JPS63213672A - 急速加熱ｃｖｄ装置 - Google Patents

急速加熱ｃｖｄ装置

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JPS63213672A
JPS63213672A JP63003937A JP393788A JPS63213672A JP S63213672 A JPS63213672 A JP S63213672A JP 63003937 A JP63003937 A JP 63003937A JP 393788 A JP393788 A JP 393788A JP S63213672 A JPS63213672 A JP S63213672A
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体ウェーハ上に化学蒸着（ＣＶＤ）を行
うための装置に関し、特に選択的タングステンを蒸着さ
せるのに適切な装置に関する。
〔発明の背景〕
化学蒸着（ＯＶＤ）は、化学反応によって気用から基板
上に固体物質を蒸着させる方法である。
ｉまれる蒸着反応は、一般に熱分解、化学的酸化、又は
化学的環元である。熱分解の一例で、有機化合物は、蒸
気として基板表面に移され、基板表面上で金−元素状態
に環元される。
化学的還元のため、最も普逍に使用される還元剤は水素
である。しかしながら、金属蒸気もまだ使用することが
できる。基板はまた、シリコン九よるタングスタン・ヘ
キサフルオライドの還元の場合と同様の還元剤として作
用しうる。基板はまた、化合物又は合金の一元素の蒸着
を提供しうる。
ＯＶＤ法は、酸化物、窒化物及び炭化物を含む化合物だ
けでなく多くの元素及び合金を蒸着させるために使用し
うる。
これらの発明以後、集積囲路（：１０ｓ、）は、シリコ
ン、酸素及びアルミニウム元素又は化合物７オームから
製造されている。最近、新しい種類の耐熱性物質が、小
さいＩＣ特性サイズ、高い電流密度及びよりよい電気的
性能に対する要求によって決定される物質の気要件の変
化に応じて非常に長く十分であった基本元素に加えられ
ている。設計の必要性が、シリコンへの低い接触抵抗、
接触又は段階での電気泳動の作用に対し高い抵抗を示す
もの、及び今までより少ない接合点を保護するのに十分
低い温度で蒸着されつる物質に低い接触抵抗を示すもの
に対する物質の選択を狭めている。
耐熱性金属は、シリコン・ジオキシド又はシリコン・ニ
トレートのような隣り合う誘電体上に蒸着することなく
他の金属表面上に選択的に、或いは耐熱性金属のプラン
ケットのような耐熱性金属シリサイドとして種々の形態
で蒸着されうる。選択的蒸着は、エッチ工程でマスキン
グを省き、自己整合構造をもたらす。
タングステン及び他の耐熱性金属は、改善ＩＯｓで使用
するために直刻に考慮されている。ＯＶＤ選択的タング
ステンは、十分な低い抵抗の分路のソース／ドレイン領
域を介し、純粋又はシリサイド形態でゲート上で拡散バ
リア、エッチバリアのようなＶＬ８Ｉ及びＵＬＳＩチッ
プ上で多様な条件に適合することを示している。タング
ステンはまた、インプロセステストのための自己整合ス
クラッチ抵抗パッド、Ｘ線リング２フイーのためのマス
ク及びエッチ選択性増大のためのステンシル、低め反射
率コーティング等のようなＩＯ製造の助けとして、さら
にスクイド、ブリッジワイヤ等のような新規な不動態の
マイクロ装置のためにも適用されるものである。
その有利な物理的特性に加えて、タングステンは、シリ
コン、金属、又はシリサイド上に選択的に蒸着され、真
に自己整合するため１％九重要である。タングステンは
また、全充填機能を提供し、このため平面性、マルチレ
ベルチップ設計の高い優位性を増大する。タングステン
は付加的マスクなしに蒸着されうるため、工程の複雑さ
は費用の低下とともに減少される。インプロセステスト
の使用の増加は、収量を増加させると予想される。
ＩＣ技術が小さい特性サイズ及び多様な相互接続レベル
に進められ、ＯＶＤプロセスの選択的蒸着性能はより重
要になるであろう。
耐熱性金属のＯＶＤは、スパッタリングについて幾つか
の利点を提供する。ＯＶＤ耐熱性金属は、良好な段階適
用範囲をもたらし、システムの複雑さを減少し、高い純
度の蒸着を生じることができる。これらの利点を利用し
て、高い効率を有するＯＶＤ法が要求される。ＶＬＳＩ
のための初期のＯＶＤ耐熱性金属の作業は、小バッチサ
イズを用いて大気圧で動作する冷壁リアクタで行なわれ
た。
縮小圧力、冷壁、ＯＶＤ技術は、大量のＶＬＳＩのだめ
の耐熱性フィルムを生産する可能性を提供する。
本発明で、ＯＶＤ技術は、多様な一目的のため基板上に
蒸着を行うために使用することができる。
タングステン・カーバイド及びアルミニウム・オキシド
はカッティング工具上にコーティングを着ける。すなわ
