JP2002510151A - 多段の棚を持った熱処理チャンバ用の基板保持具 - Google Patents
多段の棚を持った熱処理チャンバ用の基板保持具Info
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Abstract
(57)【要約】
熱処理チャンバ用の支持基板を提供する。基板保持具（１３４）たとえばエッジリングは、第一工程の間第一の基板（１０６）例えば半導体ウェハを保持するための上段の棚（１５０）と、基板保持具（１３４）を洗浄する第二の工程の間第二の基板（１７０）を保持するための、上段の棚（１５０）に連続した下段の棚（１４８）とを含む。熱処理チャンバ内（１００）内でエッジリングに保持された基板を処理する方法もまた開示される。
Description
【０００１】
本発明は熱処理チャンバ用の支持基板に関する。
【０００２】
多くの半導体デバイスの製造工程において、デバイスの性能、収率、工程の繰
り返し性に要求される高いレベルは、もしも基板の工程の間、基板（例えば半導
体ウェハ）の温度が厳重に監視され、管理された場合にのみ達成可能である。
り返し性に要求される高いレベルは、もしも基板の工程の間、基板（例えば半導
体ウェハ）の温度が厳重に監視され、管理された場合にのみ達成可能である。
【０００３】 急速熱アニール化（ＲＴＡ）、急速熱洗浄（ＲＴＣ）、急速熱化学蒸着（ＲＴ
ＣＶＤ）、急速熱酸化（ＲＴＯ）、および急速熱窒化物形成（ＲＴＮ）等を含む
数種の異なる製造工程に対して、たとえば急速な熱処理（ＲＴＰ）が用いられる
。
ＣＶＤ）、急速熱酸化（ＲＴＯ）、および急速熱窒化物形成（ＲＴＮ）等を含む
数種の異なる製造工程に対して、たとえば急速な熱処理（ＲＴＰ）が用いられる
。
【０００４】 サセプタを用いない系のようなある種の半導体処理系において、基板はその周
囲に沿ったエッジリングすなわち角を持った環で保持される。ＲＴＣＶＤ工程の
ようなある種の作成工程では、エッジリング上にも、半導体基板の上にもたとえ
ばシリコンのような堆積物を形成することがある。時間が経つと、堆積物はエッ
ジリングの上に蓄積する。更に、エッジリングのポケット中に基板を配置する場
所の違いによって、蓄積された堆積物は基板表面を横切る方向で均一でない場合
もある。このような不均一な堆積物は基板の裏側に望ましくない様相をもたらし
、たとえば基板がエッジリングのポケット内で平らに納まっていない場合には続
いてのリソグラフィあるいは他の処理段階に悪い効果を与える。したがって基板
がエッジリングの上で適正に納まり、基板とエッジリングの間の相互作用が系の
操作に悪い効果を与えないようにするために、エッジリングを周期的に洗浄しな
ければならない。
囲に沿ったエッジリングすなわち角を持った環で保持される。ＲＴＣＶＤ工程の
ようなある種の作成工程では、エッジリング上にも、半導体基板の上にもたとえ
ばシリコンのような堆積物を形成することがある。時間が経つと、堆積物はエッ
ジリングの上に蓄積する。更に、エッジリングのポケット中に基板を配置する場
所の違いによって、蓄積された堆積物は基板表面を横切る方向で均一でない場合
もある。このような不均一な堆積物は基板の裏側に望ましくない様相をもたらし
、たとえば基板がエッジリングのポケット内で平らに納まっていない場合には続
いてのリソグラフィあるいは他の処理段階に悪い効果を与える。したがって基板
がエッジリングの上で適正に納まり、基板とエッジリングの間の相互作用が系の
操作に悪い効果を与えないようにするために、エッジリングを周期的に洗浄しな
ければならない。
【０００５】 エッジリングを洗浄する技術の一つに洗浄ガスを用いる方法がある。洗浄ガス
が化学的に効果を示すような温度にまでエッジリングを持ってくるためには、半
導体基板と同じサイズの代理基板を用いることができる。洗浄工程の間、代理基
板は半導体基板と同じやりかたでエッジリングに支えられている。しかしながら
このような洗浄工程では、エッジリングの堆積物のある部分を代理基板が覆う結
果となり、したがってエッジリングを別の半導体基板を処理するために用いるに
先だってこの堆積物を洗い除かなければならない。
が化学的に効果を示すような温度にまでエッジリングを持ってくるためには、半
導体基板と同じサイズの代理基板を用いることができる。洗浄工程の間、代理基
板は半導体基板と同じやりかたでエッジリングに支えられている。しかしながら
このような洗浄工程では、エッジリングの堆積物のある部分を代理基板が覆う結
果となり、したがってエッジリングを別の半導体基板を処理するために用いるに
先だってこの堆積物を洗い除かなければならない。
【０００６】
一般に、一つの態様として、基板の保持具は第一工程の間、第一の例えば半導
体ウェハのような基板を保持する上段の棚と、基板支持体を洗浄する第二工程の
間第二の基板を保持する、上段の棚に連続した下段の棚とからなっている。基板
の保持具は、たとえば熱処理チャンバ内に置かれたエッジリングであってもよい
