JPH09134884A - 基板プロセス装置でのエッジ堆積を制御する移動可能リング - Google Patents

基板プロセス装置でのエッジ堆積を制御する移動可能リング

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JPH09134884A
JPH09134884A JP8146214A JP14621496A JPH09134884A JP H09134884 A JPH09134884 A JP H09134884A JP 8146214 A JP8146214 A JP 8146214A JP 14621496 A JP14621496 A JP 14621496A JP H09134884 A JPH09134884 A JP H09134884A
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エー． リタウ カール
Richard A Marsh
エー． マーシュ リチャード
Lawrence Chung-Lai Lei
チャン−ライ レイ ローレンス
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】内部に基板支持体が配置されているプロセスチ
ャンバを備える基板プロセス装置。 【解決手段】基板支持体は、加熱ペデスタルの形であ
り、それ自身とペデスタルの間の隙間を限定する除去可
能なパージリングによって周囲を囲まれている。外側で
ペデスタルのエッジは、パージガスマニホールドで、パ
ージリングとペデスタルの間の空洞の形である。マニホ
ールドの低端は、加熱から膨張しパージリングの低端と
接触するというプロセス温度で形成されるメカニカルシ
ールの方法で密閉される。マニホールド上端は、パージ
リングとペデスタルによって限定される環帯内に対して
開いている。マニホールドは、処理中に、パージガスが
基板のエッジに対して放出されるように配置され、ガス
はパージリングと基板支持体の間に限定される環帯を通
して上むきに移動する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ダイの製造
に使用される、基板上へ有益な物質層を堆積させる方法
と装置に関する。特に、本発明はこのような堆積プロセ
スで使用されるウエハヒータペデスタルの改良に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般にＣＶＤと呼ばれている化学気相成
長は、半導体基板の上に薄い物質層を堆積するのに使用
される多くのプロセスの中の一つである。ＣＶＤプロセ
スを用いて堆積基板を処理するために、真空チャンバに
はその上に基板を受けるように形造られているサセプタ
を具備している。典型的な従来技術のＣＶＤチャンバ内
において、基板は、ロボットブレードによってチャンバ
内部に配置され、また内部から取り去られ、処理中はサ
セプタによって支持される。処理を行うに先立ち、サセ
プタと基板は２５０〜６５０℃の間の温度に加熱され
る。一度基板が適当な温度に加熱されると、プロセスガ
スは、基板上部にしばしば位置するガスマニホールドを
通して真空チャンバを満たす。プロセスガスは、加熱さ
れた基板表面と反応して、その上に薄い物質層を成長さ
せる。ガスが熱反応を生じて物質層を形成すると同時
に、揮発性副生成物ガスが形成され、これらの副生成物
ガスはチャンバ排出システムを通して真空チャンバの外
へと排気される。
【０００３】基板処理の一番の目標は、それぞれの基板
から可能な限り多くの有用なダイを得ることである。多
くの要因がＣＶＤチャンバ内の基板の処理を左右し、そ
こで処理されるそれぞれの基板からのダイの最終的な生
産に影響を及ぼす。これらの要因は、基板上に成長され
る材質層の均一性と厚さに影響を及ぼすプロセス変数
と、基板に付いてそこの一つ又はそれ以上のダイを汚染
する汚染物質とを含んでいる。これらの両要因は、ＣＶ
Ｄと他のプロセスにおいて、それぞれの基板からのダイ
の収率を最大にするために制御されなければならない。
【０００４】チャンバ内部の微粒子汚染の原因の一つ
は、基板エッジで不適当な堆積が生ずることである。エ
ッジ堆積の状況を制御することが難しいため、基板エッ
ジは典型的には面取りされているという事実と、これら
のエッジの周りで堆積ガス流が非均一であるという事実
とが原因の１部となり、非均一堆積が基板のエッジの周
りで起こり得る。このことにより堆積層は、相互間で適
切に付着しなくなることがあり、及び／又は、基板に対
し適切に付着しなくなることがある。
【０００５】この問題は、典型的な半導体基板の概略部
分断面図である図１（ａ）に例示されている。この例で
は図示の如く、基板１は、その上に堆積されている３つ