ち、タンタル、窒化ホウ素、シリコン・カーバイドの腐
食抵抗コーティング及びその均等物並びに腐食を還元す
るスチール上のタングステン・コーティングが本発明に
従って適用することができる。装置及び方法は、固体状
電子工学デバイス及びエネルギー変換デバイスを製造す
るのに特に有利である。
電子工学物質の化学的蒸着は、以下の文献に記截されて
いる。Ｔ、Ｌ、Ｏｈｕ　ｅｔ　ａｌ、　　Ｊ、　Ｂａｃ
、　　８ｃｌ。
Ｔｅｅｈｎｏｌ、　　１０．　１（１９７３）　ａｎｄ
　Ｂ、Ｂ、　Ｗａｔｔｓ、　　Ｔｈ１ｎＳｏｌｉｄ　Ｆ
口ｍｓ　１８．　１　（１９７３）、　それらは、例え
ばシリコン、ゲルマニウム及びＧ　ａ　Ａ　ｓのような
物質のエピタキシャルフィルムの形成及びドーピングを
記載する。エネルギー変換の分野で、ＯＶＤ法は核分裂
生成物の保存、太陽エネルギーの捕集及び超電導のため
の物質をもたらす。化学蒸着分野の要約が、以下の文献
でもたらされる。Ｗ、　Ａ。
Ｂｒｙａｎｔ、　　”Ｔｈｅ　Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ
ｓ　ｏｆ　ＯｈｅｍｌｃａｌＶａｐｏｕｒ　Ｄｅｐｏｓ
ｌ目ｏｎ”　ｉｎ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＭａｔｅｒｉ
ａｌｓ　５ｃｉｅｎｃｅ　１２．　１２８５（１９７７
）。
温度、圧力の蒸着パラメータ、反応ガスの比及び気流の
量及び分布は、特定のシステムの性能及び蒸着速度を厳
格に決定し、蒸着の所望の一様性−及び品質をもたらす
。従来技術の装置の制限は、蒸着の汚染からこれらの因
子の１又は２以上を適切に制御する無能力さから生じる
。
化学蒸着のために使用される反応チェンバは、一般に熱
壁システムのように或いは冷壁システムのように分類さ
れる。冷壁システムで、基板は、内部支持要素を誘電カ
ップリング、輻射加熱又は直接電気抵抗加熱することに
よって加熱される。
熱壁システムは、加熱反応及び蒸着ゾーンを創成するよ
うに配列された輻射加熱素子に依存している。伝碑及び
対流加熱アプローチもまた、熱壁システムで使用されて
いる。
化学蒸着のための冷壁システムが米国特許第３５９４．
２２７号、第３，６９９，２９８号及び第３，９１６，
８２２号で記載されている。これらのシステムで、半導
体ウェーハは真壁チェンバの内側で位置づけられ、誘導
コイルは具空チェンバの外部に配列される。ウェーハは
、ＲＦエネルギーによって加熱するようにされた影響を
受けやすい物質上に取り付けられる。
接した半導体ウェーハ領域に黙を集中させることによっ
て化学蒸着は加熱領域に制限される。加熱されない壁は
ＯＶＤ温度以下であるので、壁土の蒸着は減小する。反
応ゾーンの温度は熱壁システムを用いて得られるものと
同様の一様性では通常なく、個々のウェーハに亘って温
度を制御することは不可能である。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、化学蒸着装置で半導体ウェーハ又は他
の基板を急速かつ一様に加熱及び冷却するための装置を
提供することである。
〔発明の要約〕
本発明のこれらの目的及び先に進むにつれ明らかになる
他の目的、特徴及び利点は、本発明によって達成される
。本発明は、簡潔には、急速熱チャックがＯＶＤ装置で
高温までウェーハを急速に加熱するようにされている。
チャックは、ハロゲンランプの加熱源、ウェーハ冷却チ
ャックホルダ、及び水晶リングチャックから成っている
。本発明は、１０秒又はそれ以下で１０００℃以上にウ
ェーハを加熱することが可能である。
気体はチェンバ内に注入され、フィルムは水晶リングチ
ャックまで表を下にして締め付けられているウェーハ面
上に蒸着される。水晶リングチャックは水冷チャックホ
ルダに接触しているので水晶リングチャック上には最小
の蒸着がある。チャックホルダの内面は磨かれておシ、
最大量の輻射エネルギーがウェーハに移される。かよう
な配列は、処理中のウエーノ・の急速な温度変化を最も
よくもたらすのに必要な選択的タングステンの蒸着に必
要であることがわかっている。本発明はまた、多様な異
なる温度で多様な物質の連続的蒸着を可能にする。
選択的タングステンの蒸着のための新規な工程が、前述
の本発明の急速熱チャック装置を用いて実行することが
できる。この工程で、タングステンの蒸着は、約３０秒
で約３００℃から約６００℃までウェーハの温度を上昇
させる間に始まる。シリコン接触部上のタングステンの
最初の蒸着は、浸食（シリコンウェーハの消耗）を減少
させるべく低い温度で行なわれる。温度が上昇するとき
、タングステン層の最初の部分は、浸食が重大な問題と
なるのを防止する。ウェーハの温度が高いほど、蒸着速
度はより急速になシ、タングステンの蒸着はより選択的
