JPH04226051A - ウェーハを処理する装置 - 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】

【０００１】本発明は、ウェーハをプラテンにクランプ
するウェーハ処理システムに関し、特にウェーハの温度
を調節する当該種類のシステムに関する。

【０００２】

【従来技術】多くの場合、処理中にウェーハの温度を制
御することが重要である。ウェーハを熱しすぎると、ウ
ェーハ内に添加物を拡散させすぎたり、ウェーハの特徴
の限界を画定するためにパターン付けされているフォト
レジストをガス抜きしたり収縮させたりし、またエピタ
キシャル界面に不純物を分離させることがある。ライン
幅が小さいほど、望ましい拡散のための許容差が小さく
なり、また、先のステップの結果を劣化させずに行わな
ければならない処理ステップの数が大きくなるので、こ
の問題はますます重要となってきている。過剰加熱の結
果として、物理的真空蒸着、イオン注入、イオンビーム
・ミリング及び反応イオンエッチングを含む多くのプロ
セスステップが行われることになる。

【０００３】システムの処理量を増大させるためには、
その様なステップに大パワーのビームを使うのが良いが
、そうするとウェーハを望ましくない割合で熱すること
になる。バッチプロセスは、ウェーハ当たりのパワー消
費を減少させながら処理量を高く保つことにより加熱量
を減少させることが出来る。しかし、構成サイズを小さ
くするには、単一ウェーハ処理システムを使用するのが
好都合である。また、処理量を許容できる程度とするた
めには、バッチ処理システムでも許容できない程度の加
熱を行うことがある。従って、処理中にウェーハを冷却
するためのメカニズムをウェーハ処理システムに包含さ
せることが重要である。

【０００４】逆に、多くの処理ステップは、高温で最も
良く働く。例えば、添加物の拡散と格子構造の治療を促
進するためには注入及び拡散のステップで高温が有益で
ある。同様に、蒸着ステップの際にウェーハ温度を高く
することによりステップカバレージ（ｓｔｅｐ　ｃｏｖ
ｅｒａｇｅ）を改善することが出来る。従って、処理中
にウェーハを加熱するメカニズムをウェーハ処理システ
ムに包含させる事が重要である。特に、処理ステップが
始まる前にウェーハを所望の処理温度まで昇温させるた
めに、その様なウェーハ加熱手段を使うことが出来る。

【０００５】幾つかの従来システムは、ウェーハ処理中
にウェーハを加熱したり冷却したりする手段を備えてい
る。初期のシステムは、ウェーハの温度を調整するため
に放射加熱及び放射冷却に依存した。残念なことに、シ
リコンウェーハは赤外線に対しては割合に透過性であり
、放射だけによる冷却及び加熱の速度は不十分であった
。

【０００６】後のシステムは、ウェーハをプラテンにク
ランプして、該プラテンの温度を調整することによって
ウェーハ温度を調整する。残念なことに、顕微鏡レベル
では、プラテンとウェーハとの間の実際の固体間接触は
、ウェーハとプラテンとの間の境界面の５％未満に過ぎ
ない。これは通常の大気圧では著しい問題ではないが、
その理由は、該接触点間の領域を満たすガス分子が大量
の熱伝導を行うことにある。残念なことに、ウェーハは
一般的には極めて低い温度で処理されるので、固体間接
触点の間の空間の中のガス粒子からの寄与は非常に小さ
い。ウェーハとプラテンとの間の熱伝導を改善するため
に、ある従来方法は、ウェーハとプラテンとの間に熱伝
導性の柔軟な材料を使う。

【０００７】残念なことに、１９８１年４月１４日にモ
ンロー．Ｌ．キングに対して付与された「真空下で処理
されている物品との熱伝導」という名称の米国特許第４
，２６１，７６２　号に指摘されているように、この方
法は、繰り返し性、熱的不均一性、及び保守に費用が掛
かりすぎることに難点がある。従って、このシステムで
は、ウェーハはプラテンに対して直接クランプされ、ウ
ェーハとプラテンとの間の熱輸送を促進するためにこれ
ら２要素間の境界にガスが送り込まれる。このガスは、
プラテンを通る垂直チャネルを通して約０．５〜２．０
Ｔｏｒｒの圧力で送り込まれる。ウェーハから熱を除去
するためにプラテンは冷却される。

【０００８】１９８８年５月１０日にローレンスＴ．ラ
モント．ジュニアに対して付与された「排気される環境
におけるウェーハの熱処理方法」という名称の米国特許
第　４，７４３，５７０号では、プラテンは加熱機構及
び冷却機構の両方を備えている。この場合にもウェーハ
は、その周囲縁を掴む４個のクランプの組によってプラ
テンと直接接触して保持される。しかし、これらのクラ
ンプは割合に薄くてもろいので、ウェーハとプラテンと
の間のガス圧は０．１〜１Ｔｏｒｒの範囲に限定される
。

