ワークピースの縁部をシールドする装置
【課題】処理中に基板の縁部を保護し、基板を支持部材に固定する方法及び装置を提供する。
【解決手段】本発明は、基板との接触を最小にし、改善された縁部の遮断を提供する。支持タブがルーフ下面から内向きに延びて、基板上に装置を支持し、装置の内端部が基板の縁部に近づいて、改善された縁部の遮断を提供する。変更可能な高さのルーフ下面が基板の縁部の上方に設けられ、大きい有効ルーフアスペクト比（ルーフ幅：基板上方のルーフ高さ）を提供して、装置及び基板の間、又は基板を越えてブリッジ層が形成される可能性を低減する。
【解決手段】本発明は、基板との接触を最小にし、改善された縁部の遮断を提供する。支持タブがルーフ下面から内向きに延びて、基板上に装置を支持し、装置の内端部が基板の縁部に近づいて、改善された縁部の遮断を提供する。変更可能な高さのルーフ下面が基板の縁部の上方に設けられ、大きい有効ルーフアスペクト比（ルーフ幅：基板上方のルーフ高さ）を提供して、装置及び基板の間、又は基板を越えてブリッジ層が形成される可能性を低減する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に半導体処理装置に関し、特に、縁部の遮断(exclusion) を改善し、基板とクランプリングが接着する可能性を減らしながら、基板の縁部をクランプし、シールドする装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板を含む基板上の集積回路の製造は、典型的に基板の表面に多くの金属、絶縁物及び半導体フィルム層を堆積することを必要とする。このフィルム層は、通常は真空処理チャンバ内で半導体基板上に堆積される。１つの通常の真空堆積プロセスは、物理的スパッタリングであって、堆積材料からなるターゲットがプラズマに曝されて、ターゲット材料の原子又は大きな粒子がターゲットからスパッタされて、基板上に堆積される。第２の真空堆積プロセスは、化学気相成長（ＣＶＤ）法であって、基板が化学蒸気に曝されて、基板の表面上に気相成分のフィルム層を形成する。
台座、サセプタ又はヒータと通常呼ばれる基板支持部材が、基板をその上に支持するために処理チャンバ内に配置される。典型的には、クランプリングがチャンバ内の支持部材の上方に配置され、支持部材がチャンバ内で移動可能である。基板はロボットによってチャンバ内に搬入され、支持部材が、基板及びその上にあるクランプリングを介してチャンバ内で上方に移動する。この基板は、堆積プロセス中に、基板の外縁に係合されるクランプリングにより、支持部材の上面に置かれ、固定される。基板を台座に固定する手段は、真空チャック、静電チャック、クランプリング又はこれらを組合せたものを含む。
【０００３】
クランプリングは、一般に金属リングとして形成され、この一部が基板に受け取られ、支持部材上に配置された基板頂部の外縁に下向きの力を及ぼす。クランプリングの重量が基板の反りを少なくし、処理するために基板を定位置に保持する。しかしながら、クランプリングが基板の頂面に接触することにより、様々な問題を生じる。まず、堆積処理が基板に施される際に、クランプリングがその上に材料を堆積される傾向がある。この堆積は、クランプリングと基板の間にブリッジ層を形成して、基板をクランプリングに接着し、次の処理のために基板をチャンバから取り除けないようにする。次に、クランプリングが、基板領域の外周の一部をシールドし、デバイスが形成される基板上の有用な面積を小さくする。この問題は一般に「シャドーイング」と呼ばれる。
【０００４】
領域を不要にシャドーイングすることなく、基板の縁部をシールドし、基板への固着を最小にし、制御し又は防止するクランプリング及びそれを用いた技術の開発に、多くの努力が払われてきた。クランプリングは、ブリッジ層を形成する可能性を減らすように、基板の外周に沿って一様に間隔を開けた僅か数個の基板接触面をもつように設計された。これらのクランプリングは、基板を支持部材に適切にクランプするが、基板の外周をシャドーイングする。さらに、基板接触面の数を減らすことは、固着する可能性を大幅には低減しない。
上述した別個の接触部を有する別のクランプリングが開発されてきたが、これは、接触面で基板をクランプリングに固着する可能性を減らすために、各接触点をシャドーイングするルーフ又はリップを有する。このクランプリングは、図１〜３に示されており、本発明の譲受人により1991年にシーメンスに与えられた。図１を参照すると、クランプリング１０が、基板表面の外縁の上方で内向きに延びている４つの等間隔に離れた接触面１４によって、基板（点線１２で示される）の周りに配置されているのが示される。図２及び３は、それぞれ図１のライン２−２と３−３に沿って切ったクランプリング１０の横断面であって、接触面１４に隣接して、接触面と基板縁部の上方で僅かに内向きに延び、堆積材料から接触面をシャドーイングする内リップ又はルーフ１６を示す。接触部１４の間のクランプリング１０の部分１８の内周が、基板１２の外周を越えた位置にあり、基板の使用可能領域を最大にする。このクランプリングは、基板を支持する支持部材の領域を越えたところに外縁を備える支持部材とともに用いるために設計された。この縁部は、堆積材料が支持部材の外周を越えてチャンバの領域に到達するのを防ぐ、基板支持部材の周りの曲がった経路を効果的に提供する。
【０００５】
続くチャンバの設計は、基板より縁の部分だけ大きい径を有する全体的に円筒形状の支持部材を組み込む。そのために、ＰＶＤ、ＣＶＤ及び別の集積回路製造工程において、支持部材の縁部をちょうど越えて通過する蒸気及び／又は粒子が、支持部材の壁部を含む処理チャンバの内面全体や、支持部材の下方の空間に容易に堆積物を形成できる。これらの堆積物は、汚染粒子を生成することが知られており、最終的に支持部材の動作に悪影響を与える。結果として、基板及び支持部材上の表面に堆積材料すなわちエッチング材料を限定して、粒子の発生が少なくされ、その上に形成される堆積物を有する表面が、容易に清浄でき、チャンバの頂部を通る経路により交換可能となることが必要である。
そのために、シールド装置が、基板の堆積物受け取り面に隣接する領域に堆積環境を実質的に限定するように工夫された。このシールドシステムは、チャンバカバーと処理中の支持部材のチャンバ内の位置の間に延びる固定壁部４０（図４参照）を典型的に備える。この固定壁部は、支持部材が処理位置に配置されるとき、支持部材の周囲に延び、支持部材の上面を含む処理チャンバの壁部及び内部要素への堆積環境の経路を遮断する。しかしながら、小さいギャップを支持部材とシールドの間に設けて、支持部材が固定壁部に接触する危険性をなくし、チャンバ内の粒子形成の可能性を大きくする危険性をなくして、支持部材をチャンバ内で引っ込めたり、延ばしたりできるようにしなければならない。
【０００６】
固定壁部の内端部と支持部材の間のギャップが、堆積材料を、固定壁部により保護しようとするチャンバの領域に導き、これらの表面上に所望でないフィルム層を堆積する経路を形成する。さらに、基板の縁部に沿って支持部材上に落ちる堆積材料は、基板と支持部材の間で容易にブリッジ層を形成するおそれがあり、支持部材から簡単に基板を取り除けないようにする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
縁部の遮断(exclusion) に関する最も一般的な手法は、ギャップにわたってクランプリングを延ばし、支持部材上で受けられる基板の周縁上方で内向きに延びるリップを形成することである。このリップは、リップ高さ（基板の上方）に対するリップ幅（リップが基板の周部の上方で内向きに延びる距離）のアスペクト比をもって設計され、このリップが、支持部材又は基板の縁部を堆積からシャドーイングするために十分な幅を有し、固着しないように基板表面上の十分な高さを有する。
