TWI674168B - 升降杆致動器、基板材支撐組件、及利用基板材支撐組件的方法 - Google Patents

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Abstract

本文中描述的實施方案提供一種升降杆致動器。所述升降杆致動器具有外殼。所述外殼具有內部容積。軌道設置在所述內部容積中並耦接到所述外殼。中心軸至少部分設置在所述外殼的所述內部容積中。導向件可移動地耦接到所述軌道。至少一個內波紋管設置在所述內部容積中，所述內波紋管在所述中心軸與所述外殼之間形成密封。彈性構件設置在所述內部容積中，並配置用於施加使所述中心軸回縮到所述外殼中的力。入口埠被配置成引導流體在所述內波紋管與所述外殼之間進入所述內部容積。所述流體產生反作用於所述彈性構件以使所述中心軸相對於所述外殼伸展的力。

Description

升降杆致動器、基板材支撐組件、及利用基板材支撐組件 的方法
本文中描述的實施方案總體涉及半導體的製造，並且更具體地涉及一種升降杆致動器及所述升降杆致動器的使用方法。
器件小型化使得基板材膜層中形成的器件圖案的小尺寸更為臨界。在基板材中實現臨界尺寸的基礎是品質良好並對基板材中的下方膜層具有良好附著力的膜層。在半導體器件的製造期間，為了形成適用於最終用途的材料層和特徵，基板材將在各種處理腔室中經歷許多操作。例如，基板材可以經歷若干沉積、退火和蝕刻操作，以及其他操作。機械手(robot)可以將基板材運輸到處理腔室內的基板材支撐組件上，以供在處理腔室中進行處理。基板材支撐組件包括升降杆，所述升降杆可致動成將基板材與基板材支撐組件間隔開來，以便促成利用機械手來交換基板材。
為了在基板材上實現品質一致良好的膜，就要使工藝設備保持減少對處理腔室的環境污染。使升降 杆位移的致動器可為潛在的腔室污染源。由於對污染的要求變得越來越為嚴苛，因此，必須解決所有潛在污染源。
因此，需要一種經改進的升降杆致動器及所述升降杆致動器的使用方法。
本文中描述的實施方案提供一種升降杆致動器，基板材支撐組件及所述升降杆致動器、基板材支撐組件的使用方法。在一個實施方式中，所述升降杆致動器具有外殼。所述外殼具有內部容積。軌道設置在所述內部容積中並耦接到所述外殼。中心軸至少部分設置在所述外殼的所述內部容積中。導向件可移動地耦接到所述軌道。至少一個內波紋管設置在所述內部容積中，所述內波紋管在所述中心軸與所述外殼之間形成密封。彈性構件設置在所述內部容積中並配置用於施加使所述中心軸回縮到所述外殼中的力。入口埠被配置成引導流體在所述內波紋管與所述外殼之間進入所述內部容積。所述流體產生反作用於所述彈性構件以使所述中心軸相對於所述外殼伸展的力。
在另一實施方式中，一種基板材支撐組件具有工件表面，所述工件表面被配置成將基板材支撐在其上。升降杆是穿過基板材支撐件而設置，被配置成使所述基板材從所述工件表面上升和下降。升降杆致動器耦接到所述升降杆，並且可操作成使所述升降杆回縮和伸 展。所述升降杆致動器具有外殼。所述外殼具有內部容積。軌道設置在所述內部容積中，並耦接到所述外殼。中心軸耦接到所述升降杆，並且至少部分設置在所述外殼的所述內部容積中。導向件可移動地耦接到所述軌道。至少一個內波紋管設置在所述內部容積中，所述內波紋管在所述中心軸與所述外殼之間形成密封。彈性構件設置在所述內部容積中，並配置用於施加使所述中心軸回縮到所述外殼中的力。入口埠被配置成引導流體在所述內波紋管與所述外殼之間進入所述內部容積。所述流體產生反作用於所述彈性構件以使所述中心軸相對於所述外殼伸展的力。
在又一實施方式中。
100‧‧‧處理腔室
102‧‧‧腔室主體
104‧‧‧壁
108‧‧‧蓋
110‧‧‧泵送埠
112‧‧‧氣體面板材
114‧‧‧入口埠
116‧‧‧RF功率源
118‧‧‧匹配電路
120‧‧‧等離子體施加裝置
122‧‧‧等離子體
124‧‧‧內部容積
125‧‧‧支撐基座
126‧‧‧基板材支撐組件
128‧‧‧基座基部
130‧‧‧冷卻基部
132‧‧‧基板材支撐件
134‧‧‧基板材
140‧‧‧升降杆致動器
142‧‧‧升降杆
144‧‧‧流體源
148‧‧‧控制器
160‧‧‧導管
172‧‧‧中央處理單元(CPU)
