(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理装置においてガスの流れを向けるように適合されるパージガスアセンブリであって、
偏向面上に偏向部材の中心軸から導かれる半径線に対して角度を成して前記ガスの前記流れを指向させるように適合された前記偏向面を画成する下側面を有する前記偏向部材と、
前記偏向部材の上側面の少なくとも一部分の上に配置可能であり、内側の環状リップを備える縁部リングと、
を備え、
前記偏向部材および前記縁部リングがパージガス通路の一部分を画成し、
前記環状リップの直径方向の内側部分が、前記パージガス通路の別の部分を画成する支持部材の基板受容面上に配設される基板の周辺部分の下に配設可能である、
ことを特徴とするパージガスアセンブリ。
【請求項２】
前記縁部リングは、相互に結合される第１部分および第２部分を備える、請求項１に記載のパージガスアセンブリ。
【請求項３】
前記縁部リングは、前記縁部リングの中心軸に対して実質的に半径方向外方へ延在する複数のパージガス排気ポートを画成する、請求項１に記載のパージガスアセンブリ。
【請求項４】
前記縁部リングは、上面と前記環状リップとの間に配設される傾斜面を有する第１部分と、前記第１部分の下面へ結合され、前記偏向部材と対面して配設される第２部分と、を備える、請求項１に記載のパージガスアセンブリ。
【請求項５】
前記第１部分の前記下面および前記第２部分の上面は、その間に１又はそれ以上の空間を画成する、請求項４に記載のパージガスアセンブリ。
【請求項６】
前記縁部リングの前記第１部分および前記第２部分は締着具によって結合される、請求項４に記載のパージガスアセンブリ。
【請求項７】
前記偏向面は、そこに少なくとも部分的に形成される１又はそれ以上の流体溝を備える、請求項１に記載のパージガスアセンブリ。
【請求項８】
前記１又はそれ以上の溝は、前記偏向部材の中心軸を端緒とする半径線に対し角度を成して前記偏向部材の内径から外方へ延在する、請求項７に記載のパージガスアセンブリ。
【請求項９】
前記角度は６０と７５度の間である、請求項８に記載のパージガスアセンブリ。
【請求項１０】
前記縁部リングは、パージガス排気通路の一部分を形成する環状の上側部分を備え、前記縁部リングは更に、前記パージガス排気通路に出口を与えるポートを備える、請求項１に記載のパージガスアセンブリ。
【請求項１１】
前記環状リップの直径方向の内側部分は、前記基板の前記縁部と実質的に等しい高さに配置可能である、請求項１０に記載のパージガスアセンブリ。
【請求項１２】
基板を処理する装置であって、
基板受容面を有する支持部材と、
前記基板受容面の外方に配置され、そこに形成されるガス送出溝を有する前記支持部材の肩部分と、
偏向部材の表面と前記肩部分の表面との間に境界面を画成するよう前記肩部分上に位置決めされる前記偏向部材と、
前記境界面に配置され、前記偏向部材および前記肩部分のうちの少なくとも一方の上に形成される偏向面であって、前記偏向面が前記偏向面上で前記偏向部材の中心軸から導かれる半径線に対して角度を成して前記ガスの前記流れを指向させるように適合される、偏向面と、
前記偏向部材上に少なくとも部分的に配設される縁部リングと、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１３】
前記縁部リングは第１部分と前記第１部分の下側面へ結合される第２部分とを備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
更に、前記ガスの溝へ流体結合されるパージガス供給装置を備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記偏向部材は、前記偏向部材の半径に対し角度を成して前記偏向部材の内径面から外方へ延在する１又はそれ以上の溝を前記偏向面に画成する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記角度は６０と７５度の間である、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記縁部リングは、前記基板受容面に対して実質的に半径方向外方へ延在する複数のパージガス排気ポートを画成する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１８】
前記縁部リングは上側部分および下側部分を備え、その間にパージガス通路を形成し、前記上側部分および下側部分の少なくとも一方は前記パージガス通路に出口を与える排気ポートを画成する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１９】
前記上側部分および前記下側部分は締着具によって相互に結合される、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
プロセスチャンバにおいて支持部材の上側面上に支持される基板にガスを送出する方法であって、
ａ）  前記支持部材の肩部上に配設されるガス送出アセンブリを提供するステップであって、前記ガス送出アセンブリは偏向部材と前記偏向部材の上に配設される少なくとも一部分を有する縁部リングとを備える、ガス送出アセンブリ提供ステップと、
ｂ）  前記支持部材に形成されるガス送出チャネル内へガスを流すステップと、
