JPH10321524A - マスク装置、成膜装置、搬送装置及び成膜条件決定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェハに対して微細なマスキングを再現性よ
く行うことのできるマスク装置を提供すること。 【解決手段】 本発明は、成膜処理を行う処理チャンバ
１０と、この処理チャンバ内で非成膜処理時には下降さ
れ、成膜処理時には上昇される基板支持体１２とを有す
るＣＶＤ装置に用いられるマスク装置であって、基板支
持体上に支持されたウェハＷの外周部分の上方を覆うた
めのシャドウリング４８と、非成膜処理時にシャドウリ
ングを処理チャンバ内の所定の位置に配置する位置決め
手段とを備えること特徴としている。この構成では、シ
ャドウリングが常に処理チャンバに、ひいては基板支持
体に対して一定の位置に維持される。従って、シャドウ
リングは基板支持体上の基板に対して一定の位置に高精
度に配置され、マスク幅が変動することがなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＶＤ（Chemical
Vapor Deposition：化学気相堆積）プロセスにおいて
半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という）等の基板の外
周部分に成膜されない領域を形成する技術に関する。な
お、本明細書ではこの技術をマスキングと称している。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造のＣＶＤ法を用いた成膜工程
においては、様々な理由からウェハの外周部分に成膜さ
れない領域を形成することが望まれている。例えば、Ｃ
ＶＤプロセスによりウェハ全面にアルミニウムやタング
ステン等の薄膜を形成した後、ウェハ表面の平坦化のた
めにＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学機
械研磨）プロセスを行うと、ウェハの端面及び外周縁の
面取り部分、いわゆるベベル部分の薄膜が剥離してパー
ティクルの発生源となる恐れがある。従って、ウェハの
外周部分をマスキングすることが望ましい。これに対し
て、１枚のウェハから製品、すなわち半導体デバイスの
チップを可能な限り多く取りたいという要請もある。か
かる要請からは、マスキングする領域を極力小さくする
こと、具体的にはマスキング領域のマスク幅（端面から
の径方向寸法）を約１．５ｍｍ以下とすることが望まれ
る。

【０００３】従来のマスキング手段としては、シャドウ
リングをウェハの外周部分に載置して、接触部分の成膜
を防止するというものがある。この手段で用いられるシ
ャドウリングは、真空チャンバの内壁に設けられたアダ
プタリングの内側に単に嵌合されているのが一般的であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のシャド
ウリングにおいては、アダプタリングに対して隙間をも
って嵌合されるため、両者間に相対的な位置ずれが生ず
ることがある。このため、３ｍｍ以上のマスク幅には対
応可能であるが、マスク幅が１．５ｍｍ以下となると、
再現性が悪いという問題点があった。また、シャドウリ
ングが半導体ウェハに接していると、形成される薄膜の
膜質特性がシャドウリングとの境界部で不安定となると
いう問題もある。

【０００５】ところで、図７に示すように、ウェハＷ
は、ブレード１と呼ばれる搬送用プレートに載せて搬送
され、処理チャンバ内の基板支持体であるペディスタル
の上面に移載される。従来一般のブレード１のウェハ載
置部分２は凹部となっており、この凹部２の側面３は底
面に対して直角となっている。このようなブレード１の
凹部２内にウェハＷを置くためには、ウェハＷの寸法に
誤差があることから、凹部２の側面３とウェハＷとの間
に間隙を設けておく必要があった。この間隙によって生
じ得るウェハＷとブレード１との間の位置ずれは極く僅
かであり、ペディスタルに移載されたときも僅かな位置
ずれが生じるが、これも微細なマスキングを困難とする
要因となっていた。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、ウェハのような基板に対して微細
なマスキングを再現性よく行うことのできる手段を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、成膜処理を行う処理チャンバと、この処
理チャンバ内で非成膜処理時には下降され、成膜処理時
には上昇される基板支持体とを有する成膜装置において
用いられる、基板支持体上に支持された基板の外周部分
の成膜を抑制するマスク装置であって、前記基板の外周
部分の上方を覆うためのシャドウリングと、非成膜処理
時にシャドウリングを処理チャンバ内の所定の位置に配
置する位置決め手段とを備えているマスク装置を特徴と
している。位置決め手段としては、非成膜処理時にシャ
ドウリングを支持する３個の位置決め部材と、位置決め
部材が嵌合されるようシャドウリングに形成された嵌合
部分とからなり、嵌合部分の側面の一部が位置決め部材
の側面の一部と接するよう構成されているものが考えら
れる。

【０００８】このように、本発明によるマスク装置のシ
ャドウリングは、３つの位置決め部材に接触状態で嵌合
される嵌合部分を有しているため、位置決め部材に対し
て一定の位置に配置される。この位置は、成膜処理時に
基板支持体が上昇され、シャドウリングが基板支持体に
より持ち上げられ支持されても、高温、真空下における
シャドウリングと基板支持体間の充分な摩擦によって維
持される。また、シャドウリングが基板支持体により持
ち上げられている時に、突発的な事故によりシャドウリ
ングがずれた場合も、位置決め部材が嵌合部材に嵌合さ
れているので、ずれ量は最小に制限され、基板支持体の
下降により正規の位置に戻る。従って、シャドウリング
は基板支持体上の基板に対して一定の位置に高精度に配
置され、マスク幅が変動することがなくなる。