基板領域の損失を最小にしようとする試みは、基板の縁部に張り出すリップの内端部を外向きに移し、基板の縁部に、より接近することを要求する。しかしながら、実質的に同程度の縁部の遮断は、リップのアスペクト比が同一であることを必要とする。そのために、内端部が基板の縁部の方に外向きに動かされる場合、リップの下面は、基板の上面により近接して、基板の縁部を同じく効果的にシールドしなければならない。しかしながら、リップの下面が基板の表面により近接するため、それらの間にブリッジ層が形成される可能性が大きくなり、システム内の基板の処理量が低減することとなるために、この解決法を受け入れることはできない。
【０００８】
そのために、基板を固定して、基板の反りを無くし、クランプリングと基板の間の固着を無くし又は最小にして、基板と支持部材の間のブリッジングを防止する縁部の遮断を提供し、集積回路装置を形成するために用いられる基板領域面積を大きくするクランプリングに対するニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、基板の縁部が堆積材料をその上に受け取らないようにシールドしながら、基板を支持部材の表面に固定する方法及び装置を提供する。この方法及び装置は、基板と最低限に接触して、改善された縁部の遮断を提供する。１つの実施例においては、この装置が、クランプリングのルーフ下面から内向きに延びる支持タブを有するクランプリングを提供し、基板の縁部と、基板の縁部の上方に延びる多様の高さの下面を有する内側張り出しリップに接触する。基板の縁部の上方のルーフ高さは、リップの内端からリップの外端までの距離が大きくなるにつれて小さくなるのが好ましい。
本発明の別の実施例においては、基板の縁部に張り出すルーフ下面が段状面であって、ルーフの幅：基板上方のルーフ高さ、として定められる大きくされた有効ルーフアスペクト比を提供する。このルーフは、２つの段状面を備え、第１の段状面が小さいルーフアスペクト比を有し、第２の段状面が大きいルーフアスペクト比を有するのが好ましい。段の数及び段のルーフアスペクト比は、プロセス及び好適な縁部の遮断によって変更することができ、好ましいルーフが、第１及び第２アスペクト比を、およそ１：１より大きく、およそ２：１から16：１とする。本発明の別の実施例においては、段状のルーフ下面が、接触面に隣接するリップ部分を含んで、クランプリングの内周の周りで連続する。
【００１０】
本発明の別の態様においては、基板の縁部に張り出すルーフが凸面であり、基板の縁部に近づく点で、斜めになって法線に近づく接線を有する。
本発明の別の態様においては、整列リセスが、ルーフ下面に設けられ、支持部材上に設けられた整列ピンとかみあって、支持部材がクランプリングを介して動くときに、支持部材の上方にクランプリングを配置する。このピン及びリセスは、かみ合いを容易にして、支持部材の上方でクランプリングと整列するために、円錐形であるのが好ましい。
本発明の別の態様においては、クランプリングの接触面が、ルーフ下面から内向きに延びる複数のタブによって設けられる。クランプリングの内周に等間隔に６つのタブが配置されるのが好ましいが、３つと少ないタブであってもよく、又は連続面がその上に設けられてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の上述した特徴、利点及び目的を得ることができる方法を詳細に理解することができ、簡単に要約した本発明が、添付図面に例示された実施例を参照して特別に説明される。
しかしながら、添付図面は本発明の単なる例示であって、発明の範囲を限定するものと考えてはならず、別の同じような実施例を含むことができる。
本発明のクランプリングが、改善された縁部遮断を提供し、クランプリングと基板の間のブリッジ層の形成を防止しながら、半導体基板上に堆積される材料が基板の周面上及び基板支持部材の隣接面に堆積しないようにする。本発明は、基板上に導体、半導体又は絶縁フィルムを堆積するための、物理気相成長（ＰＶＤ）又は化学気相成長（ＣＶＤ）チャンバのような、いかなるタイプの堆積チャンバ又は半導体製造プロセスにも有用である。本発明は、金属フィルムを半導体基板上に堆積する従来のＰＶＤチャンバ内の好適な実施において以下に説明される。本発明の独自の特徴を説明する前に、チャンバの従来の構成要素を以下に説明する。以下に説明する実施例は環状部材であるが、この形状は本発明の範囲を制限するものではない。
【００１２】
図４は、本発明のクランプリング３０を備えた、従来のスパッタリングチャンバ２０の単純な横断面である。このチャンバ２０は、少なくとも１つのガス入口２７と、排気ポンプ（図示せず）に接続する排気出口２８を有するチャンバ囲い壁２４を備える。基板支持部材２６が、チャンバ２０の下端に配置され、ターゲット２２が、チャンバ２０の上端に据え付けられる。ターゲット２２は囲い壁２４から電気的に絶縁され、この囲い壁は接地されるのが好ましく、接地された囲い壁に対して負の電圧がターゲット２２に維持されることができる。シールド４０がチャンバ内に置かれ、このシールドが環状の上向き壁４１を備え、支持部材が図３に示されるようにチャンバ内で下方に引き込まれるとき、壁４１の上でクランプリングが、支持部材２６の上方で掛け渡される。
【００１３】
新しい半導体基板をチャンバ２０に受け取らせるために、基板支持部材６０が、シールド上に掛け渡されるクランプリングのかなり下方に駆動機構４２により下げられ、支持部材の底部がピン位置決めプラットホーム３６に近づく。この支持部材２６は、３つ又はそれ以上の垂直ボア（図示せず）を備え、その各々が垂直方向にスライド可能なピン３４を有している。この支持部材が、ちょうど説明された下方位置にあるとき、各ピンの底部チップが、プラットホーム３６上に存在し、各ピンの上部チップが、支持部材の上面上に突き出る。このピンの上部チップは、支持部材の上面に並行な平面を形成し、基板をその上に受け取る。
従来のロボットアームが基板１２をチャンバ２０に搬送し、ピン３４の上部チップに基板を配置する。リフト機構４３がピンプラットホームを上方に動かし、基板の下面に対してピンの上部チップを配置し、さらにロボットブレードから外して基板を持ち上げる。このロボットブレードはチャンバ２０から引っ込んで、リフト機構が支持部材を持ち上げ、このピンが支持部材２６内で下方にスライドして、それによって基板を支持部材の頂部に降ろすことができる。
【００１４】
このリフト機構４２は、続いて支持部材２６を持ち上げ、基板の周部が、上向き壁部４１にある環状クランプリングの内側に接触する。クランプリングの内径は、通常は、基板の縁部をシールドするために、基板の内径よりも僅かに小さいサイズである。支持部材が続いて上方に動くとき、支持部材により支持された基板が、クランプリング３０の全体の重量を支持し、上向き壁部の上方にクランプリングを持ち上げる。このクランプリングは、クランプリング又は基板が支持部材の表面でスライドしないように十分に重くされるべきである。説明された構成要素の位置が図４に示される。
一旦、クランプリングを定位に配置すると、フィルム堆積プロセスが開始可能となる。図４に例示されるスパッタリングチャンバ２０の場合に、スパッタリング処理ガス（典型的にはアルゴン）がガス入口２７を通じてチャンバに供給され、ＤＣ電源２１が負電圧をスパッタリングターゲット２２に印加する。この電圧はアルゴンガスをプラズマ状態に励起し、アルゴンイオンを負にバイアスされたターゲットに衝撃させ、ターゲットから材料をスパッタする。図６及び７に示されるように、クランプリングは、基板に張り出すが接触はしない張り出しリップを内周全体に沿って備え、リップのすぐ下方の基板周部が、基板上に堆積される材料を受け取らないようにシールドする。ルーフ下面によって形成される複数のタブが、基板縁部の上方で内側に延び、処理中に基板の縁部に接触し、基板を支持部材に固定する。スパッタされた材料はそれから、クランプリングによってシールドされた周部を除いて、基板上に堆積する。
【００１５】
