JPH0364480A - 周囲ウェーファ・シール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の分野］ 本発明は集積回路を製造する際の製造段階としてウェー
ファについて化学菖着処理を行なう装置の領域にある。

［発明の背景］ 集積回路の製造は、一般的に、へえず半導体材料のウェ
ーファに種々の材料の薄膜および層な形成し、このよう
な薄膜の種々の領域を選択的に除去して構造および回路
を形成する手順をたどる。

ドープ処理したシリコンが代表的なベース・ウェーファ
材料である。化学蒸着というのはこのような薄膜、層を
蒸着する周知の方法である。たとえは、シリコンはシラ
ン・カス（Ｓ＋Ｈ，＋）　’ｇ　７Ａ着して得られる。

また、シランを含むガスと六ホウ化タンクステンのよう
なタンクスデン含有ガスの混合物からケイ化タンクスデ
ンを蒸着することも公知である。集積回路の製造ては純
粋なタンクステンもシリコン・ウエーファに蒸着される
。

代表的な化学蒸着法では、ウェーファはシール可能なチ
ャンバ内の支持体上に置かれ、このチャンバをシールし
てから抽気し、普通はウエーファ支持体を加熱すること
によってウェーファを加熱し、コーティングしようとし
ている所望の物質を含有するガス混合物をチャンバ内へ
導入する。

コーティングしようとしている表面てのウェーファ材料
の温度か所望のコーテイング物質をガス混合物から表面
に形成せしめる。ここで、温度、導入された混合物内の
種ノ？のガスの濃度ならびにコーティングしている表面
上てのガス流の均一性のような特性を制御することが重
要である。

たいていの場合、活動する構造や回路がウェーファの片
面に形成され、反対面は使用されない。

この使用されない面はウェーファの裏面と呼ぶ。

蒸Ｍ層の選択的な除去を正しく行なえるように蒸着層に
パターンを定めるためのりソタラフィ処置では、ウェー
ファの裏面は位置合わせ面として使用するのが普通であ
る。この理由や他の理由のために、ウェーファの裏面を
滑らかて清潔に保ち、一般的には裏面に物質を蒸着させ
ないことか重要である。

層形成技術の別の重要な特徴としては、ベース・ウェー
ファ材料あるいは次のドになる層に７５着層か接着して
層状の材お［のフレーキングやピーリンクなどの剥離か
生しないということかある。

集積回路技術における構造や回路の寸法は非常に小さい
のて、いかなるフレーキンクやピーリンつてもそれか容
易に構造や回路に損傷を与えることになる。さらに、接
着していない材料屑の剥副）は同じウェーファや他のウ
ェーファの他の構造回路を駄目にし、敏感な機器を損傷
する可能性もあるし、必要以上の清掃作業か必要となる
。

接着性を高めるため、必要な材料屑を厚く蒸着する前に
非常に薄い膜の形て接着層あるいは接着剤層と呼ばれる
材料層を付着させるのか普通である。成る場合には、接
着層はベース材料および付着させようとしている次の層
に対して接着性があることか知られている完全に別の材
料である。タンクステンあるいはタンクステン含有量の
多い材料（たとえば、ケイ化タンクステン）を化学蒸着
させる前に接着層としてチタンをスパッタリンクで付着
させることか多い。

　０ スパッタリンクというのは一般的には透視線法てあり、
材料は源から基体に向ってほぼ原子の形て放出され、ス
パッタ処理された材料の薄膜か源の透視線におけるずへ
ての表面に生しる。非常に少ないが、透視線以外の表面
にも材料か刺着する。この透視線特性は、しばしば、集
積回路製造工程て材料層を蒸着させるときに欠陥となる
。というのは、ウェーノア上に現存する構造、回路の不
均質な分布状態かスパッタリンク層の不均一な厚さを生
しさせるからである。一方、化学蒸着法はこの欠陥を持
たない。しかしなから、試行を続けているときに、成る
材料の初期の薄いスパッタリンク層か次に化学蒸着した
層の接着性を促進することかわかった。この手順の一例
として、ブランケット・タングステンあるいはケイ化タ
ングステンの層を付着させる前にウェーノア上にチタン
その他の接着層の薄膜をスパッタリンクすることか普通
である。

第１Ａ図は、化学蒸着に用いられるチャンバ内の表面１
３に対して成る角度で乗せたウェーファ１ １１の側面図である。表面１３はウェーファを支持し、
ウェーノア１１に熱を伝えるように加熱され、化学菖着
ガスかチャンバに４人されたときに、材料かウェーノア
上に付着することになる。

ｔ５１Ｂ図は表面１３」−のウェーノア１１の止面ｌλ
１てあり、２つのビン１５．１７」二に乗っているウェ
ーファを示しており、これは多くの化学蒸着機械では普
通である。＄ＩＡ図に示すように小さい角度あるいはほ
ぼ垂直に支えるということは、たいていは、ウェーファ
取り扱い上の便利さのためである。化学蒸着チャンバ内
のウェーファの向きは、−殻間には、蒸着法の特性にと
って必須のものてはない。

第２図はウェーノア１１の縁を通り、また、加熱・支持
表面１３の一部を通る、第１Ｂ図の２−２線に沿った部
分断面である。スパッタリンク接着層１９か第２図に示
してあり、これはヘース・ウユーファ材料２１の上に重
なっている。接着層はスパッタリンク源に対面した被コ
ーティング面に付着させた。スパッタリンク法の４−記
の透視線　２ の性質のために、接着層１９は、加熱・支持表面１３か
ら遠い方のウェーファの表面上に比較的均一な厚さｒｔ
Ｊて４４着している。しかしながら接着層の厚みはウェ
ーファの縁に泊って急激に薄くなり、ウェーファの縁の
中間点２３あたりて無くなっている。中間点２３を越え
て表面１３に向って、そして、ウェーファの背面のとこ
ろては、接着層はまったく存在しない。これはウェーフ
ァの周面に沿って同し状態である。

