JP3205145U - 基板リフトピンアクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【課題】リフトピンアクチュエータを提供する。【解決手段】リフトピンアクチュエータは、ハウジング210を有する。ハウジングは、内部容積281を有する。トラック240は、内部容積内に配置され、ハウジングに結合される。中心シャフト220は、ハウジングの内部容積内に少なくとも部分的に配置される。ガイドは、トラックに移動自在に結合される。少なくとも1つの内部ベローズ250は、内部容積内に配置され、内部ベローズは、中心シャフトとハウジングとの間にシールを形成する。弾性部材252は、内部容積内に配置され、中心シャフトをハウジング内に後退させる力を印加するように構成される。入口ポート282は、内部ベローズとハウジングとの間の内部容積内に流体を導入するように構成される。流体は、ハウジングに対して中心シャフトを伸長させる弾性部材に対抗する力を発生させる。【選択図】図2
Description
(分野)
本明細書中に記載の実施形態(インプリメンテーション)は、概して、半導体製造に関し、より具体的には、リフトピンアクチュエータ及びこれを用いた方法に関する。
本明細書中に記載の実施形態(インプリメンテーション)は、概して、半導体製造に関し、より具体的には、リフトピンアクチュエータ及びこれを用いた方法に関する。
(関連技術の説明)
デバイスの微細化は、基板のフィルム層内に形成されたデバイスパターンのための小さな寸法をより重大にしてきた。基板内にクリティカルディメンジョン(限界寸法)を達成することは、良好な品質のフィルム層、及び基板内で下地のフィルム層への良好な接着性を有することから始まる。半導体デバイスの製造中に、基板は、最終用途に適した材料層及び構造を形成するために様々な処理チャンバ内で多くの操作を受けることができる。例えば、基板は、他の操作の中でもとりわけ、いくつかの堆積、アニーリング、エッチング操作を受けることができる。ロボットは、中で処理するための処理チャンバ内の基板支持アセンブリ上に基板を搬送することができる。基板支持アセンブリは、ロボットによる基板の交換を促進するために、基板支持アセンブリから基板を引き離すように作動させることができるリフトピンを含む。
デバイスの微細化は、基板のフィルム層内に形成されたデバイスパターンのための小さな寸法をより重大にしてきた。基板内にクリティカルディメンジョン(限界寸法)を達成することは、良好な品質のフィルム層、及び基板内で下地のフィルム層への良好な接着性を有することから始まる。半導体デバイスの製造中に、基板は、最終用途に適した材料層及び構造を形成するために様々な処理チャンバ内で多くの操作を受けることができる。例えば、基板は、他の操作の中でもとりわけ、いくつかの堆積、アニーリング、エッチング操作を受けることができる。ロボットは、中で処理するための処理チャンバ内の基板支持アセンブリ上に基板を搬送することができる。基板支持アセンブリは、ロボットによる基板の交換を促進するために、基板支持アセンブリから基板を引き離すように作動させることができるリフトピンを含む。
基板上に一貫性のある良質な膜を実現するために、処理装置は、処理チャンバの環境汚染を低減するように維持される。リフトピンを移動させるアクチュエータは、チャンバ汚染の潜在的な源となる可能性がある。汚染要件がより厳しくなるにつれて、潜在的な汚染のすべての源は、対処されなければならない。
したがって、改良されたピンアクチュエータ及びこれを使用するための方法が必要である。
本明細書に記載の実施形態は、リフトピンアクチュエータ、基板支持アセンブリ、及びその使用方法を提供する。一実施形態では、リフトピンアクチュエータは、ハウジングを有する。ハウジングは、内部容積を有する。トラックが、内部容積内に配置され、ハウジングに結合される。中心シャフトは、ハウジングの内部容積内に少なくとも部分的に配置される。ガイドは、トラックに移動自在に結合される。少なくとも1つの内部ベローズは、内部容積内に配置され、内部ベローズは、中心シャフトとハウジングとの間にシールを形成する。弾性部材が、内部容積内に配置され、中心シャフトをハウジング内に後退させる力を印加するように構成される。入口ポートは、内部ベローズとハウジングとの間の内部容積内に流体を導入するように構成される。流体は、ハウジングに対して中心シャフトを伸長させる弾性部材に対抗する力を発生させる。
別の一実施形態では、基板支持アセンブリは、上で基板を支持するように構成されたワークピース面を有する。リフトピンは、ワークピース面から基板を昇降させるように構成された基板支持体を貫通して配置される。リフトピンアクチュエータは、リフトピンに結合され、リフトピンを伸縮するように動作可能である。リフトピンアクチュエータは、ハウジングを有する。ハウジングは、内部容積を有する。トラックは、内部容積内に配置され、ハウジングに結合される。中心シャフトは、リフトピンに結合され、ハウジングの内部容積内に少なくとも部分的に配置される。ガイドは、トラックに移動自在に結合される。少なくとも1つの内部ベローズは、内部容積内に配置され、内部ベローズは、中心シャフトとハウジングとの間にシールを形成する。弾性部材は、内部容積内に配置され、中心シャフトをハウジング内に後退させる力を印加するように構成される。入口ポートは、内部ベローズとハウジングとの間の内部容積内に流体を導入するように構成される。流体は、ハウジングに対して中心シャフトを伸長させるために、弾性部材に対抗する力を発生させる。