【０００９】なお、位置決め部材は円錐形の頭部を有す
るピンとし、シャドウリングの嵌合部分をシャドウリン
グの径方向に延びる長穴とすることが、シャドウリング
の熱膨張を補償することが可能となるので、好ましい。

【００１０】また、位置決め部材及び嵌合部分は、こす
れによるパーティクル発生が基板表面に及ぼさないよう
に、且つ、基板支持体に加熱手段が設けられている場合
には、その熱による副生成分の成長や高温による摩擦の
増大を防止するために、基板支持体上で支持された基板
の径方向外方に所定の距離をおいて配置されることが必
要である。

【００１１】更にまた、成膜処理時、シャドウリングが
基板支持体上の基板から所定の間隙をもって配置される
よう構成されるのが有効である。この場合、シャドウリ
ングの接触による膜質特性の劣化、及び基板間（wafer
to wafer）の特性の不安定化を防止できる。

【００１２】成膜装置がＣＶＤ装置であり、基板支持体
の上方に、処理ガスを供給するためのガス分配プレート
が設けられている場合には、シャドウリングの上面は、
ガス分配プレートからの処理ガスを円滑に外方に流すよ
うに流線形をなすよう形成することが好適である。この
場合、シャドウリングの内周部分の上面と、前記基板支
持体の上面とのなす角度が４５度以下とすることが、よ
り効果的である。

【００１３】このように、処理ガスの流れを円滑化する
ことで、成膜すべき部分の膜厚の一定化を図ることが可
能となり、ひいては基板外周部の膜終端部を厚さ方向に
急峻に立ち上げることができる。

【００１４】また、成膜装置がＣＶＤ装置であり、基板
支持体の上方に、処理ガスを供給するためのガス分配プ
レートが設けられている場合において、マスク装置は、
成膜処理時、シャドウリングが基板支持体上の基板から
所定の間隙をもって配置されるよう構成され、また、基
板支持体上の基板の外周部分にガス分配プレートからの
処理ガスが接するのを抑制するパージガスを流すよう、
基板支持体に形成されたパージガス流路を備えているこ
とを特徴としている。パージガスを流すことで、シャド
ウリングと基板との間の間隙から処理ガスが基板外周部
に流入するのを防止し、マスキング効果を一層向上させ
ることができる。

【００１５】更に、基板を搬送するための搬送装置にお
いて、基板を受けて支持する凹部が形成されていると共
に水平方向に移動されるブレードを設け、前記凹部の側
面の一部が基板の外縁部を支持する傾斜面とし、この傾
斜面により支持された基板の他側の部分が凹部の側面に
当接するようにしたことを特徴としている。これによ
り、基板はブレードに対して常に一定の位置とされ、従
ってこのような基板がブレードから基板支持体に移載さ
れても基板支持体に対して一定の位置関係となる。これ
は、シャドウリングの位置決め効果と相まって、マスク
幅を一定するものである。ブレードの材質は、従来のア
ルミ合金に対して熱膨張、熱変形の影響が本技術におい
て無視できる程小さいアルミナ等のセラミックから選択
されることが好適である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明の好適な
実施形態について詳細に説明する。

【００１７】図１は、本発明が適用された成膜装置であ
るＣＶＤ装置の内部構成が示されている。このＣＶＤ装
置は、処理チャンバ１０と、処理チャンバ１０内に配置
された円板状のウェハ支持用ペディスタル（基板支持
体）１２と、ペディスタル１２の上方に配置されたガス
分配プレート１４とを備えている。図示のＣＶＤ装置の
チャンバ構造は、具体的には、本願出願人であるアプラ
イド・マテリアルズ・インコーポレイテッドから製造、
販売されている商標「ＷＸＺチャンバ」を基本構造する
ものである。

【００１８】ガス分配プレート１４は、中空のプレート
であり、その下面には処理ガスを噴出するための噴出口
１６が多数形成されている。従って、処理チャンバ１０
外のガス供給源（図示しない）からこのガス分配プレー
ト１４内に所定の処理ガスが供給されると、その処理ガ
スはガス分配プレート１４の噴出口１６からペディスタ
ル１２上のウェハＷに向かって噴出されることとなる。

【００１９】ペディスタル１２の上面にはウェハＷが載
置され、ペディスタル１２上面に設けられた静電チャッ
ク或は真空吸着手段等の適当な保持手段によって保持さ
れるようになっている。また、ペディスタル１２は、保
持されたウェハＷを加熱するためのヒータとしても機能
し、内部には加熱素子（図示しない）が設けられてい
る。

