JPH06306615A - 改良された化学気相蒸着チャンバ - Google Patents

改良された化学気相蒸着チャンバ

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JPH06306615A
JPH06306615A JP6067474A JP6747494A JPH06306615A JP H06306615 A JPH06306615 A JP H06306615A JP 6067474 A JP6067474 A JP 6067474A JP 6747494 A JP6747494 A JP 6747494A JP H06306615 A JPH06306615 A JP H06306615A
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チャン−ライ レイ ローレンス
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パーロヴ イリヤ
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アンソニー リッタウ カール
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フェリス モリソン アラン
Mei Chang
チャン メイ
Ashok K Sinha
ケイ． シンハ アショク
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板１４周辺の温度低下及び基板１４にわた
る温度の不均一性の原因が取り除くことを目的とする。 【構成】 上に取り付けられた基板１４を均一に加熱す
るために、１個のコイル抵抗ヒータ２００によって加熱
されるサセプタ２１０と、処理中に基板１４をサセプタ
２１０に堅固に取り付け、これにより少なくとも部分的
に基板１４裏側の蒸着を防止するとともに、加熱された
サセプタ２１０から基板１４への熱の移動を促進する真
空ライン２１６と、処理ガスが基板１４の底部エッジ及
び裏側に到達するのを防止する掃気ガスライン２２２
と、基板１４上の均一なギャップを維持する掃気ガイド
２２６とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、改良された化学気相
蒸着（ＣＶＤ）チャンバに関する。特に、この発明は、
薄膜を半導体基板上に均一に蒸着するＣＶＤ真空チャン
バに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＶＤ真空チャンバは半導体基板上に薄
膜を蒸着するのに採用される。先行ガスは、基板の上方
に配置されたガスマニホールド板を通して真空チャンバ
に満たされる。この基板は一般的に約２５０〜６５０℃
の範囲にある処理温度まで加熱される。先行ガスは加熱
された基板面と反応してその上に薄膜を蒸着させ、揮発
性の副産物ガスを生成する。この副産物ガスはチャンバ
の排気システムを通して吸出される。
【０００３】製造効率及びデバイス能力を増加させるた
めに、近年、基板上に形成されるデバイスのサイズは減
少し、基板上に形成されるデバイスの数は増加してき
た。従って、ＣＶＤ蒸着薄膜が基板にわたって均一の厚
さであり、この結果、基板上のすべてのデバイスが均一
であることの重要さが増してきている。さらに、良好な
デバイスの歩留り（yield ）を悪化させる基板の汚染を
減らすために、処理チャンバ内の粒子の形成を防止する
ことも重要になってきている。
【０００４】さらに、半導体基板、例えばシリコンウエ
ハのサイズは増加し、現在の最新のシリコンウエハは直
径約８インチである。これによって、複数の、１００個
までのウエハを一度に処理するバッチ型の処理とは異な
り、処理チャンバ内で一度に１個のウエハだけを処理で
きるようになった。処理中に問題が生じたときに多くの
高価なウエハが損失され廃棄しなければならないので、
大型のウエハを用いるバッチ処理の経済性は低下した。
さらに、一度に１個の基板だけが処理される場合には、
処理チャンバをより小さくすることができ、処理は制御
しやすくなる。
【０００５】さらに、いくつかの連続的な処理ステップ
をウエハを真空環境から取り出すことなく実行すること
によってウエハ処理を自動化する装置が開発され、これ
により、移送時間及びウエハの汚染が減少した。このよ
うなシステムは、例えばメイダン（Maydan）らへの米国
