JPH07221024A - 真空蒸着装置 - Google Patents

真空蒸着装置

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JPH07221024A
JPH07221024A JP5009077A JP907793A JPH07221024A JP H07221024 A JPH07221024 A JP H07221024A JP 5009077 A JP5009077 A JP 5009077A JP 907793 A JP907793 A JP 907793A JP H07221024 A JPH07221024 A JP H07221024A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＣＶＤ処理中に半導体ウェーハの前側端縁、
終端縁および裏側における蒸着物質の望ましくない蒸着
を防止すること及びチャンバー内の温度差によりシール
ドリングに亀裂が生じることを防ぐこと。 【構成】 ＣＶＤチャンバー内において、シャワーヘッ
ドの下方の垂直移動可能なサセプター（４０）上のウェ
ーハ（１０）が室内のリング支持手段（７０）上に通常
載置された多重シールドリング（１００）と接触するよ
うに持ち上げられる。多重シールドリングは同心状に配
列された複数のリングからなる。サセプターおよびウェ
ーハが蒸着位置に持ち上げられたときに、シールドリン
グがウェーハの前側端縁と係合する。シールドリング
は、ウェーハの前側端縁と係合することにより、ウェー
ハの頂面の端縁ならびに端の端縁および裏側を蒸着から
遮蔽する。サセプターおよびシールドリングのそれぞれ
の整合テーパ端縁により、シールドリングをサセプター
に整合させかつウェーハをサセプター、シールドリング
に整合させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体ウェーハをＣＶＤ
処理する装置に関する。本発明は、さらに特定すると、
ＣＶＤ処理中に半導体ウェーハに蒸着する金属を前側端
縁から排除しかつ裏側の蒸着を阻止するシールドに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】集積回路構造体の形成中に半導体ウェー
ハ上に物質を蒸着させる場合には、ウェーハの裏側なら
びにウェーハの前面の端縁および端の端縁から蒸着金属
を排除することが望ましい。これは、蒸着物質がこのよ
うな表面に通常存在する天然の酸化物と蒸着しない場合
に特に重要であり、従来のこのような表面の処理には蒸
着を促進するために必要である。
【０００３】例えば、タングステンをＣＶＤ処理により
半導体ウェーハ上のシリコン酸化物酸絶縁層に蒸着させ
るときに、この酸化物の表面は、蒸着させるタングステ
ンがこの表面に適正に蒸着する前に、例えば、酸化物の
表面にチタンタングステン（ＴｉＷ）または窒化チタン
（ＴｉＮ）層を蒸着させることにより予め処理されなけ
ればならない。タングステンがウェーハの前面端または
ウェーハの裏面（これらの表面はＴｉＷまたはＴｉＮで
前処理されていない）に蒸着するときに、蒸着タングス
テンは適正に蒸着せず、粒子として剥離する。よく知ら
れているように、粒子の生成は連続的なウェーハの処理
に悪影響を及ぼす。
【０００４】従来技術のウェーハのＣＶＤ処理用蒸着装
置においては、図１に示すように、半導体ウェーハ１０
の前面または頂面に蒸着させようとする物質、例えば、
タングステンを含む蒸着ガスがウェーハ１０の上方に図
示されているように配置されたガス入口、すなわち、
「シャワーヘッド」２０を通してＣＶＤチャンバーに流
入する。ポンプリング２４が蒸着チャンバーの支持リッ
プ、すなわち、肩部２６上に配置され、そして上にウェ
ーハ１０が配置された円形サセプター (susceptor)３０
の外径（ＯＤ）に対して、サセプター３０の下方からの
非反応性ガスの流れを制御するように選択された内径
（ＩＤ）を有している。パージガスの流れの目的は、蒸
着ガスがウェーハの端縁および／または裏側に向かって
通過することを阻止し、すなわち、このような表面にお
ける所望されていない蒸着の阻止を助けることである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、残念な
ことには、このような従来技術を使用する時でさえ、Ｃ
ＶＤ処理による蒸着の間に、物質、例えば、タングステ
ンが半導体ウェーハの前側端縁、終端縁および裏側に依
然として蒸着することがあることが判明した。スタドレ
ー氏その他に発行された、この問題を扱っている米国特
許第4,９３2,３５８号明細書には、ＣＶＤチャック上の
ウェーハの外周のまわりでウェーハの裏側をチャックに
対して保持する十分な力で該ウェーハを押圧するシール
リングが開示されている。このシールリングはウェーハ
より大きく、ウェーハの前面と接触する一つの表面と、
チャックに接近するように延びる第二の表面とを有して