フィルム層が基板上に堆積された後、基板をチャンバ２０に搬送するステップの順序を逆にして、基板をチャンバ２０から取り除くことができる。特に、リフト機構４２が、支持部材を上向き壁部４１の下方に下げ、クランプリング３０がシールド４０に下降する。この点で、クランプリングの重量が、基板ではなくシールドによって支持される。理想的には、基板とクランプリングの間に強い接着があってはならず、支持部材がシールド上にあるクランプリングよりも下降するときに、基板が単純に支持部材２６の頂部に載った状態を保つ。
基板がクランプリングに一時的に接着して、それから支持部材上に落ちるとき、支持部材との衝撃によって基板が損傷を受ける場合がある。基板がもっと強くクランプリングに接着して、落ちない場合には、処理を中止しなければならず、チャンバ２０を開いて、手で基板を取り除かなければならない。いずれにしても、この基板は価値のないものとなり、後者の場合には、停止時間によりコスト的に損となる。金属堆積チャンバにおいては、前に基板に施された多くの高価な製造ステップにより、基板が高価なものとなった後に、一般に金属導体層が半導体基板上に最後に堆積されるため、このことは特に大きな問題となる。
【００１６】
本発明のクランプリングは、基板との有効接触部分を小さくして基板を支持部材に固定し、クランプリングと基板との間でブリッジ層が形成される可能性を大きくすることなく、改良した縁部遮断を提供する。改良した縁部遮断は、ダイの製造に利用できる基板領域を最大にし、クランプリングと基板の接触部分を小さくすることは、粒子が基板表面上に生成される可能性を最小にする。
一般に、本発明は、基板縁部の上方でルーフ下面から内向きに延びる複数の接触部又はタブを提供して、クランプリングを基板上に支持し、タブ間の弧状の領域のクランプリングの内径を大きくして、堆積環境に対して基板の露出部分を大きくすることによって、以上の利点を実現するものである。タブ間のルーフ下面は段状の構成を有し、ルーフ幅と基板上方のルーフ高さの比として定められる、大きい有効ルーフアスペクト比を提供する。段状のルーフアスペクト比は、クランプリングと基板の間のブリッジ層の形成を少なくし、一方で、基板の外縁と、固定壁部及び支持部材の間のギャップをシールドすることが分かっている。
【００１７】
典型的には、クランプリングの内径のサイズは、基板サイズ、基板との接触に利用可能なクランプリングの表面積、及び、クランプリングと基板の間に設けられる通路の形状によって示される。典型的には、クランリングのリップと基板との間隔が最大にされ、要求される枚数の基板を処理する間、クランプリングと基板の間のブリッジ層の形成を防止する。多くの用途において、この間隔は、特定の処理に対する基板の所望の処理量によって定められる。すなわち、リップと基板の間隔を最大にすることによって、クランプリングと基板の間にブリッジ層が形成され、クランプリングが交換又は清浄されなければならなくなる前に、所定数の基板を処理することができる。
本発明のクランプリングは、クランプリングの内周に間隔を開けて配置された別個の接触部を用いて、接触部間のクランプリングの弧状領域に段状のルーフ下面を設けることによって、有用な基板領域を大きくする。任意のルーフ幅を有するルーフに段を付加することによって、標準的なルーフよりも、より大きい有効アスペクト比を提供する。逆に、幅広の標準的なルーフと実質的に等しいシャドーイング及びブリッジ形成の頻度を提供しつつ、段状ルーフの幅は小さくされることができる。幅狭ルーフを用いる利点は、ダイ形成に利用可能な基板領域面積を大きくすることである。
【００１８】
図５は、図４のクランプリング３０の底面を示す。クランプリング３０が、シールド４０の上向き壁部４１に協働する外側フランジ５０と、基板１２（その外径が点線で示される）の上方でフランジ５０から半径方向内向きに延びて内境界部に環状リップ５４を有する水平ルーフ５２を備える。
図６に示されるように、好適な実施例のクランプリング３０が、下方に延びる環状の外側フランジ５０を備え、そこから、上面６０と下面６２を有する水平ルーフ５２が半径方向内向きに延びる。その水平ルーフ５２は、処理中に基板１２の縁部に張り出す環状リップ５４における内側端部で終了する。
図７に示されるように、複数の接触部又はタブ５６が、クランプリングの内径の周りで等しく間隔を開けられ、ルーフ下面から内向きに延びて、図５に示される基板接触面を提供する。張り出しリップ５４は、クランプリング３０の内周の周りで連続しているのが好ましく、タブ５６に隣接する張り出しリップの部分は、タブ間の弧状部分のリップよりも僅かに内向きの延び、ブリッジ層ができやすいタブ部分のシールドを向上するのが好ましい。
【００１９】
図６を参照すると、張り出しリップ５４が基板縁部の上方で内向きに延び、タブ間で下面に段を付けて、基板表面上方の変更可能なルーフ高さを提供し、リップの内端から外端までの距離が大きくなると、このルーフ高さは小さくなる。少なくとも２つの段状下面６６及び６８を有するのが好ましく、クランプリングと基板の接着を防止しながら、基板１２の縁部７０を有効にシールドする。しかしながら、堆積材料や、リップの内側の境界から基板の縁部までの近さによって、段の数は変わる。
図６は、支持タブ５６間のクランプリングの横断面を示す。ルーフ５２が、外側フランジ５０から半径方向内向きに延び、堆積環境からチャンバ構成要素をシールドする上面６０と、支持部材が引っ込んだ位置にあるとき、チャンバ内にあるシールド上にクランプリング１２を支持する下面６２とを設ける。このルーフ５２は、その半径にわたる厚さを均一にし、下方に延びて、リップ５４の上面を形成する面取りされた内環状縁部６４で終了する。面取りされた縁部６４は、ルーフの上面の角度を小さくすることによって基板のシャドーイングを少なくし、ダイをその上に製造するために利用可能な表面領域を最大にする。しかしながら、このルーフ５２は、より厚い外側部分からより薄い内側部分までの幅にわたってテーパ状にされてもよく、又はその逆であってもよい。
【００２０】
ルーフ５２の内径の下面６２が、図８に詳細に示される多くの段を付けられた下面を備えた内リップにおいて終了する。タブ間に配置されるリップ部分は、全体的に平面のルーフ下面により通常与えられるものに等しい又はそれよりも大きい有効ルーフアスペクト比を全体として提供する２つの段状面６６、６８を有するのが好ましい。この段状面６６、６８による変更可能なルーフアスペクト比は、大きい有効ルーフアスペクト比をもたらし、基板とクランプリング間のブリッジ層の形成を防止し、基板の縁部及びそれを越えて材料が堆積するのを防止する。
段状面６８は、およそ１：１よりも大きいルーフアスペクト比を有するのが好ましく、第１シールド面を提供して、ターゲットからスパッタされた粒子の大部分を遮断する。このルーフは、基板から十分に離されて、任意の回数の基板堆積プロセスにおいて、基板とクランプリングの間でブリッジ層が形成されないようにする。スパッタリング堆積装置において、ターゲットからスパッタされて、垂直に対して斜めの角度をもって移動する粒子の大部分が、上面及びリップの面取りされた面によって遮断されるのが好ましい。この段状面６８は基板の表面から十分に間隔を開けて、その間にブリッジ層を形成しないようにする。
【００２１】
