JPH08191051A - 化学蒸着方法及び化学蒸着用基板支持装置 - Google Patents

化学蒸着方法及び化学蒸着用基板支持装置

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JPH08191051A
JPH08191051A JP7237776A JP23777695A JPH08191051A JP H08191051 A JPH08191051 A JP H08191051A JP 7237776 A JP7237776 A JP 7237776A JP 23777695 A JP23777695 A JP 23777695A JP H08191051 A JPH08191051 A JP H08191051A
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Jeffery C Benzing
ジェフリー・シー・ベンジング
Barry L Chin
バリー・エル・チン
Christopher W Burkhart
クリストファー・ダブリュ・バークハート
C Raine Lawrence
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハに対する化学蒸着プロセスに於い
て、ウエハの裏面及び外周部の不必要な皮膜が形成され
ないようにすると共に、皮膜をウエハの外周部の近傍に
至るまで均一に形成する。 【解決手段】 非活性ガスからなる被着制限ガスを、
ウエハの外周エッジの近傍に設けられた狭窄開口を通過
するように、ウエハの裏面のプラテンの側からプロセス
チャンバ内に向けて導入する。エクスクルージョンガー
ドをプラテンと整合させた形で併用し、狭窄開口は、エ
クスクルージョンガードの延長部とウエハとの間で画定
される形となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本出願は、米国特許第５，３
７４，５９４号の原出願に基づく米国一部継続特許出願
に基づくものであって、本発明は半導体の処理技術に関
し、特に化学蒸着プロセスに於いてウエハの裏面及び外
周面を保護する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】化学蒸着（ＣＶＤ）とは、半導体産業に
於いて一般的に用いられるガス反応過程であって、膜と
呼ばれる薄い材料層を集積回路基板の表面に形成する技
術である。ＣＶＤプロセスは、選択されたガスの熱的、
プラズマによる或いは熱的であって、しかもプラズマを
用いた分解及び反応に基づくものである。最も広く用い
られているＣＶＤ膜としては、二酸化シリコン、窒化シ
リコン及びポリシリンコン等があるが、絶縁体、分極材
料、半導体、導体、超電導体及び磁気媒体として適する
多くのＣＶＤ膜が良く知られている。
【０００３】ＣＶＤ膜が粒状の汚染物質により汚染され
るのを回避しなければならない。タングステン、タング
ステンシリサイド、窒化チタニウムなど金属その他の導
体を化学蒸着しようとする場合、特に問題となる粒状汚
染源としては、或る条件下に於いてウエハのエッジ裏面
に形成される膜がある。例えば、ウエハのエッジ及び裏
面が蒸着過程に際して実質的に保護されていなかったり
或いは不十分に保護されている場合には、ウエハのエッ
ジ及び裏面にそれぞれＣＶＤ材料が部分的に被着される
こととなる。このような部分的な被着は、材料によって
は容易に剥がれたり、或いは小片となって脱落し易いた
め、蒸着及びそれに続く取り扱い過程に際してチャンバ
内に粒状異物を導入する場合がある。
【０００４】ウエハの裏面に対して材料が被着されてし
まうという問題を解決しようとする試みがいくつもなさ
れている。或る方法によれば、裏面に材料が被着される
ままにしておき、蒸着過程に引き続いて、そのままの状
態でプラスマエッチングを行うことにより、このような
膜を除去している。この方法は、追加の処理過程を伴
い、追加の設備或いは装置を必要とすると共に、ウエハ
の平面度を損なう傾向がある。別の方法に於いては、ウ
エハの裏面をＣＶＤガスからシールし、隔絶せんとし
て、基板ホルダ上にウエハがクランプされる。実際には
十分なシールを達成する事は困難であって、クランプと
ウエハとの間の機械的或いは力学的運動自体が粒状物質
を発生させる結果となる。更に別の方法が１９８９年４
月４日にＩｔｏｈに与えられた米国特許第４，８８７，
５５８号明細書に開示されている。シリンダ状をなす基
板支持部材が、基板を配置するべき平坦な支持面を備え
ている。支持面の外周部から３本のピンが突出してい
る。基板の側壁が、カバーによって反応ガスから絶縁さ
れ、このカバーには、基板のレベルに於いて基板を包囲
する持ち上げられかつ曲げられた領域を備えている。持
ち上げられかつ曲げられた領域は、反応ガスをウエハの
側面に補足し、皮膜がウエハの裏面に被着されるのを防
止するとされている。
【０００５】近年の半導体工業に於ける傾向、即ちウエ
ハの表面全体を利用する傾向のなかで、ウエハのエッジ
及び裏面への蒸着の問題が重要なものとして浮上してき
た。半導体の生産では、ウエハの表面の主要な部分へ
の、定められた条件を満たす材料の蒸着が必要とされ
る。一般的には、ウエハを取り扱う関係上、ウエハの前
面の外辺部の領域に於いては一定の特性を満たす蒸着を
なす必要はない。例えば、「８インチウエハ」として知
られる２００ｍｍウエハに於いては、その半径の外側か
ら６ｍｍの範囲については一定の条件を満たす蒸着をな
す必要はなく、結果的に、効果的に利用可能なウエハの
領域の直径は１８８ｍｍとなる。しかしながら、近年、
半導体の生産に於いては、容量の限界の問題のために、
ウエハの表面のより広い領域を利用する方法が求められ
るようになってきた。例えば、ウエハの効果的に利用可
能な領域の直径が少なくとも１９４ｍｍであるようなも
のが求められているのである。従って、ウエハのエッジ
部分及び裏面に対する蒸着を防止すると共に、ウエハの
効果的に使用可能な領域の直径が、ほぼウエハの直径に
近くなるような化学蒸着のための方法及び装置が求めら
れているのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような従来技術の
問題点に鑑み、本発明の主な目的は、ウエハに対する化
学蒸着プロセスに於いて、ウエハの裏面及び外周部の不
必要な皮膜が形成されないようにすると共に、ウエハの
皮膜を形成すべき前面全体に亘る温度の均一性及び蒸着
の均一性を維持し、皮膜を場合によってはウエハの外周
部の近傍に至るまで均一に形成するための装置及びその
方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】実施例の１つに於いて
は、本発明に基づく装置が、ＣＶＤ反応チャンバに配置
されたウエハ支持体を有する。
【０００８】同様にチャンバに配置されたエクスクルー
ジョン本体は、支持体との整合をなされ、ウエハの前面
の周辺領域に延出した部分を有する。ウエハプロセッシ
ング時に於いては、前記延出部分はウエハの前面の周辺
領域から均一に隔てられて、ウエハの前面に近接するチ
ャンバの第１セクションと、ウエハの外周部に近接する
チャンバの第２セクションとの間の連通をなす均一な狭
窄通路を形成する。前記第１セクションはプロセスガス
源と連通し、第２セクションは被着制限ガス源と連通し
ている。狭窄通路は、ウエハの前面の周辺領域との距離
が、熱膨張許容度を含めたウエハとの距離と等しくなる
ように設けられる場合もある。
【０００９】別の実施例の装置に於いては、エクスクル
ージョン本体が、その延出部分を取り囲み、かつ延出部
分から均一に隔てられて設けられた排出領域を備えてい
る。排出領域は排出ガス源と連通しており、ベンチュリ
効果によって、ウエハのプロセッシング時にプロセスガ
スを延出部分の方に向かって導く。排出領域は第２セク
ションと連通し、排出ガスが被着制限ガスと同じガスで
ある場合もある。更に、エクスクルージョン本体が１つ
の部材からなり、その排出領域がエクスクルージョン本
体を貫通する複数のオリフィスを有する場合もある。ま
た更に、排出領域によって反応ガス成分が第１セクショ
ンに送られることによって、皮膜の均一性を改善する場
合もある。
【００１０】本発明の更に別の実施例に於いては、ＣＶ
Ｄ反応チャンバに於ける化学蒸着方法が示される。この
方法はＣＶＤチャンバに設けられた支持体上のウエハを
支持する過程と、支持体を有するチャンバ内に設けられ
たエクスクルージョン本体の位置を整合させる過程と、
ウエハの前面の周辺領域からエクスクルージョン本体の
延出部分を均一に隔てられ、ウエハの前面に近接する第
１セクションと、ウエハ外周部に近接する第２セクショ
ンとの間の連通をなす狭窄通路を形成する過程とを有す
る。この方法は更に、前記第１セクションにプロセスガ
スを供給する過程と、前記第２セクションに被着制限ガ
スを、プロセスガスの圧力と同じかそれ以上の圧力で供
給する過程とを有する。前記狭窄通路の大きさは、熱膨
張許容度を含めたウエハの大きさと同じにする場合もあ
る。
【００１１】他の実施例の方法に於いては、前記第１セ
クションの周囲に均一にガスを排出し、ベンチュリ効果
によってウエハのプロセッシング時に延出部分に向けて
前記プロセスガスを導く過程を有する。前記排出される
ガスは、前記被着制限ガスと同じガスである場合もあり
得る。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１には、高圧化学蒸着（ＣＶ
Ｄ）装置に於ける反応チャンバの一例が、上向き位置に
置かれたウエハ搬送機構１０の直上部分を破断して示す
平断面図によって示されている。処理チャンバ２は、ロ
ードロックチャンバ１に連通し、処理されるべきウエハ
は、同部分からプロセスチャンバ２に導入され、処理さ
れたウエハが、プロセスチャンバ２から再びロードロッ
クチャンバ１へと送り込まれる。チャンバガスは、ベン
トポート６ａ〜６ｆから排出される。軸孔７が、ベント
ポート６ａ〜６ｆに隣接して設けられている。ウエハを
１つのステーションから次のステーションへと搬送する
ための、プロセスチャンバ２に於けるシステムは、ピン
リフトプラットホーム８ａ〜８ｃ及びウエハ搬送機構１
０を含む。プラテン１４ａ〜１４ｂは、その特徴が理解
し易いように、実際とは異なる寸法で図示されている。
【００１３】図２は、ロードロックチャンバ１及びプロ
セスチャンバ２の平断面図であって、エクスクルージョ
ンガード４４１〜４４５に関連して、ウエハプロセスス
テーション４ａ〜４ｅのエクスルージョンガーディング
