DE69032189T2

DE69032189T2 - Peripherieabdichtung für Halbleiterplättchen und verfahren zu deren Verwendung

Info

Publication number: DE69032189T2
Application number: DE69032189T
Authority: DE
Inventors: Ernst Keller; David K Studley
Original assignee: Genus Inc
Current assignee: Genus Inc
Priority date: 1989-05-18
Filing date: 1990-05-10
Publication date: 1998-11-19
Anticipated expiration: 2010-05-11
Also published as: EP0398589B1; EP0398589A2; US4932358A; DE69032189D1; EP0398589A3; JPH0364480A

Description

Die vorliegende Erfindung liegt im Bereich von Vorrichtungen zum Ausführen von Gasphasenabscheidung nach chemischen Verfahren (Chemical Vaper Deposition, CVD) als Herstellungsschritt in der Produktion von integrierten Schaltungen.
Die Herstellung integrierter Schaltungen ist im wesentlichen ein Verfahren zum Herstellen dünner Filme und Schichten unterschiedlicher Materialien aus Wafern aus Halbleiter- Grundmaterial und zum selektiven Entfernen von Bereichen derartiger Filme, um Strukturen und Stromwege zu erzeugen. Dotiertes Silizium ist ein typisches Wafer-Grundmaterial. Gasphasenabscheidung nach chemische Verfahren ist eine bekannte Vorgehensweise zum Ablagern solcher dünnen Filme und Schichten. Silizium kann beispielsweise aus Silangas, SiH&sub4;, abgelagert werden. Es ist auch bekannt, Wolframsilicid aus einer Mischung mit Silan und einem wolframhaltigen Gas wie Wolframhexafluorid abzuscheiden. Bei der Herstellung integrierter Schaltungen wird auch reines Wolfram auf Siliziumwafern abgelagert.
In einem typischen CVD-Verfahren werden Wafer auf Trägern innerhalb einer verschließbaren Kammer plaziert, die Kammer wird verschlossen und evakuiert, die Wafer werden erhitzt, typischerweise durch Beheizen des Waferträgers, und eine das gewünschte, aufzutragende Material enthaltende Gasmischung wird in die Kammer eingeleitet. Die Temperatur des Wafermaterials an der zu beschichtenden Oberfläche veranlaßt das gewünschte Beschichtungsmaterial, sich aus der Gasmischung auf der Oberfläche zu bilden. Es ist wichtig, die Temperatur, die Konzentration unterschiedlicher Gase in der eingeleiteten Mischung und Merkniale wie die Gleichförmigkeit der Gasströmung über die zu beschichtende Oberfläche zu steuern.
In den meisten Fällen werden aktive Strukturen und Stromwege auf einer Seite eines Wafers ausgebildet, wobei die andere Seite nicht genutzt wird. Die ungenutzte Seite wird als Rückseite des Wafers bezeichnet. In Lithographieverfahren zum Ausbilden von Mustern auf abgelagerten Schichten, um zur richtigen selektiven Entfernung solcher abgelagerten Schichten zur Ausbildung von Strukturen und Stromwegen beizutragen, wird die Rückseite eines Wafers typischerweise als Paßfläche genutzt. Aus diesem und weiteren Gründen ist es wichtig, daß die Rückseite eines Wafers glatt und sauber gehalten wird, und daß im wesentlichen kein Material auf der Rückseite abgelagert wird.
Ein weiteres wichtiges Merktnal in Beschichtungstechniken ist die Anhaftung der abgelagerten Schichten auf dem Wafergrundmaterial oder auf der nächsten darunterliegenden Schicht, so daß geschichtetes Material nicht abblättert oder sich ablöst. Die Abmessungen von Strulzuren und Stromwegen in der Technologie integrierter Schaltungen sind sehr klein, so daß ein unerwünschtes Abblättern oder Ablösen leicht derartige Strukturen stören kann. Auch können abgelöste Teilchen von einer nicht haftenden Materialschicht andere Strukturen und Stromwege desselben oder anderer Wafer beeinträchtigen oder können empfindliche Geräte beschädigen und Reinigungsmaßnahmen verlangen, die über das üblicherweise Notwendige hinausgehen.
Um das Anhaften zu verbessern, wird üblicherweise eine Materialschicht abgelagert, die als Haftungsschicht oder Klebschicht bekannt ist, als sehr dünner Film, bevor die erforderliche dickere Materialschicht abgelagert wird. Die Haftungsschicht ist in manchen Fällen ein völlig anderes Material, von dem man weiß, daß es am Grundmaterial und an der aufzubringenden, neuen Schicht haftet. Titan wird häufig durch Sputtern als Adhäsionsschicht abgelagert, bevor Wolfram oder ein wolframreiches Material wie etwa Wolframsilicid durch ein CVD- Verfahren abgelagert wird.
Sputtern ist im allgemeinen ein Sichtlinienvorgang, bei dem Material im wesentlichen in atomarer Form von einer Quelle zu einem Substrat ausgesendet wird, wobei sich ein Film des gesputterten Materials auf allen Oberflächen innerhalb einer Sichtlinie der Quelle ausbildet. Sehr wenig Material bildet sich auf Flächen außerhalb einer Sichtlinle. Diese Sichtlinieneigenschaft ist häufig ein Nachteil, wenn eine Materialschicht als ein Verfahrensschritt bei der Herstellung integrierter Schaltkreise abgelagert wird, da eine ungleichmäßige Topographie der vorhandenen Strukturen und Strombähnen auf einem Wafer häufig eine ungleichmäßige Dicke der sich entwickelnden, gesputterten Schicht zur Folge hat. Auf der anderen Seite haben CVD-Verfahren diesen Nachteil nicht. Versuchsweise wurde allerdings herausgefunden, daß in manchen Fällen eine anfängliche dünne gesputterte Schicht eines Materials die Haftung eines anschließend durch CVD abgelagerten Schicht verbessert. Als Beispiel für ein solches Verfahren ist es üblich, einen dünnen Film Titan oder einer sonstigen Hafiungsschicht auf einem Wafer vor der Ablagerung einer Wolframdecke oder einer Wolframsilicidschicht zu sputtern.
Fig. 1A ist eine Seitenansicht eines Wafers 11, der unter einem Winkel gegen eine Fläche 13 innerhalb einer für CVD verwendeten Kammer lehnt. Die Fläche 13 stützt den Wafer und ist beheizt, um Wärme an den Wafer 11 zu übertragen, so daß sich, wenn CVD-Gase in die Kammer eingeleitet werden, Material auf dem Wafer ablagert. Fig. 1B ist eine Vorderansicht des Wafers 11 auf der Fläche 13 und zeigt, daß der Wafer auf zwei Zapfen 15 und 17 ruht, was bei zahlreichen CVD-Vorrichtungen üblich ist. Eine Unterstützung unter einem kleinen Winkel oder nahezu vertikal, wie Fig. 1A zeigt, dient meist der Zweckmäßigkeit beim Handhaben von Wafern. Die Orientierung eines Wafers in einer CVD-Kammer ist im allgemeinen flir die Eigenschaften des Ablagerungsvorgangs unkritisch.
