JP2002513091A - タングステンを堆積させるための基板処理装置用の改良型ヒータ - Google Patents

タングステンを堆積させるための基板処理装置用の改良型ヒータ

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、直径の異なる基板を処理する装置に合わせて設計でき、そして、高集積デバイスの製造において膜の均一性といった厳しい要求に合致する基板を経済的に処理することができる、簡潔なヒータ設計を提供する。本発明は、直径がますます大きくなる基板、特に、直径１２インチ（あるいは３００ｍｍ）或いはそれ以上の基板を用いる集積回路を、経済的かつ効率的に製造する場合に非常に有用である。一つの具体例として、本発明は、基板処理装置において使用するヒータ組立体を提供する。このヒータ組立体は、基板を支持する表面が設けられた金属ペデスタルと、当該金属ペデスタル内に配置された抵抗加熱エレメントとを含んでいる。ヒータ組立体にはまた、金属ペデスタル内に、パージガス流路系が含まれている。このパージガス流路系は、金属ペデスタルのほぼ中央に配置されたパージガス入口を含んでいる。中央パージガス入口は、パージガスを与えるために設けられている。パージガス流路系はまた、中央パージガス入口から金属ペデスタルの外周に向かって放射状に延びる複数の放射状パージガス流路と、金属ペデスタルの外周に形成された環状パージガス流路とを含んでいる。パージガス流路は実質的に対称なパターンを形成し、各パージガス流路は実質的に同じ長さとされている。詳細な具体例では、この組立体には、外周近傍の多数の穴を介して表面とつながり、金属ペデスタルと一体的なパージガイドリングを形成する、環状パージガス流路が含まれている。これ以外にも、本発明の具体例が示されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の背景） 本発明は、半導体処理に関する。より詳しくは、本発明は、様々な種類の膜を
均一に形成するための方法及び装置に関する。本発明の具体例は、種々の薄膜の
堆積に用いる場合に非常に有用である。これらの薄膜には、タングステン（Ｗ）
膜あるいはタングステンシリサイド（ＷＳｉX）膜などの金属を含む膜、ＵＳＧ
（undoped silicate glass）膜などのドープされていない絶縁体膜、ＢＰＳＧ（
borophosphosilicate glass）、ＰＳＧ（phosphosilicate）、ＢＳＧ（borophos
hosilicate glass）膜などのドープされた絶縁膜、その他の膜が含まれる。更に
、本発明の他の具体例は、様々な直径の処理基板から、経済的かつ効率的に半導
体デバイスを製造する目的で利用することができる。
【０００２】 近年の半導体デバイス製造の主要なステップの一つは、半導体基板上に膜を形
成することである。よく知られているように、このような膜は化学気相成長法（
ＣＶＤ）によって堆積させることができる。これまでの熱ＣＶＤプロセスでは、
熱に誘起された化学反応（同種のあるいは異種の）が起こって所望の膜を生成す
る部分である基板表面に、反応ガスが供給される。これまでのプラズマ処理では
、制御されたプラズマが生成され、これにより反応種を分解し、および／又は、
エネルギーを与えて、所望の膜を堆積させている。一般に、熱処理及びプラズマ
処理における反応速度は、温度、圧力、及び反応ガスの流速のうちの一つあるい
は二つ以上を制御することによって制御することができる。
【０００３】 半導体デバイスの幾何学的形状は、数十年前に初めて出現して以来、その寸法
が劇的に縮小した。それ以来集積回路は一般に、「２年で半分になる」という規
則（しばしば「ムーアの法則」と呼ばれる）に従っている。このことは、チップ
上に形成されるデバイスの数が２年ごとに倍になることを意味している。今日の
ウェハ製造プラントは、大まかに言って０．３５μｍ、さらには０．２５μｍの
加工寸法（feature size）のデバイスを製造しており、将来のプラントは間もな
く、より小さい加工寸法のデバイスを製造するようになる。また、良品デバイス
の歩留まり低下を生じさせる基板の汚染を少なくするために、処理チャンバ内に
おける粒子の発生を回避することも重要である。デバイスの均一性のために堆積
させた薄膜の厚さを基板全体で均一にすることは、ますます重要である。
【０００４】 基板処理装置では、膜は、堆積させたい基板の上面だけに堆積するのではなく
、望んでいない基板のエッジ部や裏側にも堆積してしまうために、種々の問題が
生じうる。たとえはタングステンなどの堆積膜はシリコン基板のエッジ部や裏側
には付着しないので、エッジ部や裏側に堆積された材料は剥がれ落ちやすく、処
理チャンバを汚染してしまう。また、意図していないのにエッジ部や裏側へ堆積
し、これに起因して基板が平坦にならないと、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）のス
テップにおいて剥がれ落ちるという問題が生じたり、これに続くデバイス製造ス
テップにおいて他の問題を生じさせる。このようなことは、たとえば強い揮発性
のガスである六フッ化タングステン（ＷＦ6）を用いてタングステンを堆積させ
るといった、金属の堆積に用いられるＣＶＤチャンバでは、従来から直面してい
る問題である。堆積の際に基板の周囲をカバーしあるいは保護するためのエッジ
・リング（edge ring）は従来から用いられており、これにより、堆積ガスがウ
ェハのエッジ部や裏側の面へ達するのを防止している。しかしながら、たとえば
ＷＦ6の揮発性により、基板の裏側あるいはエッジ部のエッジ・リングの裏側へ
導くパージ・ガス（purge gas）を使うことが試みられてきた。パージ・ガスは
正の圧力を生じるので、処理ガスが基板のエッジ部や裏側の面へ達する可能性を
下げる。
【０００５】 エッジ・リングやパージ・ガスを用いているにも拘わらず、タングステンなど
の金属膜を含む薄膜をＣＶＤで堆積させる場合は、いくつかの適用例において、
希望するような均一なものはできないことがある。従来からのＣＶＤ装置を用い
た場合、パージ・ガスの流路における圧力が不均一なことに起因して、堆積させ
た膜が不均一になるという問題が生じる。特に、従来からのＣＶＤ装置のいくつ
かは、図１Ａ及び図１Ｂに示すような加熱装置１を用いており、これは基板１６
を上に支持するための上部金属ブロック２、一巻きのコイルからなる抵抗加熱エ
レメント４が中に埋め込まれた下部金属ブロック３、そして金属製のエッジ・リ
ング５を含んでいる。エッジ・リング５は別体の金属リングで、上部金属ブロッ
ク２の上に溶接されている（矢印ｗで示すようにその周囲に沿って）。コイル４
は、上部金属ブロック２を一様に加熱するために、そしてこの上に取り付けられ
た基板１６を一様に加熱するために、加熱装置１の大半と直接接している。さら
に、上部金属ブロック２上に真空吸着された基板１６は、加熱装置１によって迅
速に一様に加熱される。このような従来のＣＶＤ装置では、エッジ・リング５及
び上部金属ブロック２によって環状の隙間６が形成され、ここを通ってパージ・
ガスが下部金属ブロック３から、上部金属ブロック２のエッジ部に沿ってエッジ
・リングと基板の周囲との間を流れ、基板１６のエッジ部や裏側の面に有害な堆
積がなされるのを防止している。加熱装置１を上から見た平面図である図１Ｂに
示すように（基板１６は省略してある）、下部金属ブロック３には、上部金属ブ
ロック２に近い部分に様々なパージ流路７が複雑な直線パターンで形成されてい
る。パージガスは、下部金属ブロック３の底部を通過して、垂直のパージ入口流
路８を通って流入し、下部金属ブロック３の直径に沿ったメインの直線的なパー
ジ流路７の中央部へ入り、そしてその他のパージ流路へも入る。特に、メインの
パージ流路に垂直な部分や、メインのパージ流路から枝分かれした部分などの複
数の水平なパージ流路の支流は、下部金属ブロック１３の環状のパージ流路９へ
導かれる。環状のパージ流路９からは、パージガスは、エッジ・リング５と基板
１６のエッジ部に沿った部分の間の隙間６を通って流れ、これにより基板１６上
への有害な堆積を防止する。このような様々なパージ流路７の中を移動するパー
ジガスには、どの流路７をパージガスが移動しているかによって、しばしば異な
る位置で圧力の違いが生じる。このようなパージガスの異なる位置における異な
る圧力は、堆積した膜に不均一さを生じさせる。さらに、このような従来からの
ＣＶＤ装置には、時間とともに不均一さが悪化するという問題がある。このよう
な装置では、エッジ・リング５の上の部分は、下部金属ブロック３に近いエッジ
・リング５の狭く溶接された底部よりもかさばっている。処理温度が約４００℃
に達すると、エッジ・リング５の上部の重い部分は、上部金属ブロック２から半
径方向外側へ向かって変形する傾向があり、これは隙間６を歪ませ、パージガス
の流れを不均一にする。このようなエッジ・リングの変形は、不均一に変形した
エッジ・リングに沿ったパージガスの潜在的な不均一な流れに起因する膜の不均
一さという問題につながる。一旦エッジ・リングが変形し始めると元の状態には
戻らないので、パージガスの流れを不均一にするエッジ・リングは使えず、交換
しなければならなくなる。
【０００６】 製造業者は、より経済的かつ効率的にデバイスを製造するために、さらに直径
の大きな基板、たとえば直径１２インチ（あるいは３００ｍｍ）、あるいはこれ
よりも大きな基板を用いてデバイスを製造することを望んでいる。より大きな直
径の基板を処理するには、このような大きな基板を物理的に収容できるだけでな
く、高集積度のデバイスを製造するための更に厳しい条件（たとえば十分な基板
加熱能力、均一な膜の堆積など）を満たす基板処理装置が必要となる。しかしな
がら、このような高い性能が要求される分野に適用できる十分な性能を持った基
板処理装置を設計することは、出費のかさむ試みとなる。たとえば、加熱エレメ
ント４が一巻きのコイルからなる前述の加熱装置１では、より大きな直径の基板
に均一な膜を堆積させるのに必要な加熱能力を持たせるのは不適当である。上で
述べた、複雑なパージ流路７が設けられた下部金属ブロック３に溶接された金属
のエッジ・リング５を有する加熱装置１の場合、パージガスを均一な流れにする
ための、あるいは、ますます高集積化するデバイスに要求される薄膜の堆積のた
めの広範囲の実験や最適化調整を行わないで、これをより大きな直径の基板に対
応するように拡大するのは困難である。さらに、たとえ上述の加熱装置１をより
大きな直径の基板用にスケールアップしたとしても、ヒータの直径が大きくなる
のでさらに大きなエッジ・リングが必要となり、これは薄くて大きくなるため、
より簡単に変形してしまう可能性が高い。より大きな直径の基板用に、ヒータの
ためのコストのかかる再設計を行わなければならないという問題および変形とい
