TWI482235B - 大腳舉升銷 - Google Patents

Description

大腳舉升銷

這裡所述之具體實施方式有關於一種舉升銷(lift pin)和一種舉升銷組件(lift pin assembly)，用以使基板與基板支撐件間隔一距離。

積體電路已逐步發展成為在單一晶片上具有數百萬個電晶體、電容器、電阻器的複雜元件。晶片設計的發展產生了更快的電路和更大的電路密度。隨著對於積體電路的需求持續地增加，晶片製造商需要可增加晶圓產能並提高產品產率的半導體處理設備，且希望此處理設備更為堅固耐用。為了達成這個目的，處理設備的發展方向為使晶圓交接時的錯誤最小化、減少微粒(particle)污染、並增加其組件的使用期限。

舉升銷一般設置於基板支撐件的導引孔之中。舉升銷的上方端一般為展開的形狀，以防止舉升銷穿過導引孔。舉升銷的下方端延伸過基板支撐件的底部，並由接觸於舉升銷下方端的舉升平台推動。舉升平台可在高低位置間的垂直方向移動。在高位時，舉升平台使舉升銷移動，使其穿過形成於基板支撐件中的導引孔，並使舉升銷的展開端延伸高過基板支撐件，讓基板與基板支撐件間隔一距離，以利於基板的傳送。

現行浮動式舉升銷設計中的困難點在於，將晶圓放置於狹窄的加熱器匣(pocket)中會使晶圓交接時發生錯誤。將浮動式舉升銷固定的設計，可解決將晶圓放置於狹窄的加熱器匣中的問題，但這種過於強制的設計，其結果是增加了舉升銷的損壞率，包含會使金屬彈簧墊圈(washer)锈蝕。

因此，在本技術中需要改良的舉升銷組件。

這裡所述的具體實施方式有關於一種用於支撐基板的舉升銷組件。在一具體實施方式中，提供了一種用以相對一基板支撐件來置放一基板支撐件的舉升銷組件。此舉升銷組件包含一舉升銷，具有一銷軸、一滑動式地耦接該銷軸的腳座、和一用以防止腳座延著銷軸滑落的鎖定銷。

在另一具體實施方式中，提供了一種用以相對一基板支撐件來置放一基板的舉升銷組件。此舉升銷組件包含一舉升銷，包含一銷軸、一與該銷軸第一端耦接的銷頭，用以支撐該基板，和一耦接於該銷軸第二端的肩部。舉升銷組件更包含一滑動式地耦接於該銷軸的圓柱形主體，和一用以防止該圓柱形主體延著該銷軸滑落的鎖定銷，其中該肩部具有一通孔，其尺寸可容納該鎖定銷。

在又一具體實施方式中，提供了一種用以操控其上方 基板的基板支撐組件。此基板支撐組件包含舉升銷組件，包含一舉升銷、一耦接於一銷軸之第一端，用以支撐基板的鎖頭，和一耦接於該銷軸之第二端的肩部，及一滑動式地耦接於該銷軸的圓柱形主體、一用以防止該圓柱形主體延著該銷軸滑落的鎖定銷，其中肩部具有一通孔，其尺寸可容納該鎖定銷。基板支撐組件更包含一基板支撐件，其中設置了複數個導引孔，每一導引孔用於容納該舉升銷組件中的舉升銷、一舉升平台、和一用以控制舉升平台的升降致動器。

一般而言，這裡所述的具體實施方式提供一種用以處理半導體基板的設備。這裡附圖中敘述的具體實施方式所使用之處理系統(例如化學氣相沉積處理系統(Chemical vapor deposition,CVD)，是購自美商應用材料公司(美國加州聖塔克拉拉)。這裡要註明的是，所述之具體實施方式可使用於其它的腔室組態中，例如物理氣相沉積腔室，蝕刻腔室，離子佈植腔室，和其它半導體處理腔室。

第1圖為處理系統100的剖面圖。一般而言，系統100包含一耦接至一氣體源104的腔體102。腔體102一般具有一體成型(unitary)的加工結構，可由剛性塊狀材料(例如鋁)所製成。腔體102之中具有一噴頭106和一基 板支撐組件108。噴頭106耦接於腔體102的上方表面或腔蓋，將氣體源104的氣體均勻地分散於基板支撐組件108的基板101上。

