JP2023514841A - 局所的な裏面堆積を防止するためのウエハリフトピン機構 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】装置は、処理チャンバ内の基板支持アセンブリに対して半導体基板を昇降させるリフトピンを備える。リフトピンは、下方向に向かって細くなる円錐形状を有する上端部と、円筒形状を有する下端部とを含む。装置は、リフトピンの下端部を保持するリフトピンホルダを備える。【選択図】 図4
Description
[関連出願の相互参照]
本出願は、2020年2月20日に提出された米国仮出願第62/978,914号の利益を主張する。上記出願の開示全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、2020年2月20日に提出された米国仮出願第62/978,914号の利益を主張する。上記出願の開示全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、概して基板処理システムに関し、より具体的には、半導体ウエハ上への局所的な裏面堆積を防止するためのリフトピン機構に関する。
ここで提供される背景の説明は、本開示の内容をおおまかに提示することを目的とする。現在記名されている発明者らの研究は、出願時に別の形で先行技術としての資格を有し得ない明細書の態様と同様に、この背景技術の欄に記載される範囲で、明示または暗示を問わず本開示に対する先行技術として認められない。
基板処理システムは、半導体ウエハ等の基板上に堆積、エッチング、アッシング、クリーニング、またはその他の方法でフィルムの処理を行うために使用され得る。基板処理システムは、通常、処理チャンバ、ガス分配装置、および基板支持アセンブリを含む。処理中、基板は基板支持アセンブリ上に配置される。様々なガス混合物が、処理チャンバ内に導入される場合がある。高周波(RF)プラズマおよび/または熱を利用して、化学反応を活性化させる場合がある。
リフトピンを使用して、ロボットアームにより処理チャンバから基板を搬入および除去してもよい。通常、リフトピンの上端部は、基板支持アセンブリの上面と同じ高さ、またはその下方に位置する。リフトピンの下部は、リフトピンホルダ内に位置し、リフトピンホルダ内に保持される。基板の搬入または除去時には、リフトピンが基板支持アセンブリの上面に対して上昇することで基板を持ち上げ、基板と基板支持アセンブリの間にクリアランスを設ける。基板と基板支持アセンブリの間のクリアランスにより、ロボットアームのエンドエフェクタを挿入または抜去できる。
装置は、処理チャンバ内の基板支持アセンブリに対して半導体基板を昇降させるためのリフトピンを備える。リフトピンは、下方向に向かって細くなる円錐形状を有する上端部と、円筒形状を有する下端部とを備える。装置は、リフトピンの下端部を保持するためのリフトピンホルダを備える。
他の特徴では、装置は、下方向に向かって細くなる円錐形ボアを含む基板支持アセンブリの天板をさらに備える。リフトピンの上端部は、リフトピンが下方位置にあるときに円錐形ボアから懸吊される。装置は、リフトピンホルダを支持し、半導体基板を天板に対して昇降させるために、基板支持アセンブリの基部に配置されているリング状構造体をさらに備える。リフトピンホルダは、リフトピンが下方位置にあるときにリング状構造体の上方で懸吊される。
他の特徴では、この装置は、リング状構造体のスロット内に配置されているシムをさらに備える。リング状構造体がリフトピンを上昇させて、天板から半導体基板を上昇させるときに、リフトピンホルダはシムの上に載置される。装置は、リフトピンホルダがシムの上に載置されているときにリフトピンホルダを囲み、シムの上に配置されているリテーナをさらに備える。
他の特徴では、基板支持アセンブリは、下方向に向かって細くなる円錐形ボアを有する天板を備える。リフトピンが下方位置にあるときに、円錐形ボアがリフトピンの上端部を支持した状態で、リフトピンは前記円錐形ボアから懸吊される。
他の特徴では、下方位置において、リフトピンの上端部は、基板支持アセンブリの天板の上面から所定の距離で、円錐形ボアから懸吊される。
他の特徴では、装置は、リフトピンホルダを支持し、半導体基板を基板支持アセンブリに対して昇降させるために、基板支持アセンブリの基部に配置されているリング状構造体をさらに備える。
他の特徴では、下方位置において、リフトピンの上端部は、基板支持アセンブリの天板内にあり、下方向に向かって細くなる円錐形ボアから懸吊されており、リフトピンの下端部を保持するリフトピンホルダは、リング状構造体の上方で懸吊されている。
他の特徴では、装置は、リング状構造体のスロット内に配置されているシムをさらに備える。リング状構造体がリフトピンを上昇させて半導体基板を天板から上昇させるときに、リフトピンホルダはシムの上に載置される。
他の特徴では、装置は、シムの上に配置されている環状リテーナをさらに備える。
他の特徴では、環状リテーナは、リフトピンホルダがシムの上に載置されているときにリフトピンホルダのベース部分を囲む。
他の特徴では、リフトピンは下端部に近接する溝をさらに備える。リフトピンホルダは、溝内に固定するためのボールロックを備える。
他の特徴では、リフトピンと、リフトピンホルダと、シムと、リテーナとは、セラミック材料から作られる。
さらに他の特徴では、システムは、処理チャンバ内の基板支持アセンブリに対して半導体基板を昇降させるための複数のリフトピンを備える。それぞれのリフトピンは、下方向に向かって細くなる円錐形状を有する上端部と、円筒形状を有する下端部とを含む。このシステムは、複数のリフトピンホルダをさらに備える。それぞれのリフトピンホルダは、リフトピンのそれぞれの下端部を保持するように構成されている。システムは、下方向に向かって細くなる複数の円錐形ボアを含む基板支持アセンブリの天板をさらに備える。リフトピンの上端部は、リフトピンが下方位置にあるときに円錐形ボアから懸吊される。システムは、リフトピンホルダを支持し、半導体基板を天板に対して昇降させるために、基板支持アセンブリの基部に配置されているリング状構造体をさらに備える。リフトピンホルダは、リフトピンが下方位置にあるときに、リング状構造体の上方で懸吊される。
他の特徴では、システムは、リング状構造体の複数のスロット内にそれぞれ配置されている複数のシムをさらに備える。リング状構造体がリフトピンを上昇させて半導体基板を天板から上昇させるときに、リフトピンホルダは、それぞれのシムの上に載置される。上昇した半導体基板は、天板と平行である。