う問題を回避するために、直径の異なる基板を処理するために設計上の寸法を調
整可能であること、および処理された基板の直径を考慮せずに動作可能であるこ
と、のいずれか一方又は両方を備えた基板処理装置を提供することが望まれてい
る。このような基板処理装置の設計上の柔軟性は、特により大きな直径の基板に
対応して基板処理装置が進展してゆく際に、基板処理における大幅なコスト削減
と効率化につながる。
【０００７】 上の説明をまとめると、膜の均一性などといった膜に要求される厳しい条件を
満足するために効率的かつ経済的に基板を処理するための、異なる直径の基板を
処理する装置のための、設計が簡素化された改良型加熱装置が必要とされている
。
【０００８】 （発明の概要） 本発明は、直径がますます大きくなる基板、特に、直径１２インチ（あるいは
３００ｍｍ）或いはそれ以上の基板を用いる集積回路を、経済的かつ効率的に製
造する場合に非常に有用である。本発明は、直径の異なる基板を処理する装置に
合わせて設計でき、そして、高集積デバイスの製造において膜の均一性といった
厳しい要求に合致する基板を経済的に処理することができる、簡潔なヒータ設計
を提供する。
【０００９】 一つの具体例として、本発明は、基板処理装置において使用するヒータ組立体
を提供する。このヒータ組立体は、基板を支持する表面が設けられた金属ペデス
タルと、当該金属ペデスタル内に配置された抵抗加熱エレメントとを含んでいる
。ヒータ組立体にはまた、金属ペデスタル内に、パージガス流路系が含まれてい
る。このパージガス流路系は、金属ペデスタルのほぼ中央に配置されたパージガ
ス入口を含んでいる。中央パージガス入口は、パージガスを与えるために設けら
れている。パージガス流路系はまた、中央パージガス入口から金属ペデスタルの
外周に向かって放射状に延びる複数の放射状パージガス流路と、金属ペデスタル
の外周に形成された環状パージガス流路とを含んでいる。パージガス流路は実質
的に対称なパターンを形成し、各パージガス流路は実質的に同じ長さとされてい
る。詳細な具体例では、この組立体には、外周近傍の多数の穴を介して表面とつ
ながり、金属ペデスタルと一体的なパージガイドリングを形成する、環状パージ
ガス流路が含まれている。詳細な具体例によると、ヒータ組立体はまた、金属ペ
デスタルに形成された真空固定装置を含んでいる。その他の詳細な具体例では、
金属ペデスタルは、直径３００ｍｍあるいはそれ以上の基板を支持し、均一に加
熱つする能力を有する。
【００１０】 他の具体例によると、本発明は、処理チャンバ及び加熱装置を含んだ基板処理
装置を提供する。加熱装置は基板を保持することができ、指定した温度に加熱す
ることができる。ヒータ組立体は、基板を支持する表面を有した金属ペデスタル
、表面を均一に加熱する抵抗加熱エレメント、そしてパージガスを与える中央パ
ージガス入口を含んでいる。中央パージガス入口は、金属ペデスタルのほぼ中央
に位置している。ヒータ組立体はまた、金属ペデスタルに形成された複数の放射
状パージガス流路を含んでおり、これは中央パージガス入口から金属ペデスタル
の周囲に向かって放射状に延び、実質的に対称なパターンを形成している。ヒー
タ組立体はまた、金属ペデスタルの周囲に形成された環状パージガス流路を含ん
でいる。環状パージガス流路は、金属ペデスタルに一体化されたエッジパージガ
イドを与えるよう、周囲近傍の多数の穴を介して表面につながっている。
【００１１】 本発明の前述の具体例及びその他の具体例、そして効果及び特徴については、
以下の記載及び添付図面との関連で、より詳細に説明される。
【００１２】 （詳細な具体例の説明） I．イントロダクション 本発明の装置は、タングステン膜などの薄膜の均一な堆積を可能とする。本発
明の装置を用いて堆積させた薄膜は、デバイスの幾何学的形状の小さな集積回路
の製造に利用するのに適している。この装置は、特に、金属を含む膜、ドープさ
れていない絶縁膜、ドープされた絶縁膜、その他の膜の堆積に利用することがで
きる。この膜は、金属の接続線、非常に浅いドープされた領域、金属層の堆積を
行う前の（premetal）絶縁層、金属間の絶縁層、キャッピング層、酸化膜を満た
した層、その他の層などの形成に利用することができる。
【００１３】 様々なタイプの均一な薄膜の堆積に利用するのに加え、本発明の装置は、直径
のより大きな基板に合わせて調整すること、あるいは任意の直径の基板用のＣＶ
Ｄ装置とともに動作させることが可能であるという利点がある。さらに本発明の
装置は、汚染によって意図していない膜が形成されるのを回避して、ウェハ表面
上に均一な薄膜を希望する通りに堆積させることができる。以下では、タングス
テンの均一な薄膜を堆積させる場合に基づいて装置の説明を行うが、本発明はこ
のような場合だけに限定されるものではない。 II．典型的なＣＶＤ反応チャンバ 図２Ａ及び図２Ｂは、平行プレートのコールドウォール型化学気相成長装置１
０を例示している。これには真空チャンバ１２が設けられており、ここで本発明
に基づいてタングステン膜などの一様な薄膜を堆積させることができる。ＣＶＤ
装置１０には、ガス分散マニホールド１４が設けられており、ここには、抵抗加
熱されるサセプタ／ヒータ１８上に載置された基板もしくはウェハ１６に対して
プロセスガスを散布するための穴１１が、あるパターンで設けられている。
【００１４】 チャンバ１２は、中央の移送チャンバに接続され、ロボットが作業する多重処
理チャンバが設けられている真空処理装置の一部とすることもできる。基板１６
は、ロボットのブレードによって、チャンバ１２の側壁に設けられたスリット・
バルブ１５からチャンバ１２へ搬入される。シャフト６５を有するヒータ１８は
、昇降機構と接続されたモータ２０により、処理位置とその下のローディング位
置との間で上下に移動可能とされている。このよう昇降機構の例は、米国特許出
願第０８／７３８，２４０号（１９９６年１０月２５日出願、発明者Lenid Sely
utin and Jun Zhao）「セルフアライン昇降機構」（Attorney Docket No. AM135
3）及び米国特許出願第０８／８９２，６１２号（１９９７年７月１４日出願、
発明者：Lenid Selyutin, Talex Sajoto and Jun Zhao）「改良型セルフアライ
ン昇降機構」（Attorney Docket No. AM2137）において詳細に説明されており、
これらの開示内容は、参照により、ここに組み入れられる。複数のリフト・ピン
２２は、ヒータ１８の内部でスライド可能であるが、上端の円錐の頭部によって
抜け落ちるのが防止されている。リフト・ピン２２の下端部は、垂直に移動でき
る昇降リング２１にはめ込まれ、これによりヒータの表面よりも上に持ち上げら
れるようになる。ヒータ１８が下のローディング位置（図２Ａに示すように、ス
リット・バルブ１５よりもわずかに下）にあるときに、ロボットのブレード（不
図示）が、リフト・ピン及び昇降リングと協働して、スリット・バルブ１５を介
して、基板をチャンバ１２に搬入し又は搬出する。このチャンバ１２は、スリッ
ト・バルブ１５からガスの流れが出入りするのを防ぐために、真空密閉できるよ
うになっている。スリット・バルブと対向する第一の位置１３にある基板１６は
、ヒータ１８が下のローディング位置にあるときに、チャンバ内へ搬入される。
位置１３において、基板１６は最初、複数のリフト・ピン２２の組によって支持
されている。リフト・ピン２２はヒータ１８に設けられた対応するリフト・ピン
穴（図２Ａには示されていない）に通され、ヒータ１８に接続されている。複数
のピン２２は、単一のモータ組立体によって駆動される。リフト・ピン２２は、
挿入されたウェハ（図示しない）をロボットのブレードから持ち上げており、そ
の後ヒータ１８が、上昇して、ヒータ１８の上面に設けられたウェハポケットに
載せるようにしてヒータ１８がリフト・ピンからウェハを持ち上げる。本発明と
共に用いるのに相応しいロボット搬送機構が、Maydanに付与された米国特許第４
，９５１，６０１において説明されており、その開示内容全体は、参照により、
ここに組み入れられる。
【００１５】 ヒータ１８がガス分散マニホールド１４に対向する処理位置３２（破線で示す
）に来ると、ピン２２はヒータ１８の中へ降りて行って、基板１６はヒータ１８
の上面に置かれる。本発明では、特に図２Ｂに詳細に示したヒータ１８が設けら
れている。同図に示すように、ヒータ１８の上部には、基板１６を支持するため
の上部金属ブロック３１、マルチループの抵抗（この例では３ループからなる）
のヒータ・エレメント３４が埋め込まれた下部金属ブロック３３、そして金属製
のエッジ支持リング３５が設けられている。上部金属ブロック３１、下部金属ブ
ロック３３、および金属製のエッジ支持リング３５は、アルミニウムその他の金
属から製造することができる。金属ブロック３１には一体化されたエッジ・リン
グ３７が含まれており、これは金属ブロック３１を通る複数のエッジ・パージガ
スノズル３８によって形成されている。複数のノズル３８は、上部金属ブロック
３１の外側半径よりも小さい半径の円周に沿って均等に配置されている。図２Ｂ
にはノズル３８を簡略化して示してあるが、これについては後にさらに詳述する
。エッジ・リング３７は上部金属ブロック３１と一体化され、その一部となって
いる。図２Ａ、図２Ｂに簡略化して示したエッジ・リング３７の詳しい具体例に
ついては、後に図３Ａ乃至図３Ｅにおいて、基板１６との関連でさらに詳しく説
明する。エッジ・リング３７を上部金属ブロック３１の一部として形成すること
の利点は、図１Ａ及び図１Ｂとの関連して述べたように、４００℃あるいはそれ
以上に達する処理温度において従来のヒータ装置でしばしば起こっていたエッジ
・リングの変形を防止できるという点である。本発明のヒータ１８は、上部金属
ブロック３１のバルク状の金属内の決められた位置に形成されたノズル３８によ
って、エッジ部におけるパージガスの流れを均一にすることができる。ヒータ・
エレメント３４は、上部金属ブロック３１の加熱の不均一さを抑え、この上に載
置された基板１６を均一に加熱するために、ヒータ組立体１８の下部金属ブロッ
ク３３に埋め込まれている。
【００１６】 図３Ａ乃至図３Ｅは、本発明の種々の具体例に基づいて、一体的なエッジ・リ
ング３７に関連する基板１６の典型的な断面図を示している。図３Ａ、図３Ｂ、
図３Ｃはそれぞれ、基板１６をヒータ組立体１８の上部金属ブロック３１の上面
に載置するめたの深いポケット、平らなポケット、浅いポケットが形成されたエ
ッジ・リング３７の具体例を例示している。図３Ａ乃至図３Ｃでは、基板１６は
、上部金属ブロック３１のうちのいくらかのスペースが基板１６のエッジ部によ
って露出するように、上部金属ブロック３１上に配置されている。図３Ｄでは、
