(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板用の支持部材の上面上の基板に向けてガス流を放出する装置であって、
前記支持部材の上面に連結され、半径方向領域、周辺エッジ及び偏角表面を有し、前記支持部材の上面上に載置される前記基板の形状及びサイズと実質的に同じに延びた形状及びサイズの内部領域の輪郭を内径によって画成する環状の偏角部材と、
前記支持部材の上面であり且つ前記偏角部材の外部周辺を囲むように形成され、前記周辺エッジの全周にガスを放出するように適合された前記支持部材の連続環状ガス溝と、
前記連続環状ガス溝を囲むベース部分と当該ベース部分の頂部から前記支持部材の中心に向かって前記偏角部材の上面と離隔して延びる突出部分とを有し、前記連続環状ガス溝から前記偏角部材の前記偏角表面上を横切って前記基板のエッジ及び上面に前記ガス流を放出するように適合され且つ配置されたガス流放出部材と、
を備え、
前記偏角部材は、前記基板の半径方向に対して角度付けされた前記ガス流を前記基板の前記エッジに向けて放出するように適合された装置。
【請求項２】
前記偏角部材は前記偏角表面に形成された１つ以上の溝の輪郭を画成し、当該１つ以上の溝は前記周辺エッジから前記偏角部材の半径方向に対して角度付けされた方向に延びた請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記１つ以上の溝が、前記基板の半径方向に対して１０度〜９０度で延びた請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記１つ以上の溝が、前記偏角部材の半径方向に対して６５度で延びた請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記偏角部材が前記支持部材の前記上面と一体になっている請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
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、基板上の所望の膜を堆積に干渉することなくエッジの近傍、エッジの上、及び基板の裏面の排他的領域における堆積を防止するために基板の半径方向に対して１つの角度でパージガスを放出する装置及び方法に関する。
関連技術の背景
集積回路の製造において、真空環境から基板を取り除くことなく複数シーケンスの処理ステップを実行し、これによって搬送回数と基板の汚染を減少させることによって基板処理を自動化する装置が開発されてきた。このようなシステムは、複数の処理チャンバが搬送チャンバに接続されているメイダン(Maydan)らによる米国特許第４，９５１，６０１号によって開示されている。中心搬送チャンバ内にあるロボットが、接続された様々な処理チャンバのスリットバルブを通して基板を送って、チャンバ内での処理が完了した後これらの基板を回収する。
【０００１】
真空チャンバ内で実行される処理ステップでは、一般的には、基板の表面上に複数の金属製の誘電性膜層と半導体膜層を堆積又はエッチングする必要がある。このようなプロセスの例としては、化学気相堆積法（ＣＶＤ）や物理気相堆積法（ＰＶＤ）やエッチングプロセスなどがある。本発明は主としてＣＶＤプロセスに関するが、他のプロセスにも同様に応用される。
【０００２】
真空チャンバは薄膜を半導体基板上に堆積させために用いられる。一般的には、前駆ガスは基板の上方に位置するガスマニホルドプレートから真空チャンバ内に充満され、基板が一般的に約２５０℃〜約６５０℃のプロセス温度にまで加熱される。前駆ガスは加熱された基板表面で反応し、上に薄膜を堆積させる。
【０００３】
製造効率とデバイス能力を増加させるために、最近では基板上に形成されるデバイスのサイズが減少して、基板上に形成されるデバイスの数が増加している。また、基板上のすべてのデバイスが均一となるように、薄膜の厚さが基板全面にわたって均一であることが重要である。更に、処理チャンバ内で粒子が発生しないようにして基板の汚染を減少させ、これによって良好なデバイスの歩留まりを減少させないようにすることが更に重要である。
【０００４】
一般的なプロセスチャンバでは、処理の際に基板が載置される支持部材はチャンバ内で縦方向に可動である。基板は外部ロボットブレードからチャンバ内に運ばれる。複数の支持フィンガも昇降機によって垂直方向に可動であり、支持部材中を延びて、これによってロボットブレードから支持部材までの基板の搬送が容易なものとなっている。大抵のＣＶＤプロセスでは、基板と基板が支持された支持部材とは一般的に加熱される。
【０００５】
