JP2017028248A - 基板リフトピンアクチュエータ - Google Patents

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Abstract

【課題】リフトピンアクチュエータを提供する。【解決手段】リフトピンアクチュエータは、ハウジング２１０を有する。ハウジングは、内部容積を有する。トラック２４０は、内部容積内に配置され、ハウジングに結合される。中心シャフト２２０は、ハウジングの内部容積内に少なくとも部分的に配置される。ガイドは、トラックに移動自在に結合される。少なくとも１つの内部ベローズ２５０は、内部容積内に配置され、内部ベローズは、中心シャフトとハウジングとの間にシールを形成する。弾性部材２５２は、内部容積内に配置され、中心シャフトをハウジング内に後退させる力を印加するように構成される。入口ポート２８２は、内部ベローズとハウジングとの間の内部容積内に流体を導入するように構成される。流体は、ハウジングに対して中心シャフトを伸長させる弾性部材に対抗する力を発生させる。【選択図】図２

Description

（技術分野）
本明細書中に記載の実施形態（インプリメンテーション）は、概して、半導体製造に関し、より具体的には、リフトピンアクチュエータ及びこれを用いた方法に関する。
（関連技術の説明）
デバイスの微細化は、基板のフィルム層内に形成されたデバイスパターンのための小さな寸法をより重大にしてきた。基板内にクリティカルディメンジョン（限界寸法）を達成することは、良好な品質のフィルム層、及び基板内で下地のフィルム層への良好な接着性を有することから始まる。半導体デバイスの製造中に、基板は、最終用途に適した材料層及び構造を形成するために様々な処理チャンバ内で多くの操作を受けることができる。例えば、基板は、他の操作の中でもとりわけ、いくつかの堆積、アニーリング、エッチング操作を受けることができる。ロボットは、中で処理するための処理チャンバ内の基板支持アセンブリ上に基板を搬送することができる。基板支持アセンブリは、ロボットによる基板の交換を促進するために、基板支持アセンブリから基板を引き離すように作動させることができるリフトピンを含む。
基板上に一貫性のある良質な膜を実現するために、処理装置は、処理チャンバの環境汚染を低減するように維持される。リフトピンを移動させるアクチュエータは、チャンバ汚染の潜在的な源となる可能性がある。汚染要件がより厳しくなるにつれて、潜在的な汚染のすべての源は、対処されなければならない。
したがって、改良されたピンアクチュエータ及びこれを使用するための方法が必要である。
本明細書に記載の実施形態は、リフトピンアクチュエータ、基板支持アセンブリ、及びその使用方法を提供する。一実施形態では、リフトピンアクチュエータは、ハウジングを有する。ハウジングは、内部容積を有する。トラックが、内部容積内に配置され、ハウジングに結合される。中心シャフトは、ハウジングの内部容積内に少なくとも部分的に配置される。ガイドは、トラックに移動自在に結合される。少なくとも１つの内部ベローズは、内部容積内に配置され、内部ベローズは、中心シャフトとハウジングとの間にシールを形成する。弾性部材が、内部容積内に配置され、中心シャフトをハウジング内に後退させる力を印加するように構成される。入口ポートは、内部ベローズとハウジングとの間の内部容積内に流体を導入するように構成される。流体は、ハウジングに対して中心シャフトを伸長させる弾性部材に対抗する力を発生させる。
別の一実施形態では、基板支持アセンブリは、上で基板を支持するように構成されたワークピース面を有する。リフトピンは、ワークピース面から基板を昇降させるように構成された基板支持体を貫通して配置される。リフトピンアクチュエータは、リフトピンに結合され、リフトピンを伸縮するように動作可能である。リフトピンアクチュエータは、ハウジングを有する。ハウジングは、内部容積を有する。トラックは、内部容積内に配置され、ハウジングに結合される。中心シャフトは、リフトピンに結合され、ハウジングの内部容積内に少なくとも部分的に配置される。ガイドは、トラックに移動自在に結合される。少なくとも１つの内部ベローズは、内部容積内に配置され、内部ベローズは、中心シャフトとハウジングとの間にシールを形成する。弾性部材は、内部容積内に配置され、中心シャフトをハウジング内に後退させる力を印加するように構成される。入口ポートは、内部ベローズとハウジングとの間の内部容積内に流体を導入するように構成される。流体は、ハウジングに対して中心シャフトを伸長させるために、弾性部材に対抗する力を発生させる。
本発明の上述した構成を詳細に理解することができるように、上記に簡単に要約した本発明のより具体的な説明を、実施形態を参照して行う。実施形態のいくつかは添付図面に示されている。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態を示しているに過ぎず、したがってこの範囲を制限していると解釈されるべきではなく、本発明は他の等しく有効な実施形態を含み得ることに留意すべきである。
