動作するアンテナ４０のように、チャンバ内に高密度（例えば、１０１１−１０１２ｉｏｎｓ／ｃｍ３）のプラズマを維持するためのエネルギ源が、反応チャンバ１０の上部に配置されている。チャンバは、チャンバの底で中央に位置する真空ポート２０を通してチャンバを排気することよって、所望の圧力に（例えば、５０ｍＴｏｒｒ以下、典型的には１〜２０ｍＴｏｒｒ）チャンバの内部３０を維持するための、適切な真空ポンプ装置を含む。
【００１７】
アンテナ４０と処理チャンバ１０の内部との間に設けられた、実質的に平面で均一な厚さの誘電体ウィンドウ５０が、処理チャンバ１０の上部で真空壁を形成する。ガス供給板５２はウィンドウ２０の下に設けられ、ガス供給部からチャンバ１０へ処理ガスを送り出すための円形の孔等の開口部を含む。円錐形のライナー５４は、ガス供給板から延びて基板ホルダ７０を囲む。
【００１８】
動作中では、シリコンウエハ６０等の半導体基板は、基板ホルダ７０上に配置され、Ｈｅ裏面冷却が行われている間に、典型的には静電クランプ７４によって所定位置に保持される。次に、処理ガスをウィンドウ５０とガス供給板５２との間のギャップを通過させることによって、処理ガスが真空処理チャンバ１０に供給される。適切なガス供給板機構（例えば、シャワーヘッド）は、本願と同じ出願人による米国特許第5,824,605号、同6,048,798号及び同5,863,376号に開示されており、この開示は本願に参照によって組み込まれる。例えば、図１ではウィンドウ及びガス供給板機構は、平面で均一な厚さであるが、非平面及び／又は不均一な厚さの構造がウィンドウ及び／又はガス供給板に用いられてもよい。高密度プラズマは、適切なＲＦ電力をアンテナ４０に供給することによって、基板とウィンドウとの間の空間で発光する。
【００１９】
プラズマにさらされて腐食の兆候を見せる、陽極酸化された又は陽極酸化されていないアルミニウム壁等のチャンバ壁２８、基板ホルダ７０等の金属、セラミック又はポリマーの構成部品、ファスナー５６、及びライナー５４等は、本発明に係る被膜の候補であり、これによってプラズマチャンバの動作中にこれらを覆う必要がなくなる。被覆される金属及び／又は合金の例としては、陽極酸化された又は陽極酸化されていないアルミニウム及びその合金、ステンレス鋼、ＷやＭｏ等の超硬合金及びその合金、銅及びその合金等が含まれる。被覆されるセラミック表面の例としては、アルミナ、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＢＣ及びＴｉＯ２が含まれる。被覆される市販のポリマー材料の例としては、テフロン（登録商標）等のフルオロポリマー、べスペル（登録商標）等のポリイミド及び２００度までの温度でプラズマチャンバ内で使用可能な他の高分子材料が含まれる。好適な実施の形態では、被覆すべき構成部品は、陽極酸化された又は陽極酸化されていないアルミニウム表面２９を有するチャンバ壁２８である。本発明に係る被覆によれば、その組成（したがって、高純度なアルミニウムに加え、より経済的なアルミニウム合金を用いることができる）、グレイン構造又は表面状態によらず、アルミ合金を用いることができる。以下の説明では、図２に示すように、被覆すべき構成部品の一例は、第１の中間被膜８０と、第２の中間被膜９０と、窒化ホウ素とイットリアとの複合材料含有被膜１００とを有するアルミニウムチャンバ壁２８である。
【００２０】
被膜材料の高密着性を確保するために、アルミニウム基板２８の表面は、十分洗浄され、被覆前に酸化物又はグリース等の表面材料を除去するのが望ましい。さらに、基板表面を粗くして、基板表面を陽極酸化して、任意の所望の被膜を適用する前に、陽極酸化された基板表面を再び粗くするのが特に望ましい。
【００２１】
本発明によれば、第１の中間被膜８０は、従来技術によってアルミニウム側壁２８上に被覆される。第１の被膜８０は、基板に付着して、更に第２の中間被膜９０又は以下に示すダイヤモンド含有被膜を形成する前に処理可能なように十分に厚い。第１の中間被膜８０は、少なくとも約２５．４μｍ（０．００１インチ）の厚さ、好適には約２５．４μｍ〜約６．３５ｍｍ（約０．００１〜約０．２５インチ）、より好適には２５．４μｍ〜２．５４ｍｍ（０．００１〜０．１インチ）の間、最適には２５．４μｍ〜１．２７ｍｍ（０．００１インチ〜０．０５インチ）等の任意の適当な厚さを持つことができる。
【００２２】