片面に接着層を塗ＷｉｉＬ／てあり、実質的に第２図に
示すような厚さ分布を有するウェーファを化学蒸着機内
に置いたとき、厚さ分布は実質的に第２図に層２５て示
ずようなものとなる。化学蒸着層の厚みは加熱・支持表
面と反対側の表面を横切ってほぼ均一となり、ウェーフ
ァの縁に沿って全体的に延びる。この均一なコーティン
グ性は、化学層１８　Ｍがコーティングしようとしてい
る表面のところでガスから材料か沈殿するという方法だ
からである。ここには、透視線現象はない　また、ウェ
ーファは普通完全に平坦とはなっていないため、ウェー
ファの周囲まわりの領域ては背面か支持・加熱表面と接
触していないところかある。

ウェーファの背面か加熱・支持表面に対して平らとなっ
ていないこれらの領域では、た、しえは、第２図の表面
２７ては、）ｌ、−′ｌ：　ｌｉｉ、の化パｙ：蒸ノ１
゛コーディングかある。

接着層１９を付着させるのに用いられるスパッタリンク
法と化学蒸着層２５を付着させるのに用いられる化学蒸
着法の間の、コーティングの均一性についての差異は、
正大な間和を呈する。化学蒸着材料は接着層か終る点２
３を越えて刺着しており、また、第２図の表面２７て表
わされる若干の面積においてウェーファの裏面に付着し
ているため、化学蒸着材料の若干の部分か接着せず、剥
離することになる。剥離片は回路パターン間の短絡を生
しさせるので清掃を必要とするという特別の問題を提起
する。剥離片が成る種の敏感な処理機器を損傷する可能
性もある。剥離現象は普通は不均質なのて、リンクラフ
ィ手順のためのイ）ンｊコ１合わせか−Ｍ難しくなる。

３ ４ 剥離を避けて接着層をスパッタリング形成する１つの方
法としては、ウェーファの背面ばかりてなく正面にも接
着層をスパッタリンク形成することかあるが、スパッタ
リンク中にウェーファの向きを変え、ウェーファの縁に
も接着層をコーティングする。この場合、その後に形成
する化学蒸着層はあらゆる領域て先に形成した接着層に
イづ着し、剥離は避けられる。

全体をスパッタリングするということに伴なう重要な問
題は、ウェーファを取り扱って縁をコーティングする機
器か片面だけをコーティングする機器に比べて高価とな
りかつ複雑となるということである。また、背面コーテ
ィング要件は接着層を塗布する段階のプロセス・コスト
をほぼ二倍にする。

化学蒸着法ての背面コーティングを避けようと試みられ
た別の方法としては、ウェーファをその正面から支持・
加熱表面に向って押圧することかある。この場合、機器
は化学蒸着中にウエーファの外径付近の周囲まわりの多
数の点でウエーファ　５ に圧力を加えるように作られている。しかしなから、こ
の点締め伺り技術は２つの重要な欠陥を有する。ウェー
ファの背面および縁にスパッタリングて接着層を与えて
いないかきり、ウェーファの縁の一部にわたって接着層
かまだ存在しないことかある。また、この多数点技術は
背面化学蒸着コーティングを完全に排除てきない。ウェ
ーファは、他のいかなる材・料とも回しように、はぼ片
面だけを加熱されたときに、反ったり、カールしたりす
る傾向かあり、その力は大きい。したかつて、背面には
成る程度までまた露出した領域か生し、脆いウェーファ
に損傷を−１７，える可能性は増大する。点圧力技術は
、接着層を縁と背面にスパッタリンク形成したときには
比較的効果的であるが、余計なスパッタリンク作業に伴
なう欠点をなお解決しなければならない。

ここではっきりと必要とされるものは、化学蒸着をウェ
ーファの表面にのみ効率良くかつ経済的に制限し、接着
層の縁、背面への費用のかかるスパッタリングを行なう
必要のない化学蒸着装置お　６ よび方法である。

［発明の概要］ 本発明によれば、化学蒸着処理中に化学蒸着チャック上
のウェーファにおける縁および背面のコーティングを防
止する装置か得られる。この装置は可動性のキャリヤ組
立体に装着した独特のウェーファ・シールリングを有し
、このシールリンクをウェーファの全外周に沿ってウェ
ーファに押し付けることかてきる。シールリングはウェ
ーファの正面と接触し、化学蒸着チャックの近くまて延
びていて周囲近接シールを形成し、ウェーファの縁およ
び背面は化学蒸着コーティングから隔離される。好まし
い実施例では、キャリヤ組立体は化学蒸着チャックに対
して前後の方向に案内されながらアクチュエータによっ
て動かされる。

閉鎖位置において、圧力か加えられてウェーファをチャ
ックに向って押圧する。好ましい実施例においては、本
装置は回転する内部ハフとこのハブに取り付けた多数の
チャックを備えた化学蒸着装置に取付けられる。好まし
い実施例ては、キャリヤは各チャックのためのジャーナ
ル１ｈ１１受内の線形スライド内を案内され、引張ばね
かキャリヤを閉し方向に押圧し、密封圧力な学える。好
ましい実施例の装置は、回転可能なハフか一方向に動く
ときに回動するカムレバーに向って動くカム従動子によ
って開かれる。ハフか反対方向に回転すると、回動カム
レバーかウェーファ・シール装置が作動しないように動
かされる。

