JP2000277458A

JP2000277458A - クランプ機構及びこれを用いた成膜装置

Info

Publication number: JP2000277458A
Application number: JP2000011036A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Aeba; 康饗場; Takanori Mimura; 高範三村
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1999-01-19
Filing date: 2000-01-19
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】被処理体の周縁部及び側面近傍への不要な付
着膜の形成を適正に抑制することができるクランプ機構
を提供する。【解決手段】真空引き可能になされた成膜処理用の処
理容器１６の載置台２２上に載置した被処理体Ｗを保持
するクランプ機構３５において、前記被処理体の周縁部
と接触するリング状のクランプリング本体３８と、この
クランプリング本体を下方向へ付勢する付勢部材４０と
を備え、前記クランプリング本体の内周側の接触面３８
Ａは、前記被処理体の径方向外方に向かって水平方向よ
り所定の角度θで下向き傾斜したテーパ面として形成さ
れており、前記所定の角度θを２〜１５°の範囲内に設
定すると共に前記接触面と前記被処理体の周縁部とのオ
ーバラップ量Ｌは０．７〜３．５ｍｍの範囲内に設定す
る。これにより、被処理体の周縁部及び側面近傍や裏面
への不要な付着膜の形成を適正に抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハ等の被処理体に成膜処理等を施す時に載置台上に、こ
れを保持するクランプ機構及びこれを用いた成膜装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体集積回路の製造工程にお
いては、被処理体である半導体ウエハ表面に配線パター
ンを形成するために或いは配線間等の凹部を埋め込むた
めにＷ（タングステン）、ＷＳｉ（タングステンシリサ
イド）、Ｔｉ（チタン）、ＴｉＮ（チタンナイトライ
ド）、ＴｉＳｉ（チタンシリサイド）、Ｃｕ（銅）等の
金属或いは金属化合物を堆積させて薄膜を形成すること
が行なわれている。

【０００３】この種の金属薄膜の形成方法には、３つの
方式、例えばＨ₂ （水素）還元法、ＳｉＨ₄ （シラン）
還元法、ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ （ジクロルシラン）還元法など
が知られており、ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ 還元法は配線パターン
を形成するために例えば還元ガスとしてジクロルシラン
を用いて６００℃程度の高温下にてＷやＷＳｉ（タング
ステンシリサイド）膜を形成する方法であり、ＳｉＨ₄
還元法は、同じく配線パターンを形成するために、例え
ば還元ガスとしてシランを用いて先程よりも低い４５０
℃程度の低温下にてＷやＷＳｉ膜を形成する方法であ
る。

【０００４】また、Ｈ₂ 還元法は、配線間の凹部のよう
なウエハ表面上の穴埋めのために、例えば還元ガスとし
て水素を用いて４００〜４３０℃程度の温度下でＷ膜を
堆積させる方法である。上記の場合、いずれも例えばＷ
Ｆ₆（六フッ化タングステン）が使用される。このよう
な金属薄膜を形成する一般的な成膜装置は図７に示され
ており、例えばアルミニウム等により筒体状に成形され
た処理容器２内には、例えば薄いカーボン素材或いはア
ルミ化合物により成形された載置台４が設けられてお
り、この下方には、石英製の透過窓６を介してハロゲン
ランプ等の加熱手段８を配置している。そして、半導体
ウエハＷは、載置台４上に載置され、このウエハＷの周
縁部は、昇降可能になされた例えば略リング状のクラン
プリング１０により押さえ込まれて載置台４上に固定さ
れる。このクランプリング１０は、図８の拡大図に示す
ように、その内側周縁部の下面に高さＨ１が３０〜５０
μｍ程度になされた非常に小さな突起１３を設け、これ
を周方向に８個程度均等に配置してウエハＷの周辺部を
上述のように押圧している。この載置台４に対向させて
例えばアルミニウム製のシャワーヘッド部１２を設けて
おり、この下面には略均等に分布させて多数のガス噴射
孔１１を形成している。