の連続する層２、３、４を有している。該基板上に中間
層２と３（もし必要なら更なる層）を堆積した後、アル
ミニウム等のメタルを上部層４として該基板上に堆積し
てもよい。例示のためであり限定するものではない例と
して、ＷＦ６ガスを使用した基板上のタングステンの堆
積では、第一層２は典型的にはチタニウムで、第二層３
は窒化チタニウムで、第三（上部）層はタングステンで
ある。
【０００６】タングステンは基板のシリコン（又は酸化
シリコン）表面に容易に付着しないので、このような三
層プロセスがタングステンの堆積の為には一般的であ
る。従って、非常に薄いチタニウムの「プライマー(pri
mer）」層２が堆積され、窒化チタニウムの第二層３が
次に来る。タングステンは窒化チタニウム（ＴｉＮ）に
容易に付着する。しかしながら、図１（ａ）から判るよ
うに、タングステン層４は、シリコン基板と直接接触す
るように、ベベル付けされた基板の外側エッジ５の上の
周りを「包んで」いる。
【０００７】周りを包んでしまうことに関しては、タン
グステンがシリコン基板表面に付着せずに基板のハンド
リングの際に容易に欠けて剥げる結果、微粒子の汚染と
いうをもたらすという問題がある。
【０００８】それゆえ、理想的なエッジ断面は図１
（ｂ）に図示されているものであり、即ち、三層が全て
基板のエッジに関して同じ位置及び近傍、好ましくは斜
面の上方の位置及び近傍で終わり、メタル層４が基板エ
ッジの一番反対側にある。
【０００９】望まないエッジ堆積のこの問題の一つの解
答として、基板の狭い外縁円周の領域の上に位置しその
領域をマスクするシャドーリングを具備させて堆積を防
止することがある。しかしながら、基板の利用可能な領
域を小さくするため、基板毎の最大収率が減少するとい
った欠点を持つ。また、基板の上面全体が堆積されなけ
ればならないという状況で、シャドーリングを使用する
ことは不適当である。また、ウエハが歪んでいる事と、
揮発性の堆積ガスがなおシャドーリングのへりの下に移
動して基板のエッジと裏面上への望まれない物質を堆積
させる傾向があるという事実とにより、シャドーリング
は期待するほどの好結果をもたらさない。
【００１０】材質層の堆積の均一性に影響を及ぼす他の
要因は、ウエハの加熱の均一性である。ウエハの均一加
熱の一つの方法は、加熱ペデスタルを、ウエハの支持と
加熱の両方の為に使用することである。この装置の例は
先に言及した同一出願の米国出願番号０８／２００，８
６２に記述されている。この装置において、ウエハは、
チャンバ内部の垂直脚上に装着されている加熱ペデスタ
ルの平坦な支持表面に支持されている。ペデスタルは電
気的加熱コイルによって内部から加熱され、この高熱の
支持ペデスタルによってウエハが加熱される。改良され
たウエハの加熱の均一性を供給するために、この装置
は、このウエハの下側とペデスタルの平坦支持表面との
間の界面で「真空」引きがなされる真空チャックを具備
する。結果として生じる、ウエハを横切る圧力差は、ペ
デスタル上にウエハを引き寄せ、その結果、ウエハの加
熱の均一性が改善される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このウエハの
裏面の真空引きの結果、ウエハのエッジ回りでウエハと
ペデスタルの間の界面にプロセスガスが引っ張られる可
能性がある。これは、シャドーリングがウエハの上方に
位置する場合に、望ましくないエッジ及び裏面での堆積
という結果となり得る。前述の如く、この望ましくない
堆積は、粒子汚染の発生を引き起こすことがある。よっ
て、改良した加熱の均一性は、望まれないエッジと裏面
堆積の増加の可能性を伴う。
【００１２】従って、ＣＶＤ及び／又は他の基板処理操
作中に半導体基板のエッジで又はその周りで材質の堆積
を制御する為の方法と、装置の必要性が存在する。
【００１３】さらに、プロセスによっては、チャンバ内
の部品からの堆積物のクリーニングを行うことは困難で
ある。例えば、アルミニウムの堆積では、個々の部品に
物理的洗浄又は化学的浸浴を行うことによりクリーニン
グを行う必要がある。
【００１４】このような堆積物は、ウエハにすぐ隣り合
った面や、適当に加熱された面上で起こりやすい。
【００１５】従って、このような面上の堆積の量を低減
し、且つ比較的簡単にクリーニングすることができるよ
うにする必要性がある。
【００１６】更に、成長装置内で必然的におこる堆積と
チャンバ内の高温によって誘発される応力とのため、こ
のような装置が簡単にクリーニング可能で実用向きであ
る必要性がある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、簡潔
に述べるならば、基板支持部が内部に配置されるプロセ
スチャンバを備える基板処理装置を提供するものであ