Fig. 2 ist ein partieller Schnitt durch einen Rand des Wafers 11 und einen Teil der Beheizungs- und Stützfläche 13 entlang Linie 2-2 in Fig. 1. Eine gesputterte Haftungsschicht 19 ist in Fig. 2 dargestellt, die das Wafergrundmaterial 21 überdeckt. Die Haftungsschicht wurde aufgebracht, während die zu beschichtende Fläche Sputter-Quellen gegenüberstand. Aufgrund der vorstehend beschriebenen Sichtlinien-Eigenschaft des Sputterverfahrens hat die Haftungsschicht 19 eine relativ gleichmäßige Dicke "t" auf der Oberfläche des Wafers, die von der Beheizungs- und Stützfläche 13 wegweist. Die Dicke der Haftungsschicht nimmt allerdings am Rand des Wafers schnell ab und endet am Punkt 23, welches ungefähr die Mitte des Rands des Wafers ist. Jenseits des Punkts 23 zur Fläche 13 hin und auf der Rückseite des Wafers befindet sich keinerlei Haltungsschicht. Dies gilt flir den gesamten Umfang des Wafers.
Wenn ein Wafer mit einer auf einer Seite aufgebrachten Haftungsschicht mit einem Dickenprofil im wesentlichen nach Fig. 2 in eine CVD-Vorrichtung eingelegt wird und eine CVD-Schicht 25 aufgebracht wird, wird das Dickenprofil im wesentlichen so, wie es Fig. 2 für die Schicht 25 zeigt. Die Dicke der CVD-Schicht ist im wesentlichen gleichmäßig über die Oberfläche gegenüberliegend der Stütz- und Beheizungsfläche, und verläuft ganz um den Rand des Wafers herum. Diese gleichmäßige Beschichtungseigenschaft kommt daher, daß CVD ein Verfahren ist, bei dem sich Material aus einem Gas an der zu beschichtenden Fläche niederschlägt. Ein Sichtlinien-Phänomen besteht nicht. Da Wafers typischerweise nicht vollkommen eben sind, gibt es auch Bereiche entlang des Umfangs des Wafers, an denen die Rückseite nicht im Kontakt mit der Stütz- und Beheizungsfläche steht. In diesen Zonen, an denen die Rückseite des Wafers nicht eben gegen die Beheizungs- und Stützfläche anliegt, wie beispielsweise die Fläche 27 in Fig. 2, tritt eine gewisse CVD-Beschichtung auf.
Die unterschiedlichen Eigenschaften hinsichtlich der Gleichmäßigkeit der Beschichtung zwischen dem Sputter-Vorgang, der zur Ablagerung der Haflungsschicht 19 verwendet wird, und dem CVD-Verfahren, das zur Ablagerung der CVD-Schicht 25 dient, führt zu einem erheblichen Problem. Da das CVD-Material über den Punkt 23 hinaus beschichtet, wo die Haftungsschicht endet, und in manchen Zonen auch auf der Rückseite des Wafers, dargestellt durch Fläche 27 in Fig. 2, haftet manches CVD-Material nicht und blättert ab. Die abgeblätterten Teilchen sind ein besonderes Problem in dem Verfahren und verursachen Problem wie Kurzschlüsse zwischen den Schaltungsmustern und erfordern Reinigung. Die abgeblätterten Teilchen können auch empfindliche Verarbeitungsgeräte beschädigen. Da das Abblättern typischerweise ungleichmäßig auftritt und nicht vollständig und gleichmäßig, wird der Paßvorgang für Lithographieverfahren schwierig.
Eine Möglichkeit zur Verwendung gesputterter Haftungsschichten und zum Vermeiden des Abblätterns besteht darin, die Haftungsschicht auf der Rückseite des Wafers und auf der Vorderseite aufzusputtern und die Orientierung des Wafers während des Sputterns zu verändern, so daß auch die Ränder des Wafers mit der Haftungsschicht beschichtet sind. Wenn dies geschieht, lagert sich die anschließende CVD-Schicht auf der darunterliegenden Haftungsschicht in allen Bereichen an, und Abblättern tritt nicht mehr auf.
Ein wesentliches Problem damit, daß ganzflächig gesputtert wird, besteht darin, daß die Handhabungsgeräte zum Beschichten der Ränder eines Wafers teurer und komplizierter zu verwenden sind als Geräte zum Beschichten einer Seite. Weiterhin verdoppelt das Erfordernis der rückseitigen Beschichtung im wesentlichen die Verfahrenkosten des Schritts des Aufbringens der Haftungsschicht.
Ein anderer Weg, der versucht wurde, um eine rückseitige Beschichtung im CVD-Verfahren zu vermeiden, besteht darin, den Wafer gegen die Stütz- und Beheizungsfläche von vorn anzudrücken. Demgemäß wurden Geräte gebaut, um einen Wafer an mehreren Punkten entlang des Waferumfangs in der Nähe des Außendurchmessers beim CVD-Verfahren anzupressen. Diese Punktspanntechnik hat allerdings zwei wesentliche Nachteile. Wenn der Wafer nicht rückseitig und am Rand mit der Haftungsschicht gesputtert ist, existiert keine Haftungsschicht über einen Teil des Waferrands. Auch vermeidet die Mehrpunkttechnik nicht vollständig eine rückseitige CVD-Beschichtung. Wafer neigen bei Erwärmung von im wesentlichen einer Seite dazu, wie auch anderes Material, sich zu krümmen und zu verwerfen, wobei große Kräfte auftreten. Es gibt immer noch Flächen, die in einem gewissem Ausmaß auf der Rückseite freiliegen, und das Risiko einer Beschädigung der zerbrechlichen Wafer steigt. Die Punktandrucktechnik ist relativ wirksam, wenn die Haftungsschicht auf die Ränder und die Rückseite gesputtert ist, aber die Nachteile der zusätzlichen Sputtervorgänge müssen ausgeglichen werden.
Es daher wqnschenswert, eine CVD-Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen, das eine CVD-Ablagerung wirksam und in wirtschaftlicher Weise auf die Vorderseite eines Wafers beschränkt, so daß das teure front- und rückseitige Sputtern von Haftungsschichten entfallen kann.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Verwendung mit einem Wafer, der eine vorbestimmte Dicke D 6 aufweist, zum Verhindern einer rand- und rückseitigen Beschichtung auf dem Wafer während eines CVD-Verfahrens bereitgestellt, wobei die Vorrichtung umfaßt:
ein Spannwerkzeug mit einer Haltefläche zum Abstützen des zu verarbeitenden Wafers, wobei die Haltefläche im wesentlichen die gleiche Größe wie der Wafer aufweist, und mit einer Spannwerkzeugdichtungsfläche, die gegen die Haltefläche angrenzt und diese umgibt; und
einem Dichtungsring mit:
(i) einer ersten Fläche, die so geformt ist, daß sie den Wafer fortlaufend entlang des Umfangs der Stimseite des Wafers berührt, wenn der Wafer auf der Haltefläche aufliegt, wobei sich der Außenrand der ersten Fläche über den Umfang des Wafers hinaus erstreckt, wenn er mit dem Wafer in Kontakt steht; und
