JP2024509867A - リフトピン機構 - Google Patents

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Abstract

基板処理チャンバ用のリフトピン機構のための方法及び装置が本明細書で提供される。幾つかの実施形態では、リフトピン機構は、上端、底部端、及び底部端での連結端を備えるリフトピンと、シャフトの近くに配置されたベローズアセンブリとを含む。ベローズアセンブリは、シャフトの軸方向の動きのための開口部を有する上方ベローズフランジ、シャフトが、ベローズによって取り囲まれた中央空間の中に延伸するように、上方ベローズフランジの下面に連結した第1の端部を有するベローズ、及びベローズの第2の端部に連結して、中央空間を密閉するベローズガイドアセンブリを含む。シャフトは、連結端でベローズガイドアセンブリに連結する。ベローズガイドアセンブリは、上方ベローズフランジに対してリフトピンを移動させるように軸方向に移動可能である。【選択図】図2

Description

[0001]本開示の実施形態は、概して、基板を処理するための方法及び装置に関する。
[0002]プラズマ処理チャンバなどの半導体処理システムは、かかる基板の処理中に基板を支持するための静電チャックを有する基板支持体を含む。リフトピン孔は静電チャックを通じて形成されており、静電チャックの支持面上に基板を上下させるリフトピンを収容する。
[0003]プラズマ処理チャンバでは、静電チャックは高出力の高周波(RF)フィールド及び基板付近の高密度プラズマにさらされる。発明者らは、かかるプラズマ処理チャンバにおいて、リフトピン孔内及びリフトピン孔を通じてアーク放電が発生し、基板支持部品に損傷を与える可能性があることを観察した。
[0004]したがって、発明者らは、改良されたリフトピンアセンブリの実施形態を提供した。
[0005]基板処理チャンバ用のリフトピン機構のための方法及び装置が本明細書で提供される。幾つかの実施形態では、リフトピン機構は、細長いシャフト、シャフトの上端、シャフトの底部端、及びシャフトの底部端での連結端を備えるリフトピンと、シャフトの近くに配置されたベローズアセンブリとを含む。ベローズアセンブリは、貫通するシャフトの軸方向の動きを容易にする開口部を有する上方ベローズフランジ、シャフトが、ベローズによって取り囲まれた中央空間の中に延伸するように、上方ベローズフランジの下面に連結した第1の端部を有するベローズ、及びベローズの第2の端部に連結して、ベローズの第2の端部に近接した中央空間を密閉するベローズガイドアセンブリを備え、シャフトが、シャフトの連結端でベローズガイドアセンブリに連結し、ベローズガイドアセンブリが、上方ベローズフランジに対して軸方向に移動可能なことにより、ベローズガイドアセンブリの上方ベローズフランジに対する軸方向の動きが、上方ベローズフランジに対してリフトピンを軸方向に移動させる。
[0006]幾つかの実施形態では、基板支持体が、基板を支持するように構成された支持板と、基板支持体内に配置された、本明細書に開示の実施形態のいずれかに記載の複数のリフトピン機構とを含み、支持板は、貫通して移動可能に配置されたリフトピンの対応する開口部を有する複数の開口部を含み、ベローズアセンブリは支持板内に配置される。
[0007]幾つかの実施形態では、基板支持体は、静電チャックと、取付板と、静電チャックと取付板との間に配置された高周波(RF)電極と、基板支持体内に配置され、対応する複数のリフトピンが静電チャックを通過することを可能にする複数のリフトピン機構とを含む。複数のリフトピン機構のそれぞれは、本明細書に開示の実施形態のいずれかに記載のようであり得る。幾つかの実施形態では、複数のリフトピン機構のそれぞれは、細長いシャフト、シャフトの上端、及びシャフトの底部での連結端を備えるリフトピンと、シャフトの近くに配置されたベローズアセンブリとを含み得る。幾つかの実施形態では、ベローズアセンブリは、貫通するシャフトの軸方向の動きを容易にする開口部を有する上方ベローズフランジ、シャフトが、ベローズによって取り囲まれた中央空間の中に延伸するように、上方ベローズフランジの下面に連結した第1の端部を有するベローズ、及びベローズの第2の端部に連結して、ベローズの第2の端部に近接した中央空間を密閉するベローズガイドアセンブリを備える。シャフトは、シャフトの連結端でベローズガイドアセンブリに連結する。ベローズガイドアセンブリは、上方ベローズフランジに対して軸方向に移動可能なことにより、ベローズガイドアセンブリの上方ベローズフランジに対する軸方向の動きが、上方ベローズフランジに対してリフトピンを軸方向に移動させる。
[0008]幾つかの実施形態では、ベローズガイドアセンブリは、円筒状空間を画定する第1のベローズガイドと、第1のベローズガイド、及びベローズの第2の端部に位置する端板に連結した第2のベローズガイドとを含む。第1のベローズガイドと第2のベローズガイドとは軸方向に移動可能である。第1のプッシュロッドが、軸方向に沿って移動可能であり、上端と、上端よりも小さな直径を有する底部端とを備え、取付板の対応する形状の開口部、及び第2のベローズガイドの下方に位置決めされ、第2のベローズガイドの底部端は、第1のプッシュロッドの上端と嵌合するように形作られ、第1のプッシュロッドの下向きの動きは取付板によって制限される。第2のプッシュロッドが、軸方向に沿って移動可能であり、上端及び底部端を備え、第1のプッシュロッドの下方に位置決めされ、第1のプッシュロッドの底部端が第2のプッシュロッドの上端と嵌合するように形作られる。第3のプッシュロッドを備えるアクチュエータが、第2のプッシュロッドの底部端と連結し、軸方向に第3のプッシュロッドを移動させるように構成される。
[0009]本開示の他の実施形態及び更なる実施形態について、以下に記載する。
[0010]上記で簡潔に要約され、以下でより詳細に説明される本開示の実施形態は、添付の図面に示した本開示の例示的な実施形態を参照することにより、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し得ることから、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、範囲を限定するものと見なすべきではない。