リフトピンアクチュエータの一実施形態を有する基板支持アセンブリを有する処理チャンバの概略断面側面図である。 リフトピンアクチュエータの概略断面側面図である。 アクチュエータのハウジングを除去したリフトピンアクチュエータの概略側面図である。 リフトピンアクチュエータを有する基板支持アセンブリを利用して基板を処理する方法である。
理解を促進するために、図面に共通する同一の要素を示す際には可能な限り同一の参照番号を使用している。一実施形態で開示された要素を、特に説明することなく、他の実施形態で有益に利用してもよいと理解される。
詳細な説明
本明細書に記載の実施形態は、最小限の可動部品を有する基板支持アセンブリ内でリフトピンの正確な動作を可能にするリフトピンアクチュエータを提供する。更に、いくつかの実施形態では、外部リフトアクチュエータ、電動モータ、及びブラケットを実質的に排除することができるように、リフトピンアクチュエータを基板支持アセンブリ内に提供することができ、これによってコスト及び保守を低減する。リフトピンアクチュエータは、以下においてエッチング処理チャンバ内で説明されているが、リフトピンアクチュエータは、他のタイプのプラズマ処理チャンバ（例えば、物理気相堆積チャンバ、化学気相堆積チャンバ、イオン注入チャンバ、及びリフトピンの正確な動作が望まれる他のシステム）で利用することができる。
図１は、リフトピン１４２を昇降させるためのリフトピンアクチュエータ１４０の一実施形態を有する基板支持アセンブリ１２６を有する処理チャンバ１００の概略断面側面図である。図１には、１つのみのリフトピンアクチュエータ１４０が示されているが、複数のリフトピンアクチュエータ１４０が、基板搬送中に基板支持アセンブリ１２６から基板１３４を引き離すのに適した配列に配置されていることが理解される。上述したように、リフトピンアクチュエータ１４０は、他の処理チャンバ（例えば、プラズマ処理チャンバ、アニーリングチャンバ、物理気相堆積チャンバ、化学気相堆積チャンバ、及びイオン注入チャンバ）並びに最小限の可動部品を有するリフトピンを正確に制御する能力が望まれる他のシステムで利用してもよい。
処理チャンバ１００は、接地されたチャンバ本体１０２を含む。チャンバ本体１０２は、壁１０４、底部１０６、及び蓋１０８を含み、これらは内部容積１２４を囲み画定する。基板支持アセンブリ１２６は、内部容積１２４内に配置され、処理中に基板１３４を上で支持するように構成される。
処理チャンバ１００の壁１０４は、開口部１８８を含み、それを通して基板１３４を内部容積１２４の内外にロボット搬送することができる。ポンピングポート１１０は、チャンバ本体１０２の壁１０４又は底部１０６のうちの１つの中に形成され、ポンピングシステム（図示せず）と流体接続される。ポンピングシステムは、処理副生成物を除去しながら、処理チャンバ１００の内部容積１２４内の真空環境を維持するために利用される。
ガスパネル１１２は、チャンバ本体１０２の蓋１０８又は壁１０４のうちの少なくとも１つを貫通して形成された１以上の入口ポート１１４を通って処理チャンバ１００の内部容積１２４に処理ガス及び／又は他のガスを供給する。ガスパネル１１２により供給される処理ガスは、内部容積１２４内で励起され、これによって基板支持アセンブリ１２６上に配置された基板１３４を処理するのに利用されるプラズマ１２２を形成する。処理ガスは、チャンバ本体１０２の外側に位置するプラズマアプリケータ１２０から処理ガスに誘導結合されたＲＦ電力によって励起することができる。図１に示される実施形態では、プラズマアプリケータ１２０は、整合回路１１８を介してＲＦ電源１１６に接続された同軸コイルの組である。
コントローラ１４８は、処理チャンバ１００に結合され、これによって処理チャンバ１００の動作及び基板１３４の処理を制御する。コントローラ１４８は、様々なサブプロセッサ及びサブコントローラを制御するための工業環境で使用可能な汎用データ処理システムの任意の形態のうちの１つとすることができる。一般的に、コントローラ１４８は、他の共通のコンポーネントの間でもとりわけ、メモリ１７４及び入力／出力（Ｉ／Ｏ）回路１７６と連通する中央処理装置（ＣＰＵ）１７２を含む。コントローラ１４８のＣＰＵ１７２によって実行されるソフトウェアコマンドは、基板支持アセンブリ１２６を操作し、処理チャンバに、例えば、リフトピンアクチュエータ１４０を介してリフトピン１４２を昇降させる、エッチャントガス混合物（すなわち、処理ガス）を内部容積１２４内に導入させる、プラズマアプリケータ１２０からＲＦ電力を印加することによって処理ガスからプラズマ１２２を形成させる、及び基板１３４上の材料の層をエッチングさせることができる。
基板支持アセンブリ１２６は、一般的に、少なくとも基板支持体１３２を含む。基板支持体１３２は、真空チャック、静電チャック、サセプタ、ヒータ、又は他のワークピース支持面とすることができる。図１の実施形態では、基板支持体１３２は、静電チャックとして示されている。基板支持体１３２は、リフトピン１４２を収容するためのリフトピン穴を含む。