。
体ウェハのような基板を保持する上段の棚と、基板支持体を洗浄する第二工程の
間第二の基板を保持する、上段の棚に連続した下段の棚とからなっている。基板
の保持具は、たとえば熱処理チャンバ内に置かれたエッジリングであってもよい
。
【０００７】 種々の実施態様は下記の特徴の一つ以上を含んでいる。上段の棚も下段の棚も
、下段の棚が上段の棚の外周径よりも小さい外周径を持って、環状形をしていて
も良い。上段及び下段の棚は実質的に平らな上面を持っていることができる。あ
る実施態様では下段の棚は上段の棚とほぼ同じ径方向の幅を持っている。たとえ
ば、棚はそれぞれほぼ０．２インチの径方向の幅を持つことができる。しかしな
がら一般に、棚の径方向の幅を含めエッジリングの寸法は、エッジリングが使用
される個々の基板や工程系に依存する。
、下段の棚が上段の棚の外周径よりも小さい外周径を持って、環状形をしていて
も良い。上段及び下段の棚は実質的に平らな上面を持っていることができる。あ
る実施態様では下段の棚は上段の棚とほぼ同じ径方向の幅を持っている。たとえ
ば、棚はそれぞれほぼ０．２インチの径方向の幅を持つことができる。しかしな
がら一般に、棚の径方向の幅を含めエッジリングの寸法は、エッジリングが使用
される個々の基板や工程系に依存する。
【０００８】 基板の保持具は上段の棚と連続していてかつそこから径方向に外向けに伸びて
いる外部部分を含むことができる。直立した構造が、これが第一工程の間第一の
基板を上段の棚に保持するように、外部部品と上段の棚とを結合することができ
る。同様に、基板保持具は、洗浄工程の間第二の基板を下段の棚に保持するため
に上段の棚と下段の棚を結合した、もう一つの直立した構造を含むこともできる
。
いる外部部分を含むことができる。直立した構造が、これが第一工程の間第一の
基板を上段の棚に保持するように、外部部品と上段の棚とを結合することができ
る。同様に、基板保持具は、洗浄工程の間第二の基板を下段の棚に保持するため
に上段の棚と下段の棚を結合した、もう一つの直立した構造を含むこともできる
。
【０００９】 ある実施態様では、基板保持具はたとえばシリコンを含んだ炭化珪素あるいは
他の材料を含んでいる。
他の材料を含んでいる。
【００１０】 もう一つのやり方として、熱処理チャンバ中で基板を処理する方法は、チャン
バ内で上段の棚と連続している下段の棚、（ここで下段の棚の外周径は上段の棚
の外周径より小さい）を持っているエッジリングを持たせることを含む。この方
法はまた、エッジリングの上段の棚で第一の基板を保持することをも含む。
バ内で上段の棚と連続している下段の棚、（ここで下段の棚の外周径は上段の棚
の外周径より小さい）を持っているエッジリングを持たせることを含む。この方
法はまた、エッジリングの上段の棚で第一の基板を保持することをも含む。
【００１１】 ある実施態様では、処理用のガスがチャンバ内に供給される。この方法は、チ
ャンバを加熱し、加熱の間エッジリングと第一の基板を中央軸の付近で回転させ
ることをも含み得る。
ャンバを加熱し、加熱の間エッジリングと第一の基板を中央軸の付近で回転させ
ることをも含み得る。
【００１２】 第一の基板をチャンバから取り除き、第二の基板をエッジリングの下段の棚に
保持することもできる。第二の基板が下段の棚に保持されている間に洗浄剤を供
給することができる。洗浄剤はＨＣｌ、Ｃｌ2、ＣｌＦ3のようなガスを含むこと
ができる。一般に、洗浄剤はエッジリングで保持された基板の位置によってどち
らかの棚に形成した堆積物を除去するように選択することができる。このような
堆積物はたとえばＲＴＣＶＤ処理の最中に起こることがある。
保持することもできる。第二の基板が下段の棚に保持されている間に洗浄剤を供
給することができる。洗浄剤はＨＣｌ、Ｃｌ2、ＣｌＦ3のようなガスを含むこと
ができる。一般に、洗浄剤はエッジリングで保持された基板の位置によってどち
らかの棚に形成した堆積物を除去するように選択することができる。このような
堆積物はたとえばＲＴＣＶＤ処理の最中に起こることがある。
【００１３】 さらに、上段の棚を洗浄ガスに曝すために第二の基板が下段の棚に保持されて
いる間にチャンバを加熱することができる。
いる間にチャンバを加熱することができる。
【００１４】 ある実施態様ではこの方法はまた加熱中にエッジリングと第二の基板を回転さ
せることを含む。
せることを含む。
【００１５】 第二の基板は炭化珪素、黒鉛、あるいは洗浄剤に実質的に侵されない他の材料
を含むことができる。
を含むことができる。
【００１６】 第二の基板をチャンバから取り除き、他の基板を洗浄したエッジリングの上段
の棚で保持することができる。たとえば他の半導体ウェハであってもよい第三の
基板をエッジリングとより均一に接触した状態でチャンバ内で処理することがで
きる。
の棚で保持することができる。たとえば他の半導体ウェハであってもよい第三の
基板をエッジリングとより均一に接触した状態でチャンバ内で処理することがで
きる。
