JP2017519365A - リフトピンアセンブリ - Google Patents

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Abstract

リフトピンアセンブリの実施形態が、本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、リフトピンアセンブリは、第１の材料から形成された細長い基部であって、先端部に接合されて先端部を除去可能に支持するように基部の遠位端内に形成された第１の特徴を有する細長い基部と、第１の材料とは異なる第２の材料から形成された先端部であって、先端部の第１の側の支持表面および先端部の第２の反対の側を有する先端部とを含み、第２の反対の側は、基部の第１の特徴と嵌合して基部の遠位端上で先端部を除去可能に保持する第２の特徴を含む。【選択図】図２

Description

本開示の実施形態は、概して、基板を取り扱う装置に関する。
リフトピンは、基板支持体を通って延び、基板支持体から基板を持ち上げ、基板支持体上への基板の配置および除去を容易にする。従来、リフトピンは、剛性を改善するために金属から形成される。本発明者らは、基板と金属表面との間の衝撃により、基板上および処理チャンバ内に粒子生成が生じることを観察した。
いくつかのプロセスでは、プロセスの均一性を維持しかつ処理チャンバの最適な性能を確保するために、ペースティングプロセスなどの調整動作が実行され、プロセスチャンバ表面上に堆積した材料の上に覆いを施して、堆積した材料が後のプロセス中にプロセスチャンバ表面から剥離し、基板を汚染するのを防止する。ペースティングプロセス中は、プロセスチャンバ内に配置された基板支持体上にシャッタディスクを位置決めして、いかなる材料も基板支持体上に堆積するのを防止することができる。
加えて、プロセスチャンバが開かれたとき、基板上に堆積させるべきターゲット含有材料が酸化し始めることがある。したがって、焼き付けプロセスを実行して、ターゲット上の酸化物層を除去することができる。焼き付けプロセス中は、プロセスチャンバ内に配置された基板支持体上にシャッタディスクを位置決めして、いかなる材料も基板支持体上に堆積するのを防止することができる。
本発明者らは、硬質のリフトピン表面をすべて取り除くことで基板の裏側の粒子生成の問題に対処すると考えるが、本発明者らは、基板より重く高温になるシャッタディスクに接触するには、硬質表面が望ましいことを観察した。
したがって、本発明者らは、改善されたリフトピンアセンブリを提供する。
基板を取り扱う装置の実施形態が、本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、リフトピンアセンブリは、第１の材料から形成された細長い基部であって、先端部に接合されて先端部を除去可能に支持するように基部の遠位端内に形成された第１の特徴を有する細長い基部と、第１の材料とは異なる第２の材料から形成された先端部であって、先端部の第１の側の支持表面および先端部の第２の反対の側を有する先端部とを含み、第２の反対の側は、基部の第１の特徴と嵌合して基部の遠位端上で先端部を除去可能に保持する第２の特徴を含む。
いくつかの実施形態では、リフトピンアセンブリは、第１の支持表面を提供する第１の材料および第２の支持表面を提供する第２の材料を備えるリフトピンを含み、第１の材料は第２の材料とは異なり、第１の材料は導電性ポリマーであり、第２の材料は金属である。
いくつかの実施形態では、基板処理チャンバは、内側体積を画定するチャンバ本体と、内側体積内に配置された基板支持体であって、基板支持体の下面から上面へ延びる複数のチャネルを含む基板支持体と、基板またはシャッタディスクの配置または除去を容易にするように複数のチャネルを通って延びる複数のリフトピンアセンブリとを含み、リフトピンアセンブリはそれぞれ、第１の支持表面を提供する第１の材料および第２の支持表面を提供する第２の材料を備えるリフトピンを含み、第１の材料は第２の材料とは異なり、第１の材料は導電性ポリマーであり、第２の材料は金属である。
本開示の他のさらなる実施形態は、以下に記載する。