174‧‧‧記憶體
176‧‧‧電路系統
178‧‧‧流體源
180‧‧‧設施板材
188‧‧‧開口
202‧‧‧中心線
203‧‧‧中線
208‧‧‧頂部開口
209‧‧‧底部開口
210‧‧‧外殼
211‧‧‧中心開口
212‧‧‧頂帽
213‧‧‧墊圈
214‧‧‧底帽
215‧‧‧墊圈
216‧‧‧套管
217‧‧‧孔隙
219‧‧‧側壁
220‧‧‧中心軸
221‧‧‧外徑
222‧‧‧套環
224‧‧‧上部部分
226‧‧‧下部部分
227‧‧‧內表面
230‧‧‧導向件止擋件
231‧‧‧外表面
232‧‧‧內表面
234‧‧‧上部硬止擋件
236‧‧‧下部硬止擋件
240‧‧‧軌道
242‧‧‧緊固件
243‧‧‧緊固件位置
244‧‧‧凸緣
246‧‧‧附接件接收器
247‧‧‧緊固件
250‧‧‧內波紋管
251‧‧‧波紋管導向件
252‧‧‧彈性構件
254‧‧‧帶
272‧‧‧內部區域
274‧‧‧外部區域
276‧‧‧外部
278‧‧‧插塞
281‧‧‧內部容積
282‧‧‧入口埠
284‧‧‧頂端
286‧‧‧底端
288‧‧‧支撐凸緣
290‧‧‧感測器
293‧‧‧回縮位置
294‧‧‧伸展位置
321‧‧‧頂部邊緣
322‧‧‧底部邊緣
324‧‧‧外伸部
326‧‧‧外周邊
345‧‧‧導向件
346‧‧‧附接點
382‧‧‧安裝部分
因此，為了能夠詳細理解本發明的上述特徵結構所用方式，上文所簡要概述的本發明的更具體的描述可以參考實施方案進行，一些實施方式示出在附圖中。然而，應當注意，附圖僅僅示出本發明的典型實施方案，並且因此不應視為限制本發明的範圍，因為本發明可允許其他等效實施方案。
圖1是處理腔室的示意性橫截面側視圖，所述處理腔室具有帶有升降杆致動器的一個實施方式的基板材支撐組件。
圖2是升降杆致動器的示意性橫截面側視圖。
圖3是升降杆致動器的示意性側視圖，其中致動器的外殼已被去除。
圖4是用於利用具有升降杆致動器的基板材支撐組件來處理基板材的方法。
為了促進理解，已盡可能使用相同元件符號指定各圖所共有的相同元件。應預見到，一個實施方案的要素和特徵可有利地併入其他實施方案，而無需進一步敘述。
本文中描述的實施方案提供一種升降杆致動器，所述升降杆致動器使得能夠利用最少移動零件在基板材支撐組件中精確移動升降杆。此外，在一些實施方式中，可將升降杆致動器提供在基板材支撐組件中，使得可基本上省去外部升降杆致動器、電機和支架，由此使成本和維護減少。雖然升降杆致動器在下文中被描述為在蝕刻處理腔室中，但是升降杆致動器也可用於其他類型的等離子體處理腔室，諸如物理氣相沉積腔室、化學氣相沉積腔室、離子佈植腔室和期望在其中精確移動升降杆的其他系統。
圖1是處理腔室100的示意性橫截面側視圖，所述處理腔室100具有帶有升降杆致動器140的一個實施方式的基板材支撐組件126，所述升降杆致動器用於使升降杆142上升和下降。雖然圖1中僅描繪了一個升降杆致動器140，但是應當理解，多個升降杆致動器 140設置成適於在基板材傳送過程中將基板材134與基板材支撐組件126間隔開的佈置。如上所論述，升降杆致動器140可以用於其他處理腔室(例如，等離子體處理腔室、退火腔室、物理氣相沉積腔室、化學氣相沉積腔室和離子佈植腔室)以及期望以最少移動零件來實現升降杆的精確控制的能力的其他系統。
處理腔室100包括接地腔室主體102。腔室主體102包括壁104、底部106和蓋108，它們共同地封閉並限定內部容積124。基板材支撐組件126設置在內部容積124中，並且被配置成在處理期間將基板材134支撐在所述基板材支撐組件上。
處理腔室100的壁104包括開口188，基板材134可以通過這個開口用機械手傳送進出內部容積124。泵送埠110形成在腔室主體102的壁104或底部106中的一者中，並流體連接到泵送系統(未示出)。泵送系統用於維持處理腔室100的內部容積124內的真空環境，同時將處理副產物去除。
氣體面板材112通過穿過腔室主體102的蓋108或壁104中的至少一個而形成的一個或多個入口埠114向處理腔室100的內部容積124提供工藝氣體和/或其他氣體。氣體面板材112所提供的工藝氣體在內部容積124中激發形成用於處理設置在基板材支撐組件126上的基板材134的等離子體122。工藝氣體可由電感耦合到來自位於腔室主體102外的等離子體施加裝置120 的工藝氣體的RF功率激發。在圖1中描繪的實施方式中，等離子體施加裝置120通過匹配電路118而耦接到RF功率源116的一對同軸線圈。