になる。このように、タングステンを蒸着させる間に温
度を急上昇させることにより、急速な選択的タングステ
ンの蒸着が、浸食の問題を最小化するととも罠達成され
うる。
本発明に従う急速加熱装置は、ウェーハの一様な加熱を
達成するべく設計される。加熱の完全な一様性の欠如は
、装置の動作の新規な方法によって補正することができ
る。本発明の方法に従って、ウェーハの温度が最間の蒸
着温度に達するとき、輻射加熱源のオン及びオフの循環
が始まる。例えば、加熱源は、１．５秒間のオン及び１
．５秒間のオフでスイッチされる。オフサイクルの間、
熱は局部的熱スポットから冷却スポットヘウエーハ内で
伝導し、温度分布はより一様になり、それによって蒸着
をより一様忙する。
本発明のこれらの及び他の構成及び作用上の特徴は、非
制限的例によって一好適実施例及び変形例を示す図面を
参照して以下の説明からより明らかになるであろう。
〔好適実施例の説明〕
図面を参照すれば、符号は種々の図を通じて部分を示す
ために用いられておシ、第１図及び第２図では、本発明
に従う化学蒸着装ｆ１１０の全体図が示されている。フ
レーム１２は、ウェーハローディング装置１４、蒸着チ
ェンバ１６、ガス混合チェンバ１８、及び排気マニホル
ド４６を支持する。
冷壁型の化学蒸着装置で、動作の一態様が、加熱された
被加工物上にこれらの気体が衝突する前に完全に混合さ
れなければならない２つの異なる反応ガスを注入するこ
とである。蒸着チェンバから分離したガス混合チェンバ
１８が、蒸着前に混合を制御するために用いられる。２
つのガスは、第５図で示すように、第１リング２０及び
第２リング２２の形態のパイプを通って混合チェンバｌ
Ｂ内に注入される。これらのリングは同一平面で同心で
あシ、或いは一方を他方の上に位置づけた同一サイズか
ら成ってもよい。一方の実施例で、これらは良好な混合
を容易にするために接近していなければならない。各注
入リング２０，２２は、リング全体に亘るガスの流れを
容易にするための空洞であり、各リングから混合チェノ
バエ８ヘガスを注入するための多数の小さい出口穴を有
する。
各リングの管のサイズは、穴の直径に比較して大きく、
最小の圧力が管を降下させるのを保証し、このため一様
なガスが各穴を通って流れる。ウェーハ表面上で一様に
最適なガスの流れを調節するため垂直方向でＯリング２
８を有する詰めグランド２６を通って滑動可能な混合バ
フル２４が、一様な蒸着をもたらす。混合バブル２４は
、ディスク形状を有し、シャフト３０の端部で取り付け
られている。蒸着チェンバ１６は、上部及び底部プレー
ト（図示せず）で壁及び水冷路で反応を減少させるため
外壁で水冷路１７を有する。混合チェンバ１８もまた、
水冷路（図示せず）を有する。
被加工物の蒸着適用範囲の一様性を容易にするため、蒸
着チェンバ１６は、排気管３２．３４．３６．３８を有
する３又はそれ以上の出路を通って排気マニホルド４０
に排気される。特に好適な実施例で、４つの出路がバラ
ンスのとれた排気調節を容易忙するために用いられる。
チェンバの中心近くで下方に面した半導体ウェーハ及び
注入口から上方に向かう工程ガスを有する反応チェンバ
で、排気口は、本発明でのように概念上、ウェーハの上
方及び周囲に、或いはチェンバの側部又は注入口の周囲
及び下方にあるはずである。ウェーハの側部又は下方に
排気口を有する形状は、乏しいガス流を生じることがわ
かっている。かような形状は、ガスがウェーハに衝突す
る前に工程ガスを除き、或いは反応ガスを十分に速く除
くことができず、反応ガスと入ってくるガスを混合し、
或いは一様でないコーティングを生じる。入ってくるガ
スを反応ガスとを混合することは、蒸着フィルムで捕え
られる不純物のような問題をときお）生じ、或いは選択
的タングステン工程で選択性を失うというような望まし
くない反応を引き起こすであろう。
ウェーハの周囲及び上方で排気口を用いた良好な流れの
利点は、注入口とウェーハとの闇でガスダクト４２を使
用することＫよってさらに高められるはずである。ダク
トは、はぼ被加工物の直径であシ、注入口４４から処理
されるべき約１インチのウェーハ４６内にのびる。
概念上、ガスダクト４２は、反応チェンバをより小さく
することによって除去され、注入口４４とウェーハ４６
との間に空間を生じうる。しかしながら実際上、反応チ
ェンバは、ウェーハの周囲に排気口を配置しかつウェー
ハ保持機構のための部屋をとるのを可能にするのに十分
大きくなければならない。このため、他の考察のための
部屋の必要性は、ガスダクト４２のための必要性を創シ
出す。ガスダクト４２は、さらに調節可能なバフル２４
と結合した利点をもたらす。ガスダクト４２は、調節可
能なバフル２４の効果を高める注入口の延長部として作
用する。調節可能なバフルとガスダクトとの結合は、蒸
着の一様性及び蒸着速度を高めることが示されている。