[0011]本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、リフトピン機構を含む処理チャンバの断面図である。 [0012]本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、図1のリフトピン機構が下降した状態での断面図である。 [0013]本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、図2のリフトピン機構の一部の断面図である。 [0014]本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、図1のリフトピン機構が上昇した状態での断面図である。 [0015]本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、図4のリフトピン機構の一部の断面図である。 [0016]本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、図1のリフトピンアセンブリの一部の断面図である。 [0017]本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、リフトピンアセンブリの一部の断面図である。 [0018]本開示の少なくとも幾つかの実施形態に係る、リフトピン機構の動作の概略図である。
[0019]理解を容易にするために、複数の図に共通する同一の要素を指し示すのに、可能であれば、同一の参照番号を使用した。図は縮尺どおりには描かれておらず、分かりやすくするために簡略化されることがある。一実施形態の要素及び特徴は、更なる記述がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれ得る。
[0020]リフトピン機構、及び一又は複数のリフトピン機構を組み込んだ基板処理チャンバの実施形態が本明細書に提供される。本明細書に記載の実施形態は、コンパクトなベローズを含むコンパクトなリフトピン機構を提供し、コンパクトなリフトピン機構は静電チャック基板支持体の内側に適合する。動作中、ベローズはRFにより高温になり、リフトピン機構全体が高電位に保たれるため、静電チャック上に位置決めされた基板と接地との間である、リフトピン孔を通じての線は無視される。ベローズは、リフトピンを静電チャックに向かって軸方向下向きに付勢し、持ち上げた後に戻るようにする。ベローズはまた、ベローズ内部の圧力制御を可能にするポートを有するフランジを含む。
[0021]図1は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態による、リフトピン機構200を含む処理チャンバ100の断面図である。図1には1つのリフトピン機構200のみが示されているが、複数のリフトピン機構200が含まれていてもよい。処理チャンバ100は、例えば、プラズマ処理チャンバであり、本開示にしたがって一又は複数のプラズマプロセス(例えば、エッチングプロセス、堆積プロセス等)を実行するのに適している。本明細書に開示の教示によって使用するように適合され得る適切なプラズマ処理チャンバは、カリフォルニア州Santa ClaraのApplied Materials,Inc.から入手可能である。他の処理チャンバは、本開示の方法のうちの一又は複数から恩恵を受けるように適合され得る。
[0022]処理チャンバ100は、内部空間106(例えば処理空間)を囲む、チャンバ本体102及びリッド104を含む。チャンバ本体102は、典型的には、アルミニウム、ステンレス鋼、又はその他の適切な材料から製造される。チャンバ本体102は、概して、側壁108及び底部110を含む。基板支持ペデスタルアクセスポート(図示せず)が、通常、側壁108において画定され、スリットバルブによって選択的に密閉されて、処理チャンバ100からの基板103の出入りを容易にする。チャンバ本体102に排気ポート126が画定され、排気ポート126が、内部空間106をポンプシステム128に連結する。ポンプシステム128は、概して、処理チャンバ100の内部空間106を排気し、内部空間106の圧力を調節するために利用される、一又は複数のポンプ及びスロットルバルブを含む。実施形態では、ポンプシステム128は、プロセスの必要性に応じて、内部空間106内の圧力を、典型的には約1mTorrから約500mTorrの間、約5mTorrから約100mTorrの間、又は約5mTorrから50mTorrの間の動作圧力に維持する。
[0023]実施形態では、リッド104は、チャンバ本体102の側壁108上に、密閉的に支持される。リッド104を開けて、処理チャンバ100の内部空間106より容積を多くすることができる(The lid 104 may be opened to allow excess to the interior volume 106 of the processing chamber 100.)。リッド104は、光学プロセスモニタリングを容易にするウインドウ142を含む。一実施形態では、ウインドウ142は、処理チャンバ100の外部に取り付けられた光学モニタリングシステム140によって利用される信号を透過させる、石英又はその他の適切な材料で構成される。
[0024]光学モニタリングシステム140は、ウインドウ142を通してチャンバ本体102の内部空間106及び/又は基板支持ペデスタルアセンブリ148(例えば、基板基部及び基板支持体)上に位置決めされた基板103の少なくとも一方を視認するように位置決めされる。一実施形態では、光学モニタリングシステム140は、リッド104に連結されており、光学的計測法を使用する統合された堆積プロセスを円滑化し、入ってくる基板パターンフィーチャの不統一(例えば厚さなど)を補正するためのプロセス調整を可能にする情報を提供し、必要に応じて、プロセス状態のモニタリング(例えば、プラズマモニタリング、温度モニタリングなど)を提供する。
[0025]実施形態では、プロセスガス及び/又は洗浄ガスを内部空間106に提供するために、ガスパネル158が処理チャンバ100に連結される。図1に示す例では、入口ポート132’、132’’がリッド104に設けられており、ガスパネル158から、処理チャンバ100の内部空間106へとガスが送達されることを可能にする。実施形態では、ガスパネル158は、入口ポート132’、132’’を通じて処理チャンバ100の内部空間106内へと、酸素及び不活性ガス(例えば、アルゴン、又は酸素若しくはヘリウムプロセスガス、又は混合ガス)を提供するよう適合される。一実施形態では、ガスパネル158から提供されるプロセスガスには、酸素ガスなどの酸化剤を含む少なくともプロセスガスが含まれる。実施形態では、酸化剤を含むプロセスガスは、アルゴン又はヘリウムなどの不活性ガスを更に含み得る。幾つかの実施形態では、プロセスガスは水素などの還元剤を含み、アルゴンなどの不活性ガス、又は窒素若しくはヘリウムなどの他のガスと混合され得る。幾つかの実施形態では、塩素ガスを単独で、又は窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスのうちの少なくとも1つと組み合わせて提供することができる。酸素含有ガスの非限定的な例としては、CO、NO、NO、O、O、HOなどのうちの一又は複数が含まれる。窒素含有ガスの非限定的な例としては、N、NHなどが含まれる。塩素含有ガスの非限定的な例としては、Cl、CCl、HClなどが含まれる。実施形態では、シャワーヘッドアセンブリ130が、リッド104の内面114に連結される。シャワーヘッドアセンブリ130は複数の開孔を含み、これらの開孔は、ガスが、処理チャンバ100内で処理されている基板103の表面の両端間で既定の分布状態になるように、入口ポート132’、132’’からシャワーヘッドアセンブリ130を通って処理チャンバ100の内部空間106に流入することを可能にする。
