JPH0837193A - 半導体ウエハの表面温度の均一性を改善するための方法および装置 - Google Patents

半導体ウエハの表面温度の均一性を改善するための方法および装置

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JPH0837193A
JPH0837193A JP7030639A JP3063995A JPH0837193A JP H0837193 A JPH0837193 A JP H0837193A JP 7030639 A JP7030639 A JP 7030639A JP 3063995 A JP3063995 A JP 3063995A JP H0837193 A JPH0837193 A JP H0837193A
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reflector
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウエハ処理中における半導体ウエハ表面にわ
たる温度均一性を改善すること。 【構成】 処理チャンバーには処理中にウエハ１６を加
熱および冷却するのに適したウエハペディスタルが具備
されており、ウエハ１６がウエハクランプリング１２を
有するペディスタルに固定され、ウエハ１６表面に対し
て間隔を開けて対面した位置関係でウエハ１６に近接し
て配置されるヨーク第一面を有するヨーク１４が上記ク
ランプリング１２上に配置される。このヨーク面は、凹
面状の円周部１８、すなわち湾曲して放物状または楕円
状反射体のような反射体を構成しており、その凹面状円
周部１８は焦点がウエハ端に一致あるいは近接するよう
に配置される。ウエハ１６表面に対して間隔を開けて反
射体１８を配置することによって、ウエハ１６表面の端
部から放射された熱のウエハ端に向けての反射が促進さ
れ、それによってウエハ端での熱損失が低減され、ウエ
ハ１６表面にわたる温度均一性が改善される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば集積回路の製造
過程における、半導体ウエハの処理（processing）に関
する。より詳しくは、本発明は、半導体ウエハを処理す
る際におけるウエハ表面にわたる温度均一性を改善する
ことに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの効率的な製造に必要な
高水準の処理の再現性を保証するための重要な因子は、
温度や圧力などのような処理条件の一貫性すなわち均一
性である。特に温度に敏感な処理においては、半導体ウ
エハ表面にわたる温度勾配のような処理偏差（process
deviation ）は、処理収率の重大な低下をもたらし、そ
れゆえ製造過程の効率の低下をもたらすものである。
【０００３】以下の説明においては、ウエハ表面にわた
る温度均一性の欠如の影響を、一例として、ホットアル
ミニウム平坦化処理に関して考察する。この処理は、サ
ブミクロンオーダーのデバイス機構（feature ）が要求
される場合に特に有用である。
【０００４】サブミクロンオーダーの処理においては、
従来のスパッタリング技術を用いたデバイス製造中にコ
ンタクトホールへの十分なステップカバレージを達成す
ることは困難である。かかる処理においては、コンタク
トプラグとインターコネクションの両方を形成する時に
ホットアルミニウム平坦化処理を用いることが好まし
い。この有望な技術によれば、高複雑化、高コスト、高
接触抵抗、接触抵抗の制御性の欠如、およびタングステ
ンＣＶＤプラグプロセスに伴う汚染粒子の発生を避ける
ことができるという有利な点がある。例えば、M.Taguch
i,K.Koyama,Y.Sugano によるQuarter Micron Hole fill
ing With SiN Side Walls By Aluminum High Temperatu
re Sputtering,IEEE VMIC Conference, 第219 頁(199
2)；H.H.Hoang,F.S.Chen,M.Zamanian,G.A.Dixit,C.C.We
i,F.T.Lious によるReliability Study of Planarized