ｃ）  ガス流の方向に接線成分を提供するよう前記偏向部材および前記肩部のうちの少なくとも一方の上に配設される偏向面の上にガスを流して、ガスが前記偏向部材の半径線に対し角度を成して指向されるようにするステップであって、前記偏向面によって画成される１又はそれ以上の溝を通し前記ガスを流すことを含み、前記偏向面が、前記肩部の表面に対面する前記偏向部材の表面上に又は前記偏向部材の表面に対面する前記肩部の表面上に配設されるステップと、
ｄ）  前記ガス送出アセンブリと前記縁部リングの間に形成される環状の開口部内へ前記ガスの少なくとも一部分を流すステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
更に、前記縁部リングに画成される１又はそれ以上のポートを通し前記ガスの一部分を流すステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
更に、前記縁部リングに画成される１又はそれ以上のポートを通し前記ガスの第１部分を流すステップと、前記縁部リングのリップと前記基板の外縁の間に形成される空間に前記ガスの第２部分を流すステップとを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記ガスは、前記偏向部材の半径に対し６０度と７５度との間の角度で指向される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
更に、前記基板の周辺部分の方へ前記ガスを流すステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は、半導体基板処理装置の分野に関する。より詳細には、本発明は処理中に基板を支持する装置および方法に関する。
【０００２】
【関連技術の背景】
集積回路の製造において、真空環境から基板を取去ることなく処理ステップの幾つかのシーケンスを遂行することによって基板処理を自動化するために装置が開発されできており、それにより、基板の搬送時間と汚染を低減している。そのような装置は、例えば、Maydan他の米国特許第４，９５１，６０１号に開示されており、そこでは複数の処理チャンバがひとつの搬送チャンバへ接続される。集中搬送チャンバ内のロボットが、接続された種々の処理チャンバへスリット弁を介して基板を送り込み、処理が完了した後にそれらの基板をチャンバから取出す。
【０００３】
真空チャンバで行われる処理ステップは、普通には、基板の表面上への金属、誘電体、および半導体の多数層の堆積またはエッチングを必要とする。そのようなプロセスの例には、化学気相成長（ＣＶＤ）、物理気相成長（ＰＶＤ）およびエッチングプロセスがある。
【０００４】
真空チャンバではＣＶＤが用いられ半導体基板上に薄膜を堆積する。普通には、前駆ガスが、基板上に位置するガスマニホールドプレートを介して真空チャンバ内へ充填される。熱プロセスにおいて、基板は、普通には所望プロセス温度まで加熱される。チャンバ内へ充填された前駆ガスは、加熱された基板表面上で反応し、その上に薄層を堆積する。
【０００５】
ＣＶＤで遭遇する難向は、基板の縁部および裏側上および支持部材上への材料の堆積を含む。基板の縁部および裏側上への堆積は、例えば、化学機械研磨（ＣＭＰ）等の後続プロセスに関し、基板を不適合にさせる可能性がある。基板縁部に堆積した材料はＣＭＰ後に縁部に残留することがあり、潜在的に、粒子ソースを創出したり、あるいは、プロセスで形成された素子の完全性を危うくする可能性がある。加えて、基板の縁部および裏側の材料は剥離して、同様に粒子ソースとなる可能性がある。更に、基板および支持部材上に堆積した材料は、基板を支持部材に貼り付けて、基板上に形成された素子の完全性を傷つける可能性がある。
【０００６】
基板および支持部材上への望ましくない堆積の問題を緩和するために、シャドーリング (shadow ring) およびパージガスが使われるようになってきた。シャドーリングは、堆積中に基板の外周を覆って基板の縁部を隠すことにより、堆積ガスが基板の縁部および裏側に接触することを阻止する。しかし、例えばＷＦ6等の幾つかの前駆ガスの揮発性に起因して、シャドーリングだけでは基板上の縁部および裏側の堆積を阻止しない。
【０００７】
基板の背後又は基板縁部へ向けられるパージガスを用いて、縁部および裏側の堆積を阻止していた。パージガスは基板の周辺部近傍に正圧を及ぼし、その正圧は、処理ガスが基板の縁部および裏側、並びに基板を保持する支持部材へ到達するであろう可能性を低減する。パージガスを使用する装置では、支持部材に形成されて離間する複数のパージガスオリフィスが、基板の縁部へパージガスを送出する。しかし、従来のパージガス装置は、被覆を目的とされる基板の表面上へ材料の不均一な堆積をもたらす。
【０００８】
半導体デバイス製造においてより大きなスループットと効率に対する要望が増えてきたので、基板縁部での堆積膜の厚さと均一性を管理する集積回路メーカーの要求内容は、より厳格になった。現在の業界標準は、基板の面取り縁部上には膜堆積が無いこと、そして基板縁部から３ｍｍ以内の領域（「除外帯域 (exclusionary zone)」として知られる）を除き、基板縁部から３ｍｍ地点で膜厚が、基板の中心での膜厚の９０パーセント以上の膜厚であり、±５パーセントより良好な厚さ均一性を要求する。
【０００９】