(ii) einer zweiten Fläche, die die erste Fläche umgibt und in ihrer Form der Spannwerkzeugdichtungsfläche auf dem Überlappungsbereich zwischen diesen beiden Flächen entspricht, wobei die zweite Fläche eine Breite D7 aufweist und in axialer Richtung des Rings von der ersten Fläche um einen Abstand D3 zur Spannwerkzeugdichtungsfläche verlagert ist, wodurch ein Spalt der Höhe D2 zwischen der zweiten Fläche und der Spannwerkzeugdichtungsfläche gebildet wird, wenn die erste Fläche den Wafer berührt, wobei das Verhältnis von D7 zu D2 gleich oder größer als 35:1 ist.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Verhindern von CVD-Ablagerungen auf Rand und Rückseite eines Wafers während einer CVD- Verarbeitung bereitgestellt, unter Verwendung der vorstehenden Vorrichtung mit den Schritten:
(a) Auflegen des Wafers auf die Haltefläche des Spannwerkzeugs, das sich in einer CVD- Verarbeitungskammer befindet; und
(b) Auflegen des Dichtungsrings in Kontakt mit dem Wafer, wobei die erste Fläche des Dichtungsrings mit dem Wafer fortlaufend entlang des Umfangs des Wafers in Kontakt steht und die zweite Fläche des Dichtungsrings einen Spalt der Höhe D2 und Breite D7 mit der Spannwerkzeugdichtungsfläche bildet, so daß das Verhältnis von D7 zu D2 nicht kleiner als 35:1 ist.
Der Wafer-Dichtungsring ist vorzugsweise auf einer bewegbaren Trägeranordnung gehalten, so daß der Dichtungsring gegen einen Wafer entlang des gesamten äußeren Umfangs des Wafers angedrückt werden kann. Der Dichtungsring ist so ausgelegt, daß der die Vorderseite des Wafers berührt, und läuft dicht am CVD-Spannwerkzeug unter Bildung einer Umfangs- Annäherungsdichtung, so daß Rand und Rückseite des Wafers nicht CVD-beschichtet werden. In der bevorzugten Ausführungsform wird die Trägeranordnung zum und vom CVD- Spannwerkzeug geführt und durch eine Betätigung in den Führungen bewegt. In der geschlossenen Position wird Druck aufgebracht, um den Wafer gegen das Spannwerkzeug zu drücken. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Vorrichtung bei einem CVD- System mit einer rotierenden inneren Nabe und melireren an der Nabe befestigten Spannwerkzeugen eingesetzt. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Trager in einer Linearführung in Lagerungen für Spannwerkzeug geführt, und eine Spannfeder schließt den Träger und stellt den Dichtungsdruck bereit. Die Vorrichtung in der bevorzugten Ausfühungsform wird durch ein Nockenfolgeteil geöffnet, das sich gegen einen schwenkenden Nockenhebel bewegt, während sich die drehbare Nabe in einer Richtung bewegt. Eine Drehung der Nabe der entgegengesetzten Richtung bewirkt, daß der schwenkende Nockenhebel so bewegt wird, daß die Wafer-Dichtungsvorrichtung nicht betätigt wird.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1A eine Seitenansicht eines auf Stiften auf einem CVD-Spannwerkzeug des Stands der Technik getragenen Wafers zeigt,
Fig. 1B eine Vorderansicht des Wafers und Spannwerkzeugs nach Fig. 1A aus dem Stand der Technik zeigt,
Fig. 2 ein teilweiser Schnitt durch einen Abschnitt eines Spannwerkzeugs und eines Wafers im Stand der Technik ist, der die Wirkung einer CVD-Beschichtung über einer gesputterten Haftungsschicht zeigt,
Fig. 3 eine Seitenansicht einer Wafer-Umfangsdichteinrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt,
Fig. 4 eine Vorderansicht der Vorrichtung nach Fig. 3 in Richtung 4-4 zeigt,
Fig. 5 eine teilweise Draufsicht einer CVD-Beschichtungsvorrichtung mit einer drehbaren zentralen Nabe und mehreren CVD-Spannwerkzeugen ist, die einen Mechanismus einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt,
Fig. 6 eine teilweise Schnittansicht durch einen Teil eines CVD-Spannwerkzeugs, Wafers und Dichtungsrings nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt, entlang Linie 6-6 in Fig. 5.
Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht eines einzelnen CVD-Spannwerkzeugs 29, das auf einem Arm 31 einer wassergekühlten, zentralen Nabe 32 in einer CVD-Ablagerungskammer gehalten ist. Typische Hilfseinrichtungen wie eine Beheizungsleitung und elektronische Leitungen zu Temperatursensoren und anderen in der Prozeßsteuerung verwendeten Übertragem befinden sich in dem Arm des Spannfutters. Ein Wafer 51 ist von dem Spaunfütter zur Verarbeitung gehalten, wobei der Wafer auf Tragzapfen 53 und 55 ruht. Fig. 3 zeigt nur den Tragzapfen 54. Durch Isolieren des Spannwerkzeugs von der zentralen Nabe wird die zu erwärmende Masse verringert und die Prozeßsteuerung verbessert. Typischerweise verlaufen mehrere Verarbeitungsspannwerkzeuge von einer zentralen Nabe, so daß mehrere Wafer gleichzeitig verarbeitet werden können.
In Fig. 3 befindet sich das gesamte Volumen um Nabe und Spannfütter innerhalb einer umschließenden CVD-Kammer. Die zentrale Nabe ist drehbeweglich, so daß jedes Spannwerkzeug der einzigen Öffnung der Kammer zum automatischen Beschicken und Entnehmen der Wafer nacheinander gegenübersteht. In einem typischen Verarbeitungszyklus wird die CVD-Kammer atmosphärisch gelüftet, die Nabe gedreht, verarbeitete Wafer entnommen und verarbeitete Wafer eingebracht, bis alle Spannwerkzeuge mit unverarbeiteten Wafern belegt sind, die Drehung angehalten, die Kammer abgedichtet, und ein CVD- Ablagerungszyklus begonnen. Der Ablagerungszyklus beinhaltet das Erwärmen der Spannwerkzeuge und das Einleiten von CVD-Gasen in die verschlossene bzw. abgedichtete Kammer, von denen wenigstens eines das Beschichtungsmaterial enthält. Es gibt auch CVD- Maschinen, bei denen die Ubertragung von Wafern an die und von den Positionen, an denen sie verarbeitet werden, mittels einer Luftschleusenkammer erfolgt, so daß die CVD- Verarbeitungskammer nicht zur Atmosphäre geöffnet werden muß.
Eine Waferumfangsdichtvorrichtung 35 nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt, an der zentralen Nabe unterhalb der CVD- Spannwerkzeugposition befestigt. Die Befestigungsanordnung beinhaltet Keramikisolatoren, so daß die Wafer-Dichtungsvorrichtung elektrisch von der zentralen Nabe isoliert ist. In der bevorzugten Ausführungsform ist lediglich eine solche Dichtungsvorrichtung jedem CVD- Spannwerkzeug zugeordnet. Von dem Punkt, an dem die Dichtvorrichtung an der zentralen Nabe befestigt ist, verläuft ein Halterungsarm 37 in der Richtung des Spannwerkzeugs und trägt eine Führungsvorrichtung 39. Ein Tragelement 41 wirkt mit der Führungsvorrichtung 39 zusammen und ist linear in Richtung zu und von dem Mittelpunkt der zentralen Nabe geführt.