Aluminum Metallization,IEEE VMIC Conference,第411
頁(1991)；C.S.Park,S.I.Lee,J.H.Park,J.H.Sohn,D.Chi
n,J.G.Lee によるAl-PLAPH Process For Planarized Do
uble Metal CMOS Application,IEEE VMIC Conference,
第326 頁(1991)；N.Nishimura,T.Yamada,S.Ogawaによる
Reliable Submicron Vias Using Aluminum Alloy High
Temperature Sputter Filling,IEEE VMIC Conference,
第170 頁(1991)；およびH.Ono,Y.Ushiku,T.Yoda による
Development of aPlanarized Al-Si Contact Filling T
echnology,IEEE VMIC Conference,第76頁(1991)が参照
される。
【０００５】通常、ホットアルミニウム平坦化処理は、
高温リフロー処理、コールド／ホット堆積処理、あるい
はコヒーレントコールド／ホット堆積処理の一種として
分類することができる。例えば、高温リフロー処理にお
いては、固相拡散が優勢になるような、アルミニウムの
融点（３５０℃）の約２／３の温度より高い温度にウエ
ハが加熱される。表面形態論（surface morphology）か
ら導かれる化学ポテンシャルの差異によってコンタクト
ホールにアルミニウムが導かれる。
【０００６】処理中にウエハを加熱する技術としては様
々な技術が知られている。例えば、MukaによるHeater A
ssembly For Thermal Processing of a Semiconductor
Wafer in a Vacuum Chamber,米国特許第4,481,406 号,1
984 年11月6 日（ワークピースへ熱を反射し、それによ
ってプロセスのエネルギー必要量を低減するためのシー
ルドを具備しているヒーターアセンブリ）；R.Anderso
n,T.Deacon,D.CarlsonによるApparatus and Method For
Substrate Heating Utilizing Various Infrared Mean
s To Achieve Uniform Intensity, 米国特許第5,179,67
7 号,1993 年1月12日（加熱される表面にわたる熱放射
強度のバランスをとるための遠隔熱源内の反射体配
列）；J.Wortman,F.Sorrell,J.Hauser,M.Fordhamによる
Conical Rapid Thermal Processing Apparatus, 米国特
許第5,253,324 号,1993 年10月12日（加熱体配列のため
の円錐形状反射体）；およびK.Yamabe,K.Okumuraによる
Methodof Thermally Processing Semiconductor Wafers
and an Apparatus Therefor,米国特許第5,259,883 号,
1993 年11月9 日（熱源を有する第一の高温部と、熱反
射体を有する第二の低温部とを含む熱処理管）が参照さ
れる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ホットアルミニウム平
坦化技術は、プロセスが簡易でかつ抵抗率が低く、さら
に３より高いアスペクト比を有するコンタクトホールを
埋め込む特性（capability）を有する見地から他の技術
より有利である。しかしながら、この方法は、アルミニ
ウムのフロー処理中における半導体ウエハ表面にわたる
温度の不均一性に敏感である。かかる温度が不均一であ
ると、アルミニウム膜の平坦化が不十分なものとなる。
ウエハ表面にわたる温度の均一性の欠如はまた、ウエハ
の端から約２０ｍｍの範囲にあるコンタクトホールのボ
イド発生を引き起こす。この問題の大きさは、現代の半
導体デバイスは数百万個のトランジスタを含んでおり、
それゆえ典型的なウエハは十億箇所を超えるコンタクト
を含み得るということを考えると明らかになる。１箇所
のコンタクトの完全性が欠けると、デバイスを台無しに