他の特徴では、システムは、それぞれのシムの上に配置されている複数のリテーナをさらに備える。リテーナは、リフトピンホルダがシムの上に載置されているときに、それぞれのリフトピンホルダを囲む。
さらに他の特徴では、リフトピンは、第1の円錐状部分と、第1の円錐状部分から延びる第2部分と、溝を含む第3の円筒状部分とを備える。第3の円筒状部分は、第2部分から延び、溝内に固定するボールロックを含むホルダ内に挿入される。
さらに他の特徴では、リフトピンアセンブリは、処理チャンバ内の基板支持アセンブリに対して半導体基板を昇降させるためのリフトピンと、リフトピンの下端部を保持するためのリフトピンホルダとを備える。リフトピンは、下方向に向かって細くなる円錐形状を有する上端部と、円筒形状を有する下端部とを備える。リフトピンは、下端部に近接する溝を備える。リフトピンホルダは、溝内に固定するためのボールロックを備える。
さらに他の特徴では、システムは、リフトピンアセンブリと基板支持アセンブリを備える。基板支持アセンブリは、下方向に向かって細くなる円錐形ボアを有する天板を備える。リフトピンは、リフトピンが下方位置にあるときに円錐形ボアがリフトピンの上端部を支持した状態で、天板の上面から所定の距離で、円錐形ボアから懸吊される。
さらに他の例では、システムは、リフトピンアセンブリと、基板支持アセンブリの天板を備える。基板支持アセンブリの天板は、下方向に向かって細くなる円錐形ボアを備える。リフトピンの上端部は、リフトピンが下方位置にあるときに円錐形ボアから懸吊される。システムは、リフトピンホルダを支持し、半導体基板を天板に対して昇降させるために、基板支持アセンブリの基部に配置されているリング状構造体をさらに備える。リフトピンホルダは、リフトピンが下方位置にあるときに、リング状構造体の上方で懸吊される。
さらに他の特徴では、システムは、シムとリテーナをさらに備える。シムは、リング状構造体のスロット内に配置される。リフトピンホルダは、リング状構造体がリフトピンを上昇させて半導体基板を天板から上昇させるときに、シムの上に載置される。リテーナは、リフトピンホルダがシムの上に載置されているときにリフトピンホルダを囲むシムの上に配置される。
本開示の更なる適用範囲は、詳細な説明、請求項、および図面から明らかになるであろう。詳細な説明および具体例は、説明のみを目的とするものであり、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
本開示は、詳細な説明および、以下の添付した図面により完全に理解されるであろう。
図面において、類似および/または同一の要素を識別するために、参照番号を再使用する場合がある。
本開示は、ESC台座のリフトピン穴に近接する位置で、ウエハの裏面への堆積を防止するウエハリフトピンの新規設計を提供するものである。このリフトピン設計は、ウエハの裏面への局所的なプロセスガスの流れを防ぐとともに、ウエハに対するリフトピンギャップのばらつきを抑えることで、ウエハの裏面への堆積を防ぐ。
通常、リフトピンは、台座内の円形の穴またはボアを貫通し、台座内でリフトピンはウエハに接触してウエハを持ち上げることができる。リフトピンが貫通する穴は、リフトピンに対してクリアランスを有する。リフトピンは円筒形のため、プロセスガスをウエハ裏面に到達させる。また、リフトピンが下方位置にあるとき、リフトピンの高さは数インチ離れた可動式リングと関連する。したがって、リフトピンのウエハに対する高さは、可動リングの高さ、リフトピンと台座アセンブリの熱膨張等の多くの要因に左右される。
本開示のリフトピン設計により、ウエハ裏面へのプロセスガスの流れを遮断すること、および台座とウエハに対するリフトピンの高さの再現性を高めることの両方によって、裏面堆積の問題を解決する。具体的には、リフトピンは、台座のリフトピン穴の、マッチングしたテーパー状フィーチャに係合する、テーパー状先端を有する。この係合したテーパーが、プロセスガスの流れに対してリフトピン穴を塞ぐ。また、このテーパーは、リフトピンが下方位置にあるときのリフトピン高さを設定するためのテーパー状台座穴を利用することで、台座面に対するリフトピンの高さを定める。具体的には、リフトピンが下方位置にある間、リフトピンのテーパー状先端はテーパー状台座穴から吊るされ、リフトピンは自らを上方位置に移動させるリフトリングに接触しない。これにより、アクチュエータの位置、製造上の公差、各種構成要素の熱膨張等の要因で生じるリフトピン高さのばらつきを解消する。
本開示のリフトピンは、リフトピンの底部にセラミックウェイト(例えば、セラミックリフトピンホルダ)アセンブリを取り付けることによって、台座に押し下げられる。このウェイトアセンブリは、腐食を防ぐために全体がセラミック材料で作られているため、ウエハの配置や欠陥の問題を防ぐことができる。セラミックウェイトアセンブリは、リフトピンの底部から片手の操作で簡単に取り外し可能である。これにより、容易に分解と整備ができるように、台座の上面から取り外し可能なリフトピンの機能が維持される。例えば、セラミックウェイトアセンブリは、セラミック材料で作られたボールロックリフトピンホルダまたはフォークロックリフトピンホルダを含み得る。
例えば、本開示のリフトピンは、サファイアで作られている。リフトピンの円錐形の先端には、リフトピンの下方位置高さを精密に設定するために、その中に機械加工された複雑なフィーチャを有する。リフトピンの上方位置高さは、リフトリングによって決まる。各リフトピンの上方位置高さは、薄いサファイアシムでさらに調整される。各シムは、シムがリフトリングの嵌合穴から出るのを防ぐウェイトとして働く金属製またはセラミック製のリングによって保持される。セラミック製のリングは、金属製のリングよりも薄くすることが可能であるとともに腐食しないため、汚染の問題を防ぐ。リフトピンの円錐形の先端を用いてリフトピン穴を塞ぐことにより、ウエハの裏面に対するプロセスガスの流れを防ぐ。リフトピンを台座に対して直接位置決めすることで、堆積やその他のあらゆるウエハ処理の際、リフトピン位置をより再現可能にする。リフトピンの設計のこれらの特徴やその他の特徴について、以下に詳述する。