第１の中間被膜８０をアルミニウム基板２８上に成膜した後に、プレーティング（ｐｌａｔｉｎｇ）が任意の適当な技術によってブラストされるか（ｂｌａｓｔｅｄ）又は粗くされ、次に、第２の被膜９０又は窒化ホウ素とイットリアとの複合材料含有被膜１００が上に被覆される。粗くされた層８０によって、特に優れた結合が得られる。好適には、第２の中間被膜９０は、被膜８０に高い機械的圧縮強度を与え、被膜９０中の割れ目の形成を最小限にする。
【００２３】
第２の中間被膜９０は、第１の中間被膜８０に付着し、任意の付加的な中間被膜又は以下に示す外側の窒化ホウ素とイットリアとの複合材料を含む被膜１００を形成する前に、更に処理可能なように十分に厚い。第２の中間被膜９０は、少なくとも約２５．４μｍ（０．００１インチ）の厚さ、好適には約２５．４μｍ〜約６．３５ｍｍ（約０．００１〜約０．２５インチ）、より好適には２５．４μｍ〜２．５４ｍｍ（０．００１〜０．１インチ）の間、最適には２５．４μｍ〜１．２７ｍｍ（０．００１インチ〜０．０５インチ）の間等の任意の適当な厚さを持つことができる。
【００２４】
第１、第２の中間被膜は、従来のプラズマ処理チャンバで用いられる任意の１つ又は複数の材料で作られてもよい。このような材料の例としては、金属、セラミック及びポリマーが含まれる。特に望ましい金属としては、任意の１つ又は複数の超硬金属、このような金属等を含む複合材料又は合金が含まれる。特に望ましいセラミックとしては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＢＣ、ＡｌＮ、ＴｉＯ２等が含まれる。特に望ましいポリマーとしては、テフロン（登録商標）等のフルオロポリマー、べスペル（登録商標）等のポリイミド及び２００度までの温度でプラズマチャンバ内で使用できる他の高分子材料が含まれる。中間層を考慮した特別の材料としては、フラーレンを含む材料、ダイヤモンド又はダイヤモンドライク材料等の他の硬質炭素を含む材料；例えば、ハフニウム、タンタル、チタニウム、及び／又は、シリコン等の、炭化物、ホウ化物、窒化物、及び／又は、炭窒化物；炭化ホウ素；窒化ホウ素；浸炭窒化ホウ素；ジルコニア；イットリア又は上記の材料の如何なる混合物も含まれる。
【００２５】
第１及び第２の中間層８０及び９０は、所望の特性に依存してこれらの被膜が同じであるか又は異なるように、上記材料の任意の１つであってよいと考えられる。また、同じであるか又は異なる材料の第３、第４又は第５の中間被膜等の付加的な中間被膜が用いられることも考えられる。
【００２６】
窒化ホウ素とイットリアとの複合材料含有被膜１００は、第２の中間被膜９０上に成膜される。窒化ホウ素とイットリアとの複合材料含有被膜の厚さは、望ましくは少なくとも２５．４μｍ（０．００１インチ）、好適には約２５．４μｍ〜約６．３５ｍｍ（約０．００１〜約０．２５インチ）、より好適には約２５．４μｍ〜約２．５４ｍｍ（約０．００１〜約０．１インチ）、最適には２５．４μｍ〜１．２７ｍｍ（０．００１インチ〜０．０５インチ）等である。窒化ホウ素とイットリアとの複合材料を含む被膜１００の厚さは、反応チャンバ（例えば、エッチング、CVD等）で生じるプラズマ環境に適合するように選択され得る。この窒化ホウ素とイットリアとの複合材料を含む被膜の層は、反応チャンバ及び上記のその構成部品の全部又は一部に被覆されうる。最も好適には、窒化ホウ素とイットリアとの複合材料の被膜は、腐食性のチャンバガスに晒される重要な期間の間、下層、特に基板を、侵食及び／又は腐食から保護することができるのに有効な厚さである。
【００２７】
本発明に係る窒化ホウ素とイットリアとの複合材料含有被膜１００は、窒化ホウ素及びイットリアを共に含む。窒化ホウ素複合材料の成分は、六方晶系、立方晶系、これらの混合体のうちいずれかであってもよい。最も好適には、窒化ホウ素成分は、１００％の立方晶相又は重量で６０％を超える、好適には重量で８０％を超える、最も好適には重量で９０％を超える割合の立方晶相を含む。より高濃度の窒化ホウ素の立方晶形態は、非常に難しく、高温・高圧下で六方晶形態から作られ得る。一方、窒化ホウ素は、１００％の六方晶形態であってもよい。
【００２８】
イットリア複合材料の成分は、複合材料全体の約１％〜９９％の間、より好適には約４０％〜９９％の間、更に好適には約６０％〜８０％の間の量を示す。窒化ホウ素の成分は、複合材料全体の約１％〜９９％の間、より好適には約１％〜６０％の間、更に好適には約２０％〜４０％の間の量を示す。