本考案の上述した構成を詳細に理解することができるように、上記に簡単に要約した本考案のより具体的な説明を、実施形態を参照して行う。実施形態のいくつかは添付図面に示されている。しかしながら、添付図面は本考案の典型的な実施形態を示しているに過ぎず、したがってこの範囲を制限していると解釈されるべきではなく、本考案は他の等しく有効な実施形態を含み得ることに留意すべきである。
リフトピンアクチュエータの一実施形態を有する基板支持アセンブリを有する処理チャンバの概略断面側面図である。
リフトピンアクチュエータの概略断面側面図である。
アクチュエータのハウジングを除去したリフトピンアクチュエータの概略側面図である。
リフトピンアクチュエータを有する基板支持アセンブリを利用して基板を処理する方法である。
理解を促進するために、図面に共通する同一の要素を示す際には可能な限り同一の参照番号を使用している。一実施形態で開示された要素を、特に説明することなく、他の実施形態で有益に利用してもよいと理解される。
本明細書に記載の実施形態は、最小限の可動部品を有する基板支持アセンブリ内でリフトピンの正確な動作を可能にするリフトピンアクチュエータを提供する。更に、いくつかの実施形態では、外部リフトアクチュエータ、電動モータ、及びブラケットを実質的に排除することができるように、リフトピンアクチュエータを基板支持アセンブリ内に提供することができ、これによってコスト及び保守を低減する。リフトピンアクチュエータは、以下においてエッチング処理チャンバ内で説明されているが、リフトピンアクチュエータは、他のタイプのプラズマ処理チャンバ(例えば、物理気相堆積チャンバ、化学気相堆積チャンバ、イオン注入チャンバ、及びリフトピンの正確な動作が望まれる他のシステム)で利用することができる。
図1は、リフトピン142を昇降させるためのリフトピンアクチュエータ140の一実施形態を有する基板支持アセンブリ126を有する処理チャンバ100の概略断面側面図である。図1には、1つのみのリフトピンアクチュエータ140が示されているが、複数のリフトピンアクチュエータ140が、基板搬送中に基板支持アセンブリ126から基板134を引き離すのに適した配列に配置されていることが理解される。上述したように、リフトピンアクチュエータ140は、他の処理チャンバ(例えば、プラズマ処理チャンバ、アニーリングチャンバ、物理気相堆積チャンバ、化学気相堆積チャンバ、及びイオン注入チャンバ)並びに最小限の可動部品を有するリフトピンを正確に制御する能力が望まれる他のシステムで利用してもよい。
処理チャンバ100は、接地されたチャンバ本体102を含む。チャンバ本体102は、壁104、底部106、及び蓋108を含み、これらは内部容積124を囲み画定する。基板支持アセンブリ126は、内部容積124内に配置され、処理中に基板134を上で支持するように構成される。
処理チャンバ100の壁104は、開口部188を含み、それを通して基板134を内部容積124の内外にロボット搬送することができる。ポンピングポート110は、チャンバ本体102の壁104又は底部106のうちの1つの中に形成され、ポンピングシステム(図示せず)と流体接続される。ポンピングシステムは、処理副生成物を除去しながら、処理チャンバ100の内部容積124内の真空環境を維持するために利用される。
ガスパネル112は、チャンバ本体102の蓋108又は壁104のうちの少なくとも1つを貫通して形成された1以上の入口ポート114を通って処理チャンバ100の内部容積124に処理ガス及び/又は他のガスを供給する。ガスパネル112により供給される処理ガスは、内部容積124内で励起され、これによって基板支持アセンブリ126上に配置された基板134を処理するのに利用されるプラズマ122を形成する。処理ガスは、チャンバ本体102の外側に位置するプラズマアプリケータ120から処理ガスに誘導結合されたRF電力によって励起することができる。図1に示される実施形態では、プラズマアプリケータ120は、整合回路118を介してRF電源116に接続された同軸コイルの組である。
コントローラ148は、処理チャンバ100に結合され、これによって処理チャンバ100の動作及び基板134の処理を制御する。コントローラ148は、様々なサブプロセッサ及びサブコントローラを制御するための工業環境で使用可能な汎用データ処理システムの任意の形態のうちの1つとすることができる。一般的に、コントローラ148は、他の共通のコンポーネントの間でもとりわけ、メモリ174及び入力/出力(I/O)回路176と連通する中央処理装置(CPU)172を含む。コントローラ148のCPU172によって実行されるソフトウェアコマンドは、基板支持アセンブリ126を操作し、処理チャンバに、例えば、リフトピンアクチュエータ140を介してリフトピン142を昇降させる、エッチャントガス混合物(すなわち、処理ガス)を内部容積124内に導入させる、プラズマアプリケータ120からRF電力を印加することによって処理ガスからプラズマ122を形成させる、及び基板134上の材料の層をエッチングさせることができる。
