JP2001509645A - ガスを送出する装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
上の所望の膜を堆積に干渉することなくエッジの近傍、エッジの上、及び基板の
裏面の排他的領域における堆積を防止するために基板の半径方向に対して1つの
角度でパージガスを放出する装置及び方法に関する。関連技術の背景 集積回路の製造において、真空環境から基板を取り除くことなく複数シーケン
スの処理ステップを実行し、これによって搬送回数と基板の汚染を減少させるこ
とによって基板処理を自動化する装置が開発されてきた。このようなシステムは
、複数の処理チャンバが搬送チャンバに接続されているメイダン(Maydan)らによ
る米国特許第4,951,601号によって開示されている。中心搬送チャンバ
内にあるロボットが、接続された様々な処理チャンバのスリットバルブを通して
基板を送って、チャンバ内での処理が完了した後これらの基板を回収する。
複数の金属製の誘電性膜層と半導体膜層を堆積又はエッチングする必要がある。
このようなプロセスの例としては、化学気相堆積法(CVD)や物理気相堆積法
(PVD)やエッチングプロセスなどがある。本発明は主としてCVDプロセス
に関するが、他のプロセスにも同様に応用される。
、前駆ガスは基板の上方に位置するガスマニホルドプレートから真空チャンバ内
に充満され、基板が一般的に約250℃〜約650℃のプロセス温度にまで加熱
される。前駆ガスは加熱された基板表面で反応し、上に薄膜を堆積させる。
バイスのサイズが減少して、基板上に形成されるデバイスの数が増加している。
また、基板上のすべてのデバイスが均一となるように、薄膜の厚さが基板全面に
わたって均一であることが重要である。更に、処理チャンバ内で粒子が発生しな
いようにして基板の汚染を減少させ、これによって良好なデバイスの歩留まりを
減少させないようにすることが更に重要である。
ンバ内で縦方向に可動である。基板は外部ロボットブレードからチャンバ内に運
ばれる。複数の支持フィンガも昇降機によって垂直方向に可動であり、支持部材
中を延びて、これによってロボットブレードから支持部材までの基板の搬送が容
易なものとなっている。大抵のCVDプロセスでは、基板と基板が支持された支
持部材とは一般的に加熱される。
電体と共にWF6前駆ガスから基板に堆積させる。WF6は高度に揮発性のガスで
あり、タングステンが基板の頂部側だけでなく基板のエッジ表面と裏面にも堆積
するので問題が発生する。これらのエッジ側と裏面は一般的には高度に研磨され
た頂部表面より粗であり、スパッタリングされた窒化チタニウムなどの吸着層で
コーティングされることはなく、従って、堆積された材料は基板のエッジ表面と
底部表面から剥がれやすく、このためチャンバを汚染する。また、これらの表面
上に材料が堆積されることによって、基板が支持部材に吸着し、基板のエッジ近
傍に形成されたデバイスの集積性を損う可能性がある。加えて、1部のプロセス
ではバリヤ金属膜、即ち、例えば、チタニウム層が部分的に露出した基板表面全
体をカバーするチタニウムや窒化チタニウムから形成された膜を用いる。このよ
うなプロセスではしばしばタングステン層がバリヤ層上に堆積される。しかしな
がら、タングステンはチタニウムに吸着しないので、上に堆積されたタングステ
ンが剥がれ、これによって粒子を発生する傾向がある。
ウリングは、堆積の際に基板の周辺部をカバーして基板のこの領域をマスクし、
これによって、堆積ガスが基板のエッジ表面と裏面に到達するのを妨ぐ。しかし
ながら、例えばWF6が揮発性であるために、シャドウリングだけでは基板のエ ッジと裏面に堆積されることを防止できない。このため、シャドウリングの背後
で基板の背後又はエッジに向けられるパージガスを用いることが試みられてきた
。パージガスは正圧を発生し、これによって処理ガスがエッジや背後側の表面に
到達する確率が減少する。パージガスを用いたシステムにおいては、支持部材は
該支持部材を通って延びた離間された複数のパージガスオリフィスを有し、オリ
フィスはパージガスを支持部材の上面の環状ガス溝に送出する。環状ガス溝は基
板を囲んでおり、ガスを基板の周辺エッジに送出するようになっている。一般的
には、ガスはエッジの下方から基板に送出され、これによってガスが基板のエッ
ジの周りを流れ、基板の上面上を基板のエッジに対して垂直方向に流れるように
なっている。シャドウリングとガス通路の一例は、1996年5月14日に出願
された米国特許第5,516,367号に示されており、その内容は本明細書に
援用されている。
膜の厚さと均一性との管理基準は、絶えることなく厳格さを増してきた。堆積さ
