(57)【要約】      （修正有）【課題】作動ガス及び洗浄溶液による腐食耐性の改善されたチャンバ用コンポーネントの提供。【解決手段】コンポーネントは、亜チャンバ内で作動ガスに晒される表面を備えた酸化アルミニウムから構成されるセラミック製構造体を有する。作動ガスによる表面の腐食は、セラミック構造体の腐食耐性特性により実質的に減じられるが、これは、セラミック構造体内における粒子境界領域ＧＢＳＡの総面積に対する粒子ＧＳＡの総面積の比を約０．２５から約２．５とし、また、セラミック構造体内の粒子の少なくとも約８０％が約１ミクロンから約２０ミクロンの粒径範囲を有するようにし、また、セラミック構造体は、更に表面腐食を減じるため、少なくとも約９９．８重量％の純度を有するようにすることにより達成される。【選択図】  図４
2005350344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動ガス内で腐食が減じられる基板処理チャンバ用コンポーネントにおいて：酸化アルミニウムから構成され、前記チャンバ内で前記作動ガスに晒される表面を有するセラミック構造体を備え、前記セラミック構造体は：
（ａ）粒界領域ＧＢＳＡの全領域に対する粒子ＧＳＡの全領域の比が、約０．２５から約２．５となるような粒子と粒界領域と；
（ｂ）少なくとも約８０％の、約１ミクロンから約２０ミクロンの粒径範囲を有する粒子と；
（ｃ）少なくとも約９９．８重量％の純度と；
を備え、前記作動ガスによる前記表面の腐食が実質的に減じられる、前記コンポーネント。
【請求項２】
少なくとも約９５％の粒子が、約５から約３０ミクロンの粒径範囲を有する、請求項１記載のコンポーネント。
【請求項３】
少なくとも約９５％の粒子が、約８から約１６ミクロンの粒径範囲を有する、請求項２記載のコンポーネント。
【請求項４】
前記粒界領域は、約１容積％から約１５容積％のセラミック構造体を備える、請求項１記載のコンポーネント。
【請求項５】
前記セラミック構造体は、約１５５０重量ｐｐｍ未満の不純物を備える、請求項１記載のコンポーネント。
【請求項６】
前記セラミック構造体は、約１１０重量ｐｐｍ未満のシリコンを備える、請求項１記載のコンポーネント。
【請求項７】
前記セラミック構造体は、約４００重量ｐｐｍ未満のナトリウム、約１００重量ｐｐｍ未満の鉄、約６００重量ｐｐｍ未満のマグネシウムを備える、請求項６記載のコンポーネント。
【請求項８】
前記構造体は、天井、カラーリング、カバーリング、リフトピンの内の一以上の少なくとも一部を備える、請求項１記載のコンポーネント。
【請求項９】
請求項１記載のコンポーネントを備える基板処理チャンバであって、前記処理チャンバは、基板支持体、ガス供給装置、ガスエナジャイザー、排気装置を備える、前記処理チャンバ。
【発明の詳細な説明】
【背景】
【０００１】
本発明の実施形態は、腐食に耐性を示す基板処理チャンバ用コンポーネントに関する。
【０００２】
半導体ウエハやディスプレイのような基板の処理において、基板は、処理チャンバ内に置かれ、その基板で材料を堆積またはエッチングする為に作動ガスに晒される。これらの処理中、処理残留物が生じ、チャンバ内の内面に堆積される。例えば、化学気相堆積処理では、堆積材料は、チャンバ内のコンポーネント（例えば、堆積リングやシャドウリング）の表面で堆積可能である。後の処理サイクルにおいて、堆積された処理残留物は、チャンバ用コンポーネントの表面から「剥落」し、基板上に落ち、基板を汚染する。そのため、堆積された処理残留物は、チャンバの表面から定期的に洗浄される。
【０００３】
しかし、チャンバ用コンポーネントの露出面は、洗浄処理中、または他の腐食性ガスに晒されるとき、よく腐食される。例えば、ドライ洗浄処理中、コンポーネントは、急速にコンポーネントの表面を腐食可能な、エネルギーが与えられハロゲン化された洗浄ガス（例えば、ＮＦ３、ＣＦ４）に晒される場合がある。通常、洗浄ガスは、マイクロ波またはＲＦエネルギーにより活性化される。他の腐食性ガス（例えば、エッチングガス）も同様に、チャンバ用コンポーネントの表面を有害に腐食し得る。腐食されたコンポーネントは、よくコンポーネントから基板に剥がれ落ち、チャンバ内で処理されている基板を汚染するので、チャンバ用コンポーネントの腐食は有害である。
【０００４】
一変形例において、コンポーネントの耐腐食性は、酸化アルミニウムのような耐腐食性セラミック材を備えるコンポーネントを提供することにより改善される。酸化アルミニウムのようなセラミック材は、通常、作動ガス内の腐食に対し、良好な耐性を示し、チャンバ内の粒子発生を減少することができる。例えば、Gupta氏等に対する米国特許第６，０８３，４５１号は、フッ素含有プラズマに耐性を有するアルミナセラミック材を説明する。しかし、これらの材料であっても、セラミック材は、まだ、一部のガス形成により腐食されるので、十分に良好な結果を与えていない。これらが腐食されるとき、コンポーネントは、通常、洗浄され、それらが余りにも腐食され過ぎて使用できず、交換が必要になるまで、僅かに数回だけ再使用されるが、実際、高価であり、処理装置の停止期間が生じる。
