KR20230156382A - 리프트 핀 메커니즘 - Google Patents

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알렉산더 술리만
칼튼 웡
라진더 딘드사
티모시 조셉 프랭클린
스티븐 바바얀
안와르 후사인
제임스 휴 로저스
쑤에 양 창
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

기판 프로세싱 챔버들에 대한 리프트 핀 메커니즘을 위한 방법들 및 장치가 본원에서 제공된다. 일부 실시예들에서, 리프트 핀 메커니즘은 최상부 단부, 저부 단부, 및 저부 단부에 있는 커플링 단부를 갖는 샤프트를 포함하는 리프트 핀; 샤프트 주위에 배치되는 벨로우즈 어셈블리를 포함한다. 벨로우즈 어셈블리는 샤프트의 축 방향 이동을 위한 개구를 구비하는 상부 벨로우즈 플랜지; 샤프트가 벨로우즈에 의해 둘러싸이는 중앙 볼륨 안으로 연장되도록 상부 벨로우즈 플랜지의 하부 표면에 커플링되는 제1 단부를 구비하는 벨로우즈; 및 중앙 볼륨을 밀봉하도록 벨로우즈의 제2 단부에 커플링되는 벨로우즈 가이드 어셈블리를 포함한다. 샤프트는 커플링 단부에서 벨로우즈 가이드 어셈블리에 커플링된다. 벨로우즈 가이드 어셈블리는 상부 벨로우즈 플랜지와 관련하여 리프트 핀을 이동시키기 위해 축 방향으로 이동 가능하다.

Description

리프트 핀 메커니즘
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 기판을 프로세싱하기 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다.
[0002] 반도체 프로세싱 시스템들, 예컨대 플라즈마 프로세싱 챔버들은 기판들의 프로세싱 동안 그러한 기판들을 지지하기 위한 정전 척들을 구비하는 기판 지지체들을 포함한다. 정전 척의 지지체 표면 상으로 기판들을 상승 및/또는 하강시키는 리프트 핀들을 수용하기 위해 리프트 핀 구멍들이 정전 척을 통해 형성된다.
[0003] 플라즈마 프로세싱 챔버들에서, 정전 척은 기판 근처에서 고전력 라디오 주파수(RF) 장들 및 고밀도 플라즈마들에 노출된다. 발명자들은, 그러한 플라즈마 프로세싱 챔버들에서, 리프트 핀 구멍들 내에서 그리고 그들을 통해, 기판 지지 컴포넌트들을 손상시키는 아크 방전이 발생할 수 있다는 것을 관찰하였다.
[0004] 따라서, 발명자들은 개선된 리프트 핀 어셈블리들의 실시예들을 제공하였다.
[0005] 기판 프로세싱 챔버들에 대한 리프트 핀 메커니즘을 위한 방법들 및 장치가 본원에서 제공된다. 일부 실시예들에서, 리프트 핀 메커니즘은 세장형 샤프트(elongated shaft), 샤프트의 최상부 단부, 샤프트의 저부 단부, 샤프트의 저부 단부에 있는 커플링 단부를 포함하는 리프트 핀; 샤프트 주위에 배치되는 벨로우즈 어셈블리를 포함한다. 벨로우즈 어셈블리는 샤프트의 축 방향 관통 이동을 용이하게 하는 개구를 구비하는 상부 벨로우즈 플랜지; 샤프트가 벨로우즈에 의해 둘러싸이는 중앙 볼륨 안으로 연장되도록 상부 벨로우즈 플랜지의 하부 표면에 커플링되는 제1 단부를 구비하는 벨로우즈; 및 벨로우즈의 제2 단부 근처의 중앙 볼륨을 밀봉하기 위해 벨로우즈의 제2 단부에 커플링되는 벨로우즈 가이드 어셈블리를 포함하는데, 여기서 샤프트는 샤프트의 커플링 단부에서 벨로우즈 가이드 어셈블리에 커플링되고, 벨로우즈 가이드 어셈블리는, 상부 벨로우즈 플랜지와 관련한 벨로우즈 가이드 어셈블리의 축 방향 이동이 상부 벨로우즈 플랜지와 관련하여 리프트 핀을 축 방향으로 이동시키도록 상부 벨로우즈 플랜지와 관련하여 축 방향으로 이동 가능하다.
[0006] 일부 실시예들에서, 기판 지지체는, 기판을 지지하도록 구성되는 지지 플레이트; 및 기판 지지체 내에 배치되는 본원에서 개시되는 실시예들 중 임의의 것에서 설명되는 바와 같은 복수의 리프트 핀 메커니즘들을 포함하는데, 지지 플레이트는 리프트 핀들 중 대응하는 리프트 핀들이 관통하여 이동 가능하게 배치되는 복수의 개구들을 포함하고, 벨로우즈 어셈블리는 지지 플레이트 내에 배치된다.
[0007] 일부 실시예들에서, 기판 지지체는, 정전 척; 장착 플레이트; 정전 척과 장착 플레이트 사이에 배치되는 라디오 주파수(RF) 전극; 및 기판 지지체 내에 배치되며 대응하는 복수의 리프트 핀들이 정전 척을 통과하는 것을 허용하도록 구성되는 복수의 리프트 핀 메커니즘들을 포함한다. 복수의 리프트 핀 메커니즘들 각각은 본원에서 개시되는 실시예들 중 임의의 것에서 설명되는 바와 같을 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 리프트 핀 메커니즘들 각각은 세장형 샤프트, 샤프트의 최상부 단부, 및 샤프트의 저부 단부에 있는 커플링 단부를 포함하는 리프트 핀; 및 샤프트 주위에 배치되는 벨로우즈 어셈블리를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 벨로우즈 어셈블리는 샤프트의 축 방향 관통 이동을 용이하게 하는 개구를 구비하는 상부 벨로우즈 플랜지; 샤프트가 벨로우즈에 의해 둘러싸이는 중앙 볼륨 안으로 연장되도록 상부 벨로우즈 플랜지의 하부 표면에 커플링되는 제1 단부를 구비하는 벨로우즈; 및 벨로우즈의 제2 단부 근처의 중앙 볼륨을 밀봉하기 위해 벨로우즈의 제2 단부에 커플링되는 벨로우즈 가이드 어셈블리를 포함한다. 샤프트는 샤프트의 커플링 단부에서 벨로우즈 가이드 어셈블리에 커플링된다. 벨로우즈 가이드 어셈블리는, 상부 벨로우즈 플랜지와 관련한 벨로우즈 가이드 어셈블리의 축 방향 이동이 상부 벨로우즈 플랜지와 관련하여 리프트 핀을 축 방향으로 이동시키도록 상부 벨로우즈 플랜지와 관련하여 축 방향으로 이동 가능하다.
[0008] 일부 실시예들에서, 벨로우즈 가이드 어셈블리는, 원통형 볼륨을 정의하는 제1 벨로우즈 가이드, 및 제1 벨로우즈 가이드에 그리고 벨로우즈의 제2 단부에 로케이팅되는 단부 플레이트에 커플링되는 제2 벨로우즈 가이드를 포함한다. 제1 벨로우즈 가이드 및 제2 벨로우즈 가이드는 축 방향으로 이동 가능하다. 제1 푸시 로드는 축 방향을 따라 이동 가능한데, 제1 푸시 로드는 최상부 단부, 최상부 단부보다 더 작은 직경을 갖는 저부 단부를 포함하고, 제1 푸시 로드는 장착 플레이트의 대응하는 형상의 개구에서, 그리고 제2 벨로우즈 가이드 아래에서 포지셔닝되고, 제2 벨로우즈 가이드의 저부 단부는 제1 푸시 로드의 최상부 단부와 정합(mate)되도록 성형되고, 제1 푸시 로드의 하방 이동은 장착 플레이트에 의해 제한된다. 제2 푸시 로드는 축 방향을 따라 이동 가능한데, 제2 푸시 로드는 최상부 단부 및 저부 단부를 포함하고, 제2 푸시 로드는 제1 푸시 로드 아래에 포지셔닝되고, 제1 푸시 로드의 저부 단부는 제2 푸시 로드의 최상부 단부와 정합되도록 성형된다. 제3 푸시 로드를 포함하는 액추에이터가 제2 푸시 로드의 저부 단부에 커플링되는데, 액추에이터는 제3 푸시 로드를 축 방향으로 이동시키도록 구성된다.