基板支持アセンブリ126は、一般的に、少なくとも基板支持体132を含む。基板支持体132は、真空チャック、静電チャック、サセプタ、ヒータ、又は他のワークピース支持面とすることができる。図1の実施形態では、基板支持体132は、静電チャックとして示されている。基板支持体132は、リフトピン142を収容するためのリフトピン穴を含む。
基板支持アセンブリ126はまた、冷却ベース130を含むことができる。基板支持アセンブリ126は、図示されない他のコンポーネントを更に含むことができる。基板支持アセンブリ126は、支持台125に取り外し可能に結合させることができる。支持台125は、台座128及びファシリティプレート180を含むことができる。支持台125は、チャンバ本体102に取り付けられる。基板支持アセンブリ126は、基板支持アセンブリ126の1以上のコンポーネントの改修を可能にするために、定期的に支持台125から除去することができる。
ファシリティプレート180は、台座128上に配置することができ、リフトピンアクチュエータ140を収容するように構成される。また、ファシリティプレート180は、基板支持アセンブリ126からの複数の流体接続を収容するように構成される。ファシリティプレート180はまた、基板支持アセンブリ126からの複数の電気接続を収容するように構成される。無数の接続が、基板支持アセンブリ126の外部又は内部に走ることができ、同時にファシリティプレート180は、それぞれの末端への接続のためのインタフェースを提供する。
温度制御された冷却ベース130は、ファシリティプレート180上に配置することができる。温度制御された冷却ベース130は、熱伝達流体源144に結合される。熱伝達流体源144は、冷却ベース130内に配置された1以上の導管160を通して循環される熱伝達流体(例えば、液体、気体、又はこれらの組み合わせ)を供給する。隣接する導管160を通って流れる流体は、基板支持体132と、冷却ベース130の異なる領域との間の熱伝達の局所制御を可能にするために分離させることができ、これは基板134の横方向温度プロファイルを制御するのに役立つ。
リフトピン142は、基板支持体132を貫通して鉛直方向に移動可能であり、処理チャンバ100の内外に基板134をロボット搬送するのを促進するために、基板支持体132のワークピース支持面133の上方に基板134を移動させるように構成される。
リフトピンアクチュエータ140は、リフトピン142の下方に配置され、それに取り付けられている。リフトピンアクチュエータ140は、リフトピン142を鉛直方向に移動させるように動作する。一実施形態では、リフトピンアクチュエータ140は、処理チャンバ100の内部容積124内に配置することができる。一例では、リフトピンアクチュエータ140は、支持台125又は基板支持アセンブリ126内に配置することができる。
図1に示される実施形態では、リフトピンアクチュエータ140は、ファシリティプレート180、又は支持台125のコンポーネントに固定することができる。別の一実施形態では、リフトピンアクチュエータ140は、支持台125の下で、処理チャンバ100の外部(例えば、チャンバ底部106の下)にあってもよい。
リフトピンアクチュエータ140は、流体源178に流体接続することができる。流体源178は、ワークピース支持面133の平面に対して垂直な方向にリフトピン142を移動させる方法で、リフトピンアクチュエータ140を移動するように操作するために利用される作動流体を提供することができる。
図2及び図3は、リフトピンアクチュエータ140の内部動作の内観を提供する。図2は、リフトピンアクチュエータの概略側面断面図である。図3は、ハウジングが除去されたリフトピンアクチュエータの概略側面図である。
最初に図2に目を向けると、リフトピンアクチュエータ140は、ハウジング210内に配置された中心シャフト220を有する。ハウジング210は、内部275と外部276を有する。上部キャップ212及び下部キャップ214は、ハウジング210の両端部に結合される。弾性部材252及び1以上の内部ベローズ250が、ハウジング210の内部275に配置される。ハウジング210は、流体源178にリフトピンアクチュエータ140を結合するための入口ポート282を有する。
ハウジング210の内部275は、内部容積281を境界づける。ハウジング210の内部容積281は、上部224と下部226を有することができる。ハウジング210は、フランジ244、側壁219、上部開口部208、及び底部開口部209を更に有することができる。また、ハウジング210は、内部に形成された1以上の開口部217を有することができる。フランジ244及び上部開口部208は、ハウジング210の上部224内に配置することができる。底部開口部及び開口部217は、ハウジング210の下部226内に配置することができる。ハウジング210は、金属又は他の適切な材料から形成することができる。例えば、ハウジング210は、ステンレス鋼又はアルミニウムから形成することができる。