このようなプロセスチャンバを用いてタングステンなどの金属を他の金属や誘電体と共にＷＦ6前駆ガスから基板に堆積させる。ＷＦ6は高度に揮発性のガスであり、タングステンが基板の頂部側だけでなく基板のエッジ表面と裏面にも堆積するので問題が発生する。これらのエッジ側と裏面は一般的には高度に研磨された頂部表面より粗であり、スパッタリングされた窒化チタニウムなどの吸着層でコーティングされることはなく、従って、堆積された材料は基板のエッジ表面と底部表面から剥がれやすく、このためチャンバを汚染する。また、これらの表面上に材料が堆積されることによって、基板が支持部材に吸着し、基板のエッジ近傍に形成されたデバイスの集積性を損う可能性がある。加えて、１部のプロセスではバリヤ金属膜、即ち、例えば、チタニウム層が部分的に露出した基板表面全体をカバーするチタニウムや窒化チタニウムから形成された膜を用いる。このようなプロセスではしばしばタングステン層がバリヤ層上に堆積される。しかしながら、タングステンはチタニウムに吸着しないので、上に堆積されたタングステンが剥がれ、これによって粒子を発生する傾向がある。
【０００６】
このために、シャドウリングとパージガスが使用されるようになった。シャドウリングは、堆積の際に基板の周辺部をカバーして基板のこの領域をマスクし、これによって、堆積ガスが基板のエッジ表面と裏面に到達するのを妨ぐ。しかしながら、例えばＷＦ6が揮発性であるために、シャドウリングだけでは基板のエッジと裏面に堆積されることを防止できない。このため、シャドウリングの背後で基板の背後又はエッジに向けられるパージガスを用いることが試みられてきた。パージガスは正圧を発生し、これによって処理ガスがエッジや背後側の表面に到達する確率が減少する。パージガスを用いたシステムにおいては、支持部材は該支持部材を通って延びた離間された複数のパージガスオリフィスを有し、オリフィスはパージガスを支持部材の上面の環状ガス溝に送出する。環状ガス溝は基板を囲んでおり、ガスを基板の周辺エッジに送出するようになっている。一般的には、ガスはエッジの下方から基板に送出され、これによってガスが基板のエッジの周りを流れ、基板の上面上を基板のエッジに対して垂直方向に流れるようになっている。シャドウリングとガス通路の一例は、１９９６年５月１４日に出願された米国特許第５，５１６，３６７号に示されており、その内容は本明細書に援用されている。
【０００７】
スループットと効率の向上に対する要求が増すに連れて、基板エッジでの堆積膜の厚さと均一性との管理基準は、絶えることなく厳格さを増してきた。堆積された膜が基板の全領域にわたって均一な厚さを有し、排除される領域がほとんどなく又は上への堆積が全くないようにエッジが急速に下がるのが理想的である。更に、基板のベベル付エッジ上にはなにも堆積されないのが理想的である。工業上の慣習は、現行の工業基準が、基板のベベル付エッジ上に膜の堆積がなく、基板のエッジから３ｍｍの点における膜の厚さが、基板のエッジから５ｍｍ以内の領域を除いて±５％という厚さ均一性を有して基板の中心での膜厚の９０％以上と要求するように理想のゴールに向かっている。
【０００８】
これらの要件を満たす際の１つの重要な要素は、パージガスの送出とその流速の最適化である。パージガスの流量が多すぎると、このパージガスは、堆積が望まれる基板上のプロセスガスの堆積動作を妨げたりこれに干渉したりする。流量が増すと更にパージガスは基板の中心に向かって更に内側に流れ、これによってプロセスガスの流れとその均一な分配にもより干渉する。従って、この干渉によって、基板のエッジ近傍から更に基板の中心に向けて膜が不均一になるという問題が発生する。従って、パージガスの流量が大きくなると、プロセスが工業基準の均一性に関する要件を満たすことができなくなる。しかしながら、基板のエッジと裏面の堆積の防止及びエッジ排除の工業的要件を満たすためには、流量を比較大きくしてパージガスによって発生する正圧を増す必要がある。
【０００９】
従って、基板の表面上での堆積均一性に影響を与えることなく、裏面での堆積を防止しエッジを排除するという工業要件を満たすシステムを提供する必要性がある。
発明の概要
本発明は基板のエッジにガスを送り出す装置及び方法を提供することにある。より詳細には、本発明は、基板の半径方向に対してある角度の基板エッジにパージガスを放出するガス送出装置を提供するものである。本発明の１つの態様では、周辺エッジと偏角（deflection）表面とを有する偏角部材を使用し、これによってパージガスを、偏角部材の周辺エッジから基板のエッジに基板の半径方向に対してある角度に向けるようになっている。ガス流を偏角部材の周辺エッジから偏角部材の偏角表面上を通って基板のエッジに放出するように適合され且つ配置されたガス流制限部材によって、ガス流が偏角表面との接触を維持するようになっている。必要な角度付きの流れを提供するために、偏角表面がガス流を基板と偏角部材の半径方向に対してある角度で放出し、これによってトルネード状壁に類似した基板のエッジの周りにガスの壁を形成するようになっている。本装置のガス供給部材がガスを偏角部材の周辺エッジに供給する。
【００１０】
