JP5026654B2 - 半導体処理装置で使用され得る可変ギャップストップ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動ユニットのための可変ギャップストップ装置に関し、この駆動ユニットは、一例として、半導体処理チャンバで所望の高さに半導体ウェハを移動させる。
【0002】
【従来の技術】
半導体ウェハの処理で、半導体ウェハは、様々な場合に、処理チャンバ、堆積チャンバ等内に位置される。そして、これらチャンバ内で、半導体ウェハは、異なった処理を受ける。
【0003】
例えば、エッチング処理チャンバ内では、半導体ウェハは、下部電極としても機能するチャックのような半導体支持部材上に配置される。また、上部電極が、前記チャックの上方に位置されている。さらに、回転磁石(rotating magnet)が、前記チャック及び上部電極の周囲に円周状に位置されている。前記チャック、前記上部電極、前記回転磁石は、前記チャック上に配置されている半導体ウェハをエッチングするように使用されるプラズマを生じさせる。
【0004】
このようなエッチング処理チャンバ内で、半導体ウェハは、前記上部電極から所定の距離に位置されなければならない。この作動を達成するために、半導体ウェハが上に配置される前記チャックは、前記上部電極の下方の所望の高さに、駆動システムによって処理チャンバ内で上下に移動される。
【0005】
図1は、半導体処理チャンバ内で所望の高さにチャックを位置させるような従来の駆動システムを示している。図1は、シリンダー10を示しており、このシリンダー上に、チャック(図示されていない)が、装着され、このチャック上に、半導体ウェハ(図示されていない)が、保持される。図1で、3つの駆動ねじ12が、設けられており、これらは、回転しているとき、前記シリンダー10を上下に駆動する。駆動チェーン(図示されていない)が、前記3つの駆動ねじ12の周囲に形成され、モーター(図示されていない)によって駆動される。
【0006】
図1の駆動システムを用いて、半導体処理装置の操作者は、処理チャンバ内で半導体ウェハの所望の高さを設定し得る。即ち、前記モーターは、前記駆動チェーンを駆動し、この駆動チェーンは、前記3つの駆動ねじ12を駆動し、続いて、これら駆動ねじは、半導体処理チャンバ内で所望の高さに前記シリンダー10を移動させる。さらに、様々なセンサー及びフィードバックシステムが、処理チャンバ内で前記チャックの高さをモニターするように使用され得、前記チャックが、半導体ウェハを所望の高さに支持することが確保される。従って、図1で示されているような、前記チャックを支持している前記シリンダー10のための駆動システムを使用することにより、半導体ウェハは、処理チャンバ内で様々な高さに再配置され得る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図1のチェーンによる駆動システムは、半導体処理について幾つかの不利を招く。第1に、半導体処理は、非常に厳密な作動を必要とし、また、非常に高度な清浄度を必要とする。図1のチェーンによる駆動は、しばしば、半導体装置に不利益を与え得る装置内の振動を生じるという欠点を有する。さらに、チェーンによる駆動は、潤滑油を必要とするであろうし、この潤滑油は、汚染物質を生じ、この汚染物質は、半導体装置中への侵入路を見つけ、そして、半導体装置内の汚染物質は、処理されている半導体ウェハの汚染を生じ得る。
【0008】
半導体支持部材を位置させるための別のシステムが、図2で示されている。図2は,チャック21を示しており、このチャック上に、半導体ウェハが、保持される。前記チャック21は,シリンダー22によって支持されており、このシリンダーは、上部支持ブラケット27と下部支持ブラケット25とを通過するように上下に移動される。前記シリンダー22は、下部基板26も有し、この下部基板は、シリンダー22と共に移動されるように、前記シリンダー22に取着されている。前記シリンダー22は,標準的な方法で、空気流の制御に基づいて上向き及び下向きに移動される、空気力学的なエア駆動シリンダー(air driven cylinder)であり得る。
【0009】