る。加熱ペデスタルの形態である基板支持部は、基板を
受容するための寸法を有する表面を有し、それ自身とペ
デスタルとの間に環帯を画する着脱可能なパージリング
によって、その外周が包囲される。
【００１８】ペデスタルの外側のエッジでは、パージガ
スマニホールドがパージリングとペデスタルの間のキャ
ビティとして形成される。プロセス温度でペデスタルが
膨張して形成されるメカニカルシールによって、マニホ
ールドの下端は、加熱からシールされ、パージリングの
下エッジと接触するようになる。マニホールドの高い方
の端は、パージリングとペデスタルによって画成される
環帯の中へと開いている。マニホールドの配置は、プロ
セス中に、パージガスがマニホールド内に流入されペデ
スタルの面上に受容された基板のエッジにむかって放出
されるように、されている。このガスは、パージリング
と基板支持部の間を定義する環帯を通して上部に移動す
る。結果としてプロセスガスは基板の最先端部分と接触
することから防げられる。これは、基板のエッジ周辺と
低い方の表面上の望まれない堆積を減少させる。
【００１９】パージリングは、好ましくは３１６Ｌステ
ンレススチールなどのニッケル−クロム−鉄合金製であ
る。パージリングは、三つのセラミックピンによって支
持されており、かかる３つのセラミックピンは、ペデス
タル上に載っている。その結果、パージリングは加熱ペ
デスタルと接触せずに支持されていており、ペデスタル
からパージリングまでの熱移動が低減される。従って、
パージリングは低い温度で操作され、リング上の堆積を
減少する。
【００２０】パージリングは、基板支持体に対して基板
を調心するウエハガイドを自身の上に有していてもよ
い。また、パージリングがセラミック位置決め／支持ピ
ンによってペデスタル上に支持されてもよく、このこと
がリングへの熱移動を更に低減する。
【００２１】パージリングはまた、リングがペデスタル
上に配置されるとき基板受容ポケットが形成されるよう
に、盛り上がった上エッジを持つ。ウエハがポケットの
中に配置されるとき、その処理される表面は、パージリ
ングの表面に又はその下にあるだろう。この場合、パー
ジリングの盛り上がった部分は、プロセスガスの直接の
流れからウエハのエッジを遮蔽する。
【００２２】また、ペデスタルの受容面は自身に形成さ
れた真空ポートを更に有していてもよく、その結果、ポ
ケットフロアとその上に受容された基板の下側との間の
界面に真空を引くことが可能となり、それによって基板
がペデスタル上に引き寄せられて処理が改善される。
【００２３】また、ペデスタルの受容面は、自身に形成
された基板受容ポケットを有してもよく、このポケット
内に配置されたウエハの表面がペデスタルの係る面の表
面に又はその下になるようになっている。
【００２４】ペデスタルが支持体を加熱するためのヒー
ターを有していることが好ましく、これにより、その上
に支持される基板が伝導によって加熱される。
【００２５】本発明は、メタルＣＶＤプロセスを用いて
半導体ウエハを処理するウエハプロセスチャンバに特定
の用途が見出されるが、これに限定されるものではな
い。
【００２６】本発明の主要な利点は、基板のエッジ及び
裏側の堆積の発生が低減されるということである。この
ことは、基板に不適切に付着した望まれないエッジ／下
側堆積に源を発する粒子汚染を低減する。
【００２７】本発明の他の利点は、基板上により均一な
堆積物質層を形成しつつ、同時に、処理中の粒子発生の
率を減少させることにある。処理中に基板に触れるシャ
ドーリングを排除することによって、シャドーリングに
より造り出されるマスクされた基板エッジが排除される
ため、基板からのダイの全収率が増加する。
【００２８】本発明のまた別の利点は、ウエットクリー
ニング又はメカニカルクリーニングのためにパージリン
グを容易に除去できるということである。
【００２９】本発明のこれらの利点と更なる詳細は、以
下に続く詳細な説明により添付の図と併せて、いわゆる
当業者により明白になるであろう。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（緒言）半導体基板ウエハの下面及びエッジへの物質の
堆積を低減する為に、図２及び３に例示されるヒータペ
デスタルは、ペデスタル１６の支持面２２上にウエハが
受容される際にウエハ（図示されず）の外縁に近接して
配置される、周囲を囲むパージガスリング２４の形態で
あるエッジ保護具を有している。一旦ウエハがペデスタ
ル１６上に配置され処理が始まると、パージガスの連続
流れがパージガスマニホールド２６に供給され、パージ
ギャップ８０を通って基板のエッジ全体の周囲に流れ
る。このパージ流れは、基板のエッジ上で又はエッジの
すぐ近傍の基板下面で堆積がほとんど又は全く生じな