【００２０】このペディスタル１２は、処理チャンバ１
０の底部を貫通して垂直方向に延びる支持脚１８の上端
に設けられている。この支持脚１８は昇降機構（図示し
ない）により昇降可能となっており、これにより、ペデ
ィスタル１２は、ガス分配プレート１４の近傍の処理位
置（図１に示す位置）と、ウェハＷの交換を行う非処理
位置との間で昇降される。

【００２１】また、ペディスタル１２の下側にはリフト
プレート２０が配設されており、このリフトプレート２
０は、処理チャンバ１０の底部を貫通する支持軸２２に
接続されている。リフトプレート２０は、ペディスタル
１２の貫通孔に垂下された複数本、図示実施形態では４
本のリフトピン２４をペディスタル１２に対して相対的
に押し上げることができるようになっている。

【００２２】処理チャンバ１０の側壁には、ウェハＷを
処理チャンバ１０内に搬入し或は処理チャンバ１０内か
ら搬出するための開口２６が設けられており、この開口
２６はバルブ（図示しない）により気密に閉じられるよ
うになっている。

【００２３】ウェハＷの搬入・搬出は、処理チャンバ１
０の外部に設けられた周知のウェハ搬送装置により行わ
れる。このウェハ搬送装置は、ウェハＷが載置されるブ
レード２８を水平方向に駆動する機構を備えており、ブ
レード２８に載置されたウェハＷを処理チャンバ１０の
開口２６から出し入れすることができるよう構成されて
いる。開口２６から挿入されたブレード２８は、非処理
位置に下げられたペディスタル１２の上面よりも上方の
位置に達する。従って、ペディスタル１２及びリフトピ
ン２４を下げた状態で、ブレード２８にウェハＷを載せ
て開口２６から処理チャンバ１０内に挿入し、次いでリ
フトピン２４を上昇させると、ウェハＷはリフトピン２
４上に移載される。そして、ブレード２８を処理チャン
バ１０から引き抜くと共に、リフトピン２４を下げる
と、ウェハＷはペディスタル１２の上面に置かれる。こ
の逆の手順で操作することにより、ペディスタル１２上
のウェハＷをブレード２８上に載せ変えることが可能と
なる。

【００２４】ここで、図２を参照する。図２は、本発明
に従って構成されたブレード２８の構成を示している。
ブレード２８は、その先端部及び末端部に円弧状の隆起
部３０，３２が形成されており、これらの隆起部３０，
３２の間がウェハＷを受け入れるための凹部となってい
る。末端側の隆起部３２の側面３４は傾斜面となってい
る。この傾斜面３４は、ウェハＷを凹部に配置した場
合、ウェハＷの外周下縁の一部を支持する。従って、ウ
ェハＷの端面の他側の部分は先端側の隆起部３０の側面
に押し付けられた状態で支持される。この結果、ブレー
ド２８に多少の振動が生じても、或は、ウェハＷの径に
製造誤差があっても、ウェハＷの外周縁の少なくとも一
部（先端側隆起部３０の側面に接する部分）はブレード
２８に対して常に一定の位置に置かれることとなる。従
って、ウェハＷは、このようなブレード２８からペディ
スタル１２上に移載された時も、先端側隆起部３０との
接触部分を基準として高精度にペディスタル上面の所定
のウェハ支持エリアに配置されることとなる。

【００２５】なお、ブレード２８は熱膨張や熱変形の極
めて少ないセラミック、好ましくはアルミナから構成
し、帯電を防止するために炭化ケイ素をコーティングし
たものが好ましい。また、少なくともウェハと接触する
部分は、こすれによるパーティクル発生を防止するため
に、鏡面仕上げが施されていることが好適である。図２
において、符号３５は、センサ検出のための切欠き部分
である。更に、ウェハＷをペディスタル１２上に載せ変
える時に、万が一ウェハＷが位置ずれした場合、その位
置を修正するために、バンパと呼ばれる略扇形の小片を
複数個、ペディタスル１２の外周部に周方向等間隔に設
けておくことが好ましい（図３の符号５１を参照）。こ
のバンパ５１の内側縁部には、ウェハＷが位置ずれを生
じた場合に当該ウェハＷをペディスタル１２上の所定の
位置に落とし込むよう、テーパが形成されている。

【００２６】図１及び図３に示すように、ペディスタル
１２の外周部分には、環状のパージガス流路３６が形成
されている。このパージガス流路３６の上端は、ウェハ
支持エリアの外周で開放されている。また、パージガス
流路３６は、ペディスタル１２の内部で放射状に延びる
複数本の放射パージガス流路３８と連通しており、更に
この放射パージガス流路３８は支持脚１８内のパージガ
スチューブ４０を介して外部のパージガス供給源（図示
しない）に接続されている。パージガス供給源からパー
ジガスを供給すると、そのパージガスはパージガスチュ
ーブ４０、放射パージガス流路３８、パージガス流路３
６を経て均等に分配され、ペディスタル１２上に配置さ
れたウェハＷの外周部分に均等に吹き付けられる。この
パージガスにより、処理ガスはウェハＷの外周部分に到
達し難くなり、ウェハＷの外周部分での成膜が抑制され
ることとなる。