基板支持アセンブリ１２６はまた、冷却ベース１３０を含むことができる。基板支持アセンブリ１２６は、図示されない他のコンポーネントを更に含むことができる。基板支持アセンブリ１２６は、支持台１２５に取り外し可能に結合させることができる。支持台１２５は、台座１２８及びファシリティプレート１８０を含むことができる。支持台１２５は、チャンバ本体１０２に取り付けられる。基板支持アセンブリ１２６は、基板支持アセンブリ１２６の１以上のコンポーネントの改修を可能にするために、定期的に支持台１２５から除去することができる。
ファシリティプレート１８０は、台座１２８上に配置することができ、リフトピンアクチュエータ１４０を収容するように構成される。また、ファシリティプレート１８０は、基板支持アセンブリ１２６からの複数の流体接続を収容するように構成される。ファシリティプレート１８０はまた、基板支持アセンブリ１２６からの複数の電気接続を収容するように構成される。無数の接続が、基板支持アセンブリ１２６の外部又は内部に走ることができ、同時にファシリティプレート１８０は、それぞれの末端への接続のためのインタフェースを提供する。
温度制御された冷却ベース１３０は、ファシリティプレート１８０上に配置することができる。温度制御された冷却ベース１３０は、熱伝達流体源１４４に結合される。熱伝達流体源１４４は、冷却ベース１３０内に配置された１以上の導管１６０を通して循環される熱伝達流体（例えば、液体、気体、又はこれらの組み合わせ）を供給する。隣接する導管１６０を通って流れる流体は、基板支持体１３２と、冷却ベース１３０の異なる領域との間の熱伝達の局所制御を可能にするために分離させることができ、これは基板１３４の横方向温度プロファイルを制御するのに役立つ。
リフトピン１４２は、基板支持体１３２を貫通して鉛直方向に移動可能であり、処理チャンバ１００の内外に基板１３４をロボット搬送するのを促進するために、基板支持体１３２のワークピース支持面１３３の上方に基板１３４を移動させるように構成される。
リフトピンアクチュエータ１４０は、リフトピン１４２の下方に配置され、それに取り付けられている。リフトピンアクチュエータ１４０は、リフトピン１４２を鉛直方向に移動させるように動作する。一実施形態では、リフトピンアクチュエータ１４０は、処理チャンバ１００の内部容積１２４内に配置することができる。一例では、リフトピンアクチュエータ１４０は、支持台１２５又は基板支持アセンブリ１２６内に配置することができる。
図１に示される実施形態では、リフトピンアクチュエータ１４０は、ファシリティプレート１８０、又は支持台１２５のコンポーネントに固定することができる。別の一実施形態では、リフトピンアクチュエータ１４０は、支持台１２５の下で、処理チャンバ１００の外部（例えば、チャンバ底部１０６の下）にあってもよい。
リフトピンアクチュエータ１４０は、流体源１７８に流体接続することができる。流体源１７８は、ワークピース支持面１３３の平面に対して垂直な方向にリフトピン１４２を移動させる方法で、リフトピンアクチュエータ１４０を移動するように操作するために利用される作動流体を提供することができる。
図２及び図３は、リフトピンアクチュエータ１４０の内部動作の内観を提供する。図２は、リフトピンアクチュエータの概略側面断面図である。図３は、ハウジングが除去されたリフトピンアクチュエータの概略側面図である。
最初に図２に目を向けると、リフトピンアクチュエータ１４０は、ハウジング２１０内に配置された中心シャフト２２０を有する。ハウジング２１０は、内部２７５と外部２７６を有する。上部キャップ２１２及び下部キャップ２１４は、ハウジング２１０の両端部に結合される。弾性部材２５２及び１以上の内部ベローズ２５０が、ハウジング２１０の内部２７５に配置される。ハウジング２１０は、流体源１７８にリフトピンアクチュエータ１４０を結合するための入口ポート２８２を有する。
ハウジング２１０の内部２７５は、内部容積２８１を境界づける。ハウジング２１０の内部容積２８１は、上部２２４と下部２２６を有することができる。ハウジング２１０は、フランジ２４４、側壁２１９、上部開口部２０８、及び底部開口部２０９を更に有することができる。また、ハウジング２１０は、内部に形成された１以上の開口部２１７を有することができる。フランジ２４４及び上部開口部２０８は、ハウジング２１０の上部２２４内に配置することができる。底部開口部及び開口部２１７は、ハウジング２１０の下部２２６内に配置することができる。ハウジング２１０は、金属又は他の適切な材料から形成することができる。例えば、ハウジング２１０は、ステンレス鋼又はアルミニウムから形成することができる。
フランジ２４４は、処理チャンバ１００の一部にハウジング２１０を固定するように構成することができる。一実施形態では、フランジ２４４は、処理チャンバ１００の内部容積の外側のチャンバ底部１０６に取り付けることができる。別の一実施形態では、フランジ２４４は、ファシリティプレート１８０に取り付けることができる。フランジ２４４は、締結具を受け入れるための貫通孔を有することができる。あるいはまた、フランジ２４４は、フランジ２４４上に形成された締結具（例えば、鍵穴型締結具、「Ｔ」型締結具、ねじ式締結具、又は他の適切な締結具）を有することができる。更に別の代替手段では、フランジ２４４は、溶接、接着によって、又は他の適切な手段を介して、処理チャンバ１００の一部に接着することができる。