前記チャック21が、処理チャンバ内で適切な高さにあることが確保されるように、前記下部基板26は、3つの停止ねじ24を有する。これら停止ねじ24は、図2において破線で示されているように、高さが調節可能であり得る。前記シリンダー22が、前記チャック21に保持されている半導体ウェハを処理チャンバ中に移動させるように、上向きに移動されているとき、前記停止ねじ24は、前記下部支持ブラケット25の底部に接して、前記シリンダー22を適切な位置で停止させ、この結果、前記チャック21を処理チャンバ内で適切な高さに停止させるだろう。図2の駆動システムを有する半導体装置の操作者は、前記停止ねじ24の位置を手動で調節し得(正面に示されている停止ねじ24において、破線で示されている)、この結果、前記チャック21が、処理チャンバ内で停止される高さが調節される。このような装置で、前記シリンダー22の移動は、前記下部支持ブラケット25に接する前記停止ねじ24のみによって停止される。
【0010】
図1の駆動システムに対する図2の駆動システムの利点は、図2の駆動システムは、チェーンによる駆動を必要とせず、従って、チェーンによる駆動システムにおける振動及び潜在的な汚染が、回避されることである。図2の駆動システムの欠点は、操作者にとって、処理チャンバ内でシリンダー22の高さを調節することが、比較的難しく面倒であることであり、これは、このような調節を行うには、操作者が、前記停止ねじ24の位置を手動で適切に調節することが必要とされるためである。
【0011】
本発明の1つの目的は、半導体処理装置において特有の用途が見出され得、また、対象物の支持部材の高さが、変化され得るという利点を与える、新規な駆動システムを与えることである。
【0012】
さらに、本発明の目的は、半導体処理装置において特有の用途が見出され得、また、振動や汚染を生じることなく、操作者によって、対象物の支持部材の高さが容易に変化され得る、新規な駆動システムを与えることである。
【0013】
さらに、本発明の目的は、半導体処理装置において特有の用途が見出され得、また、半導体ウェハが配置されるチャックを、駆動するための空気力学的なシリンダー駆動ユニットを利用する半導体処理装置において提供され得る、新規な駆動システムを与えることである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上述した目的及び他の目的を達成するために、本発明は、駆動ユニットの移動を停止させ得る新規な可変ギャップストップ装置(variable gap stop device)を開示し、この駆動ユニットは、半導体処理装置内で半導体ウェハが保持されるチャックを移動させる、空気力学的に駆動されるシリンダーのような駆動ユニットである。本発明で、前記駆動ユニットは、位置決め面を有する。また、可動ギャップストップユニットが、駆動ユニットの位置決め面から異なる高さの少なくとも第1及び第2の停止面を有する。そして、ロッドを有するシリンダーが、第1の停止面が支持ブラケットに対する第1の高さで駆動ユニットを停止するように、第1の停止面が前記位置決め面にアラインメントされる位置と、第2の停止面が支持ブラケットに対する第2の高さで駆動ユニットを停止するように、第2の停止面が位置決め面にアラインメントされる位置とに、前記可動ギャップストップユニットを移動させる。前記第1,第2の高さは、前記半導体処理チャンバ内の電極に対する前記基板支持部材の正確な高さ位置にそれぞれ対応する。
【0015】
本発明におけるこのような構成及び作動で、前記駆動装置の少なくとも1つの位置決め面は、前記可動ギャップストップユニットの複数の停止面の1つと接し得る。前記駆動ユニットの位置決め面が、複数の前記停止面のどれに接するかに基づいて、前記駆動ユニットが前記位置決め面を移動させる高さが、制御され得る。例えば、シリンダーがチャックを移動させる高さが、この結果、半導体処理チャンバ内でチャックの高さが、制御され得る。
【0016】
従って、本発明の構成は、半導体ウェハのような対象物が、処理チャンバのような装置内の様々な高さに容易かつ効果的に位置され得るような、容易に実行可能な制御を与える。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下の詳細な説明が、添付図面と関連して考慮されたとき、本発明のより完全な理解及び多くの追加の利点が、以下の詳細な説明を参照することによって、容易に得られ、同時によりよく理解されるだろう。