［好ましい実施例の説明］ 第３図は化学蒸着チャンバ内の水冷式中央ハフ３３から
延びるアーム３１に支持された単一の化学蒸着チャック
２９の側面図である。普通は、加熱線ならひにプロセス
制御て使用される温度センサどの他のＩ−ランスジユー
ザに通しる電気り一１〜線のような設備かチャックのア
ーム内に収容されている。ウェーフッ５１はチャックに
支持されて処理を受ける。ウェーファは支持ピン５３．
５５に乗っている。第３図には支持ピン５３のみか示し
である。チャックを中央ハフから［１すると、加熱しな
けれはならない質量か減り、プロセス制御　７ ８ 御か向上する。普通は、いくっかのプロセス・チャック
か中央ハフから延びており、いくつかのウェーファを同
時に処理することかできる。

第３図において、ハフ、チャックを囲む空間は全体的に
密閉化学蒸着チャンバ内にある。中央ハフは回転可能で
あり、各チャックはチャンバのたた１つの開口部に送ら
れ、−度に１つずつウェーファの装填、取り出しを自動
的に行なえる。代表的な処理サイクルては、化学蒸着チ
ャンバは大気に通しており、へプか回転され、処理済み
のウエーファか取り出され、未処理のウェーファか装填
され、すべてのチャックに未処理のウェーファか取付け
られたならば、回転か停止され、チャンバかシールされ
、化学蒸着サイクルか開始される。化学蒸着サイクルは
、チャックを加熱する段階と、化学蒸着ガスをシールし
たチャンバに導入する段階とからなり、化学蒸着ガスの
少なくとも１つはコーティングしようとしている材料を
金石する。また、処理位置へ、また、そこからのウェー
ファの移送をエアロツクしたチャンバを通　９ して行なう化学蕪Ｂ機もあり、そうすれば、化′ツ′蒸
着処理チャンバを大気に通しさせる必要かない 本発明の好ましい実施例による周囲ウェーファ・シール
装置３５か化学蒸着チャックの下方て中央ハフに取り付
けた状態て第３図に示しである。この取付は配置はセラ
ミック酸の絶縁体を包含しており、ウェーファ・シール
装置は中央ハフから電気的に絶縁されている。好ましい
実施例では、このようなシール装置が１つずつ各化学蒸
着チャックと組合わせである。シール装置か中央ハフに
取り伺けである位置から、取り付はアーム３７かチャッ
クの方向へ延びており、これは案内装置３９を支えてい
る。支持部材４１が案内装置３９内に係合し、この支持
部材は中央ハフの中心に対して前後の方向に直線状に案
内される。好ましい実施例ては、案内装置はジャーナル
軸受を備えた普通の凹字形くさびを使用する。支持部材
を目的に合わせて案内てきる方法は種々ある。

延長ばね４３かアーム３７の取り付は端および　０ 支持部材４１にも固定してあり、このばねは支持部材４
１を中央ハフに向って押圧する。支持部材４１はアクチ
ュエータ４フと係合するように設置したカム従動子４５
を有し、このアクチュエータは化学蒸着チャンバのベー
ス面４８に取り付けてあり、したかって、ウェーファ・
シール装置の可動部分を化学蒸着チャックに対して制御
することかてきる。

好ましい実施例におけるウェーファ・シールリング組立
体４９は支持部材４１に取り付けてあり、それを動かず
ことによって支持される。この取り付けａ造はセラミッ
ク酸の絶縁体を包含しており、シールリンク組立体は支
持体から電気的にも熱的にも絶縁される。シールリンク
組立体は、中央ハブの回転時にチャックへのウェーファ
の装填、取り出しを行なう位置て化学蒸着チャック２９
から離れるように動かされ、またハフの別の回転位置て
はチャックに向って動かされる。シールリンク組立体は
チャック２９上のウェーノア５１と接触し、チャックに
向ってウェーファを保持し、ウェーファの縁および背面
への化学蒸着コーティングを防止する。

第４図は第３図の矢印４−４の方向に見た装置の図であ
り、好ましい実施例の４−１加的な細部を示している。

ウェーノア５１は、中央ハフ３３にアーム３１（図示せ
ず）で取り伺けられた化学蒸着チャック２９上の支持ピ
ン５３．５５に乗っている状態て示しである。好ましい
実施例では、化学蒸着チャックは成る特定のウェーファ
サイズを支えるような寸法となっており、たとえば、公
称６インチ（１５０ｍｍ）直径のウェーファを支えるよ
うになっている。異なったサイズのウェーファを扱うと
きには、新しいサイズのウェーファを支えるように設計
したチャックをすえ付ける。これは、生産塑化学蒸着機
か普通は長期間にわたって成る特定のサイズのウェーフ
ァを処理するようになっているので、特に不便というわ
けてはない。チャックは公称４インヂ（１０’Ｏｍｒｒ
ｒ）　、６インチ（１５０ｍｍ）、８インヂ（２００ｍ
ｍ）のウェーファな処理するように描或し、デスｌ−し
１ ２ てみたが、本発明の教示に従って適切な寸法のチャック
およびリンクを作ることによって他のサイズのウェーフ
ァも処理できる。

ウェーファ・シールリング組立体４９（第３図）は支持
部材４１に取り付けたクロスピース５７を有し、このク
ロスピース上には組立体の他の構成要素か支えられてい
る。好ましい実施例ては、クロスピースはねし５９のよ
うなソケット・ヘットキャップ式ねしによって支持部材
４１に取り付けられる。他の直径のウェーファに合わせ
るには、組立体４９を取り外し、異なったウェーファサ
イズに合わせて設計した構成要素の組立体と交換するこ
とかてきる。