れた膜が基板の全領域にわたって均一な厚さを有し、排除される領域がほとんど
なく又は上への堆積が全くないようにエッジが急速に下がるのが理想的である。
更に、基板のベベル付エッジ上にはなにも堆積されないのが理想的である。工業
上の慣習は、現行の工業基準が、基板のベベル付エッジ上に膜の堆積がなく、基
板のエッジから3mmの点における膜の厚さが、基板のエッジから5mm以内の
領域を除いて±5%という厚さ均一性を有して基板の中心での膜厚の90%以上
と要求するように理想のゴールに向かっている。
の最適化である。パージガスの流量が多すぎると、このパージガスは、堆積が望
まれる基板上のプロセスガスの堆積動作を妨げたりこれに干渉したりする。流量
が増すと更にパージガスは基板の中心に向かって更に内側に流れ、これによって
プロセスガスの流れとその均一な分配にもより干渉する。従って、この干渉によ
って、基板のエッジ近傍から更に基板の中心に向けて膜が不均一になるという問
題が発生する。従って、パージガスの流量が大きくなると、プロセスが工業基準
の均一性に関する要件を満たすことができなくなる。しかしながら、基板のエッ
ジと裏面の堆積の防止及びエッジ排除の工業的要件を満たすためには、流量を比
較大きくしてパージガスによって発生する正圧を増す必要がある。
を防止しエッジを排除するという工業要件を満たすシステムを提供する必要性が
ある。発明の概要 本発明は基板のエッジにガスを送り出す装置及び方法を提供することにある。
より詳細には、本発明は、基板の半径方向に対してある角度の基板エッジにパー
ジガスを放出するガス送出装置を提供するものである。本発明の1つの態様では
、周辺エッジと偏角(deflection)表面とを有する偏角部材を使用し、これによ
ってパージガスを、偏角部材の周辺エッジから基板のエッジに基板の半径方向に
対してある角度に向けるようになっている。ガス流を偏角部材の周辺エッジから
偏角部材の偏角表面上を通って基板のエッジに放出するように適合され且つ配置
されたガス流制限部材によって、ガス流が偏角表面との接触を維持するようにな
っている。必要な角度付きの流れを提供するために、偏角表面がガス流を基板と
偏角部材の半径方向に対してある角度で放出し、これによってトルネード状壁に
類似した基板のエッジの周りにガスの壁を形成するようになっている。本装置の
ガス供給部材がガスを偏角部材の周辺エッジに供給する。
ス通路の輪郭を画成する支持部材を有する基板処理装置を提供する。本装置の偏
角部材は支持部材の上面に連結され、偏角表面を有している。偏角部材は、基板
の形状と実質的に同じに延びた内部領域の輪郭を画成している。ガス流制限部材
は、流れを偏角部材の周辺エッジから偏角部材の偏角表面を横切って基板のエッ
ジまで放出するように適合され且つ配置されている。角度付きの流れを生成する
偏角部材は、ガス流を基板の半径方向に対して1つの角度で放出し、これによっ
て基板のエッジの周りにガス壁を生成するようになっている。偏角表面の溝を用
いて角度付きの流れを発生させる。偏角部材は支持部材又はこれに取り付けられ
た着脱式リングと一体となっているか別様にプロセスチャンバ内に置かれている
。
ている基板にガスを送出する方法であるが、この場合、基板はエッジを有し、エ
ッジによって、基板の半径方向に対してある度を持つガス流を発生させる。
を送出するのが望ましい。この角度が基板の半径方向に対して約65度であれば
更に望ましい。
うに、次の添付図面に示す実施形態を参照して、上記で概要を述べた本発明のよ
り詳細な説明を以下に記述する。
て本発明の範囲を制限するものと見なされるべきではなく、本発明は他の同じよ
うに効果を有する実施形態をを認めるものであることに注意されたい。好ましい実施形態の詳細な説明 本発明は一般的にはパージガス流を基板14の半径方向に対して1の角度で送
出する装置を提供する。更に詳細には、本発明は、パージガス流を、プロセスチ
ャンバ12内に、ガス供給源から基板14のエッジ18に基板14の半径方向に
対して所定の角度で放出し、これによって、パージガスが基板14の中心上を流
れたり基板14上にプロセスガスによって形成された膜の堆積物を破壊したりす
ることのないようなガス送出装置20を提供する。このガス放出装置20はCV
D処理チャンバにおいては特に有用であり、以下の記述では、説明と理解を容易
にするためにこれらのCVDプロセスに主として言及する。しかしながら、ガス
放出装置20は、PVDやエッチング装置などの他のプロセスやプロセスチャン
バや装置にも適合可能であり、従って、上記の厳密な形態に制限されることはな
いことを理解すべきである。
の中心から実質的に等距離にある各点が沿って存在している周辺部と、中心から
線形発散している半径方向と、接線即ち周辺部と1つの点で交わる1つ以上の線