[0026]幾つかの実施形態では、処理チャンバ100は、プラズマ処理のために容量結合RFエネルギーを利用することができ、又は幾つかの実施形態では、処理チャンバ100は、プラズマ処理のために誘導結合RFエネルギーを使用することができる。幾つかの実施形態では、混合ガスが処理のために内部空間106に進入する前に、遠隔プラズマから分離させること(dissociating)を容易にするために、遠隔プラズマ源177が、任意選択的に、ガスパネル158に連結され得る。幾つかの実施形態では、RF電源143が、整合ネットワーク141を介してシャワーヘッドアセンブリ130に連結される。RF電源143は、通常、最大約10kVで動作することができ、最大約10000W、例えば、約200Wから約5000Wの間、又は1000Wから3000Wの間、又は約1500Wを、任意選択的に約50kHzから約200MHzの範囲で調整可能な周波数で作り出すことができる。
[0027]シャワーヘッドアセンブリ130は更に、光学計測信号を透過させる領域を含む。光学的透過領域又は通路138は、光学モニタリングシステム140が、内部空間106及び/又は基板支持ペデスタルアセンブリ148上に位置決めされた基板103を視認することを可能にするのに適している。通路138は、シャワーヘッドアセンブリ130内に形成若しくは配置された材料、又は一若しくは複数の開孔とすることができ、光学モニタリングシステム140によって生成され、かつ反射されて戻ってきたエネルギーの波長に対して実質的に透過性である。一実施形態では、通路138はウインドウ142を含み、通路138を介したガス漏れを防止する。ウインドウ142は、サファイアプレート、石英プレート、又は他の適切な材料であり得る。あるいは、ウインドウ142は、リッド104内に配置され得る。
[0028]一実施形態では、シャワーヘッドアセンブリ130は、処理チャンバ100の内部空間106に流入するガスの個別制御を可能にする、複数のゾーンを備えて構成される。図1に示した例では、シャワーヘッドアセンブリ130は、内側ゾーン134及び外側ゾーン136として、入口ポート132’、132’’を通じてガスパネル158に別個に連結されている。
[0029]幾つかの実施形態では、基板支持ペデスタルアセンブリ148は、処理チャンバ100の内部空間106内の、ガス分配アセンブリ(例えばシャワーヘッドアセンブリ130)の下方に配置される。基板支持ペデスタルアセンブリ148は、処理中に基板103を保持する。基板支持ペデスタルアセンブリ148は、概して、基板支持ペデスタルアセンブリ148を通るように配置された複数のリフトピン(図示せず)であって、基板支持ペデスタルアセンブリ148から基板103を上昇させ、従来的な様態でのロボット(図示せず)による基板103の交換を容易にするように構成された、複数のリフトピンを含む。内側ライナ118が、基板支持ペデスタルアセンブリ148の周縁の近くを取り囲み得る。
[0030]一実施形態では、基板支持ペデスタルアセンブリ148は、取付板162、絶縁プレート163、設備プレート164(例えば、支持ベース、導電性プレート、及び/又はRF電極)及び静電チャック166(例えば基板支持体)を含む。少なくとも幾つかの実施形態では、取付板162は、絶縁層を取り囲む接地プレートを含む。取付板162は、チャンバ本体102の底部110に連結されており、設備プレート164及び静電チャック166までユーティリティ(とりわけ、流体、電力ライン、及びセンサリードなど)をルーティングするための通路を含む。静電チャック166は、電極180(例えば、少なくとも1つのクランプ/チャック電極)を含み、セラミック層に埋め込むことができ、基板103をシャワーヘッドアセンブリ130の下方に保持することができる。静電チャック166は、従来的に既知であるように、オプションで、チャック電源182によって駆動されて、基板103をチャック面に保持する静電力を発生させ得る。あるいは、基板103は、クランプ、真空、又は重力によって基板支持ペデスタルアセンブリ148に保持され得る。
[0031]基部164又は静電チャック166は、基板支持ペデスタルアセンブリ148の横方向温度プロファイルを制御するために、少なくとも1つのオプションの埋め込み型ヒータ176、少なくとも1つのオプションの埋め込み型アイソレータ174、及び複数の導管168、170を含み得る。導管168、170は流体源172に流体連結され、流体源172は、導管を通して温度調節流体を循環させる。ヒータ176は電源178によって調節される。導管168、170及びヒータ176は設備プレート164の温度を制御し、静電チャック166を、最終的にはその上に配置された基板103の温度プロファイルを加熱及び/又は冷却するために利用される。静電チャック166及び設備プレート164の温度は、複数の温度センサ190、192を使用してモニタリングされ得る。静電チャック166は、溝などの複数のガス通路(図示せず)を更に含み得、この複数のガス通路は、静電チャック166の基板支持ペデスタル支持面に形成され、ヘリウム(He)などの熱伝導ガス(又は裏側ガス)のソースに流体連結される。動作中、裏側ガスは、静電チャック166と基板103との間の熱伝導を強化するよう、制御された圧力でガス通路内に提供される。実施形態では、基板の温度は、摂氏-60度から摂氏300度、又は摂氏-30度から摂氏250度などの摂氏-150度から摂氏450度に維持され得る。
[0032]一実施形態では、基板支持ペデスタルアセンブリ148は、カソードとして構成されており、複数のRFバイアス電源184、186に連結され得る電極180と設備プレート/RF電極164とを含む。RFバイアス電源184、186は、基板支持ペデスタルアセンブリ148及び別の電極(例えば、シャワーヘッドアセンブリ130又はチャンバ本体102の天井(例えばリッド104))内に配置された電極180と設備プレート/RF電極164との間に連結される。RFバイアス電力は、チャンバ本体102の処理領域内に配置されたガスから形成されるプラズマ放電(例えば陽イオン)を励起及び維持し、基板の表面上にカソードシース(例えば陰イオン)を形成して、陽イオンを基板の表面に向かって加速させる。