基板１６は、そのエッジ部によって上部金属ブロック３１に露出部分がなく、ノ
ズル３８の開口部とちょうど並ぶように上部金属ブロック３１上に配置されてい
る。図３Ｅでは、基板１６は、そのエッジ部によって上部金属ブロック３１に露
出分がなく、ノズル３８の開口部に突き出るようにして上部金属ブロック３１上
に配置されている。図３Ｄ及び図３Ｅにはまた、エッジ・リング３７の種々の具
体例（図３Ａ乃至図３Ｃのそれと類似したもの）が破線で示されている。もちろ
ん、基板の外径は、ヒータ組立体１８が基板を適切に支持できるよう、エッジ・
リング３７の内側の直径よりも小さい寸法とする。
【００１７】 ヒータ１８上の位置が決まると、基板１６は、真空固定又はチャック装置によ
って、ヒータ１８の上面に固定される。図２Ｂから分かるように、真空固定装置
には、上部金属ブロック３１の上面に形成された多数の溝２９、上部金属ブロッ
ク３１を通って溝２９へつながる多数の垂直の真空導管４５（図２Ｂにはこのう
ち二つだけを示してある）、垂直の真空導管４５につながる真空通路４７、そし
て真空通路４７につながる垂直の真空入口４９が含まれている。下部金属ブロッ
ク３３の底部を通ってヒータ組立体１８につながる真空入口４９を、チャンバ１
２から離れたところに置かれている真空装置に接続することによって、固定装置
の真空が保たれる。固定装置の詳しい具体例については後述する。基板１６は、
真空溝２９によって上部金属ブロック３１上に取り付けられることにより、ヒー
タ組立体１８によって迅速かつ均一に加熱される。基板１６の真空固定は、熱的
な接触を改善し、これにより温度の制御及び均一性がよくなる。
【００１８】 堆積ガス及びキャリアガスは、バルブもしくはマスフロー・コントローラ（ma
ss flow controllers: MFC）１７の制御に応答して、ガスライン１９からマニホ
ールド１４を通って供給される。処理の際、マニホールド１４に供給されるガス
は、矢印２７で示すように、基板の表面全体に均一に散布される。使用後のガス
及び副生成物のガスは、排気装置３６によってチャンバから排出される。排気装
置３６から排気ライン２１へ排出されるガスの速度は、スロットル・バルブ２８
によって制御される。
【００１９】 ヒータ１８が処理位置３２に向かって上方に移動すると、基板１６は、上のエ
ッジ部に意図していない堆積がなされるのを防ぐためのシャドー・リング５４に
接触する。パージガス２５は、ヒータ１８の周囲への堆積を最小限に抑えるため
に、ヒータ１８の周囲にも流される。これらのパージガス２５はパージ・ライン
（図２Ａ、２４）から供給され、これらはまた、処理中にチャンバに導入される
侵蝕性のガスによってステンレス製のベロー２６が損傷を受けるのを防止するの
にも用いられる。堆積の際に、エッジ・パージガス２３は、堆積ガスが基板１６
のエッジ部及び裏側の部分に接触するのを防止するために、基板のエッジ部に流
される。エッジ・パージガス２３は、シャフト６５内の垂直のパージ入口通路３
９ａに入り、下部金属ブロック３３内の垂直なパージ通路３９ｂを通過して、上
部金属ブロック３１の底面に形成されている多数のパージ通路４０の中央連結部
３９ｃに達する。そして、エッジ・パージガス２３は、多数のパージガス通路４
０を流れて環状のパージ流路５３に導かれ、複数のエッジ・パージ・ノズル３８
に達する。環状のパージ流路５３と各エッジ・パージ・ノズル３８の間には、後
述のように、中間のノズル流路３８ａが設けられている。エッジ・パージガス２
３は、以下にさらに詳しく述べるように、エッジ・パージ・ノズル３８（図２Ａ
）からウェハ１６の縁とは反対側に流れる。
【００２０】 チャンバの最大電力プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）洗浄のために、マニホール
ド１４にＲＦ電源４８を接続することもできる。別の具体例では、底部に電力を
供給するＰＥＣＶＤ洗浄を備えることもできる。あるいは、チャンバの遠隔プラ
ズマ洗浄を行うために、離れたところに設けられたマイクロ波プラズマ装置（不
図示）をマニホールド１４あるいはチャンバに接続することもできる。
【００２１】 Ａ．装置の制御 スロットル・バルブ２８、ガス供給バルブ／ＭＦＣ１７、モータ２０及び昇降
機構、ヒータ１８内の抵抗ヒータ・エレメント、ＲＦ電源４８その他のＣＶＤ装
置１０の各部は、制御ライン４４（その一部だけを図示する）を介して、プロセ
ッサ４２によって制御される。プロセッサ４２は、メモリ４６などのコンピュー
タ読み取り可能な媒体に格納されたコンピュータ・プログラムの制御のもとで動
作する。コンピュータ・プログラムは、温度、チャンバ圧力、タイミング、ガス
の混合、ＲＦ電源のレベル、ヒータの位置その他の、それぞれの処理パラメータ
を指示する。
【００２２】 好適な具体例では、システム・コントローラには、ハードディスク・ドライブ
、メモリ４６、フロッピーディスク・ドライブ、プロセッサ４２が設けられてい
る。プロセッサには、シングル・ボード・コンピュータ（ＳＢＣ）、アナログ／
ディジタル入出力ボード、インターフェース・ボード、およびステッパ・モータ
制御ボードが含まれている。ＣＶＤ装置１０の種々のパーツは、ボード、カード
・ケージ（card cage）、コネクタ寸法などを定義するVersa Modular European
（ＶＭＥ）規格に適合している。ＶＭＥ規格はまた、１６ビットデータバス及び
２４ビットアドレスバスを有するバス構造を定義している。
【００２３】 システム・コントローラ４２は、ＣＶＤ装置の動作のすべてを制御する。シス
テム・コントローラは、メモリ４６等のコンピュータ読み取り可能な媒体に格納
されたコンピュータ・プログラムである、システム・コントローラ用のソフトウ
ェアを実行する。メモリ４６はハードディスク・ドライブであることが望ましい
が、これ以外の種類のメモリであってもよい。コンピュータ・プログラムは、タ
イミング、ガスの混合、チャンバの圧力、チャンバの温度、ＲＦ電源のパワーレ
ベル、ヒータの位置、などの処理に関するパラメータを指示する命令セットを含
んでいる。たとえばフロッピーディスクなどの他の適当なドライブを含むその他
のメモリ装置に格納された別のコンピュータ・プログラムを用いてコントローラ
４２を動作させることも可能である。
【００２４】 基板処理装置内のシステム・モニタ及びＣＶＤ装置１０の簡略化した図である
図２Ｃに示したように、ＣＲＴモニタ６０ａとライトペン６０ｂが、ユーザーと
コントローラ４２との間のインターフェースとなる。基板処理装置は、一又は二
以上のチャンバを含んでいてもよい。好適な具体例では二つのモニタを用いてお
り、一つはオペレータ用にクリーンルームの壁に取り付けられ、もう一つはサー
ビス技術者のために壁の後ろに設けてある。二つのモニタ６０ａは同時に同じ情
報を表示するが、ライトペン６０ｂについては一方のみが有効とされる。ライト
ペン６０ｂの先端の光センサは、ＣＲＴディスプレーから放射される光を検知す
る。特定のスクリーン或いは機能を選択するために、オペレータはディスプレー
のスクリーンの指定された領域をタッチして、ペン６０ｂのボタンを押す。タッ
チされた領域は、ライトペンとディスプレーのスクリーンとの間の対話を確認し
ながら、ハイライト表示に変わるか、あるいは新しいメニューやスクリーンが表
示される。キーボード、マウスその他のポインティングデバイスや対話デバイス
などを、ライトペン６０ｂの変わりに、あるいはライトペン６０ｂと共に用いて
ユーザがコントローラ４２と対話するようにしてもよい。
【００２５】 膜の堆積処理は、コントローラ４２によって実行されるコンピュータ・プログ
ラムを用いて行うことができる。コンピュータ・プログラムのコードは、コンピ
ュータが読み取り可能な従来からのプログラム言語であれば、任意のもので記述
できる。たとえば、６８０００アセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｐａｓｃａｌ、Ｆ
ｏｒｔｒａｎその他である。適当なプログラム・コードは通常のテキストエディ
タを用いて単一のファイルあるいは複数のファイルに入力され、そしてコンピュ
ータのメモリ・システム等のコンピュータが利用できる媒体に格納され或いは統
合される。入力されたコードのテキストが高級言語である場合、コードはコンパ
イルされ、その結果得られるコンパイラのコードは予めコンパイルされているウ
ィンドウズのライブラリ・ルーチンのオブジェクト・コードとともにリンクされ
る。リンクされ、コンパイルされたオブジェクトコードを実行するには、システ
ムのユーザがオブジェクト・コードを呼び出し、コンピュータのメモリに当該コ
ードをロードさせる。その後、ＣＰＵはコードを読んで実行し、プログラムに定
められているタスクを実行する。
【００２６】 図２Ｄは、詳細な具体例における、システムの制御ソフトウェアであるコンピ
ュータ・プログラム７０の階層的な制御構造を例示したブロック・ダイアグラム
である。ユーザーは、ＣＲＴモニタに表示されたメニューあるいはスクリーンに
応じて、ライトペンのインターフェースを用いて、処理セットの番号及び処理チ
ャンバの番号を処理選択サブルーチン７３に入力する。処理セットは、特定の処
理を実行するために必要な、予め決められている処理パラメータの組であり、予
め定義されているセット番号によって特定される。処理選択サブルーチン７３は
、（i）希望の処理チャンバと、（ii）希望する処理を実行するための処理チャ
ンバを動作させるのに必要な希望の処理パラメータの組を特定する。特定の処理
を実行するための処理パラメータは、たとえばプロセスガスの組成、流速、温度
、圧力、ＲＦ電力レベルや低周波ＲＦ周波数などのプラズマ条件、冷却ガスの圧
力、チャンバ壁の温度などの処理条件に関するものである。これらのパラメータ
は、レシピ形態でユーザーに提示され、ライトペン／ＣＲＴモニタのインターフ
ェースを利用して入力される。
【００２７】 処理をモニタするための信号は、システム・コントローラのアナログ及びディ
ジタルの入力ボードから入力され、処理をコントロールするための信号は、ＣＶ
Ｄ装置１０のアナログ及びディジタルの出力ボード上に出力される。
【００２８】 処理シーケンサ・サブルーチン７５には、特定された処理チャンバ及び処理パ
ラメータの組を処理選択サブルーチン７３から受け取るためのプログラム・コー
ド、および種々の処理チャンバの動作を制御するためのプログラム・コードが含
まれている。複数のユーザーが、処理セット番号及び処理チャンバの番号を入力
することができるし、また、単一のユーザーが複数の処理セットの番号及び処理
チャンバの番号を入力することもできる。そして、シーケンサ・サブルーチン７
５は、選択された処理を希望の順序となるようスケジュールを組み立てる。シー