第８〜１２図で示すように、マニホルド４０は、パイプ
３２．３４．３６に取り付けられた外部シェル４８及び
中央チェンバ５４への３個又はそれ以上の開口５２を有
する円筒状内部シェル５０を有する。各々半円形開口５
Ｂを有する３個又はそれ以上のそれぞれ調節可能なシャ
ッター５６は、３個又はそれ以上の出路の各々からの排
気を調節するために用いられる。３つのシャッター５６
の各々は、外部シェル４８と内部シェル５０との間で滑
動可能でかつ組ねじ（図示せず）Ｋよって固定可能でて
る。中央チェンバ５４は、バイブロ０を通って排気シス
テム（図示せず）に接続されている。マニホルド４０は
、４個のそれぞれ調節可能なシャッターを有する第１２
図で示すような４本のパイプとともに使用されて、直角
方向の調節を容易にすることができる。
蒸着チェンバ１６は、ロードロック６４によってカセッ
トチェンバ６２から分離される。動作上、ウェーハのカ
セット６１はカプセルチェンバ６２に挿入され、カセッ
トチェンバ６２は気密されて次に排気される。カセット
６１は、カセット昇降機６６によって位置づけられる。
操作アーム６８はウェーハ４Ｇの下にブレード７０を滑
動させ、ウェーハを有するブレード７０はカセット６１
から引込められる。操作アーム６８は、モータによって
９０の角度だけ回転される。ロードロック６４は開かれ
、操作アーム６８Ｖｉウエーハ４６を有するブレード７
０を保持して蒸着チェンバ１６の中心へとのびる。サポ
ート７１に取付けられたほぼ直径８分の１インチ（０，
３１７５ｃｍ　）のセラミックフィンガ７４を各々有す
る３つのす７トアーム７２が、ブレードからウェーハ４
６を持ち上げてウェーハ４６の裏側に接触し、チャック
７６を用いて表を下に向ける。より多数のセラミックフ
ィンガが、ウェーハを予め整合させて平坦部を方向づけ
る必要性を回避するために用いることができる。
しかしながら、代表的に３本の指が、ウェーハをカセッ
トで予め整合させて用いられる。チャック７６は、面７
８、ステンレス鋼の壁８０、水冷路８４を有する金属バ
ックリング８２及び水晶バックプレート８６を有する中
空の組立体である。チャック７６は、チェンバ１６の上
部から離れて蒸着チェンバ１６へとのびてウェーハ上で
の一様なガスの流れを容易九する。チャック７６は、ヘ
リウム、又はアルゴンのような他の不活性ガスで、３〜
６トルで充満している。ヘリウムは、第７図で示すよう
に金属面７８の中心付近の３つの小さい穴９２を通って
流れる。６つの放射状溝９４及び約１０００分の９０イ
ンチ（１０００分の２２Ｂ、６ｃｒｎ）の半径の周囲溝
９６の任意の聾が、ウェーハの背面に亘って加熱ガスを
導いて熱接触をもたらすために使用することができる。
チャック７６は、熱制御装置を通して電力を付勢されて
チャックを加熱するために発生した熱を調整する６個又
はそれ以上の窒冷又は水冷式１０００Ｗタングステン−
ハロゲンランプの配列９８によって水晶バックプレート
８６を通して加熱される。
ラングは、チャックの内端に沿って向けられて一様な加
熱をもたらす。チャック７６上のセンサが、温度を検知
する。感知した温度は、ランプを制御して温度を制御す
る制御装置１１０に送られる。
ウェーハの熱は、１５０℃からＯＶＤ温度まで数度内に
制御することができる。
チャック７６は、熱上昇モード、又はプラズマ上昇モー
ド又はそれらの結合で動作することができる。チャック
７６は、セラミックによって７−スから絶縁され、かく
してケーブル手段（図示セず）によって供給される几Ｆ
’に位を維持することができる。約１００　Ｗの電力レ
ベルが、ウェーハの面上の蒸着を高めるのに十分である
。チャック７６内へのガスのための供給線１００は、絶
縁物質から成っていなければならない。供給線１００内
に挿入されるクロスゲージのようなスクリーニング物質
の小片が、プラズマが供給線１００までのびるのを防止
する。暗窒間シールド１０２は、チャック７６の側部で
用いられてチャック７６の側壁に沿って外部からのプラ
ズマを防止する。暗窄間シールド７３はまた、セラミッ
クフィンガ７４で用いられて、セラミックの絶縁特性を
ショートさせるメッキを防止する。
プラズマは、蒸着チェンバ１６をきれいＫするために用
いることができ、りＩＪ　　＝ングのための稼動体止時
間を最小にする。ウェーハを除去して、ＲＦ電力は、約
１００　Ｗの蒸着レベルから４００Ｗ以上まで増加する
。ＮＦ、又はＣＦ４及び０２のエツチングガスが、クリ
ーニングのため約２００ミリトルで導入されうる。この
電力レベルで、プラズマは、蒸着チェンバ１６全体へと
のびて全体をきれいにする。
蒸着チェンバ１６の壁は、ガス相反応を防止するため及
び微粒子汚染をもたらしうるチェンバ壁土の蒸着を防止
するため、水冷される。チェンバ壁は、アルミニウム又
はステンレス鋼かう成ってもよい。アルミニウムは、酸
