JPH09509534A - Improved chemical vapor deposition chamber - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】 化学気相堆積チャンバ(10)には、処理中に基板(24)を受容するための位置決め可能な基板支持部材(18)が含まれている。支持部材(18)は、チャンバのベース内でシールされたアパーチャ(100)を介して延びる移動可能なステム(20)により配置されている。ステム(20)からチャンバ(10)の外方への熱移動を減じるために、ステム(20)には熱抑制部分(44)が含まれている。支持部材(18)がたわんだり又はゆがんだりしないことを確実にするために、優れた熱耐性を有する第2のプレート(91)が、支持部材(18)の基板未収容面と接して保持されている。第2のプレート(91)の使用により、支持部材(18)用として高い熱伝導率だが低い熱的強度の材料の使用が可能となる。さらに、チャンバ(10)には位置ずれ、割れ又はたわみのある基板(24)がチャンバ(10)内に存在していることを検出するための検出システムが含まれている。支持部材(18)には真空の圧力に維持された複数の真空溝(77、78)が含まれ、処理中に基板(24)を支持部材(18)に固着させるようにしているのが好適である。真空状態が溝(77、78)内で維持されない場合は、割れ、たわみ又は位置ずれのある基板(77、78)があることを示す。かかる状態が生じる場合には、コントローラがチャンバを停止し、割れ、たわみ又は位置ずれのある基板(24)の存在を示す。また、基板(24)がチャンバ(10)内で処理されるとき、チャンバは基板(24)の縁部保護を備えている。このことは、基板の周囲にパージガスチャネル(220)を作り出すことによって、且つ、基板(24)縁部の位置合わせをすることによって提供されて、パージガスのギャップが基板周縁部に設けられるようになる。 (57) Summary The chemical vapor deposition chamber (10) includes a positionable substrate support member (18) for receiving a substrate (24) during processing. The support member (18) is arranged by a moveable stem (20) extending through a sealed aperture (100) in the base of the chamber. The stem (20) includes a heat restraining portion (44) to reduce heat transfer from the stem (20) to the outside of the chamber (10). In order to ensure that the support member (18) does not bend or warp, a second plate (91) having excellent heat resistance is held in contact with the substrate-unloaded surface of the support member (18). ing. The use of the second plate (91) allows the use of high thermal conductivity but low thermal strength material for the support member (18). Additionally, the chamber (10) includes a detection system for detecting the presence of misaligned, cracked or deflected substrates (24) within the chamber (10). The support member (18) preferably includes a plurality of vacuum grooves (77, 78) maintained at a vacuum pressure to secure the substrate (24) to the support member (18) during processing. Is. If the vacuum is not maintained within the grooves (77,78), then there is a cracked, deflected or misaligned substrate (77,78). When such a condition occurs, the controller shuts down the chamber, indicating the presence of a cracked, deflected or misaligned substrate (24). Also, when the substrate (24) is processed in the chamber (10), the chamber provides edge protection for the substrate (24). This is provided by creating a purge gas channel (220) around the substrate and by aligning the edges of the substrate (24) so that a purge gas gap is provided at the substrate periphery. .
Description
【発明の詳細な説明】 改良型化学気相堆積チャンバ 発明の背景 本発明は、半導体チップ(die)の製造に用いられる基板上に、有用な材料層を 堆積するための方法及び装置に関するものである。より詳細には、本発明は、例 えば化学気相堆積によって基板を処理する際に用いられる改良型の装置及び方法 に関する。 化学気相堆積は、通常”CVD”と呼ばれ、半導体基板上に薄い材料層を堆積 するために用いられる。CVDプロセスをもって基板を処理するために、真空チ ャンバが設けられてサセプタが基板を受容するように形成されている。従来の典 型的なCVDチャンバでは、ロボットブレード(robot blade)によって基板がチ ャンバ内に配置され、また、チャンバから取り出される。チャンバには、基板が チャンバの中へ配置されるとき又はチャンバからまさに取り出されようとすると き、基板を配置する中間基板位置決め組立アセンブリ(intermediate substrate positioning assembly)が含まれる。基板をサセプタに配置させるためには、サ セプタは基板位置決め組立アセンブリの中央を通って、基板を持ち上げる。それ から、サセプタ及び基板は250〜650℃の温度に加熱される。いったん基板 がサセプタに配置されて適切な温度に加熱されると、基板上部にあるガスマニホ ールドを通って先行ガス(precursor gas)が真空チャンバへ供給される。先行ガ スは加熱された基板表面と反応して薄い材料層を堆積する。当該ガスが反応して 材料層を形成すると、揮発性の副産物ガスが生成されて、これらのガスはチャン バ排気システムを通って真空チャンバの外部へ送り出される。 基板処理の主な目的は各基板からできるだけ多くの有効なチップを得ることで ある。多くの因子がCVDチャンバ内での基板の処理に影響を及ぼし、また、処 理された各基板から形成されるチップの最終歩留まりに影響を及ぼす。これらの 因子は、基板上に堆積される材料堆積層の均一性や厚さと、基板に付着して1つ 以上のチップを汚染させる汚染物とに影響を及ぼす処理変数を含んでいる。これ ら両者の因子は、各基板から得られるチップの歩留まりを最大にするために、C VDや他のプロセスで制御されなければならない。 材料堆積層の均一性に影響を及ぼす1つのCVD処理変数は、堆積チャンバ内 における反応処理ガス及び未反応処理ガス成分の相対濃度である。チャンバの排 気システムには、基板の上方においてその周囲に近接して配置された環状排気チ ャネルが含まれ、反応した処理ガスがそこを通って排気される。しかしながら、 ギャップが環状排気チャネル内に存在し、そこでは基板をチャンバの内外に移動 させるためのスリットバルブがチャンバの壁面を貫通している。反応したガス状 生成物をチャンバから排気するのは、このギャップの近傍においては余り十分で なく、斯くして、反応生成物はチャンバ内で不均一になる。これは基板上に不均 一な材料堆積層を作り出す一因となっているが、その理由としては反応したガス 状生成物がチャンバから不均一に排気されるために、チャンバ内のガスの総体積 中の反応ガスの相対濃度が基板表面の周りで異なるからである。 材料堆積層の均一性及び厚さに影響を及ぼす上述の因子の他に、CVD処理チ ャンバには、基板上に受容される場合にはチップの歩留まりを低下させる粒子汚 染物の要因源が含まれる。CVDプロセスにおける粒子汚染物の1つの主要な要 因源は、処理中にチャンバ表面に堆積した堆積材料である。基板がCVDチャン バ内で処理されるときには、材料層は例えば後述するランプカバーのようにガス と接触しているチャンバ内部の全表面に、区別をつけることなく堆積する。もし 、このようなチャンバ表面が、その後に接触や摩擦を受けたり、或いは、材料層 がチャンバ表面に緩く付いてチャンバが震盪や振動を受けたりする場合には、材 料堆積層の粒子がチャンバ内で自由になって、基板を汚染させる。また、材料堆 積層は基板の縁部及び下面と堅固に付着しないのが典型的であり、そのような基 板の位置に形成された層は、はがれ落ち粒子状汚染物質になることが知られてい る。 チャンバ内の粒子発生を制御する1つの方法は、シャドーリングを用いて基板 の縁部や下面に堆積層が生じるのを減らすことである。シャドーリングはマスキ ング部材であって、サセプタの上に受容され、基板の上部外周縁領域と接触し、 堆積ガスが基板との接触領域に接近するのを制限している。しかしながら、シャ ドーリングには、基板の不均一処理の一因となるいくつかの限界がある。揮発性 の堆積ガスは依然としてシャドーリングのリップ部の下に移動し、後にははがれ 落ちるかもしれない材料層を基板の縁部及び下面に堆積する傾向がある。さらに は、シャドーリングの基板との係合が、粒子を作り出す傾向にある。最後に、シ ャドーリングは基板の外部に熱を取り出すヒートシンクであり、このため、基板 及びシャドーリングの間の接触領域近傍の基板の温度を減じ、これがシャドーリ ング近傍の基板の領域上において、材料堆積層の厚さに影響を及ぼす。 シャドーリングに代わる一つが、1992年1月22日に公開された欧州特許 出願No.EPO467 627 A3に開示されている。その出願発明において は、シュラウドが基板の周囲に形成されている。シュラウドには、基板をおおっ ているが、基板とは接触していないリップが含まれている。ガスが基板の下面に 供給されると、このガスの一部が基板とサセプタとの間では外方に向かって流れ 、基板とシュラウドとの間に形成されたギャップに流入する。シュラウドには、 基板縁部をマスクするよう、不活性ガスを保持できる環状チャネルが作り出され るけれども、EPO467 623 A3に示された構造にはいくつかの欠点があ る。第一に、シュラウドがサセプタに受容されているときには、サセプタと位置 合わせを行っているが、基板をシュラウドと位置合わせする手段は開示されてい ない。基板とサセプタとの間の大きな位置ずれは、結果としてシュラウドと基板 との間の位置ずれとなり、基板とシュラウドとの間に結果として生じる環状のギ ャップが、基板の周囲を不均一に取り囲むだろう。このため、基板縁部の種々の 場所において、異なったマスキングガス流量となる。第二に、基板の外径から内 側にマスキングガスを導入することにより、チャンバ圧力及び処理ガス流量が綿 密に制御されていない場合には、基板が処理中にサセプタから離れて浮き上がる 。最後に、前記欧州特許出願において、開示されたシュラウドは基板の上面をマ スクし、その上への堆積を防止していることが言及されているが、これによって 基板の有効領域が減じられる。 基板を汚染する粒子のまた別の要因源は、ひびが入ったり、曲がったり或いは 大きな位置ずれが生じたりした基板がチャンバ内に存在している場合に生じる。 もし、ひびが入ったり、曲がったり或いはかなり位置ずれが生じたりした基板を 扱う場合は、基板がチャンバ内で移動しているとき、かなりの量の粒子汚染物が 生じているかもしれない。さらに、多数の基板断片がチャンバ内で遊離している 場合には、それらはチャンバコンポーネントに重大な損傷を与える。最終的に、 ひびが入ったり、曲がったり或いはかなり位置ずれが生じたりした基板がチャン バ内で処理される場合には、サセプタの上面及び通路が腐食性の反応ガスに晒さ れることとなる。 発明の概要 本発明は、ブランケット(blanket)、選択的に堆積されるタングステン、タン グステンシリサイド、窒化チタン及びその他の堆積材料を高い均一性及び制御能 力をもって堆積させるCVD処理装置として有用である。本発明には多数の実施 態様が含まれ、独立して又は組合わさって用いられて、処理変数の制御を改善さ せたり、及び/又は、処理中における基板の汚染の発生を減じたりすることが可 能となる。本発明の実施態様はCVDチャンバに関して論じられるけれども、本 発明の実施態様は他の基板処理及び処理環境に適用できる。 本発明の第1の実施態様において、かかる装置には、基板が処理中に配置され る基板支持部材を有するチャンバが含まれている。基板支持部材上では基板が、 基板を基板支持部材の上に配置してチャンバのスリットバルブを介して基板の出 し入れを行う位置決め手段をもって配置される。位置決め手段は基板支持部材の 動きと一部は連動して、また一部は独立して基板を配置させる。 本発明の第2の実施態様において、チャンバの基板縁部保護システムは、基板 が支持部材上に受容されているときに基板の周縁部に環状に広がっているマニホ ールドを含んでいる。マニホールドは基板の周縁部にガスを分配する。また、位 置決め部材が設けられてかかるチャネルを基板縁部と位置合わせするようにして もよい。基板はシャドーリングの下面に接触しないので、粒子の発生は減じられ 、材料堆積層の均一性が増し、したがって基板の使用できる領域が増す。 処理中にはかかる受容プレート(receiving plate)に対して基板を固定するた め、受容プレートの上面に凹部(depressions)が設けられ、真空源に対して開口 されている。本発明の別の実施態様には、凹部を真空にする真空配管に圧力セン サが配設されて、基板上にはひびが入ったり、曲がったり或いはかなり位置ずれ したりした基板の存在に応じて、真空配管内の圧力変化を監視する。 本発明の他の実施態様には、パージガスがチャンバの下側を通って循環して、 チャンバの機械構成部品を腐食の悪影響から守り且つチャンバ内面に堆積物が形 成するのを減じるようにしている。本発明のまた別の実施態様では、チャンバに は、基板周縁にあるチャンバの周囲に延在し且つ排気チャネル内のギャップを埋 める拡張ポンピングプレート(extended pumping plate)が含まれ、反応した揮発 性ガスをチャンバから均一に排気するようにしている。 本発明のその他の実施態様には、基板縁部保護システムがチャンバ内に設けら れ、処理中には基板の縁部に材料層が堆積するのを制限するようにしている。こ の基板縁部保護システムには、基板支持部材に受容され且つ基板上面の上方にお いて基板縁部に接近して延在しているリングが含まれている。位置決め部材が設 けられて、基板及びリングの位置合わせをして基板及びリングの間の接触を最小 にし、また、基板の縁部及びリングに近接した領域の間においてギャップを最小 にしている。 図面の簡単な説明 本発明の上記及び上記以外の特徴や利点が、添付される図面と一緒に考察され るときに、以下の記述から明らかとなるようになり、 図1は、基板がその基板支持部材上に受容されているのを示す本発明にかかる 処理チャンバの部分断面図である。 図2は、処理中に基板を内部に受容するのに配置された本発明にかかる処理チ ャンバの断面図である。 図3は、基板を処理するために内部に配置された、基板縁部保護システムの他 の実施形態を含む処理チャンバの別の断面図である。 図4は、図2のチャンバに配設されたヒータプレートの上面図である。 図5は、上部に基板を有する図4のヒータプレートの別の上面図である。 図6は、図5の6−6線におけるヒータプレート及び基板縁部保護システムの 部分断面図である。 図7は、他の基板保護システムの詳細を示す図3のヒータプレートの部分断面 図である。 実施形態の説明 序論 本発明にかかる処理チャンバ10には特徴及び実施形態が多数含まれており、 これらの特徴及び実施形態は個々に或いは同時に用いられて基板処理チャンバの 構体や作用を改善するようにすることができる。図1を参照すると、かかる特徴 の幾つかが協働作用や相互作用しているのが示されており、内部加熱される基板 支持部材すなわちヒータプレート18、パージガスチャネル220が形成された 基板縁部保護システム30、ヒータプレート18の上面に複数の位置決めピン2 24が形成された基板位置決め部材、及び改良型チャンバ排気システム300を 含んでいる。 ヒータプレート18は、処理中にチャンバ10内の上方で基板24を受容する ために、また、チャンバ10内の下方で基板24を配置してチャンバ10から基 板24を取り出すために作動可能である。基板24をヒータプレート18上に配 置させるために、複数の支持ピン25が設けられている。基板24がロボットブ レードによってチャンバ10内に配置されるときには、これら支持ピン25がヒ ータプレート18本体を貫通し、ヒータプレート18から延びて基板24を受容 することができる。ヒータプレート18は、支持ピン25に対して下方に移動し て、処理のためにヒータプレート18上に基板24を配置させるようにし、また 、支持ピン25に対して上方に移動して、ロボットブレードによりチャンバ10 から基板24を取り出すために基板24をヒータプレート18上方に配置させる よ うにすることができる。説明を容易にするために、ヒータプレート18の中へ入 り込んでいる支持ピン25が図1に示されている。一方、基板24がヒータプレ ート18上に受容されているとき、支持ピン25及び基板24が静止状態になっ てヒータプレート18が実際には上方に移動していることが理解されるだろう。 基板の下面及び縁部に堆積層が発生するのを減じるために、ヒータプレート1 8には縁部保護システム30が含まれており、好ましくは、基板24がヒータプ レート18上に受容されるときに、基板24の縁部に隣接して配置された一体式 の環状のパージガスチャネル220が形成されている。ひとたび基板24がヒー タプレート18に配置されて処理が始まると、パージガス流が連続的に基板24 の縁部27の周りのチャネルに供給されて、基板24の縁部27の望ましくない 部分に、又は縁部にかなり隣接した基板24の下面に堆積がほとんど或いは全く 生じないようにしている。 パージガスチャネル220を十分に利用するために、ヒータプレート18上に 基板の位置を決めることが重要となるが、その理由としては何らかの著しい位置 ずれが生じると、チャネル220を実質的にふさぐ位置に基板24縁部の一部が 配置されてしまうからである。それゆえ、ヒータプレート18には、その周囲に 沿ってチャネル220の上方に設けられたテーパ形状した複数のガイドピン22 4を含む基板位置決め部材32が含まれており、基板24がプレート18上に導 かれるようにしている。偏心及び/又は位置ずれした基板24は、ヒータプレー ト18の上へ受容されるときには1つ以上のガイドピン224と係合する。ヒー タプレート18上方の支持ピン25に支持された基板24にヒータプレート18 が接近するとき、ガイドピン224と接触する基板24縁部27部分では、ヒー タプレート18の中央に向かって基板24が力を受けるであろう。これにより、 パージガスチャネル220に対して適切な位置に基板24の全周が整列して、基 板24の縁部27全て(縁部27がピン224と接触する非常に小さい領域を除 く)にわたってパージガスの通路が確保されるようになる。 処理中には、基板24は昇温して維持されるのが基本的である。この温度に設 定して維持するために、本発明にかかるヒータプレート18は抵抗加熱素子を含 んでいる。ヒータプレート18は、チャンバにヒータプレート18よりも低い温 度で入れるのが基本的である基板24を加熱する。基板が処理温度に加熱される とき、基板縁部27は1つ以上のガイドピン224から負荷を受け、また、著し い熱膨張がその後に生じる場合には基板縁部27が欠けることもある。この問題 に取り組むためには、チャンバの圧力が、ヒータプレート18上面26に設けら れて処理中にヒータプレート18に基板を押さえ付けることができる複数の真空 溝(vacuum grooves)77、78内で維持される。或いは、ガスが内部に導入され て、ヒータプレート上面26と基板24との摩擦的な固着(frictional adhesion )を減じ、斯くして、基板24が熱膨張するときにはガイドピン224から離れ て基板24が膨張するのを許容するようにしてもよい。 チャンバ10内部で反応したガス状生成物の排気の均一性を増すために、チャ ンバの排気マニホールド23が、一定間隔をもって配置された一連のアパーチャ 29を含むポンピングプレート308を受容している。アパーチャ29はマニホ ールド23の全周囲に一定の間隔を置いて均等に配置されており、プレート30 8は、チャンバ壁内のスリットバルブの存在により作り出されるマニホールド2 3内のギャップを埋めて、反応したガス状生成物をチャンバから取り出すときの 均一性を増すようにしている。 本明細書に述べる本発明の上記特徴及び他の特徴が、チャンバ内で基板の処理 を向上させるために個々に或いは同時に用いられ得る。 処理チャンバ 図2及び図3を参照すると、本発明にかかるチャンバ10の多数の改良点及び 特徴がCVD処理装置に示されている。図2及び図3には、チャンバ10が部分 断面図で示されて、チャンバ10の改良点及び特徴の相互作用や相互接続が示さ れている。図2においては、チャンバ10はヒータプレート18が引き込み位置 (retracted position)の状態で示されて、ヒータプレート18の上面から延びて いる支持ピン25の頭部の上に基板24が配置されたり、又は頭部から取り出さ れたりすることができる。図3には、かかる装置がヒータプレート18が拡張位 置(extended position)の状態で示されており、支持ピン25がヒータプレート 1 8内に入り込み、基板24が処理中にはヒータプレート18上に配置されるよう にしている。チャンバ10の特徴及び改良点は図2又は図3に示されているけれ ども、かかる特徴の説明では、その特徴及び改良点の詳細を示すのに必要な他の 図面が含まれる場合もある。 図2及び図3のCVD処理チャンバには、外壁12、カバー14及びベース1 6を有するチャンバ10が含まれて、基板を受容する鉛直移動可能なヒータプレ ート18が配置された真空排気可能なエンクロージャ(enclosure)13が形成さ れているのが基本的である。処理中に基板を配置するよう、ヒータプレート18 はエンクロージャ13内部で移動可能である。ヒータプレート18には、不可欠 な部品として基板縁部保護システム30が含まれるのが好適である。 ヒータプレート及びステムアセンブリ ヒータプレート18はエンクロージャ13内においてステム20によって鉛直 方向に移動可能であり、このステム20はヒータプレート18下面に接続され且 つエンクロージャ13のベース16を貫通して外部に延びており、駆動システム 22と接続されている。好適には、ステム20は直円柱状の管状アルミニウム部 材であって、その上端部40はヒータプレート18の下面と支持接触(supportin g contact)した状態で配設されて、また、下端部42はカバープレート43で終 端している。ステム下端部42は、ステム20の駆動システム22と接続をなす キャップ形状のスリーブ96内で受容されている。チャンバ外部からヒータプレ ート18の内部までの接続手段を提供するために、カバープレート43及びスリ ーブ96には整列された複数のアパーチャがあり、これらのアパーチャを通して ヒータプレート接続手段が保持されている。ステム20はヒータプレート18を エンクロージャ13内部に機械的に配置させ、さらには複数のヒータプレート接 続手段が延びる外周通路(ambient passageway)を形成している。 ヒータプレート18は上面26に受容された基板に熱を供給するために形成さ れているが、その間はステムピン20に沿ったそこからの熱移動を最小限度にし ている。ヒータプレート18は、ステム20の上端部40に溶接された中実なア ルミニウム部材が好ましい。好適には、抵抗加熱素子を設けることによりヒータ プレートが加熱されて、ヒータプレート18の上面26を250℃から650℃ までの間の高温処理温度で維持するのに十分な熱を供給するようにしている。加 熱素子は管状部材であって、ヒータプレート18に形成された溝の内部に環状に 延在して、また、溝及び加熱素子を覆う整合チャネル(conforming channel)によ り密閉されるのが好適である。或いは、その素子はプレート状に鋳造されたもの でもよく、又は他の方法で、ヒータプレート内部の密閉された環境に設けてもよ い。加熱素子の周囲の領域は真空に維持されていないのが好ましい。加熱素子に 電力を供給するため、その素子はカバープレート43内のブレード型コネクタ6 4で終端している下方に突出した管状部分を含むのが好ましい。対応ブレードコ ネクタ(mating blade connector)62がスリーブ96に配置され、カバープレー ト43内のコネクタ64と結合して、コネクタ64に電力を供給するようにして いる。 ヒータプレート・熱電対接続部 図2を参照すると、ヒータプレート18には温度をモニタする熱電対56が設 けられている。ヒータプレート18には、上方に延び且つヒータプレート上面2 6の内部に接近して終端している穴50が含まれている。この穴50は熱電対5 6の端部を受容するための案内となっており、さらにはヒータプレート18内部 にパージガス及び真空源を受容するためのアパーチャとなっている。かかる穴は 、ヒータプレート上面26に貫通孔をあけ、プラグ51及びコネクタハウジング 53をその穴の中に延在させることにより形成されるのが好ましい。穴51の上 面はヒータプレート18上面からわずかに窪んでいたり、或いは連続的なヒータ プレート上面26となるために研磨されたり又は配置されたりしてもよい。コネ クタハウジング53及びプラグ51は、別個の素子又は一体の素子として形成さ れてもよい。熱電対56は中実ロッドとして配置され、カバープレート43及び スリーブ96内の一対の整列されたアパーチャを貫通して延びて、穴50内部で ヒータプレート18及び/又はコネクタハウジング53の一体物(solid mass)と 接 触して終端している。