JP2662106B2 - ウェーハを処理する装置 - Google Patents

ウェーハを処理する装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、ウェーハをプラテンにクランプ
するウェーハ処理システムに関し、特にウェーハの温度
を調節する当該種類のシステムに関する。
【０００２】
【従来技術】多くの場合、処理中にウェーハの温度を制
御することが重要である。ウェーハを熱しすぎると、ウ
ェーハ内に添加物を拡散させすぎたり、ウェーハの特徴
の限界を画定するためにパターン付けされているフォト
レジストをガス抜きしたり収縮させたりし、またエピタ
キシャル界面に不純物を分離させることがある。ライン
幅が小さいほど、望ましい拡散のための許容差が小さく
なり、また、先のステップの結果を劣化させずに行わな
ければならない処理ステップの数が大きくなるので、こ
の問題はますます重要となってきている。過剰加熱の結
果として、物理的真空蒸着、イオン注入、イオンビーム
・ミリング及び反応イオンエッチングを含む多くのプロ
セスステップが行われることになる。
【０００３】システムの処理量を増大させるためには、
その様なステップに大パワーのビームを使うのが良い
が、そうするとウェーハを望ましくない割合で熱するこ
とになる。バッチプロセスは、ウェーハ当たりのパワー
消費を減少させながら処理量を高く保つことにより加熱
量を減少させることが出来る。しかし、構成サイズを小
さくするには、単一ウェーハ処理システムを使用するの
が好都合である。また、処理量を許容できる程度とする
ためには、バッチ処理システムでも許容できない程度の
加熱を行うことがある。従って、処理中にウェーハを冷
却するためのメカニズムをウェーハ処理システムに包含
させることが重要である。
【０００４】逆に、多くの処理ステップは、高温で最も
良く働く。例えば、添加物の拡散と格子構造の治療を促
進するためには注入及び拡散のステップで高温が有益で
ある。同様に、蒸着ステップの際にウェーハ温度を高く
することによりステップカバレージ（step coverage)を
改善することが出来る。従って、処理中にウェーハを加
熱するメカニズムをウェーハ処理システムに包含させる
事が重要である。特に、処理ステップが始まる前にウェ
ーハを所望の処理温度まで昇温させるために、その様な
ウェーハ加熱手段を使うことが出来る。
【０００５】幾つかの従来システムは、ウェーハ処理中
にウェーハを加熱したり冷却したりする手段を備えてい
る。初期のシステムは、ウェーハの温度を調整するため
に放射加熱及び放射冷却に依存した。残念なことに、シ
リコンウェーハは赤外線に対しては割合に透過性であ
り、放射だけによる冷却及び加熱の速度は不十分であっ
た。
【０００６】後のシステムは、ウェーハをプラテンにク
ランプして、該プラテンの温度を調整することによって
ウェーハ温度を調整する。残念なことに、顕微鏡レベル
では、プラテンとウェーハとの間の実際の固体間接触
は、ウェーハとプラテンとの間の境界面の５％未満に過
ぎない。これは通常の大気圧では著しい問題ではない
が、その理由は、該接触点間の領域を満たすガス分子が
大量の熱伝導を行うことにある。残念なことに、ウェー
ハは一般的には極めて低い温度で処理されるので、固体
間接触点の間の空間の中のガス粒子からの寄与は非常に
小さい。ウェーハとプラテンとの間の熱伝導を改善する
ために、ある従来方法は、ウェーハとプラテンとの間に
熱伝導性の柔軟な材料を使う。
【０００７】残念なことに、１９８１年４月１４日にモ
ンロー．Ｌ．キングに対して付与された「真空下で処理
されている物品との熱伝導」という名称の米国特許第4,
261,762 号に指摘されているように、この方法は、繰り
返し性、熱的不均一性、及び保守に費用が掛かりすぎる
ことに難点がある。従って、このシステムでは、ウェー
ハはプラテンに対して直接クランプされ、ウェーハとプ
ラテンとの間の熱輸送を促進するためにこれら２要素間
の境界にガスが送り込まれる。このガスは、プラテンを
通る垂直チャネルを通して約0.５〜2.０Torrの圧力で送
り込まれる。ウェーハから熱を除去するためにプラテン
は冷却される。
【０００８】１９８８年５月１０日にローレンスＴ．ラ
