JP7258962B2 - 半導体処理装置においてシャワーヘッド傾斜を動的に調整するためのアクチュエータ - Google Patents
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Description
本開示は、以下の適用例としても実現可能である。
<適用例1>
半導体基板を処理するための半導体基板処理装置であって、
個々の半導体基板が中で処理され、上板が上壁を形成する化学的分離チャンバと、
前記化学的分離チャンバ内へプロセスガスを供給するための、前記化学的分離チャンバと流体連通しているプロセスガス源と、
前記プロセスガス源から、前記個々の半導体基板が処理される前記半導体基板処理装置の処理ゾーンへ前記プロセスガスを送るシャワーヘッドモジュールであって、柄部の下端に基部が取り付けられ、貫通するガス通路を有する面板が前記基部の下面を形成するシャワーヘッドモジュールと、
前記基板の処理時に前記面板の下の前記処理ゾーン内で前記半導体基板を支持するように構成された基板台座モジュールと、
前記上板内で前記シャワーヘッドモジュールを支持するシャワーヘッドモジュール調整メカニズムであって、前記面板に隣接する前記基板台座モジュールの上面に対する前記シャワーヘッドモジュールの前記面板の平坦化を調整するために動的に動作可能であり、少なくとも1つのアクチュエータアセンブリを含むシャワーヘッドモジュール調整メカニズムと、
を備える半導体基板処理装置。
<適用例2>
適用例1に記載の半導体基板処理装置であって、
前記少なくとも1つのアクチュエータアセンブリは、少なくとも1つの傾斜方向への前記シャワーヘッドモジュールの動きを動的に可能にする少なくとも1つの圧電スタックを含む、半導体基板処理装置。
<適用例3>
適用例2に記載の半導体基板処理装置であって、
前記少なくとも1つのアクチュエータアセンブリは、更に、前記少なくとも1つの圧電スタックの変位を機械的に増幅するレバーを含み、ブレード状のたわみ部がレバー支点である、半導体基板処理装置。
<適用例4>
適用例3に記載の半導体基板処理装置であって、
前記少なくとも1つのアクチュエータアセンブリは、
前記圧電スタックの第1の端と前記圧電スタックを内包するアクチュエータケースとの間に結合された第1のたわみ部と、
前記圧電スタックの第2の端と前記レバーの片側との間に結合された第2のたわみ部と、
を含む、半導体基板処理装置。
<適用例5>
適用例3に記載の半導体基板処理装置であって、
(a)前記シャワーヘッドモジュール調整メカニズムが、前記シャワーヘッドモジュールの2つの傾斜方向への動きと1つの軸方向への並進とを引き起こすように構成された3つのアクチュエータアセンブリを含む、
(b)前記レバーの前記圧電スタックとは反対側の端が、蛇腹アセンブリの上板に結合された調整ネジの動きを引き起こす、
(c)前記レバーの前記圧電スタックとは反対側の端が、ソケット溝を通じて前記調整ネジのボールジョイントに作用する、
(d)前記シャワーヘッドモジュールが、前記蛇腹アセンブリの前記上板に取り付けられる、
(e)前記レバー支点が、前記レバーの横方向への並進及び縦方向への並進を制限する、
(f)上方たわみ部分、たわみ取り付け具、及びアクチュエータケースの複合的な熱膨張が、前記圧電スタックの熱膨張に一致する、又は
(g)前記シャワーヘッドモジュール調整メカニズムが、前記シャワーヘッドモジュールの前記面板の傾斜を約3ミリラジアンの範囲にわたって動的に調整する、半導体基板処理装置。
<適用例6>
適用例1に記載の半導体基板処理装置であって、
前記シャワーヘッドモジュール調整メカニズムは、前記シャワーヘッドモジュールの面板の位置を、0.15ミリラジアンよりも優れた分解能で動的に調整する、半導体基板処理装置。
<適用例7>
半導体基板処理装置の上板内でシャワーヘッドモジュールを支持するシャワーヘッドモジュール調整メカニズムであって、
前記半導体基板処理装置内で前記面板に隣接する基板台座モジュールの上面に対する前記シャワーヘッドモジュールの面板の平坦化を調整するように動的に動作可能であるシャワーヘッドモジュール調整メカニズム。
<適用例8>
適用例7に記載のシャワーヘッドモジュール調整メカニズムであって、