或いはアンガーディング動作に適するエクスクルージョ
ンガードリフトアセンブリ４２０の使用要領を示してい
る。
【００１４】円形のエクスクルージョンガードリフトプ
レート４２２は、ロード／アンロードステーション５に
関連して６つの開口欠部４３０〜４３５及び５つのウエ
ハプロセスステーション４ａ〜４ｅを備えている。切欠
部４３１〜４３５は、それぞれプロセスステーション４
ａ〜４ｅに対応しており、それぞれ、プラテン４ａ〜４
ｅの直径よりもやや大きいが、エクスクルージョンガー
ド４４１〜４４５の外径よりもやや小さく、合計５つの
エクスクルージョンガード４４１〜４４５に係合するべ
く設計されている。１５０ｍｍのウエハ用に設計された
プロセスステーション４ａ〜４ｅに於いては、切欠部４
３１〜４３５は半円形で、２００ｍｍのウエハ（図示せ
ず）用に設計されたプロセスステーション４ａ〜４ｅに
於いては、切欠部４３１〜４３５は円形である。エクス
クルージョンガード４４１〜４４５は、以下に記載した
エクスクルージョンガードを代表するために示されたも
のである。切欠部４３１〜４３５、エクスクルージョン
ガード４４１〜４４５及びプロセスステーション４ａ〜
４ｅは、それらの特徴をより良く表すために実際とは異
なる寸法を図示されている。
【００１５】通常、全てのプロセスステーション４ａ〜
４ｅは、エクスクルージョンガード若しくはエクスクル
ージョンアンガードされているが、所望に応じて、プロ
セスステーション４ａ〜４ｅは、対応するエクスクルー
ジョンガード４４１〜４４５の対応するものをマウント
又は取り外すのみで、エクスクルージョンガードもしく
はアンガードすることができる。エクスクルージョンガ
ード４４１〜４４５は、適当な方法によってエクスクル
ージョンガードリフトプレート４２２によって係止され
ている。例えば、図２に示されるように、エクスクルー
ジョンガード４４１〜４４５は、それぞれ切欠部４３１
〜４３５と整合しており、エクスクルージョンガードリ
フトアセンブリ４２０及び図示されないスピンドルリフ
ト／回転機構の作用により、エクスクルージョンガード
リフトプレート４２２がプラテンブロック１４ａ〜１４
ｅ（図３）の上方に上昇するに伴い、単にエクスクルー
ジョンガードリフトプレート４２２の上面により持ち上
げられ、或いは単にそれに接する。スピンドルリフト／
回転機構は、Ｖａｎ ｄｅ Ｖｅｎらによる米国特許第
５，２３８，４９９号明細書に記載されており、その詳
細については、同明細書を参照されたい。ここで注意す
べき事は、プロセスチャンバ２の上部を取り外すのみ
で、エクスクルージョンガード４４１〜４４５を、清掃
及び交換のためにアクセスし得ることである。また、ロ
ード／アンロードステーション５に関連する切欠部４３
０に於いては、エクスクルージョンガードが、エクスク
ルージョンガードリフトプレート４２２に取着されてい
ない点である。
【００１６】高圧ＣＶＤ反応チャンバの側面図を示す図
３に於いては、ウエハプロセスステーション４ｂ〜４ｄ
が詳細に示されている。プロセスステーション４ｂ〜４
ｄはその特徴が明瞭になるように実際の寸法とは異なる
尺度によって図示されている。例えば、プロセスステー
ション４ｃは、処理されるべきウエハ上にプロセスガス
又はガスの混合体を導入するための拡散ヘッド１２ｃ
と、プラテン１４ｃを加熱し、処理されるべきウエハに
対して間接的に熱を供給するヒータを備えたペデスタル
ベース１６ｃと、ウエハ搬送機構１０の作動に同期し
て、処理されるべきウエハを上下するためのピン２０
ｃ、２１ｃ及び２２ｃ（図面に現れず）に関連するピン
リフトプラットホーム８ｂとを有する。同様に、プロセ
スステーション４ｂは、ガス拡散ヘッド１２ｂと、プラ
テンブロック１４ｂと、ペデスタルペース１６ｂと、ピ
ン２０ｂ、２１ｂ及び２２ｂに関連するピンリフトプラ
ットホーム８ａとを有する。同様に、プロセスステーシ
ョン４ｄは、ガス拡散ヘッド１２ｄと、プラテンブロッ
ク１４ｄと、ペデスタルペース１６ｄと、ピン２０ｄ、
２１ｄ及び２２ｄに関連するピンリフトプラットホーム
８ｂとを有する。また、図３には、真空排気ポート２４
と、スピンドルリフト回転機構２６と、ピンリフト機構
２８とが示されているが、これらは良く知られた形式の
ものからなる。プロセスステーション４ａ及び４ｅは、
好ましくは、プロセスステーション４ｂ〜４ｄと同様の
ものからなる。ペデスタルベース１６ａ〜１６ｅからプ
ラテンブロック１４ａ〜１４ｅにかけてのアセンブリ及
びそれらの構造は、米国特許第５，２３８，４９９号明
細書及び同５，２３０，７４１号明細書に記載されてお
り、それらの詳細については、同特許明細書を参照され
たい。
【００１７】図３に示されるように、エクスクルージョ
ンガードリフトアセンブリ４２０が、プロセスチャンバ
２内に配置されている。エクスクルージョンガードリフ
トアセンブリ４２０を、ウエハ搬送機構１０（図１）に
対して、一体的に上下運動し得るように結合し、ウエハ
搬送機構１０の回転に際してエクスクルージョンガード
リフト機構が、プロセスステーション４ａ〜４ｅに対し
て回転方向に係止させるための構成については、米国特
許第５，２３８，４９９号にシュラウドリフトアセンブ
リに関連して詳しく記載されており、同明細書を参照さ
れたい。
【００１８】更に、前記の米国特許５，２３８，４９９
号の明細書は、処理されるべきウエハを搬送し、ガード
し、かつアンガードするための物理的な構成及び作動容
量についても記載している。簡単に述べれば、処理され
るべきウエハは、５３３３Ｐａ（４０トル）程度の減圧
された状態に於いてロードロックチャンバ１からプロセ
スチャンバ２内に導入され、空のロード／アンロードス
テーション５により受け止められ、更に、持ち上げられ
たリフトピン２０ｆ、２１ｆ及び２２ｆ上に載置され
る。ウエハ搬送機構１０の回転及びリフトピン２０ａ〜
２０ｆ、２１ａ〜２１ｆ及び２２ａ〜２２ｆの上下運動
を同期させることにより、ウエハは、ステーション４ａ
〜４ｅ及び５のそれぞれに対して順次搬送される。ウエ
ハ搬送機構１０が、ステーション４ａ〜４ｅ及び５に於
いてウエハを係合するのに適する高さに向けて上昇する
に伴い、エクスクルージョンガードリフトプレート４２
２も上昇し、エクスクルージョンガード４４１〜４４５
を持ち上げることをもってウエハを搬送するべき空間を
プロセスステーション４ａ〜４ｅの上方に形成する。ウ
エハ搬送機構１０が、ステーション４ａ〜４ｅ及び５に
於いてウエハを係合するのに適する高さまで下降するに
伴い、エクスクルージョンガードリフトアセンブリ４２
０もまた降下する。このときまた、リフトピン２０ａ〜
２０ｆ及び２２ａ〜２２ｆの運動は、搬送機構１０及び
エクスクルージョンガードリフトアセンブリ４２０の上
昇運動に追従し、搬送機構１０及びエクスクルージョン
ガードリフトアセンブリ４２０の下降運動に先立って行
われる。ロード／アンロードステーション５に於ける処
理済みのウエハは、ロードロックチャンバ１内へと排出
される。
【００１９】ステーション４ａ〜４ｅ及び５に於けるピ
ン２０ａ〜２０ｆ、２１ａ〜２１ｆ及び２２ａ〜２２ｆ
が降下すると、処理されるべきウエハが、対応するガス
拡散ヘッド１２ａ１２ｅの下方に於いて、対応するプラ
テン上に載置される。ウエハが、対応するプラテン１４
ａ〜１４ｅ上に載置されると、好ましくは、ウエハが、
対応するプラテン１４ａ〜１４ｅに対して固定される。
ウエハを、対応するプラテン上のウエハコンタクトに固
定するために様々な方法を用いることができる。適当な
方法の１つは、真空チャックを用いたものである。ここ
で用いられる真空なる用語は、別の圧力よりも低い圧力
を意味する一般的な用語として用いられているものであ
って、例えばプロセスステーション４ａ〜４ｅに於ける
真空チャックの圧力は、プロセスチャンバ２に於ける圧
力に比較して低いことを意味する。この場合、載置時の
プロセスステーション４ａ〜４ｅに於ける真空チャック
内の圧力とプロセスチャンバの圧力との圧力差は、例え
ば１３３３Ｐａ（１０トル）以上とされる。
【００２０】エクスクルージョンガードリフトアセンブ
リ４２０が降下すると、エクスクルージョンガード４４
１〜４４５が、それぞれのプロセスステーション４ａ〜
４ｅに於いてプラテン１４ａ〜１４ｅ上に載置され、ウ
エハをエクスクルージョンガードする。プラテン１４ａ
〜１４ｅは、後記するプラテン２００（図５〜図９）、
１１００（図１１）及び１２０６（図１２）を代表す
る。エクスクルージョンガード４４１〜４４５を保持す
るために様々な対策を講ずることができる。例えば、図
２に示されているのは、エクスクルージョンガード４４
１〜４４５の重量を適切に定めることによって、重力に
よってエクスクルージョンガードを固定保持する方法で
ある。
【００２１】ペデスタルベース１６ｂ〜１６ｄとして適
するペデスタルベースを含む、図１〜３に示された高圧
ＣＶＤ装置の物理的構成及び作動要領並びにそれに含ま
れる要素についての詳細は、前記の米国特許を第５，２
３０，７４１号明細書を参照されたい。
【００２２】図４〜６に、一例として、真空チャックを
備えたプラテン２００が示されている。プラテン２００
の主たる部品は、アルミニウム或いはステンレス鋼など
の適当な材料からなる円形のブロック２０２である。上
方から見たとき（図４）、プラテンブロック２０２の上
面には、８個の真空孔２０５ａ〜２０５ｈが設けられて
おり、それらから半径方向真空溝２０６ａ〜２０６ｈが
延出している。中心の盲孔として示されている真空ライ
ン２０４の端部は、プラテンブロック２０２の上面から
６．４ｍｍ（０．２５インチ）下方に位置している。真
空ライン２０４の上端は、８．１ｍｍ（０．３２イン
チ）の直径を有し、真空ライン２０４の上端から約９．
７ｍｍ（０．３８インチ）下の位置に於いてはそれが、
６．４ｍｍ（０．２５インチ）に狭められている。真空
ライン２０４は、プラテンブロック２０２の底部を貫通
している。（Ｐ）半径方向溝２０６ａ〜２０６ｈは、四
角形の断面を有するが、他の形状を有するものであって
も良い。本実施例の場合、該溝は、３．００ｍｍ（０．
１１８インチ）の深さ及び３．２５ｍｍ（０．１２８イ
ンチ）の幅を有する。８個の半径方向溝２０６ａ〜２０
６ｈは、互いに４５度の角度をなすように規則的に配置
されている。半径方向溝２０６ａ〜２０６ｈは、同心円
溝２０８ａ、２０８ｂ及び２０８ｃと交差している。同
心円溝２０８ａ、２０８ｂ及び２０８ｃは、更に半径方
向真空溝２０９ａ〜２０９ｑと交差している。溝２０８
ａ〜２０８ｃ及び２０９ａ〜２０９ｑはすべて、半径方
向溝２０６ａ〜２０６ｈと同様に、四角形の断面を有
し、３．００ｍｍ（０．１１８インチ）の深さ及び３．
