特許ウォッチ

公開番号2025013874
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-28
出願番号2024182368,2022044974
出願日2024-10-18,2017-05-02
発明の名称保護金属オキシフッ化物コーティング
出願人アプライドマテリアルズインコーポレイテッド,APPLIED MATERIALS,INCORPORATED
代理人個人
主分類C23C 14/06 20060101AFI20250121BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】フッ素ケミストリとの反応に耐性を有する金属オキシフッ化物(MOF)保護コーティングを提供する。
【解決手段】薄膜であって、M_xO_yF_zの実験式を有する金属オキシフッ化物であって、Mは金属であり、yはxの値の0.1～1.9倍の値を有し、zはxの値の0.1～3.9倍の値を有する金属オキシフッ化物を含み、薄膜は1～30ミクロンの厚さと、0.1%未満の多孔率を有する薄膜である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
薄膜であって、
Ｍ
ｘ
Ｏ
ｙ
Ｆ
ｚ
の実験式を有する金属オキシフッ化物であって、Ｍは金属であり、ｙはｘの値の０．１～１．９倍の値を有し、ｚはｘの値の０．１～３．９倍の値を有する金属オキシフッ化物を含み、
薄膜は１～３０ミクロンの厚さと、０．１％未満の多孔率を有する薄膜。

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、半導体プロセスチャンバコンポーネントで用いることができる保護金属オキシフッ化物コーティング、及び、半導体プロセスチャンバコンポーネントで用いることができる保護金属オキシフッ化物コーティングを製造するための方法に関する。
続きを表示（約 3,200 文字）【背景】
【０００２】
半導体ウエハ製造プロセスはチャンバ内で行われ、ここで、チャンバコンポーネントは高温、高エネルギープラズマ、腐食性ガスの混合物、高応力、及び、これらの組み合せに曝露される。チャンバコンポーネントは、保護コーティングによりこれらの極端な状態からシールドされることができる。金属酸化物は、プラズマエッチングケミストリからの侵食に対する耐性のため、チャンバコンポーネントのコーティングにしばしば用いられる。金属酸化物コーティングは、ウエハ処理中に、フッ素系のケミストリへの曝露により、金属フッ化物に変換する。金属酸化物の金属フッ化物への変換は、通常、体積膨張を伴い、コーティングに対する応力を増加させる。例えば、１モルのＹ
２
Ｏ
３
（イットリア）から２モルのＹＦ
３
（フッ化イットリウム）への変換は、約６０％の理論的体積膨張を伴う。金属酸化物の金属フッ化物への変換により引き起こされる体積膨張及び応力の付加は、チャンバコンポーネントにブリスタ及び／又は粒子を発生させ、処理されたウエハに欠陥をもたらす可能性がある。
【概要】
【０００３】
薄膜について以下に説明する。薄膜は、Ｍ
ｘ
Ｏ
ｙ
Ｆ
ｚ
の実験式を有する金属オキシフッ化物（ＭＯＦ）を含む。Ｍは金属元素を表す。ｙはｘの値の０．１～１．９倍の値を有し、ｚはｘの値の０．１～３．９倍の値を有する。このＭＯＦ薄膜は、１～３０ミクロンの厚さと、０．１％未満の多孔率を有する。ＭＯＦ薄膜の実施例は、半導体処理装置用のチャンバコンポーネントの表面上の保護コーティングを含む。
【０００４】
以下に、幾つかの方法についても説明する。１つの方法は、Ｍ
ｘ
Ｏ
ｙ＿ｓｏｕｒｃｅ
Ｆ
ｚ＿ｓｏｕｒｃｅ
の実験式を有するＭＯＦ源材料を提供することを含む。ｙ＿ｓｏｕｒｃｅはｘの値の０．１～１．９倍の値を有し、ｚ＿ｓｏｕｒｃｅはｘの値の０．１～３．９倍の値を有する。ＭＯＦ源材料はスパッタ堆積又は蒸着により物品上に堆積され、物品上にＭＯＦコーティングを形成する。例えば、物品は半導体プロセスチャンバコンポーネントを含むことができる。ＭＯＦ源材料同様に、物品上のＭＯＦコーティングは、Ｍ
ｘ
Ｏ
ｙ＿ｃｏａｔｉｎｇ
Ｆ
ｚ＿ｃｏａｔｉｎｇ
の実験式を有する。ｙ＿ｃｏａｔｉｎｇはｘの値の０．１～１．９倍の値を有し、ｚ＿ｃｏａｔｉｎｇはｘの値の０．１～３．９倍の値を有する。ＭＯＦコーティングのフィーチャは、１～３０ミクロンの厚さと、０．１％未満の多孔率を含む。
【０００５】