いる。それによりウェーハの端縁もまたＣＶＤコーティ
ングから除外される。しかしながら、シールリングをウ
ェーハと締付け、係合しかつ離脱させ、そしてシールド
リングとウェーハとを整合状態に維持するためには、複
雑な装着機構が必要である。更に、シールリングはチャ
ックの直径と同じ広さである。
【０００６】それ故に、半導体ウェーハと係合してウェ
ーハの端縁および裏側をウェーハのこのような表面上の
望ましくない蒸着から保護する簡素化されたシールリン
グ手段を提供することが望ましい。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの目的は、
シールド手段とウェーハの周囲が互いに接触していると
きに、半導体ウェーハの前側端縁と係合して蒸着ガスが
このような前側端縁の表面ならびにウェーハの端の端縁
および裏側と接触することを阻止するシールド手段を提
供することにある。
【０００８】本発明の別の一つの目的は、シールド手段
とウェーハの周囲が互いに接触しているときに、シール
ドリングに関してウェーハを中央に配置するテーパのつ
いた内縁を有するシールドリングを備えたシールド手段
を提供することにある。本発明の更に一つの目的は、シ
ールド手段とウェーハの周囲が互いに接触しているとき
に、サセプターに関してシールドリングを中央に配置す
るテーパのついた内縁を有するシールドリングと、整合
したテーパのついた外縁を有するサセプターとを備えた
シールド手段を提供することにある。
【０００９】本発明の更に一つの目的は、半導体ウェー
ハのＣＶＤ処理中にウェーハの前側端縁と係合してウェ
ーハの前側端縁の表面ならびに裏側を望ましくない蒸着
から保護するシールド手段と、ウェーハとシールドリン
グが互いに接触しないときのシールド手段の支持手段と
を提供することにある。本発明の更に一つの目的は、半
導体ウェーハのＣＶＤ処理中にウェーハの前側端縁と係
合してウェーハの前側端縁の表面ならびに裏側を望まし
くない蒸着から保護するシールド手段と、ウェーハとシ
ールドリングが互いに接触しないときにシールド手段の
支持手段と、シールド手段が支持手段上に載置されたと
きに支持手段に関してシールド手段を横方向に、且つ回
転するように配列させるためにシールド手段と支持手段
と組み合わされた配列手段とを提供することにある。
【００１０】本発明の更に一つの目的は、粒子の生成を
減少したウェーハのＣＶＤ処理中に半導体ウェーハの前
側端縁と係合してウェーハの前側端縁の表面ならびに裏
側を望ましくない蒸着から保護するシールド手段を提供
することにある。本発明の更に一つの目的は、処理中に
チャンバーの種々な部分での温度差によって生じる温度
ストレスを受けることを減少するシールド手段を提供す
ることにある。
【００１１】本発明のこれらの目的およびその他の目的
は以下の説明および添付図面から明らかであろう。
【００１２】
【実施例】図２ないし図６、そして特に図２および図５
を参照すると、ＣＶＤ処理を行うことができる真空蒸着
チャンバー全体を符号２で示してある。真空蒸着チャン
バー２は、プロセスガスがチャンバーに流入するガスの
出口、すなわち、シャワーヘッド２０の下方の垂直方向
に移動可能なウェーハ支持或いはサセプター４０上に取
り付けられたウェーハ１０を収納している。通常、チャ
ンバー２内の支持手段７０上に載置されるシールドリン
グ５０は、図５および図６に示すように、サセプター４
０およびウェーハ１０がチャンバー２内の蒸着位置まで
持ち上げられたときに、ウェーハ１０の前側端縁と係合
する。シールドリング５０は、ウェーハ１０の前側端縁
と係合することにより、以下に詳細に説明するように、
ウェーハ１０の頂面の端縁ならびにウェーハ１０の端の
端縁および裏側を蒸着ガスから保護する。
【００１３】チャンバー２は複数個の相互に接続された
真空処理チャンバー内で半導体ウェーハに幾つかの処理
工程を行うための多重チャンバー一体化処理装置の一つ
のチャンバーを備えることができる。このような多重チ
ャンバー一体化処理装置は、本発明の譲受人に譲渡され
かつ本発明と相互参照するためにこの明細書に記載した
メイダン(Maydan)氏その他の米国特許第4,951,601 号明
細書に開示され、クレームされている。
【００１４】チャンバー２は、側壁部４、頂壁部６及び
底壁部８を含む。頂壁部６の流入管１２から流入するプ
ロセスガスは、図示されているようにウェーハの１０の
上方に配置されたシャワーヘッド２０を通して真空チャ
ンバー２中に放出される。パージガスが底壁部８を通っ
て入口、すなわち、管１６からチャンバー２に入る。真
空ポンプと連絡した真空口１４もまた底壁部８に配置す
ることができる。シールドリング５０用の支持手段７０
をチャンバー２の底壁部８或いは側壁部４に作用するよ
うに連結することができる。
【００１５】スリーブ、すなわち、スカート部材７６が
支持手段７０から底壁部８まで下方に延びてチャンバー
２の底部を真空出口１４と連絡したチャンバー２の外方