【０００５】そして、成膜に際しては、ウエハＷが載置
台４上にクランプリング１０により押圧して支持された
状態で、加熱手段８からの熱線を透過窓６を透過して載
置台４に照射することによりこれを加熱し、この上に配
置されている半導体ウエハＷを所定の温度に間接的に加
熱維持する。これと同時に、載置台４の上方に設けたシ
ャワーヘッド部１２のガス噴射孔１１からはプロセスガ
スとして例えばＷＦ₆やＨ₂ 等がウエハ表面上に均等に
供給され、ウエハ表面上にＷ等の金属膜が形成されるこ
とになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した装
置例にあっては、載置台４の裏面側に圧力調整されたバ
ックサイドガスを流し込んではいるが、処理空間側の成
膜ガスが、クランプリング１０とウエハ上面の周縁部と
の間に形成される幅３０〜５０μｍ程度の僅かな間隙を
侵入して載置台４の裏面側へ流れ込んでくることは避け
ることができなかった。このため、図８に示すようにウ
エハＷの周縁部のクランプリング１０と重なっている部
分やウエハＷの側面にも僅かな不要な付着膜１５が形成
されていた。

【０００７】このようなウエハＷの側面における不要な
付着膜１５は、膜厚や線幅がそれ程厳しくなかった従来
のデザインルールの基ではそれ程問題とはならなかった
が、デザインルールが厳しくなり、しかも素子構造が多
層化されるに従って、パーティクルの発生原因となって
問題が生じてきた。具体的には、例えば素子の多層化を
行なうためには、配線などの断線等を防止するために層
間絶縁膜や配線膜などの表面を平坦化する必要があり、
成膜後に、平坦化処理としてＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）やエッ
チバック処理が行なわれる場合がある。この時、ウエハ
Ｗの上面に付着堆積した、いわゆる正規の膜の上面のみ
が主として削られることから、ウエハ側面の不要な付着
膜１８がこの工程の途中或いは後工程の途中において剥
がれ落ち、これがパーティクルとなったり、ＣＭＰ処理
でウエハ周縁部が研磨されなく膜の残渣が発生し、歩留
りを低下させる原因となっていた。

【０００８】これに対して、クランプリング１０の突起
をなくして、クランプリングの下面とウエハ上面の周縁
部とを面接触させてウエハ裏面側へ成膜ガスが流れ込む
ことを防止することも考えられるが、この場合にはクラ
ンプリング１０の表面とウエハ表面に付着する成膜が一
体的となってしまい、ウエハ搬送時にクランプリング１
０がウエハＷから剥がれ難くなってしまうので採用でき
ない。また、本出願人は、特開平９−１１５９９３号公
報において、クランプリングの内側周縁部の接触面をテ
ーパ面としてウエハと線接触させるようにして、ウエハ
や載置台の裏面側への成膜ガスの回り込みを防止する構
造を提案した。しかしながら、ウエハの側面側及び裏面
側への成膜ガスの回り込みはクランプリングの僅かな形
状変化に大きく左右されることが判り、しかも、後工程
においてウエハに対してどのような処理を施すかによっ
ても、許容されるウエハ側面への付着膜量が異なり、こ
れを精度良く十分にコントロールできないという問題が
あった。本発明は、以上のような問題点に着目し、これ
を有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目
的は、被処理体の周縁部及び側面近傍への不要な付着膜
の形成を適正に抑制することができるクランプ機構及び
これを用いた成膜装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、半導体ウ
エハの側面近傍への膜の付着について鋭意研究した結
果、ウエハ側面への膜の付着は、クランプリング本体と
半導体ウエハの周縁部とのオーバラップ量及びクランプ
リング本体のウエハ接触部のテーパ角に大きく左右され
る、という知見を得ることにより、本発明に至ったもの
である。請求項１に規定する発明は、所定の厚さの膜を
被処理体に形成するために真空引き可能になされた成膜
処理用の処理容器の載置台上に載置した被処理体を保持
するクランプ機構において、前記被処理体の周縁部と接
触するリング状のクランプリング本体と、このクランプ
リング本体を下方向へ付勢する付勢部材とを備え、前記
クランプリング本体の内周側の接触面は、前記被処理体
の径方向外方に向かって水平方向より所定の角度で下向
き傾斜したテーパ面として形成されており、前記所定の
角度θと、前記接触面と前記被処理体の周縁部とのオー
バラップ量Ｌとを、前記被処理体の外周縁より０．４ｍ
ｍ離れた中心側の領域において前記被処理体の表面に形
成される膜の厚さが前記所定の厚さの少なくとも９０％
の厚さを有し、且つウエハ外周縁部や裏面に成膜されな
いように設定するように構成したものである。