【0018】
図面を参照すると、同様な参照符号が、幾つかの図を通じて、同一の又は対応している部材に付されており、特に図3を参照すると、本発明の可変ギャップストップ装置を有する、半導体支持装置のための駆動システムが、示されている。
【0019】
図3で示されている本発明のためのシステムは、チャック21が、装着され、シリンダー22によって位置される点で、図2のシステムと同様である。また、前記シリンダー22に、停止ねじ24を有する下部基板26が、装着されている。そして、前記シリンダー22は、上下に移動されるように空気力学的に制御される。しかしながら、図3で示されている本発明のシステムは、可変ギャップストップのメカニズムを有し、このメカニズムにより、前記チャック21は、処理チャンバ(図示されていない)内の様々な位置に配置され得る。このような作動を達成するために、図3で示されている本発明で、リング32が、ガイド30内に与えられている。前記リング32は、図5でさらに詳細に示されている。前記リング32は、可変な停止面33、34を有し、そして、各面は、互いに異なった高さを有し、前記下部基板26の前記停止ねじ24とアラインメントされ、また、アラインメントを解除されるように移動され、従って、各面は、前記シリンダー22が、上向きに移動されているとき、前記下部基板26の停止ねじ24と接触し、あるいは、接触しない。
【0020】
前記リング32は、ロッド37を有するシリンダー31によって円周方向に移動され位置され得る。前記リング32が、円周方向に移動されるとき、(1)前記停止面33の底部が、停止ねじ24と対面しているようにアラインメントされているように位置付けられている、(2)中間の高さの前記停止面34の底部が、停止ねじ24と対面しているようにアラインメントされているように位置付けられている、あるいは、(3)前記リング32のどの面も、停止ねじ24と対面しているようには位置されておらず、前記シリンダー22が、上向きに完全に移動されたとき、前記停止ねじ24が、下部ブラケット25の下面に接するであろうように、前記リング32は、移動され得る。
【0021】
このように、前記リング32の位置を変化させることによって、(1)前記チャック21が、処理チャンバ内で相対的に下の位置に位置されている状態に対応している、前記停止ねじ24が、前記停止面33に接している状態と、(2)前記チャック21が、処理チャンバ内で相対的に中間の位置に位置されている状態に対応している、前記停止ねじ24が、前記停止面34に接している状態と、(3)前記チャック21が、処理チャンバ内で相対的に上の位置に位置されている状態に対応している、前記停止ねじ24が、図2の実施形態の場合と同様に、前記下部ブラケット25に接している状態とに、対応している互いに異なった3つの位置で、前記シリンダー22は、停止され得る。
【0022】
本発明のように、このような可変ギャップストップ装置を利用することにより、前記チャック21は、処理チャンバ内で互いに異なった3つの位置で停止され得る。その上、本発明のように、このような可変ギャップストップ装置を利用することにより、依然として、前記停止ねじ24の位置は、前記チャック21が、処理チャンバ内で位置され得る3つの位置を絶対的に変化させるように調節され得る。
【0023】
図3で示されている実施形態で、前記リング32は、前記下部ブラケット25に取着されている前記ガイド30内に形成されている。前記ガイド30は、前記リング32の円周方向の滑らかな移動を確保するように与えられている。
【0024】
図3の実施形態で、前記シリンダー31は、前記リング32を上述した互いに異なった3つの位置に位置させるように与えられている。このような作動を達成するために見出され得るシリンダーの1つが、名称Global Series(商標名) air cylindersで製造されている、オプションXC11又はXC12を有する直列シリンダーである。このようなシリンダー31は、ロッドの互いに異なった3つの位置が、必要とされているとき使用される直列シリンダーであり得る。前記シリンダー31は、前方シリンダーの後方の装着孔にねじ止めされている押さえボルトにより、先端から後端まで一体化されている(assembled tip−to−tail)2つのシリンダーで、形成され得る。短い方の行程が、後方のシリンダーに設けられている、2つの異なった行程を有するこのようなシリンダーは、1つのロッド37が、伸ばされていない、正の中間位置まで伸ばされている、あるいは、完全な伸張位置まで伸ばされていることを可能にしている。
