JP2023516097A - 順応センタリングフィンガを有するリング構造 - Google Patents

Abstract

ウェハセンタリングローラ機構を有する改良型エッジリングが開示される。これらの装置のローラ機構は、ばね付勢式ローラを備え、ばね付勢式ローラは、ローラが半径方向内側又は外側に動くことで、広い温度範囲にわたってウェハとエッジリングとの差温膨張を補償しながら、高温と低温の両方で高い配置精度を維持するように、半径方向内側に付勢される。【選択図】図５Ｃ

Description

関連出願
本出願の一部として、ＰＣＴ出願願書が本明細書と同時に提出されている。同時に提出されたＰＣＴ出願願書に特定され、本出願がその利益又は優先権を主張する各出願は、その全体がすべての目的のために、参照により本明細書に組み込まれる。

半導体ウェハのエッジ及び／又は下面への望ましくない堆積やエッチングを防ぐために、処理動作中に半導体ウェハのエッジを保護することがしばしば望まれる。このようなエッジ保護を提供するために用いられる１つの技術は、業界では一般的に「排除リング」又は「エッジリング」と呼ばれる。

典型的なエッジリングは、エッジリングと共に使用される半導体ウェハの直径よりわずかに小さい開口部を中央に有するリング構造を特徴とし、エッジリングを半導体ウェハの上、又は半導体ウェハを中心とした位置に配置すると、エッジリングの内縁が半導体ウェハの外縁にわずかに重なる。

エッジリングの中には、リング構造の円周に対して１２０°±１０°互いに離れて配置されている３つのローラ機構を特徴とし、これらのローラ機構はローラを含み、ローラは、その最も内側の部分が、エッジリングと共に使用される半導体ウェハの直径と公称同じ（又はその幾分許容範囲内の）円を画定するように配置される。他の実施態様では、ローラ機構は他の量だけ間隔を空けて配置されてもよい。いくつかのそのような実施態様では、ローラ機構は、例えば、１００°、１００°、１６０°のように非対称に間隔を開けて配置されてもよく、これによりクリアランスを増加させ、例えばローラ機構間に１６０°の角度間隔を有するエッジリングの側部を通じて、その中にウェハを挿入することを可能にする。このような間隔により、ローラを支持するために、より短い長さのカンチレバービーム構造、すなわちフィンガを使用でき、それによって、そのような構造は、例えばガスフローなどの様々なプロセスチャンバの特性に与え得る影響を軽減する。ローラ機構はさらに、ローラから半径方向内側に配置されている接触パッドを含む。ローラ及び接触パッドは、リング構造の下面から下向きに垂直方向に間隔をあけて配置され、半導体ウェハを受けて支持できる受け台をリング構造の下に形成する。ウェハのローディング動作中、このようなエッジリングは、通常、半導体処理チャンバ内のチャックに予め配置されているが、チャックから持ち上げられて離されてもよい。次に、半導体ウェハを支持するウェハ処理ロボットのエンドエフェクタを制御して、ローラとリング構造の下面との間のギャップ内で半導体ウェハをエッジリングに挿入してもよい。半導体ウェハは、このような挿入の際に、理論上、エッジリングを中心とした位置に配置されてもよい。一旦、配置されると、半導体ウェハを下降（又はエッジリングを上昇）させることにより、ローラ機構の接触パッド上に半導体ウェハを配置してもよい。このような半導体ウェハとエッジリングとの間の垂直方向の相対移動の間、半導体ウェハとエッジリングとが互いに対して十分にセンタリングされていない場合、１つ又は複数のローラが半導体ウェハのエッジに係合し、半導体ウェハを横方向に変位させることにより、より正確にセンタリングさせてもよい。半導体ウェハが接触パッド上に降ろされると（かつ、ウェハ処理ロボットのエンドエフェクタが取り出されると）、エッジリング（及び半導体ウェハ）をチャック内に降ろしてもよい。半導体ウェハがチャックに接触すると、チャックが半導体ウェハをエッジリング接触パッドから持ち上げる。エッジリングのローラ機構は、エッジリングのリング構造がチャックによっても支持されるまで、チャックの凹部に下降し続けることになる。エッジリングと係合するチャック内のセンタリング装置は、エッジリングがチャックを中心に置くことを保証する。したがって、そのようなエッジリングによって、半導体ウェハ、エッジリング、及びチャックのすべてを互いに概ね中心に位置させることができる。

本開示は、ローラ機構を有するエッジリングの改良に関するものであり、以下のエッジリングへの言及は、一般的にそのようなタイプのエッジリングに向けられたものと理解されたい。

本明細書に記載される主題の１つ又は複数の実施態様の詳細は、添付の図面及び以下の説明に記載される。他の特徴、態様、及び利点は、明細書、図面、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。

本発明者らは、２０年以上にわたって業界で使用されてきたローラ機構を特徴とする従来のエッジリングの設計には、状況によっては認識されていない問題があると判断し、そのような問題を解消するためにエッジリングの改良設計を開発した。本発明者らは、熱膨張係数のミスマッチと、大きな処理温度範囲と、許容可能なエッジリングとウェハエッジのオーバーラップレベルの低下との複雑な相互作用により、従来のエッジリング設計が特定の半導体プロセスでは使用できないと判断した。特に、半導体製造業界では、ますます多くのウェハ面積を活用することによって、ウェハの歩留まりを増大させるのが一般的傾向である。ダイの製造に効率的に使用され得るウェハの面積を最大化するために、製造者は、エッジリングと半導体ウェハのエッジとの許容される重なりの度合いを従来のレベルよりも小さくすることをますます要求している。エッジリングと重なる半導体ウェハの領域を効果的に処理することはできないため、この重なり領域は実質的に、半導体ウェハからのダイの歩留まりを増大させるために使用できない半導体ウェハの部分となる。重なり領域を減らすことで、ダイ製造に使用可能な半導体ウェハの面積を増加させ、それによって歩留まりを増大させることができる。

しかし、エッジリングを用いて適切なエッジ保護を維持するためには、エッジリングがその全周にわたって保護する半導体ウェハと確実に重なるようにすることが望ましい。許容可能な重なり度合いが減少すると、これに対応してエッジリングと半導体ウェハとを互いに対してより正確にセンタリングして、エッジリングは、半導体ウェハとその全周にわたって確実に重なるようにしなければならない。このような精度の向上を達成するために、そのようなエッジリングのローラ機構のローラは、このようなより厳しい重なり要件が導入される以前に必要とされていたよりも半導体ウェハの直径に近い円を、その最内周面によって画定するように配置されなければならない。ローラの最内周面によってより小さな円が画定されるようにローラを配置することで、ローラは、提供するウェハセンタリング機能の精度を向上させる。

しかし、そのような方法でのローラの配置は、温度差の大きい場合を含む特定の使用事例では重大な問題をもたらすことを本発明者らはさらに発見した。半導体ウェハは通常シリコンで作成されるが、エッジリングは通常、酸化アルミニウムなどのセラミックスで作成される。その結果、半導体ウェハの熱膨張は、半導体ウェハを支持するエッジリングの熱膨張の３分の１未満となる場合もある。これは、エッジリングと半導体ウェハが常に同じ温度条件下で相互作用する場合には必ずしも問題にはならないが、例えば摂氏数百度の温度変化などの極端な温度変化の下で、上記のような高精度を実現するように設計されたエッジリングでは深刻な問題となる。

このような場合、２つの極端な温度の一方においてのみ、適切なセンタリング精度が達成可能である場合がある。他方の極端な温度では、必要なセンタリング精度が達成できないこともあり、場合によっては半導体ウェハへのダメージが生じることもある。