特許第4,951,601 号によって開示されている。これは、
複数の処理チャンバが移送チャンバに接続されたもので
ある。中央移送チャンバ内のロボットが、種々の接続さ
れた処理チャンバ内のスリットバルブを通してウエハを
渡し、チャンバ内の処理が完了した後それを受け取る。
【０００６】ＣＶＤチャンバの典型的な従来技術が図１
に開示されている。このチャンバはワング（Wang）らへ
の米国特許第4,892,753 号に記載されている。図１に示
すように、ＣＶＤチャンバ１０、処理中にウエハ１４が
上に載せられるサセプタ１６は、垂直可動エレベータ
（図示せず）によって垂直に動きうる。ウエハが外部の
ロボットブレードからチャンバ内に運ばれてきたとき、
複数のピン２０がウエハを支持する。複数のサセプタ支
持指状部（fingers ）２２が、ウエハ指状部２０に接続
され、棒状部材（bar ）４０の上に取り付けられてい
る。棒状部材４０もエレベータによって垂直に動きう
る。ウエハ１４及びそれが上に取り付けられるサセプタ
１６は、複数の高強度ランプ５８によって透光性の石英
窓７０を通して加熱される。２組の石英窓７０があると
きに、２列のランプがチャンバ１０の上部及び底部の双
方の外側に配置されているのが好ましい構成である。こ
れらの石英窓７０はチャンバ壁にテフロンシール７２に
よってシールされている。これらの外部の加熱ランプ５
８を使用することによって、非常にすばやいウエハ及び
サセプタの加熱が可能になり、処理サイクルと処理サイ
クルの間でランプが切られているときにチャンバを冷却
することが可能になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、石英窓７０の
寿命は比較的短い。すなわち、約１０００〜２０００回
の蒸着サイクルの後には石英窓が曇るほどの蒸着物（de
position）が生じて、高強度ランプからの光はもはや石
英窓７０を透過することができなくなり、それは清掃さ
れなければならない。石英窓には、チャンバを清掃する
のに用いられるフッ素含有プラズマも付着し、これも粒
子を発生させる。窓７０を横切って浄化ガスを流すこと
により清掃間隔は長くなるが、清掃または窓７０の交換
のために必要な停止時間はやはり高価である。
【０００８】これに加えて、高強度ランプ５８も定期的
に交換されなければならず、付加的な装置の停止時間が
必要となる。
【０００９】従来のＣＶＤチャンバを用いる場合の別の
問題は、チャンバにおいて低い漏れ率を保持するため
に、ガスを抜くのに約６時間までの長時間を要すること
である。石英窓７０をシールするのに用いられるテフロ
ンシール７１は、ヘリウム浸透性であり、少しずつガス
を放出し（outgas slowly ）、チャンバ１０が十分な真
空に到達するには長時間を要する。チャンバの漏れにつ
いての現在の標準は、真空が断たれたときに、チャンバ
１０内の圧力が７２ミリトールまでもってこられ、温度
が４５０℃に上げられることを要求する。そして、チャ
ンバ内の圧力の上昇はモニターされる。１分当たり０．
５ミリリットルより大きくない漏れ率（leakage rate）
が現在の標準である。
【００１０】このようなＣＶＤチャンバがＷＦ6 先行ガ
スからタングステンのような金属を蒸着するのに用いら
れている。ＷＦ6 は揮発性の高いガスであり、タングス
テンがウエハの上側だけでなくウエハの端部表面及び裏
側にも蒸着されるため、問題が生じる。これらの端部及
び裏側の面は、非常に磨かれた上面よりも粗く、スパッ
タされた窒化チタンのような粘着層で被覆されず、この
ため、蒸着された材料は端部及び底部の表面からはがれ
落ちやすく、チャンバを汚染する。余分の蒸着は同じま
たは異なるチャンバを用いて、エッチプラズマの中でエ
ッチングされうるが、このプロセス自身チャンバ内で粒
子を形成し、あるいはウエハの裏側にダメージを与え
る。
【００１１】従って、締め付け（clamping）リングが用
いられる。締め付けリングは、蒸着の間、ウエハの周辺
部をカバーし、これにより蒸着ガスがウエハの端部及び
裏側の表面に到達するのを防止する。しかし、例えばＷ
Ｆ6 の揮発性のために、締め付けリングだけではウエハ
の端部及び裏側の蒸着を防止することはできない。締め
付けリングの下方あるいは締め付けリングの下方のウエ
ハ端部に向けられた掃気ガスを使用することも試みられ
た。掃気ガスは、処理ガスがこれらの端部及び裏面に到
達する機会を減らす正の圧力を及ぼす。
【００１２】しかし、締め付けリングの使用はいくつか
