KR20010015165A - 기판 지지 어셈블리용 실리콘 카바이드 슬리브 - Google Patents

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KR20010015165A
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로리에이. 칼라간
로저엔. 앤더슨
데이비드 케이. 칼슨
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조셉 제이. 스위니
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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 지지하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 실리콘 카바이드 슬리브는 기판 지지 어셈블리의 일부인 기판 캐리어의 상향 연장되는 암과 같은 기판 지지 멤버를 커버한다. 상향 연장되는 암을 포함하는 기판 캐리어는 프로세싱 챔버의 로딩과 언로딩 동안 서스셉터와 같은 플랫폼에서 떨어진 기판을 홀딩한다. 플랫폼은 암이 연장되는 개구부를 한정한다. 이 암은 플랫폼과 관련된 개구부를 통해 수직으로 이동할 수 있으며, 기판의 에지에서 또는 선택적으로 에지에서 내부로 기판을 결합한다.

Description

기판 지지 어셈블리용 실리콘 카바이드 슬리브 {SILICON CARBIDE SLEEVE FOR SUBSTRATE SUPPORT ASSEMBLY}
본 발명은 반도체 제작용의 기판 처리 분야에 관한 것으로 특히 실리콘 또는 웨이퍼를 운반하거나 지지하는 개선된 방법 및 장치에 관한 것이다.
집적 회로 제작시의 가장 중요한 단계는 집적 회로를 포함하는 트랜지스터와 캐패시터와같은 액티브 장치가 형성되는 반도체 기판의 처리 과정이다. 반도체 웨이퍼에 집적 회로 구조를 형성하는 과정에서, 웨이퍼가 운반되며 웨이퍼가 처리동안 고정되는 밀봉된 챔버에서 발생할 수 있는 특정 프로세서가 이용된다. 상기 처리는 예를 들어 실리콘층의 성장, 실리콘상의 열적 산화물 또는 열적 질화물층의 형성, 웨이퍼상에 이미 형성된 집적 회로 구조의 고속의 열적 어닐링 등을 포함한다. 일반적으로 웨이퍼는 처리동안 수평위치에 고정된다. 전형적으로 서스셉터 또는 웨이퍼 캐리어 또는 리프팅 메카니즘과 같은 플랫폼은 웨이퍼를 수평으로 고정하는데 이용될 수 있다.
프로세싱 챔버의 일 예는 기판(또는 특히 웨이퍼)이 처리동안 위치하는 플랫폼을 포함한다. 일 타입의 플랫폼은 서스셉터로 공지된 에피텍셜 대기 챔버에서 통상적으로 사용된다. 프로세싱 챔버는 또한 플랫폼으로 기판을 운반하거나 플랫폼으로부터 기판을 리프팅하는 기판 캐리어를 포함한다. 또한 프랫포옴(예를 들면 서스셉터)과 기판 캐리어는 기판 지지 어셈블리로서 참조될 수 있다. 기판 캐리어는 통상적으로 서스셉터의 개구부를 통하여 상향 연장된 핀 또는 암을 포함한다. 기판(또는 웨이퍼)이 프로세싱 챔버로 삽입될 때 서스셉터의 상부에 한정된 포켓의 표면과 떨어지도록 상향 연장된 핀 또는 암의 상부에 위치한다. 다음으로 핀 또는 암은 웨이퍼가 서스셉터 포켓의 표면보다 낮아지도록 내려가거나 서스셉터의 보디가 핀 또는 암이 고정될 때는 웨이퍼의 레벨로 상승하게 된다. 핀은 웨이퍼의 에지로부터의 안쪽 포인트에서 웨이퍼와 접촉할 수 있거나 암 또는 핀은 상기 에지 또는 주변 가까이에 결합될 수 있다.
핀 또는 암은 예를 들면 석영으로 제작될 수 있다. 프로세싱 챔버내의 분위기는 석영과 같은 재료에 대단히 유해할 수 있으며 상기 재료로 만들어진 부품의 수명을 줄일 수 있다. 웨이퍼의 실리콘층을 생성하는 동안 고온과 온도에 있어서 극히 넓은 가변성으로 조합된 부식성 가스가 사용될 수 있다. 잠재적으로 유해한 가스의 일 예는 기체 염산이다. 또한 석영 부품은 예를 들면 기체 플루오르화 수소산에 의해 주기적으로 세척된다. 상기 환경 요소는 상대적으로 작으며 복잡한 부품이 석영 핀 또는 암으로 가공될 때 특히 석영에 대해 유해하다.
낡은 석영 부품의 교환은 고비용이며 시간이 소비될 수 있다. 예를 들면 기판 캐리어가 교환될 필요가 있을 때, 프로세싱 챔버는 분해되어야 하며 서비스 기간이 초과되었을 때이다. 그러므로 반도체 프로세싱 챔버의 유해한 환경에서 내구성있는 부품을 제공하는 것은 바람직하다.