【０００９】１９８５年４月２３日にデービッドＪ．ハ
ラに付与された「周辺ガス入口を備えたガス伝導による
半導体ウェーハの熱処理装置」という名称の米国特許第
　４，５１２，３９１号においては、プラテンはリップ
を含んでおり、これに対してウェーハが保持されて、ウ
ェーハとプラテンとの間の、該リップによる囲まれる領
域に、第１の空洞を生じさせており、その空洞内で熱が
プラテンとウェーハとの間でガスにより輸送される。ガ
スは、該リップの丁度内側に位置する複数の入口により
該第１の空洞に結合された第２の空洞内に軸上で供給さ
れる。この構造は、第１空洞のほとんど全体にわたって
均一なガス圧を与えることにより、等しく均一な熱伝導
を生じさせる。

【００１０】１９８４年７月３日にスコットＣ．ホール
デンに対して付与された「ガス促進される半導体ウェー
ハとの固体間熱伝導のための装置」という名称の米国特
許第４，４５７，３５９　号においては、バネ付勢され
たクランプが、ウェーハをドーム状プラテンに、密接に
接触させるのに充分な力を持って押しつける。ウェーハ
が中にクランプされている領域の丁度内側におけるプラ
テン内の溝がウェーハとプラテンとの間の境界にガスを
供給する。 この様にウェーハにプレストレスを掛けることにより、
ウェーハをプラテンから撓めずにウェーハ−クランプの
境界にはるかに大きなガス圧を生じさせることが出来る
。ウェーハとプラテンとの間のガスが約５Ｔｏｒｒ以上
であるときには、ガス流は層流を成すので、この圧力以
上では熱伝導率は増加しない。

【００１１】１９８５年９月１７日にスコットＣ．ホー
ルデンに対して付与された「半導体ウェーハとのガス促
進される熱転移のための方法及び装置」という名称の米
国特許第　４，５４２，２９８号においては、イオン衝
撃チャンバと、ガスがウェーハ及びプラテンの間からそ
の中に漏れ込むところの領域との間で、クランプと、取
りつけられたベローズとがシールとして作用する。これ
により、イオン衝撃チャンバ内へのガス漏れ量が減少す
る。

【００１２】１９８７年６月９日にジョンＭ．バロウに
対して付与された「真空中でのガス促進型ウェーハ冷却
用の低コンプライアンス・シール」という名称の米国特
許第４，６７１，２０４　号においては、ウェーハに著
しいストレスをかけずにウェーハとプラテンとの間に充
分なシーを生じさせる新型のシールリングが開示されて
いる。

【００１３】

【発明の概要】構成の大きさが小さくなるに従って、単
一ウェーハ処理システムを使うことがますます一般的と
なってゆく。単一ウェーハ処理システムがますます使わ
れるようになるに従って、チップ処理量を維持するため
に大直径ウェーハを使うことがますます重要となる。

【００１４】ウェーハとプラテンとの間の与えられたガ
ス圧について、ウェーハをプラテンから遠ざける総押圧
力は、ウェーハの直径の平方として増大する。ウェーハ
とプラテンとの間のガスは一般には分子流ドメイン内の
圧力であるので、若しウェーハをプラテンから撓ませる
ことを避けるためにガス圧を低下させると、ウェーハと
プラテンとの間の熱伝導率が減少する。よって、たとえ
その様にすればウェーハのプラテンからの持ち上がりを
防止するためにクランプ力を強めなければならないとし
ても、ウェーハをプラテンから撓ませる圧力を使うのが
有益である。

【００１５】この様にクランプ力が強まると、クランプ
圧力が局所的に大きくなりすぎてウェーハを破壊する危
険が増大する。その様に力が大きくなると、ウェーハの
ストレス限界を偶発的に超過することが無いように高い
精度でクランプ力を決定できることが重要である。バネ
付勢クランプシステムではバネのこわさ（スチフネス）
が広く可変であるために、ウェーハに実際に加わるクラ
ンプ力は等しく大きく不確定である。見かけ上同一のバ
ネでもバネのこわさは著しく異なり、また、与えられた
バネのこわさはバネの温度と該バネの熱的履歴とから著
しい影響を受ける。特に２５０℃を上回る温度では、バ
ネのこわさは時間とともに変化する。また、バネのこわ
さは、ウェーハ処理システムではあり触れている約５０
０℃の温度範囲では温度とともに著しく変化する。

【００１６】ホールデン及びバロウによる上記の文献の
バネ付勢クランプシステムに示されている様に、各バネ
の１端部は該クランプに取りつけられ、他端部は堅固な
バネ支持部材に取りつけられる。クランプ圧力の量は、
ウェーハの、このバネ支持部材からの距離によって決ま
る。従って、選択されたクランプ圧力について、この支
持部材からのウェーハの距離が一義的に決まる。しかし
、処理チャンバ内でウェーハの位置を変えることが有益
であるような用途がある。選択されたクランプ力につい
てこの位置可変性を与えるためには、バネ支持部材の位
置を変えることが必要となる。このような可変性は、望
ましくない複雑さをクランプシステムに加えることとな
る。