[0033]幾つかの実施形態では、デュアルRFバイアス電源184、186が、整合回路188を通じて、基板支持ペデスタルアセンブリ148内に配置された電極180及び/又は設備プレート/RF電極に連結される。RFバイアス電源184、186によって生成された信号は、プラズマ処理チャンバ(例えば処理チャンバ100)内に提供された混合ガスをイオン化するために、整合回路188を通じて、単一フィードで(例えば、接地シールドによって覆われた同軸送信ラインを介して)基板支持ペデスタルアセンブリ148に送達され、ひいては、エッチング、堆積又はその他のプラズマ強化プロセスを実行するのに必要なイオンエネルギーが提供する。RFバイアス電源184、186は、概して、約50kHzから約200MHzの周波数と約0ワットから約15,000ワット、1ワット(W)から約10,000W、又は、約1Wから約3,000Wの電力とを有するRF信号を作り出すことができる。追加のバイアス電源189(パルス直流電圧など)を電極180及び/又は設備プレート/RF電極164に連結して、プラズマの特性を制御することができる。
[0034]動作中、基板103は、処理チャンバ100などのプラズマ処理チャンバ内の基板支持ペデスタルアセンブリ148上に配置される。プロセスガス及び/又は混合ガスが、ガスパネル158からシャワーヘッドアセンブリ130を通ってチャンバ本体102内に導入される。ポンプシステム128などの真空ポンプシステムにより、エッチング副生成物が除去されながら、チャンバ本体102内部の圧力が維持される。
[0035]処理チャンバ100の動作(例えば、圧力、温度、プロセスガス供給、排気等)を制御するために、コントローラ150が処理チャンバ100に連結される。コントローラ150は、CPU(中央処理装置)152、メモリ154(例えば、非一時的コンピュータ可読記憶媒体)、及びプロセスシーケンスを制御するために利用されるサポート回路156を含む。CPU152は、産業用設定で使用され得る任意の形態の汎用コンピュータプロセッサであり得る。ソフトウェアルーチンは、プロセッサ(例えばCPU152)によって実行されたときに、本明細書に記載の方法の一又は複数を実行する命令として、メモリ154、例えばランダムアクセスメモリ、読み取り専用メモリ、フロッピー、若しくはハードディスクドライブ、又はその他のデジタルストレージの形式で、に格納され得る。サポート回路156は、従来的に、CPU152に連結されており、キャッシュ、クロック回路、入出力システム、電力供給源などを含み得る。コントローラ150と処理チャンバ100の様々な構成要素との間の双方向通信は、数多くの信号ケーブルを介して処理される。
[0036]更に、コントローラ150は、メモリ154に記憶され得る一又は複数の制御アルゴリズムを使用してエッチング制御及び堆積制御用に構成される。例えば、コントローラ150は、動作中に、一又は複数のRF発生器、例えばRFバイアス電源184、186、189、及びRF電源143からの電力出力を制御するための制御信号を送信するように構成される。例えば、少なくとも幾つかの実施形態では、コントローラ150は、例えば制御論理回路を使用して、一又は複数のRF発生器を高ピーク電力高周波発生器として動作させるように構成される。例示の目的で、制御論理回路は、本明細書ではコントローラ150の構成要素として記載される。代替的又は追加的に、制御論理回路は、一又は複数のRF発生器(例えば、RFバイアス電源184、186、189、及びRF電源143)及び/又は整合ネットワーク(例えば整合回路188)の構成要素であり得る。
[0037]図2は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態による、引っ込んだリフトピン構成における図1のリフトピン機構200の断面図である。リフトピン機構200は、基板支持ペデスタルアセンブリ148内に、静電チャック166及び基板支持ペデスタルアセンブリ148の他のプレート(例えば、165、164、162)にわたって配置される。図2に示すかかるプレートの具体的な構成は、非限定的な例であり、追加のプレート又は層が存在してもよい。単一のリフトピン機構のみが示されているが、リフトピン機構200などの複数のリフトピン機構が基板支持ペデスタルアセンブリ148内に配置される。幾つかの実施形態では、基板支持ペデスタルアセンブリ148は、3つ以上のリフトピン機構200を含む。
[0038]リフトピン機構200は、リフトピン210、上方ガイド220、ベローズアセンブリ230、及びベローズプッシュアセンブリ260を備える。リフトピン210には、細長いシャフト212と、シャフト212の上部のヘッド214と、及びシャフト212の底部の連結端216(図3)とが含まれる。シャフト212は細長く、線形で、円形の断面を有する。幾つかの実施形態では、シャフト212は、長方形の断面又は別の形状の断面を有する。連結端216は、ヘッド214とは反対側のシャフト212の端部であり、連結端は、他の構成要素と連結するように構成され得る。幾つかの実施形態によると、連結端216はねじ連結を受けるためにねじが切られているか、クリックフィット連結を受けるためのノッチを有するか、又は当技術分野で既知の他の連結機構を含む。
[0039]リフトピン210は、基板支持ペデスタルアセンブリ148のリフトピン孔224内に配置されるように構成される。リフトピン孔224には、静電チャック166の軸方向の開口部と、開口部から水平方向外側に延在する突出部(レッジ)217と、及び突出部(レッジ)217から静電チャック166の上面に向かって垂直方向上向きに延在する側壁とが含まれる。突出部(レッジ)217は、リフトピン210の基部218の形状に従う。開口部の直径は、間隙226だけシャフト212の直径より大きいが、ヘッド214の直径よりは小さい。幾つかの実施形態では、ヘッド214の直径は約0.16インチである。幾つかの実施形態では、間隙226は約0.002インチである。
[0040]リフトピン孔224の側壁の直径は、ヘッド214をその中に間隙を有して収容するために、ヘッド214の直径よりも大きい。幾つかの実施形態では、間隙は約0.003インチである。リフトピン210がリフトピン孔224に挿入されると、ヘッド214の基部218が突出部(レッジ)217上に載置される。ヘッド214の側壁の高さは、リフトピン孔224の側壁の高さと等しいかそれより低く、その結果、リフトピン210がリフトピン孔224内に完全に後退すると、ヘッド214の上面は、静電チャック166の上面と同一平面になっているか、静電チャック166の上面よりも低くなる。
