KR20210092837A - 워크피스 프로세싱 챔버를 위한 컴포넌트 부품들의 다층 코팅들 - Google Patents

워크피스 프로세싱 챔버를 위한 컴포넌트 부품들의 다층 코팅들 Download PDF

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KR20210092837A
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폴 콘코라
라메쉬 찬드라세카란
앤드류 에이치. 브레닌저
토니 셰일린 카우샬
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램 리써치 코포레이션
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Abstract

워크피스를 프로세싱하기 위한 프로세싱 챔버를 포함하는 프로세싱 툴에 있어서, 프로세싱 챔버는 (a) 적어도 하나의 컴포넌트 부품 상에 형성된 알루미늄 층 및 (b) 알루미늄 층 상에 형성된 세라믹 코팅을 포함하는 다층 보호 코팅으로 코팅되는 적어도 하나의 컴포넌트 부품을 포함하는, 프로세싱 툴. 다양한 실시 예들에서, 다층 보호 코팅은 프로세싱 챔버의 조립 전에 적어도 하나의 컴포넌트 부품에 또는 적어도 부분적으로 프로세싱 챔버에서 인 시츄 도포될 수 있다.

Description

워크피스 프로세싱 챔버를 위한 컴포넌트 부품들의 다층 코팅들
본 발명은 워크피스 프로세싱 툴들, 그리고 보다 구체적으로, 열 사이클링, 부식에 의해 유발된 손상 및 프로세싱 챔버들에서 사용된 다양한 화학 물질들에 대한 노출에 의해 유발된 잠재적인 고장으로부터 보호하기 위해 이러한 툴들의 컴포넌트 부품들에 도포된 보호 다층 코팅들에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼들 및 평판 디스플레이들과 같은 워크피스들은 통상적으로 제조 동안 다양한 프로세싱 툴들에 의해 프로세싱된다. 예를 들어, 다양한 유형들의 증착 툴들이 일반적으로 워크피스 표면들 상에 다양한 박막들을 증착하기 위해 사용된다. 유사하게, 다양한 에칭 툴들, 예컨대 습식 에칭 툴들 및/또는 플라즈마 에칭 툴들이 또한 워크피스들의 표면들로부터 재료의 층들의 선택적인 제거를 위해 일반적으로 사용된다. 매우 다양한 상이한 화학 물질들이 프로세싱 챔버들 내에서 사용된다.
예를 들어, 플라즈마 에칭 툴들을 사용하여, 워크피스는 통상적으로 염소 및/또는 불소 풍부 플라즈마에 노출된다. 실란 (SiH4), 아산화질소 (N2O), 암모니아 (NH4), 질소 (N2), 등과 같은 하나 이상의 반응 물질 가스들에 무선 주파수 (Radio Frequency; RF) 가 인가될 때 증착들 동안 프로세싱 챔버 내에서 플라즈마가 생성된다. 또한, 증착 툴들을 사용하여, 워크피스들 상에 증착된 재료는 또한 통상적으로 프로세싱 챔버 내의 노출된 표면들 상에도 축적된다. 일상적인 "건식 세정 (dry cleaning)" 절차 동안, 염소 및/또는 불소 풍부 플라즈마가 이들 증착물들을 제거하기 위해 프로세싱 챔버 내에서 주기적으로 생성될 수도 있다. 유사하게, 에칭 툴들을 사용하여, 워크피스들로부터 선택 재료의 제거를 위해 염소 및/또는 불소가 일반적으로 사용된다.
에칭 툴들 및 증착 툴들 모두의 프로세싱 챔버들은 광범위한 서브-어셈블리들 (예를 들어, 샤워헤드, 워크피스 히터, 워크피스 홀더의 부분들, 등) 및 다양한 서브-어셈블리들을 함께 기계적으로 홀딩하기 위해 사용되는 클램프들, 스크루들, 볼트들, 스프링들, 핀들, 클립들 및 다른 기계적 패스너들과 같은 다양한 기계적 부품들로 구성된다. 집합적으로, 이후 일반적으로 "컴포넌트 부품들"로 지칭되는 이들 서브-어셈블리들 및/또는 기계적 부품들은 (1) 프로세싱 챔버 내에서 화학 물질들에 노출되고 그리고/또는 (2) 열 사이클링에 의해 유발된 플렉싱 (flexing), 마찰 (rubbing) 및/또는 예를 들어 클램프들, 스프링들, 핀들 및 클립들을 갖는 경우와 같은 또 다른 컴포넌트 부품에 대한 마찰 또는 이들과의 콘택트와 같은 일부 유형의 기계적 응력을 받는, 임의의 금속 부품을 특징으로 한다.
이들 컴포넌트 부품들은 프로세싱 챔버들에서 사용되는 다양한 화학 물질들에 노출될 때, 부식을 겪는 경향이 있고, 이는 문제가 된다. 클램프들 또는 스프링들과 같은 특정한 유형들의 컴포넌트들을 사용하면, 부식은 컴포넌트들의 성능에 부정적으로 영향을 주고, 시간이 흐름에 따라 이들 부품들이 요구된 사양 내의 클램핑력 (clamping force) 또는 스프링력 (spring force) 을 더 이상 제공하지 않는다는 것을 의미한다. 이에 더하여, 부식은 궁극적으로 컴포넌트 부품들의 고장을 유발할 수 있다. 부식은 입자들의 탈락 (shedding) 을 더 발생시킬 수 있다. 이들 입자들은 프로세싱을 겪는 워크피스들을 오염시킬 수 있어서, 프로세싱 수율들에 부정적으로 영향을 준다.
