(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェファー（１０，４８）の処理あるいは運搬などを目的として浮動状態で収納するための装置（１１，２１，４０）であって、ウェファーを浮動状態に保つために少なくとも下側に処理ガス供給開口部（１４，２４）が設けられた収納チェンバー（１９，２９）を具備し、少なくとも装置の一端部の近辺にウェファー位置決め手段が設けられた装置において、
前記位置決め手段は、前記収納チェンバー内に開口するガス排出部（１７，２７，３７，４４，５４）とガス供給部を具備することで、前記ウェファーが所定の位置からずれた場合、ずれが生じた方向側にある前記ウェファーの側部において、多少とも閉鎖されるガス排出部とガス供給部間の流動抵抗が増大し、その結果、圧力増によってウェファーが所定位置に押し戻されることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記排出部が、前記収納チェンバーの円周に沿って設けられた多数の開口部を具備し、各開口部が開口部に向う前記ウェファーの動きによって多少とも閉鎖できるようになっている請求項１に記載の装置。
【請求項３】
ガス供給部から出るガスが中心面に対して垂直な少なくとも一成分を有するように、ガスを位置決めするためのガス排出部及びガス供給部（１８、２８）の中心軸が配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記ガス供給部が、前記チェンバーの外側境界近くに設けられた位置決め用ガスの供給開口部を備えることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記ウェファー表面全体に処理ガスを供給するように配置された処理ガス供給開口部を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の装置。
【請求項６】
前記位置決めガス供給開口部が細長い形状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の装置。
【請求項７】
処理ガス供給開口部と前記位置決めガス供給開口部が、異なるガス源に接続されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の装置。
【請求項８】
収納チェンバーの端部の形状が、ウェファーの縁部の形状にほぼ対応することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の装置。
【請求項９】
前記チェンバー（１９，２９）は、両側に位置決めガス供給開口部が設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１０】
ウェファーの全周に亘って延びるリング（４９）が設けられ、該リングは、収納チェンバーの溝（５３）に受けられ、該溝に隣接し且つ開口したガス排出開口部（４４）が設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、特許請求の範囲第１項前文に記載の装置に関する。この種の装置はASM International N.V.社名義のオランダ特許１００３５３８により公知である。同書では、ウェファーの個別処理について記述している。ウェファーを反応器内に収納し、反応器壁までの距離を比較的小さく設定している。そのため、特に高速の熱伝達が可能になる。数秒内でウェファーを１０００°Cよりはるかに高い温度まで加熱できる。原則的には、この加熱作業中ウェファーを支持する必要はなく、むしろガス流によって正確な位置に保持されているため、機械的な接触による局部的な温度差が生じない。非常に均質なウェファー加熱により、ウェファーが歪曲することなく前記のように短時間でウェファーの加熱が可能になる。反応器が高容量でウェファーが比較的低熱容量である上、反応器壁とウェファー間の効率よい熱伝達によってウェファーが急速に反応器壁温度に達するため、反応器内の加熱手段のピーク容量が比較的低いままウェファーを急速加熱することができる。ウェファーの急速加熱により、全体の処理時間を短縮でき、しかもこうした処理により、一連のウェファーをバッチ方式で処理する場合より結果がよく、問題が生じても影響を受けるのは一つのウェファーのみに限定される。
【０００２】