控制器148被耦接到處理腔室100，以便控制對處理腔室100的操作以及對基板材134的處理。控制器148可為可用於工業環境以控制各種子處理器和子控制器的任何形式的通用資料處理系統中的一種。一般來說，控制器148包括與記憶體174和輸入/輸出(I/O)電路系統176通信的中央處理單元(CPU)172，以及其他常見部件。控制器148的CPU 172執行的軟體命令可以操作基板材支撐組件126，並且致使處理腔室例如經由升降杆致動器140使升降杆142上升或下降、將蝕刻劑氣體混合物(即，處理氣體)引入內部容積124中、通過施加來自等離子體施加裝置120的RF功率從處理氣體形成等離子體122以及對基板材134上的材料層進行蝕刻。
基板材支撐組件126一般包括至少一個基板材支撐件132。基板材支撐件132可為真空卡盤、靜電卡盤、襯托器(suscepter)、加熱器或其他工件支撐表面。在圖1的實施方式中，基板材支撐件132被描繪為靜電卡盤。基板材支撐件132包括用於容納升降杆142的升降杆孔。
基板材支撐組件126還可包括冷卻基部130。基板材支撐組件126可另外地包括其他未示出的 部件。基板材支撐組件126可去除地耦接到支撐基座125。支撐基座125可以包括基座基部128和設施板材180。支撐基座125被安裝到腔室主體102。可將基板材支撐組件126週期性地從支撐基座125上去除，以便允許整修基板材支撐組件126的一個或多個部件。
設施板材180可以設置在基座基板材128上，並配置成容納升降杆致動器140。另外，設施板材180被配置成容納來自基板材支撐組件126的多個流體連接件。設施板材180還配置成容納來自基板材支撐組件126的多個電氣連接件。許多個連接件可鋪設在基板材支撐組件126的外部或內部，同時設施板材180提供可供連接件通向相應終端的介面。
溫度可控的冷卻基部130可以設置在設施板材180上。溫度可控的冷卻基部130被耦接到熱傳遞流體源144。熱傳遞流體源144提供傳熱流體，諸如液體、氣體或它們的組合，這種傳熱流體循環通過設置在冷卻基部130中的一個或多個導管160。流過相鄰導管160的流體可隔離以使得能夠局部控制基板材支撐件132與冷卻基部130的不同區域之間的熱量傳遞，這有助於控制基板材134的側向溫度分佈。
升降杆142可豎直地移動通過基板材支撐件132，並配置成使基板材134移動到基板材支撐件132的工件支撐表面133上方，以便促成用機械手將基板材134傳送進出處理腔室100。
升降杆致動器140設置在升降杆142下方並附接到所述升降杆142。升降杆致動器140操作來使升降杆142在豎直方向上移動。在一個實施方式中，可將升降杆致動器140設置在處理腔室100的內部容積124內。在一個實例中，可將升降杆致動器140設置在支撐基座125或基板材支撐組件126中。
在圖1中描繪的實施方式中，升降杆致動器140可固定到設施板材180或支撐基座125的部件。在另一實施方式中，升降杆致動器140可以位於支撐基座125下方並在處理腔室100外部，諸如位於腔室底部106下方。
升降杆致動器140可流體連接到流體源178。流體源178可以提供工作流體，這種工作流體用於操作成使升降杆致動器140移動，使得升降杆142在垂直於工件支撐表面133的平面的方向上位移。
圖2和圖3提供升降杆致動器140的內部工作方式的認識。圖2是升降杆致動器的示意性橫截面側視圖。圖3是升降杆致動器的示意性側視圖，且外殼已被去除。
首先轉至圖2，升降杆致動器140具有中心軸220，所述中心軸設置在外殼210中。外殼210具有內部275和外部276。頂帽212和底帽214被耦接到外殼210的相對端。彈性構件252和一個或多個內波紋管 250設置在外殼210的內部275中。外殼210具有用於將升降杆致動器140耦接到流體源178的入口埠282。