【００２７】処理チャンバ１０の側壁の上部内壁面に
は、内方に突出する棚部４２が形成されており、その上
には円形且つ環状のアダプタリング４４が取り付けられ
ている。アダプタリング４４は、処理位置のペディスタ
ル１２を囲むように配置されている。図４にも示すよう
に、アダプタリング４４には３本の位置決め用のピン４
６が垂直に取り付けられている。これらのピン４６は同
一形状であり、ペディスタル１２の中心、より詳細には
ウェハ支持エリアの中心Ｃから同一の距離をもって配置
され、且つ、周方向において互いに等間隔に、すなわち
１２０度の間隔で配置されている。ピン４６の頭部４７
は切頭円錐形をなしている。

【００２８】アダプタリング４４上には、ウェハＷの外
周部分をマスキングするための円形且つ環状のシャドウ
リング４８が配置されている。シャドウリング４８の内
径はウェハＷの外径よりも小さく、その差は所望のマス
ク幅とほぼ一致している。また、シャドウリング４８の
外周縁には径方向外方に突出する突出部４９が一体的に
設けられている。この突出部４９は、周方向に等間隔に
３箇所設けられている。突出部４９の先端は、概ね、ア
ダプタリング４４の外周縁まで達している。

【００２９】このようなシャドウリング４８の各突出部
４９には、径方向に延びる長穴５０が形成されている。
長穴５０は周方向において互いに等間隔（１２０度間
隔）に配置されている。各長穴５０の幅は、ピン頭部４
７の所定高さ位置での外径と等しい大きさとされてい
る。また、各長穴５０は、アダプタリング４４上の対応
のピン頭部４７を嵌合できる位置に形成されている。従
って、各長穴５０に対応のピン頭部４７が嵌合するよう
にシャドウリング４８を置くと、ピン頭部４７の側面と
長穴５０の径方向側面の下縁とが接してシャドウリング
４８の水平方向の動きを拘束する。長穴５０及びピン４
６はそれぞれ１２０度間隔であるので、シャドウリング
４８は、３本のピン４６が画す三角形の重心Ｃと同軸に
配置され、ひいてはペディスタル１２と同軸に配置され
る。

【００３０】なお、長穴５０とピン４６とは、ペディス
タルの外周縁よりも充分に離れた位置に配置されている
ので、長穴５０とピン４６の接触やこすれにより発生さ
れ得るパーティクルがウェハＷの表面に影響を与えるこ
とはない。また、ペディスタル１２内の加熱素子から発
生される熱による副生成分がこれらの長穴５０やピン４
６で成長したり、高温により摩擦が増大したりすること
もない。

【００３１】ペディスタル１２が非処理位置に下がって
いる状態では、シャドウリング４８はピン４６の頭部４
７に接した状態となっているが、成膜処理時、ペディス
タル１２がウェハＷを載せた状態で処理位置まで上昇さ
れると、ペディスタル１２の最外周部分がシャドウリン
グ４８の下面を押し上げて、シャドウリング４８はペデ
ィスタル１２により支持される。この際、ペディスタル
１２は正確に垂直方向に上昇するため、シャドウリング
４８の水平方向の位置は変動せず、ペディスタル１２に
対する同軸状態は維持される。前述したように、ウェハ
搬送装置の特殊形状のブレード２８により、ウェハＷは
ペディスタル１２の上面の所定位置に高精度に配置され
るため、シャドウリング４８は、ペディスタル１２によ
り支持された後も、ペディスタル１２上のウェハＷに対
して一定の位置関係となり、シャドウリング４８により
覆われるウェハＷの部分も所望の幅ｄで保たれる。

【００３２】また、シャドウリング４８がペディスタル
１２により支持されている際、長穴５０内にピン４６の
頭部４７の一部が挿入された状態に保たれる。特に、図
示実施形態では、ピン頭部４７上には上方に延びる延長
部分４７´が一体的に設けられているので、ピン４６が
長穴５０から抜けることはない。従って、この状態で何
等かの突発的な事故によりシャドウリング４８が位置ず
れを起こしても、シャブトリング４８の最大ずれ量はピ
ン頭部４７と長穴５０の内面との間の隙間分だけとな
る。そして、この位置ずれも、ペディスタル１２を下げ
てシャフドリング４８をピン頭部４７で再度支持させる
ことにより、正規の位置に修正される。

【００３３】図３に明示するように、シャドウリング４
８は、ペディスタル１２により支持されている状態にお
いて、ウェハＷに対して非接触状態に配置され、シャド
ウリング４８の内周縁下面と半導体ウェハの上面との間
に適当な間隙ｔが形成されている。この間隙ｔはパージ
ガス流路３６からのパージガスの出口となるものであ
る。但し、この間隙ｔが過度に大きいと、パージガスの
流速が低下して、マスキング効果が低減する。一方、間
隙ｔが小さすぎると、パージガスの流速が増し、シャド
ウリング４８の内周縁に隣接する部分の膜が乱される。
このため、ウェハＷとシャドウリング４８の内周縁との
間の間隙ｔは、種々の条件から適当な大きさに定める必
要がある。この間隙ｔの大きさを定める方法については
後述する。