[0009] 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 아래에서 설명된다.
[0010] 위에서 간략히 요약되고 아래에서 더 상세히 논의되는 본 개시내용의 실시예들은 첨부된 도면들에 묘사된 본 개시내용의 예시적인 실시예들을 참조하여 이해될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0011] 도 1은 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 리프트 핀 메커니즘을 포함하는 프로세싱 챔버의 단면도이다.
[0012] 도 2는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 리프트 핀 다운 구성의 도 1의 리프트 핀 메커니즘의 단면도이다.
[0013] 도 3은 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 도 2의 리프트 핀 메커니즘의 일부의 단면도이다.
[0014] 도 4는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 리프트 핀 업 구성의 도 1의 리프트 핀 메커니즘의 단면도이다.
[0015] 도 5는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 도 4의 리프트 핀 메커니즘의 일부의 단면도이다.
[0016] 도 6은 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 도 1의 리프트 핀 어셈블리의 일부의 단면도이다.
[0017] 도 7은 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 리프트 핀 어셈블리의 일부의 단면도이다.
[0018] 도 8은 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 리프트 핀 메커니즘의 동작의 개략적인 표현이다.
[0019] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 도면들은 실척대로 그려지지 않으며, 명확성을 위해 단순화될 수 있다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 피처들은 추가의 언급없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있다.
[0020] 리프트 핀 메커니즘, 및 하나 이상의 리프트 핀 메커니즘들을 통합하는 기판 프로세싱 챔버의 실시예들이 본원에서 제공된다. 본원에서 설명되는 실시예들은 컴팩트한 벨로우즈를 포함하는 컴팩트한 리프트 핀 메커니즘을 제공하며, 컴팩트한 리프트 핀 메커니즘은 정전 척 기판 지지체 내부에 끼워진다. 동작에서, 벨로우즈는 RF 핫(hot) 상태에 있고 전체 리프트 핀 메커니즘은 고전압 전위에서 유지되는데, 이것은 정전 척 상에 포지셔닝되는 기판과 접지 사이의 시선(line of sight)을 리프트 핀 구멍들을 통해 제거한다. 벨로우즈는 리프트된 이후 복귀를 위해 리프트 핀을 정전 척을 향해 축 방향 하방으로 바이어싱한다. 벨로우즈는 벨로우즈 내부의 압력 제어를 허용하기 위한 포트를 구비하는 플랜지를 또한 포함한다.
[0021] 도 1은 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 리프트 핀 메커니즘(200)을 포함하는 프로세싱 챔버(100)의 단면도이다. 도 1에서는 단지 하나의 리프트 핀 메커니즘(200)이 예시되지만, 다수의 리프트 핀 메커니즘들(200)이 포함될 수 있다. 프로세싱 챔버(100)는, 예를 들면, 본 개시내용에 따라 하나 이상의 플라즈마 프로세스들(예를 들면, 에칭 프로세스, 증착 프로세스 등)을 수행하는 데 적절한 플라즈마 프로세싱 챔버이다. 본원에서 개시되는 교시들과의 사용을 위해 구성될 수 있는 적절한 플라즈마 프로세싱 챔버들은 미국 캘리포니아주(CA) 산타클라라 소재의 Applied Materials, Inc.로부터 입수 가능하다. 다른 프로세싱 챔버들은 본 개시내용의 방법들 중 하나 이상으로부터 이익을 얻도록 구성될 수 있다.
[0022] 프로세싱 챔버(100)는 챔버 본체(102) 및 내부 볼륨(106)(예를 들면, 프로세싱 볼륨)을 둘러싸는 덮개(104)를 포함한다. 챔버 본체(102)는 전형적으로 알루미늄, 스테인리스 스틸, 또는 다른 적절한 재료로부터 제조된다. 챔버 본체(102)는 일반적으로 측벽들(108) 및 저부(110)를 포함한다. 기판 지지 페데스탈(pedestal) 액세스 포트(도시되지 않음)는 일반적으로 측벽(108)에 정의되고 프로세싱 챔버(100)로부터 기판(103)의 진입 및 배출을 용이하게 하기 위해 슬릿 밸브에 의해 선택적으로 밀봉된다. 배기 포트(126)가 챔버 본체(102)에 정의되고 내부 볼륨(106)을 펌프 시스템(128)에 커플링한다. 펌프 시스템(128)은 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(106)의 압력을 비우고 조절하기 위해 활용되는 하나 이상의 펌프들 및 스로틀 밸브들을 일반적으로 포함한다. 실시예들에서, 펌프 시스템(128)은 내부 볼륨(106) 내부의 압력을, 프로세스 요구들에 따라, 전형적으로 약 1 mTorr 내지 약 500 mTorr, 약 5 mTorr 내지 약 100 mTorr, 또는 약 5 mTorr 내지 50 mTorr의 동작 압력들에서 유지한다.
[0023] 실시예들에서, 덮개(104)는 챔버 본체(102)의 측벽(108) 상에서 밀봉식으로 지지된다. 덮개(104)는 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(106)에 대한 액세스를 허용하도록 개방될 수 있다. 덮개(104)는 광학 프로세스 모니터링을 용이하게 하는 윈도우(142)를 포함한다. 하나의 실시예에서, 윈도우(142)는 프로세싱 챔버(100) 외부에 장착되는 광학 모니터링 시스템(140)에 의해 활용되는 신호를 투과하는 석영 또는 다른 적절한 재료로 구성된다.
[0024] 광학 모니터링 시스템(140)은 챔버 본체(102)의 내부 볼륨(106) 및/또는 기판 지지 페데스탈 어셈블리(148)(예를 들면, 기판 베이스 및 기판 지지체) 상에 포지셔닝되는 기판(103) 중 적어도 하나를 윈도우(142)를 통해 보도록 포지셔닝된다. 하나의 실시예에서, 광학 모니터링 시스템(140)은 덮개(104)에 커플링되고, 그리고 프로세스 조정이, 필요에 따라, 유입하는 기판 패턴 피처 불일치들(예컨대, 두께 등)을 보상하는 것, 프로세스 상태 모니터링(예컨대, 플라즈마 모니터링, 온도 모니터링 등)을 제공하는 것을 가능하게 하는 정보를 제공하기 위해 광학적 계측을 사용하는 통합된 증착 프로세스를 촉진한다.
[0025] 실시예들에서, 내부 볼륨(106)에 프로세스 및/또는 세정 가스들을 제공하기 위해 가스 패널(158)이 프로세싱 챔버(100)에 커플링된다. 도 1에서 묘사되는 예에서, 가스들이 가스 패널(158)로부터 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(106)으로 전달되는 것을 허용하기 위해, 유입구 포트들(132', 132'')이 덮개(104)에서 제공된다. 실시예들에서, 가스 패널(158)은 산소, 및 불활성 가스, 예컨대 아르곤, 또는 산소 및 헬륨 프로세스 가스 또는 가스 혼합물을 유입구 포트들(132', 132'')을 통해 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(106) 안으로 제공하도록 구성된다. 하나의 실시예에서, 가스 패널(158)로부터 제공되는 프로세스 가스는 산화제, 예컨대 산소 가스를 포함하는 프로세스 가스를 적어도 포함한다. 실시예들에서, 산화제를 포함하는 프로세스 가스는 불활성 가스, 예컨대 아르곤 또는 헬륨을 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로세스 가스는 환원제, 예컨대 수소를 포함하고, 그리고 불활성 가스, 예컨대 아르곤, 또는 다른 가스들, 예컨대 질소 또는 헬륨과 혼합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 염소 가스는 단독으로, 또는 질소, 헬륨, 불활성 가스, 예컨대 아르곤 중 적어도 하나와 조합하여 제공될 수 있다. 산소 함유 가스의 비제한적인 예들은 CO2, N2O, NO2, O2, O3, H2O 등 중 하나 이상을 포함한다. 질소 함유 가스의 비제한적 예들은 N2, NH3 등을 포함한다. 염소 함유 가스의 비제한적인 예들은 Cl2, CCl4, HCl 등을 포함한다. 실시예들에서, 샤워헤드 어셈블리(130)가 덮개(104)의 내부 표면(114)에 커플링된다. 샤워헤드 어셈블리(130)는, 가스들이 프로세싱 챔버(100)에서 프로세싱되고 있는 기판(103)의 표면에 걸쳐 사전 정의된 분포로 샤워헤드 어셈블리(130)를 통해 유입구 포트들(132', 132'')로부터 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(106) 안으로 흐르는 것을 허용하는 복수의 어퍼쳐들을 포함한다.