開口部２１７は、ハウジング２１０の側壁２１９内に形成され、ハウジング２１０の側壁２１９を貫通して延びることができる。開口部２１７は、ハウジングの外部２７６から内部２７５へのアクセスを許容することができる。プラグ２７８は、開口部２１７と嵌合するように構成することができる。プラグ２７８は、ハウジング２１０を貫通して形成された開口部２１７の気密閉鎖を行う任意の適切な技術によって、開口部２１７に溶接、接着、ねじ止め、又は取り付けることができる。一実施形態では、開口部２１７は、開口部２１７をシールするためのプラグ２７８の雄ねじに係合するように構成された雌ねじを有する。
上部キャップ２１２は、中央開口部２１１を貫通して形成させることができる。上部キャップ２１２は、ハウジング２１０に固定され、ハウジング２１０の上部開口部２０８を覆う。ガスケット２１３は、ハウジング２１０と上部キャップ２１２との間に配置され、これによって上部キャップ２１２がハウジング２１０に固定されたときに、上部キャップ２１２とハウジング２１０との間に気密シールを形成することができる。底部キャップ２１４は、ハウジング２１０の底部開口部２０９に固定され、ハウジング２１０の底部開口部２０９を覆う。底部キャップ２１４がハウジング２１０に固定されたとき、気密シールを形成するために、ガスケット２１５又は他のシールを、ハウジング２１０と底部キャップ２１４との間に配置することができる。キャップ２１４、２１２、及びプラグ２７８は、ハウジング２１０に対して耐圧シールを提供する。
中心シャフト２２０は、ハウジング２１０の内部容積２８１内に少なくとも部分的に配置することができる。中心シャフト２２０は、上端部２８４と下端部２８６を有する。上端部２８４は、上部キャップ２１２内の中央開口部２１１を貫通して伸長することができる。リフトピンアクチュエータ１４０の中心線２０２は、中心シャフト２２０と同一直線上にあってもよい。中心シャフト２２０は、外径２２１と、支持フランジ２８８と、カラー２２２と、取付部３８２を有する。支持フランジ２８８及びカラー２２２は、外径２２１よりも大きい距離、中心線２０２から離れて延びることができる。支持フランジ２８８は、中心シャフト２２０の上端部２８４に配置され、カップリング２７６を支持することができる。カップリング２７６は、リフトピンアクチュエータ１４０をリフトピン１４２に取り付けるために使用される。このように、リフトピン１４２は、中心シャフト２２０に接続され、中心シャフト２２０がハウジング２１０内を移動するのにつれて変位する。
カラー２２２は、リング状とすることができる。カラー２２２は、中心線２０２から外側に向かって中心シャフト２２０の外径から延びる。カラー２２２は、外周部３２６の周りに配置されたバンド２５４を有することができる。バンド２５４は、カラー２２２に移動自在に取り付けることができる。例えば、カラー２２２は、バンド２５４内のねじと嵌合するねじを有することができる。カラー２２２の周りにバンド２５４を回転させることは、カラー２２２に対して上方又は下方にバンド２５４を移動することができる。あるいはまた、カラー２２２は、バンド２５４を上に載置することができる段差を有することができる。選択された高さを有するバンド２５４は、カラー２２２に対してバンド２５４を昇降させるために使用することができる。カラー２２２に対するバンド２５４の相対位置は、以下で更に議論されるように、中心シャフト２２０に掛けられた軸方向の力の量を制御するように選択することができる。
内部ベローズ２５０の形状は筒状であり、内側領域２７２と外側領域２７４を有する。一実施形態では、内部ベローズ２５０は、円筒形である。内部ベローズ２５０は、アルミニウム、コーティングされたアルミニウム、ステンレス鋼、又は他の適切な材料とすることができる。内部ベローズ２５０の材料及び厚さは、動作圧力差でアコーディオン状に軸方向の変形を可能にするように選択される。内部ベローズ２５０は、上部キャップ２１２とカラー２２２との間に配置することができる。あるいはまた、内部ベローズ２５０は、上部キャップ２１２と、カラー２２２に取り付けられたバンド２５４との間に配置することができる。内部ベローズ２５０は、上部キャップ２１２及びカラー２２２に溶接、接着、又は付着させることができる。内部ベローズ２５０は、上部キャップ２１２とカラー２２２との間に気密シールを提供することができる。圧力差が、内部ベローズ２５０の内側領域２７２及び外側領域２７４に亘って存在する可能性がある。例えば、内部ベローズ２５０の外側領域２７４は、大気圧（ＡＴＭ）又はその付近としながら、内部ベローズ２５０の内側領域２７２は、真空圧又はその付近とすることができる。