中実ロッドの下端部は、スリーブ96の外部に着脱可能に 取り付けられたブラケット59を含み、ヒータプレートの穴50の所定の位置に 熱電対56を保持するようにしている。好ましくは、ブラケットが複数のねじに よってスリーブ96の外部に保持されるが、しかし、例えばクランプ又はバネク リップのような他の取り付け手段がねじに取って代わってもよい。熱電対56は 増幅器及びフィルタに結合されて温度表示や過熱防止に用いられる。空気が穴5 0に存在していることを確実にするために、中実ロッドはカバープレート43及 びスリーブ96内で整列されたアパーチャよりも直径がわずかに小さくてもよい 。それゆえ、大気が熱電対56の周りの整列されたアパーチャを通り、斯くして 、ヒータプレート18の穴50内部にある熱電対56の周りに存在し、ヒータプ レート18の大部分と熱電対56との間の熱移動を増して熱電対の正確さ及び応 答速度を増加させるようにすることができる。 パージ及び真空源 図3を参照すると、基板縁部保護システム30に保護用ガスを供給するパージ ガス供給源が示されている。パージガス配管52が、ヒータプレート18内のカ バープレート43からコネクタハウジング53まで、ステム20を貫通して延び ている。コネクタハウジング53には、ヒータプレート18内でパージガス及び 真空孔となって効果を表す複数の孔が含まれている。パージガス孔70はヒータ プレート18の内部において、コネクタハウジング53内の対応する孔の内部に 延びて、コネクタハウジング53からヒータプレート18の上面26までパージ ガスを供給するようにしている。好適な基板縁部保護システムでは、図6に示さ れるようなヒータプレート18の上面を通ってチャネル220の中へ延びた複数 のパージガスアパーチャ234に対して開口されたマニホールド218に、孔7 0はパージガスを供給するようにしている。 つぎに図3及び図4を参照すると、加熱配管18の真空源が示されている。真 空配管48はステム20を貫通して、ステムの末端下部42上のカバープレート 43からステムの上端部40まで通っており、しかも、ヒータプレート18内の コネクタハウジング53を介して、ヒータプレート18の上面26にある複数の 各真空溝77、78の中に延在している複数の真空ポート76と接続されている 。真空ポート76を提供するために、十字の孔(cross bore)75が上面26直下 のヒータプレート18内へ穿設され、これら十字の孔75は全てコネクタハウジ ング53内の対応する孔の中まで整列している。真空配管48はコネクタハウジ ング53内の対応する孔で終端し、斯くして真空源が真空配管48及び溝77、 78を介して連通される。 カバープレート43及びスリーブ96には、ステム20内のパージガス配管5 2及び真空配管48の中にパージガス及び真空源を提供するために整列されたア パーチャと、さらに、熱電対56及び加熱素子接続部材が延びるアパーチャとが 含まれている。真空及びパージガス源は、スリーブ96内の所定のアパーチャ内 部のねじ継手に接続されているベローズ配管を介してスリーブ96に提供される のが好ましい。スリーブ96及びカバープレート43の接続点で真空及びパージ ガスの漏洩を防ぐために、真空及びパージガス源が維持される整列されたアパー チャの接続点の廻りには、環状の溝が設けられている。好適には、溝がスリーブ 96の上端部からアパーチャ出口の廻りに配置されており、O−リングシールが 溝に配置されて、カバープレート43とスリーブ96との間のあらゆるギャップ を整列されたアパーチャでシールするようにしている。ガス及び真空アパーチャ をシールするためにO−リングを使用することは、加熱素子を電源と接続するた めのブレード型コネクタ64の使用及び熱電対として剛性ロッドの使用に関連し て、スリーブ96をステム20から比較的簡単に取り外すことを許容する。 ヒータプレート位置決めアセンブリ チャンバエンクロージャの内部の多数の場所にヒータプレートを配置させるた めのヒータプレート位置決めアセンブリ34には、駆動システム22と相互接続 されたステム20が含まれている。ステム20はヒータプレート18の下面に接 続されて、ベース16の外方に延びて駆動システム22と接続している。駆動シ ステム22にはモータ及び減速装置アセンブリが含まれており、エンクロージャ 13の下方に垂下して取り付けられ且つ適合カップリング・送りねじアセンブリ (a conformable coupling and lead screw lead screw assembly)86には駆動 ベルト84でもって接続されている。トランスファハウジング(transfer housin g)88は送りねじアセンブリ86上に受容されており、直線スライド90によっ て上方及び下方に導かれ、且つ回転しないように保持されている。トランスファ ハウジング88はステム20の周囲に延在し、スリーブ96側部を介して末端下 部42に取り付けられており、ステム20及びヒータプレート18の移動や支持 を行うようにしている。モータが送りねじアセンブリ86を動かして、ステム2 0及びヒータプレート18を移動させるようにしている。シールリング126が ステム20内の溝に設けられ、スリーブ96の中にあるステム20の下端部42 の外表面をシールするようにしている。 ヒータプレート18は、CVD処理に用いられる高温状態でその外縁部に沿っ てたわんだり又はたるんだりすることがある。CVD処理する高温状態で機械的 な変形の恐れを低減するために、サポートスリーブ81が設けられてヒータプレ ート18を半径方向に支持している。スリーブ81には好ましくはアルミニウム から形成される下部管状部分83が含まれて、ステム20上の突出部85に受容 されている。突出部85は、例えば、ステム末端下部42の近傍のステム20か ら半径方向に突き出たスナップリングをステム20内の溝に設けることによって 、或いは、ステム20上に環状のボスを機械加工することによって形成されても よい。スプリング87は、上向きバイアススリーブ81の下部管状部分83のベ ースを受容する突出部85上に受容されている。スリーブ81の上端部は外向き のサポートフランジ89で終端しており、その上には高温状態でたわみに大きな 耐性があるセラミックのリングであることが好ましいサポートリング91が受容 されている。フランジ89には、内部環状アライメントボス93と上方に延びた リップ95とが含まれている。ボス93はリング91の中央アパーチャの内部に 延在して、リング91をボス93に接して整列させるようにしている。リップ部 95上にはサポートリング91が支持され、サポートリング91及びスリーブ8 1の間の接触面積を最小にしている。さらに、複数のアパーチャがサポートリン グ91の下面に沿ってリップ95を介して拡がっており、スリーブ81の内部に ト ラップされたガスを外部に排出させるのを許容している。サポートリング91は スプリング87上方へのバイアスによってヒータプレート18の下部リング21 を押さえ、且つ接触して維持される。セラミックは上に述べた高温処理温度で強 度を失わず、したがって、リング91はゆがむことなくヒータプレート18を支 持する。 ステム20を保護し且つ真空を維持するために、シュラウド94がステム20 の周囲においてチャンバベース16の下面から下方に延び、スリーブ96下端部 で終端している。アパーチャ100の下方に延在しているシュラウド94とステ ム20の外部表面とによって、それらの間に環状部分(annulus)127が形成さ れている。環状部分127はアパーチャ100を介してエンクロージャ13の内 部と連通し、したがって、エンクロージャ13と同じ真空圧力で維持される。シ ュラウド94には、ステム20の外周面を取り囲む領域を大気と分離して封止す るための一対のベローズ98、99とトランスファリング102とが含まれてい る。各ベローズ98、99はサポートリング106a〜dで終端している。各サ ポートリング106a〜dは、外方に突出した支持部分112を含むほぼ直円筒 の(right circular)部材である。サポートリング106a〜c上において、シー ルリングは支持部分112を突出した状態で配設され、環状部分127をサポー トリング106a〜cにおいて封止するようにしている。環状部分127の下端 部は、スリーブ96とトランスファハウジング88とが相互接続されることによ って封止されている。ステム末端下部42に配設されているシールリング126 によって、スリーブ96に接してステム20のベースが封止されており、このた め、大気と分離して環状部分127を封止するのが完全になる。 基板がチャンバ10内で処理されるときには、揮発性の反応ガスがエンクロー ジャ13の底部、それからアパーチャ100を通って下方に移動し、そしてベロ ーズ98、99、トランスファーリング102及びサポートリング106a〜d と接触するようになる。基板処理中にヒータプレート18を加熱する電気抵抗加 熱素子によって発生した熱は、ステム20を介して伝導してベローズ98、99 、サポートリング106a〜d、駆動システム22及びトランスファリング10 2を加熱する。ステム20によって放射及び伝導された熱により、反応性ガスが あ ることも連関して、サポートリング106a〜d、トランスファリング102及 びベローズ98、99にとって腐食性の環境が作り出される。 チャンバコンポーネント保護システム ヒータプレート18内部の加熱素子によってステム20が加熱されるのを減じ るために、ステム20は単一の材料、好ましくは5086又は5083アルミニ ウムのようなアルミニウム合金から作成され、また、ヒータプレート18は純ア ルミニウム、好ましくは1100アルミニウム又は99%のAl及び0.05%以下の Mgを有する他のアルミニウム材料から作成される。1100アルミニウム材料 はCVD環境で使用可能であり、陽極処理がなされる必要はない。好ましくは、 ステム20のアルミニウム材料がヒータプレート18より小さい熱伝導率を有し 、したがって、純アルミニウムのステム程効率的にはヒータプレート18から熱 を伝導しないことになる。さらに、減じられた断面積形状で好ましくは長さ4イ ンチ(101.6mm)の熱抑制部分(heat choke portion)44が、ヒータプレ ート18近傍のステム20上に設けられており、それによって十分な温度勾配が ヒータプレート18とステム20の末端下部との間に形成されてもよく、また、 バイトン(登録商標)材のような低コストのフロロエラストマー(flouroelastom er)材がシール126に使用されてもよい。 熱抑制部分44を通過してステム20の下方に移動する熱により、場合によっ て上昇するエンクロージャ13下方のコンポーネントの温度を減じるために、ま た、修理(servicing)が必要となるときにアセンブリ全体の温度を急速に減じる ために、スリーブ96の内部に設けられた冷却通路に水が供給されてもよい。或 いは、ウォータジャケットがスリーブ96の周囲、又はトランスファケース88 及びトランスファリング102の周囲に配置されて、基板24の処理中及び処理 後にこれらコンポーネントを冷却するのを助けるようにしてもよい。さらに、冷 却ファンがコンポーネントの全面を通風させるために使用されて、そこからの熱 移動を増加させてもよい。 ステム20及びシュラウド94の周りの環状部分127内へ反応ガスが移入す るのを制限するために、さらに、スリーブ96にはスリーブ96と下部サポート リング106dとの境界に形成されたパージガスマニホールド97が含まれ、そ の内部へ例えばアルゴンのようなパージガスの供給がなされるようにしてもよい 。パージガスはマニホールド97の外方に向かい、そしてマニホールド97の周 りに配置された好ましくは8個から12個の複数の孔から、さらに環状部分12 7を通って上方に流れて、反応ガスがアパーチャ100を通って環状部分127 内部へ進入するのを阻むようにガスバリアを保持するようにしている。マニホー ルド97を通るパージガスの流れは、環状部分127の上方に層状のプラグ流れ (plug flow)を維持できる流量で維持されるのが好ましい。これらの条件を保つ ことによって、反応ガスのアパーチャ100の下方への拡散は実質的に排除され るであろう。さらに、処理中には、パージガスはアパーチャ100の上方及びヒ ータプレート18の外縁部の周囲を通過して、反応ガスがヒータプレート18の 側面の周りにおいて下方へ通過するのを最小にしている。このため、チャンバの 構成部品の内部表面に到達する反応ガスの総量は減じられ、これら表面上に生じ る可能性のある望ましくない材料堆積物の総量が減るようになる。 基板位置決めアセンブリ ステム20はエンクロージャ13のベース16内のアパーチャ100を通って 上下に移動して、基板24を受容するヒータプレート18を動かし、また処理後 には、基板24がロボットブレードによってエンクロージャ13から取り出し可 能な位置にヒータプレート18を移動させるようにしている。ヒータプレート1 8の上方の位置において基板24が選択的に支持されるよう、基板位置決めアセ ンブリ140にはヒータプレート18に対して移動する複数の支持ピン25が含 まれて、エンクロージャ13に配置されたり又はエンクロージャ13から取り出 されたりする基板24が所定の位置で支持されるようにしている。支持ピン25 は、ヒータプレート18を貫通して鉛直方向に配設された穴130のスリーブ内 に受容されている。各ピン25には円柱状シャフト132が含まれており、シャ フト132の外部拡張部分として形成された下部球状部分134と上部の欠落し た円錐状の頭部136とで終端している。穴130には、拡大した頭部136を 受容するように形成された上方皿部(an upper countersunk portion)138が含 まれて、ピン25がヒータプレート18の内へ十分に受容されるときに、頭部1 36がヒータプレート18の表面の上方に延びていないようにしている。 ところで図2及び図3を参照すると、ヒータプレート18がエンクロージャ1 3の内部で動くときには、支持ピン25がヒータプレート18と部分的には連動 して、また部分的には独立して動く。支持ピン25はロボットブレードが基板2 4をエンクロージャ13から取り出すのを許容するために、ヒータプレート18 から延びていなければならないが、処理中にはヒータプレート18の上面26に 基板24を配置させるため、ヒータプレート18の内部へ沈むことをも要する。 かかる位置決めを行うために、基板位置決めアセンブリ140が設けられており 、エンクロージャ13内の上方に通常バイアスされるが、ステム20によってエ ンクロージャ13内の下方にヒータプレート18が動くときには下方に動くこと もできる。 基板位置決めアセンブリ140には、支持ピン25の下部球状部分134と係 合するように配置された環状のピンサポート142と、チャンバ内部のヒータプ レート18の位置によって支持ピン25と選択的に係合するようにピンサポート 142を配置させる駆動部材144とが含まれている。ピンサポート142には 、好ましくはセラミックから形成され、ヒータプレート18の下面に拡がって支 持ピン25の下部球状部分134と係合する上部ピンサポートリング146と、 アパーチャ100を通ってピンサポートリング146から下方に延びているスリ ーブ部分150とが含まれている。トランスファリング102はステム20の周 囲に環状に配設され且つスライド90に固定されて、回転を防止するようにして いる。 スリーブ部分150には、下部円筒形部分149と、ピンサポート146の受 容及び支持をして外向きに延びているラジアルサポート151とが含まれている 。ラジアルサポート151には、環状のピンサポート146の内径と整列する環 状のアライメント壁153を有するほぼ平坦な上面と、ピンサポートリング14 6の下面を支持する上向き支持の複数のサポートリブ155とが含まれている。 チ ャンバ10の操作中には、ガスが円筒形部分149の内部に沿ってトラップされ る状態になり、このため、チャンバコンポーネント部品が損害を受ける可能性が ある。かかるガスを取り除くために、複数のギャップ157がサポートリブ15 5に隣接して形成され、また、複数の孔159が下部円筒形部分149を貫通し て形成されている。孔159及びギャップ157によって、スリーブ150の内 部から外部へのガスの自由な流れが許容される。 ピン駆動部材144がエンクロージャ13の下面に配置され、ヒータプレート 18に対するスリーブ部分150の動きを制御しており、それゆえ、ピン駆動部 材144には、トランスファリング102及びスリーブ部分150に上向きの偏 倚を与えるトランスファリング102に接続されて、ピンサポートリング146 を上向きに偏倚させてヒータプレート18を貫通した支持ピン25を上方に押し て動かすスリーブ部分150と、ヒータプレート18がエンクロージャ13内で 下方に予め選択された距離を動いた後において、取り付けられたスリーブ部分1 50及びピンサポートリング146が下方に移動するよう、スリーブ150と選 択的に係合可能なステム20上のスナップリングないしは突出部84とが含まれ ている。ばねアセンブリ156には、スロット160を有するハウジング158 が含まれて、アパーチヤ100に近接したエンクロージャ13の下面に取り付け られている。ばね付きのつめ(spring-loaded finger)154がスロット160を 貫通して延びている。つめ154はトランスファリング102に固定して接続さ れており、したがって、それに取り付けられたスリーブ150が上方に偏倚され る。ハウジング158の上端部はつめ154が上方に移動するのを制限している 。さらに、トランスファーリング102が、内向きフランジ173で終端して下 方に延びる管状部分を含むサポートリング106cに固定して接続されている。 ステム20が下方に移動するときにおいて、ステム20上でスリーブ81を支持 する突出部85はフランジ173にも係合可能である。 ヒータプレート18が処理中にエンクロージャ13の中で十分に上方へ延在し たとき、つめ154はハウジング158の上端部に逆らって十分に動作しており 、ピンサポートリング146は、支持ピン25の下部球状部分134が離れて配 置されるようにヒータプレート18の下方に配設される。処理が完了したときに は、 ステム20が下方に移動して、ヒータプレート18をエンクロージャ13内の下 方に動かすようにしている。この動きが継続しているとき、ピンの下部球状部分 134はピンサポートリング146と係合する。かかる位置では、つめ154は ハウジング158の頂部に逆らって偏倚されており、また、それに結合されたつ め154及びピンサポートリング146は静止した状態にある。したがって、い ったん下部球状部分134がピンサポートリング146に係合すると、支持ピン 25は静止した状態になり、ヒータプレート18は下方に移動し続けているけれ ども、チャンバ内部の静止した位置で基板24を支持する。ヒータプレート18 が予め選択された分量を移動した後には、ステム20上の突出部85がフランジ 173と係合しており、これによって、ステム20がスリーブ150に対して固 定してヒータプレート18及びピンサポートリング146が一体になって下方に 移動するようになる。いったん突出部85がフランジ173と係合すると、支持 ピン25がヒータプレート18に対して静止した状態になり、両機素がエンクロ ージャ13内の下方に移動する。いったん支持ピン25上に取り付けられたヒー タプレート18及び基板24が適切な位置にあれば、ロボットブレードがスリッ トバルブ11を通って入り込み、基板24を取り出して、新しい基板24を支持 ピン25上に配置する。それから、ステム20が移動してスリーブ150及びヒ ータプレート18を上方に動かす。つめ154がハウジング158の頂部と係合 するときに、スリーブ150は静止し、一方、ステム20が上方に動き続けると 、突出部85はフランジ173を離れて移動して、したがって、ヒータプレート 18の一連の動きは支持ピン25をその内部に沈めて、処理のために基板24を 配置するようにしている。支持ピン25をヒータプレート18と一部は連動して 、一部は独立して動かすことにより、支持ピンの全長が最小になり、また、処理 中にヒータプレート18及びサポートリング91の下側に露出されたピンシャフ ト132の長さは、基板24がロボットブレードによって操作されて支持ピン2 5からの着脱するときに配置されるヒータプレート18からの距離と等しい。斯 くして、支持ピン25の最小表面積が処理中には露出し、それゆえ、支持ピンに 生じる堆積物は最小となるだろう。 真空把持システム 図2及び図4を参照すると、本発明にかかる真空把持機構が示されている。ヒ ータプレート18の上面26は、複数のラジアル溝77と交差する同心の複数の 溝78を含んでいる。好ましくは1つのラジアル溝77当たり3個の真空ポート 76が配設されて、各ラジアル溝77のベース及びヒータプレート18内に配設 された環状の真空マニホールド75の間を連通している。真空配管48はマニホ ールド75と連通して真空状態にしている。 真空ポート76及び溝77、78は基板24の下で低圧環境を提供して、ヒー タプレート上部26と接して基板24を押さえている。処理中には、エンクロー ジャ13が約80Torrで維持され得る。処理中にヒータプレート上面26に基板 を密着させるためには、真空配管48を介して、ゆえにポート76を通って溝7 7、78まで、1.5Torrから60Torrまでの真空が排気してなされている。溝 77、78及びエンクロージャ13の間にある20Torrから78Torrまでの圧力 差によって、基板24がヒータプレート上面26に密着して、ヒータプレート1 8から基板24への熱移動を増加させるようにしている。処理後には、溝77、 78には、エンクロージャ13に付与されたものよりも低い圧力が維持されて、 基板24をヒータプレート上面26に固定して密着させてもよい。かかる場合に は、基板がヒータプレート18から無理に取り出されるときに、支持ピン25に より基板が割れる可能性がある。溝77、78に生じる圧力とエンクロージャ1 3に生じる圧力とを等しくするために、バイパス配管が真空配管48の導入口及 びチャンバスリットバルブ11の間に設けられていてもよい。ヒータプレートが 動いて基板24をチャンバ10から取り出すときには、バイパス配管が開放され て溝77、78及びエンクロージャ13の間を連通させるようにしている。さら に、ヒータプレート上面26には、その外周の近傍に配置された単一或いは複数 の溝が設けられてもよく、これらの溝は真空源に接続されていない。これらの溝 により、基板24及びヒータプレートの間の接触面積が減じられ、基板縁部27 への熱移動、斯くして基板縁部27に堆積された膜の厚さを減らす。 基板の連続処理中には、チャンバコンポーネントに関して、基板24がかなり ミスアライメントする可能性があること、ヒータプレート上面26に対して基板 24が傾く可能性があることが見出されている。さらに、基板24は割れたり、 たわんだりする可能性もある。各場合において、基板24の連続式処理により、 処理ガスがヒータプレート18の保全に影響を及ぼすかもしれないヒータプレー ト18の内部領域に触れたままにされ、粒子を作り出したり又は基板の割れた部 分をチャンバ内部で遊離させる可能性がある。かかる場合には、チャンバの損傷 が生じる前に直ちに処理をやめて基板24を取り除くのが望ましい。基板24が ミスアライメントしたり、割れたり又はたわんだりした状態において、ヒータプ レート18の溝77、78における真空圧力を維持する真空ポンプの入口の真空 圧力が、適切に配置された平坦で完全な基板がヒータプレート18上にあるとき に与えられるものから変化することが見出されている。圧力検出器49が真空ポ ンプの吸い込み口の真空配管に配置されており、割れたり、たわんだり又はミス アライメントした基板を真空圧力が表示するときには、チャンバの運転を停止さ せる中断用コントローラに信号が伝送されるようになっている。基板24がヒー タプレート18上に適切に受容され、エンクロージャが約80Torrに維持されて いるときには、真空ポンプ吸い込み口、ゆえに検出器49の圧力が1Torrから2 Torrになるであろう。実質的にミスアライメントであったり、割れていたり又は 実質的にたわんでいたりした基板が上面26に受容される場合には、検出器49 の圧力は5Torr以下に達するだろう。割れた基板の場合、圧力は10Torrからチ ャンバの圧力までの範囲に及ぶだろう。 基板縁部保護システム さて図5及び図6を参照すると、基板縁部保護システムの好適な実施形態が示 されている。基板がヒータプレート30の上面26に配置されるときに、基板縁 部保護システム30が基板の周囲を通るガスを提供して、基板のかかる領域の上 における材料堆積を防止している。基板24には周囲に延在している周縁部27 があり、上側テーパ面17、下側テーパ面19、及びほぼ平坦な中間環状部分2 1を含んでいる。基板24の縁部27や下面の遊離堆積物の除去により引き起こ される基板24の欠損が生じるのを制限し、しかし同時に基板24から作り出さ れる多くの有用なチップ(die)を最大にするために、堆積層が基板の縁部27ま で平らに堆積されるべきであるが、基板の下面、下側テーパ面19、又は平坦部 分21には見出されるべきではなく、そのようなところではそれが他の材料と接 触して除去されるようにすることができる。本発明にかかる基板端部保護システ ム30には、この要件が述べられている。 図6を参照すると、ヒータプレート18の上面26が、一体式パージガスチャ ネル220を設けるように形成されており、基板24の全周縁にパージガスを比 較的コンスタントに供給するようにしている。パージガスチャネル220を設け るために、ヒータプレート上面26は、平坦な環状起立部となって上面26より 上に0.002インチ(0.0508mm)〜0.005インチ(0.127mm)の位置に配設される上方に 突出したガイド受容部分222で終端している。パージガスチャネル220は、 上面26及びガイド受容部分222の内周縁部のベースの境界において内部に延 びた溝として形成され、上面26から約135°の角度で配設されている。複数 のパージガスの孔234は、パージガスチャネルの内部終端とパージガスマニホ ールド218との間に配設され、また、ヒータプレート18の周りに周方向に等 間隔に配置されて、マニホールド218からチャネル220の中にパージガスを 供給するようにしている。孔234の数は、基板縁部27及びチャネル220の 底部の間の所期の距離に依存する。孔234の入口点からチャネル220内へ向 かって基板縁部27まで至る距離が0.06インチ(1.524mm)である場合、孔の数は 約240個である。孔234の開口部からウェハ縁部27までの距離が増加する につれて、パージガスのコンスタントな流れを基板縁部27に供給するのに必要 な孔の数は減少する。孔234の開口部から基板縁部27までの距離が2倍にな った場合、孔234の数はおおよそ半減する。 再び図5及び図6を参照すると、処理中に基板縁部27がチャンネル220に 隣接して正確に配置されるために、好適な基板アライメント部材32には、チャ ンネル220に近接してガイド受容部分222上に配設された複数のセラミック 製のガイドピン224が含まれている。各ピン224には鉛直方向から約12度 でテーパを付けた前部(front portion)226が含まれている。