【００３４】また、シャドウリング４８とペディスタル
１２の最外周部分との接触により、パージガスはシャド
ウリング４８とウェハＷの端面との間のみを通ってチャ
ンバ１０内に排出され、シャドウリング４８とペディス
タル１２との間からは排出されない。これにより、最小
限のパージガスで最大限のマスキング効果が得られる。
パージガスの流量を低減することは、成膜の均一性に有
効に作用する。

【００３５】シャドウリング４８の厚さ（ウェハＷの表
面からの高さ）は可能な限り薄くされており、表面はい
わゆる流線形に形成されている。更に、シャドウリング
４８の内周縁部の上面の角度θはウェハＷの表面に対し
て４５度以下、好ましくは４０度以下とされている。こ
れは、ガス分配プレート１４からウェハＷ上に吹き付け
られた処理ガスを円滑に径方向外方に導き、処理ガスが
ウェハＷ上に滞るのを防止するためである（図３の中抜
き矢印を参照）。この形状は特に供給律速領域での成膜
モードに有効である。供給律速領域の成膜モードは、配
線膜等のためにウェハ全面に成膜するモードであり、処
理ガスをウェハ全面に均一に分配することが重要となる
からである。勿論、処理ガスよりも温度が問題となる反
応律速領域による成膜モードにも、このシャドウリング
４８は適応する。

【００３６】ここで、上記構成のマスク装置４４，４
６，４８を有するＣＶＤ装置及びウェハ搬送装置を用い
て８インチ径のシリコンウェハＷにタングステン膜を実
際に成膜した実験結果について述べる。

【００３７】この実験では、次プロセスとしてＣＭＰプ
ロセスが行われることを想定し、ウェハ端面（図５及び
図６の符号Ｄで示すベベル部）に成膜しないこと（第１
条件）、端面から径方向３ｍｍの位置（図６の一点鎖線
で示す位置）で膜厚が中心部の膜厚の９０％以上である
こと（第２条件）、端面から径方向５ｍｍの位置（図６
の二点鎖線で示す位置）での膜厚の均一性が±５．０％
以下であること（第３条件）、を満たすことを目標とし
た。また、この実験では、図６に示すように、外周部に
ノッチ５２が形成されているウェハＷを使用した。この
ノッチ５２の深さは約１．３ｍｍであり、このノッチ５
２の隣接部分（約０．２ｍｍ幅）にも成膜がされないこ
とも条件とした。なお、ウェハＷには、図５に示す如
く、タングステン膜５４の下地膜としてチタン膜５６、
窒化チタン膜５８が形成されているものとする。

【００３８】タングステン膜５４の成膜自体は従来から
知られている方法で行われた。すなわち、ウェハ搬送装
置のブレード２８によりウェハＷを処理チャンバ１０内
に搬入し、ペディスタル１２上の所定のウェハ支持エリ
アに移載した後、処理チャンバ１０内を所定の真空度に
減圧した。その後、処理ガスとしてタングステンヘキサ
フルオライド（ＷＦ₆）及びシラン（ＳｉＨ₄）をガス供
給源からガス分配プレート１４を経て、処理チャンバ１
０内に導入した。そして、ペディスタル１２を加熱して
熱化学反応によりブランケットタングステン膜５４を形
成した。

【００３９】まず、シャドウリング４８として、ウェハ
Ｗの外周部分との重なり合う部分の径方向寸法ｄが１．
０ｍｍとなり、ウェハＷとの間隙ｔが０．６ｍｍとなる
ものを用いた。この場合、ベベル部Ｄに成膜しないとい
う第１条件を満たすためには、パージガスの総流量が３
０００ｓｃｃｍ以上とすることが必要であった。そし
て、パージガスの総流量を３０００ｓｃｃｍとして成膜
を行った結果、形成されたタングステン膜５４の膜際が
著しくパージガスの影響を受け、端面から３ｍｍの位置
での膜厚が中央部の膜厚の９０％未満となっていた。

【００４０】次に、ウェハＷの外周部分との重なり合う
部分の径方向寸法ｄが１．０ｍｍで、ウェハＷとの間隙
ｔが０．３ｍｍとなるシャドウリング４８を用いた。こ
の場合、ノッチ５２の一部がシャドウリング４８で覆わ
れていないため、ノッチ５２から漏出するパージガスの
流速が大きくなり、ノッチ５２の隣接部分での成膜状態
が悪化する結果となった。