の欠点を有している。処理サイクルの間に締め付けリン
グは上下し、サセプタ及びウエハを摩擦しうる。これに
より、粒子が発生することになる。これに加えて、締め
付けリングはウエハの周辺の面を覆うため、金属が蒸着
されうるウエハ領域を減少させる。
【００１３】締め付けリングの使用による別の問題は、
締め付けリングが、ウエハよりも厚いため、ウエハより
も冷えており、締め付けリングに接触するウエハの周辺
部を冷却してしまうことである。これにより、冷えたウ
エハ周辺部の蒸着速度が低下し、蒸着膜の不均一に至
る。
【００１４】このように、これらの改良にもかかわら
ず、ＣＶＤによるタングステンのような金属の蒸着は望
むほどには均一にならない。サセプタ及びウエハを加熱
するための外部の高強度ランプの使用によっても完全に
均一な膜は得られず、蒸着された膜は均質にはならな
い。さらに、石英窓上へのタングステンや他の材料の蒸
着が時間とともに形成されるため、窓の透明度を低下さ
せ、それは定期的に清掃されなければならない。これは
チャンバを開けることを必要とし、停止時間を増加させ
るため、高価になる。このチャンバには、粒子発生や蒸
着の不均一性の他の問題もある。従って、粒子発生及び
蒸着膜の不均一性の原因の究明が続けられており、上記
問題の解決策が常に求められている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明は、特にタング
ステンを前面または選択的に、またはケイ化タングステ
ン（tungsten silicide ）、窒化チタン、銅等を蒸着す
るための単一基板式あるいは枚葉式のＣＶＤチャンバを
備えており、このチャンバは蒸着膜の均一性を向上させ
る。この発明のＣＶＤチャンバは以下のものを備えてい
る。すなわち、上に取り付けられた基板を連続的に均一
に加熱するために、サセプタ内に固着された１個のコイ
ル抵抗ヒータを用いて抵抗によって加熱されるサセプ
タ。処理の際に基板をサセプタに対して堅固に取り付
け、これにより、少なくとも部分的に基板裏側の蒸着を
防止し、加熱されたサセプタから基板への熱の移動を促
進する、サセプタを通る真空ライン。処理ガスがウエハ
の底部エッジ及び裏側に到達するのを防止する、前記サ
セプタの周辺を通る掃気ガスライン。基板上の均一なギ
ャップを維持する、前記サセプタに取り付けられた処理
されにくい（refractory）掃気ガイド。この発明の掃気
ガイドは処理中に基板に接触せず、これにより基板周辺
の温度低下及び基板にわたる温度の不均一性の原因が取
り除かれ、チャンバの処理部分に入る掃気ガスの量が制
限される。これに加えて、基板の中心から端部に至る温
度の均一性を制御するための不活性ガスの源を真空ライ
ン中に設けたこと、並びに、余分の及び副産物のガスの
チャンバからの排出の均一性を向上させるための、チャ
ンバの真空排出板を設けたことが、このＣＶＤチャンバ
のさらに改良された点である。
【００１６】この抵抗によって加熱されるサセプタは、
中心から端部に至る温度均一性を＋／−２℃に維持する
ことができる。
【００１７】
【実施例】図面において、すべての図面中の同じ部品に
対して同じ数字が用いられる。
【００１８】我々は、単一基板式ないしは枚葉式の（si
ngle substrate）ＣＶＤ処理チャンバにとっては、強力
なランプよりも、ＣＶＤ処理の間に基板の台となる、抵
抗によって加熱されるサセプタ台の方が有利であること
を発見した。この発明の抵抗ヒータは、図２Ａ及び２Ｂ
に示すような、８．１ＫＷのオーダの１個のコイル抵抗
ヒータ２００を備えている。サセプタ台２１０は、金
属、例えばアルミニウムのブロックを備えており、この
ブロックは図３に示すように内部にはめ込まれた１個の
コイル抵抗ヒータ２００を有している。基板のためのサ
セプタ支持部を均一に加熱し、その上に取り付けられた
基板を均一に加熱するために、コイルはすべての側面に
おいてサセプタ台２１０の大部分に接触しなければなら
ない。図３は、コイル２００がすべての側面で金属に接
触するのを確実にするために圧入されたアルミニウム製
の嵌合部２１２とともに、サセプタ台（susceptor moun
t ）２１０にはめ込まれた（embedded）コイル２００の
断面図である。この発明のサセプタ台２１０を作るに
は、ヒータコイルのためのスペース２１１が中実の（so
lid ）サセプタ台２１０から機械加工され、コイル２０
０がその中に挿入され、そしてアルミニウム板２１２が