【0025】
前記シリンダー31は、様々なエアライン36によってエアが供給されるエア駆動シリンダーであり得る。前記シリンダー31へのエアの供給は、電磁バルブ39によって制御され、この電磁バルブは、前記エアライン36のエアの供給を制御することによって、三位置シリンダー31の作動を制御する。
【0026】
図3でも示されているように、3つのセンサー38が、前記シリンダー31に装着されている。これらセンサー38は、前記シリンダー31のロッド37の位置をモニターするように与えられている。前記センサー38を使用することにより、フィードバック制御が、与えられ得、前記シリンダー31のロッド37の位置が、確定され、従って、前記リング32の位置が、確定される。
【0027】
図4は、本発明の制御システム全体のブロックダイアグラムを示している。
図4で示されているように、前記シリンダー31は、前記リング32の位置を制御する。そして、前記シリンダー31は、制御ユニット40によって制御される。この制御ユニット40は、高さの入力値41を受け取り、この入力値は、典型的に、操作者が、処理チャンバ内の前記チャック21の所望の高さを、キーパッド、タッチスクリーン等に入力することによって与えられるだろう。前記制御ユニット40が、高さの入力値41を受け取ったとき、この制御ユニット40は、前記ロッド37を所望の位置に伸ばすように、前記シリンダー31を制御し、この結果、このシリンダー31は、前記リング32を制御して、所望の位置まで円周方向に移動させる。前記制御ユニット40は、また、前記センサー38からのフィードバック信号を受け取る。上述したように、前記センサー38は、前記シリンダー31内のロッド37の位置を確認するセンサーである。このように、前記制御ユニット40は、前記シリンダー31内のロッド37が、所望の位置にあることを確定し得る。
【0028】
また、前記制御ユニット40は、第2のセットのセンサー42からの信号を受け取り得、これらセンサーは、処理チャンバ内に、又は、前記シリンダー22の近くに与えられ得、また、処理チャンバ内の前記チャック21の位置、又は、前記シリンダー22の位置を検知する。これらセンサー42は、本発明の実施形態の例において、前記チャック21が、処理チャンバ内で位置され得る3つの高さの各々に与えられるべきである。これらセンサー42は、前記制御ユニット40が、処理チャンバ内で前記チャック21の位置を確定し得るような追加の方法を与え得る。
【0029】
図6ないし8は、可変ギャップストップシステムを単独で示しており、夫々、前記リング32が取り得る互いに異なった3つの位置を示している。
さらに具体的にいうと、図6は、前記シリンダー31のロッド37は、伸ばされておらず、従って、前記シリンダー31は、前記リング32の停止面33が、前記停止ねじ24とアラインメントされているように位置付けられているような、位置にある、本発明の可変ギャップストップシステムを単独で示している。図6で示されているような位置で、前記シリンダー22が、前記チャック21上に配置されている半導体ウェハが、処理チャンバ内にあるような位置に、上昇されているとき、前記シリンダー22の下部基板26に装着されている前記停止ねじ24は、前記リング32の停止面33に接し、前記シリンダー22の移動を停止させるだろう。上述したように、このような位置で、前記チャック21は、処理チャンバ内で相対的に下の位置にあるだろう。
【0030】
図7は、前記シリンダー31のロッド37は、中間位置に伸ばされている、本発明の可変ギャップストップシステムを示している。図7で示されているような位置で、前記リング32の停止面34が、前記停止ねじ24とアラインメントされているように位置付けられている。作動中、前記シリンダー22が、上昇されているとき、前記停止ねじ24の頂部は、中間の前記停止面34に接し、この結果、前記チャック21は、処理チャンバ内で所定の中間の位置に位置されるだろう。