フランジ244は、処理チャンバ100の一部にハウジング210を固定するように構成することができる。一実施形態では、フランジ244は、処理チャンバ100の内部容積の外側のチャンバ底部106に取り付けることができる。別の一実施形態では、フランジ244は、ファシリティプレート180に取り付けることができる。フランジ244は、締結具を受け入れるための貫通孔を有することができる。あるいはまた、フランジ244は、フランジ244上に形成された締結具(例えば、鍵穴型締結具、「T」型締結具、ねじ式締結具、又は他の適切な締結具)を有することができる。更に別の代替手段では、フランジ244は、溶接、接着によって、又は他の適切な手段を介して、処理チャンバ100の一部に接着することができる。
開口部217は、ハウジング210の側壁219内に形成され、ハウジング210の側壁219を貫通して延びることができる。開口部217は、ハウジングの外部276から内部275へのアクセスを許容することができる。プラグ278は、開口部217と嵌合するように構成することができる。プラグ278は、ハウジング210を貫通して形成された開口部217の気密閉鎖を行う任意の適切な技術によって、開口部217に溶接、接着、ねじ止め、又は取り付けることができる。一実施形態では、開口部217は、開口部217をシールするためのプラグ278の雄ねじに係合するように構成された雌ねじを有する。
上部キャップ212は、中央開口部211を貫通して形成させることができる。上部キャップ212は、ハウジング210に固定され、ハウジング210の上部開口部208を覆う。ガスケット213は、ハウジング210と上部キャップ212との間に配置され、これによって上部キャップ212がハウジング210に固定されたときに、上部キャップ212とハウジング210との間に気密シールを形成することができる。底部キャップ214は、ハウジング210の底部開口部209に固定され、ハウジング210の底部開口部209を覆う。底部キャップ214がハウジング210に固定されたとき、気密シールを形成するために、ガスケット215又は他のシールを、ハウジング210と底部キャップ214との間に配置することができる。キャップ214、212、及びプラグ278は、ハウジング210に対して耐圧シールを提供する。
中心シャフト220は、ハウジング210の内部容積281内に少なくとも部分的に配置することができる。中心シャフト220は、上端部284と下端部286を有する。上端部284は、上部キャップ212内の中央開口部211を貫通して伸長することができる。リフトピンアクチュエータ140の中心線202は、中心シャフト220と同一直線上にあってもよい。中心シャフト220は、外径221と、支持フランジ288と、カラー222と、取付部382を有する。支持フランジ288及びカラー222は、外径221よりも大きい距離、中心線202から離れて延びることができる。支持フランジ288は、中心シャフト220の上端部284に配置され、カップリング276を支持することができる。カップリング276は、リフトピンアクチュエータ140をリフトピン142に取り付けるために使用される。このように、リフトピン142は、中心シャフト220に接続され、中心シャフト220がハウジング210内を移動するのにつれて変位する。
カラー222は、リング状とすることができる。カラー222は、中心線202から外側に向かって中心シャフト220の外径から延びる。カラー222は、外周部326の周りに配置されたバンド254を有することができる。バンド254は、カラー222に移動自在に取り付けることができる。例えば、カラー222は、バンド254内のねじと嵌合するねじを有することができる。カラー222の周りにバンド254を回転させることは、カラー222に対して上方又は下方にバンド254を移動することができる。あるいはまた、カラー222は、バンド254を上に載置することができる段差を有することができる。選択された高さを有するバンド254は、カラー222に対してバンド254を昇降させるために使用することができる。カラー222に対するバンド254の相対位置は、以下で更に議論されるように、中心シャフト220に掛けられた軸方向の力の量を制御するように選択することができる。
内部ベローズ250の形状は筒状であり、内側領域272と外側領域274を有する。一実施形態では、内部ベローズ250は、円筒形である。内部ベローズ250は、アルミニウム、コーティングされたアルミニウム、ステンレス鋼、又は他の適切な材料とすることができる。内部ベローズ250の材料及び厚さは、動作圧力差でアコーディオン状に軸方向の変形を可能にするように選択される。内部ベローズ250は、上部キャップ212とカラー222との間に配置することができる。あるいはまた、内部ベローズ250は、上部キャップ212と、カラー222に取り付けられたバンド254との間に配置することができる。内部ベローズ250は、上部キャップ212及びカラー222に溶接、接着、又は付着させることができる。内部ベローズ250は、上部キャップ212とカラー222との間に気密シールを提供することができる。圧力差が、内部ベローズ250の内側領域272及び外側領域274に亘って存在する可能性がある。例えば、内部ベローズ250の外側領域274は、大気圧(ATM)又はその付近としながら、内部ベローズ250の内側領域272は、真空圧又はその付近とすることができる。