部分１５と、パージガスが入口１６から流入する内側部
分１７とに区分している。支持手段７０のポンプ作用用
穴、すなわち、開口部７４は、プロセスガスおよびバー
ジガスの両方を外方部分１５に流入可能にし、外方部分
１５からプロセスガスおよびパージガスがチャンバー２
外に真空出口１４を介してポンプ排出れる。
【００１６】チャンバー２内で上にウェーハ１０が支持
されるサセプター４０はディスク状の部材からなってお
り、テーパのついた側壁部４４を介して狭い頂面４２に
至る広い基面、すなわち、底面４１を有している。頂面
４２は、蒸着温度、例えば、約２００℃から約７００℃
までの範囲内の温度においてウェーハ１０の直径とほぼ
等しい直径になるように設計されている。
【００１７】サセプター４０は、図示されているように
リフト手段を介してチャンバー２内で垂直方向に移動可
能である。リフト手段は、限定しない一例として、流体
動力手段４６と、伸縮可能なリフト管手段４８とを備え
ることができる。リフト管手段４８は作動流体または空
気流体がサセプターリフト（流体動力手段）４６により
該リフト管手段中にポンプ圧送されるときに該リフト管
手段を垂直方向に伸長させるためのベローズを有してい
る。図２はサセプター４０およびその上のウェーハ１０
を（図２および図３の両方に示したように）下降した位
置に配置させる引込み位置におけるリフト管手段４８を
示す。それと対照的に、図５はウェーハ１０上に所望の
材料を蒸着させるＣＶＤ処理のために、サセプター４０
およびその上のウェーハ１０をシャワーヘッド２０の下
方の所定位置に持ち上げるために伸長した位置における
リフト管手段４８を示す。
【００１８】本発明によれば、サセプター４０およびそ
の上のウェーハ１０が図５および図６に示すように作用
位置、すなわち、蒸着位置まで持ち上げられたときに、
ウェーハ１０の前側端縁（頂面の端縁）がシールドリン
グ５０の内側リップ５６の上面と係合して、シールドリ
ング５０を該シールドリングがウェーハ１０と係合しな
いときに上にシールドリングが通常載置される支持手段
７０から離れるように持ち上げる。
【００１９】シールドリング５０は、図４（Ａ）の上面
図から理解されるように、全体として円形の、中央開口
部を有する全体として円形の、すなわち、ドーナツ形の
形状を有し、この中央開口部は半導体ウェーハに見られ
る慣用の配向用平坦部分に相当する平坦な端縁５１をそ
の片側に有している。シールドリング５０は、金属、例
えば、アルミニウム、ステンレススチール、ニッケル、
モネルまたは蒸着装置の構成材料、すなわち、すべてが
慣行的にアルミニウムまたはステンレススチールで製造
される壁部、サセプター、シャワーヘッド等に使用され
るその他の材料と相容性を有する任意のその他の金属で
構成することができる。しかしながら、シールリング５
０は、（１）加工中に使用される作用温度と相容性を有
し、（２）室内の真空状態と相容性を有し、すなわち、
ガスを発生せず、かつ（３）蒸着プロセスに使用される
材料に化学的に不活性であり、すなわち、非反応性非金
属材料で構成されることが好ましい。
【００２０】蒸着プロセスに使用される材料がシールド
リングに蒸着することがあり、シールドリングの清掃を
必要とすることがあるので、好ましい実施例におけるシ
ールドリング５０は、セラミック材料、例えば、酸化ア
ルミニウム、酸化マグネシウム、窒化珪素、窒化硼素、
酸化ジルコニウム、弗化マグネシウムまたは石英で構成
されるべきである。また、シールドリング５０は、基礎
材料、例えば、アルミニウムで構成し、その後上記の基
準と合致した非金属材料、例えば、上記のセラミック材
料の被覆、または基礎材料の陽極酸化されたコーティン
グ、例えば、アルミニウムシールドリングを陽極酸化す
ることにより該−シールドリング上に形成された酸化ア
ルミニウムのコーティングにより被覆することができよ
う。
【００２１】シールドリング５０の中央開口部は、サセ
プター４０のテーパのついた外縁４４（テーパ外縁）と
ほぼ同じテーパ角を有し、すなわち、整合したテーパを
有する内縁５４（テーパ内縁）をその下面に備えてい
る。テーパ内縁５４の上端部は内側リップ５６に終端し
ている。また、内側リップ５６は、テーパ内縁５４から
円周方向に内方に所定距離だけ延びてウェーハ１０の前
側端縁上に延びるような寸法に形成されている。内側リ
ップ５６は下面５７を有している。下面５７は該下面と
ウェーハの表面とを平坦に接触させてそれらの間にプロ
セスガスの通過を阻止するシールを形成するために平坦
でありかつウェーハ１０の表面に平行である。
【００２２】シールドリング５０の内側リップ５６によ
りウェーハ１０の前側端縁、すなわち、頂面の端縁を遮
蔽する最小の量、すなわち、範囲は、プロセスガスがウ
ェーハ１０の端の端縁および裏面に達することを阻止す
るシールを少なくともそれらの間に形成するために十分
な量である。シールドリング５０の内側リップ５６によ
りウェーハ１０の前側端縁をシールドする実際の量は、