【００１０】これにより、被処理体の側面近傍及び裏面
における不要な膜の付着を適正に抑制することが可能と
なる。この場合、請求項２に規定するように、例えば前
記成膜処理は、金属膜を前記被処理体の表面の全面に亘
って形成する処理である。また、請求項３に規定するよ
うに、例えば前記金属膜は、タングステン膜である。

【００１１】更に、請求項４に規定するように、前記被
処理体に対して後工程においてＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａ
ｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）処理
を施す場合には、前記所定の角度θを２〜１５°の範囲
内であって前記オーバラップ量Ｌを１．５〜３．５ｍｍ
の範囲内で設定するのがよい。また、請求項５に規定す
るように、前記被処理体に対して後工程においてエッチ
バック処理を施す場合には、前記所定の角度θを２〜１
５°の範囲内であって前記オーバラップ量Ｌを０．７〜
２．３５ｍｍの範囲内で設定するのがよい。更に、請求
項６に規定する発明は、上記クランプ機構を備えた成膜
装置である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るクランプ機
構及びこれを用いた成膜装置の一実施例を添付図面に基
づいて詳述する。図１は本発明に係るクランプ機構を用
いた成膜装置を示す断面構成図、図２は図１に示す装置
のクランプ機構のクランプリング本体を示す部分拡大断
面図、図３はクランプリング本体の拡大模式図である。
この成膜装置１４には、例えばアルミニウム等により円
筒状或いは箱状に成形された処理容器１６を有してお
り、この処理容器１６内には、処理容器底部より起立さ
せた円筒状のリフレクタ１８上に、例えば断面Ｌ字状の
保持部材２０を介して被処理体としての半導体ウエハＷ
を載置するための載置台２２が設けられている。このリ
フレクタ１８及び保持部材２０は、熱線透過性の材料、
例えば石英により構成されており、また、載置台２２
は、厚さ１ｍｍ程度の例えばカーボン素材、ＡｌＮなど
のアルミ化合物等により構成されている。

【００１３】この載置台２２の下方には、複数本、例え
ば３本のリフタピン２４（図示例では２本のみ記す）が
支持部材２６に対して上方へ起立させて設けられてお
り、この支持部材２６の基端は、前記リフレクタ１８に
形成された垂直スリット（図示せず）を通って、リフレ
クタ１８の外に延びている。この支持部材２６は、一緒
に上下動可能なように互いに環状結合部材により結合さ
れている。１つの支持部材２６の延出端は、処理容器１
６の底部を貫通して垂直に延びた押し上げ棒２８の上端
に係合されている。かくして、押し上げ棒２８により上
下動させることにより、上記リフタピン２４を載置台２
２に貫通させて設けたリフタピン穴３０に挿通させてウ
エハＷを持ち上げ得るようになっている。上記押し上げ
棒２８の下端は、処理容器１６において内部の気密状態
を保持するために伸縮可能なベローズ３２を介してアク
チュエータ３４に接続されている。上記載置台２２の周
縁部には、ウエハＷの周縁部を保持してこれを載置台２
２側へ固定するための本発明のクランプ機構３５が設け
られる。このクランプ機構３５は、半導体ウエハＷの周
縁部と線接触してこれを固定するリング状のクランプリ
ング本体３８と、このクランプリング本体を下方向へ付
勢する付勢手段としてのコイルバネ４２とにより主に構
成されている。具体的には上記クランプリング本体３８
は、ウエハの輪郭形状に沿った略リング状のセラミック
材料を用いる。このセラミック材料としては例えばＡｌ
Ｎを適用できる。