クロスピース５７は２つのロット支持体６１６３な有し
、これらのロット支持体は互いに隔たっていてシールリ
ンク６９を取り付ける２つのロット６５．６７を支持し
ている。ロッド６５．６７は丸孔内てロット支持体に取
り付けてあり、好ましい実施例ては固定ねし７１．７３
によって固着されている。これらの固定ねしを緩め、ロ
ッ３ トを孔の内外へ滑らせることによって調節を行なうこと
かてきるが、再固定には固定ねしを締め（＝Ｊけるだけ
である。

ロット支持体６１．６３か中央ハフに向って垂直面とな
す角度は、化学蒸着チャックか内側ハフに向って垂直面
となす角度と同じとなるように設計する。これにより、
シールリンク６９は、化学蒸着チャックに向って移動し
、そこてウェーノア５１と接触したときに、チャックと
ほぼ同し角度となり、ウェーファの全周にわたってウエ
ーファと一致する傾向となる。この均一な接触を保証す
るように行なえる調節は、ロット部材か成る量の可撓性
を与えるという事実を含めて多数の方法て行なえる。

シールリンク６９はねし留め具を備えたプレート組立体
７５によってロット部材６７に取り付けられる。このプ
レート組立体は取り付は部材（図示せず）を包含し、ロ
ッド６７に孔を設けた場合、シールリンク６９がロット
６７を中心として限られた量回動することかてきる。好
ましい実施　４ 例ては、シールリンクのロワｌ−６５への取り付けは調
節ねしをｑｌｌえた調節キャップ６５によって行なわれ
、その場合、シールリンク６９のロット６７まわりの回
動量は全体て少量、約１ｃｍ調節てき、はぼ化学蒸着チ
ャック上のウェーファの前面を含む平面においてシール
リンク６９かウェーノア５１と確実に一致する。

回転する中央ハブの装填・取り出し位置（ウェーファ・
シールリング組立体か第３図に示すように化学蒸着チャ
ックから離れている位置）で、ウェーファ支持ピンにウ
ェーファを置いて処理したり、処理済みのウェーファを
取り出したりすることかてきる。普通は、装填／取り出
しシーケンス中に、ハフはハフから延びる化学蒸着チャ
ックの何倍も動き、各チャックから取り出し、未処理ウ
ェーファを装填する。

第５図は第３．４図の化学蒸着装置の部分平面図てあり
、六角形の中央ハフ３３に取り付けた６つの化学蒸着チ
ャックを示している。アーム３１」−の化学蒸着チャッ
ク２９は６つのチャックのうちの１っである。本発明の
シールリンク組立体は第５図に示していない。直径８５
は処理装置を囲む密封可能なチャンバの外径である。中
央ハフは時計方向、反時計方向の両方向に回転てきる。

チャックの６つの位置はそれより多くても少なくてもよ
いが、６つが便利であることがわかった。

第５図の線８１はウェーファを装填したり、取り出した
りすることかてきるように各化学蒸着チャックに対して
処理毎に回転を停止する位置を示している。アクチュエ
ータ４７かこの装填・取り出し位置で示してあり、ここ
ては、ウェーファシールリング装置かチャックから離れ
るように移動し、ウェーファかチャックへ、あるいは、
チャックから移送され得る。好ましい実施例におけるア
クチュエータ４７は表面４８（第４図）上に枢着した異
形レバーてあり、これか停止しているとき、装填・取り
出し位置において、中央ハフが反時計方向に回転すると
、各ウェーファ・シール装置のカム従動子かカム軌道と
してのアクチュエータに乗り、ウェーク）・・シール装
置が開くこ　５ ６ とになる。すなわち、シールリンク組立体かチャックか
ら離れるように移動し、装填・取り出しアーム（図示せ
ず）のスペースを与え、チャックからウェーファを取り
出し、新しいウェーファをチャックに置けるようになる
。他のすべての位置において、ウェーファ・シールリン
グはそれぞれのチャックに対して、あるいは、ウェーフ
ァか装填しである場合にはチャック上のウェーファに対
して引張ばねによって押圧される。成るシール装置か線
８１と整合した位置において、このシール装置は完全に
開いている。装填・取り出し位置において各化学蒸着チ
ャックに対して回転か停止している間にウェーファの装
填ならびに取り出しか行なわれる。破線て示す領域８３
はウェーファが挿入されたり、取り出されたりする化学
蒸着チャンバへの密封可能な開口を表わしている。ハブ
か装填・取り出し位置から離すように化学蒸着チャック
を移動させるにつれて、アクチエエータの形により、ウ
ェーファ・シール装置か再び接近するようにばね４３に
よって押圧され、最終的　７ にはシールリングがチャック上のウェーファ（ウェーフ
ァか装填されている場合）と接触する。代表的なプロセ
スサイクルにおいて、ずへてのチャックからウェーファ
か取り出され、再装填された後、ハブの回転が止められ
、チャンバがシールされ、化学蒸着処理か開始される。

化学蒸着チャック内へ延びなければならないヒータ電力
線、トランスジューサへの制御ライン等のために、中央
ハブは一回転以上にわたって同し方向へは回転しない。

装填・取り出しサイクル後、回転は逆転される。時計方
向の回転により、カム従動子かアクチエエータ・レバー
な経路から外れる方向へ回動させ、その結果、カム従動
子かウェーファ・シール装置を開くことなくハブ側へ移
動する。

第５図の平面図は代表的な場合を表わしている。６個よ
り多いかあるいは少ない化学蒸着チャックを設けること
かてきる。他の多くの変更も可能である。たとえば、ウ
ェーファはエアロツク式のチャンバその他のタイプの保
持チャンバか　８ らプロセス・チー＼・ンハに装填したり、そこから取り
田したりすることかてきる。