いくつかの実施形態では、2以上の内部ベローズ250を、ハウジング210内に同軸に配置することができる。1以上のベローズガイド251は、内部ベローズ250間に配置することができる。ベローズガイド251は、中心シャフト220のカラー222と実質的に平行を維持しながら、ハウジング210内部を自由に上下移動するように構成される。一実施形態では、ベローズガイド251は、リング状である。ベローズガイド251は、アルミニウム、ステンレス鋼、又は他の適切な材料から形成することができる。内部ベローズ250は、ベローズガイド251に密封して取り付けることができる。例えば、内部ベローズ250は、ベローズガイド251に接着又は溶接することができる。あるいはまた、ベローズガイド251は、内部ベローズ250の内側領域272内に配置することができる。1以上のベローズガイド251は、実質的に列に内部ベローズ250を維持する間隔で内部ベローズ250に接着することができ、これは内部ベローズ250の寿命を延長する。
弾性部材252は、ハウジング210の内部275に配置することができる。弾性部材252は、コイルばねとすることができる。あるいはまた、弾性部材252は、弓、ゴム、又は復元力を発生させるための他の適切な可撓性要素とすることができる。弾性部材252は、元の状態に戻す力を発生するように圧縮又は伸長させることができる。弾性部材252は、上部キャップ212と、中心シャフト220のカラー222に取り付けられたバンド254との間に配置することができる。一実施形態では、弾性部材252は、内部ベローズ250とハウジング210との間に配置されてもよい。別の一実施形態では、1以上の弾性部材252が、内部ベローズ250と中心シャフト220との間に配置されてもよい。更に別の一実施形態では、内部ベローズ250と弾性部材252は、単一の一体部品であってもよい。例えば、内部ベローズ250は、圧縮されたときに、圧縮前の最初の長さ又は形状に内部ベローズ250を戻すように付勢する力を発生させる材料で形成されてもよい。
弾性部材252は、後退位置293に向かって、伸長位置294から離れて、中心シャフト220を付勢する。バンド254は、復元力(すなわち、中心シャフト220が後退位置293にあるときの弾性部材252の圧縮長さ)を調整するように、カラー222に対して軸方向に調整することができる。例えば、バンド254は、弾性部材252の復元力を増加させるために、カラー222に対して持ち上げてもよい。一実施形態では、弾性部材252が後退位置293にいる間、内部ベローズ250の内側領域272に掛けられた約40ポンド毎平方インチの真空力に打ち勝ちながら、後退位置293に中心シャフト220を維持するバネ定数及び圧縮長さを有する弾性部材252が選択される。
取付部382は、下端286に、又は下端286の近くに配置することができる。取付部382の外側範囲324は、中心線202から外径221よりも大きな距離延びることができる。こうして、取付部382は、中心線202の中心からずらすことができる。あるいはまた、取付部382の外側範囲324は、中心線202の外径221以下の距離内とすることができる。例えば、取付部382を形成するために、平坦部を中心シャフト220に形成してもよい。一実施形態では、取付部382の中心線203は、中心シャフト220の中心線202からオフセットしている。
取付部382は、上端321、下端322、及び1以上の取付点346を有することができる。取付点346は、締結具(例えば、ねじ、リベット、又はリフトピンアクチュエータ140に中心シャフト220を移動自在に取り付けるのに適した他の締結具)を受け入れるための貫通孔とすることができる。あるいはまた、取付点346は、接着剤接合、溶接、又はリフトピンアクチュエータ140の可動部分に中心シャフト220を取り付けるのに適した他の方法とすることができる。上端321は、中心シャフト220の外径221を越えて延びてもよい。
中心シャフト220の取付部382は、ガイド345に取り付けることができる。ガイド345は、取付受入部246を有することができる。取付受入部246は、ガイド345に中心シャフト220を固定するために、取付部382上の取付点346によって操作することができる。取付受入部246は、締結具247(例えば、中心シャフト220の取付部382の取付点346を貫通して配置されるねじ又はリベット)を受け入れるように構成された孔とすることができる。このように、中心シャフト220は、ガイド345に固定される。あるいはまた、取付受入部246は、接着手段(例えば、接着又は溶接)のために準備された局所的な領域とすることができる。
