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CN109300836A - 提升销单元和具有该提升销单元的基板支承单元 - Google Patents

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CN109300836A CN201810827220.XA CN201810827220A CN109300836A CN 109300836 A CN109300836 A CN 109300836A CN 201810827220 A CN201810827220 A CN 201810827220A CN 109300836 A CN109300836 A CN 109300836A
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Abstract

提供了一种提升销单元和具有同样的提升销单元的基板支承单元。提供了一种基板支承单元。所述基板支承单元包括：基座，其支承所述基板并且具有垂直形成于其中的销孔；提升销，其设置成沿所述销孔上下移动；支承板，其支承所述销孔；以及，驱动单元，其垂直地移动所述支承板。所述提升销具有在其下端形成的第一磁性体。所述支承板具有在其上设置的第二磁性体并且所述第二磁性体具有与第一磁性体的极性相反的极性。

Description

提升销单元和具有该提升销单元的基板支承单元
背景技术
此处描述的本发明构思的实施例涉及一种将基板安装在基板支架(substratesupport)上的提升销单元、以及包括该提升销单元的基板支承单元。
通常，为了制备半导体装置，相对于基板依序地或者重复地执行例如沉积、涂覆、显影、刻蚀、和洗涤的单元工艺。执行单元工艺的基板处理设备包括用于将基板安装在腔室内的板。用于支承基板的多个提升销以规则的间隔排布在板上。同样，为了固定基板，板通过使用夹钳或真空或利用静电力固定基板。
参考图1，典型的基板处理设备包括将基板安装在腔室(未示出)的静电吸盘(ESC)1。ESC1将基板安装在其顶面，并且包括以预定间隔彼此间隔开的多个提升销2以将基板与ESC1的顶面分离并支承基板。ESC1具有多个用于安装提升销2的销孔3。每个销孔3穿过ESC1垂直地形成从而安装的提升销2可垂直地移动。
提升销2与ESC1下方的销固定器(pin holder)4啮合。为此，提升销2和销固定器4可彼此螺纹连接。
在这种结构中，在最初设置期间或在ESC1的长时间使用期间，当销固定器未对准或者提升销未对准时，提升销被提起与销孔3的内侧表面接触，因此产生颗粒。
发明内容
本发明构思的实施例提供了一种能够精确地保持提升销的对准的提升销单元，以及包括该提升销单元的基板支承单元。
本发明构思的实施例提供了一种能够使颗粒最小化的提升销单元，以及包括该提升销单元的基板支承单元。
本发明构思的实施例中待实现的目的不限于以上所述，但是对于那些本领域技术人员来说，其他没有提到的目的应该是明显地能够理解的。
根据示例性的实施例，可提供一种基板支承单元，其包括：基座(susceptor)，其支承所述基板并且具有垂直形成于其中的销孔(pinhole)；提升销(lift pin)，其设置为以沿所述销孔上下移动；支承板，其支承所述提升销；以及驱动单元，其垂直地移动所述支承板。所述提升销和所述支承板通过连接单元彼此连接，并且所述提升销相对于所述支承板可移动。
此外，所述连接单元可包括设置在所述提升销的下端的第一接头、以及设置在所述支承板的上部的第二接头，并且所述第一接头对于所述第二接头以特定的角度倾斜。
此外，所述第一接头和所述第二接头可设置成彼此点接触。
进一步地，所述提升销可具有在其下端形成的第一磁性体(firstmagneticsubstance)，以及所述支承板可具有在其上设置的、并且具有与所述第一磁性体的极性相反的极性的第二磁性体。
此外，所述第一磁性体和所述第二磁性体可设置为球形以彼此间点接触。
进一步地，所述第一磁性体和所述第二磁性体通过球形连接结构彼此连接。
此外，所述销孔的内壁可包括第三磁性体，并且所述提升销在其外周表面上设置有第四磁性体，所述第四磁性体具有与所述第三磁性体的极性相同的极性。
进一步地，所述第三磁性体可设置成磁性材料涂覆在所述销孔的内壁上的形式。
进一步地，所述第三磁性体可设置成插入所述销孔的内壁的衬套的形状。
此外，所述提升销由可弯曲的柔性材料形成。
根据示例性的实施例，可提供一种提升销单元，其包括：提升销，其具有与基板接触的上端以支承所述基板、还具有磁性体；支承构件，其上安装有提升销；以及，提升构件，其提升所述支承构件。所述提升销和所述支承构件可包括为所述提升销和所述支承构件提供自由度的连接单元。
