JP6934080B2 - 熱絶縁電気接点プローブ及び加熱プラテンアセンブリ - Google Patents
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Description
熱絶縁電気接点プローブに関する。
ための技術である。所望の不純物材料はイオンビーム注入機のイオン源の中でイオン化さ
れ、イオンは加速されて所定のエネルギーのイオンビームを形成し、イオンビームは基板
の表面に向けられる。イオンビームの中のエネルギッシュなイオンは、基板材料の大部分
の中に入り込み、材料の結晶格子に埋め込まれ、所望の導電率の領域を形成する。
ターゲット基板にイオン注入することにより、達成される。基板の加熱は、イオン注入プ
ロセス中に、基板を加熱プラテンの上に支持することにより、達成することができる。従
来の加熱プラテンは、複数の電気接点プローブにより、電力源に接続することができる。
追加の電気接点プローブは、基板の静電クランプを可能にするために、加熱プラテンに接
続することができる。
吸収することができ、電気接点プローブに隣接する局所の加熱プラテンの温度を低減する
ことができる。理解されるように、加熱プラテンの材料の任意の温度変化により、加熱プ
ラテンにより支持され加熱されるターゲット基板に伝導される熱の均一性に影響を与える
ことができ、イオン注入プロセスに悪影響を及ぼす可能性がある。いくつかの例において
、加熱プラテンの温度変化により、加熱プラテンがゆがみ、たわみ、又は、割れることさ
え引き起こし得る。
り、熱損失を軽減する必要性がある。
請求の範囲の主題の重要な特徴又は本質的な特徴を同定することを意図するものではなく
、又、特許請求の範囲の主題の範囲を決定する援助として意図するものでもない。
例示的実施態様は、ピンパススルーを規定する管状ピンガイドを有する取付板と、該取付
板に連結され、前記ピンガイドを包囲する首部分を有するカバーと、前記ピンパススルー
の中に配置され、導体パススルーを規定する軸部分と、前記ピンガイドの頂部の上で前記
軸部分から半径方向外側に延びるフランジ部分と、該フランジ部分から延びポケットを規
定するポケット部分と、を有する絶縁ピンと、を含むことができる。前記電気接点プロー
ブは、さらに、前記フランジ部分と前記取付板との中間に配置され、前記フランジ部分を
前記取付板から離すように付勢するスプリングと、前記ポケット内に配置される電気接点
パッドと、該電気接点パッドに連結され、前記導体パススルーを通って延びる導電体と、
を含むことができる。
別の例示的実施態様は、ピンパススルーを規定する管状ピンガイドを有する取付板と、該
取付板に連結され、前記ピンガイドを包囲する首部分を有するカバーと、前記カバーのス
ルーホールを通って前記取付板から延びる取付突起と、前記取付板の頂面の上に配置され
、前記取付突起と前記カバーとの中間の半径方向のギャップの中に延びるフランジを有す
る、第1の絶縁ワッシャと、前記カバーの頂面の上に配置され、前記取付突起と前記カバ
ーとの中間の半径方向のギャップの中に延びるフランジを有する、第2の絶縁ワッシャと
、前記ピンパススルーの中に配置され、導体パススルーを規定する軸部分と、前記ピンガ
イドの頂部の上で前記軸部分から半径方向外側に延びるフランジ部分と、該フランジ部分
から延びポケットを規定するポケット部分と、を有する絶縁ピンと、を含むことができる
。前記電気接点プローブは、さらに、前記ピンガイドを包囲し、前記フランジ部分と前記
取付板との中間に配置され、前記フランジ部分を前記取付板から離すように付勢するコイ
ルスプリングと、前記ポケット内に配置される電気接点パッドと、該電気接点パッドに連
結され、前記導体パススルーを通って延びる導電体と、を含むことができる。
プラテンに連結されたベースと、前記加熱プラテンと前記ベースとの中間に配置され、前
記加熱プラテンと前記ベースとに連結された熱シールドと、前記ベースに連結され、前記
ベース及び前記熱シールドを通って延びる電気接点プローブと、を含むことができ、該電
気接点プローブは、ピンパススルーを規定する管状ピンガイドを有する取付板と、該取付
板に連結され、前記ピンガイドを包囲する首部分を有するカバーと、前記ピンパススルー
の中に配置され、導体パススルーを規定する軸部分と、前記ピンガイドの頂部の上で前記