第３．４図のウェーファ・シールリング組立体４９か装
填・取り出し位置から離れて閉ざされたとき、シールリ
ンク６９は、ウェーノア５１かシールリンク装置が閉し
る前に化学蒸着チャックに装填されていた場合には、化
学蒸着チャック上のウェーノア５１に向って押圧される
。ウェーファか装填されていない場合には、シールリン
クはチャックに向って押圧されることになる。ウェーノ
ア５１は装置か閉しているときにチャック上にある任意
のウェーファを表わしている。

第６図は、第４図の６−６線に泊った、リンク６９、ウ
ェーノア５１およびチャック２９の一部を通る部分断面
図である。この第６図において、ウェーファ・シール装
置は閉ざされており、シールリンクは、４インチ（１０
，１６ｃｍ）公称直径のウェーファについて約１０ボン
ド（４，５ｋｇ）の力でチャック上のウェーファに向っ
て押圧される。

化学基若チャック２９の面は打ましい実施例ては３つの
レベル、すなわち、ヘースレヘル１０１と、第１の上昇
面１０３と、第２の」二Ｗ面９５とを有する。第１上昇
面は円形であり、ウェーファ・シールリング６９の外径
とほぼ同し外径を有する。第２上昇面９５は処理しよう
としているウェーファの背面のサイズとほぼ同してあり
、種々のウェーファを収容するように作ったチャックの
サイズとは異なる。ウェーファか化学蒸着チャックに装
填されたとき、このウェーファは第２上昇面９５に乗る
。第２」−界面９５か装填しようとしているウェーファ
と同し直径を力するが、向きおよび識別の目的てウェー
ファの縁に形成した平坦面に−・致する形状は持たない
。好ましい実施例ては、面１０３．９５はそれぞれの広
かりにわたって約、００１インチ（０，０２５ｍｍ）以
内の平坦度となるように注意深く機械加工し、仕上げる
。

ウェーファ・シールリング６９は好ましい実施例ては約
１２ｍｍの厚みＤｌを持つ外方部分８７９ ０ と、シールリンクの軸線に対して直角な平らな加工面９
１とを有する。好ましい実施例では、面９１の直径方向
の幅Ｄ７は約１０．５ｍｍであり、種々のウェーファサ
イズに順応ずへくリンク、チャックの直径か異なるのと
は無関係に常に同しである。

シールリンクは面９１に対して平行な平らな加工面９３
を備えた内方部分８９を有する。面９３はシール装置か
閉したときにウェーファの正面と接触する面である。面
９３は３〜５　ｍ　ｍのオーバーラツプＤ５か生しる程
度まてリンク中心に向って延びており、内周面は一連の
平坦面として機械加工され（第４図参照）、その結果、
チャックおよびシールリングが準愉される公称直径の任
意の標準平坦度を持ったウェーファかその外周まわりに
連続的にシールリンクと接触てきるようになっている。

面９１．９３の間隔Ｄ３は、面９５か面１０３から」二
昇した距＃、Ｄ９およびウェーノア５１の厚さＤ６に対
して機械加工中に制御され、化学蒸着１ チャックの面１０３とウェーファ・シールリングの面９
１の間のキャップ寸法Ｄ２を制御する。たとえば、公称
４インチのウェーファと好ましい実施例の装置とを組合
わせた場合、Ｄ３は０．１７２インヂ（４，３７ｍｍ）
±０．０００５０．０００５インチｍｍ）てあり、ウェ
ーファ厚さＤ６は０．０２３７〜０．０２５５インヂ（
０，６０〜０．６５ｍｍ）にあることか知られており、
Ｄ９は０．１５０インチ（３，８１ｍｍ）±０．０００
５０．０００５インチ　３ｍｍ）である。最大キャップ
Ｄ２は０．０２５５インチ（０，６５ｍ　ｍ　）の最大
ウェーファ厚さプラス０．１５０５インチ（３，８２ｍ
ｍ）の最大Ｄ９寸法から０゜１７１５インチ（４，３６
ｍｍ）をマイナスした値である。すなわち、Ｄ２＝０．
００４５インチ（０，１１ｍｍ）である。最小キャップ
Ｄ２は０．０２３フインチ（０，６０ｍｍ）の最小ウェ
ーファ厚さプラス０．１４９５インチ（３゜８　ｍ　ｍ
　）の最小Ｄ９寸法から０．１７２５インチ（４，３８
ｍｍ）の最大Ｄ３寸法をマイナスした　２ 値である。すなわち、Ｄ２＝０．０００フインチ（０，
０２ｍｍ）である。４インチ公称ウェーファについて」
二連したものに等しい公差を持って使用しているシステ
ムの測定値では、キャップ幅Ｄ２は０．００１２〜０．
００４インチ（０，０３〜０．１０ｍｍ）の範囲で変化
し、理論的な公差に対して非常に良好は補正か行なえる
ことかわかった。面９１の幅Ｄ７と共に面９１．１０３
間のギャップＤ２かチャック上のウェーファまわりに周
囲近接シールを形威し、この周囲近接シールかウェーフ
ァの周囲まわりての面９３とウェーファの正面との連続
的な接触とあいまって、ウェーファの縁への化学蒸着コ
ーティングを防く。さらに、シールリンクによりウェー
ファに加えられる力は、ウェーファをチャックの面９５
に対して平らに保持するのを保証する。こうして、縁お
よび背面のコーティングが防止される。

