JP5538379B2 - 大型足部リフトピン - Google Patents

Description

本明細書で述べられる実施形態は一般に、基板を基板支持部から間隔をあけて置くためのリフトピンおよびリフトピンアセンブリに関する。

集積回路は、何百万ものトランジスタ、コンデンサおよび抵抗を単一チップに包含する複合デバイスに発展してきた。チップ設計の発展は、より速い回路構成およびより大きい回路密度をもたらす。集積回路に対する需要が上昇し続けるにつれて、チップ製造は、増加したウェハー処理量、より多い製品収量、およびより堅固な処理装置を有する半導体プロセス機械設備を求めてきた。要求を満たすために、機械設備は、ウェハーハンドオフ誤りを最小限にし、微粒子汚染を低減し、工具構成部品の耐用年数を増加させるように開発されている。

リフトピンは一般に、基板支持部を通って配置されるガイド穴に存在する。リフトピンの上端は典型的には、ピンがガイド穴を通り抜けることを防止するためにフレアー状である。リフトピンの下端は、基板支持部の下方に延び、ピンにそれらの下端で接触するリフトプレートによって動かされる。リフトプレートは、上方位置と下方位置との間で垂直方向に移動可能である。上方位置では、リフトプレートは、リフトピンのフレアー状端部を基板支持部の上方に延ばすために基板支持部を通って形成されたガイド穴を通ってリフトピンを移動させ、これにより基板を基板支持部に対して間隔をあけて離れた状態に持ち上げて基板移送を容易にする。

現在の浮動リフトピン設計は、きつい加熱器ポケット中へウェハーを設置するのが困難であり、ウェハーハンドオフ誤りを引き起こす。固定した浮動リフトピン設計は、余裕のない加熱器ポケット中へのウェハー設置の問題を解決するが、腐食する金属バネ座金を包含する過度に束縛された設計に起因して、リフトピン破損の増加を招く。

したがって、当技術分野では改善されたリフトピンアセンブリが求められている。

本明細書で述べられる実施形態は一般に、基板を支持するためのリフトピンアセンブリに関する。一実施形態では、基板支持部に対して基板を位置決めするためのリフトピンアセンブリが、提供される。リフトピンアセンブリは、ピンシャフトを有するリフトピンと、シャフトとスライド可能に結合される足部と、足部がシャフトに沿ってスライドするのを防止するための係止ピンとを含む。

別の実施形態では、基板支持部に対して基板を位置決めするためのリフトピンアセンブリが提供される。リフトピンアセンブリは、ピンシャフトと、基板を支持するためのピンシャフトの第１の端部と結合されるピン頭部と、ピンシャフトの第２の端部と結合される肩部とを含むリフトピンを含む。リフトピンアセンブリはさらに、ピンシャフトとスライド可能に結合される円筒体と、円筒体がシャフトに沿ってスライドすることを防止するための係止ピンとを含み、肩部は、係止ピンを受け入れる寸法に形成された貫通穴を有する。

なお別の実施形態では、基板をその上方で操作するための基板支持アセンブリが、提供される。基板支持アセンブリは、ピンシャフトと、基板を支持するためのピンシャフトの第１の端部と結合されるピン頭部と、ピンシャフトの第２の端部と結合される肩部とを含むリフトピンと、ピンシャフトとスライド可能に結合される円筒体と、円筒体がシャフトに沿ってスライドすることを防止するための係止ピンとを含み、肩部は、係止ピンを受け入れる寸法に形成された貫通穴を有する、リフトピンアセンブリを含む。基板支持アセンブリはさらに、それを通って配置される複数のガイド穴を有する基板支持部であって、各ガイド穴は、リフトピンアセンブリのリフトピンを受け入れるためである、基板支持部と、リフトプレートと、リフトプレートの高さを制御するためのアクチュエータとを含む。

本発明の上で列挙された特徴が、詳細に理解できるように、上で簡潔に要約された本発明のより詳しい記述が、実施形態を参照することによってなされてもよく、それのいくつかは、添付の図面で例示される。しかしながら、本発明は、他の同等に効果的な実施形態を認めることができるため、添付の図面はこの発明の典型的な実施形態だけを例示し、したがって本発明の範囲を制限すると考えるべきでないことに留意すべきである。