전술한 부식 문제들을 완화시키기 위해, 워크피스 프로세싱 툴 벤더들, 및/또는 이들의 공급자들은 종종 세라믹 또는 알루미늄으로 컴포넌트 부품들을 코팅할 것이다. 프로세싱 챔버 내에 존재하는 문제들로 인해, 두 재료들 모두 단점들을 갖는다.
세라믹 코팅과 아래에 놓인 컴포넌트 부품 사이의 열 미스매치는 둘로 하여금 특히 워크피스 프로세싱 동안, 통상적으로 경험되는 고온 열 사이클들 동안 상이한 레이트들로 팽창 및 수축하게 할 수도 있다. 발생되는 기계적 응력은 세라믹에 균열 및/또는 고장을 유발할 수도 있다. 둘째로, 세라믹 코팅들은 긁힘, 박리 (flaking) 및/또는 입자 오염물들 위의 우발적인 코팅에 민감하고, 이들 모두는 세라믹 코팅의 고장을 유발할 수도 있다. 화학 물질에 대한 아래에 놓인 컴포넌트 부품의 노출은 결국 사양을 벗어나는 컴포넌트 부품 및/또는 고장을 초래할 수 있는 부식을 유발할 수 있다.
알루미늄 코팅들은 통상적으로 전기 도금 프로세스를 사용하여 생성된다. 전기 도금 동안, 컴포넌트 부품은 통상적으로 전기 도금 배스에 홀딩되는 동안 클램핑된다. 클램핑된 경우, 통상적으로 이들 위치들에서 도금이 최소화되거나 발생하지 않기 때문에 "랙 (rack)" 마크가 발생된다. 그 결과, 도금 프로세스 동안 포획된 기포들이 잠재적으로 나중에 워크피스 프로세싱 동안 프로세싱 챔버 내부에서 방출될 수 있다. 이에 더하여, 알루미늄 코팅들은 불소 화학 물질들에 노출될 때 알루미늄 플루오라이드 층을 성장시킨다. 알루미늄 플루오라이드는 미립자화되기 쉽다. 기포들 및 미립자의 방출은 모두 워크피스 프로세싱 동안 프로세싱 챔버 내의 프로세싱 분위기를 오염시키는 경향이 있기 때문에 문제가 된다.
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 2018년 12월 13일에 출원된 미국 특허 출원 번호 제 62/779,113 호의 우선권의 이익을 주장하고, 이는 모든 목적들을 위해 참조로서 본 명세서에 인용된다.
프로세싱 챔버들에서 일반적으로 사용되는 화학 물질들에 대한 노출 및 열 사이클링에 의해 유발된 손상으로부터 보호를 제공하는 다층 코팅에 의해 보호되는, 적어도 하나의 컴포넌트 부품을 갖는 프로세싱 챔버를 포함하는 워크피스 프로세싱 툴이 개시된다. 비 배타적인 실시 예에서, 다층 코팅은 (a) 적어도 하나의 컴포넌트 부품 상에 형성된 알루미늄 베이스 층 및 (b) 아래에 놓인 알루미늄 층 상에 형성된 세라믹 코팅을 포함한다.
다층 코팅은 다수의 장점들을 제공한다. 상대적으로 두꺼운 베이스 알루미늄 층은 아래에 놓인 컴포넌트 부품에 기계적 보호를 제공한다. 그 결과, 열 사이클링 동안 컴포넌트 부품과 알루미늄 층 사이의 열 미스매치에 의해 유발되는 기계적 응력들로 인한 손상 또는 고장이 대부분 완화되거나 완전히 제거된다. 이에 더하여, 상대적으로 두꺼운 알루미늄 층은 긁힘, 박리 (flaking) 및/또는 입자 오염물들 위의 우발적인 코팅으로 인한 고장에 보다 덜 민감하다. 반면에, 세라믹 층은 불소와 같은 프로세싱 챔버들에서 사용된 많은 화학 물질들에 대해 상대적으로 불활성이다. 그 결과, 아래에 놓인 컴포넌트 부품은 부식으로부터 대부분 보호되어, 부품들이 사양을 벗어나고 그리고/또는 고장나는 것을 방지하거나 완화시킨다. 이에 더하여, 세라믹 층은 아래에 놓인 알루미늄 층의 전기 도금 프로세스 동안 발생할 수도 있는 랙 (rack) 마크들을 커버하도록 사용되어, 워크피스 프로세싱 동안 기포들의 방출을 방지한다.