を持つ接線方向と、を有している。この接線方向と半径方向とは互いに直交して
いる。一般的に基板は円形であるが、本発明は非円形の基板にも等しく応用可能
である。従って、半径方向という用語は本書では、基板14の中心から線形発散
する方向のことである。
理される。基板14の処理に際しては、シャドウリング70がしばしば使用され
るが、これで基板14のエッジをカバーし、もって、堆積が許容できない排他的
領域を提供する。基板14の外部周辺部をカバーすることによって、シャドウリ
ング70は、基板14のベベル付けされたエッジを含む基板14の上面16の排
他的領域上への材料の不要の堆積を防止する支援となっている。シャドウリング
70はこのような堆積を防止するのに効果的であるが、より効果的なシステムで
は、また基板14の周辺部の周りにパージガスを放出し、ガスが基板14の周辺
エッジ18の周りと、周辺に近接した上面16上を流れるようになっている。パ
ージガスライン48が支持部材30内に存在し、もってアルゴンなどのパージガ
スが支持部材30の複数のパージガス開口49内に流入し、次に支持部材30は
パージガスをガスオリフィス34に放出する。ガスオリフィス34は支持部材3
0の上面32に形成された連続した環状のガス溝という形態であるのが望ましい
。このように、ガス流は基板14の全周辺部の周りに送出され、もって、プロセ
スガスが基板のエッジ表面や排他的領域と接触することを禁止し、基板14の裏
面へ流れたり、或いは上に材料が堆積されたりすることを禁止している。
最適化するための1つの要因は、基板14のエッジ18に送出されるパージガス
の流れである。パージガス流は、プロセスガスの***や基板表面上での分布の不
均一を避けるために、比較的穏やか定常的でなければならない。しかしながら、
パージガスによって正圧が発生する程度にパージガスの流量を比較的多くするこ
とは、ガスのエッジ保護効果を向上させるためには必要なことである。現行の設
計では、ガス流は基板14のエッジ18に直接に送出されるか、或いは基板14
のエッジ18に対して半径方向に送出されるかどちらかであって、ガスは基板1
4のエッジ上を流れて基板14の中心に向けて半径方向に向かう。その結果、流
量が増すと、パージガスは更に基板14の中心に向かって多量に流れる。堆積が
望まれる基板14の領域上でのガス流はプロセスガスの流れを妨害し、もって基
板14上での堆積が不均一になる。
裂させるというこの問題を克服するために、本発明では、ガスが基板14の半径
方向に対して1つのある角度で流れるようにこのガスを放出する。このように、
このガスは基板14のエッジの周りにガスから成る保護壁を生成する。もちろん
、この装置は多くの形態を採ることができる。
体形成された偏角部材100を用いる。偏角部材100は支持部材30の上面3
2の周りに配置された環状のリングを備えている。偏角部材100の形状は、環
状が望ましく、従って、基板14のように、表面に沿って半径方向領域(dimens
ion:ディメンジョン)を有している。偏角部材100の内径は、基板の外径よ り少し小さい直径を持つのが望ましい基板14の形状及びサイズと実質的に同じ
に延びた形状及びサイズを有する内部領域40の輪郭を画成している。支持部材
30の上面32上に置かれて適切に整列された基板14が偏角部材100の内径
内に位置するように、偏角部材100は支持部材30の周りに置かれている。従
って、基板14のエッジは、支持部材30上にあるとき内部領域40に隣接又は
僅かに横切って置かれる。
いう形態であるのが望ましい、パージガスをガスオリフィス34に放出する支持
部材30内の複数のパージガス開口49が、支持部材30に形成されている。環
状ガス溝は、偏角部材100の外部周辺が環状ガス溝の内径にほぼ等しくなるよ
うに、偏角部材100の外径を囲んでいる。このようにして、ガス流は偏角部材
100のほぼ全周辺に送出される。
の上を通って基板14のエッジ18までガス流を放出するように配置され且つ適
合されている。図1と図2にガス流制限部材110の好ましい実施形態を示す。
この好ましい実施形態では、ガス流制限部材110は、好ましくは溶接によって
支持部材30に固定的に取り付けされる環状リング取付部品を備えており、これ
によって、自身が支持部材30の一体部分となるようになっている。リング取付
部品41は、支持部材30の上面32に静止し、この表面32から上向きに延び
ているベース部分42を有している。このベース部分42の内径はガス溝の直径
より大きくなっており、ベース部分42がガス溝を囲むように配置されている。
このようにして、ベース部分42は、パージガスがその中を通過できないガス溝