いくつかの実施形態では、２以上の内部ベローズ２５０を、ハウジング２１０内に同軸に配置することができる。１以上のベローズガイド２５１は、内部ベローズ２５０間に配置することができる。ベローズガイド２５１は、中心シャフト２２０のカラー２２２と実質的に平行を維持しながら、ハウジング２１０内部を自由に上下移動するように構成される。一実施形態では、ベローズガイド２５１は、リング状である。ベローズガイド２５１は、アルミニウム、ステンレス鋼、又は他の適切な材料から形成することができる。内部ベローズ２５０は、ベローズガイド２５１に密封して取り付けることができる。例えば、内部ベローズ２５０は、ベローズガイド２５１に接着又は溶接することができる。あるいはまた、ベローズガイド２５１は、内部ベローズ２５０の内側領域２７２内に配置することができる。１以上のベローズガイド２５１は、実質的に列に内部ベローズ２５０を維持する間隔で内部ベローズ２５０に接着することができ、これは内部ベローズ２５０の寿命を延長する。
弾性部材２５２は、ハウジング２１０の内部２７５に配置することができる。弾性部材２５２は、コイルばねとすることができる。あるいはまた、弾性部材２５２は、弓、ゴム、又は復元力を発生させるための他の適切な可撓性要素とすることができる。弾性部材２５２は、元の状態に戻す力を発生するように圧縮又は伸長させることができる。弾性部材２５２は、上部キャップ２１２と、中心シャフト２２０のカラー２２２に取り付けられたバンド２５４との間に配置することができる。一実施形態では、弾性部材２５２は、内部ベローズ２５０とハウジング２１０との間に配置されてもよい。別の一実施形態では、１以上の弾性部材２５２が、内部ベローズ２５０と中心シャフト２２０との間に配置されてもよい。更に別の一実施形態では、内部ベローズ２５０と弾性部材２５２は、単一の一体部品であってもよい。例えば、内部ベローズ２５０は、圧縮されたときに、圧縮前の最初の長さ又は形状に内部ベローズ２５０を戻すように付勢する力を発生させる材料で形成されてもよい。
弾性部材２５２は、後退位置２９３に向かって、伸長位置２９４から離れて、中心シャフト２２０を付勢する。バンド２５４は、復元力（すなわち、中心シャフト２２０が後退位置２９３にあるときの弾性部材２５２の圧縮長さ）を調整するように、カラー２２２に対して軸方向に調整することができる。例えば、バンド２５４は、弾性部材２５２の復元力を増加させるために、カラー２２２に対して持ち上げてもよい。一実施形態では、弾性部材２５２が後退位置２９３にいる間、内部ベローズ２５０の内側領域２７２に掛けられた約４０ポンド毎平方インチの真空力に打ち勝ちながら、後退位置２９３に中心シャフト２２０を維持するバネ定数及び圧縮長さを有する弾性部材２５２が選択される。
取付部３８２は、下端２８６に、又は下端２８６の近くに配置することができる。取付部３８２の外側範囲３２４は、中心線２０２から外径２２１よりも大きな距離延びることができる。こうして、取付部３８２は、中心線２０２の中心からずらすことができる。あるいはまた、取付部３８２の外側範囲３２４は、中心線２０２の外径２２１以下の距離内とすることができる。例えば、取付部３８２を形成するために、平坦部を中心シャフト２２０に形成してもよい。一実施形態では、取付部３８２の中心線２０３は、中心シャフト２２０の中心線２０２からオフセットしている。
取付部３８２は、上端３２１、下端３２２、及び１以上の取付点３４６を有することができる。取付点３４６は、締結具（例えば、ねじ、リベット、又はリフトピンアクチュエータ１４０に中心シャフト２２０を移動自在に取り付けるのに適した他の締結具）を受け入れるための貫通孔とすることができる。あるいはまた、取付点３４６は、接着剤接合、溶接、又はリフトピンアクチュエータ１４０の可動部分に中心シャフト２２０を取り付けるのに適した他の方法とすることができる。上端３２１は、中心シャフト２２０の外径２２１を越えて延びてもよい。
中心シャフト２２０の取付部３８２は、ガイド３４５に取り付けることができる。ガイド３４５は、取付受入部２４６を有することができる。取付受入部２４６は、ガイド３４５に中心シャフト２２０を固定するために、取付部３８２上の取付点３４６によって操作することができる。取付受入部２４６は、締結具２４７（例えば、中心シャフト２２０の取付部３８２の取付点３４６を貫通して配置されるねじ又はリベット）を受け入れるように構成された孔とすることができる。このように、中心シャフト２２０は、ガイド３４５に固定される。あるいはまた、取付受入部２４６は、接着手段（例えば、接着又は溶接）のために準備された局所的な領域とすることができる。
ガイド３４５は、ハウジング２１０内に取り付けられたトラック２４０上を摺動することができる。トラック２４０は、ガイド３４５と共にＴのような形状を有することができ、トラック２４０を受け入れるための相補的な形状を有する。ガイド３４５及びトラック２４０は、ローラー、ボールベアリング、又は、ガイド３４５がトラック２４０に沿って移動するときの摩擦を低減するためのガイド３４５とトラック２４０との間の適切な他のベアリング接点（図示せず）を有することができる。ベアリングは、ガイド３４５がねじれる、斜めになる、又はトラック２４０の下へ直線的ではない方向に移動することを更に防ぐためにばね荷重を掛けることができる。例えば、ガイド３４５は、ガイド３４５が実質的に横方向、ピッチング、ローリング、又はヨーイングの有意な動きがなく、鉛直方向にトラック２４０に沿って直線的に移動することができるように、ばね荷重が掛けられたボールベアリングを有することができる。このように、中心シャフト２２０は、コッキング、回転、又は基板支持アセンブリ１２６内に配置されたリフトピン穴内にリフトピン１４２が固着又は摩擦することを潜在的に引き起こす可能性のある他の付随的な動きが事実上なく、伸長位置２９４と後退位置２９３との間で移動することができる。このように、ガイド３４５は、リフトピン１４２とリフトピン穴を有するコンポーネントとの寿命を延長しつつ、チャンバ汚染の削減に寄与する。