例えば、エッジリングが室温、例えば２０℃のときに、ローラが直径３００ｍｍ（典型的なウェハの呼び径）の円を画定するように配置されていれば、理論的には、その温度で直径３００ｍｍのウェハをエッジリングに対して中心に置くことになる。しかし、エッジリングが４２０℃に加熱されると、エッジリング（一般的に、その全体が酸化アルミニウム製と仮定）は、エッジリングのローラの最内周面で画定された円の直径が３００．９７２ｍｍ（元の３００ｍｍを超えて、４００℃・８．１×１０^-6Ｃ^-1・３００ｍｍ＝０．９７２ｍｍの熱膨張）になるように膨張することになる。同時に、半導体ウェハ（シリコン製と仮定）は、同じ条件下で直径３００．３１２ｍｍ（元の３００ｍｍを超えて、４００℃・２．６×１０^-6Ｃ^-1・３００ｍｍ＝０．３１２ｍｍの熱膨張）にまで膨張することになる。したがって、４２０℃ではローラと半導体ウェハとの間におよそ３分の２ｍｍの遊びがあり、エッジリングがローラの少なくとも１つと接触しているときに、半導体ウェハとエッジリングが少なくとも３分の１ｍｍだけ互いに対して中心からずれることを許し、これは所定の半導体プロセスに対してエッジリングと半導体ウェハとの間の重なり領域の望ましい半径幅を超える場合がある。

代わりに、同じエッジリングを、４２０℃の高温でローラが３００．３１２ｍｍの円を画定するように設計し、それによって温度範囲例の高温側で呼び径３００ｍｍ（室温で）の半導体ウェハの理論的に完全なセンタリングを提供した場合、エッジリングが室温のときにそれらの同じローラによって画定される円は、同じ条件下での半導体ウェハの直径よりも小さくなる。例えば、ローラの最内周面は、室温では直径２９９．３３９ｍｍ（元の３００ｍｍから、４００℃・８．１×１０^-6Ｃ^-1・３００ｍｍ＝０．９７３ｍｍの熱収縮）の円を画定するが、その温度での半導体ウェハの直径は３００ｍｍとなる場合もある。このサイズの不一致により、半導体ウェハがローラ間に収まらず、ローラ間に半導体ウェハが詰まったり、そうでなければエッジリングの接触パッド上に平らに静置することを妨げられたりすることもある。極端な場合、半導体ウェハは、そのような状況で接触パッドによって支持可能な場合、半導体ウェハとローラとの間の干渉嵌合により、半径方向の圧縮荷重を受けることもある。このような荷重は、半導体ウェハに過大な応力をかけ、割れや、そうでなければ破損をもたらすこともある。

この潜在的な問題は、業界で長年使用されてきたセンタリング公差の観点からはこれまで理解されていなかったが、本発明者らはこの問題を認識し、このようなエッジリングのローラ機構が、ばね付勢式ローラ、すなわち半径方向に移動可能に構成され、かつある種のばね要素によって半径方向内側に付勢されるローラを特徴とする改良型エッジリング設計を着想した。本発明者らはさらに、パッケージングの制約の観点から、既存のローラ機構と互換性のあるローラ機構設計を想到し、これにより、既存の半導体処理ツールに修正を加えることなく、新規な強化型エッジリングを既存の半導体処理ツールと共に使用することが可能になった。

以下の議論及び図面は、そのような改良型エッジリングのいくつかの異なる実施形態に関する詳細を提供するが、同様の性質を有しつつ様々な詳細の異なる他の実施態様も、同様に本開示の範囲内にあることが理解されよう。標準的なエッジリングの通常の動作や構造は、以下ではあまり詳細には説明されないが、読者がエッジリングと半導体処理ツールと半導体ウェハとの相互作用に関するさらなる情報を望む場合、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，１２６，３８２号が、その図１０－１６を参照して、例示的なエッジリングの十分な議論を提供する。本明細書で論じられる改良型エッジリングを、その設置及び半導体処理ツールとの接続に関して使用する方法は、米国特許第６，１２６，３８２号の標準的なエッジリングに関して記載されているものと同様であろう。すなわち、本明細書で論じられる改良型エッジリングによって提供される追加機能は、半導体処理ツール上の追加のハードウェア、又は半導体処理ツールがそのような改良型エッジリングと接続する方法に対する動作変更を必要とせずに、利用できる。

いくつかの実施態様において、内周及び外周を有するリング構造を含む装置が提供され得る。内周は、第１の直径とリング中心軸とを有する円形開口部を画定してもよい。装置は、リング構造で連結され、リング中心軸を中心とする基準円に沿う位置に配置される複数のローラ機構をさらに含んでもよい。そのような各ローラ機構は、非弾性支持構造と、ローラ機構の非弾性支持構造に対して対応する回転軸の周りを回転するように構成されているローラと、ローラ機構用のローラをリング中心軸に対して半径方向内側に付勢するように構成されているばね要素とを有してもよい。そのような実施態様では、ローラ機構の非弾性支持構造は、リング中心軸に垂直な軸に沿って見たときに、ローラ機構のローラがリング構造と重ならないように、ローラ機構のローラをリング構造から離して配置する。

装置のいくつかの実施態様において、ばね要素は、コイルばね、カンチレバービームばね、又は板ばねであってもよい。

装置のいくつかの実施態様において、ローラ機構のうち少なくとも２つの非弾性支持構造間の最小距離は、第１の距離より大きくてもよく、内周は円形であり、かつ第１の距離より小さい直径を有してもよく、第１の距離は２００ｍｍ、３００ｍｍ、又は４５０ｍｍであってもよい。

装置のいくつかの実施態様において、ローラはすべて、リング中心軸に沿って見たときに、内周の完全に外部に配置されてもよい。

装置のいくつかの実施態様において、リング中心軸の周りに、１２０°±１０°の位置に互いに離れて配置されている３つのローラ機構が存在してもよい。

装置のいくつかの実施態様において、各ローラ機構は、車軸とヨークとをさらに含んでもよい。各ローラ機構のヨークはローラ機構の車軸と係合してもよく、ローラ機構の車軸はローラ機構のローラを支持してもよく、ローラ機構のばね要素は、リング中心軸に対して半径方向内側に、ローラ機構のヨークを、それによりローラ機構の車軸とローラ機構のローラとを付勢するローラ機構のヨークに力を加えるように構成されてもよい。

装置のいくつかの実施態様において、各ローラ機構は、第１の端部と第２の端部とを有するカンチレバービーム構造をさらに含んでもよい。そのような実施態様の各ローラ機構に関して、ローラ機構のカンチレバービーム構造の第１の端部は、ローラ機構の非弾性支持構造と連結されてもよく、ローラ機構のカンチレバービーム構造の第２の端部は、ローラ機構のカンチレバービーム構造の第１の端部から半径方向内側に配置されてもよく、ローラ機構のローラはローラ機構のカンチレバービーム構造の第２の端部に配置されてもよい。

装置のいくつかの実施態様において、各ローラ機構のカンチレバービーム構造は、リング中心軸に対して半径方向に沿って延びる対応するスロット軸に沿って延びるスロットを有してもよく、ローラ機構の軸は、ローラ機構のカンチレバービーム構造のスロット内に配置されてもよい。

装置のいくつかの実施態様において、各ローラ機構のカンチレバービーム構造は、その第２の端部に配置されている最小接触領域フィーチャを有してもよく、ローラ機構のカンチレバービーム構造の最小接触領域フィーチャは、ウェハがカンチレバービーム構造上に下げられたときにウェハの下面に接触するように構成されてもよく、ローラ機構のカンチレバービーム構造の最小接触領域フィーチャは、ローラ機構のローラよりもリング中心軸に近い位置に配置されてもよい。