【０００５】
チャンバ用コンポーネントは、また、コンポーネントを洗浄する為に使用される化学溶液により腐食される。ウェット洗浄処理は、苛酷な洗浄用化学物質が使用可能であり、例えば、フッ化水素酸は、時々、組成的に困難か他の方法で洗浄できない組成を有する処理残留物を洗浄する為に使用される。チャンバ用コンポーネントの表面は、そのような洗浄溶液により、容易に過剰に腐食されるので、コンポーネントの頻繁な交換が必要になる。
【０００６】
よって、作動ガス（例えば、エッチングガス、洗浄ガス）及び洗浄溶液による腐食に改善された耐性を有するチャンバ用コンポーネントが必要である。セラミック材で形成される耐腐食性コンポーネントのようなもの、そのようなコンポーネントを製造する方法が必要である。
【概要】
【０００７】
基板処理チャンバ用コンポーネントは、作動ガス内の腐食減少を示すことができる。コンポーネントは、セラミック構造体を有し、セラミック構造体は、酸化アルミニウムから構成され、チャンバ内で作動ガスに晒される表面を有する。その表面の作動ガスによる腐食は、耐腐食性を有するセラミック構造体により実質的に減じられるが、セラミック構造体は、その耐腐食性は、（ｉ）約０．２５から約２．５という、セラミック構造体内で、粒子境界領域ＧＢＳＡの総面積に対する粒子ＧＳＡの総面積の比であること；（ｉｉ）セラミック構造体内の粒子の少なくとも約８０％が、約１ミクロンから約２０ミクロンの粒径範囲を有すること；（ｉｉｉ）セラミック構造体が、少なくとも約９９．８重量％の純度を有すること；の組合せから生じる。より少ない粒界領域と所望の粒径範囲を備えた高純度セラミックは、約１０のファクタで、著しく表面の腐食を減じることが分かってきた。
【０００８】
他の変形例において、酸化アルミニウムから構成されるセラミック構造体を有するコンポーネントを製作する方法が提供される。この方法は、少なくとも約９９．８重量％の酸化アルミニウム純度を有するセラミックパウダーを提供することを含む。セラミックパウダーは、その後、約０．２ミクロンから約５ミクロンの粒径範囲を有するパウダーを形成する為に酸化アルミウムを有する製粉面でボールミルされる。所定形状を有するセラミックプリフォームは、パウダーから形成される。セラミックプリフォームは、約１３００℃から約１８００℃の温度で焼結され、少なくとも９９．８重量％の純度を有する酸化アルミニウムから構成される焼結セラミック材を形成する。焼結セラミック材は、粒界領域ＧＢＳＡの総面積に対する粒子ＧＳＡの総面積の比が約０．２５から約２．５になるような粒子と粒界を有する。さらに、焼結セラミック材内の粒子の少なくとも約８０％は、約１ミクロンから約２０ミクロンの範囲のサイズを有する。
【０００９】
これらの、本発明の特徴、態様、利点は、以下の説明、添付された請求項、図面に関して良好に理解されるが、これらは、本発明の例示である。各々の特徴は、全体的に本発明に使用されるが、特定の図面の内容だけに使用可能ではなく、本発明は、これらの特徴の全ての組合せを含む。
【説明】
【００１０】
処理チャンバ用コンポーネント２０の実施形態は、概略的に図１に例示されているように、（図６に示されるように）基板処理チャンバ１０６内で使用可能であり、処理チャンバ１０６内の作動ガスに露出可能な露出面２４を有するセラミック構造体２２を備える。セラミック構造体２２を有するチャンバ用コンポーネント２０は、例えば、チャンバ１０６内に処理ガスを提供するガス供給装置の一部、チャンバ１０６内で基板１０４を支持する為の基板支持体１００、処理ガスにエネルギーを与えるガスエナジャイザ１１６、チャンバ包囲壁１１８、チャンバ１０６からガスを排気するガス排気装置１２０、を含んでもよい。図６は、化学気相堆積チャンバ１０６の例示変形例を示し、ここで、セラミック構造体２２を有するコンポーネント２０は、チャンバ包囲壁１１８（例えば、ドーム状天井１１９）、プロセスキット１２４のコンポーネント（例えば、カバーリング１２６及びカラーリング１２８の内の少なくとも一つ）、基板支持体１００の表面、リフトピン１５２を含んでもよい。セラミック構造体２２を有するコンポーネント２０は、また、チャンバ（エッチングチャンバ、予備洗浄チャンバ、アッシングチャンバ、物理的気相堆積チャンバ、他のチャンバ）のコンポーネントを備えてもよい。そのため、コンポーネント２０は、本願で例示され、説明された変形例に限定されず、当業者にとって明らかな他の構造体を含んでもよい。
【００１１】