【００１４】更に、クランプリンク本体３８の他の材料
としては、ＡｌＮにＡｌ₂ Ｏ₃ を表面コーティングした
ものを用いてもよい。このクランプリング本体３８は、
後述するようにウエハとの接触面３８Ａがテーパ面とな
っている。このクランプリング本体３８は、上記保持部
材２０を遊嵌状態で貫通した支持棒４０を介して上記支
持部材２６に連結されており、リフタピン２４と一体的
に昇降するようになっている。この支持棒４０は、全部
で３本設けられて上記クランプリング本体３８を支持し
ている（図示例では２本のみ記す）。ここで保持部材２
０と支持部材２６との間の支持棒４０には上記コイルバ
ネ４２が介設されており、クランプリング３８等を常時
下方向へ付勢してこれらの降下を助け、且つウエハのク
ランプを確実ならしめている。これらのリフタピン２
４、支持部材２６及び保持部材２０も石英等の熱線透過
部材により構成されている。

【００１５】また、載置台２２の直下の処理容器底部に
は、石英等の熱線透過材料よりなる透過窓４４が気密に
設けられており、この下方には、透過窓４４を囲むよう
に箱状の加熱室４６が設けられている。この加熱室４６
内には加熱手段として複数個の加熱ランプ４８が反射鏡
も兼ねる回転台５０に取り付けられており、この回転台
５０は、回転軸を介して加熱室４６の底部に設けた回転
モータ５４により回転される。従って、この加熱ランプ
４８より放出された熱線は、透過窓４４を透過して載置
台２２の下面を照射してこれを加熱し得るようになって
いる。尚、加熱手段として加熱ランプ４８に替えて、抵
抗加熱ヒータを設けるようにしてもよい。

【００１６】また、載置台２２の外周側には、多数の整
流孔６０を有するリング状の整流板６２が、上下方向に
環状に成形された支持コラム６４により支持させて設け
られている。整流板６２の内周側には、上記クランプリ
ング本体３８の外周部と接触してこの下方にガスが流れ
ないようにするリング状の石英製アタッチメント６６が
設けられる。整流板６２の下方の底部には排気口６８が
設けられ、この排気口６８には図示しない真空ポンプに
接続された排気通路７０が接続されており、処理容器１
６内を所定の真空度に維持し得るようになっている。ま
た、処理容器１６の側壁には、ウエハを搬出入する際に
開閉されるゲートバルブ７２が設けられる。

【００１７】一方、上記載置台２２と対向する処理容器
天井部には、処理ガス等を処理容器１６内へ導入するた
めのガス供給手段としてのシャワーヘッド部７４が設け
られている。具体的には、このシャワーヘッド部７４
は、例えばアルミニウム等により円形箱状に成形された
ヘッド本体７６を有し、この天井部にはガス導入口７８
が設けられている。このガス導入口７８には、ガス通路
を介して処理に必要なガス、例えばＷＦ₆、Ａｒ、Ｓｉ
Ｈ₄、Ｈ₂ 、Ｎ₂ 等のガス源が流量制御可能に接続され
ている。ヘッド本体７６の下部には、ヘッド本体７６内
へ供給されたガスを処理空間Ｓへ放出するための多数の
ガス噴射孔８０が面内の略全体に配置されており、ウエ
ハ表面に亘ってガスを放出するようになっている。