化物、窒化物、ポリシリコン、耐熱性金属及び耐熱性金
属シリサイドの蒸着で使用するためにすぐれたチェンバ
物質である。ステンレス鋼は、塩素処理を必要とする他
の物質により適切である。
多くの処理で、蒸着がそれ以上で起こる最大の温度があ
る。処理ガスの一つが装置の壁土で凝結するより以下の
最小の温度もある。このように、反応チェンバ及び混合
チェンバの温度は、蒸着温度と凝結温度との間にあるべ
く調整されなければならない。冷却水システムは、この
ためこれらの範囲内にあることを要求する条件として水
を加熱又は冷却するための手段をもたなければならない
。
システム全体は、第１３図で示すようなディジタルコン
ピュータのような中央制御装［１１０Ｋよって制御され
る。制御装置１１０は、ウエーノ・ローディング装置１
４、種々のバルブ１１４，１１６　、１２６．１２８を
有する反応チェンバのための排気システム１１２及びロ
ードロック６４を制御する。適切なとき、制御装置１１
０は、加熱器ライン９８、凡Ｆ′成源１２０、及び気体
流制御装ｆ１２２を作動させてガスを注入する制御装置
１１０はまた、ウエーノ・ローディング装［１４のため
の分離した排気装置１２４を制御する。
ウェーハローディング装置１４から反応チェンバ１６に
向かってガス流を維持して、バルブ６４が開くへきウェ
ーハローディング装置１４へと、次にウェーハローディ
ング装置のドアが開いて完成したカセットを除去すると
き部屋内へと、微量の毒性処理ガスが漏れるのを防止す
ることが望ましい。この目的のため、バルブ１２７が、
バルブ６４を開くすぐ前及びその間にウェー７１０−デ
イング装置１４内に乾燥窒素又は他の不活性ガスを流す
ために用いられる。
操作アーム６８は、第４図で示されるが、実線でカセッ
ト６１からウェーハ４６を除去し、点線で反応チェンバ
１６内にウェーハ４６を配置する。
操作アーム６８＃′ｉ、４つの主要部品、第１アーム１
３０、第２アーム１３２、第３アーム１３４及びブレー
ド７０から成シ、この順で互いに枢着している。
これらの部品は、第６図で示すようにベルト及びプユー
りで結合されている。第１アーム１３０の第１端が偏心
駆動シャフト及びモータに接続されて、第１アーム１３
０は第１端のまわシで回転可能であり、或いはプユーリ
１３６は回転可能である。各運動は、個々に制御される
。ブユーリ１３６は、ベルト１４０を用いて第１７−ム
１３０の第２端でプユーリ１３８を駆動する。第２アー
ム１３２の第１端に対する第２端及びブユーリ１３８は
、プユーリ１４２に直接結合している。プユーリ１４２
は、ベル）　１４６を用いてプユーリ１４４に結合され
ている。プユーリ１４２は、２対ｌの周囲対プユー！Ｊ
１４４の比を有する。第２アーム１３２の第２端′は、
第３アーム１３４の第１端に結合している。プユーリ１
４４は、第３アーム１３４上のブユーリ１４８に共通の
シャフト上で直接結合している。第３アーム１３４の第
２端にあるブユーリ１５０は、ブユーリ１４８からベル
ト１５２によって駆動される。ブユーリ１４４は、１：
２の周囲対プユーリ１５０の比を有する。
改良された性能が、第１４図で示す急速熱チャックを使
用して達成することができる。金属又は同様の物質から
形成される真空緊密反応チェンバ２１０は、冷却路２１
２及び他の冷却路（図示せず）を備えている。ガス混合
チェンバ２１４は、反応チェンバ２１０の下方に取り付
けられる。ガス混合チェンバ１４は、適切な冷却路（図
示せず）を備えている。ガス注入リング２１６．２１８
は、ガス混合チェンバ２１４の底部プレートで適切なフ
ィードスルーを通して装置外部の処理ガス源に接続して
いる。リング絶縁器２１６が、反応チェンバ２１０と混
合チェンバ２１４との間で用いられて、個々の温度制御
を容易にする。水冷チャックホルダ２２２が、坂チェン
バの上部で設置される。チャックホルダ２２２の内面２
２４は、図示のように磨かれて傾斜をつけられ、或いは
底部で段を有して垂直であってもよい。チャックホルダ
２２２の上面は、水晶窓２２６に気密されて放射エネル
ギーを通す真空壁をもたらす。水晶窓のサイズは放射エ
ネルギー源２２８のサイズによって決定され、エネルギ
ー源が大きくなると水晶窓２２６は大きくならなければ
ならず、より大きなウェーハがコーティングされるのを
可能にする。チャックホルダ２２２の底部で水晶又は他
の適切な物質のリングチャック２３０があｐ、その内径
は処理されるべきウエーノ・よしわずかに小さい。ウェ
ーハ２３２は、ウェーハ締付は組立体２３４を用いてリ
ング２３０に表を下にして保持される。絶縁リング２３
６が、設けられてチャック２２２を反応チェンバ２１０
から電気的に絶縁する。
反応チェンバ２１０の上部は、複数の排気口２３８を備
えている。ガス混合チェンバ２１４は、反応チェンバ２