モント．ジュニアに対して付与された「排気される環境
におけるウェーハの熱処理方法」という名称の米国特許
第 4,743,570号では、プラテンは加熱機構及び冷却機構
の両方を備えている。この場合にもウェーハは、その周
囲縁を掴む４個のクランプの組によってプラテンと直接
接触して保持される。しかし、これらのクランプは割合
に薄くてもろいので、ウェーハとプラテンとの間のガス
圧は0.１〜１Torrの範囲に限定される。
【０００９】１９８５年４月２３日にデービッドＪ．ハ
ラに付与された「周辺ガス入口を備えたガス伝導による
半導体ウェーハの熱処理装置」という名称の米国特許第
4,512,391号においては、プラテンはリップを含んでお
り、これに対してウェーハが保持されて、ウェーハとプ
ラテンとの間の、該リップによる囲まれる領域に、第１
の空洞を生じさせており、その空洞内で熱がプラテンと
ウェーハとの間でガスにより輸送される。ガスは、該リ
ップの丁度内側に位置する複数の入口により該第１の空
洞に結合された第２の空洞内に軸上で供給される。この
構造は、第１空洞のほとんど全体にわたって均一なガス
圧を与えることにより、等しく均一な熱伝導を生じさせ
る。
【００１０】１９８４年７月３日にスコットＣ．ホール
デンに対して付与された「ガス促進される半導体ウェー
ハとの固体間熱伝導のための装置」という名称の米国特
許第4,457,359 号においては、バネ付勢されたクランプ
が、ウェーハをドーム状プラテンに、密接に接触させる
のに充分な力を持って押しつける。ウェーハが中にクラ
ンプされている領域の丁度内側におけるプラテン内の溝
がウェーハとプラテンとの間の境界にガスを供給する。
この様にウェーハにプレストレスを掛けることにより、
ウェーハをプラテンから撓めずにウェーハ−クランプの
境界にはるかに大きなガス圧を生じさせることが出来
る。ウェーハとプラテンとの間のガスが約５Torr以上で
あるときには、ガス流は層流を成すので、この圧力以上
では熱伝導率は増加しない。
【００１１】１９８５年９月１７日にスコットＣ．ホー
ルデンに対して付与された「半導体ウェーハとのガス促
進される熱転移のための方法及び装置」という名称の米
国特許第 4,542,298号においては、イオン衝撃チャンバ
と、ガスがウェーハ及びプラテンの間からその中に漏れ
込むところの領域との間で、クランプと、取りつけられ
たベローズとがシールとして作用する。これにより、イ
オン衝撃チャンバ内へのガス漏れ量が減少する。
【００１２】１９８７年６月９日にジョンＭ．バロウに
対して付与された「真空中でのガス促進型ウェーハ冷却
用の低コンプライアンス・シール」という名称の米国特
許第4,671,204 号においては、ウェーハに著しいストレ
スをかけずにウェーハとプラテンとの間に充分なシーを
生じさせる新型のシールリングが開示されている。
【００１３】
【発明の概要】構成の大きさが小さくなるに従って、単
一ウェーハ処理システムを使うことがますます一般的と
なってゆく。単一ウェーハ処理システムがますます使わ
れるようになるに従って、チップ処理量を維持するため
に大直径ウェーハを使うことがますます重要となる。
【００１４】ウェーハとプラテンとの間の与えられたガ
ス圧について、ウェーハをプラテンから遠ざける総押圧
力は、ウェーハの直径の平方として増大する。ウェーハ
とプラテンとの間のガスは一般には分子流ドメイン内の
圧力であるので、若しウェーハをプラテンから撓ませる
ことを避けるためにガス圧を低下させると、ウェーハと
プラテンとの間の熱伝導率が減少する。よって、たとえ
その様にすればウェーハのプラテンからの持ち上がりを
防止するためにクランプ力を強めなければならないとし
ても、ウェーハをプラテンから撓ませる圧力を使うのが
有益である。
【００１５】この様にクランプ力が強まると、クランプ
圧力が局所的に大きくなりすぎてウェーハを破壊する危
険が増大する。その様に力が大きくなると、ウェーハの
ストレス限界を偶発的に超過することが無いように高い
精度でクランプ力を決定できることが重要である。バネ
付勢クランプシステムではバネのこわさ（スチフネス）
が広く可変であるために、ウェーハに実際に加わるクラ
ンプ力は等しく大きく不確定である。見かけ上同一のバ