コイル２００に対して圧入され、コイル２００は金属の
サセプタ台２１０に全側面で接触する。そして、それは
ヒータコイルを大気圧にしておくために溶接され、熱の
移動が促進される。これは、サセプタ台２１０の均一な
加熱を確保するために重要なことである。また、中にコ
イルを備えたアルミニウムのサセプタ台は、鋳造によっ
て作ることもできる。
【００１９】コイル２００は全側面でアルミニウム金
属、例えばサセプタ２１０及び金属の嵌合部２１２に接
触するため、たくさんのコイルを用いることなく高いパ
ワー密度を与えることができる。そして、実際、高い密
度のパワーを得ることができ、図２に示すように、たっ
た１個の加熱コイル２００によってサセプタ台２１０の
均一な抵抗加熱を得ることができた。これにより、サセ
プタ台２１０のサイズを小型化することが可能であり、
種々のガス配管を内部に設けることができる。ウエハ
は、サセプタ台２１０の上に真空によって取り付けら
れ、上述のヒータ装置（heater assembly ）用いること
によって迅速かつ均一に加熱されうる。中心から端部ま
での基板上の温度変動は、例えば約４７５℃である処理
温度において、２℃を超えない。
【００２０】熱電対２１４が挿入され、ウエハの底から
約０．２５インチの距離においてヒータの下側と接触し
た状態で保持される。熱電対２１４はそこに小さなばね
力によって保持され、温度コントローラに制御信号を提
供する。熱電対２１４は大気圧にされた穴の中にあり、
ヒータ２００と熱電対２１４との間の熱の移動が促進さ
れ、より正確な検出が可能になる。
【００２１】温度コントローラは、起こりつつあるステ
ップを予測しヒータの応答特性８Ａを変えて均一な温度
分布（profile ）を維持する比例微分積分（ＰＩＤ）制
御によって駆動される手段である。
【００２２】図４は、サセプタ台２１０の断面図であ
り、図５はサセプタ台２１０の上面図である。
【００２３】さて、図４及び図５には真空ライン２１６
が示されている。真空ライン２１６は真空源（図示せ
ず）に接続されており、この真空源はＣＶＤチャンバ自
身のための真空排気ポンプからは分離されている。真空
ライン２１６は、サセプタ２１０の表面の複数の開口部
２１８に接続されている。これらの開口部２１８は、サ
セプタ２１０の表面上の小溝２２０内に配置されてい
る。従って、真空が付与されたとき、サセプタ２１０上
に取り付けられた基板は、サセプタ２１０に対して均一
に吸引される。真空開口部２１８は溝２２０に接続さ
れ、サセプタ２１０の表面にわたって真空を均一に分布
させるように配置される。真空溝２２０は基板の端部ま
では伸びていないが、例えば、８インチのウエハが処理
されるときには約７インチほどサセプタ２１０にわたっ
て伸びていてもよい。
【００２４】真空ライン２１６の圧力は、チャンバの圧
力が約８０Ｔｏｒｒであるときには約１．５Ｔｏｒｒか
ら約６０Ｔｏｒｒになりうる。真空供給ライン中の圧力
は、基板上の中心から端部までの蒸着の均一性を調整す
るために、アルゴンのような不活性ガスを注入すること
によりさらに調整されうる。例えば、真空ライン２１６
内の圧力を約２．５Ｔｏｒｒから約１０Ｔｏｒｒまで増
加させることにより、サセプタ領域内の熱の移動が増加
し、膜厚及び蒸着された膜の均一性が増加する。
【００２５】ウエハ端部付近の熱の移動を減少させるた
めに、真空チャック領域の外側の領域に浅い溝が付加さ
れてもよい。この熱の移動はウエハ端部に蒸着する膜厚
を減少させる。
【００２６】サセプタ台２１０の中には掃気ガスライン
２２２も存在している。アルゴンのような掃気ガスがサ
セプタ２１０内の複数の掃気ガス開口部２２４内に入
り、掃気ガスを基板の端部と反対の方に向かわせ、これ
により、処理ガスがウエハ端部表面に接触しないように
し、タングステンのような物質がその上に蒸着しないよ
うする。約１２０〜３６０個の開口部をサセプタ２１０
の周辺のまわりに均一に配置しうる。端部及び裏側の蒸
着を禁止するために掃気ガスを用いること自体は知られ
ている。しかし、掃気ガスは基板の端部に沿って流れチ
ャンバの処理領域内に入ったときに、掃気ガスが基板端
部を冷やして基板端部の処理ガスを薄めてしまい、これ
により基板端部の蒸着を減少させるので問題が生じる。
このため、この発明に従って、処理されにくい（refrac
tory）掃気ガイドがこのＣＶＤチャンバには付加されて
いる。
【００２７】図６は、サセプタ２１０の上に取り付けら
れた処理されるウエハ１４とともに示された掃気ガイド
２２６の断面図である。