一変形例において、コンポーネント２０は、耐腐食性を有する酸化アルミニウム材から構成されるセラミック構造体を備える。酸化アルミニウム材は、作動ガス環境内の腐食に対し高い耐性、腐食性洗浄媒体（例えば、洗浄プラズマや洗浄溶液）による腐食に対する高い耐性を示す。酸化アルミニウム材は、通常、酸化アルミニウムの粒子２６と、例えば図２に示されるように酸化アルミニウムの粒子２６間に存在する粒界領域２８を備える。良好な腐食領域は、酸化アルミニウムの露出表面が、粒子間にある粒界領域ＧＢＳＡの総面積に対し酸化アルミニウムの粒子ＧＳＡの総面積の比が所定範囲にあるときに良好な耐腐食性が得られることが分かってきた。一変形例において、セラミック構造体２２の低腐食を提供するＧＢＳＡに対するＧＳＡの比は、約０．２５から約２．５の範囲（約０．５から約２．０）である。この比が重要であるのは、低すぎる比は露出粒子エリアに関する粒界領域エリアが大きくなりすぎ、作動ガス又は洗浄媒体による粒界領域の過剰腐食になり、その結果、コンポーネント２０から酸化アルミニウムの粒子が剥がれるからであると考えられている。しかしながら、高すぎる比は、粒子間の弱い結合や高い焼結温度のような有害な構造特性を有するコンポーネント構造になり得る。所定範囲内の、ＧＢＳＡに対するＧＳＡの比を有するセラミック構造体２２から構成されるセラミック構造体２２は、チャンバ処理における腐食に対し、改善された耐性を与え、基板を実質的に汚染することなく基板を処理する為に使用可能になり、また、コンポーネントの製作は比較的容易になる。
【００１２】
図２は、そのような粒子２６と粒界領域２８を有する酸化アルミニウムから構成されるセラミック構造体２２の横断面の一例を示す。例えば、粒子２６及び粒界領域２８の横断画像をもたらす走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は当業者に既知の他の技術を使用して横断面が得られる。ＧＢＳＡに対するＧＳＡの比を計算するために、所定の横断面に対する粒子２６の総面積が測定され、横断面の粒界領域の総面積により割られる。一変形例において、ＧＢＳＡとＧＳＡのエリアは、横断面にグリッドを横たわせ、粒子２６と粒界領域２８上にあるグリッド地点の数を数え、それぞれ、ＧＢＳＡとＧＳＡを決定することにより決定できる。粒子と粒界エリアを決定する適切な他の方法は、また、その比を決定する為に使用可能である。
【００１３】
セラミック構造体２２が構成される酸化アルミニウム材は、作動ガスや洗浄溶液による腐食に対し耐性を与えるため、所定範囲内に維持される粒径を有する粒子を備えることが望ましい。小さすぎる粒子２６は、容易に緩くなり、セラミック構造体２２から分離し、これが、基板１０４の汚染を生じる。大きすぎる粒子２６は、望ましい機械的性質（例えば、張力）を緩める場合があるので、酸化アルミニウムから構成された構造体を有する適切な機能のコンポーネント２０が必要である。適切な酸化アルミニウム材から構成されるセラミック構造体２２の一変形例において、酸化アルミニウム材内の少なくとも約８０％の粒子２６は、約１ミクロンから約２０ミクロンの粒径を有する。セラミック構造体２２は、また、酸化アルミニウム材から構成可能であり、少なくとも約９５％の粒子２６は約５から約３０ミクロンの粒径、更に、約８ミクロンから約１６ミクロンの粒径を有する。酸化アルミニウムから構成されるセラミック構造体２２は、また、改善された処理結果を与える範囲内にある粒界領域２８の容積を備えるのが望ましい。一変形例において、粒界領域２８は、セラミック構造体２２の全容積の、約１容積％から約１５容積％までを備える。
【００１４】
改善された耐腐食性を与えるように制御されるセラミック構造体２２の更なる特性は、酸化アルミニウム材の純度である。酸化アルミニウム材の不純物のレベルを減少すると、不純物により形成可能な汚染化合物（例えば、ケイ酸塩化合物）の数を減少することにより、少なくとも部分的に酸化アルミニウムの耐腐食性を改善する。汚染化合物（例えば、ケイ酸塩化合物）の形成が腐食レベルを高めるのは、ケイ酸塩化合物が、作動又はハロゲン化ガス及び腐食性洗浄ガスにより容易に浸食またはエッチングで除去される粒界領域又はセラミック構造体の表面２４で形成し得るからである。これが、セラミック構造体２２の露出面２４で酸化アルミニウムの隣接粒子２６を緩くさせ剥がれ落とし、もって、セラミック構造体２２の露出面を腐食させ、処理される基板１０４を汚染し得る。したがって、酸化アルミニウム又は他のセラミック構造体２２は、少なくとも約９９．８重量％（例えば、約９９．８重量％から約９９．９重量％）、更には少なくとも約９９．９重量％の、比較的高い純度を有するセラミック材（又は酸化アルミニウム）から構成されるのが望ましい。高純度酸化アルミニウム材は、約１１０重量ｐｐｍ未満のシリコンを備え、形成可能なケイ酸塩化合物の数を減少させるのが望ましい。酸化アルミニウム材は、また、小量（約４００重量ｐｐｍ未満のナトリウム、更に約２００重量ｐｐｍ未満のナトリウム）の他の不純物を備えるのが望ましい。また、酸化アルミニウム材は、約１００重量ｐｐｍ未満の鉄、または、約６００重量ｐｐｍ未満のマグネシウムを備えてもよい。酸化アルミニウム材の不純物の総量は、約１５５０重量ｐｐｍ以下、更には、約１３５０重量ｐｐｍ以下に維持されるのが望ましい。酸化アルミニウム材における不純物レベルは、例えば、グロー放電質量分光測定法、又は、当業者に既知の他の純度決定方法により決定可能である。