軸部分から半径方向外側に延びるフランジ部分と、該フランジ部分から延びポケットを規
定するポケット部分と、を有する絶縁ピンと、を含む。前記加熱プラテンアセンブリは、
さらに、前記ポケット内に配置される電気接点パッドと、該電気接点パッドに連結され、
前記導体パススルーを通って延びる導電体と、前記フランジ部分と前記取付板との中間に
配置され、前記フランジ部分を前記取付板から離すように付勢し、前記電気接点パッドを
金属化層に係合して前記加熱プラテンの裏側に保持するスプリングと、を含むことができ
る。
。
プローブ10」という)の例示的実施形態を示す。プローブ10は、プラテンを加熱する
ため、又は、加熱プラテンの上に配置された基板の静電クランプを促進するため、などで
、電力源とイオン注入機の加熱プラテンとの間の電気接続を確立するために、提供するこ
とができる。動作中、プローブ10は、加熱プラテンにわたる温度変化を軽減するために
、加熱プラテンから吸収される熱量を最小にするように、動作することができる。理解さ
れるように、プローブ10は、その処理中に、基板を支持するために用いられる加熱プラ
テンの中に実装することができる。例えば、加熱プラテンは、イオン注入プロセス、プラ
ズマ蒸着プロセス、エッチングプロセス、化学−機械平坦化プロセス、又は、半導体基板
が加熱プラテンの上に支持されるべき、一般的に任意のプロセスの間に、基板を支持する
ために用いることができる。そのようなものとして、例示的加熱プラテンアセンブリを以
下に説明する。本発明の実施形態は、本明細書で説明する例示的加熱プラテンアセンブリ
により限定されず、様々な半導体製造プロセスで用いられる任意の様々な他のプラテンア
プリケーションにおいて、アプリケーションを見出すことができる。
グ18(図1b)、電気接続パッド20及び導電体22を含むことができる。利便性及び
明確性のため、「頂上」、「底」、「上部の」、「下部の」、「垂直な」、「水平な」、
「側方の」、「長手方向の」、「半径方向の」、「内部の」及び「外部の」の用語は、図
1a及び図1bに見えるように、プローブ10の配置及び方向に対するプローブ10のコ
ンポーネントの相対的配置及び方向を説明するために、本明細書において用いることがで
きる。前記用語は、特別に述べた語、その派生語及び類似の意味の語を含む。
を有する一般的に平面のベース部分24を含むことができる。取付突起26a、26bは
、以下に更に説明するように、対応する機械的ファスナーを受け入れるため、取付板12
を通って延びる、それぞれのファスナーパススルー28a、28bを規定することができ
る。ベース部分24は、取付突起26a、26bの中間の、その頂面から延びる管状ピン
ガイド30(図1b)を、更に有することができる。ピンガイド30は、以下に更に説明
するように、絶縁ピン16及び導電体22を受け入れるため、取付板12を通って延びる
、ピンパススルー32を規定することができる。取付板12は、ジルコニア、アルミナ、
様々な熱可塑性プラスチックその他などの高温が可能な熱的に及び電気的に絶縁する材料
から形成することができる。
することができ、ポケット部分34は、ポケット36及びポケット部分34の底から延び
る軸部分38を規定し、かつ、ポケット36の底から延びる導体パススルー40及び軸部
分38の頂部から半径方向外側に延びるフランジ部分42を規定する。導体パススルー4
0は、ポケット36と同軸にすることができ、かつ、ポケット36より小さい直径を有す
ることができる。絶縁ピン16は、ジルコニア、アルミナ、様々な熱可塑性プラスチック
その他などの高温が可能な熱的に及び電気的に絶縁する材料から形成することができる。
きる。スプリング18は、ピンガイド30を包囲し、ピンガイド30の上に延びることが
でき、取付板12に対するスプリング18の過度な水平運動を防ぐために、取付板12の
環状トレンチ44内に収容できる。絶縁ピン16のフランジ部分42は、スプリング18
の頂部に収容でき、絶縁ピン16の軸部分38は、ピンガイド30のピンパススルー32
を通って下に延びることができ、取付板12の底から突き出ることができる。軸部分38
の外部直径は、軸部分38とピンガイド30との間の自走位置決めクリアランス適合度を
確立するために、ピンパススルー32の直径より小さく(例えば、少なくとも0.001
5インチ、より小さく)することができる。したがって、軸部分38は、ピンパススルー