装置のいくつかの実施態様において、各ローラ機構の少なくともカンチレバービーム構造は、リング中心軸に対して半径方向に沿って延びる対応するボア軸に沿って延びる対応するボアを含んでもよく、ばね要素は、少なくとも部分的にボア内に配置されるコイルばねであってもよい。

装置のいくつかの実施態様において、各ローラ機構用の車軸は、ローラ機構用のローラ用の対応する回転軸に沿う、ローラ機構用のヨークの幅よりも短い、ローラ機構のローラ用の対応する回転軸に沿う長さを有してもよく、ローラ機構用のローラは、ローラの対応する回転軸に沿うローラ機構用のヨークの幅よりも短い、ローラの対応する回転軸に沿う幅を有してもよく、ローラ機構用のヨークは、ローラ機構のローラ用の対応する回転軸に沿って見たときに、ローラ機構用のローラと車軸の両方に重なる２つの突出部分を有してもよく、かつローラ機構用のローラと車軸の両方が、ローラ機構用のヨークの２つの突出部分間に介在していてもよい。

装置のいくつかの実施態様において、コイルばねは、ニッケル又はニッケルを主体とする合金で作られてもよい。

装置のいくつかの実施態様において、コイルばねは、セラミック材料で作られてもよい。

装置のいくつかの実施態様において、各ローラ機構は、カンチレバービームばねをさらに含んでもよく、各ローラ機構に関して、ローラ機構のカンチレバービームばねの第１の端部は、ローラ機構の非弾性支持構造の一部と接続してもよく、ローラ機構のカンチレバービームばねの第２の端部は、ローラ機構のヨークと接続してもよく、かつローラ機構のカンチレバービームばねは、ローラ機構のヨークがリング中心軸に対して半径方向外側に移動した場合に曲がるように構成されてもよい。

装置のいくつかの実施態様において、カンチレバービームばねは、中空管であってもよい。

装置のいくつかの実施態様において、カンチレバービームばねは、セラミックキャピラリチューブであってもよい。

装置のいくつかの実施態様において、各ローラ機構のカンチレバービームばねは、ローラ機構のヨークの第１の端部と接続してもよく、かつローラ機構のヨークの第１の端部の反対側のローラ機構のヨークの第２の端部は、ローラ機構の車軸を回転可能に支持するように構成されている車軸接合部を含んでもよい。

装置のいくつかの実施態様において、各ローラ機構は板ばねをさらに含んでもよく、各ローラ機構に関して、各ローラ機構の板ばねは、ローラ機構の板ばねの主要面がリング中心軸と概ね並行になるように、ローラ機構内に配置されてもよく、ローラ機構のヨークは、ローラ機構のヨークがリング中心軸に対して半径方向外側に移動した場合にローラ機構の板ばねに力を伝えるように配置されている第1の端部を有してもよい。

装置のいくつかの実施態様において、各ローラ機構の板ばねは、リング中心軸に対して半径方向に、ローラ機構の間隔をあけて配置されている２つの支持フィーチャによって支持されてもよく、ローラ機構のヨークの第１の端部は、ローラ機構の間隔をあけて配置されている支持フィーチャによって支持されるローラ機構の板ばねの反対側の位置で、ローラ機構の板ばねに接触するように構成されてもよく、ローラ機構のヨークの第１の端部はさらに、ローラ機構の間隔をあけて配置されている支持フィーチャ間の中間位置で、ローラ機構の板ばねに接触するように構成されてもよい。

装置のいくつかの実施態様において、リング中心軸を画定する円形開口部を有するリング構造を含む装置が提供され得る。装置は、リング構造に連結されている複数のローラ機構をさらに含んでもよく、各ローラ機構は、ａ）非弾性支持構造と、ｂ）車軸と、ｃ）ローラ機構の非弾性支持構造に対して、対応する中心軸の周りを回転するように構成され、かつローラ機構内で車軸によって支持されるローラと、ｄ）ローラ機構の非弾性支持構造からリング中心軸に向かって内側に延びるカンチレバービーム構造と、ｅ）ローラ機構用の車軸をリング中心軸に向かって付勢するように構成されているばね要素とを有する。そのような実施態様では、ローラ機構のカンチレバービーム構造は、半径方向内側の端部に、リング中心軸に対して半径方向に沿う長さと、リング中心軸に平行な方向に沿う幅とを有するスロットを有してもよく、ローラ機構のスロットの長さは、ローラ機構のスロットの幅よりも大きくてもよく、ローラ機構のスロットの幅は、ローラ機構の車軸よりも大きくてもよい。そのような実施態様では、ローラ機構のローラは、リング中心軸に垂直な軸に沿って見たときに、ローラ機構がリング構造と重ならないように配置されてもよい。

装置のいくつかの実施態様において、ばね要素は、コイルばね、カンチレバービームばね、又は板ばねである。

装置のいくつかの実施態様において、ローラ機構のうち少なくとも２つの非弾性支持構造間の最小距離は、第１の距離よりも大きくてもよく、円形開口部は、第１の距離未満の直径を有してもよく、かつ第１の距離は、２００ｍｍ、３００ｍｍ、又は４５０ｍｍであってもよい。

装置のいくつかの実施態様において、ローラはすべて、リング中心軸に沿って見たときに、円形開口部の完全に外部に配置されてもよい。

装置のいくつかの実施態様において、リング中心軸の周りに、１２０°±１０°の位置で互いに離れて配置されている３つのローラ機構が存在してもよい。

装置のいくつかの実施態様において、各ローラ機構はヨークをさらに含んでもよく、各ローラ機構のヨークは、ローラ機構の車軸と係合してもよく、かつローラ機構のばね要素は、リング中心軸に向かって、ローラ機構のヨークを、それによりローラ機構の車軸とローラ機構のローラとを付勢するローラ機構のヨークに力を加えるように構成されてもよい。

装置のいくつかの実施態様において、各ローラ機構のカンチレバービーム構造は、リング中心軸に最も近いその端部に配置されている最小接触領域フィーチャを有してもよく、かつローラ機構のカンチレバービーム構造の最小接触領域フィーチャは、ローラ機構のローラよりもリング中心軸に近い位置に配置されてもよい。

装置のいくつかの実施態様において、各ローラ機構の少なくともカンチレバービーム構造は、リング中心軸に対して半径方向に沿って延びる対応するボア軸に沿って延びる、対応するボアを含んでもよく、かつローラ機構のばね要素は、少なくとも部分的にボア内に配置されているコイルばねであってもよい。

装置のいくつかの実施態様において、各ローラ機構の車軸は、ローラ機構用のローラ用の対応する回転軸に沿う、ローラ機構用のヨークの幅よりも短い、ローラ機構のローラ用の対応する回転軸に沿う長さを有してもよく、ローラ機構用のローラは、ローラの対応する回転軸に沿うローラ機構用のヨークの幅よりも短い、ローラの対応する回転軸に沿う幅を有してもよく、ローラ機構用のヨークは、ローラ機構のローラ用の対応する回転軸に沿って見たときに、ローラ機構用のローラと車軸の両方に重なる２つの突出部分を有してもよく、かつローラ機構用のローラと車軸の両方が、ローラ機構用のヨークの２つの突出部分間に介在してもよい。

装置のいくつかの代替的又は付加的なそのような実施態様では、コイルばねは、ニッケル、又はニッケルを主体とする合金、又はセラミック材料で作られてもよい。

装置のいくつかの実施態様において、各ローラ機構はカンチレバービームばねをさらに含んでもよく、各ローラ機構に関して、ローラ機構のカンチレバービームばねの第１の端部は、ローラ機構の非弾性支持構造の一部と接続してもよく、ローラ機構のカンチレバービームばねの第２の端部は、ローラ機構のヨークと接続してもよく、かつローラ機構のカンチレバービームばねは、ローラ機構のヨークがリング中心軸に対して半径方向外側に移動した場合に曲がるように構成されてもよい。