本開示は、以下のように構成されている。はじめに、図1Aおよび1Bを参照して基板処理システムの例を示し、説明する。図2を参照して、リフトピンおよびリフトピンホルダアセンブリを含む基板支持アセンブリの一例を示し、説明する。図3~図9を参照して、リフトピンホルダアセンブリと共にリフトピンの設計の例を示し、説明する。図10Aおよび図10Bを参照して、ボールロック式のリフトピンホルダアセンブリを示し、説明する。図11Aおよび図11Bを参照して、フォークロック式のリフトピンホルダアセンブリを示し、説明する。図12を参照して、シムを設置できるスロットを有するリング状プラットフォーム(すなわち、リフトリング)を示し、説明する。基板処理システムの2つの例のみを示しているが、本明細書で説明するリフトピンの設計は、他のタイプの基板処理システムにも使用可能である。
図1Aは、基板処理システム10の他の構成要素を囲み、(もし使用される場合は)RFプラズマを含む、処理チャンバ12を含んだ基板処理システム10を示す。基板処理システム10は、シャワーヘッド14と基板支持アセンブリ16とを含む。基板支持アセンブリ16上には、基板18が配置されている。シャワーヘッド14は、基板18の処理中にプロセスガスを導入し、分配する。
プラズマを使用する場合、このプラズマはダイレクトプラズマまたはリモートプラズマとすることができる。この例では、RF発生システム30が、シャワーヘッド14または基板支持アセンブリ16のいずれか(他方はデジタルグランド、アナロググランド、またはフローティングとされている)にRF電圧を発生させて出力する。あくまで例だが、RF発生システム30は、整合ネットワーク34によってシャワーヘッド14または基板支持アセンブリ16に供給されるRF電圧を発生させるRF電圧発生器32を含んでもよい。または、プラズマは、リモートプラズマ源36によって供給されてもよい。
ガス供給システム40は、1つまたは複数のガス源42-1、42-2、・・・、42-N(総称的にガス源42)を含み、この場合Nは正の整数である。ガス源42は、1つまたは複数のエッチングガス混合物、前駆体ガス混合物、クリーニングガス混合物、アッシングガス混合物等を処理チャンバ12に供給する。また、気化した前駆体を使用してもよい。ガス源42は、バルブ44-1、44-2、・・・、44-N(総称的にバルブ44)および質量流量コントローラ46-1、46-2、・・・、46-N(総称的に質量流量コントローラ46)によりマニホールド48に接続されている。マニホールド48の出力は、処理チャンバ12に供給される。あくまで例だが、マニホールド48の出力は、シャワーヘッド14に供給される。
ヒータ50が、基板支持アセンブリ16に配置されているヒータコイル(不図示)に接続されてもよい。このヒータ50は、基板支持アセンブリ16および基板18の温度を制御するために使用されてもよい。バルブ60およびポンプ62を使用して、処理チャンバ12から反応物を排出してもよい。コントローラ70を使用して基板処理システム10の構成要素を制御してもよい。あくまで例だが、コントローラ70を、プロセスガスの流れの制御、温度、圧力、電力等の処理パラメータの監視、プラズマの打撃および消火、反応物の除去等のために使用してもよい。
図1Bは、基板支持アセンブリ16を含む、上部チャンバ82および下部チャンバ84を含む基板処理チャンバ80の他の例を示す。誘導コイル86が上部チャンバ82の周囲に配置されている。RF発生システム30は、誘導コイル86にRF電力を出力して、上部チャンバ82内でプラズマ88を生成する。シャワーヘッド90はイオンを濾過し、ラジカルを下部チャンバ84に供給する。また、シャワーヘッド90を使用して、ガス供給システム40-2から前駆体ガス等の二次ガスを下部チャンバ84に供給してもよい。
図2は、基板支持アセンブリ16の一例をさらに詳細に示している。基板支持アセンブリ16は、図1Aおよび図1Bに示すような処理チャンバ内、または他の任意の基板処理チャンバ内に配置されてもよい。基板支持アセンブリ16は、基板支持板(天板ともいう)110と、支持柱112と、基部114とを含む。基部114は、本開示のリフトピンおよびリフトピンホルダアセンブリを内部に設置することが可能なリング状のプラットフォームまたは構造(リフトリングとも呼ばれ、図12を参照して示され、説明される)を含んでもよい。いくつかの例では、支持柱112は、基部114に対して相対的に移動する。
リフトピンホルダアセンブリ120(ここでは概要を示し、後で図10A~11Bに具体的に示す)は、基部114上の基板支持板110の下方に配置されている。リフトピンホルダアセンブリ120は、ベース部分126と、リフトピン130と、リフトピンホルダ134とを含む。いくつかの例では、リフトピンホルダアセンブリ120およびリフトピン130は、全体的に円筒形である。リフトピン130は、円形の溝131を含むが、これは、リフトピン130を、図10A~11Bを参照して後述するリフトピンホルダアセンブリに内に固定するのに有用である。
1つまたは複数のガイド要素140を使用して、リフトピン130をガイドする助けとしてもよい。いくつかの例では、ガイド要素140は、基板支持板110の底面に取り付けられた円筒形支持体143を含む。円筒形支持体143は、リフトピン130の中間部を収容するためのボア145を含む。同様に、基板支持板110は、リフトピン130の上部を収容するためのボア141(ここでは概要を示し、後で図3~図8に具体的に示す)を含む。
使用の際、基部114を、(例えば、コントローラ70および適切なアクチュエータを用いて)基板支持板110に対して昇降させて、基板支持板110の上面に対するリフトピン130の上端部の高さを変化させてもよい。その結果、リフトピン130は、基板122を基板支持板110の上方に持ち上げるか、または基板122を受け止めて基板支持板110上に搭載するように位置決めされる。基板122と基板支持板110の上面との間には、148で示すように、クリアランスが設けられている。
基板122が、処理のために基板支持板110の上面に配置されるとき、基板122と基板支持板110の上面との間には、小さなギャップが存在する。このギャップからプロセスガスが拡散し、基板122の裏面への堆積を引き起こす可能性がある。プロセスガスは、図3にさらに詳細に示す、ボア141とリフトピン130との間に存在する別の小さなギャップを通って流れる可能性があり、これにより基板122の裏面への堆積を引き起こす。
図3~図8では、ボールロック式のリフトピンホルダアセンブリ120を示して説明しているが、これはあくまで例である。図11Aおよび図11Bを参照して示し、後述するフォーク式のリフトピンホルダアセンブリ等、任意の他のリフトピンホルダアセンブリを代わりに使用してもよい。