１０に接続されてウェーハ２３２で混合反応ガスの流れ
を向ける。ガスダクト２４０が、ウェーハにガスの流れ
を案内するために用いられる。ガス偏向装置２４２が、
反応チェンバ２１０と混合チェンバ２１４との間の開口
で中心づけられる。ガス偏向装置２４２は、シャフト２
４４上に取り付けられる。
シャフト２４４はグランド２４６を通って滑動可能な気
密を容易にし、ガス偏向装置２４２は開口内の垂直位置
で調節されてガスを偏向して基板上への一様な蒸着を得
るであろう。シャフト２４６は中空（作られ、ガス偏向
装置２４２の中心に穴があり、高温計２４８は真空外の
シャフト２４４に気密されうる。
高温計２４８は、ウェーハ２３２に照準を定めてその温
度を測定しかつ温度制御のためのフィードバックをもた
らす。
第１５図で、本発明に従う放射エネルギー源の下方から
の図を示す。プレー）　２５０は、水冷路２５２を備え
ており、熱だめをもたらす。８〜１６個のタングステン
ハロゲンランプ２５４は、プレート２５０の中心から放
射パターンで配列されている。適切なランプが、各々１
０００〜２０００ワツトをもたらすオシオモデルＦＥＰ
である。ランプ２５４のためのソケット２５６は、冷却
プレート２５０にしつかシと取り付けられている。プレ
ート２５０の中心には、切頭円錐２５８が放射線反射器
をもたらすために用いられてもよい。ランプの各対の間
に、三角形断面を有するバー２６０がその隅部から各ラ
ンプを遮蔽しかつ放射線を下方九反射するために用いら
れる。プレート２５０の底部、円錐２５８及びバー２６
０は、各々よく磨かれて金又はニッケルでメッキされて
、高い反射率をもたらす。第１８図で示す変形実施例で
、円筒状放射線反射器２６２は、ウェーハの放射エネル
ギーの集中を改良するためプレート２５ば形成されてい
る。
本発明に従う新規な選択的タングステン処理は、前述の
急速熱チャック装置で最良に処理される。
この処理で、ウェーハ被加工物はリングチャック２３０
に固定され、蒸着チェンバ１６は１０ミリトル以下のベ
ース圧力まで排気される。処理ガスＨ２、Ａｒ及びＷＦ
、は、ガス混合チェンバ１８内に導入され、Ｚｏｏ：２
：１の適切な流速比でそれぞれ内部で混合される。例え
ば、水素の流速は５００Ｓｃｃｍであり、アルゴンの流
速は”　Ｏｓｃｃｍ　　であシ、タングステン・ヘキサ
フルオライドの流速ハ５．。。
であってよい。しかしながら、蒸着チェンバ１６内の処
理ガスの圧力は、蒸着中に約２００　ミＩＪ　）ルで最
良に維持される。放射加熱器はオンにスイッチされ、ウ
ェーハの温度はシリコン基板について約１分で３０℃（
雰囲気）以下から約６００℃まで上昇される。（アルミ
ニウムの蒸着の場合、最終温度は４３０℃以下であろう
。）温度が上の温度に達するとき、放射加熱器は、急速
に、例えば１〜１．５秒でオンに、１〜１．５秒でオフ
へと、オン及びオフでスイッチされる。この方法で、シ
リコン基板の平均温度は約５５０℃と６５０℃との間で
変動したままであり、ウェーハに亘る温度の窒間的一様
性はより一様になる。
水晶、酸化物又は窒化物のような誘電体のチャックを用
いて選択的タングステン法が実行されるのが必須である
。金属チャックが用いられるならば、選択性は重大なこ
とに低下する。
温度の上昇もまた、段階的に実行しうる。例えば、温度
は、３００℃まで上昇し、一定期間この温度で維持され
、次に再び上昇されうる。しかしながら、温度の段階的
上昇は、連続的上昇よりもよい結果をもたらさないこと
がわかっている。
この工程は、すぐれた選択性を有しかつシリコン基板上
での浸食が最小の１ミクロンフィルムでほぼ５５０℃で
１５０ＯＡ／分の代表的蒸着速度を用いて１０００〜２
０００Ａ／分の蒸着速度をもたらす。
加熱のパルス化は、改良された蒸着の一様性をもたらす
。ウェーハに亘る±７％の一様性が、達成される。
前述の温度及び流速は良好な一様性を有する急速生産速
度の最適モードの場合であることが理解されるべきであ
る。低い温度及び圧力がよ）低い生産速度及びより高い
温度をもたらし、流速は蒸着の一様性を低下させるであ
ろり。しかしながら、流速及び圧力の広い範囲が、容認
できる結果をもたらすであろう。流速及び圧力は、容認
できる費用で２〜３以上の因子内で変化しうる。時間の
関数としてのウェーハの温度は、より厳格である。
３００〜４００℃の温度で、蒸着速度は、２５〜５０Ａ
／分である。これは、最小の浸食で良好な品質の蒸着を
もたらすが、長い時間かかつてタングステンの加工でき
る厚さを達成する。本質的に３００℃以下の蒸着はない
。より長い時間がウェーハを非選択性に対してより影響
を受けやすくするため、できるだけ短い時間で蒸着を行
うことが所望される。このため、低い蒸着速度を介して
温度を上昇させる場合、数秒の温度範囲が浸食を最小に
して低い温度で最初のコーティングを達成し、蒸着が最