従来技術においては、ウェファーを搭載、取り出し位置に移動させるために垂直方向に変位できるピンをチェンバー底部に設けることが提案されている。作業中、ウェファーは浮動位置にあるため、ピンは作動しない。ウェファーを収納したチェンバーの境界範囲内でウェファーの両側に位置する各種開口部へのガス供給を適切に制御することで、ウェファーを非常に安定した浮動状態に保持できる。
【０００３】
浮動位置ではウェファーは軸（垂直）方向では絶対的に安定しているが、半径（水平）方向の位置決めには問題が生じることがわかっている。ウェファーは半径方向に容易に動いてしまう。これは反応器中のガス供給部、ガス排出開口部の位置によるもので、これら開口部は空気軸受け（air bearing）あるいはガス軸受け（gas bearing）と見なすことができる。従来技術で公知の半径方向空気軸受けにおいては、支持しようとするディスクの外側で空気が供給され、支持しようとするディスク中央にある開口部を介して空気は排出され、これにより、安定した半径方向位置決めが行われる。しかしこの形態ではウェファー表面全体にわたって相当な圧力差が生じてしまい、均一な処理結果を得るためにはウェファー全面での圧力変動の範囲が±２．５％以内という要件があるため、本出願においてはこの形態を用いることができない。本出願人のオランダ特許１００３５３８に記載の反応器では、ガス排出開口部を反応器壁の円周方向側部に沿って位置させることにより、安定した位置決めが行われる。ウェファーが排出開口部の方向に移動すると排出開口部を閉じることになり、排出部近辺で局部的な圧力増が生じ、その結果ウェファーはこの種の排出開口部から強制的に遠ざけられることがわかっている。
【０００４】
したがって、本発明の目的は、作業中、すなわち処理中のウェファー位置決めを非常に正確に行える装置を提供することにある。
この目的は、特許請求の範囲第１項に記載の特徴を持つ上記装置によって達成される。
【０００５】
本発明の実施例によれば、ガスはウェファーの円周縁近くで装置から排出される。ウェファーが最適である中心位置からはずれると、ガス排出が局部的に阻害される。そのため、ガス圧は局部的に高くなる。反対の側ではガスの排出がよくなってその結果圧力が下がる。これにより正しい方向に対してさらに偏向効果（biassing effect）が加わる。排出部は、円周方向リングあるいは装置の上部および下部によって規定されるチェンバーの円周に沿って設けられたいくつかの開口部を具備することができる。排出ガスは処理ガスでもよいが、別個の位置決めガスとし、処理ガスの供給を位置決めガスの供給とは別に制御することも可能である。
【０００６】
さらに可能な実施例によれば、ガスはウェファー円周縁の近辺で供給される。ウェファー縁が供給開口部に近づくと、圧力が局部的に高まりウェファーは所定の位置に押し戻される。上述の中央位置決め効果を得るために、供給用と排出用の開口部の組み合わせも可能であることが理解される。
【０００７】
本発明の好ましい実施例によれば、ウェファー最端部近く、すなわちガスの排出部近く、から位置決めガスを取り入れるための追加開口部が設けられている。このガスは、ウェファー表面のうちその使用が特に効果を持たない部分を移動し、有意な圧力差を生じない。その結果、このガスは許容範囲を超える圧力差を生じることなく比較的大量に供給が可能になる、すなわち、位置決め目的のガス供給でウェファー処理が影響されず、当該チェンバーでのウェファーの半径方向位置を安定させる。提案の一つによれば、このような圧力差は±２．４％に限定されている。
【０００８】
基本的には、ガス排出開口部と位置決めガス供給開口部の位置決めには２つの解決策が考えられる。
【０００９】
第１の実施例では、ガス排出ラインの中心軸が処理チェンバーの中心面の中心軸と同軸となっている。この場合、ウェファーの使用時の位置として、処理チェンバーの中心にウェファーは位置する。ガス排出開口部に向かってウェファーが移動すると、この開口部は多かれ少なかれ閉じられることになり、その結果、ウェファーを押し戻す力が生じる。この設計では、位置決めガス供給開口部は、処理しようとするウェファーの中心面に対してほぼ垂直に配置されることが好ましい。
【００１０】
一実施例によれば、これらガス供給、ガス排出開口部の位置は、ちょうど正反対に逆転している。
【００１１】