32の内側で垂直に自由に動くことができ、以下に更に説明するように、ピンパススルー
32の内側で水平にシフトし、又は、傾くこともできる。
ることができる。カバー14は、取付板12の頂部に配置することができ、一般的に平面
のベース部分46及びベース部分46の頂面から延びる一般的に管状の首部分48を含む
ことができる。首部分48は、ピンガイド30、絶縁ピン16及びスプリング18を収納
する内部チャンバ50を規定することができる。環状フランジ52は、首部分48の頂部
から半径方向内側に延びることができ、絶縁ピン16のポケット部分34の外径より大き
く、かつ、絶縁ピン16のフランジ部分42の外径より小さい、直径を有するアパーチャ
54を規定することができる。
てそれぞれ受け入れるための一対のスルーホール56a、56bを含むことができる。下
部絶縁ワッシャの第1の対58a、58bは、取付突起26a、26bをそれぞれ包囲す
る取付板12のベース部分24の頂部の上に取り付けることができ、取付突起26a、2
6b及びカバーの中間でそれぞれ半径方向のギャップ62a、62bの中に延びるそれぞ
れのフランジ部分60a、60bを有することができる。同様に、上部絶縁ワッシャの第
2の対64a、64bは、取付突起26a、26bをそれぞれ包囲するカバー14のベー
ス部分46の頂部の上に取り付けることができ、それぞれ半径方向のギャップ62a、6
2bの中に延びるそれぞれのフランジ部分66a、66bを有することができる。一対の
保持リング70a、70bは、上部絶縁ワッシャ64a、64bの上で、取付突起26a
、26bの外面のそれぞれの溝72a、72bの中に除去自在に配置することができ、し
たがって、上部絶縁ワッシャ64a、64b、カバー14のベース部分46、及び、下部
絶縁ワッシャ58a、58bを、垂直積層配置の取付板12のベース部分24に対して、
固定する。下部絶縁ワッシャ58a、58b及び上部絶縁ワッシャ64a、64bは、以
下に更に説明するように、カバー14と取付板12との間の伝導性熱伝達を軽減するため
に、アルミナ、ジルコニア、様々な熱可塑性プラスチックその他などの低熱伝導材料から
形成することができる。
き、導電体22にはんだづけし、又は、ろう付けすることができる。電気接点パッド20
は、絶縁ピン16のポケット部分34のポケット36の中に配置することができ、導電体
22は、絶縁ピン16の軸部分38の導体パススルー40を通って延びることができ、電
力源(図示せず)に連結することができる。電気接点パッド20は、導体パススルー40
の直径より大きく(例えば、少なくとも0.010インチ、より大きく)、かつ、ポケッ
ト36の直径より小さい(例えば、少なくとも0.010インチ、より小さい)直径を有
することができる。したがって、電気接点パッド20は、電気接点パッド20をポケット
36の中に保持するため、下部移動止めとして作動する肩部74を備える、ポケット36
と導体パススルー40との接合点に規定される環状肩部74の上に置くことができる。
示する断面図である。加熱プラテンアセンブリ80は、加熱プラテン82、金属化層83
、熱シールド84及びベース86を、任意の様々な既知の方法で、垂直に離隔した積層関
係で共に連結して含むことができる。
加えられた、ガラス又は他の電気絶縁材料の層で覆われた、複数の金属トレースを含むこ
とができる。電流を金属化層83に加えた時、金属化層83は、電気エネルギー量を熱に
変換することができる。この熱は加熱プラテン82を通って伝導することができ、したが
って、その上に配置された基板を加熱する。
減するために機能することができる。熱シールド84は、したがって、熱を、ベース86
から離れて、加熱プラテン82の方へ、跳ね返すように構成することができる。
26a、26bのファスナーパススルー28a、28bをそれぞれ通って延びる一対の機
械的ファスナー90a、90b(例えば、ねじ又はボルト)により、ベース86に除去自
在に留めることができる。カバー14の首部分48は、ベース86及び熱シールド84の
それぞれのアパーチャ92a、92bを通って上方に延びることができる。
間の圧縮状態を保持することができ、したがって、絶縁ピン16を、取付板12から離れ
て上方へ動かすようにさせることができる。絶縁ピン16、及び、特に、絶縁ピン16の
ポケット部分34の肩部74は、順に、電気接点パッド20を金属化層83に対して上方