することとなる。
【０００８】上記の問題は、処理温度が５００℃を超え
る場合に特に顕著である。例えば、ホットアルミニウム
平坦化のためには、典型的な処理パラメーターはウエハ
表面にわたる温度変動が６００℃で±５℃より小さくな
くてはならないということを規定する。
【０００９】かかるウエハ表面にわたる温度の不均一性
は、ウエハ端での熱損失または加熱ガス漏れによって引
き起こされると考えられる。ホットアルミニウム平坦化
や他の処理に典型的に使用されるような、超高真空
（“ＵＨＶ”）システム（例えばフローチャンバー）に
おいては熱対流および熱伝導は無視できるので、上記の
熱損失のメカニズムは放射損失である。
【００１０】処理中に均一な方法で熱を供給することに
よってウエハを加熱することは知られているが、特にウ
エハ端におけるウエハ表面にわたる温度の均一性を保証
する方法は知られていない。ウエハ表面にわたる温度の
均一性が欠如すると、ウエハ当たりのデバイス収率が減
少し、それゆえ半導体デバイスの製造が著しく高コスト
となる。ウエハ表面にわたる温度の均一性を改善する技
術は半導体産業に有用であり、サブミクロンオーダーの
機構サイズを有するデバイスを製造するために発展して
きたホットアルミニウム平坦化のような新規かつ創発的
に出現した処理技術に関しては特に有用である。
【００１１】
【課題を解決するための手段および作用】本発明は、例
えば高温でのウエハ処理中に、ウエハ表面から放射され
る熱をウエハに反射することによって半導体ウエハ表面
にわたる温度均一性を改善するものである。
【００１２】本発明は、基板表面に対して間隔を開けて
対面した位置関係で該基板に近接して配置され、該基板
表面から放射された熱エネルギーを該基板に向けて反射
して該基板の周囲を優先的に加熱するのに適した反射面
を有する成型反射体を具備する、平坦な基板表面にわた
る温度均一性を改善するための装置である。
【００１３】また、本発明は、基板表面に対して間隔を
開けて対面した位置関係で該基板に近接して配置された
反射面を有する成型反射体を用いて、該基板表面から放
射された熱エネルギーを該基板に向けて反射して該基板
の周囲を優先的に加熱するステップを含む、平坦な基板
表面にわたる温度均一性を改善するための方法である。
【００１４】本発明への使用を意図するタイプの処理チ
ャンバーは、処理中にウエハを加熱および冷却するのに
適したウエハペディスタルを具備するものである。ウエ
ハは、ウエハクランプリングを有するペディスタルに固
定される。そして、ヨーク（yoke）が上記クランプリン
グ上に配置される。上記のヨークは、ウエハ表面に対し
て間隔を開けて対面した位置関係でウエハに近接して配
置されるヨーク第一面を有するものである。このヨーク
面は、凹面状の円周部を有しており、その凹面状円周部
は焦点がウエハ端に一致あるいは近接するように配置さ
れる。上記ヨークの凹面部は湾曲して反射体を構成す
る。上記の反射体表面の曲率は、本発明の適用対象（ap
plication ）を鑑みて選択される。幾つかの適用対象に
は放物状の反射体が提供され、他方、他の適用対象には
楕円状の反射体が提供される。ウエハ表面に対して間隔
を開けて反射体を配置することによって、ウエハ表面の
端部から放射された熱のウエハ端に向けての反射が促進
され、それによってウエハ端での熱損失が低減され、ウ
エハ表面にわたる温度均一性が改善される。
【００１５】
【実施例】本発明は、ウエハの処理中に半導体ウエハ表
面にわたる温度均一性を改善するための方法および装置
を提供する。図１は、湾曲して放物状反射体を構成して
いる凹面部１８を含む表面を有するヨーク１４を含む、
ウエハチャック１０およびクランプアセンブリ１２の側
断面図である。同図において一例として示したチャック
は、ウエハ処理中に半導体ウエハ１６を支持するのに適
した平坦な上面１９を有している。かかる処理として
は、イオン注入、ＣＶＤ、ＰＶＤ、反応性イオンエッチ
ングなどのような公知技術が包含される。ここに記載し
た実験例は、アニーリングおよびリフローを含むが堆積
は含まない処理に関するものであるが、本発明は他の多
くの処理に使用することが可能である。
【００１６】クランプアセンブリ１２は、ウエハの処理
中にウエハチャック表面１９にウエハ１６を固定するた
めのものである。典型的なウエハクランプアセンブリ