い、という効果を有している。その結果としての物質堆
積層の形状は、図１（ｂ）に例示されている物に類似す
るであろう。
【００３１】（詳細説明）図２に例示されているよう
に、ペデスタル１６はその上部に半導体ウエハ２３（図
２には示されていない）を支持することができる上部支
持面２２を有している。この面２２は、そこに形成され
ている複数の同心状円形溝４０を持つ。これらの同心状
溝４０は、典型的には、幅０．２１ｍｍ（０．０８ｉｎ
ｃｈｅｓ）、深さ０．３８ｍｍ（０．０１５ｉｎｃｈ
ｓ）、間隔２．９７ｍｍ（０．１１７ｉｎｃｈｅｓ）で
ある。これらは、放射線状に方向づけられた流路(chann
el)によって相互接合されている。それぞれの放射状の
流路４２の長さのほぼ中間で、複数の（総数２４個の）
真空ポート４４がペデスタルの本体内に形成されてい
る。
【００３２】また、図２はペデスタル１６の本体を貫通
するアパーチャ３０を例示する。これらのアパーチャ３
０は、処理後にウエハを除去できるようにウエハを持ち
上げてペデスタル１６の上面２２を操作される、ウエハ
リフトフィンガ（示されていない）を受容する。このウ
エハの除去は、スリット弁を通して選択的に開かれるポ
ートを通してチャンバに入る従来のプロセス装置ロボッ
トアーム（示されていない）によって達成される。同様
のロボットは、また、処理のための位置にウエハを配置
する為に使用される。リフトフィンガは、従来技術にお
いてよく知られているリフティング機構の動作によって
垂直に移動可能である。
【００３３】図３で、加熱ペデスタル１６は、垂直スト
ーク(vertical stalk)１８によって支持されている本体
６１を含むように示されている。図２の真空ポートは、
８つの穴４５によって、ペデスタル本体６１の下側に入
るように形成されている円形マニホールド溝４６と連結
している。この溝４６は、又ストーク１８内に配置され
ている真空コンジット５０と連結している。コンジット
５０は、ペデスタル１６の本体６１内部の少なくとも一
つの略水平なコンジット（示されていない）によって、
溝４６と連結している。ストーク１８内には、真空コン
ジット５０に加えて、パージガスコンジット５１と、ペ
デスタルの温度を計測する為の熱電対（示されていな
い）を含むハウジングと、ペデスタル１６の本体６１内
部に位置する加熱エレメントにパワーを供給する為のコ
ンジット５６とがある。
【００３４】着脱可能なパージリング２４は、支持表面
２２に外接し、ペデスタル１６の周辺で間隔をおいて置
かれている三つのセラミック支持ピン６０上に支えられ
ている。この位置で、図４に詳しく示されているよう
に、パージリング２４の角度の付けられた内表面２５
は、ペデスタルの角度の付けられた外表面２７と共に環
帯８０を形成する。環帯８０は、ウエハ２３とリング２
４の間で画成されるパージギャップ内にパージガスを導
く。ギャップ８３は、エッジ上とウエハの下側への堆積
を防止するパージガスの効果的な流れを許容するように
寸法が決められている。本発明の一実施例において、パ
ージギャップ８３は、装置が操作温度であるとき、０．
０２３ｉｎｃｈｓ（０．５８ｍｍ）から０．０３０ｉｎ
ｃｈｓ（０．７６ｍｍ）である。この環帯８０と、パー
ジギャップ８３の形状は、基板の約周辺全体に比較的に
一定のパージガスの補給を供給する。環帯８０は、パー
ジガスマニホールド２６により、ペデスタル１６の本体
６１の外側エッジ全体を囲むキャビティの形態で与えら
れる。
【００３５】更に図４に示されているように、パージリ
ング２４の内表面２８は、ペデスタル１６の周囲面２３
と共に、パージガスマニホールド２６を形成する。ガス
マニホールド２６は、環帯８０を通してパージギャップ
８３と連結している。室温で、それはその低いほう端で
開き、ギャップがそのパージリング２４のシーリングエ
ッジ８４とペデスタル１６の周囲表面２３の間の界面に
存在する。以下の述べるが、処理中に、パージリングの
シーリングエッジ８４とペデスタルの本体６１の周囲表
面の間のこのギャップは閉る。ガスマニホールド２６に
は、ペデスタル１６の本体６１内に形成される８つのパ
ージガス排出口８６によって、パージガスが供給され
る。これらのパージガス排出口８６は、パージガスコン
ジット５１（図３に示す）によってパージガス供給源５
７と連結している。
【００３６】パージリング２４は界面８２でギャップが
存在する時、室温で（いかなる締め具をゆるめずに）自
由に着脱可能であるので、堆積物を除去するためのウエ
ットクリーニング／又はメカニカルクリーニングが容易
である。以下に記載する方法で、この同じパージリング
２４は、高温での処理中に界面８２において緊密なメカ
ニカルシールを形成する。
【００３７】粗雑なミスアライメントがあればパージギ