の周りに壁を形成する。リング取付部品41の突出部分43がベース部分の頂部
から内向きに支持部材30の中心に向かって、上面及び偏角部材100と離間し
て延びている。ベース部分42は突出部分43と一体となっており、これによっ
て突出部分43を偏角部材100の上方で支持している。突出部分43が支持部
材30上に置かれた基板14の上面より少し高く縦方向にずれるように突出部分
43を上面32の上方に維持し、これによってパージガスが基板14のエッジと
上面18に放出されるようにするのが望ましい。従って、リング取付部品41は
、ガスが通過して流れるのを防止するように適合されており、パージガスをガス
溝から偏角部材100の偏角表面102上を通過して基板14のエッジまで放出
する。
ス流制限部材110の代替実施形態を示す。シャドウリング70のスペーササポ
ート78は、支持部材30の上面32上で載置され、もってシールド部分80を
支持部材30と基板14の上方に所定の距離だけ離間して保持している。スペー
ササポート78の内径は、スペーササポート78がガスオリフィス34を囲むよ
うにガスオリフィス34の外径より大きくなっている。スペーササポート78は
、上面32上に載置された連続リングであるため、ガスオリフィス32から外向
きにガスが流れるのを防止する外壁を形成している。更に、シールド部分80は
、スペーササポート78から内向きに基板14に向け、好ましくは基板から少し
突出する位置に延びている。これによって、シールド部分80は偏角部材100
の偏角表面102から突出し、ガスが通過できない上方壁即ち天井を形成してい
る。シールド部分80と支持部材30の上面32との間のスペースは、その間を
流れるガスが偏角部材100の偏角表面102と接触するように比較的小さいの
が望ましい。従って、支持部材30の上面32とシャドウリング70のシールド
部分80とスペーササポート78とはガス流を環状ガス溝から偏角表面102上
を介して基板14のエッジ18に放出する通路の輪郭を定める。偏角部材100
はガス流を基板14のエッジ18に基板14の半径方向に対してある角度で放出
するようになっている。
4から基板14のエッジ18に近接した偏角部材100の内径に延びた偏角表面
102に形成された1つ以上の溝の輪郭を画成している。偏角部材100は、偏
角部材100の全外周の周りに互いに近接して離間された約100〜約200の
複数の溝106を有しているのが望ましい。溝106は互いに等間隔で離間され
、もって、ガスを均一に基板14のエッジ18に送出するのが望ましい。溝10
6は、ガスが基板14のエッジ18の周りを流れてエッジ18の周りに保護ガス
壁を形成するように基板14の半径方向に対してある角度で方位付けされている
。このように、溝106は、ガスがガスオリフィス34から偏角部材100の偏
角表面102上を流れたときに、基板14の周辺部の周りの離間した全ての溝1
06からの流れの組み合わせとして見た場合に、その流れを、単純な半径方向流
れから基板14の周辺部の周りにパージガスの壁を生成する角度付き流れに方向
付けする。このガスの少なくとも1部が角度付き溝106に入り溝106から基
板14のエッジに流れる。このように、ガス流は、基板14の中心に向けて半径
方向に流れるのではなく、基板14のエッジ18に近接した領域上だけを流れて
、基板14上わずか約0.42インチしか流れないのが望ましいガス保護壁を形
成する。このガス壁は、ガスの角度付き流れによって、形状は環状である。基板
14の半径方向に対する溝106の角度及びその結果生じる基板14の半径方向
に対する流れの角度は、厳密な放射とガス流量などの変数によって変化し得る。
しかしながら、基板14の半径方向に対する溝106と流れの好ましい角度は約
10度〜約90度(即ち接線方向流)にある。基板14の半径方向に対する流れ
の角度は約65度であればより好ましい。
図3に示すように支持部材30と一体化させてもよいし、また、図2に示すよう
に支持部材30に取り付けられた別の部材であってもよい。更に、偏角部材10
0を図3に示すように支持部材30の上面32と同じ水平方向平面上に方位付け
してもよいし、また、図1と2の後付け(retrofit)着脱式リング設計に示すよ
うに溝106と制限部材110の間のスペースを大きくするように上面32の少
し下方に配置してもよい。この溝106は線形でも、放物線形状でも、又は基板
14のエッジ18に角度付きの流れを発生する限り他の形状のものであってもよ
い。例えば、放物線形状の溝は、より積層化された流れを発生するが、その理由
は、流れの方向の変化があまり唐突ではないからである。加えて、ガス流制限部
材110は、ガス流制限部材110が、支持部材30の周辺から上向き且つ内向