基板支撐组件108一般包含一基板支撐件110和一支幹(stem)112。支幹112將基板支撐件110定位於腔體102內。在進行製程時，基板101放置於基板支撐件110之上。基板支撐件110可為基座(susceptor)、加熱器、靜電吸盤或真空吸盤。一般而言，基板支撐件110由下列材料製成，包含陶瓷、鋁、不鏽鋼，和其組合。基板支撐件110之中具有複數個導引孔118，每一個導引孔118可容納一舉升銷組件114中的舉升銷120。

利用舉升銷114和基板支撐件110將基板101放置於基板支撐件110上。舉升銷組件114一般包含舉升銷120、舉升平台124和適以控制舉升平台124升降的致動器116。舉升平台124的升降由致動器116控制。致動器116可為氣動式汽缸、液壓式汽缸、導螺桿、螺線管(solenoid)、步進馬達或其它動件，一般位於腔體102之外且用於移動舉升平台124。當舉升平台124朝向基板支撐件110移動時，舉升平台124與舉升銷120的下方端接觸，使舉升銷120穿過基板支撐件110。舉升銷120的上方端遠離基板支撐件110，並使基板101抬升至一與基板支撐件110間隔一段距離的位置。

第2A-2C圖為依據舉升銷組件114的各種具體實施方式所繪示之剖面圖。第2A圖為依據舉升銷組件114的一 種具體實施方式所繪示之剖面圖，包含一種小直徑腳座126的具體實施方式。第2B圖為依據舉升銷組件114的一種具體實施方式所繪示之剖面圖，包含一種中直徑腳座126的具體實施方式。第2C圖為依據舉升銷組件114的一種具體實施方式所繪示之剖面圖，包含一種大直徑腳座126的具體實施方式。舉升銷組件114包含一舉升銷120，一腳座126，和一將腳座耦接至舉升銷120的鎖定銷128。

複數個舉升銷120軸向(axially)設置於穿過基板支撐件110的舉升銷導引孔118之中。導引孔118可為一體成型地形成於基板支撐件110之內，另外一種方式是形成於基板支撐件110內之由一導引軸襯(guide bushing)(未繪示)定義的內通道中。舉升銷120包含一第一端206和一第二端208。

舉升銷120的第一端206為展開式，以防止舉升銷120從設置於基板支撐件110之中的導引孔118中掉落。導引孔118一般為錐坑式(countersink)，以便當舉升銷120位於正常位置時(相對於基板支撐件110為縮回)，第一端206可實質齊平於基板支撐件110(或稍微凹進去)。

舉升銷120的第二端208延伸超過基板支撐件110的底面，用以被舉升平台124推動，使舉升銷120的第一端206伸高過基板支撐件110。第二端208可為圓形、扁平形或可為其它形狀。在一具體實施方式中，第二端208為扁平形(即，垂直於舉升銷120中心線)。第二端 208被腳座126環繞。腳座126將舉升銷120支撐於舉升平台124之上，藉此使舉升銷120實質保持平行於舉升銷導引孔118的中心軸，有助於減少舉升銷與導引孔118下方邊緣間的黏結和接觸。另外，腳座126也可使舉升銷120容易位於舉升銷導引孔118的中心，以減少舉升銷120在導引孔118中因傾斜或歪斜而造成卡住或刮傷的可能性。

第3A圖為依據本發明之一具體實施方式所繪示之舉升銷120的透視圖。第3B圖為依據本發明之一具體實施方式所繪示之舉升銷120的側面圖。第3C圖為依據本發明之一具體實施方式所繪示之舉升銷120的另一側面圖。第3D圖為第3C圖之具體實施方式中的銷頭302的放大透視圖。舉升銷120一般包含陶瓷、不鏽鋼、鋁、或其它適合的材料。在舉升銷120上可另外加裝一圓柱形外表面，用以減少磨擦和表面磨損。在一實例中，舉升銷120的圖柱形外表面可進行電鍍、電漿火焰噴灑、或電拋光，以減少摩擦、改善表面硬度、增進平滑度，並增進對於刮傷和侵蝕的抵抗能力。

舉升銷120包含一直徑為「G」的軸202，耦接於第一端206和第二端208。舉升銷120的第一端206包含銷頭302。銷頭302為軸202的頂端部份，用以支撐基板101。銷頭302具有一凸狀的支撐表面305A。一扁平部份305B位於其上的中心頂端區域。凸狀的支撐表面305A和扁平部份305B一般為圓形，但也可為其它形狀。