【００１５】
酸化アルミニウム材から構成されるセラミック構造体２２は、酸化アルミニウム材の所望の耐腐食性を与える方法により形成される。一変形例において、酸化アルミニウム材を形成する為に適した方法は、（ｉ）高い純度の酸化アルミニウムを備えるセラミックパウダーを形成するステップ、（ｉｉ）所望の粒径を有するセラミックパウダーを形成する為に、酸化アルミニウムを備えるミル面でセラミックパウダーをボールミルするステップ、（ｉｉｉ）セラミックパウダーから所定形状を有するセラミックプリフォームを形成するステップ、（ｉｖ）所望の耐腐食特性を備え、所望の粒子、粒界領域特性および所望の純度を含む焼結酸化アルミニウム材を形成する為に、セラミックプリフォームを焼結するステップ、を含む。
【００１６】
セラミック構造体２２は、高純度の酸化アルミニウムと極めて少ない不純物を有するセラミック前駆体パウダーを形成することにより形成可能である。例えば、セラミックパウダーは、酸化アルミニウム、少なくとも約９９．８重量％の純度、更には、少なくとも約９９．９重量％の純度を備えてもよい。小量の接着材や焼結剤（Ｍｇ（ＮＯ３）２、ＭｇＯ、ＳｉＯ２）は、セラミックパウダー内に与えられてもよい。しかし、そのような接着剤の量は、セラミックパウダーの約０．５重量％を超えず、更には、セラミックパウダーの約０．２重量％未満であり、酸化アルミニウム剤内の不純物の数を減少する。他の変形例において、腐食に耐性である小量の接着剤は、セラミック構造体２２の腐食を抑制する為に提供されてもよい。例えば、接着剤は、作動ガス及び、ハロゲン含有化合物を備える洗浄溶液（例えば、フッ素含有化合物）と実質的に不活性であり、これらは、コンポーネントを洗浄するか、チャンバ処理を実施する為に提供可能である。適した耐腐食性接着剤の実施例は、セラミック前駆体パウダーの約０．５重量％を越えない量で提供されるイットリウムまたはイットリウム酸化アルミニウムのうちの少なくとも一つを含んでもよい。
【００１７】
セラミックパウダーは、パウダーコンポーネントを混合すると共に所望の大きさを有するパウダー粒子を提供する為に、ボールミル処理で粉々に砕かれてもよい。図３に例えば示されるように、ボール製粉処理の一実施形態において、セラミックパウダーは、製粉ボール３４を有する製粉容器３２内で提供される。水やアルコールのような液体は、スラリを形成する為にパウダーに付加できる。一以上の容器及び製粉ボールが運動（例えば回転）により製粉容器３２内のセラミックパウダーを削り、粉々にする。さらに、製粉処理中、酸化アルミニウムパウダーの汚染を減じる為に重要であるので、一変形例において、ボール製粉容器３２内の製粉面３６は、高純度の酸化アルミニウム剤を備えてもよい。高純度酸化アルミニウム面３６は、製粉ボール３４の表面３６と、容器壁３８の表面３６を含んでもよい。例えば、製粉ボール３４は、少なくとも約９５重量％の純度を有する酸化アルミニウムを備えてもよい。表面３６は、また、製粉ボール及び／又は容器壁上の酸化アルミニウム被覆３５でもよい。セラミックパウダーの製粉処理は、パウダーが粉々に砕かれ、約５ミクロン未満の粒径（例えば、約０．２ミクロンから約５ミクロンの粒径）という所望の大きさを有する粒子を提供するまで続けられる。
【００１８】
スプレー乾燥処理及び分離処理は、セラミックパウダーを乾燥させ、パウダー材の非常に細かい粒子を分離する為に、同様にセラミックパウダー上で実施可能である。一変形例において、パウダーのスラリは、スプレードライチャンバ４０内に導入され、スプレードライチャンバ４０はチャンバ４０の底部から加熱ガス４２を提供し、セラミックパウダーを乾燥させ、残りのパウダーから非常に細かいセラミックパウダー４４ａを分離する。スプレードライチャンバ４０の実施形態の一実施例は、図４に示されている。加熱ガス４２は、分離チャンバ４０の上部内で細かい粒子４４ａを保留する。乾燥されたセラミックパウダーの、より大きな粒子アグロメレーション４４ｂは、分離チャンバ４０の底部４９に向かって落ち着くが、ここで、これらは、微粒子から分離して収集される。加熱ガス４２は、例えば、少なくとも約１２０℃（約１２０℃から約２５０℃まで）の温度まで加熱された空気でもよい。他の分離デバイス（例えば、フィルタ）は、微粒子を分離する為に使用可能であり、他の乾燥処理も実施可能である。
【００１９】