上記で簡単に要約し、以下により詳細に論じる本開示の実施形態は、添付の図面に示す本開示の例示的な実施形態を参照することによって理解することができる。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態を許容することができるため、添付の図面は本開示の典型的な実施形態のみを示し、したがって範囲を限定すると見なされるべきでない。
本開示のいくつかの実施形態によるリフトピンアセンブリとともに使用するのに適したプロセスチャンバを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態によるリフトピンアセンブリを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態によるリフトピンアセンブリを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態によるリフトピンアセンブリを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態によるリフトピンアセンブリを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態によるリフトピンアセンブリを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態によるリフトピンアセンブリを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態によるリフトピンアセンブリを示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による図５Ａ〜Ｂのリフトピンアセンブリの横断面図である。
理解を容易にするために、可能な場合、同一の参照番号を使用して、図に共通の同一の要素を指す。これらの図は、原寸に比例して描かれたものではなく、見やすいように簡略化されていることがある。一実施形態の要素および特徴は、さらなる記載がなくても、他の実施形態に有益に組み込むことができる。
リフトピンアセンブリの実施形態が、本明細書に提供される。リフトピンアセンブリの実施形態は、有利には、基板の裏側の粒子生成を減少させながら、存在するときはシャッタディスクを支持する能力を維持することができる。本発明のリフトピンアセンブリの実施形態は、有利には、既存の処理システムに容易に後付けすることができ、それによって既存の処理システムの不必要なコストのかかる修正を回避することができる。以下に開示する装置は、多くの基板取扱い装置にとって有用であるが、物理的気相堆積（ＰＶＤ）処理チャンバに関して例示的に記載する。
図１は、本開示のいくつかの実施形態とともに使用するための例示的なプロセスチャンバ１００の概略図である。いくつかの実施形態では、プロセスチャンバ１００は、マルチチャンバ処理システム（たとえば、クラスタツール）を形成するように組み合わせた複数のチャンバの１つとすることができる。別法として、プロセスチャンバ１００は、独立型のプロセスチャンバとすることができる。いくつかの実施形態では、プロセスチャンバ１００は、堆積チャンバ、たとえばＰＶＤチャンバとすることができる。別法として、プロセスチャンバ１００は、任意の適したプロセスチャンバとすることができ、シャッタディスクアセンブリを使用して、チャンバ／ターゲットの洗浄および／または乾燥プロセス中に基板支持体を損傷から保護することができる。
プロセスチャンバ１００は、排気可能なプロセス体積１０６を画定するチャンバ本体１０２およびリッドアセンブリ１０４を含む。チャンバ本体１０２は、概して、１つまたは複数の側壁１０８および底部１１０を含む。１つまたは複数の側壁１０８は、単一の円形の側壁とすることができ、または非円形の構成を有するプロセスチャンバ内の複数の側壁とすることができる。側壁は、概して、シャッタディスクアセンブリポート１１２を収容する。シャッタディスクアセンブリポート１１２は、シャッタディスクアセンブリ１４０が後退位置にあるときはシャッタディスクアセンブリ１４０の少なくとも一部分がシャッタディスクアセンブリポート１１２を通ることを可能にするように構成される。