外殼210的內部275界定內部容積281。外殼210的內部容積281可以具有上部部分224和下部部分226。外殼210可另外地具有凸緣244、側壁219、頂部開口208和底部開口209。另外，外殼210可以具有形成在所述外殼中的一個或多個孔隙217。凸緣244和頂部開口208可設置在外殼210的上部部分224中。底部開口和孔隙217可設置在外殼210的下部部分226中。外殼210可由金屬或其他合適材料形成。例如，外殼210可由不銹鋼或鋁形成。
凸緣244可適配成將外殼210緊固到處理腔室100的一部分。在一個實施方式中，凸緣244可在處理腔室100的內部容積外安裝到腔室底部106。在另一實施方式中，凸緣244可安裝到設施板材180。凸緣244可以具有用於接收緊固件的通孔。或者，凸緣244可以具有形成在所述凸緣上的緊固件(諸如鍵孔型緊固件、“T”型緊固件、帶螺紋緊固件或其他合適的緊固件)。在又一替代方案中，凸緣244可以通過焊接、膠粘、或者通過其他合適手段來附著到處理腔室100的一部分。
孔隙217可形成在外殼210的側壁219中，並且伸展穿過所述側壁。孔隙217可以允許從外殼的外部276接取(access)內部275。插塞278可配置成配合孔隙217。插塞278可以通過使穿過外殼210形成的 孔隙217氣密閉合的任何合適技術來焊接、膠粘、螺接或配接到孔隙217。在一個實施方式中，孔隙217可以具有配置用於接合插塞278的公螺紋以將孔隙217密封的母螺紋。
頂帽212可以具有穿過所述頂帽而形成的中心開口211。頂帽212被固定到外殼210並且覆蓋外殼210的頂部開口208。墊圈213可設置在外殼210與頂帽212之間，以便當頂帽212被固定到外殼210時，在頂帽212與外殼210之間形成氣密密封。底帽214被固定到外殼210並且覆蓋所述外殼的底部開口209。墊圈215或其他密封件可設置在外殼210與底帽214之間，以便當底帽214被固定到外殼210時形成氣密密封。帽214、212和插塞278為外殼210提供壓力密閉密封。
中心軸220可以至少部分設置在外殼210的內部容積281中。中心軸220具有頂端284和底端286。頂端284可以伸展穿過頂帽212中的中心開口211。升降杆致動器140的中心線202可與中心軸220共線。中心軸220具有外徑221、支撐凸緣288、套環222和安裝部分382。支撐凸緣288和套環222可以遠離中線202伸展大於外徑221的距離。支撐凸緣288可設置在中心軸220的頂端284處，並且支撐聯軸器(coupling)276。聯軸器276用於將升降杆致動器140附接到升降杆142。以此方式，升降杆142被連接到中心軸220，並且隨著中心軸220在外殼210內移動進行位移。
套環222可為環形。套環222從中心軸220的外徑在從中線202向外的方向上伸展。套環222可以具有圍繞外周邊326而設置的帶254。帶254可移動地附接到套環222。例如，套環222可以具有與帶254中的螺紋配合的螺紋。使帶254圍繞套環222旋轉可使帶254相對於套環222向上或向下移動。或者，套環222可以具有臺階，帶254可以擱置在這個臺階上。具有所選高度的帶254可以用於使帶254相對於套環上升或下降。帶254相對於套環222的相對位置可經選擇，以便控制施加在中心軸220上的軸向力的量，如下文進一步論述。
內波紋管250是管形的，並且具有內部區域272和外部區域274。在一個實施方式中，內波紋管250是柱形的。內波紋管250可為鋁、塗布鋁、不銹鋼或其他合適材料。內波紋管250的材料和厚度可選擇為允許在操作壓差下以相應方式來軸向變形。內波紋管250可設置在頂帽212與套環222之間。或者，內波紋管250可設置在頂帽212與附接到套環222的帶254之間。內波紋管250可焊接、膠粘或附著到頂帽212和套環222。內波紋管250可以在頂帽212與套環222之間提供氣密密封。在內波紋管250的內部區域272和外部區域274上可以存在壓差。例如，內波紋管250的內部區域272可以處於真空壓力下或接近真空壓力，而內波紋管 250的外部區域274處於大氣壓力(ATM)下或接近大氣壓力。