[0041]上方ガイド220は、基板支持ペデスタルアセンブリ148に長手方向の向きにしっかりと配置され、静電チャック166の一部又はその下にある一又は複数のプレートにわたる場合がある。上方ガイド220は、シャフト212の通過を可能にし、上方ガイド220内でのシャフト212の軸方向の動きを容易にする開口部を有する。幾つかの実施形態では、上方ガイド220はポリフェニレンサルファイド(PPS)から作られる。
[0042]図3は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態による、図2のリフトピン機構200のベローズアセンブリ230部分の断面図である。ベローズアセンブリ230は、基板支持ペデスタルアセンブリ148のRFホットプレート内のベローズチャンバ235に配置される。ベローズアセンブリ230は、中央空間301を含むベローズ302と、上方ベローズフランジ232の下面239でベローズ302の第1端又は上端303に連結された上方ベローズフランジ232と、ベローズ302の第2端又は底部端305に連結されたベローズガイドアセンブリ320と、連結端216でリフトピン210に連結されたグリッパアセンブリ330とを備える。動作中、ベローズアセンブリ230は、ベローズ302の中央空間301内の真空を維持するように構成される。幾つかの実施形態では、ベローズ302は、ベローズ302をポンプアウトするか又は加圧するために、中央空間301と流体連通するポンプポート234を上方ベローズフランジ232に含む。幾つかの実施形態では、ベローズ302は、当技術分野で一般的に既知のAM350ベローズである。上方ベローズフランジ232は、上方ガイド220から現れるシャフト212を受け入れ、シャフト212の軸方向の動きを容易にするための開口部237を有する。シャフト212は、上方ベローズフランジ232からベローズ302の中央空間301内に現れ、グリッパアセンブリ330にしっかりと連結される。
[0043]ベローズガイドアセンブリ320は、上方ベローズフランジ232に対して軸方向に移動可能であり、ベローズガイドアセンブリ320の動きが、リフトピン210を上方ベローズフランジ232に対して軸方向に移動させる。グリッパアセンブリ330は、ベローズガイドアセンブリ320と協働して、リフトピン210を軸方向に移動させる。ベローズガイドアセンブリ320は、第1のベローズガイド304、第2のベローズガイド314、及びベローズ302の端板310を備える。端板310はベローズ302の底部端305にしっかりと連結され、端板310は、貫通する開口部307を含む。端板310は、第2のベローズガイド314にしっかりと連結される。また、端板310は、第2のベローズガイド314の空洞321内に収納される。第2のベローズガイド314の空洞321は、開口部307を介して中央空間301と連通する。第2のベローズガイド314は、第1のベローズガイド304にしっかりと連結され、第1のベローズガイド304によって円筒状に囲まれる。第1のベローズガイド304は、ベローズ302の少なくとも一部を受け、円筒状空間内でのベローズ302の軸方向の動きを容易にするための円筒状空間を画定する。第2のベローズガイド314は底部端316を含み、第1のベローズガイド304はベローズガイド304の底部端に開口部325を有し、その中に底部端316を含む第2のベローズガイド314の一部が配置される。第1のベローズガイド304は、開口部325と位置合わせされた開口部323を有する設備プレート164の突出部(レッジ)上に載置され、開口部323及び325を通って底部端316にアクセスできるようになっている。
[0044]グリッパアセンブリ330は、リフトピン210の連結端216にしっかりと連結された第1のグリッパ306と、第1のグリッパ306にしっかりと連結された第2のグリッパ308と、第2のグリッパ308にしっかりと連結されたストッパ312とを備える。ストッパ312は逆「T」字構造を有し、細長い部分311と、水平に延在するフランジ309を有する底部313とを有する。細長い部分311の上部は、第2のグリッパ308に挿入され、かつ連結され、細長い部分311の残りの部分は、第2のグリッパ308から軸方向に現れ、端板310の開口部307を軸方向に通過し、底部313は空洞321内に配置される。細長い部分311の直径は開口部307の直径より小さく、フランジ309の直径は開口部307の直径より大きく、その結果、フランジ309は空洞321内に拘束される。細長い部分311は、リフトピン210が引っ込んだ構成において、底部313が端板310から間隙318で、かつ第2のベローズガイド314の内部底面317から間隙319で吊り下げられるような長さを有する。幾つかの実施形態では、ストッパ312は、フランジ309の中心に、内部底面317に対向するジンバル315を含む。リフトピン210、第1のグリッパ306、第2のグリッパ308及びストッパ312の間のしっかりした連結により、ストッパ312の軸方向の動きは、リフトピン210の軸方向の動きに変換される。
[0045]図2に示すように、ベローズプッシュアセンブリ260は、第1のプッシュロッド240、第2のプッシュロッド252、及び第3のプッシュロッド253を有するアクチュエータ250を含む。第1のプッシュロッド240は、ガイドチャネル243内で軸方向に移動可能であり、設備プレート164の開口部325及び323を通って、第2のベローズガイド314の底部端316に接触する。第1のプッシュロッド240は、ガイドチャネル243内の突出部(レッジ)247と係合するように構成されたショルダ246を備え、第1のプッシュロッド240の、開口部257を通る下向きの動きを防止する。引っ込んだ構成において、ショルダ246は突出部(レッジ)247上に載置され、第1のプッシュロッド240は、底部端316と第1のプッシュロッド240の上端242との間に間隙241があるように吊り下げられる。また、第1のプッシュロッド240の底部端244は、開口257を通じて延びていない。第1のプッシュロッド240は、引っ込んだ構成ではベローズガイドアセンブリ320と機械的に切り離される。