ネでもバネのこわさは著しく異なり、また、与えられた
バネのこわさはバネの温度と該バネの熱的履歴とから著
しい影響を受ける。特に２５０℃を上回る温度では、バ
ネのこわさは時間とともに変化する。また、バネのこわ
さは、ウェーハ処理システムではあり触れている約５０
０℃の温度範囲では温度とともに著しく変化する。
【００１６】ホールデン及びバロウによる上記の文献の
バネ付勢クランプシステムに示されている様に、各バネ
の１端部は該クランプに取りつけられ、他端部は堅固な
バネ支持部材に取りつけられる。クランプ圧力の量は、
ウェーハの、このバネ支持部材からの距離によって決ま
る。従って、選択されたクランプ圧力について、この支
持部材からのウェーハの距離が一義的に決まる。しか
し、処理チャンバ内でウェーハの位置を変えることが有
益であるような用途がある。選択されたクランプ力につ
いてこの位置可変性を与えるためには、バネ支持部材の
位置を変えることが必要となる。このような可変性は、
望ましくない複雑さをクランプシステムに加えることと
なる。
【００１７】バネ付勢クランプの他の問題は、バネが微
粒子の発生源であることである。クランプ力がウェーハ
に加えられると、バネの圧縮によりバネから材料がはげ
落ちる。特に、バネを処理ガスに曝すと、バネを片寄せ
るときに剥がれ落ちることとなる様な沈着物が表面に付
けことがある。上記文献の全てにおいて、ウェーハとプ
ラテンとの間のガスの圧力は、その圧力でウェーハをプ
ラテンから著しく撓ませない程度に充分に低く保たれ
る。ドーム状プラテンに一致するようにウェーハを曲げ
る文献でも、ウェーハとプラテンとの間に導入されるガ
ス圧力は、ウェーハをプラテンに一致するようにクラン
プすることにより生じるウェーハ−プラテンの程度か又
はそれより低くなるように選択される。このガス圧範囲
内で、ウェーハはウェーハのほぼ全面にわたってプラテ
ンと接触し続ける。
【００１８】ウェーハの中心のプラテンからのずれは、
ウェーハの直径の急速に増大する関数であるので、この
限度以上でガス圧が適度に上昇する場合でも、現在一般
的に使われている直径８インチのウェーハなどの大直径
ウェーハではウェーハの撓みを考慮に入れなければなら
ない。従って、圧力によってウェーハがプラテンから撓
むときでも均一なクランプ圧力が得られるとともにウェ
ーハとプラテンとの間に良好な熱伝導が行われることと
なる様なプラテン及びクランプのデザインが必要であ
る。
【００１９】図示した好適な実施例では、繰り返し性の
ある一定のウェーハのプラテンに対するクランプ圧力を
提供するプラテンとクランプとが与えられる。プラテン
の形状は、ウェーハとプラテンとの間のガスの圧力がウ
ェーハをプラテンから撓めたときでもウェーハとプラテ
ンとを良好に熱接触させる。このウェーハ処理システム
では、可動プラテンが持ち上げられてウェーハを押して
クランプ内に押し込む。プラテンが垂直に可動であるた
めに、処理チャンバ内のウェーハの高度を変えることが
出来るので、ウェーハ製造プロセスにおいて余分の自由
度が得られる。ウェーハはプラテン上に装填され、次
に、クランプがプラテンによりクランプ支持リングから
離れて持ち上げられるまでプラテンとクランプとの間の
距離が短縮される。クランプとウェーハとの間の力はク
ランプの重量に等しく、従って、バネ付勢クランプシス
テムに存在する様な可変性は無い。好適な実施例では、
クランプに対するプラテンの運動はプラテンだけの運動
により達成されるが、別の実施例ではクランプだけの運
動又はクランプ及びプラテンの両方の運動により達成さ
れる。
【００２０】ウェーハに対するクランプの圧力はクラン
プの重量によって決まるので、バネ付勢クランプシステ
ムにより生じる可変クランプ圧力が解消される。バネを
無くすことにより、微粒子の顕著な発生源が無くなる。
また、プラテンが可動であるようなシステムでは、処理
中に処理チャンバ内でのウェーハの高度を制御してウェ
ーハの処理方法を変更することが出来る。
【００２１】蒸着型のウェーハ処理システムでは、クラ
ンプは、ウェーハのクランプと接触する部分を遮蔽する
屋根を備えている。これは、ウェーハとクランプとの間
の円形の接触領域上への蒸着を防止するためである。こ
れを備えない場合には、クランプをウェーハから分離す