【００１７】 種々の実施態様は下記の一つ以上の利点を有している。エッジリング、あるい
は他の上段及び下段の棚を持った保持具ではエッジリングの表面をより十分に洗
浄することができる。たとえば熱処理中に一方の棚に半導体ウェハを保持させ、
洗浄工程中に他方の棚に代理基板を保持させることで、半導体ウェハと接触し、
それを保持しているエッジリングの表面に形成しているかも知れない堆積物をエ
ッジリングの表面から除去するために、より容易に、かつより均一に洗浄するこ
とができる。このような堆積物は例えば半導体ウェハのＲＴＣＶＤ処理の間に形
成し得る。エッジリングの表面から堆積物を除去することでエッジリングと半導
体ウェハあるいは他の基板の間の熱的接触を改善することができる。熱的接触が
改善されることは、エッジリングとウェハの全周囲との間の接触がより均一とな
るために、半導体ウェハの表面を横切って温度がより均一となることになり得る
。温度管理が改善されるとより高いレベルのデバイスの性能、収率、および工程
の繰り返し性がもたらされる。さらに、より十分かつ均一に堆積物を除去するこ
とで半導体基板がエッジリング上により平らに納まることを可能とし、このこと
で続いてのリソグラフィ工程あるいは他の処理段階に関しての収率と繰り返し性
が向上する。
は他の上段及び下段の棚を持った保持具ではエッジリングの表面をより十分に洗
浄することができる。たとえば熱処理中に一方の棚に半導体ウェハを保持させ、
洗浄工程中に他方の棚に代理基板を保持させることで、半導体ウェハと接触し、
それを保持しているエッジリングの表面に形成しているかも知れない堆積物をエ
ッジリングの表面から除去するために、より容易に、かつより均一に洗浄するこ
とができる。このような堆積物は例えば半導体ウェハのＲＴＣＶＤ処理の間に形
成し得る。エッジリングの表面から堆積物を除去することでエッジリングと半導
体ウェハあるいは他の基板の間の熱的接触を改善することができる。熱的接触が
改善されることは、エッジリングとウェハの全周囲との間の接触がより均一とな
るために、半導体ウェハの表面を横切って温度がより均一となることになり得る
。温度管理が改善されるとより高いレベルのデバイスの性能、収率、および工程
の繰り返し性がもたらされる。さらに、より十分かつ均一に堆積物を除去するこ
とで半導体基板がエッジリング上により平らに納まることを可能とし、このこと
で続いてのリソグラフィ工程あるいは他の処理段階に関しての収率と繰り返し性
が向上する。
【００１８】 更なる特徴と利点は以下の詳細な説明、図、及び請求項によって容易に明らか
となるであろう。
となるであろう。
【００１９】
図１と２は、円盤形のシリコン基板１０６を処理するための処理チャンバ１０
０を含む急速熱処理（ＲＴＰ）系を示している。ＲＴＰ系の種々の様相は、この
出願に参考書類として含まれている１９９６年５月１日に米国特許庁に提出され
た同時係属の「基板の温度を計測する方法と装置」という発明の名称である、出
願番号０８／６４１，４７７の米国特許出願中でより詳細に記述されている。
０を含む急速熱処理（ＲＴＰ）系を示している。ＲＴＰ系の種々の様相は、この
出願に参考書類として含まれている１９９６年５月１日に米国特許庁に提出され
た同時係属の「基板の温度を計測する方法と装置」という発明の名称である、出
願番号０８／６４１，４７７の米国特許出願中でより詳細に記述されている。
【００２０】 基板１０６は保持構造１０８上のチャンバの内側に搭載されていて、基板のす
ぐ上にある加熱素子１１０によって加熱される。加熱素子１１０は、タングステ
ン（Ｗ）ハロゲンランプ１１１を含んでいてもよい。この加熱素子は放射１１２
を放出し、この放射は基板の真上に配置された、水で冷却された石英の窓を持つ
アセンブリ１１４を通る処理チャンバ１００に入る。ランプ群１１１はいくつか
の制御グループにグループ分けされた複数のゾーンに配列することができる。ラ
ンプを制御することにより温度を制御するために温度制御アルゴリズムが用いら
れる。基板１０６の真下には水で冷却された、ステンレス鋼の基台１１６に搭載
された反射装置１０２がある。反射装置１０２はアルミニウムでできていても良
く、高い反射率の表面被覆を持っている。基板１０６の下側及び反射装置１０２
の上側は基板の効果的な放射率を増し、かくして温度測定の精度を改善するため
に、反射空洞１１８を形成している。
ぐ上にある加熱素子１１０によって加熱される。加熱素子１１０は、タングステ
ン（Ｗ）ハロゲンランプ１１１を含んでいてもよい。この加熱素子は放射１１２
を放出し、この放射は基板の真上に配置された、水で冷却された石英の窓を持つ
アセンブリ１１４を通る処理チャンバ１００に入る。ランプ群１１１はいくつか
の制御グループにグループ分けされた複数のゾーンに配列することができる。ラ
ンプを制御することにより温度を制御するために温度制御アルゴリズムが用いら
れる。基板１０６の真下には水で冷却された、ステンレス鋼の基台１１６に搭載
された反射装置１０２がある。反射装置１０２はアルミニウムでできていても良
