KR20220143118A - 국부적 후면 증착을 방지하기 위한 웨이퍼 리프트 핀 메커니즘 - Google Patents

국부적 후면 증착을 방지하기 위한 웨이퍼 리프트 핀 메커니즘 Download PDF

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KR20220143118A
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앤드류 에이치. 브레닝거
신이 첸
투 홍
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램 리써치 코포레이션
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Abstract

장치는 프로세싱 챔버 내에서 기판 지지 어셈블리에 대해 반도체 기판을 상승시키고 하강시키기 위한 리프트 핀을 포함한다. 리프트 핀은 하향으로 테이퍼링된 (tapering) 원추형 (conical) 형상을 갖는 상단 단부 및 원통형 (cylindrical) 형상을 갖는 하단 단부를 포함한다. 장치는 리프트 핀의 하단 단부를 홀딩하기 위한 리프트 핀 홀더를 포함한다.

Description

국부적 후면 증착을 방지하기 위한 웨이퍼 리프트 핀 메커니즘
본 개시는 일반적으로 기판 프로세싱 시스템들, 및 보다 구체적으로 반도체 웨이퍼들 상의 국부적인 후면 증착을 방지하기 위한 리프트 핀 메커니즘에 관한 것이다.
본 명세서에 제공된 배경기술 기술 (description) 은 일반적으로 본 개시의 맥락을 제시하기 위한 목적이다. 본 배경 기술 섹션에 기술된 범위까지, 현재 명명된 발명자들의 업적, 뿐만 아니라 출원 시 종래 기술로서 달리 인정되지 않을 수도 있는 기술의 양태들은 본 개시에 대한 선행 기술로서 명시적으로 또는 묵시적으로 인정되지 (admitted) 않는다.
기판 프로세싱 시스템들은 반도체 웨이퍼와 같은 기판 상에 막의 증착, 에칭, 애싱 (ash), 세정 또는 달리 처리를 수행하도록 사용될 수도 있다. 기판 프로세싱 시스템들은 통상적으로 프로세싱 챔버, 가스 분배 디바이스 및 기판 지지 (support) 어셈블리를 포함한다. 프로세싱 동안, 기판은 기판 지지 어셈블리 상에 배치된다. 상이한 가스 혼합물들이 프로세싱 챔버 내로 도입될 수도 있다. 무선 주파수 (RF) 플라즈마 및/또는 열은 화학 반응들을 활성화하기 위해 사용될 수도 있다.
리프트 핀들은 로봇 암 (robot arm) 을 사용하여 프로세싱 챔버로부터 기판의 전달 및 제거를 허용하도록 사용될 수도 있다. 대개, 리프트 핀들의 상부 단부는 기판 지지 어셈블리의 상부 표면과 같은 높이 또는 아래에 위치된다. 리프트 핀들의 하단 부분은 리프트 핀 홀더 내에 위치되고 리프트 핀 홀더에 의해 유지된다. 기판 전달 또는 제거 동안, 리프트 핀들은 기판을 리프팅하고 기판과 기판 지지 어셈블리 사이에 간격 (clearance) 을 제공하도록 기판 지지 어셈블리의 상부 표면에 대해 (relative to) 상승된다. 기판과 기판 지지 어셈블리 사이의 간격은 로봇 암의 엔드 이펙터로 하여금 삽입되거나 제거되게 한다.
관련 출원들에 대한 교차 참조
본 출원은 2020년 2월 20일에 출원된, 미국 특허 가출원 번호 제 62/978,914 호의 이익을 주장한다. 상기 참조된 출원의 전체 개시는 참조로서 본 명세서에 인용된다.
장치는 프로세싱 챔버 내에서 기판 지지 어셈블리에 대해 반도체 기판을 상승시키고 하강시키기 위한 리프트 핀을 포함한다. 리프트 핀은 하향으로 테이퍼링된 (tapering) 원추형 (conical) 형상을 갖는 상단 단부 및 원통형 (cylindrical) 형상을 갖는 하단 단부를 포함한다. 장치는 리프트 핀의 하단 단부를 홀딩하기 위한 리프트 핀 홀더를 포함한다.
다른 특징들에서, 장치는 하향으로 테이퍼링된 원추형 보어를 포함하는 기판 지지 어셈블리의 상단 플레이트를 더 포함한다. 리프트 핀이 다운 포지션 (down position) 에 있을 때 리프트 핀의 상단 단부는 원추형 보어에 매달린다 (suspend). 장치는 리프트 핀 홀더를 지지하고 상단 플레이트에 대해 상기 반도체 기판을 상승 및 하강시키도록 기판 지지 어셈블리의 베이스에 배치된 링 형상 구조체를 더 포함한다. 리프트 핀이 다운 포지션에 있을 때 리프트 핀 홀더는 링 형상 구조체 위에 매달린다.
다른 특징들에서, 장치는 링 형상 구조체의 슬롯에 배치된 심 (shim) 을 더 포함한다. 링 형상 구조체가 상단 플레이트로부터 반도체 기판을 상승시키도록 리프트 핀을 상승시킬 때 리프트 핀 홀더가 심 상에 놓인다. 장치는 리프트 핀 홀더가 심 상에 놓일 때 리프트 핀 홀더를 둘러싸는 심 상에 배치된 리테이너 (retainer) 를 더 포함한다.
또 다른 특징에서, 기판 지지 어셈블리는 하향으로 테이퍼링된 원추형 보어를 갖는 상단 플레이트를 포함한다. 리프트 핀이 다운 포지션에 있을 때 리프트 핀은 리프트 핀의 상단 단부를 지지하는 원추형 보어와 함께 원추형 보어에 매달린다.
또 다른 특징에서, 다운 포지션에서, 리프트 핀의 상단 단부는 기판 지지 어셈블리의 상단 플레이트의 상단 표면으로부터 미리 결정된 거리 (distance) 에서 원추형 보어에 매달린다.
또 다른 특징에서, 장치는 리프트 핀 홀더를 지지하고 기판 지지 어셈블리에 대해 상기 반도체 기판을 상승 및 하강시키도록 기판 지지 어셈블리의 베이스에 배치된 링 형상 구조체를 더 포함한다.
또 다른 특징에서, 다운 포지션에서, 리프트 핀의 상단 단부는 기판 지지 어셈블리의 상단 플레이트의 원추형 보어에 매달리고, 상단 플레이트의 원추형 보어는 하향으로 테이퍼링되고; 그리고 리프트 핀의 하단 단부를 홀딩하는 리프트 핀 홀더는 링 형상 구조체 위에 매달린다.
또 다른 특징에서, 장치는 링 형상 구조체의 슬롯에 배치된 심을 더 포함한다. 링 형상 구조체가 상단 플레이트로부터 반도체 기판을 상승시키도록 리프트 핀을 상승시킬 때 리프트 핀 홀더가 심 상에 놓인다.
또 다른 특징에서, 장치는 심 상에 배치된 환형 리테이너를 더 포함한다.
또 다른 특징에서, 환형 리테이너는 리프트 핀 홀더가 심 상에 놓일 때 리프트 핀 홀더의 베이스 부분을 둘러싼다.
다른 특징들에서, 리프트 핀은 하단 단부에 근접한 (proximate) 홈 (groove) 을 더 포함한다. 리프트 핀 홀더는 홈 내로 록킹하기 (lock) 위한 볼 록 (ball lock) 을 포함한다.
또 다른 특징에서, 리프트 핀, 리프트 핀 홀더, 심, 및 리테이너는 세라믹 재료로 이루어진다.
또 다른 특징들에서, 시스템은 프로세싱 챔버 내에서 기판 지지 어셈블리에 대해 반도체 기판을 상승 및 하강시키기 위한 복수의 리프트 핀들을 포함한다. 리프트 핀들 각각은 하향으로 테이퍼링된 원추형 형상을 갖는 상단 단부 및 원통형 형상을 갖는 하단 단부를 포함한다. 시스템은 복수의 리프트 핀 홀더들을 더 포함한다. 리프트 핀 홀더들 각각은 리프트 핀들 중 각각의 리프트 핀의 하단 단부를 홀딩하도록 구성된다. 시스템은 하향으로 테이퍼링된 복수의 원추형 보어들을 포함하는 기판 지지 어셈블리의 상단 플레이트를 더 포함한다. 리프트 핀들이 다운 포지션에 있을 때 리프트 핀들의 상단 단부들은 원추형 보어들에 매달린다. 시스템은 리프트 핀 홀더들을 지지하고 상단 플레이트에 대해 상기 반도체 기판을 상승 및 하강시키도록 기판 지지 어셈블리의 베이스에 배치된 링 형상 구조체를 더 포함한다. 리프트 핀들이 다운 포지션에 있을 때 리프트 핀 홀더들은 링 형상 구조체 위에 매달린다.
또 다른 특징에서, 시스템은 링 형상 구조체의 복수의 슬롯들에 각각 배치된 복수의 심들을 더 포함한다. 링 형상 구조체가 상단 플레이트로부터 반도체 기판을 상승시키기 위해 리프트 핀들을 상승시킬 때 리프트 핀 홀더들은 심들의 각각 상에 놓인다. 상승된 반도체 기판은 상단 플레이트에 평행하다.