は、様々な処理工程中におけるウエハ表面へのアクセス
を可能とする内側開口部２５を有する環状部材として形
成されている。上記クランプアセンブリはまた、ウエハ
を留めている間に相補的な溝２９、３１に適合配置され
る位置決めフランジ２７を具備している。リフトブラケ
ット３３およびリフトフィンガー１７を具備するリフト
アセンブリが、ウエハチャック表面１９に対してウエハ
を昇降するために設けられ、それによってウエハ１６が
ウエハチャック１０上に配置されそしてそこから除去さ
れる。
【００１７】上記ウエハチャックの重要な機能は、熱塊
（thermal mass）を設けることにあり、その熱空間によ
ってウエハが所望の温度に正確に維持される。ウエハの
温度を上げるために加熱要素１１が設けられている。例
えば、デュアルゾーンヒーター（すなわち２箇所の加熱
区域を有するヒーター）として、あるいはファイブゾー
ンヒーター（すなわち５箇所の加熱区域を有するヒータ
ー）として上記の加熱要素を設けてもよい。
【００１８】ウエハを加熱するために伝熱ガスをガス導
管１５を通じてウエハの裏側に供給し、そして水のよう
な冷却流体を流体導管２１を通じてウエハチャックに供
給することができる。ウエハチャック表面１９の温度を
モニターする熱電対１３を使用して、加熱要素１１、伝
熱ガス導管１５、および／または冷却流体導管２１によ
ってウエハに供給される熱および／または冷却の量を制
御することによってウエハの温度が制御される。この加
熱要素は、幾つかの既知形状のうちのいずれかで配置し
てもよい。
【００１９】例えば焼結、リフロー、平坦化、および他
の諸処理工程のために、ウエハを長期間にわたって高温
に維持することが多くの処理に要求される。本発明は、
環状形状を有するヨーク１４を提供する。このヨーク
は、該ヨークの表面がウエハ表面に対して間隔を開けて
対面した位置関係となるように、ウエハ１６に近接して
クランプアセンブリ１２上に配置される。このヨーク
は、摩擦的な係合、重力、はめ合い部品の相補的な係合
などによってクランプアセンブリに対し所定位置に維持
される。
【００２０】このヨークは、ヨーク面に形成された凹面
部１８を有しており、該凹面部はウエハに対面しかつヨ
ークの円周付近に広がる。このヨークは、ウエハの処理
中にウエハ表面へのアクセスを可能とする内側開口部２
３を有していてもよい。上記ヨークはまた、加熱中にガ
ス抜きを可能とするガス抜き孔３５を有していてもよ
い。
【００２１】上記の凹面部１８は、例えば放物面や楕円
面のような曲率を有しており、それゆえ反射体として機
能する。ウエハ表面に対して間隔を開けて反射体を配置
することによって、ウエハ表面およびウエハチャックの
端部から放射された熱のウエハ端に向けての反射が促進
され、それによってウエハ端での熱損失が低減され、ウ
エハ表面にわたる温度均一性が改善される。ウエハチャ
ックの端から放射される熱がウエハ端に反射されるべき
適用対象に対しては、放物面を有する反射体面が選択さ
れ、他方、ウエハの端から放射される熱が反対側のウエ
ハ端に反射されるべき適用対象に対しては、楕円面を有
する反射体面が選択される。
【００２２】操作する際には、クランプアセンブリ１２
およびヨーク１４が先ずリフター（図示せず）によって
ウエハチャック１０から持ち上げられる。それから、処
理されるべきウエハ１６がロボットアーム（図示せず）
によってウエハチャック上の位置に滑入（slid into ）
され、幾つかのリフトフィンガー１７上に配置される。
上記リフトフィンガーが引っ込められ、それによってウ
エハチャック表面１９上にウエハが降ろされる。それか
ら上記のクランプリングおよびヨークが所定の位置に降
ろされ、ウエハの処理が開始される。
【００２３】図２は、本発明に係る図１のヨークの底面
図である。上記のヨークは如何なる大きさのウエハに対
する使用にも容易に適合させられるが、この例示のヨー
ク１４は２００ｍｍ（８インチ）ウエハに対する使用を
意図したものである。それゆえこの例示のヨークは約１
６．２５ｃｍ（６．４インチ）の内径（符号２２で示
す）および約２５．９ｃｍ（１０．２インチ）の外径
（符号２０で示す）を有しており、さらに約５．０８ｃ
ｍ（２インチ）の幅（符号２６および２８で示す）を有
しかつ該ヨークの円周付近に広がる反射体を画成する凹