く、高い反射率の表面被覆を持っている。基板１０６の下側及び反射装置１０２
の上側は基板の効果的な放射率を増し、かくして温度測定の精度を改善するため
に、反射空洞１１８を形成している。
【００２１】 基板１０６の局部的領域１０９における温度は複数の温度プローブ１２６と高
温計１２８で測定される。温度プローブ１２６は光ファイバーのプローブでも良
く、基板１０６の中心から種々の距離に分散している。
温計１２８で測定される。温度プローブ１２６は光ファイバーのプローブでも良
く、基板１０６の中心から種々の距離に分散している。
【００２２】 熱処理の間、保持具構造体１０８は、たとえば一分当りおよそ９０回転させら
れる。かくして各プローブは基板上の対応する円周リング領域のプロフィールを
サンプリングする。基板を回転させる保持具の構造は基板の外周で基板と接触し
ているエッジリング１３４を含んでいて、かくして基板のへりに近い小さな円周
域を除き基板下面の全てを暴露させている。処理中に基板１０６のへりで起き得
る熱的不連続を最小化させるために、エッジリング１３４はたとえばシリコンあ
るいは酸化珪素で被覆した炭化珪素のような、基板と同じあるいは類似した材料
で作ることができる。保持構造１０８が回転させられると、エッジリング１３４
と基板１０６はチャンバが加熱されたときに中心軸付近で回転する。
れる。かくして各プローブは基板上の対応する円周リング領域のプロフィールを
サンプリングする。基板を回転させる保持具の構造は基板の外周で基板と接触し
ているエッジリング１３４を含んでいて、かくして基板のへりに近い小さな円周
域を除き基板下面の全てを暴露させている。処理中に基板１０６のへりで起き得
る熱的不連続を最小化させるために、エッジリング１３４はたとえばシリコンあ
るいは酸化珪素で被覆した炭化珪素のような、基板と同じあるいは類似した材料
で作ることができる。保持構造１０８が回転させられると、エッジリング１３４
と基板１０６はチャンバが加熱されたときに中心軸付近で回転する。
【００２３】 エッジリング１３４は高温計１２８の周波数領域で不透明とするためにシリコ
ンで被覆された、回転可能な管状の石英シリンダー１３６の上に納まっている。
石英のシリンダー上にあるシリコンの被覆は温度測定を妨害するかもしれない外
部熱源からの放射を阻止する調節装置の役目を果たす。石英のシリンダーの底部
は複数のボールベアリング１３８の上に納まっている上部環状ベアリングの軌道
輪１４２で保持されており、このボールベアリングは今度は静止した、環状の下
部のベアリング軌道輪１４０で保持されている。
ンで被覆された、回転可能な管状の石英シリンダー１３６の上に納まっている。
石英のシリンダー上にあるシリコンの被覆は温度測定を妨害するかもしれない外
部熱源からの放射を阻止する調節装置の役目を果たす。石英のシリンダーの底部
は複数のボールベアリング１３８の上に納まっている上部環状ベアリングの軌道
輪１４２で保持されており、このボールベアリングは今度は静止した、環状の下
部のベアリング軌道輪１４０で保持されている。
【００２４】 処理の間、処理ガスが導入ポート１０１を通して基板１０６と水で冷された石
英の窓のアセンブリ１１４との間の空間に導入される。ガスは真空ポンプと連結
した排気ポート１０５を通して排気される（図には示さず）。
英の窓のアセンブリ１１４との間の空間に導入される。ガスは真空ポンプと連結
した排気ポート１０５を通して排気される（図には示さず）。
【００２５】 必要によりパージ用のリング１０７をチャンバ本体に取り付け、石英のシリン
ダー１３６を囲ませることもできる。パージリング１０７は上部ベアリング軌道
輪１４２上の領域に開口している内部の環状の空洞を持っている。内部空洞は通
路１０３を通って調節されたパージ用のガスの供給口へと連結されている。処理
ガスをチャンバ１００の上部の部分に供給することを含む処理段階中に、パージ
用ガスの流れがパージリング１０７を通してチャンバに入る。
ダー１３６を囲ませることもできる。パージリング１０７は上部ベアリング軌道
輪１４２上の領域に開口している内部の環状の空洞を持っている。内部空洞は通
路１０３を通って調節されたパージ用のガスの供給口へと連結されている。処理
ガスをチャンバ１００の上部の部分に供給することを含む処理段階中に、パージ
用ガスの流れがパージリング１０７を通してチャンバに入る。
【００２６】 図３〜４について言えば、エッジリング１３４は石英シリンダー１３６によっ
て下から支えられている外部部分１５２を持っている。ここで中央部分１５０は
実質的に平らな第一の、すなわち上段の環状の棚を形成しており、内部部分
１４８は実質的に平らな、第二の，すなわち下段の環状の棚を形成している。
て下から支えられている外部部分１５２を持っている。ここで中央部分１５０は
実質的に平らな第一の、すなわち上段の環状の棚を形成しており、内部部分
１４８は実質的に平らな、第二の，すなわち下段の環状の棚を形成している。