少なくともある蒸着プロセスにおいては、以前の処理工
程によるウェーハ１０の頂面のシールド範囲によりさら
に支配される。例えば、タングステンをウェーハ１０の
シリコン酸化物の表面、すなわち、基体自体の酸化物で
コーティングされた表面または以前に形成されたエピタ
キシャルシリコン上の酸化物のコーティングまたはポリ
シリコンの表面上に蒸着させるときに、タングステン層
を適正に接着させ、且つタングステンの粒子が剥離する
ことを阻止するために、シリコン酸化物を別の材料、例
えば、ＴｉＷまたはＴｉＮにより前処理しなければなら
ない。もしもこのような前処理工程がウェーハの端の端
縁まで到達しなかったとすれば、このように前処理され
なかった領域は、このような保護されていない表面上の
蒸着およびその結果生ずる粒子の形成を阻止するため
に、シールドリング５０の内側リップ５６によりシール
ドされなければならない。それ故に、内側リップ５６
は、通常、所望のシールを行いかつ前側端縁をシールド
するために約1.５mmから約６mmまでの範囲内、代表的に
は約５mmの距離だけウェーハの前側端縁にわたって内方
に延びるような寸法に構成される。
【００２３】シールドリング５０のテーパ内縁５４の頂
部の内径は、ほぼ同じ量だけサセプタ４０の頂面４２の
外径よりも僅か大きくしてある。この許容差は少なくと
も二つの理由から設けられている。第一に、この許容差
は、サセプター４０およびシールドリング５０を構成す
るに際して異なる材料が使用された場合に熱膨脹の差を
補正するために設けられる。また、この許容差は、サセ
プター４０およびその上のウェーハ１０がシールドリン
グ５０と接触する位置まで持ち上げられるときに、シー
ルドリング５０がシールドリング５０のテーパ内縁５４
とサセプター４０のテーパ外縁４４との間の接触により
支持されないで、むしろ内側リップ５６の下面とウェー
ハ１０の頂面との接触により支持されてそれらの間のシ
ール作用を高めることを保証するために設けられる。
【００２４】サセプター４０の外縁４４およびシールド
リング５０の内縁５４を同じ角度、通常約３０°であり
約１５°から約６０°までの範囲内で変更可能な角度だ
けテーパをつけ、すなわち、整合テーパをつけることに
より、サセプター４０（およびその上のウェーハ１０）
に対するシールリング５０のいかなる整合不良をもシー
ルドリング５０を横方に変位させ、すなわち、摺動させ
てサセプター４０と整合させるようにそれぞれのテーパ
がついた表面を接触させることにより修正することがで
きる。
【００２５】シールドリング５０のテーパ外縁５４は、
ウェーハ１０がサセプター４０上に共軸をなして整合す
るように配置されていないときにウェーハ１０を潜在的
に横方向に整合させる付加的な機能をはたす。図７から
理解されるように、ウェーハ１０がサセプター４０に対
して整合していないときに、サセプター４０の頂面４２
を越えて延びるウェーハ１０の端縁１１は、サセプター
４０およびウェーハ１０が所定位置に持ち上げられると
きに、シールドリング５０のテーパ端縁５４と接触す
る。ウェーハ１０の重量がシールドリング５０の重量に
対して比較的に軽いために、サセプター４０およびその
上のウェーハ１０が処理位置に上昇し続けるときに、ウ
ェーハ１０を横方向に移動させてウェーハ１０をサセプ
ター４０に対して再整合させる。
【００２６】シールドリング５０は、サセプター４０お
よびウェーハ１０と係合していないときに、支持手段７
０上に載置されることによりチャンバー２内に支持され
る。支持手段７０はチャンバー２の側壁部４と固定され
た円形の肩部、すなわち、支持ブラケットを備えること
ができる。また、別の態様として、支持手段７０それ自
体は、チャンバー２の側壁部４に固定された剛性の支持
部材により順次支持されるリングを備えることができ
る。
【００２７】好ましい一実施例においては、シールドリ
ング５０は、サセプター４０およびウェーハ１０がシー
ルドリング５０との係合から離脱して下降せしめられた
とき、すなわち、図２および図３に示した位置にあると
きに、相互に作用するシールドリング５０の下面および
支持手段７０の上面上に担持された整合手段により支持
手段７０に対して回転するように整合した状態に維持さ
れる。整合手段は、これらの図（ならびに図４（Ａ）、
（Ｂ）、図５および図６）に示すように、支持手段７０
の上面に設けられた面取りされたピン、すなわち、テー
パピン７２を備えることができる。ピン７２はシールド
リング５０の下面に形成されかつ半径方向に外側に延び
る同様に面取りされた、すなわちテーパがついたスロッ
ト開口部５２内に受け入れられる。シールドリング５０
が支持手段７０上に下降せしめられたときに、もしもシ
ールドリング５０が支持手段７０に対して回転するよう
に整合していなければ、ピン７２および開口部５２のそ
れぞれの面取りされた側縁が相互に接触してシールドリ
ング５０を支持手段７０に対して回転整合状態にもどす
ように移動し、それにより平坦な部分５１が同じ向きを
維持する。