図3は、リフトピン130とボア141の構造をさらに詳細に示す。ボア141の形状は、円筒形(図2に示すように)または円錐形(図3に示すように)とすることができる。以下の説明では一貫して、ボア141は円錐形状であり、円錐形ボア141と呼ばれる。円錐形ボア141は、図示のように、じょうご、あるいはY字の形のように、下方向に向かって細くなっている。リフトピン130と円錐形ボア141の円筒部との間には、図示のように、小さなギャップ150が存在する。プロセスガスは、ギャップ150を通って流れる可能性があり、基板122の裏面に堆積を生じさせる。
さらに、リフトピン130とリフトピンホルダアセンブリ120は、リフトピン130が(基板122を上昇させるために)上方位置にいるか(基板を天板110上に配置した後に)下方位置にいるかに関わらず、基板支持板110の基部114内のリフトリング上に載置されている。その結果、リフトピン130が下方位置にあるときのリフトピン130の高さ(リフトピンの下方高さまたは下方位置高さと呼ばれる)は、リフトリングの高さやリフトピン130および基板支持アセンブリ16の各種構成要素の熱膨張等の要因によって変化する。
図4~8を参照して後述する、本開示による新規のリフトピン設計は、基板122の裏面へのプロセスガスの流れを閉鎖または遮断し、基板支持アセンブリ16および基板122に対するリフトピンの高さの再現性を高めることにより、裏面堆積の問題を解決する。このリフトピン設計により、リフトピンの高さは、リフトリングの高さや基板支持アセンブリ16の各種構成要素の熱膨張に影響を受けなくなる。
図4は、本開示によるリフトピン200の設計を示す。具体的には、リフトピン200は、円錐形またはテーパー状の先端202を有する。リフトピン200の円錐形先端202(上端部または頂部とも呼ばれる)は、基板支持アセンブリ16の天板110の円錐形ボア141と係合する。この円錐形先端202と円錐形ボア141との係合により、204で示すように、プロセスガスの流れに対して天板110のリフトピン穴を閉鎖または遮断する。
また、この円錐形先端202と円錐形ボア141との係合により、円錐形先端202の上面と天板110の上面(または基板122の底部)との間のギャップまたは距離が定められる。リフトピン200が下方位置にあるとき、リフトピン200は円錐形ボア141から(点204で)吊るされ、これにより円錐形先端202の上面と天板110の上面(または基板122の底部)との間のギャップまたは距離が定められる。
リフトピン200の下端部は円筒形であり、リフトピンホルダアセンブリ206に挿入される。あくまで例として、ボールロック式のリフトピンホルダアセンブリが図示されている。図11Aおよび11Bを参照して示され説明された、フォーク式のリフトピンホルダアセンブリ等の任意の他のリフトピンホルダアセンブリを代わりに使用してもよい。リフトピンの底部円筒部分は、円形溝208を含む。図示した例におけるリフトピンホルダアセンブリ206は、円形溝208と係合してリフトピン200をリフトピンホルダアセンブリ206にしっかりと保持するボールロック210を含む。
基板支持アセンブリ16の基部114のリフトリング(図12を参照して示し、説明される)は、複数のスロット212を含む。スロットの数は、リフトピン200の数と同じである(例えば、少なくとも3つ)。各スロット212には、薄いシム214が配置されている。リフトリングが各リフトピン200を用いて基板122を上昇させるとき、リフトピンホルダアセンブリ206は対応するシム214の上に載置される。
各シム214の厚さは、リフトピン200、リフトピンホルダアセンブリ206、リフトリング内のスロット212、およびリフトリング自体に関連する製造公差を補償するように選択される。つまり、リフトピン200を用いて基板122を上昇(または下降)させる際に、基板122を天板110に対して平行に保持するためには、リフトピン200が同じ高さである必要がある。適切な厚さのシム214が、リフトピン200によって上昇(または下降)したときに基板122が天板110に対して平行に保持されるように、上方位置における各リフトピン200の高さを微調整するために使用される。例えば、リフトピン200およびシム214は、サファイアで作ることができる。
各シム214の外周部および周囲には、リテーナ216が配置されている。リテーナ216は、環状形状を有している。リテーナ216は、基板122を上昇させながらリフトピンホルダアセンブリ206が対応するシム214上に載置されているときに、リフトピンホルダアセンブリ206を取り囲む。リテーナ216は、金属(例えば、アルミニウム)または、好ましくはセラミック材料で作ることができる。一部のセラミック材料は、アルミニウム等の金属よりも比重が大きい可能性がある。従って、セラミック材料の使用は、十分な重量を保持しながら、リテーナ216の厚さまたは高さを低減するのに役立つ。
下方位置にあるとき、リフトピン200は、セラミック材料で作られたリフトピンホルダアセンブリ206の重量によって円錐形ボア141から吊るされている。リフトピンホルダアセンブリ206は、リフトリングの上方で吊るされている。すなわち、リフトピンホルダアセンブリ206は、リフトピン200が下方位置にあるとき(例えば、基板が天板110上に配置された後)、リフトリングに接触せず、シム214上に載置されない。リフトピン200が円錐形ボア141から吊るされている間、金属(例えば、アルミニウム)またはセラミック材料から作られたリテーナ216の重量により、シム214がスロット212内にしっかりと保持される。すなわち、リテーナ216の重量により、シム214がスロット212から移動したり、滑ったりすることが防止される。
リフトピン200は下方位置で円錐形ボア141から吊るされ、リフトピン200はリフトリングに接触しないため、リフトピン200の下方高さは、製造公差や各種構成要素の熱膨張等の要因で変動することがない。したがって、リフトピン200を基板支持アセンブリ16に対して(すなわち、リフトリングに対してではなく、基板支持アセンブリ16の天板110に対して)直接的に位置決めすることにより、堆積および他のウエハ処理中のリフトピン位置および高さがより再現性のあるものになる。
図5は、様々な視点のリフトピン200の例を示す。リフトピン200のフィーチャが詳細に示されている。例えば、リフトピン200の円錐形先端202の様々な視点が図示されている。リフトピン200の円形溝208が、詳細に図示されている。