또 다른 특징에서, 시스템은 심들 중 각각의 심들 상에 배치된 복수의 리테이너들을 더 포함한다. 리테이너들은 리프트 핀 홀더들이 심들 상에 놓일 때 리프트 핀 홀더들 중 각각의 리프트 핀 홀더들을 둘러싼다.
또 다른 특징들에서, 리프트 핀은 제 1 원추형 부분, 제 1 원추형 부분으로부터 연장되는 제 2 부분, 및 홈을 포함하는 제 3 원통형 부분을 포함한다. 제 3 원통형 부분은 제 2 부분으로부터 연장되고 홈 내로 록킹하는 볼 록을 포함하는 홀더 내로 삽입된다.
또 다른 특징들에서, 리프트 핀 어셈블리는 프로세싱 챔버 내에서 기판 지지 어셈블리에 대해 반도체 기판을 상승 및 하강시키기 위한 리프트 핀 및 리프트 핀의 하단 단부를 홀딩하기 위한 리프트 핀 홀더를 포함한다. 리프트 핀은 하향으로 테이퍼링된 원추형 형상을 갖는 상단 단부 및 원통형 형상을 갖는 하단 단부를 포함한다. 리프트 핀은 하단 단부에 근접한 홈을 포함한다. 리프트 핀 홀더는 홈 내로 록킹하기 위한 볼 록을 포함한다.
또 다른 특징들에서, 시스템은 리프트 핀 어셈블리 및 기판 지지 어셈블리를 포함한다. 기판 지지 어셈블리는 하향으로 테이퍼링된 원추형 보어를 갖는 상단 플레이트를 포함한다. 리프트 핀이 다운 포지션에 있을 때 리프트 핀은 리프트 핀의 상단 단부를 지지하는 원추형 보어와 함께 상단 플레이트의 상단 표면으로부터 미리 결정된 거리에서 원추형 보어에 매달린다.
또 다른 특징들에서, 시스템은 리프트 핀 어셈블리 및 기판 지지 어셈블리의 상단 플레이트를 포함한다. 기판 지지 어셈블리의 상단 플레이트는 하향으로 테이퍼링된 원추형 보어를 포함한다. 리프트 핀이 다운 포지션 (down position) 에 있을 때 리프트 핀의 상단 단부는 원추형 보어에 매달린다 (suspend). 시스템은 리프트 핀 홀더를 지지하고 상단 플레이트에 대해 상기 반도체 기판을 상승 및 하강시키도록 기판 지지 어셈블리의 베이스에 배치된 링 형상 구조체를 더 포함한다. 리프트 핀이 다운 포지션에 있을 때 리프트 핀 홀더는 링 형상 구조체 위에 매달린다.
또 다른 특징들에서, 시스템은 심 및 리테이너를 더 포함한다. 심은 링 형상 구조체의 슬롯에 배치된다. 링 형상 구조체가 상단 플레이트로부터 반도체 기판을 상승시키도록 리프트 핀을 상승시킬 때 리프트 핀 홀더가 심 상에 놓인다. 리테이너는 리프트 핀 홀더가 심 상에 놓일 때 리프트 핀 홀더를 둘러싸는 심 상에 배치된다.
본 개시의 추가 적용 가능 영역들은 상세한 기술, 청구항들 및 도면들로부터 자명해질 것이다. 상세한 설명 및 구체적인 예들은 단지 예시를 목적들로 의도되고 본 개시의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
본 개시는 상세한 기술 및 첨부된 도면들로부터 보다 완전히 이해될 것이다.
도 1a 및 도 1b는 기판 프로세싱 시스템들의 예들을 도시한다.
도 2는 도 1a 및 도 1b의 기판 프로세싱 시스템들에 사용된 기판 지지 어셈블리의 예를 도시한다.
도 3은 도 2의 기판 지지 어셈블리와 함께 사용하기 위한 리프트 핀의 제 1 예를 도시한다.
도 4는 도 2의 기판 지지 어셈블리와 함께 사용하기 위한 리프트 핀의 제 2 예를 도시한다.
도 5는 리프트 핀의 제 2 예를 더 상세히 도시한다.
도 6은 업 포지션 (up position) 에 있는 제 2 리프트 핀을 도시한다.
도 7은 다운 포지션에 있는 제 2 리프트 핀을 도시한다.
도 8은 제 2 리프트 핀, 리프트 핀 홀더 어셈블리, 심, 및 심 리테이너의 단면도를 도시한다.
도 9는 심 리테이너를 더 상세히 도시한다.
도 10a 및 도 10b는 도 2의 기판 지지 어셈블리와 함께 사용하기 위한 볼 록 타입 리프트 핀 홀더 어셈블리를 도시한다.
도 11a 및 도 11b는 도 2의 기판 지지 어셈블리와 함께 사용하기 위한 포크 록 (fork lock) 타입 리프트 핀 홀더 어셈블리를 도시한다.
도 12는 도 2의 기판 지지 어셈블리와 함께 사용하기 위한 슬롯된 리프트 링을 개략적으로 도시한다.
도면들에서, 참조 번호들은 유사하고 그리고/또는 동일한 엘리먼트들을 식별하기 위해 재사용될 수도 있다.
본 개시는 ESC 페데스탈 (pedestal) 내의 리프트 핀 홀들 (holes) 에 근접한 (proximate) 위치들에서 웨이퍼의 후면 상의 증착을 방지하는 웨이퍼 리프트 핀을 위한 신규한 설계를 제공한다. 리프트 핀 설계는 웨이퍼 후면으로의 프로세스 가스들의 국부적인 플로우를 방지하고 또한 웨이퍼로의 리프트 핀 갭 (gap) 의 가변성을 감소시킴으로써 웨이퍼의 후면 상의 증착을 방지한다.
통상적으로, 리프트 핀들은 리프트 핀들이 웨이퍼를 콘택트하고 리프팅할 수 있는 페데스탈 내의 원형 홀 또는 보어를 통과한다. 리프트 핀이 통과하는 홀은 리프트 핀과의 간격 (clearance) 을 갖는다. 리프트 핀은 원통형 (cylindrical) 이고 프로세스 가스들로 하여금 웨이퍼 후면에 도달하게 한다. 또한, 리프트 핀이 다운 포지션 (down position) 에 있을 때, 리프트 핀의 높이는 수 인치 떨어져 있는 이동식 (movable) 링에 상대적이다. 따라서, 웨이퍼에 대한 (relative to) 리프트 핀의 높이는 이동식 링의 높이 및 리프트 핀과 페데스탈 어셈블리의 열 팽창과 같은 많은 인자들에 종속된다.
본 개시의 리프트 핀 설계는 웨이퍼 후면으로의 프로세스 가스의 플로우를 폐쇄함으로써 (closing) 그리고 페데스탈 및 웨이퍼에 대한 리프트 핀의 높이의 반복성을 증가시킴으로써 후면 증착 문제를 해결한다. 구체적으로, 리프트 핀은 페데스탈의 리프트 핀 홀에서 매칭하는 테이퍼링된 (tapered) 피처와 인게이지하는 (engage) 테이퍼링된 팁을 갖는다. 이 인게이지된 테이퍼 (taper) 는 프로세스 가스 플로우에 대해 리프트 핀 홀을 폐쇄한다. 이 테이퍼는 또한 리프트 핀이 다운 포지션에 있을 때 리프트 핀 높이를 설정하기 위해 테이퍼링된 페데스탈 홀을 사용함으로써 페데스탈 표면에 대한 리프트 핀의 높이를 규정한다. 구체적으로, 리프트 핀이 다운 포지션에 있는 동안 리프트 핀의 테이퍼링된 팁은 테이퍼링된 페데스탈 홀에 매달리고 (hang), 리프트 핀은 리프트 핀을 업 포지션 (up position) 으로 이동시키는 리프트 링과 콘택트하지 않는다. 이는 다양한 컴포넌트들의 액추에이터 (actuator) 포지션, 제작 공차들 (tolerances), 및 열 팽창과 같은 인자들에 의해 유발된 리프트 핀 높이의 가변성을 제거한다.
본 개시의 리프트 핀은 세라믹 웨이트 (weight) (예를 들어, 세라믹 리프트 핀 홀더) 어셈블리를 리프트 핀의 하단에 부착함으로써 페데스탈로 강제 다운된다. 이 웨이트 어셈블리는 부식을 방지하고 따라서 웨이퍼 배치 및 결함 문제들을 방지하기 위해 완전히 세라믹 재료들로 이루어진다. 세라믹 웨이트 어셈블리는 한 손으로 동작하여 리프트 핀의 하단부로부터 쉽게 제거 가능하다. 이는 용이한 분해 (disassembly) 및 서비스 (servicing) 를 위해 페데스탈의 상단면으로부터 제거될 리프트 핀의 능력을 유지한다. 예를 들어, 세라믹 웨이트 어셈블리는 세라믹 재료로 이루어진 볼 록 (ball lock) 리프트 핀 홀더 또는 포크 록 (fork lock) 리프트 핀 홀더를 포함할 수 있다.