２５ｍｍ（０．１２８インチ）の幅を有する。内側同心
円溝２０８ａの外側半径は、３７．７２ｍｍ（１．４８
５インチ）であって、中間同心円溝２０８ｂの外側半径
は、６２．６１ｍｍ（２．４６５インチ）であって、外
側同心円溝２０８ｃの外側半径は８７．５０ｍｍ（３．
４４５インチ）である。所望に応じて、同心円溝２０８
ｃの外側半径を、ウエハコンタクト上に置かれたウエハ
のエッジに隣接するウエハの裏面領域に接触する位置、
即ちプラテン２００上に配置されたウエハの下側のプラ
テン２００の上面の対応する部分に増大させることも可
能である。上記した半径方向寸法は、２００ｍｍの直径
を有するウエハ（一般に「８インチ（２０３ｍｍ）」ウ
エハとして知られている）を処理するのに適するもので
あるが、様々な直径を有するウエハを処理するために、
これらの寸法を適宜する変更することができる。
【００２３】図５に示されるように、図示されていない
管が、適宜な締結具によって真空ライン２０４に結合さ
れ、真空溝２０６ａ〜２０６ｈ、２０８ａ〜２０８ｃ及
び２０９ａ〜２０９ｑによって及ぼされる全体的な真空
吸引力によって、処理過程の間に、ウエハをプラテン２
００上に均一かつ強固に保持することができる。
【００２４】もう１つのよく知られた方法は、静電気を
用いて、ウエハをプラテン１４ａ〜１４ｅに固定する方
法である。静電気を利用したクランプ技術についてはＢ
ｒｉｇｌｉａによる米国特許第４，１８４，１８８号明
細書を参照されたい。
【００２５】更に、ウエハをプラテン１４ａ〜１４ｅに
固定するもう１つの方法は、真空孔或いは溝を備えてい
ないプラテン２０２を用いて重力によってウエハを固定
する方法である。しかしながら、この方法の場合には、
上記した真空チャックを用いた方法などにより達成され
る均一かつ強固な保持によって、ウエハとプラテンとの
間に於ける、（以下に記載されているような）良好な熱
伝達は、あまり期待できないという問題がある。
【００２６】処理されるべきウエハ上に物質が被着され
るのを促進するためにウエハに対して熱が供給される。
ウエハに対して熱を供給する方法の１つとして、それぞ
れのプラテン１４ａ〜１４ｅを加熱し、その熱を、これ
らプラテンに載置されたウエハに伝達する方法がある。
図５に示されたプラテン２００に於いては、プラテンブ
ロックの底部に螺旋溝２３２が設けられ、その内部に加
熱要素が配置されている。これらの構成については前記
米国特許第５，２３０，７４１号明細書を参照された
い。また、この米国特許明細書に記載の他の取付方法に
よれば、加熱要素の巻き数はより少なく、螺旋溝もそれ
に従って適宜変形しているが、但し加熱要素がプラテン
に溶接される。
【００２７】特に、タングステン、窒化チタニウム、シ
リサイド或いは金属或いは金属化合物をＣＶＤによって
被着するような被着過程に於いて、ウエハの裏面或いは
ウエハのエッジに対して物質が被着されないようにした
い場合がある。これを達成する１つの方法は、プラテン
上に配置されたウエハのエッジの近傍に於いて、対応す
るプラテン１４ａ〜１４ｅの内部から被着を制限するガ
スを導入する方法がある。ここで用いた「被着制限ガ
ス」なる用語は、ウエハの特定の部分に対して物質の化
学蒸着を制限し、或いは完全に除去するのを助ける働き
を行うガスを意味する。例えば、或る実施例に於いて
は、被着制限ガスが水素などの化学物質を含み、被着制
限ガス及びプロセスガスの混合体に暴露されたウエハの
表面の外周部などのウエハの領域の近傍に対しては、物
質の被着を促進し、裏面の及びエッジなどの他の部分に
対しては、プロセスガスを排除することによって、必要
とされない領域に於ける物質の被着を防止するようにし
ている。ウエハのエッジは、複数の平坦若しくは非平坦
面からなる、面取りされた或いは面取りされていないエ
ッジを有することから、ここで用いている「エッジ」な
る用語は、表面でもなく或いは裏面でもない全ての面を
指すものとする。
【００２８】図４〜６に示されたプラテン２００に於い
ては、一体化されたガスライン及びガス溝が、プラテン
２００に設けられ、プラテンの内部から被着制限ガスの
導入を容易に行い得るようにしている。２００ｍｍウエ
ハ用のプラテン２００の形状についての、常温における
寸法は下記のように与えられる。この寸法は、図示する
ような形状となるように定めるのが望ましいが、ガスの
種類や圧力、工程パラメータ、プロセスチャンバの大き
さ、ウエハの大きさといった設計基準に適合するように
定めることもできる。
【００２９】最も外側の同心円真空溝２０８ｃの外側の
プラテンブロック２０２の上面の外周部２１１内に環状
ガス溝２１０が設けられいる。環状ガス溝２１０は、四
角形の断面を有し、２．３６ｍｍ（０．０９３インチ）
の幅及び１２．７ｍｍ（０．５０インチ）の深さを有す
る。その外径は、好ましくは、処理されるべきウエハの
半径よりも大きくされ、その内径は、ウエハの半径より
大きくする必要はない。環状ガス溝２１０の開口を処理
されるウエハのエッジの外側に配置することにより、プ
ラテンブロック２０２とウエハとの間の接触面積を増大
させ、ウエハに対する熱的な均一性を保証することがで
きる。しかしながら、ウエハがガス溝２１０にいくらか
被さる形にすることにより、熱的な均一性を犠牲にする
ことなく、改善されたプロセスガスの排除をなすことが
できる。２００ｍｍ（７．８７インチ）のウエハを処理
する実施例の１つに於いては、内径は１９６．８５ｍｍ
（７．７５０インチ）、外形は２０１．５７ｍｍ（７．
９３６インチ）となる。この実施例に於いては、処理さ
れるウエハが、常温で約１．５ｍｍ（０．０６インチ）
ガス溝２１０に被さり、その被さった部分の大きさは、
処理中においてはプラテン２００が加熱され、いくらか
小さくなる。
【００３０】ガス溝２１０は、半径方向ガスライン２１
２ａ〜２１２ｊからなるネットワークに交差し、処理さ
れるべきウエハの裏面に向けてガスを分配する。半径方
向ガスライン２１２ａ〜２１２ｊが図４に於いて破線に
よって示されており、一部が図５に於いて断面により示
されている。ライン２１２ａ〜２１２ｊは、３６度の間
隔をもってプラテン２０２上に半径方向に配置されてい
る。１０本のガスライン２１２ａ〜２１２ｊの孔のそれ
ぞれは、３．９６ｍｍ（０．１５６インチ）の直径を有
し、かつプラテンブロック２０２の上面から孔の中心ま
での距離が８．９ｍｍ（０．３５インチ）となるよう
に、図５に示されるように、プラテンブロック２０２の
垂直なエッジから開始し、プラテンブロック２０２の上
面に対して平行をなし、プラテンブロック２０２の底面
から延出するガスライン２１６ａ〜２１６ｊの１０本の
垂直な孔のそれぞれと交差している。ガスライン２１２
ａ〜２１２ｊは、それぞれのプラグ２１８ａ〜２１８ｊ
により閉じられており、（例えば図５に於いて）示され
たプラグ２１８ｄ及び２１８ｉを参照されたい。これら
のプラグは、プラテンブロック２０２の外側垂直エッジ
から６．４ｍｍ（０．２５インチ）延出し、かつガス溝
２１０に至る直前まで延出している。プラグ２１８ａ〜
２１８ｊは、ガス溝２１２ａ〜２１２ｊに圧入されてい
る。ガスライン２１６ａ〜２１６ｊの孔の直径は３．９
６ｍｍ（０．１５６インチ）である。プラテン２００の
全体の厚さは、４３．０３ｍｍ（１．６９４インチ）で
あって、その外径は２２９ｍｍ（９インチ）である。
【００３１】半径方向ガスライン２１４ａ〜２１４ｃか
らなる第２のネットワークがプラテンブロック２０２に
穿設され、孔１０７ａ〜１０７ｃに裏面のガスを分配す
るようにしている。孔１０７ａ〜１０７ｃは、図２に示
されたウエハリフトピン２０ｃ、２１ｃ及び２２ｃを受
容する。孔１０７ａ〜１０７ｃ、対応するインデックス
孔２２４ａ〜２２４ｃ（図６）及び図示されないインデ
ックススリーブについては、前記の米国特許第５，２３
０，７４１号に詳しく記載されている。半径ガス方向ラ
イン２１４ａ〜２１４ｃは、図４に於いては、破線で示
されており、その一部が図６に於いて断面により示され
ている。３本のガスライン２１４ａ〜２１４ｃの孔のそ
れぞれは、３．９６ｍｍ（０．１５６インチ）の直径を
有し、図６に示されるように、プラテンブロック２０２
の上面から孔の中心線までが１９．３ｍｍ（０．７６イ
ンチ）であるように、プラテンブロック２０２の垂直エ
ッジから開始し、プラテンブロック２０２の上面に対し
て平行をなし、プラテンブロック２０２の底面から延出
するガスライン２１４ａ〜２１４ｃのための３本の垂直
孔２２０ａ〜２２０ｃのそれぞれと交差するのに十分な
長さを持ってプラテンブロック２０２内を延出してい
る。ガスライン２１４ａ〜２１４ｃは、対応するプラグ
２２２ａ〜２２２ｃにより閉じられており（例えば図６
に示されたプラグ２２２ａを参照されたい）、これらの
プラグはプラテンブロック２０２の外側垂直端面から、
対応するガスライン２２０ａ〜２２０ｃの直前に至るま
で６．４ｍｍ（０．２５インチ）の長さをもって延出し
ている。プラグ２２２ａ〜２２２ｃは、ガスライン２１
４ａ〜２１４ｃに圧入されている。ガスライン（垂直
孔）２２０ａ〜２２０ｃのための孔の直径は、１．６０
ｍｍ（０．０６３インチ）である。
【００３２】図２に示されるウエハリフトピン２０ｃ、
２１ｃ及び２２ｃなどを受容する孔１０７ａ、１０７
ｂ、１０７ｃは４．７５ｍｍ（０．１８７インチ）の直
径を有し、プラテンブロック２０２を貫通している。プ
ラテンブロック２０２の下面にかけて孔１０７ａ〜１０
７ｃは、それぞれインデックス孔２２４ａ〜２２４ｃに
合流しており、これらのインデックス孔は、７．９２ｍ
ｍ（０．３１２インチ）の直径を有し、図３に示される
ベースペデスタル１６ｂ、１６ｃ或いは１６ｄなどのベ
ースぺデスタルの図示されないインデックススリーブを
それぞれ受容している。（１５Ｇ）孔１０７ａ〜１０７
ｃの中心軸線は、それぞれ孔２２４ａ〜２２４ｃの中心
軸線に対してオフセットされていることにより、孔１０
７ａ〜１０７ｃと図示されないインデックススリーブ
（図示せず）との間の偏心を許容するようにしている。
【００３３】１５０ｍｍウエハ（「６インチウエハ」と
して知られているもの）を取り扱うのに適するプラテン
ブロックの寸法が前記米国特許第５，２３０，７４１号
明細書に記載されているが、但し、同米国特許明細書に
於いては、ガス溝２１０の内径を１４７．０７ｍｍ
（５．７９０インチ）に、その外径を１５２．４ｍｍ
（６インチ）に増大させるのが好ましいとされている。
本実施例における環状ガス溝２１０の幅は、２．６７ｍ
ｍ（０．１０５インチ）である。直径１５０ｍｍ（５．
９１インチ）の６つのウエハはガス溝２１０に約２．７