図6は、上方位置または上昇位置(すなわち、基板122が基板支持アセンブリ16の天板110から上昇した状態)にあるリフトピン200を示す。上方位置または上昇位置では、リフトピンホルダアセンブリ206は、基板支持アセンブリ16の基部114上に(より詳細には、リフトリングのスロット212内のシム214上に)載置されているリフトピン200から吊るされている。リフトピンホルダアセンブリ206と基部114との間の接触を説明するために、スロット212、シム214、およびリテーナ216等、図4を参照して既に示し、説明した他の要素は省略している。
図7は、下方位置にある(すなわち、基板122を基板支持アセンブリ16の天板110の上に載置した後の)リフトピン200を示す。下方位置では、リフトピンホルダアセンブリ206はリフトピン200から吊るされており、リフトピン200は基板支持アセンブリ16の基部114に接触せず、またはその上に載置されていない。その代わりに、リフトピン200は、円錐形ボア141から(図4に示すように)吊るされ、リフトピンホルダアセンブリ206は、基部114の上方で吊るされている。その結果、ギャップまたは距離220が、リフトピンホルダアセンブリ206と基部114との間に存在する。リフトピンホルダアセンブリ206と基部114との間の分離(すなわち、ギャップ220)を説明するために、スロット212、シム214、およびリテーナ216等、図4によって既に図示して説明したその他の詳細は省略している。
図8は、リフトピン200がリフトピンホルダアセンブリ206に挿入された状態の、リフトピンホルダアセンブリ206の断面図である。この図において、リフトピン200およびリフトピンホルダアセンブリ206は、シム214上に載置されて(すなわち、配置されて)おり(すなわち、リフトピン200は上方位置にある)、リテーナ216はリフトピンホルダアセンブリ206のベース部分を取り囲んでいる。
図9は、シムリテーナ216をさらに詳細に示す。上述したように、対応するリフトピン200およびリフトピンホルダアセンブリ206と共に使用される各シム214は、リフトピン200、スロット212、およびリフトリングの製造公差を考慮することによってリフトピン200の高さを微調整するために、異なる厚さを有し得る。
図10A~図12は、リフトピンホルダアセンブリ206の様々な例および構成要素を詳細に示す。図10Aおよび図10Bは、図4~図8で示した例で使用されるボールロック式のリフトピンホルダアセンブリ(以下、ボールロックホルダアセンブリ)を示す。図11Aおよび11Bは、図4~図8に示すボールロックホルダアセンブリの代わりに使用できるフォークロック式のリフトピンホルダアセンブリ(以下、フォークロックホルダアセンブリ)を示す。図12は、シム214を設置できるスロット212を有するリング状のプラットフォーム(リフトリングとも呼ばれる)を示す。図10A~図12に示した構造、アセンブリ、および構成要素はすべて、非金属材料で作られる。例えば、図10A~図12に示した構造、アセンブリ、および構成要素はすべて、セラミック材料で作られる。さらに、リフトピン200もまた、非金属材料(例えば、サファイア)で作られる。
図10Aおよび図10Bは、ボールロックホルダアセンブリ260を示す。ボールロックホルダアセンブリ260は、ベース部分262と上部(キャップともいう)264を含む。ベース部分262は、リフトピン200がベース部分262に挿入されたときにリフトピン200を固定するためのボールロック266を含む。ボールロック266の上に上部264をスライドして下げることにより、上部264がベース部分262上に設置される。上部264がボールロック266の上にスライドすると、上部264は、ベース部分262の軸から半径方向に突出するとともに上部264内の対応する要素(不図示)と嵌合するリング状の要素(不図示)を介してベース部分262内に固定される。
図10Aは、上部264がベース部分262の上に完全には設置されていない(すなわち、内部で固定されていない)ボールロックホルダアセンブリ260を示す。図10Bは、上部264がベース部分262の上に完全に設置された(すなわち、内部で固定された)ボールロックホルダアセンブリ260を示す。上部264がベース部分262の上に完全に設置された(すなわち、内部で固定された)状態で、リフトピン200を、上部264内の開口部268を通じてボールロックホルダアセンブリ260に挿入可能である。リフトピン200が開口部268を通ってベース部分262に向かって下方に挿入された後、リフトピン200は、上部264上でわずかに押し下げられることによってボールロックホルダアセンブリ260内に固定される。リフトピン200の周囲の円形溝208(図4に示す)は、ボールロック266(図4中の要素210)上にスライドし、ボールロック266内に固定される。リフトピン200をボールロックホルダアセンブリ260から固定解除して解放するために、上部264をわずかに引き上げ、リフトピン200をボールロックホルダアセンブリ260から取り外す。リフトピン200の周囲の円形溝208は固定解除され、ボールロック266から解放される。
図11Aおよび図11Bは、フォークロックホルダアセンブリ300を示す。フォークロックホルダアセンブリ300は、ベース部302と、上部(キャップともいう)304を含む。上部304をベース部302上に設置する前に、リフトピン200を上部304の中央の開口部306から挿入する。リフトピン200とともに上部304をベース部302内にスライドして下げることにより、上部304がベース部302上に設置される。上部304は次に、リフトピン200上でベース部302に向かってスライドして下げられる。リフトピン200は、後述するように、ベース部302内に固定され、ベース部302内に固定された状態を維持する。
上部304がベース部302上に設置された後、フォークロックホルダアセンブリ300は、図10Bに示すボールロックホルダアセンブリ260と、外観が極めて類似して見える。したがって、ベース部302上に上部304を設置したフォークロックホルダアセンブリ300の図は、簡略化のために再度示していない。フォークロックホルダアセンブリ300からリフトピン200を取り外すには、上部304を引き上げて、ベース部302から離す。上部304が引き上げられてベース部302から離れると、リフトピン200がベース部302から(すなわち、フォークロックホルダアセンブリ300から)固定解除され、ベース部302から取り外すことができる。