【００２７】 ２００ｍｍの基板はおよそ８インチの直径とおよそ０．０３インチ（０．７７
５ｍｍ）の厚さを持っている。上部の棚１５０の外周径は半導体基板１０６の名
目上の直径より僅かに大きい。上部の棚１５０と外部部分１５２との間の遷移点
は内側に向いた、直立した面１５４を形成し、これが半導体基板１０６を工程中
にエッジリング１３４の中心に位置するようにさせる。上段の棚１５０はかくし
て半導体基板１０６を保持し、直立面１５４と上段の棚とは基板のためのポケッ
トを形成する（図５）。ある実施態様では、直立面１５４は上段の棚１５０と下
段の棚１４８とに対して実質的に直角をなす。しかしながら、他の実施態様では
表面１５４は下段の棚１４８と上段の棚１５０との間で斜めになっているものも
ある。
５ｍｍ）の厚さを持っている。上部の棚１５０の外周径は半導体基板１０６の名
目上の直径より僅かに大きい。上部の棚１５０と外部部分１５２との間の遷移点
は内側に向いた、直立した面１５４を形成し、これが半導体基板１０６を工程中
にエッジリング１３４の中心に位置するようにさせる。上段の棚１５０はかくし
て半導体基板１０６を保持し、直立面１５４と上段の棚とは基板のためのポケッ
トを形成する（図５）。ある実施態様では、直立面１５４は上段の棚１５０と下
段の棚１４８とに対して実質的に直角をなす。しかしながら、他の実施態様では
表面１５４は下段の棚１４８と上段の棚１５０との間で斜めになっているものも
ある。
【００２８】 図示された実施形態でのエッジリング１３４の外部部分１５２は実質的に平ら
な上部表面１５６を持ち、これは同時に直立面１５４の最上部と同じ高さで、処
理ガスが表面を横切ってスムーズに流れることを可能としている。保持具の構造
１０８もまたエッジリング１３４と石英シリンダー１３６の間に光の遮蔽を作り
出すように設計されている。エッジリング１３４の外周エッジ１６０近くのその
底部は環状の形をしたショルダー１６２を形成し、これはシリンダー上で光の遮
蔽を形成して適合するように石英シリンダー１３６の外周径より僅かに大きい内
径を持っている。
な上部表面１５６を持ち、これは同時に直立面１５４の最上部と同じ高さで、処
理ガスが表面を横切ってスムーズに流れることを可能としている。保持具の構造
１０８もまたエッジリング１３４と石英シリンダー１３６の間に光の遮蔽を作り
出すように設計されている。エッジリング１３４の外周エッジ１６０近くのその
底部は環状の形をしたショルダー１６２を形成し、これはシリンダー上で光の遮
蔽を形成して適合するように石英シリンダー１３６の外周径より僅かに大きい内
径を持っている。
【００２９】 下段の棚１４８と上段の棚１５０の遷移点は第二の内側を向いて直立した面１
５８を形成する。下段の棚１４８は代理基板１７０を保持する（図６）。直立し
た面１５８と下段の棚１５０はかくして代理基板用の下段のポケットを形成し、
エッジリングの洗浄工程の間は代理基板が下段の棚１４８の中心に位置するよう
にさせる。代理基板１７０の直径は半導体基板１０６の直径よりも小さい。した
がって、下段の棚１４８の外周径は上段の棚１５０の外周径よりも小さくできる
。
５８を形成する。下段の棚１４８は代理基板１７０を保持する（図６）。直立し
た面１５８と下段の棚１５０はかくして代理基板用の下段のポケットを形成し、
エッジリングの洗浄工程の間は代理基板が下段の棚１４８の中心に位置するよう
にさせる。代理基板１７０の直径は半導体基板１０６の直径よりも小さい。した
がって、下段の棚１４８の外周径は上段の棚１５０の外周径よりも小さくできる
。
【００３０】 ８インチ（２００ｍｍ）の基板１０６についてのある実施形態ではエッジリン
グはおよそ９．３インチの外周径（ｄ）を持つことができる。下段の棚１４８の
外周径Ｄ1はおよそ７．６インチ（１９０ｍｍ）とすることができる。上段の棚 １５０の径方向の幅（Ｗ1）はおよそ０．２インチ（５ｍｍ）とすることができ 、したがって上部の棚の直径Ｄ2の外周径はおよそ８インチ（２００ｍｍ）とす ることができる。かくして下段の棚の外周径Ｄ1は上段の棚の外周径Ｄ2よりも小
さくなる。
グはおよそ９．３インチの外周径（ｄ）を持つことができる。下段の棚１４８の
外周径Ｄ1はおよそ７．６インチ（１９０ｍｍ）とすることができる。上段の棚 １５０の径方向の幅（Ｗ1）はおよそ０．２インチ（５ｍｍ）とすることができ 、したがって上部の棚の直径Ｄ2の外周径はおよそ８インチ（２００ｍｍ）とす ることができる。かくして下段の棚の外周径Ｄ1は上段の棚の外周径Ｄ2よりも小
さくなる。
【００３１】 一般に、基板の処理中、保持構造１０８と基板とが回転する時に基板１０６が
棚１５２から離れて滑り落ちないことを確実にするために、直立した表面１５４
および上段の棚１５０の寸法はそれぞれ十分に高く、広くなるように設計される
。上段の棚１５０の径方向の幅（ｗ1）もまた、もしも基板１０６が僅かに棚１ ５０の中心から外れて位置した時に棚と基板の一方の側との間に隙間が生じない
ことを確実にするように選択される。このような隙間がもしあれば、光を空洞１