【００１７】バネ付勢クランプの他の問題は、バネが微
粒子の発生源であることである。クランプ力がウェーハ
に加えられると、バネの圧縮によりバネから材料がはげ
落ちる。特に、バネを処理ガスに曝すと、バネを片寄せ
るときに剥がれ落ちることとなる様な沈着物が表面に付
けことがある。上記文献の全てにおいて、ウェーハとプ
ラテンとの間のガスの圧力は、その圧力でウェーハをプ
ラテンから著しく撓ませない程度に充分に低く保たれる
。ドーム状プラテンに一致するようにウェーハを曲げる
文献でも、ウェーハとプラテンとの間に導入されるガス
圧力は、ウェーハをプラテンに一致するようにクランプ
することにより生じるウェーハ−プラテンの程度か又は
それより低くなるように選択される。このガス圧範囲内
で、ウェーハはウェーハのほぼ全面にわたってプラテン
と接触し続ける。

【００１８】ウェーハの中心のプラテンからのずれは、
ウェーハの直径の急速に増大する関数であるので、この
限度以上でガス圧が適度に上昇する場合でも、現在一般
的に使われている直径８インチのウェーハなどの大直径
ウェーハではウェーハの撓みを考慮に入れなければなら
ない。従って、圧力によってウェーハがプラテンから撓
むときでも均一なクランプ圧力が得られるとともにウェ
ーハとプラテンとの間に良好な熱伝導が行われることと
なる様なプラテン及びクランプのデザインが必要である
。

【００１９】図示した好適な実施例では、繰り返し性の
ある一定のウェーハのプラテンに対するクランプ圧力を
提供するプラテンとクランプとが与えられる。プラテン
の形状は、ウェーハとプラテンとの間のガスの圧力がウ
ェーハをプラテンから撓めたときでもウェーハとプラテ
ンとを良好に熱接触させる。このウェーハ処理システム
では、可動プラテンが持ち上げられてウェーハを押して
クランプ内に押し込む。プラテンが垂直に可動であるた
めに、処理チャンバ内のウェーハの高度を変えることが
出来るので、ウェーハ製造プロセスにおいて余分の自由
度が得られる。ウェーハはプラテン上に装填され、次に
、クランプがプラテンによりクランプ支持リングから離
れて持ち上げられるまでプラテンとクランプとの間の距
離が短縮される。クランプとウェーハとの間の力はクラ
ンプの重量に等しく、従って、バネ付勢クランプシステ
ムに存在する様な可変性は無い。好適な実施例では、ク
ランプに対するプラテンの運動はプラテンだけの運動に
より達成されるが、別の実施例ではクランプだけの運動
又はクランプ及びプラテンの両方の運動により達成され
る。

【００２０】ウェーハに対するクランプの圧力はクラン
プの重量によって決まるので、バネ付勢クランプシステ
ムにより生じる可変クランプ圧力が解消される。バネを
無くすことにより、微粒子の顕著な発生源が無くなる。 また、プラテンが可動であるようなシステムでは、処理
中に処理チャンバ内でのウェーハの高度を制御してウェ
ーハの処理方法を変更することが出来る。

【００２１】蒸着型のウェーハ処理システムでは、クラ
ンプは、ウェーハのクランプと接触する部分を遮蔽する
屋根を備えている。これは、ウェーハとクランプとの間
の円形の接触領域上への蒸着を防止するためである。こ
れを備えない場合には、クランプをウェーハから分離す
ると、クランプ／ウェーハの境界で蒸着したコーティン
グを破壊し、これにより望ましくない微粒子を生じさせ
るとともに蒸着した層を損傷させる。コーティングが充
分に強ければ、クランプがウェーハから分離されるとき
にウェーハの破壊が生じ得る程度に充分にクランプとウ
ェーハとが接着される。この屋根は、ウェーハの周囲縁
を蒸着から遮蔽し、この周囲縁の剥落により生じる微粒
子の生成を防止する。