装置のいくつかの実施態様において、カンチレバービームばねは、中空管、例えばセラミックキャピラリチューブであってもよい。

装置のいくつかの実施態様において、各ローラ機構のカンチレバービームばねは、ローラ機構のヨークの第１の端部と接続してもよく、かつローラ機構のヨークの第１の端部の反対側のローラ機構のヨークの第２の端部は、ローラ機構の車軸を回転可能に支持するように構成されている車軸接合部を含んでもよい。

装置のいくつかの実施態様において、各ローラ機構は板ばねをさらに含んでもよい。そのような実施態様では、ローラ機構のヨークは、ローラ機構のヨークがリング中心軸に対して半径方向外側に移動した場合に、ローラ機構の板ばねをたわませるように配置されている第１の端部を有してもよい。

装置のいくつかのそのような実施態様において、各ローラ機構の板ばねは、ローラ機構の間隔をあけて配置されている２つの支持フィーチャによって支持されている第１の側部を有してもよく、かつローラ機構のヨークの第１の端部は、ローラ機構の間隔をあけて配置されている支持フィーチャ間の中間位置で、板ばねの第１の側部の反対側のローラ機構の板ばねの第２の側部に接触するように構成されてもよい。

これら及び他の実施態様は、以下でより詳細に論じられる。

図１は、本開示に係るエッジリング例の等角図である。

図２は、図１のエッジリング例の下面の等角図であり、エッジリング内にウェハが配置されている。

図３は、図１のエッジリング例の上面図である。

図４は、図１のエッジリング例の分解等角図である。

図５Ａは、エッジリング用のローラ機構例の側面断面図である。 図５Ｂは、エッジリング用のローラ機構例の上面断面図である。 図５Cは、エッジリング用のローラ機構例の等角側面図である。 図５Dは、エッジリング用のローラ機構例の分解等角図である。

図６Ａは、エッジリング内でのウェハ配置のある段階において、図１のエッジリングの中間部分を省略した側面断面図である。 図６Ｂは、エッジリング内でのウェハ配置のある段階において、図１のエッジリングの中間部分を省略した側面断面図である。 図６Cは、エッジリング内でのウェハ配置のある段階において、図１のエッジリングの中間部分を省略した側面断面図である。

図７Ａは、エッジリング用の別のローラ機構例の側面断面図である。 図７Ｂは、エッジリング用の別のローラ機構例の上面断面図である。 図７Ｃは、エッジリング用の別のローラ機構例の分解等角図である。

図８Ａは、エッジリング用のさらに別のローラ機構例の側面断面図である。 図８Ｂは、エッジリング用のさらに別のローラ機構例の上面断面図である。 図８Ｃは、エッジリング用のさらに別のローラ機構例の分解等角図である。

図９は、４つの異なるローラ機構を示す図であり、そのうち３つのローラ機構はばね付勢式ローラを有し、４つ目は従来のエッジリング用のばね付勢されないローラ機構である。

図１は、本開示に係るエッジリングの例の等角図である。図１には、リング構造１０２と、リング構造１０２に連結されている３つのローラ機構１２０とを有する装置１００が示されており、装置１００はエッジリングであってもよい。ローラ機構１２０は、リング構造１０２の円周の周りに等距離に離間して配置されている。リング構造１０２は、第１の直径１１０を有する円形開口部１０８を中央に画定する内周１０４を有してもよい。円形開口部１０８は、リング中心軸１１２を中心としてもよい。リング構造１０２はまた、外周１０６を有してもよく、いくつかの実施態様では、リング構造はまた、例えば図１に示すように、ローラ機構１２０の取り付けに対応するために外周１０６に半島部又は突出部を有してもよい。

いくつかのエッジリングでは、円形開口部１０８は、エッジリングの最も内側のエッジから半径方向内側に小さな距離だけ延びる１つ又は複数の小さな突出部を特徴としてもよく、そのような１つ又は複数の突出フィーチャは、ウェハ周囲上の対応する１つ又は複数のノッチフィーチャと重なるように配置されてもよいことが理解されよう。例えば、３００ｍｍウェハは、ウェハの回転方向を決定することを可能にするインデックスフィデューシャルとして機能する小さな、例えば半径１ｍｍ又は１．５ｍｍの、半円形のノッチをウェハの外縁に有してもよい。このようなウェハと共に使用され得るいくつかのエッジリングでは、エッジリングが、ウェハノッチと突出フィーチャとが並ぶようにウェハを中心に置き、かつ回転可能に配向された場合に、エッジリングはノッチ領域のほとんど又はすべてを覆うような大きさの突出フィーチャを含んでもよい。このような突出フィーチャは、本開示の文脈では、エッジリングの内縁の円形に影響を与えないことが理解されるものとする。言い換えれば、エッジリングの内縁に沿って１つ又は複数のそのような突出フィーチャが存在することによって、そのエッジリングの内縁が非円形になることはない。

エッジリングの以前の議論と一致して、図１の装置１００のローラ機構１２０は、ウェハを受け取ってもよい（参照を容易にするために、「ウェハ」及び「半導体ウェハ」は、この議論において同じ意味で使用され得る）。図２は、図１のエッジリング例の下面の等角図であるが、エッジリング内にウェハが配置されている。図に示すように、ウェハ１１４は、ウェハ１１４の下面１１８がローラ機構の最小接触領域（ＭＣＡ）フィーチャ（図２には示されていないが、後の図で見ることができる）上に載るようにローラ機構１２０上に配置されている。ＭＣＡは、典型的には丸みを帯びた又は部分的な球状の表面を有するフィーチャであり、最小又は最小に近い実際の接触量でウェハの下面に接触するように構成されていることが理解されよう。ウェハ１１４は、呼び径１１６を有してもよく、業界におけるそのような一般的な呼び径は、２００ｍｍ及び３００ｍｍであるが、４５０ｍｍ直径のウェハもまた企図されており、本明細書に開示された装置は、他のサイズのウェハでも使用可能である。

図３は、図１のエッジリング例の上面図である。図に示すように、ローラ１２６は、リング構造１０２の下に配置されているため、点線の外形で表されている。また、ローラ１２６の最も内側の表面に内接する、すなわち、ローラ１２６間の中心（及びリング構造１０２内）にあるウェハ１１４を表す点線の外形が示されている。ねじ１２４も見ることができ、ねじ１２４は、ローラ機構１２０をリング構造１０２に取り付けるために使用されてもよい。図に示すように、ローラ１２６はすべて、内周１０４の完全に外側に位置している。同様に、ウェハ１１４の外縁も、リング構造１０２の内周１０４の完全に外側に位置し、それによって、リング構造１０２が、その全周囲でウェハ１１４と確実に重なるようにする。いくつかのウェハは、様々な半導体処理段階を通してウェハの向きを同定するために使用され得るノッチ又は他の位置合わせフィーチャを有し得ることに留意されたい。そのようなノッチは、いくつかの実施態様では、内周１０４を越えて半径方向内側に延び、その結果、リング構造１０２と重ならないノッチの小さな部分が生じる場合があるが、それでもなお、この議論の目的のために、リング構造１０２はウェハ１１４の外周全体に重なるとみなしてよい。

図４は、図１のエッジリング例の分解等角図である。図に示すように、リング構造１０２及びローラ機構１２０は、例えばねじ１２４を取り外すことによって、容易に分離可能である。本明細書で論じる機構の１つの企図された実施態様は、高温差処理条件及び／又はより厳しいエッジリング重なり要件を有するプロセスで使用するために従来のエッジリングをアップグレード（又は改良されたエッジリングを修理）するために使用され得る個々のローラ機構１２０、又は複数のローラ機構１２０のキット（又は本明細書で論じる他のばね付勢式ローラ機構のいずれか）の形態であることが理解されよう。