本発明の別の態様は、パージガスを偏角部材の周辺エッジに放出するパージガス通路の輪郭を画成する支持部材を有する基板処理装置を提供する。本装置の偏角部材は支持部材の上面に連結され、偏角表面を有している。偏角部材は、基板の形状と実質的に同じに延びた内部領域の輪郭を画成している。ガス流制限部材は、流れを偏角部材の周辺エッジから偏角部材の偏角表面を横切って基板のエッジまで放出するように適合され且つ配置されている。角度付きの流れを生成する偏角部材は、ガス流を基板の半径方向に対して１つの角度で放出し、これによって基板のエッジの周りにガス壁を生成するようになっている。偏角表面の溝を用いて角度付きの流れを発生させる。偏角部材は支持部材又はこれに取り付けられた着脱式リングと一体となっているか別様にプロセスチャンバ内に置かれている。
【００１１】
本発明の更に別の態様は、プロセスチャンバ内の支持部材の上面上に支持されている基板にガスを送出する方法であるが、この場合、基板はエッジを有し、エッジによって、基板の半径方向に対してある度を持つガス流を発生させる。
【００１２】
上述の装置及び方法では、基板の半径方向に対して約１０度〜９０度のガス流を送出するのが望ましい。この角度が基板の半径方向に対して約６５度であれば更に望ましい。
【００１３】
上記の本発明の特徴、利点及び目的を達成する方法がより詳細に理解されるように、次の添付図面に示す実施形態を参照して、上記で概要を述べた本発明のより詳細な説明を以下に記述する。
【００１４】
しかしながら、添付図面は本発明の一般的な実施形態を示すだけであり、従って本発明の範囲を制限するものと見なされるべきではなく、本発明は他の同じように効果を有する実施形態をを認めるものであることに注意されたい。
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明は一般的にはパージガス流を基板１４の半径方向に対して１の角度で送出する装置を提供する。更に詳細には、本発明は、パージガス流を、プロセスチャンバ１２内に、ガス供給源から基板１４のエッジ１８に基板１４の半径方向に対して所定の角度で放出し、これによって、パージガスが基板１４の中心上を流れたり基板１４上にプロセスガスによって形成された膜の堆積物を破壊したりすることのないようなガス送出装置２０を提供する。このガス放出装置２０はＣＶＤ処理チャンバにおいては特に有用であり、以下の記述では、説明と理解を容易にするためにこれらのＣＶＤプロセスに主として言及する。しかしながら、ガス放出装置２０は、ＰＶＤやエッチング装置などの他のプロセスやプロセスチャンバや装置にも適合可能であり、従って、上記の厳密な形態に制限されることはないことを理解すべきである。
【００１５】
一般的に、基板１４は薄い円形の部材である。従って、基板１４は中心と、この中心から実質的に等距離にある各点が沿って存在している周辺部と、中心から線形発散している半径方向と、接線即ち周辺部と１つの点で交わる１つ以上の線を持つ接線方向と、を有している。この接線方向と半径方向とは互いに直交している。一般的に基板は円形であるが、本発明は非円形の基板にも等しく応用可能である。従って、半径方向という用語は本書では、基板１４の中心から線形発散する方向のことである。
【００１６】
一般に、基板１４は、プロセスチャンバ１２内で、内部の支持部材３０上で処理される。基板１４の処理に際しては、シャドウリング７０がしばしば使用されるが、これで基板１４のエッジをカバーし、もって、堆積が許容できない排他的領域を提供する。基板１４の外部周辺部をカバーすることによって、シャドウリング７０は、基板１４のベベル付けされたエッジを含む基板１４の上面１６の排他的領域上への材料の不要の堆積を防止する支援となっている。シャドウリング７０はこのような堆積を防止するのに効果的であるが、より効果的なシステムでは、また基板１４の周辺部の周りにパージガスを放出し、ガスが基板１４の周辺エッジ１８の周りと、周辺に近接した上面１６上を流れるようになっている。パージガスライン４８が支持部材３０内に存在し、もってアルゴンなどのパージガスが支持部材３０の複数のパージガス開口４９内に流入し、次に支持部材３０はパージガスをガスオリフィス３４に放出する。ガスオリフィス３４は支持部材３０の上面３２に形成された連続した環状のガス溝という形態であるのが望ましい。このように、ガス流は基板１４の全周辺部の周りに送出され、もって、プロセスガスが基板のエッジ表面や排他的領域と接触することを禁止し、基板１４の裏面へ流れたり、或いは上に材料が堆積されたりすることを禁止している。
【００１７】