비 배타적인 실시 예들에서, 베이스 층은 25 ㎛, 250 ㎛, 25 내지 250 ㎛ 범위 내의 어느 값, 25 ㎛ 미만, 또는 250 ㎛ 초과의 두께를 갖는 알루미늄이다. 또 다른 실시 예들에서, 세라믹 코팅은 비정질 알루미늄 옥사이드 층, 이트륨 옥사이드 층 또는 둘의 조합이다. 또 다른 실시 예들에서, 세라믹 층은 1 ㎛ 이하 또는 10 ㎛ 이하의 두께를 갖는다.
부가적인 실시 예들에서, 프로세싱 챔버는 다층 코팅으로 각각 보호된 하나 이상의 컴포넌트 부품들을 포함한다. 하나 이상의 컴포넌트 부품들은 (a) 프로세싱 챔버 내에서 상기 언급된 화학 물질들에 노출되고 그리고/또는 (b) 열 사이클링에 의해 유발된 플렉싱 (flexing), 다른 기계적 부품들과의 콘택트 또는 다른 기계적 부품들에 대한 마찰과 같은 일부 유형의 기계적 응력을 받는 임의의 금속 부품 또는 부품들을 포함할 수도 있다. 이러한 컴포넌트 부품들은 이로 제한되는 것은 아니지만, 광범위한 서브-어셈블리들 (예를 들어, 샤워헤드, 워크피스 히터, 워크피스 홀더의 부분들, 등) 및/또는 클램프들, 스크루들, 볼트들, 스프링들, 핀들, 클립들 및 다른 기계적 패스너들과 같은 다양한 기계적 부품들을 포함할 수도 있다.
또 다른 실시 예들에서, 워크피스 프로세싱 툴의 프로세싱 챔버는 다수의 상이한 방식들로 조립될 수도 있다. 제 1 실시 예에서, 컴포넌트 부품들은 (a) 알루미늄 층을 전기 도금하고, (b) 원자 층 증착 (Atomic Layer Deposition; ALD) 프로세스를 사용하여 세라믹 층을 형성함으로써 다층 코팅으로 먼저 코팅된다. 일단 코팅되면, 컴포넌트 부품들은 프로세싱 챔버의 어셈블리에 사용된다.
증착 툴들로 구현될 수도 있는 대안적인 실시 예에서, 컴포넌트 부품들은 (a) 전기 도금 프로세스를 사용하여 알루미늄 층으로 먼저 코팅된다. 일단 알루미늄 층으로 코팅되면, 컴포넌트 부품들은 프로세싱 챔버의 어셈블리에 사용된다. 그 후, 컴포넌트 부품들은 (b) 증착 프로세스를 사용하여 프로세싱 챔버에서 세라믹 층으로 인 시츄 (in situ) 코팅된다.
워크피스 프로세싱 툴은 워크피스들을 프로세싱하도록 사용된 프로세싱 챔버를 갖는 임의의 유형일 수 있다. 비 배타적인 실시 예들에서, 툴은 임의의 유형의 증착 툴 또는 습식 또는 건식 에칭 툴일 수 있다. 워크피스들은 반도체 웨이퍼들, 평판 디스플레이들, 또는 프로세싱을 필요로 하는 임의의 다른 유형의 워크피스를 포함할 수도 있다.
본 출원, 및 이의 장점들은 첨부된 도면들과 함께 취해진 이하의 기술 (description) 을 참조하여 가장 잘 이해될 수도 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 비 배타적인 실시 예들에 따른 워크피스들을 프로세싱하기 위해 사용된 예시적인 증착 및 에칭 작업 툴들의 프로세싱 챔버들의 도면들이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 비 배타적인 실시 예에 따른 프로세싱 챔버 내에 제공될 수도 있는 다양한 컴포넌트 부품들의 예시들이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 비 배타적인 실시 예에 따라 컴포넌트 부품(들)에 도포된 다양한 다층 코팅들의 단면도들이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 비 배타적인 실시 예들에 따른 워크피스 프로세싱 툴을 조립하기 위한 단계들을 예시하는 흐름도들이다.
도면들에서, 유사한 참조 번호들은 때때로 유사한 구조적 엘리먼트들을 지정하기 위해 사용된다. 도면들의 도시들은 도식적이고, 반드시 축척대로일 필요는 없다는 것이 또한 인식되어야 한다.
본 출원은 첨부된 도면들에 예시된 바와 같이 이들의 몇몇 비 배타적인 실시 예들을 참조하여 이제 상세히 기술될 것이다. 이하의 기술에서, 본 개시의 완전한 이해를 제공하기 위해 수많은 구체적 상세들이 제시된다. 그러나, 본 개시가 이들 구체적인 상세들의 일부 또는 전부 없이 실시될 수도 있다는 것이 당업자들에게 명백할 것이다. 다른 예들에서, 공지된 프로세스 단계들 및/또는 구조체들은 본 개시를 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 상세히 기술되지 않았다.
도 1a 및 도 1b는 각각 예시적인 증착 및 에칭 워크피스 프로세싱 툴들 각각의 프로세싱 챔버들의 도면들이다.