面部１８を有している。幾つかの孔２４がヨークに形成
されており、該孔によってヨークがクランプアセンブリ
上に配置されかつ固定される。
【００２４】このヨークは、熱的および光学的の両方に
おいて安定でありかつ処理環境において見られる様々な
温度および化学的条件に耐え得る、如何なるプロセスに
も適合した材料から形成される。例えばアルミニウム、
セラミック材料などを使用して上記ヨークを形成するこ
とが可能である。上記の反射体表面は、高度の赤外線反
射能（reflectivity）を示す光学的に安定な、好ましく
は非酸化性の材料から形成する必要がある。典型的に
は、ニッケル、金、銅、銀などのような良好な導電体で
ある材料は、かかる反射能を示す。
【００２５】本発明の好ましい実施態様においては、上
記の反射体表面はニッケルから作製される。かかるヨー
クは、先ず鋳造、鍛造などによって基材から形成され
る。それから、そのヨークはニッケル含有溶液中に配置
され、ニッケルが電鋳（electroforming）あるいは電解
法によってそのヨークの反射体表面上に堆積される。ニ
ッケル層がヨークの反射体表面に形成された後に、ヨー
クが電鋳溶液から除去され、そして反射体表面が光学的
に研磨される。反射表面を形成または被覆するための多
くの方法が知られており、本発明は上述の技術に制限さ
れるものではないことは認識されるところである。
【００２６】図３は、図１および図２に示したヨークの
部分詳細側断面図である。同図において二つの軸（Ｘお
よびＹ）が該ヨークの反射体表面の曲率に相関的に示さ
れている。この反射体は、ヨークの適用対象に要求され
る反射性の質（reflective qualities）に基づいて、例
えば放物状、楕円状、双曲状などのような所望の関数と
して定義される。本発明の実施態様における反射体表面
は、放物関数Ｙ＝ｎＸ2 （式中、ｎは曲率の焦点距離と
して定義される）にしたがって定義される傾斜を有して
いる。本発明の実施態様においては、Ｙ＝−０．６９８
Ｘ2 である。
【００２７】上記のヨークは、反射体表面の最深部がク
ランプアセンブリに張り出され、クランプアセンブリの
上面より下方まで延びるように構成され、それによって
ウエハ表面への熱の最大の反射が得られる。本発明の一
実施態様においては、反射体表面は約３．６ｍｍ（０．
１４インチ）までクランプアセンブリの上面より下方ま
で延びており、そして反射体表面から約９．１ｍｍ
（０．３６インチ）の焦点を有している。
【００２８】フローチャンバー内温度の不均一性を引き
起こす要因には、ヒーター温度の均一性、クランプリン
グの影響、放射熱損失、加熱ガスの影響などが含まれ
る。２００ｍｍ（８インチ）のフローチャンバーにおけ
る熱損失の機構は、ウエハ端での熱損失として説明さ
れ、ＡｌとＳｉＯ2 との間の放射率の違いに主に起因す
ると考えられる。この機構は、ウエハの表面全体（すな
わち１０１％）をチタンで被覆すること（“１０１Ｔ
ｉ”）によって実験的に確認される。ヒーター端での熱
損失およびウエハ端での熱損失のいずれもが、ウエハ上
の温度を不均一にする一因となることが見出された。ヒ
ーター端での熱損失は、より大きなヒーター、例えば２
２８．６ｍｍ（９インチ）ヒーターを使用することによ
って補償される。例えば、アルミニウム箔反射体と組合
わせてファイブゾーンヒーターを使用することによって
全熱損失を補償することが可能であった。ファイブゾー
ンヒーターを反射体と組合わせることによって、ウエハ
表面にわたる温度不均一性が±４℃に低減された。
【００２９】実験例１ 図４は、典型的な半導体ウエハ３０の側断面図であり、
半導体ウエハ３０はシリコン基板４７、ＳｉＯ2 層４
６、Ｔｉ層４５、およびＡｌ層４４を有している。ウエ
ハの処理中、温度測定しながらＴｉ金属積層体／Ａｌ金
属積層体を１マイクロメーター（１０キロオングストロ
ーム）ＳｉＯ2 ウエハ上に堆積させた。そのプロセスシ
ーケンスは、３５０℃脱気／０．２マイクロメーター
（２キロオングストローム）Ｔｉ／０．６マイクロメー
ター（６キロオングストローム）Ａｌ−０．５％Ｃｕと
した。ヒーター温度を５０℃にセットし、プラズマ加熱
効果を避けるためにＡｌ膜の堆積には低出力スパッタリ
ング（２ｋＷ）を使用した。ＴｉおよびＡｌ双方の均一
性は１．２％毎秒（1.2% 1s ）であった。上記のＴｉ／