【００２２】蒸着される伝導層の電位の制御により、こ
の伝導層を接点開口部及び道として良く利用することが
可能となる。従って、金属蒸着ステップに利用されるべ
きクランプリングのために、クランプ／ウェーハ境界の
少なくとも１部分を、蒸着される金属層で覆うことが出
来る。これによりクランプから蒸着した金属層へ１個以
上の伝導性ブリッジが生じる。電位がクランプに加えら
れ、そして、これらの伝導性のブリッジが存在するため
に、この電位は、蒸着されている金属層にも加えられる
。プラテンから蒸着されている伝導性の層へのアーク放
電を避けるために、プラテンはクランプリングに短絡さ
れる。これらのブリッジの全面積は、蒸着されている層
の所望の電位を生じさせるのに必要な電流を生じさせる
のに充分な程度に大きくされる。該ブリッジの全面積は
、クランプがウェーハから持ち上げられて分離されると
きに、ウェーハや蒸着された金属層を損傷させずにこれ
らのブリッジが壊れるのに充分な程度に小さくされる。 一般に、これは、１／８インチ〜３／４インチの幅を各
々有する１組の６個のブリッジについて達成される。

【００２３】プラテンの周囲の回りにはリップがあり、
このリップの内側縁はその外側縁よりわずかに高く上が
っているので、割合に気密のシールがウェーハとこの内
側縁との間に形成される。この内側縁のちょうど内側に
、プラテンの上表面の内側部分を囲む溝がある。少なく
とも１個の半径方向溝がこの周辺溝をプラテンの中心付
近のガス入口穴に接続する。これにより、プラテンの中
心に便利にガスを供給し、該半径方向溝によって周囲溝
へ分配することが出来る。

【００２４】ガス圧は、ウェーハをプラテンから離して
撓めることによりウェーハとプラテンとの間に浅い空洞
を生じさせるのに充分な程度に大きく選択される。しか
し、ウェーハの加熱及び冷却が均一に行われることとな
るようにウェーハの表面全体にわたって実質的に一定の
熱伝導率を保つために、プラテンとウェーハとの間のギ
ャップは実質的に一定に保たれる。これは、プラテンの
周囲リップの内側のドーム状領域により達成される。こ
のドーム状の曲率は、ウェーハとプラテンとの間のガス
の圧力が予め選択された最大値まで高められるときにウ
ェーハの曲率と実質的に釣り合うこととなるように選択
される。

【００２５】ドーム状領域の頂部は平らになっていて該
リップの高さより僅かに上にあるので、プラテンがウェ
ーハを持ち上げてクランプリング内に入れるときにウェ
ーハはプラテン上に充分に安定して支持される。これに
より、ウェーハの横方向のミスアライメント及び／又は
回転ミスアライメントを生じさせることのあるウェーハ
のぐらつきが防止される。

【００２６】ウェーハを加熱できるように、１個以上の
加熱素子がプラテンの背面に取りつけられる。同様に、
ウェーハを冷却を出来るように、冷却材を運ぶチューブ
がプラテンに熱的に結合される。ウェーハとプラテンと
の間の浅い空洞にガスを供給するために、ガス入口チュ
ーブがプラテンの中心の穴に取りつけられる。プラテン
と熱接触している温度センサーは、ウェーハの温度の制
御を可能にする温度データを与える。該加熱素子への電
流と、冷却流体の流れとは、共に、実施されるウェーハ
処理に適したウェーハ温度を生じさせるべく制御される
。

【００２７】

【実施例】図において、参照番号の第１数字は、その参
照番号が指示する要素が示されている最初の図を指す。 図１は、加熱素子１１及び１２、冷却チューブ１３、及
び、ウェーハ１５の温度を調整するための熱電対１４な
どの温度センサーを有するウェーハ支持組立体１０の側
断面図である。この実施例は、直径８インチのウェーハ
を支持し且つ温度調節するために設計されたものである
。より小さな直径のウェーハのための実施例では、ウェ
ーハを熱するためには単一の加熱素子１２を使えば充分
である。ウェーハを熱する能力は、ウェーハ処理ステッ
プを実行する高温までウェーハ温度を高めのに役立つ。 ウェーハを冷却する能力は、物理的蒸着、イオン注入、
イオンビーム・ミリングなどの高エネルギー処理により
供給された余分の熱をウェーハから消散させることを可
能にする。温度センサー、加熱素子及び冷却素子、なら
びに外部制御回路（図示せず）が処理時にウェーハの温
度を調整する。

【００２８】１０００Ｗにおよぶ電力が導線１６、バス
バー１７及びヒーター端子１８を通して加熱素子に供給
される。水などの冷却流体が、冷却チューブ１３を通し
て２リットル／時におよぶ速度で供給されて、ウェーハ
支持組立体１０から熱を抜き取る。加熱素子１１及び１
２と密着していてステンレススチール・プラテン１１０
を伴っている銀メッキされた銅から成る上側熱分散板１
９は、加熱素子から該板へ熱を均一に分散させる。下側
熱分散板１１１は、プラテン１１０及び加熱素子から冷
却チューブ１３へ熱を伝導する。これらはネジ１１２に
よって加熱素子と密着する状態に保持される。冷却チュ
ーブ１３はステンレススチール製であって、下側熱分散
板１１１にろう付けされて、もの熱分散板に強く熱結合
する。該熱電対は、中空ネジ１１３によりプラテン１１
０と密着する状態に保持される。該熱電対からの電気信
号は、電気ケーブル１１４により伝送される。素子１１
〜１４、１６〜１９及び１１１〜１１４は、プラテン１
１０と、プラテン１１０の筒状突起１１６に溶接された
裏当て板１１５との間に囲まれている。