도 1a를 참조하면, 예시적인 화학적 기상 증착 (Chemical Vapor Deposition; CVD) 툴 (10) 의 도면이 예시된다. CVD 툴 (10) 은 프로세싱 챔버 (12), 샤워헤드 (14), 프로세싱될 워크피스 (18) 를 홀딩하고 위치시키기 위한 워크피스 홀더 (16), 무선 주파수 (Radio Frequency; RF) 생성기 (20) 를 포함한다. 다양한 실시 예들에서, CVD 툴은 플라즈마 향상된 CVD (Plasma Enhanced CVD; PECVD), 저압 CVD (Low Pressure CVD; LPCVD), 초고진공 CVD (Ultra High Vacuum CVD; UHVCVD), 원자 층 증착 (Atomic Layer Deposition; ALD), 플라즈마 향상된 ALD (Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition; PEALD) 또는 임의의 다른 유형의 CVD 툴일 수도 있다.
실란 (SiH4), 아산화질소 (N2O), 암모니아 (NH4) 및/또는 질소 (N2) 와 같은 반응 물질 가스(들)가 샤워헤드 (14) 를 통해 프로세스 챔버 (12) 내로 공급된다. 샤워헤드 (14) 내에서, 가스(들)는 프로세싱될 워크피스 (18) 의 표면 위의 전반적인 영역의 챔버 (12) 내로, 하나 이상의 플레넘들 (미도시) 을 통해 분배된다. RF 생성기 (20) 에 의해 생성된 RF 전위가 이어서 샤워헤드 (14) 상의 전극 (미도시) 에 인가된다. (RF 전위는 또한 가능하게 워크피스 홀더 (18) 에도 인가될 수도 있다). RF 전위는 프로세싱 챔버 (12) 내에 플라즈마 (22) 를 생성한다. 플라즈마 (22) 내에서, 에너자이징된 (energized) 전자들은 반응 물질 가스(들)로부터 이온화되거나 해리되어 (즉, "열분해 (crack)"), 화학적으로 반응성인 라디칼들을 생성한다. 이들 라디칼들이 반응할 때, 이들은 워크피스 (18) 상에 박막을 증착하고 형성한다.
워크피스 프로세싱 동안, 프로세싱 챔버 (12) 는 통상적으로 열 사이클을 겪는다. 열 사이클의 범위는 워크피스의 유형, 사용된 특정한 화학 물질 및 증착될 재료, 목표된 증착 레이트, 등을 포함하는 다수의 인자들에 의해 결정된다. 또한 고려될 수도 있는 다른 인자들은 막들에 대한 손상을 방지하기 위한 열 예산들, 막들의 물리적 특성들 및 화학적 특성들, 및 가능할 때마다 보다 낮은 온도 프로세스를 사용하는 일반적인 선호도이다.
예를 들어, 프로세싱 챔버 (12) 내에서 세라믹 컴포넌트 부품들 대신 알루미늄의 사용은 일반적으로 보다 저렴하다. 그러나, 알루미늄을 사용하면, 450 ℃를 넘는 온도들은 알루미늄을 약화시키거나 달리 부정적으로 영향을 주는 경향이 있다. 따라서, 어느 정도까지, 알루미늄 컴포넌트들의 사용은 열 사이클 상한 범위를 대략 450 ℃로 제한한다. 반면에, 세라믹은 알루미늄보다 상승된 온도를 잘 견딜 수 있다. 이와 같이, 세라믹을 사용한 열 사이클들의 상한은 보다 높을 수 있다. 따라서, 주어진 열 사이클의 온도 범위는 상기 언급된 다양한 인자들 및 다른 고려 사항들에 따라, 예를 들어, 20 ℃ 내지 450 ℃ 또는 심지어 20 ℃ 내지 800 ℃ 어디에서든 광범위하게 가변할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 이들 하한 온도 값들 및 상한 온도 값들은 단지 예시적이고, 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 보다 낮거나 보다 높은 온도 값들이 사용될 수도 있다.
이전에 주지된 바와 같이, 워크피스들 (18) 상에 증착된 재료는 또한 프로세싱 챔버 (12) 내의 다양한 다른 표면들 상에 부주의하게 증착될 것이다. 이들 증착물들의 축적물 (build-up) 을 제거하기 위해, 툴 (10) 은 통상적으로 주기적인 "건식 세정 (dry cleaning)" 절차를 겪고, 염소 및/또는 불소 화학 물질이 챔버 (12) 내로 도입되고 RF 전력이 인가되어 플라즈마를 생성한다. 이에 응답하여, 증착물들은 챔버 (12) 내의 표면들로부터 에칭되거나 달리 제거된다. 일단 증착물들이 실질적으로 제거되면, 툴 (10) 은 이어서 상기 논의된 바와 같이 워크피스들 (18) 을 프로세싱하기 위해 다시 사용된다.
도 1b를 참조하면, 예시적인 플라즈마 에칭 툴 (30) 의 도면이 예시된다. 플라즈마 에칭 툴 (30) 은 프로세싱 챔버 (32), 전력 전극 (38) 및 전력 전극 (38) 에 커플링되는 RF 전력 소스 (40) 를 포함한다. 동작 동안, 에칭 화학 물질, 예컨대 염소 및/또는 불소가 프로세싱 챔버 (32) 내로 도입되고 RF 전력이 RF 소스 (40) 에 의해 전력 전극 (38) 에 인가되어, 플라즈마 (42) 를 생성한다. 플라즈마 (42) 는 당업계에 공지된 바와 같이 워크피스 (36) 의 표면 상의 노출된 재료를 에칭한다.