従って、裏側堆積を阻止し且つ業界の縁部除外要求 (edge exclusion demands) を満足させる一方で、基板の表面全体の堆積均一性に悪影響を及ぼさない装置および方法に対するニーズがある。
【００１０】
【発明の概要】
一般的に、本発明の実施例は、基板支持部材上に配置される基板の縁部へガスを送出する装置および方法を含む。より詳細には、本発明は、基板近くに配置される偏向部材の中心を端緒とする半径線に対して角度を持って基板縁部へパージガスを向けるガス送出装置を提供する。
【００１１】
本発明のひとつの局面で、ガス流れの角度は、ガス送出装置に形成される溝または他のガス偏向構造を通してガスを流すことによって制御される。ガスは、流体通路を提供する環状の開口部内へ流され、それによってガスは基板と接触するよう流される。
【００１２】
本発明の別の局面は、基板処理装置で用いられるガス送出装置を提供する。ガス送出装置は、表面に基板を支持するように適合される支持部材の周辺部分上に配設される。パージガス通路は支持部材に形成され、ガス供給装置を環状溝に接続する。偏向部材の少なくとも一部分が、環状溝上に配設されて、環状溝から供給されるパージガスの所望の流れを果たすように適合される複数の溝または他のガス偏向構造を含む。
【００１３】
本発明の別の局面で、処理装置においてガスの流れを指向させるパージガスアセンブリは、偏向部材の中心軸を端緒とする半径線に対して角度を持ってガスの流れを指向させるように適合された偏向面を画成する下側表面を有する偏向部材と、偏向部材の上面の少なくとも一部分の上に配設可能であって、内側の環状リップを備える縁部リングとを備え、偏向部材および縁部リングはパージガス通路の一部分を画成する。
【００１４】
本発明の更なる別の局面で、基板を処理する装置は基板受容表面を有する支持部材と、基板受容表面の外方へ配設されそこに形成されたガス送出溝を有する支持部材の肩部分とを備える。偏向部材は肩部分上に位置決めされ、縁部リングは偏向部材の上に少なくとも部分的に配置される。偏向部材は、偏向部材の表面と肩部分の表面との間の境界面を画成する。境界面に配設される偏向表面は、偏向部材および肩部分の少なくとも一方に形成され、偏向面上を流れるガスの接線方向流れを生じるように適合される。ひとつの実施例では、縁部リングに形成される排気ポートが、縁部リングによって少なくとも部分的に画成される空間に出口を与えるように適合される。
【００１５】
本発明のなお別の局面では、プロセスチャンバにおける支持部材の上側面上に支持される基板へガスを送出する方法が提供される。ひとつの実施例で、この方法は、支持部材の肩部上に配設されるガス送出アセンブリを提供するステップであって、ガス送出アセンブリは偏向部材と偏向部材上に配設される少なくとも一部分を有する縁部リングとを備える、アセンブリ提供ステップと；支持部材に形成されるガス送出チャネル内へガスを流すステップと；ガスの流れの方向へ接線方向成分を提供するよう偏向部材および肩部のひとつ以上の上に配設される偏向面上にガスを流すステップと；次いで、ガス送出アセンブリと縁部リング間に形成される環状の開口部内へガスの少なくとも一部分を流すステップとを含む。
【００１６】
上記で列挙した本発明の特徴、利点、および目的が達成される様式が詳細に理解できるように、上記で簡単に概要された本発明のより詳細な説明を、付帯図面に例示されるその実施例を参照して行う。
【００１７】
しかし、付帯図面は本発明の典型的な実施例だけを例示しており、従ってその範囲を限定するとはみなされず、本発明は他に等しく効果的な実施例を許容し得ることに留意されたい。
【００１８】
【好適な実施例の詳細な説明】
ガス送出装置は、特にＣＶＤ処理チャンバで有用であり、以下の説明は、説明と理解を容易にするよう主としてこれらのＣＶＤプロセスを引用する。しかし、ガス送出装置はＰＶＤおよびエッチング装置等の、他のプロセス、プロセスチャンバ、および装置へ適用できるので、本明細書に記述された正確な形態に限定されるものではない。
【００１９】
図１は、処理チャンバ１０、例示として化学気相成長チャンバ、の概略表示である。処理チャンバ１０は本体１１と、本体１１の上側端部に配設されるリッド１２とを含む。シャワーヘッド１３が、リッド１２と本体１１との間に配設され、複数のポート１４を含み、それを通しガスが流される。ガスは、処理チャンバ１０内で遂行される特定のプロセスに従い種々の不活性および反応性のガスを含有するプロセス流体供給モジュール１５によって供給される。用途によっては、処理チャンバ１０内に維持されるプラズマを必要とする。従って、シャワーヘッド１３は電源装置アセンブリ１６へ結合され、それは発電機、変圧器、整合回路、およびこの技術で既知の他の装置のいずれの組合せを含み得る。
【００２０】
基板支持部材３０が処理チャンバ１０内に配設され、主幹部３２と、主幹部３２の上側端部へ取付けられた支持プレート３４とを含む。支持部材３０は、主幹部３２の下側端部へ接続された作動装置１７の動作の下で処理チャンバ１０内で昇降可能である。支持プレート３４は、基板３６を上側面３８上に支持するように適合される。昇降可能な昇降フィンガ３３が支持プレート３４に配置され、上側面３８に対する基板の位置決めを支援する。好ましくは、等間隔に置かれた３個の昇降フィンガ３３が、基板３６を下降または上昇させるために基板３６の裏側に接触するよう位置決めされる。昇降フィンガ３３の作動は、例えば、モータ１９および昇降機プレート２０によって果される。