【００２９】ウェーハ１５とプラテン１１０との熱結合
を強化するために、アルゴンなどのガスがガス入口１１
７及びガス供給チューブ１１８を通してプラテン１１０
の一組の３個の筒状ボア１１９に供給される。これらの
各ボアは、プラテンの上面１２１の付随の半径方向溝１
２０に結合する。これらの半径方向溝は、このガスをボ
ア１１９から、図２（ａ）に示されている円形溝２１に
分散させる。この円形溝は、プラテン１１０の周囲の環
状リップ２２のちょうど内側に位置している。

【００３０】図２（ｂ）は、プラテン１１０の側断面図
である。図２（ｃ）は、リップ２２の分解図であり、リ
ップ２２の内側縁２３がリップの外側縁２４より約０．
００４インチだけ高いので、ウェーハとこの内側縁とが
高圧接触することを示している。これにより、ウェーハ
とプラテンとの間に固体間シールが生じる。このシール
により、５−３０ｓｃｃｍの程度のガス流によりウェー
ハとプラテンとの間に約０．５−８Ｔｏｒｒのガス圧が
生じ得ることとなる。この圧力は、ウェーハ支持組立体
の加熱及び冷却の能力によってウェーハの温度を調整す
るのに充分な熱的結合をウェーハとプラテンとの間に生
じさせるのに充分である。

【００３１】顕微鏡レベルでは、ウェーハと内側縁２３
との間に空隙があるので、ガスはこのシールをゆっくり
通過して処理チャンバ内に入ることが出来る。しかし、
漏れの速度は充分に低いので、それはウェーハの処理を
妨げない。クランプリング１２２は、ウェーハと接触さ
せられて、クランプリングの重量と同じ力でウェーハを
プラテンの上面１２１に押しつける。前述のクランプシ
ステムの場合のようにバネ付勢クランプシステムを使う
代わりにクランプリングの重量をこの力の発生源として
使うことによって、この力は正確に決定され、クランプ
バネの温度や熱的履歴によっては変化しない。

【００３２】一般に、プラテンとクランプリングとの間
の如何なる種類の相対運動によってもクランプリングを
ウェーハと接触させることが出来る。しかし、この実施
例では、この相対運動はプラテンの上向き運動により生
じる。プラテンを移動させることにより、このシステム
は、ウェーハをクランプリングと接触させることを可能
にするだけでなくて、ウェーハ処理時に処理チャンバ内
でのウェーハの高度の変更も可能にするので、ウェーハ
の処理に自由度が増すこととなる。

【００３３】プラテンがこの様に垂直運動出来るように
するために、裏当て板１１５の中心内にチューブ１２３
が溶接されており、このチューブは、ベアリングハウジ
ング１２５内に取りつけられているシリンダ状ベアリン
グ１２４を通して垂直に滑動可能である。このハウジン
グは、ウェーハ処理真空チャンバの底壁（図示せず）内
に取りつけられたフランジ１２７にボルト１２６によっ
て取りつけられている。素子１２４−１２６は、真空チ
ャンバの底の穴を通して延在して、導線１６、電気ケー
ブル１１４、冷却ライン１３及びガス供給チューブ１１
８が真空チャンバから出ることが出来るようにしている
。Ｏリングがフランジ１２７のＯリング溝１２８内に保
持されて、真空チャンバ壁とフランジ１２７との間に真
空密シールを形成している。可撓性金属ベローズ１２９
が裏当て板１１５とフランジ１２７との間に取りつけら
れて、プラテンの垂直運動が可能となる様にしながら真
空を真空チャンバ内に保持する。チューブ１２３、ベア
リング１２４及びベローズ１２９は、プラテンのベアリ
ング１２４に対する横方向運動やベアリング１２４の軸
回りの回転運動を阻止する。

【００３４】プラテンが下降した位置にあるときには、
クランプリングは静止支持／シールド１３０に支持され
る。ブシュ１３１と、このブシュを通して延在する付随
のピン１３２とは、クランプリングの垂直運動を許しな
がら横方向運動や垂直軸回りの回転を阻止する。ピン１
３２はクランプリングに取りつけられ、その一部となっ
ている。プラテンが上に持ち上げられるとき、プラテン
は最初にウェーハ１５と接触して、該ウェーハを持ち上
げてクランプリング１２２と接触させる。プラテンが更
に上昇すると、クランプリングを持ち上げてクランプリ
ングの重量（ピン１３２の重量を含む）に等しいクラン
プ力をウェーハ上に生じさせる。