[0026] 일부 실시예들에서, 프로세싱 챔버(100)는 플라즈마 프로세싱을 위해 용량적으로 커플링된 RF 에너지를 활용할 수 있거나, 또는 일부 실시예들에서, 프로세싱 챔버(100)는 플라즈마 프로세싱을 위해 유도적으로 커플링된 RF 에너지를 사용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 원격 플라즈마 소스(177)는 프로세싱을 위해 내부 볼륨(106)에 진입하기 이전에 원격 플라즈마로부터의 가스 혼합물을 분리하는 것을 용이하게 하기 위해 가스 패널(158)에 선택적으로 커플링될 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 소스 전력(143)이 매칭 네트워크(141)를 통해 샤워헤드 어셈블리(130)에 커플링된다. RF 소스 전력(143)은 전형적으로 약 10 kV까지 동작될 수 있고 약 10000 W까지 예를 들면, 약 200 W 내지 약 5000 W, 또는 1000 W 내지 3000 W, 또는 약 1500 W를 그리고 선택적으로 약 50 kHz에서부터 약 200 MHz까지의 범위 내의 튜닝 가능한 주파수에서 생성할 수 있다.
[0027] 샤워헤드 어셈블리(130)는 광학 계측 신호에 투과성인 영역을 추가적으로 포함한다. 광학적으로 투과성인 영역 또는 통로(138)는 광학 모니터링 시스템(140)이 내부 볼륨(106) 및/또는 기판 지지 페데스탈 어셈블리(148) 상에 포지셔닝되는 기판(103)을 보는 것을 허용하기에 적합하다. 통로(138)는, 광학 모니터링 시스템(140)에 의해 생성되며, 광학 모니터링 시스템(140)으로 반사되는 에너지의 파장들에 실질적으로 투과성인 샤워헤드 어셈블리(130)에 형성 또는 배치되는 재료, 어퍼쳐 또는 복수의 어퍼쳐들일 수 있다. 하나의 실시예에서, 통로(138)는 통로(138)를 통한 가스 누출을 방지하기 위한 윈도우(142)을 포함한다. 윈도우(142)는 사파이어 플레이트, 석영 플레이트 또는 다른 적절한 재료일 수 있다. 윈도우(142)는 대안적으로 덮개(104)에 배치될 수 있다.
[0028] 하나의 실시예에서, 샤워헤드 어셈블리(130)는 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(106) 안으로 흐르는 가스의 개별적 제어를 허용하는 복수의 구역들을 갖게 구성된다. 도 1에서 예시되는 예에서, 샤워헤드 어셈블리(130)는 유입구 포트들(132', 132'')을 통해 가스 패널(158)에 개별적으로 커플링되는 내부 구역(134) 및 외부 구역(136)을 구비한다.
[0029] 일부 실시예들에서, 기판 지지 페데스탈 어셈블리(148)는 샤워헤드 어셈블리(130)와 같은 가스 분배 어셈블리 아래에서 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(106) 내에 배치된다. 기판 지지 페데스탈 어셈블리(148)는 프로세싱 동안 기판(103)을 유지한다. 기판 지지 페데스탈 어셈블리(148)는 기판 지지 받침대 어셈블리(148)를 관통하여 배치되는 복수의 리프트 핀들(도시되지 않음)을 일반적으로 포함하고, 이 복수의 리프트 핀들은 기판 지지 페데스탈 어셈블리(148)로부터 기판(103)을 리프트시키도록 그리고 종래의 방식으로 로봇(도시되지 않음)을 사용한 기판(103)의 교환을 용이하게 하도록 구성된다. 내부 라이너(118)는 기판 지지 페데스탈 어셈블리(148)의 주변부를 밀접하게 둘러쌀 수 있다.
[0030] 하나의 실시예에서, 기판 지지 페데스탈 어셈블리(148)는 장착 플레이트(162), 절연 플레이트(163), 설비 플레이트(164)(예를 들면, 지지 베이스, 전도성 플레이트, 및/또는 RF 전극) 및 정전 척(166)(예를 들면, 기판 지지체)을 포함한다. 적어도 일부 실시예들에서, 장착 플레이트(162)는 절연 층을 둘러싸는 접지 플레이트를 포함한다. 장착 플레이트(162)는 챔버 본체(102)의 저부(110)에 커플링되고 유틸리티들, 예컨대, 다른 것들 중에서도, 유체들, 전력 라인들 및 센서 리드(sensor lead)들을 설비 플레이트(164) 및 정전 척(166)으로 라우팅하기 위한 통로들을 포함한다. 정전 척(166)은, 샤워헤드 어셈블리(130) 아래에서 기판(103)을 유지하기 위한, 세라믹 층에 매립될 수 있는 전극(180)(예를 들면, 적어도 하나의 클램핑/척킹 전극)을 포함한다. 정전 척(166)은, 종래에 공지되어 있는 바와 같이, 선택적인 척킹 전력 소스(182)에 의해 구동되어 기판(103)을 척 표면에 유지하는 정전기력을 발생시킬 수 있다. 대안적으로, 기판(103)은 클램핑, 진공, 또는 중력에 의해 기판 지지 페데스탈 어셈블리(148)에 유지될 수 있다.
[0031] 베이스(164) 또는 정전 척(166)은, 기판 지지 페데스탈 어셈블리(148)의 측면 온도 프로파일을 제어하기 위해, 적어도 하나의 선택적인 매립된 히터(176), 적어도 하나의 선택적인 매립된 아이솔레이터(174) 및 복수의 도관들(168, 170)을 포함할 수 있다. 도관들(168, 170)은 도관들을 통해 온도 조절 유체를 순환시키는 유체 소스(172)에 유체 흐름 가능하게 커플링된다. 히터(176)는 전력 소스(178)에 의해 조절된다. 도관들(168, 170) 및 히터(176)는 설비 플레이트(164)의 온도, 정전 척(166)의 가열 및/또는 냉각, 그리고 궁극적으로는, 그 상에 배치되는 기판(103)의 온도 프로파일을 제어하기 위해 활용된다. 정전 척(166) 및 설비 플레이트(164)의 온도는 복수의 온도 센서들(190, 192)을 사용하여 모니터링될 수 있다. 정전 척(166)은 정전 척(166)의 표면을 지지하는 기판 지지 페데스탈에 형성되며 열 전달(또는 후면) 가스, 예컨대 헬륨(He)의 소스에 유체 흐름 가능하게 커플링되는 복수의 가스 통로들(도시되지 않음), 예컨대 홈(groove)들을 더 포함할 수 있다. 동작에서, 후면 가스는 정전 척(166)과 기판(103) 사이의 열 전달을 향상시키기 위해 제어된 압력에서 가스 통로들 안으로 제공된다. 실시예들에서, 기판의 온도는 섭씨 -150 도 내지 섭씨 450 도, 예컨대 섭씨 -60 도 내지 섭씨 300 도, 또는 섭씨 -30 도 내지 섭씨 250 도에서 유지될 수 있다.
[0032] 하나의 실시예에서, 기판 지지 페데스탈 어셈블리(148)는 캐소드로서 구성되고 복수의 RF 바이어스 전력 소스들(184, 186)에 커플링될 수 있는 설비 플레이트/RF 전극(164) 및 전극(180)을 포함한다. RF 바이어스 전력 소스들(184, 186)은 기판 지지 페데스탈 어셈블리(148)에 배치되는 전극(180) 및 설비 플레이트/RF 전극(164)과 다른 전극, 예컨대 챔버 본체(102)의 천장(예를 들면, 덮개(104)) 또는 샤워헤드 어셈블리(130) 사이에서 커플링된다. RF 바이어스 전력은 챔버 본체(102)의 프로세싱 영역에 배치되는 가스들로부터 형성되는 플라즈마 방전(예를 들면, 양의 이온들)을 여기 및 유지하고 기판의 표면 위에서 캐소드 시쓰(cathode sheath)(예를 들면, 음의 이온들)를 형성하여 양의 이온들을 기판의 표면을 향해 가속시킨다.