【００２１】
多数の周辺装置が、様々なプロセスに必要とされ得る際に、支持部材３０へ接続される。例示として、電源装置１８、ポンプ４６、およびパージガス供給装置５２が、支持部材３０へ接続されて示され、その各々は後に更に詳細に説明する。
【００２２】
チャンバ１０および種々の関連する構成要素の操作は、好ましくはコンピュータシステム２１によって制御される。コンピュータシステム２１の概略表示を図２に示す。コンピュータシステム２１は中央演算処理装置（ＣＰＵ）２３と、メモリ２４と、ＣＰＵ２３に対する支援回路２５とを結合するバス系路２２を備える。ＣＰＵ２３は、種々のチャンバおよびサブプロセッサを制御するために工業環境で使用できるいずれかの汎用コンピュータプロセッサであってもよい。支援回路２５は、従来の様式でプロセッサを支援するためにＣＰＵ２３へ結合される。これらの回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路、および、サブシステムなどを含む。メモリ２４またはコンピュータ可読な媒体が、ＣＰＵ２３へ結合され、随時書込み読出メモリ（ＲＡＭ）、読出専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピディスクドライブ、ハードディスク、またはいずれか他の形態のデジタル記憶装置等、近在のまたは遠隔の容易に利用可能なメモリのひとつ以上であってもよい。メモリ２４は単一の実体として示されるとはいえ、メモリ２４は実際には複数のモジュールから構成されてもよく、高速のレジスタおよびキャッシュから低速だがより大きなＤＲＡＭチップまでの多レベルで存在し得ると理解されたい。堆積プロセスは、一般的にメモリ２４内に、普通にはソフトウエアルーチン２６として格納される。ソフトウエアルーチン２６はコンピュータシステム２１がそれを必要とする際に、プログラム製品（すなわち信号保持媒体）からメモリ２４内へロードされることができる。例示のプログラム製品は、(i) 書換不可記憶媒体上に不変に格納された情報（例えば、ＣＤ−ＲＯＭドライブで読出可能なＣＤ−ＲＯＭディスク等のコンピュータ内の読出専用メモリ装置）；(ii)書換可能記憶媒体上に格納された可変情報（例えば、ディスケットドライブ内のフロッピディスクまたはハードディスクドライブ）；または (iii) 無線通信を含む、コンピュータまたは電話のネットワークを介するような、通信媒体によってコンピュータへ伝達された情報；を含む。ソフトウエアルーチン２６は、ＣＰＵ２３によって制御されるハードウエアから遠隔配置される第２ＣＰＵ（図示せず）によっても格納および／または実行されてもよい。ソフトウエアルーチン２６は、多数のサブルーチン２７を含み、その各々は後に説明する種々の操作を遂行するように適合される。
【００２３】
図３は、支持部材３０の側面断面図であり、その更なる詳細を例示する。基板３６が所望のプロセス温度に維持されるようにするために、多数ループのヒーター要素３５が支持プレート３４へ埋込まれる。ヒーター要素３５は、金属シース内でＭｇＯ絶縁材で取囲まれたニクロム線のような従来の材料で構成されるひとつ以上のコイルでよい。金属シースは、IncoloyTM、InconelTM、ステンレス鋼、または、鋳造／溶接中に達する高温に耐えることができる他の金属で作成されてもよい。ヒーター要素３５の各端での電極３７は、プロセス中にヒーター要素３５にエネルギー供給するように適合される電源１８（図１に示す）へ結合され得る。ヒーター要素３５は、支持プレート３４の均一加熱を提供しその上に搭載される基板３６を均一加熱するために、好ましくは支持プレートの本体と全ての側面で接触している。
【００２４】
特定のヒーター要素およびその構成は、支持部材３０および特に支持プレート３４の材料に部分的に依存してもよい。ひとつの実施例で、支持プレート３４は、ステンレス鋼で作成され、信頼性および製造容易性を改善する。しかし、支持プレート３４は、セラミックおよびアルミニウム等の他の材料で形成されてもよい。
【００２５】
支持プレート３４は、基板を支持プレート３４へチャックする能力のある真空系統を装備され、処理中に支持プレート３４と基板３６との間の良好な熱接触を維持する。複数の真空チャネル４０が支持プレートに分散され、複数の真空ポート４２へ接続される。真空チャネル４０は、多数の相互接続されたチャネル分節で構成され、分節は支持プレート３４の中心部分から支持プレート３４の周辺部分へ横方向に延在する。真空ポート４２は真空チャネル４０へ結合され、表面３８へ垂直に上方へ延在する。図示されていないが、上側面３８は、裏側真空が表面３８と基板３６との間に維持される溝または凹みを含んでもよい。真空はポンプ４６で生成され、ポンプはその一部分が主幹部３２を通り延在する真空チューブ４８によって真空チャネル４０へ接続される。
【００２６】
主幹部３２は、遠隔に配置されたパージガス供給装置５２へ接続されるパージガスチューブ５０も収容する。パージガス供給装置５２は、アルゴン等のパージガスをチューブ５０へ供給する。チューブ５０は、上側端部で支持プレート３４に形成されたパージガス取入口５６へ接続される。取入口５６はガス流れ経路の分節を形成し、それは支持プレート３４を通り延在し、支持プレート３４の周辺部分に位置決めされたガス送出アセンブリ６０へパージガスを送出する。
【００２７】