실리콘 카바이드(SiC)는 예를 들면 에픽택셜 분위기 챔버에서 석영보다는 강한 재료로서 판명되었다. 석영 암의 끝에서 SiC를 사용하는 것은 SiC가 석영보다 프로세싱 챔버의 유해한 분위기에 더욱 내구성이 있기 때문에 바람직하다.
그러므로 기판 지지물 또는 캐리어용의 견고하며 기하학적으로나 치수적으로도 정밀한 지지 암 또는 핀을 제공하는 신규한 장치가 필요하다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 캐리어의 슬리브와 암 조립체의 단면도이다.
도 1a는 본 발명에 따른 기판 캐리어의 단면도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 상승 위치에서의 기판 캐리어의 정면도이다.
도 2b는 하강 위치에서의 도 2a의 기판 캐리어의 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 기판 캐리어와 플랫폼을 도시한 기판 지지 어셈블리의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 프로세싱 챔버에서 사용하기 위해 위치한 기판 지지 어셈블리의 정면도이다.
도 4a는 도 4의 기판 지지 어셈블리의 암과 플랫폼의 확대도이다.
도 5는 본 발명에 따른 슬리브의 측면도이다.
도 6은 도 5의 슬리브의 정면도이다.
도 7은 도 5의 슬리브의 상부도이다.
도 8a은 본 발명에 따른 슬리브의 선택적인 실시예의 부분 측면도이다.
도 8b는 본 발명에 따른 슬리브의 다른 선택적인 실시예의 부분 측면도이다.
도 8c는 본 발명에 따른 슬리브의 또 다른 선택적인 실시예의 부분 측면도이다.
도 9는 도 6의 9-9라인을 절단한 도 6의 슬리브의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 기판 캐리어의 상향 연장된 암의 측면도이다.
도 11은 도 10의 암의 정면도이다.
도 12는 도 10의 12-12라인을 절단한 도 10의 암의 단면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 핀의 상부도이다.
도 14는 도 12의 핀의 정면도이다.
도 15는 본 발명에 따른 로킹 칼라의 상부도이다.
도 16은 도 14의 16-16라인을 절단한 로킹 칼라의 단면도이다.
본 발명은 예를 들면 프로세싱 챔버에서 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 지지하는 기판 지지용 어셈블리에 관한 것이다. 본 발명은 기판 캐리어의 상향 연장된 암에 대한 견고한 보호 커버링을 제공한다. 상기 커버링은 바람직하게 교환될 수 있도록 제거가능하다.
본 발명의 기판 지지 어셈블리이 일 예는 기판용의 포켓을 한정하며 다수의 개구부를 한정하는 플랫폼을 포함한다. 예를 들면 에피택셜 분위기 챔버의 플랫폼은 서스셉터로 알려져 있다. 기판 캐리어는 플랫폼의 대응 개구부를 통하여 상향 연장되는 암을 포함한다. 암의 상부는 웨이퍼의 에지 또는 주변에 결합될 수 있거나 선택적으로 웨이퍼의 주변의 내부 포인트에서 웨이퍼의 하부 표면에 결합될 수 있도록 구성될 수 있다. 기판(또는 웨이퍼)은 기판 캐리어에 의해 운반된다(또는 리프팅된다). 예를 들면 웨이퍼는 기판 캐리어가 상승 위치에 있을 때 암의 상부에 위치할 수 있다. 웨이퍼를 포함하는 기판 캐리어는 다음으로 암이 플랫폼의 개구부를 통하여 낮아지도록 내려갈 수 있다. 일단 암의 상부가 포켓의 상부면을 이동하였다면 웨이퍼는 포켓에 위치하게 된다.
일 실시예에서 기판 캐리어는 플랫폼을 통해 한정된 대응 개구부를 통하여 정렬되며 이동 가능한 세개의 상향 연장되는 암을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서 슬리브는 기판 캐리어의 대응 암의 적어도 일 부분을 커버하기 위해 제공된다. 바람직하게 각각의 암이 대응 슬리브를 가지도록 다수의 슬리브가 제공된다. 이 슬리브는 바람직하게 제거될 수 있으며 프로세싱 챔버의 가혹한 환경에 견딜 수 있도록 견고한 재료로 이루어진다. 본 발명의 선택적인 일 실시예는 석영 암의 코팅을 제공한다. 슬리브 또는 코팅은 SiC일 수 있다.
본 발명의 도면 구성은 제한하려는 것이 아니라 일 예로서 설명된다.