【００１８】また、ヘッド本体７６内には、多数のガス
分散孔８２を有する拡散板８４が配設されており、ウエ
ハ面に、より均等にガスを供給するようになっている。
ここで本発明の上記クランプ機構３５のクランプリング
本体３８について図２及び図３も参照して詳しく説明す
ると、前述のようにこのクランプリング本体３８の内周
側の下面の接触面３８Ａは、半導体ウエハＷの径方向外
方に向かって水平方向より所定の角度θで下向き傾斜し
たテーパ面として形成されている。従って、この接触面
３８Ａは、ウエハＷの上面の周縁部と周方向に沿ってリ
ング状に線接触した状態でウエハＷを押さえ付けること
になり、この接触部分の気密性はかなり高くなる。尚、
ウエハＷの周縁部の側面は、曲線状或いは円弧状に形成
されている。

【００１９】この場合、ウエハ側面への不要な付着膜を
適正に抑制するために上記所定の角度θは２〜１５°の
範囲内に設定し、また、この接触面３８ＡとウエハＷの
周縁部とのオーバラップ量Ｌは０．７〜３．５ｍｍの範
囲内に設定する。尚、クランプリング本体３８の厚さ
は、１．０〜１．５ｍｍ程度である。そして、上記角度
θ及びオーバラップ量Ｌは、半導体ウエハＷの後工程
で、これに施される処理に依存して更に適正な値が存在
する。例えば半導体ウエハＷが、この装置を用いて行な
われる成膜処理後にＣＭＰ処理に付される予定ならば、
上記角度θは２〜１５°の範囲内で且つ、オーバラップ
量Ｌは１．５〜３．５ｍｍの範囲内とする。好ましく
は、角度θは５°、オーバラップ量Ｌは、２．０ｍｍと
する。また、半導体ウエハＷが、この成膜処理後に、エ
ッチバック処理が付される予定ならば、上記角度θは２
〜１５°の範囲内で且つオーバラップ量Ｌは０．７〜
２．３５ｍｍの範囲内とする。好ましくは、角度θは１
０°、オーバラップ量Ｌは１ｍｍとする。

【００２０】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、ウエハ表面に例えばタン
グステンのような金属膜の成膜処理を施す場合には、処
理容器１６の側壁に設けたゲートバルブ７２を開いて図
示しない搬送アームにより処理容器１６内にウエハＷを
搬入し、リフタピン２４を押し上げることによりウエハ
Ｗをリフタピン２４側に受け渡す。そして、リフタピン
２４を、押し上げ棒２８を下げることによって降下さ
せ、ウエハＷを載置台２２上に載置すると共に更に押し
上げ棒２８を下げることによってウエハＷの周縁部をク
ランプ機構３５のクランプリング本体３８で押圧してこ
れを固定する。この時、クランプリング本体３８のテー
パ状の接触面３８Ａがウエハ上面の周縁部と線接触して
気密性が高い状態となる。また、付勢手段であるコイル
バネ４２の弾発力により、ウエハＷの周縁部は下方へ押
圧されて、ウエハ全体が載置台２２上に固定される。

【００２１】次に、図示しない処理ガス源から処理ガス
としてＷＦ₆，ＳｉＨ₄，Ｈ₂ 等をシャワーヘッド部７４
へ所定量ずつ供給して混合し、これをヘッド本体７６の
下面のガス噴射孔８０から処理容器１６内へ略均等に供
給する。これと同時に、排気口６８から内部雰囲気を吸
引排気することにより処理容器１６内を所定の真空度、
例えば２００Ｐａ〜１１０００Ｐａの範囲内の値に設定
し、且つ載置台２２の下方に位置する加熱ランプ４８を
回転させなが駆動し、熱エネルギを放射する。放射され
た熱線は、透過窓４４を透過した後、載置台２２の裏面
を照射してこれを加熱する。この載置台２２は、前述の
ように１ｍｍ程度と非常に薄いことから迅速に加熱さ
れ、従って、この上に載置してあるウエハＷを迅速に所
定の温度まで加熱することができる。供給された混合ガ
スは所定の化学反応を生じ、例えばタングステン膜がウ
エハ表面の全面に堆積し、形成されることになる。