１８へと漏れ込ませることとなってしまう。他の寸法は個々の応用に適するよう
にしてよい。
棚１５２から離れて滑り落ちないことを確実にするために、直立した表面１５４
および上段の棚１５０の寸法はそれぞれ十分に高く、広くなるように設計される
。上段の棚１５０の径方向の幅（ｗ1）もまた、もしも基板１０６が僅かに棚１ ５０の中心から外れて位置した時に棚と基板の一方の側との間に隙間が生じない
ことを確実にするように選択される。このような隙間がもしあれば、光を空洞１
１８へと漏れ込ませることとなってしまう。他の寸法は個々の応用に適するよう
にしてよい。
【００３２】 下段の棚１４８の径方向の幅（ｗ2）、および直立表面１５８の高さはそれぞ れ上段の棚１５０の径方向の幅（ｗ1）、および表面１５４の高さとほぼ同じと することができる。一般に、直立表面１５８と棚１４８の寸法は、洗浄工程中に
保持構造１０８と基板が回転するときに代理基板１７０が棚１４８から滑り落ち
ないことを確実にするように、それぞれ十分に高く、広くなるように設計される
。
保持構造１０８と基板が回転するときに代理基板１７０が棚１４８から滑り落ち
ないことを確実にするように、それぞれ十分に高く、広くなるように設計される
。
【００３３】 上記の寸法はＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社のＲＴＰ Ｃｅｎｔｕｒ
ａ（登録商標）あるいはＲＴＰ Ｃｅｎｔｕｒａ ＸＥ（登録商標）などのある
種の処理チャンバ中でのエッジリング１３４の実施に適している。他の寸法は例
えば６インチ（１５０ｍｍ）または１２インチ（３００ｍｍ）の半導体ウェハの
ような異なるサイズのウェハに適するように、あるいは上記のＲＴＰ系とは異な
るウェハ処理系に適するようにすればよい。かくしてたとえば３００ｍｍの基板
に用いるのに適したエッジリングの寸法はおおよそ見積もることができる。
ａ（登録商標）あるいはＲＴＰ Ｃｅｎｔｕｒａ ＸＥ（登録商標）などのある
種の処理チャンバ中でのエッジリング１３４の実施に適している。他の寸法は例
えば６インチ（１５０ｍｍ）または１２インチ（３００ｍｍ）の半導体ウェハの
ような異なるサイズのウェハに適するように、あるいは上記のＲＴＰ系とは異な
るウェハ処理系に適するようにすればよい。かくしてたとえば３００ｍｍの基板
に用いるのに適したエッジリングの寸法はおおよそ見積もることができる。
【００３４】 図３〜６で図示した実施態様は化学蒸着（ＣＶＤ）した炭化珪素の円盤をダイ
アモンドの研磨ヘッドで研磨することで作成できる。エッジリング１３４内の機
械的応力を減らすために、外部の角は十分に丸くすることができ、また内部の角
は少なくともおよそ０．０１インチ（０．２５ｍｍ）の半径に丸めることができ
る。エッジリング１３４全体は、両側をおよそ０．００４インチ（０．１ｍｍ）
のポリシリコンで被覆することができる。種々の実施態様において、異なる、あ
るいは付加的な材料の層もまたエッジリングに付加することができる。
アモンドの研磨ヘッドで研磨することで作成できる。エッジリング１３４内の機
械的応力を減らすために、外部の角は十分に丸くすることができ、また内部の角
は少なくともおよそ０．０１インチ（０．２５ｍｍ）の半径に丸めることができ
る。エッジリング１３４全体は、両側をおよそ０．００４インチ（０．１ｍｍ）
のポリシリコンで被覆することができる。種々の実施態様において、異なる、あ
るいは付加的な材料の層もまたエッジリングに付加することができる。
【００３５】 エッジリング１３４を用いる方法は図７に関して記述されている。チャンバ１
００の中に配置されたエッジリング１３４とともに、処理のために半導体基板１
０６がエッジリングの上段の棚１５０に置かれる（段階２００）。半導体基板１
０６は次いで上記で全般を記述したようにチャンバ１００内で処理される（段階
２０２）。このような処理はＲＴＣＶＤ、あるいは工程の間に処理ガスがチャン
バ内に供給されるような同様の工程を含むことができる。処理後に、基板１０６
はエッジリング１３４から持ち上げられ、チャンバ１００から取り去られる（段
階２０４）。一つ以上の半導体基板１０６がこのようにして処理され得る。
００の中に配置されたエッジリング１３４とともに、処理のために半導体基板１
０６がエッジリングの上段の棚１５０に置かれる（段階２００）。半導体基板１
０６は次いで上記で全般を記述したようにチャンバ１００内で処理される（段階
２０２）。このような処理はＲＴＣＶＤ、あるいは工程の間に処理ガスがチャン
バ内に供給されるような同様の工程を含むことができる。処理後に、基板１０６
はエッジリング１３４から持ち上げられ、チャンバ１００から取り去られる（段
階２０４）。一つ以上の半導体基板１０６がこのようにして処理され得る。
【００３６】 引き続いた時間に、エッジリング１３４がチャンバ１００に置かれたままで、
代理基板１７０がエッジリングの下段の棚１４８に置かれる（段階２０６）。代