トラック２４０は、内部容積２８１の下部２２６内に配置することができる。トラック２４０は、トラック２４０を通して見つかる締結位置２４３を貫通して配置された複数の締結具２４２によってハウジング２１０の内面２２７に取り付けることができる。締結具２４２は、ねじ式の締結具又は他の適切な締結具とすることができる。ハウジング内の開口部２１７は、締結位置２４３ときっちりと揃えることができる。開口部２１７は、トラック２４０をハウジングに固定するために使用される締結具２４２へのアクセスを提供することができる。開口部２１７は更に、中心シャフト２２０の取付部３８２をガイド３４５に取り付ける締結具２４７へのアクセスを提供することができる。例えば、プラグ２７８は、トラック２４０又は中心シャフト２２０を設置又は除去するための締結具２４７、２４２へのアクセスを得るために、開口部２１７から一時的に取り外すことができる。
ガイドストップ２３０は、ハウジング２１０の下部２２６内に配置することができる。ガイドストップ２３０は、金属、プラスチック、又は他の適切な材料から形成することができる。ガイドストップ２３０は、外面２３１と内面２３２を有することができる。ガイドストップ２３０は、上部ハードストップ２３４を有することができる。また、ガイドストップ２３０は、下部ハードストップ２３６を有することができる。上部及び下部ハードストップ２３４、２３６は、ガイドストップ２３０の内面２３２から中心線２０２へ向かって延びることができる。上部ハードストップ２３４は、ガイド３４５がトラック２４０に沿った上方向に上部ハードストップ２３４よりも遠くに移動するのを防止することができる。上部ハードストップ２３４は、中心シャフト２２０が伸長位置２９４にあるとき、ガイド３４５に接触し、中心シャフト２２０の更なる上方向への動きを防止する。下部ハードストップ２３６は、ガイド３４５がトラック２４０に沿った下方向に下部ハードストップ２３６よりも遠くに移動するのを防止することができる。下部ハードストップ２３６は、中心シャフト２２０が後退位置２９３にあるとき、ガイド３４５に接触し、中心シャフトの更なる下方向への動きを防止する。こうして、上部及び下部ハードストップ２３４、２３６は、トラック２４０に沿ったガイド３４５の移動を制限し、これはハウジング２１０に対する中心シャフト２２０の運動を制限する。
スリーブ２１６は、ハウジング２１０の上部２２４内に配置することができる。スリーブ２１６は、プラスチック、滑らかな材料、又は他の摩擦低減材料から形成することができる。スリーブ２１６は、ハウジング２１０の上部２２４内で、中心シャフト２２０、弾性部材２５２、ベローズガイド２５１、及びバンド２５４の間の摩擦を低減することができる。スリーブ２１６はまた、中心シャフト２２０のカラー２２２に取り付けられたバンド２５４とハウジング２１０との間のはめ合いを改善するのに役立てることができる。このように、スリーブ２１６は、有利には、中心シャフト２２０が後退位置２９３と伸長位置２９４との間で直線的ではなく任意の方向に移動するのを実質的に防止する。
センサ２９０は、トラック２４０に沿ったガイド３４５の位置を示すために利用することができる。センサ２９０は、中心シャフト２２０が伸長位置２９４又は後退位置２９３にあるかどうかを交互に示すことができる。センサ２９０は、近接センサ、近接センサ、リードスイッチ、磁気センサ、ホール効果スイッチ、リミットスイッチ、又はハウジング２１０に対する中心シャフト２２０の位置を決定するための他の適切な装置とすることができる。センサ２９０は、ハウジング２１０に取り付けることができる。センサ２９０は、ハウジング２１０の内部容積２８１内に延びることなく、磁場又は他の方法を使用して、中心シャフト２２０の位置を決定することができる。あるいはまた、センサ２９０は、ハウジング２１０の内部容積２８１内に存在してもよい。更に別の代替手段では、センサ２９０は、ハウジング２１０の外部に配置されてもよい。