在一些實施方式中，兩個或更多個內波紋管250可共軸地設置在外殼210內。一個或多個波紋管導向件251可設置在內波紋管250之間。波紋管導向件251被配置成在外殼210內自由上下移動，同時基本上保持平行於中心軸220的套環222。在一個實施方式中，波紋管導向件251是環形的。波紋管導向件251可由鋁、不銹鋼或其他合適材料形成。內波紋管250可密封地附接到波紋管導向件251。例如，內波紋管250可膠粘或焊接到波紋管導向件251。或者，波紋管導向件251可設置在內波紋管250的內部區域272中。一個或多個波紋管導向件251可按一定間隔來附著到內波紋管250，以便基本保持內波紋管250成列，從而延長內波紋管250的壽命。
彈性構件252可設置在外殼210的內部275中。彈性構件252可為線圈彈簧。或者，彈性構件252可為弓狀物、橡膠或用於產生回彈力的其他合適柔性元件。彈性構件252可壓縮和/或伸長以產生用於返回至所述彈性構件的原始狀態的力。彈性構件252可設置在頂帽212與附接到中心軸220的套環222的帶254之間。在一個實施方式中，彈性構件252可設置在內波紋管250與外殼210之間。在另一實施方式中，一個或多個彈性構件252可設置在內波紋管250與中心軸220之間。在 又一實施方式中，內波紋管250和彈性構件252可為單個整體部件。例如，內波紋管250可由在壓縮時產生將內波紋管250偏置回壓縮前的初始長度或形狀的力的材料形成。
彈性構件252使中心軸220朝向回縮位置293和遠離伸展位置294偏置。當中心軸220處於回縮位置293時，帶254可相對於套環222軸向調整以調整回彈力，即，調整彈性構件252的壓縮長度。例如，帶254可相對於套環222上升，以便增大彈性構件252的回彈力。在一個實施方式中，彈性構件252的彈性常數和壓縮長度可選擇為當處於回縮位置293時，使得中心軸220維持處於回縮位置293，同時克服施加在內波紋管250的內部區域272上的約40磅/平方英寸的真空力。
安裝部分382可設置在底端286，或者接近底端。安裝部分382的外伸部324可從中線202延伸大於外徑221的距離。因此，安裝部分382可以偏離中線202中心。或者，安裝部分382的外伸部324可處在自中線202起等於或小於外徑221的距離內。例如，可以在中心軸220中形成平臺(flat)，以便形成安裝部分382。在一個實施方式中，安裝部分382的中線203偏離中心軸220的中線202。
安裝部分382可以具有頂部邊緣321、底部邊緣322以及一個或多個附接點346。附接點346可為用於接收緊固件(諸如螺杆、鉚釘或用於將中心軸220 可移動地附接到升降杆致動器140的其他合適的緊固件)的通孔。或者，附接點346可為膠接點、焊接點或用於將中心軸220附接到升降杆致動器140的可移動部分的其他合適方式。頂部邊緣321可以延伸超過中心軸220的外徑221。
中心軸220的安裝部分382可附接到導向件345。導向件345可以具有附接件接收器246。附接件接收器246可與安裝部分382上的附接點346一起作用，以便將中心軸220固定到導向件345。附接件接收器246可為配置用於接收緊固件247(諸如穿過中心軸220的安裝部分382的附接點346設置的螺杆或鉚釘)的孔。以此方式，中心軸220被固定到導向件345。或者，附接件接收器246可為準備粘結劑(諸如膠水或焊料)的局部區域。
導向件345可以在安裝於外殼210中的軌道240上滑動。軌道240可以具有一定形狀(諸如T形)，並且導向件345具有用以接收軌道240的互補形狀。導向件345和軌道240可以具有在導向件345與軌道240之間的輥、球形軸承或其他合適軸承式接觸件(未示出)，以便減小導向件345沿軌道240移動時的摩擦力。軸承可以是彈簧載入的，以進一步防止導向件345扭結、偏斜或在除了沿軌道240直線向下之外的方向上移動。例如，導向件345可以具有彈簧載入球形軸承，使得導向件345可沿軌道240豎直線性移動，而實際不發 生顯著側向、俯仰、搖擺或偏航移動。以此方式，中心軸220可以在伸展位置294與回縮位置293之間移動，而實際不發生可能潛在致使升降杆142在設置於基板材支撐組件126中的升降杆孔中揉搓或摩擦的歪斜、旋轉或其他相關移動。因此，導向件345就有助於減小腔室污染，同時延長升降杆142以及具有升降杆孔的部件的使用壽命。