【００２８】図７に示すように、また、シールド手段５
０は、その外縁の少なくとも下側部分に沿ったテーパの
ついた外面、すなわち、テーパ端縁５８を備えることが
できる。テーパ端縁５８は支持手段７０に設けられた同
様にテーパのついた内縁７８と整合している。シールド
リング５０がサセプター４０により支持手段７０から離
れて持ち上げられるときに、テーパ端縁５８および７８
は協働してパージガス、すなわち、反応しないガス、例
えば、アルゴン、ヘリウムまたは同様なガスを図５に示
すようにチャンバー２内のウェーハ１０の下方から通過
させるための通路を形成する。パージガス圧は反応又は
蒸着ガス圧より幾らか高く維持され、それによりウェー
ハの周りのバージガスをさえぎっている。このようなパ
ージガスはチャンバー２内のプロセス又は蒸着ガスをウ
ェーハ１０の上方の空間内に閉じ込めてウェーハ１０上
の蒸着を容易にし、蒸着ガス分子がウェーハの後側の領
域、或いはそれらが必要とされないチャンバー２内の他
の領域に通過するのを阻止する作用をする。
【００２９】さらに、この点については、本発明の構造
において、パージガスが通常ウェーハ１０の端の端縁と
シールドリング５０の内縁との間を通過しない間に、も
しもウェーハ１０とシールドリング５０との間になんら
かの通路、すなわち、開口部が存在すれば、すなわち、
もしもウェーハ１０の前縁端縁とシールドリング５０の
リップ５６の下面５７との間が不完全にシールされれ
ば、パージガスがこのような開口部を通過して、それに
よりこのような開口部を通してのウェーハ１０の遮蔽さ
れた部分への、すなわち、ウェーハ１０の前側端縁、端
の端縁および裏側へのプロセスガスの望ましくない通過
を阻止することを述べるべきである。
【００３０】したがって、本発明はサセプタおよびその
上のウェーハが蒸着位置まで持ち上げられたときにウェ
ーハの頂面と係合される蒸着チャンバー内のシールドリ
ングを備えたＣＶＤ処理中に半導体ウェーハの前側端
縁、端の端縁および裏側における蒸着物質の望ましくな
い蒸着を阻止する手段を提供するものである。サセプタ
およびシールドリングにそれぞれ形成された整合したテ
ーパ面により、シールドリングをサセプタに対して整合
させると共にウェーハをシールドリングに対して整合さ
せることが可能になる。シールドリングがウェーハと係
合されないときにシールドリングを支持するために使用
されるシールドリングおよび支持手段に設けられた整合
手段により、シールドリングを支持手段に対して整合さ
せることが可能になる。シールドリングおよび支持手段
にそれぞれに形成された整合したテーパ面は、シールド
リングがウェーハにより支持手段から離れて持ち上げら
れたときにパージガスの通路を形成する。
【００３１】上記の説明は、本発明の単一のシールドリ
ング手段を示して行った。処理されているウェーハの下
側の部分から反応ガスをできるだけ離して移動すること
が必要であるので、できるだけ広い、即ちサセプター上
のウェーハとＣＶＤチャンバーの側壁の領域の殆どをカ
バーしているシールドリングを用いることが必要であ
る。しかしながら、シールド手段が広くなると、ウェー
ハとサセプターに近い温度（一般的にはチャンバーのリ
マインダーより高い）とチャンバーの側壁に近い温度
（一般的にはウェーハの温度より低い）間の温度差のた
めに熱ストレスを受けるようになる。これらの熱ストレ
スによって、金属とセラミック部分に亀裂が生じる。シ
ールド手段にひびが入ると、勿論プロセスガスはウェー
ハの頂部、側端及び底部に達し得る。更に、シールドリ
ングが異なった温度に曝されると、シールドリングがウ
ェーハやシールドリング支持に対して擦られ、寸法の変
化をうける。この摩擦は、シールドリングがアルミニュ
ームのような材料からできていると、特に粒子を発生さ
せる。良く判るように、ＣＶＤチャンバーにおける粒子
の発生は避けるべきである。
【００３２】以下詳細に説明される本発明の多重シール
ドリングは例えばアルミニュームより非常に硬いセラミ
ックから作ることができ、そしてそれはチャンバー内の
粒子の発生を非常に少なくする。多重シールドリングの
各ユニットの幅は、チャンバー内の異なる場所での温度
差に関して最適化されるので、ひび割れも減少させるこ
とができる。
【００３３】図８は多重シールドリング１００の好まし
い実施例を示す。図８に示されたシールドリング１００
は内側リング１０２、隣接リング１０４及び最外側リン
グ１０５を有している。ウェーハから離れている内側リ
ング１０２の側面１０６と内側リングに隣接したその外
側リングの側面１０８は、それぞれが接触したとき内側
リング１０２が隣接リング１０４とぴったり合って、シ
ールを形成するように、補完的にテーパ状になってい
る。この様な方法で、隣接リング１０４と最外側リング
１０５はそれぞれが接触したとき隣接リング１０４が最
外側リング１０４とぴったり合って、シールを形成する
ように、補完的にテーパ状になっている。多重シールド