ケンサ・サブルーチン７５には、望ましくは（i）処理チャンバの動作をモニタ
してそのチャンバが使用されているかどうかを決定するステップ、（ii）使用さ
れているチャンバ内でどのような処理が実行されているかを決定するステップ、
（iii）処理チャンバを利用できるかどうか及び行おうとする処理が実行できる
かどうかに基づいて希望の処理を実行するステップ、の各ステップを実行するた
めのプログラム・コードが含まれている。処理チャンバをモニタする方法には、
ポーリング（polling）などの従来からの方法を用いることができる。どの処理
をどのように実行するかというスケジュールの組み立て（スケジューリング）を
行うときには、シーケンサ・サブルーチン７５は、選択された処理に対する希望
の処理条件と比較した現在使用されている処理チャンバの状況や、リクエストを
入力した特定のユーザーの「年齢」や、あるいはシステム・プログラマがスケジ
ュール組立の際の優先順位を決定するために含めたいと考えたその他の関連する
ファクターを考慮に入れる。
【００２９】 一旦シーケンサ・サブルーチン７５が、次にどの処理チャンバ及び処理セット
の組み合わせを実行するかを決定したら、シーケンサ・サブルーチン７５は、特
定の処理パラメータの組をチャンバ・マネージャ・サブルーチン７７ａ〜７７ｃ
に渡して処理セットの実行を開始する。ここでチャンバ・マネージャ・サブルー
チン７７ａ〜７７ｃは、シーケンサ・サブルーチン７５によって決定された処理
セットに基づいて、処理チャンバ１２内において複数の処理タスクを制御する。
たとえばチャンバ・マネージャ・サブルーチン７７ａは、処理チャンバ１２内に
おけるスパッタリング処理やＣＶＤ処理の動作を制御するためのプログラム・コ
ードを含んでいる。チャンバ・マネージャ・サブルーチン７７はまた、種々のチ
ャンバ部品のサブルーチンも実行する。チャンバ部品のサブルーチンは、選択さ
れた処理セットを実行するのに必要なチャンバ部品の動作を制御するものである
。いくつかの具体例におけるチャンバ部品サブルーチンの例としては、基板位置
決めサブルーチン８０、プロセスガス制御サブルーチン８３、圧力制御サブルー
チン８５、ヒータ制御サブルーチン８７、およびプラズマ制御サブルーチン９０
などがある。当該分野の通常の技術知識を有する者であれば、処理チャンバ１２
内で実行しようとする処理がどのようなものであるかによって他のチャンバ制御
サブルーチンを含めることが可能なことは、容易に認識される。動作時に、チャ
ンバ・マネージャ・サブルーチン７７ａは、実行しようとする特定の処理セット
に基づいて、プロセス部品のサブルーチンの選択的なスケジューリングあるいは
を呼び出しを行う。チャンバ・マネージャ・サブルーチン７７ａは、ちょうどシ
ーケンサ・サブルーチン７５がどの処理チャンバ１２及び処理セットを次に実行
させるかをスケジューリングするのと同様に、プロセス部品サブルーチンをスケ
ジューリングする。チャンバ・マネージャ・サブルーチン７７ａには、典型的に
は、種々のチャンバ部品をモニタするステップ、実行しようとする処理の処理パ
ラメータに基づいて動作させるのにどの部品が必要かを決定するステップ、前記
モニタステップ及び決定ステップに応答してチャンバ部品サブルーチンの実行を
行わせるステップが含まれている。
【００３０】 ここでは、特定のチャンバ部品サブルーチンについて、図２Ｄを参照して説明
する。基板位置決めサブルーチン８０は、基板をヒータ１８上にロードし、そし
て、基板とガス散布マニホールド１４との間の間隔をコントロールするため基板
をチャンバ１２内の所望の高さに持ち上げるのに用いるチャンバ部品を制御する
プログラム・コードを選択的に含んでいる。基板が処理チャンバ１２内へロード
されると、ヒータは、基板を受け入れるために下げられ、その後ヒータ１８はチ
ャンバ内で所望の高さまで持ち上げられて、ＣＶＤ処理を行っているあいだ、ガ
ス散布マニホールド１４から基板までを第一の距離もしくは間隔に維持する。基
板位置決めサブルーチン８０は、動作時に、チャンバ・マネージャ・サブルーチ
ン７７ａから転送されてきた支持高さに関する処理セットパラメータに基づいて
、ヒータ１８の動作を制御する。
【００３１】 プロセスガス制御サブルーチン８３は、プロセスガスの組成及び流速を制御す
るためのプログラム・コードを含んでいる。プロセスガス制御サブルーチン８３
は、安全遮断バルブの開閉を制御し、また、希望するガスの流速を得るようマス
フロー・コントローラの傾斜を上下させる。プロセスガス制御サブルーチン８３
は、他のすべてのチャンバ部品サブルーチンと同様に、チャンバ・マネージャ・
サブルーチン７７ａによって呼び出され、チャンバ・マネージャ・サブルーチン
から希望のガス流速に関する処理パラメータ受け取る。プロセスガス制御サブル
ーチン８３は典型的には、ガス供給ラインを開き、（i）必要なマスフロー・コ
ントローラを読み、（ii）読んだ値をチャンバ・マネージャ・サブルーチン７７
ａから受け取った希望の流速と比較し、そして（iii）ガス供給ラインの流速を
必要に応じて調整する、という動作を繰り返す。プロセスガス制御サブルーチン
８３はさらに、危険な状況が検知されたときにガスの流速の危険な流速をモニタ
するためのステップ、および安全遮断バルブを作動させるためのステップを含ん
でいる。
【００３２】 いくつかの処理では、反応性のプロセスガスを流す前に、チャンバ１２内の圧
力を安定化するために、ヘリウムやアルゴンなどの不活性ガスが流される。これ
らの処理では、プロセスガス制御サブルーチン８３は、チャンバ内の圧力を安定
化するのに必要な時間だけ不活性ガスをチャンバ１２内へ流すステップが含まれ
、それから上で述べたようなステップが実行されるようにプログラミングされて
いる。
【００３３】 圧力制御サブルーチン８５には、チャンバの排気系におけるスロットル・バル
ブの開口部の寸法を規制することによってチャンバ１２内の圧力を制御するプロ
グラム・コードが含まれている。スロットル・バルブの開口部の寸法は、チャン
バ圧力が希望のレベルとなるように制御するよう設定されている。スロットル・
バルブの開口部のサイズは、排気系の合計のプロセスガス流、処理チャンバのサ
イズ、および排気設定点圧力に関する希望のレベルにチャンバ圧力を制御するよ
う設定される。圧力制御サブルーチン８５が呼び出されると、所望の、あるいは
目標の圧力レベルが、パラメータとして、チャンバ・マネージャ・サブルーチン
７７ａから受け取られる。圧力制御サブルーチン８５は、チャンバ１２に接続さ
れた一又は二以上の通常の液柱圧力計を読むことによってチャンバ１２内の圧力
を測定し、測定値を目標圧力値と比較し、格納されている目標圧力に対応した圧
力テーブルからＰＩＤ（比例、積分、微分）値を得て、この圧力テーブルから得
られたＰＩＤ値に基づいてスロットル・バルブを調整するよう動作する。あるい
はまた、チャンバ１２を所望の圧力に規制するために、圧力制御サブルーチン８
５を、開口部が特定の寸法となるようにスロットル・バルブを開きあるいは閉じ
るように記述することもできる。
【００３４】 ヒータ制御サブルーチン８７は、基板１６を加熱するための加熱ユニットに流
す電流を制御するためのプログラム・コードを含んでいる。ヒータ制御サブルー
チン８７は、また、チャンバ・マネージャ・サブルーチン７７ａによっても呼び
出され、目標の或いは設定点の温度パラメータを受け取る。ヒータ制御サブルー
チン８７は、ヒータ１８内に設けられた熱電対の電圧出力を測定し、この測定値
を設定点温度と比較し、そして設定点温度となるよう、加熱ユニットに印加され
ている電流を増加させ或いは減少させる。温度は、測定された電圧値から格納さ
れている変換テーブル内の対応する温度を参照するか、あるいは四元多項式を用
いて温度を計算することによって得られる。埋め込まれたヒータ・エレメントを
用いてヒータ１８を加熱するときは、ヒータ制御サブルーチン８７は、ヒータ・
エレメントに印加されている電流の増加／減少を徐々に制御する。さらに、処理
が安全基準に沿っていることを検知するため内蔵型のフェイルセイフ・モードを
含めることができ、処理チャンバ１２が適正に調整されていない場合には、ヒー
タの動作を停止させることができる。
【００３５】 いくつかの具体例では、チャンバ１２には、チャンバの洗浄その他の動作のた
めのＲＦ電源４８が備えられている。チャンバ洗浄プラズマ処理が行われるとき
は、プラズマ制御サブルーチン９０には、チャンバ１２内の処理電極に加えられ
るＲＦ電源レベルの周波数を設定するためのプログラム・コードが含まれる。前
述のチャンバ部品サブルーチンと同様に、プラズマ制御サブルーチン９０はチャ
ンバ・マネージャ・サブルーチン７７ａによって呼び出される。
【００３６】 上記の一般的なＣＶＤ装置の説明は、基板処理装置の一つの例であり、主とし
て本発明を利用するための例示を目的としており、本発明の範囲を限定するもの
と解すべきではない。前記装置のＲＦ電源の接続位置その他は、変えることがで
きる。本発明は、任意の具体的な処理装置には必ずしも限定されない。
【００３７】 Ｂ．ヒータ組立体 図２Ｂは、図２Ａの基板処理装置において用いられる、チャンバ１２において
処理される基板１６を支持するための抵抗加熱ペデスタル組立体１８の具体例の
、単純化した垂直断面図である。本発明に基づいて、ヒータ組立体１８には、基
板を支持するための上部金属ブロック３１、埋め込まれたマルチループ抵抗加熱
エレメント３４を有する下部金属ブロック３３、金属のエッジ支持リング３５が
含まれている。上部金属ブロック３１の底面は、下部金属ブロック３３の上面に
ろう付けして、上部及び下部の金属ブロック３１及び３３の間の熱移動を最大に
するのが望ましい。いくつかの具体例では上部及び下部の金属ブロック３１及び
３３は一緒にろう付けされいるが、他の具他例では上部及び下部の金属ブロック
３１及び３３及びシャフト６５を一緒にろう付けしてもよい。詳細な具体例では
、上部金属ブロック３１は約０．５００〜０．７００インチの厚さを有し、下部
金属ブロック３３は約１．３０〜１．５５インチの厚さを有する。金属のエッジ
支持リング３５は、上部金属ブロック３１の外周にちょうどはまるように配置さ
れ、下部金属ブロック３３に対する上部金属ブロック３１のためのエッジ部の支
持手段となる。エッジ支持リング３５の厚さは、詳細な具体例では０．１５〜０
．２５インチである。もちろん、ヒータ１８の上部及び下部の金属ブロック３１
及び３３のいずれにも、これらを貫通する複数（たとえば３つ）のリフト・ピン
用の穴４９が設けられている。これによりリフト・ピンは、穴４９にはめ込まれ
たセラミックのスリーブを通して、基板をヒータ１８に載せたり降ろしたりする
ことができる。詳細な具体例では、上部及び下部の金属ブロック３１、３３及び
金属のエッジ支持リング３５は、アルミニウム製とする。支持リング３５は、上