[0033] 일부 실시예들에서 듀얼 RF 바이어스 전력 소스들(184, 186)은 매칭 회로(188)를 통해 기판 지지 페데스탈 어셈블리(148)에 배치되는 전극(180) 및/또는 설비 플레이트/RF 전극에 커플링된다. RF 바이어스 전력 소스들(184, 186)에 의해 생성되는 신호는 단일의 공급부를 통해(예를 들면, 접지된 차폐물에 의해 피복되는 동축 송신 라인을 통해) 매칭 회로(188)를 통해 기판 지지 페데스탈 어셈블리(148)에 전달되어 프로세싱 챔버(100)와 같은 플라즈마 프로세싱 챔버에서 제공되는 가스 혼합물을 이온화하고, 따라서, 에칭, 증착, 또는 다른 플라즈마 강화 프로세스를 수행하는 데 필요한 이온 에너지를 제공한다. RF 바이어스 전력 소스(184, 186)는, 약 50 kHz에서부터 약 200 MHz까지의 주파수 및 약 0 와트와 약 15,000 와트, 1 와트(W) 내지 약 10,000 와트, 또는 약 1 W 내지 약 3,000 W의 전력을 갖는 RF 신호를 일반적으로 생성할 수 있다. 플라즈마의 특성들을 제어하기 위해, 추가적인 바이어스 전력 소스(189)(예컨대, 펄스식 DC 전압)가 전극(180) 및/또는 설비 플레이트/RF 전극(164)에 커플링될 수 있다.
[0034] 동작 동안, 기판(103)은 프로세싱 챔버(100)와 같은 플라즈마 프로세싱 챔버 내의 기판 지지 페데스탈 어셈블리(148) 상에 배치된다. 프로세스 가스 및/또는 가스 혼합물은 가스 패널(158)로부터 샤워헤드 어셈블리(130)를 통해 챔버 본체(102) 안으로 도입된다. 펌프 시스템(128)과 같은 진공 펌프 시스템이, 에칭 부산물들을 제거하는 동안, 챔버 본체(102) 내부의 압력을 유지한다.
[0035] 프로세싱 챔버(100)의 동작(예를 들면, 압력, 온도, 프로세스 가스 공급, 배기 등)을 제어하기 위해 컨트롤러(150)가 프로세싱 챔버(100)에 커플링된다. 컨트롤러(150)는 CPU(central processing unit)(152), 메모리(154)(예를 들면, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체) 및 프로세스 시퀀스들을 제어하기 위해 활용되는 지원 회로(156)를 포함한다. CPU(152)는 산업 환경에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서일 수 있다. 소프트웨어 루틴들이, 프로세서(예를 들면, CPU(152))에 의해 실행될 때 본원에서 설명되는 방법들 중 하나 이상을 수행하는 명령어들로서, 메모리(154), 예컨대 랜덤 액세스 메모리, 리드 온리 메모리, 플로피, 또는 하드 디스크 드라이브, 또는 다른 형태의 디지털 스토리지에 저장될 수 있다. 지원 회로(156)는 종래에는 CPU(152)에 커플링되고 캐시, 클록 회로들, 입력/출력 시스템들, 전력 공급부들 등을 포함할 수 있다. 컨트롤러(150)와 프로세싱 챔버(100)의 다양한 컴포넌트들 사이의 양방향 통신들은 수많은 신호 케이블들을 통해 핸들링된다.
[0036] 추가적으로, 컨트롤러(150)는 메모리(154)에 저장될 수 있는 하나 이상의 제어 알고리즘들을 사용하여 에칭 제어 및 증착 제어를 위해 구성된다. 예를 들면, 컨트롤러(150)는 동작 동안 하나 이상의 RF 생성기들, 예를 들면, RF 바이어스 전력 소스들(184, 186, 189), 및 RF 소스 전력(143)으로부터의 전력 출력을 제어하기 위해 제어 신호들을 송신하도록 구성된다. 예를 들면, 적어도 일부 실시예들에서, 컨트롤러(150)는, 예를 들면, 제어 로직 회로를 사용하여, 하나 이상의 RF 생성기들을 고피크 전력 라디오 주파수 생성기들로서 동작시키도록 구성된다. 예시적 목적들을 위해, 제어 로직 회로는 본원에서 컨트롤러(150)의 컴포넌트로서 설명된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제어 로직 회로는 하나 이상의 RF 생성기들(예를 들면, RF 바이어스 전력 소스들(184, 186, 189), 및 RF 소스 전력(143)) 및/또는 매칭 네트워크(예를 들면, 매칭 회로(188))의 컴포넌트일 수 있다.
[0037] 도 2는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 후퇴된(retracted) 리프트 핀 구성의 도 1의 리프트 핀 메커니즘(200)의 단면도이다. 리프트 핀 메커니즘(200)은 기판 지지 페데스탈 어셈블리(148) 내에 그리고 정전 척(166), 및 기판 지지 페데스탈 어셈블리(148)의 다른 플레이트들(예를 들면, 165, 164, 162)에 걸쳐 배치된다. 도 2에서 도시되는 그러한 플레이트들의 특정한 구성은 비제한적인 예이며, 추가적인 플레이트들 또는 층들이 존재할 수 있다. 단일의 리프트 핀 메커니즘만이 도시되지만, 리프트 핀 메커니즘들(200)과 같은 다수의 리프트 핀 메커니즘들이 기판 지지 페데스탈 어셈블리(148)에 배치된다. 일부 실시예들에서, 기판 지지 페데스탈 어셈블리(148)는 세 개 이상의 리프트 핀 메커니즘들(200)을 포함한다.
[0038] 리프트 핀 메커니즘(200)은 리프트 핀(210), 상부 가이드(220), 벨로우즈 어셈블리(230) 및 벨로우즈 푸시 어셈블리(260)를 포함한다. 리프트 핀(210)은 세장형 샤프트(212), 샤프트(212) 최상부에 있는 헤드(214), 샤프트(212) 저부에 있는 커플링 단부(216)(도 3)를 포함한다. 샤프트(212)는 세장형이고, 선형이며, 원형의 단면을 갖는다. 일부 실시예들에서, 샤프트(212)는 직사각형 단면 또는 다른 형상의 단면을 갖는다. 커플링 단부(216)는 헤드(214) 반대편에 있는 샤프트(212)의 단부이고, 커플링 단부는 다른 컴포넌트들과의 커플링을 위해 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 커플링 단부(216)는 나사 커플링을 수용하기 위해 나사산이 형성되거나, 클릭핏 커플링(click-fit coupling)을 수용하기 위한 노치를 구비하거나, 또는 기술 분야에서 공지되는 다른 커플링 메커니즘들을 포함한다.
[0039] 리프트 핀(210)은 기판 지지 페데스탈 어셈블리(148)의 리프트 핀 구멍(224)에 배치되도록 구성된다. 리프트 핀 구멍(224)은 정전 척(166)의 축 방향에 있는 개구, 개구로부터 수평 방향 외측으로 연장되는 레지(ledge)(217), 및 레지(217)로부터 정전 척(166)의 상부 표면을 향해 수직 상방으로 연장되는 측벽을 포함한다. 레지(217)는 리프트 핀(210)의 베이스(218)의 형상을 따른다. 개구는 샤프트(212)의 직경보다 갭(226)만큼 더 큰, 그러나 헤드(214)의 직경보다 더 작은 직경을 갖는다. 일부 실시예들에서, 헤드(214)의 직경은 약 0.16 인치이다. 일부 실시예들에서, 갭(226)은 약 0.002 인치이다.
[0040] 리프트 핀 구멍(224)의 측벽의 직경은, 내부에서 갭을 가지면서 헤드(214)를 수용하도록, 헤드(214)의 직경보다 더 크다. 일부 실시예들에서, 갭은 약 0.003 인치이다. 리프트 핀(210)이 리프트 핀 구멍(224)에 삽입되는 경우, 헤드(214)의 베이스(218)는 레지(217) 상에 놓인다. 헤드(214)의 측벽의 높이는 리프트 핀 구멍(224)의 측벽의 높이와 동일하거나 또는 그보다 더 낮고, 그 결과, 리프트 핀(210)이 리프트 핀 구멍(224) 내에 완전히 후퇴되는 경우, 헤드(214)의 최상부 표면은 정전 척(166)의 최상부 표면과 같은 높이이거나, 또는 정전 척(166)의 최상부 표면보다 더 낮다.