ると、クランプ／ウェーハの境界で蒸着したコーティン
グを破壊し、これにより望ましくない微粒子を生じさせ
るとともに蒸着した層を損傷させる。コーティングが充
分に強ければ、クランプがウェーハから分離されるとき
にウェーハの破壊が生じ得る程度に充分にクランプとウ
ェーハとが接着される。この屋根は、ウェーハの周囲縁
を蒸着から遮蔽し、この周囲縁の剥落により生じる微粒
子の生成を防止する。
【００２２】蒸着される伝導層の電位の制御により、こ
の伝導層を接点開口部及び道として良く利用することが
可能となる。従って、金属蒸着ステップに利用されるべ
きクランプリングのために、クランプ／ウェーハ境界の
少なくとも１部分を、蒸着される金属層で覆うことが出
来る。これによりクランプから蒸着した金属層へ１個以
上の伝導性ブリッジが生じる。電位がクランプに加えら
れ、そして、これらの伝導性のブリッジが存在するため
に、この電位は、蒸着されている金属層にも加えられ
る。プラテンから蒸着されている伝導性の層へのアーク
放電を避けるために、プラテンはクランプリングに短絡
される。これらのブリッジの全面積は、蒸着されている
層の所望の電位を生じさせるのに必要な電流を生じさせ
るのに充分な程度に大きくされる。該ブリッジの全面積
は、クランプがウェーハから持ち上げられて分離される
ときに、ウェーハや蒸着された金属層を損傷させずにこ
れらのブリッジが壊れるのに充分な程度に小さくされ
る。一般に、これは、１／８インチ〜３／４インチの幅
を各々有する１組の６個のブリッジについて達成され
る。
【００２３】プラテンの周囲の回りにはリップがあり、
このリップの内側縁はその外側縁よりわずかに高く上が
っているので、割合に気密のシールがウェーハとこの内
側縁との間に形成される。この内側縁のちょうど内側
に、プラテンの上表面の内側部分を囲む溝がある。少な
くとも１個の半径方向溝がこの周辺溝をプラテンの中心
付近のガス入口穴に接続する。これにより、プラテンの
中心に便利にガスを供給し、該半径方向溝によって周囲
溝へ分配することが出来る。
【００２４】ガス圧は、ウェーハをプラテンから離して
撓めることによりウェーハとプラテンとの間に浅い空洞
を生じさせるのに充分な程度に大きく選択される。しか
し、ウェーハの加熱及び冷却が均一に行われることとな
るようにウェーハの表面全体にわたって実質的に一定の
熱伝導率を保つために、プラテンとウェーハとの間のギ
ャップは実質的に一定に保たれる。これは、プラテンの
周囲リップの内側のドーム状領域により達成される。こ
のドーム状の曲率は、ウェーハとプラテンとの間のガス
の圧力が予め選択された最大値まで高められるときにウ
ェーハの曲率と実質的に釣り合うこととなるように選択
される。
【００２５】ドーム状領域の頂部は平らになっていて該
リップの高さより僅かに上にあるので、プラテンがウェ
ーハを持ち上げてクランプリング内に入れるときにウェ
ーハはプラテン上に充分に安定して支持される。これに
より、ウェーハの横方向のミスアライメント及び／又は
回転ミスアライメントを生じさせることのあるウェーハ
のぐらつきが防止される。
【００２６】ウェーハを加熱できるように、１個以上の
加熱素子がプラテンの背面に取りつけられる。同様に、
ウェーハを冷却を出来るように、冷却材を運ぶチューブ
がプラテンに熱的に結合される。ウェーハとプラテンと
の間の浅い空洞にガスを供給するために、ガス入口チュ
ーブがプラテンの中心の穴に取りつけられる。プラテン
と熱接触している温度センサーは、ウェーハの温度の制
御を可能にする温度データを与える。該加熱素子への電
流と、冷却流体の流れとは、共に、実施されるウェーハ
処理に適したウェーハ温度を生じさせるべく制御され
る。
【００２７】
【実施例】図において、参照番号の第１数字は、その参
照番号が支持する要素が示されている最初の図を指す。
図１は、加熱素子１１および１２、冷却チューブ１３、
およびウェーハ１５の温度を調整するための熱電対１４
などの温度センサーを有するウェーハ支持組立体１０の
側断面図である。この実施例は、直径約２０．３２セン
チ（８インチ）のウェーハを支持し、且つ温度調節する
ために設計されたものである。より小さな直径のウェー
ハのための実施例では、ウェーハを熱するためには、単