きに延びて、これによって偏角部材100の偏角表面102の近傍にガス流を維
持する通路の輪郭を定める支持部材30の一体化された部分である実施形態など
の、様々な実施形態を有し得る。偏角部材100に対しても多くの代替実施形態
が可能であるが、その内の幾つかを以下に説明する。
即ち、本好ましい実施形態におけるシャドウリング70のシールド部分78)を
形成している。従って、1つの代替実施形態では、図に示すように「床」ではな
くこの天井に偏角表面102が提供される。
響し得る他の装置を用いている。例えば、溝106の代わりに、支持部材30の
上面32とシャドウリング70のシールド部分78との間を延びる角度付きフィ
ン、即ち薄い壁を用いてもよい。従って、フィンは、ガス流を基板14の半径方
向に対してある角度で放出する通路を形成する。
方向付けするようになっている。本設計では、パージガス開口49はガス流を縦
方向上向きに放射して、支持部材30の上面32に形成されている環状ガス溝中
に流入させている。この代替実施形態では、これらのパージガス開口49は、パ
ージガス開口49がガス流を基板14のエッジ18に向けて水平方向に基板14
の半径方向に対してある角度で放射するように、支持部材30に沿って形成され
るように再設計されている。従って、この代替設計では、支持部材30は、基板
14が処理の際に挿入される内部領域の輪郭を定める外部***部分を有しなけれ
ばならない。この***部分の高さは、パージガス開口49がその内面に対して開
くのに十分な高さである。例えば、***部分は支持部材30と一体であるスペー
ササポート78を備えている。従って、パージガス開口49は支持部材30を通
ってスペーササポート78中に延びて、スペーサポート78の内向きに対面して
いる表面からスペーサポートを水平方向に脱出して、ガス流を基板14に向けて
放出する。しかしながら、パージガス開口49は、基板14の半径方向に対して
ある角度でガス流を提供するように方向付けされる。一般的な支持部材30は、
その周辺の周りに離間されている約300〜500のパージガスオリフィスを有
しているので、ガス分布は基板14の全周辺の周りで実質的に均一となる。パー
ジガスオリフィス49の出口オリフィスは、自身からガス流を加速するためのノ
ズルを有してもよい。パージガス流を基板14の半径方向に対してある角度で放
出する他の代替実施形態とメカニズムが可能である。
を示す。チャンバ12は、中心搬送チャンバに接続された複数のプロセスチャン
バ12を有する真空処理システムの1部であってもよい。プロセスチャンバ12
は、概して縦方向に方位付けされているシャフト38に取り付けられるペデスタ
ル即ちサセプタという形態を取ることがある支持部材30を収納する。支持部材
30はその平坦な上面32上に基板14を支持する働きをする。支持部材14は
また、4つのフィンガアパーチャ44を含んでいる。一般的には、支持部材は、
自身に埋め込まれた1つのコイル抵抗ヒータを有する1ブロックの金属、例えば
アルミニウムを含んでいる。しかしながら、支持部材は、セラミックなどの他の
金属で形成してもよい。支持部材30を均一に加熱し、それに取り付けられてい
る基板14を均一に加熱するためには、このコイルは支持部材30のバルクの全
ての側部と接触しなければならない。本発明の場合、ヒータは必要ないことに注
意されたい。図1と2に示すように、上面32は、上面32とシャドウリング7
0と基板14との接触表面積を減少させる目的で与えられている等間隔に離間さ
れた複数の同心溝を含んでいる。この接触表面積を減少させることによって、熱
膨張係数が異なることによって自由に移動する必要がある部品同士が固着する確
率が減少し、また、これらの部品同士間での熱伝導が減少する。
される基板持ち上げフィンガ200を示している。一般的には、プロセスチャン
バ12はこのような持ち上げフィンガ200を4つ含んでいる。これらの持ち上
げフィンガ200は処理の後で支持部材30の上面32から基板14を持ち上げ
るように動作する。この基板14を取り外すという動作は、スリットバルブ開口
210からプロセスチャンバ12中に入る従来のプロセスチャンバロボットアー
ム(図示せず)によって遂行される。このロボットアームはまた、基板14をプ
ロセスチャンバ12に挿入する場合にも使用される。持ち上げフィンガ200は
、図3に上方部分だけを示す第2の動きアクチュエータ202の作用の下で縦方
向に移動可能である。
行される第1の、即ち降下位置と第2の、即ち上昇位置の間で交互にプロセスチ
ャンバ12内で縦方向に支持部材30を移動させるようになっている。動作中、
基板14は次に説明するように支持部材30の上面32上に置かれる。ロボット