ハウジング１１６は、概して、プロセス体積１０６内の真空の完全性を維持するために、シャッタディスクアセンブリポート１１２を覆う。側壁内には、プロセスチャンバ１００に対する基板１１４の入口および出口を提供するために、密閉可能なアクセスポートなどの追加のポートを設けることができる。チャンバ本体１０２の側壁および／または底部内にポンピングポートを設けることができ、ポンピングポートは、プロセス体積１０６を排気してプロセス体積１０６内の圧力を制御するポンピングシステムに結合される。他の実施形態では、プロセスチャンバ１００の外側に位置するシャッタガレージ（図示せず）が、使用されていないときのシャッタディスクアセンブリ１４０を保管することができ、シャッタディスクアセンブリ１４０は、プロセスチャンバ１００内の開口（図示せず）を通ってプロセスチャンバ１００内へ動かすことができる。
チャンバ本体１０２のリッドアセンブリ１０４は、概して、環状シールド１１８を支持し、環状シールド１１８は、シャドウリング１２０を支持する。シャドウリング１２０は、概して、基板１１４のうちシャドウリング１２０の中心を通って露出された部分に堆積を制限するように構成される。リッドアセンブリ１０４は、概して、ターゲット１２２およびマグネトロン１２４を備える。
ターゲット１２２は、堆積プロセス中に基板１１４上に堆積される材料を提供し、マグネトロン１２４は、処理中のターゲット材料の均一の消費を強化する。ターゲット１２２および基板支持体１２６は、電源１２８によって互いに対して付勢される。不活性ガス、たとえばアルゴンが、ガス源１３０からプロセス体積１０６へ供給される。このガスから、基板１１４とターゲット１２２との間にプラズマが形成される。プラズマ内のイオンは、ターゲット１２２の方へ加速され、材料をターゲット１２２から押しのける。押しのけられたターゲット材料は、基板１１４の方へ引き付けられ、基板１１４上に材料膜を堆積させる。
基板支持体１２６は、概して、チャンバ本体１０２の底部１１０上に配置され、処理中に基板１１４を支持する。リフトピンアセンブリ１３３が、プラットフォーム１１７上に取り付けられた複数のリフトピン１０９を含むことができ、プラットフォーム１１７はシャフト１１１に接続される。シャフト１１１は、基板１１４またはシャッタディスクを基板支持体１２６上に配置しまたは基板支持体１２６から除去するようにリフトピンアセンブリ１３３を上下させるための第２のリフト機構１３５に結合される。基板支持体１２６は、リフトピン１０９を受け取るためのチャネル１２１（たとえば、貫通孔）を含む。プラットフォーム１１７と底部１１０との間には、リフトピンアセンブリ１３３の垂直運動中にチャンバの真空を維持する可撓性の密閉を提供するために、ベローズアセンブリ１３１が結合される。
概して、基板支持体１２６近傍にシャッタディスクアセンブリ機構１３２が配置される。シャッタディスクアセンブリ機構１３２は、概して、シャッタディスクアセンブリ１４０を支持するブレード１３４と、ブレード１３４の位置を制御するためにシャフト１３８によってブレード１３４に結合されたアクチュエータ１３６とを含む。
ブレード１３４は、図１に示す後退またはクリア位置と、シャッタディスクアセンブリ１４０を基板支持体１２６と実質上同心円状に配置する第２の位置との間で動かすことができる。第２の位置では、ターゲット焼き付け（ＰＶＤチャンバ内）およびチャンバペースティング（基板前洗浄チャンバ内）プロセス中に、シャッタディスクアセンブリ１４０を基板支持体１２６へ移送することができる（リフトピンを利用することによる）。ブレード１３４は、ターゲット焼き付けおよびチャンバペースティングプロセス後、後退位置へ戻される。アクチュエータ１３６は、クリア位置と第２の位置との間でブレード１３４を動かす角度にわたってシャフト１３８を回転させるように適合させることができる任意のデバイスとすることができる。本開示と一貫している他の実施形態では、処理のために基板１１４を位置決めするロボット機構を使用して、基板支持体１２６を保護するための定位置へシャッタディスクアセンブリ１４０を動かすこともできる。