【００３５】図３は、プラテン１１０によりウェーハを
持ち上げることの出来る点まで真空チャンバ内でウェー
ハを移送するのに使われるウェーハ昇降組立体３０を示
す。ウェーハ１５は、ウェーハ移送ブレード３１上のウ
ェーハ装填ロック（図示せず）を通して真空チャンバ内
に移送される。ウェーハをウェーハブレードから離して
持ち上げるためにウェーハ昇降組立体３０はウェーハの
直下に配置されている。ウェーハ昇降組立体３０は、ボ
ルト１３５によって馬蹄型支持リング１３４に各々取り
つけられた１組の４個のウェーハ支持フィンガー１３３
を含む。各フィンガーは棚３２を有し、ウェーハがウェ
ーハ支持ブレード３１から持ち上げられるときにウェー
ハの一部がその上に支持される。支持リング１３４の形
状は、ウェーハ昇降組立体３０を該ブレードを越えて滑
られてウェーハをウェーハ支持ブレードから離して持ち
上げさせる様になっている。各フィンガーは、ウェーハ
をウェーハ昇降組立体に心合わせするのに役立つ傾斜し
た側壁３３を有する。次にウェーハはウェーハ昇降組立
体で図１に示されている位置まで移送される。

【００３６】図４（ａ）−４（ｅ）は、クランプリング
を詳しく示す。図４（ａ）及び４（ｂ）は、クランプリ
ング１２２の上面図及び底面図である。図４（ｃ）及び
４（ｄ）は、図４（ｂ）に示されている切断に沿うクラ
ンプリングの断面図である。クランプリングは、ウェー
ハの周囲に均等に分布した６個の接触領域１３６でウェ
ーハと接触する。図４（ｄ）の断面は接触領域１３６を
通り、図４（ｃ）の断面は、接触領域ではなくて、ウェ
ーハ昇降組立体３０がクランプリングと接触するときに
持ち上げフィンガー１３３の先端を受容するように設計
された領域を通過する。

【００３７】図４（ｃ）及び４（ｅ）に示されている様
に、接触領域１３６から離れた領域で、クランプリング
の表面４１はウェーハと接触する。屋根４２は更にウェ
ーハ上に延在して、ウェーハと表面４１との境界の縁４
３への蒸着を阻止する。この境界の縁の、該境界の大き
な割合を占める部分への蒸着があり得るならば、この蒸
着した層は、処理後に離すことが出来なくなるほど強く
クランプリングをウェーハに結合させる可能性がある。 ウェーハの損傷が生じないとしても、その様な大きな領
域の剪断は、望ましくないレベルの微粒子を生じさせる
。従って、接触縁４３の全ての部分を接触領域１３６か
ら遮蔽し、従って、縁４３の約８０％を遮蔽する。該屋
根の下側とウェーハとの間の間隔は充分に大きい（０．
０２インチ程度）ので、ウェーハ表面から該屋根の下側
へ連続する層は生じない。

【００３８】ウェーハ支持フィンガー１３３の先端と結
合するように傾斜側壁４４及び溝４５が設けられている
。支持フィンガーがクランプリングと接触するとき、傾
斜側壁３３及び４４は接触してクランプリング１２２を
ウェーハ昇降組立体３０と整列させる。ウェーハ支持フ
ィンガーの先端は、クランプリングとウェーハ昇降組立
体とを安定した結合状態にする溝４５に嵌まり込む。

【００３９】図４（ｄ）に示されている様に、接触領域
１３６内で、下面４１はクランプリングの内側縁４６ま
で完全に延在している。従って、これらの接触領域で、
表面４１とウェーハとの間の境界の縁４３は屋根によっ
て保護されてはいないので、蒸着した層はこれらの接触
領域でウェーハ表面からクランプへ連続するブリッジを
形成する。これは、伝導性コーティングの場合に有益で
あるが、その理由は、これにより、制御された電圧をク
ランプリングに加えることによりこの蒸着する層の電位
を制御することが可能となるからである。蒸着する伝導
層のこのような電圧制御によって、この様な層のより大
きなカバレージをウェーハ内の接触穴及び道に作ること
が出来ることが観察されている。この伝導層からプラテ
ンの上面へのアーク放電を防止するために、クランプリ
ングはプラテンに短絡される。クランプリングがウェー
ハから分離されるときに微粒子をなるべく生じさせない
ために、蒸着する層に制御可能にバイアスをかけるため
に伝導性ブリッジにわたる充分な電気的接続を確保しな
がら周囲の長さをなるべく短くするべきである。