へ動かすようにさせることができる。したがって、例えば、導電体22と金属化層83と
の間の所望の電気接続を維持するために、電気接点パッド20を金属化層83に固く係合
して保持する間に、基板が、加熱プラテン82の支持面85に積まれる、又は、支持面8
5から除去される時に起こり得る、など、スプリング18は、電気接点パッド20及び絶
縁ピン16が垂直にずらされることを可能にする。カバー14の首部分48のフランジ5
2は、絶縁ピン16の上向きの動きを制限するために、上部移動止めとして作動すること
ができ、取付板12のピンガイド30は、絶縁ピン16の下向きの動きを制限するために
、下部移動止めとして作動することができる。
ス86への熱伝達を軽減するために、協働することができ、加熱プラテン82の温度均一
性を向上する。例えば、金属化層83に直接、接触するプローブ10の部分は、ただ電気
接点パッド20だけであり、電気接点パッド20及び付着の導電体22は、絶縁ピン16
により、プローブ10の残りの部分から熱的に絶縁される。プローブ10と金属化層83
との間のこの制限的接触は、加熱プラテン82からベース86へのプローブ10による伝
導熱伝達を限定し得る。さらに、絶縁ピン16のポケット部分34のポケット36の直径
は、電気接点パッド20の直径より大きいため、電気接点パッド20の底面90は絶縁ピ
ン16と接触し、電気接点パッド20の側壁91は絶縁ピン16から半径方向に相隔たる
。電気接点パッド20と絶縁ピン16との間のこの制限的接触は、加熱プラテン82から
ベース86へのプローブ10による伝導熱伝達を更に限定し得る。なお更に、絶縁ピン1
6の軸部分38とピンガイド30との間の上記の自走適合度は、軸部分38とピンガイド
30との間の最小物理的接触という結果になる。これにより、加熱プラテン82からベー
ス86へのプローブ10による伝導熱伝達を更に限定し得る。なお更に、下部絶縁ワッシ
ャ58a、58b及び上部絶縁ワッシャ64a、64bは、低熱伝導材料から形成され、
カバー14を取付板12から完全に分離し、カバー14から取付板12への伝導熱伝達を
限定し得る。これにより、加熱プラテン82からベース86へのプローブ10による伝導
熱伝達を更に限定し得る。なお更に、低放射材料から形成されるカバー14は、加熱プラ
テン82とプローブ10の下部のコンポーネントとの間の放射シールドとして、作動する
ことができる。これにより、加熱プラテン82からプローブ10への放射熱伝達を限定す
ることができ、順に、プローブ10からベース86への伝導熱伝達を軽減する。
ローブ10の上記の構造の特徴及び構成は、加熱プラテン82との所望の電気接続を維持
しながら、ベース86に対する加熱プラテン82の熱膨張及び熱収縮を可能にするために
、協働することができる。例えば、絶縁ピン16のポケット部分34のポケット36の直
径は、電気接点パッド20の直径より大きいため、電気接点パッド20は、電気接点パッ
ド20と加熱プラテン82との間の物理的接続を維持しながら、加熱プラテン82が膨張
し、収縮する時に、ポケット36の中で水平に動くことを可能にすることができる。さら
に、絶縁ピン16の軸部分38の外径は、ピンガイド30のピンパススルー32の直径よ
り小さいため、絶縁ピン16は、電気接点パッド20を加熱プラテン82に固く係合して
保持する間に、加熱プラテン82が膨張し、収縮する時に、ピンガイド30の中で水平に
傾き又は揺れ動くことを可能にすることができる。
プラテンアセンブリで一般的に用いられる従来の電気接点プローブに対して、多くの優位
性を提供することができる。例えば、プローブ10は、加熱プラテンから加熱プラテンア
センブリの比較的低温のベースへ移される熱量を非常に低減することができる。これによ
り、加熱プラテンの温度均一性を向上することができ、したがって、イオン注入プロセス
の信頼性を向上し、プラテンの破滅的失敗の可能性を低減する。さらに、加熱プラテンと
の所望の電気接続を維持しながら、加熱プラテンアセンブリのベースに対する加熱プラテ
ンの熱膨張及び熱収縮を可能にすることができる。なお更に、プローブ10は、加熱プラ
テンアセンブリの真空環境内で、効果的に動作することができ、上記の優位性の全てを与
えることができる。
い。実際に、本明細書に記載された実施形態に加えて、本発明の他の様々な実施形態およ