툴 (30) 의 프로세싱 챔버 (32) 는 또한 열 사이클을 겪는다. 워크피스 에칭 동안, 챔버 (32) 내부 온도는 통상적으로 상승된다. 열 사이클은 광범위하게 가변할 수도 있고, 또한 워크피스의 유형, 에칭되는 재료의 유형, 에칭 챔버의 컴포넌트 부품들의 재료들, 등과 같은 다양한 인자들에 종속된다. 예를 들어, 비 배타적인 실시 예에서, 열 사이클의 상한은 450 ℃이거나 800 ℃만큼 높을 수도 있다. 다시, 이들 값들은 예시적이고, 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다는 것이 이해되어야 한다. 보다 높거나 보다 낮은 온도들이 사용될 수도 있다.
증착 툴 (10) 및 에칭 툴 (30) 의 프로세싱 챔버들 (12/32) 각각은 매우 다양한 컴포넌트 부품들을 포함한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "컴포넌트 부품들"은 (a) 프로세싱 챔버 (12/32) 내에서 화학 물질들에 노출되고 그리고/또는 (b) 열 사이클링에 의해 유발된 플렉싱 (flexing), 다른 기계적 부품과의 콘택트 및/또는 마찰과 같은 일부 유형의 기계적 응력을 받는 모든 금속 부품을 의미하는 것으로 광범위하게 해석되도록 의도된다. 이러한 컴포넌트 부품들은 이로 제한되는 것은 아니지만, 광범위한 서브-어셈블리들 (예를 들어, 샤워헤드, 워크피스 히터 (미도시), 워크피스 홀더의 부분들, 등) 및/또는 클램프들, 나사들, 볼트들, 스프링들, 핀들, 클립들 또는 다른 기계적 패스너들과 같은 다양한 기계적 부품들을 포함할 수도 있다. 다양한 실시 예들에서, 컴포넌트 부품들은 예를 들어, 알루미늄, 스테인레스 스틸들, 철 함유 합금들, Inconel 718, Nonel, Nimonic 90, Waspaloy, A286 등을 포함하는 다양한 금속들 및/또는 합금들로 이루어질 수 있다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 비 배타적인 실시 예에 따른 워크피스 프로세싱 툴의 프로세싱 챔버 내에 제공될 수도 있는 다양한 컴포넌트 부품들의 예시들이다. 이들 예들에서, 도 2a는 부하 분배 워셔 (load distribution washer) 를 예시한다. 도 2b는 리테이닝 (retaining) 또는 "스냅 (snap)" 링을 예시한다. 도 2c는 베어링-센터링된 (bearing-centered) 부하 분배 워셔를 예시한다. 마지막으로, 도 2d는 웨이브 스프링의 상이한 도면들을 예시한다. 이들 예시들은 단지 예시적이고, 어떠한 관점으로 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 실제 실시 예들에서, 다층 보호 코팅으로 커버될 수도 있는 컴포넌트 부품들의 수 및 유형은 본 명세서에서 실질적으로 예시하기에는 너무 많다.
컴포넌트 부품들의 상기 기술된 부식, 열화 및 잠재적인 고장을 해결하기 위해, 본 출원인은 다층 코팅의 사용을 제안한다. 비 배타적인 실시 예에서, 다층 코팅은 (a) 적어도 하나의 컴포넌트 부품 상에 형성된 알루미늄 베이스 층 및 (b) 아래에 놓인 알루미늄 층 상에 형성된 세라믹 코팅을 포함한다.
비 배타적인 실시 예에서, 베이스 알루미늄 층은 25 ㎛의 두께를 갖고, 전기 도금 프로세스에 의해 형성된다. 세라믹 층은 1 ㎛ 이하의 두께를 갖고, ALD 프로세스를 사용하여 형성된다. 세라믹 코팅의 예들은 비정질 알루미늄 옥사이드 세라믹 층 (Al2O3), 이트륨 옥사이드 층 (Y2O3), 또는 둘 모두의 적층 (laminate) 을 포함할 수도 있지만, 이로 제한되지 않는다. 이 실시 예와 관련하여 기술된 바와 같은 다층 코팅의 재료들 및 치수들은 예시적이고, 제한하는 것으로 해석되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 상이한 화학 물질들에 대한 기계적 특성들 및/또는 불활성 (inertness) 을 위해 선택된, 매우 다양한 상이한 재료들 및 두께들의 다층 코팅들이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 알루미늄 베이스 층은 25 ㎛ 미만, 25 내지 250 ㎛ 범위, 또는 250 ㎛ 초과의 두께를 가질 수도 있다. ALD의 느린 증착 레이트들 및 증착된 막에 존재하는 응력들로 인해, 통상적으로 사용되는 세라믹 층의 두께는 1 ㎛ 미만이다. 그러나, 이는 다시 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 10 ㎛ 이상과 같은, 보다 두꺼운 층들이 사용될 수 있다.