部及び下部の金属ブロック３１及び３３の側面の少なくとも一部に沿って延在し
ており、環状のパージ流路５３の外側の壁を形成して、パージガスを流路５３内
に閉じ込める。上で述べたように、ヒータ組立体１８は、上部金属ブロック３１
に形成された複数のノズル３８とともに形成される一体的なエッジ・リング３７
を含んでいる。支持リング３５は、また、上部金属ブロック３１に関連してエッ
ジ・リング３７に安定性を付与する。詳細な具体例によれば、エッジ支持リング
３５は、アルミニウム製の金属ブロック３１及び３３に溶接され、また、エッジ
・リング３７の外側のエッジに溶接されている。この溶接は、望ましくは、電子
ビーム溶接によって行う。この溶接は、図２Ｂにおいて矢印ｗとして示されてい
る。もちろん、他の詳細な具体例では、ブロック３１及び３３及びリング３５を
、異なる材料から製造し、異なる方法（ろう付け、溶接、あるいは接続など）で
違いに接合することもできる。
【００３８】 後に図２Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ及び図６との関連で説明するよ
うに、ヒータ組立体１８は、上部及び下部の金属ブロック３１及び３３が並べら
れ、そして支持リング３５によって一緒に接続される。特に図４Ａ及び図４Ｂは
それぞれ、図２に示したヒータ組立体１８の上部金属ブロック３１の一具体例を
下から見た図及び上から見た図である。図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ、図２Ｂ
のヒータ組立体１８の下部金属ブロック３３の一具体例を上から見た図及び下か
ら見た図である。ヒータ組立体１８を構成したときに、上部金属ブロック３１の
底面は下部金属ブロック３３の上面と向かい合っている。図６は、シャフト６５
を除いて示したヒータ組立体１８の詳細な具体例の一部を切り取った（図４Ａ及
び図５Ａにおける線Ｂ−Ｂ′に沿って）三次元の図を示している。図２Ａ、図２
Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ、図６、図７Ａ、図７Ｂは、寸法を定める
ものではないことに注意する。
【００３９】 詳細な具体例によれば、ヒータ・エレメント３４は、普通の材料（たとえばＭ
ｇＯの絶縁体で囲まれ、金属の鎧装に入れられたニクロム線）から作られ、ヒー
タ組立体１８の下部金属ブロック３３に埋め込まれたマルチループの加熱エレメ
ントである。好適な具体例では下部金属ブロック３３の中に設けられるエレメン
ト３４（Incoloy（商標）、Inconel（商標）或いはステンレススチールの鎧装或
いはその他のアルミニウムの鎧装材が適さない、高温を必要とする鋳造／溶接の
具体例に適する鎧装材を用いる）は、バルク状のヒータ１８と良好に接触し、上
部及び下部金属ブロック３１及び３３を均一に加熱し、また、この上に取り付け
られた基板１６を均一に加熱することができる。他の具体例では、加熱エレメン
ト３４を、下部金属ブロック３３の上半分と下半分（たとえば図２Ｂの破線で示
すように）の間でろう付けし、加熱エレメント３４にアルミニウム或いはその他
の材料（バルク状のヒータ材料にろう付けできるもの）の鎧装を持たせてもよい
。
【００４０】 ヒータ組立体１８は、基板１６の後ろ側及びエッジ部への意図していない堆積
を防ぐためのエッジ・パージガスを与える。詳細な具体例に基づいて、図４Ａ及
び図４Ｂそれぞれに、図２Ｂに例示した上部金属ブロック３１の底部及び上部の
図を示す。上で述べたように、エッジ・パージガス２３は、シャフト６５内の垂
直パージ入口通路３９ａを通り、下部金属ブロック３３内の垂直パージ入口通路
３９ｂへ達し、そして上部金属ブロック３１の底面に形成された多数のパージ通
路４０の中央連結部３９ｃに達する。詳細な具体例によれば、垂直パージ入口通
路３９ｂの直径は約０．２５０〜０．５００インチであり、中央連結部３９ｃの
直径は約０．５００〜１．００インチである。複数のパージ流路４０は、上部金
属ブロック３１の底面４１に（図２Ｂに破線で示す）、中央連結部３９ｃから上
部金属ブロック３１の外周へ向かって放射状に広がるように形成されている。中
央連結部３９ｃからパージ流路４０のそれぞれへつながるように流路導管４０ａ
が設けられており、その直径或いは幅（形状が円形か四角形かによる）は約０．
１７０〜０．１９０インチである。他の具体例では、流路導管４０ａを、中央連
結部３９ｃから各流路４０の開口部へ向かってテーパーを付けた形状とすること
もできる。パージ流路４０の幅は、詳細な具体例において約０．２５０〜０．３
５０インチであり、長さは約２．５〜３．７５インチである。パージ流路４０の
幅を流路導管４０ａに比べて太くしたことにより、エッジ・パージガスの圧力低
下が緩和され、ガス流の流動性が高められ、これにより流れの乱れが防止される
。パージ流路４０の幅及び長さはまた、中央連結部３９ｃを介して垂直なパージ
入口通路３９ａ、３９ｂから入る入口での圧力に起因する流路４０内におけるエ
ッジ・パージガス２３の乱れを防止するよう最適化される。パージ流路４０の上
面及び側面は上部金属ブロック３１から機械加工で形成され、パージ流路４０の
底面は、図６に示すように下部金属ブロック３３の上面６１によって与えられる
。好適な具体例では、パージ流路４０のエッジ部は流れの乱れを考慮して、図４
Ａに示すように曲線形状とされている。複数のパージ流路４０は均等に、望まし
くは対称に配置され、かつ容易に描くことができる設計とする。上部金属ブロッ
ク３１の適当な位置には、内周５１から各パージ流路４０へつながる、ドリルで
開けられた穴５２が設けられている（図４Ａに破線で示す）。詳細な具体例では
、穴５２の幅或いは直径は、０．２００〜０．３００インチであるが、穴５２は
円錐型にテーパーを付けたものなど他の形状とすることもできる。これにより、
エッジ・パージガス２３は、パージ流路４０から穴５２を通って、環状のパージ
流路５３に達する。
【００４１】 本発明のヒータ１８では、図２Ｂに示すように、エッジ・リング３７の底面４
３が、環状のパージ流路５３の上面を形成する。図２Ｂ、図４Ａ、図４Ｂから分
かるように、上部金属ブロック３１には、外側の周５０と内側の周５１がある。
上部金属ブロック３１の内側の周、エッジ・リング３７の底面４３、下部金属ブ
ロック３３の上面６１、そしてエッジ支持リング３５の内側の面は、環状のパー
ジ流路５３を形成し、パージ流路４０からのエッジ・パージガス２３はここから
流れ出る。流路５３内のエッジ・パージガス２３は、エッジ・リング３７の底面
４３に設けられた中間のノズル流路３８ａへ入り、真空溝２９によって上部金属
ブロック３１上に真空固定された基板の周囲の近傍に設けられたノズル３８から
流れ出る。これにより、基板１６のエッジ部や裏側の面への意図していない堆積
は、最小限に抑えられる。
【００４２】 本発明の詳細な具体例では、エッジ・パージガスは、パージガスライン３８ｃ
から流路導管４０ａを介して、半径方向に一様に配置された複数のパージ流路４
０へ移動し、そして穴５２を通って環状のパージ流路５３に達する。したがって
、本発明のヒータ組立体では、パージガスがどの流路４０を移動するかに関係な
く、エッジ・パージガスは、異なる位置でもほとんど均一で有効な圧力となる。
全体として対称で均等に配置され、パージガス入口３９ｂ〜３９ｃから半径方向
に延在する複数のパージ流路４０（種々の具体例で、たとえば３個から９個、あ
るいはそれ以上とすることができる）によって、パージガスの流れは、乱れずに
スムーズに環状のパージ流路５３に達する。またこのヒータによれば、環状のパ
ージ流路５３内の異なる位置においてパージガスの有効圧力の違いが最小限に抑
えられることによって、良好な膜の均一性が得られる。
【００４３】 エッジ・パージガスは、環状のパージ流路５３から各中間ノズル流路３８ａへ
入って、対応するノズル３８に流入し、ここでエッジ・パージガスは基板１６の
エッジ面に一様に分散される。上で言及したように、上部金属ブロック３１は一
体化されたエッジ・リング３７を含んでおり、これは上部金属ブロック３１を通
る図４Ｂに示すような多数のエッジ・パージガスノズル３８によって形成されて
いる。詳細な具体例では、ノズル３８の直径は約０．０１５〜０．０６０インチ
の範囲が望ましく、最も望ましくは約０．０２０〜０．０２５インチの範囲であ
り、長さは約０．０６０〜０．２４インチの範囲が望ましく、最も望ましくは約
０．０８〜０．１０インチの範囲である。そして上部金属ブロック３１の外周の
直径よりも小さな直径（詳細な具体例では望ましくは約１１．７２インチとする
）の円に沿って均等に配置されている。ノズル３８の数は、詳細な具体例では、
約１８０〜７２０個の範囲が望ましく、より望ましくは２４０〜４８０個の範囲
である。ノズル３８とノズル３８の間隔は、中心間の間隔が望ましくは約０．２
００〜０．０５２インチの範囲であり、より望ましくは約０．１５５〜０．０７
６インチ、最も望ましくは約０．１００インチである。各ノズル３８と環状のパ
ージ流路５３の間には中間ノズル流路３８ａがあり、図４Ａから分かるように、
これは上部金属ブロック３１の底部から形成されている。中間ノズル流路３８ａ
の直径は、ノズル３８のそれよりも大きい。中間ノズル流路３８ａの直径は０．
０３０〜０．１２５インチの範囲が望ましく、最も望ましくは約０．０４０〜０
．０５０インチの範囲であり、深さは約０．０４０〜０．１００インチの範囲、
最も望ましくは約０．０６０〜０．０８０インチの範囲であり、中間ノズル流路
３８ａは、上部金属ブロック３１の外周の直径よりも小さな直径（詳細な具体例
では望ましくは約１１．８５インチとする）の円に沿って均等に配置されている
が、この円の直径は上部金属ブロック３１の上面にノズル３８によって形成され
る円の直径よりも僅かに大きい。中間ノズル流路３８ａの直径をノズル３８のそ
れよりも大きくすることによって、環状のパージ流路５３から出てゆくエッジ・
パージガス２３には中間的な空間が与えられ、これにより流れと圧力がより安定
化して、均一なノズル速度及びガス分布でノズル３８に入って行く。処理条件が
異なる場合のノズル３８の望ましい数及びノズル間の望ましい間隔は、いくつか
のノズルを含む長さにわたってエッジ・パージガスの流れが均一となるようなも
のとして最適化する。注意すべき点として、多数のノズル３８によって形成され
る円及び多数の中間ノズル流路３８ａによって形成される円の直径は、図３Ａ〜
図３Ｅに示すような種々の詳細な具体例に応じて、一つには、基板寸法の直径と
、その縁部のエッジ・リング３７に対する関係とから決定される。多数のノズル
３８からなる円は、有効に溝のように振る舞うと同時に、エッジ・リング３７の
上部金属ブロック３１に対する構造的な一体性及び強度を維持し、これにより４