所定のコンポーネント形状を与える為に、成型処理が実施可能であり、セラミックパウダーから所望形状を有するセラミックプリフォームを形成する。一変形例において、所望形状にパウダーを成型する為に冷間等方加圧処理が実施される。冷間等方加圧処理において、パウダーは、液体接着剤（例えば、誘起接着剤ポリビニルアルコール）と結合される。冷間等方加圧デバイス５０は、通常、ゴム製バッグのような柔らかい壁５６を有する容器５２を備え、その中で、図５Ａに例えば示されるように、混合物５４が置かれる。圧力は、混合物５４をコンパクトにするため柔らかい容器５２の壁に一様に加えられ、所望形状を有するセラミック製プリフォーム５８を形成する。圧力は、例えば水内で柔らかい容器に浸すこと、また、圧力を与える他の方法により加えることができる。成型されたセラミック製プリフォームは、所望の大きさを提供する為に、そのプリフォームを機械加工することにより更に成形可能である。
【００２０】
一変形例において、成型されたセラミック製プリフォーム５８は、円筒状、更にはリング形状に提供可能であり、その実施形態は、図５Ｂに示されている。例えば、図５Ａに示されるように、セラミックパウダーと接着剤の混合物５４は、等方加圧容器５２に提供可能であり、管や他の円筒構造体のような成形補助具６０が、混合物５４の内側に位置決め可能である。混合物５４は、等方加圧処理中、管の周りで小型化され、管により形成された中央部を備えた円筒形状を有するセラミック製プリフォーム５８を提供する。セラミック製プリフォーム５８は、管から分離可能であり、基板処理に適した形状を有するセラミック製プリフォーム（例えば、リング）を提供する為に機械加工が可能である。
【００２１】
成形されたセラミック製プリフォーム５８は、焼結され、所望の特性及び構造を有する酸化アルミニウムから構成される焼結セラミック材が形成される。一変形例において、セラミック製プリフォーム５８は、約１３００℃から約１８００℃までの温度で、約４８時間から約９６時間の間、通常、約１気圧の圧力で、焼結される。焼結されたセラミック材は、所望のセラミック構造体２２が提供する為に、例えば、機械加工、研磨、レーザードリル、他の方法の内の少なくとも一つにより、更に成形可能である。
【００２２】
結果として生じた酸化アルミニウムから構成されるセラミック構造体２２は、処理チャンバ１０６内のセラミック構造体２２を据付ける前に残留不純物や緩い粒子を除去する為に洗浄可能である。一変形例において、セラミック構造体２２は、最初にＨＮＯ３及びＨＣｌの稀釈溶液、その後、より濃度の高い溶液に浸される。他の洗浄溶液や溶媒（ＨＦとＨＮＯ３、Ｈ２ＳＯ４、Ｈ３ＰＯ４、脱イオン水）も構造体を洗浄する為に使用可能であり、超音波のような他の洗浄方法も使用可能である。
【００２３】
セラミック構造体２２を備えるコンポーネントが処理チャンバ１０６内で基板１０４を処理する為に使用された後、洗浄及びリサイクリング処理が実施され、構造体２２の表面２４で堆積された可能性がある処理残留物を除去する為にセラミック構造体２２を洗浄可能である。セラミック構造体２２を洗浄するのに適した処理は、ドライクリーニング又はウェットクリーニングのうちの少なくとも一つを備えてもよい。一変形例において、適したドライクリーニング処理は、フッ素ガスを備える洗浄用作動ガス（例えば、ＮＦ３及びＣＦ４の内の少なくとも一つ）を提供するステップを備え、チャンバ１０６内の表面を洗浄する。適したウェットクリーニング処理は、（ｉ）ＨＦ及びＨＮＯ３、（ｉｉ）Ｈ２Ｏ２及びＮＨ４ＯＨの内の少なくとも一つを備える洗浄溶液内でセラミック構造体２２の表面２４を浸すステップを備えてもよい。いったん処理残留物がセラミック構造体２２の表面２４から実質的に洗浄されたら、構造体２２は、後の基板１０４を処理する為にチャンバ内で再使用可能になる。
【００２４】
改善された耐腐食性を有する酸化アルミニウムから構成されるセラミック構造体２２を備えるコンポーネント２０は、改善された処理性能を提供し、また、処理チャンバ１０６内の許容できない粒子の発生や過剰なコンポーネント腐食を有することなく、コンポーネント２０の洗浄やリサイクルを許容する。例えば、約０．２５から約２．５という粒子境界領域ＧＢＳＡの総面積に対する粒子ＧＳＡの総面積の比を有し、かつ、所望の粒径及び純度特性を有するコンポーネント２０は、チャンバ１０６内で処理される基板１０４を実質的に腐食及び汚染することなく、少なくとも約１０回、更には約２５回の洗浄及び再使用が可能である。比較によると、腐食減少特性を備えた酸化アルミニウムから構成されるセラミック構造体を持たないコンポーネント２０は、基板１０４の汚染を防止する為に交換又は処分されなければならなくなる前に約３回以上はリサイクルできない。さらに、改善された耐腐食特性のため、改善されたセラミック構造体２２を有するコンポーネント２０は、コンポーネントを洗浄する前に基板１０４を実質的に汚染することなく、多数の基板１０４を処理する為に使用可能である。そのため、腐食減少特性を有する酸化アルミニウムから構成される改善されたセラミック構造体２２は、基板の処理において改善された結果を提供し、腐食されたコンポーネントの交換や処分に関連する費用を低減する。