図５Ａ－５Ｄはそれぞれ、エッジリング用のローラ機構の例の側面断面図、上面断面図、等角断面図、及び分解等角図である。

図５Ａ－５Ｄに見られるように、ローラ機構１２０は、リング構造１０２で連結する非弾性支持構造１２２を含んでもよい（図示しないが、非弾性支持構造１２２をリング構造１０２に固定するねじ１２４は、リング構造１０２が存在する場合のように示されている。ワッシャ１２５もまた示されており、ワッシャ１２５は、ねじ１２４のクランプ荷重をより均一に分散させるために使用されてもよい）。非弾性支持構造１２２は、そこから半径方向内側に延びるカンチレバービーム構造１４４、すなわちフィンガを支持してもよい。非弾性支持構造１２２及びカンチレバービーム構造１４４（並びに、後述する他の実施態様における同様の構造）は、エッジリングの通常の使用中にそのような構造が通常受け得る荷重の文脈において、特に、本明細書で後述するばね付勢式ローラと比較した場合、概して非弾性又は概して剛性であると見なされ得ることが理解されよう。所与の完全に組み立てられたエッジリングに対する非弾性支持構造１２２の少なくとも２つの最も近い部分が、エッジリングとともに使用されるように設計されているウェハ１１４の直径よりも長い距離だけ離間するように、非弾性支持構造１２２は概してサイズ決め及び位置決めされてもよい。これにより、そのような非弾性支持構造１２２のいずれにも触れることなく、これらの非弾性支持構造１２２の間にウェハ１１４を半径方向に挿入できる。カンチレバービーム構造１４４は、非弾性支持構造１２２と連結され、又はそこから延び、又は他の方法で接続される第１の端部と、ローラ機構１２０がリング構造１０２に組み付けられた場合にリング構造１０２の内周１０４とリング中心軸１３４との間に位置する第２の端部とを有してもよい。カンチレバービーム構造１４４及び非弾性支持構造１２２は、図示されるように、単一の一体型の構成要素により設けられてもよく、又は例えば、別々の構成要素であってもよく、さもなければ、共に固定又は接合された複数の構成要素により設けられてもよいことが理解されよう。カンチレバービーム構造１４４は、エッジリングに挿入されるウェハ処理ロボットエンドエフェクタ及びウェハのために、すなわち、カンチレバービーム構造１４４とリング構造１０２の下面との間のギャップ内に、クリアランスを設けるのに十分な距離だけリング構造１０２の下面からオフセットされてもよい。したがって、非弾性支持構造１２２は、カンチレバービーム構造１４４とリング構造１０２との間に垂直ギャップを設けるように作用してもよい。非弾性支持構造１２２及びカンチレバービーム構造１４４の両方が、本開示の文脈において、概して非弾性、すなわち、通常の使用中に著しくたわまないように十分に硬くてもよいことが理解されよう。議論の目的のために、それらを剛性構造と見なしてもよい。

カンチレバービーム構造１４４の第２の端部は、車軸１４０と、ローラ１２６と、ヨーク１４２とを含んでもよい。車軸１４０は、カンチレバービーム構造１４４内でローラ１２６を支持し、かつカンチレバービーム構造１４４に対してローラ１２６を回転可能にするように構成されてもよい。ＭＣＡ１５４は、ローラ機構１２０がリング構造１０２と組み立てられた場合に、リング中心軸１１２に対してローラ１２６の半径方向内側である位置で、カンチレバービーム構造１４４の第２の端部に設けられてもよい。

従来のエッジリング用のローラ機構とは異なり、ローラ機構１２０は、ローラ１２６をばね付勢するための追加のフィーチャを含み、そのようなフィーチャを有するローラ機構は、以下の議論において明らかになるように、「順応ウェハセンタリングフィンガ」を提供するものとして考えてもよい。従来のエッジリングローラ機構では、ローラ用の車軸は、円形孔を通してローラとカンチレバービーム構造１４４の両方に挿入され、それによって、車軸とローラは、リング中心軸に対して半径方向と垂直方向の両方の適所に固定される。しかしながら、ローラ機構１２０の例のカンチレバービーム構造１４４では、車軸１４０は円形孔を通してローラ１２６に挿入されるが、長円形の（又はそうでなければ細長い）孔又はスロット１５０（図５Ｄで引き出されている）に通される。スロット１５０は、比較的短くてもよく、ウェハとエッジリングとの間の熱膨張のミスマッチに対応するために必要とされ得る半径方向の移動量、例えば、０．５ミリメートル程度のオーダーに対応するのに十分なだけ長い必要がある。もちろん、所望であれば、より長い長さのスロット１５０が同様に使用されてもよいことが理解されよう。スロット１５０は、その半径方向移動中に車軸１４０をガイドする役割を果たしてもよい。例えば、スロット１５０は、リング中心軸１１２に平行な方向におけるスロット１５０の幅よりも長い、リング中心軸１１２に対して半径方向の長さを有してもよく、スロット１５０の幅は、車軸１４０がスロット１５０内で（少なくとも車軸１４０がスロット１５０のいずれかの端部に達するまで）半径方向に自由に摺動できるように、一方で（車軸１４０がスロット１５０内で拘束なしに自由に移動できるようにある程度の小さな移動量は別として）リング中心軸１１２と平行な方向への移動が概して防止されるように、車軸１４０の直径又は寸法よりわずかに大きいサイズであってもよい。

さらに図５Ａ－５Ｄに示すように、ローラ機構１２０は、従来のエッジリング用のローラ機構には存在しない他のフィーチャを含む。例えば、ローラ機構１２０は、ローラ機構１２０がリング構造１０２と組み立てられたときに、リング中心軸１１２に対して半径方向に沿って延び得るボア軸１５８に沿って延びるボア１５６を含む。ボア１５６は、ヨーク１４２がボア１５６内で半径方向に摺動し得るように、ヨーク１４２よりもわずかに大きな直径（又はサイズ）のサイズであってもよい。この場合コイルばね１３２であるばね要素１３０は、同様にボア１５６内に収容されてもよく、ヨーク１４２とストッパ１６０との間で圧縮されるように配置されてもよい。ストッパ１６０は、例えば、ねじ１２４のうちの１つによって所定位置に保持されてもよく、又は、いくつかの実施態様では、ボア１５６の外端部のねじ接合部に螺入される得るねじプラグ、例えば、六角穴付き止めねじであってもよい。

ばね要素１３０は、ヨーク１４２を押して車軸１４０と接触させるように作用してもよく、それによって、車軸１４０及び回転可能に支持されているローラ１２６を半径方向内側の方向に付勢する（本明細書における「半径方向」という言及は、別段の指示がない限り、当該ローラ機構がリング構造１０２と組み立てられたときにリング中心軸１１２に対して半径方向になる方向を指すことが理解されよう）。この例では、ヨーク１４２は、ヨーク１４２の本体から車軸１４０に向かって延び得る２つの突出部分１６８を有してもよい。突出部分１６８は、間にローラ１２６のためのクリアランスが存在するように十分に間隔を空けて配置されてもよい。突出部分１６８はまた、ヨーク１４２がばね要素１３０からの荷重を車軸１４０に伝達できるように、車軸１４０に接触するステップをその中に有してもよい。突出部分１６８はまた、車軸１４０に接触するステップを越えて延び、かつ車軸１４０を両側で支持することにより、車軸１４０をその間に捕捉する部分を有してもよい。これらの追加の部分は、車軸がその回転軸に沿って滑り落ちるのを防止し得る。