ャップ８３から流れ出すガスを遮断する位置にウエハエ
ッジの一部分が配置されてしまうため、受容面２２上に
ウエハを適正に配置することは重要である。適正なウエ
ハ位置決めを助成するために、そして図５に極めて詳細
に示されているように、パージリング２４は、その内円
周でその上部表面３２に突出部を、ウエハガイド８１と
いう形態で有している。これらのウエハガイド８１は、
角度の付けられたウエハ２３の外側エッジを捉らえる内
表面８５を持ち、ペデスタル１６の表面２２上にそれが
受入れられたときそれをアライメントするのに役立つ。
ウエハのミスアライメントがあれば、ウエハガイドの１
つ以上がウエハのエッジと係合する結果を生じる。ウエ
ハピンが機能して、ウエハの外周をパージリング２４に
対して調心することにより、ウエハのエッジ全体の周囲
にパージギャップ８３が画成される。従って、ウエハガ
イド８１を用いることにより、ロボットブレードによる
ウエハの位置決めが僅かに不適正であっても許されるこ
とになる。本発明の実施例では、パージリングの上表面
３２上に等間隔で置かれているそのようなウエハガイド
８１が６つあり、ガイド８１とウエハ２３の外側エッジ
の間に約０．０１２（０．３０５ｍｍ）から０．０１３
ｉｎｃｈｅｓ（０．３３０ｍｍ）までの許容量を提供す
るように配置される。
【００３８】好ましい実施例では、パージリング２４は
ステンレススチール３１６Ｌのようなニッケル−クロム
−鉄合金製であるが、本体６１の材質である材料よりも
低い熱膨張率を有する材料製でもよい。この理由は以下
で明らかになる。また、パージリング２４を上に載せて
いる支持ピン６０が、ペデスタル１６からパージリング
２４への熱移動を最小にするように設計されることも好
ましい。このことにより、パージリング２４がより低い
温度で操作することが可能になり、従って、この上への
堆積量を減少させる。パージリング２４上への堆積が減
少することにより、クリーニングやその他のメンテナン
スの為の中断時間と中断時間との間隔が著しく長くな
る。従って、パージリング２４への熱移動を低減するた
めには、支持ピン６４は、接触領域を最小にするために
ドーム形状が与えられ、また、非常に低い熱伝導率を有
するアルミナなどのセラミックで作られる。
【００３９】更に、パージリング２４は薄い壁の部分２
９を有しており、ここは断面の面積が減少するため、シ
ールエッジ８４からパージリングの他の部分への熱移
動、特に上面３２への熱移動を減少させる。
【００４０】これらの図には、円形のウエハへの使用に
適する具体例を例示しているが、パージギャップ８０
は、基板の円周にならうべきであることに注意すべきで
ある。従って、もし非円形の基板（形成された「ウエハ
フラット」を有するウエハなどの）が処理される場合、
ギャップが不規則な外周にならうように形成されるべき
である。さらに、ここに説明した具体例は平面なウエハ
支持面を備えているが、本発明は、基板支持のための深
いポケットを有するサセプタなどの異なった形状を持つ
基板支持体を用いてもよい。加えて、パージリングはそ
れ自身、ウエハの外周を完全に包囲してウエハが配置さ
れるポケットを形成するような構成が与えられてもよ
い。
【００４１】処理の間、ロボットブレードは、ウエハリ
フトフィンガーの上に、適当な大きさの半導体ウエハを
配置し、これらリフトフィンガは次いでウエハを、ペデ
スタル１６の上面２２まで下げる。ウエハが下げられる
ときは、ウエハのいかなるミスアライメントも、それを
正しい位置に軽く押し動かすウエハガイド８１によって
修正されるだろう。半導体ウエハはこの様にして上面２
２上に支えられる。パージリング２４の内円周上のウエ
ハガイド８１がウエハに関して約０．０８０（２．０３
２ｍｍ）ｉｎｃｈｅｓの許容量を与えるように配置され
ているので、この位置において、ウエハのエッジはパー
ジギャップ８０に非常に接近する。
【００４２】典型的なメタル堆積プロセスは、二つの個
々のステップを持つ。約３０秒続く第一のステップの
間、このチャンバ内の圧力は約０．６ｋＰａ（４．５Ｔ
ｏｒｒ）に下げられ、メタル堆積ガスがチャンバに導入
される。ニュークリエーション（ｎｕｃｌｅａｔｉｏ
ｎ）ステップとして知られているこのステップは、ウエ
ハ上に堆積される非常に薄いメタル層という結果とな
る。この薄い層はその上にさらにメタルの層が堆積され
るベース層として作用する。
【００４３】第２のステップの間（継続は６０秒より短
く、この間にほとんどのメタルが堆積される）、ウエハ
とペデスタル１６の上面２２との界面に「真空」が引か
れる。これは、コンジット５０と溝４６によって真空ポ
ート４４を通して約２．７ｋＰａ（２０Ｔｏｒｒ）に真
空を吸引することにより達成される。この真空の吸引の
結果、全ての同心溝４０で約２．７ｋＰａの圧力にな