기판을 지지하는 개선된 방법 및 장치가 개시되어 있으며, 본 발명의 이해를 위해 특정 장치와 재료등이 다음에서 자세히 설명된다. 그러나 이러한 자세한 설명없이도 당업자는 이해할 수 있다. 다른 경우에서는 상기 장치를 만드는 공지된 장치 및 방법은 본 발명의 불필요한 애매한 점을 피하기 위해 특별히 자세하게 기술하지 않았다.
본 발명의 일 예는 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 지지하는 상향 연장되는 암의 외부 커버링을 포함하는 개선된 기판 지지 어셈블리에서 구현된다. 외부 커버링은 바람직하게 실리콘 카바이드(SiC)로 이루어진 제거 가능한 슬리브이다. SiC 슬리브는 지지 어셈블리가 사용될 수 있는 프로세싱 챔버의 유해한 분위기로부터 암을 보호한다. 전형적으로 지지 어셈블리의 상향 연장되는 암은 석영으로 이루어진다. 복잡한 부품이 예를 들어 기판을 제자리에 고정하기 위해 상향 연장되는 가이드부 또는 쉘프부와 같은 석영 암의 상부에 가공될 수 있다. 본 발명에 따라 쉘프부 또는 상향 연장되는 부품과 같은 부품은 석영 암의 외부 커버링 또는 슬리브에 형성될 수 있다.
도 1에 스포크(112)로부터 상향 연장되는 암(114)와 같은 해당 기판 지지 멤버를 커버하는 슬리브(130)에 구현된 본 발명의 일 예가 도시되어 있다. 다수의 상향 연장되는 암은 본 발명의 바람직한 실시예에 제공된다. 또한 암을 커버링하는 대응되는 다수의 슬리브가 바람직하게 제공된다.
암(114)에 슬리브(130)를 단단하게 고정하기 위해 핀(150)은 슬리브(130)의 홀(141)을 통해 삽입되어 제공되며 또한 암(114)에서 한정되는 리세스(116)로 삽입되어 제공된다. 리세스(116)는 관통-홀일 수 있다. 슬리브(130)가 암(114)에 위치할 때 홀(141)은 리세스 또는 홀(116)과 정렬된다. 로킹 칼라(160)는 암(114)에 슬리브(130)를 고정하기 위해 제공된다. 로킹 칼라(160)는 슬리브(130)가 암(114)에 위치하고 핀(150)이 홀(140)과 리세스(116)를 통하여 삽입된 후에 슬리브(130)로 슬립된다. 로킹 칼라(160)는 핀(150)을 제자리에 고정한다.
슬리브(130)는 바람직하게 SiC로 이루어진 공동 보디이며 대략 0.010인치(바람직하게는 약 0.003인치와 0.020인치 사이)의 벽 두께를 갖는다. 핀(150)과 로킹칼라(160)는 바람직하게 석영으로 이루어지지만 선택적으로 SiC이거나 SiC또는 석영과 유사한 온도 팽창 계수를 갖는 재료일 수 있다.
도 1a는 기판 캐리어(110)의 허브(104)의 일 예를 단순하게 도시한 도면이다. 도 1a의 실시예에서 세개의 스포크(112)와 대응 암(114)는 허브(104)로부터 연장된다. 허브(104)는 바람직하게 각 스포크(112)의 아래에서 한정되는 수직 슬롯(105)을 가지는 공동의 원통형 보디이다. 슬롯(105)은 하부 에지(106)로부터 대응 스포크(112)를 향하여 상향 연장된다. 도 2a와 2b에 도시된 바와 같이, 허브(104)는 기판 캐리어(110)를 상승시키고 하강시키기 위해 플랫폼 지지 스포크(123)과 허브 리프팅 튜브(128)(도 2a,2b)와 일체 성형된다.
도 2a와 2b는 플랫폼(120)과 연대하는 기판 캐리어(110)를 포함하는 기판 지지 어셈블리(100)에서 구현된 본 발명의 일 예를 도시한다. 기판 캐리어(110)는 슬리브(130)로 덮인 다수의 상향 연장 암(114)을 포함한다. 암(114)은 대응 스포크들(112)의 단부들에서 위로 연장된다. 도 2a와 2b에서 도시된 예에서, 스포크들(112)은 중심에 위치한 허브(104)로부터 바깥으로 그리고 약간은 위로 연장된다. 허브(104)는 플랫폼(120) 하부에 위치한다. 암(114)은 각각 플랫폼(120)에 배치되고 이 플랫폼에 한정된 대응 개구들(122)을 통해서 이동 가능하다. 플랫폼(120)은 또한 예를 들어, 처리 과정 동안 실리콘 웨이퍼와 같은 기판(102)이 정지하는 포켓(124)를 한정한다.
