JP4741053B2 - 析出装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、材料からなる層をワークピース上に析出させる析出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置、センサ、およびメモリの製造を含む多数の製造工程において、材料の層または薄膜をワークピース上に析出させることが要求される。物理蒸着法においては、室の内部に材料の源が存在しており、それにより、材料が源からワークピース上に排出されて、層を形成する。材料の源はスパッタ用ターゲット、蒸着源（ｅｖａｐｏｒａｔｅｄ ｓｏｕｒｃｅ）、または析出層の少なくとも一部を形成する他の材料の源である場合がある。これらの場合においては、材料はワークピース上に析出されるだけでなく、析出処理が行われる室の外側部分上にも析出されるようになる。従来は、この問題に対する解決法は、露出される表面の全てを、着脱可能なシールドによって長期間にわたって被覆することであった。ワークピースは通常は支持部上に配置されており、シールドを形成するのに費用を要すると共にシールドを配置するのが困難であるので、シールド部分を支持部周りおよび支持部の下方に設けることによって複雑な形状となり、損傷させうる粒子を形成する危険性があるために、ネジ固定具を室の内部で使用しないのが望ましい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
支持部とワークピースとに関連する特別な問題が存在している。二つの製造問題が存在する。第一の製造問題は、ワークピースが支持部よりも小さくて、支持部の周囲部内に配置されている問題である。この場合には、余分に析出された材料によってワークピースが支持部に固定され、あるいは余分に析出された材料が支持部の表面上に付着することによって、ワークピースは結果的に適切でない位置に配置されるようになる。第二の製造問題は、ワークピースが支持部から張出している問題である。この配置においては、ワークピースが支持部を効果的にシールドするが、望まれていない析出作用がワークピースの縁部および背面の両方に生ずる。（或る状況においては、製造業者は縁部に析出させることを必要とする。）
この問題に対して初めて提案された最良の解決法は、ワークピースおよび支持部の縁部に重なり合う固定されたシールドを設けることであるが、このことは多数の欠点を包含している。この解決法においては、第一に、ウェハーの縁部における析出作用が要求される場合にこれを行うことができず、第二にワークピースを支持部上に搭載させることを極めて複雑にする。ウェハーを支持部から上昇させて、次いで搬送機構部によって取り除くのに十分な余裕を与えるために、支持部全体をシールドから移動させる必要がある。ほとんどの場合において、支持部は電気的な冷却部と機械的連結部とを有しているので、支持部を移動させるためには、かなりの費用を必要とすると共に、析出装置が複雑になる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
一つの態様においては、本発明は、材料の層をワークピース上に析出させる析出装置であって、室と、材料の源と、前記材料の源に対面していて層が析出される露出面を備えたワークピースを支持するワークピース用支持部と、前記ワークピースを搬送経路に沿って搭載および排出する搭載排出手段と、前記支持部または前記ワークピース上もしくはこれらに隣接して析出される材料の量を制限するために前記支持部と前記材料の源との間に配置されるシールドとを具備する析出装置において、前記シールドが前記搬送経路に配置され、前記析出装置が、搭載時および排出時に前記シールドを前記搬送経路から移動させる移動機構部をさらに具備する析出装置を構成する。
【０００５】
析出装置は、ワークピースの周囲の背面をシールドするために支持部を取り囲む追加シールドを具備しうる。或る実施態様においては、追加シールドはワークピースの縁部をシールドしうる。
シールド位置にある場合には、前記シールドは支持部、追加シールド、および／またはワークピースと共に迷路状経路を形成する。この迷路状経路を強調するために、追加シールドは半径方向延長部を有してもよい。
【０００６】
析出装置は、ワークピースを搬送経路へと上昇させて搬送経路から下降させる昇降手段も具備してもよく、これら昇降手段はシールドを移動させる移動機構部に組み入れるかまたは移動機構部に連接され、それにより、ワークピースが支持部から上昇されるときに、シールドは搬送経路から移動するようになる。昇降手段は、前記ワークピースに係合するための第一の組のピンと前記シールドに係合するための第二の組のピンとを担持する上昇可能なフレームを有している。析出装置がシールド位置にあるときおよびシールドが移動しているときには、第二の組のピンは前記シールドを支持する支持部としての役目を果たす。
【０００７】
前記追加シールドが半径方向外側に延びていて、ワークピースの背面に接触するかまたはワークピースの搬送作用に干渉する高さまで付着する前に、この追加シールド上に材料が多量に析出されうる。