び変更は、前述の記載および添付図面から当業者には明らかであろう。したがって、この
ような他の実施形態および変更は、本発明の範囲内に含まれるものと意図している。さら
に、本発明は、特定の環境における特定の目的のための特定の実装の文脈にて本明細書中
で説明したが、当業者は、その有用性はそれらに限定されるものでないことを認識するで
あろう。本発明の実施形態は任意の数の環境における任意の数の目的のために有益に実装
し得る。従って、以下に記載する特許請求の範囲は本明細書に記載された本発明の全範囲
及び精神に鑑みて解釈しなければならない。
Claims (10)
- 熱絶縁電気接点プローブであって、該熱絶縁電気接点プローブは、
ピンパススルーを規定する管状ピンガイドを有する取付板と、
前記ピンパススルーの中に配置され、導体パススルーを規定する絶縁ピンと、
前記取付板と前記絶縁ピンのフランジ部分との中間に配置され、前記フランジ部分を前記取付板から離すように付勢するスプリングと、
前記絶縁ピンにより支持され、前記導体パススルーから突き出る電気接点パッドと、
該電気接点パッドに連結され、前記導体パススルーを通って延びる導電体と、を備え、
前記電気接点パッドは、前記絶縁ピンにより規定されるポケット内に配置され、前記ポケットの直径は、前記電気接点パッドの直径より少なくとも0.010インチ大きく、前記電気接点パッドが前記ポケットの中で水平に動くことを可能にする、熱絶縁電気接点プローブ。 - 環状肩部が前記ポケットと前記加熱プラテンアセンブリ導体パススルーとの接合点に規定され、前記肩部は、前記電気接点パッドの動きを制限するための移動止めを提供する、請求項1に記載の熱絶縁電気接点プローブ。
- 軸部分と前記ピンガイドとの間の自走適合度を確立するために、前記ピンパススルーの直径は前記ピンパススルーを通って延びる前記絶縁ピンの前記軸部分の直径より少なくとも0.0015インチ大きく、前記軸部分が前記ピンパススルーの中で傾くことを可能にする、請求項1に記載の熱絶縁電気接点プローブ。
- 前記スプリングは前記ピンガイドを包囲するコイルスプリングである、請求項1に記載の熱絶縁電気接点プローブ。
- 前記スプリングは前記取付板の環状トレンチ内に収容される、請求項4に記載の熱絶縁電気接点プローブ。
- 加熱プラテンアセンブリであって、該加熱プラテンアセンブリは、
加熱プラテンと、
該加熱プラテンに連結されたベースと、
前記加熱プラテンと前記ベースとの中間に配置され、前記加熱プラテンと前記ベースとに連結された熱シールドと、
前記ベースに連結され、前記ベース及び前記熱シールドを通って延びる電気接点プローブと、を備え、
該電気接点プローブは、
ピンパススルーを規定する管状ピンガイドを有する取付板と、
前記ピンパススルーの中に配置され、導体パススルーを規定する絶縁ピンと、
前記絶縁ピンにより支持され、前記導体パススルーから突き出る電気接点パッドと、
該電気接点パッドに連結され、前記導体パススルーを通って延びる導電体と、
前記取付板と前記絶縁ピンのフランジ部分との中間に配置され、前記フランジ部分を前記取付板から離すように付勢し、前記電気接点パッドを金属化層に係合して前記加熱プラテンの裏側に保持するスプリングと、を備え、
前記電気接点パッドは、前記絶縁ピンにより規定されるポケット内に配置され、前記ポケットの直径は、前記電気接点パッドの直径より少なくとも0.010インチ大きく、前記電気接点パッドが前記ポケットの中で水平に動くことを可能にする、加熱プラテンアセンブリ。 - 環状肩部が前記ポケットと前記導体パススルーとの接合点に規定され、前記肩部は、前記電気接点パッドの動きを制限するための移動止めを提供する、請求項6に記載の加熱プラテンアセンブリ。
- 軸部分と前記ピンガイドとの間の自走適合度を確立するために、前記ピンパススルーの直径は前記ピンパススルーを通って延びる前記絶縁ピンの前記軸部分の直径より少なくとも0.0015インチ大きく、前記軸部分が前記ピンパススルーの中で傾くことを可能にする、請求項6に記載の加熱プラテンアセンブリ。
- 前記スプリングは前記ピンガイドを包囲するコイルスプリングである、請求項6に記載の加熱プラテンアセンブリ。
- 前記スプリングは前記取付板の環状トレンチ内に収容される、請求項9に記載の加熱プラテンアセンブリ。
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