従って、プロセスチャンバ１２の構造を要求される堆積基準を満足するように最適化するための１つの要因は、基板１４のエッジ１８に送出されるパージガスの流れである。パージガス流は、プロセスガスの分裂や基板表面上での分布の不均一を避けるために、比較的穏やか定常的でなければならない。しかしながら、パージガスによって正圧が発生する程度にパージガスの流量を比較的多くすることは、ガスのエッジ保護効果を向上させるためには必要なことである。現行の設計では、ガス流は基板１４のエッジ１８に直接に送出されるか、或いは基板１４のエッジ１８に対して半径方向に送出されるかどちらかであって、ガスは基板１４のエッジ上を流れて基板１４の中心に向けて半径方向に向かう。その結果、流量が増すと、パージガスは更に基板１４の中心に向かって多量に流れる。堆積が望まれる基板１４の領域上でのガス流はプロセスガスの流れを妨害し、もって基板１４上での堆積が不均一になる。
【００１８】
パージガス流が基板１４上を流れてパージガスと基板１４上での膜の堆積を分裂させるというこの問題を克服するために、本発明では、ガスが基板１４の半径方向に対して１つのある角度で流れるようにこのガスを放出する。このように、このガスは基板１４のエッジの周りにガスから成る保護壁を生成する。もちろん、この装置は多くの形態を採ることができる。
【００１９】
図１〜図６に示す好ましい実施形態では、支持部材３０に取り付けられ又は一体形成された偏角部材１００を用いる。偏角部材１００は支持部材３０の上面３２の周りに配置された環状のリングを備えている。偏角部材１００の形状は、環状が望ましく、従って、基板１４のように、表面に沿って半径方向領域（dimension：ディメンジョン）を有している。偏角部材１００の内径は、基板の外径より少し小さい直径を持つのが望ましい基板１４の形状及びサイズと実質的に同じに延びた形状及びサイズを有する内部領域４０の輪郭を画成している。支持部材３０の上面３２上に置かれて適切に整列された基板１４が偏角部材１００の内径内に位置するように、偏角部材１００は支持部材３０の周りに置かれている。従って、基板１４のエッジは、支持部材３０上にあるとき内部領域４０に隣接又は僅かに横切って置かれる。
【００２０】
前述したように、支持部材３０の上面３２に形成された連続する環状ガス溝という形態であるのが望ましい、パージガスをガスオリフィス３４に放出する支持部材３０内の複数のパージガス開口４９が、支持部材３０に形成されている。環状ガス溝は、偏角部材１００の外部周辺が環状ガス溝の内径にほぼ等しくなるように、偏角部材１００の外径を囲んでいる。このようにして、ガス流は偏角部材１００のほぼ全周辺に送出される。
【００２１】
ガス流制限部材１１０は偏角部材の周辺エッジ１０４からその偏角表面１０２の上を通って基板１４のエッジ１８までガス流を放出するように配置され且つ適合されている。図１と図２にガス流制限部材１１０の好ましい実施形態を示す。この好ましい実施形態では、ガス流制限部材１１０は、好ましくは溶接によって支持部材３０に固定的に取り付けされる環状リング取付部品を備えており、これによって、自身が支持部材３０の一体部分となるようになっている。リング取付部品４１は、支持部材３０の上面３２に静止し、この表面３２から上向きに延びているベース部分４２を有している。このベース部分４２の内径はガス溝の直径より大きくなっており、ベース部分４２がガス溝を囲むように配置されている。このようにして、ベース部分４２は、パージガスがその中を通過できないガス溝の周りに壁を形成する。リング取付部品４１の突出部分４３がベース部分の頂部から内向きに支持部材３０の中心に向かって、上面及び偏角部材１００と離間して延びている。ベース部分４２は突出部分４３と一体となっており、これによって突出部分４３を偏角部材１００の上方で支持している。突出部分４３が支持部材３０上に置かれた基板１４の上面より少し高く縦方向にずれるように突出部分４３を上面３２の上方に維持し、これによってパージガスが基板１４のエッジと上面１８に放出されるようにするのが望ましい。従って、リング取付部品４１は、ガスが通過して流れるのを防止するように適合されており、パージガスをガス溝から偏角部材１００の偏角表面１０２上を通過して基板１４のエッジまで放出する。
【００２２】
図３に、シャドウリング７０がガス流制限部材１１０として内部で動作するガス流制限部材１１０の代替実施形態を示す。シャドウリング７０のスペーササポート７８は、支持部材３０の上面３２上で載置され、もってシールド部分８０を支持部材３０と基板１４の上方に所定の距離だけ離間して保持している。スペーササポート７８の内径は、スペーササポート７８がガスオリフィス３４を囲むようにガスオリフィス３４の外径より大きくなっている。スペーササポート７８は、上面３２上に載置された連続リングであるため、ガスオリフィス３２から外向きにガスが流れるのを防止する外壁を形成している。更に、シールド部分８０は、スペーササポート７８から内向きに基板１４に向け、好ましくは基板から少し突出する位置に延びている。これによって、シールド部分８０は偏角部材１００の偏角表面１０２から突出し、ガスが通過できない上方壁即ち天井を形成している。シールド部分８０と支持部材３０の上面３２との間のスペースは、その間を流れるガスが偏角部材１００の偏角表面１０２と接触するように比較的小さいのが望ましい。従って、支持部材３０の上面３２とシャドウリング７０のシールド部分８０とスペーササポート７８とはガス流を環状ガス溝から偏角表面１０２上を介して基板１４のエッジ１８に放出する通路の輪郭を定める。偏角部材１００はガス流を基板１４のエッジ１８に基板１４の半径方向に対してある角度で放出するようになっている。