る。処理中のチャンバの内部の圧力は、およそ１０．７
から１２ｋＰａ（８０から９０Ｔｏｒｒ）であるので、
圧力差がウエハ中に存在する。これはウエハがペデスタ
ル１６の上部表面２２に対して吸引される結果を引き起
こす。この堅い接触の利点は、ペデスタルからの熱がよ
り均一にペデスタルからウエハに伝えられるということ
である。このことはウエハの均一加熱をもたらし、それ
ゆえ改良されたウエハ表面上のメタル堆積をもたらす。
【００４４】ペデスタル１６は、今度は、ペデスタル１
６の本体内部に装着されている電気的可動加熱コイルに
よって抵抗加熱される。コイル５４には、脚部１８の本
体内部に位置する堅いステンレススチール接続ステム５
６に沿って電力が供給される。ただ一つのコイルのみが
この図中に示されているが、一つ以上のコイル又は、同
時に納められているが別々に印加されている多数の加熱
要素でさえ使用されることが可能である。
【００４５】ペデスタル１６が加熱されるとき、典型的
にアルミニウム製の本体６１は、増加した温度によって
膨張する。より低い線膨張の温度係数を持つステンレス
スチール製で、より低い温度でのパージリング２４は、
あまり膨張しない。ペデスタルの周囲表面２３はこのよ
うにパージリング２４のシーリングエッジと接触し、パ
ージリングとペデスタルの間の界面８２でメカニカルシ
ールをつくる。このときガスマニホールド２６は、パー
ジギャップ８０とパージガス排出口８６のみと連通して
いる。
【００４６】第二堆積ステップの間、典型的にはアルゴ
ンである不活性パージガスは、パージガス供給源５７か
らおよそ２０７ｋＰａ（３０ｐ．ｓ．ｉ）でおよそ毎秒
２リットルの流量で供給され、質量流量調整器などの流
量調整装置を通して流れる。調整装置は、パージガスの
圧力を約２５％〜３３％降下させるという結果をもたら
す。ガスがパージガス排出口８６を通して、パージガス
マニホールド２６に向かってそしてその中に移動するに
つれて、更にガスの圧力降下が生じる。しかしなお、ガ
スマニホールド２６内でパージガスの圧力は、プロセス
ガスがパージギャップ８０を介してこのマニホールド内
への移動することを実質的に防止するに十分に大きい。
このマニホールド２６からパージガスはパージギャップ
８０を通して流れ出す。パージガスが一旦流出すれば、
自身の標準排出口を通して排出がされることになるプロ
セスチャンバに流入する。供給がある場合は、パージガ
スは第一堆積ステップの間単位時間当たり約２５０ｍｌ
（２５０ｓｃｃ）で供給される。
【００４７】このパージガスの供給は、ウエハの下側の
エッジと外側部分のメタル堆積を実質的に減少又は排除
するという特別な利益効果を持つ。堆積ガスはパージガ
スの流れによってウエハのエッジの近傍から移動される
と考えられている。この事が生じるのは、パージガスが
パージギャップ８０を通して絶え間なく高い質量流量で
流出するためであり、ウエハエッジの近傍に堆積気体の
拡散を効果的に防止する。
【００４８】本発明は特定の（メタルＣＶＤプロセスで
使用される装置の）実施例に関して上部で述べられた
が、その代替例や変更例は疑いなく当業者によって明ら
かになることが予想される。加えて、本発明は熱ＣＶＤ
チャンバ内で使用される為に記述されたが、ここでの構
成要素はプラズマ堆積と他の基板プロセス操作に使用す
ることに等しく適する。それゆえ、前述の請求項は、本
発明の忠実な、意図と範囲に含まれるような代替え例と
変更例を全て包含しているとして、説明されているとい
うことが意味されている。
【００４９】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、チャンバ内の部品面上の堆積の量を低減し、且つ
簡単にクリーニングを行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）と（ｂ）は、基板エッジにおけるメタ
ル層の非理想的な堆積と理想的な堆積を示した半導体基
板の部分的な断面図である。
【図２】 本発明の加熱用ペデスタルの平面図である。
【図３】 図２の３−３線に沿った断面図である。
【図４】 図２の４−４線に沿った、ペデスタルとパー
ジリングの上の部分の部分拡大図である。
【図５】 ウエハガイドの詳細を示す平面図である。
【符号の説明】
１…基板、２，３，４…層、１６…ペデスタル、１８…
ストーク、２２…面、２３…半導体ウエハ、２４…パー
ジガスリング、２５…内面、２６…マニホールド、２７
…外面、３０…アパーチャー、４０…グルーブ、４２…
チャンネル、４４…真空ポート、４５…穴、４６…溝、
５０…真空コンジット、５１…パージガスコンジット、
５４…コイル、５６…ステム、５７…ガスサプライ、６
１…本体、８０…ギャップ、８２…界面、８３…パージ