軌道240可設置在內部容積281的下部部分226中。軌道240可利用穿過沿軌道240定位的緊固件位置243而設置的多個緊固件242附接到外殼210的內表面227。緊固件242可以是螺杆型緊固件或其他合適的緊固件。外殼中的孔隙217可與緊固件位置243顯著對準。孔隙217可供接取用於將軌道240固定到外殼的緊固件242。孔隙217另外可供接取將中心軸220的安裝部分382附接到導向件345的緊固件247。例如，插塞278可暫時從孔隙217去除，以便接取用於安裝或去除軌道240或中心軸220的緊固件247、242。
導向件止擋件230可設置在外殼210的下部部分226中。導向件止擋件230可由金屬、塑膠或其他合適材料形成。導向件止擋件230可以具有外表面231和內表面232。導向件止擋件230可以具有上部硬止擋件234。另外，導向件止擋件230可以具有下部硬止擋件236。上部硬止擋件234和下部硬止擋件236可從導向件止擋件230的內表面232朝向中線202伸展。上部 硬止擋件234可以防止導向件345在沿軌道240向上的方向上行進得比上部硬止擋件234更遠。上部硬止擋件234在中心軸220處於伸展位置294時接觸導向件345，並且防止中心軸220進一步地向上移動。下部硬止擋件236可以防止導向件345在沿軌道240向下的方向上行進得比下部硬止擋件236更遠。下部硬止擋件236在中心軸220處於回縮位置293時接觸導向件345，並且防止中心軸220進一步地向下移動。因此，上部硬止擋件234和下部硬止擋件236限制導向件345沿軌道240的行進，從而限制中心軸220相對於外殼210的移動。
套管216可設置在外殼210的上部部分224中。套管216可由塑膠、平滑材料或其他減小摩擦力的材料形成。套管216可以減小外殼210的上部部分224中的中心軸220、彈性構件252、波紋管導向件251和帶254之間的摩擦力。套管216還可幫助改進在附接到中心軸220的套環222的帶254與外殼210之間的配合。以此方式，套管216有利地基本防止中心軸220在除了回縮位置293與伸展位置294之間的線性方向外的任何方向上移動。
感測器290可用於指示導向件345沿軌道240的位置。感測器290可替代地指示中心軸220是處於伸展位置294還是回縮位置293。感測器290可為接近度感測器、接近度感測器、簧片開關、磁感測器、霍 爾效應開關、極限開關或用於確定中心軸220相對於外殼210的位置的其他合適設備。感測器290可安裝到外殼210。感測器290可使用磁場或其他方法來確定中心軸220的位置，而不延伸進入外殼210的內部容積281中。或者，感測器290可存在於外殼210的內部容積281中。在又一替代方案中，感測器290可以位於外殼210外部。
入口埠282可穿過外殼210而設置，並與外殼210中被插塞278、帽212、214和內波紋管250封閉和密封的內部容積281流體連接。入口埠282被耦接到流體源178。通過由內波紋管250在中心軸220與外殼210之間形成的氣密密封，就防止了通過入口埠282來提供的流體進入內波紋管250的內部區域272。因此，通過入口埠282而進入的流體增大內部容積281在內波紋管250的內部區域272外的部分中的壓力。所增大的流體壓力在套環222上形成向上的力。另外使流體壓力增大以克服彈性構件252的力致使中心軸220向上移動，直到導向件345接觸上部硬止擋件234。調諧彈性構件252產生的力可通過使帶254沿套環222移動以壓縮或鬆弛彈性構件252來執行。流體可通過入口埠282從外殼210的內部容積281去除，從而允許彈性構件252產生的力來使中心軸220向下移動，直到導向件345接觸下部硬止擋件236。因此，通過經由入口埠282 將流體移入和移出外殼210的內部容積281，就促成了中心軸220在回縮位置293與伸展位置294之間移動。