前記室がレッジ形状部を有するかまたは形成しており、前記シールドは対応して協動するレッジ形状部を有しており、それにより、前記シールドがシールド位置にあるときにこれらレッジ形状部が迷路状部分を形成する。
【０００８】
前記シールドの形状は、ワークピースの周囲形状、例えばほぼ円形の半導体用ウェハーに影響される。前記シールドの形状はほぼ環状である。
本発明の別の態様においては、本発明は、層を析出させる析出装置が、材料の源と、ワークピース支持部と、前記支持部上のワークピースの背面の周囲をシールドする第一のシールドと、前記第一のシールドをシールドするために前記源と前記第一のシールドとの間に介在する第二のシールドとを有する析出装置を構成する。
【０００９】
本発明は前述したように形成されているが、本発明は前述した内容および以下の説明において示される特徴の組み合わせを有することもできるのが理解される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明を種々の方法で実施することができて、特定の実施態様は添付図面を参照して説明される。
はじめに、図７および図８を参照すると、析出装置１０は、室１１と、スパッタ用ターゲット１２と、ウェハー用支持部１３と、ウェハー搬送用開口部１４とウェハー用搬送機構部１５とを有しており、これらは略して示されている。ウェハー用搬送機構部１５はウェハーを搬送経路１６に沿って搬送させる。
【００１１】
後述するように、半導体用ウェハー１７を上昇機構部１８によって支持部１３から上昇させられる。このようにして、ウェハーを搬送経路１６内まで上昇させて、搬送経路から支持部１３上まで下降させられる。
環状シールド１９は、ウェハー用支持部１３とスパッタ用ターゲット１２との間に配置されて、後述する理由のためにウェハー用搬送経路１６内に配置される。
【００１２】
次いで、図１から図３を参照すると、環状シールド１９とウェハー１７とウェハー用支持部１３との間の関係が詳細に分かる。すなわち、図１および図２において、環状シールド１９の導入用縁部２０がウェハー１７上に張出していて、次いで支持部１３上に張出している。図から分かるように、析出材料からなる層２１はサイクル時に環状シールド１９上に付着する。このことによって、ウェハー上の析出物２２に過剰な影響を与えること無しにシールド領域が増す。
【００１３】
図１および図２におけるシミュレーションを、本発明の実施態様および前述した従来技術の配列に対して同様に或る程度まで適用することができる。しかしながら、前述したように環状シールド１９の位置は搭載排出問題を含み、迷路状経路２３がウェハー１７と環状シールド１９との間に形成されるが、この環状シールド１９の位置はウェハーの背面への析出作用を妨げるのに必ずしも十分でない。
【００１４】
図３から分かるように、環状の追加シールド２４を支持部１３の周囲周りに設けて、それにより環状シールド２４がウェハー１７の張出し部分２５の下方に位置して、従って張出し部分２５における析出作用が妨げられることによって、出願人はこれら問題のうちの二番目の問題を克服できる。環状の追加シールドは半径方向延長部２６を有していて、この延長部２６はウェハー１７の縁部２７を保護するように直立していて、迷路状経路２３の有効性を高めるためにシールド１９の下面に沿って延びている。
【００１５】
図３から分かるように、開口２８が背面の追加シールド２４内に形成されており、上昇用ピン２９はこの開口２８内を通過してウェハー１７を支持部１３から上昇させられる。図８から分かるように、環状シールド１９は他の組のピン３０に支持されており、これら両方の組のピンはリング３１に担持されている。リングを上昇させ、それにより第一の組のピン２９がウェハー１７を上昇させて第二の組のピン３０が環状シールド１９を搬送経路１６から上昇させることによって、ウェハー用搬送機構部１５が、上昇したウェハー１７を取り除いて、次のウェハーに置き換えることができるようになる。一旦、次のウェハーが第一の組のピン２９に搭載されると、リング３１を下降させ、それによりウェハー１７が支持部１３上に配置され、環状シールド１９は動作位置まで戻るようになる。
【００１６】
環状シールド１９は環状シールドの外側縁部においてＬ字形状断面要素すなわちレッジ３２を担持しており、このレッジ３２は内側室のシールド部３４上のレッジ３３と協動するように配置されている。これら二つのレッジ３２、３３によって、材料が環状シールド１９の下方に通過するのがほぼ妨げられ、図７において矢印で示されるような曲がりくねった経路（ｓｅｒｐｅｎｔｉｎｅ ｐｕｍｐｄｏｗｎ ｐａｔｈ）が形成される。
【００１７】
図４から図６、および図８を参照すると、ウェハー１７の縁部において材料を析出させることが望まれる状況の場合の、対応する配列体が図示されている。この場合において、環状シールド１９はウェハーの縁部を覆うようには延びず、露出した縁部から離れた段差を具備する半径方向延長部２６’上に材料が析出するのを制限するシールドとして働くと共に、迷路状経路を維持している。
【００１８】
延長部２６’が段差を有する形状であることによって、延長部上に析出する材料がウェハー１７の取付部分またはウェハー１７の搬送部分に干渉する高さにまで付着するのにかなりの長時間を要することになる。他の部分に関しては、この配列体は、図１から図２および図７に示される配列体と同様に動作する。