【００２２】さて、このように成膜工程が行なわれる間
において、処理空間Ｓに導入された大部分の処理ガス
は、分解して成膜反応をした後に周囲に拡散し、載置台
２２の周囲に設けた整流板６２の整流孔６０を介して下
方へ流れ、更に、排気口６８から処理容器１６の外へ排
出されて行く。これに対して、一部の処理ガスは、図２
に示すようなウエハ周縁部の上面とクランプリング本体
３８の接触面３８Ａとの接触部が、完全にシールされて
いる訳ではないので、ここに形成された非常に僅かな隙
間からウエハＷの側面側及び裏面側へ回り込もうとす
る。しかしながら、本発明においては、このクランプリ
ング本体３８の接触面３８Ａの傾斜角度θ及びこの先端
とウエハ周縁部とのオーバラップ量Ｌとを最適な範囲
に、すなわち、被処理体の外周縁より０．４ｍｍ離れた
中心側の領域において、上記被処理体の表面に形成され
る膜の厚さが、成膜により堆積すべき膜の目標となる厚
さ、すなわち所定の厚さの少なくとも９０％の厚さを有
し、且つウエハ外周縁部や裏面に成膜されないように設
定しているので、ウエハ側面側や裏面側へ侵入してくる
処理ガスを抑制して、この部分に付着する不要な膜を適
正に抑制して制御することができる。

【００２３】ここで、接触面３８Ａの傾斜角度θとオー
バラップ量（長さ）Ｌとを種々変更してウエハＷの周縁
部近傍の不要な膜の付着具合を試験した。すなわち接触
面３８Ａの角度θとオーバーラップ量（長さ）Ｌとを種
々変更して、形成される膜の厚さの状況を検査し、成膜
処理の後に行なわれる膜平滑化処理、すなわち化学機械
研磨（ＣＭＰ：ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａ
ｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）と、エッチバック処理との関
係を考察したので、その代表的な例を説明する。この結
果を下記の表１、表２及びこの表１、表２のデータを基
にした図４のグラフに示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１は、オーバラップ量Ｌを１ｍｍとし、
角度θを５°と１０°にそれぞれ設定し、厚さ５０００
Åのタングステン膜を形成した場合の、ウエハの外周縁
からの距離に対する膜厚並びに膜厚率を示す。図４にお
いて横軸は、図３に示すようにウエハＷの側面の最突出
部Ｐであるエッジからウエハ中心方向へ向かう水平方向
への距離をとっている。そして、エッジＰから０．５ｍ
ｍまでの範囲をベベル部領域と称している。また、成膜
の目標膜厚は５０００Åである。この表１で、上段は膜
厚率（％）を、また、下段は膜厚（Å）を夫々示す。図
４（Ａ）は、上述のように縦軸に膜厚率（％）を、ま
た、横軸にウエハの外周縁から中心に向かう距離をとっ
て、距離に対する膜厚率の変化を表１に示すデータを基
にして示す線図である。この図にて、黒丸は、角度θが
５°の場合を、また、黒四角は、角度θが１０°の場合
を夫々示す。本発明者等の実験によれば、エッチバック
処理のときに要求される膜の条件は、ウエハの外周縁か
らの距離が２ｍｍより内側の領域では、膜厚率が９０％
以上有し、且つウエハ外周縁部や裏面に成膜されないこ
とが要求される。よって、ウエハ外周縁部や裏面に成膜
されていると、膜剥がれによるパーティクルの発生原因
となる。この条件を上記測定結果は満たしているので、
距離Ｌが１ｍｍ、θが５°並びに１０°のクランプリン
グを使用して成膜することにより、後のエッチバック処
理で何等問題が生じないことは明らかであろう。本発明
者達の実験によれば、オーバラップ量Ｌが０．７乃至
２．３５ｍｍの範囲で、角度θが２乃至１５°の範囲で
あれば、エッチバック処理のときに問題が生じないこと
が認められた。表２は、オーバラップ量Ｌを２ｍｍと
し、角度θを５°と１０°に夫々設定して、厚さ５００
０Åのタングステン膜を形成した場合の、ウエハの外周
縁からの距離に対する膜厚並びに膜厚率を示す。