此外，所述连接单元可包括：形成于所述提升销的下端的第一接头；以及，形成于所述支承构件的上部并且连接至所述第一接头的第二接头。所述第一接头和所述第二接头可包括具有极性互异的磁性体，从而引力作用于所述第一接头与所述第二接头之间。
此外，所述第一接头和所述第二接头可设置成球形形状以彼此间点接触。
进一步地，所述第一接头和所述第二接头中的一个设置成球形形状，并且所述第一接头和所述第二接头中的另一个具有插座的形状，所述插座具有包围所述球形形状的插入槽。
附图说明
通过参考附图详细描述本发明构思的示例性实施例，本发明构思的上述和其他的目的和特征将变得显而易见。
图1为示出了典型的提升销单元的视图；
图2为根据本发明构思的实施例示出了基板处理设备的剖视图；
图3为详细的示出了提升销单元的主要组件的放大的剖视图；
图4为示出了被提升销单元支承的基板的视图；
图5为示出了基板支承单元的支承板被扭动的情况的视图；
图6为示出了销孔的第三磁性体的另一个示例的视图；以及
图7为示出了将支承板和提升销连接的连接单元的另一个示例的视图。
具体实施方式
本说明书和附图中采用的术语为方便解释而提供，但是本发明构思不限于此。
此外，在本发明构思的实施例的以下说明中，为了避免不必要地使本发明构思的要旨模糊不清，将会排除众所周知的特征和功能的详细描述。
提供在以下说明中陈述的实施例以允许那些本领域技术人员清楚地理解本发明构思并且本发明构思不限制于以下说明中陈述的实施例。在本发明构思的范围内对本发明构思的修改及变化是可能的。
以下，根据本发明构思的一个实施例将会描述基板处理设备10。
图2为根据本发明构思的实施例示出了基板处理设备的剖视图。
参照图2，基板处理设备10可包括腔室100、基板支承单元200、气体供应单元300、和等离子体源单元(plasma source unit)400。
腔室100提供了在其中执行等离子体处理的空间，以及基板支承单元200支承腔室100内基板W。气体供应单元300向腔室100供应工艺气体以及等离子体源单元400向腔室100内提供电磁波以从工艺气体中产生等离子体。以下，将会详细描述每个配置。
所述腔室100包括腔室体(chamber body)110和介电盖(dielectriccover)120。腔室体110具有敞开的顶面和内部空间。在腔室体110的底板上形成排出孔113。所述排出孔113连通排出管(exhaust line)117为排出在工艺过程期间产生的残留在腔室体110内的废气和反应副产物提供到外界的通道。在腔室体110的底板的边缘可形成多个排出孔113。
介电盖120密封腔室体110的敞开的顶面。介电盖120具有对应腔室体110的周长的半径。介电盖120可由介电材料形成。介电盖120可由铝材料形成。被介电盖120和腔室体110围绕的空间作为在其中执行等离子体处理工艺的处理空间130。
挡板250控制腔室100内工艺气体的流量。所述挡板250设置为环形并且插入腔室100和基板支承单元200之间。在挡板250上形成分配孔251。停留在腔室100中的工艺气体通过分配孔251被导入排出孔113。导入到排出孔113的工艺气体的流量可根据分配孔251的形状和排布来控制。
气体供应单元300向腔室100内供应工艺气体。气体供应单元300包括喷嘴310、储气罐320、和气体供应线330。
所述喷嘴310安装在介电盖120上。所述喷嘴310可定位在介电盖120的中心。喷嘴310通过气体供应线330连接至储气罐320。气体供应线330上安装有阀门340。阀门340开启/关闭气体供应线330以及调节工艺气体的供应流速。储存在储气罐320中的工艺气体通过气体供应线330被供应到喷嘴310并且从喷嘴310喷射进入腔室100中。喷嘴310主要向处理空间130的中心区域供应工艺气体。可选地，气体供应单元可进一步包括安装在腔室体110侧壁上的喷嘴(未示出)。喷嘴向处理空间130的边缘区域供应工艺气体。
等离子体源单元400从工艺气体中产生等离子体。等离子体源单元包括天线410、电源420。
所述天线410设置在腔室100的上方。所述天线可设置为螺旋形线圈的形式。所述电源420与所述线圈410通过电缆连接以将高频电(high-frequency power)施加到天线410。当施加高频电时，从天线410中产生电磁波。所述电磁波在腔室100内形成感应电场。工艺气体通过从感应电场中获得用于离子化的必要的能量而转换成等离子体。可向基板W施用等离子体并且执行刻蚀工艺。