예를 들어, 본 개시의 리프트 핀은 사파이어로 이루어진다. 리프트 핀의 원추형 팁은 리프트 핀의 다운 포지션 높이를 정밀하게 설정하도록 머시닝된 (machined) 복잡한 피처들을 갖는다. 리프트 핀 업 포지션 높이는 리프트 링에 의해 결정된다. 리프트 핀 각각에 대한 업 포지션 높이는 얇은 사파이어 심들 (shims) 로 더 조정된다. 심 각각은 심이 리프트 링의 메이팅 (mating) 홀을 벗어나는 것을 방지하기 위해 웨이트로서 작용하는 금속 또는 세라믹 링에 의해 유지된다. 세라믹 링들은 금속 링들보다 보다 얇을 수 있고 부식되지 않아 오염 문제들을 방지한다. 리프트 핀의 원추형 팁을 사용하여 리프트 핀 홀을 폐쇄하는 것은 웨이퍼의 후면으로의 프로세스 가스 플로우를 방지한다. 페데스탈에 대해 리프트 핀을 포지셔닝하는 것 (positioning) 은 증착 및 모든 다른 웨이퍼 프로세싱 동안 보다 반복 가능한 리프트 핀 포지션을 직접적으로 허용한다. 리프트 핀 설계의 이들 및 다른 특징들은 이하에 상세히 설명된다.
본 개시는 다음과 같이 구성된다. 처음에, 기판 프로세싱 시스템들의 예들이 도 1a 및 도 1b에 도시되고 참조하여 기술된다. 리프트 핀 및 리프트 핀 홀더 어셈블리를 포함하는 기판 지지 (support) 어셈블리의 예가 도 2에 도시되고 참조하여 기술된다. 리프트 핀 홀더 어셈블리와 함께 리프트 핀 설계들의 예들은 도 3 내지 도 9에 도시되고 참조하여 기술된다. 볼 록 타입 리프트 핀 홀더 어셈블리가 도 10a 및 도 10b에 도시되고 참조하여 기술된다. 포크 록 타입 리프트 핀 홀더 어셈블리가 도 11a 및 도 11b에 도시되고 참조하여 기술된다. 심들이 설치될 수 있는 슬롯들을 갖는 링 형상의 플랫폼 (즉, 리프트 링) 이 도 12에 도시되고 참조하여 기술된다. 기판 프로세싱 시스템들의 2 개의 예들만이 도시되지만, 본 명세서에 기술된 리프트 핀 설계는 임의의 다른 타입의 기판 프로세싱 시스템과 함께 사용될 수 있다.
도 1a는 기판 프로세싱 시스템 (10) 의 다른 컴포넌트들을 인클로징하고 (enclose) (사용된다면) RF 플라즈마를 담는 (contain) 프로세싱 챔버 (12) 를 포함하는 기판 프로세싱 시스템 (10) 을 도시한다. 기판 프로세싱 시스템 (10) 은 샤워헤드 (14) 및 기판 지지 어셈블리 (16) 를 포함한다. 기판 (18) 은 기판 지지 어셈블리 (16) 상에 배치된다. 샤워헤드 (14) 는 기판 (18) 의 프로세싱 동안 프로세스 가스들을 도입하고 분배한다.
플라즈마가 사용된다면, 플라즈마는 직접 또는 리모트 플라즈마일 수 있다. 이 예에서, RF 생성 시스템 (30) 은 RF 전압을 생성하고 RF 전압을 샤워헤드 (14) 또는 기판 지지 어셈블리 (16) 로 출력한다 (다른 RF 전압은 DC 접지되거나, AC 접지되거나, 플로팅된다 (floating)). 단지 예를 들면, RF 생성 시스템 (30) 은 매칭 네트워크 (34) 에 의해 샤워헤드 (14) 또는 기판 지지 어셈블리 (16) 로 피딩되는 (feed) RF 전압을 생성하는 RF 전압 생성기 (32) 를 포함할 수도 있다. 대안적으로, 플라즈마는 리모트 플라즈마 소스 (36) 에 의해 전달될 수도 있다.
가스 전달 시스템 (40) 은 하나 이상의 가스 소스들 (42-1, 42-2, …, 및 42-N) (집합적으로 가스 소스들 (42)) 을 포함하고, 여기서 N은 양의 정수이다. 가스 소스들 (42) 은 하나 이상의 에칭 가스 혼합물들, 전구체 가스 혼합물들, 세정 가스 혼합물들, 애싱 (ashing) 가스 혼합물들, 등을 프로세싱 챔버 (12) 에 공급한다. 기화된 전구체가 또한 사용될 수도 있다. 가스 소스들 (42) 은 밸브들 (44-1, 44-2,…, 및 44-N) (집합적으로 밸브들 (44)) 및 질량 유량 제어기들 (mass flow controllers) (46-1, 46-2,…, 및 46-N) (집합적으로 질량 유량 제어기들 (46)) 에 의해 매니폴드 (manifold) (48) 에 연결된다. 매니폴드 (48) 의 출력은 프로세싱 챔버 (12) 로 피딩된다. 단지 예를 들면, 매니폴드 (48) 의 출력은 샤워헤드 (14) 로 피딩된다.
히터 (50) 는 기판 지지 어셈블리 (16) 내에 배치된 히터 코일 (미도시) 에 연결될 수도 있다. 히터 (50) 는 기판 지지 어셈블리 (16) 및 기판 (18) 의 온도를 제어하도록 사용될 수도 있다. 밸브 (60) 및 펌프 (62) 는 프로세싱 챔버 (12) 로부터 반응 물질들을 배기하도록 사용될 수도 있다. 제어기 (70) 는 기판 프로세싱 시스템 (10) 의 컴포넌트들을 제어하도록 사용될 수도 있다. 단지 예를 들면, 제어기 (70) 는 프로세스 가스들의 플로우를 제어하고, 온도, 압력, 전력, 등과 같은 프로세스 파라미터들을 모니터링하고, 플라즈마를 스트라이킹하고 (striking) 그리고 소화하고 (extinguishing), 반응 물질들을 제거하는 등을 위해 사용될 수도 있다.
도 1b는 기판 지지 어셈블리 (16) 를 포함하는 상부 챔버 (82) 및 하부 챔버 (84) 를 포함하는 기판 프로세싱 챔버 (80) 의 또 다른 예를 도시한다. 유도 코일 (86) 이 상부 챔버 (82) 둘레에 배치된다. RF 생성 시스템 (30) 은 상부 챔버 (82) 내에 플라즈마 (88) 를 생성하도록 RF 전력을 유도 코일 (86) 로 출력한다. 샤워헤드 (90) 는 이온들을 필터링하고 라디칼들을 하부 챔버 (84) 로 전달한다. 샤워헤드 (90) 는 또한 가스 전달 시스템 (40-2) 으로부터 하부 챔버 (84) 로 전구체 가스와 같은 2 차 가스를 공급하도록 사용될 수도 있다.
도 2는 기판 지지 어셈블리 (16) 의 일 예를 더 상세히 도시한다. 기판 지지 어셈블리 (16) 는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같은 프로세싱 챔버 또는 임의의 다른 기판 프로세싱 챔버 내에 배치될 수도 있다. 기판 지지 어셈블리 (16) 는 기판 지지 플레이트 (또한 상단 플레이트로 지칭됨) (110), 지지 컬럼 (column) (112), 및 베이스 (114) 를 포함한다. 베이스 (114) 는 본 개시의 리프트 핀들 및 리프트 핀 홀더 어셈블리들이 설치될 수 있는 링 형상의 플랫폼 또는 구조체 (또한 리프트 링으로 지칭되고, 도 12에 도시되고 참조하여 기술됨) 를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 지지 컬럼 (112) 은 베이스 (114) 에 대해 이동한다.
리프트 핀 홀더 어셈블리들 (120) (여기서 포괄적으로 (generically) 그리고 나중에 도 10a 내지 도 11b에서는 구체적으로 도시됨) 은 베이스 (114) 상의 기판 지지 플레이트 (110) 아래에 배치된다. 리프트 핀 홀더 어셈블리 (120) 는 베이스 부분 (126), 리프트 핀 (130), 및 리프트 핀 홀더 (134) 를 포함한다. 일부 예들에서, 리프트 핀 홀더 어셈블리 (120) 및 리프트 핀 (130) 은 일반적으로 원통형 형상이다. 리프트 핀 (130) 은 이하에서 도 10a 내지 도 11b를 참조하여 기술된 리프트 핀 홀더 어셈블리들 내로 리프트 핀 (130) 을 록킹하는데 유용한 원형 홈 (131) 을 포함한다.