【００２５】
一変形例において、セラミック構造体２２を備えるコンポーネント２０は、ＨＤＰ−ＣＶＤのような化学気相堆積処理が可能な処理チャンバ１０６の一部であり、その実施形態は図６に示されている。ＨＤＰ−ＣＶＤチャンバの一変形例は、また、本願に全てが参考の為に組み込まれる、２００３年５月６日に発行されたRossman氏等に対する米国特許第６，５５９，０２６号に説明されている。図６に示されたＨＤＰ−ＣＶＤチャンバは、包囲壁１１８を備え、この包囲壁１１８は、処理領域１１３を囲む底壁１２２、天井１１９、側壁１２１を備えてもよい。包囲壁１１８は、ドーム状天井１１９を処理領域１１３の上方に備えてもよい。堆積ガスは、ガス供給装置１３０を介してチャンバ１０６内に導入可能であり、ガス供給装置１３０は、堆積ガス源１３１、ガス分配装置１３２を含む。図６に示された変形例において、ガス分配装置１３２は、一以上のガス流バルブ１３４ａ、ｂを有する一以上の導管１３３、基板１０４の周辺回りに一以上のガス出口１３５ｂ、ｃ、基板１０４の上方に一以上のガス出口１３５ｂ、ｃを備え、チャンバ１０６内に適切な堆積ガスの流れを提供する。堆積ガスは、例えば、一以上のＳｉＨ４及びＯ２を備えてもよい。基板１０４下方の支持体１００内の電極１４５は、電極用電源１４３により電力が与えられ、処理中、支持体１００上で基板を静電的に保持する。消費された処理ガス及び処理副産物は、排気装置１２０を通ってチャンバ１０６から排気されるが、排気装置１２０は、消費された処理ガスを処理領域１１３から受ける排気導管１２７、チャンバ１０６内の処理ガスの圧力を制御する為のスロットルバルブ１２９、一以上の排気用ポンプ１４０を含んでもよい。
【００２６】
一変形例において、支持体１００は、また、支持体１００の腐食を抑制する為に支持体１００の上面の少なくとも一部を覆うカラーリング１２８とカバーリング１２６のような一以上のリングを備えるプロセスキット１２４を備える。一変形例において、カラーリング１２８は、基板１０４で覆われていない支持体１００の部分を保護する為に、カラーリング１２８は、基板１０４を少なくとも部分的に囲む。カバーリング１２６は、カラーリング１２８の少なくとも一部を囲んで覆い、カラーリング１２８と、下にある支持体１００の両方の上の粒子の堆積を減少させる。リフトピンアセンブリ１５４は、また、支持体１００の基板受容面１８０上に基板１０４を位置決めする為に提供可能である。リフトピンアセンブリ１５４は、基板受容面１８０上の基板１０４を昇降する為に、基板の下側に接触するように適合された複数のリフトピン１５２を備える。
【００２７】
一変形例において、堆積ガスは、ガスエナジャイザ１１６により基板１０４を処理する為にエネルギーが与えられてもよいが、ガスエナジャイザ１１６は、一以上の誘導コイル１１１ａ、ｂを有するアンテナ１１７を備え、誘導コイル１１１ａ、ｂは、チャンバ１０６の処理領域１１３内の処理ガスにエネルギーを結合させる為にチャンバの中央付近で円対称であってもよい。例えば、アンテナ１１７は、チャンバ１０６のドーム状天井１１９の最上部付近に第１誘導コイル１１１ａを備え、ドーム状天井１１９の側部付近に第２誘導コイル１１１ｂを備える。誘導コイルは、別個に第１ＲＦ電源１４２ａ、第２ＲＦ電源１４２ｂにより電力が与えられてもよい。ガスエナジャイザ１１６は、処理ガスにエネルギーを与える為に電力が供給される一以上の処理用電極を備えてもよい。リモートチャンバ１４７は、また、リモート領域１４６内で処理ガス（例えば、洗浄ガス）にエネルギーを与える為に備えられてもよい。処理ガスは、リモートゾーン電源１４９（例えば、マイクロ波電源）によりエネルギーが与えられてもよく、エネルギーが与えられたガス（作動ガス）は、例えばチャンバを洗浄する為に、流量弁１３４ｃを有する導管１４８を介してチャンバ１０６に送られる。
【００２８】
基板１０４を処理する為に、処理チャンバ１０６は、排気され、所定の大気圧未満の圧力で維持される。基板１０４は、その後、基板搬送装置（例えば、ロボットアームやリフトピンアセンブリ１５４）により支持体１００上に備えられる。基板１０４は、電極用電源１４３を介して支持体１００内の電極に電圧を印加することにより、支持体１００で保持可能である。ガス供給装置１３０は、処理ガスをチャンバ１０６に供給し、ガスエナジャイザ１１６は、ＲＦ又はマイクロ波エネルギーを処理ガスに結合させ、基板１０４を処理する為にガスにエネルギーを与える。チャンバ処理中に生成された廃棄物は、排気装置１２０によりチャンバ１０６から破棄される。
【００２９】