所述基板支承单元200定位在处理空间130中以支承基板W。基板支承单元200可使用静电力固定基板W或可以机械夹持器的方式支承基板W。以下，将会通过举例的方式描述基板支承单元200通过使用静电力固定基板W的方式。
图3为示出了提升销单元的主要组件的放大的剖视图。
参照图2和图3，基板支承单元200包括基座210、壳体230、和提升销单元900。
所述基座210通过使用静电力吸附基板W。基座210可包括介电板211、电极212、加热器213、聚焦环214、绝缘板215、和接地板216。
所述介电板211设置为圆盘形。介电板211的顶面可具有的半径小于或等于基板W的半径。介电板211的顶面上可形成突出部211a。基板W放置在所述突出部211a上并且与介电板211由预定距离隔开。介电板211的侧面可为台阶式的从而介电板211在下部区域而不是在其上部区域具有更大的直径。
电极212埋在介电板211内。具有圆盘形状的电极通过电缆221与外部电源(未示出)连接，所述圆盘形状具有更薄的厚度并且由导电材料形成。从外部电源施加的电力在电极212和基板W之间产生静电力以将基板W固定在介电板211的顶面。
所述加热器213设置在介电板211内。加热器213可设置在电极212之下。加热器213通过电缆222与外部电源(未示出)连接。加热器213通过抵抗从外部电源施加到其上的电流而发射热量。发射的热量通过介电板211传递到基板W以将基板W加热到特定的温度。加热器213设置为螺旋线圈的形式。加热器213可以以均匀的间隔埋在介电板211内。
聚焦环214设置为环形且沿介电板211的上部区域的圆周排布。聚焦环214的顶面可为阶梯式的从而邻近介电板211的顶面的内部比顶面的外部低。聚焦环214的顶面的内部可定位在与介电板211的顶面的高度相等的高度。聚焦环214可扩展用于形成电场的区域从而基板W定位在用于形成等离子体的区域的中心。因此，等离子体可贯穿基板W的整个区域而均匀地形成。
绝缘板215定位在介电板211的之下以支承介电板211。绝缘板215具是具有预设厚度的圆盘，所述绝缘板215可具有与介电板211的半径相应的半径。绝缘板215由绝缘材料形成。绝缘板通过电缆223与外部电源(未示出)连接。通过电缆223施加到绝缘板215的高频电流在基板支承单元200和介电盖120之间形成电磁场。所述电磁场提供能量以产生等离子体。
绝缘板215中形成冷却流道211b。所述冷却流道211b定位在加热器213之下。所述冷却流道211b可提供冷却流体在其中循环的通道。冷却流体的热量传递到介电板211和基板W，并且被加热的介电板211和基板W迅速地冷却。冷却流道211b以螺旋形状形成。可选地，具有半径互异的环形部分的冷却流道211b可布置成具有共同中心。冷却流道211b可彼此连通。可选地，冷却流道211b可在接地板216中形成。
所述接地板216定位在绝缘板215之下。接地板216是具有预设厚度的圆盘，所述接地板216可具有与绝缘板215的半径相应的半径。所述接地板216是接地的。所述接地板216将绝缘板215与腔室体110电绝缘。
基座210内形成销孔226。所述销孔226在基座210顶面上形成。所述销孔226可通过基座210垂直地形成。所述销孔226通过依序地穿过介电板211、绝缘板215、和接地板216从介电板211的顶面朝向接地板216的底面设置。
可形成多个销孔226。所述销孔226可布置在介电板211的圆周方向上。例如，介电板211的圆周方向上可布置有三个销孔226，在彼此间隔120度的情况下。此外，介电板211的圆周方向上可布置有四个销孔，在彼此间隔90度的情况下。换句话说，可形成不同数量的销孔226。
进一步地，所述销孔226可在介电板211的突出部211a中形成。例如，具有圆形形状的销孔226可在具有圆形平面形状的突出部211a的中心处形成。然而，当从平面视图观察时，可以不同地设置突出部211a和销孔226。
销孔226可在突出部211a的部分形成。例如，介电板211的圆周方向上可在彼此间隔60度的情况下布置有6个突出部211a，并且在彼此间隔30度情况下布置有3个销孔226。
壳体230定位在接地板216之下以支承所述接地板216。壳体具有有特定高度的圆筒形状，并具有内部空间。壳体230可具有对应于所述接地板216的更改。不同的电缆221、222、和223以及提升销单元900定位在壳体230的内部。
随着提升销单元900的上下移动，所述提升销单元900将基板W加载到介电板211上或者从介电板211上卸载基板W。
例如，提升销单元900可包括提升销910、支承板920、和驱动单元930。