【００２３】
好ましい実施形態では、偏角部材１００は、偏角部材１００の周辺エッジ１０４から基板１４のエッジ１８に近接した偏角部材１００の内径に延びた偏角表面１０２に形成された１つ以上の溝の輪郭を画成している。偏角部材１００は、偏角部材１００の全外周の周りに互いに近接して離間された約１００〜約２００の複数の溝１０６を有しているのが望ましい。溝１０６は互いに等間隔で離間され、もって、ガスを均一に基板１４のエッジ１８に送出するのが望ましい。溝１０６は、ガスが基板１４のエッジ１８の周りを流れてエッジ１８の周りに保護ガス壁を形成するように基板１４の半径方向に対してある角度で方位付けされている。このように、溝１０６は、ガスがガスオリフィス３４から偏角部材１００の偏角表面１０２上を流れたときに、基板１４の周辺部の周りの離間した全ての溝１０６からの流れの組み合わせとして見た場合に、その流れを、単純な半径方向流れから基板１４の周辺部の周りにパージガスの壁を生成する角度付き流れに方向付けする。このガスの少なくとも１部が角度付き溝１０６に入り溝１０６から基板１４のエッジに流れる。このように、ガス流は、基板１４の中心に向けて半径方向に流れるのではなく、基板１４のエッジ１８に近接した領域上だけを流れて、基板１４上わずか約０．４２インチしか流れないのが望ましいガス保護壁を形成する。このガス壁は、ガスの角度付き流れによって、形状は環状である。基板１４の半径方向に対する溝１０６の角度及びその結果生じる基板１４の半径方向に対する流れの角度は、厳密な放射とガス流量などの変数によって変化し得る。しかしながら、基板１４の半径方向に対する溝１０６と流れの好ましい角度は約１０度〜約９０度（即ち接線方向流）にある。基板１４の半径方向に対する流れの角度は約６５度であればより好ましい。
【００２４】
本発明に対して様々な代替実施形態が可能である。例えば、偏角部材１００を図３に示すように支持部材３０と一体化させてもよいし、また、図２に示すように支持部材３０に取り付けられた別の部材であってもよい。更に、偏角部材１００を図３に示すように支持部材３０の上面３２と同じ水平方向平面上に方位付けしてもよいし、また、図１と２の後付け（retrofit）着脱式リング設計に示すように溝１０６と制限部材１１０の間のスペースを大きくするように上面３２の少し下方に配置してもよい。この溝１０６は線形でも、放物線形状でも、又は基板１４のエッジ１８に角度付きの流れを発生する限り他の形状のものであってもよい。例えば、放物線形状の溝は、より積層化された流れを発生するが、その理由は、流れの方向の変化があまり唐突ではないからである。加えて、ガス流制限部材１１０は、ガス流制限部材１１０が、支持部材３０の周辺から上向き且つ内向きに延びて、これによって偏角部材１００の偏角表面１０２の近傍にガス流を維持する通路の輪郭を定める支持部材３０の一体化された部分である実施形態などの、様々な実施形態を有し得る。偏角部材１００に対しても多くの代替実施形態が可能であるが、その内の幾つかを以下に説明する。
【００２５】
前述したように、ガス流制限部材１１０はガスの流れを制限するための天井（即ち、本好ましい実施形態におけるシャドウリング７０のシールド部分７８）を形成している。従って、１つの代替実施形態では、図に示すように「床」ではなくこの天井に偏角表面１０２が提供される。
【００２６】
他の代替実施形態では、本好ましい実施形態の溝１０６の代わりにガス流に影響し得る他の装置を用いている。例えば、溝１０６の代わりに、支持部材３０の上面３２とシャドウリング７０のシールド部分７８との間を延びる角度付きフィン、即ち薄い壁を用いてもよい。従って、フィンは、ガス流を基板１４の半径方向に対してある角度で放出する通路を形成する。
【００２７】
別の代替実施形態では、パージガス開口４９がガス流を放射する方向を単に再方向付けするようになっている。本設計では、パージガス開口４９はガス流を縦方向上向きに放射して、支持部材３０の上面３２に形成されている環状ガス溝中に流入させている。この代替実施形態では、これらのパージガス開口４９は、パージガス開口４９がガス流を基板１４のエッジ１８に向けて水平方向に基板１４の半径方向に対してある角度で放射するように、支持部材３０に沿って形成されるように再設計されている。従って、この代替設計では、支持部材３０は、基板１４が処理の際に挿入される内部領域の輪郭を定める外部隆起部分を有しなければならない。この隆起部分の高さは、パージガス開口４９がその内面に対して開くのに十分な高さである。例えば、隆起部分は支持部材３０と一体であるスペーササポート７８を備えている。従って、パージガス開口４９は支持部材３０を通ってスペーササポート７８中に延びて、スペーサポート７８の内向きに対面している表面からスペーサポートを水平方向に脱出して、ガス流を基板１４に向けて放出する。しかしながら、パージガス開口４９は、基板１４の半径方向に対してある角度でガス流を提供するように方向付けされる。一般的な支持部材３０は、その周辺の周りに離間されている約３００〜５００のパージガスオリフィスを有しているので、ガス分布は基板１４の全周辺の周りで実質的に均一となる。パージガスオリフィス４９の出口オリフィスは、自身からガス流を加速するためのノズルを有してもよい。パージガス流を基板１４の半径方向に対してある角度で放出する他の代替実施形態とメカニズムが可能である。
