JP6802191B2 - サセプタの位置付け及び回転装置、並びに使用の方法 - Google Patents

Description

［０００１］本開示は、概して、サセプタアセンブリを位置付けし且つ／又は回転させるための装置及び方法に関する。より具体的には、本開示の実施形態は、多軸のバッチ処理サセプタアセンブリ（ｂａｔｃｈ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｓｕｓｃｅｐｔｏｒ ａｓｓｅｍｂｌｙ）を移動させるための装置及び方法を対象としている。

［０００２］幾つかのバッチ処理チャンバは、処理用ウエハを十分な数保持するために直径が比較的大きいサセプタ（１ｍ以上）を有する。サセプタは、注入プレートに近接（３ｍｍから０．５ｍｍ）して回転させられる。注入プレートは、直径が大きい別のディスク状構成要素である。堆積処理を制御するために、これらの構成要素間の平行度が調整される。現状では、これらの構成要素は手動で位置付けされる。これには、３時間ほどかかる。平行度は、サセプタの温度及びチャンバの圧力に関連して変化する。したがって、厳密なクリアランス及び変化する処理パラメータの影響に対応するため、平行度を位置合わせし且つ制御するための装置及び方法が必要とされている。

［０００３］本開示の１つ又は複数の実施形態は、サセプタを支持し得るシャフトと、位置付けシステムとを備えているサセプタアセンブリを対象とする。位置付けシステムは、底部プレートと、上部プレートと、底部プレートと上部プレートとの間で、底部プレート及び上部プレートと接触するように位置付けされた少なくとも３つのアクチュエータとを備えている。アクチュエータのそれぞれは、本体と、本体の内部に位置付けされたロッド端部を備えたロッドを有する。上部プレートを底部プレートに近づけるため又は底部プレートから遠ざけるために、各ロッドは、本体の軸に沿って可動である。

［０００４］本開示のさらなる実施形態は、貫通する開口を有する底部を有する真空チャンバを備えた処理チャンバを対象とする。サセプタアセンブリは、サセプタを支持し得るシャフトと、位置付けシステムとを備えている。位置付けシステムは、底部プレートと、上部プレートと、底部プレートと上部プレートとの間で、底部プレート及び上部プレートと接触するように位置付けされた少なくとも３つのアクチュエータとを備えている。アクチュエータのそれぞれは、本体と、本体の内部に位置付けされたロッド端部を備えたロッドとを有する。上部プレートを底部プレートに近づけるため又は底部プレートから遠ざけるために、各ロッドは、本体の軸に沿って可動である。シャフトが真空チャンバの底部における開口を通って延在するように、サセプタアセンブリは位置付けされている。サセプタは、真空チャンバ内のシャフトの上部に接続されている。

［０００５］本開示のさらなる実施形態は、貫通する開口を有する底部を有する真空チャンバを備えた処理チャンバを対象とする。シャフトは、開口を通って延在し、真空チャンバの内部でサセプタを支持する。軸受アセンブリは、シャフトの周りに位置付けされ且つシャフトと真空チャンバとの間に密封を形成する球状ローラ軸受を含む。

［０００６］本開示の上述の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明は、実施形態を参照することによって、得ることができる。そのうちの幾つかの実施形態は添付の図面で例示されている。しかしながら、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容し得るため、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、本発明の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。

本開示の１つ又は複数の実施形態に係るバッチ処理チャンバの断面図を示す。 本開示の１つ又は複数の実施形態に係るバッチ処理チャンバの部分斜視図を示す。 本開示の１つ又は複数の実施形態に係るバッチ処理チャンバの概略図を示す。 本開示の１つ又は複数の実施形態に係るバッチ処理チャンバにおいて使用される、くさび型ガス分配アセンブリの一部の概略図を示す。 本開示の１つ又は複数の実施形態に係るバッチ処理チャンバの概略図を示す。 本開示の１つ又は複数の実施形態に係るバッチ処理チャンバの部分斜視図を示す。 本開示の１つ又は複数の実施形態で使用されるｖ−ブロックの斜視図を示す。 本開示の１つ又は複数の実施形態に係る球状ロッド端部を有する線形アクチュエータを示す。 本開示の１つ又は複数の実施形態に係るバッチ処理チャンバの部分斜視図を示す。 本開示の１つ又は複数の実施形態に係るバッチ処理チャンバの部分斜視図を示す。 本開示の１つ又は複数の実施形態に係る球状軸受アセンブリの部分断面図を示す。 本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、使用中の球状軸受アセンブリの部分断面図を示す。 本開示の１つ又は複数の実施形態に係る球状軸受の部分断面図を示す。

［００２０］本開示の幾つかの例示的な実施形態が説明される前に理解するべきことは、本開示が以下の説明で提示される構成又はプロセスステップの詳細に限定されないということである。本開示は、他の実施形態も可能であり、様々な方法で実施又は実行することができる。記載された実施形態及び図面は、例示のみを意図しており、開示された装置又は方法を限定するものと解釈すべきではない。

［００２１］本明細書で使用される「基板」とは、製造処理中に膜処理が実行される任意の基板又は基板上に形成された材料表面のことを指す。例えば、処理が実施され得る基板表面には、用途に応じて、ケイ素、酸化ケイ素、ストレインドシリコン、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）、炭素がドープされた酸化ケイ素、窒化ケイ素、ドープされたケイ素、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイアなどの材料、並びに金属、金属窒化物、金属合金、及びその他の導電材料などの任意の他の材料が含まれる。基板は半導体ウエハを含むが、それに限定されるわけではない。基板表面を研磨、エッチング、還元、酸化、ヒドロキシル化、アニール、且つ／又はベークするために基板を前処理プロセスに曝してもよい。基板自体の表面上で直接膜処理することに加えて、本開示では、開示された任意の膜処理ステップは、以下でより詳細に開示される基板上に形成された下層にも実施され得る。「基板表面」という用語は、文脈が示すように、このような下層を含むことが意図されている。ゆえに、例えば、膜／層又は部分的な膜／層が基板表面上に堆積されている場合、新たに堆積された膜／層の曝露面が基板表面となる。