可设置多个提升销910并收纳在销孔226中。在此情况下，提升销的直径可略小于销孔226的直径。具体地，当提升销910和销孔226布置成具有共同的中心轴时，提升销可以具有以防止提升销910与销孔226的内侧壁接触的直径。
期间，提升销910包括第四磁性体912和设置在销孔226的内壁上的第三磁性体227。所述第四磁性体912可包括涂覆到提升销910的外周表面上或者插入到提升销910中的磁性体。除了支承基板W的提升销910的上端以外，第四磁性体912可涂覆在提升销的部分截面上。第三磁性体227可以以插入销孔226的衬套的形状设置。然而，如图6所示，第三磁性体227可以以涂覆在销孔的内壁上的具有磁性的物质的形式设置。
第四磁性体912和第三磁性体227可具有相同磁极性。换句话说，当提升销910在销孔226中上下移动时，在提升销910的第四磁性体912和销孔226的第三磁性体227之间产生排斥力从而第四磁性体912和第三磁性体227互相推动。因此，提升销910与销孔226的中心轴对准而不与销孔226的内壁接触。
提升销910沿销孔226上下移动以加载/卸载基板W。例如，提升销910向上移动以支承基板W，其通过传送臂(未示出)传送到基座210上，然后向下移动以将基板W加载到基座210上。再例如，提升销910通过在支承放置在基座210上的基板W的情况下向上移动来卸载基板W，然后如果基板W被传送臂传送则再次向下移动。
支承板920或支承构件定位在壳体230内以支承提升销910。支承板920可连接至驱动单元930或提升构件。
支承板920和提升销910可通过连接单元940彼此连接。所述连接单元940可设置为使得提升销相对于支承板920移动(或具有自由度)。例如，连接单元940可包括在提升销910的下端形成的第一接头942和在支承板920的上部形成的且连接至所述第一接头942的第二接头944。第一接头942对于第二接头944可以以预定角度倾斜。
连接单元940可介于基座210和支承板920之间。可选地，连接单元940可定位在销孔226内。可根据提升销910的长度、提升销910的最大裕量角(maximum allowance angle)的尺寸、和提升销910和销孔226之间的间隔来确定连接单元940的位置。
第一接头942和第二接头944可包括具有极性互异的磁性体以产生引力。例如，提升销910第一接头942可包括第一磁性体，以及支承板920的第二接头944可包括具有与所述第一磁性体的极性相反的极性的第二磁性体。
第一接头942和第二接头944之间的接触部分可具有使摩擦力最小化的形状。例如，第一接头942和第二接头944各自可以以球形的形状设置使得第一接头942与第二接头944点接触。
此外，提升销910可被设置成弯曲到特定程度。为此，提升销910可由柔性材料形成。即使当第一接头942对于第二接头944倾斜时，通过第三磁性体227和第四磁性体912之间的排斥力防止提升销910被弯曲至与销孔226接触。
由于柔性导致提升销910可延伸或缩短到特定程度。当提升销变得与基板接触时，提升销910收缩以使施加到基板上的冲击力最小化。因此，在提升销910和基板之间的接触之间产生的颗粒可最小化。
驱动单元930或提升构件提升支承板920。当驱动单元930被驱动时，在提升销沿着销孔226移动的情况下支承板920上下移动。驱动单元930可定位在腔室100的外侧。驱动单元930可包括液压或气压缸，但本发明构思并不受限制。虽然图2示出了一个驱动单元930，驱动单元930可包括多个驱动单元以分别提升所述提升销910。
波纹管(bellow)990可介于接地板216和支承板920之间。波纹管990的上端部可连接至接地板216，波纹管990的下端部可连接至支承板920。波纹管990可设置成包围定位于壳体内230内的提升销910。波纹管990可在垂直方向随着支承板920的上下移动而缩短或延伸。
图4为示出了基板支承单元支承基板的视图。
如图4所示，当提升销910向上移动时，提升销910通过传送臂(未示出)支承传送到基座210上的基板。此外，当提升销910向下移动时，基板被放置在介电板211的顶面上。
提升销910可向上移动以突出高于突出部211a。此外，提升销910可向下移以退回到低于突出部211a、或设置在与突出部211a的高度相同的高度。
图5为示出了基板支承单元的支承板被扭动的情况的视图。
如图5所示，即使支承板920以特定角度偏移，也可精确的保持提升销910在销孔226中的对准。换句话说，通过允许第四磁性体912和第三磁性体227彼此推动的排斥力，提升销910可保持与销孔226的中心轴对准而不与销孔226的内壁接触。如果提升销910和支承板920通过螺栓彼此连接而无自由度，那么当支承板920的对准偏移时，提升销910的对准甚至可偏移。根据本发明构思，提升销910通过具有自由度的连接结构连接至支承板920。因此，即使支承板920的对准偏移，提升销910的对准可保持在销孔226中。