図11Aは、フォークロックホルダアセンブリ300のベース部302をさらに詳細に示す。図11Aは、ベース部302の様々な視点を示す。ベース部302は、ベース部302の下部(または基部)を画定する円筒部310を含む。ベース部302は、リフトピン130を収容するためのスロット312を含む。スロット312は、円筒部310から垂直に延びている。スロット312は、概して、リフトピン200を内部に収容して保持するキャビティ314を画定するC字型の構造体である。スロット312は、概して、中空で、円形または楕円形の、管状構造体であり、管状構造体の一部がスロット312の長さ(すなわち、高さ)に沿ってスライスされて除去されることで、スロット312はC字型構造体となっている。キャビティ314は、スロット312を通って円筒部310内に延びる。
図11Aの細部Bは、リフトピン200をベース部302内に(すなわち、フォークロックホルダアセンブリ300内に)挿入し保持することを可能にするスロット312の設計を示している。スロット312は、リフトピン200をベース部302の中心線から中心をずらして挿入した後で中心線にスライドできるように、ひと続きの半径を有している。末端(すなわち、円筒部310と反対側の端)において、スロット312は、リフトピン200の周囲の円形溝208に対して固定する、より小さい(内側)半径または内側半径部分を含む(図4に示す)。スロット312の上端部付近の内側半径または内側半径部分は、リフトピン200上の円形溝208と係合し、リフトピン200をスロット312内およびベース部302内に固定する。スロット312のスライド面は、スロット312の挿入部分と一致する半径を有し、リフトピン200がベース部302に対して固定されるようにガイドするために上方と下方の両方が面取りされている。スロット312の外側半径は上部304の内側半径と一致しており、上部304がスロット312の下方にスライドしてリフトピン200をスロット312内のキャビティ314内に保持するようになっている。
図11Bは、フォークロックホルダアセンブリ300の上部304をさらに詳細に示す。上部304は円筒形状であり、ベース部302のスロット312と嵌合する中空構造体を含む。上部304は開口部306を含む。開口部306の直径は、リフトピン200の直径と一致する。上部304は、開口部306の直径を有するとともに開口部306から上部304の中心に沿って延びる、第1の円筒形中空部330を含む。上部304は、開口部306から離れた位置から上部304の中心に沿って延びる、第2の円筒形中空部332をさらに含む。第2の円筒形中空部332は、上部304がベース部302上に設置されたときに、ベース部302のスロット312と嵌合してスロット312を取り囲む。開口部306は、上部304がベース部302上に設置されたときに、スロット312の頂点付近のキャビティ314の一部と一直線になる。
図12は、図2に示す基板支持アセンブリ16の基部114に含まれ得るスロット付き環状構造体(リフトリングとも呼ばれる)400を模式的に示す。リフトリング400は、内径と外径とを有する。リフトリング400は、複数のスロット212を含む。スロット212は、図4~図8に示すシム214を保持するように設計される。スロット212は、あくまで例示のために、円形形状を有するものとして図示される。実用的には、スロット212は、シム214をスロット212内外にスライドできるように、リフトリング400の外縁付近においてほぼ円形であってもよい。あるいは、スロットは図示のように完全な円形とすることができ、シム214をスロット212内に挿入可能であり、リテーナ216によってスロット212内に保持可能である。
スロット212の数は、基板支持アセンブリ16と共に使用されるリフトピン200の数と同じである。スロット212毎に、リフトリング400の一部がリフトリング400から除去され(切削または抉られ)、均一な深さを有するスロット212が形成される。例えば、スロット212は、リフトリング400の上面からほぼ円形の部分を機械加工またはエッチングすることによって形成できる。各スロット212の深さは、リフトリング400の厚さ未満であり、シム214をスロット212内に設置するのに十分である。各スロット212の頂点は、リフトリング400の上面と同じ高さにある。スロット212は、リフトリング400と同一平面上にある。
前述の説明は、本質的に解説のためのものに過ぎず、本開示、その応用、または用途を限定することを意図していない。本開示の広範な教示は、様々な形態で実施可能である。したがって、本開示には特定の実施例が含まれるが、図面、明細書、および以下の請求項を検討すれば、他の変更点が明らかになるため、本開示の真の範囲をそのように限定すべきではない。
方法内の1つまたは複数のステップを、本開示の原理を変更することなく異なる順序で(または同時に)実行してもよいことを理解すべきである。さらに、各実施形態は特定の特徴を有するものとして上述しているが、本開示の任意の実施形態に関して説明されたそれらの特徴のうちの任意の1つまたは複数は、その組み合わせが明示的に記載されていない場合も、他の任意の実施形態の特徴において実現可能、かつ/または組み合わせ可能である。つまり、説明された実施形態は相互に排他的ではなく、1つまたは複数の実施形態の相互の順列は、本開示の範囲内に留まる。
要素間(例えば、モジュール間、回路要素間、半導体層間等)の空間的および機能的関係は、「接続」、「係合」、「結合」、「隣接」、「隣」、「上部に」、「上に」、「下に」、および「配置」 等の様々な用語を用いて説明される。「直接的」であると明示的に記述されていない限り、上記開示において第1および第2の要素間の関係が記載される場合、その関係は、第1および第2の要素間に他の介在要素が存在しない直接的な関係である可能性があるが、第1および第2の要素間に(空間的または機能的に)1つまたは複数の介在要素が存在する間接的な関係である可能性もある。
本明細書で使用される場合、A、B、Cのうちの少なくとも1つという表現は、非排他的論理ORを用いて、論理(A OR B OR C)を意味すると解釈すべきであり、「Aの少なくとも1つ、Bの少なくとも1つ、およびCの少なくとも1つ」という意味に解釈すべきではない。