【００２８】
図３に外部本体１３によって輪郭が定められた一般的なプロセスチャンバ１２を示す。チャンバ１２は、中心搬送チャンバに接続された複数のプロセスチャンバ１２を有する真空処理システムの１部であってもよい。プロセスチャンバ１２は、概して縦方向に方位付けされているシャフト３８に取り付けられるペデスタル即ちサセプタという形態を取ることがある支持部材３０を収納する。支持部材３０はその平坦な上面３２上に基板１４を支持する働きをする。支持部材１４はまた、４つのフィンガアパーチャ４４を含んでいる。一般的には、支持部材は、自身に埋め込まれた１つのコイル抵抗ヒータを有する１ブロックの金属、例えばアルミニウムを含んでいる。しかしながら、支持部材は、セラミックなどの他の金属で形成してもよい。支持部材３０を均一に加熱し、それに取り付けられている基板１４を均一に加熱するためには、このコイルは支持部材３０のバルクの全ての側部と接触しなければならない。本発明の場合、ヒータは必要ないことに注意されたい。図１と２に示すように、上面３２は、上面３２とシャドウリング７０と基板１４との接触表面積を減少させる目的で与えられている等間隔に離間された複数の同心溝を含んでいる。この接触表面積を減少させることによって、熱膨張係数が異なることによって自由に移動する必要がある部品同士が固着する確率が減少し、また、これらの部品同士間での熱伝導が減少する。
【００２９】
図３はまた、支持部材３０の本体中を通過しているフィンガアパーチャに受容される基板持ち上げフィンガ２００を示している。一般的には、プロセスチャンバ１２はこのような持ち上げフィンガ２００を４つ含んでいる。これらの持ち上げフィンガ２００は処理の後で支持部材３０の上面３２から基板１４を持ち上げるように動作する。この基板１４を取り外すという動作は、スリットバルブ開口２１０からプロセスチャンバ１２中に入る従来のプロセスチャンバロボットアーム（図示せず）によって遂行される。このロボットアームはまた、基板１４をプロセスチャンバ１２に挿入する場合にも使用される。持ち上げフィンガ２００は、図３に上方部分だけを示す第２の動きアクチュエータ２０２の作用の下で縦方向に移動可能である。
【００３０】
支持部材３０に相互接続されている動きアクチュエータは、処理ステップが実行される第１の、即ち降下位置と第２の、即ち上昇位置の間で交互にプロセスチャンバ１２内で縦方向に支持部材３０を移動させるようになっている。動作中、基板１４は次に説明するように支持部材３０の上面３２上に置かれる。ロボットアームが基板１４をスリットバルブ開口２１０からプロセスチャンバ１２に挿入して、支持部材３０の上方に縦方向に支持する。第２の動きアクチュエータ（図示せず）が持ち上げフィンガ２００を上昇させると、このフィンガ２００が支持部材３０のフィンガアパーチャ中を延び、基板１４に接触して基板１４をロボットアームから持ち上げて、基板１４を支持部材３０の第１の位置と第２の位置の中間に支持する。ロボットアームはプロセスチャンバ１２から後退する。次に、動きアクチュエータが支持部材３０を第１の位置から持ち上げて、持ち上げフィンガ２００の頂部を過ぎて第２の位置まで移動させる。この支持部材３０の動きによって、基板１４が持ち上げフィンガ２００から持ち上げられる。これらのステップを逆の順序で実行すると、基板１４が支持部材３０からロボットアームまでそしてプロセスチャンバ１２から搬送される。
【００３１】
プロセスチャンバ１２内に収納されているシャドウリング７０が動作すると、基板１４のエッジの堆積が発生しない排他的領域が与えられる。一実施形態では、シャドウリング７０はまた、不整列の基板１４を、支持部材３０が第１の位置から第２の位置に移動するに連れて整列させるように動作する。支持部材３０が下降位置にある場合、シャドウリング７０はその周辺の周りで外部支持リング２２０によって支持されるが、リング２２０は真空チャンバ３０に取り付けられた従来型のポンププレート２２２によって支持されている。２つのリング７０と２２０が組み合わされると、プロセスチャンバ１２が上方及び下方のセクション１２aと１２ｂの２つにそれぞれ分割される。
【００３２】