図２は、本開示のいくつかの実施形態によるリフトピン２０９の上部部分の概略図を示す。リフトピン２０９は、遠位端に第１の特徴２０６を有する細長い基部２０４を含む。第１の特徴２０６は、基板またはシャッタディスクをその上に支持する先端部２０２に接合され、先端部２０２を保持する。先端部２０２は、第１の特徴２０６によって保持されるような寸法および形状とする第２の特徴２０８を含む。いくつかの実施形態では、第１の特徴２０６は、コレットとすることができ、第２の特徴は、先端部２０２を細長い基部２０４に結合するためにコレット内へ挿入されてコレットによって係合されるテーパ状の表面である。他の実施形態では、先端部２０２の第２の特徴にねじ山を付けて、第１の特徴２０６内の対応するねじ山に係合させることができる。基板の裏側の粒子生成を低減させるために、先端部２０２は、最高約４００℃の温度に耐えることができるたとえばＣＥＬＡＺＯＬＥ（登録商標）などの導電性ポリマーから形成される。細長い基部２０４は、たとえばステンレス鋼などの金属から形成される。そのようなポリマーは、有利には、基板の裏側の粒子生成を防止しながら、高温で重いシャッタディスクを支持する能力を維持する。
図３Ａおよび図３Ｂは、本開示のいくつかの実施形態によるリフトピン３０９の上部部分の概略図を示す。リフトピン３０９は、シース３０４を通って延びるピン３０２を含む。ピン３０２は、第１の材料から形成され、シース３０４は、第１の材料とは異なる第２の材料から形成される。いくつかの実施形態では、第１の材料は導電性ポリマーであり、第２の材料は金属である。ピン３０２は、基板をその上に支持する第１の支持表面３０６を提供する。シース３０４は、シャッタディスクをその上に支持する第２の支持表面３０８を提供する。ピン３０２は、第２の支持表面３０８を越えて延び、その結果、第１の支持表面３０６および第２の支持表面３０８がずれる。図３Ａに示すように、シャッタディスクは、環状溝３１０などの凹みを含み、有利にはリフトピンアセンブリ１３３上でシャッタディスクを中心に位置合わせする。環状溝３１０は、シャッタディスクがリフトピンアセンブリ上に配置されるとき、ピン３０２が環状溝３１０内へ延びてシャッタディスクから距離Ｄ１だけ隔置されるような寸法および形状である。いくつかの実施形態では、Ｄ１は、少なくとも０．０１インチとすることができる。したがって、シャッタディスクは、シース３０４の第２の支持表面３０８上で静止する。図３Ｂに示すように、基板がリフトピンアセンブリ１３３上に配置されるとき、基板は、ピン３０２の第１の支持表面３０６上で静止する。ピン３０２がシース３０４を越えて延びるため、基板がシース３０４に接触することはなく、それによって基板の裏側の粒子生成が回避される。いくつかの実施形態では、第１の支持表面３０６は、ピン３０２と基板との間の接触面積を低減させるように、丸い形状とすることができる。
図４Ａおよび４Ｂは、本開示のいくつかの実施形態によるリフトピン４０９の概略図を示す。リフトピン４０９は、シース４０４を通って延びるピン４０２を含む。ピン４０２は第１の材料から形成され、シース４０４は第２の材料から形成される。いくつかの実施形態では、第１の材料は導電性ポリマーであり、第２の材料は金属である。他の実施形態では、第１の材料と第２の材料はどちらも金属（たとえば、ステンレス鋼）である。ピン４０２はカラー４０６を含み、カラー４０６の下にばね４０８が配置される。ばね４０８は、カラー４０６とプラットフォーム１１７との間に延びる。基板がリフトピン４０９上に配置されるとき、ばね４０８は非圧縮状態である。シャッタディスクがリフトピン４０９上に配置されるとき、ばね４０８は圧縮状態である。ばね４０８は、基板の重量を支持しかつ非圧縮のままとなるのに十分なばね定数を有するように選択される。必要とされる特有のばね定数は、基板およびシャッタディスクのそれぞれの重量、ならびに基板およびシャッタディスクを支持するリフトピンの数（たとえば、３つ以上）によって決定することができる。シャッタディスクがピン４０２上に配置されるとき、シャッタディスクの重量はばね４０８を圧縮し、その結果、シャッタディスクはシース４０４の上部支持表面４１４上で静止する。ピン４０２上には、ポリマー先端部４１２が配置される。ポリマー先端部４１２は、有利には、ピン４０２が金属である場合、基板の裏側の粒子生成を防止する。いくつかの実施形態では、ポリマー先端部４１２は、球状体とすることができる。