図１は本発明の一実施形態によるリフトピンアセンブリを備える堆積チャンバーの横断面図である。 図２Ａ〜２Ｃはリフトピンアセンブリのさまざまな実施形態による横断面図を描写する図である。 図３Ａは本発明の一実施形態によるリフトピンの斜視図である。図３Ｂは本発明の一実施形態によるリフトピンの側面図である。図３Ｃは本発明の一実施形態によるリフトピンの側面図である。図３Ｄは図３Ｃのピン頭部の一実施形態の拡大斜視図である。 図４Ａは本発明の一実施形態による足部の斜視図である。図４Ｂは本発明の一実施形態による足部の底面図である。図４Ｃは図４Ｂの線４Ｃに沿って得られる足部の一実施形態の横断面図である。 図５Ａは本発明の一実施形態による係止ピンの斜視図である。図５Ｂは図５Ａの係止ピンの一実施形態の側面図である。図５Ｃは図５Ａの係止ピンの一実施形態の上面図である。 図６Ａ〜６Ｄは本発明の実施形態によるリフトピンアセンブリの取付けを実証する横断面図である。

理解を容易にするために、可能であれば図に共通する同一の要素を示すために同一の参照数字が使用されている。一実施形態で開示される要素は、明確な列挙なしに他の実施形態で有益に利用されてもよいことが企図される。

本明細書で述べられる実施形態は一般に、半導体基板を処理するための装置を提供する。本明細書で述べられる実施形態は、Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ、Ｃａｌｉｆ．のＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｉｎｃ．から入手できるＣＶＤ処理システムなどの処理システムで事例的に利用される。しかしながら、本明細書で述べられる実施形態は、物理気相堆積チャンバー、エッチングチャンバー、イオン注入チャンバー、および他の半導体処理チャンバーなどの他のチャンバー構成に組み込まれてもよいと理解されるべきである。

図１は、処理システム１００の横断面図を描写する。システム１００は一般に、ガス源１０４に結合されるチャンバー本体１０２を含む。チャンバー本体１０２は典型的には、アルミニウムなどの材料の剛性ブロックから製作される単一の機械加工構造である。チャンバー本体１０２内には、シャワーヘッド１０６および基板支持アセンブリ１０８がある。シャワーヘッド１０６は、チャンバー本体１０２の上面または蓋に結合され、基板支持アセンブリ１０８上に位置決めされる基板１０１を覆って分散されるガス源１０４からの均一なガス流を提供する。

基板支持アセンブリ１０８は一般に、基板支持部１１０およびステム１１２を含む。ステム１１２は、チャンバー本体１０２内で基板支持部１１０を位置決めする。基板１０１は、処理の間基板支持部１１０に置かれる。基板支持部１１０は、サセプタ、加熱器、静電チャックまたは真空チャックであってもよい。典型的には、基板支持部１１０は、セラミック、アルミニウム、ステンレス鋼、およびそれらの組合せから選択される材料から製作される。基板支持部１１０は、それを通って配置される複数のガイド穴１１８を有し、各穴１１８は、リフトピンアセンブリ１１４のリフトピン１２０を受け入れる。

リフトピンアセンブリ１１４は、基板支持部１１０に関して基板１０１を位置決めするために基板支持部１１０と相互に作用する。リフトピンアセンブリ１１４は典型的には、リフトピン１２０と、リフトプレート１２４と、リフトプレート１２４の高さを制御するためのアクチュエータ１１６とを包含する。リフトプレート１２４の高さは、アクチュエータ１１６によって制御される。アクチュエータ１１６は、典型的にはチャンバー本体１０２の外部に位置決めされ、リフトプレート１２４を移動させるように構成される、空気圧シリンダー、油圧シリンダー、送りネジ、ソレノイド、ステッピングモータまたは他の運動デバイスであってもよい。リフトプレート１２４が、基板支持部１１０の方へ移動されると、リフトプレート１２４は、基板支持部１１０を通ってリフトピン１２０を移動させるためにリフトピン１２０の下端に接触する。リフトピン１２０の上端は、基板支持部１１０から離れて移動し、基板１０１を持ち上げて基板支持部１１０に関して間隔をあけて離れた関係にする。

図２Ａ〜２Ｃは、リフトピンアセンブリ１１４のさまざまな実施形態による横断面図を描写する。図２Ａは、小さい直径を有する足部１２６の一実施形態を含むリフトピンアセンブリ１１４の一実施形態の横断面図を描写する。図２Ｂは、中間の直径を有する足部１２６の一実施形態を含むリフトピンアセンブリ１１４の一実施形態の横断面図を描写する。図２Ｃは、大きい直径を有する足部１２６の一実施形態を含むリフトピンアセンブリ１１４の一実施形態の横断面図を描写する。リフトピンアセンブリ１１４は、リフトピン１２０と、足部１２６と、足部をリフトピン１２０と結合させるための係止ピン１２８とを含む。