余分のシールド部分を３４と３５とに設ける。
【００１９】
前述した配列体によって、前述した問題を極めて簡潔に解決できる。実際に、ターゲットはシールド部分を置き換える必要性を有することなしに、および要求されない析出作用がシールドされている背面または縁部に生ずることなしに、シールド部分によって、再現可能であって一定の析出作用がウェハー上に達成されうることが分かっている。支持部をターゲットに向かわせる前進運動によって、ターゲットが消費されるのを補うことができるが、この配列体によって、各ウェハー間において支持部を移動させる必要性を避けることができる。単にリングの静止位置を変更することによってシールドの位置を調節することができるので、この場合の配列体は特に便利である。搬送経路の位置も同様に調節することができる。
【００２０】
特定の処理のための配列体の場合には、支持部と環状シールド１９との所定位置を選択して、特別の処理段階に適するようにすることができる。特に図４から図６および図８の配列体のような前述の配列体は背面シールド部分のシールド作用を提供することができて搬送面における環状シールドの位置を選択することができるので、前述の配列体は依然として有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】単一の析出用サイクルの後における、縁部用シールド、ワークピース、およびワークピース用支持部のコンピュータシミュレーションを示す図である。
【図２】スパッタ用ターゲットが消費された後の対応するシミュレーションを示す図である。
【図３】本発明の一つの実施態様における、支持部の縁部領域および対応するシールド部分の詳細断面図である。
【図４】本発明の異なる実施態様における図１に対応する図である。
【図５】本発明の異なる実施態様における図２に対応する図である。
【図６】本発明の異なる実施態様における図３に対応する図である。
【図７】図３の実施態様を採用した際の室の一部の断面図である。
【図８】図６の実施態様における図７に対応する図である。
【符号の説明】
１０…析出装置
１１…室
１２…スパッタ用ターゲット
１３…ウェハー用支持部
１４…ウェハー搬送用開口部
１５…ウェハー用搬送機構部
１６…搬送経路
１７…ウェハー
１８…上昇機構部
１９…シールド
２０…導入用縁部
２１…層
２２…析出物
２３…迷路状経路
２４…追加シールド
２５…張出し部分
２６…延長部
２７…縁部
２８…開口
２９…上昇用ピン
３０…ピン
３２…レッジ
３３…レッジ

Claims (7)

  1. 材料の層をワークピース上に析出させる析出装置であって、室と、材料の源と、前記材料の源に対面していて層が析出される露出面を備えたワークピースを支持するワークピース用支持部と、前記ワークピースを搬送経路に沿って搭載および排出する搭載排出手段と、前記支持部または前記ワークピース上もしくはこれらに隣接して析出される材料の量を制限するために前記支持部と前記材料の源との間に配置されるシールドとを具備する析出装置において、前記シールドが前記搬送経路に配置され、前記析出装置が、搭載時および排出時に前記シールドを前記搬送経路から移動させる移動機構部をさらに具備し、
    さらに、前記ワークピースを前記搬送経路内へと上昇させて前記搬送経路から下降させる昇降手段を具備し、前記昇降手段が、前記ワークピースを移動させる前記移動機構部を組み入れているか、または前記移動機構部に連接されており、前記昇降手段が、前記ワークピースに係合するための第一の組のピンと前記シールドに係合するための第二の組のピンとを担持する上昇可能なフレームを有する、析出装置。
  2. 前記ワークピースの背面における周囲部をシールドするために前記支持部を取り囲む追加シールドをさらに具備する請求項１に記載の析出装置。
  3. 前記析出装置のシールド位置において、前記シールドが、前記支持部、前記追加シールド、および／または前記ワークピースと共に迷路状経路を形成する請求項１または２に記載の析出装置。
  4. 前記追加シールドが、該追加シールドの外周部全体にわたって該外周部よりも半径方向外側に延びる半径方向延長部を有している請求項２、または請求項２に従属する場合には請求項３に記載の析出装置。
  5. 前記追加シールドが前記ワークピースの縁部をシールドする請求項２、または請求項２に従属する場合には請求項３または４に記載の析出装置。
  6. 前記ワークピースの背面の外周部に材料の層を析出できるように、前記追加シールドの軸方向断面において前記追加シールドに段差が設けられている請求項２、または請求項２に従属する場合には請求項３または４に記載の析出装置。
  7. 前記室がレッジ形状部を有するかまたは形成しており、前記シールドが対応していて協動するレッジ形状部を有しており、それにより、前記シールドがシールド位置にあるときにこれらレッジ形状部が迷路状部分を形成する請求項１から６のいずれか一項に記載の析出装置。
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