図４は、図３の支持プレート３４およびガス送出アセンブリ６０の４−４部分断面を示す。ガス通路６２が支持プレート３４の下側面近くに形成され、パージガス取入口５６から外方へ支持プレート３４の周辺部分へ一般的に半径方向に延在し、パージガス取入口５６をガス送出アセンブリ６０へ流体で結合する。より詳細には、ガス通路６２はオリフィス６３へ接続され、オリフィスは、今度はガス送出アセンブリ６０の下に配設された環状溝６５へ接続される。オリフィス６３は、好ましくは、支持プレート３４に形成された等間隔を置く開口部である。ひとつの実施例で、１２のオリフィスが設けられて、ガス通路６２を環状溝６５と結合する。
【００２８】
オプションとして、環状溝６５はそこに配設されたコイル６７を有する。ひとつの実施例で、コイル６７は、パージガスを基板３６の縁部へ均一に送出することを支援するように適合された螺旋コイルである。更に、コイル６７は金属で製作され、ガス送出アセンブリ６０が支持プレート３４へ適切に接地されることを確実にする。ガス送出アセンブリ６０を接地するうえでの不首尾は、電荷の蓄積を招くことがあり、それは結果としてアーク放電をもたらす可能性がある。アーク放電は、基板への損傷およびチャンバ汚染の可能性があるので、望ましくない。有利に使用できるコイル６７の一例は、カルフォルニア州 North Hollywood の Spira Manufacturing Corporation から入手可能な SpiraTM ガスケットである。
【００２９】
図５は、図４の支持プレート３４およびガス送出アセンブリ６０の５−５部分断面図である。ガス送出アセンブリ６０は、一般的に、縁部リング７０および偏向部材７６を備え、それらは支持プレート３４の肩部８０上に配設される。縁部リング７０および偏向部材７６は、一般的に支持プレート３４の形状に倣う形にされた環状構成要素である。図３〜５に示す実施例で、縁部リング７０および偏向部材７６はリング形状である。しかし、それらは長方形、正方形、またはいずれか他の形状であり得よう。
【００３０】
偏向部材７６は、支持プレート３４の肩部分８０に形成された凹み８４に着座される。偏向部材７６は偏向表面９０を含み、その一部は凹み８４の床面９２上に配置され、別の部分は溝６５の上にエンクロージャを形成する。偏向部材７６は、図３に示すもののようにねじ９４によって支持プレート３４へ固定される。より一般的に、支持プレート３４からの偏向部材７６の容易な取外しを実現するいずれの締着具を使用されてもよい。
【００３１】
図６は偏向部材７６の平面図である。偏向部材７６はリング形であり、中央開口部９８、外側取付部分９９、および内側溝付き部分１０１を画成する。外側取付部分９９は、そこに形成された孔１０２を有し、孔は図３に示すねじ９４等の締着具を収容するように適合される。加えて、取付部分９９は、切り欠き１１０（図５にも示す）を含み、後に説明するように、縁部リング７０（図５）を肩部分８０（図５）上に位置合せするのを助ける。偏向表面９０は、偏向部材７６の直径での内側部分１０１上に形成され、その上に形成された複数の溝１００を含む。溝１００の詳細な例示は、偏向部材７６の部分平面図を示す図７に提供される。溝１００は、偏向部材７６の全円周のまわりに相互に接近して離間する。一実施例で、溝１００の数は約１２０と約１８０との間である。一般的に、溝１００の数は偏向部材７６の直径と共に増える。好ましくは、溝１００は相互に等間隔であり、それからガスを均一に送出する。溝１００は、偏向部材７６の中心を端緒とする半径線１０４に対し角度θで配向される。溝１００の角度は、そこを流れるパージガスを半径線に対し速度接線で流れさせる。正確な角度θおよび結果としての流れの角度は、厳密な用途およびガス流量等のその変数に依存して変化してもよい。しかし、一実施例では、半径線１０４に対する溝１００の角度θは約６０度と約７５度との間である。特定の用途では、基板３６の半径方向に対する流れの角度は約７５度であり、ここで基板３６は３００ｍｍの直径を有する。
【００３２】
代替の実施例で、溝１００は、リング上にフィン、壁のようなガイド、または他の構造物を配置することによって形成可能である。フィンまたはガイドは溝を画成でき、これらの溝がパージガスの流れに、或る角度成分つまり接線成分を移すのである。溝１００は直線か、放物線か、そうでなければ所望角度の流れを生成するような長さで形作られてもよい。
【００３３】
再度図５を参照すると、縁部リング７０は、偏向部材７６を実質的に覆い肩部８０上に位置決めされて示される。好適な実施例では、縁部リング７０は上側縁部リング７２および下側縁部リング７４を備える。上側と下側の縁部リング７２、７４は、リング７２、７４が容易に結合および離脱されることを可能にする複数のねじ１０６または類似の締着具によって相互に結合されることができる。上側と下側の縁部リング７２、７４を結合することに加えて、ねじ１０６は、縁部リング７０の位置合せも容易にする。従って、ねじ１０６の頭部１０８は、偏向部材７６の切り欠き１１０内に配置され、縁部リング７０と偏向部材７６を相互に揃える。
【００３４】