前部226には テ ーパ側部228とほぼ平坦な拡張中央部分230とが含まれており、中央部分2 30がテーパ側部228よりさらにヒータプレート上面26の内方に延在するよ うになっている。中央部分230は、ガイド受容部分222の内方に且つパージ ガスチャネル220の上方に延在している。さらに、各ピン224には後方に延 在する据え付け用タブ(mounting tab)が含まれ、ボルトを受容する一対の孔を含 んでガイド受容部分222にピン224が固定されるようにしている。 基板24がヒータプレート18の中央に正確に位置合わせされるときに、ガイ ドピン224の拡張中央部分230が基板の平坦な中間環状部分21から約10 00分の5(0.127mm)〜1000分の7インチ(0.1778mm)のところに配設される よう、ガイドピン224がヒータプレート18に配置されている。したがって、 基板24が正確に位置合わせされている場合には、全てのピン224と接触する ことなく上面26と接触するようになるであろう。しかしながら、大部分の基板 にはわずかな量だけ心ずれがあって、ロボットブレードが必ずしも正確に基板2 4を上面26の中心に位置合わせしない。かかる場合には、基板24の下側テー パ面19及び平坦な中間環状部分21がガイドピン224の拡張中央部分230 と少なくとも1つ係合し、ガイドピン224が上面26の所定位置に基板24を 整列させて、縁部27がパージガスチャネル220を実質的に塞ぐことがないよ うにしている。基板24をガイドピン224でもって配置させることによって、 位置合わせ機構と接する基板24の唯一の部分は、ガイドピンの中央部分230 と接触する縁部27のうちの僅小な部分である。中央部分230がパージガスチ ャネル220から半径方向内側に延在しているので、基板縁部27はチャンネル 220とはわずかな距離だけ離れて配置されることとなり、中央部分230と接 触する基板24の接触領域の各側に対する基板24の領域は、パージガスの連続 的な供給を受けるであろう。好適な実施形態ではパージガスが基板縁部に供給さ れているけれども、詳細には、本発明がマスキングガスとしてパージガスだけで なく反応ガスを使用するのを意図している。必要ならば、H2のような反応性の 種を反応ガスに加えることによって、基板縁部の堆積が選択的に増加してもよい 。 はじめに基板24がヒータプレート18に受容されるとき、温度はヒータプレ ート18の温度よりもかなり低くくてもよい。いったん基板24がヒータプレー ト18と接触するようになると、熱が基板に移動して処理温度までその温度を上 げる。この温度の増加によって基板の熱膨張が生じ、その縁部27がアライメン トピン224を押圧することがある。さらに、溝77、78に形成された真空に よって、基板24がヒータプレート18の上面26に密着して、基板24の縁部 27がピン224に対して圧縮性の負荷を受けるようになる。この負荷の結果と して、基板24がアライメントピン224と接触するところで、割れたり、或い は欠けたりする可能性がある。基板縁部27における欠損又は割れが生じるのを 最小にするため、基板24が加熱される一定期間にはチャンバコントローラが真 空溝77、78内ではチャンバ圧力を維持して、それから、基板24を一定温度 にした後には溝77、78を介して真空引きするようにプログラムされている。 基板24より下方ではチャンバ圧力が存在することによって、基板24がアライ メントピン224と接触する部位から離れて膨張するのが許容され、したがって 、局所的な圧縮応力が減り、また基板縁部27での圧縮による割れ又は欠損の発 生率が減る。さらに、基板24が上面26に受容されているときにはパージガス が真空溝77、78を通して逆流させ(backflush)、ガイドピン224が基板2 4を所定位置に案内する際に基板24を位置決めしたり及び支持ピン25に対す る基板24の摩擦的な固着(frictional adhesion)を減じたりするのを助けるよ うにしてもよく、又は、基板24が熱膨張するときにはガスを溝77、78を通 して逆流させ、ヒータプレート上面26に受容されているときに基板24をピン 224から離れる方向に膨張するのを可能とするようにしてもよい。 他の基板保護システム さて図3及び主として図7を参照すると、本発明にかかる基板縁部保護システ ム30の他の実施形態が示されている。基板縁部保護システム30の他の実施形 態には、好ましくはアルミナ又はAlNから製造されるリング190が含まれて おり、エンクロージャ13内のヒータプレート18の上方においてリングガイド 192に取り付けられて、ヒータプレート18との選択的な係合がなされるよう にしている(図3)。ヒータプレート18がエンクロージャ13内では上方に動 くとき、それがリングガイド192を通ってリング190を受容するようにして いる。ヒータプレート18には、リング190を受容するその外周縁の周りにリ ング棚部194が含まれている。リング190には環状体部分196が含まれて 、本体196の薄肉延長部として形成されて半径方向内向きに突出しているシー ルド部分198と、リングガイド192に受容されるように外縁から延びる突出 支持リップ(projectin support lip)200とを有している。シールド部分19 8がヒータプレート18に受容されるときには基板の上部に覆いかぶさっている が、接触していない。 ヒータプレート18のリング棚部194には、ヒータプレート18の上面26 の下方で外縁部に沿って半径方向外向きに延びる環状の平坦部分202を含む外 側環状凹部が形成されており、内部には周方向の溝184を複数有している。当 該溝184によって、リング体196及びヒータプレート18の間の接触面積が 減じられ、それゆえに、リング190がヒータプレート18上に受容されている とき、又は環状の凹部194及びリング190がヒータプレート18或いはリン グ190の温度変化から膨張したり、接触したりするときにおいて、出現する粒 子の発生率が減じられる。平坦部202は、開口したパージガスチャネル206 におけるヒータプレート18の上面26との境界部分で終端している。パージガ スチャネル206はヒータプレート18の周方向に配設されており、本体196 の内側縁部、シールド部分198の下面、基板の外縁部27、及びヒータ上面2 6と環状の凹部194との間に延在する環状凹部201の内縁部と結合して、パ ージガスチャンバ210が形成されている。パージガスの複数の孔212は、パ ージガスチャンバ210内へ延び、且つ、ヒータプレート18内部でステム20 を通って延びるパージガス配管52によって提供される孔70に接続されて、基 板24の周縁を囲んだパージガスチャンバ内へアルゴンのようなパージガスを供 給するようにしている。 ヒータプレート18がエンクロージャ13内上方に移動してパージリング19 0を受容するとき、ヒータプレート18及びリング190の間のミスアライメン トが存在する可能性がある。このミスアライメントは、もし注意されないままと すると、シールド部分198下方のリング190の内縁部を棚部194の縁部2 01と係合させ、汚染性の粒子を発生させるおそれがある。この問題に取り組む ため、複数のガイドバンパ203が縁部201に設けられており、大きなミスア ライメントがリング190及びヒータプレート18の間に存在しているときに、 リング190をヒータ18に係合させるための特定の場所を提供するよう、当該 バンパは縁部201から外向きに延びている。各バンパ203には、縁部201 の壁に受容される植込みボルト部205と、バンパの一部をなしてリング190 と係合する一般的に球状の頭部207とが含まれている。頭部207及びリング 190は同一の材料、例えばアルミナをベースとする材料から製造されるのが好 ましい。さらに、バンパの球状頭部207はリング190の縁部がバンパ203 と点接触するのを考慮しており、このため、接触が生じる場合には潜在的に汚染 性の粒子を作り出す可能性のあるバンパ203及びリング190の接触面積が減 じられる。 リング190が基板24に受容されることによって、さらにミスアライメント が起こる可能性がある。このミスアライメントに対処するために、他の基板アラ イメント部材32は、周囲を取り囲んだシールド部分198下方のリング190 の縁部に設けられた複数のウェブ(web)290(1つのみ図示)を含み、基板2 4の外縁部と係合するようにしている。ウェブ290はリング190の底部から 上部まで面取りされており、斯くして、ヒータプレート18がリング190を介 して基板24を押し上げるときに、ウェブ290は基板24の外縁部と係合する ようになる。基板24及びリングが十分に位置ずれしている場合に、ウェブはリ ング190に対して基板24を動かし、基板24をリング190内部の中央に置 くようにしている。一方、パージガスが真空溝77、78を通って上方に通過し てもよく、或いはチャンバの圧力がその内部で維持されて、基板24及びヒータ プレート上面26の間の摩擦抵抗を減らして基板24のアライメントを容易にし てもよい。 基板24の上部とリップ192の下面とのギャップは1000分の1インチ(0 .0254mm)から最大1000分の15インチ(0.381mm)までのオーダーである。さ らに、ウェブ290に接近したリング190の側面から基板の縁部までの距離は 、大体1000分の2インチ(0.0508mm)から1000分の5インチ(0.127mm)ま でで よい。アルゴン又は他のパージガスが孔212を通って供給されて、パージガス チャンバ210内の圧力をエンクロージャ13内の周囲圧力を上回って維持する ようにしており、したがって、パージガスの比較的コンスタントな流れが処理中 に基板の上縁部を通って維持されて、反応ガスを基板24の縁部27に接するよ うにするのを制限するようにしてもよい。ウェブ290は基板24及びリング1 90の位置決めをして、リング190の内面及び基板24の縁部27の間の公称 ギャップを、ウェブ290が基板と接触するところを除いて、リング190の内 周全体にわたって42mils(1.0668mm)から45mils(1.143mm)までに維持するよ うにしている。これによって、孔212から吹き出して、基板24と覆いかぶさ っているシールド部分198との間のギャップを通るパージガスの十分に連続的 で均衡のとれた流れが確保される。かかる周囲における流れの領域が整合してい ることが重要であって、その理由としては、基板24、ヒータプレート18及び リング190の位置ずれにより引き起こされるパージガスの流れのかなり著しい 局所的な抑制が、シールド部分198及び基板24の間のギャップを通る不均衡 な流れに帰着して、基板24縁部の周りに不均一な堆積層を作り出すからである 。パージリング190は基板縁部の偏差を最小にするために形成されているが、 基板24の上縁部においてリング190によってマスキングすることは、無反応 のパージガスと組み合わせて、マスクされた部分に達する反応ガスの量を制限し 、したがって、堆積層は基板24のマスクされていない部分に堆積されるものよ りもさらに薄くなり得る。H2のような反応ガスをアルゴンのような不活性ガス と一緒に導入することにより、基板24のマスクされた部分の近傍の基板24上 において堆積物が増加し、このため、結果としてマスクされた部分に近接又は接 近した層は、基板24の他の部分に堆積された層と実質的に同一となることが見 出されている。H2はパージガス配管の中に導入されて孔212を通って導かれ るようにして、基板24のマスクされた部分の接近した堆積層が増加するように してもよい。 チャンバ排気システム 今一度、図2及び図3を参照すると、本発明にかかる改良型排気システム30 0が示されている。チャンバ10の上部12には、チャンバ40の排気ポートに 導く従来技術のマニホールド23が含まれている。排気ポートを通る吸い込みは 排気されるチャンバガスをエンクロージャの外に引いて、エンクロージャ13内 の適切な処理環境を維持するようにしている。マニホールド23は上部14の実 質的に周囲に延在しているが、壁16をスリットバルブ11が貫通するところに ギャップが残っている。このギャップにより、エンクロージャ11の至る所にお いて不均衡な排気が、したがって、不均一なチャンバ処理ガスが作り出される。 本発明によれば、ポンピングプレート308が、複数のアパーチャ29が等間隔 に配置された状態で、マニホールド23の上に取り付けられている。かかるアパ ーチャ29は約30度ずつ離れて配置され、アパーチャ29はギャップに接近し たマニホールド23の各端部に配置されている。ポンピングプレート308内で 等間隔に配置されたアパーチャにより、用いられるチャンバ処理材料の均一な排 気が作り出され、基板24に均一な堆積層を作り出すようになる。 結論 本発明にかかる上述の実施形態は、基板上により均一な材料堆積層を製造し、 また同時に処理中には粒子の発生率を減じるCVDチャンバを提供している。処 理中に基板に接触するシャドーリングを省き、そしてその代わりに、処理中には 基板縁部の周りにパージガスという一様なさやを作り出すことによって、基板か ら作成されるチップの全体の歩留まりは、基板縁部の局所的な温度変化を減じる ことによって、またシャドーリングにより作り出される基板のマスクされた縁部 を省くことによって増加する。さらに、エンクロージャ13から反応した生成物 の均一な排気を生じさせることによって、堆積物の均一性は増加する。 さらに、改良型CVDチャンバの構成によって、粒子の発生が減少するように なる。ヒータプレート18上面26での基板24の摩擦は減じられるが、基板2 4が受容されるときに基板24及びヒータプレート18の摩擦固着を減らすこと 、シャドーリング及び基板24の間の接触を省くこと、及びチャンバコンポーネ ン トに被られる堆積物の量を減らすことによる。 本発明に関して特定の材料が述べられた使用されたけれども、当業者ならば本 発明のコンポーネントの材料及び配置は本発明の範囲から逸脱することなく変え てもよいことを認識するであろう。さらに、本発明はCVDチャンバの使用につ いて記載されているけれども、本明細書のコンポーネントはプラズマによる堆積 や他のプロセスでの使用に関して同等に適用される。Description: Improved Chemical Vapor Deposition Chamber Background of the Invention The present invention relates to methods and apparatus for depositing useful material layers on substrates used in the manufacture of semiconductor die. is there. More particularly, the present invention relates to improved apparatus and methods used in processing substrates, such as by chemical vapor deposition. Chemical vapor deposition, commonly referred to as "CVD", is used to deposit a thin layer of material on a semiconductor substrate. A vacuum chamber is provided and a susceptor is formed to receive the substrate for processing the substrate with a CVD process. In a typical conventional CVD chamber, a substrate is placed in and removed from the chamber by a robot blade. The chamber includes an intermediate substrate positioning assembly that positions the substrate as it is being placed into the chamber or just about to be removed from the chamber. To place the substrate on the susceptor, the susceptor lifts the substrate through the center of the substrate positioning assembly. The susceptor and substrate are then heated to a temperature of 250-650 ° C. Once the substrate is placed on the susceptor and heated to the proper temperature, a precursor gas is supplied to the vacuum chamber through a gas manifold above the substrate. The precursor gas reacts with the heated substrate surface to deposit a thin layer of material. As the gases react to form a material layer, volatile by-product gases are generated that are pumped out of the vacuum chamber through the chamber exhaust system. The main purpose of substrate processing is to get as many useful chips as possible from each substrate. Many factors affect the processing of substrates in a CVD chamber and the final yield of chips formed from each processed substrate. These factors include process variables that affect the uniformity and thickness of the material deposition layer deposited on the substrate and contaminants that adhere to the substrate and contaminate one or more chips. Both of these factors must be controlled by CVD and other processes to maximize the yield of chips obtained from each substrate. One CVD process variable that affects the uniformity of the material deposition layer is the relative concentration of reactive process gas and unreacted process gas components within the deposition chamber. The exhaust system of the chamber includes an annular exhaust channel located above the substrate and in close proximity to its periphery through which the reacted process gas is exhausted. However, a gap exists within the annular exhaust channel where a slit valve for moving the substrate in and out of the chamber penetrates the wall of the chamber. Exhausting the reacted gaseous products from the chamber is less than adequate in the vicinity of this gap and thus the reaction products are non-uniform in the chamber. This contributes to creating a non-uniform material deposition layer on the substrate because the reacted gaseous products are evacuated from the chamber non-uniformly, resulting in a total volume of gas in the chamber. This is because the relative concentration of the reaction gas inside is different around the substrate surface. In addition to the factors mentioned above that affect the uniformity and thickness of the material deposition layer, the CVD processing chamber contains a source of particulate contaminants that reduce the yield of chips when received on a substrate. . One major source of particulate contaminants in CVD processes is the deposited material deposited on the chamber surface during processing. When the substrate is processed in a CVD chamber, the material layer is indiscriminately deposited on all surfaces inside the chamber that are in contact with the gas, such as the lamp cover described below. If such a chamber surface is subsequently contacted or rubbed, or if the material layer is loosely attached to the chamber surface and the chamber is shaken or vibrated, the particles of the material deposition layer will be trapped inside the chamber. Free to pollute the substrate. Also, the material deposition layer typically does not adhere firmly to the edges and underside of the substrate, and layers formed at such substrate locations are known to become flaked off particulate contaminants. There is. One way to control particle generation in the chamber is to use shadow rings to reduce the buildup of deposited layers on the edges and underside of the substrate. The shadow ring is a masking member that is received on the susceptor and contacts the upper peripheral edge region of the substrate, limiting the deposition gas from accessing the region of contact with the substrate. However, shadow rings have some limitations that contribute to non-uniform processing of substrates. Volatile deposition gases still tend to migrate under the shadow ring lip and deposit a layer of material on the edges and underside of the substrate that may later come off. Furthermore, the engagement of the shadow ring with the substrate tends to create particles. Finally, the shadow ring is a heat sink that draws heat to the outside of the substrate, which reduces the temperature of the substrate near the contact area between the substrate and the shadow ring, which causes material deposition on the area of the substrate near the shadow ring. Affects layer thickness. One alternative to shadow rings is European patent application no. It is disclosed in EPO 467 627 A3. In the invention of the application, A shroud is formed around the substrate. Shroud Covers the substrate, It includes a lip that is not in contact with the substrate. When gas is supplied to the bottom surface of the substrate, A part of this gas flows outward between the substrate and