複数のリフトピン１２０は、基板支持部１１０を通って形成されたリフトピンガイド穴１１８を軸方向に通って配置される。ガイド穴１１８は、基板支持部１１０に一体的に形成されてもよく、または別法として基板支持部１１０に配置されるガイドブッシング（図示せず）の内部通路によって規定されてもよい。リフトピン１２０は、第１の端部２０６および第２の端部２０８を含む。

リフトピン１２０が基板支持部１１０を通って配置されるガイド穴１１８を通って落下することを防止するために、リフトピン１２０の第１の端部２０６はフレアー状になっている。ガイド穴１１８は典型的には、ピン１２０が正常（すなわち、基板支持部１１０に関して後退した）位置にあるとき、第１の端部２０６が基板支持部１１０と実質的に同一平面に又はわずかに埋め込まれて位置決めされることができるように皿穴が開けられる。

リフトピン１２０の第２の端部２０８は、基板支持部１１０の下側を越えて延び、リフトプレート１２４によって促されてリフトピン１２０の第１の端部２０６を基板支持部１１０の上方に延ばすように構成される。第２の端部２０８は、丸みがある、平坦であるまたは別の形状を有してもよい。一実施形態では、第２の端部２０８は、平坦である（すなわち、リフトピン１２０の中心線と直角に向きを合わされている）。第２の端部２０８は、足部１２６によって取り囲まれている。足部１２６は、リフトピン１２０をリフトプレート１２４に立たせ、それによってリフトピン１２０をリフトピンガイド穴１１８の中心軸と実質的に平行に維持し、ピンとガイド穴１１８の下端との間の結合および接触を有利に低減する。その上、足部１２６は、リフトピンガイド穴１１８内でのリフトピン１２０の容易な中心化を可能にし、リフトピン１２０がガイド穴１１８中で傾くまたは寄り掛かり、それによって詰まるまたは傷がつくことになる可能性を低減する。

図３Ａは、本発明の一実施形態によるリフトピン１２０の斜視図である。図３Ｂは、本発明の一実施形態によるリフトピン１２０の側面図である。図３Ｃは、本発明の一実施形態によるリフトピン１２０のなお別の側面図である。図３Ｄは、図３Ｃのピン頭部３０２の一実施形態の拡大斜視図である。リフトピン１２０は典型的には、セラミック、ステンレス鋼、アルミニウム、または他の適切な材料から成る。リフトピン１２０の円筒外面はさらに、摩擦および表面の摩耗を低減するために処理を施されてもよい。例えば、リフトピン１２０の円筒外面は、摩擦を低減する、表面硬度を変える、平滑度を改善する、ならびに引っかきおよび腐食への耐性を改善するために、めっきされる、プラズマ火炎溶射される、または電解研磨されてもよい。

リフトピン１２０は、第１の端部２０６および第２の端部２０８と結合される直径「Ｇ」を有するシャフト２０２を含む。リフトピン１２０の第１の端部２０６は、ピン頭部３０２を含む。ピン頭部３０２は、基板１０１を支持するためのピンシャフト２０２の端部分である。ピン頭部３０２は、平坦部分３０５Ｂがその中央頂部領域に位置するところの凸状支持表面３０５Ａを有する。凸状支持表面３０５Ａおよび平坦部分３０５Ｂは一般に円形領域であるが、他の形状が適用されてもよい。

リフトピン１２０の第２の端部２０８は、直径「Ｈ」を有する肩部３０６を含み、ここで直径「Ｈ」は、シャフト２０２の直径「Ｇ」よりも大きい。肩部３０６は、テーパー状端部３０８および３１０を包含する。テーパー状端部３０８は、肩部３０６をシャフト２０２に移行させる。肩部３０６は、係止ピン１２８を受け入れる寸法に形成された貫通穴３１２を有する。一実施形態では、肩部の長さ「ｌ」は、リフトピン１２０の全長「Ｊ」の約１／３である。一実施形態では、貫通穴３１２の中心からリフトピンの第２の端部２０８までの距離「Ｋ」は、肩部３０６の長さ「ｌ」の約１／４である。