[0041] 상부 가이드(220)는 기판 지지 페데스탈 어셈블리(148)에서 종방향 방위에서 견고하게 배치되고, 정전 척(166)의 일부 또는 아래의 하나 이상의 플레이트들에 걸쳐 있을 수 있다. 상부 가이드(220)는 샤프트(212)가 통과하는 것을 허용하기 위한 그리고 상부 가이드(220)에서 샤프트(212)의 축 방향 이동을 용이하게 하기 위한 개구를 구비한다. 일부 실시예들에서, 상부 가이드(220)는 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide; PPS)로부터 제조된다.
[0042] 도 3은 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 도 2의 리프트 핀 메커니즘(200)의 벨로우즈 어셈블리(230) 부분의 단면도이다. 벨로우즈 어셈블리(230)는 기판 지지 페데스탈 어셈블리(148)의 RF 핫 플레이트 내의 벨로우즈 챔버(235)에 배치된다. 벨로우즈 어셈블리(230)는 중앙 볼륨(301)을 포함하는 벨로우즈(302), 상부 벨로우즈 플랜지(232) － 상부 벨로우즈 플랜지(232)는 상부 벨로우즈 플랜지(232)의 하부 표면(239)에서 벨로우즈(302)의 제1 또는 최상부 단부(303)에 커플링됨 －, 벨로우즈(302)의 제2 또는 저부 단부(305)에 커플링되는 벨로우즈 가이드 어셈블리(320), 및 커플링 단부(216)에서 리프트 핀(210)에 커플링되는 그리퍼 어셈블리(330)를 포함한다. 동작시, 벨로우즈 어셈블리(230)는 벨로우즈(302)의 중앙 볼륨(301)에서 진공을 유지하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 벨로우즈(302)는, 벨로우즈(302)를 펌핑하거나 또는 가압하기 위해, 중앙 볼륨(301)과 유체 연통하는 펌프 포트(234)를 상부 벨로우즈 플랜지(232)에 포함한다. 일부 실시예들에서, 벨로우즈(302)는 기술 분야에서 일반적으로 공지되어 있는 바와 같은 AM350 벨로우즈이다. 상부 벨로우즈 플랜지(232)는 상부 가이드(220)로부터 나오는 샤프트(212)를 수용하기 위한, 그리고 샤프트(212)의 축 방향 이동을 용이하게 하기 위한 개구(237)를 구비한다. 샤프트(212)는 상부 벨로우즈 플랜지(232)로부터 벨로우즈(302)의 중앙 볼륨(301) 안으로 나오고 그리퍼 어셈블리(330)에 견고하게 커플링된다.
[0043] 벨로우즈 가이드 어셈블리(320)는 상부 벨로우즈 플랜지(232)와 관련하여 축 방향으로 이동 가능하고, 벨로우즈 가이드 어셈블리(320)의 이동은 리프트 핀(210)을 상부 벨로우즈 플랜지(232)와 관련하여 축 방향으로 이동시킨다. 그리퍼 어셈블리(330)는 벨로우즈 가이드 어셈블리(320)와 협력하여 리프트 핀(210)을 축 방향으로 이동시킨다. 벨로우즈 가이드 어셈블리(320)는 제1 벨로우즈 가이드(304), 제2 벨로우즈 가이드(314) 및 벨로우즈(302)의 단부 플레이트(310)를 포함한다. 단부 플레이트(310)는 벨로우즈(302)의 저부 단부(305)에 견고하게 커플링되며, 단부 플레이트(310)는 자신을 관통하는 개구(307)를 포함한다. 단부 플레이트(310)는 제2 벨로우즈 가이드(314)에 견고하게 커플링된다. 또한, 단부 플레이트(310)는 제2 벨로우즈 가이드(314)의 공동(cavity)(321)에 수용된다. 제2 벨로우즈 가이드(314)의 공동(321)은 개구(307)를 통해 중앙 볼륨(301)과 연통한다. 제2 벨로우즈 가이드(314)는 제1 벨로우즈 가이드(304)에 견고하게 커플링되고, 그에 의해 원통형으로 둘러싸여 있다. 제1 벨로우즈 가이드(304)는, 벨로우즈(302)의 적어도 일부를 수용하고 원통형 볼륨 내에서 벨로우즈(302)의 축 방향 이동을 용이하게 하기 위한 원통형 볼륨을 정의한다. 제2 벨로우즈 가이드(314)는 저부 단부(316)를 포함하고, 제1 벨로우즈 가이드(304)는 벨로우즈 가이드(304)의 저부 단부에서 개구(325)를 구비하는데, 그 내에서 저부 단부(316)를 포함하는 제2 벨로우즈 가이드(314)의 일부가 배치된다. 제1 벨로우즈 가이드(304)는 개구(325)와 정렬되는 개구(323)를 구비하는 설비 플레이트(164)의 레지 상에 놓이고, 그 결과, 저부 단부(316)는 개구들(323 및 325)을 통해 액세스 가능하다.
[0044] 그리퍼 어셈블리(330)는 리프트 핀(210)의 커플링 단부(216)에 견고하게 커플링되는 제1 그리퍼(306), 제1 그리퍼(306)에 견고하게 커플링되는 제2 그리퍼(308), 및 제2 그리퍼(308)에 견고하게 커플링되는 스토퍼(312)를 포함한다. 스토퍼(312)는 세장형 부분(311) 및 수평으로 연장되는 플랜지(309)를 구비하는 저부 부분(313)을 갖는 역 "T자" 구조물을 갖는다. 세장형 부분(311)의 최상부 부분은 제2 그리퍼(308)에 삽입되어 그것에 커플링되고, 세장형 부분(311)의 나머지는 제2 그리퍼(308)로부터 축 방향으로 나와 단부 플레이트(310)의 개구(307)를 축 방향으로 통과하고, 저부 부분(313)은 공동(321) 내에 배치된다. 세장형 부분(311)의 직경은 개구(307)의 직경보다 더 작고, 플랜지(309)의 직경은 개구(307)의 직경보다 더 크고, 그 결과, 플랜지(309)는 공동(321) 내에 구속된다. 세장형 부분(311)은, 리프트 핀(210)의 후퇴된 구성에서, 저부 부분(313)이 단부 플레이트(310)로부터의 갭(318)에서 그리고 제2 벨로우즈 가이드(314)의 내부 베이스 표면(317)으로부터 갭(319)에서 매달리도록 하는 길이를 갖는다. 일부 실시예들에서, 스토퍼(312)는 플랜지(309)의 중앙에서 내부 베이스 표면(317)을 향하는 짐벌(gimbal)(315)을 포함한다. 리프트 핀(210), 제1 그리퍼(306), 제2 그리퍼(308) 및 스토퍼(312) 사이의 견고한 커플링에 기인하여, 스토퍼(312)의 축 방향 이동은 리프트 핀(210)의 축 방향 이동으로 변환된다.
[0045] 도 2에서 도시되는 바와 같이, 벨로우즈 푸시 어셈블리(260)는 제1 푸시 로드(240), 제2 푸시 로드(252), 및 제3 푸시 로드(253)를 구비하는 액추에이터(250)를 포함한다. 제1 푸시 로드(240)는 가이드 채널(243) 내에서, 그리고 설비 플레이트(164)의 개구들(325 및 323)을 통해 축 방향으로 이동 가능하여 제2 벨로우즈 가이드(314)의 저부 단부(316)와 접촉된다. 제1 푸시 로드(240)는, 가이드 채널(243)의 레지(247)와 결합하여 개구(257)를 통한 제1 푸시 로드(240)의 하방 이동을 방지하도록 구성되는 숄더(shoulder)(246)를 포함한다. 후퇴된 구성에서, 숄더(246)는 레지(247) 상에 놓이고, 제1 푸시 로드(240)는 제1 푸시 로드(240)의 저부 단부(316)와 최상부 단부(242) 사이에 갭(241)이 존재하도록 매달리고, 제1 푸시 로드(240)의 저부 단부(244)는 개구(257)를 통해 연장되지 않는다. 제1 푸시 로드(240)는 후퇴된 구성에서 벨로우즈 가이드 어셈블리(320)와 기계적으로 디커플링된다.