舉升銷120的第二端208包含直徑為「H」的肩部306，其中直徑「H」大於軸202的直徑「G」。肩部306包含錐形端308和310。錐形端308將肩部306轉換為軸202。肩部306具有一通孔312，尺寸可容納鎖定銷(lock pin)128。在一具體實施方式中，肩部的長度「I」接近於舉升銷120總長度「J」的1/3。在一具體實施方式中，從通孔312中心至舉升銷第二端208的距離「K」，接近於肩部長度「I」的1/4。

第4A圖為依據本發明之一具體實施方式所繪示之腳座126的透視圖。第4B圖為依據本發明之一具體實施方式所繪示之腳座126的仰視圖。第4C圖為依據第4B圖中的具體實施方式所繪示之腳座126的剖面圖(延著線4C)。腳座126包含圓柱形主體402，此圓柱形主體402的底部定義為第一表面404，圓柱形主體402的頂部定義為第二表面406。圓柱形主體402的直徑為「C」。在一具體實施方式中，第一表面404界定了圓柱形主體402的底部，第二表面406界定了圓柱形主體402的頂部。在一具體實施方式中，第一表面404的邊緣和第二表面406的邊緣為錐形。腳座126一般包含選自陶瓷、不鏽鋼、鋁、及其組合的材料。

圓柱形主體402具有一通孔408，其第一直徑為「A」、第二直徑為「B」，其中第二直徑「B」大於第一直徑「A」。第一直徑「A」的尺寸可容納舉升銷120的肩部306。通孔408第二直徑「B」的尺寸可在鎖定銷128插入舉升銷 120的通孔312時，同時容納舉升銷120的肩部和鎖定銷128。在一具體實施方式中，在通孔408的第一直徑「A」和第二直徑「B」之間具有一轉換點410，並形成了階梯狀表面412。當進行舉升銷組件114組裝時，階梯狀表面412可停靠在鎖定銷128上。具有第一直徑「A」的通孔408從第二表面406開始延伸穿過部份的圓柱形主體402。在一具體實施方式中，具有第一直徑「A」的通孔408的長度為「L」，接近圓柱形主體402總長度「M」的3/4。具有第二直徑「B」的通孔，從圓柱形主體402的第一表面404開始延伸至形成階梯狀表面412的轉換點410。

第5A圖為依據這裡所述的一具體實施方式所繪示之鎖定銷128的透視圖。第5B圖為第5A圖之鎖定銷128的側視圖。第5C圖為第5A圖之鎖定銷128的俯視圖。鎖定銷128將腳座126穩固地耦接於舉升銷120之上。鎖定銷128包含圓柱形主體502，其包含第一端508上的第一錐形部份504和第二端510上的第二錐形部份506。圓柱形主體502直徑「D」的尺寸符合於舉升銷120的通孔312內的尺寸。鎖定銷128長度「E」的尺寸符合於通孔408內第二直徑「B」的尺寸。鎖定銷128一般包含選自陶瓷、不鏽鋼、鋁、和其組合的材料。

第6A-6D圖為依據這裡所述之一具體實施方式所繪示之裝置舉升銷組件114的操作剖面圖。裝置舉升銷組件114從將舉升銷120定位於導引孔118內的基板支撐件 110開始。在第6B圖中，腳座126滑至舉升銷120的肩部306和軸202的上方。在第6C圖中，鎖定銷128被插入舉升銷120軸202的通孔312中，用以固定鎖定銷128。在第6D圖中，腳座126和舉升銷120的肩部306及軸202向下滑動，直到腳座126的階梯狀表面412停靠在鎖定銷128上，並因此將所有元件鎖定在一起。

依據上述的具體實施方式所提供之舉升銷组件，有助於提高晶圓放置的精確度與其可重覆性。藉由合適的舉升銷和腳座之長度對直徑比率(L/D ratio)，所提供之舉升銷組件也增加了舉升銷的穩定度。另外，在目前的系統中裝置此舉升銷組件的方式也是非常直覺且簡單的。