一実施例で、縁部リング７０は支持プレート３４または偏向部材７６のいずれの部分にも固定されず、それによってその取外しを容易にする。縁部リング７０は、それ自体の重量の圧力の下でおよび種々の点との摩擦接触によって肩部分８０の上に安定化される。図５に示すように、下側縁部リング７４は、偏向部材７６を通し配置されたピン１３１の上側端部で支持される。加えて、肩部分８０の周辺まわりに配置されたガスケット１３０が、上側縁部リング７２の環状スカート１１２との別の接触点を提供する。ガスケット１３０は、好ましくは金属部材であり、上側縁部リング７２と支持プレート３４との間に電気的接触を提供し、電荷が上側縁部リング７２から流出すること可能にする。一実施例で、ガスケット１３０は、カリフォルニア州 North Hollywood にある Spira Manufacturing Corporation から入手可能な SpiraTM ガスケットである。
【００３５】
上側縁部リング７２は、環状スカート１１２および上部分１１４を含む。スカート１１２は、支持プレート３４の肩部８０に沿い垂直に配設され、ガスが支持プレート３４の表面上に堆積することを阻止するシールドとして働く。上部分１１４は、半径方向内方へスカート１１２に対し実質的に直角に延在する。上部分１１４は、支持プレート３４の上側面３８およびその上に支持される基板の上に距離をおいて位置決めされる上側面１１６を含む。傾斜表面１１８が、上側面１１６の直径方向内方へ設けられ、リップ１２０で終結する。リップ１２０の上側面は、支持部材３０の上側面３８の僅かに下の平面上に位置決めされる。加えて、リップ１２０は基板３６の外縁から半径方向内方へ延在する。運転中、基板３６の外縁は、リップ１２０の少なくとも一部分の上に位置決めされ、その間に空間１２８を形成する。空間１２８の高さは調節でき、空間１２８を通り流れるパージガスの速度に影響を及ぼす。一般的に、空間１２８が縮小されるとガスの速度は高まり、その一方空間１２８内の圧力は減少する。
【００３６】
上側縁部リング７２、下側縁部リング７４、および偏向部材７６は協働して外側表面１２２を形成し、外側表面は、支持プレート３４の壁部１２４に対して間を隔てて置き対面して配設される。その結果、環状のパージガス開口部１２６が壁部１２４と外側表面１２２との間に形成される。環状のパージガス開口部１２６は、リップ１２０でおよび基板３６の僅かに下の点で終結する。一実施例で、環状のパージガス開口部１２６は、約３６０度にわたって途切れなくできる。従って、環状のパージガス開口部１２６から出るガスの流れは、環状のパージガス開口部１２６内に配置される構造物または構成物によって影響されない。
【００３７】
縁部リング７０は、好ましくは、支持プレート３４および他の構成要素とできるだけ接触しない。パージガス送出アセンブリ６０の温度を制御するために、数多くの熱的絞り部が、上側縁部リング７２、下側縁部リング７４、偏向部材７６および支持プレート３４間に設けられる。例えば、下側縁部リング７４は偏向部材７６の上にピン１３１上で支持され、その間に間隙１３６を画成する。加えて、上側縁部リングは下側縁部リング上に配設され、下側縁部リングにその縁部で接触する。凹み１３２が、上側縁部リング７２の上部分１１４の下側表面に形成される。凹み１３２は、上側と下側の縁部リング７２、７４の間に環状空間１３４を形成する。図５に示すように、空間１３６、１３８が、それぞれ、下側縁部リング７４と偏向部材７６との間、および、スカート１１２と肩部８０の外側表面との間に設けられる。加えて、空間１４０が偏向部材７６と肩部８０との間に用意される。空間１３４、１３６、１３８、および１４０は、種々の構成要素間の熱伝導を最少化する。
【００３８】
支持プレート３４とのその近接性および接触の結果として、偏向部材７６は、普通には、上側と下側の縁部リング７２、７４より相対的に高い温度に維持されるであろう。逆に、上側縁部リング７２は、下側縁部リング７４および偏向部材７６より相対的に低い温度に維持されるであろう。結果として、低下する温度勾配が、偏向部材７６から上側縁部リング７２へ維持される。例えば、普通のＴｉＮ堆積プロセスでは、上側縁部リング７２の温度は、好ましくは支持プレート３４より低い約１００℃と約１２０℃の間の温度に維持される。結果としての温度勾配は、堆積が望まれない領域上への堆積の量を低減する。堆積は、一般的に、堆積される表面の温度に関連し、より高い温度は普通にはより多い堆積を提供する。従って、堆積は、支持部材３０の相対的に冷たい領域上で相対的に少ないと予測される。
【００３９】
運転中、基板は、プロセスのために支持部材３０の上側面３８上に位置決めされる。基板の位置決めは、従来のロボット（図示せず）を使用して行われることができる。基板を運搬中、ロボットは、上側面３８の上の位置へ移動される。次に、昇降フィンガ３３が上昇されて基板をロボットから持上げる。ロボットの後退後に、支持部材３０へ接続された移動作動装置が、支持部材３０を上下方向上方へ昇降フィンガ３３の上部を過ぎて移動させ、基板３６を昇降フィンガ３３から持上げ、それによって基板３６を上側面３８上に残す。これらのステップを逆の順序で遂行することが、支持部材３０からロボットへの基板３６の搬送を完了するよう操作する。
【００４０】
位置決め中に、基板３６が支持部材３０に対して位置合せ不良になることが多い。位置合せ不良を矯正し、適正な堆積を確実にする助けをするために、位置合せ装置を用いて、基板３６を支持部材３０上へ位置合わせする。位置合せに使用される特定の方法または装置は、本発明の限定ではなく、既知および未知の技術のいずれの組合せも含むことができる。一実施例で、傾斜表面１１８が、基板の位置合せを助けるように適合される。傾斜表面１１８は、上側端で相対的に大きな直径を下側端で相対的に小さな直径を有する環状の表面であり、結果として内方へ傾斜する面となる。従って、基板が支持プレート３４の表面３８上へ降下される際に、傾斜表面１１８と接触して、基板はプレート３４に対して中心位置へ追いやられる。