リング１００は単一シールドリング５０より亀裂のな
い、より幅の広いものを作ることができると言う有利な
点を有している。
【００３４】図８は、また処理中にウェーハ１０と接す
る内側リングを示している。内側リング１０２と隣接リ
ング１０４間の開口１１０、及び隣接リング１０４と最
外側リング１０５間の開口１１２はパージングガスがそ
こを通過するようにしている。従って、本発明は、蒸着
中にウェーハの上部表面に係合する蒸着チャンバーにあ
るシールドリングからなるＣＶＤ処理中の半導体ウェー
ハの前側端縁、終端縁及び裏側上に望ましくない材料が
蒸着するのを避けるための手段を提供する。サセプター
とシールドリング上のそれぞれの整合したテーパのある
表面はサセプターに関するシールドリングの整列、並び
にシールドリングにウェーハが整合されるようにする。
シールドリングとウェーハと係合されていないときのシ
ールドリングを支持するために用いられる支持手段上の
任意の整列手段は支持手段に対してシールドリングが整
合するようにする。例えばウェーハの処理中に、シール
ドリングが支持手段に接触していないと、シールドリン
グと支持手段上にある整合したテーパのついた表面がパ
ージングガスの通路を与える。多重シールドリングの使
用はウェーハの下側からプロセスガスを更に除くことが
できる広い範囲のシールドリングの使用を可能にし、プ
ロセスガスとウェーハの裏側の接触の可能性を減少す
る。ＣＶＤ処理中にチャンバー内の温度差のために亀裂
の生じ易くない幅の広いシールドリングの構造に、多重
シールドリングはセラミックスのような硬い、粒子の発
生しない材料の使用をすることができる。パージングガ
スはシールドリングのユニットの間を通過することがで
き、ウェーハの領域に正常な流れを作り、さらに反応ガ
スがウェーハの裏側に到達するのを防ぐ。
【００３５】各図は製品として半導体ウェーハを処理す
る場合について説明しているが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、他の製品にも、製品の支持或いはサ
セプター及びシールド手段を構成する場合に、適当な変
更を施して採用することが可能である。更に、図示され
ているように、サセプターは処理しているチャンバーな
いで垂直に移動可能であるが、他の構成として例えばサ
セプターとウェーハの水平移動を用いることも可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体ウェーハのＣＶＤ処理に使用される従来
技術の装置の部分垂直横断面図である。
【図２】支持手段上に載置されたシールドリングに対し
て下降した非係合位置で示した半導体ウェーハを支える
ウェーハ支持を有する本発明により構成されたＣＶＤ処
理装置の垂直横断面図である。
【図３】ウェーハおよびウェーハ支持とのシールドリン
グの非係合状態を示し、かつシールド支持手段上の遮蔽
手段を示した図２に示されたＣＶＤ装置の一部分の拡大
部分垂直横断面図である。
【図４】（Ａ）は回転整合スロットおよび該スロット内
の支持部材上の整合ピンを示した本発明のシールドリン
グの平面図であり、（Ｂ）は、整合スロットおよびその
内部のピンを示した図４のシールド手段の拡大部分図で
ある。
【図５】ウェーハ支持およびウェーハをシールド支持手
段上に持ち上げられたシールド手段と係合した持ち上げ
られた位置で示した図２のＣＶＤ処理装置の垂直横断面
図である。
【図６】ウェーハおよびウェーハ支持手段とのシールド
手段の係合状態を示し、かつシールド支持手段と非接触
のシールド手段を示した図５に示された装置の一部分の
拡大部分垂直横断面図である。
【図７】ウェーハが偏よった、すなわち、不整合位置に
あり、そしてシールド手段のテーパ端縁と係合されてウ
ェーハを整合位置にもどすように押圧する状態を示した
図２に示した装置の一部分の拡大部分垂直横断面図であ
る。
【図８】ウェーハとウェーハ支持による最も内側のシー
ルドリングの係合を示し、かつシールド支持手段と非接
触の最も外側のシールドリングを示す多重シールドリン
グの一部分の拡大部分垂直横断面図である。
【符号の説明】
２ 真空蒸着室 １０ ウェーハ ２０ シャワーヘッド ４０ サセプター ４１ 底面 ４２ 頂面 ４４ テーパ外縁 ４６ サセプターリフト（流体動力手段） ４８ リフト管手段 ５０ シールドリング ５２ スロット ５４ テーパ内縁 ５６ 内側リップ ５８ テーパ外縁 ７０ 支持手段 ７２ ピン ７８ テーパ内縁 １００ 多重シールドリング
【手続補正書】
【提出日】平成５年６月１８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 クーパーティノ イースト エス テータス ドライヴ 863

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 混合プロセスガスの存在下にある製品の
    前表面を処理するプロセスチャンバーにおいて、（ａ）