사용시, 기판(102)은 도 2a에서 도시된 바와 같이, 암(114)의 상단(118)에 정지하도록 기판 캐리어(110) 위에 위치한다. 기판 캐리어(110)는 플랫폼(120)에 대해 수직으로 이동 가능하다. 선택적으로, 플랫폼(120)은 기판 캐리어(110)에 대해 수직으로 이동 가능하다. 다른 경우에, 기판(102)의 기판(102)의 로딩과 언로딩 동안 암(114)의 상단(118)은 플랫폼(120) 표면 위에 위치한다. 도 2a에서 도시된 바와 같이, 암(114)은 상단(118)이 기판(102)의 로딩과 언로딩을 허용하기에 플랫폼(120)에서 충분히 멀리 배치된 플랫폼(120) 위로 연장된다.
예를 들어, 기판(102)은 바닥으로부터 기판(102)을 들어 올리는 통상적으로 평평하고, 패들과 같은 재료인 로딩 블레이드(도시되지 않음) 기판 캐리어(110)상의 위치로 운송될 수 있다. 그 다음에, 기판 캐리어(110)는 기판(102)을 끌어 당기고 나서 블래이드까지 들어 올리도록 상승된 위치로 이동된다. 선택적으로, 로딩 블래이드는 기판을 암(114)의 상단(118)으로 낮추고 암(114) 사이 아래로 계속해서 이동한다. 그 다음에, 로딩 블래이드는 기판(102)과 플랫폼(120) 사이로부터 이동한다.
기판(102)이 암(114)의 상단(118)에 로딩된 후에(도 2a), 기판 캐리어(110)는 도 2B에서 도시된 바와 같이, 암(114)의 상단(118)이 포켓(124)의 상부면(126)과 동일 레벨까지 이동되거나 약간 아래로 이동되도록 낮춰질 수 있다. 그 다음에, 기판(102)은 플랫폼(120)의 포켓(124) 내에서 정지한다. 이 위치에서, 기판(102)은 처리될 수 있다. 선택적으로, 기판(102)은 기판 캐리어(110)의 암(114)의 상단에 정지하고 플랫폼(120)에서 떨어져 위치하는 동안 처리될 수 있다. 이 경우에, 기판(102)은 플랫폼(120) 상에 정지할 필요가 없다. 그러나, 기판 지지 어셈블리(100)의 다른 선택적 실시예는 플랫폼(120)을 포함할 필요가 없다.
기판 캐리어(110)의 상승과 하강은 캐리어 리프트 튜브(128)에 의해 도 2a와 2b에서 도시된 기판 지지 어셈블리(100)의 실시예에서 수행된다. 캐리어 리프트 튜브(128)는 일반적으로 플랫폼 축(121)과 동일한 축의 형태이고 플랫폼 지지 스포크들(123) 하부에 위치한다. 캐리어 리프트 튜브(128)는 플랫폼 축(121)에 대해 축으로 이동 가능하다. 도 2a에서 도시된 바와 같이, 캐리어 리프트 튜브(128)는 캐리어 튜브(128)의 상단(129)이 허브(104)의 바닥 에지(106)와 연결되도록 허브(104)를 향해 위로 이동된다. 허브(104)의 연장된 수직 슬롯들(105)은 허브(104)가 플랫폼 지지 스포크들(123)에 대해 수직으로 이동될 수 있도록 플랫폼 지지 스포크들(123)을 지탱한다.
도 2b는 하강된 위치에 있는 기판 캐리어(110)을 도시한다. 이 위치에서, 캐리어 리프트 튜브(128)는 상단 에지(129)가 허브(104)의 바닥 에지(106)과 분리 되도록 하강된 위치까지 아래로 이동되었다. 따라서, 허브(104)는 플랫폼 지지 스포크들(123)로 하강되고 슬롯들(105)은 플랫폼 지지 스포크들(123)을 지탱하거나 끌어들인다.
다시 도 1에서, 핀(150)과 칼라(collar)는 암(114) 상에서 앵커 슬리브(130)기능을 한다. 기판 캐리어(110)의 하강 동안(도 2a와 2b), 슬리브(130)는 개구(122)의 에지와 연결될 수 있고 암(114)이 계속해서 하강하는 동안, 개구(122)에서 고착될 수 있기 때문에, 암(114) 상에서 슬리브(130)를 앵커링 하는 것은 바람직하다. 따라서, 슬리브(130)는 암(114)과 분리되고 플랫폼 위의 상승된 위치에서 계속해서 고착될 수 있다.
플랫폼 및 슬리브들 또는 암 재료의 열적 팽창과 수축 때문에, 챔버 공정에서 이 고착 문제가 발생될 수 있다. 또한, 증착 공정에서 생긴 재료는 부품들 사이에 축적되어 고착될 수 있다. 바람직하게, 플랫폼(120)과 슬리브들(130)의 개구들(122)은 고착이 최소화되도록 크기가 정해진다.