In der bevorzugten Ausführungsform verwendet die Führungsvorrichtung herkömmliche Leisten mit Traglagern. Das Tragelement kann auf unterschiedliche Weisen geführt sein, um den Zweck zu erfüllen.
Eine Auszugsfeder 43 ist am Halterungsende des Artns 37 und auch am Tragelement 41 befestigt, so daß die Feder das Tragelement 41 zur zentralen Nabe zieht. Das Tragelement 41 hat ein Nockenfolgeteil 45, das mit einer Betätigung 47 zusammenwirkt, die an einer Sockelfläche 48 der CVD-Kammer gehalten ist, so daß der bewegliche Abschnitt der Wafer- Dichtungsvorrichtung relativ zu dem CVD-Spannwerkzeug gesteuert werden kann.
Ein Wafer-Dichtungsringanordnung 49 in der bevorzugten Ausführungform ist an dem beweglichen Tragelement 41 befestigt und davon getragen. Die Befestigung beinhaltet Keramikisolatoren, so daß die Dichtungsringanordnung elektrisch und thermisch vom Träger isoliert ist. Die Dichtungsringanordnung wird von dem CVD-Spannwerkzeug 29 an einem Punkt der Drehung der zentralen Nabe wegbewegt, an dem Beschickung und Abnahme von Wafern am Spannwerkzeug erfolgen, und zum Spannwerkzeug an anderen Positionen der Nabendrehung. Die Dichtungsringanordung ber(ihrt den Wafer 51 am Spannwerkzeug 29 und hält den Wafer gegen das Spannwerkzeug in einer Weise, daß eine CVD-Beschichtung an den Rändern und der Rückseite eines Wafers verhindert wird.
Fig. 4 ist eine Ansicht der Vorrichtung nach Fig. 3 in Richtung der Pfeile 4-4 in Fig. 3, die weitere Einzelheiten der bevorzugten Ausführungsform zeigt. Der Wafer 51 ist auf Stützzapfen 53 und 55 auf dem CVD-Spannwerkzeug 29 ruhend dargestellt, welches mit einem Arm 31 (nicht dargestellt) an der zentralen Nabe 33 befestigt ist. In der bevorzugten Ausführungsform ist das CVD-Spannwerkzeug so bemessen, daß es eine bestimmte Wafergröße trägt, beispielsweise ein Wafer mit nominal 6 Inch (150 mm) Durchmesser. Um Wafer mit unterschiedlicher Größe zu bearbeiten, werden Spannwerkzeuge eingebaut, die zum Tragen der neuen Größe ausgelegt sind. Dies ist kein besonderer Nachteil, da CVD- Maschinen in der Produktion typischerweise zur Bearbeitung von Wafern einer bestimmten Größe über längere Zeit dienen. Spannwerkzeuge zur Bearbeitung von Wafern von nominal 4 Inch (100 mm), 6 Inch (150 mm) und 8 Inch (200 mm) sind gebaut und getestet worden, obwohl auch Wafer mit anderen Größen verarbeitet werden können, indem Spannwerkzeuge und Ringe nach der Lehre der Erfindung mit geeigneten Abmessungen erstellt werden.
Die Wafer-Dichtungsringanordnung 49 (Fig. 3) hat ein Querteil 57, das am Tragelement 41 befestigt ist, auf dem weitere Elemente der Anordnung gehalten sind. In der bevorzugten Ausführungsform ist das Querteil am Tragelement 41 mit Innensechskantkopfschrauben befestigt, wie Schraube 59. Um Wafer mit anderen Durchmessem aufzunehmen, kann die Anordnung 49 abgenommen und durch eine Anordnung von Elementen ersetzt werden, die für eine unterschiedliche Wafergröße ausgelegt sind.
Das Querteil 57 hat zwei Stangenträger 61 und 63, die beabstandet sind, um zwei Stangen 65 und 67 zu tragen, an denen ein Dichtungsring 69 gehalten ist. Stangen 65 und 67 sind in den Stangenträgem in runden Bohrungen gehalten und in der bevorzugten Ausführungsform mit Justierschrauben 71 und 73 fixiert, so daß eine Einstellung durch Lösen der Justierschrauben und Verschieben der Stangen in die und aus den Bohrungen und erneutes Festziehen der Justierschrauben verfolgen kann.
Der Winkel, den die Stangenträger 61 und 63 gegenüber der Vertikalen zur zentralen Nabe einnehmen, ist konstruktiv der gleiche wie der Winkel, den die CVD-Spannwerkzeuge mit der Vertikalen zur inneren Nabe einnehmen. Dadurch hat der Dichtungsring 69, wenn er sich zum Wafer 51 am CVD-Spannwerkzeug bewegt und ihn berührt, im wesentlichen den gleichen Winkel wie das Spannwerkzeug und trifft dadurch entlang des gesamten Umfangs des Wafers auf diesen. Zahkeiche Justierungen können zur Gewährleistung dieses gleichmäßigen Kontakts vorgenommen werden, einschließlich der Tatsache, daß die Stangenteile eine gewisse Flexibilität besitzen.
Der Dichtungsring 69 wird mittels einer Plattenanordnung 75 mit Befestigungsschrauben am Stangenteil 67 befestigt. Die Plattenanordnung beinhaltet ein nicht dargestelltes Halterungsteil mit einer Bohrung für Stange 67, so daß der Dichtungsring 69 begrenzt um die Stange 67 in der bevorzugten Ausführungsform schwenken kann. Die Befestigung des Dichtungsrings an der Stange 65 erfolgt in der bevorzugten Ausführungsform mit einem Justierungsaufsatz 77 mit einer Einstellschraube, so daß das Ausmaß des Schwenkens des Rings 69 um die Stange 67 auf ein kleines Maß eingestellt werden kann, etwa 1 cm insgesamt, um zu gewährleisten, daß der Ring 69 im wesentlichen in der Ebene der Frontfläche des Wafers auf dem CVD- Spannwerkzeug auf den Wafer 51 trifft.
An der Beschickungs-/Entnahmeposition der rotierenden, zentralen Nabe, an der sich die Wafer-Dichtungsringanordnung vom CVD-Spannwerkzeug weg befindet, wie Fig. 3 zeigt, können Wafer auf den Wafertragzapfen zur Bearbeitung abgesetzt werden, oder bearbeitete Wafer können entnommen werden. Typischerweise bewegt sich die Nabe wänrend einer Beschickungs-/Entnahmesequenz so viele Male wie sich CVD-Spannwerkzeuge von der Nabe erstrecken, und jedes Spannwerkzeug wird geleert und dann mit einem unbearbeiteten Wafer beschickt.
Fig. 5 ist eine teilweise Draufsicht des CVD-Systems nach Fig. 3 und 4, die sechs CVD- Spannfutter an einer hexagonalen zentralen Nabe 33 befestigt zeigt. CVD-Spannwerkzeug 29 auf Arm 31 ist eines der sechs Spannwerkzeuge. Die Dichtungsringsanordnung der Erfindung ist in Fig. 5 nicht dargestellt. Durchmesser 85 ist der Außendurchmesser einer abdichtbaren Kammer, die die Verarbeitungsvorrichtung umschließt. Die zentrale Nabe kann im Uhzeiger- und im Gegenuhrzeigersinn gedreht werden. Es könnten mehr als sechs oder weniger als sechs Positionen für Spannwerkzeuge vorhanden sein, wobei sechs sich als zweckmäßig erwiesen haben.