[0046] 제2 푸시 로드(252) 및 제3 푸시 로드(253)는 가이드 채널(251) 내에서, 그리고 가이드 채널들(243 및 251) 사이의 개구(257)를 통해 축 방향으로 이동 가능하다. 액추에이터(250)는 제3 푸시 로드(253)에 축 방향 힘을 부여하도록 구성되어, 제3 푸시 로드(253)로 하여금 축 방향으로 이동하게 한다. 일부 실시예들에서, 액추에이터(250)는 제3 푸시 로드(253)로서 캡티브 리드 스크류(captive lead screw)를 갖는 모터이다. 제3 푸시 로드(253)는 제2 푸시 로드(252)와 견고하게 커플링되고, 그에 따라, 제3 푸시 로드(253)의 축 방향 이동은 제2 푸시 로드(252)의 대응하는 축 방향 이동을 야기한다. 후퇴된 구성에서, 제2 푸시 로드(252)는 제1 푸시 로드(240)와 갭(259)만큼 분리되고, 제2 푸시 로드(252)는 제1 푸시 로드(240)와 기계적으로 디커플링된다. 제2 푸시 로드(252)는 숄더(255)를 가지며, 가이드 채널(251)은 레지(261)를 갖는다. 일부 실시예들에서, 액추에이터(250)에 의해 야기되는 제2 푸시 로드(252)의 축 방향 변위의 범위는 (예를 들면, 모터 인코더에 의해) 제어되고, 그에 의해, 숄더(255) 및 레지(261)가 서로 접촉하는 것을 방지한다.
[0047] 제1 벨로우즈 가이드(304)는 벨로우즈 챔버(235) 내에서 축 방향으로 이동 가능하다. 제2 벨로우즈 가이드(314) 및 단부 플레이트(310)는 제1 벨로우즈 가이드(304)에 견고하게 커플링된다. 제2 벨로우즈 가이드(314)의 상방의 축 방향 모션은 제1 벨로우즈 가이드(304), 및 단부 플레이트(310)의 대응하는 축 방향 모션을 야기하고, 그에 의해, 벨로우즈 가이드 어셈블리(320)가 상부 벨로우즈 플랜지(232)를 향해 축 방향 상방으로 이동함에 따라, 벨로우즈(302)를 압축한다. 게다가, 제2 벨로우즈 가이드(314)의 상방의 축 방향 모션은 내부 베이스 표면(317)으로 하여금 짐벌(315)(존재하는 경우) 또는 스토퍼(312)의 저부 부분(313)을 축 방향 상방 방향으로 푸시하게 하는데, 이것은, 결국에는, 리프트 핀(210)의 축 방향 상방의 이동으로 변환된다.
[0048] 도 2 및 도 3에서 도시되는 후퇴된 구성에서, 벨로우즈(302)는 벨로우즈 가이드 어셈블리(320)를 축 방향 하방으로 편향시키는 스프링 힘을 가지고 설치된다. 벨로우즈(302)의 스프링 레이트(spring rate)는 벨로우즈(302)에 대한 상방의 대기압 힘보다 더 크고, 그 결과, 벨로우즈 가이드 어셈블리(320)를 축 방향 하방으로 편향시키는 예비 부하 힘(pre-load force)을 초래한다. 예비 부하 힘은, 벨로우즈 가이드 어셈블리(320)가 설비 플레이트(164)에 정의되는 벨로우즈 챔버(235)의 베이스에서 정지되도록 하는 벨로우즈(302)의 신장을 야기하도록 구성된다. 후퇴된 구성에서, 스토퍼(312)의 저부 부분(313)은, 단부 플레이트(310)와 갭(318)에서, 그리고 내부 베이스 표면(317)과 갭(319)에서 공동(321) 내에 매달린다.
[0049] 모션 센서(256)는, 예를 들면, 광학 채널(258)을 통해, 벨로우즈 가이드 어셈블리(320)에 광학적으로 커플링된다. 모션 센서(256)는 벨로우즈(302), 또는 벨로우즈 가이드 어셈블리(320) 중 적어도 하나의 포지션을 검출하도록 구성된다. 컨트롤러, 예컨대 컨트롤러(150) 또는 유사한 컨트롤러는 검출된 포지션을 활용하여 벨로우즈(302)의 올바른 동작을 결정한다. 예를 들면, 후퇴된 구성을 활성화할 때 벨로우즈(302)가 팽창하지 않는 경우, 컨트롤러는 경고를 생성할 수 있거나, 또는 다르게는 프로세싱 챔버(100)의 동작을 수정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 모션 센서(256)는 기판 지지 페데스탈 어셈블리(148)의 플레이트들 중 하나에서 매립된다.
[0050] 일부 실시예들에서, 리프트 핀(210)은 Al2O3을 포함하고, 상부 가이드는 PPS 및/또는 Al2O3을 포함하고, 제1 그리퍼(306) 및 제2 그리퍼(308)는 알루미늄 또는 스테인리스 스틸을 포함하고, 푸시 로드들(240, 252, 253) 중 하나 이상은 Torlon®을 포함한다. 본원에서 개시되는 리프트 핀 메커니즘들의 다양한 다른 컴포넌트들은 폴리에테르 에테르 케톤(polyether ether ketone; PEEK), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene; PTFE), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide; PPS) 및 Vespel® 폴리이미드와 같은 재료들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 벨로우즈는 AM350 벨로우즈이다.
[0051] 도 4는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 리프트 핀(210)의 리프트된 구성에 있는, 도 1의 리프트 핀 메커니즘(200)의 단면도이다. 리프트된 구성을 달성하기 위해, 제3 푸시 로드(253)는 제2 푸시 로드(252)를 사전 결정된 높이까지 이동시키고, 그 결과, 제2 푸시 로드(252)는 가이드 채널(251)의 레지(261)와의 맞물림에 기인하여 정지하게 된다. 제2 푸시 로드(252)는 축 방향 상방으로 이동하여, 갭(259)을 커버하고, 제1 푸시 로드(240)를 밀어낸다. 제1 푸시 로드(240)는, 결국에는, 축 방향 상방으로 이동하여, 갭(241)을 커버하고, 제2 벨로우즈 가이드(314)의 저부 단부(316)를 축 방향 상방으로 푸시한다. 제2 벨로우즈 가이드(314)의 상방의 축 방향 모션은 벨로우즈 가이드 어셈블리(320)의 상방의 축 방향 모션을 야기하는데, 이것은, 상기에서 설명되는 바와 같이, 벨로우즈(302)로 하여금 압축되게 하고, 리프트 핀(210)으로 하여금, 리프트되어 정전 척(166)의 리프트 핀 구멍(224) 밖으로 나오게 한다.
[0052] 도 5는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 도 4의 리프트 핀 메커니즘(200)의 벨로우즈 어셈블리(230) 부분의 단면도이다. 도 4 및 도 5는, 리프트된 구성에서, 리프트 핀(210)의 헤드(214)가 정전 척(166)의 최상부 표면으로부터 높이(202)를 달성하는 것을 도시한다. 제2 푸시 로드(252)의 최상부 단부(254)는 제1 푸시 로드(240)의 저부 단부(244)와 직접적으로 접촉된다. 제1 푸시 로드(240)의 최상부 단부(242)는 제2 벨로우즈 가이드(314)의 저부 단부(316)와 직접적으로 접촉된다. 제2 푸시 로드(252)는 레지(261)에 의해 상방 모션에서 제한되며, 모든 선형 엘리먼트들, 예컨대 푸시 로드들, 갭들, 스토퍼, 그리퍼들, 및 리프트 핀의 치수들은 높이(202)를 달성하도록 구성된다.
[0053] 도 6은 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 후퇴된 구성에 있는, 도 1의 리프트 핀 메커니즘(200)의 일부의 단면도이다. 리프트 핀(210)의 헤드(214)의 베이스(218)는 정전 척(166)의 리프트 핀 구멍(224)의 레지(217) 상에 놓인다. 가이드 채널(226)은 상부 가이드(220)로의 샤프트(212)의 축 방향 관통 이동을 용이하게 하기 위한 개구를 제공한다. 상부 가이드(220)와 정전 척(166) 및 플레이트(165) 사이에는 충전재(215)가 제공되고, 정전 척(166)과 플레이트(165) 사이에는 충전재(213)가 제공된다. 후퇴된 구성에서, 베이스(218)는 레지(217)와 밀착하는데, 이들은 충전재들(213 및 215)과 함께 리프트 핀 아크 방전을 방지 또는 감소시키기 위한 배리어로서 역할을 한다. 일부 실시예들에서, 베이스(218) 및/또는 레지(217)는 약 4 마이크로 인치 내지 약 64 마이크로 인치의 표면 마감(Ra)을 갖는다. 일부 실시예들에서, 리프트 핀 메커니즘(200)은 정전 척(166)에 대해 리프트 핀(210) 및 그리퍼 어셈블리(330)의 중량(예를 들면, 약 0.01lbs 내지 10lbs)과 적어도 동일한 힘을 인가하게끔 헤드(214)를 편향시키도록 구성된다.