入口ポート２８２は、ハウジング２１０を貫通して配置され、プラグ２７８、キャップ２１２、２１４、及び内部ベローズ２５０によって囲まれ密閉されたハウジング２１０の内部容積２８１と流体接続することができる。入口ポート２８２は、流体源１７８に結合される。入口ポート２８２を通って供給される流体は、中心シャフト２２０とハウジング２１０との間の内部ベローズ２５０によって形成された気密シールによって内部ベローズ２５０の内側領域２７２に入るのを防止される。こうして、入口ポート２８２を通って入る流体は、内部ベローズ２５０の内側領域２７２の外部の内側容積２８１の一部の圧力を増加させる。増加した流体の圧力は、カラー２２２に上向きの力を生成する。弾性部材２５２の力に打ち勝つために流体の圧力を更に増加させることは、ガイド３４５が上部ハードストップ２３４に接触するまで中心シャフト２２０を上方に移動させる。弾性部材２５２によって発生される力の調整は、弾性部材２５２を圧縮又は緩めるようにカラー２２２に沿ってバンド２５４を移動させることによって実行することができる。流体は、ハウジング２１０の内部容積２８１から入口ポート２８２を介して取り除くことができ、ガイド３４５が下部ハードストップ２３６に接触するまで弾性部材２５２によって発生された力が中心シャフト２２０を下向きに移動させることを可能にする。こうして、中心シャフト２２０の退避位置２９３と伸長位置２９４との間の移動は、入口ポート２８２を通ってハウジング２１０の内部容積２８１内外に流体を移動させることによって促進される。
内部ベローズ２５０は、チャンバ環境からリフトピンアクチュエータ１４０のコンポーネントを分離・保護する。有利なことには、内部ベローズ２５０及び弾性部材２５２は、従来のリフトアクチュエータ、移動ブラケット、電動モータ等を必要とせずに、リフトピン１４２を移動させるように動作する。しかしながら、内部ベローズ２５０は、有利なことには、従来のアクチュエータのリフトを伸長させる腐食性のチャンバ環境から従来のリフトアクチュエータ及び更には電気モータの内部動作を保護することができることを理解すべきである。リフトピンアクチュエータ１４０は、リフトピンを上下に移動するための可動部品が少ないので、各リフトピン１４２を従来の装置よりも正確に鉛直方向に移動させる。リフトピンアクチュエータ１４０のばね荷重式ガイド３４５は、従来の設計で摩耗及び粒子発生につながるリフトピン１４２の側面遊び又は角度ずれを実質的に最小限に抑える。ガイド３４５及びトラック２４０は、中心シャフトの非軸方向の動きを実質的に最小限に抑える。こうして、リフトピンアクチュエータ１４０は、中心シャフト２２０が伸長及び後退位置２９３、２９４の間で移動しながら、リフトピン１４２がＺ方向に昇降されるとき、リフトピン１４２に対するＸ／Ｙ方向の良好な精度をもたらす。ガイド３４５及びトラック２４０もまた、中心シャフト２２０が回転するのを防止し、こうして内部ベローズ２５０は、内部ベローズ２５０の寿命へ損傷又は短縮をもたらす可能性のあるねじり力を受けない。したがって、チャンバを洗浄し、リフトピン１４２を動かすために使用されるコンポーネントの取り合わせを維持するための操作上のダウンタイムは削減され、これによって稼働コストの削減及び生産能力の増大をもたらす。ガイド３４５及びトラック２４０は、摩耗（かじり）を防止し、リフトピン１４２の寿命を延ばすリフトピン１４２のアライメントを維持するので、ガス駆動のリフトピンアクチュエータ１４０並びに非ガスアクチュエータ（例えば、機械式アクチュエータ）の両方にとって有用である可能性がある。
図４は、とりわけ、リフトピンアクチュエータ（例えば、上述のリフトピンアクチュエータ）を有する基板支持アセンブリを利用して基板を処理するための方法４００の一実施形態のフロー図である。方法４００は、リフトピンアクチュエータ内のポートに流体を印加することによって、ブロック４０２で始まる。内部ベローズは、気密シールを提供し、流体がチャンバに入ることを防止する。リフトピンアクチュエータは、鉛直方向に中心シャフトの動きを制限するためにトラック上に乗るガイドに取り付けられた中心シャフトを有する。ポートに印加される流体に応じたガイドの移動は、弾性部材によって対抗される。流体は、中心シャフトをトラックに沿って鉛直方向上方に移動させる弾性部材によって供給される力よりも大きな力を作り出す。中心シャフトは、中心シャフトに取り付けられたガイドが上部ハードストップに接触するときの完全に伸長した位置に到達するまで、移動し続ける。中心シャフトは、基板支持体のワークピース面の上方で中心シャフトに取り付けられたリフトピンを伸長させる。基板は、基板搬送ロボットによって伸長されたリフトピン上にセットされる。
ブロック４０４では、流体は、ハウジングのポートを出ることができる。弾性部材は、真空力に抗して中心シャフトを下方に移動させる力を提供する。中心シャフトに取り付けられたガイドは、下部ハードストップに接触するまで、トラックに沿って下方に進む。中心シャフトが下降位置に到達すると、下部ストップは中心シャフトを停止させる。中心シャフトの下方への移動は、それに応じて、基板支持アセンブリ内にリフトピンを後退させる。基板を支持するリフトピンは、中心シャフトが下降位置に到達すると、ワークピース支持面の下方に後退し、これによって基板をワークピース支持面に搬送する。