００℃あるいはこれを越えるような処理温度でも、エッジ・リングの変形が有効
に防止される。
【００４４】 上で議論したように、ヒータ組立体１８は、上部金属ブロック３１の上面に形
成された多数の溝２９を有する真空固定装置を含んでいる。図４Ｂから分かるよ
うに、溝２９は全体的には同心円状の複数の溝からなり、これらが上部金属ブロ
ック３１に形成された垂直な真空導管４５の位置に対応する位置に設けられた半
径方向の溝によってつながっている。当然、真空溝２９は、ヒータ組立体１８の
リフト・ピン穴４９を避けるように配置されている。真空固定装置は、垂直真空
入口４９に結合されて真空に維持される。垂直真空入口４９は、ヒータ組立体１
８に入り下部金属ブロック３３の底部を通って、チャンバ１２から離れた位置に
設けられたポンプ装置につながっている。このようにほとんど均一な溝２９のパ
ターンによって、基板はヒータ組立体１８の上部金属ブロック３１上に良好に固
定され（信頼性が高く、熱接触が改善される）、これによりヒータ１８による基
板１６の加熱の迅速性かつ均一性が向上する。他の具体例で、これ以外の溝パタ
ーンや他の幾何学的形状の溝２９を用いることは当然可能である。
【００４５】 ヒータ組立体１８は、上部金属ブロック３１の他に、下部金属ブロック３３を
含んでいる。図５Ａ及び図５Ｂはそれぞれ、図２Ｂのヒータ組立体１８の下部金
属ブロック３３の一具体例を上から見た図および下から見た図である。ヒータ・
エレメント３４は、下部金属ブロック３３の内部に設けられている（図２Ｂに示
してあり、また図５Ｂに破線で示す）。ヒータ・エレメント３４は、下部金属ブ
ロック３３の中で、下部金属ブロック３３の上面６１と下面６２からほぼ等距離
の位置に設けられている。上で述べたように、ヒータ・エレメント３４は、三重
のループからなるヒータ・エレメントである。ヒータ・エレメント３４は、ヒー
タ１８の中心の回りで半円の弧を描くようにループして三つの同心状の「切り離
された」半円を形成しているが、ヒータ・エレメント３４は単一の抵抗加熱エレ
メントである。またその両端には、電極６１ａ及び６１ｂを有しており、これら
は下部金属ブロック３３の中央の底部６３から突き出ている。ヒータ・エレメン
ト３４内に複数の半円状の弧をこのように配置することによって、直径の大きい
ヒータ１８の全体にわたって良好に加熱できる。ヒータ・エレメント３４は、当
然リフト・ピンの穴４９を避けるように配置されている。中央の底部６３は、シ
ャフト６５と同様の形状とされ、シャフト６５がろう付けにより或いはその他の
方法でここに接続される。また中央の底部６３は、穴６６を通して配置されたス
タブ（図５Ｂには示していない）と整列するよう配置される。
【００４６】 図２Ｂ及び図５Ａから分かるように、下部金属ブロック３３内のヒータ・エレ
メント３４の上には真空通路４７が配置されている。詳細な具体例では、真空通
路４７は、下部金属ブロック３３の上面６１から機械加工によって形成される。
図６に示すように、真空通路４７の側面及び底面は、下部金属ブロック３３によ
って形成され、真空通路４７の上面は、上部金属ブロック３３の底面４１によっ
て与えられる。詳細な具体例の下部金属ブロック３３を上から見た平面図である
図５Ａに示すように、真空通路４７はスポークを有する環状の真空通路を含んで
いる。このスポークの向きは半径方向であるが、下部金属ブロック３３の中央ま
では達しておらず、途中で途切れている。下部金属ブロック３３の中央にはパー
ジガス入口３９ｂが設けられており、これは下部金属ブロックを厚さ方向に貫通
している。真空ガス通路４７は、切り詰められたスポークを複数（種々の具体例
に応じて３個から９個あるいはそれ以上。この具体例では７個）含んでいてもよ
い。切り詰められたスポークのうち他のものよりも長い一本のスポークは、その
端部が垂直真空入口４９に達しており、真空溝２９へつながる垂直の真空導管４
５を介して、上部金属ブロック３１の上面に基板１６を真空固定する際に用いら
れる真空ポンプへ導かれている。詳細な具体例では、真空通路４７は全体として
は約０．２５０〜０．５００インチの幅で、真空通路４７の切り詰められたスポ
ークの長さは約２．５〜３．５インチである。好適な具体例では、真空通路４７
のエッジ部にはカーブが設けられている。垂直の真空導管４５（上部金属ブロッ
ク３１の厚さ方向に貫通して形成されている）は、下部金属ブロック３３の真空
通路４７の切り詰められたスポークの位置に実質的に対応する位置に設けられて
いる。詳細な具体例では、真空通路４７の切り詰められたスポークのうち垂直真
空通路４９につながるものは入力スポークとなるので、垂直の真空導管４５の位
置には対応していない。
【００４７】 詳細な具体例に基づいて、上部金属ブロック３１の底面４１に設けられている
アライメント・スタブ６３は、上部金属ブロック３１及び下部金属ブロック３３
をエッジ支持リング３５とともに正しく整列してろう付けして（あるいは他の方
法で接合して）ヒータ組立体１８を形成することができるよう、下部金属ブロッ
ク３３の上面６１上に位置するアライメント凹部６４内にはめ込まれる。この詳
細な具体例では、アライメント・スタブ６３及びアライメント凹部６４は、リフ
ト・ピン用の穴４９とともに、ヒータ組立体１８の製造の際に位置決に供される
。もちろん他の具体例で製造するときには、他の位置決め方法を用いることもで
きる。この詳細な具体例では、上部及び下部金属ブロック３１及び３３は、上部
金属ブロック３１に形成された複数のパージ流路４０が、下部金属ブロック３３
に形成された真空通路４７の複数の切り詰められたスポークの位置からずらして
、あるいは一致しないように位置決めされる。パージ流路４０の底面は、下部金
属ブロック３３の上面６１を用いて形成され、真空通路４７の上面は、上部金属
ブロック３１の底面を用いて形成される。このようにパージ流路４０は、切り詰
められたスポークの真空通路４７から切り離されており、これにより、パージ流
路からのガスは真空通路に入ることはできず、また、真空通路からのガスはパー
ジ流路へ入ることはできない。当然、パージ流路４０を下部金属ブロック３３上
に形成し、真空通路４７を上部金属ブロック３１上に形成することも可能であり
、また、本発明の他の具体例では、パージ系と真空系が互いに分離されているこ
とを条件として、適当な変更を加えることによって、パージ流路４０と真空通路
４７の両方を、上部金属ブロック３１或いは下部金属ブロック３３のいずれか一
方に形成することもできる。
【００４８】 詳細な具体例では、ヒータ組立体１８に熱電対を設けることができ、これはシ
ャフト６５、下部金属ブロック３３及び上部金属ブロックの底面６１を通るよう
形成された穴６９を通して挿入できる。これにより、熱電対は、上部金属ブロッ
ク３１の表面に接近し、この上に支持されている基板の近くでヒータ１８の温度
を測定することができる。図５ｂから分かるように、詳細な具体例では、垂直パ
ージ入口３９ｂは、下部金属ブロック３３の中央の底部６３においてスロット６
８に接続されている。詳細な具体例では、シャフト６５の中央からずらされてい
る垂直パージ入口３９ａとスロット６８が一致するように、スロット６８はヒー
タ組立体１８の中央からずらされている。スロット６８が中央からずらされてい
るのは、主としてシャフト６５内におけるスペースと幾何学的な制限という問題
による。
【００４９】 図７Ａ及び図７Ｂはそれぞれ、本発明の一具体例に基づいた、図２Ｂに示した
ヒータ組立体１８のシャフト６５の、上から見た平面図および横から見た断面図
である。シャフト６５は、この詳細な具体例ではアルミニウム製であるが、他の
具体例では別の材料で製造することもできる。好適な具体例では、シャフト６５
は中空とされているが、これは、長さ方向に沿って下方に熱が伝わりにくくして
ヒータの加熱エレメント３４からの熱の損失を少なく抑え、ヒータ組立体１８の
温度の均一性を改善するためである。図７Ａはシャフト６５を上から見た平面図
である。シャフト６５の上面には、ヒータ組立体１８の下部金属ブロック３３の
中央底部６３に取り付けるための、適当な通路及びスタブが設けられている。詳
しく言うと、上面９１には、穴６６ａ、６６ｂ（図５Ｂ）のそれぞれへ挿入する
ためのアライメント・スタブ９３ａ及び９３ｂが設けられている。またシャフト
６５には、スタブ穴９５ａ及び９５ｂが設けられている。ここにはそれぞれ、ヒ
ータ・エレメント３４の電極６１ａ及び６１ｂの端部が挿入され、電源及び加熱
制御装置に接続される。シャフト６５の内部では、電極６１ａ及び６１ｂの端部
に接続される配線は、たとえばセラミックスリーブ１０５などによって分離され
る。セラミックスリーブ１０５は、図７Ｂに示すように、その中に電極６１ｂ（
穴９５ｂを介してシャフトに入る）に接続される配線が配置される。さらに、シ
ャフト６５の上面９１には適当な穴９９が設けられており、ここを通して熱電対
を下部金属ブロック３３の穴６９へ挿入することが出きる。一つの選択肢として
、シャフト６５内でガイドとして用いる熱電対用の穴９９につながる通路を設け
ることもできる。通路３９ａは、垂直のパージ入口３９ａとしての役割を果たし
、スロット６８を介して、中央底部６３において垂直のパージ入口３９ｂにつな
がる。通路１０１は、通路１０１と３９ａの間、通路１０１とシャフト６５の外
側との間、そして通路３９ａとシャフト６５の外側との間に漏れ経路が生じない
ように、シャフト６５内において通路３９ａと同様に形成される。真空固定装置
に対して入口を設けることによって、通路１０１は、ずらして上面９１に形成さ
れたスロット１０３を介して接続され、中央底部６３の真空入口４９につながる
。シャフト６５は、また、上で参照として組み入れられた米国特許出願第０８／
７３８，２４０号に記載されているような昇降機構において利用するための肩部
１０９を選択的に含むようにしてもよい。肩部１０９が設けられていないシャフ
ト６５の具体例は、上で参照として組み入れられた米国特許出願第０８／８９２
，６１２号に記載されているような昇降機構と共に用いることができる。図７Ｂ
には示していないが、シャフト６５の底部における垂直なパージ通路３９ａのベ
ース部には、ガスの密閉を維持するためのＯリングなどの密閉部材が設けられて
いる。同様に、シャフト６５の底部における真空通路１０１のベース部には、真
空密閉を維持するための密閉部材が設けられている。電極６１ａ及び６１ｂから
の配線のための適当な電気的な接続手段もまた、必要に応じて密閉部材と共に、
シャフト６５のベース部に形成されている。
【００５０】 上記のＣＶＤ装置の説明は、主として例示を目的としたものであり、本発明の
範囲を制限するものと解すべきではない。上で説明した装置は、たとえばプラテ
ンあるいはサセプタの設計、ヒータの設計、或いはＲＦ電源の接続部の位置その
他について変形することが可能である。本発明のヒータの設計は、特定の処理装