    プロセスチャンバーと、（ｂ）前記プロセスチャンバー
    内に混合プロセスガスを供給するガス導入手段と、
    （ｃ）前記製品の前表面がプロセスガスに曝されるよう
    に製品を支持する製品支持手段と、（ｄ）前記製品より
    実質的に大きく、且つ中央に開口部分を有するバリア部
    材と、（ｅ）中央の開口部分の周りにあるその内部端が
    製品の前面端に気密に接するようにバリア部材を位置す
    るための手段、それによりバリア部材は混合プロセスガ
    スが製品の後ろ部分に接触しないようにし、且つ、
    （ｆ）バリア部材が複数の同心状リングを有し、且つそ
    の内端と外端は隣接する同心状リングの対応する端と気
    密に係合するように、バリア位置手段は同心状リングの
    各々に位置しており、最も内側のリングの内端が製品の
    前端に気密に接するように配置されていることを特徴と
    するプロセスチャンバー。
  2. 【請求項２】 前記支持手段が大きい底面から頂面に内
    方に向かってテーパがついた外縁を備え、且つ前記シー
    ルド手段がその内端縁に同じテーパと処理される製品の
    前側端縁を係合するための内方に延びるリップを有して
    いる請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記シールド手段は２つ又はそれ以上の
    ユニットからなり、内側のユニットは支持手段に隣接
    し、また内方と外方の双方に延びるリップを有してお
    り、且つ外側ユニットは前記内側のユニットの外側端縁
    と共に係合する内側端縁を有している請求項２に記載の
    装置。
  4. 【請求項４】 前記支持手段の前記テーパ外縁が前記シ
    ールド手段の前記テーパ内縁よりも小さい寸法と同様な
    角度を有し、それにより前記支持手段及びその上の製品
    がチャンバー内の蒸着位置に移動させられるに従って、
    前記各々のテーパのついた端縁間の接触により前記シー
    ルド手段が支持手段に整合するように移動させることが
    できる請求項２に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記支持手段は円形であり、前記製品の
    直径と略同じである上面を有しており、それにより前記
    支持手段と前記製品が前記チャンバー内の蒸着位置に移
    動したとき、もし前記製品が前記支持手段に対して軸上
    に配列されていないならば、シールド手段の前記テーパ
    内縁が支持手段に対して製品を配列位置に戻すように前
    記シールド手段の前記テーパのついた内端縁が製品の終
    端縁の一部分に係合する請求項４に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記支持装置のテーパ外縁および前記シ
    ールド手段のテーパ内縁の各々が垂直線に対して約１５
    °から約６０°の範囲内の角度を形成する請求項４に記
    載の装置。
  7. 【請求項７】 前記シールド手段の内側リップの下面が
    前記製品の表面に平行であり、且つ前記内側リップが前
    記製品の前側端縁上に約1.5mm から 6mmまでの範囲内の
    距離にわたって内方に延びている請求項２に記載の装
    置。
  8. 【請求項８】 前記シールド手段が製品と係合していな
    いとき、シールド手段が支持されるように、シールド手
    段は前記チャンバーの壁に付けられたシールド支持手段
    によってチャンバー内に支持される請求項１に記載の装
    置。
  9. 【請求項９】 整合手段が前記シールド手段を前記シー
    ルド支持手段に対して整合させるために前記シールド手
    段及び前記シールド支持手段により担持された請求項８
    に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記整合手段が前記シールド手段の下
    面及び前記シールド支持手段の上面上にそれぞれ担持さ
    れた係合手段を備えた請求項９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記係合手段がテーパ頭部を有するピ
    ンと、前記テーパピンを受け入れるように対応したテー
    パがついた側壁部をそなえた前記シールド手段の下面に
    おいて半径方向に延びるスロットを備えた請求項９に記
    載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記シールド手段はシールド支持手段
    上のテーパのついた表面に対応する外方テーパ端縁を有
    しており、それによりシールド手段が前記製品の処理中
    に前記支持手段から離れるとき、プロセスガスが前記製
    品の下側に接触しなように前記プロセスガスの導入通路