一の加熱素子１２を使えば充分である。ウェーハを熱す
る能力は、ウェーハ処理ステップを実行する高温までウ
ェーハ温度を高めるのに役立つ。ウェーハを冷却する能
力は物理的蒸着、イオン注入、イオンビーム・ミリング
などの高エネルギー処理により供給された余分の熱をウ
ェーハから消散させることを可能にする。温度センサー
・加熱素子および冷却素子、ならびに外部制御回路（図
示せず）が処理時にウェーハ温度を調整する。
【００２８】１０００Ｗにおよぶ電力が導線１６、バス
バー１７及びヒーター端子１８を通して加熱素子に供給
される。水などの冷却流体が、冷却チューブ１３を通し
て２リットル／時におよぶ速度で供給されて、ウェーハ
支持組立体１０から熱を奪いとる。加熱素子１１及び１
２と密着していてステンレススチール・プラテン１１０
を伴っている銀メッキされた銅からなる上側熱分散板１
９は、加熱素子から該板へ熱を均一に分散させる。下側
熱分散板１１１は、プラテン１１０及び加熱素子から冷
却チューブ１３へ熱を伝導する。これらはネジ１１２に
よって加熱素子と密着する状態に保持される。冷却チュ
ーブ１３はステンレススチール製であって、下側熱分散
板１１１にろう付けされて、この熱分散板に強く熱結合
する。該熱電対は、中空ネジ１１３によりプラテン１１
０と密着する状態に保持される。該熱電対からの電気信
号は、電気ケーブル１１４により伝送される。素子１１
〜１４、１６〜１９及び１１１〜１１４は、プラテン１
１０と、プラテン１１０の筒状突起１１６に溶接された
裏当て板１１５との間に囲まれている。
【００２９】ウェーハ１５とプラテン１１０との熱結合
を強化するために、アルゴンなどのガスがガス入口１１
７及びガス供給チューブ１１８を通してプラテン１１０
の一組の３個の筒状ボア１１９に供給される。これらの
各ボアは、プラテンの上面１２１の付随の半径方向溝１
２０に結合する。これらの半径方向溝は、このガスをボ
ア１１９から、図２（ａ）に示されている円形溝２１に
分散させる。この円形溝は、プラテン１１０の周囲の環
状リップ２２のちょうど内側に位置している。
【００３０】図２（ｂ）は、プラテン１１０の側断面図
である。図２（ｃ）は、リップ２２の分解図であり、リ
ップ２２の内側縁２３がリップの外側縁２４より約0.０
０４インチだけ高いので、ウェーハとこの内側縁とが高
圧接触することを示している。これにより、ウェーハと
プラテンとの間に固体間シールが生じる。このシールに
より、５−３０sccmの程度のガス流によりウェーハとプ
ラテンとの間に約0.５−８Torrのガス圧が生じ得ること
となる。この圧力は、ウェーハ支持組立体の加熱及び冷
却の能力によってウェーハの温度を調整するのに充分な
熱的結合をウェーハとプラテンとの間に生じさせるのに
充分である。
【００３１】顕微鏡レベルでは、ウェーハと内側縁２３
との間に空隙があるので、ガスはこのシールをゆっくり
通過して処理チャンバ内に入ることが出来る。しかし、
漏れの速度は充分に低いので、それはウェーハの処理を
妨げない。クランプリング１２２は、ウェーハと接触さ
せられて、クランプリングの重量と同じ力でウェーハを
プラテンの上面１２１に押しつける。前述のクランプシ
ステムの場合のようにバネ付勢クランプシステムを使う
代わりにクランプリングの重量をこの力の発生源として
使うことによって、この力は正確に決定され、クランプ
バネの温度や熱的履歴によっては変化しない。
【００３２】一般に、プラテンとクランプリングとの間
の如何なる種類の相対運動によってもクランプリングを
ウェーハと接触させることが出来る。しかし、この実施
例では、この相対運動はプラテンの上向き運動により生
じる。プラテンを移動させることにより、このシステム
は、ウェーハをクランプリングと接触させることを可能
にするだけでなくて、ウェーハ処理時に処理チャンバ内
でのウェーハの高度の変更も可能にするので、ウェーハ
の処理に自由度が増すこととなる。
【００３３】プラテンがこの様に垂直運動出来るように
するために、裏当て板１１５の中心内にチューブ１２３
が溶接されており、このチューブは、ベアリングハウジ
ング１２５内に取りつけられているシリンダ状ベアリン
グ１２４を通して垂直に滑動可能である。このハウジン
グは、ウェーハ処理真空チャンバの底壁（図示せず）内