【0031】
図8は、前記シリンダー31のロッド37は、最大のレベルまで伸ばされており、従って、前記リング32のどの部分も、前記停止ねじ24とアラインメントされていない、本発明の可変ギャップストップシステムを示している。図8で示されているような位置で、前記シリンダー22が、上昇されているとき、前記停止ねじ24の頂部は、前記下部ブラケット25の底部に接するだろう。このような位置で、前記チャック21は、処理チャンバ内で相対的に高いレベルにあるだろう。
従って、上述した図で示されているような本発明の作動を用いて、前記チャック21は、処理チャンバ内で様々な高さ位置を取るように制御され得る。
【0032】
互いに異なった2つの停止面33及び34を有し、従って、互いに異なった3つのギャップストップ位置又は高さが利用可能なリング32を、上述した本発明の実施形態は、示している。明らかに、前記リング32は、所望の場合、1つのみのギャップ停止面、又は、3つ以上のギャップ停止面を有するように改良され得る。
【0033】
さらに、前記停止面33及び34は、前記リング32と一体的な部分として形成され得、あるいは、前記リング32に装着される別個の部材として形成され得る。前記停止面33及び34が、前記リング32に装着される別個の部材として形成されている場合、異なった停止面33及び34が、利用され得ることが可能である。つまり、本発明の装置のフレキシビリィティを増大するように、様々な高さの停止面33及び34の異なったセットが、選択され、前記リングに装着され得る。
【0034】
その上、前記シリンダー31は、エア駆動シリンダーである必要はなく、前記リング32を様々な位置に移動させ得るどんなシリンダーでもよい。
なおまた、ギャップ停止面33、34は、リング32の部品として示されているが、ギャップ停止面33、34は、所望の場合、非円周形状の装置に形成され得る。
【0035】
また、本発明は、半導体処理装置で利用される可変ギャップストップ装置に関して上述された。本発明は、もちろん、他のタイプの装置で使用され得るが、本発明の出願人は、本発明のこのような装置が、半導体処理装置で特に有用であり得ることを認識している。
【0036】
明らかに、上述した教示の範囲内の、本発明の多くの追加的な改良及び変形が、可能である。従って、特許請求の範囲内で、本発明は、上述された特定の実施形態と異なった形態で実施され得ることが、理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、半導体支持装置のための従来の、チェーンによる駆動システムを示している。
【図2】 図2は、半導体支持装置のための別の従来の駆動システムを示している。
【図3】 図3は、本発明の半導体支持装置のための駆動システムを構造的に示している。
【図4】 図4は、本発明の半導体支持装置のための駆動システムの特定の部材を、ブロックダイアグラム形式で示している。
【図5】 図5は、本発明の可変ギャップストップシステムの特定の部材の1つを示している。
【図6】 図6は、本発明の可変ギャップストップシステムを第1の位置で示している。
【図7】 図7は、本発明の可変ギャップストップシステムを第2の位置で示している。
【図8】 図8は、本発明の可変ギャップストップシステムを第3の位置で示している。
Claims (13)
- 駆動ユニットを摺動可能に連結する支持ブラケットに対し、この駆動ユニットの移動を、処理される半導体ウェハを支持する支持部材及び半導体処理チャンバ内の電極からのそれぞれの距離に対応するそれぞれ異なる高さで停止するための可変ギャップストップ装置であって、
前記ブラケットに装着され、それぞれが前記駆動ユニットの位置決め面から異なる高さの少なくとも第1及び第2の停止面を有する可動ギャップストップユニットと、
前記第1の停止面が支持ブラケットに対する第1の高さで駆動ユニットを停止するように、前記第1の停止面が前記位置決め面にアラインメントされる位置と、前記第2の停止面が支持ブラケットに対する第2の高さで駆動ユニットを停止するように、前記第2の停止面が前記位置決め面にアラインメントされる位置とに、前記可動ギャップストップユニットを移動させ、前記第1,第2の高さは、前記半導体処理チャンバ内の電極に対する前記支持部材の正確な高さ位置にそれぞれ対応する、シリンダーとを、