하나 이상의 가이드 (guiding) 엘리먼트들 (140) 이 리프트 핀 (130) 을 가이드하는 (guide) 것을 돕도록 사용될 수도 있다. 일부 예들에서, 가이드 엘리먼트들 (140) 은 기판 지지 플레이트 (110) 의 하단 표면에 부착되는 원통형 지지부 (143) 를 포함한다. 원통형 지지부 (143) 는 리프트 핀 (130) 의 중간 부분을 수용하기 위한 보어 (bore) (145) 를 포함한다. 유사하게, 기판 지지 플레이트 (110) 는 리프트 핀 (130) 의 상부 부분을 수용하기 위해 보어 (141) (여기서 포괄적으로 그리고 나중에 도 3 내지 도 8에서는 구체적으로 도시됨) 를 포함한다.
사용 동안, 베이스 (114) 는 기판 지지 플레이트 (110) 의 상부 표면에 대해 리프트 핀들 (130) 의 상부 단부의 높이를 가변시키도록 (예를 들어, 제어기 (70) 및 적합한 액추에이터들을 사용하여) 기판 지지 플레이트 (110) 에 대해 상승 및 하강될 수도 있다. 그 결과, 리프트 핀들 (130) 은 기판 지지 플레이트 (110) 위로 기판 (122) 을 리프팅하거나 기판 지지 플레이트 (110) 상으로 로딩될 기판 (122) 을 수용하도록 포지셔닝된다. (148) 에 도시된 바와 같이 기판 (122) 과 기판 지지 플레이트 (110) 의 상부 표면 사이에 간격이 제공된다.
기판 (122) 이 프로세싱을 위해 기판 지지 플레이트 (110) 의 상부 표면 상에 배치될 때 기판 (122) 과 기판 지지 플레이트 (110) 의 상부 표면 사이에 작은 갭이 존재한다. 프로세스 가스들은 기판 (122) 의 후면 상에 증착을 유발하는 갭을 통해 확산될 수 있다. 프로세스 가스들은 또한 보어 (141) 와 리프트 핀 (130) 사이에 존재하는 또 다른 작은 갭을 통해 흐를 수 있고, 이는 도 3에 더 상세히 도시되고, 기판 (122) 의 후면 상에 증착을 유발한다.
도 3 내지 도 8에서, 볼 록 타입 리프트 핀 홀더 어셈블리 (120) 가 단지 예로서 도시되고 기술된다. 도 11a 및 도 11b를 참조하여 나중에 도시되고 기술되는 포크 타입 리프트 핀 홀더 어셈블리와 같은 임의의 다른 리프트 핀 홀더 어셈블리가 대신 사용될 수도 있다.
도 3은 리프트 핀 (130) 및 보어 (141) 의 구조들을 더 상세히 도시한다. 보어 (141) 는 형상이 (도 2에 도시된 바와 같이) 원통형일 수 있거나 (도 3에 도시된 바와 같이) 원추형일 수 있다. 이하의 기술 전반에 걸쳐, 보어 (141) 는 형상이 원추형이고 원추형 보어 (141) 로 지칭된다. 원추형 보어 (141) 는 도시된 바와 같이 깔때기 (funnel) 또는 문자 Y의 형상과 같이 하향으로 테이퍼된다 (taper). 작은 갭 (150) 이 도시된 바와 같이 리프트 핀 (130) 과 원추형 보어 (141) 의 원통형 부분 사이에 존재한다. 프로세스 가스들은 기판 (122) 의 후면 상에 증착을 유발하는 갭 (150) 을 통해 흐를 수 있다.
또한, 리프트 핀 (130) 및 리프트 핀 홀더 어셈블리 (120) 는 리프트 핀 (130) 이 (기판 (122) 을 상승시키기 위해) 업 포지션에 있는지 또는 (상단 플레이트 (110) 상에 기판을 배치한 후) 다운 포지션에 있는지에 관계없이 기판 지지 플레이트 (110) 의 베이스 (114) 의 리프트 링 상에 놓인다. 결과적으로, 리프트 핀 (130) 이 다운 포지션에 있을 때 리프트 핀 (130) 의 높이 (리프트 핀의 다운 높이 또는 다운 포지션 높이로 지칭됨) 는 리프트 링의 높이 및 리프트 핀 (130) 및 기판 지지 어셈블리 (16) 의 다양한 컴포넌트들의 열 팽창과 같은 인자들로 인해 가변한다.
도 4 내지 도 8을 참조하여 이하에 기술된 본 개시에 따른 신규한 리프트 핀 설계는, 기판 (122) 의 후면으로의 프로세스 가스들의 플로우를 폐쇄하거나 차단함으로써 (blocking) 그리고 기판 지지 어셈블리 (16) 및 기판 (122) 에 대한 리프트 핀의 높이의 반복성을 증가시킴으로써 후면 증착의 문제를 해결한다. 리프트 핀 설계는 리프트 핀의 높이를 리프트 링의 높이 및 기판 지지 어셈블리 (16) 의 다양한 컴포넌트들의 열 팽창에 독립적이게 한다.
도 4는 본 개시에 따른 리프트 핀 (200) 의 설계를 도시한다. 구체적으로, 리프트 핀 (200) 은 원추형 또는 테이퍼링된 팁 (202) 을 갖는다. 리프트 핀 (200) 의 원추형 팁 (202) (또한 상단 단부 또는 상단 부분으로 지칭됨) 은 기판 지지 어셈블리 (16) 의 상단 플레이트 (110) 의 원추형 보어 (141) 와 인게이지한다. 원추형 팁 (202) 과 원추형 보어 (141) 의 이러한 인게이지 (engagement) 는 (204) 에 도시된 바와 같이 프로세스 가스 플로우에 대해 상단 플레이트 (110) 내의 리프트 핀 홀을 폐쇄하거나 차단한다.
원추형 팁 (202) 과 원추형 보어 (141) 의 이러한 인게이지는 또한 원추형 팁 (202) 의 상단 표면과 상단 플레이트 (110) 의 상단 표면 (또는 기판 (122) 의 하단) 사이의 갭 또는 거리 (distance) 를 규정한다. 리프트 핀 (200) 이 다운 포지션에 있을 때, 리프트 핀 (200) 은 (지점들 (204) 에서) 원추형 보어 (141) 에 매달리고, 따라서 원추형 팁 (202) 의 상단 표면과 상단 플레이트 (110) 의 상단 표면 (또는 기판 (122) 의 하단) 사이의 갭 또는 거리를 규정한다.
리프트 핀 (200) 의 하단 단부는 원통형이고 리프트 핀 홀더 어셈블리 (206) 내로 삽입된다. 단지 예를 들면, 볼 록 타입 리프트 핀 홀더 어셈블리가 도시된다. 도 11a 및 도 11b에 도시되고 참조하여 기술되는 포크 타입 리프트 핀 홀더 어셈블리와 같은 임의의 다른 리프트 핀 홀더 어셈블리가 대신 사용될 수도 있다. 리프트 핀의 하단 원통형 부분은 원형 홈 (208) 를 포함한다. 도시된 예에서 리프트 핀 홀더 어셈블리 (206) 는 리프트 핀 홀더 어셈블리 (206) 내에 리프트 핀 (200) 을 안전하게 홀딩하도록 원형 홈 (208) 과 인게이지하는 볼 록 (210) 을 포함한다.
기판 지지 어셈블리 (16) 의 베이스 (114) 내의 리프트 링 (도 12에 도시되고 참조하여 기술됨) 은 복수의 슬롯들 (212) 을 포함한다. 슬롯들의 수는 리프트 핀들 (200) 의 수와 같다 (예를 들어, 적어도 3 개). 얇은 심 (214) 이 슬롯 (212) 각각에 배치된다. 리프트 링이 리프트 핀들 (200) 을 사용하여 기판 (122) 을 상승시킬 때, 리프트 핀 홀더 어셈블리 (206) 는 대응하는 심 (214) 상에 놓인다.
심 (214) 각각의 두께는 리프트 핀들 (200), 리프트 핀 홀더 어셈블리들 (206), 리프트 링 내의 슬롯들 (212), 및 리프트 링 자체와 연관된 제작 공차들을 보상하도록 선택된다. 즉, 기판 (122) 이 리프트 핀들 (200) 을 사용하여 상승될 때 (또는 하강될 때) 상단 플레이트 (110) 에 평행하게 기판 (122) 을 홀딩하기 위해, 리프트 핀들 (200) 은 동일한 높이여야 한다. 적절한 두께의 심들 (214) 은 기판 (122) 이 리프트 핀들 (200) 에 의해 상승될 때 (또는 하강될 때) 상단 플레이트 (110) 에 평행하게 홀딩되도록 업 포지션에서 리프트 핀 (200) 각각의 높이를 미세 튜닝하도록 (tune) 사용된다. 예를 들어, 리프트 핀들 (200) 및 심들 (214) 은 사파이어로 이루어질 수 있다.