Ａｌ膜を予備測定し、加熱処理後の面抵抗（“Ｒｓ”）
マップを予備測定したマップから減算することによって
Ｒｓシフトを求めた。
【００３０】この実験は２００ｍｍ（８インチ）ウエハ
用のプロトタイプのフローチャンバー内で行なった。デ
ュアルゾーンヒーターおよびファイブゾーンヒーターの
双方を試験し、ウエハ温度の不均一性に対するヒーター
温度の不均一性の影響を確認した。
【００３１】アルミニウム膜の放射率は、ＳｉＯ2 の放
射率と非常に相違していた。すなわち、Ａｌの放射率は
０．０７（符号４９で示す）であり、ＳｉＯ2 の放射率
は０．８５（符号４８で示す）であった。標準的なアル
ミニウム処理においては、図４および図５に示すよう
に、端部除外（edge exclusion）は２ｍｍであり、すな
わちウエハのウエハ端２ｍｍの部分５０がＡｌ膜で被覆
されなかった。
【００３２】実験例２ ＳｉＯ2 の高放射率がウエハ端での熱損失を促進してい
る。この効果を試験するために、Ｔｉ／Ａｌ堆積の後
に、図５に示すようにウエハ全体を０．１マイクロメー
ター（１キロオングストローム）１０１Ｔｉ膜で被覆し
て放射率を均一化した。図５は半導体ウエハ３２の側断
面図であり、半導体ウエハ３２はシリコン基板５５、Ｓ
ｉＯ2 層５４、第一のＴｉ層５３、およびＡｌ層５２を
有しており、さらにＡｌ層５２が０．１マイクロメート
ル（１キロオングストローム）１０１Ｔｉ膜５９で被覆
されている。１０１Ｔｉの堆積の前に、上記ウエハを一
週間大気中に放置して好適なアルミニウム酸化物層を形
成させ、１０１ＴｉとＡｌとの間の相互拡散が無視でき
るようにした。Ａｌの放射率は０．０７（符号５７で示
す）であり、ＳｉＯ2 の放射率は０．８５（符号５６で
示す）であった。
【００３３】実験例３ 図６に示すようなアルミニウム箔反射体を用いて本発明
に係る反射鏡の影響を調査した。図６は、ウエハ処理中
における楕円状の反射体および典型的な半導体ウエハを
示す側断面図である。このウエハはシリコン基板６５、
ＳｉＯ2 層６４、Ｔｉ層６３、およびＡｌ層６２を有し
ている。Ａｌの放射率は０．０７（符号６８で示す）で
あり、ＳｉＯ2 の放射率は０．８５（符号６７で示す）
であった。
【００３４】同図において、ウエハ７４はその上方に配
置された楕円状反射体６６ａ／６６ｂを有するものとし
て示されている。熱反射の経路は、符号６９、７０、７
１、７２によって識別される矢線によって示されるよう
に、ウエハおよびウエハチャックの端７３、７４から同
ウエハの反対側のウエハ表面に向けて熱が反射されるこ
とを示している。
【００３５】実験例４ 図７はファイブゾーンヒーターで加熱されたウエハの温
度プロフィールを示しており、同図はウエハが従来のペ
ディスタル（反射体を具備しない）上で加熱された場合
の図４および図５のウエハの温度プロフィールを示すグ
ラフである。標準的なＴｉ／Ａｌで被覆されたウエハ
は、ヒーターの端部に高加熱力が供給されているにも拘
らず、黒丸で示されるようにウエハ端で大きな熱降下を
示した。
【００３６】他方、Ｔｉ／Ａｌ／１０１Ｔｉ積層体を有
するウエハは、４℃未満の温度差を示した。この結果
は、１０１Ｔｉを堆積した後はウエハにわたる放射率が
均等になることに起因すると考えられる。しかしなが
ら、典型的なＶＬＳＩプロセスでは、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ
層構造ではなくＴｉ／Ａｌ層構造が使用される。したが
って、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ層構造で得られた数値は実験的
には興味深いものであるが、かかるＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ層
構造はウエハ表面にわたる温度均一性の欠如という課題
を実用的に解決するものではない。
【００３７】図７のグラフは、ＡｌとＳｉＯ2 との間の
放射率の違いがウエハ端での熱損失の主因の一つである
ことを示している。これはまた、ウエハ端での裏側のガ
ス漏れおよびクランプリング効果は重要ではないという
ことのよい証拠である。かかるウエハ端での熱損失は、
本発明に係る上記アルミニウム反射鏡によって低減させ
るのである。