図４Ａは、本発明の一実施形態による足部１２６の斜視図である。図４Ｂは、本明細書で述べられる一実施形態による足部１２６の底面図である。図４Ｃは、図４Ｂの線４Ｃに沿って得られる足部１２６の一実施形態の横断面図である。足部１２６は、円筒体４０２の底部を規定する第１の表面４０４および円筒体４０２の頂部を規定する第２の表面４０６を備える円筒体４０２を含む。円筒体４０２は、直径「Ｃ」を有する。一実施形態では、第１の表面４０４は、円筒体４０２の底部を規定し、第２の表面４０６は、円筒体４０２の頂部を規定する。一実施形態では、第１の表面４０４のエッジおよび第２の表面４０６のエッジは、テーパー状であってもよい。足部１２６は典型的には、セラミック、ステンレス鋼、アルミニウム、およびそれらの組合せから選択される材料から成る。

円筒体４０２は、第１の直径「Ａ」および第２の直径「Ｂ」を持つ貫通穴４０８を有し、ここで第２の直径「Ｂ」は、第１の直径「Ａ」よりも大きい。第１の直径「Ａ」は、リフトピン１２０の肩部３０６を受け入れる寸法に形成される。貫通穴４０８の第２の直径「Ｂ」は、リフトピン１２０の肩部３０６およびリフトピン１２０の貫通穴３１２に挿入されるときの係止ピン１２８の両方を受け入れる寸法に形成される。一実施形態では、貫通穴４０８の第１の直径「Ａ」と貫通穴４０８の第２の直径「Ｂ」との間の移行点４１０は、階段状表面４１２を形成する。階段状表面４１２は、リフトピンアセンブリ１１４が組み立てられるとき、係止ピン１２８の上に載る可能性がある。第１の直径「Ａ」を有する貫通穴４０８は、第２の表面４０６から円筒体４０２を部分的に通って延びる。一実施形態では、第１の直径「Ａ」を有する貫通穴４０８は、円筒体４０２の全長「Ｍ」の約３／４の長さ「Ｌ」を有する。貫通穴の第２の直径「Ｂ」は、円筒体４０２の第１の表面４０４から階段状表面４１２が形成される移行点４１０まで延びる。

図５Ａは、本明細書で述べられる一実施形態による係止ピン１２８の斜視図である。図５Ｂは、図５Ａの係止ピン１２８の側面図である。図５Ｃは、図５Ａの係止ピン１２８の上面図である。係止ピン１２８は、足部１２６をリフトピン１２０としっかりと結合させる。係止ピン１２８は、第１の端部５０８につながる第１のテーパー状部分５０４および第２の端部５１０につながる第２のテーパー状部分５０６を含む円筒体５０２を含む。円筒体５０２の直径「Ｄ」は、リフトピン１２０の貫通穴３１２内に合う寸法に形成される。係止ピン１２８の長さ「Ｅ」は、貫通穴４０８の第２の直径「Ｂ」内に合う寸法に形成される。係止ピン１２８は典型的には、セラミック、ステンレス鋼、アルミニウム、およびそれらの組合せから選択される材料から成る。

図６Ａ〜６Ｄは、本明細書で述べられる一実施形態によるリフトピンアセンブリ１１４の取付けを実証する横断面図である。リフトピンアセンブリ１１４の取付けは、リフトピン１２０が基板支持部１１０のガイド穴１１８に位置決めされることから始まる。図６Ｂでは、足部１２６が、リフトピン１２０の肩部３０６およびシャフト２０２を覆って上方へスライドする。図６Ｃでは、係止ピン１２８が、リフトピン１２０のシャフト２０２の貫通穴３１２に挿入され、それによって係止ピン１２８を捕捉する。図６Ｄでは、足部１２６は、足部１２６の階段状表面４１２が係止ピン１２８の上に載るまで、リフトピン１２０の肩部３０６およびシャフト２０２を下方へスライドし、それによってすべてのものを一緒に係止する。

先述の実施形態によれば、向上したウェハー設置精度および再現性の利点を有するリフトピンアセンブリが、提供される。リフトピンアセンブリはまた、リフトピンおよび足部の適正な長さ対直径の比（Ｌ／Ｄ）によって提供される向上したリフトピン安定性も有する。さらに、リフトピンアセンブリの現在のシステムへの取付けは、非常に分かりやすい。

先述のものは、本発明の実施形態を対象にするが、本発明の他のおよびさらなる実施形態が、本発明の基本的範囲から逸脱することなく考案されてもよく、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (13)