ギャップ、８４…シールエッジ、８６…排出口。
フロントページの続き (72)発明者 アラン エフ． モリソン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， ディケンズ アヴェニュー 15221 (72)発明者 カール エー． リタウ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， パロ アルト， ブリアント ストリート 3278 (72)発明者 リチャード エー． マーシュ アメリカ合衆国， テキサス州， オース ティン， チャールズ シュレイナー ト レイル 5908 (72)発明者 ローレンス チャン−ライ レイ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， ミルピタス， カントリー クラブ ドラ イヴ 1594

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エッジを有する基板を支持するための装
    置であって、該装置がプロセスチャンバに、（ａ）基板
    を支持するための、外側面と基板受容面を有する基板支
    持体と、（ｂ）着脱可能な基板支持体外周包囲リングで
    あって、該基板支持体上に置かれた際に、パージガスを
    受容してパージガスの流れを該受容面上に支持されてい
    る基板のエッジの方へ向きを与えるためのパージガスマ
    ニホールドを前記基板支持体外周包囲リングと該基板サ
    ポートの間に画成する、前記基板支持体外周包囲リング
    とを備える装置。
  2. 【請求項２】 該外周包囲リングが、プロセスチャンバ
    が操作温度である際に該基板支持体の該外側面と接触す
    ることにより該マニホールドの下側開口部をシールする
    シール部材を有する請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 該外周包囲リングと該基板支持体の間の
    膨張の差により、該シール部材が下側エッジをシールす
    るように、該外周包囲リングが該基板支持体より低い熱
    膨張率を有する請求項２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 該基板支持体が該外周包囲リングを支持
    するための少なくとも１つのリング支持体を更に有し
    て、該リング支持体は該基板支持体と該パージガスリン
    グとの間の熱移動を低減する請求項３に記載の装置。
  5. 【請求項５】 該リング支持体がピンの形態である請求
    項４に記載の装置。
  6. 【請求項６】 該ピンが、該パージガスリングを支持す
    るためのドーム形状の表面を有する請求項５に記載の装
    置。
  7. 【請求項７】 複数のリング支持体が非対称に配置され
    て、該基板支持体に対するパージガスリングの適正なア
    ライメントを確保する請求項６に記載の装置。
  8. 【請求項８】 リング支持体が、熱的に絶縁な物質を備
    える請求項４に記載の装置。
  9. 【請求項９】 少なくとも１つの基板アライメント部材
    であって、前記基板アライメント部材が基板支持体上に
    受容される際に基板のエッジと選択的にかみ合うように
    配置されることにより基板が支持体に関してアライメン
    トされる、前記基板アライメント部材を、該外周包囲リ
    ングが更に有する請求項３に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 該外周包囲リングがステンレススチー
    ルを備える請求項９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 プロセス流体が基板の一部と接触する
    ことを抑制する装置であって、（ａ）チャンバ内で基板
    を支持するための基板支持体と、（ｂ）基板と基板支持
    体の周囲を包囲するリングであって、前記リングは特性
    温度範囲内で基板支持体の外縁から分離されている、前
    記リングと（ｃ）前記リングと基板支持体によって画成
    されるパージ流体マニホールドであって、前記パージ流
    体マニホールド内を通ってパージ流体が該リングと基板
    の間の領域に送られる、前記パージ流体マニホールドと
    を備える装置。
  12. 【請求項１２】 該特性温度範囲がプロセス温度範囲と
    異なる請求項１１に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記パージ流体マニホールドホールド
    が、（ａ）該リングと該基板との間の領域と連通してい