ローラ１２６の回転軸１２８の半径方向内側の位置でローラ１２６に下向きの力が加えられると、その下向きの力のある成分が半径方向外側の方向に沿って車軸１４０に伝達され、それによってヨーク１４２がばね要素１３０に対して押し戻されてそれを圧縮する（すなわち、それをさらに圧縮する）。したがって、ウェハ１１４の外縁がローラの１つに載るようにウェハ１１４が配置されている場合、ウェハの重量がローラ１２６を半径方向外側に押すように作用し得る。同時に、ばね要素１３０は、ウェハを半径方向内側に押すように作用し得る。これにより、今度はウェハ１１４が、ばね力の一部を他のローラ機構１２０のローラ１２６に伝達し、これらのローラ１２６の半径方向の変位を同様に引き起こし得る。最終的に、そのようなエッジリングの全てのローラ機構１２０のばね要素１３０は、各ローラ１２６が実質的に同様の量だけ半径方向外側に変位する平衡状態に達し、それによってリング構造１０２に対してウェハ１１４をセンタリングし得る。

ローラ機構１２０のウェハ１１４との係合は、図６Ａ－６Ｃに関して以下でさらに詳細に論じられる。図６Ａ－６Ｃは、エッジリング内でのウェハ配置の様々な段階において、図１のエッジリングの中間部分を省略した側面断面図である。

様々な詳細を見るのに適した大きさにするために、図６Ａ－６Ｃでは、示された破線（波状の一点鎖線）の間のリング構造１０２及びウェハ１１４の部分を省略し、破線の両側のエッジリングの描かれた部分を、実際よりも互いに近くに示している。

図６Ａでは、ウェハ１１４は、例えばウェハ処理ロボットによって、左から、カンチレバービーム構造１４４とリング構造１０２との間の空間に挿入されている。ローラ機構１２０の１つの断面図が示され、別のローラ機構１２０が背景に示されており、ウェハ１１４は、背景に示されたローラ機構１２０と、それとは反対側のリング構造１０２の側にある第３のローラ機構１２０（図示せず）との間を通過する。

図に示すように、ウェハ１１４は、非弾性支持構造１２２の高さによって設けられた垂直ギャップにより、挿入動作中にカンチレバービーム構造１４４及びローラ１２６から離間している。挿入後、ウェハ１１４及び装置１００、すなわちエッジリングは、図６Ｂに示すように、ウェハ１１４の下面１１８がＭＣＡ１５４に接近するように、相対的な垂直移動を受けるようにされてもよい。これは、ウェハ１１４を装置１００に対して相対的に下げることによって、装置１００をウェハ１１４に対して相対的に上げることによって、又はウェハ１１４を装置１００に対して相対的に下げ、かつ装置１００をウェハ１１４に対して相対的に上げることの両方によって、達成されてもよい。

図６Ｂでは、ウェハ１１４の外側下縁部がローラ１２６に接触しており、この時点でローラ１２６は、何らかの構造、例えば、ウェハ処理ロボットのエンドエフェクタ又はチャックのリフトピンから、ウェハ１１４の荷重を受けることになる。リフトピンは、図６Ａに示すように、ウェハ１１４をエッジリングに挿入した後にウェハ処理ロボットのエンドエフェクタからウェハ１１４を持ち上げるために使用されてもよく、ウェハ１１４の外側下縁部は、ウェハ１１４及びエッジリングが互いに対して垂直変位している間にウェハ１１４を支持している。

この時点で、ウェハ１１４の重量によって、ウェハ１１４と接触しているローラ１２６がそれぞれの回転軸１２８を中心に回転してもよい（図６Ｂでは、右側の断面で示されたローラ１２６の回転は反時計回り方向である。同時に、ウェハ１１４の重量は、ローラ１２６、ひいては車軸１４０、ヨーク１４２、及びばね要素１３０に、ばね要素１３０をわずかに圧縮させる半径方向の力成分を及ぼしてもよい。最終的に、ローラ１２６は、ウェハ１１４がエッジリングに対して下降運動を続け、ＭＣＡ１５４に到達できるように十分に半径方向外側に移動し、その際、ウェハ１１４はリング構造１０２を中心にした位置でＭＣＡ１５４の上に載ることになる。

ばね要素１３０が概ね同じであるように選択され、ローラ機構１２０が概ね同じに構成される場合、ばね要素１３０は、リング構造１０２に対してウェハ１１４をセンタリングするように作用することに留意されたい。例えば、ウェハ１１４によって、ローラ機構１２６のうちの１つのローラ１２６が他のローラ機構１２０のローラ１２６よりも大きく半径方向外側に押されるように、ウェハ１１４が中心からずれている場合、変位のより大きいローラ１２６に関連するばね要素１３０は、他のローラ機構１２０のばね要素１３０よりもさらに大きく圧縮され得る。この増大した圧縮によって、次に、ばね要素１３０は、他のローラ機構１２６のばね要素１３０よりも内側方向により多くの半径方向の力を及ぼす。より圧縮されたばね要素１３０は、したがって、ウェハ１１４をリング構造１０２の中心に向かって押すように作用し、それによって、他のローラ機構１２０に関連するばね要素１３０をさらに圧縮させる。最終的に、ばね要素１３０は互いに平衡状態に達し、それによってウェハ１１４は、エッジリングに対して概ね中心に置く手法で位置決めされる。

ばね付勢式ローラを有するローラ機構の実施態様は、多くの異なる方法で実施されてもよく、他方で従来のエッジリング用のローラ機構の全体的なフォームファクタを依然として維持してもよいことが理解されよう。エッジリング用のばね付勢式ローラを有するローラ機構の２つのさらなる実施態様を以下で論じる。

図７Ａ－７Ｃはそれぞれ、エッジリング用の別のローラ機構の例の側面断面図、上面断面図、及び分解等角図である。図７Ａ－７Ｃでは、ローラ機構７２０が示されており、ローラ機構７２０は、ローラ機構１２０と同様に、非弾性支持構造７２２とカンチレバービーム構造７４４とを含む。非弾性支持構造７２２をリング構造１０２（図示せず）に固定するためのねじ７２４及びワッシャ７２５が、ＭＣＡ７５４、ローラ７２６、及び車軸７４０と共に示されている。

ローラ機構７２０はヨーク７４２をさらに含み、ヨーク７４２は上述のヨーク１４２とは幾分異なるが、ヨーク１４２及び７４２の目的は共に、ばね要素１３０又は７３０（この例では、ビームばね７３４）によって加えられるばね力を車軸１４０又は７４０に、それによりローラ１２６又は７２６に伝えるように作用する点で同様である。図７のヨーク７４２は、非弾性支持構造７２２の近くで横断区間によって共に接合される２つの伸長部分を有する。ヨーク７４２の横断区間は、ヨーク７４２の第１の端部７７４として機能する部分を有してもよく、ヨーク７４２の伸長部分は、ヨーク７４２の第２の端部７７６として機能する部分を有してもよい。ヨーク７４２の第２の端部７７６は、車軸接合部７７８を含んでもよく、車軸接合部７７８は、ヨーク７４２からの半径方向荷重が車軸７４０に、それによりローラ７２６に伝達されることを可能にする機械的接合部であってもよい。いくつかの実施態様では、車軸接合部７７８は、ローラ７２６がヨーク７４２に対して回転することを可能にするように構成されてもよい。車軸１４０と同様に、車軸７４０は、ローラ７２６の動きを回転及び半径方向移動のみに制約するように、スロット７５０内で移動可能に構成されてもよい。