the susceptor, It flows into the gap formed between the substrate and shroud. Shroud To mask the board edge, Although an annular channel is created that can hold an inert gas, The structure shown in EPO467 623 A3 has several drawbacks. Primarily, When the shroud is received by the susceptor, Although it is aligned with the susceptor, No means for aligning the substrate with the shroud is disclosed. The large misalignment between the board and the susceptor is The result is a misalignment between the shroud and the board, The resulting annular gap between the substrate and shroud is It will surround the substrate non-uniformly. For this reason, At various places on the board edge, Different masking gas flow rates. Secondly, By introducing a masking gas from the outside diameter of the substrate to the inside, If chamber pressure and process gas flow are not tightly controlled, The substrate floats away from the susceptor during processing. Finally, In the European patent application, The disclosed shroud masks the top surface of the substrate, Although it is said that it prevents the deposition on it, This reduces the effective area of the substrate. Another source of particles that contaminate substrates is Cracks, It occurs when a substrate that is bent or has a large displacement is present in the chamber. if, Cracks, When handling a board that is bent or has been significantly misaligned, When the substrate is moving in the chamber, A significant amount of particulate contaminants may have occurred. further, If a large number of substrate fragments are free in the chamber, They cause serious damage to chamber components. Finally, Cracks, If a substrate that is bent or misaligned is processed in the chamber, The upper surface and passages of the susceptor are exposed to the corrosive reaction gas. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is Blanket, Selectively deposited tungsten, Tungsten silicide, It is useful as a CVD processor for depositing titanium nitride and other deposited materials with high uniformity and controllability. The present invention includes numerous embodiments, Used independently or in combination, To improve control over process variables, And / or It is possible to reduce the occurrence of contamination of the substrate during processing. Although embodiments of the invention are discussed with respect to CVD chambers, Embodiments of the invention are applicable to other substrate processing and processing environments. In a first embodiment of the invention, Such devices include A chamber having a substrate support member on which the substrate is placed during processing is included. The substrate on the substrate support member The substrate is placed on the substrate support member and is provided with positioning means for taking in and out the substrate via the slit valve of the chamber. The positioning means partly interlocks with the movement of the substrate support member, In addition, some of the substrates are arranged independently. In a second embodiment of the invention, The chamber's substrate edge protection system A manifold extends annularly around the periphery of the substrate when the substrate is received on the support member. The manifold distributes gas around the periphery of the substrate. Also, Locating members may be provided to align such channels with the substrate edge. Since the board does not touch the bottom surface of the shadow ring, Particle generation is reduced, Increase the uniformity of the material deposition layer, Therefore, the usable area of the substrate is increased. To secure the substrate to such a receiving plate during processing, The upper surface of the receiving plate is provided with depressions, It is open to the vacuum source. In another embodiment of the present invention, A pressure sensor is installed in the vacuum pipe that evacuates the recess, There are cracks on the board, Depending on the presence of the board that is bent or misaligned, Monitor pressure changes in vacuum piping. In another embodiment of the invention, Purge gas circulates through the underside of the chamber, It protects the mechanical components of the chamber from the adverse effects of corrosion and reduces the formation of deposits on the interior surfaces of the chamber. In another embodiment of the present invention, In the chamber, An extended pumping plate extending around the chamber at the periphery of the substrate and filling the gap in the exhaust channel, The reacted volatile gas is uniformly exhausted from the chamber. Other embodiments of the invention include A substrate edge protection system is provided in the chamber, The deposition of the material layer on the edge of the substrate is limited during processing. This board edge protection system includes A ring is included that is received by the substrate support member and that extends above the upper surface of the substrate and proximate the substrate edge. A positioning member is provided, Aligning the substrate and ring to minimize contact between the substrate and ring, Also, The gap is minimized between the edge of the substrate and the area close to the ring. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other features and advantages of the present invention are When considered together with the attached drawings, It became clear from the following description, FIG. FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a processing chamber according to the present invention showing a substrate being received on its substrate support member. FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of a processing chamber according to the present invention arranged to receive a substrate therein during processing. FIG. Placed inside to process the substrate, FIG. 8 is another cross-sectional view of a processing chamber including another embodiment of a substrate edge protection system. FIG. FIG. 3 is a top view of a heater plate arranged in the chamber of FIG. 2. FIG. FIG. 5 is another top view of the heater plate of FIG. 4 having a substrate on top. FIG. FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the heater plate and substrate edge protection system taken along line 6-6 of FIG. 5. FIG. FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the heater plate of FIG. 3 showing details of another substrate protection system. Description of Embodiments Introduction The processing chamber 10 of the present invention includes numerous features and embodiments, These features and embodiments may be used individually or together to improve the structure and operation of the substrate processing chamber. Referring to FIG. It has been shown that some of these features are synergistic and interacting, A substrate supporting member that is internally heated, that is, a heater plate 18, A substrate edge protection system 30 having a purge gas channel 220 formed therein, A substrate positioning member having a plurality of positioning pins 224 formed on the upper surface of the heater plate 18, And an improved chamber exhaust system 300. The heater plate 18 is To receive the substrate 24 above the chamber 10 during processing, Also, It is operable to place the substrate 24 below the chamber 10 and remove the substrate 24 from the chamber 10. In order to arrange the substrate 24 on the heater plate 18, A plurality of support pins 25 are provided. When the substrate 24 is placed in the chamber 10 by the robot blade, These support pins 25 penetrate the main body of the heater plate 18, It can extend from the heater plate 18 to receive the substrate 24. The heater plate 18 is Move downward with respect to the support pin 25, A substrate 24 is placed on the heater plate 18 for processing, Also, Move upwards with respect to the support pin 25, The substrate 24 can be positioned above the heater plate 18 to remove the substrate 24 from the chamber 10 by a robot blade. For ease of explanation, A support pin 25 that extends into the heater plate 18 is shown in FIG. on the other hand, When the substrate 24 is received on the heater plate 18, It will be appreciated that the support pins 25 and the substrate 24 are stationary and the heater plate 18 is actually moving upward. In order to reduce the buildup of deposited layers on the underside and edges of the substrate, The heater plate 18 includes an edge protection system 30, Preferably, When the substrate 24 is received on the heater plate 18, An integral annular purge gas channel 220 is formed adjacent the edge of substrate 24. Once the substrate 24 is placed on the heater plate 18 and processing begins, A stream of purge gas is continuously supplied to the channels around the edge 27 of the substrate 24, In the undesired part of the edge 27 of the substrate 24, Or, there is little or no deposition on the bottom surface of the substrate 24, which is fairly adjacent to the edge. To fully utilize the purge gas channel 220, Although it is important to determine the position of the substrate on the heater plate 18, The reason for this is that if some significant misalignment occurs, This is because a part of the edge portion of the substrate 24 is arranged at a position that substantially closes the channel 220. therefore, The heater plate 18 has Included is a substrate positioning member 32 including a plurality of tapered guide pins 224 provided above the channel 220 along its perimeter, The substrate 24 is guided onto the plate 18. The eccentric and / or misaligned substrate 24 is When received on the heater plate 18, it engages one or more guide pins 224. When the heater plate 18 approaches the substrate 24 supported by the support pins 25 above the heater plate 18, At the edge portion 27 of the substrate 24 that contacts the guide pin 224, The substrate 24 will be subjected to the force towards the center of the heater plate 18. This allows The entire circumference of the substrate 24 is aligned at an appropriate position with respect to the purge gas channel 220, A passage of purge gas is ensured over all edges 27 of the substrate 24 (except for the very small areas where the edges 27 contact the pins 224). During processing, Basically, the substrate 24 is heated and maintained. To set and maintain this temperature, The heater plate 18 according to the present invention includes a resistance heating element. The heater plate 18 is The substrate 24, which is basically placed in the chamber at a temperature lower than that of the heater plate 18, is heated. When the substrate is heated to the processing temperature, The board edge 27 is loaded from one or more guide pins 224, Also, Substrate edge 27 may be chipped if significant thermal expansion subsequently occurs. To address this issue, The chamber pressure is A plurality of vacuum grooves 77 provided on the upper surface 26 of the heater plate 18 for pressing the substrate against the heater plate 18 during processing, Maintained within 78. Alternatively, Gas is introduced inside, Frictional adhesion between the heater plate upper surface 26 and the substrate 24 is reduced, Thus, When the substrate 24 thermally expands, it may be separated from the guide pin 224 to allow the substrate 24 to expand. In order to increase the exhaust uniformity of the gaseous products reacted inside the chamber 10, The exhaust manifold 23 of the chamber It receives a pumping plate 308 that includes a series of regularly spaced apertures 29. The apertures 29 are evenly arranged at regular intervals around the entire circumference of the manifold 23, Plate 308 Filling the gap in the manifold 23 created by the presence of the slit valve in the chamber wall, It is intended to increase the uniformity when the reacted gaseous product is removed from the chamber. These and other features of the invention described herein include: They can be used individually or simultaneously to enhance the processing of substrates in the chamber. Processing Chamber Referring to FIGS. 2 and 3, A number of improvements and features of the chamber 10 according to the present invention are shown in a CVD processing apparatus. 