上述為本發明的具體實施方式，在不偏離基本的範圍下可建議其它或更進一步有關於本發明的具體實施方式，本發明的範圍由以下之申請專利範圍決定。

100‧‧‧處理系統

101‧‧‧基板

102‧‧‧腔體

104‧‧‧氣體源

106‧‧‧噴頭

108‧‧‧基板支撐組件

110‧‧‧基板支撐件

112‧‧‧支幹

114‧‧‧舉升銷組件

116‧‧‧致動器

118‧‧‧導引孔

120‧‧‧舉升銷

124‧‧‧舉升平台

126‧‧‧腳座

128‧‧‧鎖定銷

202‧‧‧軸

206‧‧‧第一端

208‧‧‧第二端

302‧‧‧銷頭

305A‧‧‧凸狀支撐表面

305B‧‧‧扁平部份

306‧‧‧肩部

308‧‧‧錐形端

310‧‧‧錐形端

312‧‧‧通孔

402‧‧‧圓柱形主體

404‧‧‧第一表面

406‧‧‧第二表面

408‧‧‧通孔

410‧‧‧轉換點

412‧‧‧階梯狀表面

502‧‧‧圓柱形主體

504‧‧‧第一錐形部份

506‧‧‧第二錐形部份

為使本發明之特徵可被詳細瞭解，故將本發明之具體實施方式繪製成附圖。然而，需要注意的是，附圖所繪示僅為本發明之典型的實施方式，不應作為發明範圍的限制，本發明包含其它同樣效果的具體實施方式。為幫助瞭解，附圖中使用相同的元件符號表示相同的元件。據信，在一具體實施方式中所揭露的元件可良好地應用於其它的具體實施方式中，故不另外附註。

第1圖為依據本發明之一具體實施方式所繪示之，具有舉升銷組件的沉積腔室剖面圖；第2A-2C圖為依據各種實施方式所繪示之舉升銷組件的剖面圖；第3A圖為依據本發明之一具體實施方式所繪示之舉升銷的透視圖；第3B圖為依據本發明之一具體實施方式所繪示之舉升銷的側面圖；第3C圖為依據本發明之一具體實施方式所繪示之舉升銷的側面圖；第3D圖為第3C圖之具體實施方式中的銷頭的放大透視圖；第4A圖為依據本發明之一具體實施方式所繪示之腳座的透視圖；第4B圖為依據本發明之一具體實施方式所繪示之腳座的仰視圖；第4C圖為依據第4B圖中的具體實施方式所繪示之腳座的剖面圖(延著線4C)；第5A圖為依據本發明之一具體實施方式所繪示之鎖定銷的透視圖；第5B圖為第5A圖具體實施方式之鎖定銷的側視圖；第5C圖為第5A圖具體實施方式之鎖定銷的俯視圖；第6A-6D圖為依據本發明之一具體實施方式所繪示之裝置舉升銷組件114的操作剖面圖。

101‧‧‧基板

110‧‧‧基板支撐件

114‧‧‧舉升銷組件

118‧‧‧導引孔

120‧‧‧舉升銷

124‧‧‧舉升平台

126‧‧‧腳座

128‧‧‧鎖定銷

206‧‧‧第一端

Claims (19)