【００３８】実験例５ 図８は、本発明に係る楕円状の端部反射体を具備する処
理環境下にあるペディスタル上で加熱された場合の図４
のウエハの温度プロフィールを示すグラフであり、同図
はアルミニウム反射体が付加された場合のウエハの温度
プロフィールを示している。上記の反射体によってウエ
ハ上の温度の相違を約８℃より低い値に低減されること
が明らかである。赤外線に対して９５％以下の反射率を
有するニッケル製の放物形状の鏡を選択すると、上記の
温度均一性はさらに改善、すなわち累積的に改善され
た。
【００３９】ここでは本発明を好適な実施態様に関連し
て説明しているが、本発明の精神および範囲から外れる
ことなく他の適用対象をここに記載のものと置き換える
ことができることは当業者にとって容易に認識されると
ころである。例えば、本発明の適用対象に応じて様々な
反射体形状を採用することが可能である。したがって、
本発明は特許請求の範囲に記載の発明のみに限定される
ものではない。
【００４０】
【発明の効果】このように本発明によれば、例えば高温
での基板ないしはウエハ処理中に、基板ないしはウエハ
表面から放射される熱を基板ないしはウエハに反射する
ことによって、半導体の基板ないしはウエハ表面にわた
る温度均一性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る放物状反射体の形の表面
を有するヨークを含む、ウエハチャックおよびクランプ
アセンブリの側断面図である。
【図２】図２は、本発明に係るヨークの底面図である。
【図３】図３は、本発明に係る図１および図２に示した
ヨークの部分詳細側断面図である。
【図４】図４は、典型的な半導体ウエハの側断面図であ
る。
【図５】図５は、０．１マイクロメートル（１キロオン
グストローム）１０１Ｔｉ膜で被覆されている半導体ウ
エハの側断面図である。
【図６】図６は、本発明に係るウエハ処理中における楕
円状の反射体および典型的な半導体ウエハを示す側断面
図である。
【図７】図７は、従来のペディスタル上で加熱された場
合の図４および図５のウエハの温度プロフィールを示す
グラフである。
【図８】図８は、本発明に係る楕円状の端部反射体を具
備する処理環境下にあるペディスタル上でウエハが加熱
された場合の図４のウエハの温度プロフィールを示すグ
ラフである。
【符号の説明】
１０…ウエハチャック、１１…加熱要素、１２…クラン
プアセンブリ、１３…熱電対、１４…ヨーク、１５…ガ
ス導管、１６…半導体ウエハ、１７…リフトフィンガ
ー、１８…凹面部、１９…ウエハチャック表面、２１…
流体導管、２３…内側開口部、２４…孔、２５…内側開
口部、２７…位置決めフランジ、２９、３１…相補的な
溝、３３…リフトブラケット、３５…ガス抜き孔。

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 平坦な基板表面にわたる温度均一性を改
    善するための装置であって、 基板表面に対して間隔を開けて対面した位置関係で該基
    板に近接して配置され、該基板表面から放射された熱エ
    ネルギーを該基板に向けて反射して該基板の周囲を優先
    的に加熱するのに適した反射面を有する成型反射体（sh
    aped reflector）を具備する装置。
  2. 【請求項２】 前記反射体が放物状反射体を具備する、
    請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記反射体が楕円状反射体を具備する、
    請求項１記載の装置。
  4. 【請求項４】 ウエハ加熱中に半導体ウエハ表面にわた
    る温度均一性を改善するための装置であって、 ウエハに対して間隔を開けて対面した位置関係で該ウエ
    ハに近接して配置され、凹面状円周部反射体を画成（de
    fining）しているヨーク面を有する環状ヨークを具備し
    ており、該反射体が該ウエハ表面に近接しかつ合致する
    ように配置されて、該ウエハ表面から放射された熱エネ
    ルギーを該ウエハ表面に向けて反射するのに適している
    装置。
  5. 【請求項５】 前記反射体が、ウエハ端から放射された
    熱エネルギーをウエハ端に向けて反射するように該ウエ
    ハ端に相対的に（relative to ）配置されている、請求