前記シャワーヘッドモジュールの少なくとも1つの傾斜方向への動的な動きを可能にする少なくとも1つのアクチュエータアセンブリを備えるシャワーヘッドモジュール調整メカニズム。
<適用例9>
適用例8に記載のシャワーヘッドモジュール調整メカニズムであって、
前記少なくとも1つのアクチュエータアセンブリは、更に、
圧電スタックの変位を機械的に増幅するレバーと、
レバー支点であり前記レバーをアクチュエータケースに結合するブレード状のたわみ部と、
を含む、シャワーヘッドモジュール調整メカニズム。
<適用例10>
適用例9に記載のシャワーヘッドモジュール調整メカニズムであって、
第1のたわみ部が、前記圧電スタックの第1の端と前記圧電スタックを内包するアクチュエータケースとの間に結合され、
第2のたわみ部が、前記圧電スタックの第2の端と前記レバーの片側との間に結合され、
前記第1のたわみ部及び前記第2のたわみ部は、前記圧電スタックにかかる応力を軽減するように構成される、シャワーヘッドモジュール調整メカニズム。
<適用例11>
適用例9に記載のシャワーヘッドモジュール調整メカニズムであって、更に、
(a)3つのアクチュエータアセンブリが、前記シャワーヘッドモジュールの、2つの傾斜方向への動きと1つの軸方向への並進とを引き起こすように構成されること、
(b)前記レバーの前記圧電スタックとは反対側の端が、蛇腹アセンブリの上板に結合された調整ネジの動きを引き起こすこと、
(c)前記レバーの前記圧電スタックとは反対側の端が、ソケット溝を通じて前記調整ネジのボールジョイントに作用すること、
(d)前記シャワーヘッドモジュールが、前記蛇腹アセンブリの前記上板に取り付けられること、
(e)前記レバー支点が、前記レバーの横方向への並進及び縦方向への並進を制限すること、
(f)上方たわみ部分、たわみ取り付け具、及びアクチュエータケースの複合的な熱膨張が、前記圧電スタックの熱膨張に一致すること、又は
(g)前記シャワーヘッドモジュール調整メカニズムが、前記シャワーヘッドモジュールの前記面板の傾斜を約3ミリラジアンの範囲にわたって動的に調整すること、
を備えるシャワーヘッドモジュール調整メカニズム。
<適用例12>
適用例7に記載のシャワーヘッドモジュール調整メカニズムであって、
前記シャワーヘッドモジュールの前記面板の位置を、0.15ミリラジアンよりも優れた分解能で動的に調整する、シャワーヘッドモジュール調整メカニズム。
<適用例13>
適用例9に記載のシャワーヘッドモジュール調整メカニズムであって、
前記少なくとも1つのアクチュエータアセンブリは、更に、前記圧電スタックの上端と前記圧電スタックを内包するアクチュエータケースとの間に結合された上方たわみ部分を含む、シャワーヘッドモジュール調整メカニズム。
<適用例14>
適用例8に記載のシャワーヘッドモジュール調整メカニズムであって、
前記少なくとも1つのアクチュエータアセンブリは、更に、
圧電スタックの変位を機械的に増幅するレバーと、
前記レバー及び前記圧電スタックの底端に結合されたボールソケットジョイントと、
前記圧電スタックの上端と前記圧電スタックを内包するアクチュエータケースとの間に結合された上方たわみ部分と、
を含む、シャワーヘッドモジュール調整メカニズム。
<適用例15>
半導体基板を処理するための成膜装置内で使用されるシャワーヘッドを調整するための通電メカニズムであって、
前記シャワーヘッドを1秒未満で1つ、2つ、又は3つの自由度で調整する通電メカニズム。
<適用例16>
適用例15に記載の通電メカニズムであって、
3つの自由度を提供するために、3つの独立したアクチュエータアセンブリが使用され、前記3つの自由度は、2つの傾斜方向及び1つの直線的な軸方向である、通電メカニズム。
<適用例17>
適用例16に記載の通電メカニズムであって、
各アクチュエータアセンブリは、圧電スタックと、支点としてのブレード状のたわみ部を有するレバーと、の組み合わせであり、前記レバーは、前記圧電スタックの変位を増幅するように構成される、通電メカニズム。
<適用例18>
適用例17に記載の通電メカニズムであって、更に、
前記シャワーヘッドが手動で調整されること及び動的に調整されることの両方を可能にするために、少なくとも1つの粗ネジアジャスタ、及び、少なくとも1つの微/動的アクチュエータアセンブリを備える通電メカニズム。