1. 一種用以相對於一基板支撐件置放一基板的舉升銷組件，包含：一舉升銷，具有一軸；一圓柱形主體，可滑動地耦接該軸；以及一鎖定銷，用以防止該圓柱形主體沿著該軸滑脫，其中該舉升銷的該軸具有一通孔，該通孔的尺寸可容納該鎖定銷，以及其中該圓柱形主體包含：一第一表面，界定該圓柱形主體之一底部；以及一第二表面，界定該圓柱形主體之一頂部，其中該圓柱形主體具有一通孔，該通孔具有一第一直徑以及大於該第一直徑之一第二直徑，該第一直徑之尺寸可容納該舉升銷之該軸，並且當該鎖定銷插入該軸的該通孔時，該第二直徑的尺寸可容納該舉升銷的該軸及該鎖定銷兩者。
2. 如申請專利範圍第1項所述之舉升銷組件，其中該圓柱形主體更包含一階梯狀表面，該階梯狀表面形成於該通孔之該第一直徑與該通孔之該第二直徑之間的一轉換點(transition point)處，其中當該鎖定銷插入該軸的該通孔時，該階梯狀表面依靠在該鎖定銷上而捕捉該鎖定銷。
3. 如申請專利範圍第2項所述之舉升銷組件，其中具有該第一直徑之該通孔自該圓柱形主體之該第二表面延伸且部份穿過該圓柱形主體，且該通孔之該第二直徑從該圓柱形主體之該第一表面延伸至形成該階梯狀表面之該轉換點處。
4. 如申請專利範圍第1項所述之舉升銷組件，其中該圓柱形主體的直徑大於該軸的直徑。
5. 如申請專利範圍第4項所述之舉升銷組件，其中該舉升銷及該圓柱形主體包含陶瓷材料。
6. 一種用以相對於一基板支撐件置放一基板的舉升銷組件，包含：一舉升銷，包含：一銷軸，具有一第一端與一第二端；一銷頭，耦接該銷軸之該第一端，用以支撐該基板；以及一肩部，形成於該銷軸之該第二端；一圓柱形主體，可滑動地耦接該銷軸；以及一鎖定銷，用以防止該圓柱形主體沿著該軸滑脫，其中該肩部具有一通孔，該通孔之尺寸可容納該鎖定銷。
7. 如申請專利範圍第6項所述之舉升銷組件，其中該肩部的直徑大於該銷軸的直徑。
8. 如申請專利範圍第6項所述之舉升銷組件，其中該肩部的長度接近該舉升銷的長度的1/3。
9. 如申請專利範圍第8項所述之舉升銷組件，其中從該通孔的中心至該肩部之一端的距離接近該肩部之長度的1/4。
10. 如申請專利範圍第6項所述之舉升銷組件，其中該圓柱形主體包含：一第一表面，界定該圓柱形主體之一底部；以及一第二表面，界定該圓柱形主體之一頂部，其中該圓柱形主體具有一通孔，該通孔具有一第一直徑以及一第二直徑，該第一直徑之尺寸可容納該舉升銷的該肩部，並且當該鎖定銷插入該肩部的該通孔時，該第二直徑之尺寸可容納該舉升銷的該肩部及該鎖定銷兩者。
11. 如申請專利範圍第10項所述之舉升銷組件，其中該圓柱形主體更包含一階梯狀表面，該階梯狀表面形成於該圓柱形主體之該通孔之該第一直徑與該圓柱形主體之該通孔之該第二直徑之間的一轉換點處，其中當該鎖 定銷插入該肩部的該通孔時，該階梯狀表面依靠在該鎖定銷上。
12. 如申請專利範圍第11項所述之舉升銷組件，其中具有該第一直徑之該圓柱形主體之該通孔自該圓柱形主體之該第二表面延伸且部份穿過該圓柱形主體，並且該圓柱形主體之該通孔之該第二直徑自該圓柱形主體之該第一表面延伸至形成該階梯狀表面之該轉換點處。
13. 如申請專利範圍第6項所述之舉升銷組件，其中該銷頭具有一凸狀支撐表面，其中一平坦部份位於該銷頭的中間頂端區域。
14. 如申請專利範圍第13項所述之舉升銷組件，其中該凸狀支撐表面和該平坦部份大體上為圓形區域。
15. 一種基板支撐組件，用以操控其上之基板，包含：一舉升銷組件，包含：一舉升銷，包含：一銷軸，具有一第一端與一第二端；一銷頭，耦接該銷軸之該第一端，用以支撐該基板；以及一肩部，形成於該銷軸之該第二端；一圓柱形主體，可滑動地耦接該銷軸；以及 一鎖定銷，用以防止該圓柱形主體沿著該軸滑脫，其中該肩部具有一通孔，該通孔之尺寸可容納該鎖定銷；一基板支撐件，具有複數個導引孔設置於其中，每一導引孔用以容納該舉升銷組件的一舉升銷；一舉升平台，用以接觸該舉升銷的一下方端；以及一致動器，用以控制該舉升平台的升降。
16. 如申請專利範圍第15項所述之基板支撐組件，其中該圓柱形主體包含：一第一表面，界定該圓柱形主體之一底部；以及一第二表面，界定該圓柱形主體之一頂部，其中該圓柱形主體具有一通孔，該通孔具有一第一直徑以及一第二直徑，該第一直徑之尺寸可容納該舉升銷的該肩部，且當該鎖定銷插入該肩部的該通孔時，該第二直徑之尺寸可容納該舉升銷之該肩部及該鎖定銷兩者。
17. 如申請專利範圍第16項所述之基板支撐組件，其中該圓柱形主體更包含一階梯狀表面，該階梯狀表面形成於該圓柱形主體之該通孔之該第一直徑與該圓柱形主體之該通孔之該第二直徑之間的一轉換點處，其中當該鎖定銷插入該肩部的該通孔時，該階梯狀表面依靠在該鎖定銷上。
18. 如申請專利範圍第17項所述之基板支撐組件，其中具有該第一直徑之該圓柱形主體之該通孔自該圓柱形主體的該第二表面延伸且部份穿過該圓柱形主體，並且該圓柱形主體之該通孔之該第二直徑從該圓柱形主體之該第一表面延伸至形成該階梯狀表面之該轉換點處。
19. 如申請專利範圍第15項所述之基板支撐組件，其中該圓柱形主體環繞該舉升銷之該銷軸，以及該圓柱形主體將該舉升銷支撐於該舉升平台之上，藉此使該舉升銷與對應之導引孔的一中心軸實質上保持平行。