다층 보호 코팅은 다수의 장점들을 제공한다. 상대적으로 두꺼운 베이스 알루미늄 층은 아래에 놓인 컴포넌트 부품에 기계적 보호를 제공한다. 그 결과, 열 사이클링 동안 컴포넌트 부품과 알루미늄 층 사이의 열 미스매치에 의해 유발되는 기계적 응력들로 인한 고장은 크게 완화되거나 완전히 제거된다. 이에 더하여, 상대적으로 두꺼운 알루미늄 층은 긁힘, 박리 (flaking) 및/또는 입자 오염물들 위의 우발적인 코팅으로 인한 고장에 보다 덜 민감하다. 반면에, 세라믹 층은 불소와 같은 다양한 화학 물질들에 대해 불활성이고 보호를 제공한다. 세라믹 층은 아래에 놓인 컴포넌트 부품을 부식으로부터 보호하고, 아래에 놓인 알루미늄의 미립자화 (particulation) 를 방지한다. 이에 더하여, 세라믹 층은 알루미늄 층의 전기 도금 프로세스 동안 발생할 수도 있는 랙 (rack) 마크들을 커버하여, 포획된 기포들의 방출을 방지한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 비 배타적인 실시 예에 따른 예시적인 컴포넌트 부품 (50) 에 도포된 다양한 다층 코팅들의 단면도들이다.
도 3a에서, 알루미늄 층 (52) 이 컴포넌트 부품 (50) 의 표면 상에 형성된다. 다양한 실시 예들에서, 알루미늄 층 (52) 은 전기 도금 프로세스에 의해 형성되고, 적어도 25 ㎛의 두께를 갖는다. 대안적인 실시 예들에서, 알루미늄 층은 25 내지 250 ㎛, 25 ㎛ 미만, 또는 250 ㎛ 초과 범위의 두께를 가질 수도 있다. 이에 더하여, 알루미늄의 순도 레벨이 또한 가변할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 고 순도 알루미늄이 사용될 수도 있는 한편, 다른 실시 예들에서, 저 순도 알루미늄이 사용될 수도 있다.
도 3b에서, 세라믹 코팅 층 (54) 은 아래에 놓인 알루미늄 층 (52) 상에 형성된다. 다양한 실시 예들에서, 세라믹 코팅 층 (54) 은 1 ㎛ 이하의 두께를 갖고, ALD 프로세스를 사용하여 형성된다. 세라믹 코팅 층 (54) 의 예들은 비정질 알루미늄 옥사이드 세라믹 층, 이트륨 옥사이드 층, 또는 둘 모두의 적층을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 대안적인 실시 예들에서, 세라믹 코팅 층 (54) 은 임의의 증착 프로세스를 사용하여 형성될 수도 있고, 본 명세서에 열거된 것들 외에 다른 세라믹 재료들을 포함할 수도 있다. 이에 더하여, 두께는 예를 들어, 1 ㎛ 이하, 10 ㎛ 이하, 또는 10 ㎛ 초과로 가변할 수도 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 비 배타적인 실시 예들에 따른 워크피스 프로세싱 툴을 조립하기 위한 단계들을 예시하는 흐름도들이다.
도 4a를 참조하면, 컴포넌트 부품들의 다층 코팅이 툴의 프로세싱 챔버의 조립 전에 발생하는 흐름도 (60) 가 예시된다.
초기 단계 62는 상기 기술된 임의의 실시 예들을 사용하여 하나 이상의 컴포넌트 부품들의 다층 코팅을 도포하는 것을 수반한다. 즉, 하나 이상의 컴포넌트 부품들은 적어도 (a) 적어도 하나의 컴포넌트 부품 (50) 상에 형성된 알루미늄 베이스 층 (52) 및 (b) 아래에 놓인 알루미늄 층 상에 형성된 세라믹 코팅 층 (54) 으로 코팅된다. 다시, 본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 컴포넌트 부품들은 광범위하게 해석되도록 의도되고, 이로 제한되지 않지만, 기계적 응력들을 받을 수도 있고 그리고/또는 프로세싱 챔버 내에서 화학 물질들에 노출될 수도 있는 임의의 상기 열거된 컴포넌트 부품들을 포함한다.
단계 64에서, 툴의 프로세싱 챔버는 적어도 부분적으로, 다층 코팅을 갖는 컴포넌트 부품들뿐만 아니라 다른 코팅되지 않은 부품들 및/또는 서브-어셈블리들을 사용하여 조립된다. 그 후, 프로세싱 챔버 및 툴이 테스트되고, 당업계에 공지된 바와 같이 동작 가능하게 된다.
단계 66에서, 툴은 반도체 웨이퍼들, 평판 디스플레이들, 등과 같은 워크피스들을 프로세싱하도록 사용된다. 다양한 실시 예들에서, 툴은 워크피스들 상에 박막들을 증착하기 위해 사용된 증착 툴 또는 워크피스들로부터 재료를 선택적으로 제거하기 위해 사용된 에칭 툴일 수도 있다.