【００２６】

【表２】

【００２７】図４（Ｂ）は、縦軸に膜厚率（％）を、ま
た、横軸にウエハの外周縁から中心に向かう距離をとっ
て、距離に対する膜厚率の変化を表２に示すデータを基
にして示す線図である。この図にて、黒丸は、角度θが
５°の場合を、また、黒四角は、角度θが１０°の場合
を夫々示す。本発明者等の実験によれば、ＣＭＰ処理の
ときに要求される膜の条件は、ウエハの外周縁からの距
離が３．０ｍｍより内側の領域では、膜厚率が９０％以
上有し、且つウエハ外周縁部０．５ｍｍより外周方向の
ベベル部や裏面に成膜されないことが要求される。よっ
て、ウエハ外周縁部０．５ｍｍより外周方向のベベル部
や裏面に成膜されていると、膜剥がれによるパーティク
ルの発生原因または、ＣＭＰ処理時に、ウエハ外周縁部
が研磨されないで、膜残渣の発生原因となる。この条件
を上記測定結果は満たしているので、オーバラップ量Ｌ
が２ｍｍ、θが５°並びに１０°のクランプリングを使
用して成膜することにより、後のＣＭＰ処理で何等問題
が生じないことは明らかであろう。本発明者達の実験に
よれば、オーバラップ堀Ｌが１．５乃至３．５ｍｍの範
囲で、角度θが２乃至１５°の範囲であれば、ＣＭＰ処
理のときに問題が生じないことが認められた。

【００２８】ちなみに、図４（Ａ）中の黒四角印の曲線
に対応するクランプリング本体（エッジバック用）を用
いて成膜した時のウエハ周縁部の膜付き状態の電子顕微
鏡写真を図５に示し、図４（Ｂ）中の黒丸印の曲線に対
応するクランプリング本体（ＣＭＰ用）を用いて成膜し
た時のウエハ周縁部の膜付き状態の電子顕微鏡写真を図
６に示す。尚、各写真の下に、エッジＰからの距離を示
しており、また、それぞれの位置をウエハの模式図中に
示している。ここでのタングステン膜の目標膜厚は５０
００Åである。図５に示すようにエッチバック用のクラ
ンプリング本体の場合には、エッジからの距離が０．２
４ｍｍの位置では、膜厚が非常に少なくて略ゼロであ
り、エッジからの距離が０．３２ｍｍ、０．４６ｍｍと
いう具合に大きくなるに従って、膜厚が次第に大きくな
り、０．４６ｍｍの付近では、目標膜厚に対して略２０
％程度まで成膜を抑制していることが確認できた。

【００２９】また、図６に示すようにＣＭＰ用のクラン
プリング本体の場合には、エッジからの距離が０．２４
〜０．４６ｍｍの位置では、膜厚が略ゼロであり、２．
０ｍｍの付近では目標膜厚の略１００％まで成膜してい
ることが確認できた。このように共に良好な結果を示す
ことが判明した。尚、本発明のクランプ機構は、ウエハ
のサイズに関係なく、例えば６インチ、８インチ、１２
インチ等の全てのサイズのウエハに適用できる。また、
成膜種類についてもタングステン膜に限定されず、銅膜
等の他の金属膜、或いはＳｉＯ₂、ＳｉＮ膜等の絶縁膜
の成膜にも適用できる。更には、被処理体としては半導
体ウエハに限定されず、ＬＣＤ基板、ガラス基板等にも
適用することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のクランプ
機構及びこれを用いた成膜装置によれば、次のように優
れた作用効果を発揮することができる。クランプリング
本体の接触面の傾斜角度及び被処理体とのオーバラップ
量を最適な範囲に設定するようにしたので、被処理体の
周縁部及び側面近傍並びに裏面への不要な付着膜の形成
を適正に抑制することができる。特に、上記傾斜角度を
２〜１５°の範囲とし、且つオーバラップ量を１．５〜
３．５ｍｍの範囲とすることにより、ＣＭＰ用に適した
クランプ機構とすることができる。また、上記傾斜角度
を２〜１５°の範囲とし、且つオーバラップ量を０．７
〜２．３５ｍｍの範囲とすることにより、エッチバック
用に適したクランプ機構とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るクランプ機構を用いた成膜装置を
示す断面構成図である。