ヨーク７４２の第１の端部は、この例では、カンチレバービームばね７３４、例えばロッド又はチューブであるばね要素７３０と接続されてもよい。カンチレバービームばね７３４は、非弾性支持構造７２２及びヨーク７４２の一方又は両方によって単純に支持されてもよい。例えば、非弾性支持構造７２２は、カンチレバービームばね７３４が孔に挿入されるときに軽く圧入されるように、カンチレバービームばね７３４の直径よりもわずかに小さいサイズの孔を穿設した張り出し部分又はレッジ（図に示すように）を含んでもよい。ヨーク７４２には、これに対応して、非弾性支持構造７２２の孔と同じサイズ、又はわずかに大きいサイズの孔が穿設されてもよい。カンチレバービームばねは、ヨーク７４２の孔の中に延び、そのような孔の壁との接触を通じて横荷重を伝達してもよい（又は受けてもよい）。

ヨーク７４２の半径方向の変位が生じると、これによりカンチレバービームばね７３４がたわみ、前述のコイルばね１３２と同様の方法で半径方向の変位に抵抗する。

図８Ａ－８Ｃはそれぞれ、エッジリング用のさらに別のローラ機構の例の側面断面図、上面断面図、及び分解等角図である。図８Ａ－８Ｃでは、ローラ機構７２０と同様に非弾性支持構造８２２とカンチレバービーム構造８４４とを含むローラ機構８２０が示されている。非弾性支持構造８２２をリング構造７０２（図示せず）に固定するためのねじ８２４及びワッシャ８２５が、ＭＣＡ８５４、ローラ８２６、及び車軸８４０と共に示されている。

ローラ機構８２０は、上述のヨーク７４２と同様のヨーク８４２をさらに含み、ヨーク８４２は、非弾性支持構造８２２の近くで横断区間によって共に接合されている２つの伸長部分を有する。ヨーク８４２の横断区間は、ヨーク８４２の第１の端部８７４として機能する部分を有してもよく、ヨーク８４２の伸長部分は、ヨーク８４２の第２の端部８７６として機能する部分を有してもよい。ヨーク８４２の第２の端部８７６は、車軸接合部８７８を含んでもよく、車軸接合部８７８は、ヨーク８４２からの半径方向荷重を車軸８４０に、それによりローラ８２６に伝達することを可能にする機械的接合部であってもよい。いくつかの実施態様では、車軸接合部８７８は、ローラ８２６がヨーク８４２に対して回転することを可能にするように構成されてもよい。車軸７４０と同様に、車軸８４０は、ローラ８２６の動きを回転及び半径方向移動のみに制約するように、スロット８５０内で移動可能に構成されてもよい。

ヨーク８４２の第１の端部は、ばね要素８３０と接続してもよく、この例では、ばね要素８３０は板ばね８３６であり、例えば、板ばね８３６の主要面８８０がリング中心軸１１２と概ね平行になるように２つの対向する端部で支持される概ね平面（いくつかのそのような実施態様では、いくらかの湾曲が存在してもよい）の薄い板である。板ばね８３６は、非弾性支持構造７２２に対して固定されている支持フィーチャ８８６によって２つの対向する端部で単に支持されてもよい。ヨーク８４２の半径方向の変位が生じると、これにより、ヨーク７４２の第１の端部７７４が板ばね７３６の中間部に力を加える。これにより、板ばね８３６は半径方向外側に膨らみ、半径方向内側に対抗力を及ぼし、それによってローラ８２６を半径方向内側に付勢する。

ローラ機構１２０、７２０、及び８２０の追加の構成要素は、図示及び上述したように、そのようなローラ機構が概ね同じ全体形状及びサイズ、例えば、従来のエッジリング用のローラ機構のものと同様のものを残す手法で実装されてもよいことが理解されよう。この共通性を例示するために、図９は、４つの異なるローラ機構、すなわち上述した３つのローラ機構１２０、７２０、及び８２０と、従来のエッジリング用のローラ機構９２１とを示す図である。ローラ機構９２１のヨーク状構造９４３は、車軸接合部７７８又は８７８のような車軸接合部を有しないことに留意されたい。代わりに、構造９４３は単に、ローラ機構９２１の車軸が孔９５１から横方向に、例えば車軸の回転軸に沿って、抜け出ないように保持する役割を果たす。構造９４３とローラ機構９２１の車軸との間には、半径方向荷重の伝達は生じない。別の区別点として、孔９５１は、上述したスロット１５０、７５０、及び７５０と比較して円形であり、それによりローラ機構９２１用の車軸及びローラが半径方向に移動することを妨げることが、さらに観察されるであろう。

本明細書で論じるローラ機構を特徴とするエッジリングは、エッジリングに通常使用される材料、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、石英、又は、化学的耐性があり、さもなければ半導体処理環境での使用に適した他の材料で作られてもよい。酸化アルミニウム又は単結晶酸化アルミニウム、すなわちサファイアは、多くの半導体処理チャンバに存在する腐食性環境に対する耐性、高い硬度及び耐摩耗性、低い摩擦、並びに弾性により、構成要素の一部、例えば車軸、ホイール、ヨーク、及び／又はばね要素で使用するのに特によく適している場合がある。場合によっては、ニッケルを主体とする合金、純ニッケル、又は半導体処理チャンバで見られ得る腐食性環境に対する高い耐性を有する他の金属を含む他の材料も、同様に使用されてよい。特に、使用されるばね要素は、それらが受ける可能性のある繰り返しのたわみゆえに、破損の可能性を低減するためにそのような金属ベースの材料で作られてもよいが、そのような実施態様は、金属の材料の代わりにセラミック材料を使用する同様の実施態様と比較して腐食しやすい場合がある。

本明細書で使用される場合、「１つ又は複数の＜項目＞の各＜項目＞に関して」、「１つ又は複数の＜項目＞の各＜項目＞」などのフレーズは、単一項目グループと複数項目グループの両方を包含すること、すなわち、「各．．．に関して」というフレーズは、項目の任意の集団の各項目を指してプログラミング言語において使用されるという意味で用いられることを理解されたい。例えば、参照される項目の集団が単一の項目である場合、「各」はその単一の項目のみを指し（「各」の辞書の定義は頻繁に「２つ以上のもののうちの一つ一つ」を指すようにこの用語を定義しているにもかかわらず）、それらの項目の少なくとも２つが存在しなければならないことを意味しない。同様に、「セット」又は「サブセット」という用語は、それ自体が必ずしも複数の項目を包含すると見なされるべきではなく、セット又はサブセットは、（文脈上、別段の指示がない限り）１つのメンバーのみ又は複数のメンバーを包含できることが理解されよう。

本開示及び特許請求の範囲において、序数表記、例えば、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）．．．などの使用がある場合、そのような順序又は配列が明示的に指示されている範囲を除き、特定の順序又は配列を伝えていないことを理解されたい。例えば、（ｉ）、（ｉｉ）、及び（ｉｉｉ）と分類された３つのステップがある場合、これらのステップは、別段の指示がない限り、任意の順序で（又は、特に禁忌されない限り、同時に）実行されてもよいことを理解されたい。例えば、ステップ（ｉｉ）がステップ（ｉ）で作成された要素の取り扱いを含む場合、ステップ（ｉｉ）はステップ（ｉ）の後のある時点で起こると見なされ得る。同様に、ステップ（ｉ）がステップ（ｉｉ）で作成される要素の取り扱いを含む場合、その逆が理解されるべきである。

量や類似の定量可能な特性に関して使用される「約（ａｂｏｕｔ）」、「およそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」、「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」、「公称／呼び（ｎｏｍｉｎａｌ）」などの用語は、特に別段の指示のない限り、指定された値や関係の±１０％以内の値を含む（並びに、指定された実際の値や関係も含む）ものと理解されたい。