2 and 3, The chamber 10 is shown in partial cross section, The interactions and interconnections of improvements and features of chamber 10 are shown. In FIG. The chamber 10 is shown with the heater plate 18 in the retracted position, The substrate 24 is placed on the heads of the support pins 25 extending from the upper surface of the heater plate 18, Or it can be removed from the head. In FIG. Such a device is shown with the heater plate 18 in the extended position, The support pin 25 gets into the heater plate 18, The substrate 24 is arranged on the heater plate 18 during processing. Although the features and improvements of chamber 10 are shown in FIG. 2 or FIG. In the description of such features, Other drawings may be included to detail the features and improvements. The CVD processing chamber of FIGS. 2 and 3 includes: Outer wall 12, A chamber 10 having a cover 14 and a base 16 is included, Basically, an evacuable enclosure 13 is formed in which a vertically movable heater plate 18 for receiving a substrate is arranged. To place the substrate during processing, The heater plate 18 is movable inside the enclosure 13. The heater plate 18 has A substrate edge protection system 30 is preferably included as an integral part. Heater Plate and Stem Assembly The heater plate 18 is vertically movable by a stem 20 in the enclosure 13. The stem 20 is connected to the lower surface of the heater plate 18 and extends through the base 16 of the enclosure 13 to the outside. It is connected to the drive system 22. Preferably, The stem 20 is a right circular cylindrical tubular aluminum member, The upper end portion 40 is provided in a state of supporting contact with the lower surface of the heater plate 18, Also, The lower end portion 42 ends with a cover plate 43. The stem lower end 42 is It is received in a cap-shaped sleeve 96 that connects with the drive system 22 of the stem 20. In order to provide a connection from the outside of the chamber to the inside of the heater plate 18, The cover plate 43 and the sleeve 96 have a plurality of aligned apertures, The heater plate connecting means is held through these apertures. The stem 20 mechanically positions the heater plate 18 inside the enclosure 13, Further, an ambient passageway is formed in which a plurality of heater plate connecting means extend. The heater plate 18 is formed to supply heat to the substrate received on the upper surface 26, Meanwhile, heat transfer from and along the stem pin 20 is minimized. The heater plate 18 is A solid aluminum member welded to the upper end 40 of the stem 20 is preferred. Preferably, The heater plate is heated by providing the resistance heating element, Sufficient heat is supplied to maintain the upper surface 26 of the heater plate 18 at a high processing temperature between 250 ° C and 650 ° C. The heating element is a tubular member, It extends annularly inside the groove formed in the heater plate 18, Also, It is preferably enclosed by a conforming channel which covers the groove and the heating element. Alternatively, The element may be cast in plate form, Or in other ways, It may be provided in a sealed environment inside the heater plate. The area around the heating element is preferably not maintained in a vacuum. To power the heating element, The element preferably includes a downwardly projecting tubular portion terminating in a blade-type connector 64 in cover plate 43. The corresponding blade connector (mating blade connector) 62 is arranged on the sleeve 96, Combined with the connector 64 in the cover plate 43, Power is supplied to the connector 64. Heater plate / thermocouple connection part Referring to FIG. The heater plate 18 is provided with a thermocouple 56 for monitoring the temperature. The heater plate 18 has A hole 50 extending upward and terminating close to the interior of the heater plate upper surface 26 is included. This hole 50 serves as a guide for receiving the end of the thermocouple 56. Further, the heater plate 18 has an aperture for receiving a purge gas and a vacuum source. Such holes are A through hole is formed in the heater plate upper surface 26, It is preferably formed by extending the plug 51 and the connector housing 53 into the hole. The upper surface of the hole 51 is slightly recessed from the upper surface of the heater plate 18, Alternatively, it may be ground or placed to provide a continuous heater plate top surface 26. The connector housing 53 and the plug 51 are It may be formed as a separate element or as an integral element. The thermocouple 56 is arranged as a solid rod, Extending through a pair of aligned apertures in cover plate 43 and sleeve 96, Inside the hole 50, it comes into contact with and terminates in the solid mass of the heater plate 18 and / or the connector housing 53. The lower end of the solid rod is A bracket 59 removably attached to the outside of the sleeve 96, The thermocouple 56 is held at a predetermined position in the hole 50 of the heater plate. Preferably, The bracket is held outside the sleeve 96 by a plurality of screws, But, Other attachment means, such as clamps or spring clips, may replace the screws. The thermocouple 56 is connected to an amplifier and a filter and is used for temperature display and overheat prevention. To ensure that air is present in hole 50, The solid rod may be slightly smaller in diameter than the apertures aligned within the cover plate 43 and sleeve 96. therefore, Atmosphere passes through the aligned apertures around thermocouple 56, Thus, Exists around the thermocouple 56 inside the hole 50 of the heater plate 18, Heat transfer between most of the heater plate 18 and the thermocouple 56 may be increased to increase thermocouple accuracy and response speed. Purge and Vacuum Source Referring to FIG. A purge gas source is shown supplying protective gas to the substrate edge protection system 30. The purge gas pipe 52 From the cover plate 43 in the heater plate 18 to the connector housing 53, It extends through the stem 20. In the connector housing 53, The heater plate 18 includes a plurality of holes that serve as purge gas and vacuum holes that exhibit effects. The purge gas hole 70 is provided inside the heater plate 18, Extend into the corresponding holes in the connector housing 53, The purge gas is supplied from the connector housing 53 to the upper surface 26 of the heater plate 18. In a preferred board edge protection system, A manifold 218 that is open to a plurality of purge gas apertures 234 that extend through the top surface of the heater plate 18 and into the channels 220 as shown in FIG. The hole 70 is adapted to supply a purge gas. Next, referring to FIGS. 3 and 4, A vacuum source for the heating pipe 18 is shown. The vacuum pipe 48 penetrates the stem 20, From the cover plate 43 on the lower end 42 of the stem to the upper end 40 of the stem, Moreover, Through the connector housing 53 in the heater plate 18, A plurality of vacuum grooves 77 on the upper surface 26 of the heater plate 18, It is connected to a plurality of vacuum ports 76 extending into 78. To provide the vacuum port 76, A cross bore 75 is drilled into the heater plate 18 just below the top surface 26, All of these cross holes 75 are aligned into the corresponding holes in the connector housing 53. The vacuum tubing 48 terminates in a corresponding hole in the connector housing 53, Thus, the vacuum source is the vacuum pipe 48 and the groove 77, It is communicated via 78. In the cover plate 43 and the sleeve 96, An aperture aligned to provide a purge gas and vacuum source in purge gas line 52 and vacuum line 48 in stem 20; further, A thermocouple 56 and an aperture through which the heating element connecting member extends are included. The vacuum and purge gas sources are It is preferably provided to the sleeve 96 via bellows tubing connected to a threaded joint inside a given aperture in the sleeve 96. In order to prevent leakage of vacuum and purge gas at the connection point of the sleeve 96 and the cover plate 43, Around the connection point of the aligned apertures where the vacuum and purge gas sources are maintained: An annular groove is provided. Preferably, A groove is arranged from the upper end of the sleeve 96 around the aperture exit, The O-ring seal is placed in the groove, Every gap between the cover plate 43 and the sleeve 96 is sealed with aligned apertures. Using an O-ring to seal the gas and vacuum apertures In connection with the use of a blade-type connector 64 to connect the heating element to a power source and the use of a rigid rod as a thermocouple, Allows sleeve 96 to be removed from stem 20 with relative ease. Heater Plate Positioning Assembly The heater plate positioning assembly 34 for positioning the heater plates at multiple locations inside the chamber enclosure includes A stem 20 interconnected with a drive system 22 is included. The stem 20 is connected to the lower surface of the heater plate 18, It extends out of the base 16 and connects to the drive system 22. The drive system 22 includes a motor and reducer assembly, It is mounted below the enclosure 13 and is connected by a drive belt 84 to a conformable coupling and lead screw lead screw assembly 86. A transfer housing 88 is received on the lead screw assembly 86, Is guided upwards and downwards by a linear slide 90, Moreover, it is held so as not to rotate. The transfer housing 88 extends around the stem 20, It is attached to the lower end 42 through the side of the sleeve 96, The stem 20 and the heater plate 18 are moved and supported. The motor drives the lead screw assembly 86, The stem 20 and the heater plate 18 are moved. A seal ring 126 is provided in the groove in the stem 20, The outer surface of the lower end 42 of the stem 20 in the sleeve 96 is sealed. The heater plate 18 is It may sag or sag along its outer edge at the elevated temperatures used in CVD processes. In order to reduce the risk of mechanical deformation in the high temperature state of CVD processing, A support sleeve 81 is provided to support the heater plate 18 in the radial direction. The sleeve 81 includes a lower tubular portion 83, preferably formed of aluminum, It is received in a protrusion 85 on the stem 20. The protruding portion 85 is For example, By providing a snap ring radially protruding from the stem 20 near the lower stem end 42 in a groove in the stem 20, Alternatively, It may be formed by machining an annular boss on the stem 20. The spring 87 is It is received on a protrusion 85 which receives the base of the lower tubular portion 83 of the upward bias sleeve 81. The upper end of the sleeve 81 terminates in an outward support flange 89, A support ring 91, which is preferably a ceramic ring that is highly resistant to flexure at elevated temperatures, is received thereon. On the flange 89, An inner annular alignment boss 93 and an upwardly extending lip 95 are included. The boss 93 extends inside the central aperture of the ring 91, The ring 91 contacts the boss 93 and is aligned. A support ring 91 is supported on the lip portion 95, The contact area between the support ring 91 and the sleeve 81 is minimized. further, A plurality of apertures are spread along the lower surface of the support ring 91 via the lip 95, The gas trapped inside the sleeve 81 is allowed to be discharged to the outside. The support ring 91 presses the lower ring 21 of the heater plate 18 by biasing the spring 87 upward, And maintained in contact. The ceramic does not lose its strength at the high processing temperatures mentioned above, Therefore, The ring 91 supports the heater plate 18 without distortion. To protect the stem 20 and maintain a vacuum, A shroud 94 extends downwardly from the bottom surface of the chamber base 16 around the stem 20, It terminates at the lower end of the sleeve 96. By the shroud 94 extending below the aperture 100 and the outer surface of the stem 20, An