리테이너 (retainer) (216) 는 심 (214) 각각의 주변부 상에 그리고 둘레에 배치된다. 리테이너 (216) 는 환형 형상이다. 리테이너 (216) 는 리프트 핀 홀더 어셈블리 (206) 가 기판 (122) 을 상승시키는 동안 대응하는 심 (214) 상에 놓일 때 리프트 핀 홀더 어셈블리 (206) 를 둘러싼다. 리테이너 (216) 는 금속 (예를 들어, 알루미늄) 또는 바람직하게 세라믹 재료로 이루어질 수 있다. 일부 세라믹 재료는 알루미늄과 같은 금속보다 보다 큰 비중 (specific gravity) 을 가질 수 있다. 따라서, 세라믹 재료를 사용하는 것은 여전히 충분한 웨이트를 가지면서 리테이너 (216) 의 두께 또는 높이를 감소시키는 것을 도울 수 있다.
다운 포지션에 있을 때, 리프트 핀 (200) 은 세라믹 재료로 이루어진 리프트 핀 홀더 어셈블리 (206) 의 웨이트에 의해 원추형 보어 (141) 에 매달린다. 리프트 핀 홀더 어셈블리 (206) 는 리프트 링 위에 매달린다. 즉, 리프트 핀 (200) 이 다운 포지션에 있을 때 (예를 들어, 기판이 상단 플레이트 (110) 상에 배치된 후) 리프트 핀 홀더 어셈블리 (206) 는 리프트 링과 콘택트하지 않고 심 (214) 상에 놓이지 않는다. 리프트 핀 (200) 이 원추형 보어 (141) 에 매달리는 시간 동안, 금속 (예를 들어, 알루미늄) 또는 세라믹 재료로 이루어진 리테이너 (216) 의 웨이트는 심 (214) 을 슬롯 (212) 내에 단단히 홀딩한다. 즉, 리테이너 (216) 의 웨이트는 심 (214) 이 슬롯 (212) 으로부터 이동하거나 미끄러지는 것 (slipping) 을 방지한다.
리프트 핀 (200) 이 다운 포지션에서 원추형 보어 (141) 에 매달리고 리프트 핀 (200) 이 리프트 링과 콘택트하지 않기 때문에, 리프트 핀 (200) 의 다운 높이는 다양한 컴포넌트들의 제작 공차들 및 열 팽창을 포함하는 인자들로 인해 가변하지 않는다. 따라서, 기판 지지 어셈블리 (16) 에 대해 직접적으로 (즉, 리프트 링 대신에 기판 지지 어셈블리 (16) 의 상단 플레이트 (110) 에 대해) 리프트 핀 (200) 을 포지셔닝하는 것은 증착 및 다른 웨이퍼 프로세싱 동안 보다 반복 가능한 리프트 핀 포지션 및 높이를 제공한다.
도 5는 리프트 핀 (200) 의 상이한 뷰들 (views) 의 예들을 도시한다. 리프트 핀 (200) 의 피처들이 상세히 도시된다. 예를 들어, 리프트 핀 (200) 의 원추형 팁 (202) 의 상이한 뷰들이 도시된다. 리프트 핀 (200) 의 원형 홈 (208) 이 상세히 도시된다.
도 6은 업 포지션 또는 상승된 포지션에 있는 (즉, 기판 지지 어셈블리 (16) 의 상단 플레이트 (110) 로부터 상승된 기판 (122) 와 함께) 리프트 핀 (200) 을 도시한다. 업 포지션 또는 상승된 포지션에서, 리프트 핀 홀더 어셈블리 (206) 는 기판 지지 어셈블리 (16) 의 베이스 (114) 상에 (보다 구체적으로 리프트 링의 슬롯 (212) 의 심 (214) 상에) 놓인 리프트 핀 (200) 에 매달린다. 리프트 핀 홀더 어셈블리 (206) 와 베이스 (114) 사이의 콘택트를 예시하기 위해, 도 4에 이미 도시되고 참조하여 기술된 슬롯 (212), 심 (214), 및 리테이너 (216) 와 같은 다른 엘리먼트들은 생략된다.
도 7은 다운 포지션에 있는 (즉, 기판 지지 어셈블리 (16) 의 상단 플레이트 (110) 상에 기판 (122) 이 배치된 후) 리프트 핀 (200) 을 도시한다. 다운 포지션에서, 리프트 핀 홀더 어셈블리 (206) 는 기판 지지 어셈블리 (16) 의 베이스 (114) 상에 놓이거나 콘택트하지 않는 리프트 핀 (200) 에 매달린다. 대신, 리프트 핀 (200) 은 (도 4에 도시된 바와 같이) 원추형 보어 (141) 에 매달리고, 리프트 핀 홀더 어셈블리 (206) 는 베이스 (114) 위에 매달린다. 결과적으로, 리프트 핀 홀더 어셈블리 (206) 와 베이스 (114) 사이에 갭 또는 거리 (220) 가 존재한다. 리프트 핀 홀더 어셈블리 (206) 와 베이스 (114) 사이의 분리 (즉, 갭 (220)) 를 예시하기 위해, 도 4에 이미 도시되고 참조하여 기술된 슬롯 (212), 심 (214), 및 리테이너 (216) 와 같은 다른 상세들은 생략된다.
도 8은 리프트 핀 홀더 어셈블리 (206) 내로 삽입된 리프트 핀 (200) 을 갖는 리프트 핀 홀더 어셈블리 (206) 의 단면도를 도시한다. 이 도면에서, 리프트 핀 (200) 및 리프트 핀 홀더 어셈블리 (206) 는 심 (214) 상에 (즉, 리프트 핀 (200) 이 업 포지션에 있음) 놓이고 (즉, 배치되고), 리테이너 (216) 는 리프트 핀 홀더 어셈블리 (206) 의 베이스 부분을 둘러싼다.
도 9는 심 리테이너 (216) 를 더 상세히 도시한다. 상기 설명된 바와 같이, 대응하는 리프트 핀 (200) 및 리프트 핀 홀더 어셈블리 (206) 와 함께 사용된 심 (214) 각각은 리프트 핀들 (200), 슬롯들 (212), 및 리프트 링의 제작 공차들을 고려하여 리프트 핀 (200) 의 높이를 미세 튜닝하기 위해 상이한 두께를 가질 수 있다.
도 10a 내지 도 12는 리프트 핀 홀더 어셈블리 (206) 의 다양한 예들 및 컴포넌트들을 상세히 도시한다. 도 10a 및 도 10b는 도 4 내지 도 8에 도시된 예들에서 사용되는, 볼 록 타입 리프트 핀 홀더 어셈블리 (이하, 볼 록 홀더 어셈블리) 를 도시한다. 도 11a 및 도 11b는 도 4 내지 도 8에 도시된 볼 록 홀더 어셈블리 대신 사용될 수 있는, 포크 록 타입 리프트 핀 홀더 어셈블리 (이하, 포크 록 홀더 어셈블리) 를 도시한다. 도 12는 심들 (214) 이 설치될 수 있는 슬롯들 (212) 을 갖는 링 형상의 플랫폼 (또한 리프트 링으로 지칭됨) 을 도시한다. 도 10a 내지 도 12에 도시된 모든 구조체들, 어셈블리들, 및 컴포넌트들은 비금속 재료로 이루어진다. 예를 들어, 도 10a 내지 도 12에 도시된 모든 구조체들, 어셈블리들, 및 컴포넌트들은 세라믹 재료로 이루어진다. 더욱이, 리프트 핀 (200) 은 또한 비금속 재료 (예를 들어, 사파이어) 로 이루어진다.
도 10a 내지 도 10b는 볼 록 홀더 어셈블리 (260) 를 도시한다. 볼 록 홀더 어셈블리 (260) 는 베이스 부분 (262) 및 상단 부분 (또한 캡으로 지칭됨) (264) 을 포함한다. 베이스 부분 (262) 은 리프트 핀 (200) 이 베이스 부분 (262) 내로 삽입될 때 리프트 핀 (200) 을 록킹하기 위한 볼 록 (266) 을 포함한다. 상단 부분 (264) 은 볼 록 (266) 위로 상단 부분 (264) 을 슬라이딩 다운 (sliding down) 함으로써 베이스 부분 (262) 상에 설치된다. 상단 부분 (264) 이 볼 록 (266) 위로 슬라이딩할 때, 상단 부분 (264) 은, 베이스 부분 (262) 의 스템 (stem) 으로부터 방사상으로 돌출하고 (protrude) 상단 부분 (264) 내의 대응하는 엘리먼트와 메이팅하는, 링 형상의 엘리먼트 (미도시) 를 통해 베이스 부분 (262) 내로 록킹된다.