置と共に利用する場合に限定されるものではない。
【００５１】 III．ＣＶＤ反応装置を用いた高温の多段処理 Ａ．典型的な構造及び応用 （典型的な構造） 図８は、本発明の具体例に基づいて堆積された典型的なタングステン膜を利用
した集積回路２００の簡略化した断面図を例示している。同図に示すように、集
積回路２００は、ＮＭＯＳ及びＰＭＯＳトランジスタ２０３及び２０６を含んで
いる。各トランジスタ２０３及び２０６は、ソース領域２１２、ドレイン領域２
１５、ゲート領域２１８を含んでいる。これらのトランジスタは、局所的なシリ
コンの酸化（ＬＯＣＯＳ）その他の技術によって形成されたフィールド酸化物領
域２２０によって、互いに電気的に分離されている。あるいは、トランジスタの
分離にトレンチ分離構造を用いてもよい。
【００５２】 コンタクト２２４によるメタル層２４０と各トランジスタとの間の接続部を有
する、メタル層を堆積する前の絶縁層（ＰＭＤ）２２１は、トランジスタ２０３
及び２０６をメタル層２４０から分離している。メタル層２４０は、集積回路２
００に含まれる四つのメタル層（２４０、２４２、２４４、２４６）のうちの一
つである。各メタル層は、間の絶縁層２２７、２２８、２２９によって相互に分
離されている。隣接するメタル層は、選択的な開口部においてバイアス（vias）
２２６により接続されている。これらは、通常、タングステンプラグである。メ
タル層２４６の上には、平坦化されたパッシベーション層２３０が堆積されてい
る。
【００５３】 簡略化して示した集積回路２００は、例示のみを目的としたものであることを
理解すべきである。当業者であれば、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回
路（ＡＳＩＣ）、メモリデバイスなどの集積回路において用いられるその他の膜
の形成のために、本発明を実施することができる。
【００５４】 （典型的な処理） 本発明は、典型的なＣＶＤ装置１０あるいはその他の基板処理装置内で、タン
グステンなどの薄膜の堆積に利用することができる。以下に基板上へのタングス
テン膜のＣＶＤ堆積の処理を、ＣＶＤ処理の例として説明する。本発明は、この
ＣＶＤ処理とともに利用することができる。以下の例示は、例示のみを目的とす
るものであり、本発明が、典型的な処理から堆積される膜に限定されるものでは
ないことを理解すべきである。この処理は、ＣＶＤ装置１０のメモリ４６に格納
されたコンピュータ・プログラムを利用して実施され、制御される。
【００５５】 典型的な処理では、処理チャンバ１２内に配置されたウェハ１６上にタングス
テン膜が堆積される。この堆積手順には二つの主要なステップ、すなわち、核化
（nucleation）とバルク堆積（bulk depositio）が含まれる。核化のステップで
は、その後に堆積する膜に対する成長サイトとしての役割を果たす、タングステ
ンの薄い層を成長させる。核化の成長ステップでは、六フッ化タングステン（Ｗ
Ｆ6）、シラン（ＳｉＨ4）、窒素（Ｎ2）、水素（Ｈ2）、アルゴン（Ａｒ）を含
む処理ガスがチャンバに導入され、チャンバは指定されているレベルまで加熱及
び加圧され、更なる堆積に必要な最初のタングステンの種となる層を堆積させる
。
【００５６】 核化のステップの完了後、バルク堆積のステップが開始され、残りのタングス
テン膜が堆積される。バルク堆積のステップではＷＦ6、Ｎ2、Ｈ2、Ａｒを含む
混合された処理ガスがチャンバに導入される。この処理ガスには、核化ステップ
のときよりも高い濃度のＷＦ6が含まれている。ウェハのエッジ部及び裏側への
堆積、そして典型的なチャンバを参照して説明したサセプタへの堆積を防ぐため
に、核化のステップ及びバルク堆積のステップの両方でエッジ・パージガスを用
いることができる。しかしながら、パージガスは、チャンバの堆積を意図してい
ないすべての領域での堆積を防ぐものではないので、乾式洗浄のステップが必要
であることは変わらない。
【００５７】 一つの好適な処理では、核化の層の堆積処理の間チャンバへは、ＷＦ6は毎分
約３０〜５０標準立方センチメートル（ｓｃｃｍ）の速度で導入され、ＳｉＨ4
は約１５〜２５ｓｃｃｍの速度で導入され、Ｎ2は約４５０〜７５０ｓｃｃｍの
速度で導入され、Ｈ2は約１５００〜２５００ｓｃｃｍの速度で導入され、Ａｒ
は約１５００〜２５００ｓｃｃｍの速度で導入される。また、核化の層の堆積処
理の間ウェハは約４５０℃に加熱され、圧力は約１〜１０ｔｏｒｒの範囲、望ま
しくは４．５ｔｏｒｒに維持される。次に、バルク層の堆積の間、チャンバへは
、ＷＦ6が約１４０〜２４０ｓｃｃｍの速度で導入され、Ｎ2は約４５０〜７５０
ｓｃｃｍの速度で導入され、Ｈ2は約１０５０〜１７５０ｓｃｃｍの速度で導入
され、Ａｒは約１５００〜２５００ｓｃｃｍの速度で導入される。
【００５８】 この好適な処理では、核化ステップの間は、エッジ・パージガスはＡｒだけか
らなり、約７５０〜１２５０ｓｃｃｍの速度で導入され、バルク堆積ステップの
間は、エッジ・パージガスはＡｒとＨ2からなり、それぞれ２７００〜４０００
ｓｃｃｍ、４９５〜８２５ｓｃｃｍの速度で導入される。パージガスに水素を加
えるのは、基板のエッジ部における堆積を良くするためである。
【００５９】 上で述べたタングステン堆積処理のための条件は本発明の典型的なものではあ
るが、これ以外の条件を用いることもできる。上記の説明は、タングステンの堆
積を、３００ｍｍウェハに適用可能で、合計体積が約１５リットルである、アプ
ライドマテリアルが提供するＷｘＺチャンバにおいて可能な、基板処理の単なる
例として議論しているが、他の種々の基板処理ももちろん可能である。上記の堆
積の説明は、好適な温度（たとえば約４５０℃）で行う旨を述べたが、本発明は
、これよりも低い、あるいは高い温度の他の処理に対しても利用することができ
る。
【００６０】 IV．結論 上記の説明は例示を意図したものであり、限定的なものでないことが理解され
るべきである。上記の説明を参照することにより、多くの具体例が当業者にとっ
て自明となる。ここでは本発明を、主としてタングステン処理の方法に関して例
示したが、本発明はこれらに限定されるものではない。ヒータ１８は、約４００
℃の処理温度でタングステン膜などの薄い均一な膜を堆積させるのに有用である
。しかし、ヒータ１８は、他の適用例では、主としてアルミニウムから作られた
ヒータで、２００℃〜４５０℃の範囲の温度で、薄くて一様な別の種類の膜を堆
積させるのにも利用することができる。ヒータ１８を、Hastelly（商標）、Hayn
es（商標）242 その他の、より高い温度に加熱できる金属合金などの材料から作
られた他の詳細な具体例で、ヒータ１８を、４５０℃より高い温度で薄膜を堆積
させるのに利用することができる。詳細な具体例に対して上で説明した種々の寸
法は限定的なものと解すべきではなく、より大きな或いはより小さな直径を有す
るヒータ組立体とすることが可能である。当然、上の説明は、発明の範囲を限定
するものと解すべきてはない。他の具体例に基づいて形成された膜は、別の種類
の金属を含む膜、ドープされていない絶縁膜、ドープされた絶縁膜、ポリシリコ
ン膜などであってもよい。もちろん、上で議論したＣＶＤ装置は、４００℃より
も低い温度、あるいは５００℃よりも高い温度での絶縁層の堆積にも利用するこ
とができる。加えて、本発明の種々の特徴は、他の応用にも利用することができ
る。当業者であれば、本発明の特許請求の範囲の記載範囲内において、他の等価
な或いは代替可能な具体例を認識することができる。したがって、本発明の範囲
は、上記の説明を参照して判断されるべきではなく、特許請求の範囲の各請求項
の記載と、各請求項に対して均等と認められる範囲の全体に基づいて判断される
べきである。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 従来技術の加熱装置１の概略垂直断面図である。
【図１Ｂ】 図１Ａの加熱装置１を上から見た概略平面図である。
【図２Ａ】 本発明の化学気相成長装置の一具体例の垂直断面図である。
【図２Ｂ】 図２Ａのチャンバにおいて使用される、チャンバ内で処理される基板を支持す
るための抵抗加熱型ヒータ／サセプタの一具体例の概略垂直断面図である。
【図２Ｃ】 マルチチャンバ装置におけるシステム・モニタとＣＶＤ装置１０の概略図であ
る。
【図２Ｄ】 詳細な具体例に基づく、システム・コントローラ・ソフトウェア、コンピュー
タ・プログラム７０の階層制御構造の例示的なブロック・ダイアグラムである。
【図３Ａ】 本発明の種々の詳細な具体例に基づいた、一体的なエッジ・リング３７に関す
る、基板１６の典型的な図を示す。
【図３Ｂ】 本発明の種々の詳細な具体例に基づいた、一体的なエッジ・リング３７に関す
る、基板１６の典型的な図を示す。
【図３Ｃ】 本発明の種々の詳細な具体例に基づいた、一体的なエッジ・リング３７に関す
る、基板１６の典型的な図を示す。
【図３Ｄ】 本発明の種々の詳細な具体例に基づいた、一体的なエッジ・リング３７に関す
る、基板１６の典型的な図を示す。
【図３Ｅ】 本発明の種々の詳細な具体例に基づいた、一体的なエッジ・リング３７に関す
る、基板１６の典型的な図を示す。
【図４Ａ】 図２Ｂに示したヒータ組立体１８の上部金属ブロック３１の一具体例を下から
見た平面図である。
【図４Ｂ】 図２Ｂに示したヒータ組立体１８の上部金属ブロック３１の一具体例を上から
見た平面図である。
【図５Ａ】 図２Ｂのヒータ組立体１８の下部金属ブロック３３の一具体例を上から見た平
面図である。
【図５Ｂ】 図２Ｂのヒータ組立体１８の下部金属ブロック３３の一具体例を下から見た平
面図である。
【図６】 ヒータ組立体１８の詳細な具体例をシャフト６５を除いて三次元的に示した一
部切り欠き斜視図である。
【図７Ａ】 本発明の具体例に基づいた、ヒータ組立体１８のシャフト６５を上から見た平
面図である。
【図７Ｂ】 本発明の具体例に基づいた、ヒータ組立体１８のシャフト６５の断面図である
。
【図８】 本発明のの具体例に基づいて製造された半導体デバイスの概略断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サジョート ターレックス アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95128 サン ホセ ティークウッド ド ライヴ 1373−＃94 (72)発明者 セリューティン レオニード アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94579 サン リーンドロ ブレッケンリ ッジ ストリート 1226 【要約の続き】 周に形成された環状パージガス流路とを含んでいる。パ ージガス流路は実質的に対称なパターンを形成し、各パ ージガス流路は実質的に同じ長さとされている。詳細な 具体例では、この組立体には、外周近傍の多数の穴を介 して表面とつながり、金属ペデスタルと一体的なパージ ガイドリングを形成する、環状パージガス流路が含まれ ている。これ以外にも、本発明の具体例が示されてい る。