    と同じでないチャンバーの壁からチャンバー内に導入さ
    れるパージガスのための通路が与えられる請求項８に記
    載の装置。
  13. 【請求項１３】 デバイダーがパージガスの入口と連通
    する前記チャンバーの部分を真空用の出口と連通する他
    の部分を分離する請求項１２に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記シールド手段はセラミックスから
    できている請求項３の装置。
  15. 【請求項１５】 前記ジールド手段は製品から前記チャ
    ンバーの壁に向かって外方向に延びているチャンバーの
    ホトンドを遮蔽する請求項３に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 パージガスポートがプロセスガスポー
    トを有する壁と異なる壁にある請求項１に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 パージガスポートがプロセスガスポー
    トを有する壁と異なる壁にある請求項３に記載の装置。
  18. 【請求項１８】 内側リングが前記製品と係合される
    と、パージガスが前記内側リングと前記外側リングの間
    の開口を通って通過できる請求項１７に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 半導体ウェーハのＣＶＤ処理用真空蒸
    着チャンバーにおいて、 ａ）真空蒸着チャンバーと、 ｂ）前記ウェーハと略同じ大きさの上面と前記ウェーハ
    より大きい下面と、一様なテーパのあるこの上下面間の
    壁を有する前記チャンバー内の円形ウェーハ支持手段
    と、 ｃ）プロセスガスを前記チャンバーに供給するガス導入
    手段と、 ｄ）前記ウェーハ支持手段を前記ガス導入手段に向かっ
    たり、離れたりする方向に垂直に移動する手段と、 ｅ）ウェーハ支持手段の壁の角度と略同じテーパ角度の
    あるテーパのついた内端縁を有するリングであって、前
    記テーパのついた内端縁は前記リングの底面から内方に
    延びるリップの底面に向かって内方に延びており、ウェ
    ーハとウェーハ支持手段が前記ガス導入手段に向かって
    移動されたとき、前記ウェーハの前側端縁に係合し、そ
    れにより前記ウェーハの前側端縁を前記プロセスガスか
    らシールドし、且つ蒸着するのを防止するシールド手
    段、を有することを特徴とする真空蒸着チャンバー。
  20. 【請求項２０】 前記シールドリングはその端縁が互い
    に係合する複数のリングを有する請求項１９に記載の装
    置。
  21. 【請求項２１】 前記シールドリングは内側リングと外
    側リングを備え、前記内側リングは処理中のウェーハ上
    内方に、また外側リング上の外方に延びるリップを有す
    る請求項２０に記載の装置。
  22. 【請求項２２】 前記内側リングの内端縁は前記ウェー
    ハ支持手段の壁のテーパに対応するテーパを有する請求
    項２０に記載の装置。
  23. 【請求項２３】 各リングの外端縁は次の隣接リングの
    内端縁のテーパに対応するテーパを有する請求項２０に
    記載の装置。
  24. 【請求項２４】 最も外側のリングはチャンバーの壁に
    取りつけられたシールド支持手段によって支持されてい
    る請求項２２に記載の装置。
  25. 【請求項２５】 前記シールド手段は、前記ウェーハ支
    持手段が前記シールド手段にある前記リップの下面に係
    合するように上方に垂直に移動するに従って、前記シー
    ルド手段が上方に移動するように前記チャンバーに取り
    つけられたリング支持手段によって前記チャンバー内に
    支持されている請求項１９に記載の装置。
  26. 【請求項２６】 プロセスガス導入口とは異なるチャン
    バーの壁にあるパージガス導入口はパージガスがチャン
    バー内を通過するようにした請求項１９に記載の装置。
  27. 【請求項２７】 シールド手段が前記リング支持手段か
    ら係合を解かれてたとき、前記リング支持手段と前記シ
    ールド手段の間に開口が形成され、前記パージガスが前
    記シールド手段の上方にあるチャンバー部分に流れる請
    求項２５に記載の装置。
  28. 【請求項２８】 内側リングが前記ウェーハと係合した
    とき、内側リングとその隣接外側リングとの間に開口が
    形成され、パージガスが前記シールド手段の上方にある
    チャンバー部分に流れる請求項２０に記載の装置。
JP5009077A 1992-01-22 1993-01-22 真空蒸着装置 Expired - Lifetime JP2641373B2 (ja)

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