ガス排出開口部も位置決めガス供給開口部もともに、従来技術で公知のやり方で設計できる。位置決めガス供給開口部は、円（の一部）に沿って配置されるいくつかの開口部とすることができる。完全な円を描く場合は、半径方向全方向でウェファー位置を制御する。円の一部のみを描くことも可能であり、処理チェンバーに連結される供給チャンネルからウェファーがでてくる場合これは重要である。位置決めガス供給開口部は連続したスロットとして設計することも、あるいは、いくつかの伸長開口部が並んだ設計とすることもできる。これは排出開口部にもいえることで、連続リングとして、あるいは多数の開口部、またはいくつかのスロットとして設計することができる。これはすべて意図される設計と所望の作業条件次第で決まる。
【００１２】
位置決めガスは原則としてウェファーの処理に関与しないため、窒素などのきわめて安価なガスを位置決めガスとして選ぶことができる。しかし、実際の処理ガスと同じ温度で供給することが望ましく、そうすることで温度差によって生じる影響を可能な限り排除する。
【００１３】
本発明を、図面を参照しながらより詳細に説明する。
【００１４】
図１は、ウェファーを浮動状態で収納するための装置を示すきわめて概略的な図である。全体を１で示すこの装置は、上部２と底部３で境界が規定されるチェンバー９を具備する。処理ガス供給開口部４は、底部３、上部２の両方にある。ガスは開口部７から排出されるが、この開口部７は環状をなし、排出ライン５に接続された環状チャンネル６に接続している。処理の対象であるウェファーは１０で表される。図１には加熱手段および開口部４を通るガスを計測するための構造を示していない。それぞれの開口部を通るガスを正確に計測することは、ウェファーの浮動を安定に保つ上で非常に重要である。供給されるガスはウェファーを浮動位置に保つ一方で、ウェファーの処理（化学的あるいは物理的に）も行う。標準２００mmウェファーの場合、ガス消費量は約２-５slmである。この設計では、ウェファーの軸方向位置決めが非常に容易であるが、半径方向の安定性は保てない。ウェファーの供給部／排出部は図には示されていない。この供給部／排出部は水平でも垂直でもよい。
【００１５】
本発明は半径方向の安定化を図る。
【００１６】
こうした安定化を可能にする第１の装置を図２に示す。この場合、装置全体を１１、上部は１２，底部は１３で示す。処理ガス供給開口部は１４で示す。排出開口部は１７で示されるが、これは排出ライン１５に接続するチャンネル１６に接続している。排出開口部１７は環状ギャップとして設計される。上部１２と底部１３の間の空間はチェンバー１９として示す。
【００１７】
上述の処理ガス用のガス供給開口部４に加え、互いに対向する２つの位置決めガス供給開口部１８が設けられている。この設計では、これら開口部は上部１２および底部１３の円周全体に沿って延在する円形溝として設計されている。この溝は円周の一部分に限って延在するようにしてもよい。開口部１４（図示せず）に導入されるガスからの異なる源のガスは、この位置決めガス供給開口部から導入される。ガスの体積は、開口部４から導入されるガス体積よりかなり大きい。一例としてあげると、約１．５の割合である。これは、開口部１８と排出部１７の間でのガス流が増大することを意味する。これがウェファーの端部を覆う。この端部はこれ以降の使用で特に重要ではないため、ウェファー１０の他の残る部分と比べてこの部分における処理条件に変動があっても問題にならない。ウェファー１０の残る部分については、処理条件はウェファー表面全体でできるだけ均一でなければならず、これは各所の処理ガス供給開口部１４におけるガス流を制御することで達成される。
【００１８】
これは開口部１８を通るガス流を簡単に高くすることができ、ウェファーの自由端での強力な位置決め作用が得られることを意味する。
【００１９】
図３に、図２に示す設計の変形例を示す。図３による装置は全体を２１で表す。装置は上部２２，底部２３を具備する。処理ガス用のガス供給開口部は２４で表す。上部２２と底部２３の間の空間はチェンバー２９として表す。排出開口部は２７で示され、ライン２５に接続するチャンネル２６に接続している。図３に示す例では、排出開口部２７は、円周に沿って配置されるいくつかのスロットからなる。これにより、位置決めガス供給開口部２８とこれら開口部２７との間の圧力分布（pressure profile）の最適化をさらに図ることができる。２００mmウェファーの例では、ウェファーと上部２２および底部２３との距離は約０．１-０．１５mmであった。開口部２８とスロット２７との距離は約４mm、スロット２７の長さは約５mm、高さ０．２５-０．５０mmで、このようなスロット２７が３０個設けられている。