アームが基板14をスリットバルブ開口210からプロセスチャンバ12に挿入
して、支持部材30の上方に縦方向に支持する。第2の動きアクチュエータ(図
示せず)が持ち上げフィンガ200を上昇させると、このフィンガ200が支持
部材30のフィンガアパーチャ中を延び、基板14に接触して基板14をロボッ
トアームから持ち上げて、基板14を支持部材30の第1の位置と第2の位置の
中間に支持する。ロボットアームはプロセスチャンバ12から後退する。次に、
動きアクチュエータが支持部材30を第1の位置から持ち上げて、持ち上げフィ
ンガ200の頂部を過ぎて第2の位置まで移動させる。この支持部材30の動き
によって、基板14が持ち上げフィンガ200から持ち上げられる。これらのス
テップを逆の順序で実行すると、基板14が支持部材30からロボットアームま
でそしてプロセスチャンバ12から搬送される。
基板14のエッジの堆積が発生しない排他的領域が与えられる。一実施形態では
、シャドウリング70はまた、不整列の基板14を、支持部材30が第1の位置
から第2の位置に移動するに連れて整列させるように動作する。支持部材30が
下降位置にある場合、シャドウリング70はその周辺の周りで外部支持リング2
20によって支持されるが、リング220は真空チャンバ30に取り付けられた
従来型のポンププレート222によって支持されている。2つのリング70と2
20が組み合わされると、プロセスチャンバ12が上方及び下方のセクション1
2aと12bの2つにそれぞれ分割される。
る***位置へ移る。シャドウリング70は支持部材30の上面32に静止する下
方部分84を有し、シャドウリング70の上方シールド部分80を基板14の上
面の上方に支持する。シャドウリング70の上方シールド部分80は自身を通過
する円形上方アパーチャ82の輪郭を画成している。上方アパーチャ82の直径
は基板14の外径より少し小さく、これによって基板14上に排他的領域を形成
している。しかしながら、新しいプロセスではシャドウリング70が基板14上
に突出しないようにする必要があるかもしれない。
いる少なくとも1つのスペーササポート78を用いて基板14の上方に維持され
るが、こうする代わりにスペーサを支持部材30にカップリングして、前述のよ
うに、シャドウリング70の下方部分84としてもよい。スペーササポート78
はシャドウリング70の下方表面から延びる環状の***部分であり、その直径が
支持部材30の外径より小さいことが望ましい。従って、シャドウリング70が
支持部材30で支持されると支持部材30と接触するのはスペーササポート78
である。スペーササポート78は十分な厚さを持ち、また、支持部材30が第2
の位置にあるときに基板14の上面16の上方の望ましくは約3ミル〜5ミル隔
たったところにシャドウリング70を維持するようにシャドウリング70が全般
的に設計されている。シャドウリング70を基板14の上面16の上方に維持す
ることは、パージガス流をシャドウリング70と基板14の間に流すためには必
要なことである。
列になることがしばしばある。この不整列を補正し適切な堆積を保証する支援と
なるために、プロセスチャンバ12は一般的には、支持部材30が第1の位置か
ら第2の位置に移動するに連れて支持部材30上で基板14を整列させる整列装
置を含んでいる。あるタイプの整列装置は、図3に示すようなシャドウリング7
0の下方部分84を備えている。別のタイプの整列装置は、支持部材30の上面
32に取り付けられた1セットのガイドピン50を用いている。他にも整列装置
が周知であり可能であるが、整列装置のそれぞれシャドウリングのタイプとガイ
ドピンのタイプとを以下に説明する。
の下方部分84は、上方シールド部分80から下向きに延びるものである。この
下方部分84はその全長にわたって環状の断面を有し、上方アパーチャ52と同
心であるその内部にある円錐台形状の内部キャビティ86の輪郭を画成している
。内部キャビティ86の直径は内部キャビティ86の下方口部分87から上方端
88に行くに連れて減少し、支持部材30上に基板14を整列するための漏斗状
の構造を形成する。従って、内部キャビティ86の表面は比較的平滑であり、こ
れによって内部キャビティ86中での基板14の滑動受容と当接とが容易となる
。基板14を内部キャビティ86中に受容し基板14をシャドウリング70に対
して適切に整列させることができるように、内部キャビティ86の上方端46の
直径は基板14の外径より少し大きいか、好ましくはほぼ等しい。内部キャビテ
ィ86の上方端46の直径は、基板14の不整列が最大でも約1.5mmを少し
上回るだけであることを保証するように、基板14の外径より約3mmを少し越
える値だけ大きいことが望ましい。