【００４１】
基板３６が位置決めされ、支持部材３０上に位置合せされた後に、支持部材は処理位置へ上昇されて堆積シーケンスが開始される。堆積シーケンスは、基板３６の上側面近くの区域へガスを流すことを伴う。ガスは、基板３６に接触しその上で反応することを可能にされ、膜を形成する。
【００４２】
基板の縁部および裏側上への望ましくない堆積を阻止するために、アルゴン等のパージガスが基板３６の縁部へ供給される。パージガスは、パージガス供給装置５２によって供給され、チューブ５０、取入口５６およびガス通路６２を経由してオリフィス６３へ流される。パージガスは、オリフィス６３から環状溝６５内へ送出される。環状溝６５は、環状ガス開口部１２６内へ流れる前に、偏向プレート７６の下へのパージガスのある程度均一な配分を可能にする。オプションとしてコイル６７が提供され、ガス送出の均一性を更に確保する。コイル６７は、ガスがコイル６７の中央環状のキャビティ内へ流れることを可能にする間隔を含み得る。ガスの一部分は、コイル６７のキャビティ内へ環状に流され、ここでそれは均一に配分された後、コイル６７から外へ流される。
【００４３】
環状溝６５から、パージガスは偏向部材７６の偏向面９０上を流される。偏向面９０に形成された溝１００の角度付き配向は、到来するガスを偏向部材７６の半径線１０４に対して角度を成して（図６〜７に示す）流れるよう向きを変えさせる。その結果、ガスの流れは接線方向成分を与えられる。それから、ガスは、壁部１２４と外側表面１２２との間、すなわち環状開口部１２６を通り上方へ流れる。環状の開口部１２６は約３６０度にわたって連続しており、それにより、ガスの流れは基板３６の全外周のまわりに送出される、それによってプロセスガスが基板３６の裏側および縁部と接触してその上に堆積することを阻害する。基板３６の下側面に到達すると、ガスは、空間１２８を通り傾斜表面１１８の上に流れる。傾斜表面１１８は、基板３６の縁部に対して上方へおよび半径方向外方へ流れるように適合され、それによって流れの流動に捕捉された材料を基板３６から取去って流れる。
【００４４】
溝１００の結果として、パージガスは、基板３６の縁部の周りに保護的竜巻状のガスの壁を形成すると信じられる。偏向部材７６の円周のまわりに離間する全ての溝１００からの流れの連合として概観する場合、溝１００は、基板３６の外周の周りにパージガスの壁を創出する。従って、本発明は、基板の外周のまわりに更に均一なパージガスの流れを確保し、圧力差の影響を低減し、それによって基板上への高度な堆積均一性を達成する。
【００４５】
別の実施例のガス送出アセンブリ２００を図８に示す。簡略化のために、共通の構成要素は、共通して番号付けされた。ガス送出アセンブリ２００は、一般的に、支持プレート３４上に配置された縁部リングアセンブリ２０２および偏向部材７６を備える。縁部リングアセンブリ２０２は下側縁部リング２０４と上側縁部リング２０６を備え、それらは、好ましくはボルトまたは類似の締着具によって結合された別個の構成要素である。
【００４６】
下側縁部リング２０４は偏向部材７６の上に配置され、ピン１３１によって支持される。下側縁部リング２０４と偏向部材７６とは一緒に外側表面２０８を画成する。外側表面２０８は、支持プレート３４の壁部１２４から離間し、環状パージガス開口部１２６を画成する。外側表面２０８の一部分は、下側縁部リング２０４の内径に配置されたリップ２１０によって画成され、基板３６の周辺部分の下に位置決め可能である。リップ２１０の上側端部および基板３６の下側面は、プロセス中にガスが流れる間隙２１２を画成する。一実施例で、間隙２１２は約．０１０インチと約．０２５インチとの間である。
【００４７】
上側縁部リング２０６はＬ字形であり、下側縁部リング２０４上を半径方向外方へ延在する上部分２１４と、支持プレート３４を囲む上側縁部リング２０６の環状スカート２１６とを有する。上部分２１４は、下側縁部リング２０４に間を置いて覆い、環状空間２１８を画成する。ポート２２０が上側縁部リング２０６に形成され、間隙２１８と流体連通する。ポート２２０は、間隙２１２に出口を与えるよう上側縁部リング２０６のまわりに等間隔に置かれることができる。ポート２２０が占有する面積は、間隙２１８へ露出された環状スカート２１６の全面積に関連され得る。一実施例で、ポート２２０の面積は全面積の約５０％と約８０％の間であり、ここで環状スカート２１６の円周はＣであり、間隙２１８の高さはＤであり、全露出面積は、ＣｘＤ＝ＡCDである。別の間隙２１９が、上部分２１４の直径方向の内側面２１７と、基板３６の縁部２２１とによって画成される。一実施例で、間隙２１９の幅は約．０１０インチと約．０３０インチの間である。
【００４８】