チャンバ１０６は、コントローラ１９４により制御可能であり、コントローラ１９４は、チャンバ１０６内で基板１０４を処理する為にチャンバ１０６のコンポーネントを作動する為に指令設定を有するプログラムコードを備える。例えば、コントローラ１９４は、チャンバ１０６内で基板１０４を位置決めする為に一以上の基板支持体１００、ロボットアーム、リフトピン１５２を作動するように設定された基板位置決め指令；チャンバ１０６に対するガス流を設定する為にガス供給装置１３０および流量制御バルブを作動するように設定されたガス流制御指令；チャンバ１０６内の圧力を維持する為に排気装置１２０及びスロットル弁を作動するように設定されたガス圧制御指令；ガスエネルギーの電力レベルを設定するようにガスエナジャイザ１１６を作動するように設定されたガスエナジャイザ制御指令；チャンバ１０６内の温度を制御するように設定された温度制御指令、チャンバ１０６内の処理をモニタするように設定された処理モニタ指令；を備えることができる。
【００３０】
実施例
以下の実施例は、耐腐食性酸化アルミニウム材を持たない構造体以上の、耐腐食特性を有する酸化アルミニウムから構成されたセラミック構造体２２により提供される改善結果を示す。
【００３１】
これらの実施例において、材料の耐腐食性を決定する為に低純度及び高純度の酸化アルミニウムの両方を含むセラミック材が試験された。低純度材料は、約９９．５重量％の純度を有する酸化アルミニウム、約９９．７重量％の純度を有する酸化アルミニウムを含めた。高純度材料は、約９９．８重量％の純度を有する酸化アルミニウム、約９９．９重量％の純度を有する酸化アルミニウムを含めた。試験処理において、各材料は、超音波が通過する超音波浴槽内で浸されることにより最初に洗浄された。表面の１ｃｍ２当たりの各材料の表面で形成された粒子濃度が、超音波洗浄時間を増加する為に測定された。その後、材料は、１５重量％のＨＦと、２０重量％のＨＮＯ３を備える水性洗浄溶液に浸された。洗浄溶液を用いた洗浄後、材料は、再び、超音波浴槽内に浸され、材料表面で形成されたｃｍ２当たりの粒子濃度が、超音波洗浄時間を増加する為に測定された。洗浄処理の結果が、図７Ａから図７Ｄに示されている。洗浄結果は、高い酸化アルミニウム粒子を備える材料は、より高い耐腐食性を洗浄溶液に対し持ち、ほとんど汚染粒子を発生させないが、低純度を有する材料は、より腐食を受けやすく、より多くの汚染粒子を発生させる。
【００３２】
図７Ａは、９９．５％純度の酸化アルミニウム材料の結果を示す。約１０分の超音波時間の後、材料表面エリアの１ｃｍ２当たりの約８．０×１０６粒子の材料表面で、材料は、ライン７０ａで示されるように、許容できない高い粒子濃度を示した。この粒子濃度は、約４０分の超音波時間後、約１．０×１０６を僅かに超えるところまで減少した。しかし、ＨＦ及びＨＮＯ３を用いて材料ｊを洗浄後、粒子濃度は、再び、ライン７０ｂで示されるように、１ｃｍ２当たり約６．５×１０６粒子という許容できない高レベルになった。この高い粒子レベルは、材料がＨＦ及びＨＮＯ３洗浄溶液により過剰に高い速度で腐食されていること、そのため、再使用の為に洗浄されリサイクルされる材料の性能が制限されることを示す。また、この腐食の受け易さは、チャンバ処理中に材料が腐食し、基板を汚染する潜在能力が、許容できない程に高いことを示す可能性がある。
【００３３】
図７Ｂは、９９．７％純度の酸化アルミニウム材料の結果を示す。この材料は、ライン７２ａに示されるように、僅か１０分間の超音波時間後、材料表面で３．０×１０６粒子／ｃｍ２を僅かに下回るだけの低い初期の汚染粒子を有する。この粒子濃度は、超音波処理中、低いままであり、約４０分間の超音波時間後は約１．０×１０６粒子／ｃｍ２の濃度である。しかし、ＨＦ及びＨＮＯ３溶液で洗浄後、ライン７２ｂにより示されるように、約１０分後の超音波時間後、７．０×１０６粒子／ｃｍ２超を示す材料で、許容できない高レベルの粒子が発生した。そのため、９９．７％純度の材料は、許容できない高速度で、ＨＦ及びＨＮＯ３の洗浄溶液により腐食されている。
【００３４】
図７Ｃは、約９９．８重量％の、より高い純度の酸化アルミニウム材料により提供された改善結果を示す。この材料は、ライン７４ａにより示されるように、約１０分の超音波時間の後、３．０×１０６粒子／ｃｍ２を僅かに越える比較的に低い初期濃度の粒子を有する。粒子濃度は、超音波処理中、低くなったままであり、約４０分の超音波時間の後、約１．０×１０６粒子／ｃｍ２の濃度である。ＨＦ及びＨＮＯ３の溶液を用いた洗浄後、材料の表面で発生した粒子数は、ライン７４ｂにより示されるように、約１０分の超音波時間の後、僅かに約３．０×１０６粒子／ｃｍ２という比較的低いレベルのままであり、約４０分の超音波時間の後、約１．０×１０６の濃度まで減少した。そのため、約９９．８重量％の純度の材料は、腐食性洗浄溶液を用いて洗浄した後でさえ、望ましい低い数の粒子を維持するので、洗浄処理中、材料の耐腐食性において予期せぬ改善結果をもたらす。