表面32上に静止する。この配置は、支持部材30がその最降下位置にあるとき
に実行される。処理が開始される前に、基板14は最初に支持部材30によって
第2の即ち上昇位置に上げられる。下降位置から上昇位置に移動する間に基板1
4のあらゆる不整列が補正されて基板14は整列される。支持部材30が下降位
置から上向きに移動するに連れて、不整列の基板14は、上方端88と下方口部
分87との中間位置でシャドウリング70の内部キャビティ86と接触する。こ
の接触点は不整列の大きさによって異なる。不整列がないのが望ましい。支持部
材30が上向きに移動し続けるに連れて円錐台形状の内部キャビティ86の角度
付き側部が基板14のエッジ18に横方向の力を加えて、基板14を整列させる
。その結果、支持部材30がその上昇位置に達して基板14がシャドウリング7
0の内部キャビティ86の上方端88に到達すると、基板14は基板14とシャ
ドウリング構成部品の直径が相対的なものであることによる不整列は1mm未満
になる。シャドウリング70は、この上昇位置では支持部材30上に静止してシ
ャドウリング70と基板14の間に小さなギャップをもたらす。支持部材30が
この上昇位置にある状態では、基板14の外部部分はシャドウリング70の上方
シールド部分80によってカバーされる。このようにして、シャドウリング70
は支持部材30上にある基板14のいかなる不整列でも補正する。
形態では、支持部材30の上部表面32に取り付けられた1セットのガイドピン
50を用いる。図7に示すガイドピン50は、上面32の周りに互いに離間して
置かれているが等間隔に離間しているのが望ましい。ガイドピン50は、その内
面52の下方端が自身同士間に円形のスペースを生成し、且つ基板14の外径に
実質的に等しい直径を有するようにその内面52同士が十分離間されるように円
形パターンで離間されている。更に、内面52は、基板14を受容するに十分な
大きさを持ち、基板14の形状とサイズと実質的に同じに延びた体積の輪郭を自
身同士間で画成している。内面52は互いに対して外向きに角度が付いており、
これによって、内面52の頂部端はその底部端より更に互いから離れるようにな
っている。従って、内面52によって形成される円の直径は支持部材30の上面
32に近接した内面52の底部における最小直径から支持部材30の上面32の
遠位にある内面52の頂部での最大直径まで増加する。このようにして、ガイド
ピン50の内面52は支持部材30上の基板14を受容して整列するためのファ
ンネルを形成する。整列装置20は少なくとも6つのガイドピン50を含むのが
望ましい。
00を過ぎて移動すると、支持部材30に対する基板14の不整列は全てガイド
ピン50によって補正される。基板14は、不整列の場合、1つ以上のガイドピ
ン50と特に、ガイドピン50の頂部と底部の中間にあるその内面52と接触す
る。ガイドピン50の高さと内面52の角度とは、ガイドピン50が上方端で形
成する最大直径が基板14がかなり不整列であってもこれに対処するように十分
大きく、これによってガイドピン50がプロセスチャンバ12に挿入された基板
14を全て捕獲して整列するに十分な値である。一般的には、基板14の最大の
不整列でさえも比較的小さいものである。図4に支持部材30上で整列された基
板14を示す。ガイドピン50が基板14に接触してから支持部材30が第2の
位置に上昇し続けると、傾斜した内面52は基板14の周辺エッジ18に横方向
力を加え、基板14を整列させる。内面52は比較的平滑であり、このため、基
板14は内面52に沿って滑動し、これでこれらの間のいかなる摩擦力でも最小
化され、これによってそれらの接触によって起こり得る粒子の発生を減少させ、
ガイドピン50によって基板14に加えられるあらゆる持ち上げ力をも最小化す
るようになっている。その結果、支持部材30がその上面32上に基板を受容す
るに十分なだけ上昇すれば、ガイドピン50は基板14を内面52の最小直径以
内の横方向位置に駆動して支持部材30と整列させたことになる。適切な整列は
ガイドピン50の下降端で形成されている円形直径に対応する。
造とは無関係に、重要な特徴とは、基板14上に堆積された膜が厳格な産業要件
に適合するように、支持部材30に対して基板14を適切に整列させることであ
る。
整列されるように支持部材30が第2の位置まで上昇すると、基板14は処理の
準備ができたことになる。シャドウリング70は基板14の排他的領域をカバー
する。パージガスはパージガス開口49から偏角部材100の周辺エッジ104
にあるガスオリフィス34に流れる。ガス流制限部材110がガスを偏角部材1
00の偏角表面102上を通るように放出し、これによってパージガスは基板1