に取りつけられたフランジ１２７にボルト１２６によっ
て取りつけられている。素子１２４−１２６は、真空チ
ャンバの底の穴を通して延在して、導線１６、電気ケー
ブル１１４、冷却ライン１３及びガス供給チューブ１１
８が真空チャンバから出ることが出来るようにしてい
る。Ｏリングがフランジ１２７のＯリング溝１２８内に
保持されて、真空チャンバ壁とフランジ１２７との間に
真空密シールを形成している。可撓性金属ベローズ１２
９が裏当て板１１５とフランジ１２７との間に取りつけ
られて、プラテンの垂直運動が可能となる様にしながら
真空を真空チャンバ内に保持する。チューブ１２３、ベ
アリング１２４及びベローズ１２９は、プラテンのベア
リング１２４に対する横方向運動やベアリング１２４の
軸回りの回転運動を阻止する。
【００３４】プラテンが下降した位置にあるときには、
クランプリングは静止支持／シールド１３０に支持され
る。ブシュ１３１と、このブシュを通して延在する付随
のピン１３２とは、クランプリングの垂直運動を許しな
がら横方向運動や垂直軸回りの回転を阻止する。ピン１
３２はクランプリングに取りつけられ、その一部となっ
ている。プラテンが上に持ち上げられるとき、プラテン
は最初にウェーハ１５と接触して、該ウェーハを持ち上
げてクランプリング１２２と接触させる。プラテンが更
に上昇すると、クランプリングを持ち上げてクランプリ
ングの重量（ピン１３２の重量を含む）に等しいクラン
プ力をウェーハ上に生じさせる。
【００３５】図３は、プラテン１１０によりウェーハを
持ち上げることの出来る点まで真空チャンバ内でウェー
ハを移送するのに使われるウェーハ昇降組立体３０を示
す。ウェーハ１５は、ウェーハ移送ブレード３１上のウ
ェーハ装填ロック（図示せず）を通して真空チャンバ内
に移送される。ウェーハをウェーハブレードから離して
持ち上げるためにウェーハ昇降組立体３０はウェーハの
直下に配置されている。ウェーハ昇降組立体３０は、ボ
ルト１３５によって馬蹄型支持リング１３４に各々取り
つけられた１組の４個のウェーハ支持フィンガー１３３
を含む。各フィンガーは棚３２を有し、ウェーハがウェ
ーハ支持ブレード３１から持ち上げられるときにウェー
ハの一部がその上に支持される。支持リング１３４の形
状は、ウェーハ昇降組立体３０を該ブレードを越えて滑
られてウェーハをウェーハ支持ブレードから離して持ち
上げさせる様になっている。各フィンガーは、ウェーハ
をウェーハ昇降組立体に心合わせするのに役立つ傾斜し
た側壁３３を有する。次にウェーハはウェーハ昇降組立
体で図１に示されている位置まで移送される。
【００３６】図４（ａ）−４（ｅ）は、クランプリング
を詳しく示す。図４（ａ）及び４（ｂ）は、クランプリ
ング１２２の上面図及び底面図である。図４（ｃ）及び
４（ｄ）は、図４（ｂ）に示されている切断に沿うクラ
ンプリングの断面図である。クランプリングは、ウェー
ハの周囲に均等に分布した６個の接触領域１３６でウェ
ーハと接触する。図４（ｄ）の断面は接触領域１３６を
通り、図４（ｃ）の断面は、接触領域ではなくて、ウェ
ーハ昇降組立体３０がクランプリングと接触するときに
持ち上げフィンガー１３３の先端を受容するように設計
された領域を通過する。
【００３７】図４（ｃ）及び（ｅ）に示されるように、
接触領域１３６から離れた領域でクランプリングの表面
４１はウェーハの接触する。内側縁部（屋根）４２は、
更にウェーハ上方に延在して、ウェーハと表面４１との
境界の縁４３への蒸着を阻止する。この境界の縁の、該
境界の大きな割合を占める部分への蒸着があり得るなら
ば、この蒸着した層は、処理後に離すことができなくな
る程強くクランプリングをウェーハに結合させる可能性
がある。ウェーハの損傷が生じないとしても、そのよう
な大きな領域の剪断は、望ましくないレベルの微粒子を
生じさせる。従って、接触縁４３の全ての部分を接触領
域１３６から遮蔽し、従って、縁４３の約８０％を遮蔽
する。該屋根４２の下側とウェーハとの間の間隔は充分
大きい（０．０５１センチ（０．０２インチ）程度）の
で、ウェーハ表面から該屋根４２の下側へ連続する層は
生じない。
【００３８】ウェーハ支持フィンガー１３３の先端と結
合するように傾斜側壁４４及び溝４５が設けられてい