ｍｍ（０．０６インチ）被さっている。これらの寸法
は、図面に示された実施例のものである。
【００３４】ガス拡散ヘッド１２ａ〜１２ｅに於いて、
被着制限ガスが、プロセスガスの導入状況と関連するよ
うにプラテンステーション４ａ〜４ｅに於いて導入され
たときの被着制限ガスの機能をより良く理解するため
に、図４〜６に示されたプラテン２００について考え
る。この実施例に於いては、被着制限ガスは環状ガス溝
２１０から導入され、プロセスチャンバ２（図３）内に
向けて排気される。ガス溝２１０に供給される被着制御
ガスの量は、所望のガス排気量及びウエハの表面に於け
る物質の被着状況に対する被着制限ガスの作用を考慮し
て決定される。プロセスチャンバ２に於いては、被着制
限ガスがプロセスガスと混合され、ベントポート４２６
ａ〜４２６ｆ（図２）及び６ａ〜６ｆ（図１）から排気
される。被着制限ガスは、また、リフトピン孔１０７ａ
〜１０７ｃからも排気され、プロセスガスが、リフトピ
ン孔１０７ａ〜１０７ｃを介して、リフトピンの周囲の
領域やウエハの裏面に向けて到達するのを防止してい
る。
【００３５】被着制限ガスは、プラテン２００の様々な
溝に至る前に、ペデスタルベース１６ｂなどのペデスタ
ルベースの内部に向けて導入される。図４〜６に示され
るように、プラテンブロック２０２の下側の内室内か
ら、被着制限ガスがガスライン２１６ａ〜２１６ｊに導
入され、そこから更に、対応するガスライン２１２ａ〜
２１２ｊを介して、溝２１０に向けて流れる。被着制限
ガスはまた、ガスライン２１２ａ〜２１２ｃにも導入さ
れ、そこから更に対応するガスライン２１４ａ〜２１４
ｃを介してリフトピン孔１０７ａ〜１０７ｃに流れる。
ガスライン２２０ａ〜２２０ｃは、ガスライン２１６ａ
〜２１６ｊよりも小さく、従って前者のガスラインの流
れが比較的制限される。前記米国特許５，２３０，７４
１号に記載されているように、被着制限ガスは、プラテ
ンブロック２０２の下側の内室内に於いて及び様々なガ
スラインを流れる際に加熱される。
【００３６】様々なガス及び被着制限ガスを用いて、材
料の被着をなすことができる。例えば、図１〜図３のタ
ングステン被膜の被着装置に於いて、Ｈ2及びＡｒの反
応条件下に於いて対象物質反応成分（ｐｒｏｄｕｃｔ
ｒｅａｃｔａｎｔ）としてＷＦ6が用いられたとする。
ＷＦ6及びＨ2ガスは、プロセスに於ける反応成分であ
る。適切な被着制限ガスとしては、アルゴン、水素或い
はアルゴン及び水素の混合物がある。様々な組成のガス
が適当なマニホールドに送り込み、それによって混合す
ることは、当該技術分野に於いてよく知られている。
【００３７】プロセスステーション４ａに於いて、シラ
ンＳｉＨ4も用いられる。この場合、初めにＳｉＨ4、Ｈ
2、Ａｒの混合物によって、アモルファスシリコン保護
被膜が被着されるが、これは一定の条件下で被膜の核を
形成する。次に、ＷＦ6、ＳｉＨ4、Ｈ2、Ａｒの混合物
によって、タングステンの被膜が形成される。ＷＦ6に
よってアモルファスシリコン保護被膜が分解されるので
ある。
【００３８】処理されるウエハの表面の外周部の近傍に
於ける被着状況の均質性は、プロセスガスの反応成分を
被着制限ガス中に含ませることによりさらに改善され
る。反応成分Ｈ2及び、Ａｒ、Ｎ2またはＡｒ及びＮ2の
混合物からなるキャリアガスと共に反応ガスＷＦ6（対
象物質反応成分）が用いられた、先の段落に於ける例に
於いては、反応成分Ｈ2を、Ａｒ、Ｎ2またはこれらの混
合物を混合することをもって被着制限ガスを得ることに
よりエッジに於ける被着状況の均一性を改善することが
できた。非活性ガスに対する反応成分の量は実験的に決
定される。プロセスガスの混合体（ＷＦ6＋Ｈ2＋Ａｒの
流量比及びＷＦ6＋Ｈ2＋Ａｒの総流量）及び被着制限ガ
ス混合体（Ｈ2＋Ａｒの流量比及びＨ2＋Ａｒの総流量）
が互いに反応するように組み合わされかつ変化せしめら
れ、ウエハの表面の均一性が最も良好となるようにする
一方、ウエハのエッジ及び裏面については反応ガスが排
除されるようにした。
【００３９】他の種類の被膜を形成するためには、他の
反応成分を含む他のプロセスガスが用いられる。被着制
限ガスの混合体として用いるのに適する非活性ガスとし
ては、アルゴン、窒素、ヘリウム及びこれらの混合体が
ある。「非活性ガス」とは、プロセスチャンバ２及びガ
ス分配システム中に於ける物質に対して好ましくない反
応を引き起こすことがなく、しかも意図されている化学
反応に寄与しないあらゆるガスを指すものとする。しか
も、処理されるウエハの全体にわたって温度を均一にす
るために、非活性ガスの熱伝達率及び熱容量が十分であ
ることが好ましい。
【００４０】処理過程中に於いて、被着制限ガスの導入
と共に、エクスクルージョンガードなどの構造を用いる
ことによって、ウエハの裏面及びエッジからプロセスガ
スを排除するようにしている。アルミナなどのセラミッ
クや金属などの適切な材料からなるエクスクルージョン
ガードの一般的な例として、図７に於いて断面により示
されたエクスクルージョンガード７００がある。エクス
クルージョンガード７００は、プラテン２００と関連す
るように示されているが、他の設計のプラテンを用いる
こともできる。ウエハ４０２などのウエハが、真空チャ
ックによってプラテンブロック２０２上に保持されてい
る。エクスクルージョンガード７００はプラットフォー
ム部７０８及び延長部７０４を有する。延長部７０４の
内側前縁は、ウエハ４０２の外周部の前面の周辺部に延
出している。延長部７０４は、狭窄開口７０６によって
ウエハ４０２の前面の周辺部に対して間隔を与えられて
いる。
【００４１】図８は、図７に示されたエクスクルージョ
ンガードの部分断面図である。処理中に於いて、被着制
限ガスは、上記したようにプラテンブロック２０２内に
導入される。上記したような被着制限ガスの流量の場
合、狭窄開口７０６が、一部がガス溝２１０により形成
されるプレナムチャンバ内にて圧力を均等化させる。そ
の結果、図８にて矢印により示されるように、被着制限
ガスの流れが、狭窄開口７０６及び図３に示されるプロ
セスチャンバの雰囲気内に於いて均一化される。このよ
うな被着制限ガスの均一な流れにより、プロセスガスは
ウエハ４０２の裏面に達することができず、またウエハ
４０２のエッジに対しても完全に或いは部分的に到達す
ることができず、これらの面に対する物質の被着を防止
することができる。
【００４２】狭窄開口７０６を通過する被着制限ガスの
流速は、狭窄開口７０６の寸法によって決まる。狭窄開
口７０６が非常に小さい場合は、プロセスガスがウエハ
４０２のエッジ及び裏面に到達しないようにするため
に、狭窄開口を通過するガスの流速を非常に小さくし、
ウエハ４０２と延長部７０４との重なる部分を最小化す
るのが効果的であり、これによってウエハ４０２の前面
上のエッジの近傍に至るまでの均一な蒸着をなすことが
できる。
【００４３】この流速が蒸着制限のメカニズムに於いて
重要であるならば、主要な要素は狭窄開口７０６の面積
及び長さとなる。被着制限ガスの流速は、好ましくは、
延長部７０４の下部の領域に均一な圧力を加えられるだ
けの、十分なレベルに維持されるべきものであるが、狭
窄開口７０６を通過する被着制限ガスの流速を落とすこ
とによって、狭窄開口７０６から排出される被着制限ガ
スによるプロセスガスの流れへの干渉を小さくすること
ができる。２００ｍｍウエハ用の実施例に於いては、狭
窄開口の幅は、例えば延長部とマウントされたウエハの
前面との間隔が０．５０ｍｍ、ウエハ４０２の前面上に
延長部７０４が延在する部分の長さが約３．０ｍｍとな
るような大きさであって、ここでは例えば、プロセスス
テーション（ベンチュリ孔なし）に於ける流速が約１２
００ｓｃｃｍであることが仮定されており、狭窄開口の
面積に対する被着制限ガスの流量の比は、延長部７０４
の下側に均一な圧力の領域を形成するのに十分な程度
に、狭窄開口の領域に於いて１ｍｍ2当たり約１ｓｃｃ
ｍの流量を維持するのが好ましい。
【００４４】タングステン排除の効果は、狭窄開口の大
きさに反比例し、延長部の延出する部分の長さに比例
し、被着制限ガスの流速に比例する。狭窄開口７０６の
大きさについてあまり正確さが要求されていない場合に
は、延長部の延出部分を長くしてもよい。延長部の延出
部分を長くすることによって狭窄開口７０６の大きさに
注意を払う必要が少なくなるが、ウエハ４０２のエッジ
から均一な蒸着がなされる領域までの距離は長くなって
しまう。狭窄開口７０６を通過する被着制限ガスの流速
を小さくしたい場合は、狭窄開口７０６の大きさは小さ
くされ、及び／若しくは延長部の突出部分が長くされ
る。
【００４５】この流速が蒸着制限のメカニズムに於いて
重要であるならば、主要な要素は狭窄開口７０６の面積
及び長さとなるが、これらは、図１０及び図１１のエク
スクルージョンガードに関して記述したように、さまざ
まなシステムの部品及びウエハの耐久性によって決定さ
れる。
【００４６】注意すべきことは、真空溝２０８ａ、２０
８ｂ及び２０６ａ〜２０６ｈの上側に位置するウエハ４
０２の裏面部分を除いて、ウエハの被着制限ガス溝２１
０とオーバーラップした部分と同様に、ウエハ４０２の
裏面がプラテン２０２の上面に完全に接触していること
である。このように接触面積が大きいことによって、プ
ラテン２０２からウエハ４０２の裏面全体に対する均一
な熱伝達が促進され、このことは、真空溝を加熱された
ガスを、ウエハ４０２の前面に於ける圧力よりも低い圧
力で与えることによって更に保証される。ウエハ４０２
の裏面に於ける熱の分布が均一であることによって、ウ
エハ４０２の前面に於いても熱の分布が均等化し、これ
によってウエハ４０２の前面に於ける概ね均一な蒸着を
促進することができる。
【００４７】ウエハ４０２の表面の外周に於ける、物質
が均一に被着された領域を最大化するためには、被着制
限ガスが、上記したようなプロセスガスの反応成分の１
つまたは複数を含んでいるのが好ましい。被着制限ガス
内に含まれる反応成分は、被着制限ガスが狭窄開口７０
６から排気されること及び、ウエハ４０２上にて延在す
る延長部７０４の部分が物理的に存在することにより引
き起こされる、或る領域に於けるプロセスガスの流れの
パターン内に存在する、プロセスガスの流れに対する干
渉の影響を補償するようにして、ウエハ４０２の外周に
於ける物質の被着状況を向上させる。例えば、被着制限
ガス内に於ける反応成分としてＨ2を用い、Ｗを被着し
ようとする場合、ＷＦ6をＨ2に反応させることにより生
じたＷの被着速度は、Ｈ2の濃度の平方根に比例して変
化する。すなわちＨ2の量を４倍にすると、Ｗの被着量
を２倍に増大させることができる。従って、ウエハの表