[0046]第2のプッシュロッド252及び第3のプッシュロッド253は、ガイドチャネル251内で、ガイドチャネル243と251との間の開口部257を通って軸方向に移動可能である。アクチュエータ250は、第3のプッシュロッド253に軸方向の力を与えるように構成されており、第3のプッシュロッド253を軸方向に移動させる。幾つかの実施形態では、アクチュエータ250は、第3のプッシュロッド253などの脱落防止親ネジを有するモータである。第3のプッシュロッド253は、第3のプッシュロッド253の軸方向の動きが第2のプッシュロッド252の対応する軸方向の動きを引き起こすように、第2のプッシュロッド252にしっかりと連結される。引っ込んだ構成では、第2のプッシュロッド252は第1のプッシュロッド240と間隙259だけ分離され、第2のプッシュロッド252は第1のプッシュロッド240と機械的に切り離される。第2のプッシュロッド252はショルダ255を有し、ガイドチャネル251は突出部(レッジ)261を有する。幾つかの実施形態では、アクチュエータ250によって引き起こされる第2のプッシュロッド252の軸方向変位の範囲は(例えば、モータエンコーダによって)制御され、それによってショルダ255と突出部(レッジ)261とが互いに接触するのを防止する。
[0047]第1のベローズガイド304は、ベローズチャンバ235内で軸方向に移動可能である。第2のベローズガイド314及び端板310は、第1のベローズガイド304にしっかりと連結される。第2のベローズガイド314の上向きの軸方向の移動は、第1のベローズガイド304及び端板310の対応する軸方向の移動を引き起こし、それによって、ベローズガイドアセンブリ320が上方ベローズフランジ232に向かって軸方向上向きに移動するにつれて、ベローズ302を圧縮する。更に、第2のベローズガイド314の上向きの軸方向の移動により、内部底面317がジンバル315(存在する場合)又はストッパ312の底部313を軸方向の上向き方向に押し、これがリフトピン210の軸方向の上向きの動きに変換される。
[0048]図2及び図3に示された引っ込んだ構成において、ベローズ302は、ベローズガイドアセンブリ320を軸方向下向きに付勢するバネ力を有して設置される。ベローズ302のばね定数は、ベローズ302にかかる上向きの気圧力よりも大きく、その結果、ベローズガイドアセンブリ320を軸方向下向きに付勢する予荷重力がもたらされる。予荷重力は、ベローズガイドアセンブリ320が設備プレート164内に画定されたベローズチャンバ235の基部で停止するようにベローズ302を伸長させるように構成される。引っ込んだ構成では、ストッパ312の底部313は、端板310との間隙318、及び内部底面317との間隙319において空洞321内に吊り下げられる。
[0049]モーションセンサ256は、例えば光チャネル258を介してベローズガイドアセンブリ320に光学的に結合される。モーションセンサ256は、ベローズ302又はベローズガイドアセンブリ320のうちの少なくとも一方の位置を検出するように構成される。コントローラ150又は同様のコントローラなどのコントローラは、検出された位置を利用してベローズ302の正しい動作を決定する。例えば、ベローズ302が引っ込んだ構成を作動させたときに膨張しない場合、コントローラは警報を生成するか、あるいはその他の方法で処理チャンバ100の動作を修正し得る。幾つかの実施形態では、モーションセンサ256は、基板支持ペデスタルアセンブリ148のプレートの1つに埋め込まれる。
[0050]幾つかの実施形態では、リフトピン210はAlを含み、上方ガイドはPPS及び/又はAlを含み、第1のグリッパ306及び第2のグリッパ308はアルミニウム又はステンレス鋼を含み、プッシュロッド240、252、253のうちの一又は複数にはTorlon(登録商標)が含まれる。本明細書に開示のリフトピン機構の他の様々な構成要素は、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、及びVespel(登録商標)ポリイミドなどの材料を含み得る。幾つかの実施形態では、ベローズはAM350ベローズである。
[0051]図4は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態による、リフトピン210の持ち上げられた構成における、図1のリフトピン機構200の断面図である。持ち上げられた構成を達成するために、第3のプッシュロッド253は、第2のプッシュロッド252を所定の高さまで移動させ、その結果、第2のプッシュロッド252はガイドチャネル251内の突出部(レッジ)261との係合により停止する。第2のプッシュロッド252は軸方向上向きに移動し、間隙259を覆い、第1のプッシュロッド240を押す。第1のプッシュロッド240は軸方向上向きに移動し、間隙241を覆い、第2のベローズガイド314の底部端316を軸方向上向き方向に押す。第2のベローズガイド314の上向きの軸方向の移動は、ベローズガイドアセンブリ320の上向きの軸方向の移動を引き起こし、上記で説明したように、ベローズ302は圧縮され、リフトピン210が持ち上げられて、かつ、静電チャック166のリフトピン孔224から現れる。
[0052]図5は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態による、図4のリフトピン機構200のベローズアセンブリ230部分の断面図である。図4及び図5は、持ち上げられた構成において、リフトピン210のヘッド214が静電チャック166の上面から高さ202に達することを示す。第2のプッシュロッド252の上端254は、第1のプッシュロッド240の底部端244と直接接触する。第1のプッシュロッド240の上端242は、第2のベローズガイド314の底部端316と直接接触する。第2のプッシュロッド252は、突出部(レッジ)261によって上向きの移動を拘束され、プッシュロッド、間隙、ストッパ、グリッパ、及びリフトピンなどの全ての線形要素の寸法は、高さ202を達成するように構成される。
[0053]図6は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態による、引っ込んだ構成における、図1のリフトピン機構200の一部の断面図である。リフトピン210のヘッド214の基部218は、静電チャック166のリフトピン孔224の突出部(レッジ)217上に載置される。ガイドチャネル226は、貫通して上方ガイド220までシャフト212の軸方向に動きを容易にする開口部を設ける。上方ガイド220と静電チャック166及びプレート165との間には充填材215が設けられ、静電チャック166とプレート165との間には充填材213が設けられる。引っ込んだ構成では、基部218は突出部(レッジ)217と緊密に接触し、突出部(レッジ)217は充填材213及び215と共に、リフトピンのアーク放電を防止又は低減するバリアとして作用する。幾つかの実施形態では、基部218及び/又は突出部(レッジ)217は、約4マイクロインチから約64マイクロインチの間の表面粗さRaを有する。幾つかの実施形態では、リフトピン機構200は、ヘッド214を付勢して、リフトピン210及びグリッパアセンブリ330の重量(例えば、約0.01ポンドから10ポンド)に少なくとも等しい力を静電チャック166に及ぼすように構成される。