しかしながら、粒子は互いに衝突して、基板の表面に、より斜めの軌跡で、方向を変えたり、チャンバの壁から再度スパッタされたりする。この現象により、クランプリングの内径を大きくした場合に基板の縁部上の又はそれを越えた堆積を防止するために、リップの下面を、基板の縁部を効果的にシールドすべく基板の表面により近接させなければならず、当業者がクランプリングの内径を大きくすることができなかった。ルーフアスペクト比を大きくし、ブリッジ層が形成される可能性を小さくすることが望ましい。そのために、本発明者は、第１の段状面よりも大きいルーフアスペクト比を有する第２段状面を提供した。第２段状面は、およそ１：１のルーフアスペクト比を有してもよいが、クランプリングの全体的な有効ルーフアスペクト比を大きくするために、およそ２：１から16：１のルーフアスペクト比を有するのが好ましい。基板表面にかなり近接する第２段状面に到達する材料が少なくなり、クランプリングと基板の間にブリッジ層が形成される可能性が小さくなる。この第２段状面のルーフアスペクト比を大きくすることによって、クランプリングが、第２段のルーフアスペクト比に実質的に等しい全体の有効ルーフアスペクト比を有する。内側の段に到達する粒子数は、第１段状面のシールド効果によって最小にされる。第１段状面が、第２段状面よりも基板の表面からかなり離されるために、基板とクランプリングの間でブリッジ層は形成されにくくなる。
【００２２】
ルーフ下面から延びるタブ５６がクランプリングの内径の周りに等間隔に配置されて、クランプリングの接触を最小にするのが好ましい。基板とクランプリングの接触を最小にすることによって、クランプリングの内径が接触面間で大きくでき、この接触面が基板の縁部に、より接近できることになる。典型的には、クランプリングの接触面は最大にされて、クランプリングと基板の間で適切な接触を可能にし、基板を支持部材に固定して、基板の縁部が欠ける(chip)のを防ぐ。図５、７及び９を参照すると、堆積プロセス中にクランプリングが、タブ５６で基板上に支持され、基板を支持部材の表面に固定する。
支持部材がチャンバ内のハンガー上に支持されるクランプリングを介して移動するとき、このクランプリングが支持部材に整列される。円錐整列リセス５８が、ルーフ下面に設けられて、支持部材２６の上面から延びる嵌め合い整列ピン４７を受け取り、支持部材の上方でクランプリングを整列する。６つのリセスが、クランプリングのルーフにおいて支持タブ５６の内側に設けられ、クランプリングの内周に等間隔に配置される。タブ５６に隣接する張り出しリップ５４がタブ間のリップよりも更に内側に延びるので、リセス５８によって基板のシャドーイングを防止するために、これらのリセスはタブに隣接した位置にあるのが好ましい。
【００２３】
支持部材上に設けられる整列ピンは、上部から、より大きい径を有するベース部にかけてテーパ状であるのが好ましく、支持部材とクランプリングの間の整列を容易にする。支持部材がクランプリングを介して動くとき、整列ピンの上部が、リセスの大きな径の開口に受け入れられ、また支持部材がクランプリングに移動すると、整列し損ねたクランプリングが支持部材に整列するように動かされる。クランプリング上にいくつもの接触面があってもよいが、接触面の数は、全体的におよそ２から24個であるのが好ましい。接触面はリングの周囲に均一に間隔を開けて配置され、すなわち接触面が６つあれば60°だけ離間され、接触面が３つであれば 120°だけ離間されるのが好ましい。
以上の内容は本発明の好適な実施例を示すものであり、本発明の別の特徴及び実施例は、特許請求の範囲に記載した事項から逸脱しない範囲で案出することができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来のクランプリングの底面を示す。
【図２】従来のクランプリングの横断面を示す。
【図３】従来のクランプリングの横断面を示す。
【図４】支持部材がクランプリング及びシールドの下方に配置される場合の、チャンバ内のシールド及び支持部材の構成を示す処理チャンバの断面である。
【図５】図３及び４に示されたクランプリングの底面である。
【図６】図５のライン６−６に沿って示されるクランプリングの断面である。
【図７】図５のライン７−７に沿って示されるクランプリングの断面である。
【図８】タブ又はパッド間にある本発明のクランプリングのリップ部分の横断面である。
【図９】タブ又はパッドの場所の、本発明のクランプリングのリップ部分の横断面である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に半導体処理装置に関し、特に、縁部の遮断(exclusion) を改善し、基板とクランプリングが接着する可能性を減らしながら、基板の縁部をクランプし、シールドする装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板を含む基板上の集積回路の製造は、典型的に基板の表面に多くの金属、絶縁物及び半導体フィルム層を堆積することを必要とする。このフィルム層は、通常は真空処理チャンバ内で半導体基板上に堆積される。１つの通常の真空堆積プロセスは、物理的スパッタリングであって、堆積材料からなるターゲットがプラズマに曝されて、ターゲット材料の原子又は大きな粒子がターゲットからスパッタされて、基板上に堆積される。第２の真空堆積プロセスは、化学気相成長（ＣＶＤ）法であって、基板が化学蒸気に曝されて、基板の表面上に気相成分のフィルム層を形成する。
台座、サセプタ又はヒータと通常呼ばれる基板支持部材が、基板をその上に支持するために処理チャンバ内に配置される。典型的には、クランプリングがチャンバ内の支持部材の上方に配置され、支持部材がチャンバ内で移動可能である。基板はロボットによってチャンバ内に搬入され、支持部材が、基板及びその上にあるクランプリングを介してチャンバ内で上方に移動する。この基板は、堆積プロセス中に、基板の外縁に係合されるクランプリングにより、支持部材の上面に置かれ、固定される。基板を台座に固定する手段は、真空チャック、静電チャック、クランプリング又はこれらを組合せたものを含む。
【０００３】
クランプリングは、一般に金属リングとして形成され、この一部が基板に受け取られ、支持部材上に配置された基板頂部の外縁に下向きの力を及ぼす。クランプリングの重量が基板の反りを少なくし、処理するために基板を定位置に保持する。しかしながら、クランプリングが基板の頂面に接触することにより、様々な問題を生じる。まず、堆積処理が基板に施される際に、クランプリングがその上に材料を堆積される傾向がある。この堆積は、クランプリングと基板の間にブリッジ層を形成して、基板をクランプリングに接着し、次の処理のために基板をチャンバから取り除けないようにする。次に、クランプリングが、基板領域の外周の一部をシールドし、デバイスが形成される基板上の有用な面積を小さくする。この問題は一般に「シャドーイング」と呼ばれる。
【０００４】
領域を不要にシャドーイングすることなく、基板の縁部をシールドし、基板への固着を最小にし、制御し又は防止するクランプリング及びそれを用いた技術の開発に、多くの努力が払われてきた。クランプリングは、ブリッジ層を形成する可能性を減らすように、基板の外周に沿って一様に間隔を開けた僅か数個の基板接触面をもつように設計された。これらのクランプリングは、基板を支持部材に適切にクランプするが、基板の外周をシャドーイングする。さらに、基板接触面の数を減らすことは、固着する可能性を大幅には低減しない。
上述した別個の接触部を有する別のクランプリングが開発されてきたが、これは、接触面で基板をクランプリングに固着する可能性を減らすために、各接触点をシャドーイングするルーフ又はリップを有する。このクランプリングは、図１〜３に示されており、本発明の譲受人により1991年にシーメンスに与えられた。図１を参照すると、クランプリング１０が、基板表面の外縁の上方で内向きに延びている４つの等間隔に離れた接触面１４によって、基板（点線１２で示される）の周りに配置されているのが示される。図２及び３は、それぞれ図１のライン２−２と３−３に沿って切ったクランプリング１０の横断面であって、接触面１４に隣接して、接触面と基板縁部の上方で僅かに内向きに延び、堆積材料から接触面をシャドーイングする内リップ又はルーフ１６を示す。接触部１４の間のクランプリング１０の部分１８の内周が、基板１２の外周を越えた位置にあり、基板の使用可能領域を最大にする。このクランプリングは、基板を支持する支持部材の領域を越えたところに外縁を備える支持部材とともに用いるために設計された。この縁部は、堆積材料が支持部材の外周を越えてチャンバの領域に到達するのを防ぐ、基板支持部材の周りの曲がった経路を効果的に提供する。