【００３５】
図７Ｄは、約９９．９重量％の更に高い純度の酸化アルミニウム材料により提供された改善結果を示す。材料は、洗浄溶液をもしいた洗浄前に、約９９．８重量％の材料の結果より更に低い、粒子の初期濃度を示した。材料の表面での粒子の初期濃度は、ライン７６ａにより示されるように、約１０分の超音波時間の後、僅かに約１．３×１０６粒子／ｃｍ２だったが、約４０分の超音波時間の後、僅かに約２．０×１０５粒子／ｃｍ２の濃度まで減少した。ＨＦ及びＨＮＯ３を備える洗浄溶液を用いて洗浄した後、粒子数は著しく増加せず、許容できる低レベルのままであった。洗浄溶液を用いて洗浄した後の粒子濃度は、ライン７６ｂにより示されるように、約１０分の超音波時間後に測定されたとき、約１．９×１０６粒子／ｃｍ２まで僅かに増加し、約４０分の超音波時間の後に僅か６．０×１０５を僅かに越えるところまで減少した。そのため、高純度材料は、低純度材料と比較すると、高い耐腐食性を示した。
【００３６】
本発明の例示的実施形態が示され、説明されたが、当業者は、本発明を組み込み、かつ、本発明の範囲内の他の実施形態を案出可能である。例えば、酸化アルミニウムから構成されるセラミック構造体２２は、特に説明されたもの以外のコンポーネント２０の少なくとも一部を備えてもよい。また、酸化アルミニウムから構成される改善されたセラミック構造体２２は、特に説明されたもの以外の方法により製作可能である。さらに、例示的実施形態に関して示された相対的用語または位置的用語は、互換性がある。そのため、添付された請求の範囲は、本発明を例示する為に本願で説明された好ましい変形例、材料、空間的配置の記述に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、酸化アルミニウムから構成されるセラミック構造体を有する耐腐食性コンポーネントの実施形態の側部断面図である。
【図２】図２は、粒子及び粒界領域を示す図１のコンポーネントの横断面の一実施形態の側面図である。
【図３】図３は、ボール製粉容器の一実施形態の側部断面図である。
【図４】図４は、スプレードライチャンバの一実施形態の側部断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、冷間等方加圧装置の一実施形態の側部断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、成形されたセラミックプリフォームの一実施形態の側部断面図である。
【図６】図６は、耐腐食性コンポーネントを有する化学気相堆積チャンバの一実施形態の側部断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、洗浄溶液で洗浄する前後に超音波時間を増加する間、材料の表面に粒子の濃度を示すグラフである。
【図７Ｂ】図７Ｂは、洗浄溶液で洗浄する前後に超音波時間を増加する間、材料の表面に粒子の濃度を示すグラフである。
【図７Ｃ】図７Ｃは、洗浄溶液で洗浄する前後に超音波時間を増加する間、材料の表面に粒子の濃度を示すグラフである。
【図７Ｄ】図７Ｄは、洗浄溶液で洗浄する前後に超音波時間を増加する間、材料の表面に粒子の濃度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３８】
２０…処理チャンバコンポーネント、２２…セラミック構造体、２４…表面、２６…酸化アルミニウム粒、２８…粒界領域、３２…製粉容器、３４…製粉球、３５…酸化アルミニウム被覆、３６…表面、３８…容器壁、４０…チャンバ、４２…加熱ガス、４４ａ…微粒子、４４ｂ…粒子アグロメレーション、４８…上部、４９…下部、５０…等方加圧デバイス、５２…容器、５４…混合、５６…フレキシブル壁、５８…セラミックプリフォーム、６０…成形酸、１００…基板支持体、１０４…基板、１０６…処理チャンバ、１１１…誘導コイル、１１６…処理チャンバ、１１７…アンテナ、１１８…包囲壁、１１９…ドーム状天井、１２０…ガス排気装置、１２２…底壁、１２４…プロセスキット、１２６…カバーリング、１２７…排気導管、１２８…カラーリング、１２９…スロットルバルブ、１３０…ガス供給装置、１３１…体積ガス源、１３２…ガス分配装置、１３３…導管、１３４…ガス流バルブ、１３５…ガス出口、１４０…排気ポンプ、１４２…ＲＦ電源、１４３…電極用電源、１４５…電極、１４６…リモートゾーン、１４７…リモートチャンバ、１４８…導管、１４９…リモートゾーン用電源、１５２…リフトピン、１５４…リフトピンアセンブリ、１８０…基板受容面、１９４…コントローラ。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【外国語明細書】
2005350344000001.pdf