処理の間は、支持部材３０は上向きに移動してシャドウリング７０を持ち上げる隆起位置へ移る。シャドウリング７０は支持部材３０の上面３２に静止する下方部分８４を有し、シャドウリング７０の上方シールド部分８０を基板１４の上面の上方に支持する。シャドウリング７０の上方シールド部分８０は自身を通過する円形上方アパーチャ８２の輪郭を画成している。上方アパーチャ８２の直径は基板１４の外径より少し小さく、これによって基板１４上に排他的領域を形成している。しかしながら、新しいプロセスではシャドウリング７０が基板１４上に突出しないようにする必要があるかもしれない。
【００３３】
シャドウリング７０は、シャドウリング７０の底部表面にカップリングされている少なくとも１つのスペーササポート７８を用いて基板１４の上方に維持されるが、こうする代わりにスペーサを支持部材３０にカップリングして、前述のように、シャドウリング７０の下方部分８４としてもよい。スペーササポート７８はシャドウリング７０の下方表面から延びる環状の隆起部分であり、その直径が支持部材３０の外径より小さいことが望ましい。従って、シャドウリング７０が支持部材３０で支持されると支持部材３０と接触するのはスペーササポート７８である。スペーササポート７８は十分な厚さを持ち、また、支持部材３０が第２の位置にあるときに基板１４の上面１６の上方の望ましくは約３ミル〜５ミル隔たったところにシャドウリング７０を維持するようにシャドウリング７０が全般的に設計されている。シャドウリング７０を基板１４の上面１６の上方に維持することは、パージガス流をシャドウリング７０と基板１４の間に流すためには必要なことである。
【００３４】
基板１４は、プロセスチャンバ１２に導入されると支持部材３０に対して不整列になることがしばしばある。この不整列を補正し適切な堆積を保証する支援となるために、プロセスチャンバ１２は一般的には、支持部材３０が第１の位置から第２の位置に移動するに連れて支持部材３０上で基板１４を整列させる整列装置を含んでいる。あるタイプの整列装置は、図３に示すようなシャドウリング７０の下方部分８４を備えている。別のタイプの整列装置は、支持部材３０の上面３２に取り付けられた１セットのガイドピン５０を用いている。他にも整列装置が周知であり可能であるが、整列装置のそれぞれシャドウリングのタイプとガイドピンのタイプとを以下に説明する。
【００３５】
第１のシャドウリングのタイプの整列装置を規定すると、シャドウリング７０の下方部分８４は、上方シールド部分８０から下向きに延びるものである。この下方部分８４はその全長にわたって環状の断面を有し、上方アパーチャ５２と同心であるその内部にある円錐台形状の内部キャビティ８６の輪郭を画成している。内部キャビティ８６の直径は内部キャビティ８６の下方口部分８７から上方端８８に行くに連れて減少し、支持部材３０上に基板１４を整列するための漏斗状の構造を形成する。従って、内部キャビティ８６の表面は比較的平滑であり、これによって内部キャビティ８６中での基板１４の滑動受容と当接とが容易となる。基板１４を内部キャビティ８６中に受容し基板１４をシャドウリング７０に対して適切に整列させることができるように、内部キャビティ８６の上方端４６の直径は基板１４の外径より少し大きいか、好ましくはほぼ等しい。内部キャビティ８６の上方端４６の直径は、基板１４の不整列が最大でも約１．５ｍｍを少し上回るだけであることを保証するように、基板１４の外径より約３ｍｍを少し越える値だけ大きいことが望ましい。
【００３６】
基板１４は、プロセスチャンバ１２中に置かれると、支持部材３０の上方支持表面３２上に静止する。この配置は、支持部材３０がその最降下位置にあるときに実行される。処理が開始される前に、基板１４は最初に支持部材３０によって第２の即ち上昇位置に上げられる。下降位置から上昇位置に移動する間に基板１４のあらゆる不整列が補正されて基板１４は整列される。支持部材３０が下降位置から上向きに移動するに連れて、不整列の基板１４は、上方端８８と下方口部分８７との中間位置でシャドウリング７０の内部キャビティ８６と接触する。この接触点は不整列の大きさによって異なる。不整列がないのが望ましい。支持部材３０が上向きに移動し続けるに連れて円錐台形状の内部キャビティ８６の角度付き側部が基板１４のエッジ１８に横方向の力を加えて、基板１４を整列させる。その結果、支持部材３０がその上昇位置に達して基板１４がシャドウリング７０の内部キャビティ８６の上方端８８に到達すると、基板１４は基板１４とシャドウリング構成部品の直径が相対的なものであることによる不整列は１ｍｍ未満になる。シャドウリング７０は、この上昇位置では支持部材３０上に静止してシャドウリング７０と基板１４の間に小さなギャップをもたらす。支持部材３０がこの上昇位置にある状態では、基板１４の外部部分はシャドウリング７０の上方シールド部分８０によってカバーされる。このようにして、シャドウリング７０は支持部材３０上にある基板１４のいかなる不整列でも補正する。
【００３７】