【０００５】
続くチャンバの設計は、基板より縁の部分だけ大きい径を有する全体的に円筒形状の支持部材を組み込む。そのために、ＰＶＤ、ＣＶＤ及び別の集積回路製造工程において、支持部材の縁部をちょうど越えて通過する蒸気及び／又は粒子が、支持部材の壁部を含む処理チャンバの内面全体や、支持部材の下方の空間に容易に堆積物を形成できる。これらの堆積物は、汚染粒子を生成することが知られており、最終的に支持部材の動作に悪影響を与える。結果として、基板及び支持部材上の表面に堆積材料すなわちエッチング材料を限定して、粒子の発生が少なくされ、その上に形成される堆積物を有する表面が、容易に清浄でき、チャンバの頂部を通る経路により交換可能となることが必要である。
そのために、シールド装置が、基板の堆積物受け取り面に隣接する領域に堆積環境を実質的に限定するように工夫された。このシールドシステムは、チャンバカバーと処理中の支持部材のチャンバ内の位置の間に延びる固定壁部４０（図４参照）を典型的に備える。この固定壁部は、支持部材が処理位置に配置されるとき、支持部材の周囲に延び、支持部材の上面を含む処理チャンバの壁部及び内部要素への堆積環境の経路を遮断する。しかしながら、小さいギャップを支持部材とシールドの間に設けて、支持部材が固定壁部に接触する危険性をなくし、チャンバ内の粒子形成の可能性を大きくする危険性をなくして、支持部材をチャンバ内で引っ込めたり、延ばしたりできるようにしなければならない。
【０００６】
固定壁部の内端部と支持部材の間のギャップが、堆積材料を、固定壁部により保護しようとするチャンバの領域に導き、これらの表面上に所望でないフィルム層を堆積する経路を形成する。さらに、基板の縁部に沿って支持部材上に落ちる堆積材料は、基板と支持部材の間で容易にブリッジ層を形成するおそれがあり、支持部材から簡単に基板を取り除けないようにする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
縁部の遮断(exclusion) に関する最も一般的な手法は、ギャップにわたってクランプリングを延ばし、支持部材上で受けられる基板の周縁上方で内向きに延びるリップを形成することである。このリップは、リップ高さ（基板の上方）に対するリップ幅（リップが基板の周部の上方で内向きに延びる距離）のアスペクト比をもって設計され、このリップが、支持部材又は基板の縁部を堆積からシャドーイングするために十分な幅を有し、固着しないように基板表面上の十分な高さを有する。
基板領域の損失を最小にしようとする試みは、基板の縁部に張り出すリップの内端部を外向きに移し、基板の縁部に、より接近することを要求する。しかしながら、実質的に同程度の縁部の遮断は、リップのアスペクト比が同一であることを必要とする。そのために、内端部が基板の縁部の方に外向きに動かされる場合、リップの下面は、基板の上面により近接して、基板の縁部を同じく効果的にシールドしなければならない。しかしながら、リップの下面が基板の表面により近接するため、それらの間にブリッジ層が形成される可能性が大きくなり、システム内の基板の処理量が低減することとなるために、この解決法を受け入れることはできない。
【０００８】
そのために、基板を固定して、基板の反りを無くし、クランプリングと基板の間の固着を無くし又は最小にして、基板と支持部材の間のブリッジングを防止する縁部の遮断を提供し、集積回路装置を形成するために用いられる基板領域面積を大きくするクランプリングに対するニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、基板の縁部が堆積材料をその上に受け取らないようにシールドしながら、基板を支持部材の表面に固定する方法及び装置を提供する。この方法及び装置は、基板と最低限に接触して、改善された縁部の遮断を提供する。１つの実施例においては、この装置が、クランプリングのルーフ下面から内向きに延びる支持タブを有するクランプリングを提供し、基板の縁部と、基板の縁部の上方に延びる多様の高さの下面を有する内側張り出しリップに接触する。基板の縁部の上方のルーフ高さは、リップの内端からリップの外端までの距離が大きくなるにつれて小さくなるのが好ましい。
本発明の別の実施例においては、基板の縁部に張り出すルーフ下面が段状面であって、ルーフの幅：基板上方のルーフ高さ、として定められる大きくされた有効ルーフアスペクト比を提供する。このルーフは、２つの段状面を備え、第１の段状面が小さいルーフアスペクト比を有し、第２の段状面が大きいルーフアスペクト比を有するのが好ましい。段の数及び段のルーフアスペクト比は、プロセス及び好適な縁部の遮断によって変更することができ、好ましいルーフが、第１及び第２アスペクト比を、およそ１：１より大きく、およそ２：１から16：１とする。本発明の別の実施例においては、段状のルーフ下面が、接触面に隣接するリップ部分を含んで、クランプリングの内周の周りで連続する。
【００１０】
本発明の別の態様においては、基板の縁部に張り出すルーフが凸面であり、基板の縁部に近づく点で、斜めになって法線に近づく接線を有する。
本発明の別の態様においては、整列リセスが、ルーフ下面に設けられ、支持部材上に設けられた整列ピンとかみあって、支持部材がクランプリングを介して動くときに、支持部材の上方にクランプリングを配置する。このピン及びリセスは、かみ合いを容易にして、支持部材の上方でクランプリングと整列するために、円錐形であるのが好ましい。
本発明の別の態様においては、クランプリングの接触面が、ルーフ下面から内向きに延びる複数のタブによって設けられる。クランプリングの内周に等間隔に６つのタブが配置されるのが好ましいが、３つと少ないタブであってもよく、又は連続面がその上に設けられてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の上述した特徴、利点及び目的を得ることができる方法を詳細に理解することができ、簡単に要約した本発明が、添付図面に例示された実施例を参照して特別に説明される。
しかしながら、添付図面は本発明の単なる例示であって、発明の範囲を限定するものと考えてはならず、別の同じような実施例を含むことができる。
本発明のクランプリングが、改善された縁部遮断を提供し、クランプリングと基板の間のブリッジ層の形成を防止しながら、半導体基板上に堆積される材料が基板の周面上及び基板支持部材の隣接面に堆積しないようにする。本発明は、基板上に導体、半導体又は絶縁フィルムを堆積するための、物理気相成長（ＰＶＤ）又は化学気相成長（ＣＶＤ）チャンバのような、いかなるタイプの堆積チャンバ又は半導体製造プロセスにも有用である。本発明は、金属フィルムを半導体基板上に堆積する従来のＰＶＤチャンバ内の好適な実施において以下に説明される。本発明の独自の特徴を説明する前に、チャンバの従来の構成要素を以下に説明する。以下に説明する実施例は環状部材であるが、この形状は本発明の範囲を制限するものではない。
【００１２】
図４は、本発明のクランプリング３０を備えた、従来のスパッタリングチャンバ２０の単純な横断面である。このチャンバ２０は、少なくとも１つのガス入口２７と、排気ポンプ（図示せず）に接続する排気出口２８を有するチャンバ囲い壁２４を備える。基板支持部材２６が、チャンバ２０の下端に配置され、ターゲット２２が、チャンバ２０の上端に据え付けられる。ターゲット２２は囲い壁２４から電気的に絶縁され、この囲い壁は接地されるのが好ましく、接地された囲い壁に対して負の電圧がターゲット２２に維持されることができる。シールド４０がチャンバ内に置かれ、このシールドが環状の上向き壁４１を備え、支持部材が図３に示されるようにチャンバ内で下方に引き込まれるとき、壁４１の上でクランプリングが、支持部材２６の上方で掛け渡される。