面の外周に於いてＷの被着量を倍加するためには、ウエ
ハの表面の外周に於けるＨ2の濃度を４倍にしなければ
ならない。ここで注意すべきことは、Ｈ2ガスの濃度が
４倍となったことによる影響がウエハの表面の外周に確
実に到達するためには、被着制限ガス内に於いて必要と
される全体的なＨ2の濃度をさらに増大させなければな
らない場合があることである。更に注意すべきことは、
被着制限ガスに於いて、例えばＨ2など１つの反応成分
を増大させた場合には、例えばＷＦ6などの、プロセス
ガス内に於ける反応成分が、被着速度を力学的に維持可
能であるように供給されるのが好ましいということであ
る。さもないと、Ｈ2の濃度が高くＷＦ6が不足している
領域に於いては反応が「飢餓状態」となる場合がある。
【００４８】被着制限ガスの流量はまた、被着制限ガス
内に存在する反応物質の量に反比例する。したがって、
ウエハ４０２の表面に於ける被着状況の所望の均一性を
達成するためには、流量が減らされた場合には、Ｈ2な
どの反応物質の量を増大させることができ、その逆もま
た真である。
【００４９】或る処理プロセスに於いては、被着制限ガ
スの流量を減らしたために、エクスクルージョンガード
７００によってもたらされるプロセスガスの流れの撹
乱、及び狭窄開口７０６から排出される被着制限ガスの
希釈効果を克服すべく干渉領域に向けて十分な反応成分
を送り込むことができず、均一な被着範囲をあまり大き
くできない場合がある。エクスクルージョンガードにオ
リフィスを設けることにより被着制限ガスの干渉を減少
させ、ウエハ４０２の表面の外周に対する反応成分の供
給を好適に増大させることができる。図９に示すよう
に、エクスクルージョンガード９００は、一般に、例え
ば孔９０２のようなオリフィス、延長部９０３を有す
る。延長部９０３の前縁部は３０度のスロープとなるよ
うに形成され、ウエハ４０２の外周部に於けるプロセス
ガス及び被着制限ガスの流れを改善する。孔９０２はエ
クスクルージョンガード９００の上面から被着制限ガス
源に至るまで延在している。プロセスチャンバ２内に導
入される被着制限ガスの総量は、狭窄開口７０６及び孔
９０２を流れる被着制限ガスの量に等しい。したがっ
て、被着制限ガスの総量を、狭窄開口７０６を通過する
被着制限ガスの流量を増大させることなく、プロセスチ
ャンバ２の領域に於けるウエハの表面の外周部上に於い
て増大させることができる。ウエハプロセッシングに於
いて、ヴェンチュリ効果によってプロセスガスをウエハ
の表面に沿って、延長部９０３の前縁部にまで至らしめ
るために、孔９０２によって、被着制限ガスの一部をプ
ロセスチャンバ２（図３）内の、エクスクルージョンガ
ード９００の外側エッジに向けて排気するのが好まし
い。延長部９０３の前縁部に被着制限ガスの一部が拡散
して、ウエハ４０２の表面の外周に対する反応ガス成分
の供給量を増大させることにより、ウエハ４０２の表面
の外周部に於ける物質の被着量の均一化を図ることがで
きる。
【００５０】被着制限ガスに於けるＡｒとＨ2との比
は、被着制限ガスの流れがプロセスガス排除のための主
要な機構である本実施例の場合は、１：５程度が適切で
ある。また、実施例によっては他の向きの孔、例えばエ
クスクルージョンガード９００の上面に対して垂直な向
きの孔、若しくはウエハの表面の中心部の向きに対して
一定の角度をもって斜めに設けられた孔が適切な場合も
ある。孔９０２は、エクスクルージョンガード９００の
上面からその下の延長部７０４の中空部に向かって穿孔
することによって設けられる。または、（ここでは図示
されていないが）孔９０２はエクスクルージョンガード
９００の上面からプラテン２０２を貫通し、ガス溝２１
０に至るまで穿孔する形で設けられても良い。
【００５１】エクスクルージョンガード７００及び９０
０の寸法があまり重要でない場合、その寸法はウエハ４
０２の寸法及び被着制限ガス放出システムの流れに対す
る容量に従って決定される。ウエハのエッジのできるだ
け近傍まで蒸着を行うことが重要な場合、ウエハの正面
とエクスクルージョンの間隔が重要となる。
【００５２】図１０は、小さい延長部と、処理されるウ
エハのエッジの近傍に至るまで高度に均一な蒸着をなす
ための適切なオリフィスのアレイを備えたエクスクルー
ジョンガード１０００の平面図である。開口部１００２
は完全な円形として示されている。また、２°の間隔で
設けられ、それぞれの直径が２．０１ｍｍ（０．０７９
インチ）である１８０個の孔１００２が設けられてい
る。整合孔１００４及び整合スロット１００９も同時に
示されている。エクスクルージョンガード１０００の外
側エッジは、へこみ部１００８及び１０１０を有しプロ
セスチャンバ２に於ける隣接するエクスクルージョンガ
ードに合わせている。エクスクルージョンガード９００
の全体の直径は、２４５．６ｍｍ（９．６７インチ）で
あって、延長部９０３の内径は１９７．０ｍｍ（７．７
５６インチ）であり、外径は２１２．１ｍｍ（８．３５
インチ）である。
【００５３】図１１は、プラテン１１００上に設けられ
たエクスクルージョンガード１０００の断面図である。
以下に述べるエクスクルージョンガード１０００の寸法
は常温での寸法である。延長部１０１４の内側エッジ１
０１２は、３０°のスロープをなしている。延長部１０
１４は処理されるウエハ（図示せず）の前面の周辺部の
上に延在し、かつそれから隔てられており、その間隔
は、ウエハの耐性及び偏心の精度を含む多くの要素によ
って決定される。孔１００２は４５°のスロープをな
す。延長部１０１４の厚みは１．５５ｍｍ（０．６１イ
ンチ）であり、プラットフォームの厚みは１．０２９ｍ
ｍ（０．０４０５インチ）であり、（延長部１０１４は
ウエハから０．７７５ｍｍ（０．０３０５インチ）持ち
上げられ、プラテン１１００の上面の内側と比較して、
プラテン１１００の上面の外周部の窪みの程度は０．２
５ｍｍ（０．０１０インチ）であり）、フランジ４０４
の底部からプラットフォーム部７０８の底部までの距離
は３．７８ｍｍ（０．１４９インチ）である。延長部へ
の移行部分の表面１０１４は３０°のスロープをなす。
【００５４】０．７２５ｍｍ（２８．７ｍｉｌ）の厚み
を有する２００ｍｍのウエハがプラテン１１００上にマ
ウントされているとき、狭窄開口の幅、または延長部１
０１４とマウントされたウエハの前面との距離が約０．
０５ｍｍ（０．００１８インチ）であるのが好ましい。
ウエハの厚みはほぼ＋／−０．０２５ｍｍの範囲に収ま
っているので、実際のギャップはほぼ０．０２５ｍｍか
ら０．０７７ｍｍの間に収まる。
【００５５】延長部１０１４と装着されたウエハの前面
との間の狭窄開口の幅は非常に小さいので、被着制限ガ
スのほぼ９９％は孔１００２を通して排出される。各プ
ロセスステーション４ａ〜４ｅに向かって狭窄開口を流
れる流速は４０ｓｃｃｍ程度に過ぎず（被着制限ガスの
全体の流れが４ｓｌｍであることを仮定）、または１ｍ
ｍ2当たり約１．３ｓｃｃｍ程度の比率に過ぎない。狭
窄開口の最小長さは、ウエハの偏心の精度及び他の多く
の要素により決定される。ウエハの「エッジ」は１００
ｍｍのウエハの半径（ウエハの直径２００ｍｍの場合）
の末端部から内側へ０．５６ｍｍの範囲であって、その
内訳はウエハのスロープをなす領域のための０．４６ｍ
ｍと、ウエハの半径の耐久性を考慮して定めた０．１０
ｍｍである。タングステンの皮膜はこの０．５６ｍｍの
点に至る前に終わり、エッジ部分にタングステンが蒸着
されていないようにすることが望ましい。更に、アルミ
ナのエクスクルージョンガードは処理温度まで加熱され
たとき、シリコンウエハよりも０．２０ｍｍ大きく膨張
する。このために、常温でエクスクルージョンガードと
ウエハとのオーバーラップが１．５ｍｍであったのが、
処理温度に於いては１．３ｍｍのオーバーラップに変化
する。結局、拡散による皮膜の蒸着は、延長部１０１４
の下部に於いて０．４０ｍｍなされることになる。
【００５６】完全に芯合わせをなされたウエハに対し
て、エクスクルージョンガードの延長部は１．１６ｍｍ
オーバーラップするのが適切であり、これによって０．
５６ｍｍのウエハ自体の誤差、０．２ｍｍの膨張による
整合エラー、及び０．４ｍｍのエクスクルージョンガー
ドの下の蒸着に対する補償が得られる。一般的なシステ
ムの配置の精度は＋／−０．５ｍｍの範囲のオーダーで
あって、この場合適切な延長部のオーバーラップは１．
６６ｍｍとなる。システムの配置の精度が＋／−０．８
ｍｍの場合は、適切な延長部のオーバーラップは１．９
６ｍｍとなる。
【００５７】蒸着されたタングステンの皮膜は、エクス
クルージョンガード１０００の内側エッジ１０１２から
０．７５ｍｍの点に於いて、厚みの最大値の９０％に達
する。例えば、１．５ｍｍの延長部とのオーバーラップ
を有するエクスクルージョンガードに於いては、ウエハ
のエッジから２．２５ｍｍの位置に於いて、皮膜の厚み
はその最大値の９０％に達する。
【００５８】図示したように、例えば、図１０のエクス
クルージョンリング１０００を用いた図１〜図３のチャ
ンバ２に於いて、タングステンの蒸着を３４００Å／分
の蒸着速度でなすためには、種種のパラメータを以下の
ように設定する。即ち、蒸着温度が４４５℃、動作圧力
が５３３３Ｐａ（４０トル）（分散ヘッドからのガスの
流れがウエハに直接衝当するため、処理されるウエハに
かかる圧力は５３３３Ｐａ（４０トル）よりいくらか大
きい。）、各分散ヘッド１２ａ〜１２ｅへのプロセスガ
スの流れが３〜４リットル／分、また、各プロセスステ
ーション４ａ〜４ｅへの被着制限ガスの流速は、標準的
には約３リットル／分程度であるが、３〜４リットル／
分と設定される。分散ヘッドに於けるＡｒとＨ2との比
は９：１０であって、被着制限ガスのＡｒとＨ2の比は
８：１５である。
【００５９】図１２を参照すると、エクスクルージョン
ガードの他の実施例１２００が示されている。エクスク
ルージョンガード１２００はプラットフォーム部を有し
ない点を除いてエクスクルージョンガード７００と同型
のものである。プラテン１２０６は、延長部１２０４を
ウエハ４０２の前面の周辺部の上に持ち上げるために不
可欠な、環状の持ち上げられたプラットフォーム１２０
２を有する。プラテン１２０６は、プラットフォーム１
２０２の構成の点を除いてプラテン２００と同じもので
ある。プラテン２００に関連するエクスクルージョンガ
ード７００についての記載も全て当てはまる。更に、図
９に関連して述べたように、孔のようなオリフィス（図
示せず）が、エクスクルージョンガード１２００を通し
被着制限ガス源に至るまで穿孔されて設けられる。
【００６０】図７、９及び１２のエクスクルージョンガ