ブロック４０６では、基板は、基板支持アセンブリ上で処理される。例えば、基板は、基板支持アセンブリが内部に存在する真空チャンバ内で処理することができる。基板は、プラズマに曝露されながら、真空中で処理することができる。処理チャンバ内のプラズマの存在下での基板の１つに実行される処理は、エッチング、化学気相堆積、物理気相堆積、イオン注入、プラズマ処理、アニーリング、酸化物除去、除害、又は他のプラズマ処理のうちの１つとすることができる。なお、基板は、他の用途のために、他の環境（例えば、大気条件）で温度制御された表面上で処理できることが理解される。
上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の他の及び更なる実施形態は本発明の基本的範囲を逸脱することなく創作することができ、その範囲は以下の特許請求の範囲に基づいて定められる。

Claims (15)

  1. 内部容積を有するハウジングと、
    内部容積内に配置され、ハウジングに結合されたトラックと、
    トラックに移動自在に結合されたガイドと、
    ガイドに結合され、少なくとも部分的に内部容積内に配置された中心シャフトと、
    中心シャフトとハウジングとの間のシールと、
    内部容積内に配置され、中心シャフトをハウジング内に後退させる弾性力を印加するように構成された弾性部材と、
    ハウジングに対して中心シャフトを伸長させるために、弾性部材に対抗する流体力を発生させる流体を内部容積内に導入するように構成された入口ポートとを含むリフトピンアクチュエータ。
  2. 中心シャフト上に配置されたバンドを含み、中心シャフトに対するバンドの位置は、弾性部材によって中心シャフトに掛けられる弾性力を調整するために調整可能である、請求項１記載のリフトピンアクチュエータ。
  3. 内部容積内に配置された少なくとも１つの内部ベローズを含み、内部ベローズは、シールを形成し、ベローズは、隣接する内部ベローズ間に配置されたベローズガイドを有し、ベローズガイドは、ハウジングに対する内部ベローズの軸方向のアライメントを維持するように構成される、請求項１記載のリフトピンアクチュエータ。
  4. ガイドのベアリングは、ばね荷重が掛けられている、請求項１記載のリフトピンアクチュエータ。
  5. 弾性部材とハウジングとの間に配置されたスリーブを含む、請求項１記載のリフトピンアクチュエータ。
  6. ハウジングに結合され、中心シャフトの位置を示す指標を提供するように構成されたセンサを含む、請求項１記載のリフトピンアクチュエータ。
  7. ハウジングは、
    トラックをハウジングに取り付けるための締結具にアクセスするための開口部と、
    開口部内に配置された取り外し可能なプラグシーリングを含む、請求項１記載のリフトピンアクチュエータ。
  8. 上で基板を支持するように構成されたワークピース面を有する基板支持体と、
    ワークピース面から基板を昇降させるように構成された基板支持体を貫通して配置されたリフトピンと、
    リフトピンに結合され、リフトピンを伸縮するように動作可能なリフトピンアクチュエータであって、リフトピンアクチュエータは、
    内部容積を有するハウジングと、
    内部容積内に配置され、ハウジングに結合されたトラックと、
    トラックに移動自在に結合されたガイドと、
    ガイドに結合され、少なくとも部分的に内部容積内に配置された中心シャフトと、
    中心シャフトとハウジングとの間のシールと、
    内部容積内に配置され、中心シャフトをハウジング内に後退させる弾性力を印加するように構成された弾性部材と、
    ハウジングに対して中心シャフトを伸長させるために、弾性部材に対抗する流体力を発生させる流体を内部容積内に導入するように構成された入口ポートとを含むリフトピンアクチュエータとを含む基板支持アセンブリ。
  9. 台座アセンブリであって、
    ベースと、
    ベースと基板支持体の間に配置されたファシリティプレートを含む台座アセンブリを含む、請求項８記載の基板支持アセンブリ。
  10. リフトピンアクチュエータは、基板支持アセンブリの台座アセンブリの内部に配置されている、請求項９記載の基板支持アセンブリ。
  11. リフトピンアクチュエータは、基板支持アセンブリの台座アセンブリの下方に配置されている、請求項９記載の基板支持アセンブリ。
  12. 中心シャフト上に配置されたバンドを含み、中心シャフトに対するバンドの位置は、弾性部材によって中心シャフトに掛けられた弾性力を調整するために調整可能である、請求項８記載の基板支持アセンブリ。
  13. 少なくとも１つの内部ベローズは、少なくとも２つの軸方向に整列された内部ベローズを含む、請求項８記載の基板支持アセンブリ。
  14. 内部容積内に配置された少なくとも１つの内部ベローズを含み、内部ベローズは、シールを形成し、ベローズは、隣接する内部ベローズ間に配置されたベローズガイドを有し、ベローズガイドは、ハウジングに対する内部ベローズの軸方向のアライメントを維持するように構成される、請求項１３記載の基板支持アセンブリ。
  15. 弾性部材とハウジングとの間に配置されたスリーブを含む、請求項８記載の基板支持アセンブリ。
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