【００１３】
新しい半導体基板をチャンバ２０に受け取らせるために、基板支持部材６０が、シールド上に掛け渡されるクランプリングのかなり下方に駆動機構４２により下げられ、支持部材の底部がピン位置決めプラットホーム３６に近づく。この支持部材２６は、３つ又はそれ以上の垂直ボア（図示せず）を備え、その各々が垂直方向にスライド可能なピン３４を有している。この支持部材が、ちょうど説明された下方位置にあるとき、各ピンの底部チップが、プラットホーム３６上に存在し、各ピンの上部チップが、支持部材の上面上に突き出る。このピンの上部チップは、支持部材の上面に並行な平面を形成し、基板をその上に受け取る。
従来のロボットアームが基板１２をチャンバ２０に搬送し、ピン３４の上部チップに基板を配置する。リフト機構４３がピンプラットホームを上方に動かし、基板の下面に対してピンの上部チップを配置し、さらにロボットブレードから外して基板を持ち上げる。このロボットブレードはチャンバ２０から引っ込んで、リフト機構が支持部材を持ち上げ、このピンが支持部材２６内で下方にスライドして、それによって基板を支持部材の頂部に降ろすことができる。
【００１４】
このリフト機構４２は、続いて支持部材２６を持ち上げ、基板の周部が、上向き壁部４１にある環状クランプリングの内側に接触する。クランプリングの内径は、通常は、基板の縁部をシールドするために、基板の内径よりも僅かに小さいサイズである。支持部材が続いて上方に動くとき、支持部材により支持された基板が、クランプリング３０の全体の重量を支持し、上向き壁部の上方にクランプリングを持ち上げる。このクランプリングは、クランプリング又は基板が支持部材の表面でスライドしないように十分に重くされるべきである。説明された構成要素の位置が図４に示される。
一旦、クランプリングを定位に配置すると、フィルム堆積プロセスが開始可能となる。図４に例示されるスパッタリングチャンバ２０の場合に、スパッタリング処理ガス（典型的にはアルゴン）がガス入口２７を通じてチャンバに供給され、ＤＣ電源２１が負電圧をスパッタリングターゲット２２に印加する。この電圧はアルゴンガスをプラズマ状態に励起し、アルゴンイオンを負にバイアスされたターゲットに衝撃させ、ターゲットから材料をスパッタする。図６及び７に示されるように、クランプリングは、基板に張り出すが接触はしない張り出しリップを内周全体に沿って備え、リップのすぐ下方の基板周部が、基板上に堆積される材料を受け取らないようにシールドする。ルーフ下面によって形成される複数のタブが、基板縁部の上方で内側に延び、処理中に基板の縁部に接触し、基板を支持部材に固定する。スパッタされた材料はそれから、クランプリングによってシールドされた周部を除いて、基板上に堆積する。
【００１５】
フィルム層が基板上に堆積された後、基板をチャンバ２０に搬送するステップの順序を逆にして、基板をチャンバ２０から取り除くことができる。特に、リフト機構４２が、支持部材を上向き壁部４１の下方に下げ、クランプリング３０がシールド４０に下降する。この点で、クランプリングの重量が、基板ではなくシールドによって支持される。理想的には、基板とクランプリングの間に強い接着があってはならず、支持部材がシールド上にあるクランプリングよりも下降するときに、基板が単純に支持部材２６の頂部に載った状態を保つ。
基板がクランプリングに一時的に接着して、それから支持部材上に落ちるとき、支持部材との衝撃によって基板が損傷を受ける場合がある。基板がもっと強くクランプリングに接着して、落ちない場合には、処理を中止しなければならず、チャンバ２０を開いて、手で基板を取り除かなければならない。いずれにしても、この基板は価値のないものとなり、後者の場合には、停止時間によりコスト的に損となる。金属堆積チャンバにおいては、前に基板に施された多くの高価な製造ステップにより、基板が高価なものとなった後に、一般に金属導体層が半導体基板上に最後に堆積されるため、このことは特に大きな問題となる。
【００１６】
本発明のクランプリングは、基板との有効接触部分を小さくして基板を支持部材に固定し、クランプリングと基板との間でブリッジ層が形成される可能性を大きくすることなく、改良した縁部遮断を提供する。改良した縁部遮断は、ダイの製造に利用できる基板領域を最大にし、クランプリングと基板の接触部分を小さくすることは、粒子が基板表面上に生成される可能性を最小にする。
一般に、本発明は、基板縁部の上方でルーフ下面から内向きに延びる複数の接触部又はタブを提供して、クランプリングを基板上に支持し、タブ間の弧状の領域のクランプリングの内径を大きくして、堆積環境に対して基板の露出部分を大きくすることによって、以上の利点を実現するものである。タブ間のルーフ下面は段状の構成を有し、ルーフ幅と基板上方のルーフ高さの比として定められる、大きい有効ルーフアスペクト比を提供する。段状のルーフアスペクト比は、クランプリングと基板の間のブリッジ層の形成を少なくし、一方で、基板の外縁と、固定壁部及び支持部材の間のギャップをシールドすることが分かっている。
【００１７】
典型的には、クランプリングの内径のサイズは、基板サイズ、基板との接触に利用可能なクランプリングの表面積、及び、クランプリングと基板の間に設けられる通路の形状によって示される。典型的には、クランリングのリップと基板との間隔が最大にされ、要求される枚数の基板を処理する間、クランプリングと基板の間のブリッジ層の形成を防止する。多くの用途において、この間隔は、特定の処理に対する基板の所望の処理量によって定められる。すなわち、リップと基板の間隔を最大にすることによって、クランプリングと基板の間にブリッジ層が形成され、クランプリングが交換又は清浄されなければならなくなる前に、所定数の基板を処理することができる。
本発明のクランプリングは、クランプリングの内周に間隔を開けて配置された別個の接触部を用いて、接触部間のクランプリングの弧状領域に段状のルーフ下面を設けることによって、有用な基板領域を大きくする。任意のルーフ幅を有するルーフに段を付加することによって、標準的なルーフよりも、より大きい有効アスペクト比を提供する。逆に、幅広の標準的なルーフと実質的に等しいシャドーイング及びブリッジ形成の頻度を提供しつつ、段状ルーフの幅は小さくされることができる。幅狭ルーフを用いる利点は、ダイ形成に利用可能な基板領域面積を大きくすることである。
【００１８】
図５は、図４のクランプリング３０の底面を示す。クランプリング３０が、シールド４０の上向き壁部４１に協働する外側フランジ５０と、基板１２（その外径が点線で示される）の上方でフランジ５０から半径方向内向きに延びて内境界部に環状リップ５４を有する水平ルーフ５２を備える。
図６に示されるように、好適な実施例のクランプリング３０が、下方に延びる環状の外側フランジ５０を備え、そこから、上面６０と下面６２を有する水平ルーフ５２が半径方向内向きに延びる。その水平ルーフ５２は、処理中に基板１２の縁部に張り出す環状リップ５４における内側端部で終了する。
図７に示されるように、複数の接触部又はタブ５６が、クランプリングの内径の周りで等しく間隔を開けられ、ルーフ下面から内向きに延びて、図５に示される基板接触面を提供する。張り出しリップ５４は、クランプリング３０の内周の周りで連続しているのが好ましく、タブ５６に隣接する張り出しリップの部分は、タブ間の弧状部分のリップよりも僅かに内向きの延び、ブリッジ層ができやすいタブ部分のシールドを向上するのが好ましい。
【００１９】
図６を参照すると、張り出しリップ５４が基板縁部の上方で内向きに延び、タブ間で下面に段を付けて、基板表面上方の変更可能なルーフ高さを提供し、リップの内端から外端までの距離が大きくなると、このルーフ高さは小さくなる。少なくとも２つの段状下面６６及び６８を有するのが好ましく、クランプリングと基板の接着を防止しながら、基板１２の縁部７０を有効にシールドする。しかしながら、堆積材料や、リップの内側の境界から基板の縁部までの近さによって、段の数は変わる。