ードは、分かれた形状のエクスクルージョンガード（図
示せず）、例えば溝によって内部エクスクルージョンガ
ード及び外部エクスクルージョンガードに分割されたも
のに変えても良い。内部エクスクルージョンガードは、
ウエハ４０２の前面の周辺部上に延在して被着制限ガス
を流す狭窄開口を形成する。内部エクスクルージョンガ
ードは、連続し独立したエクスクルージョンガードであ
るか、若しくは適当な構造体を用いて外部エクスクルー
ジョンガードに取り付けられたもので、また、前記構造
体は、溝を流れる被着制限ガスが、流れに対して殆ど干
渉しないようにするために設けられているものである。
溝は狭窄開口を形成し、各エクスクルージョンガードの
上面からガス溝２１０のような被着制限ガス源に至るま
で延在している。溝の配向、被着制限ガスの効果、及び
ウエハ４０２の前面部への材料の蒸着については、図
９、図１０及び図１１のオリフィス９０２及び１００２
に関連して述べた上記の記載と同様である。溝は、エク
スクルージョンガードの上面から各エクスクルージョン
ガードの延長部の下部の中空部分に至るまで穿孔された
形で設けられている。
【００６１】精度の高い整合が要求され、エクスクルー
ジョンガードとウエハのエッジとの間の狭窄開口が０．
５０ｍｍ以下の精度で形成されることが望まれている場
合は、図７〜図１２のエクスクルージョンガードは、例
えば対になったホールとピン（図示せず）、または対に
なったスロットと楔のような適切な整合手段を備えてお
り、整合手段は、プラテン２００の外周部分２１１に於
けるエクスクルージョンガードとの接触領域に設けられ
る。他の整合手段として、図７〜図１０、及び図１２に
示したように例えば４０４のようなフランジがある。こ
のフランジは、エクスクルージョンガードの外側エッジ
に沿って、隔てられた形で設けられており、図７〜図１
０、図１２、及び図１３のエクスクルージョンガードの
各プラテンの外側エッジ部分と係合し、かつエクスクル
ージョンガードと各プラテン、ひいてはウエハ４０２と
の整合を図るべく延在している。フランジ部材４０４
は、図に示されたように先細りとなる形状で設けられて
おり、各プラテンの外側エッジ部分に突合するようにな
っている。他の整合手段としては、図７の整合スロット
及び整合孔７１２が好適なものとしてあげられる。整合
スロット７１０及び整合孔７１２は図９の整合スロット
９０６及び整合孔９０４と同型のものである。図７を参
照すると、ガイドブロック７１８、７２０が整合ピン７
１４、７１６と共にそれぞれプラテンブロック２０２に
対して、例えばボルト７２２、７２４のような適切な留
め具によって留められており、また、ガイドブロック７
１８、７２０はそれぞれスペーサ７２６、７２８を有す
る。エクスクルージョンガード７００に於ける整合スロ
ット７１０及び整合孔７１２は整合ピン７１４、７１６
とそれぞれ組になっている。整合ピン７１４、７１６
は、エクスクルージョンガード７００を適切な位置に配
置できるように一定の方向に向けられている。エクスク
ルージョンガード及びプラテンは全て、整合スロット
と、孔と、整合ピンとを有する。
【００６２】図７〜図１２に示すように、被着制限ガス
の流れはエクスクルージョンガードの延長部及びウエハ
の前面によって物理的に制限されるが、他の及び／若し
くはこれらを組み合わせた制限手段を用いることもでき
る。例えば、図４〜図９、及び図１２に示すガス溝２１
０は、プラテンブロック２０２の表面上のガス溝２１０
の開口部が被着制限ガスの狭窄開口を形成するように設
けられる。ガス溝２１０は、例えば圧入インサートによ
って狭窄開口を設けるべく形成されるが、この圧入イン
サートはプラテンブロックの材料と同様の熱膨張係数を
有する材料からなり、ガス溝２１０に圧入されて連続的
な狭窄開口を形成する。圧入インサートの厚みは狭窄開
口の幅の１０倍程度が望ましい。他のガス流の制限手段
を用いている場合には、エクスクルージョンガードの延
長部とウエハの前面の周辺部との間隔がより大きくされ
る。更に、ウエハのエッジに狭窄部が設けられている場
合には、被着制限ガスによって、ウエハの裏面、及びエ
ッジの全体または一部への被着が妨げられる。
【００６３】図１３に示すように、センタリングステー
ション１３００を取り換えることによってロード／アン
ロードステーション５に於けるウエハの偏心を改善する
ことができる。センタリングステーション１３００は、
水冷式にして、高温をウエハを取り扱うときに寸法が変
わらないようにするのが好ましい。ウエハは、ロードロ
ック式搬送パドル（図示せず）によってプロセスチャン
バ２内に移送される。駆動するパドルによって、ウエハ
は、好ましくはサファイア製の整合ピン１３０２、１３
０４に接触させられる。次に、パドルは、例えば２ｍｍ
〜４ｍｍ程度オーバードライブされて、ウエハがピン１
３０２、１３０４に押し当てられる。次に、パドルは下
がって、ウエハを緩めてセラミック製のピン１３１０、
１３１２、及び１３１４に乗せる。切欠部１３２０、１
３２２はパドルの掃除に使用される。次に、パドルはプ
ロセスチェンバ２から引き出される。孔１３３０、１３
３２、及び１３３４は、ウエハの装着／非装着ステーシ
ョン間の移送に使用されるリフトピン用に設けられたも
のである。偏心の精度は＋／−０．１ｍｍ内に収めた方
が良い。
【００６４】以上本発明を特定の実施例及び変形例につ
いて説明したが、これらの実施例は単なる例示であっ
て、本発明はこれらの実施例によって限定されるもので
はない。例えば、様々な形状及び寸法並びに様々な流量
及び圧力は単なる例示であって、他の形状、寸法、流量
及び圧力も、意図する目的にとって効果的である場合が
ある。また、プラテン、エクスクルージョンガード、ガ
ス溝、ガスライン、真空溝及び真空ラインは、異なるウ
エハのサイズに適合するように様々な寸法を有するもの
であってよい。さらに、ここに記載した被着プロセスは
単なる例示であって、意図する目的にとって他のプロセ
スも効果的である場合がある。さらに、狭窄開口の寸法
及び位置或いは被着制限ガスの組成などについて、様々
なプラテン及びエクスクルージョンガードについて記載
したが、これらは、ウエハの外周部のまわりに均一な被
着制限ガスの流れを達成しウエハの表面に対して物質を
均一に被着するために様々に変更することができる。さ
らに、全てのエクスクルージョンガード及びプラテンの
場合に於いて、プラテン自体に追加の狭窄開口を設け、
ウエハの外周のあらゆる点に対してガスの分布をより一
層均一にすることができる。したがって、本明細書に記
載されている以外の実施例も、本願の特許請求の範囲に
より定義される本発明の範囲内に含まれるものである。
【００６５】
【発明の効果】従って、本発明によれば、ウエハに対す
る化学蒸着プロセスに於いて、ウエハの裏面及び外周部
の不必要な皮膜が形成されないようにすると共に、ウエ
ハの皮膜を形成すべき前面全体に亘る温度の均一性及び
蒸着の均一性を維持し、皮膜を場合によってはウエハの
外周部の近傍に至るまで均一に形成するための装置及び
その方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】化学蒸着装置のためのプロセスチャンバの断面
図である。
【図２】エクスクルージョンガード及びエクスクルージ
ョンガードリフトアセンブリを示す図１のプロセスチャ
ンバの断面図である。
【図３】側面から見た図１のプロセスチャンバの断面図
である。
【図４】図３に示されたプラテンの一実施例を示す平面
図である。
【図５】図４のプラテンの断面図である。
【図６】図４のプラテンの一部の断面図である。
【図７】エクスクルージョンガードの第１の実施例を、
図４のプラテンと共に示す断面図である。
【図８】図７に示されたエクスクルージョンガード及び
プラテンの分解組立部分断面図である。
【図９】ウエハの処理に際して被着制限ガスの排気を行
うための領域を備えるように変更された、図８のエクス
クルージョンガードと同様な、他のエクスクルージョン
ガードの分解組立断面図である。
【図１０】図９のエクスクルージョンガードと同様の型
のエクスクルージョンガードの底面図である。
【図１１】プラテン上に取着された、図１０のエクスク
ルージョンガードの部分断面図である。
【図１２】他のエクスクルージョンガードの実施例を、
プラテンと共に示す部分断面図である。
【図１３】センタリングステーションを示す等角図であ
る。
【符号の説明】
１ ロードロックチャンバ ２ プロセスチャンバ ４ ウエハプロセスステーション ５ ロード／アンロードステーション ６ ベントポート ７ 軸孔 ８ プラットフォーム １０ 搬送機構 １２ 拡散ヘッド １４ プラテン １６ ペデスタルベース ２０〜２２ ピン ２４ 真空排気ポート ２６ スピンドルリフト回転機構 ２８ ピンリフト機構 １０７ 孔 ２００ プラテン ２０２ プラテンブロック ２０４ 真空ライン ２０５ 真空孔 ２０６ 真空溝 ２０８ 同心円溝 ２０９ 半径方向真空溝 ２１０ 環状ガス溝 ２１２、２１４ 半径方向ガスライン ２１６ ガスライン ２１８ プラグ ２２０ ガスライン ２２２ プラグ ２２４ インデックス孔 ２３２ 螺旋溝 ４０２ ウエハ ４０４ フランジ ４２０ エクスクルージョンガードリフトアセンブリ ４２２ エクスクルージョンガードリフトプレート ４２６ ベントポート ４３０〜４３５ 切欠部 ４４１〜４４５、７００、９００、１０００ エクスク
ルージョンガード ７０４ 延長部 ７０６ 狭窄開口 ７０８ プラットフォーム ７１０ 整合スロット ７１２ 整合孔 ７１４、７１６ 整合ピン ７１８、７２０ ガイドブロック ７２２、７２４ ボルト ７２６、７２８ スペーサ ９０２ 孔 ９０３ 延長部 ９０４ 整合孔 ９０６ 整合用のスロット １００２ 孔 １００４ 整合孔 １００８、１０１０ へこみ部 １００９ 整合スロット １０１２ 内側エッジ １０１４ 延長部 １１００ プラテン １２００ エクスクルージョンガード １２０２ プラットフォーム １２０４ 延長部 １２０６ プラテン １３００ センタリングステーション １３０２、１３０４ 整合ピン １３２０、１３２２ 切欠部 １３３０、１３３２、１３３４ 孔
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年２月２６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】ウエハの裏面に対して材料が被着されてし
まうという問題を解決しようとする試みがいくつもなさ
れている。或る方法によれば、裏面に材料が被着される
ままにしておき、蒸着過程に引き続いて、そのままの状