스티킹(sticking) 가능성을 최소화 시키기 위해서 추가의 수단으로 핀(150)과 칼라(collar)(160)가 제공될 수 있다.
예로 플랫폼(120)은 에피택셜 분위기 챔버에서 사용될 수 있는 서스셉터이다. 전형적인 서스셉터는 단단하고, 불투명한 그래파이트 물질로, SiC로 피복된다. 전형적인 서스셉터는 챔버 바깥쪽(위로 아래로) 열원으로부터 열을 흡수할 수 있는 물질이다. 일반적으로 서스셉터는 서스셉터 상에 위치되는 기판의 하부측으로 균일하게 열을 분포시킬수 있도록 제공된다. 따라서, 기판은 처리과정 동안 기판 두께에 보다 균일한 열 분포를 제공할 수 있다. 서스셉터 및 슬리브가 증착 공정으로부터 실리콘을 제거하기 위한 HC1 에칭시에 동일한 저항력을 갖도록 슬리브(130)를 SiC로 만드는 것이 바람직하다.
도 3은 3개의 스포크(112)와, 슬리브(130)로 커버된 상향 연장되는 3개의 대응 암(114)과, 3개의 개구부(122)를 포함하는 플랫폼(120)을 포함하는 기판 캐리어(110)를 갖는 기판 지지 어셈블리(100)의 바람직한 실시예를 나타낸 것이다. 도 3에 도시된 실시예에서, 개구부(122)는 플랫폼(120)에 한정된 포켓(124)의 에지에 위치된다. 이와 같은 개구부(122)의 위치는 암(114)이 기판의 에지에서 기판과의 연결을(도시되지 않음) 제공한다. 택일적으로, 개구부(122)는 암(114)이 기판의 에지로부터 안쪽으로의 위치에 기판과 연결되도록 포켓(124) 에지로부터 안쪽으로 위치될 수 있다.
3개의 스포크(112)는 서로 떨어져 약 120도로 허브(104) 부근에 부착되는 것이 바람직하다. 그러나, 스포크(112)는 허브(104) 부근에서 방사상으로 서로 등거리에 있을 필요는 없다. 또한 도 3은 암(114)이 플랫폼(120)의 대응 개구부(122)를 통해 어떻게 정렬되고 움직일 수 있는지를 나타낸다. 필요하다면, 추가의 스포크(112) 및 대응 개구부(122)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 5의 스포크를 갖는 기판 캐리어는 크기가 작은(200mm) 웨이퍼를 처리하는데 사용된다. 전형적으로는 작은 웨이퍼는 코드(chord)를 갖는 디스크 형상("평탄부"라 공지됨)으로 제공되기 때문에 추가의 스포크는 작은 웨이퍼를 사용하는데 있어 바람직하다. 5개의 스포크 에지 리프트 디자인은 웨이퍼가 그의 주변부(또는 에지) 상에 최소 3개 지점에서 지지되기 때문에, 심지어 2이상의 스포크가 웨이퍼의 평탄부와 정렬되도록 기판 캐리어 상에 웨이퍼가 위치되더라도 평탄부를 갖는 웨이퍼를 수용할 수 있다.
도 4는 예로 처리 챔버(200)내에 있는 기판 지지 어셈블리(100)를 나타낸다. 처리 챔버(200)는 플랫폼(120)과 기판 캐리어(110)을 둘러싼다. 기판 캐리어(110)의 암(114)은 플랫폼(120)을 중심으로 웨이퍼 처리 위치 아래쪽에 도시된다. 도 4a에 도시된 것처럼, 암(114)은 암(114)이 하부 위치에 있는 경우 플랫폼(120)에 한정된 포켓(124)의 상부 표면(126) 바로 아래에 있는 상부(118)에서 쉘프(shelf)(134)를 포함한다. 쉘프(134)는 암(114)을 커버하고 있는 슬리브(130)에 형성되는 것이 바람직하다. 도 4a에 도시된 위치에서, 기판(도시되지 않음)은 포켓(124)의 상부 표면(126)에 위치되며 포켓(124)에서 암(114)에 의해 지지될 필요가 없다. 쉘프(134)는 택일적으로 암(114)이 하부 위치에 있는 경우 상부 표면(126)과 일렬로 정렬될 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 플랫폼(120)은 챔버(200)가 상부 영역(202)과 하부 영역(204)으로 분리되도록 챔버(200)에 배치된다. 바람직하게, 암(114)의 일부분은 상부 영역(202)으로 플랫폼(120) 위로 연장되는 슬리브(130)로 덮혀진다. 도 2A 및 2B에 도시된 것처럼 슬리브(130)는 암(114)의 대부분 또는 전체를 커버하는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, 슬리브(130)는 앵커링 메카니즘(도 1에 도시된 핀(150) 및 록킹 칼라(160)이 기판 캐리어(110)가 상승된 위치에 있는 경우라도 하부 플랫폼(120)에 위치될 수 있도록 암(114) 길이의 대부분 또는 전체를 커버한다. 또한, 슬리브(130)는 암(114)이 주로 상부 영역(202)에서 존재할 수 있는 잠재적인 유해 조건으로부터 보호되도록 챔버(200)의 상부 영역(202)속으로 연장되는 암(114)의 적어도 일부를 커버하는 것이 바람직하다. 그러나, 슬리브(130)가 암(114) 전체 길이를 덮을 필요는 없다. 예를 들어, 상부(118)는 암(114)을 커버링 하지 않고 상부(118) 속으로 기계화되는 부분을 보호하도록 커버될 수 있다. 슬리브(130) 또는 커버링이 암(114)의 중요부 너머로 아랫쪽으로 연장될 필요는 없다.