[0054]図7は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態よる、引っ込んだ構成における、リフトピン機構700の一部の断面図である。リフトピン機構700は、リフトピン機構700のリフトピン710がリフトピン機構200のリフトピン210と異なることを除いて、図6に示されるリフトピン機構200と類似である。リフトピン710は、対応するリフトピン孔724に挿入されるシャフト712を含む。ヘッドを含むリフトピン210とは異なり、リフトピン710はヘッドを含まず、ストレートピンであり、それに対応して、突出部(レッジ)217を含むリフトピン孔224とは異なり、リフトピン孔724は突出部(レッジ)を含まない。ガイドチャネル726は、貫通して上方ガイド220までシャフト712の軸方向に動きを容易にする開口部を設ける。上方ガイド220と静電チャック166及びプレート165との間には充填材715が設けられ、静電チャック166とプレート165との間には充填材713が設けられる。引っ込んだ構成では、リフトピン710は、リフトピン孔724内の凹んだ位置にとどまり、リフトピン710の上部は静電チャックの上面よりも低くなる。充填材713及び715は、リフトピンのアーク放電を防止又は低減するバリアとして作用する。
[0055]図8は、本開示の少なくとも幾つかの実施形態による、リフトピン機構200の動作の概略図であり、リフトピン機構200は引っ込んだ構成にあり、その結果、リフトピン210は静電チャック166内に完全に引き込まれる。ベローズガイドアセンブリ320の下向きの軸方向の移動が、設備プレート164によって提供される突出部(レッジ)又はベローズチャンバ235内の突出部(レッジ)によって拘束される図3の構成とは異なり、図8に示される構成では、ベローズガイドアセンブリ320は、その下向きの移動を拘束する突出部(レッジ)を有しない。代わりに、ベローズガイドアセンブリ320の下向きの移動は、リフトピン210のヘッド214によって拘束される。特に、リフトピン210のヘッド214の基部218は、静電チャック166のリフトピン孔の突出部(レッジ)217上に載置される。リフトピン210は、底部313と端板310の係合によってベローズガイドアセンブリ320を支持するグリッパアセンブリ330にしっかりと連結され、したがってヘッド214の基部218は予荷重に耐える。予荷重は、大気圧の力と釣り合ったときにリフトピン210の基部218上で所望の予荷重が達成されるように、ベローズ302のばね力を構成することによって所望の値に構成される。
[0056]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、本開示の他の実施形態及び更なる実施形態が考案され得る。

Claims (20)

  1. リフトピン機構であって、
    細長いシャフト、前記シャフトの上端、前記シャフトの底部端、及び前記シャフトの前記底部端での連結端を備えるリフトピンと、
    前記シャフトの近くに配置されたベローズアセンブリであって、
    貫通する前記シャフトの軸方向の動きを容易にする開口部を有する上方ベローズフランジ、
    前記シャフトが、前記ベローズによって取り囲まれた中央空間の中に延伸するように、前記上方ベローズフランジの下面に連結した第1の端部を有するベローズ、及び
    前記ベローズの第2の端部に連結して、前記ベローズの前記第2の端部に近接した前記中央空間を密閉するベローズガイドアセンブリ
    を備える、ベローズアセンブリと
    を備え、前記シャフトが、前記シャフトの前記連結端で前記ベローズガイドアセンブリに連結し、前記ベローズガイドアセンブリが、前記上方ベローズフランジに対して軸方向に移動可能なことにより、前記ベローズガイドアセンブリの前記上方ベローズフランジに対する軸方向の動きが、前記上方ベローズフランジに対して前記リフトピンを軸方向に移動させる、リフトピン機構。
  2. 前記ベローズガイドアセンブリが、
    前記ベローズの一部に関する円筒状空間を画定する第1のベローズガイドと、
    前記第1のベローズガイド、及び前記ベローズの前記第2の端部に位置する端板に連結した第2のベローズガイドと
    を備え、前記第1のベローズガイドと前記第2のベローズガイドとが軸方向に移動可能である、請求項1に記載のリフトピン機構。
  3. ベローズプッシュアセンブリであって、
    軸方向に沿って移動可能な第1のプッシュロッドであって、
    上端、前記上端よりも小さな直径を有する底部端を備え、前記第2のベローズガイドの下方に位置決めされ、前記第2のベローズガイドの底部端が前記第1のプッシュロッドの前記上端と篏合するように形作られた第1のプッシュロッドと、
    前記軸方向に沿って移動可能な第2のプッシュロッドであって、
    上端及び底部端を備え、前記第1のプッシュロッドの下方に位置決めされ、前記第1のプッシュロッドの前記底部端が前記第2のプッシュロッドの前記上端と篏合するように形作られた第2のプッシュロッドと、
    前記第2のプッシュロッドの前記底部端と連結した第3のプッシュロッドを備えるアクチュエータであって、前記軸方向に前記第3のプッシュロッドを移動させるように構成されたアクチュエータと
    を備えるベローズプッシュアセンブリを更に備える、請求項2に記載のリフトピン機構。
  4. 前記シャフトの前記ベローズへの連結部が、
    前記シャフトの前記連結端に連結した第1のグリッパと、
    前記第1のグリッパに連結した第2のグリッパと、
    ストッパであって、
    前記第2のグリッパに連結した上部、
    前記端板の中央開口部を通過する細長い部分、並びに
    前記端板及び前記第2のベローズガイドによって画定される空洞に位置決めされた底部であって、
    前記端板の前記中央開口部の直径よりも大きな直径を有するフランジ、及び
    前記フランジの中央における、前記第2のベローズガイドに対向するジンバルを備える底部
    を備えるストッパと
    を備える、請求項2に記載のリフトピン機構。
  5. 前記ベローズガイドアセンブリに光学的に結合し、前記ベローズ又は前記ベローズガイドアセンブリの少なくとも一方の位置を検出するように構成されたモーションセンサ