annular portion 127 is formed between them. The annular portion 127 communicates with the interior of the enclosure 13 via the aperture 100, Therefore, It is maintained at the same vacuum pressure as the enclosure 13. Shroud 94 A pair of bellows 98 for separating and sealing the region surrounding the outer peripheral surface of the stem 20 from the atmosphere, 99 and transfer ring 102 are included. Each bellows 98, 99 terminates in support rings 106a-d. Each support ring 106a-d It is a substantially right circular member including a support portion 112 protruding outward. On the support rings 106a-c, The seal ring is arranged with the supporting portion 112 protruding, The annular portion 127 is adapted to be sealed at the support rings 106a-c. The lower end of the annular portion 127 is The sleeve 96 and the transfer housing 88 are sealed by being interconnected. By the seal ring 126 arranged at the lower end 42 of the stem, The base of the stem 20 is sealed in contact with the sleeve 96, For this reason, Complete isolation of the annular portion 127 from the atmosphere is complete. When a substrate is processed in chamber 10, The volatile reaction gas is at the bottom of the enclosure 13, Then move down through aperture 100, And bellows 98, 99, It comes into contact with the transfer ring 102 and the support rings 106a to 106d. The heat generated by the electrical resistance heating element that heats the heater plate 18 during substrate processing is Bellows 98 is conducted through the stem 20 and 99, Support rings 106a-d, The drive system 22 and transfer ring 102 are heated. Due to the heat radiated and conducted by the stem 20, In connection with the presence of reactive gas, Support rings 106a-d, Transfer ring 102 and bellows 98, A corrosive environment is created for 99. Chamber Component Protection System To reduce heating of the stem 20 by heating elements within the heater plate 18, Stem 20 is a single material, Preferably made from an aluminum alloy such as 5086 or 5083 aluminum, Also, The heater plate 18 is pure aluminum, Preferably 1100 aluminum or 99% Al and 0. Made from other aluminum materials with less than 05% Mg. The 1100 aluminum material can be used in a CVD environment and does not need to be anodized. Preferably, the aluminum material of the stem 20 has a lower thermal conductivity than the heater plate 18, and thus will not conduct heat away from the heater plate 18 as efficiently as a pure aluminum stem. Further, the reduced cross-sectional shape is preferably 4 inches long (101. A heat choke portion 44 of 6 mm) is provided on the stem 20 near the heater plate 18, thereby creating a sufficient temperature gradient between the heater plate 18 and the lower end of the stem 20. Alternatively, a low cost fluoroelastomer material such as Viton® material may be used for the seal 126. The heat passing through the heat suppression portion 44 and below the stem 20 reduces the temperature of any components under the enclosure 13 that may rise, and also the temperature of the entire assembly when servicing is required. Water may be supplied to the cooling passages provided inside the sleeve 96 in order to rapidly reduce the temperature. Alternatively, a water jacket may be placed around sleeve 96 or around transfer case 88 and transfer ring 102 to help cool these components during and after processing substrate 24. In addition, cooling fans may be used to ventilate the entire surface of the component to increase heat transfer therefrom. The sleeve 96 further includes a purge gas manifold 97 formed at the boundary of the sleeve 96 and the lower support ring 106d to limit the transfer of reaction gas into the annular portion 127 around the stem 20 and shroud 94. Alternatively, a purge gas such as argon may be supplied to the inside thereof. Purge gas flows outwardly of the manifold 97 and upwardly through a plurality of holes, preferably eight to twelve, located around the manifold 97 and further through the annular portion 127, so that the reaction gas is in the aperture 100. A gas barrier is retained to prevent entry through the interior of the annular portion 127. The flow of purge gas through the manifold 97 is preferably maintained at a rate such that a laminar plug flow above the annular portion 127 can be maintained. By maintaining these conditions, downward diffusion of the reaction gas through the aperture 100 will be substantially eliminated. Further, during processing, the purge gas passes above the aperture 100 and around the outer edge of the heater plate 18 to minimize reaction gas passage down around the sides of the heater plate 18. This reduces the total amount of reactive gas that reaches the interior surfaces of the chamber components and reduces the total amount of unwanted material deposits that may form on these surfaces. Substrate Positioning Assembly Stem 20 moves up and down through aperture 100 in base 16 of enclosure 13 to move heater plate 18 that receives substrate 24, and after processing substrate 24 is removed from enclosure 13 by a robot blade. The heater plate 18 is moved to a possible position. The substrate positioning assembly 140 includes a plurality of support pins 25 that move relative to the heater plate 18 and are disposed in the enclosure 13 to selectively support the substrate 24 above the heater plate 18. Alternatively, the substrate 24 that is taken out from the enclosure 13 is supported at a predetermined position. The support pin 25 is received in the sleeve of a hole 130 that is vertically disposed through the heater plate 18. Each pin 25 includes a cylindrical shaft 132, which terminates in a lower spherical portion 134 formed as an outer extension of shaft 132 and a conical head 136 with a missing upper portion. The hole 130 includes an upper countersunk portion 138 formed to receive the enlarged head 136 so that when the pin 25 is fully received into the heater plate 18, The head 136 does not extend above the surface of the heater plate 18. 2 and 3, when the heater plate 18 moves inside the enclosure 13, the support pins 25 move partly in conjunction with the heater plate 18 and partly independently. The support pins 25 must extend from the heater plate 18 to allow the robot blade to remove the substrate 24 from the enclosure 13, but to place the substrate 24 on the upper surface 26 of the heater plate 18 during processing. It is also necessary to sink into the heater plate 18. To provide such positioning, a substrate positioning assembly 140 is provided and is normally biased upwards within enclosure 13, but can also be moved downwards when heater plate 18 is moved downwards within enclosure 13 by stem 20. . The substrate positioning assembly 140 has an annular pin support 142 arranged to engage the lower spherical portion 134 of the support pin 25 and selectively engages the support pin 25 depending on the position of the heater plate 18 inside the chamber. And a drive member 144 for placing the pin support 142 therein. The pin support 142 is preferably made of ceramic and extends from the lower surface of the heater plate 18 into an upper pin support ring 146 that engages the lower spherical portion 134 of the support pin 25 and through the aperture 100 from the pin support ring 146. And a sleeve portion 150 extending downwardly. The transfer ring 102 is annularly arranged around the stem 20 and fixed to the slide 90 so as to prevent rotation. Sleeve portion 150 includes a lower cylindrical portion 149 and an outwardly extending radial support 151 for receiving and supporting pin support 146. The radial support 151 includes a substantially flat upper surface having an annular alignment wall 153 aligned with the inner diameter of the annular pin support 146, and a plurality of upwardly supporting support ribs 155 supporting the lower surface of the pin support ring 146. Has been. During operation of the chamber 10, gas will be trapped along the interior of the cylindrical portion 149, which can damage chamber component parts. A plurality of gaps 157 are formed adjacent the support ribs 155 and a plurality of holes 159 are formed through the lower cylindrical portion 149 to remove such gas. The holes 159 and gaps 157 allow free flow of gas from inside the sleeve 150 to the outside. A pin drive member 144 is located on the lower surface of the enclosure 13 and controls the movement of the sleeve portion 150 with respect to the heater plate 18, and thus the pin drive member 144 is biased upwardly on the transfer ring 102 and the sleeve portion 150. A sleeve portion 150 connected to the transfer ring 102 which biases the pin support ring 146 upwards to push and move the support pin 25 through the heater plate 18 upwards, and the heater plate 18 preselected downward in the enclosure 13. The sleeve 150 and the snap ring or protrusion 84 on the stem 20 that are selectively engageable with the sleeve 150 allow the attached sleeve portion 150 and the pin support ring 146 to move downwardly after moving the distance traveled. include. The spring assembly 156 includes a housing 158 having a slot 160 and is mounted on the lower surface of the enclosure 13 proximate the aperture 100. A spring-loaded finger 154 extends through the slot 160. The pawl 154 is fixedly connected to the transfer ring 102 so that the sleeve 150 attached thereto is biased upward. The upper end of the housing 158 restricts the pawl 154 from moving upward. Further, the transfer ring 102 is fixedly connected to a support ring 106c which includes a tubular portion terminating in an inward flange 173 and extending downward. The protrusion 85 that supports the sleeve 81 on the stem 20 is also engageable with the flange 173 as the stem 20 moves downward. When the heater plate 18 extends sufficiently upward in the enclosure 13 during processing, the pawl 154 is fully operational against the upper end of the housing 158 and the pin support ring 146 is lower than the support pin 25. It is arranged below the heater plate 18 so that the spherical portions 134 are arranged separately. When the process is complete, the stem 20 moves downward to move the heater plate 18 downward within the enclosure 13. As this movement continues, the lower spherical portion 134 of the pin engages the pin support ring 146. In such a position, the pawl 154 is biased against the top of the housing 158 and the pawl 154 and pin support ring 146 coupled thereto are stationary. Thus, once the lower spherical portion 134 engages the pin support ring 146, the support pins 25 remain stationary and the heater plate 18 continues to move downwards, but with the substrate 24 in a stationary position inside the chamber. To support. After the heater plate 18 has moved a preselected amount, the protrusion 85 on the stem 20 engages the flange 173, thereby securing the stem 20 to the sleeve 150 and the heater plate 18 The pin support ring 146 is integrally moved so as to move downward. Once the protrusion 85 engages the flange 173, the support pin 25 remains stationary with respect to the heater plate 18 and both elements move downward within the enclosure 13. Once the heater plate 18 and substrate 24 mounted on the support pins 25 are in place, the robot blade enters through the slit valve 11 and removes the substrate 24 to place a new substrate 24 on the support pins 25. To do. Then, the stem 20 moves to move the sleeve 150 and the heater plate 18 upward. As the pawl 154 engages the top of the housing 158, the sleeve 150 remains stationary, while the protrusion 85 moves away from the flange 173 as the stem 20 continues to move upwards, thus causing the heater plate 18 to move. The series of movements causes the support pins 25 to sink therein, placing the substrate 24 for processing. By moving the support pin 25 partly in conjunction with the heater plate 18 and partly moving it independently, the total length of the support pin is minimized, and the support pin 25 is placed under the heater plate 18 and the support ring 91 during processing. The