【００４１】更に、ウェハＷの外周部分との重なり合う
部分の径方向寸法ｄが１．５ｍｍ、ウェハＷとの間隙ｔ
が０．３ｍｍとなるシャドウリング４８を用いた。この
場合、ノッチ５２はシャドウリング４８で完全に覆われ
る。また、ベベル部Ｄに成膜しないためには、パージガ
スの総流量は１２００ｓｃｃｍですんだ。そして、得ら
れたタングステン膜５４は、第２及び第３条件も満た
し、更に、シャドウリング４８はウェハＷに対して非接
触であるので、タングステン膜５４の膜際特性も良好で
あった。

【００４２】この結果から、マスキングを伴う成膜の条
件を定めるに当たっては、ウェハＷとシャドウリング４
８との間の間隙ｔ、重なり合う部分の径方向寸法ｄ、パ
ージガスの流量を調整することで、最適な成膜条件を見
いだすことが可能となることが判った。この知見に基づ
き、ウェハＷにオリエンテーションフラットがある場合
も成膜及びマスキングの最適化を図ることができること
も、当業者ならば理解されよう。

【００４３】また、上記実験をそれぞれ複数枚のウェハ
について行ったが、いずれの場合もほぼ同等の結果が得
られた。これは、ブレード２８によるウェハの位置合わ
せが高精度であること、及びシャドウリング４８がペデ
ィスタル１２に対して常に一定の位置に置かれることに
よるものと考えられる。

【００４４】ところで、本発明はＣＭＰプロセスが後に
行われる場合のマスキングのみならず、近年運用化が進
んでいるロングスロースパッタリング（Long Throw Spu
ttering）に対しての利用も可能である。

【００４５】ロングスロースパッタリングは、ウェハの
表面とターゲットとの距離を長くし、より多くの垂直成
分をウェハに堆積させることで埋め込み性の向上を図る
ＰＶＤ技術である。この技術によりウェハの全面に成膜
されたチタン膜５６／窒化チタン膜５８では、図５に示
すように、ウェハＷのベベル部において窒化チタン膜５
８がチタン膜５６を被覆しきれずに一部のチタン膜５６
が露出することがある。チタンとタングステンとの密着
性は悪いため、この露出チタン部分にタングステンを成
膜することは不可能といえる。この場合、タングステン
膜５４の成膜後、エッチバックすると、窒化チタン膜５
８の表面荒れ等の不具合が生じる懸念がある。

【００４６】このような場合に、本発明を適用し、タン
グステン成膜時にマスク幅Ｄを微細にすることで、窒化
チタン膜５８の露出部分を最小限に抑え、且つ、チタン
膜５６上への成膜を回避することが、有効となる。この
ことは、本発明によるシャドウリング４８及びブレード
２８がマスク幅を微細にでき且つ任意に設定できること
から可能となるものである。

【００４７】なお、上記実施形態において本発明による
ブレード２８をＣＶＤ装置との関連で用いることとして
いるが、ＰＶＤ装置におけるウェハ搬送装置のブレード
としても有効に利用することができる。

【００４８】また、上記実施形態では、切頭円錐形頭部
４７を有するピン４６をアダプタリング４４上に取り付
けているが、処理チャンバ１０の壁面に直接取り付けて
もよい。また、ピン４６をシャドウリング４８に取り付
け、長穴５０若しくはＶ型の溝をアダプタリング４４に
形成する形を採っても、同様な効果が得られる。

【００４９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、シ
ャドウリングをペディスタル等の基板支持体に対して常
に一定の位置関係で配置することができるので、マスク
幅が一定に維持される。従って、シャドウリングの位置
ずれによるマスク幅の精度低下はなく、０．５〜１．５
ｍｍの微細なマスク幅も得ることができる。

【００５０】また、搬送装置のブレードも上述の如く基
板の位置合わせの精度向上に寄与し、これによっても微
細なマスク幅を得ることが可能となっている。

【００５１】更に、シャドウリングの形状及びパージガ
スとの相互作用により、処理ガスの基板外周部分への到
達を制御することができ、マスキング及び成膜の最適化
を容易に図ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されたＣＶＤ装置の概略図であ
る。