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板処理装置において使用するヒータ組立体であって、 前記ヒータ組立体は、 基板を支持するための表面を含む金属ペデスタルと、 前記金属ペデスタル内に配置された抵抗加熱エレメントと、そして、 前記金属ペデスタル内に配置されたパージガス流路系とを有し、 前記パージガス流路系は、 前記金属ペデスタルの実質的に中央部に位置している中央パージガス入口を
    有し、これはパージガスを与えるためのものであり、 前記中央パージガス入口から前記金属ペデスタルの周囲に向かって放射状に
    設けられた複数の放射状パージガス流路を有し、これらは実質的に対称なパター
    ンを形成し、かつそれぞれが近似的に同じ長さである、 ことを特徴とするヒータ組立体。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、さらに、前記金属ペデスタル
    の前記周囲に形成された環状パージガス流路が設けられ、前記環状パージガス流
    路は、前記金属ペデスタルと一体的なパージガイドリングを与えるよう、前記周
    囲の近傍の複数の穴を介して前記表面につながっていることを特徴とする請求項
    １記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記金属ペデスタルは、上部金属ブロックと、前記上部金属
    ブロックに接続された下部金属ブロックを有することを特徴とする請求項１記載
    の装置。
  4. 【請求項４】 前記複数の放射状パージガス流路は、前記上部金属ブロック
    に形成されていることを特徴とする請求項３記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記複数の放射状パージガス流路の上部及び側部は前記上部
    金属ブロックの底面に形成され、前記複数の放射状パージガス流路の底部は前記
    下部金属ブロックの上面により形成されていることを特徴とする請求項４記載の
    装置。
  6. 【請求項６】 前記金属ペデスタルは、さらに、前記上部金属ブロックの周
    囲に配置されたエッジ支持リングを含み、前記環状パージ流路の内側の壁及び上
    面は前記上部金属ブロックにより形成され、前記環状パージ流路の外側の壁は前
    記エッジ支持リングにより形成され、前記環状パージ流路の底面は前記下部金属
    ブロックの前記上面により形成されていることを特徴する請求項５記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記抵抗加熱エレメントは前記下部金属ブロックの内部に設
    けられ、前記抵抗加熱エレメントは前記金属ブロック内で三つの「切り離された
    」同心状の半円を形成する多重ループを有することを特徴とする請求項１記載の
    装置。
  8. 【請求項８】 請求項６記載の装置において、さらに、前記ペデスタルに形
    成された真空固定装置が設けられ、前記真空固定装置は、 前記金属ペデスタルの前記表面に配置された複数の真空溝を有し、これらは前
    記金属ペデスタルに基板を固定するものであり、 複数の真空通路を有し、これには環状の真空通路および前記環状の真空通路に
    接続された複数の切り詰められたスポーク状真空通路が含まれ、 複数の真空導管を有し、これらは、前記複数の真空通路のうちの少なくとも一
    つを、前記真空溝のうちの少なくとも一つに接続するものである、 ことを特徴とする請求項６記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記複数の真空通路は前記下部金属ブロックに形成され、前
    記上部金属ブロックと前記下部金属ブロックは、前記複数の放射状パージ流路が
    前記複数の切り詰められたスポーク状真空通路からずらされ、かつ、隔てられる
    よう、整列されていることを特徴とする請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】 請求項１記載の装置において、さらに、前記金属ペデスタ
    ルに形成された真空固定装置が設けられ、前記真空固定装置は、 前記金属ペデスタルの前記表面に配置された複数の真空溝を有し、これらは基
    板を前記金属ペデスタルに固定するものであり、 前記金属ペデスタルの第一の部分に形成された複数の真空通路を有し、これは
    、環状真空通路と、それぞれそが前記環状真空通路に接続されている複数の切り
    詰められたスポーク状真空通路とを含んでおり、 複数の真空導管を有し、これらは、前記複数の真空通路の少なくとも一つを前
    記真空溝の少なくとも一つに接続するものであり、そして、 前記複数の放射状パージガス流路は、前記金属ペデスタルの第二の部分に形成
    され、前記金属ペデスタルの前記第一及び第二の部分は、前記複数の放射状パー
    ジ流路が前記複数の切り詰められたスポーク状真空通路からずらされ、かつ、隔
    てられるよう接続されて、前記複数の真空通路及び前記複数の放射状パージガス
    流路を形成していることを特徴とする請求項１記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記上部金属ブロック及び前記下部金属ブロック及び前記
    エッジ支持リングはアルミニウム製であることを特徴とする請求項６記載の装置
    。
  12. 【請求項１２】 前記上部金属ブロック及び前記下部金属ブロックは、互い
    にろう付けされていることを特徴とする請求項１１記載の装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１２記載の装置において、さらに、前記上部金属ブ
    ロック及び前記下部金属ブロックにろう付けされたアルミニウム製のシャフトが
    設けられていることを特徴とする請求項１２記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記金属ペデスタルは、直径約３００ｍｍ又はそれ以上の
    基板を支持し、均一に加熱できる能力を有することを特徴する請求項１記載の装
    置。
  15. 【請求項１５】 処理チャンバを有し、 加熱装置を有し、これは基板を保持し、かつ、指定された温度に加熱すること
    ができるヒータ組立体を有するものであり、 前記ヒータ組立体は、 前記基板を支持する表面を有する金属ペデスタルを含み、 前記表面を均一に加熱する抵抗加熱エレメントを含み、 パージガスを与える中央パージガス入口を含み、これは前記金属ペデスタル
    の実質的に中央部に位置するものであり、 前記金属ペデスタルに形成された複数の放射状パージガス流路を含み、これ
    らは前記中央パージガス入口から前記金属ペデスタルの周囲に向かって放射状に
    配置され、かつ、実質的に対称なパターンを形成するものであり、 前記金属ペデスタルの周囲に形成された環状パージガス流路を含み、これは
    、前記金属ペデスタルに一体的なエッジパージガイドを与えるよう、前記周囲の
    近傍の複数の穴を介して前記表面につながっているものである、 ことを特徴とする基板処理装置。
  16. 【請求項１６】 前記加熱装置は、さらに、当該加熱装置を制御するよう構
    成されたコントローラを含むヒータ電力装置を有することを特徴とする請求項１
    ５記載の装置。
  17. 【請求項１７】 請求項１６記載の装置において、さらに、前記パージガス
    を前記中央パージガス入口に送るガス送出装置と、 前記処理チャンバ内の圧力を指定された圧力に維持するよう構成された真空装
    置とが設けられ、 前記コントローラは、前記真空装置及び前記ガス送出装置を制御するよう構成
    されていることを特徴とする請求項１６記載の装置。
  18. 【請求項１８】 請求項１６記載の装置において、さらに、前記基板処理装
    置の動作を管理するコンピュータ読み取り可能なコンピュータ・プログラムが格
    納されたコンピュータ読み取り可能な媒体を含んだ、前記コントローラに接続さ
    れているメモリを有し、前記コンピュータ読み取り可能なコンピュータ・プログ
    ラムは、 前記ガス送出装置を制御して前記パージガスを前記中央パージガス入口へ導入
    する第一のコンピュータ命令セットと、 前記真空装置を制御して前記処理チャンバ内における決められた圧力を維持す
    る第二のコンピュータ命令セットと、 前記加熱装置を制御して約１００℃から５５０℃までの範囲の温度で前記表面
    を均一に加熱する第三のコンピュータ命令セットと、 を有することを特徴とする請求項１６記載の装置。
  19. 【請求項１９】 請求項１６記載の装置において、さらに、前記金属ペデス
    タルに形成された真空固定装置が設けられ、前記真空固定装置は、 前記金属ペデスタルの前記表面に形成された複数の真空溝を含み、これらは前
    記基板を前記金属ペデスタルに固定するものであり、 前記金属ペデスタルに形成された複数の真空通路を含み、これらには、環状真
    空通路及び前記環状真空通路につながる複数の切り詰められたスポーク状真空通
    路が含まれており、 複数の真空導管を含み、これらは前記複数の真空通路のうちの少なくとも一つ
    を前記真空溝の少なくとも一つに接続するものであり、そして、 前記複数の放射状パージガス流路及び前記複数の真空通路は、前記複数の放射
    状パージ流路が前記複数の切り詰められたスポーク状真空通路からずらされ、か
    つ、隔てられるようにして、前記金属ペデスタルに形成されていることを特徴と
    する請求項１６記載の装置。
  20. 【請求項２０】 前記ガス送出装置はまた、第二の真空ガスを前記真空固定
    装置へ送出するよう構成され、前記コントローラはまた、前記真空固定装置を制
    御するよう構成されていることを特徴とする請求項１９記載の装置。
  21. 【請求項２１】 前記金属ペデスタルは、アルミニウムの下部金属ブロック
    にろう付けされたアルミニウムの上部金属ブロックと、前記上部金属ブロックの
    周囲に配置されたアルミニウムのエッジ支持リングを有することを特徴とする請
    求項１５記載の装置。
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