図６は、支持タブ５６間のクランプリングの横断面を示す。ルーフ５２が、外側フランジ５０から半径方向内向きに延び、堆積環境からチャンバ構成要素をシールドする上面６０と、支持部材が引っ込んだ位置にあるとき、チャンバ内にあるシールド上にクランプリング１２を支持する下面６２とを設ける。このルーフ５２は、その半径にわたる厚さを均一にし、下方に延びて、リップ５４の上面を形成する面取りされた内環状縁部６４で終了する。面取りされた縁部６４は、ルーフの上面の角度を小さくすることによって基板のシャドーイングを少なくし、ダイをその上に製造するために利用可能な表面領域を最大にする。しかしながら、このルーフ５２は、より厚い外側部分からより薄い内側部分までの幅にわたってテーパ状にされてもよく、又はその逆であってもよい。
【００２０】
ルーフ５２の内径の下面６２が、図８に詳細に示される多くの段を付けられた下面を備えた内リップにおいて終了する。タブ間に配置されるリップ部分は、全体的に平面のルーフ下面により通常与えられるものに等しい又はそれよりも大きい有効ルーフアスペクト比を全体として提供する２つの段状面６６、６８を有するのが好ましい。この段状面６６、６８による変更可能なルーフアスペクト比は、大きい有効ルーフアスペクト比をもたらし、基板とクランプリング間のブリッジ層の形成を防止し、基板の縁部及びそれを越えて材料が堆積するのを防止する。
段状面６８は、およそ１：１よりも大きいルーフアスペクト比を有するのが好ましく、第１シールド面を提供して、ターゲットからスパッタされた粒子の大部分を遮断する。このルーフは、基板から十分に離されて、任意の回数の基板堆積プロセスにおいて、基板とクランプリングの間でブリッジ層が形成されないようにする。スパッタリング堆積装置において、ターゲットからスパッタされて、垂直に対して斜めの角度をもって移動する粒子の大部分が、上面及びリップの面取りされた面によって遮断されるのが好ましい。この段状面６８は基板の表面から十分に間隔を開けて、その間にブリッジ層を形成しないようにする。
【００２１】
しかしながら、粒子は互いに衝突して、基板の表面に、より斜めの軌跡で、方向を変えたり、チャンバの壁から再度スパッタされたりする。この現象により、クランプリングの内径を大きくした場合に基板の縁部上の又はそれを越えた堆積を防止するために、リップの下面を、基板の縁部を効果的にシールドすべく基板の表面により近接させなければならず、当業者がクランプリングの内径を大きくすることができなかった。ルーフアスペクト比を大きくし、ブリッジ層が形成される可能性を小さくすることが望ましい。そのために、本発明者は、第１の段状面よりも大きいルーフアスペクト比を有する第２段状面を提供した。第２段状面は、およそ１：１のルーフアスペクト比を有してもよいが、クランプリングの全体的な有効ルーフアスペクト比を大きくするために、およそ２：１から16：１のルーフアスペクト比を有するのが好ましい。基板表面にかなり近接する第２段状面に到達する材料が少なくなり、クランプリングと基板の間にブリッジ層が形成される可能性が小さくなる。この第２段状面のルーフアスペクト比を大きくすることによって、クランプリングが、第２段のルーフアスペクト比に実質的に等しい全体の有効ルーフアスペクト比を有する。内側の段に到達する粒子数は、第１段状面のシールド効果によって最小にされる。第１段状面が、第２段状面よりも基板の表面からかなり離されるために、基板とクランプリングの間でブリッジ層は形成されにくくなる。
【００２２】
ルーフ下面から延びるタブ５６がクランプリングの内径の周りに等間隔に配置されて、クランプリングの接触を最小にするのが好ましい。基板とクランプリングの接触を最小にすることによって、クランプリングの内径が接触面間で大きくでき、この接触面が基板の縁部に、より接近できることになる。典型的には、クランプリングの接触面は最大にされて、クランプリングと基板の間で適切な接触を可能にし、基板を支持部材に固定して、基板の縁部が欠ける(chip)のを防ぐ。図５、７及び９を参照すると、堆積プロセス中にクランプリングが、タブ５６で基板上に支持され、基板を支持部材の表面に固定する。
支持部材がチャンバ内のハンガー上に支持されるクランプリングを介して移動するとき、このクランプリングが支持部材に整列される。円錐整列リセス５８が、ルーフ下面に設けられて、支持部材２６の上面から延びる嵌め合い整列ピン４７を受け取り、支持部材の上方でクランプリングを整列する。６つのリセスが、クランプリングのルーフにおいて支持タブ５６の内側に設けられ、クランプリングの内周に等間隔に配置される。タブ５６に隣接する張り出しリップ５４がタブ間のリップよりも更に内側に延びるので、リセス５８によって基板のシャドーイングを防止するために、これらのリセスはタブに隣接した位置にあるのが好ましい。
【００２３】
支持部材上に設けられる整列ピンは、上部から、より大きい径を有するベース部にかけてテーパ状であるのが好ましく、支持部材とクランプリングの間の整列を容易にする。支持部材がクランプリングを介して動くとき、整列ピンの上部が、リセスの大きな径の開口に受け入れられ、また支持部材がクランプリングに移動すると、整列し損ねたクランプリングが支持部材に整列するように動かされる。クランプリング上にいくつもの接触面があってもよいが、接触面の数は、全体的におよそ２から24個であるのが好ましい。接触面はリングの周囲に均一に間隔を開けて配置され、すなわち接触面が６つあれば60°だけ離間され、接触面が３つであれば 120°だけ離間されるのが好ましい。
以上の内容は本発明の好適な実施例を示すものであり、本発明の別の特徴及び実施例は、特許請求の範囲に記載した事項から逸脱しない範囲で案出することができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来のクランプリングの底面を示す。
【図２】従来のクランプリングの横断面を示す。
【図３】従来のクランプリングの横断面を示す。
【図４】支持部材がクランプリング及びシールドの下方に配置される場合の、チャンバ内のシールド及び支持部材の構成を示す処理チャンバの断面である。
【図５】図３及び４に示されたクランプリングの底面である。
【図６】図５のライン６−６に沿って示されるクランプリングの断面である。
【図７】図５のライン７−７に沿って示されるクランプリングの断面である。
【図８】タブ又はパッド間にある本発明のクランプリングのリップ部分の横断面である。
【図９】タブ又はパッドの場所の、本発明のクランプリングのリップ部分の横断面である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理環境からワークピースの縁部をシールドする装置であって、
ａ）外周縁部と内周縁部を有して、上面及び下面を備えたルーフと、
ｂ）下面から内向きに延びる１つ以上の基板接触面と、
ｃ）ルーフの前記内周縁部を形成して、段状の下面を備えたリップとを有する装置。
【請求項２】
接触面が連続面であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
接触面が、ルーフ下面の内周縁部の周りに間隔を開けて配置された複数のタブであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
ルーフの内周縁部がテーパ状であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
段状の下面が、タブの間にあることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項６】
段状の下面が、少なくとも２つの変更可能な高さの表面を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