    を更に備える、請求項1から4のいずれか一項に記載のリフトピン機構。
  6. 前記上端がヘッドを備え、前記ヘッドの基部が、約4マイクロインチから64マイクロインチのRa表面粗さを有する、請求項1から4のいずれか一項に記載のリフトピン機構。
  7. 前記リフトピンが、静電チャックに形成されたリフトピン孔に挿入されるように構成されており、前記リフトピン孔が、
    前記リフトピンの前記シャフトのための開口部、及び
    前記シャフトの前記開口部から外側、及び任意選択的に上向きに延在する突出部を備え、
    前記リフトピンが引っ込んだ構成にあるとき、前記ヘッドの前記基部が前記突出部と緊密な接触をするように形作られ、
    前記リフトピンが前記引っ込んだ構成にあるとき、前記ヘッドの上部が前記静電チャックの上面と同一平面上にある、請求項6に記載のリフトピン機構。
  8. 前記上端がヘッドを備え、前記ヘッドが前記シャフトから水平方向外側に延在し、前記ヘッド及び前記シャフトが「T」形を形成する、請求項7に記載のリフトピン機構。
  9. 前記リフトピン孔が、前記突出部から前記静電チャックの上面まで垂直方向上向きに延在する側壁を備える、請求項7に記載のリフトピン機構。
  10. 前記上端及び前記シャフトが、ストレートピンを形成する、請求項1から4のいずれか一項に記載のリフトピン機構。
  11. 上端、底部端、及び前記上端から前記底部端まで延在する第1の開口部を備える上方ガイドを更に備え、前記シャフトが、前記第1の開口部を通って配置され、前記第1の開口部を通って軸方向に移動可能である、請求項1から4のいずれか一項に記載のリフトピン機構。
  12. 基板支持体であって、
    基板を支持するように構成された支持板と、
    前記基板支持体内に配置された複数のリフトピン機構であって、各リフトピン機構が、
    細長いシャフト、前記シャフトの上端、前記シャフトの底部端、及び前記シャフトの前記底部端での連結端を備えるリフトピンと、
    前記シャフトの近くに配置されたベローズアセンブリであって、
    貫通する前記シャフトの軸方向の動きを容易にする開口部を有する上方ベローズフランジ、
    前記シャフトが、前記ベローズによって取り囲まれた中央空間の中に延伸するように、前記上方ベローズフランジの下面に連結した第1の端部を有するベローズ、及び
    前記ベローズの第2の端部に連結して、前記ベローズの前記第2の端部に近接した前記中央空間を密閉するベローズガイドアセンブリ
    を備える、ベローズアセンブリと
    を備え、前記シャフトが、前記シャフトの前記連結端で前記ベローズガイドアセンブリに連結し、前記ベローズガイドアセンブリが、前記上方ベローズフランジに対して軸方向に移動可能なことにより、前記ベローズガイドアセンブリの前記上方ベローズフランジに対する軸方向の動きが、前記上方ベローズフランジに対して前記リフトピンを軸方向に移動させる、複数のリフトピン機構と
    を備える、基板支持体。
  13. 前記支持板が、貫通して移動可能に配置された前記リフトピンの対応する開口部を有する複数の開口部を含み、前記ベローズアセンブリが前記支持板内に配置される、請求項12に記載の基板支持体。
  14. 前記支持板が静電チャックを備える、請求項12に記載の基板支持体。
  15. 前記支持板が、
    取付板と、
    前記静電チャックと前記取付板との間に配置された高周波(RF)電極と
    を更に備える、請求項14に記載の基板支持体。
  16. 前記ベローズガイドアセンブリが、
    円筒状空間を画定する第1のベローズガイドと、
    前記第1のベローズガイド、及び前記ベローズの前記第2の端部に位置する端板に連結した第2のベローズガイドと
    を備え、前記第1のベローズガイドと前記第2のベローズガイドとが軸方向に移動可能である、請求項15に記載の基板支持体。
  17. 各リフトピン機構が、
    軸方向に沿って移動可能な第1のプッシュロッドであって、
    上端、前記上端よりも小さな直径を有する底部端を備え、前記取付板の対応する形状の開口部、及び前記第2のベローズガイドの下方に位置決めされ、前記第2のベローズガイドの底部端が、前記第1のプッシュロッドの前記上端と篏合するように形作られ、前記第1のプッシュロッドの下向きの動きが前記取付板によって制限される第1のプッシュロッドと、
    前記軸方向に沿って移動可能な第2のプッシュロッドであって、
    上端及び底部端を備え、前記第1のプッシュロッドの下方に位置決めされ、前記第1のプッシュロッドの前記底部端が前記第2のプッシュロッドの前記上端と篏合するように形作られた第2のプッシュロッドと、
    前記第2のプッシュロッドの前記底部端に連結した第3のプッシュロッドを備えるアクチュエータであって、前記第3のプッシュロッドを軸方向に移動させるように構成されたアクチュエータと
    を更に備える、請求項16に記載の基板支持体。
  18. 前記シャフトの前記ベローズへの連結部が、
    前記シャフトの前記連結端に連結した第1のグリッパと、
    前記第1のグリッパに連結した第2のグリッパと、
    ストッパであって、
    前記第2のグリッパに連結した上部、
    前記端板の中央開口部を通過する細長い部分、並びに
    前記端板及び前記第2のベローズガイドによって画定される空洞に位置決めされた底部であって、
    前記端板の前記中央開口部の直径よりも大きな直径を有するフランジ、及び
    前記フランジの中央における、前記第2のベローズガイドに対向するジンバルを備える底部
    を備えるストッパと
    を備える、請求項16に記載の基板支持体。
  19. 前記支持板がリフトピン孔を含み、前記リフトピンが、前記リフトピン孔に挿入されるように構成されており、前記リフトピン孔が、
    前記リフトピンの前記シャフトのための開口部、及び
    前記シャフトの前記開口部から外側、及び任意選択的に上向きに延在する突出部を備え、
    前記リフトピンが引っ込んだ構成にあるとき、前記リフトピンのヘッドの基部が前記突出部と緊密な接触をするように形作られ、
    前記リフトピンが前記引っ込んだ構成にあるとき、前記リフトピンの前記ヘッドの上部が前記支持板の上面と同一平面上にある、請求項12から18のいずれか一項に記載の基板支持体。
  20. 前記取付板が、前記静電チャックの下に配置された導電性プレートを更に備え、前記ベローズガイドアセンブリが、前記導電性プレート内に配置される、請求項16から18のいずれか一項に記載の基板支持体。
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