【００２９】
複合材料は、複合材料全体の約５０％以上までの量で他の保護材料を含みうる。好適には、窒化ホウ素、イットリア又はジルコニアは、このような複合材料中でマトリックス相を形成する。更に好適には、本発明に係る複合材料は、複合材料に応じて、重量で約１％〜４０％の間の付加的な材料、より好適には重量で約１％〜２０％の間の付加的な材料、更に好適には重量で約１％〜２０％の間の付加的な材料、なお更に好適には重量で約１％〜１０％の間の付加的な材料を含む。
【００３０】
このような材料は、プラズマ処理チャンバで用いられる任意の１つ又は複数の材料を含んでもよい。このような材料の例としては、任意の１つ又は複数の金属、セラミック及びポリマーが含まれる。特に望ましい金属としては、任意の１つ又は複数の超硬金属、このような金属を含む複合材料又は合金が含まれる。特に望ましいセラミックとしては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＢＣ、ＡｌＮ、ＴｉＯ２等が含まれる。特に望ましいポリマーとしては、テフロン（登録商標）等のフルオロポリマー、べスペル（登録商標）等のポリイミド及び２００度までの温度でプラズマチャンバ内で使用できる他の高分子材料が含まれる。最も望ましい材料としては、窒化ホウ素又はイットリア複合材料が単体で含まれるか、又は、例えば、ハフニウム、タンタル、チタニウム、及び／又は、シリコン等の、炭化物；ホウ化物；窒化物、及び／又は、炭窒化物、；炭化ホウ素；窒化ホウ素；浸炭窒化ホウ素；ジルコニア；イットリア又は上記の材料の混合物との組み合わせが含まれると考えられる。
【００３１】
本発明に係る窒化ホウ素とイットリアとの複合材料含有被膜１００含有被膜は、熱溶射、プラズマ溶射、化学気相成長法、昇華（sublimation）、レーザ蒸発、スパッタリング、イオンビーム被覆、スプレー被覆、浸漬被覆、蒸着、ロールオン被覆、ブラシ被膜等の任意の周知の被覆技術によって所望の表面上に成膜されうる。他の材料の中間層を有する又は有しない複数の窒化ホウ素とイットリアとの複合材料含有被膜は、任意の周知の技術を用いて所望の表面上に成膜されうる。
【００３２】
本発明のもう１つの側面は、窒化ホウ素とイットリアとの複合材料含有材料で作られた半導体処理装置の構成部品を提供することである。この構成部品は、このような装置に従来用いられている１つ又は複数の被膜を含みうる。
【００３３】
本発明に係る窒化ホウ素とイットリアとの複合材料含有被膜又は構成部品を用いることによって、極めて硬い、耐食性の表面を得ることが望ましい。このような被膜又は構成部品は、パーティクル汚染が少ないか全く無く、腐食がほとんど無いか全く無く、金属汚染がほとんど無いか全く無く及び／又は揮発性のエッチング生成物がほとんど無いか全く無いように、処理チャンバガスと反応性の材料を含むことなく、化学的に不活性であるのが望ましい。
【００３４】
窒化ホウ素とイットリアとの複合材料含有被膜又は構成部品は、反応チャンバ内で処理される半導体基板の金属汚染を防止するために、プラズマに直接接触する部分又はライナー等のチャンバ構成部品の後ろの部分等のプラズマ環境に晒される領域又は晒されない領域に配置されるのが好適である。遷移金属の塵、例えば、周期律表で、任意の１つ又は複数の元素２１〜２９（スカンジウム〜銅）、３９〜４７（イッテルビウム〜銀）、５７〜７９（ランタン〜金）及び８９（アクチニウム）からの全ての既知の元素を抑えるか又は取り除くことが特に望ましい。これによって、本発明の１つの利点によれば、侵食又は腐食のいずれかによって、このような塵の発生を抑えることによって、不十分なエッチング又は成膜中の望ましくないピンホールの形成が低減される。
【００３５】
本発明は、その特定の実施の形態を参照して詳細に説明されたが、特許請求の範囲を逸脱しない限り、様々な変更や修正が可能であり、均等物が用いられ得ることは、当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明に係る耐食性の被膜で被覆された構成部品を有するプラズマ反応チャンバの断面図を示す図である。
【図２】図２は、図１のＡの耐食性の被膜を詳細に示す図である。
【図１】
0004634005.tif 000002
【図２】
0004634005.tif 000003