內波紋管250將升降杆致動器140的部件與腔室環境隔離，並保護其免受腔室環境影響。有利的是，內波紋管250和彈性構件252操作來使升降杆142位移，而不需要常規升降杆致動器、移動支架、電機等等。然而，應當瞭解，內波紋管250可有利地保護常規升降杆致動器並甚至電機的內部操作免受腐蝕性的腔室環境影響，從而延長常規的致動器壽命。升降杆致動器140使每個升降杆142比常規佈置更精確地在豎直方向上移動，因為存在很少用於上下移動升降杆的移動零件。升降杆致動器140的彈簧載入的導向件345基本上最小化升降杆142的側隙(side play)或角錯位，這種側隙或角錯位在常規設計中導致磨損以及顆粒產生。導向件345和軌道240基本上最小化中心軸的非軸向的移動。因此，當中心軸220在伸展位置294與回縮位置293之間移動時，隨著升降杆142沿Z方向上升和下降，升降杆致動器140使升降杆142在X/Y方向上更為精確。導向件345和軌道240還防止了中心軸220旋轉，並且因此內波紋管250不會經受可能引起內波紋管250損壞或縮短內波紋管250的壽命的扭轉力。因此，用於清理腔室並維護用於移動升降杆142的各類部件的操作停機時間減少，由此減少操作成本並且增大生產能力。導向件345和軌道240可用於氣動升降杆致動器140以及非氣動致 動器(諸如機械式致動器)兩者，因為它維持升降杆142的對準，這就防止刮擦並且延長升降杆142的壽命。
圖4是用於利用具有升降杆致動器(諸如上述升降杆致動器等等)的基板材支撐組件來處理基板材的方法400的一個實施方式的流程圖。方法400在方框402處通過將流體施加到升降杆致動器中的埠開始。內波紋管提供氣密密封並且防止流體進入腔室。升降杆致動器具有附接到導向件的中心軸，所述導向件在用於將中心軸的移動限制於豎直方向中的軌道上行進。導向件響應於流體施加到埠的移動受到彈性構件的反向作用。流體形成的力大於彈性構件提供的力，這使中心軸沿軌道在豎直方向上向上移動。中心軸會持續移動，直到到達附接到中心軸的導向件接觸上部硬止擋件時的完全伸展位置為止。中心軸使附接到其上的升降杆伸展到基板材支撐件的工件表面上方。基板材通過基板材傳送機械手安置在伸展的升降杆上。
在方框404處，允許從外殼的埠排出流體。彈性構件提供用於使中心軸對抗真空力向下移動的力。附接到中心軸的導向件沿軌道向下行進，直到接觸下部硬止擋件為止。在所述中心軸到達下降位置時，下部硬止擋件使中心軸停止移動。中心軸的向下移動會對應地使升降杆回縮到基板材支撐組件中。在所述中心軸到達下降位置時，支撐基板材的升降杆會回縮到工件支撐表面下方，由此，將基板材傳送到工件支撐表面。
在方框406處，在基板材支撐組件上處理基板材。例如，基板材可以在駐留有基板材支撐組件的真空腔室中處理。基板材可以在暴露於等離子體時進行真空處理。在處理腔室內存在等離子體的情況下對基板材中的一者執行的工藝可為蝕刻、化學氣相沉積、物理氣相沉積、離子佈植、等離子體處理、退火、氧化還原、除塵(abatement)或其他等離子體工藝中的一種。預見的是，基板材可在其他環境中(例如，在大氣條件下)在溫度可控的表面上進行處理，以用於其他應用。
儘管上述內容針對本發明的實施方案，但也可在不脫離本發明的基本範圍的情況下設計本發明的另外實施方案，並且本發明的範圍是由隨附權利要求書來確定。

Claims (20)

  1. 一種升降杆致動器，包括：一外殼，該外殼具有一內部容積；一軌道，該軌道設置在該內部容積中並耦接到該外殼；一中心軸，該中心軸至少部分設置在該內部容積中；一導向件止擋件，該導向件止擋件沿著該內部容積中之該軌道延伸，該導向件止擋件具有一上部硬止擋件及一下部硬止擋件；一導向件，經配置以：固定該中心軸；以及在一第一位置與一第二位置之間的該軌道上滑動；至少一個內波紋管，該至少一個內波紋管設置在該內部容積中，該內波紋管在該中心軸與該外殼之間形成密封；一彈性構件，該彈性構件設置在該內部容積中並配置用於施加使該中心軸回縮到該外殼中的一彈性力；以及一入口埠，該入口埠被配置成引導流體在該內波紋管與該外殼之間進入該內部容積，從而產生反作用於 該彈性構件以使該中心軸相對於該外殼伸展的一流體力。
  2. 如請求項1所述的升降杆致動器，進一步包括：一帶，該帶設置在該中心軸上，可調整該帶相對於該中心軸的一位置以調整該彈性構件所施加在該中心軸上的該彈性力。
  3. 如請求項1所述的升降杆致動器，其中該至少一個內波紋管包括至少兩個軸向對準的內波紋管。
  4. 如請求項3所述的升降杆致動器，進一步包括：一波紋管導向件，該波紋管導向件設置在相鄰內波紋管之間，該波紋管導向件被配置成維持該內波紋管相對於該外殼的軸向對準。