Linie 81 in Fig. 5 ist die Position, an der die Drehung für jedes CVD-Spannfutter zwischen der Bearbeitung stoppt, so daß Wafer entnommen und beschickt werden können. Betätigung 47 ist an der Beschickungs-/Entnahmeposition dargestellt, wo sich die Wafer-Dichtungsringanordnung von dem Spannwerkzeug bewegbewegen muß, so daß ein Wafer zum und vom Spannwerkzeug übertragen werden kann. Betätigung 47 ist in der bevorzugten Ausführungsform ein geformter Hebel, schwenkbar auf der Fläche 48 (Fig. 4), der so stoppt, daß das Nockenfolgeteil für jede Wafer-Dichtungsvorrichtung an der Beschickungs-/Entnahmeposition, bei Drehung der zentralen Nabe im Gegenuhrzeigersinn, auf die Betätigung als Nockenbahn aufläuft und die Wafer-Dichtungsvorrichtung geöffnet wird, d.h. daß sich die Dichtungsringanordnung vom Spannwerkzeug wegbewegt und für einen nicht dargestellten Beschickungs-/Entnahmearm Platz macht, um einen Wafer von dem Spannwerkzeug zu nehmen und einen neuen Wafer auf dem Spannwerkzeug zu plazieren. An allen anderen Positionen liegen die Wafer-Dichtungsringe gegen das jeweilige Spannwerkzeug oder gegen einen Wafer auf dem Spannwerkzeug, sofern ein Wafer vorhanden ist, an, durch die Spannfeder angedrückt. An dem Punkt, an dem die Dichtungsvorrichtung mit der Linie 81 fluchtet, ist die Vorrichtung vollständig geöffnet. Die Drehung stoppt für jedes CVD-Spannwerkzeug an der Beschickungs-/Entnahmeposition, wänrend Entnahme und Beschickung eines Wafers erfolgt. Die mit einer gestrichelten Linie dargestellte Zone 83 stellt eine verschließbare Öffnung in der CVD-Kammer dar, durch die Wafer eingeführt und herausgenommen werden können. Wenn die Nabe ein CVD-Spannfutter aus der Beschickungs-/Entnahmeposition wegbewegt, läßt die Form der Betätigung die Wafer-Dichtungsvorrichtung erneut schließen, angedrückt von der Feder 43, bis der Dichtungsring in Kontakt mit einem Wafer auf dem Spannwerkzeug ist, wenn ein Wafer vorhanden ist. In einem typischen Prozeßzyklus, nachdem alle Spannwerkzeuge geleert und neu beschickt sind, wird die Drehung der Nabe gestoppt, die Kammer verschlossen und eine CVD-Bearbeitung gestartet.
Aufgrund der Beheizungsstromleitungen, Steuerleitungen zu Übertragern usw., die in die CVD-Spannwerkzeuge verlaufen müssen, dreht sich die zentrale Nabe nicht mehr als um eine Drehung in der gleichen Richtung. Nach einem Beschickungs-/Entnahmezyklus wird die Drehung umgekehrt. Drehung im Uhrzeigersinn bewirkt, daß die Nockenfolgeteile den Betätigungshebel aus dem Weg schwenken, so daß die Nockenfolgeteile ohne Öffnung der Wafer-Dichtungsvorrichtung zur Nabenseite gelangen.
Die Draufsicht nach Fig. 5 zeigt einen typischen Fall. Es könnten mehr oder weniger als sechs CVD-Spannwerkzeuge vorhanden sein. Die Betätigung könnte auf mehrere Weisen arbeiten. Weiter könnten andere Unterschiede vorhanden sein. Beispielsweise könnten Wafer aus einer Luftschleusenkammer oder einer anderen Art von Haltekammer in die Bearbeitungskammer beschickt und entnommen werden.
Wenn die Wafer-Dichtungsringsanordnung 49 nach Fig. 3 und Fig. 4 geschlossen ist, weg von der Beschickungs-/Entnahmeposition, wird der Dichtungsring 69 gegen den Wafer 51 auf dem CVD-Spannwerkzeug gedrückt, wenn das Spannwerkzeug mit einem Wafer beschickt worden ist, bevor die Dichtungsringvorrichtung schließt. Wenn kein Wafer vorhanden ist, drückt der Ring gegen das Spannwerkzeug. Der Wafer 51 stellt einen beliebigen Wafer dar, der sich auf dem Spannwerkzeug befindet, wenn die Vorrichtung schließt.
Fig. 6 ist ein teilweiser Schnitt durch den Ring 69, Wafer 51 und einen Teil des Spannwerkzeugs 29 entlang Linie 6-6 in Fig. 4. In Fig. 6 ist die Wafer-Dichtungsvorrichtung geschlossen, und der Dichtungsring wird gegen einen Wafer auf dem Spannwerkzeug mit einer Kraft von etwa 4,5 Kg (10 Pounds) für einen Wafer mit einem nominalen Durchmesser von 10 cm (4 Inch) gedrückt.
Die Stirnfläche des CVD-Spannwerkzeugs 29 hat in der bevorzugten Ausführungsform drei Niveaus: ein Sockelniveau 101, eine erste erhöhte Fläche 103 und eine zweite erhöhte Fläche 95. Die erste erhöhte Fläche ist kreisförmig und mit einem Außendurchmesser, der im wesentlichen der gleiche ist wie der Außendurchmesser des Wafer-Dichtungsrings 69. Die erhöhte Fläche 95 hat im wesentlichen die Größe der Rückseite eines zu verarbeitenden Wafer und hat unterschiedliche Größe für zur Aufnahme unterschiedlicher Wafer hergestellter Spannwerkzeuge. Wenn sich ein Wafer auf dem CVD-Spannwerkzeug befindet, liegt der Wafer gegen die Fläche 95 an. Obwohl die Fläche 95 den gleichen Durchmesser wie der aufrusetzende Wafer hat, hat sie keine komplementäre Form zu flachen Stellen von Wafern, die auf dem Rand von Wafern für Orientierungs- und Identifizierungszwecke ausgebildet sind. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Flächen 103 und 95 sorgfältig bearbeitet und poliert, so daß sie innerhalb etwa 0,025 mm (0,001 Inch) über die Ausdehnung der jeweiligen Fläche eben sind.
Der Wafer-Dichtungsring 69 hat einen äußeren Abschnitt 87 mit einer Dicke D1 in der bevorzugten Ausführungsform von etwa 12 mm und einer ebenen, bearbeiteten Fläche 91 senkrecht zur Achse des Dichtungsrings. Die Breite D7 der Fläche 91 in Durchmesserrichtung beträgt etwa 10,5 mm in der bevorzugten Ausführungsform und ist unabhängig von Durchmesserunterschieden von Ringen und Spannwerkzeugen zur Aufhahme unterschiedlicher Wafergrößen gleich.
Der Dichtungsring hat einen inneren Abschnitt 89 mit einer ebenen, bearbeiteten Fläche 93 parallel zur Fläche 91. Fläche 93 ist die Fläche, die die Vorderseite eines Wafers berührt, wenn sich die Dichtungsvorrichtung schließt. Fläche 93 verläuft zum Ringmittelpunkt in einem Ausmaß, so daß eine Überlappung D5 zwischen 3 und 5 mm erzeugt wird, und der innere Umfang wird als eine Folge von Abflachungen (siehe Fig. 4) bearbeitet, so daß ein Wafer mit einer Standardabfiachung des Nominaldurchmessers, für den ein Spannwerkzeug und Dichtungsring hergestellt worden sind, aufgenommen und vom Dichtungsring kontinuierlich entlang des äußeren Umfangs des Wafers berührt werden kann. Es ist wichtig, daß der Kontakt mit dem Wafer kontinuierlich ist.