exposed length of the pin shaft 132 is equal to the distance from the heater plate 18 which is arranged when the substrate 24 is operated by the robot blade to be attached to and detached from the support pin 25. Thus, the minimum surface area of the support pins 25 will be exposed during processing, and therefore the deposits that will form on the support pins will be minimal. Vacuum Gripping System Referring to FIGS. 2 and 4, a vacuum gripping mechanism according to the present invention is shown. The upper surface 26 of the heater plate 18 includes a plurality of concentric grooves 78 that intersect the plurality of radial grooves 77. Preferably, three vacuum ports 76 are provided for each radial groove 77 to communicate between the base of each radial groove 77 and the annular vacuum manifold 75 provided in the heater plate 18. The vacuum pipe 48 communicates with the manifold 75 to create a vacuum state. The vacuum port 76 and the grooves 77, 78 provide a low pressure environment below the substrate 24 and contact the upper heater plate 26 to hold the substrate 24 down. The enclosure 13 may be maintained at about 80 Torr during processing. To bring the substrate into close contact with the heater plate top surface 26 during processing, through the vacuum tubing 48 and hence through the port 76 to the grooves 77, 78, 1. The vacuum is exhausted from 5 Torr to 60 Torr. The pressure difference between 20 Torr and 78 Torr between the grooves 77 and 78 and the enclosure 13 causes the substrate 24 to be in close contact with the heater plate upper surface 26 and increase the heat transfer from the heater plate 18 to the substrate 24. . After treatment, the grooves 77, 78 may maintain a lower pressure than that applied to the enclosure 13 to secure the substrate 24 to the heater plate upper surface 26 for close contact. In such a case, when the substrate is forcibly taken out from the heater plate 18, the substrate may be cracked by the support pins 25. In order to equalize the pressure generated in the grooves 77 and 78 and the pressure generated in the enclosure 13, a bypass pipe may be provided between the inlet of the vacuum pipe 48 and the chamber slit valve 11. When the heater plate moves to take out the substrate 24 from the chamber 10, the bypass pipe is opened so that the grooves 77, 78 and the enclosure 13 are communicated with each other. Further, the heater plate upper surface 26 may be provided with a single or a plurality of grooves arranged in the vicinity of the outer periphery thereof, and these grooves are not connected to a vacuum source. These grooves reduce the contact area between the substrate 24 and the heater plate, reducing heat transfer to the substrate edge 27 and thus the thickness of the film deposited on the substrate edge 27. It has been found that the substrate 24 can be significantly misaligned with respect to the chamber components and the substrate 24 can be tilted relative to the heater plate upper surface 26 during continuous processing of the substrate. In addition, the substrate 24 may crack or flex. In each case, continuous processing of the substrate 24 causes the process gas to remain in contact with internal areas of the heater plate 18 that may affect the integrity of the heater plate 18, creating particles or cracking portions of the substrate. Can be liberated inside the chamber. In such cases, it is desirable to immediately stop processing and remove the substrate 24 before chamber damage occurs. The vacuum pressure at the inlet of the vacuum pump that maintains the vacuum pressure in the grooves 77, 78 of the heater plate 18 when the substrate 24 is misaligned, cracked, or flexed is such that the vacuum pressure at the inlet of the vacuum pump is properly aligned and flat. Has been found to vary from that provided when on the heater plate 18. A pressure detector 49 is placed in the vacuum line at the suction port of the vacuum pump, and when the vacuum pressure indicates a cracked, flexed or misaligned substrate, a signal is transmitted to the interrupt controller that stops the chamber operation. It is supposed to be done. When the substrate 24 is properly received on the heater plate 18 and the enclosure is maintained at about 80 Torr, the vacuum pump suction, and therefore the detector 49 pressure, will be from 1 Torr to 2 Torr. If a substantially misaligned, cracked or substantially flexed substrate is received on the upper surface 26, the pressure at the detector 49 will reach 5 Torr or less. For a cracked substrate, the pressure will range from 10 Torr to the chamber pressure. Substrate Edge Protection System Referring now to FIGS. 5 and 6, a preferred embodiment of the substrate edge protection system is shown. When the substrate is placed on the upper surface 26 of the heater plate 30, the substrate edge protection system 30 provides a gas that passes around the perimeter of the substrate to prevent material deposition on such areas of the substrate. Substrate 24 has a peripherally extending peripheral edge 27 which includes an upper tapered surface 17, a lower tapered surface 19 and a generally flat intermediate annular portion 21. In order to limit the occurrence of defects in the substrate 24 caused by the removal of free deposits on the edges 27 and underside of the substrate 24, but at the same time to maximize the many useful die created from the substrate 24, The deposited layer should be deposited evenly up to the edge 27 of the substrate, but should not be found on the lower surface of the substrate, lower tapered surface 19 or flat portion 21, where it is otherwise The material can be contacted and removed. The substrate edge protection system 30 of the present invention addresses this requirement. Referring to FIG. 6, the upper surface 26 of the heater plate 18 is formed with an integral purge gas channel 220 to provide a relatively constant supply of purge gas to the entire periphery of the substrate 24. In order to provide the purge gas channel 220, the heater plate upper surface 26 becomes a flat annular raised portion, and the upper surface 26 has a height of 0. 002 inches (0. 0508mm) ~ 0. 005 inches (0. It is terminated by an upwardly projecting guide receiving portion 222 arranged at a position of 127 mm). The purge gas channel 220 is formed as a groove extending inward at the boundary between the upper surface 26 and the base of the inner peripheral edge of the guide receiving portion 222, and is arranged at an angle of about 135 ° from the upper surface 26. The plurality of purge gas holes 234 are arranged between the inner end of the purge gas channel and the purge gas manifold 218, and are arranged at equal intervals in the circumferential direction around the heater plate 18 so as to extend from the manifold 218 to the channel 220. The purge gas is supplied to. The number of holes 234 depends on the desired distance between the substrate edge 27 and the bottom of the channel 220. The distance from the entry point of the hole 234 into the channel 220 to the substrate edge 27 is 0. 06 inches (1. 524 mm), the number of holes is about 240. As the distance from the opening of hole 234 to wafer edge 27 increases, the number of holes required to provide a constant flow of purge gas to substrate edge 27 decreases. When the distance from the opening of the hole 234 to the substrate edge portion 27 is doubled, the number of the holes 234 is reduced by half. Referring again to FIGS. 5 and 6, the preferred substrate alignment member 32 includes a guide receiving portion proximate to the channel 220 for accurate placement of the substrate edge 27 adjacent the channel 220 during processing. Included are a plurality of ceramic guide pins 224 disposed on 222. Each pin 224 includes a front portion 226 that tapers approximately 12 degrees from the vertical. The front portion 226 includes a tapered side portion 228 and a generally flattened expanded central portion 230 such that the central portion 230 extends further inwardly of the heater plate top surface 26 than the tapered side portion 228. There is. The central portion 230 extends inwardly of the guide receiving portion 222 and above the purge gas channel 220. In addition, each pin 224 includes a rearwardly extending mounting tab that includes a pair of holes for receiving a bolt to secure the pin 224 to the guide receiving portion 222. When the substrate 24 is accurately aligned with the center of the heater plate 18, the extended central portion 230 of the guide pin 224 extends from the flat intermediate annular portion 21 of the substrate approximately 5/1000 (0. 127 mm) to 7/1000 inch (0. A guide pin 224 is arranged on the heater plate 18 so as to be arranged at 1778 mm). Therefore, if the substrate 24 is properly aligned, it will come into contact with the top surface 26 without contacting all the pins 224. However, most substrates have a small amount of misalignment so that the robot blade does not always accurately center the substrate 24 at the center of the upper surface 26. In such a case, the lower tapered surface 19 of the substrate 24 and the flat intermediate annular portion 21 engage at least one with the expanded central portion 230 of the guide pin 224, and the guide pin 224 places the substrate 24 in place on the upper surface 26. It is aligned so that the edge 27 does not substantially block the purge gas channel 220. By locating the substrate 24 with the guide pins 224, the only portion of the substrate 24 that contacts the alignment mechanism is the minor portion of the edge 27 that contacts the central portion 230 of the guide pin. Since the central portion 230 extends radially inward from the purge gas channel 220, the substrate edge 27 will be located a small distance from the channel 220 and the contact of the substrate 24 in contact with the central portion 230. The area of substrate 24 to each side of the area will receive a continuous supply of purge gas. Although in the preferred embodiment a purge gas is supplied to the edge of the substrate, it is specifically contemplated that the present invention uses a reactive gas as well as a purge gas as a masking gas. H if necessary 2 Substrate edge deposition may be selectively increased by adding a reactive species such as When initially the substrate 24 is received by the heater plate 18, the temperature may be well below that of the heater plate 18. Once the substrate 24 comes into contact with the heater plate 18, heat transfers to the substrate and raises it to the processing temperature. This increase in temperature causes thermal expansion of the substrate, and the edge portion 27 thereof may press the alignment pin 224. Further, the vacuum formed in the grooves 77 and 78 causes the substrate 24 to be in close contact with the upper surface 26 of the heater plate 18, so that the edge portion 27 of the substrate 24 receives a compressive load on the pins 224. This loading can result in cracks or chips where the substrate 24 contacts the alignment pins 224. In order to minimize chipping or cracking at the substrate edge 27, the chamber controller maintains the chamber pressure in the vacuum grooves 77, 78 for a period of time while the substrate 24 is heated, and then holds the substrate 24 at a constant level. After the temperature is reached, it is programmed to evacuate through the grooves 77, 78. The presence of chamber pressure below the substrate 24 allows the substrate 24 to expand away from where it contacts the alignment pins 224, thus reducing local compressive stress and also at the substrate edge 27. The incidence of cracks or defects due to compression is reduced. Further, when the substrate 24 is received on the upper surface 26, purge gas backflushes through the vacuum grooves 77, 78 to position and support the substrate 24 as the guide pins 224 guide the substrate 24 into position. It may help reduce the frictional adhesion of the substrate 24 to the pins 25, or when the substrate 24 thermally expands, the gas is allowed