<適用例19>
適用例17に記載の通電メカニズムであって、
前記圧電スタックにかかる応力を軽減しつつ前記圧電スタックの運動学的動きを可能にするために、前記圧電スタックのいずれかの端にたわみ部が配置される、通電メカニズム。
<適用例20>
適用例17に記載の通電メカニズムであって、
(a)前記圧電スタックを前記レバーに取り付けるために、前記圧電スタックの一端にボールソケットジョイントが配置され、前記ボールソケットジョイントは、ヘルツ応力及び摩耗を軽減するために、ゴシックアーチ型の幾何学形状として構成される、
(b)前記通電メカニズムの材料の熱膨張係数(CTE)及び各材料の長さは、温度に伴う位置の変動を最小限に抑えるように選択される、
(c)前記圧電スタックと前記圧電スタックを内包するアクチュエータケースとの間に第1のたわみ部が配置され、前記圧電スタックと前記レバーとの間に第2のたわみ部が配置され、前記第2のたわみ部は、ブレード状のたわみ部であり、直接的金属レーザ焼結(DMLS)又はその他のラピッドプロトタイピング技術を使用して制作される、
(d)機能していないアクチュエータを検出するための閉ループフィードバック制御を可能にするために、位置センサが前記アクチュエータに組み込まれる、又は
(e)1つ若しくは2つの自由度を提供するために、1つ若しくは2つの独立したアクチュエータが使用され、前記自由度は、2つの傾斜方向及び1つの直線的な軸方向から選択される、通電メカニズム。
Claims (20)
- 半導体基板処理装置内でシャワーヘッドを調整するシャワーヘッド調整メカニズムであって、
前記シャワーヘッドの面板に隣接して配置される基板台座の上面に対する前記面板の平坦化を調整するように動的に動作可能な少なくとも1つのアクチュエータアセンブリを備え、前記少なくとも1つのアクチュエータアセンブリの各々は、
圧電スタックと、
第1の端および第2の端を有するレバーであって、前記レバーは、前記シャワーヘッドを少なくとも1つの傾斜方向に変位させるために、前記第1の端の上で前記圧電スタックに、および、前記第2の端の上で前記シャワーヘッドに機械的に結合され、前記圧電スタックの変位を機械的に増幅するように動作可能な、レバーと、
前記レバーに結合され、前記レバーの前記第1の端と前記第2の端との間に位置するレバーピボット点と、
を含む、シャワーヘッド調整メカニズム。 - 請求項1に記載のシャワーヘッド調整メカニズムであって、
前記シャワーヘッドの前記調整は、前記シャワーヘッドの前記面板と前記基板台座の前記上面との間の少なくとも1つの隙間距離を制御することである、シャワーヘッド調整メカニズム。 - 請求項2に記載のシャワーヘッド調整メカニズムであって、さらに、
前記少なくとも1つの隙間距離、および、前記基板台座の前記上面に対する前記面板の平坦性を測定する少なくとも1つのin-situセンサを備える、シャワーヘッド調整メカニズム。 - 請求項1に記載のシャワーヘッド調整メカニズムであって、
前記レバーピボット点は、固体材料の弾性変形に基づき無摩擦支点として機能するブレード状のたわみデバイスを備える、シャワーヘッド調整メカニズム。 - 請求項1に記載のシャワーヘッド調整メカニズムであって、
前記レバーのゲイン比は、2:1から20:1の間である、シャワーヘッド調整メカニズム。 - 請求項1に記載のシャワーヘッド調整メカニズムであって、
前記レバーのゲイン比は、6.5:1である、シャワーヘッド調整メカニズム。 - 請求項1に記載のシャワーヘッド調整メカニズムであって、
前記少なくとも1つのアクチュエータアセンブリの各々は、少なくとも1つの運動自由度と相関する、シャワーヘッド調整メカニズム。 - 請求項1に記載のシャワーヘッド調整メカニズムであって、さらに、
前記圧電スタックの前記第1の端と前記レバーの前記第1の端との間に結合されたたわみ取り付け具を備える、シャワーヘッド調整メカニズム。 - 請求項1に記載のシャワーヘッド調整メカニズムであって、さらに、
前記レバーの前記第2の端に、前記シャワーヘッドを少なくとも1つの傾斜方向に動かすように前記シャワーヘッドに動的に結合されたボールジョイントに作用するソケットを備える、シャワーヘッド調整メカニズム。 - 請求項1に記載のシャワーヘッド調整メカニズムであって、