図５Ａおよび図５Ｂは、本開示のいくつかの実施形態によるリフトピン５０９の概略図を示す。リフトピン５０９は、シース５０４を通って延びるピン５０２を含む。ピン５０２は、第１の材料から形成され、シース５０４は、第１の材料とは異なる第２の材料から形成される。いくつかの実施形態では、第１の材料は導電性ポリマーであり、第２の材料は金属である。リフトピン５０９はまた、ピン５０２を上昇位置（図５Ｂ）または下降位置（図５Ａ）へ動かすロッキング機構５０６を含む。ロッキング機構５０６は、プラットフォーム１１７を通って延びる下部部分を有するアクチュエータ５０８と、ロッキング機構５０６をプラットフォーム１１７の方へ付勢するばね５１４とを含む。ピン５０２を２つの位置のいずれかへ動かすために、リフトピンアセンブリ１３３が下降させられた後、アクチュエータ５０８がプロセスチャンバ１００の底部１１０に押し付けられ、その後、底部１１０から持ち上げられる。アクチュエータ５０８は長さＤ2を有し、長さＤ2は、リフトピンアセンブリ１３３が下降させられたときにプロセスチャンバ１００の底部１１０に接触し、それによってアクチュエータ５０８を下へ押すのに十分な長さである。その結果、ピン５０２は上方へ押し上げられ、次いで下降させられて静止位置（上昇または下降位置）に入る。ピン５０２を他方の位置へ動かすには、リフトピンアセンブリ１３３が再び下降させられた後、アクチュエータ５０８がプロセスチャンバ１００の底部１１０に押し付けられ、その後、底部１１０から持ち上げられる。基板がリフトピン５０９上に配置されるとき、ロッキング機構５０６は、ピン５０２を上昇位置へ動かすように作動させられ、その結果、基板がピン５０２の第１の支持表面５１０上で静止する（図５Ｂ）。シャッタディスクがリフトピン５０９上に配置されるとき、ロッキング機構５０６は、ピン５０２を下降位置へ動かすように作動させられ、その結果、シャッタディスクがシース５０４の第２の支持表面５１２上で静止する。
図６に示すように、ロッキング機構５０６は、ピンの下端に位置する第１のカム５１６を含み、第１のカム５１６は、アクチュエータ５０８の上端に位置する第２のカム５１８に係合する。第１のカム５１６は第１のプロファイルを有し、第２のカム５１８は第２のプロファイルを有する。第１のカム５１６を取り囲むシース５０４の内面は、複数のチャネルによって分離された複数の突起５２０を含む。静止位置（図６に示す）で、第１のカム５１６は、複数の突起５２０上で静止し、または複数のチャネル内へ延びる。リフトピンアセンブリ１３３が下降させられ、アクチュエータ５０８が押し上げられたとき、第２のカム５１８は第１のカム５１６に押し付けられ、それによってピン５０２を上方へ押し上げる。第２のカム５１８の第２のプロファイルは、第２のカム５１８が第１のカム５１６に係合すると第１のカム５１６（およびピン５０２）を回転させるように構成される。リフトピンアセンブリ１３３が上昇させられたとき、ばね５１４は、ピン５０２を静止位置へ押し戻し、静止位置で第１のカム５１６は、複数の突起５２０に接して静止し、または突起５２０間のチャネル内へ延びる。ピン５０２が回転すると、ピンが複数の突起５２０上で静止し、または突起５２０間のチャネル内へ延びるため、ピン５０２の上昇位置と下降位置との間の切り替えが容易になる。
上記は本開示の実施形態を対象とするが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他のさらなる実施形態を考案することもできる。

Claims (15)

  1. プラットフォームと、
    前記プラットフォームから延び、第１の材料から形成された細長い基部であって、先端部に接合されて先端部を除去可能に支持するように前記基部の遠位端内に形成された第１の特徴を有する細長い基部と、
    前記第１の材料とは異なる第２の材料から形成された先端部であって、前記先端部の第１の側の支持表面および前記先端部の第２の反対の側を有する先端部とを備え、前記第２の反対の側が、前記基部の前記第１の特徴と嵌合して前記基部の前記遠位端上で前記先端部を除去可能に保持する第２の特徴を含む、