【００２０】
描かれている位置決めガス供給開口部およびガス排出開口部の形状はチェンバーとの境界面についてのものであることが理解される。
【００２１】
図４は、本発明のさらなる変形を示すもので、その全体を３１で表す。上部は３２，底部は３３で表し、処理ガス用の供給開口部は３４で表す。先に述べた図と同様に、ウェファーは１０で、ウェファーが位置するチェンバーは３９で表す。３７はガス排出開口部を表すが、ここではウェファー中心面と同一線上ではなく、これに対して垂直をなす位置に置かれる。チャンネル２６が、従来通りの形でこの排出開口部につながっている。位置決めガスは開口部３８を通って供給される。この開口部は接線方向に伸びるいくつかのスロットでもよく、あるいは図４に示すようないくつかの穴３８でもよい。これら選択肢の間にある変形例であってもよい。
【００２２】
さらに、チェンバー３９の端部はウェファー端部に適応させている（基本的に同じように丸みがつけられている）。このような適応を図１-３に示すデザインにも取り入れることができる。
【００２３】
図５，６および７に、本発明のさらなる変形例を示す。ウェファーはいわゆる滑り止めリングと共にこの中に送り込まれる。このリングは４９として表され、支持リング４６の複数個の支持フィンガー４７によって支持されている。このリングの機能は、ウェファーの加熱、冷却をできるだけ均一に実現することにある。リング４９の熱容量により、ウェファー４８がその中心部にくらべ周辺部近くでより急速に加熱あるいは冷却されて悪影響を及ぼすのを防止する。図５，６に示す装置はその全体が４０で示される。前述の実施例同様、この装置も上部４２と底部４３を備える。図６に示す閉鎖位置では、その間にコンパートメントが規定される。上部４２と底部４３の閉鎖位置は当接カム５０によって決まる。リング４９がウェファー４８の円周全体にわたって延在し、反応器の閉鎖位置でカムの上すなわち円周方向縁５１の上に位置する。５５は窒素導入用ダクトを示す。このチャンネルから出てくるガスがシールドとして機能し、処理ガスは反応器の中に閉じこめられる。４４は排出ダクトを示す。このダクトはリング４９が入り込む溝５３に開口している。図７では、ウェファー位置決めガスの供給部を４５で示す。溝５３はカム５１および支持フィンガー近くにあってウェファー円周に沿った他の位置上より高く、ここには外に向けてガスを排出するために、図７の断面に示すように、ウェファーと上部および下部それぞれとの間にわずかに狭いギャップが設けられている。開口部５４は図示では縮尺通りではなく、ギャップに対して多少大きめになっている。そのため、図６，７に示すように閉鎖位置にある実施例では、カムと支持フィンガーの近くにあって溝の高くなった部分を通って、溝５３が大きくなった外側部分およびこれにつながるダクト４４にながれるガス供給量は、この開口部５４によって決まる。換言すれば、例えばウェファー４８が左に移動したとすると、図６に示す開口部５４が閉じて、局部的に圧力が高まり、その結果ウェファーが右に向けて偏向される。
【００２４】
チャンネル４３に窒素を導くことにより密封ガスの封鎖を行うこと以外に、追加窒素の供給によりさらにウェファーを中心に位置決めする効果が達成される。上記から、ウェファーをチェンバーに位置決めさせるための方法にはいくつもの変形例があることが理解される。この位置決めはウェファー円周全体に沿って行う必要はない点を強調しておかねばならない。これは諸条件に依存する。上に述べた変形例は付属クレームの範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来技術による構造の、部分切り欠き概略斜視図。
【図２】  本発明の第１変形実施例を示す。
【図３】  図２を変更した例を示す。
【図４】  本発明のさらなる変形実施例を示す。
【図５】  断面の滑り止めリングを備え、開放位置にある実施例を示す断面図。
【図６】  図５による構造の使用閉鎖位置を示す。
【図７】  図６による構造の異なる断面を示す。
【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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