Der Zwischenraum D3 zwischen den Flächen 91 und 93 wird bei der Bearbeitung relativ zum Abstand D9 und der Dicke D6 des Wafers 51 so gesteuert, daß die Fläche 95 über die Fläche 103 angehoben ist, um die Spaltabmessung D2 zwischen der Fläche 103 des CVD- Spannwerkzeugs und der Fläche 91 des Wafer-Dichtungsrings zu steuern. Beispielsweise beträgt bei einem Wafer mit nominal 4 Inch Durchmesser bei einer Vorrichtung nach der bevorzugten Ausführungsform D3 0,172 Inch (1 Inch =2,5 cm) + oder -0,0005 Inch, die Waferdicke D6 variiert bekanntlich zwischen 0,0237 und 0,0255 Inch, und D9 beträgt 0,150 Inch + oder -0,0005 Inch. Die maximale Spaltdicke D2 ist die maximale Waferdicke 0,0255 Inch, + der maximalen Abmessung D9 von 0,1505 Inch, abzuglich der minimalen Abmessung D3 von 0,1715 Inch, oder D2 =0,0045 Inch. Die minimale Spaltabmessung D2 ist die minimale Waferdicke 0,0237 Inch, + der minimalen Abmessung D9 von 0,1495 Inch, abzüglich der maximalen Abmessung D3 von 0,1725 Inch, oder D2 = 0,0007 Inch. Bei Messungen an einem in Benutzung befindlichen System mit Toleranzen wie vorstehend beschrieben für einen nominal 4 Inch Wafer wurde eine Spaltdicke D2 zwischen 0,0012 und 0,004 Inch gefunden, eine sehr gute Korrelation der Praxis mit theoretischen Toleranzen. Die Breite D7 der Fläche 91 zusammen mit dem Spalt D2 zwischen Fläche 91 und Fläche 103 bildet eine Umfangs-Annäherungsdichtung um den Wafer auf dem Spannwerkzeug, die zusammen mit dem kontinuierlichen Kontakt zwischen der Fläche 93 und der Vorderseite des Wafers entlang dessen Umfang eine CVD-Beschichtung auf den Rändern des Wafers verhindert. Zusätzlich gewährleistet die durch den Dichtungsring auf den Wafer ausgeübte Kraft, daß der Wafer eben auf der Fläche 95 des Spannwerkzeugs gehalten wird. Rand- und Rückseitenbeschichtung werden vermieden.
Der Außendurchmesser der Fläche 93 des Dichtungsrings muß größer sein als der maximale Außendurchmesser der zu verarbeitenden Wafer, und ein Volumen 99 ist zwischen dem Rand des Wafers und dem Rand 105 des Dichtungsrings eingeschlossen. Die Breite dieses Volumens bildet einen Arbeitszwischenraum und muß auch größer sein als der Durchmesser jedes der Stifte 53 und 55, die einen Wafer tragen, wenn die Wafer-Dichtungsvorrichtung offen ist. Die Stifte passen in der bevorzugten Ausführungsform in Löcher in der Fläche 103 benachbart zum Außendurchmesser der angehobenen Fläche 95. Die Stifte verlaufen über die Abmessung D9 um ein Maß hinaus, das etwas geringer ist als die Dicke eines Wafers, so daß sie einen Wafer in Abwesenheit des Dichtungsrings tragen können, aber das Schließen des Dichtungsrings zum Bei uhren der Vorderseite des Wafers entlang dessen Außendurchmesser nicht stören. Eine Breite von etwa 6 nun wird in der bevorzugten Ausführungsform verwendet.
Der äußere Abschnitt 87 des Dichtungsrings 69 ist mittels einer winkligen Fläche 97 an den inneren Abschnitt 89 angeschlossen. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Abmessung D8 etwa 15 mm, und der Winkel der Fläche 97 zur Achse des Rings beträgt etwa 45º. Es wurde gefunden, daß ein Winkel in vielen CVD-Verfahren wesentlich ist, um eine Störung der Gasströmung zur Vorderseite des Wafers zu vermeiden, was eine ungleichmäßige Verteilung des abgelagerten Materials bewirken könnte. Der Winkel kann allerdings lediglich 20º betragen und kann fast am inneren Umfang des Dichtungsrings beginnen. Die Dicke D4 des inneren Abschnitts des Dichtungsrings beträgt in der bevorzugten Ausführungsform 0,040 lnch mit einer Anschrägung 106 von etwa 0,020 Inch um 45º. Der relativ dünne Querschnitt und die Abschrägung tragen dazu bei, eine Störung der Strömung der CVD-Gase zur Vorderseite des Wafers wänrend der Verarbeitung zu vermeiden, insbesondere in der Nähe des Kontaktbereichs mit der Vorderseite des Wafers. Der massivere äußere Abschnitt des Rings gibt bei Temperaturabweichungen Stabilität, die ansonsten den Ring defomieren oder zerbrechen könnten. Das Ringmaterial ist in der bevorzugten Ausführungsform Monelmaterial, wie das Spannwerkzeugmaterial.
Beim Vorbereiten der Verarbeitung einer Anzahl von Wafern, mit denen ein CVD-System beschickt worden ist, wird das Volumen der CVD-Kammer evakuiert, wobei sich ein Vakuum einstellt. Die Höhe des Vakuums zwischen Ablagerungszyklen beträgt typischerweise etwa ein Millitor (ein Tor = 133 Pa). Um die Ablagerung einzuleiten, müssen CVD-Gase in die Kammer abgelassen werden. Ein typischer Ablagerungsdruck betragt zwischen 200 und 300 Millitor. Wenn Gas zuerst in die CVD-Kammer abgelassen wird, besteht ein Druckunterschied zwischen dem Volumen 99 entlang des Rands eines mittels eines Wafer-Dichtungsrings auf einem Spannwerkzeug gespannten Wafers und dem übrigen Teil der CVD-Kammer. Dieser Druckunterschied bewirkt, daß Gas durch den Spalt D2 der Umfangs- Annäherungsdichtung in das Volumen 99 strömt. Die Strömung nimmt mit der Zeit allmählich ab, da der Druck im Volumen 99 ansteigt und den Druckunterschied bis zum Gleichgewicht verkleinert. Um eine Einleitung von Gas in das Volumen 99 zu vermeiden, welches eine Ablagerung auf dem Waferrand verursachen könnte, ist das erste Gas, das vor dem Beginn der Ablagerung eingeleitet wird, ein relativ inertes Gas wie Stickstoff; ein Gas, das keine Ablagerung erzeugt. Das das abzulagernde Material enthaltende Gas, etwa Wolframhexaflourid für eine Ablagerung von Wolfram oder eine Wolframlegierung, wird erst eingeleitet, nachdem genug Zeit vergangen ist, um ein Druckgleichgewicht zwischen der Kammer und dem kleinen Volumen 99 um den Rand von Wafern auf den Spannwerkzeugen einzustellen.