[0054] 도 7은 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 후퇴된 구성에서의 리프트 핀 메커니즘(700)의 일부의 단면도이다. 리프트 핀 메커니즘(700)은, 리프트 핀 메커니즘(700)의 리프트 핀(710)이 리프트 핀 메커니즘(200)의 리프트 핀(210)과는 상이하다는 점을 제외하면, 도 6에서 도시되는 바와 같은 리프트 핀 메커니즘(200)과 유사하다. 리프트 핀(710)은 대응하는 리프트 핀 구멍(724)에 삽입되는 샤프트(712)를 포함한다. 헤드를 포함하는 리프트 핀(210)과는 달리, 리프트 핀(710)은 헤드를 포함하지 않으며, 일자형 핀이고, 상응하여, 레지(217)를 포함하는 리프트 핀 구멍(224)과는 달리, 리프트 핀 구멍(724)은 레지를 포함하지 않는다. 가이드 채널(726)은 상부 가이드(220) 쪽으로의 샤프트(712)의 축 방향 관통 이동을 용이하게 하기 위한 개구를 제공한다. 상부 가이드(220)와 정전 척(166) 및 플레이트(165) 사이에는 충전재(715)가 제공되고, 정전 척(166)과 플레이트(165) 사이에는 충전재(713)가 제공된다. 후퇴된 구성에서, 리프트 핀(710)은 리프트 핀 구멍(724)의 오목한 포지션 내에 놓이는데, 리프트 핀(710)의 최상부는 정전 척의 최상부 표면보다 더 낮다. 충전재들(713 및 715)은 리프트 핀 아크 방전을 방지 또는 감소시키기 위한 배리어로서 역할을 한다.
[0055] 도 8은 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른 리프트 핀 메커니즘(200)의 동작의 개략적인 표현인데, 여기서, 리프트 핀 메커니즘(200)은 후퇴된 구성에 있고, 그 결과, 리프트 핀(210)은 정전 척(166) 안으로 완전히 후퇴된다. 벨로우즈 가이드 어셈블리(320)의 하방의 축 방향 모션이 설비 플레이트(164)에 의해 제공되는 레지에 의해 또는 벨로우즈 챔버(235)의 레지에 의해 구속되는 도 3의 구성과는 달리, 도 8에 의해 도시되는 구성에서, 벨로우즈 가이드 어셈블리(320)는 그 하방 모션을 제한하기 위한 레지를 구비하지 않는다. 대신, 벨로우즈 가이드 어셈블리(320)의 하방 모션은 리프트 핀(210)의 헤드(214)에 의해 구속된다. 특히, 리프트 핀(210)의 헤드(214)의 베이스(218)는 정전 척(166)의 리프트 핀 구멍의 레지(217) 상에 놓인다. 리프트 핀(210)은, 저부 부분(313) 및 단부 플레이트(310)의 결합에 의해 벨로우즈 가이드 어셈블리(320)를 지지하는 그리퍼 어셈블리(330)와 견고하게 커플링되고, 따라서, 헤드(214)의 베이스(218)는 예비 부하를 지탱한다. 예비 부하는, 대기압의 힘에 의해 균형을 이룰 때, 리프트 핀(210)의 베이스(218)에 대해 소망되는 예비 부하가 달성되도록 벨로우즈(302)의 스프링 힘을 구성하는 것에 의해 소망되는 값으로 구성된다.
[0056] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이, 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 안출될 수 있다.

Claims (20)

  1. 리프트 핀 메커니즘으로서,
    세장형 샤프트(elongated shaft), 상기 샤프트의 최상부 단부, 상기 샤프트의 저부 단부, 및 상기 샤프트의 상기 저부 단부에 있는 커플링 단부를 포함하는 리프트 핀;
    상기 샤프트 주위에 배치되는 벨로우즈 어셈블리를 포함하고, 상기 벨로우즈 어셈블리는,
    상기 샤프트의 축 방향 관통 이동을 용이하게 하는 개구를 구비하는 상부 벨로우즈 플랜지;
    상기 샤프트가 벨로우즈에 의해 둘러싸이는 중앙 볼륨 안으로 연장되도록 상기 상부 벨로우즈 플랜지의 하부 표면에 커플링되는 제1 단부를 구비하는 상기 벨로우즈; 및
    상기 벨로우즈의 제2 단부 근처의 상기 중앙 볼륨을 밀봉하기 위해 상기 벨로우즈의 상기 제2 단부에 커플링되는 벨로우즈 가이드 어셈블리 ― 상기 샤프트는 상기 샤프트의 상기 커플링 단부에서 상기 벨로우즈 가이드 어셈블리에 커플링되고, 상기 벨로우즈 가이드 어셈블리는, 상기 상부 벨로우즈 플랜지와 관련한 상기 벨로우즈 가이드 어셈블리의 축 방향 이동이 상기 상부 벨로우즈 플랜지와 관련하여 상기 리프트 핀을 축 방향으로 이동시키도록 상기 상부 벨로우즈 플랜지와 관련하여 축 방향으로 이동 가능함 ― 를 포함하는, 리프트 핀 메커니즘.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 벨로우즈 가이드 어셈블리는,
    상기 벨로우즈의 일부에 대한 원통형 볼륨을 정의하는 제1 벨로우즈 가이드; 및
    상기 제1 벨로우즈 가이드에, 그리고 상기 벨로우즈의 상기 제2 단부에 로케이팅되는 단부 플레이트에 커플링되는 제2 벨로우즈 가이드 ― 상기 제1 벨로우즈 가이드 및 상기 제2 벨로우즈 가이드는 축 방향으로 이동 가능함 ― 를 포함하는, 리프트 핀 메커니즘.
  3. 제2항에 있어서,
    벨로우즈 푸시 어셈블리를 더 포함하고, 상기 벨로우즈 푸시 어셈블리는,
    축 방향을 따라 이동 가능한 제1 푸시 로드 ― 상기 제1 푸시 로드는 최상부 단부, 상기 최상부 단부보다 더 작은 직경을 갖는 저부 단부를 포함하고, 상기 제1 푸시 로드는 상기 제2 벨로우즈 가이드 아래에 포지셔닝되고, 상기 제2 벨로우즈 가이드의 저부 단부는 상기 제1 푸시 로드의 상기 최상부 단부와 정합(mate)되도록 성형됨 ―;
    상기 축 방향을 따라 이동 가능한 제2 푸시 로드 ― 상기 제2 푸시 로드는 최상부 단부 및 저부 단부를 포함하고, 상기 제2 푸시 로드는 상기 제1 푸시 로드 아래에 포지셔닝되고, 상기 제1 푸시 로드의 상기 저부 단부는 상기 제2 푸시 로드의 상기 최상부 단부와 정합되도록 성형됨 ―; 및
    상기 제2 푸시 로드의 상기 저부 단부와 커플링되는 제3 푸시 로드를 포함하는 액추에이터 ― 상기 액추에이터는 상기 제3 푸시 로드를 상기 축 방향으로 이동시키도록 구성됨 ― 를 포함하는, 리프트 핀 메커니즘.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 벨로우즈에 대한 상기 샤프트의 상기 커플링은,
    상기 샤프트의 상기 커플링 단부에 커플링되는 제1 그리퍼;
    상기 제1 그리퍼에 커플링되는 제2 그리퍼;
    스토퍼를 포함하고, 상기 스토퍼는,
    상기 제2 그리퍼에 커플링되는 최상부 부분;
    상기 단부 플레이트의 중앙 개구를 통과하는 세장형 부분; 및
    상기 단부 플레이트 및 상기 제2 벨로우즈 가이드에 의해 정의되는 공동(cavity) 내에 포지셔닝되는 저부 부분을 포함하고, 상기 저부 부분은,
    상기 단부 플레이트의 상기 중앙 개구의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 플랜지; 및
    상기 플랜지의 중앙에 있으며 상기 제2 벨로우즈 가이드를 향하는 짐벌을 포함하는, 리프트 핀 메커니즘.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 벨로우즈 가이드 어셈블리에 광학적으로 커플링되며 상기 벨로우즈, 또는 상기 벨로우즈 가이드 어셈블리 중 적어도 하나의 포지션을 검출하도록 구성되는 모션 센서를 더 포함하는, 리프트 핀 메커니즘.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 최상부 단부는 헤드를 포함하고, 상기 헤드의 베이스는 약 4와 64 마이크로 인치 사이의 Ra 표면 마감을 갖는, 리프트 핀 메커니즘.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 리프트 핀은 정전 척에 형성되는 리프트 핀 구멍에 삽입되도록 구성되고, 상기 리프트 핀 구멍은,
    상기 리프트 핀의 상기 샤프트에 대한 개구; 및
    상기 샤프트의 상기 개구로부터 바깥쪽으로 그리고 선택적으로 상방으로 연장되는 레지(ledge)를 포함하고;
    상기 헤드의 상기 베이스는 상기 리프트 핀이 후퇴된(retracted) 구성에 있을 때 상기 레지와 밀착되도록 성형되고; 그리고
    상기 리프트 핀이 상기 후퇴된 구성에 있을 때 상기 헤드의 최상부는 상기 정전 척의 최상부 표면과 같은 높이에 있는, 리프트 핀 메커니즘.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 최상부 단부는 헤드를 포함하고, 상기 헤드는 상기 샤프트로부터 수평 방향 외측으로 연장되고, 상기 헤드 및 상기 샤프트는 "T자" 형상을 형성하는, 리프트 핀 메커니즘.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 리프트 핀 구멍은 상기 레지로부터 상기 정전 척의 상부 표면까지 수직 상방으로 연장되는 측벽을 포함하는, 리프트 핀 메커니즘.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 최상부 단부 및 상기 샤프트는 직선형 핀을 형성하는, 리프트 핀 메커니즘.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    최상부 단부, 저부 단부, 및 상기 최상부 단부로부터 상기 저부 단부까지 연장되는 제1 개구를 포함하는 상부 가이드를 더 포함하고, 상기 샤프트는 상기 제1 개구를 통해 배치되고 상기 제1 개구를 통해 축 방향으로 이동 가능한, 리프트 핀 메커니즘.