图7为示出了将支承板和提升销连接的连接单元的另一个示例的视图。
如图7所示，根据另一示例，连接单元940a包括具有球形形状的第一接头942a以及具有插座形状的第二接头944a。第一接头942a在提升销910的下端形成并且第二接头944a在支承板920的上部形成。第二接头944a具有插入槽以包围具有球形形状的第一接头942a。
由于连接单元940a具有如上描述的球形连接结构，即使第一接头942a和第二接头944a没有用磁性体实现，连接单元940a也可产生同样的作用。
与附图中所示的结构形成对比，连接单元940a可包括具有插座形状的第一接头以及具有球形形状的第二接头。第一接头可具有插入槽以包围具有球形形状的第二接头。
在本说明书描述的实施例中，上述组件或步骤不是必要的，所以本发明构思可以选择性地包括所述组件或步骤。此外，由于所述步骤不需要以上述的顺序执行，在后描述的步骤可优先于在先描述的步骤执行。
进一步地，上述实施例不需要独立执行，并且实施例可单独地或者以结合的形式使用。
根据本发明构思，提升销通过具有自由度的连接结构连接至支承板。因此，即使支承板是未对准的，提升销的对准也保持在销孔中，从而产生特定的效果。
根据本发明构思，提升销在销孔中精准地对准，从而防止销孔的内表面由于销和销孔之间的接触而导致被刮伤。
虽然已经参考其的示例性实施例描述了本发明构思，对于本领域普通的技术人员来显而易见的是不脱离所附权利要求中陈述的本发明构思的精神和范围，可以对其做出不同的修改及修订。

Claims (14)

1.一种对基板进行支承的基板支承单元，所述基板支承单元包括：
基座，其支承所述基板并且具有垂直形成于其中的销孔；
提升销，其设置为使得沿所述销孔上下移动；
支承板，其支承所述提升销；以及
驱动单元，其垂直地移动所述支承板；
其中所述提升销和所述支承板通过连接单元彼此连接，并且
其中所述提升销相对于所述支承板移动。
2.根据权利要求1所述的基板支承单元，其中，所述连接单元包括设置在所述提升销的下端的第一接头、以及设置在所述支承板的上部的第二接头，并且
其中，所述第一接头对于所述第二接头以特定的角度倾斜。
3.根据权利要求2所述的基板支承单元，其中，所述第一接头和所述第二接头设置成彼此点接触。
4.根据权利要求1所述的基板支承单元，其中，所述提升销具有在其下端形成的第一磁性体，以及
其中所述支承板具有在其上设置的第二磁性体、并且所述第二磁性体具有与所述第一磁性体的极性相反的极性。
5.根据权利要求4所述的基板支承单元，其中，所述第一磁性体和所述第二磁性体设置为球形使得彼此间点接触。
6.根据权利要求4所述的基板支承单元，其中，所述第一磁性体和所述第二磁性体通过球形连接结构彼此连接。
7.根据权利要求4所述的基板支承单元，其中，所述提升销由可弯曲的柔性材料形成。
8.根据权利要求1至7任一项所述的基板支承单元，其中，所述提升销在其外周表面上设置有第四磁性体，所述第四磁性体具有与设置在所述销孔内壁上的第三磁性体的极性相同的极性。
9.根据权利要求8所述的基板支承单元，其中，所述第三磁性体设置成磁性材料涂覆在所述销孔的内壁上的形式。
10.根据权利要求8所述的基板支承单元，其中，所述第三磁性体设置成插入所述销孔的内壁的衬套的形状。
11.一种提升销单元，其包括：
提升销，其具有与基板接触的上端从而支承所述基板；
支承构件，其上安装有提升销；以及
提升构件，其提升所述支承构件，
其中所述提升销和所述支承构件包括为所述提升销和所述支承构件提供自由度的连接单元。
12.根据权利要求11所述的提升销单元，其中，所述连接单元包括：
第一接头，其形成于所述提升销的下端；以及
第二接头，其形成于所述支承构件的上部并且连接至所述第一接头，并且
其中所述第一接头和第二接头包括具有极性互异的磁性体，从而引力作用于所述第一接头与第二接头之间。
13.根据权利要求12所述的提升销单元，其中，所述第一接头和所述第二接头各自设置成球形形状，从而所述第一接头和所述第二接头彼此点接触。
14.根据权利要求12所述的提升销单元，其中，所述第一接头和所述第二接头中的一个设置成球形形状，并且所述第一接头和所述第二接头中的另一个具有插座的形状，所述插座具有包围所述球形形状的插入槽。
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