도 4b를 참조하면, 컴포넌트 부품들의 다층 코팅이 툴의 프로세싱 챔버의 조립 전에 부분적으로 그리고 일단 프로세싱 툴이 조립되고 동작 가능하면 부분적으로 인 시츄 (in situ) 발생하는 흐름도 (70) 가 예시된다. 이 실시 예에서, 증착 툴들만이 사용될 수도 있다.
초기 단계 72는 상기 기술된 임의의 실시 예들을 사용하여 (a) 알루미늄 베이스 층 (52) 으로 하나 이상의 컴포넌트 부품들을 부분적으로 코팅하는 것을 수반한다.
단계 74에서, 툴의 프로세싱 챔버는 알루미늄 베이스 층 (52) 만으로 코팅된 하나 이상의 컴포넌트 부품들을 사용하여 조립된다. 그 후, 툴은 당업계에 공지된 바와 같이 테스트되고 동작 가능하게 된다.
단계 76에서, (b) 세라믹 코팅 층 (54) 은 툴의 프로세싱 챔버에서 인 시츄 형성된다. 예를 들어, ALD 툴을 사용하여, 세라믹 층 (54) 은 임의의 상기 기술된 실시 예들을 사용하여 알루미늄 베이스 층 (52) 상에 증착된다. 이 실시 예에서, 증착이 이러한 표면들 상에서 발생하는 것을 마스킹하거나 그렇지 않으면 방지하기 위한 단계들이 취해지지 않는 한, 프로세싱 챔버 내의 다른 노출된 표면들이 또한 세라믹 재료로 코팅될 가능성이 있다는 것이 이해되어야 한다.
마지막으로, 단계 78에서, 툴은 워크피스를 프로세싱하기 위해 사용된다.
도 4b에 예시된 바와 같은 프로세스의 주목된 장점 중 하나는 때때로 프로세싱 챔버에서 세라믹 층 (54) 을 인 시츄 재코팅하는 능력이다. 프로세싱 툴이 워크피스들을 프로세싱하기 위해 사용되기 때문에, 세라믹 층 (54) 이 다양한 화학 물질들에 대한 반복된 노출로 열화될 수도 있는 것이 가능하다. 세라믹 코팅 (54) 을 인 시츄 형성하는 능력을 사용하여, 하나 이상의 컴포넌트 부품들은 프로세싱 챔버 및/또는 툴을 분해할 필요 없이 일상적인 유지 보수 절차의 일부로서 주기적으로 재코팅될 수 있다.
본 명세서에 기술된 실시 예들이 대체로 증착 툴들 및 에칭 툴들과 관련되지만, 이는 결코 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다는 것이 이해되어야 한다. 반대로, 본 명세서에 기술된 주제는 워크피스의 유형 또는 워크피스가 프로세싱되는 방법과 무관하게, 임의의 유형의 워크피스 프로세싱 툴과 함께 사용될 수도 있다.
본 명세서에 제공된 실시 예들이 단지 예시이고, 어떠한 관점으로 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다는 것이 이해되어야 한다. 몇몇 실시 예들만이 상세히 기술되었지만, 본 출원은 본 명세서에 제공된 개시의 정신 또는 범위로부터 벗어나지 않고 많은 다른 형태들로 구현될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 따라서, 본 실시 예들은 제한적이지 않고 예시적인 것으로 간주되어야 하고, 본 명세서에 제공된 상세들로 제한되지 않고, 첨부된 청구항들의 범위 및 등가물 내에서 수정될 수도 있다.

Claims (19)

  1. 워크피스를 프로세싱하기 위한 프로세싱 챔버를 포함하는 프로세싱 툴에 있어서,
    프로세싱 챔버는 (a) 적어도 하나의 컴포넌트 부품 상에 형성된 알루미늄 층 및 (b) 상기 알루미늄 층 상에 형성된 세라믹 코팅을 포함하는 다층 코팅을 갖는 상기 적어도 하나의 컴포넌트 부품을 포함하는, 프로세싱 툴.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 코팅은 비정질 알루미늄 옥사이드 세라믹 층인, 프로세싱 툴.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 코팅은 이트륨 옥사이드 층인, 프로세싱 툴.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 코팅은 비정질 알루미늄 옥사이드 세라믹 및 이트륨 옥사이드의 적층 (laminate) 인, 프로세싱 툴.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 코팅은:
    (a) 1 ㎛ 이하;
    (b) 10 ㎛ 이하; 또는
    (c) 1 ㎛ 초과 중 하나의 두께를 갖는, 프로세싱 툴.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 층은:
    (a) 25 ㎛ 미만;
    (b) 25 ㎛ 이상;
    (c) 25 내지 250 ㎛; 또는
    (d) 250 ㎛ 초과 중 하나의 두께를 갖는, 프로세싱 툴.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 층은 25 ㎛ 이상의 두께를 갖고, 그리고 상기 세라믹 층은 1 ㎛ 이하의 두께를 갖는, 프로세싱 툴.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 코팅은 전기 도금 동안 생성되는 상기 알루미늄 층에 형성된 랙 (rack) 마크를 커버하는, 프로세싱 툴.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 컴포넌트 부품은 상기 프로세싱 챔버 내의 화학 물질에 노출되고 기계적 응력을 받는 임의의 금속 부품인, 프로세싱 툴.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 컴포넌트 부품은 상기 프로세싱 챔버 내의 서브-어셈블리, 상기 프로세싱 챔버 내의 샤워헤드, 상기 프로세싱 챔버 내에 제공된 워크피스 히터, 상기 프로세싱 챔버 내에 제공된 워크피스 홀더의 일부, 또는 상기 프로세싱 챔버 내에 제공된 클램프, 스크루, 볼트, 스프링, 워셔 (washer), 핀, 클립, 또는 기계적 패스너를 포함하는 그룹으로부터 선택되는, 프로세싱 툴.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세싱 툴은 증착 툴 또는 에칭 툴인, 프로세싱 툴.