運転中、ガスはガス通路６２、オリフィス６３、環状溝６５、溝１００、および環状パージガス開口部１２６内を通り、図３〜７を参照して上記で説明した様式で流される。環状パージガス開口部１２６からのガスの流れパターンは矢印で示される。ガスは最初に間隙２１２を通って流れる。ガスの一部は、次に基板３６の縁部２２１と上側縁部リング２０６の直径方向内側面２１７との間の間隙２１９を通って流れる。ガスの別の部分は、環状空間２１８を通り、次にポート２２０を通って流れる。その結果、ガス送出アセンブリ２００は、ガスが間隙２１２を通って流された後に、少なくとも２つの別個の流れ経路に沿いガスを向ける。この実施例は、基板３６の上側面、すなわち処理される表面近くの区域内へ流れるガスの容積を低減する。従って、基板３６の上側面上への材料の堆積との干渉は低減される一方、それでも十分な容積のガスが、間隙２１２を通って流され、基板３６の裏側および縁部への堆積を阻止する。
【００４９】
上記は本発明の好適な実施例へ向けられたが、本発明の他のおよび更なる実施例は、その基本範囲から逸脱することなく考案されることができ、その範囲は先に記載の特許請求の範囲によって定められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】処理チャンバ１０の概略表示である。
【図２】コンピュータシステムの概略表示である。
【図３】ガス送出装置を有する支持部材の断面側面図である。
【図４】ガス送出装置を有する支持部材の断面側面図である。
【図５】図４の支持部材の５−５区画の断面側面図である。
【図６】角度付き溝を有する偏向部材の平面図である。
【図７】図６での７−７の部分平面図であり、偏向部材の溝を示す。
【図８】ガス送出装置の代替の実施例の断面側面図である。
【符号の説明】
１０        チャンバ
１０        処理チャンバ
１１        本体
１２        リッド
１３        シャワーヘッド
１４        ポート
１５        プロセス流体供給モジュール
１６        電源装置アセンブリ
１７        作動装置
１８        電源
１８        電源装置
１９        モータ
２０        昇降機プレート
２１        コンピュータシステム
２２        バス系路
２３        ＣＰＵ
２４        メモリ
２５        支援回路
２６        ソフトウエアルーチン
２７        サブルーチン
３０        基板支持部材
３０        支持部材
３２        主幹部
３３        昇降フィンガ
３４        プレート
３４        支持プレート
３５        ヒーター要素
３６        基板
３７        電極
３８        上側面
３８        表面
４０        真空チャネル
４２        真空ポート
４６        ポンプ
４８        真空チューブ
５０        チューブ
５０        パージガスチューブ
５２        パージガス供給装置
５６        パージガス取入口
５６        取入口
６０        ガス送出アセンブリ
６０        パージガス送出アセンブリ
６２        ガス通路
６３        オリフィス
６５        溝
６５        環状溝
６７        コイル
７０        縁部リング
７２        リング
７２        上側縁部リング
７２        縁部リング
７４        下側縁部リング
７６        偏向プレート
７６        偏向部材
８０        肩部
８０        肩部分
９０        偏向表面
９０        偏向面
９２        床面
９８        中央開口部
９９        取付部分
９９        外側取付部分
１００      溝
１０１      内側部分
１０１      部分
１０２      孔
１０４      半径線
１０８      頭部
１１２      スカート
１１２      環状スカート
１１４      上部分
１１６      上側面
１１８      傾斜表面
１２０      リップ
１２２      外側表面
１２４      壁部
１２６      パージガス開口部
１２６      環状ガス開口部
１２６      環状パージガス開口部
１２６      環状開口部
１２６      開口部
１２８      一方空間
１２８      空間
１３０      ガスケット
１３１      ピン
１３４      環状空間
１３４      空間
１３６      空間
１３６      間隙
１４０      空間
２００      ガス送出アセンブリ
２０２      縁部リングアセンブリ
２０４      下側縁部リング
２０６      上側縁部リング
２０８      外側表面
２１０      リップ
２１２      間隙
２１４      上部分
２１６      環状スカート
２１７      内側面
２１７      直径方向内側面
２１８      環状空間
２１８      間隙
２１９      間隙
２２０      ポート
２２１      縁部／      鋳造
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004772974.tif 000007
【図７】
0004772974.tif 000008
【図８】
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