【００４０】クランプリングは、全ての蒸着物からウェ
ーハの縁を遮蔽する。これは、剥落してウェーハ処理を
妨げる微粒子を生じさせる可能性のある蒸着物をウェー
ハの縁に生じさせないために行われることである。接触
領域１３６から離れたクランプリングの角度位置にアラ
イメントリング４７が設けられている。このアライメン
トリングは、ウェーハをクランプリングに心合わせする
のに役立つ傾斜内側壁４８を有する。このアライメント
リングは、このアライメントリングを横方向に越える蒸
着を阻止する。

【００４１】クランプリングのこの特定の実施例は、結
晶方向を識別するためにウェーハの縁に形成される平坦
面を有するウェーハに用いるためのものである。そのよ
うな平坦面に沿うウェーハ縁を効果的に遮蔽するために
は、ウェーハの縁のその部分を遮蔽する屋根４９を備え
ることが必要である。ウェーハがそのような平坦面を持
っていないような実施例では、屋根は、上または下から
見たときに円形のプロフィールを呈する。

【００４２】ウェーハ昇降組立体３０がウェーハをウェ
ーハ支持ブレードから離して持ち上げた後、組立体３０
はウェーハを図１に示されている位置まで移送する。組
立体３０のセクション３４は空気圧リフト（図示せず）
に取りつけられており、このリフトは組立体３０を垂直
に持ち上げてクランプリング１２２を支持／シールド１
３０から離して持ち上げることにより、クランプリング
をウェーハ昇降組立体３０に支持されているウェーハと
整列させる。チューブ１２３も空気圧リフトに取りつけ
られており、このリフトは、作動させられてプラテン１
１０を持ち上げてウェーハ１５と接触させ、このウェー
ハをウェーハ支持フィンガー１３３から離して持ち上げ
る。ウェーハ位置を通してプラテンが持ち上げられると
き、フィンガー１３３はプラテンのリップの凹部２５を
通過する。プラテンが更に上昇するとウェーハがクラン
プリング１２２と接触して、このリングを支持フィンガ
ー１３３から離して持ち上げる。これが行われるとき、
クランプリングは、クランプリングの重量に等しいクラ
ンプ力を与える。

【００４３】プラテン１１０の上面１２１はドーム状で
あり、クランプリングの重量は、ウェーハを曲げて表面
１２１の大半と一致させ且つウェーハの周辺部を押圧し
てリップ２２の内側縁と接触させるのに充分である。ウ
ェーハと上面１２１との間の境界に０．５−８Ｔｏｒｒ
程度のガス圧が生じる。この圧力は、ウェーハをこの上
面から反らせるのに充分である。しかし、ドーム状の上
面１２１の曲率は、ウェーハと面１２１との間のギャッ
プが上面１２１の全体にわたって一定となるように選択
される。このギャップが実質的に一定であり、該ギャッ
プ内のガス圧が実質的に一定であるので、ウェーハ全体
にわたって実質的に一定の熱伝導速度が得られる。

【００４４】ドーム状の面１２１の中央部分において、
クランプリング内に持ち上げられるときのウェーハがそ
の上に置かれることとなる局所的平坦面を設けるために
プラテンは意図的に平らにされている。該表面のこの平
坦部分は、上面１２１がこの平坦領域を持っていなけれ
ば生じることとなるウェーハの振動を防止するために充
分な支えを生じさせる。その様な振動はプラテン上のウ
ェーハを整列はずれにする可能性がある。上面１２１の
内側の１／３が平らになっていれば充分な平坦性が得ら
れる。ドーム状の面の曲率半径が、この上面の横方向寸
法に比べて大きいので、この領域を平らにするために薄
い材料層を該上面から除去すればよい。従って、ウェー
ハとプラテンとの間のギャップは、この領域で著しくは
変わらない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ウェーハの温度を調整する加熱及び冷却素子を
有するウェーハ支持組立体の側断面図である。

【図２】（ａ）は、ウェーハプラテンの上平面図、（ｂ
）は、ウェーハプラテンの側断面図、及び（ｃ）は、ウ
ェーハプラテンのリップの分解図である。

【図３】ウェーハ移送組立体を示す。

【図４】（ａ）は、クランプリングの上平面図、（ｂ）
は、クランプリングの底面図、 （ｃ）は、図３のウェーハ持ち上げリングと接触するク
ランプリングの一部分の側断面図、（ｄ）は、接触領域
を含むクランプリングの一部分の側断面図、及び（ｅ）
は、接触領域の先端の拡大図であり、該接触領域から離
れた領域における屋根を示す。