シールリンクの面９３の外径は処理しようとしているウ
ェーファの最大外径より大きくなければならない。それ
により、′）：Ｃ１１１１９１かウェーファの縁とシー
ルリンクの縁１０５の間で囲まれる。この空間の幅は作
動のための間隙を与え、ウェーファ・シール装置か開い
ているときにウェーファを支えるピン５３．５５のそれ
ぞれの直径より大きくなければならない。好ましい実施
例ては、これらのピンは上昇面９５の外径部に隣接して
面１０３に設けた孔に嵌合している。ピンはウェーファ
の厚さよりも幾分少ない量だけＤ９寸法を越えて突出す
る。その結果、シールリングがなくてもウェーファを支
持することばてき、シールリンクの閉鎖動作と干渉して
ウェーファの外径のまわってその正面と接触することか
ない。約６　ｍ　ｍの幅が好ましい実施例て用いられる
。

シールリンク６９の外方部分８７は傾斜面９７によって
内方部分８９につなかっている。好ましい実施例ては、
寸法Ｄ８は約１５ｍｍてあり、リングの軸線に対する面
９７の角度は約４５度である。多くの化学蒸着法におい
てウェーファの正面に対するガス流との干渉を避け、蒸
着物質の均一な分布を生しさせるには角度か改変である
ことか　３ ４ わかっている。しかしなから、この角度は２０度程度ま
て小さくすることができ、はとんどシールリンクの内周
面で始まってもよい。シールリンクの内方部分の厚さＤ
４は好ましい実施例ては０゜０４０インチ（１，０２ｍ
ｍ）てあり、４５度てば面取り１０６は約０．０２０イ
ンチ（０，５１ｍ　ｍ　）である。比較的薄い部分と面
取りは、共に、処理中にウェーファの正面に向う化学蒸
着ガスの流れが、特にウェーファの正面との接触領域付
近て乱れるのを防ぐ助けとなる。リングのより重量のあ
る外方部分は温度行程中の安定性を与える。もしこうな
っていない場合には、リンクか反ったり、折れたりする
可能性かある。チャック材料と同様のリング材料は好ま
しい実施例てはモネルメタルである。

化学蒸着システムに装填された多数のウェーファを処理
する準備の際に、化学蒸着チャンバの空間は抽気され、
真空状態を生しさせる。蒸着サイクル間の真空レベルは
普通は約１ミリトールである。蒸着を開始させるために
、チャンバ内へ化　５ 学蒸着ガスを放出させる必要かある。代表的な蒸着温度
は２００〜３００よリトールである。ガスか最初に化学
蒸着チャンバに放出されたとき、ウェーファ・シールリ
ングによってチャックに締め伺けられたウェーファの縁
のまわりの空間９９と化学蒸着チャンバの残部との間に
は圧力差かある。この圧力差により、ガスは周囲近接シ
ールのギャップＤ２を通って空間９９内へ流入すること
になる。この流量は時間の経過と共に徐々に減少するこ
とになる。それは、空間９９内て圧力か」二昇して圧力
差を均衡状態に向って小さくするからである。ガスの、
ウェーファ縁への蒸着を生しさせる空間９９への導入を
避けるために、蒸着か始まる前に導入された最初のカス
は比較的不活性のガス、たとえば、窒素であり、蒸着を
生しないものである。蒸着すべき物質、たとえば、タン
グステンあるいはタンクステン合金の蒸着の場合には６
フツ化タンクステンを含有するガスはチャック上のウェ
ーファの縁まわってチャンバと小空間９９の間に圧力均
衡状態を定めるに充分な時間か経　６ 過した後のみ導入される。

それ故、材料が空間９９に入り、ウェーファの縁または
背面に付着するメカニズムは拡散現象だけによると考え
られる。化学蒸着処理する材料は、タングステンの場合
には６フツ化タングステン、シリコン蒸着の場合にはシ
ランのようなガスの状態て導入される。化学蒸着チャッ
クおよびリンクは高温、たとえば、４００〜６００°Ｃ
である。コーティングすべき材料を含有する化学蒸着ガ
スは高温での分子作用により周囲近接シールのＤ２ギャ
ップ内に移動する傾向かあるが、ギャップ内のチャック
面１０３およびリング面９１に付着する傾向もある。ギ
ヤツブ寸法Ｄ２が比較的小さく、ギヤツブ幅Ｄ７か比較
的大きい場合には、面１０３．９１とガス分子の衝突の
可能性か高いし、コーティングがＷの縁になされ得る空
間９９に到達する前にギャップ内てコーティング材料か
消滅してしまう可能性か高い。

試験的な蒸着作業において、周囲近接シールについて１
０．６７ｍｍ　（０，４２０インチ）の寸法Ｄ７の場合
、縁コーティングのなんらかの印か現われる前に、ギャ
ップＤ２は０〜約０．２７９ｍｍ（０，０１１インチ）
の範囲て変化する可能性があることがわかった。これは
約３８・１の幅対長さの比である。大雑把に言って、効
果的であるためには、周囲近接シールか３５：１よりも
大きい幅対ギャップ比を持たなければならず、好ましく
は、３８１より大きく、最も好ましくは、約８０，１以
上の比である。

実際のところ、Ｏのキャップは達成てきない。

これは機械加工公差の現実のためてあり、面９１．１０
３の干渉（接触）がウェーファの而て圧力が軽減し、面
９３かウェーファのどことも接触することかないという
ことを意味する事実による。寸法は、周囲近接シールの
Ｄ２ギャップか約０．００１インチ（０，０２５ｍｍ）
以上であるように制御される。ここで、幅対ギャップ寸
法の比３５１を考慮してより大きなキャップて作動する
ことか好ましい。これは、材料かギャップ内に付着する
につれて、ギャップか小さくなり、最　７ ８ 終曲には、当初の寸法および公差を回復すへく清掃作業
のための−・時停止か必要となる。