適の蒸着速度を達成する間、温度を上昇し続ける。温度
は、２０秒以上で上の温度制限まで上昇すべきであるが
、数分以上であるべきではない。
１、５秒のオン及び１．５秒のオフのパルス速度は、一
様性又は生産速度を減少させる経費で、それぞれ約０．
５秒と３秒との間で変化しうる。
本発明は、前述の好適実施例及び変形例に制限されるも
のでなく、本発明の生産範囲及び本発明の真意を逸脱す
ることなく、機械的及び電気的に等価の成分部品の適用
、変形及び変化を含んで行なわれてもよく、その特徴は
特許請求の範囲で要約されるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に従う化学蒸着装置の正面からの全体
図を示す。 第２図は、第１図の装置の部分断面図である。 第３図は、第２図の３−３線に沿った断面図である。 第４図は、第３図の４−４線に沿った断面図である。 第５図は、第４図の５−５線に沿った断面図である。 第６図は、第５図の６−６線に沿った本発明のウェーハ
操作アームの底面図である。 第６Ａ図、第６Ｂ図及び第６Ｃ図は、第６図の６Ａ−６
Ａ線、６Ｂ−６Ｂ線及び６０−６０線に沿ったアームの
断面図である。 第７図は、第５図の７−７線に沿ったチャックの表面の
図である。 第８図は、第２図の８−８線に沿った排気マ二ホルトの
図である。 第９図は、第８図の９−９線に沿った排気マニホルドの
図である。 第１０図は、第９図の１０−１０線に沿った排気マニホ
ルドの図である。 第１１図は、第９図及び第１０図で示すシャッターの図
である。 第１２図は、４つの排気口を用いる変形実施例の断面図
である。 第１３図は、気体流動システムのブロック図である。 第１４図は、本発明に従う装置の断面図である。 第１５図は、本発明に従う輻射エネルギー源の下方から
見た図である。 第１６図は、１６−１６線に沿った第１５図の輻射エネ
ルギー源の断面図である。 第１７図は、１７−１７線罠沿った第１５図の輻射エネ
ルギー源の断面図である。 第１８図は、変形実施例での輻射エネルギー源の断面図
である。 〔符号の説明〕 １０・・・本発明のＯＶＤ装置 １２・・・フレーム １４・・・ウェーハローディング装置 １６・・・蒸着チェンバ １８・・・カス混合チェンバ ２０・・・第１注入リング ２２・・・第２注入リング ２４・・・バフル ２６・・・詰めグランド ２Ｂ・・・０リング ３０・・・シャフト ３２、３４．３６．３８・・・排気バイブ４０・・・排
気マニホルド ４２・・・ガスダクト ４４・・・注入口 ４６・・・ウェーハ ４８・・・外部シェル ５０・・・内部シェル ５２・・・開口 ５４・・・中央チェンバ ５６・・・調節可能なシャッター ５８・・・半円形開口 ６０・・・バイブ ロ１・・・カセット ６２・・・カセットチェンバ ６４・・・ロードロック ６６・・・カセット昇降機 ６８・・・操作アーム ６９・・・モータ ７０・・・ブレード ７２・・・リフトアーム ７４・・・フィンガ ７６・・・チャック ７Ｂ・・・チャック面 ８０・・・チャック壁 ８２・・・チャックバックリング ８４・・・チャック水冷路 ８６・・・水晶バックプレート ９２・・・小穴 ９４・・・輻射溝 ９６・・・周囲溝 ９８・・・ラング配列 ｉｏｏ・・・供給線 １０２・・・暗窒間シールド １１０・・・中央制御装置 １１２・・・反応チェンバのための排気システム１１４
．１１６・・・パルプ １２０・・・ＲＦ電源 １２２・・・ガス流制御装置 １２４・・・ウェーハローダのための排気システム１２
６　、１２７　、１２８・・・・・・パルプ１３０・・
・第１アーム １３２・・・第２アーム １３４・・・第３アーム １３６　、　１３８．１４２．　１４４．１４８．　１
５０・・・プユーリ１４０、　１４６．　１５２・・・
ベルト２１０・・・反応チェンバ ２１２・・・冷却器 ２１４・・・カス混合チェンバ ２１６・・・リング絶縁器 ２１８．２２０・・・ガス注入リング ２２２・・・チャックホルダ ２２４・・・ウェーハ冷却チャックの内面２２６・・・
水晶窓 ２２８・・・輻射エネルギー源 ２３０・・・リングチャック ２３２・・・ウェーハ ２３４・・・ウェーハ締付組立体 ２３６・・・絶縁リング ２３８・・・排気口 ２４０・・・ガスダクト ２４２・・・ガス偏向装置 ２４４・・・シャフト ２４６・・・グランド ２４８・・・高温計 ２５α・◆・・プレート ２５２・・・ウェーハ冷却路 ２５４・・・ランプ ２５６・・・ソケット ２５８・・・切頭円錐 ２６０　　・・・ノ（− ２６２・・・放物線反射器 出願人　パリアン・アソシェイッ・ インコーホレイテッド

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、ウェーハ処理装置で半導体ウェーハを急速に加熱す