ガイド345は、ハウジング210内に取り付けられたトラック240上を摺動することができる。トラック240は、ガイド345と共にTのような形状を有することができ、トラック240を受け入れるための相補的な形状を有する。ガイド345及びトラック240は、ローラー、ボールベアリング、又は、ガイド345がトラック240に沿って移動するときの摩擦を低減するためのガイド345とトラック240との間の適切な他のベアリング接点(図示せず)を有することができる。ベアリングは、ガイド345がねじれる、斜めになる、又はトラック240の下へ直線的ではない方向に移動することを更に防ぐためにばね荷重を掛けることができる。例えば、ガイド345は、ガイド345が実質的に横方向、ピッチング、ローリング、又はヨーイングの有意な動きがなく、鉛直方向にトラック240に沿って直線的に移動することができるように、ばね荷重が掛けられたボールベアリングを有することができる。このように、中心シャフト220は、コッキング、回転、又は基板支持アセンブリ126内に配置されたリフトピン穴内にリフトピン142が固着又は摩擦することを潜在的に引き起こす可能性のある他の付随的な動きが事実上なく、伸長位置294と後退位置293との間で移動することができる。このように、ガイド345は、リフトピン142とリフトピン穴を有するコンポーネントとの寿命を延長しつつ、チャンバ汚染の削減に寄与する。
トラック240は、内部容積281の下部226内に配置することができる。トラック240は、トラック240を通して見つかる締結位置243を貫通して配置された複数の締結具242によってハウジング210の内面227に取り付けることができる。締結具242は、ねじ式の締結具又は他の適切な締結具とすることができる。ハウジング内の開口部217は、締結位置243ときっちりと揃えることができる。開口部217は、トラック240をハウジングに固定するために使用される締結具242へのアクセスを提供することができる。開口部217は更に、中心シャフト220の取付部382をガイド345に取り付ける締結具247へのアクセスを提供することができる。例えば、プラグ278は、トラック240又は中心シャフト220を設置又は除去するための締結具247、242へのアクセスを得るために、開口部217から一時的に取り外すことができる。
ガイドストップ230は、ハウジング210の下部226内に配置することができる。ガイドストップ230は、金属、プラスチック、又は他の適切な材料から形成することができる。ガイドストップ230は、外面231と内面232を有することができる。ガイドストップ230は、上部ハードストップ234を有することができる。また、ガイドストップ230は、下部ハードストップ236を有することができる。上部及び下部ハードストップ234、236は、ガイドストップ230の内面232から中心線202へ向かって延びることができる。上部ハードストップ234は、ガイド345がトラック240に沿った上方向に上部ハードストップ234よりも遠くに移動するのを防止することができる。上部ハードストップ234は、中心シャフト220が伸長位置294にあるとき、ガイド345に接触し、中心シャフト220の更なる上方向への動きを防止する。下部ハードストップ236は、ガイド345がトラック240に沿った下方向に下部ハードストップ236よりも遠くに移動するのを防止することができる。下部ハードストップ236は、中心シャフト220が後退位置293にあるとき、ガイド345に接触し、中心シャフトの更なる下方向への動きを防止する。こうして、上部及び下部ハードストップ234、236は、トラック240に沿ったガイド345の移動を制限し、これはハウジング210に対する中心シャフト220の運動を制限する。
スリーブ216は、ハウジング210の上部224内に配置することができる。スリーブ216は、プラスチック、滑らかな材料、又は他の摩擦低減材料から形成することができる。スリーブ216は、ハウジング210の上部224内で、中心シャフト220、弾性部材252、ベローズガイド251、及びバンド254の間の摩擦を低減することができる。スリーブ216はまた、中心シャフト220のカラー222に取り付けられたバンド254とハウジング210との間のはめ合いを改善するのに役立てることができる。このように、スリーブ216は、有利には、中心シャフト220が後退位置293と伸長位置294との間で直線的ではなく任意の方向に移動するのを実質的に防止する。
センサ290は、トラック240に沿ったガイド345の位置を示すために利用することができる。センサ290は、中心シャフト220が伸長位置294又は後退位置293にあるかどうかを交互に示すことができる。センサ290は、近接センサ、リードスイッチ、磁気センサ、ホール効果スイッチ、リミットスイッチ、又はハウジング210に対する中心シャフト220の位置を決定するための他の適切な装置とすることができる。センサ290は、ハウジング210に取り付けることができる。センサ290は、ハウジング210の内部容積281内に延びることなく、磁場又は他の方法を使用して、中心シャフト220の位置を決定することができる。あるいはまた、センサ290は、ハウジング210の内部容積281内に存在してもよい。更に別の代替手段では、センサ290は、ハウジング210の外部に配置されてもよい。