清掃は、普通は、アルゴンをチャンバに逆充填し、蒸着
材料をハブ、リンクおよび固定具からＲＦプラズマてス
パッタリンク除去することによって行なわれる。このＲ
Ｆ清掃か行なわれたとき、ハブ、チャックおよびリンク
はＲＦホットてあり、装置の案内部分はＲＦフローティ
ンつてあり、プラズマによって浸蝕されない。これは周
囲ウェーファ・シール装置において上述したセラミック
製絶縁体によって遠戚される。

ここて、実務において、ウェーファ・シールリングは蒸
着中にチャックおよびウェーファの温度とほぼ同してあ
ってウェーファの正面におけるコーチインタ均一性の乱
れを避けなければならないことがわかった。もしリンク
かもっと低い温度である場合、それはヒートシンクとし
て作用し、ウェーファから熱を引き出し、リンクとウェ
ーファの接触領域付近のウェーファ表面温度を低下させ
ることになる。こうなると、反応速度も低下　９ し、蒸着する材料か少なくなる。したかって、生産コー
ティングが開始される前に確実に温度均衡か確立される
時間はサイクル中に常にある。

コーティングすべきウェーファは常に完全に平らてはな
い。さらに、ウェーファは、温度勾配ならびに他のたい
ていの材料と同様に、より高い温度てウェーファ材料か
消費されるという傾向により、反ったり、カールしたり
する傾向かある。この理由のために、シールリンク６９
をウェーファに押圧する圧力を制御しなりればならない
。

ウェーファか小さくなるにつれて、この正力は小さくす
ることかできる。実務において、約ｌＯボンド（４，５
ｋｇ）の力はより小さいウェーファにとって必要な最小
の値てあり、もっと大きいウェーファについては最大４
０ボンド（１８ｋｇ）て充分である。好ましい実施例て
は、この力ばばね４３の遭択とばねの予荷重によって制
御される。

好ましい実施例の装置てば、シールリンク６９の部分８
９の円周内てコーティングはウェーファ　０ の正面にのみ行なわれる。スパッタリング接着層か比較
的単純なスパッタリンク装置においてウェーファの１１
面の全体にわたって一回の作業で形成され得るので、接
着層材料をウェーファの縁にコーティングする複雑なス
パッタリンクや余計な作業ならびに接着層材料をウェー
ファの背面にコーティングする作業は不要である。

当業者には明らかなように、発明の精神、範囲から逸脱
することなく本発明の装置には多くの変更を行ない得る
。シールリンクを化学落着チャックに対して前後に動か
すのに用いられる機構は多くの形態を採り得る。機構を
閉方向に押圧する装置は好ましい実施例て示したそのま
まの引張ばねである必要はない。圧縮ばねを用いる構造
であってもよいし、ばねをまったく用いずにカム従動子
をカム軌道内の確実な位置に移動させる機構であっても
よい。別の例として、幅対長さの最小比が得られる限度
内て、近接シールの幅を変えてもよい。また、近接シー
ルをエンボス加工してもよいし、溝を与えてもよい。シ
ールか平らＣある必要はなく、シールか分離に対してか
なりの長さを持つということのみか必要である。複雑な
近接シールを発明の精神、札聞から逸脱するように尤え
るへきてはない。面９５かチャック上の面１０３から高
くなっている必要もない。寸法Ｄ３はウェーファ厚さの
みによって予憩され得る。高くなっている面９５は機械
加工の目的にとっては便利である。リンクの正確な形状
も上述した好ましい実施例とは変えてもよいし、材料も
本発明と適合することを留意している限りては変更可能
である。さらに、発明の精神、範囲から逸脱することな
く他にも多くの変更を行なうことかできる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は従来技術による化学蒸着チャックＬのピンに
支えられたウェーファの側面図である。 第１Ｂ図は従来技術による第１Ａ図のウェーファとチャ
ックの正面図である。 第２図は従来接衝におけるチャックとウェーファの一部
を通る部分断面図であって、スパッタリンク処理した接
着層への化パＺ′蒸着コーティング１ ２ の影響を示ず図である。 第３図は本発明の好ましい実施例の周囲ウェーファ・シ
ール装置の側面図である。 第４図は第３図の４−４線に泊って見た装置の正面図で
ある。 第５図は回転可能な中央ハフと多数の化学蒸着チャック
を備えた化学蒸着コーティング機の部分平面図てあり、
本発明の好ましい実施例である作動機構を示す図である
。 第６図は第５図の６−６線に沿った、化学蒸着チャック
、ウェーファおよび本発明のシールリンクの一部を通る
部分断面図である。 スピース、５９・・・ねし、６１．６３・・・ロワ１〜
支持体、６５．６７・・・ロワ１〜．６９・・・シール
リンク７１．７３・・・固定ねし、７５・・・プレー１
〜組立体図面において、２９・・・化学蒸着チャック、
３３・・・中央ハフ、３５・・・周囲ウェーファ・シー
ル装置、３７・・・取り付はアーム、３９・・・案内装
置、４１支持部材、４３・・・延長ばね、４５・・・カ
ム従動子、４７・・・アクチュエータ、４８・・・ヘー
ス面、４９・・・ウェーファ・シールリング組立体、５
１・・・ウェーファ、５３．５５・・・支持ピン、５７
・・・クロ　３ ４