Man nimmt daher an, daß der einzige Mechanismus, durch den Material in das Volumen 99 eintreten und eine Ablagerung auf dem Rand oder der Rückseite eines Wafers verursachen könnte, Diffusion ist. Das Material bei der CVD-Verarbeitung wird als Gas eingeleitet, etwa Wolframhexafluorid für Wolfram- oder Silan für Siliziumablagerung. Das CVD-Spannfutter und der Ring befinden sich auf einer hohen Temperatur, etwa 400 bis 600ºC. Das CVD-Gas, das das aufzutragende Material enthält, neigt dazu, in den Spalt D2 der Umfangs-Annäherungsdichtung aufgrund der molekularen Wirkung bei hoher Temperatur einzudringen, aber neigt auch dazu, sich auf der Spannwerkzeugfiäche 103 und Ringfläche 91 in dem Spalt abzulagem. Wenn die Spaltabmessung D2 relativ klein ist und die Spaltbreite D7 relativ groß ist, besteht eine große Wahrscheinlichkeit der Kollision von Gasmolekülen mit den Flächen 103 und 91, und eine große Wahrscheinlichkeit einer Verarmung an Beschichtungsmaterial in dem Spalt, bevor das Volumen 99 erreicht wird, wo eine Beschichtung auf dem Rand eines Wafers auftreten könnte.
Bei Ablagerungsversuchen wurde gefunden, daß bei einer Abmessung D7 von 10,67 mm (0,420 Inch) für die Umfangs-Annäherungsdichtung der Spalt D2 von 0 bis 0,279 mm (0,011 Inch) variieren kann, bevor irgendwelche Anzeichen einer Randbeschichtung auftreten. Dies ist ein Breiten- zu Längenverhältnis von etwa 38:1. Im allgemeinen wurde gefunden, daß die Umfangs-Annäherungsdichtungen ein Verhältnis von Breite zu Spaltdicke von mehr als 35:1, vorzugsweise von mehr als 38:1 und höchst bevorzugt von etwa 80:1 oder mehr haben sollten, um wirksam zu sein.
Praktisch ist eine Spaltdicke von 0 nicht erreichbar, wegen der tatsächlich erreichbaren Herstellungstoleranzen und der Tatsache, daß eine Berührung der Flächen 91 und 103 bedeutet, daß der Druck auf der Frontseite des Wafers entlastet wird und die Fläche 93 den Wafer nicht überall berührt. Die Abmessungen sind so kontrolliert, daß der D2-Spalt der Umfangs-Annäherungsdichtung nicht kleiner als etwa 0,001 Inch ist. Vorzugsweise wird mit einem größeren Spalt gearbeitet, unter Berücksichtigung des 35:1-Verhältnisses von Breite zu Spaltdicke, da der Spalt kleiner wird, wenn sich Material darin ablagert, bis eine Reinigungsunterbrechung notwendig ist, um die ursprünglichen Abmessungen und Toleranzen wieder herzustellen.
Eine Reinigung erfolgt typischerweise durch Auffüllung der Kammer mit Argon und Sputtern von abgelagertem Material von den Naben, Ringen und Befestigungseinrichtungen mit einem RF-Plasma. Wänrend dieser RF-Reinigung sind die Naben, das Spannwerkzeug und die Ringe RF-führend, wänrend die Führungsabsclmitte der Vorrichtung RF-frei sind und daher vom Plasma nicht angegriffen werden. Dies wird durch die vorstehend beschriebenen Keramikisolatoren in der Umfangs-Waferdichtungsvorrichtung erreicht.
In der Praxis wurde auch gefunden, daß der Wafer-Dichtungsring ungefahr die Temperatur des Spannwerkzeugs und des Wafers während der Ablagerung haben muß, um eine Störung der Gleichmäßigkeit der Beschichtung auf der Frontfläche des Wafers zu vermeiden. Wenn der Ring eine geringere Temperatur hat, wirkt er als Wärmesenke und zieht Wärme vom Wafer ab, wodurch die Wafer-Oberflächentemperatur in der Nähe der Kontaktzone zwischen Ring und Wafer abgesenkt wird. Die niedrigere Temperatur senkt die Reaktionsrate und bewirkt, daß weniger Material abgelagert wird. Daher läßt man stets genügend Zeit in dem Zyklus, um zu gewährleisten, daß sich ein Temperaturgleichgewicht einstellt, bevor die Beschichtungsproduktion begonnen wird.
Zu beschichtende Wafer sind nicht immer vollständig eben. Darüber hinaus können sich Wafer aufgrund von Temperaturgradienten und der Tendenz des Wafermaterials, wie die meisten Materialien, sich mit höherer Temperatur auzudehnen, noch weiter verformen und wellen. Aus diesem Grund muß der Druck, mit dem der Dichtungsring 69 gegen einen Wafer gedrückt wird, gesteuert werden. Für kleinere Wafer kann der Druck im allgemeinen kleiner sein als für größere Wafer. In der Praxis wurde herausgefunden, daß eine Kraft von etwa 10 Pounds (1 kg =2,2 Pounds) für kleinere Wafer mindestens benötigt wird und daß ein Maximum von 40 Pounds für größere Wafer ausreicht. Diese Kraft wird in der bevorzugten Ausführungsform durch die Auswahl der Feder 43 und die Vorspannung der Feder gesteuert.
Mit der Vorrichtung nach der bevorzugten Ausführungsform erfolgt eine Beschichtung nur auf der Vorderseite eines Wafers innerhalb des Umfangs des Abschnitts 89 des Dichtungsrings 69. Da eine gesputterte Haftungsschicht in einem einzigen Vorgang über die gesamte Vorderseite eines Wafers in einer relativ einfachen Sputtervorrichtung aufgebracht werden kann, besteht keine Notwendigkeit nach einem komplizierten Sputtem zum Beschichten der Waferränder mit dem Haftungsschichtmaterial oder weiteren Arbeits- und Handhabungsvorgängen, um die Rückseite eines Wafers mit dem Haftungsschichtmaterial zu beschichten.
Für einen Fachmann ist ersichtlich, daß zahkeiche Vorrichtungen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgenommen werden können. Der zum Bewegen des Dichtungsrings zu und von den CVD-Spannwerkzeugen verwendete Mechanismus kann beispielsweise zahkeiche Formen annehmen. Das Gerät zum Schließen des Mechanismus braucht keine Spannfeder zu sein, wie in der bevorzugten Ausführungsform dargestellt. In anderen Anordnungen könnte eine Druckfeder verwendet werden, oder der Mechanismus könnte einer Nockenbahn mit zwangsläufiger Positionierung folgen und ohne Feder auskommen. Als anderes Beispiel könnte die Breite der Annäherungsdichtung variieren, sofern das minimale Verhältnis von Breite zu Länge eingehalten wird. Ferner könnte eine Annaherungsdichtung mit Prägungen oder Kanälen verwendet werden. Die Dichtung braucht nicht eben zu sein, sie muß lediglich relativ zum Abstand lang sein. Annäherungsdichtungen mit komplizierten Formen sind ebenfalls möglich. Weiterhin braucht die Fläche 95 nicht oberhalb der Fläche 103 auf dem Spannwerkzeug liegen. Die Abmessung D3 könnte allein durch die Waferdicke vorgegeben sem. Das Anheben der Fläche 95 ist für Bearbeitungszwecke zweckmäßig. Die genaue Form des Rings kann ebenfalls von der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform abweichen, ebenso wie die Materialien, solange die Kompatibilität mit dem Verfahren berücksichtigt wird.