入口ポート282は、ハウジング210を貫通して配置され、プラグ278、キャップ212、214、及び内部ベローズ250によって囲まれ密閉されたハウジング210の内部容積281と流体接続することができる。入口ポート282は、流体源178に結合される。入口ポート282を通って供給される流体は、中心シャフト220とハウジング210との間の内部ベローズ250によって形成された気密シールによって内部ベローズ250の内側領域272に入るのを防止される。こうして、入口ポート282を通って入る流体は、内部ベローズ250の内側領域272の外部の内側容積281の一部の圧力を増加させる。増加した流体の圧力は、カラー222に上向きの力を生成する。弾性部材252の力に打ち勝つために流体の圧力を更に増加させることは、ガイド345が上部ハードストップ234に接触するまで中心シャフト220を上方に移動させる。弾性部材252によって発生される力の調整は、弾性部材252を圧縮又は緩めるようにカラー222に沿ってバンド254を移動させることによって実行することができる。流体は、ハウジング210の内部容積281から入口ポート282を介して取り除くことができ、ガイド345が下部ハードストップ236に接触するまで弾性部材252によって発生された力が中心シャフト220を下向きに移動させることを可能にする。こうして、中心シャフト220の退避位置293と伸長位置294との間の移動は、入口ポート282を通ってハウジング210の内部容積281内外に流体を移動させることによって促進される。
内部ベローズ250は、チャンバ環境からリフトピンアクチュエータ140のコンポーネントを分離・保護する。有利なことには、内部ベローズ250及び弾性部材252は、従来のリフトアクチュエータ、移動ブラケット、電動モータ等を必要とせずに、リフトピン142を移動させるように動作する。しかしながら、内部ベローズ250は、有利なことには、従来のアクチュエータのリフトを伸長させる腐食性のチャンバ環境から従来のリフトアクチュエータ及び更には電気モータの内部動作を保護することができることを理解すべきである。リフトピンアクチュエータ140は、リフトピンを上下に移動するための可動部品が少ないので、各リフトピン142を従来の装置よりも正確に鉛直方向に移動させる。リフトピンアクチュエータ140のばね荷重式ガイド345は、従来の設計で摩耗及び粒子発生につながるリフトピン142の側面遊び又は角度ずれを実質的に最小限に抑える。ガイド345及びトラック240は、中心シャフトの非軸方向の動きを実質的に最小限に抑える。こうして、リフトピンアクチュエータ140は、中心シャフト220が伸長及び後退位置293、294の間で移動しながら、リフトピン142がZ方向に昇降されるとき、リフトピン142に対するX/Y方向の良好な精度をもたらす。ガイド345及びトラック240もまた、中心シャフト220が回転するのを防止し、こうして内部ベローズ250は、内部ベローズ250の寿命へ損傷又は短縮をもたらす可能性のあるねじり力を受けない。したがって、チャンバを洗浄し、リフトピン142を動かすために使用されるコンポーネントの取り合わせを維持するための操作上のダウンタイムは削減され、これによって稼働コストの削減及び生産能力の増大をもたらす。ガイド345及びトラック240は、摩耗(かじり)を防止し、リフトピン142の寿命を延ばすリフトピン142のアライメントを維持するので、ガス駆動のリフトピンアクチュエータ140並びに非ガスアクチュエータ(例えば、機械式アクチュエータ)の両方にとって有用である可能性がある。
図4は、とりわけ、リフトピンアクチュエータ(例えば、上述のリフトピンアクチュエータ)を有する基板支持アセンブリを利用して基板を処理するための方法400の一実施形態のフロー図である。方法400は、リフトピンアクチュエータ内のポートに流体を印加することによって、ブロック402で始まる。内部ベローズは、気密シールを提供し、流体がチャンバに入ることを防止する。リフトピンアクチュエータは、鉛直方向に中心シャフトの動きを制限するためにトラック上に乗るガイドに取り付けられた中心シャフトを有する。ポートに印加される流体に応じたガイドの移動は、弾性部材によって対抗される。流体は、中心シャフトをトラックに沿って鉛直方向上方に移動させる弾性部材によって供給される力よりも大きな力を作り出す。中心シャフトは、中心シャフトに取り付けられたガイドが上部ハードストップに接触するときの完全に伸長した位置に到達するまで、移動し続ける。中心シャフトは、基板支持体のワークピース面の上方で中心シャフトに取り付けられたリフトピンを伸長させる。基板は、基板搬送ロボットによって伸長されたリフトピン上にセットされる。