理基板１７０はたとえば炭化珪素（ＳｉＣ）、黒鉛、あるいは洗浄工程中に用い
られるガスに実質的に侵されない他の材料で作ることができる。チャンバ１００
は下段の棚１４８に保持された代理基板１７０とともに高温、たとえばおよそ１
１００℃にまで加熱される（段階２０８）。洗浄剤、たとえば塩酸（ＨＣｌ）が
ポート１０１を通ってチャンバ１００へと流し込まれ（段階２１０）、そして保
持構造１０８が回転させられ、その結果エッジリング１３４と代理基板１７０は
チャンバの中央軸の周辺を回転する（段階２１２）。洗浄剤あるいはエッチング
剤がチャンバ１００を通って流れると、半導体基板処理の間にエッジリング１３
４上に形成したかもしれないシリコンや他の堆積物は、洗浄剤あるいはエッチン
グ剤との化学反応によってエッジリングの表面１５６、１５４、１６４から除去
される。洗浄工程は数分間続けることができる。一般にエッチングや他の洗浄工
程の長さは用いられる個々のエッチング剤や、前回の洗浄からの時間の長さや、
チャンバの温度やその他の因子に依存する。結果として生ずるガスは排気ポート
１０５を通してチャンバ１００から除去される。
代理基板１７０がエッジリングの下段の棚１４８に置かれる（段階２０６）。代
理基板１７０はたとえば炭化珪素（ＳｉＣ）、黒鉛、あるいは洗浄工程中に用い
られるガスに実質的に侵されない他の材料で作ることができる。チャンバ１００
は下段の棚１４８に保持された代理基板１７０とともに高温、たとえばおよそ１
１００℃にまで加熱される（段階２０８）。洗浄剤、たとえば塩酸（ＨＣｌ）が
ポート１０１を通ってチャンバ１００へと流し込まれ（段階２１０）、そして保
持構造１０８が回転させられ、その結果エッジリング１３４と代理基板１７０は
チャンバの中央軸の周辺を回転する（段階２１２）。洗浄剤あるいはエッチング
剤がチャンバ１００を通って流れると、半導体基板処理の間にエッジリング１３
４上に形成したかもしれないシリコンや他の堆積物は、洗浄剤あるいはエッチン
グ剤との化学反応によってエッジリングの表面１５６、１５４、１６４から除去
される。洗浄工程は数分間続けることができる。一般にエッチングや他の洗浄工
程の長さは用いられる個々のエッチング剤や、前回の洗浄からの時間の長さや、
チャンバの温度やその他の因子に依存する。結果として生ずるガスは排気ポート
１０５を通してチャンバ１００から除去される。
【００３７】 種々の実施態様において，たとえば塩素（Ｃｌ2）あるいは三弗化塩素（Ｃｌ Ｆ3）のような他のガスを、エッジリングを洗浄し、半導体処理の間にエッジリ ング表面に形成した望ましくない物質を除去するためのエッチング剤として用い
ることができる。ある状況下では、エッチング剤は導入ポート１０１からではな
く、専用の通路（示していない）を通ってチャンバ１００に流入する。また、洗
浄工程の間にパージ用のガスが通路１０３を通って流れることもできる。一旦洗
浄工程が完了すると、代わりの基板１７０はエッジリングの下段の棚１４８から
持ち上げられ、チャンバ１００から取り外される（段階２１４）。次いで別の半
導体基板１０６が上記のようにしてチャンバ１００内で処理される（段階２１６
）。
ることができる。ある状況下では、エッチング剤は導入ポート１０１からではな
く、専用の通路（示していない）を通ってチャンバ１００に流入する。また、洗
浄工程の間にパージ用のガスが通路１０３を通って流れることもできる。一旦洗
浄工程が完了すると、代わりの基板１７０はエッジリングの下段の棚１４８から
持ち上げられ、チャンバ１００から取り外される（段階２１４）。次いで別の半
導体基板１０６が上記のようにしてチャンバ１００内で処理される（段階２１６
）。
【００３８】 他の実施態様は前記の請求項の範囲内にある。
【図１】 本発明によるＲＴＰ系を上部から見た部分断面図である。
【図２】 本発明によるＲＴＰ系の側断面図である。
【図３】 本発明によるエッジリングの設計図である。
【図４】 図３の線４−４に沿っての側断面図である。
【図５】 上段の棚に基板を保持しているエッジリングの側断面図である。
【図６】 下段の棚に基板を保持しているエッジリングの側断面図である。
【図７】 本発明によるエッジリングを用いた方法を示したフローチャートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/304 ６４５ Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｎ 21/68 21/26 Ｑ (72)発明者 ウィリアムズ， メレディス， ジェイ． アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サンタ クララ， ピー． オー． ボッ クス 5654 Ｆターム(参考） 3B116 AA46 AB33 BB21 BB88 CA03 CD11 4G059 AA20 AB19 AC30 4K030 AA03 AA04 BA29 BA61 CA04 CA05 CA06 CA17 CA18 DA03 DA06 FA10 GA02 HA01 KA08 5F031 CA02 CA11 HA02 HA05 HA09 HA59 JA01 JA02 JA17 JA46 KA03 MA28 PA11 PA24 5F045 AC03 AC13 DP28 EB05 EB13 EJ01 EK12 EK22 EM02 EM09 GB05