複数のスペーサから半径方向外側に配置される複数の整列リセスを備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
ルーフの内周縁部とワークピースの縁部の間で半径方向にある、リップの下面において下向きに延びる段を有することを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項９】
半導体基板を処理する装置であって、
ａ）真空容器と、
ｂ）真空容器内に基板を支持するために、真空容器内に配置可能な基板支持部材と、
ｃ）前記支持部材が通ることができる内部通路を形成する、真空容器内に配置可能なシールド部材と、
ｄ）上面及び下面を有するルーフと、少なくとも２つの段状の面を備えた下面を有する内部リップとを備えた、真空容器内の前記シールド部材上に配置可能なクランプリングとを有する装置。
【請求項１０】
クランプリングが、ルーフ下面から内向きに延びる少なくとも１つの接触面を備えることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
接触面が、クランプリングの内周縁部の周りに間隔を開けて配置された複数のタブを備えることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
接触面が、連続面であることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
内部リップの上面が面取りされることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１４】
クランプリングが、ルーフの外周縁部から下方に延びる外側フランジを含むことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１５】
クランプリングがルーフ下面に整列リセスを備え、支持部材が、そこから延びて、整列リセスに受け入れられるように構成された整列ピンを備えることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１６】
処理チャンバ内で基板縁部の堆積を防止する環状シールドであって、
ａ）装置の内周縁部の周りに配置された内部リップを備え、
前記内部リップが、その下面に段を付けられていることを特徴とするシールド。
【請求項１７】
ルーフ下面から内向きに延びる複数の接触面を備えることを特徴とする請求項１６に記載のシールド。
【請求項１８】
段状下面が、接触面の間にあることを特徴とする請求項１７に記載のシールド。
【請求項１９】
接触面に隣接するリップが、接触面の間に位置するリップから僅かに内向きに延びていることを特徴とする請求項１７に記載のシールド。
【請求項２０】
下面に整列リセスを備えることを特徴とする請求項１６に記載のシールド。
【請求項１】
処理環境からワークピースの縁部をシールドする装置であって、
ａ）外周縁部と内周縁部を有して、上面及び下面を備えたルーフと、
ｂ）下面から内向きに延びる１つ以上の基板接触面と、
ｃ）ルーフの前記内周縁部を形成して、段状の下面を備えたリップとを有する装置。
【請求項２】
接触面が連続面であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
接触面が、ルーフ下面の内周縁部の周りに間隔を開けて配置された複数のタブであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
ルーフの内周縁部がテーパ状であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
段状の下面が、タブの間にあることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項６】
段状の下面が、少なくとも２つの変更可能な高さの表面を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
複数のスペーサから半径方向外側に配置される複数の整列リセスを備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
ルーフの内周縁部とワークピースの縁部の間で半径方向にある、リップの下面において下向きに延びる段を有することを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項９】
半導体基板を処理する装置であって、
ａ）真空容器と、
ｂ）真空容器内に基板を支持するために、真空容器内に配置可能な基板支持部材と、
ｃ）前記支持部材が通ることができる内部通路を形成する、真空容器内に配置可能なシールド部材と、
ｄ）上面及び下面を有するルーフと、少なくとも２つの段状の面を備えた下面を有する内部リップとを備えた、真空容器内の前記シールド部材上に配置可能なクランプリングとを有する装置。
【請求項１０】
クランプリングが、ルーフ下面から内向きに延びる少なくとも１つの接触面を備えることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
接触面が、クランプリングの内周縁部の周りに間隔を開けて配置された複数のタブを備えることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
接触面が、連続面であることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
内部リップの上面が面取りされることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１４】
クランプリングが、ルーフの外周縁部から下方に延びる外側フランジを含むことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１５】
クランプリングがルーフ下面に整列リセスを備え、支持部材が、そこから延びて、整列リセスに受け入れられるように構成された整列ピンを備えることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１６】
処理チャンバ内で基板縁部の堆積を防止する環状シールドであって、
ａ）装置の内周縁部の周りに配置された内部リップを備え、
前記内部リップが、その下面に段を付けられていることを特徴とするシールド。
【請求項１７】
ルーフ下面から内向きに延びる複数の接触面を備えることを特徴とする請求項１６に記載のシールド。
【請求項１８】
段状下面が、接触面の間にあることを特徴とする請求項１７に記載のシールド。
【請求項１９】
接触面に隣接するリップが、接触面の間に位置するリップから僅かに内向きに延びていることを特徴とする請求項１７に記載のシールド。
【請求項２０】
下面に整列リセスを備えることを特徴とする請求項１６に記載のシールド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−２１１２５２（Ｐ２００８−２１１２５２Ａ）
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３０５２７（Ｐ２００８−１３０５２７）
【出願日】平成２０年５月１９日（２００８．５．１９）
【分割の表示】特願平９−２０１１１７の分割
【原出願日】平成９年７月２８日（１９９７．７．２８）
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１９日（２００８．５．１９）
【分割の表示】特願平９−２０１１１７の分割
【原出願日】平成９年７月２８日（１９９７．７．２８）
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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