  12. 기판 지지체로서,
    기판을 지지하도록 구성되는 지지 플레이트; 및
    상기 기판 지지체 내에 배치되는 복수의 리프트 핀 메커니즘들을 포함하고, 각각의 리프트 핀 메커니즘은,
    세장형 샤프트, 상기 샤프트의 최상부 단부, 상기 샤프트의 저부 단부, 및 상기 샤프트의 상기 저부 단부에 있는 커플링 단부를 포함하는 리프트 핀; 및
    상기 샤프트 주위에 배치되는 벨로우즈 어셈블리를 포함하고, 상기 벨로우즈 어셈블리는,
    상기 샤프트의 축 방향 관통 이동을 용이하게 하는 개구를 구비하는 상부 벨로우즈 플랜지;
    상기 샤프트가 벨로우즈에 의해 둘러싸이는 중앙 볼륨 안으로 연장되도록 상기 상부 벨로우즈 플랜지의 하부 표면에 커플링되는 제1 단부를 구비하는 상기 벨로우즈; 및
    상기 벨로우즈의 제2 단부 근처의 중앙 볼륨을 밀봉하기 위해 상기 벨로우즈의 상기 제2 단부에 커플링되는 벨로우즈 가이드 어셈블리 ― 상기 샤프트는 상기 샤프트의 상기 커플링 단부에서 상기 벨로우즈 가이드 어셈블리에 커플링되고, 상기 벨로우즈 가이드 어셈블리는, 상기 상부 벨로우즈 플랜지와 관련한 상기 벨로우즈 가이드 어셈블리의 축 방향 이동이 상기 상부 벨로우즈 플랜지와 관련하여 상기 리프트 핀을 축 방향으로 이동시키도록 상기 상부 벨로우즈 플랜지와 관련하여 축 방향으로 이동 가능함 ― 를 포함하는, 기판 지지체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 지지 플레이트는 상기 리프트 핀들 중 대응하는 리프트 핀들이 관통하여 이동 가능하게 배치되는 복수의 개구들을 포함하고, 상기 벨로우즈 어셈블리는 상기 지지 플레이트 내에 배치되는, 기판 지지체.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 지지 플레이트는 정전 척을 포함하는, 기판 지지체.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 지지 플레이트는,
    장착 플레이트; 및
    상기 정전 척과 상기 장착 플레이트 사이에 배치되는 라디오 주파수(RF) 전극을 더 포함하는, 기판 지지체.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 벨로우즈 가이드 어셈블리는,
    원통형 볼륨을 정의하는 제1 벨로우즈 가이드, 및
    상기 제1 벨로우즈 가이드에, 그리고 상기 벨로우즈의 상기 제2 단부에 로케이팅되는 단부 플레이트에 커플링되는 제2 벨로우즈 가이드 ― 상기 제1 벨로우즈 가이드 및 상기 제2 벨로우즈 가이드는 축 방향으로 이동 가능함 ― 를 포함하는, 기판 지지체.
  17. 제16항에 있어서,
    각각의 리프트 핀 메커니즘은,
    축 방향을 따라 이동 가능한 제1 푸시 로드 ― 상기 제1 푸시 로드는 최상부 단부, 상기 최상부 단부보다 더 작은 직경을 갖는 저부 단부를 포함하고, 상기 제1 푸시 로드는 상기 장착 플레이트의 대응하는 형상의 개구에서, 그리고 상기 제2 벨로우즈 가이드 아래에서 포지셔닝되고, 상기 제2 벨로우즈 가이드의 저부 단부는 상기 제1 푸시 로드의 상기 최상부 단부와 정합되도록 성형되고, 상기 제1 푸시 로드의 하방 이동은 상기 장착 플레이트에 의해 제한됨 ―;
    상기 축 방향을 따라 이동 가능한 제2 푸시 로드 ― 상기 제2 푸시 로드는 최상부 단부 및 저부 단부를 포함하고, 상기 제2 푸시 로드는 상기 제1 푸시 로드 아래에 포지셔닝되고, 상기 제1 푸시 로드의 상기 저부 단부는 상기 제2 푸시 로드의 상기 최상부 단부와 정합되도록 성형됨 ―; 및
    상기 제2 푸시 로드의 상기 저부 단부와 커플링되는 제3 푸시 로드를 포함하는 액추에이터 ― 상기 액추에이터는 상기 제3 푸시 로드를 축 방향으로 이동시키도록 구성됨 ― 를 더 포함하는, 기판 지지체.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 벨로우즈에 대한 상기 샤프트의 상기 커플링은,
    상기 샤프트의 상기 커플링 단부에 커플링되는 제1 그리퍼;
    상기 제1 그리퍼에 커플링되는 제2 그리퍼; 및
    스토퍼를 포함하고, 상기 스토퍼는,
    상기 제2 그리퍼에 커플링되는 최상부 부분;
    상기 단부 플레이트의 중앙 개구를 통과하는 세장형 부분; 및
    상기 단부 플레이트 및 상기 제2 벨로우즈 가이드에 의해 정의되는 공동 내에 포지셔닝되는 저부 부분을 포함하고, 상기 저부 부분은,
    상기 단부 플레이트의 상기 중앙 개구의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 플랜지; 및
    상기 플랜지의 중앙에 있으며 상기 제2 벨로우즈 가이드를 향하는 짐벌을 포함하는, 기판 지지체.
  19. 제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 플레이트는 리프트 핀 구멍을 포함하고, 상기 리프트 핀은 상기 리프트 핀 구멍에 삽입되도록 구성되고, 상기 리프트 핀 구멍은,
    상기 리프트 핀의 상기 샤프트에 대한 개구; 및
    상기 샤프트의 상기 개구로부터 바깥쪽으로 그리고 선택적으로 상방으로 연장되는 레지를 포함하고;
    상기 리프트 핀의 헤드의 베이스는 상기 리프트 핀이 후퇴된 구성에 있을 때 상기 레지와 밀착되도록 성형되고; 그리고
    상기 리프트 핀이 상기 후퇴된 구성에 있을 때 상기 리프트 핀의 상기 헤드의 최상부는 상기 지지 플레이트의 최상부 표면과 같은 높이에 있는, 기판 지지체.
  20. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장착 플레이트는 상기 정전 척 아래에 배치되는 전도성 플레이트를 더 포함하고, 상기 벨로우즈 가이드 어셈블리는 상기 전도성 플레이트 내에 배치되는, 기판 지지체.
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