【図２】（Ａ）は本発明による搬送装置のブレードを示
す平面図であり、（Ｂ）はその断面図である。

【図３】本発明によるマスク装置の構成要素を拡大して
示す断面図である。

【図４】本発明によるマスク装置を示す平面図である。

【図５】ウェハ上での成膜状態を概略的に示す断面部分
図である。

【図６】ノッチ付きのウェハと成膜状態を概略的に示す
平面部分図である。

【図７】（Ａ）は従来のブレードを示す平面図であり、
（Ｂ）はその断面図である。

【符号の説明】

１０…処理チャンバ、１２…ペディスタル（基板支持
体）、１４…ガス分配プレート、２８…搬送装置のブレ
ード、３０，３２…隆起部、３４…側面（傾斜面）、３
６…パージガス流路、４４…アダプタリング、４６…ピ
ン、４７…切頭円錐形の頭部（位置決め手段）、４８…
シャドウリング、５０…長穴（位置決め手段）、５２…
ノッチ、Ｄ…マスク幅、Ｗ…ウェハ（基板）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 敏之 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 (72)発明者 田中 啓一 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 (72)発明者 前田 祐二 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成膜処理を行う処理チャンバと、前記処
   理チャンバ内で非成膜処理時には下降され、成膜処理時
   には上昇される基板支持体とを有する成膜装置におい
   て、前記基板支持体上に支持された基板の外周部分の成
   膜を抑制するマスク装置であって、 前記基板の前記外周部分の上方を覆うためのシャドウリ
   ングと、 非成膜処理時に前記シャドウリングを前記処理チャンバ
   に対して一定の位置に配置する位置決め手段と、を備え
   る、マスク装置。
2. 【請求項２】 前記位置決め手段は、前記処理チャンバ
   内に取り付けられ、非成膜処理時に前記シャドウリング
   を支持する３個の位置決め部材と、前記位置決め部材が
   嵌合されるよう前記シャドウリングに形成された嵌合部
   分とを備え、前記嵌合部分の側面の一部が前記位置決め
   部材の側面の一部と接するよう構成されている、請求項
   １に記載のマスク装置。
3. 【請求項３】 前記位置決め部材及び前記嵌合部分は、
   前記基板支持体上で支持された基板の径方向外方に所定
   の距離をおいて配置されている、請求項２に記載のマス
   ク装置。
4. 【請求項４】 前記位置決め部材は円錐形の頭部を有す
   るピンであり、前記嵌合部分は前記シャドウリングの径
   方向に延びる長穴であり、前記長穴の幅は前記ピンの前
   記頭部の最大外径よりも小さくされている、請求項２又
   は３に記載のマスク装置。
5. 【請求項５】 成膜処理時、前記シャドウリングは前記
   基板支持体により持ち上げられ支持されるよう構成され
   ている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のマスク装
   置。
6. 【請求項６】 成膜処理時、前記シャドウリングが前記
   基板支持体上の前記基板から所定の間隙をもって配置さ
   れるよう構成されている、請求項１〜５のいずれか１項
   に記載のマスク装置。
7. 【請求項７】 前記成膜装置が化学気相堆積装置であ
   り、前記基板支持体の上方に、処理ガスを供給するため
   のガス分配プレートが設けられており、前記シャドウリ
   ングの上面は、前記ガス分配プレートからの処理ガスを
   円滑に外方に流すように流線形をなしている、請求項１
   〜６のいずれか１項に記載のマスク装置。
8. 【請求項８】 前記シャドウリングの内周部分の上面
   と、前記基板支持体の上面とのなす角度が４５度以下で
   ある、請求項７に記載のマスク装置。
9. 【請求項９】 前記成膜装置が化学気相堆積装置であ
   り、前記基板支持体の上方に、処理ガスを供給するため
   のガス分配プレートが設けられており、 成膜処理時、前記シャドウリングが前記基板支持体上の
   前記基板から所定の間隙をもって配置され、 前記基板支持体上の前記基板の外周部分に前記ガス分配
   プレートからの処理ガスが接するのを抑制するパージガ
   スを流すよう、前記基板支持体に形成されたパージガス
   流路を備えている、請求項１〜６のいずれか１項に記載
   のマスク装置。
10. 【請求項１０】 前記基板が半導体ウェハであり、前記
    半導体ウェハの成膜が抑制される部分が１．５ｍｍ以下
    となるように前記シャドウリングが寸法決めされてい
    る、請求項１〜９のいずれか１項に記載のマスク装置。
11. 【請求項１１】 成膜処理を行う処理チャンバと、 前記処理チャンバ内で非成膜処理時には下降され、成膜
    処理時には上昇される基板支持体と、 前記基板支持体上に支持された基板の外周部分の成膜を
    抑制すべく前記基板の前記外周部分の上方を覆うシャド
    ウリングと、 非成膜処理時に前記シャドウリングを前記処理チャンバ
    に対して一定の位置に配置する位置決め手段と、を備え
    る、成膜装置。
12. 【請求項１２】 前記処理チャンバの内部に対して基板
    を出し入れするための搬送装置を備えており、 前記搬送装置が、基板を受けて支持する凹部が形成され
    ていると共に水平方向に移動されるブレードを有し、前
    記凹部の側面の一部が基板の外縁部を支持する傾斜面と
    され、前記傾斜面により支持された基板の他側の部分が
    前記凹部の側面に当接するように構成されている、請求