to flow back through the grooves 77, 78 and the upper surface 26 of the heater plate 26. The substrate 24 may be allowed to expand away from the pins 224 when received in the. Other Substrate Protection Systems Referring now to FIG. 3 and primarily to FIG. 7, another embodiment of a substrate edge protection system 30 according to the present invention is shown. Another embodiment of the substrate edge protection system 30 includes a ring 190, preferably made of alumina or AlN, mounted in a ring guide 192 above the heater plate 18 in the enclosure 13 to provide a heater. It is adapted for selective engagement with the plate 18 (FIG. 3). As the heater plate 18 moves upward within the enclosure 13, it receives a ring 190 through a ring guide 192. The heater plate 18 includes a ring ledge 194 around its outer periphery that receives the ring 190. The ring 190 includes an annular body portion 196 that forms a thinned extension of the body 196 and projects radially inwardly, and a protruding support that extends from the outer edge to be received by the ring guide 192. It has a project in support lip 200. When the shield portion 198 is received by the heater plate 18, it covers the top of the substrate but is not in contact. The ring shelf 194 of the heater plate 18 is formed with an outer annular recessed portion including an annular flat portion 202 that extends radially outward along the outer edge below the upper surface 26 of the heater plate 18, and is internally formed. It has a plurality of circumferential grooves 184. The groove 184 reduces the contact area between the ring body 196 and the heater plate 18, and therefore when the ring 190 is received on the heater plate 18 or the annular recess 194 and ring 190 are in contact with the heater plate 18. Alternatively, when the ring 190 expands or comes into contact with the temperature change, the generation rate of emerging particles is reduced. The flat portion 202 terminates at the boundary between the open purge gas channel 206 and the upper surface 26 of the heater plate 18. The purge gas channels 206 are arranged in the circumferential direction of the heater plate 18, and are arranged between the inner edge portion of the main body 196, the lower surface of the shield portion 198, the outer edge portion 27 of the substrate, and the heater upper surface 26 and the annular recess 194. A purge gas chamber 210 is formed in combination with the inner edge of the extending annular recess 201. A plurality of purge gas holes 212 extend into the purge gas chamber 210 and are connected to holes 70 provided by purge gas piping 52 extending through the stem 20 inside the heater plate 18 to surround the periphery of the substrate 24. A purge gas such as argon is supplied into the chamber. There may be a misalignment between the heater plate 18 and the ring 190 as the heater plate 18 moves upward within the enclosure 13 to receive the purge ring 190. This misalignment, if left unchecked, can cause the inner edge of the ring 190 below the shield portion 198 to engage the edge 201 of the ledge 194 and generate contaminating particles. To address this issue, multiple guide bumpers 203 are provided at edge 201 to engage ring 190 with heater 18 when a large misalignment exists between ring 190 and heater plate 18. The bumper extends outwardly from the edge 201 to provide a specific location for. Each bumper 203 includes a stud bolt 205 that is received in the wall of the rim 201 and a generally spherical head 207 that forms part of the bumper and engages a ring 190. Head 207 and ring 190 are preferably made of the same material, for example an alumina based material. In addition, the bumper's spherical head 207 allows for the edge contact of the ring 190 to make point contact with the bumper 203, thus creating potentially contaminating particles when contact occurs. The contact area between the bumper 203 and the ring 190 is reduced. Further misalignment may occur due to the ring 190 being received by the substrate 24. To address this misalignment, the other substrate alignment member 32 includes a plurality of webs 290 (only one shown) provided at the edge of the ring 190 below the surrounding shield portion 198. , The outer edge of the substrate 24 is engaged. The web 290 is chamfered from the bottom to the top of the ring 190 so that the web 290 engages the outer edge of the substrate 24 as the heater plate 18 pushes the substrate 24 up through the ring 190. . The web moves the substrate 24 relative to the ring 190 and centers the substrate 24 inside the ring 190 when the substrate 24 and the ring are sufficiently misaligned. Alternatively, the purge gas may pass upward through the vacuum grooves 77, 78, or the chamber pressure may be maintained therein to reduce the frictional resistance between the substrate 24 and the heater plate top surface 26 to reduce the substrate 24. Alignment may be facilitated. The gap between the upper portion of substrate 24 and the lower surface of lip 192 is on the order of 1/1000 inch (0.0254 mm) to a maximum of 15/1000 inch (0.381 mm). Further, the distance from the side of the ring 190 closer to the web 290 to the edge of the substrate may be approximately 2/1000 inch (0.0508 mm) to 5/1000 inch (0.127 mm). Argon or other purge gas is supplied through the holes 212 to maintain the pressure in the purge gas chamber 210 above the ambient pressure in the enclosure 13 so that a relatively constant flow of purge gas is being processed. May be maintained through the upper edge of the substrate to limit the reaction gas from contacting the edge 27 of the substrate 24. The web 290 positions the substrate 24 and the ring 190 so that the nominal gap between the inner surface of the ring 190 and the edge 27 of the substrate 24 is the inner circumference of the ring 190, except where the web 290 contacts the substrate. The entire length is maintained from 42 mils (1.0668 mm) to 45 mils (1.143 mm). This ensures a sufficiently continuous and balanced flow of purge gas through the gap between the substrate 24 and the overlying shield portion 198 exiting the holes 212. It is important that the regions of flow around such perimeter be aligned because of the fairly significant local suppression of purge gas flow caused by misalignment of substrate 24, heater plate 18 and ring 190. This is because it results in an unbalanced flow through the gap between shield portion 198 and substrate 24, creating a non-uniform deposition layer around the edge of substrate 24. Although the purge ring 190 is formed to minimize deviations in the substrate edge, masking with the ring 190 at the upper edge of the substrate 24, in combination with unreacted purge gas, reaches the masked portion. It limits the amount of reactive gas, and thus the deposited layer can be thinner than that deposited on the unmasked portion of the substrate 24. H 2 Introducing a reactive gas such as with an inert gas such as Argon increases deposits on the substrate 24 in the vicinity of the masked portion of the substrate 24, thus resulting in a masked portion. It has been found that layers close to or close to are substantially identical to layers deposited on other portions of substrate 24. H 2 May be introduced into the purge gas line and directed through holes 212 to increase the proximity of the deposited layer on the masked portion of substrate 24. Chamber Exhaust System Referring again to FIGS. 2 and 3, an improved exhaust system 300 according to the present invention is shown. The upper portion 12 of chamber 10 includes a prior art manifold 23 leading to the exhaust port of chamber 40. Suction through the exhaust port draws the exhausted chamber gas out of the enclosure to maintain a proper processing environment within enclosure 13. The manifold 23 extends substantially around the upper portion 14 but leaves a gap where the slit valve 11 penetrates the wall 16. This gap creates an unbalanced exhaust throughout the enclosure 11 and thus a non-uniform chamber process gas. According to the present invention, the pumping plate 308 is mounted on the manifold 23 with the plurality of apertures 29 arranged at equal intervals. The apertures 29 are spaced about 30 degrees apart, and the apertures 29 are located at each end of the manifold 23 close to the gap. The evenly spaced apertures in pumping plate 308 create a uniform exhaust of the chamber processing material used, resulting in a uniform deposited layer on substrate 24. Conclusion The above-described embodiments of the present invention provide a CVD chamber that produces a more uniform layer of material deposition on a substrate, while at the same time reducing particle generation during processing. By eliminating the shadow ring that contacts the substrate during processing, and instead creating a uniform sheath of purge gas around the substrate edge during processing, the overall yield of chips made from the substrate is: It is increased by reducing local temperature changes at the substrate edge and by eliminating the masked edge of the substrate created by the shadow ring. Furthermore, by providing a uniform exhaust of reacted products from enclosure 13, deposit uniformity is increased. Further, the improved CVD chamber configuration results in reduced particle generation. Friction of the substrate 24 on the upper surface 26 of the heater plate 18 is reduced, but reducing friction sticking of the substrate 24 and the heater plate 18 when the substrate 24 is received, and eliminating contact between the shadow ring and the substrate 24. , And by reducing the amount of deposits on the chamber components. Although particular materials have been used in the context of the present invention, those skilled in the art will recognize that the materials and arrangements of the components of the present invention may be changed without departing from the scope of the invention. Moreover, although the invention is described for use with a CVD chamber, the components herein have equivalent application for use in plasma deposition and other processes.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),JP,KR (72)発明者 パーロヴ, イリヤ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サン タ クララ ブレイク アヴェニュー 183 (72)発明者 リッタウ, カール アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サニ ーヴェール アノヌエヴォ アヴェニュー 395 ナンバー108 (72)発明者 モリソン, アラン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サン ノゼ ディケンズ アヴェニュー 15221 (72)発明者 レイ, ローレンス, チャン−レイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 ミル ピタス カントリー クラブ ドライヴ 1594 【要約の続き】 いるのが好適である。真空状態が溝(77、78)内で 維持されない場合は、割れ、たわみ又は位置ずれのある 基板(77、78)があることを示す。かかる状態が生 じる場合には、コントローラがチャンバを停止し、割 れ、たわみ又は位置ずれのある基板(24)の存在を示 す。また、基板(24)がチャンバ(10)内で処理さ れるとき、チャンバは基板(24)の縁部保護を備えて いる。このことは、基板の周囲にパージガスチャネル (220)を作り出すことによって、且つ、基板(2 4)縁部の位置合わせをすることによって提供されて、 パージガスのギャップが基板周縁部に設けられるように なる。────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LU, M C, NL, PT, SE), JP, KR (72) Inventor Parlov, Ilya United States of America California Sun Taclara Break Avenue 183 (72) Inventor Rittau, Karl Sani, California, United States -Veil Annouevo Avenue 395 number 108 (72) Inventor Morrison, Alan United States of America California Sun Jose Dickens Avenue 15221 (72) Inventors Ray, Lawrence, Chan Ray United States Mill, California Pitas Country Club Drive 1594 [Continued summary] Is preferred. The vacuum is in the grooves (77, 78) If not maintained, there is cracking, bending or misalignment Indicates that there are substrates (77, 78). This state is raw Controller, the controller will stop the chamber and The presence of a flexed or misaligned substrate (24). You. Also, the substrate (24) is processed in the chamber (10). When the chamber is equipped with edge protection of the substrate (24) I have. This means that there is a purge gas channel around the substrate. By creating (220) and by the substrate (2 4) Provided by aligning the edges, So that a purge gas gap is provided around the substrate edge Become.
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