허브(104)의 선택적인 예가 도 4에 도시된다. 이러한 예에서, 허브(104)는 내부 샤프트 형태이다. 허브(104)는 바람직하게는 동축이고 플랫폼 샤프트(121)와 관련하여 동작한다. 도 4의 예에서, 플랫폼 샤프트(121)는 허브(104)를 감싸며 허브(104)에 대해 축방향으로 이동 가능한 중공 샤프트이다. 플랫폼 지지 스포크(123)는 플랫폼 샤프트(121)로부터 플랫폼(120)을 향해 방사방향으로 외부 및 상부로 연장한다. 바람직하게는, 플랫폼 지지 스포크(123)는 기판 캐리어(110)의 스포크(112)와 방사방향으로 정렬한다. 바람직한 실시예에서, 기판 지지 어셈블리(100)는 3개의 스포크(112)와 3개의 플랫폼 지지 스포크(123)를 포함한다. 기판 지지 어셈블리(100)는 또한 허브(104)와 플랫폼 샤프트(121)의 공동축 주위로 회전 가능하다. 허브(104)와 플랫폼 샤프트(121)는 자신들의 공동축 주위로 함께 회전하여 예를 들면, 기판의 로딩 또는 언로딩 동안 로딩 블래이드가 암(114)사이에 삽입되도록 한다.
도 5 내지 도 9는 슬리브(130)의 바람직한 실시예의 예를 도시한다. 도 5를 참조하면, 슬리브(130)는 바람직하게는 최상 단부(132)와 개방형 기저 단부(138)를 가진 중공 몸체(131)를 포함한다. 홀(141)이 기저 단부(138)에 인접하게 한정된다. 중공 몸체(131)는 바람직하게는 도 5에 도시된 바와 같이 수직으로 연장하며, 제 1 측면(133) 및 마주하는 제 2 측면(135)을 구비한다. 제 1 측면(133)은 바람직하게는 슬리브(130)가 암(114)(도시 안됨)상에 위치할 때 허브(도시 안됨)과 마주한다. 제 2 측면(135)은 바람직하게는 허브로부터 반향한다. 쉘프(shelf)(134)가 최상 단부(132)에 형성되고 제 1 측면(133)에 인접한다. 상부로 연장하는 부분(136) 또한 최상 단부(132)에 형성되고 제 2 측면(135)에 인접한다.
바람직한 실시예중 하나에서, 슬리브(130)는 대략 1.7인치의 높이, 대략 0.140인치의 폭 및 대략 0.260인치의 길이를 가진다.
도 5의 슬리브의 예에서, 쉘프(134)는 예를 들면, 수평방향에 대해 4도 정도와 같이 약간 각진 상태로 형성된다. 기판(102)는 슬리브(130)가 기판(102)의 에지부와 맞물릴 때 쉘프(134)상에 안착된다. 쉘프(134)의 각도는 처리동안 기판(102)의 기저면과 슬리브(130) 사이의 접촉을 최소화하기 위해 제공된다. 각도는 고온 처리후 올려질 때 자신의 무게로 인해 기판(102)이 약간 기울어진 것을 수용할 수 있다.
선택적으로, 최상 단부(132)는 기판(102)(도시 안됨) 하부 전체로 또는 기판(102)의 에지부로부터 내부로 향하는 위치로 기판(102)과 맞물리도록 구성될 수 있다. 선택적인 구조(도시 안됨)로서, 최상 단부(132)는 바람직하게는 평면형이고, 쉘프(134) 및 상부로 연장하는 부분(136)을 포함할 수 있다.