    項４記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記反射体が赤外線ミラーである、請求
    項４記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記赤外線ミラーが、光学的に安定で、
    反射率が高く、非酸化性の材料で形成されている、請求
    項６記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記赤外線ミラーがニッケルで形成され
    ている、請求項７記載の装置。
  9. 【請求項９】 内側開口部を有する環状のウエハクラン
    プアセンブリ上に前記ヨークが配置されており、前記反
    射体が該クランプアセンブリ上に張り出され（overhan
    g）ている、請求項４記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記反射体が、クランプアセンブリの
    上面よりも下方に突出した傾斜を有している、請求項９
    記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記反射体が、前記ウエハ端に焦点を
    有する放物状反射体である、請求項４記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記反射体が、前記ウエハ端に焦点を
    有する楕円状反射体である、請求項４記載の装置。
  13. 【請求項１３】 平坦な基板表面にわたる温度均一性を
    改善するための方法であって、 基板表面に対して間隔を開けて対面した位置関係で該基
    板に近接して配置された反射面を有する成型反射体を用
    いて、該基板表面から放射された熱エネルギーを該基板
    に向けて反射して該基板の周囲を優先的に加熱するステ
    ップを含む方法。
  14. 【請求項１４】 前記反射体が放物状反射体を具備す
    る、請求項１３記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記反射体が楕円状反射体を具備す
    る、請求項１３記載の方法。
  16. 【請求項１６】 ウエハ加熱中に半導体ウエハ表面にわ
    たる温度均一性を改善するための方法であって、 ウエハに対して間隔を開けて対面した位置関係で該ウエ
    ハに近接させて、凹面状円周部反射体を画成しているヨ
    ーク面を有する環状ヨークを配置して、該反射体を該ウ
    エハ表面に近接しかつ合致するように配置するステッ
    プ、および該反射体を用いて該ウエハ表面から放射され
    た熱エネルギーを該ウエハ表面に向けて反射するステッ
    プを含む方法。
  17. 【請求項１７】 前記反射体を、ウエハ端から放射され
    た熱エネルギーをウエハ端に向けて反射するように該ウ
    エハ端に相対的に配置するステップをさらに含む、請求
    項１６記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記反射体はクランプアセンブリ上に
    張り出されており、内側開口部を有する環状のウエハク
    ランプアセンブリ上に前記ヨークを配置させるステップ
    をさらに含む、請求項１６記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記反射体が、クランプアセンブリの
    上面よりも下方に突出した傾斜を有している、請求項１
    ８記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記反射体が放物状反射体である、請
    求項１８記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記反射体が楕円状反射体である、請
    求項１８記載の方法。
JP7030639A 1994-02-18 1995-02-20 半導体ウエハの表面温度の均一性を改善するための方法および装置 Withdrawn JPH0837193A (ja)

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