いくつかの実装形態では、コントローラはシステムの一部であり、上述した実施例の一部であってもよい。このようなシステムは、単一または複数の処理ツール、単一または複数のチャンバ、単一または複数の処理用プラットフォーム、および/または特定の処理コンポーネント(ウエハ台座、ガスフローシステム等)を含む半導体処理機器を含むことができる。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、および処理後にシステムの動作を制御するための電子機器と統合されていてもよい。この電子機器を、単一または複数のシステムの様々な構成要素またはサブパーツを制御し得る「コントローラ」と呼ぶ場合がある。
コントローラは、処理要件および/またはシステムの種類に応じて、処理ガスの供給、温度設定(例えば、加熱および/または冷却)、圧力設定、真空設定、電力設定、無線周波数(RF)発生器の設定、RF整合回路の設定、周波数設定、流速設定、液体供給設定、位置および動作設定、特定のシステムに接続またはインターフェース接続されたツールおよび他の移送ツールおよび/またはロードロック内外へのウエハの移送等、本明細書に開示した処理のいずれかを制御できるようにプログラムしてもよい。
広義には、コントローラは、命令を受信し、命令を出し、動作を制御し、クリーニング動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にする、各種集積回路、論理、メモリ、および/またはソフトウェア等を有する電子機器と定義してよい。集積回路は、プログラム命令を格納するファームウェアの形態のチップ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)として定義されるチップ、および/またはプログラム命令(例えば、ソフトウェア)を実行する1つまたは複数のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを含んでよい。
プログラム命令は、半導体ウエハ上または半導体ウエハ用、あるいはシステムに対する特定のプロセスを実行するための動作パラメータを定義する、様々な個別設定(またはプログラムファイル)の形でコントローラに伝達される命令であってもよい。動作パラメータは、いくつかの実施形態では、ウエハの1つまたは複数の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、および/または型の製造中に1つまたは複数の処理工程を達成するためにプロセスエンジニアによって定義されたレシピのイッ部であってもよい。
コントローラは、いくつかの実装形態では、システムと統合されているコンピュータの一部であるか、コンピュータに結合されているか、システムに結合されているか、そうでなければシステムにネットワーク接続されているか、またはそれらの組み合わせであってもよい。例えば、コントローラは、「クラウド」内、または、ウエハ処理のリモートアクセスを可能にする製造工場ホストコンピュータシステムのすべてまたは一部の中にあってもよい。コンピュータは、組立作業の現在の進捗状況の監視、過去の組立作業の履歴の調査、複数の組立作業からの傾向または性能成績の調査、現在の処理のパラメータの変更、現在の処理に続く処理工程の設定、または新しいプロセスの開始を行うためにシステムへのリモートアクセスを可能とすることができる。
いくつかの例では、リモートコンピュータ(例えば、サーバ)は、ローカルネットワークまたはインターネットを含み得るネットワークを介してシステムに処理レシピを提供できる。リモートコンピュータは、パラメータおよび/または設定の入力またはプログラミングを可能にするユーザインターフェイスを含んでもよく、このパラメータおよび/または設定は次にリモートコンピュータからシステムへ伝達される。いくつかの例では、コントローラは、1つまたは複数の動作の間に実行される各処理ステップのパラメータを指定する、データの形式の命令を受信する。パラメータは、実行されるプロセスの種類、およびコントローラがインターフェース接続または制御するように構成されるツールの種類に固有のものであってもよいことを理解すべきである。
したがって、上述のように、コントローラは、本明細書に記載された処理および制御等の共通の目的に向かって働く、互いにネットワーク接続された1つまたは複数の別個のコントローラからなること等によって、分散されていてもよい。このような目的の分散型コントローラの例としては、リモート配置(プラットフォームレベルまたはリモートコンピュータの一部として等)された1つまたは複数の集積回路と通信し、結合してチャンバ上の処理を制御する、チャンバ上の1つまたは複数の集積回路が挙げられる。
限定されないが、例示的なシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、堆積チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属めっきチャンバまたはモジュール、クリーンチャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、物理気相堆積(PVD)チャンバまたはモジュール、化学気相堆積(CVD)チャンバまたはモジュール、原子層堆積(ALD)チャンバまたはモジュール、原子層エッチング(ALE)チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、トラックチャンバまたはモジュール、および半導体ウエハの組立および/または製造に関連し、または用いられ得る他の任意の半導体処理システムを含んでもよい。
上述のように、ツールによって実行される単一または複数の処理ステップに応じて、コントローラは、他のツール回路またはモジュール、他のツールコンポーネント、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接ツール、近隣ツール、工場全体に配置されているツール、メインコンピュータ、他のコントローラ、またはウエハのコンテナをツール位置および/または半導体製造工場内のロードポート内外に搬送する材料搬送に使用されるツールの1つまたは複数と通信してもよい。
Claims (20)
- 下方向に向かって細くなる円錐形状を有する上端部と、
円筒形状を有する下端部と
を含む、処理チャンバ内の基板支持アセンブリに対して半導体基板を昇降させるためのリフトピンと、
前記リフトピンの前記下端部を保持するためのリフトピンホルダと
を備える、装置。 - 請求項1に記載の装置であって、
下方向に向かって細くなる円錐形ボアを含む前記基板支持アセンブリの天板と、前記リフトピンの前記上端部は、前記リフトピンが下方位置にあるときに前記円錐形ボアから懸吊され、