    るための装置であつて： リングチヤツク； 前記リングチャックを保持するためのホルダ； 窓； 放射加熱源； から成り、 前記窓は前記ホルダに気密されていて真空緊密気密をも
    たらし、前記ホルダは前記処理装置に気密されて真空緊
    密気密をもたらす、ところの装置。 ２、前記リングチャック及び前記窓が水晶から成る特許
    請求の範囲第１項に記載の装置。３、ガスを前記ホルダ
    内に導入するための手段を含む特許請求の範囲第１項に
    記載の装置。 ４、ウェーハを前記リングチャックに締め付けるための
    手段を含む特許請求の範囲第３項に記載の装置。 ５、前記窓が前記ホルダの上部にあり、前記リングチャ
    ックが前記ホルダの底部にあり、前記ウェーハは表を下
    にして前記リングチャックに締め付けられる、特許請求
    の範囲第４項に記載の装置。 ６、前記ホルダを前記処理装置から電気的に絶縁するた
    めの手段を含む、特許請求の範囲第５項に記載の装置。 ７、前記放射加熱源は急速パターンで配列した多数のタ
    ングステンハロゲンランプを含む、特許請求の範囲第６
    項に記載の装置。 ８、前記放射加熱源は前記源の中心で切頭円錐反射器を
    含む、特許請求の範囲第７項に記載の装置。 ９、前記放射加熱源は前記タングステンハロゲンランプ
    の間に三角形断面の金属バーを含む、特許請求の範囲第
    ８項に記載の装置。 １０、前記バー、前記円錐及び前記ランプはウェーハ冷
    却反射プレートに取り付けられている、特許請求の範囲
    第９項に記載の装置。 １１、前記バー、前記円錐及び前記プレートは良く磨か
    れ、かなり反射する物質でメッキされている、特許請求
    の範囲第１０項に記載の装置。 １２、前記ウェーハの温度を測定するための高温計手段
    が前記ウェーハより下に取り付けられている、特許請求
    の範囲第５項に記載の装置。 １３、放物線状反射器が各ランプの後方のプレートで形
    成される、特許請求の範囲第７項に記載の装置。 Ｉ４、前記高温計手段が前記ウェーハより下の調節可能
    なガス流偏向器で取り付けられている、特許請求の範囲
    第１２項に記載の装置。 １５、前記ウェーハの温度を測定するための高温計手段
    が前記ウェーハより上方に取り付けられている、特許請
    求の範囲第５項に記載の装置。 １６、前記ウェーハの温度を測定するための高温計手段
    が前記多数のタングステンハロゲンランプの中心で取り
    付けられている、特許請求の範囲第７項に記載の装置。 １７、半導体ウェーハ上に選択的タングステン層を蒸着
    させるための方法であつて： ａ）前記ウェーハに亘つて水素、アルゴン及びタングス
    テン・ヘキサフルオライドを含む処理ガスを流す工程； ｂ）前記ウェーハを後方から加熱して、前記ウェーハの
    温度を短期間で雰囲気から上方範囲の温度まで上昇させ
    る加熱工程； 並びに ｃ）所望の厚さの蒸着が達成されるまで前記ウェーハを
    上方範囲の温度で維持する工程；から成る方法。 １８、前記加熱工程が前記ウェーハの下方から前記ガス
    を流して前記ウェーハの上方から前記ウェーハを加熱し
    て、面が下方の位置で前記ウェーハを保持して行なわれ
    る、特許請求の範囲第１７項に記載の方法。 １９、前記ウェーハを上方温度範囲で維持する前記工程
    が数秒内で放射加熱源をオン及びオフで繰り返しスイッ
    チしながら行なわれる、特許請求の範囲第１８項に記載
    の方法。 ２０、前記ウェーハを上方温度範囲まで加熱する前記工
    程が３分以下で行なわれる、特許請求の範囲第１９項に
    記載の方法。 ２１、前記ウェーハを上方温度範囲で維持する前記段階
    が０．５秒以上３秒以下の間オンに、０．５秒以上３秒
    以下の間オフに繰り返し前記放射加熱源をスイッチして
    行なわれる、特許請求の範囲第２０項に記載の方法。 ２２、化学真空蒸着装置であつて： 反応チエンバ； 前記反応チエンバを連通したロードロツク チエンバ、前記ロードロツクチエンバと外部環境との間
    に真空気密をもたらすための外部ドア手段、及び前記ロ
    ードロツクチエンバと前記反応チエンバとの間に真空気
    密をもたらすための内部ドア手段を含むロードロック装
    置； 前記反応チエンバ及び前記ロードロツクチエンバを別々
    に排気するための真空排気手段；並びに 前記内部ドア手段が開くとき前記ロードロツクチエンバ
    内に不活性ガスを流して処理ガスが前記反応チエンバか
    ら前記ロードロツクチエンバへと通るのを防止するため
    の手段；から成る装置。
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