すでに述べたように、支持部材３０上の基板１４の不整列を補正する代替実施形態では、支持部材３０の上部表面３２に取り付けられた１セットのガイドピン５０を用いる。図７に示すガイドピン５０は、上面３２の周りに互いに離間して置かれているが等間隔に離間しているのが望ましい。ガイドピン５０は、その内面５２の下方端が自身同士間に円形のスペースを生成し、且つ基板１４の外径に実質的に等しい直径を有するようにその内面５２同士が十分離間されるように円形パターンで離間されている。更に、内面５２は、基板１４を受容するに十分な大きさを持ち、基板１４の形状とサイズと実質的に同じに延びた体積の輪郭を自身同士間で画成している。内面５２は互いに対して外向きに角度が付いており、これによって、内面５２の頂部端はその底部端より更に互いから離れるようになっている。従って、内面５２によって形成される円の直径は支持部材３０の上面３２に近接した内面５２の底部における最小直径から支持部材３０の上面３２の遠位にある内面５２の頂部での最大直径まで増加する。このようにして、ガイドピン５０の内面５２は支持部材３０上の基板１４を受容して整列するためのファンネルを形成する。整列装置２０は少なくとも６つのガイドピン５０を含むのが望ましい。
【００３８】
支持部材３０が基板１４を載置するために第１の位置から持ち上げフィンガ２００を過ぎて移動すると、支持部材３０に対する基板１４の不整列は全てガイドピン５０によって補正される。基板１４は、不整列の場合、１つ以上のガイドピン５０と特に、ガイドピン５０の頂部と底部の中間にあるその内面５２と接触する。ガイドピン５０の高さと内面５２の角度とは、ガイドピン５０が上方端で形成する最大直径が基板１４がかなり不整列であってもこれに対処するように十分大きく、これによってガイドピン５０がプロセスチャンバ１２に挿入された基板１４を全て捕獲して整列するに十分な値である。一般的には、基板１４の最大の不整列でさえも比較的小さいものである。図４に支持部材３０上で整列された基板１４を示す。ガイドピン５０が基板１４に接触してから支持部材３０が第２の位置に上昇し続けると、傾斜した内面５２は基板１４の周辺エッジ１８に横方向力を加え、基板１４を整列させる。内面５２は比較的平滑であり、このため、基板１４は内面５２に沿って滑動し、これでこれらの間のいかなる摩擦力でも最小化され、これによってそれらの接触によって起こり得る粒子の発生を減少させ、ガイドピン５０によって基板１４に加えられるあらゆる持ち上げ力をも最小化するようになっている。その結果、支持部材３０がその上面３２上に基板を受容するに十分なだけ上昇すれば、ガイドピン５０は基板１４を内面５２の最小直径以内の横方向位置に駆動して支持部材３０と整列させたことになる。適切な整列はガイドピン５０の下降端で形成されている円形直径に対応する。
【００３９】
他にも整列装置の実施形態が考えられる。しかしながら、整列装置の特定の構造とは無関係に、重要な特徴とは、基板１４上に堆積された膜が厳格な産業要件に適合するように、支持部材３０に対して基板１４を適切に整列させることである。
【００４０】
基板１４が支持部材３０上でプロセスチャンバ１２中に導入され、基板１４が整列されるように支持部材３０が第２の位置まで上昇すると、基板１４は処理の準備ができたことになる。シャドウリング７０は基板１４の排他的領域をカバーする。パージガスはパージガス開口４９から偏角部材１００の周辺エッジ１０４にあるガスオリフィス３４に流れる。ガス流制限部材１１０がガスを偏角部材１００の偏角表面１０２上を通るように放出し、これによってパージガスは基板１４の半径方向に対してある角度で流れるようになる。従って、パージガスが基板１４のエッジ１８に到達すると、ガスは基板１４の周辺部分上だけを流れ、これによってガス壁を形成する。
【００４１】
前述の説明は本発明による好ましい実施形態を例示したが、本発明の他の実施形態及び更なる実施形態も本発明の基本的範囲から逸脱することなく考え出され、また、本発明の範囲は次の請求の範囲によって決まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、ガス送出装置の断面側面図である。
【図２】  図２は、前記のガス送出装置の代替実施形態の断面側面図である。
【図３】  本発明を組み込んだプロセスチャンバの部分断面側面図である。
【図４】  図４は、角度付き溝を示す偏角部材の頂面図である。
【図５】  図５は、偏角部材を示す図３を線４−４で切った断面図である。
【図６】  図６は、偏角部材を示す支持部材の頂面図である。
【図７】  図７は、ガイドピンタイプの整列装置を示すガス送出装置の部分断面図である。
【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】
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【図７】
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