前記リフトピンホルダを支持し、前記半導体基板を前記天板に対して昇降させるために、前記基板支持アセンブリの基部に配置されているリング状構造体と
をさらに備え、
前記リフトピンホルダは、前記リフトピンが前記下方位置にあるときに前記リング状構造体の上方で懸吊されている、装置。 - 請求項2に記載の装置であって、
前記リング状構造体のスロット内に配置されているシムと、前記リフトピンホルダは、前記天板から前記半導体基板を上昇させるために前記リング状構造体が前記リフトピンを上昇させるときに、前記シムの上に載置され、
前記リフトピンホルダが前記シムの上に載置されているときに前記リフトピンホルダを囲む、前記シムの上に配置されているリテーナと
をさらに備える、装置。 - 請求項1に記載の装置であって、前記基板支持アセンブリは、下方向に向かって細くなる円錐形ボアを有する天板を含み、前記リフトピンは、前記リフトピンが下方位置にあるときに、前記円錐形ボアが前記リフトピンの前記上端部を支持する状態で、前記円錐形ボアから懸吊されている、装置。
- 請求項4に記載の装置であって、前記下方位置において、前記リフトピンの前記上端部は、前記基板支持アセンブリの前記天板の上面から所定の距離で、前記円錐形ボアから懸吊されている、装置。
- 請求項1に記載の装置であって、前記リフトピンホルダを支持し、前記半導体基板を前記基板支持アセンブリに対して昇降させるために、前記基板支持アセンブリの基部に配置されているリング状構造体をさらに備える、装置。
- 請求項6に記載の装置であって、下方位置において、
前記リフトピンの前記上端部は、前記基板支持アセンブリの天板内にあり、下方向に向かって細くなる円錐形ボアから懸吊されており、
前記リフトピンの前記下端部を保持する前記リフトピンホルダは、前記リング状構造体の上方で懸吊されている、装置。 - 請求項7に記載の装置であって、前記リング状構造体のスロット内に配置されているシムをさらに備え、前記リフトピンホルダは、前記リング状構造体が前記リフトピンを上昇させて前記半導体基板を前記天板から上昇させるときに、前記シムの上に載置されている、装置。
- 請求項8に記載の装置であって、前記シムの上に配置されている環状リテーナをさらに備える、装置。
- 請求項9に記載の装置であって、前記環状リテーナは、前記リフトピンホルダが前記シムの上に載置されているときに前記リフトピンホルダのベース部分を囲んでいる、装置。
- 請求項1に記載の装置であって、前記リフトピンが前記下端部に近接する溝をさらに備え、前記リフトピンホルダは前記溝内に固定するためのボールロックを備える、装置。
- 請求項3に記載の装置であって、前記リフトピンと、前記リフトピンホルダと、前記シムと、前記リテーナとは、セラミック材料から作られている、装置。
- 処理チャンバ内の基板支持アセンブリに対して半導体基板を昇降させるための複数のリフトピンと、前記リフトピンのそれぞれは、
下方向に向かって細くなる円錐形状を有する上端部と、
円筒形状を有する下端部と
を備え、
複数のリフトピンホルダと、前記リフトピンホルダのそれぞれは、前記リフトピンのそれぞれの前記下端部を保持し、
下方向に向かって細くなる複数の円錐形ボアを備える前記基板支持アセンブリの天板と、前記リフトピンの上端部は、前記リフトピンが下方位置にあるときに前記円錐形ボアから懸吊され、
前記リフトピンホルダを支持し、前記半導体基板を前記天板に対して昇降させるために、前記基板支持アセンブリの基部に配置されているリング状構造体と、前記リフトピンホルダは、前記リフトピンが前記下方位置にあるときに、前記リング状構造体の上方で懸吊されていること、
を備える、システム。 - 請求項13に記載のシステムであって、
前記リング状構造体の複数のスロット内にそれぞれ配置されている複数のシムをさらに備え、
前記リフトピンホルダは、前記半導体基板を前記天板から上昇させるために前記リング状構造体が前記リフトピンを上昇させるときに、それぞれの前記シムの上に載置されており、
上昇した前記半導体基板は前記天板と平行である、システム。 - 請求項14に記載のシステムであって、
それぞれの前記シムの上に配置されている複数のリテーナをさらに備え、
前記リテーナは、前記リフトピンホルダが前記シムの上に載置されているときに、それぞれの前記リフトピンホルダを囲む、システム。 - 第1の円錐状部分と、
前記第1の円錐状部分から延びる第2部分と、
溝を備える第3の円筒状部分であって、前記第2部分から延び、前記溝内に固定するボールロックを備えるホルダ内に挿入される、第3の円筒状部分と
を備える、リフトピン。 - 処理チャンバ内の基板支持アセンブリに対して半導体基板を昇降させるためのリフトピンと、前記リフトピンは、
下方向に向かって細くなる円錐形状を有する上端部と、
円筒形状を有する下端部と、
前記下端部に近接する溝と
を備え、
前記溝内に固定するためのボールロックを備え、前記リフトピンの前記下端部を保持するためのリフトピンホルダと
を備える、リフトピンアセンブリ。 - 請求項17に記載のリフトピンアセンブリと、前記基板支持アセンブリとを備えるシステムであって、前記基板支持アセンブリは、下方向に向かって細くなる円錐形ボアを有する天板を備え、前記リフトピンは、前記リフトピンが下方位置にあるときに前記円錐形ボアが前記リフトピンの前記上端部を支持した状態で、前記天板の上面から所定の距離で、前記円錐形ボアから懸吊されている、システム。
- 請求項17に記載のリフトピンアセンブリを含むシステムであって、
下方向に向かって細くなる円錐形ボアを含む前記基板支持アセンブリの天板と、前記リフトピンの前記上端部は、前記リフトピンが下方位置にあるときに前記円錐形ボアから懸吊され、
前記リフトピンホルダを支持し、前記半導体基板を前記天板に対して昇降させるために、前記基板支持アセンブリの基部に配置されているリング状構造体と、前記リフトピンホルダは、前記リフトピンが前記下方位置にあるときに、前記リング状構造体の上方で懸吊されていること、
をさらに備える、システム。 - 請求項19に記載のシステムであって、
前記リング状構造体のスロット内に配置されているシムと、前記リフトピンホルダは、前記リング状構造体が前記リフトピンを上昇させて前記半導体基板を前記天板から上昇させるときに、前記シムの上に載置され、
前記リフトピンホルダが前記シムの上に載置されているときに前記リフトピンホルダを囲む、前記シムの上に配置されているリテーナと
をさらに備える、システム。
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