態でプラズマエッチングを行うことにより、このような
膜を除去している。この方法は、追加の処理過程を伴
い、追加の設備或いは装置を必要とすると共に、ウエハ
の平面度を損なう傾向がある。別の方法に於いては、ウ
エハの裏面をＣＶＤガスからシールし、隔絶せんとし
て、基板ホルダ上にウエハがクランプされる。実際には
十分なシールを達成する事は困難であって、クランプと
ウエハとの間の機械的或いは力学的運動自体が粒状物質
を発生させる結果となる。更に別の方法が１９８９年４
月４日にＩｔｏｈに与えられた米国特許第４，８８７，
５５８号明細書に開示されている。シリンダ状をなす基
板支持部材が、基板を配置するべき平坦な支持面を備え
ている。支持面の外周部から３本のピンが突出してい
る。基板の側壁が、カバーによって反応ガスから絶縁さ
れ、このカバーには、基板のレベルに於いて基板を包囲
する持ち上げられかつ曲げられた領域を備えている。持
ち上げられかつ曲げられた領域は、反応ガスをウエハの
側面に捕捉し、皮膜がウエハの裏面に被着されるのを防
止するとされている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】他の実施例の方法に於いては、前記第１セ
クションの周囲に均一にガスを排出し、ベンチュリ効果
によってウエハのプロセッシング時に延出部分に向けて
前記プロセスガスを導く過程を有する。前記排出ガス
は、前記被着制限ガスと同じガスである場合もあり得
る。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】通常、全てのプロセスステーション４ａ〜
４ｅは、エクスクルージョンガード若しくはエクスクル
ージョンアンガードされているが、所望に応じて、プロ
セスステーション４ａ〜４ｅは、対応するエクスクルー
ジョンガード４４１〜４４５の対応するものをマウント
又は取り外すのみで、エクスクルージョンガードもしく
はアンガードすることができる。エクスクルージョンガ
ード４４１〜４４５は、適当な方法によってエクスクル
ージョンガードリフトプレート４２２によって係止され
ている。例えば、図２に示されるように、エクスクルー
ジョンガード４４１〜４４５は、それぞれ切欠部４３１
〜４３５と整合しており、エクスクルージョンガードリ
フトアセンブリ４２０及び図示されないスピンドルリフ
ト／回転機構の作用により、エクスクルージョンガード
リフトプレート４２２がプラテンブロック１４ａ〜１４
ｅ（図３）の上方に上昇するに伴い、単にエクスクルー
ジョンガードリフトプレート４２２の上面により持ち上
げられ、或いは単にそれに接する。スピンドルリフト／
回転機構は、Ｖａｎ ｄｅ Ｖｅｎらによる米国特許第
５，２３８，４９９号明細書に記載されており、その詳
細については、同明細書を参照されたい。ここで注意す
べき事は、プロセスチャンバ２の上部を取り外すのみ
で、エクスクルージョンガード４４１〜４４５に、清掃
及び交換のためにアクセスし得ることである。また、ロ
ード／アンロードステーション５に関連する切欠部４３
０に於いては、エクスクルージョンガードが、エクスク
ルージョンガードリフトプレート４２２に取着されてい
ない点である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】ステーション４ａ〜４ｅ及び５に於けるピ
ン２０ａ〜２０ｆ、２１ａ〜２１ｆ及び２２ａ〜２２ｆ
が降下すると、処理されるべきウエハが、対応するガス
拡散ヘッド１２ａ〜１２ｅの下方に於いて、対応するプ
ラテン上に載置される。ウエハが、対応するプラテン１
４ａ〜１４ｅ上に載置されると、好ましくは、ウエハ
が、対応するプラテン１４ａ〜１４ｅに対して固定され
る。ウエハを、対応するプラテン上のウエハコンタクト
に固定するために様々な方法を用いることができる。適
当な方法の１つは、真空チャックを用いたものである。
ここで用いられる真空なる用語は、別の圧力よりも低い
圧力を意味する一般的な用語として用いられているもの
であって、例えばプロセスステーション４ａ〜４ｅに於
ける真空チャックの圧力は、プロセスチャンバ２に於け
る圧力に比較して低いことを意味する。この場合、載置
時のプロセスステーション４ａ〜４ｅに於ける真空チャ
ック内の圧力とプロセスチャンバの圧力との圧力差は、
例えば１３３３Ｐａ（１０トル）以上とされる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】図４〜６に、一例として、真空チャックを
備えたプラテン２００が示されている。プラテン２００
の主たる部品は、アルミニウム或いはステンレス鋼など
の適当な材料からなる円形のブロック２０２である。上
方から見たとき（図４）、プラテンブロック２０２の上
面には、８個の真空孔２０５ａ〜２０５ｈが設けられて
おり、それらから半径方向真空溝２０６ａ〜２０６ｈが
延出している。中心の止り孔として示されている真空ラ
イン２０４の端部は、プラテンブロック２０２の上面か
ら６．４ｍｍ（０．２５インチ）下方に位置している。
真空ライン２０４の上端は、８．１ｍｍ（０．３２イン
チ）の直径を有し、真空ライン２０４の上端から約９．
７ｍｍ（０．３８インチ）下の位置に於いてはそれが、
６．４ｍｍ（０．２５インチ）に狭められている。真空
ライン２０４は、プラテンブロック２０２の底部を貫通
している。（Ｐ）半径方向溝２０６ａ〜２０６ｈは、四
角形の断面を有するが、他の形状を有するものであって
も良い。本実施例の場合、該溝は、３．００ｍｍ（０．
１１８インチ）の深さ及び３．２５ｍｍ（０．１２８イ
ンチ）の幅を有する。８個の半径方向溝２０６ａ〜２０
６ｈは、互いに４５度の角度をなすように規則的に配置
されている。半径方向溝２０６ａ〜２０６ｈは、同心円
溝２０８ａ）２０８ｂ及び２０８ｃと交差している。同
心円溝２０８ａ）２０８ｂ及び２０８ｃは、更に半径方
向真空溝２０９ａ〜２０９ｑと交差している。溝２０８
ａ〜２０８ｃ及び２０９ａ〜２０９ｑはすべて、半径方
向溝２０６ａ〜２０６ｈと同様に、四角形の断面を有
し、３．００ｍｍ（０．１１８インチ）の深さ及び３．
２５ｍｍ（０．１２８インチ）の幅を有する。内側同心
円溝２０８ａの外側半径は、３７．７２ｍｍ（１．４８
５インチ）であって、中間同心円溝２０８ｂの外側半径
は、６２．６１ｍｍ（２．４６５インチ）であって、外
側同心円溝２０８ｃの外側半径は８７．５０ｍｍ（３．
４４５インチ）である。所望に応じて、同心円溝２０８
ｃの外側半径を、ウエハコンタクト上に置かれたウエハ
のエッジに隣接するウエハの裏面領域に接触する位置、
即ちプラテン２００上に配置されたウエハの下側のプラ
テン２００の上面の対応する部分に増大させることも可
能である。上記した半径方向寸法は、２００ｍｍの直径
を有するウエハ（一般に「８インチ（２０３ｍｍ）」ウ
エハとして知られている）を処理するのに適するもので
あるが、様々な直径を有するウエハを処理するために、
これらの寸法を適宜変更することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】特に、タングステン、窒化チタニウム、シ
リサイド或いは金属或いは金属化合物をＣＶＤによって
被着するような被着プロセスに於いて、ウエハの裏面或
いはウエハのエッジに対して物質が被着されないように
したい場合がある。これを達成する１つの方法は、プラ
テン上に配置されたウエハのエッジの近傍に於いて、対
応するプラテン１４ａ〜１４ｅの内部から被着を制限す
るガスを導入する方法がある。ここで用いた「被着制限
ガス」なる用語は、ウエハの特定の部分に対して物質の
化学蒸着を制限し、或いは完全に除去するのを助ける働
きを行うガスを意味する。例えば、或る実施例に於いて
は、被着制限ガスが水素などの化学物質を含み、被着制
限ガス及びプロセスガスの混合体に暴露されたウエハの
表面の外周部などのウエハの領域の近傍に対しては、物
質の被着を促進し、裏面の及びエッジなどの他の部分に
対しては、プロセスガスを排除することによって、被着
不要な領域に於ける物質の被着を防止するようにしてい
る。ウエハのエッジは、複数の平坦若しくは非平坦面か
らなる、面取りされた或いは面取りされていないエッジ
を有することから、ここで用いている「エッジ」なる用
語は、表面でもなく或いは裏面でもない全ての面を指す
ものとする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】最も外側の同心円真空溝２０８ｃの外側の
プラテンブロック２０２の上面の外周部２１１内に環状
ガス溝２１０が設けられている。環状ガス溝２１０は、
四角形の断面を有し、２．３６ｍｍ（０．０９３イン
チ）の幅及び１２．７ｍｍ（０．５０インチ）の深さを
有する。その外径は、好ましくは、処理されるべきウエ
ハの半径よりも大きくされ、その内径は、ウエハの半径
より大きくする必要はない。環状ガス溝２１０の開口を
処理されるウエハのエッジの外側に配置することによ
り、プラテンブロック２０２とウエハとの間の接触面積
を増大させ、ウエハに対する熱的な均一性を保証するこ
とができる。しかしながら、ウエハがガス溝２１０にい
くらか被さる形にすることにより、熱的な均一性を犠牲
にすることなく、改善されたプロセスガスの排除をなす
ことができる。２００ｍｍ（７．８７インチ）のウエハ
を処理する実施例の１つに於いては、内径は１９６．８
５ｍｍ（７．７５０インチ）、外形は２０１．５７ｍｍ
（７．９３６インチ）となる。この実施例に於いては、
処理されるウエハが、常温で約１．５ｍｍ（０．０６イ
ンチ）ガス溝２１０に被さり、その被さった部分の大き
さは、処理中においてはプラテン２００が加熱され、い
くらか小さくなる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】ガス溝２１０は、半径方向ガスライン２１
２ａ〜２１２ｊからなるネットワークに交差し、処理さ
れるべきウエハの裏面に向けてガスを分配する。半径方
向ガスライン２１２ａ〜２１２ｊが図４に於いて破線に
よって示されており、一部が図５に於いて断面により示
されている。ライン２１２ａ〜２１２ｊは、３６度の間
隔をもってプラテン２０２上に半径方向に配置されてい
る。１０本のガスライン２１２ａ〜２１２ｊの孔のそれ
ぞれは、３．９６ｍｍ（０．１５６インチ）の直径を有
し、かつプラテンブロック２０２の上面から孔の中心ま
での距離が８．９ｍｍ（０．３５インチ）となるよう
に、図５に示されるように、プラテンブロック２０２の
垂直なエッジからプラテンブロック２０２の上面に対し
て平行に延び、プラテンブロック２０２の底面から延び