슬리브(130)의 최상 단부(132)의 크기는 바람직하게는 기판 및 암(114)의 구성에 대한 공차 범위내에서 변화를 수용하도록 최적화된다. 예를 들면, 12-인치 직경 웨이퍼에 대해 3-스포크 설계를 가진 기판 캐리어(110)는 각각의 암(114)의 반경의 최소 및 최대 반경 범위내 웨이퍼의 최대 및 최소 직경을 수용할 수 있어야만 한다.
슬리브(130)로서 도 5에 도시된 바와 같은 바람직한 실시예에서, 각도 A는 바람직하게는 대략 27.7도이고, 반경 R은 대략 5.945인치이며, 상부로 연장하는 부분(136)의 최상부로부터 쉘프(134)까지의 거리 H는 -0.000/+0.005인치의 허용 공차를 가진 0.050인치이다. 쉘프(134)가 상부로 연장하는 부분(136)과 만나는 지점은 웨이퍼의 적절한 배치를 보장하기 위해 바람직하게는 뾰족하다.
도 6은 슬리브(130)의 전체 폭에 대해 연장하는 쉘프(134)를 가진 슬리브(130)를 도시한다. 선택적으로, 쉘프(134) 및 상부로 연장하는 부분(136)과 같은 상세한 부분은 기판의 적정 결합에 영향을 주도록 원하는대로 구성될 수 있다. 또한, 도 6은 슬리브(130)의 기저 단부(138)에서의 개구부(139)를 도시한다. 개구부(139)는 상부에 슬리브(130)가 조립되는 기판 캐리어의 암을 수용하도록 구성된다.
도 7은 각각이 슬리브(130)의 전체 폭에 대해 연장하는 쉘프(134) 및 상부로 연장하는 부분(136)을 도시한다.
도 8a는 쉘프(134A)가 실질적으로 수평인 슬리브(130)의 선택적인 예를 도시한다. 도 8b는 쉘프(134B)가 상부로 연장하는 부분(136)과 인접하는 함몰부(137)를 포함하는 슬리브(130)의 다른 선택적인 실시예를 도시한다. 이러한 예에서, 기판(102)은 쉘프(134b)에 의해 자신의 에지부에서 약간 내부로 지지된다. 도 8c는 쉘프(134c)가 편평하고 기판(102)가 에지의 보다 안쪽에서 지지되는 슬리브(130)의 다른 실시예를 도시한다.
도 9는 슬리브(130)의 공동 보디(131)의 단면을 도시한다. 제 1 측벽(143)은 슬리브(130)의 제 1 측부(133)에 있고, 제 2 측벽(145)는 슬리브(130)의 제 2 측부(135)에 있다. 공동 보디(131)는 도 9에 도시된 바와같이 내부 표면(147)을 가진다. 내부 표면(147)은 바람직하게 부드럽고 슬리브(130)가 암(114)위에 배치될 때 암(114)(도시되지 않음)과 상호 맞물린다.
공동 슬리브는 기계 가공된 흑연 부분상에 SiC를 증착하고 상기 흑연을 버닝함으로써 제조될 수 있다. 이 공정은 완성되거나 거의 완성된 구조에 공동 SiC를 발생시킨다.
도 10 내지 도 12는 바람직한 실시예중 암(114)의 실시예를 도시한다. 도 10에 도시된 바와같이, 암(114)은 모서리가 다듬어진 에지(119)를 포함한다. 모서리가 다듬어진 에지(119)는 공동 슬리브(130)(도시되지 않음)의 둥근 내부 모서리가 암(114)에서 쉽게 미끌어질수있도록 제공된다. 도 11은 암(114)의 상부(118)에서 모서리가 다듬어진 에지(119)를 도시한다. 슬리브의 내부 크기 및 암(114)의 외부 크기는 알맞은 설비를 보장하기 위하여 바람직하게 0.002 인치로 유지된다.
도 12는 암(114)이 내부 부분(115) 및 외부 부분(117)을 포함하는 암(114)의다른 실시예를 도시한다. 도 12에 도시된 실시예에서, 암(114)은 바람직하게 두 개의 다른 재료로 이루어진다. 예를들어, 내부 부분(115)은 석영을 포함하는 재료로 이루어지고, 외부 부분(117)은 SiC를 포함하는 재료로 만들어질 수 있다. 외부 부분(117)은 예를들어, 내부 부분(115)상에 증착된 코팅부일 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 외부 부분(117)은 내부 부분(115)을 커버하는 슬리브일 수 있다.
도 13 및 도 14는 핀(150)의 일실시예를 도시한다. 핀(150)은 헤드(152) 및 상기 헤드(152)로부터 연장하는 샤프트(154)를 포함할 수 있다. 바람직하게, 도 14에 도시된 바와같이, 핀(150)은 둥글지만, 정사각형, 직사각형, 또는 다른 적당한 모양일 수 있다.