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）．化学蒸着法の実施中に化学蒸着チャック上のウ
   ェーファへの縁、背面のコーティングを防止する装置で
   あって、 前記化学蒸着チャックに対して前記 ウェーファを保持するウェーファ・シールリング手段と
   、 このウェーファ・シールリング手段に取 り付けてあってウェーファ・シールリング手段を支持し
   かつ移動させるキャリヤ手段と を包含し、 前記ウェーファ・シールリング手段が前 記ウェーフアの前記化学蒸着チャックと反対の側でこの
   ウェーファの周囲まわりに連続的にそれと接触しており
   、前記ウェーファの周囲の外側で前記化学蒸着チャック
   に対して周囲近接シールを形成している ことを特徴とする装置。
2. （２）．請求項１記載の装置において、 前記キャリヤ手段に取り付けてあり、こ のキャリヤ手段を前記化学蒸着チャックに対して前後方
   向に案内して前記ウェーファ・シールリング手段を前記
   化学蒸着チャック上にある前記ウェーファに対して前後
   方向に案内する案内手段と、 前記化学蒸着チャックに向って前記キャ リヤ手段を前進させたり、前記キャリヤ手段を前記化学
   蒸着チャックから後退させたりするアクチュエータ手段
   と、 前記キャリヤ手段と組合わせてあって前 記ウェーファシールリング手段を前記化学蒸着チャック
   上の前記ウェーファに押し付ける圧力手段と を包含することを特徴とする装置。
3. （３）．請求項１記載の装置において、前記周囲近接シ
   ールが前記シールリング手段上の第１表面と、前記化学
   蒸着チャック上の第２表面とを包含し、前記第１表面が
   前記第２表面とほぼ一致する形状を有し、前記第２表面
   から長さＹにわたって寸法Ｘだけ隔たっており、Ｙ：Ｘ
   の比がどこにおいても３５：１に等しいかあるいはそれ
   より大きくなっていることを特徴とする装置。
4. （４）．請求項３記載の装置において、前記第１表面と
   前記第２表面が共に平らな表面であることを特徴とする
   装置。
5. （５）．請求項２記載の装置において、前記案内手段が
   ジャーナル軸受内の線形スライドを包含することを特徴
   とする装置。
6. （６）．請求項２記載の装置において、前記圧力手段が
   前記キャリヤ手段と前記案内手段とに取り付けた引張ば
   ねを包含することを特徴とする装置。
7. （７）．化学蒸着処理中に化学蒸着チャックに対してウ
   ェーファを保持するウェーファ・シールリングであって
   、 前記リンクの軸線に対して直角であっ て、前記ウェーファの前面と接触し、前記ウェーファを
   前記化学蒸着チャックに押圧する第１表面と、 前記化学蒸着チャックと共に周囲近接 シールを形成する第２表面と を包含することを特徴とするウェーファ・シールリング
   。
8. （８）．請求項７記載のウェーファ・シールリングにお
   いて、前記第２表面が平らな表面であり、前記第１表面
   に対して平行であることを特徴とするウェーファ・シー
   ルリング。
9. （９）．化学蒸着処理中に化学蒸着チャック上のウェー
   ファの縁、背面に対する化学蒸着を防ぐ方法であって、 前記ウェーファ上にシールリングを置く 段階と、 前記ウェーファに対して前記シールリン グを押圧して前記ウェーファの背面を前記化学蒸着チャ
   ックに押し付ける段階と を包含し、 前記シールリングが前記ウェーファの前 面を前記ウェーファの周囲まわりに連続的に接触させ、
   前記化学蒸着チャックと共に周囲近接シールを形成する ことを特徴とする方法。
10. （１０）．ウェーファについて化学蒸着法を実施する装
    置であって、 化学蒸着室と、 この化学蒸着室内の回転可能なハブと、 この回転可能なハブに取り付けた化学蒸 着チャックと、 前記ハブに取り付けた周囲ウェーファ・ シール装置と を包含し、この周囲ウェーファ・シール装置が、前記ウ
    ェーファを前記化学蒸着チャック に対して保持するウェーファシールリング手段と、 このウェーファシールリング手段に取り 付けてあってそれを支持すると共に移動もさせるキャリ
    ヤ手段と を包含し、 前記ウェーファ・シールリング手段が前 記ウェーファの前記化学蒸着チャックと反対の側でこの
    ウェーファの周囲まわりに連続的にそれと接触しており
    、前記ウェーファの周囲の外側で前記化学蒸着チャック
    に対して周囲近接シールを形成していることを特徴とす
    る装置。
11. （１１）．請求項１０記載の装置において、前記キャリ
    ヤ手段に取り付けてあり、こ のキャリヤ手段を前記化学蒸着チャックに対して前後方
    向に案内して前記ウェーファ・シールリング手段を前記
    化学蒸着チャック上にある前記ウェーファに対して前後
    方向に案内する案内手段と、 前記化学蒸着チャックに向って前記キャ リヤ手段を前進させたり、前記キャリヤ手段を前記化学
    蒸着チャックから後退させたりするアクチュエータ手段
    と、 前記キャリヤ手段と組合わせてあって前 記ウェーファシールリング手段を前記化学蒸着チャック
    上の前記ウェーファに押し付ける圧力手段と を包含することを特徴とする装置。
12. （１２）．請求項１１記載の装置において、前記キャリ
    ヤ手段に取り付けたカム従動子を包含し、前記アクチュ
    エータ手段がカムレバーを包含し、前記回転可能ハブの
    回転が前記カム従動子と前記カムレバーとの接触を介し
    て前記周囲ウェーファ・シール装置を作動させるように
    なっていることを特徴とする装置。
13. （１３）．請求項１２記載の装置において、前記カムレ
    バーが枢着したカムレバーであり、一方向への前記ハブ
    の回転が前記周囲ウェーファ・シール装置を作動させる
    か、反対方向への前記ハブの回転は前記周囲ウェーファ
    ・シール装置を作動させず、前記枢着したカムレバーが
    前記カム従動子が前記カムレバーに追従しないように回
    動することを特徴とする装置。