【００２８】図６に示すように、ウエハ１４はサセプタ
２１０上に支持されている。サセプタ台２１０が処理位
置にあるとき、パージガイド２２６はサセプタ２１０の
上面に載せられる。掃気ガス供給ライン２２２は、サセ
プタ２１０上に真空によって取り付けられたウエハ１４
の端部に対して掃気ガスを供給する。掃気ガイド２２６
は、掃気ガスがＣＶＤチャンバの処理領域内に入ってい
くときに通過する、ウエハ１４上の固定されたギャップ
を保持する。掃気ガスの分布を制御し、基板の中心から
端部までの蒸着の均一性を保持するのに重要な役割を果
たしているのは、５〜１０ミル（０．１２７〜０．２５
４ｍｍ）のオーダであるこの固定されたギャップであ
る。掃気ガスの流路が矢印で示されている。掃気ガイド
２２６は、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムのよう
なセラミックで作られるのが好ましい。
【００２９】処理中に掃気ガイド２２６が上に載る、ア
ルミニウムのサセプタ２１０の端部は、掃気ガイド２２
６とサセプタ２１０との間がくっつくのを防止するため
に、例えば約５〜１０ミル（０．１２７〜０．２５４ｍ
ｍ）離れた複数の細かい溝２２１を有している。このよ
うにくっついてしまうのは、アルミニウムのような金属
（サセプタ）とセラミック（掃気ガイド）部品との間の
膨張係数の違いのために起こりうる。アルミニウムは、
処理温度においては室温と比べたときにセラミックの約
３倍も膨張する。細かい溝２２１は、ウエハの処理が完
了した後にサセプタ台２１０が下がって掃気ガイド２２
６及びサセプタ２１０が分離されたときに、粒子が発生
するのを防止する。
【００３０】一般に、掃気ガスはアルゴンのような不活
性ガスである。しかし、基板の端部の蒸着を促進するた
めに、水素のような少量の反応ガスを掃気ガスに加えう
る。掃気ガスが基板の端部を冷却したとき、基板端部の
処理ガスが薄まったとき、または、もし掃気ガイドが基
板周辺を余計に覆うか陰にしてウエハ上面の周辺の蒸着
が減少するときには、掃気ガスに加えられた水素のよう
な反応ガスが、例えばＷＦ6 と反応し、解離（dissocia
tion）を増加させ、ウエハ端部への蒸着量を増加させ、
上記の蒸着の不均一性の源を断つ。
【００３１】図７は、この発明のＣＶＤチャンバ３００
の断面図であり、部分的に概略を示す。
【００３２】基板１４は、ロボットブレードによって、
この発明のチャンバ側面のスリットバルブ（図示せず）
を通して、チャンバ３００内に運ばれてくる。チャンバ
３００は、中央処理チャンバに接続された複数の処理チ
ャンバを有する真空処理システムの一部であってもよ
い。サセプタ台２１０は、モータ２５２により垂直方向
に可動となっている。基板１４は、サセプタ台２１０が
スリットバルブに対して第１の位置にあるときにチャン
バ内に運ばれてくる。基板１４は最初はサセプタ台２１
０を一組のピン２２８によって支持されており、ピン２
２８はサセプタ台２１０を通り、１個のモータアッセン
ブリによって駆動されるサセプタ台２１０に結合されて
いる。ステンレス鋼のベローズ２２９を腐食性のガスに
よるダメージから保護するために、第２の掃気ライン２
３６を付加しうる。しかし、ピン２２８がサセプタ台２
１０と一緒になって上昇したとき、それらは止め部２３
０に当たる。サセプタ台２１０が処理ガス板３１０に対
向する処理位置まで上昇を続けると、ピン２２８はサセ
プタ台２１０内に沈み込み、ウエハ１４はサセプタ板２
１４上に置かれる。サセプタ真空供給ライン２１６が作
動し、基板１４がサセプタ２１０に固定される。そし
て、点線で示すように、基板１４の処理のためにサセプ
タ台２１０は処理ガス板３１０の方に向かって上方に動
かされる。それが上方に移動すると、基板１４は掃気ガ
イド２２６に接触し、掃気ガイド２２６を固定された基
板１４に対して心出しする。掃気ガイド２２６が心出し
されたとき、それはウエハに接触せず、掃気ガスを通す
ための、固定された５〜１０ミル（０．１２７〜０．２
５４ｍｍ）のギャップをウエハ１４とともに保持する。
同時に、サセプタ台２１０は、上方に移動するときに、
掃気ガイド２２６の心出しもする。一組の緩衝ピン２３
２がアルミニウムのサセプタ台２１０の側壁２１１上で
用いられており、サセプタ台２１０が垂直方向に移動し
たときに掃気ガイド２２６とサセプタ台２１０との間の
接触を最小にして、移動の際にサセプタ台２１０と掃気
ガイド２２６とが互いにこすれあうときの粒子の発生を