前記基板台座の前記上面に対する前記シャワーヘッドの前記面板の前記平坦化は、反応チャンバの一定レベルの真空を破ることなく、前記シャワーヘッドが位置する前記反応チャンバの外側から調整できる、シャワーヘッド調整メカニズム。 - 請求項1に記載のシャワーヘッド調整メカニズムであって、
前記調整は、前記基板台座に取り付けられた基板に対するその後のプロセス工程間で行われるように構成される、シャワーヘッド調整メカニズム。 - 請求項1に記載のシャワーヘッド調整メカニズムであって、
前記シャワーヘッド調整メカニズムは、0.15ミリラジアン未満の分解能で前記シャワーヘッドの前記面板の位置を動的に調整するように構成される、シャワーヘッド調整メカニズム。 - 請求項1に記載のシャワーヘッド調整メカニズムであって、
前記レバーピボット点は、前記圧電スタックの前記第1の端と前記レバーとの間の接点とは反対側のレバーの片側に位置する、シャワーヘッド調整メカニズム。 - 半導体基板処理装置内でシャワーヘッドを調整するシャワーヘッド調整メカニズムであって、
前記シャワーヘッドの面板に隣接して配置される基板台座の上面に対する前記面板の平坦化を調整するように動的に動作可能な少なくとも1つのアクチュエータアセンブリを備え、前記少なくとも1つのアクチュエータアセンブリの各々は、
圧電スタックと、
第1の端および第2の端を有するレバーであって、前記レバーは、前記シャワーヘッドを少なくとも1つの傾斜方向に変位させるために、第1の端の上で前記圧電スタックに機械的に結合され、前記シャワーヘッドのボールジョイントに作用する前記第2の端の上にソケットを含み、前記圧電スタックの変位を機械的に増幅するように動作可能な、レバーと、
固体材料の弾性変形に基づき無摩擦支点として機能するブレード状のたわみデバイスであって、前記レバーに結合され、前記レバーの前記第1の端と前記第2の端との間に位置する、ブレード状のたわみデバイスと、
を含む、シャワーヘッド調整メカニズム。 - 請求項14に記載のシャワーヘッド調整メカニズムであって、
前記圧電スタックは、印加電圧が増すと実質的に線形に長さが増す材料を含む、シャワーヘッド調整メカニズム。 - 請求項14に記載のシャワーヘッド調整メカニズムであって、
前記レバーは、前記シャワーヘッドの可動域を少なくとも2:1で増幅できる、シャワーヘッド調整メカニズム。 - 請求項14に記載のシャワーヘッド調整メカニズムであって、
前記レバーは、前記シャワーヘッドの可動域を少なくとも4:1で増幅できる、シャワーヘッド調整メカニズム。 - 請求項14に記載のシャワーヘッド調整メカニズムであって、
前記レバーは、前記シャワーヘッドの可動域を少なくとも6.5:1で増幅できる、シャワーヘッド調整メカニズム。 - 半導体基板処理装置内でシャワーヘッドを調整するシャワーヘッド調整メカニズムであって、
前記シャワーヘッドの面板に隣接して配置される基板台座の上面に対する前記面板の平坦化を調整するように動的に動作可能な少なくとも1つのアクチュエータアセンブリを備え、前記少なくとも1つのアクチュエータアセンブリの各々は、
圧電スタックと、
第1の端および第2の端を有するレバーであって、前記レバーは、前記シャワーヘッドを少なくとも1つの傾斜方向に変位させるために、前記第1の端の上で前記圧電スタックに、および、前記第2の端の上で前記シャワーヘッドに機械的に結合され、前記圧電スタックの変位を機械的に増幅するように動作可能な、レバーと、
前記レバーに結合され、前記レバーの前記第1の端と前記第2の端との間に位置するレバーピボット点と、
を含み、前記シャワーヘッド調整メカニズムは、更に、
前記基板台座の前記上面に対する前記面板の隙間距離および平坦性を測定する少なくとも1つのin-situセンサ、
を備えるシャワーヘッド調整メカニズム。 - 請求項19に記載のシャワーヘッド調整メカニズムであって、
前記少なくとも1つのin-situセンサは、レーザ干渉計、線形変数差動変圧器、および1つ以上のひずみゲージセンサを含むセンサから選択された少なくとも1つのセンサを含む、シャワーヘッド調整メカニズム。
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