前述の概念のすべての組み合わせは（そのような概念が相互に矛盾しないならば）、本明細書に開示された発明的主題の一部であると企図されることを理解されたい。特に、本開示の結びに現れる特許請求された主題の全ての組み合わせは、本明細書に開示された発明的主題の一部であることが企図される。また、本明細書で明示的に採用され、参照により組み込まれる任意の開示にも現れ得る用語は、本明細書に開示された特定の概念と最も一致する意味を与えられるべきであることを理解されたい。

上記の開示は、特定の１つ又は複数の実施態様例に焦点を当てながらも、論じられた例のみに限定されるものではなく、同様の変形例及び機構にも同様に適用されてよく、かつそのような同様の変形例及び機構も本開示の範囲内にあるとみなされることをさらに理解されたい。

Claims (19)

1. リング中心軸を画定する円形開口部を有するリング構造と、
   前記リング構造に連結されている複数のローラ機構と
   を備え、各ローラ機構は、
   ａ）非弾性支持構造と、
   ｂ）車軸と、
   ｃ）前記ローラ機構の前記非弾性支持構造に対して、対応する回転軸の周りを回転するように構成され、かつ前記ローラ機構内で前記ローラ機構の前記車軸によって支持されるローラと、
   ｄ）前記ローラ機構の前記非弾性支持構造から、前記リング中心軸に向かって内側に延びるカンチレバービーム構造と、
   前記ローラ機構の前記カンチレバービーム構造は、半径方向内側の端部に、前記リング中心軸に対して半径方向に沿う長さと、前記リング中心軸に平行な方向に沿う幅を有するスロットを有し、
   前記ローラ機構の前記スロットの前記長さは、前記ローラ機構の前記スロットの前記幅よりも大きく、
   前記ローラ機構の前記スロットの前記幅は、その中に配置されている前記ローラ機構の前記車軸の部分よりも大きく、
   ｅ）前記ローラ機構用の前記車軸を前記リング中心軸に向かって付勢するように構成されているばね要素と、を有し、前記ローラ機構の前記ローラは、前記リング中心軸に垂直な軸に沿って見たときに、前記リング構造と重ならないように配置されている、装置。
2. 請求項１に記載の装置であって、各ローラ機構の前記ばね要素はコイルばねである、装置。
3. 請求項１に記載の装置であって、各ローラ機構の前記ばね要素はカンチレバービームばねである、装置。
4. 請求項１に記載の装置であって、各ローラ機構の前記ばね要素は板ばねである、装置。
5. 請求項１に記載の装置であって、
   前記ローラ機構のうち少なくとも２つの前記非弾性支持構造間の最小距離は、第１の距離よりも長く、
   前記円形開口部は、前記第１の距離未満の直径を有し、
   前記第１の距離は２００ｍｍ、３００ｍｍ、及び４５０ｍｍからなる群より選択される、
   装置。
6. 請求項１に記載の装置であって、前記ローラはすべて、前記リング中心軸に沿って見たときに、前記円形開口部の完全に外部に配置されている、装置。
7. 請求項１に記載の装置であって、前記リング中心軸の周りに、１２０°±１０°の位置で互いに離れて配置されている３つのローラ機構が存在する、装置。
8. 請求項１に記載の装置であって、各ローラ機構はヨークをさらに含み、
   前記ローラ機構の前記ヨークは、前記ローラ機構の前記車軸と係合し、
   前記ローラ機構の前記ばね要素は、前記リング中心軸に向かって、前記ローラ機構の前記ヨークを、それにより前記ローラ機構の前記車軸と前記ローラ機構の前記ローラとを付勢する前記ローラ機構の前記ヨークに力を加えるように構成されている、
   装置。
9. 請求項８に記載の装置であって、各ローラ機構はカンチレバービームばねをさらに含み、各ローラ機構について、
   前記ローラ機構の前記カンチレバービームばねの第１の端部は、前記ローラ機構の前記非弾性支持構造の一部と接続されており、
   前記ローラ機構の前記カンチレバービームばねの第２の端部は、前記ローラ機構の前記ヨークと接続されており、
   前記ローラ機構の前記カンチレバービームばねは、前記ローラ機構の前記ヨークが前記リング中心軸から離れるように移動した場合に曲がるように構成されている、
   装置。
10. 請求項８に記載の装置であって、各ローラ機構は板ばねをさらに含み、各ローラ機構について、前記ローラ機構の前記ヨークは、前記ローラ機構の前記ヨークが前記リング中心軸に対して半径方向外側に移動した場合に、前記ローラ機構の前記板ばねをたわませるように配置されている第１の端部を有する、装置。
11. 請求項８に記載の装置であって、各ローラ機構について、
    前記ローラ機構の前記板ばねの第１の側部は、前記ローラ機構の間隔をあけて配置されている２つの支持フィーチャによって支持されており、かつ
    前記ローラ機構の前記ヨークの前記第１の端部が、前記ローラ機構の前記間隔をあけて配置されている支持フィーチャ間の中間位置で、前記板ばねの前記第１の側部の反対側の前記ローラ機構の前記板ばねの第２の側部に接触するように構成されている、
    装置。
12. 請求項９に記載の装置であって、前記カンチレバービームばねは中空管である、装置。
13. 請求項９に記載の装置であって、前記カンチレバービームばねはセラミックキャピラリチューブである、装置。
14. 請求項９に記載の装置であって、各ローラ機構について、
    前記ローラ機構の前記カンチレバービームばねは、前記ローラ機構の前記ヨークの第１の端部と接続されており、
    前記ローラ機構の前記ヨークの前記第１の端部の反対側の前記ローラ機構の前記ヨークの第２の端部は、前記ローラ機構の前記車軸を回転可能に支持するように構成されている車軸接合部を含む、
    装置。
15. 請求項１に記載の装置であって、各ローラ機構について、
    前記ローラ機構の前記カンチレバービーム構造は、前記リング中心軸に最も近いその端部に配置されている最小接触領域フィーチャを有し、
    前記ローラ機構の前記カンチレバービーム構造の前記最小接触領域フィーチャは、前記ローラ機構の前記ローラよりも前記リング中心軸に近い位置に配置されている、
    装置。
16. 請求項１に記載の装置であって、各ローラ機構について、
    前記ローラ機構の少なくとも前記カンチレバービーム構造は、前記リング中心軸に対して半径方向に沿って延びる対応するボア軸に沿って延びる、対応するボアを含み、
    前記ローラ機構の前記ばね要素は、少なくとも部分的に前記ボア内に配置されているコイルばねである、
    装置。
17. 請求項１６に記載の装置であって、各ローラ機構について、
    前記ローラ機構の前記車軸は、前記ローラ機構用の前記ローラ用の前記対応する回転軸に沿う、前記ローラ機構用の前記ヨークの幅よりも短い前記ローラ機構の前記ローラ用の前記対応する回転軸に沿う長さを有し、
    前記ローラ機構用の前記ローラは、前記ローラの前記対応する回転軸に沿う前記ローラ機構用の前記ヨークの幅よりも短い前記ローラの前記対応する回転軸に沿う幅を有し、
    前記ローラ機構用の前記ヨークは、前記ローラ機構の前記ローラ用の前記対応する回転軸に沿って見たときに、前記ローラ機構用の前記ローラと前記車軸の両方に重なる２つの突出部分を有し、
    前記ローラ機構用の前記ローラと前記車軸の両方は、前記ローラ機構用の前記ヨークの前記２つの突出部分間に介在している、
    装置。
18. 請求項１６に記載の装置であって、前記コイルばねは、ニッケル又はニッケルを主体とする合金で作られている、装置。
19. 請求項１６に記載の装置であって、前記コイルばねは、セラミック材料で作られている、装置。

Images