る。支持フィンガーがクランプリングと接触するとき、
傾斜側壁３３及び４４は接触してクランプリング１２２
をウェーハ昇降組立体３０と整列させる。ウェーハ支持
フィンガーの先端は、クランプリングとウェーハ昇降組
立体とを安定した結合状態にする溝４５に嵌まり込む。
【００３９】図４（ｄ）に示されている様に、接触領域
１３６内で、下面４１はクランプリングの内側縁４６ま
で完全に延在している。従って、これらの接触領域で、
表面４１とウェーハとの間の境界の縁４３は屋根によっ
て保護されてはいないので、蒸着した層はこれらの接触
領域でウェーハ表面からクランプへ連続するブリッジを
形成する。これは、伝導性コーティングの場合に有益で
あるが、その理由は、これにより、制御された電圧をク
ランプリングに加えることによりこの蒸着する層の電位
を制御することが可能となるからである。蒸着する伝導
層のこのような電圧制御によって、この様な層のより大
きなカバレージをウェーハ内の接触穴及び道に作ること
が出来ることが観察されている。この伝導層からプラテ
ンの上面へのアーク放電を防止するために、クランプリ
ングはプラテンに短絡される。クランプリングがウェー
ハから分離されるときに微粒子をなるべく生じさせない
ために、蒸着する層に制御可能にバイアスをかけるため
に伝導性ブリッジにわたる充分な電気的接続を確保しな
がら周囲の長さをなるべく短くするべきである。
【００４０】クランプリングは、全ての蒸着物からウェ
ーハの縁を遮蔽する。これは、剥落してウェーハ処理を
妨げる微粒子を生じさせる可能性のある蒸着物をウェー
ハの縁に生じさせないために行われることである。接触
領域１３６から離れたクランプリングの角度位置にアラ
イメントリング４７が設けられている。このアライメン
トリングは、ウェーハをクランプリングに心合わせする
のに役立つ傾斜内側壁４８を有する。このアライメント
リングは、このアライメントリングを横方向に越える蒸
着を阻止する。
【００４１】クランプリングのこの特定の実施例は、結
晶方向を識別するためにウェーハの縁に形成される平坦
面を有するウェーハに用いるためのものである。そのよ
うな平坦面に沿うウェーハ縁を効果的に遮蔽するために
は、ウェーハの縁のその部分を遮蔽する屋根４９を備え
ることが必要である。ウェーハがそのような平坦面を持
っていないような実施例では、屋根は、上または下から
見たときに円形のプロフィールを呈する。
【００４２】ウェーハ昇降組立体３０がウェーハをウェ
ーハ支持ブレードから離して持ち上げた後、組立体３０
はウェーハを図１に示されている位置まで移送する。組
立体３０のセクション３４は空気圧リフト（図示せず）
に取りつけられており、このリフトは組立体３０を垂直
に持ち上げてクランプリング１２２を支持／シールド１
３０から離して持ち上げることにより、クランプリング
をウェーハ昇降組立体３０に支持されているウェーハと
整列させる。チューブ１２３も空気圧リフトに取りつけ
られており、このリフトは、作動させられてプラテン１
１０を持ち上げてウェーハ１５と接触させ、このウェー
ハをウェーハ支持フィンガー１３３から離して持ち上げ
る。ウェーハ位置を通してプラテンが持ち上げられると
き、フィンガー１３３はプラテンのリップの凹部２５を
通過する。プラテンが更に上昇するとウェーハがクラン
プリング１２２と接触して、このリングを支持フィンガ
ー１３３から離して持ち上げる。これが行われるとき、
クランプリングは、クランプリングの重量に等しいクラ
ンプ力を与える。
【００４３】プラテン１１０の上面１２１はドーム状で
あり、クランプリングの重量は、ウェーハを曲げて表面
１２１の大半と一致させ且つウェーハの周辺部を押圧し
てリップ２２の内側縁と接触させるのに充分である。ウ
ェーハと上面１２１との間の境界に0.５−８Torr程度の
ガス圧が生じる。この圧力は、ウェーハをこの上面から
反らせるのに充分である。しかし、ドーム状の上面１２
１の曲率は、ウェーハと面１２１との間のギャップが上
面１２１の全体にわたって一定となるように選択され
る。このギャップが実質的に一定であり、該ギャップ内
のガス圧が実質的に一定であるので、ウェーハ全体にわ
たって実質的に一定の熱伝導速度が得られる。
【００４４】ドーム状の面１２１の中央部分において、