4の半径方向に対してある角度で流れるようになる。従って、パージガスが基板
14のエッジ18に到達すると、ガスは基板14の周辺部分上だけを流れ、これ
によってガス壁を形成する。
形態及び更なる実施形態も本発明の基本的範囲から逸脱することなく考え出され
、また、本発明の範囲は次の請求の範囲によって決まる。
。
Claims (16)
- 【請求項1】 半径方向領域(dimension)、周辺エッジ、及び偏角表面と を有する偏角部材と、 前記偏角部材の前記周辺エッジにガスの流れを供給するように適合されたガス
供給部材と、 前記偏角部材の前記周辺エッジから、前記偏角部材の前記偏角表面上を横切っ
てガスを放出するように適合され且つ配置されたガス流放出部材と、 前記偏角部材の前記半径方向領域に対して、1つの角度でガス流を放出するよ
うに適合された、前記偏角表面の表面に形成された1つ以上の溝と、 を備える、処理システム中にガス流を送出する装置。 - 【請求項2】 前記1つ以上の溝が、前記偏角部材の前記周辺エッジから、
前記偏角部材の前記半径方向領域に対して1つの角度で延びた請求項1に記載の
装置。 - 【請求項3】 前記1つ以上の溝が、前記偏角部材の前記周辺エッジから前
記偏角部材の半径に対して約10度〜90度の角度で延びた請求項2に記載の装
置。 - 【請求項4】 前記1つ以上の溝が、偏角部材の半径に対して約65度で前
記周辺エッジから延びた請求項2に記載の装置。 - 【請求項5】 半径方向領域、周辺エッジ、及び偏角表面を有する支持部材
の上面に連結され、前記偏角部材が内部領域の輪郭を画成し、前記内部領域が前
記基板の形状と実質的に同じに延びた形状を有する偏角部材と、 前記偏角部材の前記周辺エッジにガスを放出するように適合された前記支持部
材のガスオリフィスと、 前記偏角部材の前記周辺エッジから前記偏角部材の前記偏角表面上を横切って
前記基板に後出のガス流を放出するように適合され且つ配置されたガス流放出部
材と、 を備え、 前記偏角部材が前記基板の半径に対して1つの角度で前記ガス流を放出するよ
うに適合された、支持部材の上面上で基板を処理する装置。 - 【請求項6】 前記偏角部材が、前記周辺エッジから前記偏角部材の半径に
対して1つの角度で延びた前記偏角表面に形成された1つ以上の溝の輪郭を画成
する請求項5に記載の装置。 - 【請求項7】 前記1つ以上の溝が、前記基板の半径に対して約10度〜9
0度で延びた請求項6に記載の装置。 - 【請求項8】 前記1つ以上の溝が、前記偏角部材の半径に対して約65度
で延びた請求項6に記載の装置。 - 【請求項9】 前記偏角部材が前記支持部材の前記上面と一体になっている
請求項5に記載の装置。 - 【請求項10】 前記ガス流放出部材が、下方部分とシールド部分とを有す
るシャドウリングを備え、 前記下方部分は、前記支持部材の前記上面上に載置され、前記シールド部分を
前記上面の上方に所定の距離離間して維持するように適合され、 前記下方部分が、前記ガスオリフィスの外部の1つの位置で前記支持部材の前
記上面と接触し、 前記シールド部分が前記基板の前記エッジに近接した位置に前記下方部分から
延びた、 請求項5に記載の装置。 - 【請求項11】 プロセスチャンバ内の支持部材の上面に支持された基板に
ガスを送出する方法であり、前記方法がガスを前記基板の半径に対して1つの角
度で提供するステップを含む方法。 - 【請求項12】 前記ガスが前記基板の前記半径に対して約10度〜90度
で放出される請求項11に記載の方法。 - 【請求項13】 前記ガスが前記基板の前記半径に対して約65度ので放出
される請求項11に記載の方法。 - 【請求項14】 前記ガスを、前記プロセスチャンバ内に前記基板の前記エ
ッジから外れた位置から導入するステップと、 前記ガスを前記基板の半径に対して1つの角度で放出するように適合された偏
角部材を介して前記ガスを放出するステップと、 を更に含む請求項11に記載の方法。 - 【請求項15】 前記ガスを、前記プロセスチャンバ内に前記基板の前記エ
ッジから外れた位置から導入するステップと、 前記偏角部材の前記半径に対して角度付けされた1つ以上の溝の輪郭を画成す
る偏角表面の上方を、前記ガスが通過するようにするステップと、 を更に含む請求項11に記載の方法。 - 【請求項16】 前記ガスを前記プロセスチャンバ内の前記基板の前記エッ
ジから外れた位置から導入するステップと、 前記基板の前記半径に対して1つの角度で前記基板の前記エッジに向けて前記
ガスを放射するように適合された1セットの通路を介して前記ガスを通過させる
ステップと、 を更に含む請求項11に記載の方法。
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