第２の方法は、源材料を提供し、スパッタ堆積又は蒸着により物品上に源材料を堆積させることを含む。物品は、１つ以上の半導体処理チャンバコンポーネントを含むことができる。第２の方法の一例では、源材料は金属である。堆積中に酸素及びフッ素イオン又はラジカルがスパッタされた又は蒸発された金属に導入され、物品上にＭＯＦコーティングを形成する。この第２の方法の他の例では、源材料は金属酸化物（ＭＯ）であり、堆積中にフッ素イオン又はラジカルがスパッタされた又は蒸発された金属酸化物に導入され、物品上にＭＯＦコーティングを形成する。この第２の方法の第３の例では、源材料は金属フッ化物（ＭＦ）であり、堆積中に酸素イオン又はラジカルがスパッタされた又は蒸発されたＭＦに導入され、物品上にＭＯＦコーティングを形成する。ＭＯＦコーティングは、Ｍ
ｘ
Ｏ
ｙ＿ｃｏａｔｉｎｇ
Ｆ
ｚ＿ｃｏａｔｉｎｇ
の実験式を有する。ｙ＿ｃｏａｔｉｎｇはｘの値の０．１～１．９倍の値を有し、ｚ＿ｃｏａｔｉｎｇはｘの値の０．１～３．９倍の値を有する。ＭＯＦコーティングは１～３０ミクロンの厚さと、０．１％未満の多孔率を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本開示の実施形態は、同様の参照符号が同様の要素を示す添付図面において、限定ではなく、例として示される。本開示における「１つの」又は「一」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。
本発明の一実施形態による、半導体製造システムの例示的なアーキテクチャを示す。
様々な実施形態による、薄膜保護コーティングを有する例示的な物品の断面図を示す。
～
本発明の様々な実施形態による、例示的な堆積技術を示す。
本発明の一実施形態による、物品に金属オキシフッ化物コーティングを形成する例示的な方法を示す。
～
本発明の様々な実施形態による、物品に金属オキシフッ化物コーティングを形成する例示的な方法を示す。
【構成及び実施例の詳細な説明】
【０００７】
上述のように、金属酸化物保護層は物品上で用いられ、プラズマへの曝露からこれらの物品を保護する。金属酸化物コーティングは、フッ素系ケミストリに曝露されると、金属フッ化物に変換し、この変換は堆積膨張と、処理されたウエハ上での粒子欠陥を伴う。基板をプラズマエッチングするために、フッ素系ケミストリがしばしば用いられる。
【０００８】
本明細書に記載されるのは、フッ素ケミストリとの反応に耐性を有する金属オキシフッ化物（ＭＯＦ）保護コーティングの実施形態である。本明細書の実施形態に記載されるＭＯＦコーティングは、ＭＯコーティングと比較して、コーティングのフッ素化を著しく減少させる。更に、ＭＯＦコーティングは、ＭＦコーティングに比べると、チャンバコンポーネントの熱膨張係数にはるかに近く一致する熱膨張係数を有することができる。これらの特徴は、半導体製造環境における物品のためのコーティングの耐腐食性を改善し、保護コーティングに起因する粒子欠陥を低減することができる。これらの特徴を有する薄膜ＭＯＦ組成物が、ＭＯＦコーティングを形成するための幾つかの方法と共に以下に説明される。
【０００９】
薄膜の例示的な実施形態は、実験式Ｍ
ｘ
Ｏ
ｙ
Ｆ
ｚ
を有するＭＯＦを含み、ここでＭは一般に正の原子価配置を有する金属であり、Ｏが酸素であり、Ｆがフッ素である。下付き文字は、それぞれの原子の他の原子に対する数を表す。例えば、ｙの値はｘの値の０．１～１．９倍であり、ｚの値はｘの値の０．１～３．９倍である。いずれの場合でも、それぞれの原子の価数と組み合わされたすべての下付き文字の値は、薄膜が電子的に中性であるようにバランスがとれている。更に、薄膜の実施形態は、１～３０ミクロンの厚さと、０．１％未満の多孔率を有する。
【００１０】
上述の利点を有する薄膜コーティングを製造するためには、幾つかの方法が利用可能である。例えば、一方法は、ターゲットコーティングと同じ実験式を有するＭＯＦ源材料を提供することを含む。その後、源材料は、スパッタ堆積又は蒸着により物品上に堆積される。他の方法では、源材料は金属である。金属は、酸素及びフッ素のイオン又はラジカル（例えば、プラズマにより形成される、又は、イオンガンから放出される）の存在下で物品上にスパッタリング又は蒸着される。いずれの場合も、イオン又はラジカルは、物品上に堆積される時に、スパッタされた源材料に衝突し、金属と結合し、物品上にＭＯＦコーティングを形成する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許