具備する、可変ギャップストップ装置。 - 前記可動ギャップストップユニットは、前記少なくとも第1及び第2の停止面を支持しているリング状部材を有し、前記シリンダーは、前記リング状部材を円周方向に移動させる請求項1の可変ギャップストップ装置。
- 前記シリンダーは、前記可動ギャップストップユニットに接続されているロッドを有する直列シリンダーであり、前記ロッドは、互いに異なった3つの位置を取り得る請求項1の可変ギャップストップ装置。
- 前記ロッドの位置を検知し、前記シリンダーに設けられている少なくとも1つのセンサーを更に具備する請求項3の可変ギャップストップ装置。
- 処理される半導体ウェハが、配置される支持部材と、
処理チャンバで所定の高さに前記支持部材を位置させる駆動ユニットと、
駆動ユニットに上下方向に摺動可能に連結された支持ブラケットと、
前記支持ブラケットに装着され、それぞれが前記駆動ユニットの位置決め面から異なる高さの少なくとも第1及び第2の停止面を有する可動ギャップストップユニットと、
前記第1の停止面が支持ブラケットに対する第1の高さで駆動ユニットを停止するように、前記第1の停止面が前記位置決め面にアラインメントされる位置と、前記第2の停止面が支持ブラケットに対する第2の高さで駆動ユニットを停止するように、前記第2の停止面が前記位置決め面にアラインメントされる位置とに、前記可動ギャップストップユニットを移動させ、前記第1,第2の高さは、前記半導体処理チャンバ内の電極に対する前記支持部材の正確な高さ位置にそれぞれ対応する、シリンダーとを、
具備する半導体処理装置。 - 前記可動ギャップストップユニットは、前記少なくとも第1及び第2の停止面を支持しているリング状部材を有し、そして、前記シリンダーは、前記リング状部材を円周方向に移動させる請求項5の半導体処理装置。
- 前記シリンダーは、前記可動ギャップストップユニットに接続されているロッドを有する直列シリンダーであり、そして、前記ロッドは、互いに異なった3つの位置を取り得る請求項5の半導体処理装置。
- 前記ロッドの位置を検知し、前記シリンダーに設けられている少なくとも1つのセンサーを更に具備する請求項7の半導体処理装置。
- 駆動ユニットを摺動可能に連結する支持ブラケットに対し、この駆動ユニットの移動を、処理される半導体ウェハを支持する支持部材及び半導体処理チャンバ内の電極からのそれぞれの距離に対応するそれぞれ異なる高さで停止するための方法であって、
前記ブラケットに、それぞれが前記駆動ユニットの位置決め面から異なる高さの少なくとも第1及び第2の停止面を有する可動ギャップストップユニットを与える工程と、
前記第1の停止面が支持ブラケットに対する第1の高さで駆動ユニットを停止するように、前記第1の停止面が前記位置決め面にアラインメントされる位置と、前記第2の停止面が支持ブラケットに対する第2の高さで駆動ユニットを停止するように、前記第2の停止面が前記位置決め面にアラインメントされる位置に、前記可動ギャップストップユニットを移動させ、前記第1,第2の高さは、前記半導体処理チャンバ内の電極に対する前記基板支持部材の正確な高さ位置にそれぞれ対応する、工程とを、
具備する、方法。 - 前記可動ギャップストップユニットは、前記少なくとも第1及び第2の停止面を支持しているリング状部材を有し、そして、前記移動させる工程が、前記リング状部材を円周方向に移動させる請求項9の方法。
- 前記駆動ユニットは、支持部材を有し、この支持部材に、処理される半導体ウェハが、配置され、また、この支持部材は、処理チャンバ内で所定の高さに位置される請求項9の方法。
- 前記可動ギャップストップユニットは、各々異なった高さの、少なくとも第1及び第2の停止面を有する請求項9の方法。
- 前記可動ギャップストップユニットは、前記少なくとも第1及び第2の停止面を支持しているリング状部材を有し、そして、前記移動させる工程が、前記リング状部材を円周方向に移動させる請求項9の方法。
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