도 10a는 상단 부분 (264) 이 베이스 부분 (262) 상으로 완전히 설치되지 않은 (즉, 내로 록킹되지 않은) 볼 록 홀더 어셈블리 (260) 를 도시한다. 도 10b는 상단 부분 (264) 이 베이스 부분 (262) 상으로 완전히 설치된 (즉, 내로 록킹된) 볼 록 홀더 어셈블리 (260) 를 도시한다. 베이스 부분 (262) 상으로 완전히 설치된 (즉, 내로 록킹된) 상단 부분 (264) 을 사용하여, 리프트 핀 (200) 은 상단 부분 (264) 의 개구부 (268) 를 통해 볼 록 홀더 어셈블리 (260) 내로 삽입될 수 있다. 리프트 핀 (200) 이 개구부 (268) 를 통해 베이스 부분 (262) 을 향해 아래로 삽입된 후, 리프트 핀 (200) 은 상단 부분 (264) 을 약간 아래로 밀어냄으로써 (pushing down) 볼 록 홀더 어셈블리 (260) 내로 록킹된다. 리프트 핀 (200) 둘레의 원형 홈 (208) (도 4에 도시됨) 은 볼 록 (266) 위로 슬라이딩하고 (도 4의 엘리먼트 (210)) 볼 록 (266) 내로 록킹한다. 볼 록 홀더 어셈블리 (260) 로부터 리프트 핀 (200) 을 언록킹하고 (unlock) 해제하기 (release) 위해, 상단 부분 (264) 은 약간 위로 당겨지고 (pulled up), 리프트 핀 (200) 은 볼 록 홀더 어셈블리 (260) 로부터 제거된다. 리프트 핀 (200) 둘레의 원형 홈 (208) 은 볼 록 (266) 으로부터 언록킹되고 해제된다.
도 11a 및 도 11b는 포크 록 홀더 어셈블리 (300) 를 도시한다. 포크 록 홀더 어셈블리 (300) 는 베이스 부분 (302) 및 상단 부분 (또한 캡으로 지칭됨) (304) 을 포함한다. 베이스 부분 (302) 상에 상단 부분 (304) 을 설치하기 전에, 리프트 핀 (200) 은 상단 부분 (304) 의 중심에서 개구부 (306) 를 통해 삽입된다. 상단 부분 (304) 은 상단 부분 (304) 을 리프트 핀 (200) 과 함께 베이스 부분 (302) 내로 슬라이딩 다운함으로써 베이스 부분 (302) 상에 설치된다. 이어서 상단 부분 (304) 은 베이스 부분 (302) 을 향해 리프트 핀 (200) 상에서 슬라이딩 다운된다. 리프트 핀 (200) 은 이하에 설명된 바와 같이 베이스 부분 (302) 내로 록킹되고 베이스 부분 (302) 내로 록킹된 채로 남는다.
상단 부분 (304) 이 베이스 부분 (302) 상에 설치된 후, 포크 록 홀더 어셈블리 (300) 는 도 10b에 도시된 볼 록 홀더 어셈블리 (260) 와 외부적으로 유사하게 보인다. 그러므로, 상단 부분 (304) 이 베이스 부분 (302) 상에 설치된 포크 록 홀더 어셈블리 (300) 의 도면은 간략함을 위해 다시 도시되지 않는다. 포크 록 홀더 어셈블리 (300) 로부터 리프트 핀 (200) 을 제거하기 위해, 상단 부분 (304) 은 베이스 부분 (302) 으로부터 위로 당겨지고 이격된다. 상단 부분 (304) 이 베이스 부분 (302) 으로부터 위로 당겨지고 이격될 때, 리프트 핀 (200) 은 베이스 부분 (302) 으로부터 (즉, 포크 록 홀더 어셈블리 (300) 로부터) 언록킹되고 베이스 부분 (302) 으로부터 제거될 수 있다.
도 11a는 포크 록 홀더 어셈블리 (300) 의 베이스 부분 (302) 을 더 상세히 도시한다. 도 11a는 베이스 부분 (302) 의 다양한 뷰들을 도시한다. 베이스 부분 (302) 은 베이스 부분 (302) 의 하부 부분 (또는 베이스) 을 규정하는 원통형 부분 (310) 을 포함한다. 베이스 부분 (302) 은 리프트 핀 (130) 을 수용하기 위한 슬롯 (312) 을 포함한다. 슬롯 (312) 은 원통형 부분 (310) 으로부터 수직으로 (perpendicularly) 연장된다. 슬롯 (312) 은 일반적으로 리프트 핀 (200) 이 수용되고 유지되는 캐비티 (314) 를 규정하는 C-형상 구조체이다. 슬롯 (312) 은 일반적으로 슬롯 (312) 을 C-형상 구조체로 만들도록 슬롯 (312) 의 길이 (즉, 높이) 를 따라 슬라이스되고 제거된 튜브형 (tubular) 구조체의 일부를 갖는 중공 (hollow), 원형 또는 타원형, 튜브형 구조체이다. 캐비티 (314) 는 슬롯 (312) 을 통해 원통형 부분 (310) 내로 연장된다.
도 11a에서 상세 B는 리프트 핀 (200) 이 베이스 부분 (302) 내 (즉, 포크 록 홀더 어셈블리 (300) 내) 에 삽입되고 유지되게 하는 슬롯 (312) 의 설계를 도시한다. 슬롯 (312) 은 리프트 핀 (200) 이 베이스 부분 (302) 의 중심선으로부터 중심을 벗어나 (off-center) 삽입될 수 있고 이어서 중심선 내로 슬라이딩될 수 있도록 일련의 반경들을 갖는다. 원위 (distal) 단부 (즉, 원통형 부분 (310) 의 반대편 단부) 에서, 슬롯 (312) 은 보다 작은 (내측) 반경 또는 리프트 핀 (200) 둘레에 원형 홈 (208) 에 대고 록킹되는 내측 방사상 부분을 포함한다 (도 4에 도시됨). 슬롯 (312) 의 상단 단부 근방의 슬롯 (312) 의 내측 반경 또는 내측 방사상 부분은 리프트 핀 (200) 상의 원형 홈 (208) 과 인게이지되고 (engage) 리프트 핀 (200) 을 슬롯 (312) 내로 그리고 베이스 부분 (302) 내에 록킹한다. 슬롯 (312) 의 슬라이딩 표면은 슬롯 (312) 의 삽입 부분과 매칭하는 반경을 갖고 베이스 부분 (302) 에 대고 록킹하도록 리프트 핀 (200) 을 가이드하기 위해 위 및 아래 모두 챔퍼링된다 (chamfer). 슬롯 (312) 의 외측 반경은 상단 부분 (304) 이 슬롯 (312) 을 아래로 슬라이딩하고 슬롯 (312) 의 캐비티 (314) 내에 리프트 핀 (200) 을 유지하도록 상단 부분 (304) 의 내측 반경과 매칭한다.
도 11b는 포크 록 홀더 어셈블리 (300) 의 상단 부분 (304) 을 더 상세히 도시한다. 상단 부분 (304) 은 원통형 형상이고 베이스 부분 (302) 의 슬롯 (312) 과 메이팅하는 중공 구조체를 포함한다. 상단 부분 (304) 은 개구부 (306) 를 포함한다. 개구부 (306) 의 직경은 리프트 핀 (200) 의 직경과 매칭한다. 상단 부분 (304) 은 개구부 (306) 의 직경을 갖고 상단 부분 (304) 의 중심을 따라 개구부 (306) 로부터 연장되는 제 1 원통형 중공 부분 (330) 을 포함한다. 상단 부분 (304) 은 상단 부분 (304) 의 중심을 따라 개구부 (306) 로부터 거리를 두고 연장되는 제 2 원통형 중공 부분 (332) 을 더 포함한다. 제 2 원통형 중공 부분 (332) 은 상단 부분 (304) 이 베이스 부분 (302) 상에 설치될 때 베이스 부분 (302) 의 슬롯 (312) 과 메이팅하고 둘러싼다. 개구부 (306) 는 상단 부분 (304) 이 베이스 부분 (302) 상에 설치될 때 슬롯 (312) 의 상단 근방의 캐비티 (314) 의 부분과 정렬된다 (align).
도 12는 도 2에 도시된 기판 지지 어셈블리 (16) 의 베이스 (114) 에 포함될 수 있는 슬롯된 환형 구조체 (또한 리프트 링으로 지칭됨) (400) 를 개략적으로 도시한다. 리프트 링 (400) 은 내경 및 외경을 갖는다. 리프트 링 (400) 은 복수의 슬롯들 (212) 을 포함한다. 슬롯들 (212) 은 도 4 내지 도 8에 도시된 심들 (214) 을 홀딩하도록 설계된다. 슬롯들 (212) 은 단지 예시적인 목적들을 위해 형상이 원형인 것으로 도시된다. 실질적으로, 슬롯들 (212) 은 슬롯들 (212) 내외로 심들 (214) 을 슬라이딩하게 하도록 리프트 링 (400) 의 외측 에지 근방에서 거의 원형일 수도 있다. 대안적으로, 슬롯들은 도시된 바와 같이 완전히 원형일 수 있고, 심들 (214) 은 슬롯들 (212) 내로 삽입될 수 있고 리테이너들 (216) 에 의해 슬롯들 (212) 내에 홀딩될 수 있다.