    る第１のパージ流体出口と、（ｂ）プロセス温度範囲内
    において、外周接触することになる該リングと基板支持
    体とにより遮断されるようになる、第２のパージ流体出
    口と、を含む請求項１２に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 該特性温度範囲が、該プロセス温度範
    囲よりも低い請求項１３に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 該リングが、基板支持体の熱膨張率と
    異なった熱膨張率を持つ物質を有する請求項１３に記載
    の装置。
  16. 【請求項１６】 該物質が、基板支持体の熱伝導率より
    小さな熱伝導率を有する請求項１５に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 該基板支持体と該リングの間の熱移動
    を低減するリング支持体を少なくとも１つ更に備える請
    求項１３に記載の装置。
  18. 【請求項１８】 該リング支持体と、該リング及び該基
    板支持体のうち少なくとも１つとの間の接触面積が、該
    リング支持体の断面の少なくとも１つより小さい請求項
    １７に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 該リング支持体が、該基板支持体の熱
    伝導率よりより低い熱伝導率を有する請求項１７に記載
    の装置。
  20. 【請求項２０】 該リング支持体が、該リングを該基板
    支持体に対してアライメントする請求項１７記載の装
    置。
  21. 【請求項２１】 プロセス流体がプロセスチャンバ内の
    基板支持体上に支持される基板の一部と接触することを
    抑制する方法であって、（ａ）基板支持体と基板の外周
    を、特性温度の範囲内で基板支持体の外周から離れるよ
    うに構成されているリングで包囲するステップと、
    （ｂ）パージ流体を該リングと基板支持体の間の領域内
    に送り、プロセス流体が該リングと該基板の間の領域に
    入り込むことを抑制するステップとを有する方法。
  22. 【請求項２２】 特性温度範囲がプロセス温度範囲と異
    なる請求項２１に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 基板支持体の外周を包囲する前記ステ
    ップ（ａ）が、プロセス温度範囲内で該リングと基板支
    持体とを接触させることにより該リングと該基板支持体
    の間の開口をシールする、接触の工程を有する、請求項
    ２２に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 該特性温度範囲が、プロセス温度範囲
    よりも低い請求項２３に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 該リングと基板支持体を接触させる前
    記接触の工程が、熱的に該リングと該基板支持体を接合
    する、接合の工程を有する請求項２３に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 熱的に該リングと該基板支持体を接合
    する前記接合の工程が、該リングに対する基板支持体を
    熱的に膨張させる、膨張の工程を有する請求項２５に記
    載の方法。
  27. 【請求項２７】 該基板支持体と該リングの間の熱移動
    を抑制するための方法により該リングを支持する、支持
    の工程を更に有する請求項２３に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 該リングを支持する該支持の工程が、
    リング支持体と、該リング及び該基板支持体の少なくと
    も１つとの間に、該リング支持体の少なくとも１つの断
    面より小さい接触面積を与える工程を有する、請求項２
    ７に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 該リングを支持する該支持の工程が、
    基板支持体よりも熱伝導の小さなリング支持体を使いる
    工程を有する請求項２７に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 該リングを支持する該支持の工程が、
    基板支持体に対してアライメントを行う工程を有する請
    求項２７に記載の装置。
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