  5. 如請求項1所述的升降杆致動器，進一步包括：一套管，該套管設置在該彈性構件與該外殼之間。
  6. 如請求項1所述的升降杆致動器，其中該導向件的軸承是彈簧載入的。
  7. 如請求項1所述的升降杆致動器，進一步包括：一感測器，該感測器耦接到該外殼，該感測器被配 置成提供指示該中心軸的一位置的一計量。
  8. 如請求項1所述的升降杆致動器，其中該外殼進一步包括：孔隙，該等孔隙用於提供接取將該軌道安裝到該外殼的緊固件；以及可去除插塞密封件，該等可去除插塞密封件設置在該等孔隙中。
  9. 一種基板材支撐組件，包括：一基板材支撐件，該基板材支撐件具有一工件表面，該工件表面被配置成將一基板材支撐在該工件表面上；一升降杆，該升降杆穿過該基板材支撐件而設置，被配置成使該基板材從該工件表面上升和下降；以及一升降杆致動器，該升降杆致動器耦接到該升降杆，並且可操作成使該升降杆回縮和伸展，該升降杆致動器進一步包括：一外殼，該外殼具有一內部容積；一軌道，該軌道設置在該內部容積中並耦接到該外殼；一中心軸，該中心軸耦接到該升降杆，並至少部分設置在該內部容積中；一導向件止擋件，該導向件止擋件沿著該內部容 積中之該軌道延伸，該導向件止擋件具有一上部硬止擋件及一下部硬止擋件；一導向件，經配置以：固定該中心軸；以及在一第一位置與一第二位置之間的該軌道上滑動；至少一個內波紋管，該至少一個內波紋管設置在該內部容積中，該內波紋管在該中心軸與該外殼之間形成密封；一彈性構件，該彈性構件設置在該內部容積中並配置用於施加使該中心軸回縮到該外殼中的一彈性力；以及一入口埠，該入口埠被配置成引導流體在該內波紋管與該外殼之間進入該內部容積，從而產生反作用於該彈性構件以使該中心軸相對於該外殼伸展的一流體力。
  10. 如請求項9所述的基板材支撐組件，進一步包括：一基座組件，其中該基座組件包括：一基部；以及一設施板材，該設施板材設置在該基部與該基板材支撐件之間。
  11. 如請求項10所述的基板材支撐組件，其 中該升降杆致動器設置在該基板材支撐組件的該基座組件內部。
  12. 如請求項10所述的基板材支撐組件，其中該升降杆致動器設置在該基板材支撐組件的該基座組件下方。
  13. 如請求項9所述的基板材支撐組件，進一步包括：一帶，該帶設置在該中心軸上，可調整該帶相對於該中心軸的一位置以調整該彈性構件所施加在該中心軸上的該彈性力。
  14. 如請求項9所述的基板材支撐組件，其中該至少一個內波紋管包括至少兩個軸向對準的內波紋管。
  15. 如請求項14所述的基板材支撐組件，進一步包括：一波紋管導向件，該波紋管導向件設置在相鄰內波紋管之間，該波紋管導向件被配置成維持該內波紋管相對於該外殼的軸向對準。
  16. 如請求項9所述的基板材支撐組件，進一步包括：套管，該套管設置在該彈性構件與該外殼之間。
  17. 如請求項9所述的基板材支撐組件，其中 該導向件的軸承是彈簧載入的。
  18. 如請求項9所述的基板材支撐組件，進一步包括：一感測器，該感測器耦接到該外殼，該感測器被配置成提供指示該中心軸的一位置的一計量。
  19. 如請求項9所述的基板材支撐組件，其中該外殼進一步包括：孔隙，該等孔隙用於提供接取將該軌道安裝到該外殼的緊固件；以及可去除插塞密封件，該等可去除插塞密封件設置在該等孔隙中。
  20. 一種在一處理腔室中利用一基板材支撐組件來處理一基板材的方法，其中該基板材支撐組件具有一升降杆致動器，該方法包括以下步驟：將流體施加到該升降杆致動器中的一埠，其中內波紋管提供一氣密密封，並且防止該流體進入該處理腔室；回應於該流體被施加到該埠，移動附接到一中心軸的一導向件，其中該導向件的該移動受到一彈性構件的反向作用；使該中心軸伸展以使一基板材支撐組件的升降杆附接至該中心軸，其中由一基板材傳送機械手將該基 板材傳送機械手安置在伸展的該等升降杆上；從該外殼的該埠排出該流體，其中該彈性構件提供一力，以使該中心軸對抗一真空力而向下移動，從而相應地使該等升降杆回縮到該基板材支撐組件中並將該基板材傳送到該基板材支撐組件上；以及在該基板材支撐組件上處理該基板材。
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