Claims (29)
- 【請求項１】 基板保持具であって、 第一の工程の間、第一の基板を保持する上段の棚と、 上段の棚と連続していて基板保持具を洗浄する第二の工程の間、第二の基板を
保持する下段の棚と を備えた基板保持具。 - 【請求項２】 上段及び下段の棚が環状をしていて、下段の棚の外周径が上
段の棚の外周径より小さい請求項１に記載の基板保持具。 - 【請求項３】 上段の棚が実質的に平らな上面を持つ請求項２に記載の基板
保持具。 - 【請求項４】 下段の棚が実質的に平らな上面を持つ請求項２に記載の基板
保持具。 - 【請求項５】 熱処理チャンバ内に配置された請求項２に記載の基板保持具
。 - 【請求項６】 洗浄工程の間、第二の基板を下段の棚に保持するための、上
段の棚と下段の棚とを連結する直立構造を更に含む請求項２に記載の基板保持具
。 - 【請求項７】 上段の棚と連続しており、かつ上段から放射状に外方に延び
ている外部部分、および外部部分と上段の棚とを連結する直立構造とを更に含み
、ここで、この直立構造は第一の工程の間、上段の棚に第一の基板を保持する、
請求項２に記載の基板保持具。 - 【請求項８】 下段の棚が上段の棚の径方向の幅とほぼ等しい径方向の幅を
有する請求項２に記載の基板保持具。 - 【請求項９】 上段の棚が約０．２インチの径方向の幅を有する請求項２に
記載の基板保持具。 - 【請求項１０】 基板保持具がエッジリングである、請求項２に記載の基板
保持具。 - 【請求項１１】 炭化珪素を含む請求項２に記載の基板保持具。
- 【請求項１２】 シリコンを含む請求項２に記載の基板保持具。
- 【請求項１３】 熱処理チャンバ内で基板を処理する方法であって、 下段の棚が上段の棚と連続しており、かつ下段の棚の外周径が上段の棚の外周
径より小さいエッジリングをチャンバ内に配置し、 第一の基板をエッジリングの上段の棚上に保持することを含む、熱処理チャン
バ内で基板を処理する方法。 - 【請求項１４】 チャンバを加熱し、加熱の間エッジリングと第一の基板を
中心軸の付近に回転させることを更に含む、請求項１３に記載の方法。 - 【請求項１５】 チャンバ内に処理用ガスを供給することを更に含む、請求
項１３に記載の方法。 - 【請求項１６】 第一の基板をチャンバから取り除き、 第二の基板をエッジリングの下段の棚に保持し、 第二の基板が下段の棚に保持されている間に洗浄剤をチャンバ内に供給すること
を更に含む、請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１７】 第二の基板が下部の棚に保持されている間にチャンバを加
熱することを更に含む、請求項１６に記載の方法。 - 【請求項１８】 加熱の間、エッジリングと第二の基板を回転させることを
更に含む、請求項１７に記載の方法。 - 【請求項１９】 洗浄剤がガスを含む、請求項１６に記載の方法。
- 【請求項２０】 洗浄剤がＨＣｌを含む、請求項１９に記載の方法。
- 【請求項２１】 洗浄剤がＣｌ2を含む、請求項１９に記載の方法。
- 【請求項２２】 洗浄剤がＣｌＦ3を含む、請求項１９に記載の方法。
- 【請求項２３】 第一の基板がエッジリングで保持されている間にエッジリ
ング上に生成した堆積物を除去するべく洗浄剤が選択される、請求項１６に記載
の方法。 - 【請求項２４】 第二の基板が炭化珪素を含む、請求項１６に記載の方法。
- 【請求項２５】 第二の基板が黒鉛を含む、請求項１６に記載の方法。
- 【請求項２６】 第二の基板が、実質的に洗浄剤に侵されない物質からなる
、請求項１６に記載の方法。 - 【請求項２７】 第二の基板をチャンバから取り除き、 第三の基板をエッジリングの上部の棚に保持し、 第三の基板がエッジリングで保持されている間に処理ガスをチャンバに供給する
ことを更に含む、請求項１６に記載の方法。 - 【請求項２８】 基板を熱処理チャンバ内で処理する方法であって、 下段の棚が上段の棚の外周径よりも小さい外周径を有し、上段の棚に連続した
下段の棚を有するエッジリングをチャンバ内に配置し、 第一の基板をエッジリングの上段の棚に保持し、 第一の基板をチャンバから取り除き、 第二の基板をエッジリングの下段の棚に保持し、 第二の基板が下段の棚に保持されている間に洗浄剤を供給することを含む、基板
を熱処理チャンバ内で処理する方法。 - 【請求項２９】 第一の基板が上段の棚に保持されている間に処理ガスをチ
ャンバ内に供給することを更に含む、請求項２８に記載の方法。
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