    項１１に記載の成膜装置。
13. 【請求項１３】 前記ブレードは、基板と接する部分が
    鏡面仕上げされている、請求項１２に記載の成膜装置。
14. 【請求項１４】 前記ブレードはアルミナから構成さ
    れ、表面に炭化ケイ素が被覆されている、請求項１２又
    は１３に記載の成膜装置。
15. 【請求項１５】 前記位置決め手段は、前記処理チャン
    バ内に取り付けられ、非成膜処理時に前記シャドウリン
    グを支持する３個の位置決め部材と、前記位置決め部材
    が嵌合されるよう前記シャドウリングに形成された嵌合
    部分とを備え、前記嵌合部分の側面の一部が前記位置決
    め部材の側面の一部と接するよう構成されている、請求
    項１１〜１４のいずれか１項に記載の成膜装置。
16. 【請求項１６】 前記位置決め部材及び前記嵌合部分
    は、前記基板支持体上で支持された基板の径方向外方に
    所定の距離をおいて配置されている、請求項１５に記載
    の成膜装置。
17. 【請求項１７】 前記位置決め部材は円錐形の頭部を有
    するピンであり、前記嵌合部分は前記シャドウリングの
    径方向に延びる長穴であり、前記長穴の幅は前記ピンの
    前記頭部の最大外径よりも小さくされている、請求項１
    ５又は１６に記載の成膜装置。
18. 【請求項１８】 成膜処理時、前記シャドウリングは前
    記基板支持体により持ち上げられ支持されるよう構成さ
    れている、請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の成
    膜装置。
19. 【請求項１９】 成膜処理時、前記シャドウリングが前
    記基板支持体上の前記基板から所定の間隙をもって配置
    されるよう構成されている、請求項１１〜１８のいずれ
    か１項に記載の成膜装置。
20. 【請求項２０】 前記基板支持体の上方に、処理ガスを
    供給するためのガス分配プレートが設けられており、前
    記シャドウリングの上面は、前記ガス分配プレートから
    の処理ガスを円滑に外方に流すように流線形をなしてい
    る、化学気相堆積装置である請求項１１〜１９のいずれ
    か１項に記載の成膜装置。
21. 【請求項２１】 前記シャドウリングの内周部分の上面
    と、前記基板支持体の上面とのなす角度が４５度以下で
    ある、請求項２０に記載の成膜装置。
22. 【請求項２２】 前記基板支持体の上方に、処理ガスを
    供給するためのガス分配プレートが設けられており、 成膜処理時、前記シャドウリングが前記基板支持体上の
    前記基板から所定の間隙をもって配置され、 前記基板支持体上の前記基板の外周部分に前記ガス分配
    プレートからの処理ガスが接するのを抑制するパージガ
    スを流すよう、前記基板支持体に形成されたパージガス
    流路を備えている、化学気相堆積装置である請求項１１
    〜１９のいずれか１項に記載の成膜装置。
23. 【請求項２３】 前記基板が半導体ウェハであり、前記
    半導体ウェハの成膜が抑制される部分が１．５ｍｍ以下
    となるように前記シャドウリングが寸法決めされてい
    る、請求項１１〜２２のいずれか１項に記載の成膜装
    置。
24. 【請求項２４】 基板を処理する処理チャンバの内部に
    対して基板を出し入れするための搬送装置であって、 基板を受けて支持する凹部が形成されていると共に水平
    方向に移動されるブレードを備え、前記凹部の側面の一
    部が基板の外縁部を支持する傾斜面とされ、前記傾斜面
    により支持された基板の他側の部分が前記凹部の側面に
    当接するように構成されている、搬送装置。
25. 【請求項２５】 前記ブレードは、基板と接する部分が
    鏡面仕上げされている、請求項２４に記載の搬送装置。
26. 【請求項２６】 ブレードはアルミナから構成され、表
    面に炭化ケイ素が被覆されている、請求項２４又は２５
    に記載の搬送装置。
27. 【請求項２７】 処理チャンバと、前記処理チャンバ内
    に設けられ基板を支持する基板支持体と、前記処理チャ
    ンバ内であって前記基板支持体の上方に設けられた処理
    ガス供給用のガス分配プレートと、前記基板支持体上に
    支持された基板の外周部分の成膜を抑制すべく、前記基
    板の上方に間隙をおいて配置されるシャドウリングと、
    前記基板支持体上の前記基板の外周部分に前記ガス分配
    プレートからの処理ガスが接するのを抑制するパージガ
    スを流すよう、前記基板支持体に形成されたパージガス
    流路とを備える化学気相堆積装置において、前記基板支
    持体上の前記基板に成膜される薄膜を所望のものとする
    成膜条件を決定する方法であって、 或る処理ガスの流量に対して、前記パージガスの流量
    と、前記基板支持体上の前記基板及び前記シャドウリン
    グの重なり合う部分の径方向寸法と、前記基板及び前記
    シャドウリングの間の前記間隙とを個々に変化させ、そ
    れぞれについて成膜処理を行い、所望の薄膜が得られた
    場合の、前記パージガスの流量、前記径方向寸法及び前
    記間隙の値を成膜条件として決定することを特徴とす
    る、成膜条件決定方法。
28. 【請求項２８】 前記基板は半導体ウェハであり、 前記所望の薄膜は、前記半導体ウェハの端面から約１．
    ５ｍｍの範囲では形成されず、前記半導体ウェハの端面
    から約３ｍｍの位置において該半導体ウェハの中心部で
    の膜厚の９０％以上の膜厚を有しているものである、請
    求項２７に記載の成膜条件決定方法。