도 15 및 도 16은 본 발명에 따른 로킹 칼라(160)의 실시예를 도시한다. 도 15를 참조하여, 로킹 칼라(160)는 일반적으로 정사각형 또는 정육면체 모양의 블록(162)을 포함한다. 블록(162)은 성형된 관통 홀(164)을 형성한다. 관통홀(164)은 암에 설치되고 또한 핀(150)으로 암에 부착된 슬리브상에서 미끌어지도록 구성된다. 관통 홀(164)의 주변은 슬리브(130) 및 핀(150)(도시되지 않음) 주변에 비교적 적당한 설치를 제공하기 위한 모양이다.
기판 지지부를 형성하고 사용하는 기판지지 장치 및 방법이 기술되었다.
본 발명의 장치에 의해 기판 지지물 또는 캐리어용의 견고하며 기하학적으로나 치수적으로도 정밀한 지지 암 또는 핀을 제공할 수 있다.

Claims (27)

  1. 기판 지지 어셈블리에 있어서,
    기판용의 포켓과 다수의 개구부를 한정하는 플랫폼;
    상기 해당 개구부와 정렬되며 이를 통하여 이동가능하고 다수의 상향 연장되는 각각의 암을 가진 기판 캐리어; 및
    상기 해당 암의 적어도 일부를 커버링하는 다수의 슬리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 플랫폼은 상기 기판 캐리어에 대해 수직으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 캐리어는 상기 플랫폼에 대해 수직으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 각각의 슬리브는 쉘프를 가지며 상향 연장된 부분을 가지는 상단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  5. 제 1 항에 있어서, 각각의 상기 슬리브를 상기 해당 암에 고정하기 위한 핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 핀을 고정하기 위한 로킹 칼라를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 슬리브는 실리콘 카바이드인 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 플랫폼을 에워싸는 프로세싱 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 플랫폼은 상기 챔버가 상기 플랫폼에 의해 상부와 하부 영역으로 분리되도록 상기 챔버에 배치되는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 슬리브에 의해 커버된 상기 암의 일부는 상기 플랫폼을 지나 상기 챔버의 상부 영역으로 연장되는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 각각의 암은 중앙에 위치한 허브에 접속되는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 각각의 슬리브는 상기 허브에 면하는 제 1 면, 상기 허브로부터 떨어져서 면하는 제 2 면, 및 상기 제 1 면에 근접한 쉘프와 상기 제 2 면에 근접한 상향 연장되는 부분을 가지는 상단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 각각의 슬리브의 상단부는 기판의 에지에서 기판을 결합하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  14. 제 1 재료의 내부와 제 2 재료의 외부를 포함하는 다수의 상향 연장되는 암을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 캐리어.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 재료는 석영을 제 2 재료는 실리콘 카바이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 캐리어.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 외부는 상기 내부에 처리된 코팅인 것을 특징으로 하는 기판 캐리어.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 외부는 상기 내부의 적어도 일부를 커버링하는 슬리브인 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  18. 기판 지지 멤버를 커버링하는 슬리브에 있어서,
    상단부, 개방형 하단부, 제 1 측벽 및 상기 제 1 측벽과 대변하는 제 2 측벽을 가지는 공동 보디를 포함하며, 상기 상단부는 기판에 결합하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 슬리브.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 상단부는 상기 제 1 측벽에 근접한 쉘프와 상기 제 2 측벽에 근접한 상향 연장되는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬리브.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 슬리브는 실리콘 카바이드를 포함하는 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 슬리브.
  21. 제 18 항에 있어서, 상기 기판 지지 멤버에 상기 슬리브를 고정하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬리브.
  22. 제 18 항에 있어서, 상기 기판 지지 멤버에 상기 슬리브를 고정하는 핀을 더 포함하며, 상기 핀은 상기 슬리브에서 한정된 홀을 통하여 연장되며 또한 상기 기판 지지 멤버에서 한정된 리세스로 연장되는 것을 특징으로 하는 슬리브.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 핀을 고정하는 로킹 칼라를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬리브.
  24. 기판 지지 어셈블리를 조립하는 방법에 있어서,
    다수의 상향 연장되는 암을 가진 기판 캐리어를 제공하는 단계; 및
    슬리브를 가진 상기 각각의 암의 적어도 일부를 커버링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 슬리브에서 한정되는 홀과 또한 상기 암의 상기 슬리브를 고정하기 위해 상기 암에서 한정된 리세스로 핀을 삽입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 핀을 고정하기 위해 상기 기판 지지 어셈블리상에 로킹 칼라를 장착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 1 재료의 내부와 제 2 재료의 외부를 가지는 다수의 상향 연장되는 암을 포함하는 기판 캐리어를 제공하는 단계; 및
    상기 상향 연장되는 암으로 기판을 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지 방법.
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