ブロック404では、流体は、ハウジングのポートを出ることができる。弾性部材は、真空力に抗して中心シャフトを下方に移動させる力を提供する。中心シャフトに取り付けられたガイドは、下部ハードストップに接触するまで、トラックに沿って下方に進む。中心シャフトが下降位置に到達すると、下部ストップは中心シャフトを停止させる。中心シャフトの下方への移動は、それに応じて、基板支持アセンブリ内にリフトピンを後退させる。基板を支持するリフトピンは、中心シャフトが下降位置に到達すると、ワークピース支持面の下方に後退し、これによって基板をワークピース支持面に搬送する。
ブロック406では、基板は、基板支持アセンブリ上で処理される。例えば、基板は、基板支持アセンブリが内部に存在する真空チャンバ内で処理することができる。基板は、プラズマに曝露されながら、真空中で処理することができる。処理チャンバ内のプラズマの存在下での基板の1つに実行される処理は、エッチング、化学気相堆積、物理気相堆積、イオン注入、プラズマ処理、アニーリング、酸化物除去、除害、又は他のプラズマ処理のうちの1つとすることができる。なお、基板は、他の用途のために、他の環境(例えば、大気条件)で温度制御された表面上で処理できることが理解される。
上記は本考案の実施形態を対象としているが、本考案の他の及び更なる実施形態は本考案の基本的範囲を逸脱することなく創作することができ、その範囲は以下の実用新案登録請求の範囲に基づいて定められる。
Claims (15)
- 内部容積を有するハウジングと、
少なくとも部分的に内部容積内に配置された中心シャフトと、
内部容積内に配置され、中心シャフトとハウジングとの間にシールを形成する少なくとも1つの内部ベローズと、
内部容積内に配置され、中心シャフトをハウジング内に後退させる弾性力を印加するように構成された弾性部材と、
ハウジングに対して中心シャフトを伸長させるために、弾性部材に対抗する流体力を発生させる流体を内部ベローズとハウジングとの間の内部容積内に導入するように構成された入口ポートとを含むリフトピンアクチュエータ。 - 中心シャフト上に配置されたバンドを含み、中心シャフトに対するバンドの位置は、弾性部材によって中心シャフトに掛けられる弾性力を調整するために調整可能である、請求項1記載のリフトピンアクチュエータ。
- 少なくとも1つの内部ベローズは、少なくとも2つの軸方向に整列した内部ベローズである、請求項1記載のリフトピンアクチュエータ。
- 隣接する内部ベローズ間に配置され、ハウジングに対する内部ベローズの軸方向のアライメントを維持するように構成されるベローズガイドを含む、請求項3記載のリフトピンアクチュエータ。
- 弾性部材とハウジングとの間に配置されたスリーブを含む、請求項1記載のリフトピンアクチュエータ。
- ハウジングに結合され、中心シャフトの位置を示す指標を提供するように構成されたセンサを含む、請求項1記載のリフトピンアクチュエータ。
- 弾性部材はコイルばねである、請求項1記載のリフトピンアクチュエータ。
- 上で基板を支持するように構成されたワークピース面を有する基板支持体と、
ワークピース面から基板を昇降させるように構成された基板支持体を貫通して配置されたリフトピンと、
リフトピンに結合され、リフトピンを伸縮するように動作可能なリフトピンアクチュエータであって、リフトピンアクチュエータは、
内部容積を有するハウジングと、
リフトピンに結合され、少なくとも部分的に内部容積内に配置された中心シャフトと、
内部容積内に配置され、中心シャフトとハウジングとの間にシールを形成する少なくとも1つの内部ベローズと、
内部容積内に配置され、中心シャフトをハウジング内に後退させる弾性力を印加するように構成された弾性部材と、
ハウジングに対して中心シャフトを伸長させるために、弾性部材に対抗する流体力を発生させる流体を内部ベローズとハウジングとの間の内部容積内に導入するように構成された入口ポートとを含むリフトピンアクチュエータとを含む基板支持アセンブリ。 - 台座アセンブリであって、
ベースと、
ベースと基板支持体の間に配置されたファシリティプレートを含む台座アセンブリを含む、請求項8記載の基板支持アセンブリ。 - リフトピンアクチュエータは、基板支持アセンブリの台座アセンブリの内部に配置されている、請求項9記載の基板支持アセンブリ。
- リフトピンアクチュエータは、基板支持アセンブリの台座アセンブリの下方に配置されている、請求項9記載の基板支持アセンブリ。
- 中心シャフト上に配置されたバンドを含み、中心シャフトに対するバンドの位置は、弾性部材によって中心シャフトに掛けられた弾性力を調整するために調整可能である、請求項8記載の基板支持アセンブリ。
- 少なくとも1つの内部ベローズは、少なくとも2つの軸方向に整列された内部ベローズを含む、請求項8記載の基板支持アセンブリ。
- 隣接する内部ベローズ間に配置され、ハウジングに対する内部ベローズの軸方向のアライメントを維持するように構成されるベローズガイドを含む、請求項13記載の基板支持アセンブリ。
- 弾性部材とハウジングとの間に配置されたスリーブを含む、請求項8記載の基板支持アセンブリ。
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