1. 基板支持部に関して基板を位置決めするためのリフトピンアセンブリであって、
   第１の端部と第２の端部とを有するピンシャフト、
   前記基板を支持するための前記ピンシャフトの第１の端部と結合されるピン頭部、および
   前記ピンシャフトの第２の端部に形成される肩部を含む、
   リフトピンと、
   前記リフトピンが挿入される貫通孔を有する円筒体であって、前記ピンシャフトとスライド可能に結合される円筒体と、
   前記円筒体が前記シャフトに沿ってスライドすることを防止するための係止ピンとを含み、
   前記肩部は、前記係止ピンを受け入れる寸法に形成された貫通穴を有し、
   前記円筒体は、
   前記円筒体の底部を規定する第１の表面と、
   前記円筒体の頂部を規定する第２の表面とを含み、
   前記円筒体の貫通孔は、前記リフトピンの前記肩部を受け入れる寸法に形成された第１の直径と、前記リフトピンの前記肩部および前記肩部の前記貫通穴に挿入されるときの前記係止ピンの両方を受け入れる寸法に形成された第２の直径とを有する、リフトピンアセンブリ。
2. 前記肩部は、前記ピンシャフトの直径よりも大きい直径を有する、請求項１に記載のリフトピンアセンブリ。
3. 前記肩部は、前記リフトピンの長さの約１／３の長さを有する、請求項１に記載のリフトピンアセンブリ。
4. 前記肩部の貫通穴の中心から前記肩部の端部までの距離は、前記肩部の長さの約１／４である、請求項３に記載のリフトピンアセンブリ。
5. 前記円筒体はさらに、前記貫通穴の前記第１の直径と前記貫通穴の前記第２の直径との間の移行点に形成される階段状表面を含み、前記階段状表面は、前記係止ピンが前記肩部の前記貫通穴に挿入されるとき、前記係止ピンの上に載る、請求項１に記載のリフトピンアセンブリ。
6. 前記第１の直径を有する前記貫通穴は、前記円筒体の前記第２の表面から前記円筒体を部分的に通って延び、前記貫通穴の前記第２の直径は、前記円筒体の前記第１の表面から前記階段状表面が形成される前記移行点まで延びる、請求項５に記載のリフトピンアセンブリ。
7. 前記ピン頭部は、平坦部分が前記ピン頭部の中央頂部領域に位置するところの凸状支持表面を有する、請求項１に記載のリフトピンアセンブリ。
8. 前記凸状支持表面および前記平坦部分は一般に円形領域である、請求項７に記載のリフトピンアセンブリ。
9. 基板をその上方で操作するための基板支持アセンブリであって、
   第１の端部と第２の端部とを有するピンシャフト、
   前記基板を支持するための前記ピンシャフトの第１の端部と結合されるピン頭部、および
   前記ピンシャフトの第２の端部に形成される肩部を含む、
   リフトピンと、
   前記リフトピンが挿入される貫通孔を有する円筒体であって、前記ピンシャフトとスライド可能に結合される円筒体と、
   前記円筒体が前記シャフトに沿ってスライドすることを防止するための係止ピンを含み、前記肩部は、前記係止ピンを受け入れる寸法に形成された貫通穴を有する、
   リフトピンアセンブリと、
   それを通って配置される複数のガイド穴を有する基板支持部であって、各ガイド穴は、
   前記リフトピンアセンブリのリフトピンを受け入れるためである基板支持部と、
   リフトプレートと、
   前記リフトプレートの高さを制御するためのアクチュエータを含み、
   前記円筒体は、
   前記円筒体の底部を規定する第１の表面と、
   前記円筒体の頂部を規定する第２の表面とを含み、
   前記円筒体の貫通孔は、前記リフトピンの前記肩部を受け入れる寸法に形成された第１の直径と、前記リフトピンの前記肩部および前記肩部の前記貫通穴に挿入されるときの前記係止ピンの両方を受け入れる寸法に形成された第２の直径とを有する、基板支持アセンブリ。
10. 前記円筒体はさらに、前記貫通穴の前記第１の直径と前記貫通穴の前記第２の直径との間の移行点に形成される階段状表面を含み、前記階段状表面は、前記係止ピンが前記肩部の前記貫通穴に挿入されるとき、前記係止ピンの上に載る、請求項９に記載の基板支持アセンブリ。
11. 前記第１の直径を有する前記貫通穴は、前記円筒体の前記第２の表面から前記円筒体を部分的に通って延び、前記貫通穴の前記第２の直径は、前記円筒体の前記第１の表面から前記階段状表面が形成される前記移行点まで延びる、請求項１０に記載の基板支持アセンブリ。
12. 前記円筒体の直径は、前記ピンシャフトの直径よりも大きい、請求項９に記載の基板支持アセンブリ。
13. 前記リフトピンおよび前記円筒体は、セラミック材料を含む、請求項１２に記載の基板支持アセンブリ。

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