クランプリング内に持ち上げられるときのウェーハがそ
の上に置かれることとなる局所的平坦面を設けるために
プラテンは意図的に平らにされている。該表面のこの平
坦部分は、上面１２１がこの平坦領域を持っていなけれ
ば生じることとなるウェーハの振動を防止するために充
分な支えを生じさせる。その様な振動はプラテン上のウ
ェーハを整列はずれにする可能性がある。上面１２１の
内側の１／３が平らになっていれば充分な平坦性が得ら
れる。ドーム状の面の曲率半径が、この上面の横方向寸
法に比べて大きいので、この領域を平らにするために薄
い材料層を該上面から除去すればよい。従って、ウェー
ハとプラテンとの間のギャップは、この領域で著しくは
変わらない。
【図面の簡単な説明】
【図１】ウェーハの温度を調整する加熱及び冷却素子を
有するウェーハ支持組立体の側断面図である。
【図２】（ａ）は、ウェーハプラテンの上平面図、 （ｂ）は、ウェーハプラテンの側断面図、及び （ｃ）は、ウェーハプラテンのリップの分解図である。
【図３】ウェーハ移送組立体を示す。
【図４】（ａ）は、クランプリングの上平面図、 （ｂ）は、クランプリングの底面図、 （ｃ）は、図３のウェーハ持ち上げリングと接触するク
ランプリングの一部分の側断面図、（ｄ）は、接触領域
を含むクランプリングの一部分の側断面図、及び （ｅ）は、接触領域の先端の拡大図であり、該接触領域
から離れた領域における屋根を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハワード グルーネス アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95062 サンタ クルーズ トリヴァサ ン アベニュー 237 (72)発明者 ダナ アンドリュース アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94043 マウンテン ヴィュー ビトロ アベニュー 2541 (56)参考文献 特開 昭63−219137（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−88137（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ａ）ウェーハを支持する垂直に移動可能な
    プラテンと、 ｂ）前記プラテン上方に取付けられたクランプリングを
    具備し、前記プラテンが上昇したとき、前記クランプリ
    ングの重量がプラテンに対してウェーハを押圧するよう
    に、前記プラテン上に支持されたウェーハが、前記クラ
    ンプリングを上昇させる、ウェーハを処理する装置にお
    いて、 前記プラテンは、ウェーハを支持するための段部を有す
    る複数のウェーハ支持フィンガーを有し、前記フィンガ
    ーは傾斜側壁を有し、且つ前記クランプリングは、前記
    フィンガーの傾斜側壁に接触することにより、前記クラ
    ンプリング自体を位置決めする傾斜内端を有することを
    特徴とするウェーハを処理する装置。
  2. 【請求項２】前記クランプリングは、ウェーハの端部に
    沿って延び、且つウェーハに接触することなくウェーハ
    の端部上方に横たわる内端部分を有し、それにより前記
    ウェーハを処理している間堆積からウェーハの周辺端部
    をシールドすることを特徴とする請求項１に記載のウェ
    ーハを処理する装置。
  3. 【請求項３】前記プラテンは、ドーム状の表面を有して
    いることを特徴とする請求項１に記載のウェーハを処理
    する装置。
  4. 【請求項４】前記ウェーハを処理する装置は、更にウェ
    ーハへ、またウェーハから熱を運ぶことができる不活性
    ガスのガス源を含むことを特徴とする請求項１に記載の
    ウェーハを処理する装置。
  5. 【請求項５】前記プラテンのドーム状の表面は、プラテ
    ンの垂直移動中にウェーハを振動することなくウェーハ
    を支持するための平らな中央領域を有することを特徴と
    する請求項３に記載のウェーハを処理する装置。
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