【図２】図１に示す装置のクランプ機構のクランプリン
グ本体を示す部分拡大断面図である。

【図３】クランプリング本体の拡大模式図である。

【図４】クランプリング本体の接触面の傾斜角度とオー
バラップ量とを種々変更したときのウエハ周縁部近傍の
不要な膜の付着具合を示すグラフである。

【図５】エッジバック用クランプリング本体を用いて成
膜した時のウエハ周縁部の膜付き状態の電子顕微鏡写真
を示す図である。

【図６】ＣＭＰ用クランプリング本体を用いて成膜した
時のウエハ周縁部の膜付き状態の電子顕微鏡写真を示す
図である。

【図７】一般的な成膜装置を示す図である。

【図８】従来のクランプリングを示す拡大図である。

【符号の説明】

１４成膜装置１６処理容器２２載置台３５クランプ機構３８クランプリング本体３８Ａ接触面４０コイルバネ（付勢手段）４８加熱ランプ（加熱手段）７４シャワーヘッド部（ガス供給手段）Ｌオーバラップ量Ｗ半導体ウエハ（被処理体） θ 所定の角度（傾斜角度）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の厚さの膜を被処理体に形成するた
めに真空引き可能になされた成膜処理用の処理容器の載
置台上に載置した被処理体を保持するクランプ機構にお
いて、前記被処理体の周縁部と接触するリング状のクラ
ンプリング本体と、このクランプリング本体を下方向へ
付勢する付勢部材とを備え、前記クランプリング本体の
内周側の接触面は、前記被処理体の径方向外方に向かっ
て水平方向より所定の角度で下向き傾斜したテーパ面と
して形成されており、前記所定の角度θと、前記接触面
と前記被処理体の周縁部とのオーバラップ量Ｌとを、前
記被処理体の外周縁より０．４ｍｍ離れた中心側の領域
において前記被処理体の表面に形成される膜の厚さが前
記所定の厚さの少なくとも９０％の厚さを有し、且つウ
エハ外周縁部や裏面に成膜されないように設定したこと
を特徴とするクランプ機構。
【請求項２】前記成膜処理は、金属膜を前記被処理体
の表面の全面に亘って形成する処理であることを特徴と
する請求項１記載のクランプ機構。
【請求項３】前記金属膜は、タングステン膜であるこ
とを特徴とする請求項２記載のクランプ機構。
【請求項４】前記被処理体に対して後工程においてＣ
ＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌ
ｉｓｈｉｎｇ）処理を施す場合には、前記所定の角度θ
を２〜１５°の範囲内であって前記オーバラップ量Ｌを
１．５〜３．５ｍｍの範囲内で設定することを特徴とす
る請求項１乃至３のいずれかに記載のクランプ機構。
【請求項５】前記被処理体に対して後工程においてエ
ッチバック処理を施す場合には、前記所定の角度θを２
〜１５°の範囲内であって前記オーバラップ量Ｌを０．
７〜２．３５ｍｍの範囲内で設定することを特徴とする
請求項１乃至３のいずれかに記載のクランプ機構。
【請求項６】真空引き可能になされた処理容器と、こ
の処理容器内に処理ガスを導入するガス供給手段と、前
記処理容器内に設けた被処理体を載置する載置台と、こ
の載置台上に載置された前記被処理体を固定するために
請求項１乃至５のいずれかに記載されたクランプ機構
と、前記被処理体を加熱する加熱手段とを備えたことを
特徴とする成膜装置。