てきているガスライン２１６ａ〜２１６ｊの１０本の垂
直な孔のそれぞれと交差する形で設けられる。ガスライ
ン２１２ａ〜２１２ｊは、それぞれのプラグ２１８ａ〜
２１８ｊにより閉じられており、（例えば図５に於い
て）示されたプラグ２１８ｄ及び２１８ｉを参照された
い。これらのプラグは、プラテンブロック２０２の外側
垂直エッジから６．４ｍｍ（０．２５インチ）延びてお
り、かつガス溝２１０に至る直前まで延在している。プ
ラグ２１８ａ〜２１８ｊは、ガス溝２１２ａ〜２１２ｊ
に圧入されている。ガスライン２１６ａ〜２１６ｊの孔
の直径は３．９６ｍｍ（０．１５６インチ）である。プ
ラテン２００の全体の厚さは、４３．０３ｍｍ（１．６
９４インチ）であって、その外径は２２９ｍｍ（９イン
チ）である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３１】半径方向ガスライン２１４ａ〜２１４ｃか
らなる第２のネットワークがプラテンブロック２０２に
穿設され、孔１０７ａ〜１０７ｃに裏面のガスを分配す
るようにしている。孔１０７ａ〜１０７ｃは、図２に示
されたウエハリフトピン２０ｃ、２１ｃ及び２２ｃを受
容する。孔１０７ａ〜１０７ｃ、対応するインデックス
孔２２４ａ〜２２４ｃ（図６）及び図示されないインデ
ックススリーブについては、前記の米国特許第５，２３
０，７４１号に詳しく記載されている。半径ガス方向ラ
イン２１４ａ〜２１４ｃは、図４に於いては、破線で示
されており、その一部が図６に於いて断面により示され
ている。３本のガスライン２１４ａ〜２１４ｃの孔のそ
れぞれは、３．９６ｍｍ（０．１５６インチ）の直径を
有し、プラテンブロック２０２の上面から孔の中心線ま
でが１９．３ｍｍ（０．７６インチ）であるように、図
６に示されるように、プラテンブロック２０２の垂直エ
ッジからプラテンブロック２０２の上面に対して平行に
延び、プラテンブロック２０２の底面から延びてきてい
るガスライン２１４ａ〜２１４ｃのための３本の垂直孔
２２０ａ〜２２０ｃのそれぞれと交差するのに十分な長
さをもってプラテンブロック２０２内に延在している。
ガスライン２１４ａ〜２１４ｃは、対応するプラグ２２
２ａ〜２２２ｃにより閉じられており（例えば図６に示
されたプラグ２２２ａを参照されたい）、これらのプラ
グはプラテンブロック２０２の外側垂直端面から、対応
するガスライン２２０ａ〜２２０ｃの直前に至るまで
６．４ｍｍ（０．２５インチ）の長さをもって延びてい
る。プラグ２２２ａ〜２２２ｃは、ガスライン２１４ａ
〜２１４ｃに圧入されている。ガスライン（垂直孔）２
２０ａ〜２２０ｃのための孔の直径は、１．６０ｍｍ
（０．０６３インチ）である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５５】延長部１０１４と装着されたウエハの前面
との間の狭窄開口の幅は非常に小さいので、被着制限ガ
スのほぼ９９％は孔１００２を通して排出される。各プ
ロセスステーション４ａ〜４ｅに向かって狭窄開口を流
れる流量は４０ｓｃｃｍ程度に過ぎず（被着制限ガスの
全体の流れが４ｓｌｍであることを仮定）、または１ｍ
ｍ２当たり約１．３ｓｃｃｍ程度の比率に過ぎない。狭
窄開口の最小長さは、ウエハの偏心の精度及び他の多く
の要素により決定される。ウエハの「エッジ」は１００
ｍｍのウエハの半径（ウエハの直径２００ｍｍの場合）
の末端部から内側へ０．５６ｍｍの範囲であって、その
内訳はウエハのスロープをなす領域のための０．４６ｍ
ｍと、ウエハの半径の耐久性を考慮して定めた０．１０
ｍｍである。タングステンの皮膜はこの０．５６ｍｍの
点に至る前に終わり、エッジ部分にタングステンが蒸着
されていないようにすることが望ましい。更に、アルミ
ナのエクスクルージョンガードは処理温度まで加熱され
たとき、シリコンウエハよりも０．２０ｍｍ大きく膨張
する。このために、常温でエクスクルージョンガードと
ウエハとのオーバーラップが１．５ｍｍであったのが、
処理温度に於いては１．３ｍｍのオーバーラップに変化
する。結局、拡散による皮膜の蒸着は、延長部１０１４
の下部に於いて０．４０ｍｍなされることになる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６３】図１３に示すように、センタリングステー
ション１３００を取り換えることによってロード／アン
ロードステーション５に於けるウエハの偏心を改善する
ことができる。センタリングステーション１３００は、
水冷式にして、高温のウエハを取り扱うときに寸法が変
わらないようにするのが好ましい。ウエハは、ロードロ
ック式搬送パドル（図示せず）によってプロセスチャン
バ２内に移送される。駆動するパドルによって、ウエハ
は、好ましくはサファイア製の整合ピン１３０２、１３
０４に接触させられる。次に、パドルは、例えば２ｍｍ
〜４ｍｍ程度オーバードライブされて、ウエハがピン１
３０２、１３０４に押し当てられる。次に、パドルは下
がって、ウエハを緩めてセラミック製のピン１３１０、
１３１２、及び１３１４に載せる。切欠部１３２０、１
３２２はパドルの掃除に使用される。次に、パドルはプ
ロセスチェンバ２から引き出される。孔１３３０、１３
３２、及び１３３４は、ウエハの装着／非装着ステーシ
ョン間の移送に使用されるリフトピン用に設けられたも
のである。偏心の精度は＋／−０．１ｍｍ内に収めた方
が良い。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１２】
【図３】
【図４】
【図１０】
【図７】
【図１１】
【図１３】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｃ 21/31 Ｂ (72)発明者 エリオット・ケイ・ブロードベント アメリカ合衆国カリフォルニア州95148・ サンノゼ・ハーテイジスプリングスコート 3166 (72)発明者 ジェフリー・シー・ベンジング アメリカ合衆国カリフォルニア州95129・ サンノゼ・ランサードライブ 1073 (72)発明者 バリー・エル・チン アメリカ合衆国カリフォルニア州94087・ サニーベイル・スピノサドライブ 1116 (72)発明者 クリストファー・ダブリュ・バークハート アメリカ合衆国カリフォルニア州95124・ サンノゼ・ロムフォードドライブ 5272 (72)発明者 ローレンス・シー・レイン アメリカ合衆国カリフォルニア州95134・ サンノゼ・ゴーンダバートレイン 560

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 化学蒸着反応装置に於ける処理室内に
    置かれた、基板を支持するための装置であって、 前記処理室内に配置されたウエハ支持体と、 前記支持体と整合をなす形で配置されたエクスクルージ
    ョン本体とを有し、 前記エクスクルージョン本体が、前記ウエハの前面の外
    辺部に延出し、かつ前記ウエハの前面の外辺部とは隔て
    られて設けられた延長部を有し、それによって、前記ウ
    エハ前面の蒸着面と近接して設けられた前記処理室内の
    第１セクションと、前記ウエハのエッジ部分と近接して
    設けられた第２セクションとを連通せしめる均一な狭窄
    通路を形成することを特徴とし、 前記第１セクションがプロセスガス源と連通し、前記第
    ２セクションが被着制限ガス源と連通することを特徴と
    する装置。
  2. 【請求項２】 前記狭窄通路と前記ウエハの前面の外
    辺部との距離が、前記ウエハとの距離にその熱膨張度を
    加味した大きさであることを特徴とする請求項１に記載
    の装置。
  3. 【請求項３】 前記エクスクルージョン内の延長部を
    外囲し、かつそれから隔てられて設けられたガス排出部
    を有し、 前記ガス排出部が排出ガス源と連通し、ウエハのプロセ
    シシング時に、ヴェンチュリ効果によって、前記プロセ
    スガスを前記延長部に向けて導くことを特徴とする請求
    項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記ガス排出部が前記第２セクション
    と連通し、排出されるガスが前記被着制限ガスと同じも
    のであることを特徴とする請求項３に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記エクスクルージョン本体が１個の
    部材からなり、その内部に於いて前記ガス排出部が、前
    記エクスクルージョン本体を貫通して設けられた複数の
    オリフィスを有することを特徴とする請求項４に記載の
    装置。
  6. 【請求項６】 蒸着の均一性を改善すべく、前記ガス
    排出部が、前記第１セクションへ反応ガス成分を送り込
    む機能を有することを特徴とする請求項５に記載の装
    置。
  7. 【請求項７】 ＣＶＤチェンバ内に設けられた支持体
    上にウエハを支持する過程と、 前記支持体と、前記チェンバ内のエクスクルージョン本
    体との整合をなす過程と、 前記エクスクルージョン本体に延長部を、前記ウエハの
    前面の外辺部に延出し、かつ前記ウエハの前面の外辺部
    とは隔てた形で設け、それによって、前記ウエハ前面の
    蒸着面と近接して設けられた前記処理室内の第１セクシ
    ョンと、前記ウエハのエッジ部分と近接して設けられた
    第２セクションとを連通せしめる狭窄通路を形成する過
    程と、 前記第１セクションにプロセスガスを供給する過程と、 前記プロセスガスと同じかそれ以上の圧力で、前記第２
    セクションに被着制限ガス源を供給する過程とを有する
    ことを特徴とする化学蒸着方法。
  8. 【請求項８】 前記狭窄通路が、前記ウエハにその熱
    膨張度を加味した大きさより小さいことを特徴とする請
    求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記第１セクションの周りに均一にガ
    スを排出し、ウエハのプロセシシング時に、ヴェンチュ
    リ効果によって、前記プロセスガスを前記延長部に向け
    て導くことを特徴とする請求項７に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記ガス排出部から排出されるガス
    が前記被着制限ガスと同じものであることを特徴とする
    請求項９に記載の方法。
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