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ウェーハを処理する装置であって、プ
   ラテン（１１０）と、 重量Ｗを有するクランプリング（１２２）とから成り、
   前記クランプリングは、該クランプリングの重量だけに
   より生じる力でウェーハをプラテンの方へ押し、これに
   より、ウェーハとプラテンとの間の力は、ウェーハ及び
   クランプリングの重量だけで決まるとともに、著しく変
   化するバネ力などの力を受けないことを特徴とする装置
   。
2. 【請求項２】　　ウェーハを前記プラテンの上面（１２
   １）上に位置決めし、前記クランプリングを前記ウェー
   ハ上に位置決めする手段を更に備えることを特徴とする
   請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】　　ウェーハ及びクランプリングを位置決
   めする前記手段は、プラテンをウェーハ内に持ち上げて
   、それをクランプリングと充分に接触させてクランプリ
   ングをウェーハ上に支持する範囲を通して前記プラテン
   を持ち上げる手段を備えることを特徴とする請求項２に
   記載の装置。
4. 【請求項４】　　ウェーハをプラテンとクランプリング
   との間に支持するウェーハ昇降組立体（３０）を更に備
   えることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 【請求項５】　　前記ウェーハ支持組立体は、ウェーハ
   を支える面を各々有する一組のウェーハ支持フィンガー
   （１３３）を備えることを特徴とする請求項４に記載の
   装置。
6. 【請求項６】　　前記ウェーハ支持フィンガーは、各々
   、少なくとも一つの傾斜側壁（３３）を有し、前記クラ
   ンプは、前記ウェーハ支持フィンガーの傾斜側壁（３３
   ）と接触してクランプリングをウェーハ支持組立体（３
   ０）と整列させるようになっている少なくとも一つの傾
   斜側壁（４４）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】　　前記クランプリングは、少なくとも一
   つの溝（４５）を画定する形状を有し、この溝にウェー
   ハ支持フィンガーの先端が嵌まり込んでクランプリング
   をウェーハ支持組立体と安定的に整列させることが出来
   ることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 【請求項８】　　前記クランプリングは、ウェーハとは
   接触せず、クランプリングとウェーハとの間の境界の縁
   の少なくとも一部分をウェーハ蒸着処理ステップ時に蒸
   着から遮蔽する屋根（４１）を備えることを特徴とする
   請求項１に記載の装置。
9. 【請求項９】　　前記クランプリングは、クランプリン
   グがウェーハに押しつけられるときにウェーハと接触し
   、前記屋根によって蒸着から保護されない少なくとも一
   つの接触領域（１３６）を有することを特徴とする請求
   項８に記載の装置。
10. 【請求項１０】　　前記接触領域は１／８インチ〜３／
    ４インチの幅を有することを特徴とする請求項９に記載
    の装置。
11. 【請求項１１】　　前記屋根は、前記の少なくとも一つ
    の接触領域と面一となっている平面から少なくとも０．
    ０１５インチ離間していることを特徴とする請求項８に
    記載の装置。
12. 【請求項１２】　　前記クランプリングは、外方に傾斜
    する内側面（４８）を有するアライメントリング（４７
    ）を更に備えると共に、処理対象たるウェーハの寸法よ
    り僅かに大きいリング直径を有し、これにより、このリ
    ングは、ウェーハをクランプリングと整列させるのに役
    立つと共に、このアライメントリングを越える横方向蒸
    着を促進させることを特徴とする請求項１に記載の装置
    。
13. 【請求項１３】　　ウェーハプラテンに熱的に結合され
    た少なくとも一つの加熱素子（１１、１２）を更に備え
    ることを特徴とする請求項１に記載の装置。
14. 【請求項１４】　　ウェーハプラテンに熱的に結合され
    た冷却素子（１３）を更に備えることを特徴とする請求
    項１３に記載の装置。
15. 【請求項１５】　　前記プラテンは、前記プラテンの上
    面の少なくとも一つの半径方向溝（１２０）に結合され
    たガス入口（１１７）を更に備えており、前記半径方向
    溝は前記上面の外周囲付近の、この上面の円形溝（２１
    ）まで半径方向に延在していることを特徴とする請求項
    １４に記載の装置。
16. 【請求項１６】　　前記プラテンは前記円形溝の外側縁
    に隣接するリップ（２２）を更に備えており、前記リッ
    プは、前記円形溝より僅かに上に持ち上げられた縁（２
    ３）を有するので、ウェーハがプラテンの上面に置かれ
    て前記クランプリングがウェーハを前記プラテンの方へ
    押すときにガスシールがこの縁とウェーハとの間に生じ
    、これによりウェーハとプラテンの上面との間により高
    いガス圧が生じ得ることとなっていることを特徴とする
    請求項１５に記載の装置。
17. 【請求項１７】　　プラテンの上面（１２１）は僅かに
    ドーム状であり、ウェーハをプラテンの上面から反らせ
    るのに充分なガス圧がウェーハとプラテンとの間に生じ
    ることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
18. 【請求項１８】　　ウェーハとプラテンとの間のガス圧
    はウェーハとプラテンのドーム状上面との間に実質的に
    一定のギャップが形成されることとなる様にウェーハを
    反らせることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
19. 【請求項１９】　　該ガス圧は０．５−８Ｔｏｒｒの範
    囲内にあることを特徴とする請求項１７に記載の装置。