  12. (a) 적어도 하나의 컴포넌트 부품 상에 형성된 알루미늄 층 및 (b) 상기 알루미늄 층 상에 형성된 세라믹 코팅을 포함하는 다층 코팅을 갖는, 상기 적어도 하나의 컴포넌트 부품을 사용하여 프로세싱 챔버를 조립하는 단계를 포함하는, 워크피스 프로세싱 툴 조립 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 컴포넌트 부품 상에 형성된 상기 알루미늄 층을 형성하도록 상기 적어도 하나의 컴포넌트 부품을 전기 도금하는 단계; 및
    상기 전기 도금하는 단계 후 상기 알루미늄 층 상에 형성된 상기 세라믹 코팅을 증착하는 단계를 더 포함하고, 상기 전기 도금하는 단계 및 상기 증착하는 단계는 상기 컴포넌트 부품을 사용하여 상기 프로세싱 챔버의 조립 전 수행되는, 워크피스 프로세싱 툴 조립 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 컴포넌트 부품 상에 형성된 상기 알루미늄 층을 형성하도록 상기 적어도 하나의 컴포넌트 부품을 전기 도금하는 단계;
    상기 알루미늄 층과 상기 컴포넌트 부품을 사용하여 상기 프로세싱 챔버를 조립하는 단계; 및
    상기 프로세싱 챔버의 상기 조립 후에 알루미늄 층 상에 형성된 상기 세라믹 코팅을 상기 프로세싱 챔버에서 인 시츄 (in situ) 증착하는 단계를 더 포함하는, 워크피스 프로세싱 툴 조립 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 알루미늄 층은:
    (a) 25 내지 250 ㎛;
    (b) 25 ㎛ 이상;
    (c) 25 ㎛ 미만; 또는
    (d) 250 ㎛ 초과 중 하나의 두께를 갖는, 워크피스 프로세싱 툴 조립 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 세라믹 코팅은:
    (c) 비정질 알루미늄 옥사이드 세라믹 층;
    (d) 이트륨 옥사이드 층; 또는
    (e) 비정질 알루미늄 옥사이드 세라믹 및 이트륨 옥사이드의 적층 중 하나를 포함하는, 워크피스 프로세싱 툴 조립 방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 세라믹 코팅은:
    (a) 1 ㎛ 이하;
    (b) 10 ㎛ 이하; 또는
    (c) 1 ㎛ 초과 중 하나의 두께를 갖는, 워크피스 프로세싱 툴 조립 방법.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 컴포넌트 부품은:
    (a) 상기 프로세싱 챔버 내의 화학 물질에 노출되고,
    (b) 기계적 응력을 받고, 또는
    (c) 상기 (a) 및 상기 (b) 모두 중 하나인 임의의 금속 부품인, 워크피스 프로세싱 툴 조립 방법.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로세싱 툴은 증착 툴 또는 에칭 툴인, 워크피스 프로세싱 툴 조립 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023173013A1 (en) * 2022-03-10 2023-09-14 Applied Materials, Inc. Multilayer coating for corrosion resistance

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7371467B2 (en) * 2002-01-08 2008-05-13 Applied Materials, Inc. Process chamber component having electroplated yttrium containing coating
US7579067B2 (en) * 2004-11-24 2009-08-25 Applied Materials, Inc. Process chamber component with layered coating and method
WO2006137541A1 (ja) * 2005-06-23 2006-12-28 Tokyo Electron Limited 半導体処理装置用の構成部材及びその製造方法
US20110117728A1 (en) * 2009-08-27 2011-05-19 Applied Materials, Inc. Method of decontamination of process chamber after in-situ chamber clean
FI125358B (fi) * 2010-07-09 2015-09-15 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy Termisesti ruiskutettu täysin amorfinen oksidipinnoite
WO2017155671A1 (en) * 2016-03-11 2017-09-14 Applied Materials, Inc. Aluminum electroplating and oxide formation as barrier layer for aluminum semiconductor process equipment
KR101896768B1 (ko) * 2016-08-26 2018-10-18 연세대학교 산학협력단 박리성 코팅층, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 도금 장치
US10186400B2 (en) * 2017-01-20 2019-01-22 Applied Materials, Inc. Multi-layer plasma resistant coating by atomic layer deposition

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023173013A1 (en) * 2022-03-10 2023-09-14 Applied Materials, Inc. Multilayer coating for corrosion resistance

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