Claims

1. Vorrichtung zur Verwendung mit einem Wafer (51), der eine vorbestimmte Dicke D6 aufweist, zum Verhindern einer rand- und rückseitigen Beschichtung auf dem Wafer während eines CVD-Verfahrens, wobei die Vorrichtung umfaßt:

ein Spannwerkzeug (29) mit einer Haltefläche (95) zum Abstützen des zu verarbeitenden Wafers (51), wobei die Haltefläche im wesentlichen die gleiche Größe wie der Wafer aufweist, und mit einer Spannwerkzeugdichtungsfiäche (103), die gegen die Haltefläche angrenzt und diese umgibt; und

einem Dichtungsring (69) mit:

(i) einer ersten Fläche (93), die so geformt ist, daß sie den Wafer fortlaufend entlang des Umfangs der Stirnseite des Wafers (51) berührt, wenn der Wafer auf der Haltefläche (95) aufliegt, wobei sich der Außenrand der ersten Fläche über den Umfang des Wafers hinaus erstreckt, wenn er mit dem Wafer in Kontakt steht; und

(ii) einer zweiten Fläche (91), die die erste Fläche umgibt und in ihrer Form der Spannwerkzeugdichtungsfl-che auf dem Überlappungsbereich zwischen diesen beiden Flächen entspricht, wobei die zweite Fläche eine Breite D7 aufweist und in axialer Richtung des Rings von der ersten Fläche um einen Abstand D3 zur Spannwerkzeugdichtungsfläche verlagert ist, wodurch ein Spalt der Höhe D2 zwischen der zweiten Fläche und der Spannwerkzeugdichtungsfläche gebildet wird, wenn die erste Fläche den Wafer (51) berührt, wobei das Verhältnis von D7 zu D2 gleich oder größer als 35:1 ist.

2.Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Bewegen des Dichtungsrings (69) relativ zu dem Spannwerkzeug (29) zum Einlegen und Ausgeben von Wafern in das und aus dem Spannwerkzeug (29).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannwerkzeugdichtungsfläche (103) und die zweite Fläche des Dichtungsrings (91) im wesentlichen ebene Flächen in Ebenen sind, die im wesentlichen parallel zur Ebene des Wafers (51) sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß D3 größer als Abmessung D6 ist und daß die Spannwerkzeughaltefläche (95) und die Spannwerkzeugdichtungsfläche (103) in Ebenen liegen, die durch eine Abmessung D9 getrennt sind, wobei D9 + D6 = D3 + D2.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere Spannwerkzeuge (29), die auf einer drehbaren zentralen Nabe (33) gehalten sind, und einen Dichtungsring (69), der einem jeden Spannwerkzeug in einer CVD-Verarbeitungskammer zugeordnet ist, mit einer Übertragungseinrichtung zum Einlegen von Wafern auf und Entnehmen von Wafern aus den mehreren Spannwerkzeugen.

6. Verfahren zum Verhindern von CVD-Ablagerungen auf Rand und Rückseite eines Wafers (51) während einer CVD-Verarbeitung, unter Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1, mit den Schritten:

(a) Auflegen des Wafers (51) auf die Haltefläche (95) des Spannwerkzeugs (29), das sich in einer CVD-Verarbeitungskammer befindet; und

(b) Auflegen des Dichtungsrings (69) in Kontakt mit dem Wafer, wobei die erste Fläche (93) des Dichtungsrings (69) mit dem Wafer (51) fortlaufend entlang des Umfangs des Wafers (51) in Kontakt steht und die zweite Fläche (91) des Dichtungsrings (69) einen Spalt der Höhe D2 und Breite D7 mit der Spannwerkzeugdichtungsfläche (103) bildet, so daß das Verhältnis von D7 zu D2 nicht kleiner als 35:1 ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Schritte:

(c) Evakuieren der CVD-Verarbeitungskammer;

(d) Erwärmen des Wafers;

(e) Bewirken einer Strömung eines Inertgases in die Kammer; und

(f) Bewirken einer Strömung eines Beschichtungsgasgemischs in die Kammer.