減少させる。
【００３３】サセプタ台２１０及びそれに固定された基
板１４が処理位置に到達したとき、処理ガスが付与さ
れ、タングステンまたは他の膜の蒸着が開始される。費
やされた処理ガス及び副産物のガスは、チャンバの排気
システム２４０によって排気される。
【００３４】我々が発見したように、従来の排気システ
ムは蒸着膜の不均一性の別の原因になっている。ＣＶＤ
チャンバ３００の排気システム２４０は、ガスを基板１
４の全周辺から均一に出すことができない。図８に示し
たように、チャンバの排気通路２４２は、サセプタ台２
１０及びその上の基板１４とチャンバ３００の壁３０２
との間に配置される。しかし、スリットバルブを通して
基板１４を出し入れする必要があるために、排気通路２
４２はスリットバルブの領域でブロックされ、排気通路
２４２は基板を完全に取り囲むことはできない。
【００３５】図８は、この発明のＣＶＤチャンバにおけ
る排気通路２４２の上面図である。スリットバルブの存
在は、ウエハ１４の周辺のまわりのチャンバ排気通路２
４２の部分を断ち切っている。従って、排気ガスの取り
出しは均一ではなく、それによって、その領域における
費やされたガスと副産物ガスとの構成はゆがめられう
る。
【００３６】従って、またこの発明に従って、排気ポン
プ作用（exhaust pumping ）板２４４が図９に示すよう
に設けられている。排気ポンプ作用板２４４内の複数の
垂直な開口部２４８は、排気板２４４内の通路２５０に
よって接続されている。開口部２４８のサイズは少し制
限的になっており、排気ガスを強制的に通路２５０の方
に戻し、排気ガスはそこで均一に分散し、そしてチャン
バ排気通路２４２によってチャンバ３００の外に引かれ
る。こうして排気ガスは、ポンプ作用板２４４によって
もっと均一に分散し、ガスはもっと平均してウエハ１４
周辺の付近から（from about the periphery）排出され
る。
【００３７】排気板２４４は、チャンバ側壁３０２内
の、ほぼウエハ１４が処理される位置に取り付けられて
いる。従って、排気ガスは均等に配置された垂直な開口
部内に入って、処理中のウエハ１４の全周のまわりの１
個の通路２５０に入る。こうして、排気ガスは排気シス
テム２４０内へもっと均一に通っていく。
【００３８】蒸着が完了したとき、処理ガス源は断たれ
サセプタ台２１０は再び下降する。サセプタ台２１０
が、持ち上げピン２２８がサセプタ板２１４から再び突
き出る位置に近づいたとき、処理されたウエハをピン２
２８によってサセプタ板２１４の表面上に持ち上げるこ
とができるように、真空ライン２１６に接続された真空
源が断たれる。サセプタ台２１０及びウエハ１４は、ウ
エハ１４をチャンバから取り出せるように、スリットバ
ルブに対向する、それらの最初の位置まで下げられる。
【００３９】チャンバ３００の別の実施例は、掃気ガイ
ド２２６の代わりに、図１０及び１１に示すような複数
の一体化した配置のピン２６０を採用している。上記の
掃気ガイドの代わりに配置ピンを使用することにより、
ウエハの傾斜した端部の上端を含む、すなわち端部を除
外することなく（with zero edge exclusion）、ウエハ
の上面全体にタングステンを蒸着することが可能にな
る。
【００４０】図１０は、掃気ガスの通路を間に形成する
配置ピン２６０によって取り囲まれたウエハ１４の上面
図である。掃気ガイドピン２６０は、図１０に図示され
た実施例では６個であるが、酸化アルミニウムのような
処理されにくい（refractory）材料やアルミニウムのよ
うな金属から作ることができる。３個のピン２６０Ａ、
２６０Ｂ及び２６０Ｃが、ウエハ端部がピンに対して整
列するようにウエハ１４をそろえる。これらのピン２６
０Ａ、２６０Ｂ及び２６０Ｃは、通常のウエハサイズ
（直径２００ｍｍ）に合わせられており、ウエハ１４と
掃気ガス通路２６２との間のギャップを合わせる。従っ
て、ギャップは大部分のウエハ１４に対して最適化され
ている。もし特定のウエハが公称サイズより小さいか大
きい場合は、ウエハのまわりのギャップは、一辺から他
辺まで約２〜２０ミル（０．０５０８〜０．５０８ｍ
ｍ）の間で変動する。残りの３個のピン２６０Ｄ、Ｅ及
びＦはウエハの端部と接触せず、それらの間を掃気ガス
が通過しうるようにウエハとピンとの間に固定されたギ
ャップが提供される。図１１は、サセプタ板２１０に取
り付けられた配置ピン２６０Ａの断面図である。この実
施例は処理されにくい掃気ガイドを省き、掃気ガイドの