슬롯들 (212) 의 수는 기판 지지 어셈블리 (16) 와 함께 사용된 리프트 핀들 (200) 의 수와 같다. 슬롯 (212) 각각에 대해, 리프트 링 (400) 의 일부는 균일한 깊이를 갖는 슬롯 (212) 을 형성하도록 리프트 링 (400) 으로부터 제거된다 (깎아내거나 (carved) 파내진다 (dug out)). 예를 들어, 슬롯들 (212) 은 리프트 링 (400) 의 상단 표면으로부터 거의 원형 부분을 머시닝하거나 에칭함으로써 형성될 수 있다. 슬롯 (212) 각각의 깊이는 리프트 링 (400) 의 두께보다 보다 작고 슬롯 (212) 내로 심 (214) 을 설치하기에 충분하다. 슬롯 (212) 각각의 상단은 리프트 링 (400) 의 상단 표면과 같은 높이이다. 슬롯들 (212) 은 리프트 링 (400) 과 동일 평면 상에 있다.
전술한 기술 (description) 은 본질적으로 단지 예시적이고 본 개시, 이의 적용, 또는 사용들을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 개시의 광범위한 교시들 (teachings) 은 다양한 형태들로 구현될 수 있다. 그러므로, 본 개시가 특정한 예들을 포함하지만, 본 개시의 진정한 범위는 도면들, 명세서, 및 이하의 청구항들의 연구 시 자명해질 것이기 때문에 그렇게 제한되지 않아야 한다.
방법 내의 하나 이상의 단계들은 본 개시의 원리들을 변경하지 않고 상이한 순서로 (또는 동시에) 실행될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 실시 예들 각각이 특정한 특징들을 갖는 것으로 상기 기술되었지만, 본 개시의 임의의 실시 예에 대해 기술된 임의의 하나 이상의 이들 특징들은, 임의의 다른 실시 예들의 특징들로 구현될 수 있고 그리고/또는 조합이 명시적으로 기술되지 않더라도 결합될 수 있다. 즉, 기술된 실시 예들은 상호 배타적이지 않고, 서로에 대한 하나 이상의 실시 예들의 치환들은 본 개시의 범위 내에 있다.
엘리먼트들 사이 (예를 들어, 모듈들, 회로 엘리먼트들, 반도체 층들 등 사이) 의 공간적 및 기능적 관계들은 "연결된", "인게이지된 (engaged)", "커플링된", "인접한 (adjacent)", "옆에 (next to)", "상에 (on top of)", "위에", "아래에" 그리고 "배치된 (disposed)"을 포함하는, 다양한 용어들을 사용하여 기술된다. 상기 개시에서 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이의 관계가 기술될 때 "직접적인" 것으로 명시적으로 기술되지 않는 한, 이 관계는 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 다른 중개 엘리먼트들이 존재하지 않는 직접적인 관계일 수 있지만, 또한 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 하나 이상의 중개 엘리먼트들이 (공간적으로 또는 기능적으로) 존재하는 간접적인 관계일 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 구 (phrase) A, B 및 C 중 적어도 하나는 비배타적인 논리 OR를 사용하는 논리 (A OR B OR C) 를 의미하도록 해석되어야 하고, "적어도 하나의 A, 적어도 하나의 B, 및 적어도 하나의 C"를 의미하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
일부 구현 예들에서, 제어기는 상기 기술된 예들의 일부일 수도 있는 시스템의 일부이다. 이러한 시스템들은 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱을 위한 플랫폼 또는 플랫폼들, 및/또는 특정한 프로세싱 컴포넌트들 (웨이퍼 페데스탈, 가스 플로우 시스템, 등) 을 포함하는 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수 있다. 이들 시스템들은 반도체 웨이퍼 또는 기판의 프로세싱 이전에, 프로세싱 동안에 그리고 프로세싱 이후에 그들의 동작을 제어하기 위한 전자 장치와 통합될 수도 있다. 전자 장치들은 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 서브 부품들을 제어할 수 있는 "제어기"로 지칭될 수도 있다.
제어기는, 시스템의 프로세싱 요건들 및/또는 타입에 따라서, 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정들, 진공 설정들, 전력 설정들, 무선 주파수 (RF) 생성기 설정들, RF 매칭 회로 설정들, 주파수 설정들, 플로우 레이트 설정들, 유체 전달 설정들, 위치 및 동작 설정들, 툴 및 다른 이송 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드 록들 내외로의 웨이퍼 이송들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스들을 제어하도록 프로그래밍될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고, 인스트럭션들을 발행하고, 동작을 제어하고, 세정 동작들을 인에이블하고 (enable), 엔드포인트 (endpoint) 측정들을 인에이블하는, 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리, 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자 장치로서 규정될 수도 있다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, DSPs (digital signal processors), ASICs (application specific integrated circuits) 로서 규정되는 칩들, 및/또는 프로그램 인스트럭션들 (예를 들어, 소프트웨어) 을 실행하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 마이크로제어기들을 포함할 수도 있다.
프로그램 인스트럭션들은 반도체 웨이퍼 상에서 또는 반도체 웨이퍼에 대한 특정 프로세스를 실행하기 위한 동작 파라미터들을 규정하는, 다양한 개별 설정들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 제어기로 또는 시스템으로 전달되는 인스트럭션들일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 산화물들, 실리콘, 실리콘 이산화물, 표면들, 회로들, 및/또는 웨이퍼의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어들에 의해서 규정된 레시피의 일부일 수도 있다.
제어기는, 일부 구현 예들에서, 시스템과 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 이와 달리 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합인 컴퓨터에 커플링되거나 또는 이의 일부일 수도 있다. 예를 들면, 제어기는 웨이퍼 프로세싱의 원격 액세스를 가능하게 할 수 있는 팹 (fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부이거나 "클라우드" 내에 있을 수도 있다. 컴퓨터는 제조 동작들의 현 진행을 모니터링하고, 과거 제조 동작들의 이력을 조사하고, 복수의 제조 동작들로부터 경향들 또는 성능 계측치들 (metrics) 을 조사하고, 현 프로세싱의 파라미터들을 변경하고, 현 프로세싱을 따르는 프로세싱 단계들을 설정하고, 또는 새로운 프로세스를 시작하기 위해서 시스템으로의 원격 액세스를 가능하게 할 수도 있다.
일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 는 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함할 수도 있는 네트워크를 통해 프로세스 레시피들을 시스템에 제공할 수 있다. 원격 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 통신될 파라미터들 및/또는 설정들의 입력 또는 프로그래밍을 가능하게 하는 사용자 인터페이스를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 제어기는 하나 이상의 동작들 동안 수행될 프로세싱 단계들 각각에 대한 파라미터들을 특정하는, 데이터의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 파라미터들은 수행될 프로세스의 타입 및 제어기가 인터페이싱하거나 제어하도록 구성된 툴의 타입에 특정적일 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.
따라서, 상기 기술된 바와 같이, 제어기는 예를 들어, 함께 네트워킹되고 공통 목적, 예를 들어 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들을 향해 작동하는 하나 이상의 개별 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적들을 위한 분산형 제어기의 예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 결합하는 (예를 들어, 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 원격으로 위치된 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들일 것이다.
비제한적으로, 예시적인 시스템들은 플라즈마 에칭 챔버 또는 모듈, 증착 챔버 또는 모듈, 스핀-린스 챔버 또는 모듈, 금속 도금 챔버 또는 모듈, 세정 챔버 또는 모듈, 베벨 에지 에칭 챔버 또는 모듈, PVD (physical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, CVD (chemical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, ALD (atomic layer deposition) 챔버 또는 모듈, ALE (atomic layer etch) 챔버 또는 모듈, 이온 주입 챔버 또는 모듈, 트랙 (track) 챔버 또는 모듈, 및 반도체 웨이퍼들의 제조 및/또는 제작 시에 사용되거나 연관될 수도 있는 임의의 다른 반도체 프로세싱 시스템들을 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 툴에 의해서 수행될 프로세스 단계 또는 단계들에 따라서, 제어기는, 반도체 제작 공장 내의 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로부터 그리고 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로 웨이퍼들의 컨테이너들을 이동시키는 재료 이송 시에 사용되는, 다른 툴 회로들 또는 모듈들, 다른 툴 컴포넌트들, 클러스터 툴들, 다른 툴 인터페이스들, 인접 툴들, 이웃하는 툴들, 공장 도처에 위치한 툴들, 메인 컴퓨터, 또 다른 제어기, 또는 툴들 중 하나 이상과 통신할 수도 있다.