    リフトピンアセンブリ。
  2. 前記第１の材料がステンレス鋼である、請求項１に記載のリフトピンアセンブリ。
  3. 前記第２の材料が導電性ポリマーである、請求項１に記載のリフトピンアセンブリ。
  4. 前記第１の特徴がコレットであり、前記第２の特徴が、前記コレット内へ挿入されて前記コレットと係合するテーパ状の表面を有する、請求項１から３までのいずれか１項に記載のリフトピンアセンブリ。
  5. プラットフォームと、
    前記プラットフォームから延び、第１の支持表面を提供する第１の材料および第２の支持表面を提供する第２の材料を備えるリフトピンとを備え、前記第１の材料が前記第２の材料とは異なり、前記第１の材料が導電性ポリマーであり、前記第２の材料が金属である、
    リフトピンアセンブリ。
  6. 前記リフトピンが、シースと、前記シースを通って延びるピンとを含む、請求項５に記載のリフトピンアセンブリ。
  7. 前記第１の支持表面が前記ピンの上面であり、前記第２の支持表面が前記シースの上面であり、前記第１の支持表面が前記第２の支持表面より上に位置する、請求項６に記載のリフトピンアセンブリ。
  8. 前記第１の支持表面が丸い、請求項５から７までのいずれか１項に記載のリフトピンアセンブリ。
  9. 前記ピンが、第１の位置と第２の位置との間を可動であり、前記リフトピンアセンブリが、
    前記ピンのカラーを支持するばねをさらに備え、前記ばねが、前記第１の位置にある非圧縮状態と、前記第２の位置にある圧縮状態との間を可動であり、前記ばねが、基板が前記リフトピンアセンブリ上に配置されるときは前記ピンが前記第１の位置にあり、シャッタディスクが前記リフトピンアセンブリ上に配置されるときは前記ピンが前記第２の位置にあるようなばね定数を有する、請求項６または７に記載のリフトピンアセンブリ。
  10. 前記ピンの上面上に配置されたポリマー先端部をさらに備え、前記第１の支持表面が前記ポリマー先端部の上面であり、前記第２の支持表面が前記シースの上面である、
    請求項９に記載のリフトピンアセンブリ。
  11. 前記第１の位置で、前記第１の支持表面が前記第２の支持表面より上に位置し、前記第２の位置で、前記第１の表面が、前記第２の表面と同じ高さであり、または前記第２の表面より下に位置する、請求項１０に記載のリフトピンアセンブリ。
  12. 第１の位置と第２の位置との間を可動のロッキング機構をさらに備え、
    前記第１の位置で、前記第１の支持表面が前記第２の支持表面より下に位置し、その結果、シャッタディスクが存在するときは前記第２の支持表面上で静止し、
    前記第２の位置で、前記第１の支持表面が前記第２の支持表面より上に位置し、その結果、基板が存在するときは前記第１の支持表面上で静止する、
    請求項６または７に記載のリフトピンアセンブリ。
  13. 前記ロッキング機構が、
    前記ピンの下端に位置し、第１のプロファイルを有する第１のカムと、
    前記プラットフォームを通って延びる下部部分および第２のプロファイルを有する第２のカムを含む上部部分を含むアクチュエータと、
    前記シースの内面上に配置され、複数のチャネルによって分離された複数の突起とを備える、請求項１２に記載のリフトピンアセンブリ。
  14. 前記アクチュエータが、前記リフトピンアセンブリが下降させられるときにプロセスチャンバの底部によって下へ押される、請求項１３に記載のリフトピンアセンブリ。
  15. 内側体積を画定するチャンバ本体と、
    前記内側体積内に配置された基板支持体であって、前記基板支持体の下面から上面へ延びる複数のチャネルを含む基板支持体と、
    存在するときは基板またはシャッタディスクを支持するように前記複数のチャネルを通って延びる複数のリフトピンとを備え、各リフトピンが、請求項１から３までまたは請求項５から８までのいずれか１項に記載のものである、
    基板処理チャンバ。
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