ために蒸着ガスに対して陰になるウエハ端部のすべての
部分をなくし、粒子発生源となりうるものを除去する。
掃気ガスの混合、例えば水素のような反応性ガスの付加
を適正に調節することによって、ウエハ端部の非同質性
が補償されうる。
【００４１】この抵抗加熱されるサセプタの使用は、サ
セプタは常に処理温度にされるため、蒸着の均一性を向
上させる。これにより、ウエハ及びチャンバの温度変動
が減少し、蒸着の均一性が向上する。
【００４２】この発明は、特定の実施例について説明さ
れてきたが、当業者には知られているように、部品、材
料及び蒸着条件の種々の代替が可能である。例えば、サ
セプタはサセプタ台とそれに固定された前面板とを備え
ていて、前面板は上記の真空及び掃気ガスへの開口部を
有し、サセプタ台はガスラインを有し、ガスラインは前
面板の種々の開口部に接続されていてもよい。他の変形
は当業者には明白であり、ここで述べたことに含まれる
ことが意図されている。この発明の範囲は特許請求の範
囲によってのみ限定される。
【００４３】
【発明の効果】この発明の掃気ガイドは処理中に基板に
接触せず、これにより基板周辺の温度低下及び基板にわ
たる温度の不均一性の原因が取り除かれ、チャンバの処
理部分に入る掃気ガスの量が制限される。これに加え
て、基板の中心から端部に至る温度の均一性を制御する
ための不活性ガスの源を真空ライン中に設けたこと、並
びに、余分の及び副産物のガスのチャンバからの排出の
均一性を向上させるための、チャンバの真空排出板を設
けたことが、このＣＶＤチャンバのさらに改良された点
である。また、この抵抗によって加熱されるサセプタ
は、中心から端部に至る温度均一性を＋／−２℃に維持
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＣＶＤチャンバの、部分的に概要を示し
た断面図である。
【図２】図２( ａ) はここで使用するコイルの上面図で
あり、図２( ｂ) は図２( ａ)に示したコイルの斜視図
である。
【図３】サセプタ台にはめ込まれたコイルの断面図であ
る。
【図４】この発明のサセプタ台の断面図である。
【図５】この発明のサセプタ板の上面図である。
【図６】この発明のサセプタ上に取り付けられた処理さ
れる基板とともに示された掃気ガイドの断面図である。
【図７】この発明のＣＶＤチャンバの、部分的に概要を
示す断面図である。
【図８】この発明のチャンバの排気通路の上面図であ
る。
【図９】この発明の排気ポンプ作用板（exhaust pumpin
g plate ）の上面図である。
【図１０】ウエハのまわりの配置ピンの上面図である。
【図１１】この発明のサセプタに固定された掃気ピンの
断面図である。
【符号の説明】
１４…基板、２００…コイル、２１０…サセプタ、２１
６…真空ライン、２２１…細かい溝、２２２…掃気ガス
ライン、２２６…掃気ガイド、２６０…配置ピン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イリヤ パーロヴ アメリカ合衆国， カリフォルニア州 95051， サンタ クララ， ブレイク アヴェニュー 183 (72)発明者 カール アンソニー リッタウ アメリカ合衆国， カリフォルニア州 94086， サニーヴェール， アノ ヌエ ヴォ アヴェニュー ナンバー108 395 (72)発明者 アラン フェリス モリソン アメリカ合衆国， カリフォルニア州 95124， サン ノゼ，ディッケンズ ア ヴェニュー 15221 (72)発明者 メイ チャン アメリカ合衆国， カリフォルニア州 95014， キュパティノ， イースト エ ステイツ ドライヴ 863 (72)発明者 アショク ケイ． シンハ アメリカ合衆国， カリフォルニア州 94306， パロ アルト， ハバート ド ライヴ 4176

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 先行ガス（precursor gas ）の源、処理
    される基板を支持するための加熱される金属のサセプ
    タ、及びチャンバのための真空排気システムを含む化学
    気相蒸着の単一基板式ないしは枚葉式（single substra
    te）真空チャンバにおいて、 ａ） 前記サセプタ内に取り付けられた抵抗コイルであ
    って、上記金属が全側面で接触するもの、 ｂ） 基板を前記サセプタに取り付けるための、チャン
    バ排気用真空源とは分離した真空源に接続された、前記