Claims (20)

  1. 프로세싱 챔버 내에서 기판 지지 (support) 어셈블리에 대해 (relative to) 반도체 기판을 상승 및 하강시키기 위한 리프트 핀으로서, 상기 리프트 핀은,
    하향으로 테이퍼링된 (tapering) 원추형 (conical) 형상을 갖는 상단 단부; 및
    원통형 (cylindrical) 형상을 갖는 하단 단부를 포함하는, 상기 리프트 핀; 및
    상기 리프트 핀의 상기 하단 단부를 홀딩하는 리프트 핀 홀더를 포함하는, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    하향으로 테이퍼링된 원추형 보어 (bore) 를 포함하는 상기 기판 지지 어셈블리의 상단 플레이트로서, 상기 리프트 핀이 다운 포지션 (down position) 에 있을 때 상기 리프트 핀의 상기 상단 단부는 상기 원추형 보어에 매달리는 (suspend), 상기 상단 플레이트; 및
    상기 리프트 핀 홀더를 지지하고 상기 상단 플레이트에 대해 상기 반도체 기판을 상승 및 하강시키도록 상기 기판 지지 어셈블리의 베이스에 배치된 링 형상 구조체를 더 포함하고,
    상기 리프트 핀이 상기 다운 포지션에 있을 때 상기 리프트 핀 홀더는 상기 링 형상 구조체 위에 매달리는, 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 링 형상 구조체의 슬롯 내에 배치된 심 (shim) 으로서, 상기 링 형상 구조체가 상기 상단 플레이트로부터 상기 반도체 기판을 상승시키도록 상기 리프트 핀을 상승시킬 때 상기 리프트 핀 홀더가 상기 심 상에 놓이는, 상기 심; 및
    상기 리프트 핀 홀더가 상기 심 상에 놓일 때 상기 리프트 핀 홀더를 둘러싸는 상기 심 상에 배치된 리테이너 (retainer) 를 더 포함하는, 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 지지 어셈블리는 하향으로 테이퍼링된 원추형 보어를 갖는 상단 플레이트를 포함하고, 그리고 상기 리프트 핀은 상기 리프트 핀이 다운 포지션에 있을 때 상기 리프트 핀의 상기 상단 단부를 지지하는 상기 원추형 보어와 함께 상기 원추형 보어에 매달리는, 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 다운 포지션에서, 상기 리프트 핀의 상기 상단 단부는 상기 기판 지지 어셈블리의 상기 상단 플레이트의 상단 표면으로부터 미리 결정된 거리 (distance) 에서 상기 원추형 보어에 매달리는, 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 리프트 핀 홀더를 지지하고 상기 기판 지지 어셈블리에 대해 상기 반도체 기판을 상승 및 하강시키도록 상기 기판 지지 어셈블리의 베이스에 배치된 링 형상 구조체를 더 포함하는, 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    다운 포지션에서,
    상기 리프트 핀의 상기 상단 단부는 상기 기판 지지 어셈블리의 상단 플레이트의 원추형 보어에 매달리고, 상기 상단 플레이트의 상기 원추형 보어는 하향으로 테이퍼링되고; 그리고
    상기 리프트 핀의 상기 하단 단부를 홀딩하는 상기 리프트 핀 홀더는 상기 링 형상 구조체 위에 매달리는, 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 링 형상 구조체의 슬롯 내에 배치된 심을 더 포함하고, 상기 링 형상 구조체가 상기 상단 플레이트로부터 상기 반도체 기판을 상승시키도록 상기 리프트 핀을 상승시킬 때 상기 리프트 핀 홀더가 상기 심 상에 놓이는, 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 심 상에 배치된 환형 리테이너를 더 포함하는, 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 환형 리테이너는 상기 리프트 핀 홀더가 상기 심 상에 놓일 때 상기 리프트 핀 홀더의 베이스 부분을 둘러싸는, 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 리프트 핀은 상기 하단 단부에 근접한 (proximate) 홈 (groove) 을 더 포함하고, 그리고 상기 리프트 핀 홀더는 상기 홈 내로 록킹하기 (lock) 위한 볼 록 (ball lock) 을 포함하는, 장치.
  12. 제 3 항에 있어서,
    상기 리프트 핀, 상기 리프트 핀 홀더, 상기 심, 및 상기 리테이너는 세라믹 재료로 이루어지는, 장치.
  13. 프로세싱 챔버 내에서 기판 지지 어셈블리에 대해 (relative to) 반도체 기판을 상승 및 하강시키기 위한 복수의 리프트 핀들로서, 상기 리프트 핀들 각각은,
    하향으로 테이퍼링된 (tapering) 원추형 (conical) 형상을 갖는 상단 단부; 및
    원통형 (cylindrical) 형상을 갖는 하단 단부를 포함하는, 상기 리프트 핀들; 및
    복수의 리프트 핀 홀더들로서, 상기 리프트 핀 홀더들 각각은 상기 리프트 핀들 중 각각의 리프트 핀의 상기 하단 단부를 홀딩하는, 상기 복수의 리프트 핀 홀더들;
    하향으로 테이퍼링된 복수의 원추형 보어들 (bores) 을 포함하는 상기 기판 지지 어셈블리의 상단 플레이트로서, 상기 리프트 핀들이 다운 포지션에 있을 때 상기 리프트 핀들의 상기 상단 단부들은 상기 원추형 보어들에 매달리는, 상기 상단 플레이트; 및
    상기 리프트 핀 홀더들을 지지하고 상기 상단 플레이트에 대해 상기 반도체 기판을 상승 및 하강시키도록 상기 기판 지지 어셈블리의 베이스에 배치된 링 형상 구조체로서, 상기 리프트 핀들이 상기 다운 포지션에 있을 때 상기 리프트 핀 홀더들은 상기 링 형상 구조체 위에 매달리는, 상기 링 형상 구조체를 포함하는, 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 링 형상 구조체의 복수의 슬롯들에 각각 배치된 복수의 심들을 더 포함하고,
    상기 링 형상 구조체가 상기 상단 플레이트로부터 상기 반도체 기판을 상승시키기 위해 상기 리프트 핀들을 상승시킬 때 상기 리프트 핀 홀더들은 상기 심들의 각각 상에 놓이고, 그리고
    상기 상승된 반도체 기판은 상기 상단 플레이트에 평행한, 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 심들 중 각각의 심들 상에 배치된 복수의 리테이너들을 더 포함하고,
    상기 리테이너들은 상기 리프트 핀 홀더들이 상기 심들 상에 놓일 때 상기 리프트 핀 홀더들 중 각각의 리프트 핀 홀더들을 둘러싸는, 시스템.
  16. 제 1 원추형 부분;
    상기 제 1 원추형 부분으로부터 연장되는 제 2 부분; 및
    홈을 포함하는 제 3 원통형 부분으로서, 상기 제 2 부분으로부터 연장되고 상기 홈 내로 록킹하는 볼 록을 포함하는 홀더 내로 삽입되는, 상기 제 3 원통형 부분을 포함하는, 리프트 핀.
  17. 프로세싱 챔버 내에서 기판 지지 (support) 어셈블리에 대해 (relative to) 반도체 기판을 상승 및 하강시키기 위한 리프트 핀으로서, 상기 리프트 핀은,
    하향으로 테이퍼링된 원추형 형상을 갖는 상단 단부;
    원통형 (cylindrical) 형상을 갖는 하단 단부; 및
    상기 하단 단부에 근접한 홈을 포함하는, 상기 리프트 핀; 및
    상기 리프트 핀의 상기 하단 단부를 홀딩하는 리프트 핀 홀더로서, 상기 리프트 핀 홀더는 상기 홈 내로 록킹하기 위한 볼 록을 포함하는, 상기 리프트 핀 홀더를 포함하는, 리프트 핀 어셈블리.
  18. 제 17 항에 기재된 리프트 핀 어셈블리 및 기판 지지 어셈블리를 포함하고, 상기 기판 지지 어셈블리는 하향으로 테이퍼링된 원추형 보어를 갖는 상단 플레이트를 포함하고, 상기 리프트 핀은 상기 리프트 핀이 다운 포지션에 있을 때 상기 리프트 핀의 상기 상단 단부를 지지하는 상기 원추형 보어와 함께 상기 상단 플레이트의 상단 표면으로부터 미리 결정된 거리에서 상기 원추형 보어에 매달리는, 시스템.
  19. 제 17 항에 기재된 리프트 핀 어셈블리를 포함하는 시스템에 있어서,
    상기 시스템은,
    하향으로 테이퍼링된 원추형 보어 (bore) 를 포함하는 상기 기판 지지 어셈블리의 상단 플레이트로서, 상기 리프트 핀이 다운 포지션 (down position) 에 있을 때 상기 리프트 핀의 상기 상단 단부는 상기 원추형 보어에 매달리는 (suspend), 상기 상단 플레이트; 및
    상기 리프트 핀 홀더를 지지하고 상기 상단 플레이트에 대해 상기 반도체 기판을 상승 및 하강시키도록 상기 기판 지지 어셈블리의 베이스에 배치된 링 형상 구조체로서, 상기 리프트 핀이 상기 다운 포지션에 있을 때 상기 리프트 핀 홀더는 상기 링 형상 구조체 위에 매달리는, 상기 링 형상 구조체를 더 포함하는, 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 링 형상 구조체의 슬롯 내에 배치된 심 (shim) 으로서, 상기 링 형상 구조체가 상기 상단 플레이트로부터 상기 반도체 기판을 상승시키도록 상기 리프트 핀을 상승시킬 때 상기 리프트 핀 홀더가 상기 심 상에 놓이는, 상기 심; 및
    상기 리프트 핀 홀더가 상기 심 상에 놓일 때 상기 리프트 핀 홀더를 둘러싸는 상기 심 상에 배치된 리테이너 (retainer) 를 더 포함하는, 시스템.
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