    サセプタを通る真空供給ライン、 ｃ） 前記サセプタ上に取り付けられた基板の端部の外
    の複数の開口部に接続された、前記サセプタを通る掃気
    ガス（purge gas ）ライン、及び ｄ） 前記基板とともに、掃気ガスのための固定された
    ギャップの通路を提供する手段を備えたチャンバ。
  2. 【請求項２】 前記加熱コイルが単一のコイルである請
    求項１記載のチャンバ。
  3. 【請求項３】 前記加熱コイルが、サセプタにわたって
    約２５０から６５０℃の温度を提供しうる請求項２記載
    のチャンバ。
  4. 【請求項４】 前記加熱コイルが、前記サセプタ板にわ
    たってその中心からその端部まで＋／−２℃の範囲内で
    一定の温度を提供しうる請求項３記載のチャンバ。
  5. 【請求項５】 サセプタにわたる真空及び温度の均一性
    を制御するために、前記真空供給ラインが不活性ガス源
    及び反応性ガス源に接続されている請求項２記載のチャ
    ンバ。
  6. 【請求項６】 前記サセプタの表面が、前記サセプタを
    通して真空供給ラインに接続されている通路に接続され
    た複数の開口部を有し、前記通路及び開口部は、処理中
    に基板によって占められる領域内にある請求項１記載の
    チャンバ。
  7. 【請求項７】 前記サセプタ上に支持された処理されに
    くい（refractory）掃気ガイドが、掃気ガスの通路を提
    供するために前記サセプタ及び前記基板の間に固定され
    たギャップ（fixed gap ）を提供する請求項１記載のチ
    ャンバ。
  8. 【請求項８】 くっつけることなく（without stickin
    g）前記掃気ガイドを支持するために、前記サセプタ
    が、前記掃気ガスの開口部の領域の外に複数の細かい溝
    を有している請求項７記載のチャンバ。
  9. 【請求項９】 前記基板及び前記掃気ガスの間の所定の
    ギャップを固定するために、前記サセプタ上の１組の配
    置ピンが、前記基板を前記サセプタ上の最適な位置にガ
    イドする請求項１記載のチャンバ。
  10. 【請求項１０】 前記排気システム内に排気プレートを
    さらに備え、排気ガスが前記基板の回りからより均一に
    回収される（withdrawn ）ように、前記排気プレートは
    その裏側の全周囲付近の通路（channel about the whol
    e circumference ）に接続された複数の小さな垂直の通
    路を有する請求項１記載のチャンバ。
  11. 【請求項１１】 前記サセプタが、これに取り付けられ
    る面板を有しており、前記面板が、前記サセプタ内の掃
    気及び真空ラインに接続される開口部を有している請求
    項１記載のチャンバ。
  12. 【請求項１２】 単一基板式ないしは枚葉式の化学気相
    蒸着チャンバ内の基板上に薄膜を蒸着する方法であっ
    て、 約１００ミリトールから約７００トールのチャンバ圧力
    において約２５０〜６５０℃の温度に加熱されたサセプ
    タ上に前記ウエハを支持するステップ、 プレートに接続された真空手段によって（by means of
    a vacuum）前記基板を固定するステップ、 処理ガスが前記端部に接触するのを防止するために、前
    記基板端部の外側の前記プレート内の複数の開口部か
    ら、固定されたギャップ手段を通して掃気ガスを通すス
    テップ、及び蒸着先行ガスを前記チャンバ内に通すステ
    ップを備えた方法（method）。
  13. 【請求項１３】 前記先行ガスがＷＦ6 である請求項１
    ２記載の方法（process）。
  14. 【請求項１４】 前記掃気ガスが反応性ガスを含む請求
    項１２記載の方法（process）。
  15. 【請求項１５】 前記掃気ガスが不活性ガス及び水素の
    混合物を含む請求項１２記載の方法（process）。
  16. 【請求項１６】 前記掃気ガスが前記基板の底部の端部
    に向けられる請求項１２記載の方法（process）。
  17. 【請求項１７】 不活性ガスが前記基板に対する真空内
    の圧力を調節するために用いられる請求項１２記載の方
    法（process）。
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