［００２２］１つ又は複数の実施形態によると、装置及び方法は、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスと共に使用され得る。かかる実施形態では、基板表面は、連続して又は実質的に連続して、前駆体（又は反応性ガス）に曝露される。本明細書全体において、「実質的に連続的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｌｙ）」とは、前駆体曝露の期間の大部分が共試薬への曝露と重複しない（ただし、幾らかの重複はあり得る）ことを意味する。本明細書及び特許請求の範囲において、「前駆体（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）」、「反応体（ｒｅａｃｔａｎｔ）」、「反応性ガス（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｇａｓ）」などの用語は、基板表面と反応し得る任意のガス種を表すために、互換可能に使用される。

［００２３］記載された様々な実施形態は、多軸運動が用いられる任意の種類のシステムで利用することができる。説明のために、実施形態は、空間的ＡＬＤバッチ処理チャンバとの使用において示されている。当業者であれば、装置及び方法は、他の環境又は他の処理チャンバにおける使用に適合され得ることを理解するであろう。それには、例えば、時間領域ＡＬＤ処理チャンバ、化学気相堆積チャンバがある。

［００２４］図１は、ガス分配アセンブリ１２０（インジェクタ又はインジェクタアセンブリとも呼ばれる）、及びサセプタアセンブリ１４０を含む、バッチ処理チャンバ１００の断面を示す。ガス分配アセンブリ１２０は、処理チャンバ内で使用される、任意の種類のガス供給デバイスである。ガス分配アセンブリ１２０は、サセプタアセンブリ１４０に対面する正面１２１を含む。正面１２１は、サセプタアセンブリ１４０に向けてガスの流れを供給するための、任意の数の開口又は様々な開口を有し得る。ガス分配アセンブリ１２０は、外周縁１２４も含む。外周縁１２４は、図示の実施形態では、実質的に円形である。

［００２５］使用される特定の種類のガス分配アセンブリ１２０は、使用中の特定の処理に応じて変化し得る。本開示の実施形態は、サセプタとガス分配アセンブリとの間の間隙が制御される、任意の種類の処理システムと共に使用され得る。２成分反応においては、複数のガスチャネルは、少なくとも１つの第１の反応性ガスＡのチャネル、少なくとも１つの第２の反応性ガスＢのチャネル、少なくとも１つのパージガスＰのチャネル、及び／又は少なくとも１つの真空Ｖのチャネルを含み得る。第１の反応性ガスＡの１つ又は複数のチャネル、第２の反応性ガスＢの１つ又は複数のチャネル、及びパージガスＰの１つ又は複数のチャネルから流れるガスは、ウエハの上面に向けて方向付けられる。ガス流の一部は、ウエハの表面にわたって水平に移動し、パージガスＰの１つ又は複数のチャネルを通って処理領域から出る。

［００２６］幾つかの実施形態では、ガス分配アセンブリ１２０は、単一のインジェクタユニットで作られた剛性の固定体である。１つ又は複数の実施形態では、ガス分配アセンブリ１２０は、図２に示すように、複数の個別のセクタ（例えば、インジェクタユニット１２２）で構成されている。単片体又は複数のセクタ体のいずれであっても、記載された本開示の様々な実施形態と共に使用することができる。

［００２７］サセプタアセンブリ１４０は、ガス分配アセンブリ１２０の下方に位置付けされている。サセプタアセンブリ１４０は、上面１４１、及び上面１４１における少なくとも１つの凹部１４２を含む。サセプタアセンブリ１４０は、底面１４３及び端部１４４も有する。凹部１４２は、処理される基板６０の形状及びサイズに応じて、任意の適切な形状及びサイズであり得る。図１に示す実施形態では、凹部１４２は、ウエハの底部を支持するために平らな底部を有しているが、凹部の底部は変化し得る。幾つかの実施形態では、凹部の外周縁の周りには、ウエハの外周縁を支持するよう寸法形成された段差領域がある。この段差によって支持されるウエハの外周縁の面積は、例えば、ウエハの厚さと、ウエハの背面に既にあるフィーチャの存在とに応じて変動し得る。

［００２８］幾つかの実施形態では、図１に示すように、サセプタアセンブリ１４０の上面１４１における凹部１４２は、凹部１４２において支持される基板６０が、サセプタ１４０の上面１４１と実質的に同一平面の上面６１を有するように、寸法形成される。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、「実質的に同一平面」という表現は、ウエハの上面とサセプタアセンブリの上面が、±０．５ｍｍ、±０．４ｍｍ、±０．３ｍｍ、±０．２５ｍｍ、±０．２ｍｍ、±０．１５ｍｍ、±０．１０ｍｍ、又は±０．０５ｍｍ内で同一平面にあることを意味する。

［００２９］図１のサセプタアセンブリ１４０は、サセプタアセンブリ１４０を上昇、下降、及び回転させることが可能なシャフト１６０を含む。サセプタアセンブリは、シャフト１６０の中央内部にヒータ又はガスラインを含み得る。シャフト１６０は、サセプタアセンブリ１４０とガス分配アセンブリ１２０との間の間隙を広げたり狭めたりして、サセプタアセンブリ１４０を適切な位置へと移動させる、主な手段であり得る。サセプタアセンブリ１４０は、さらに微調整アクチュエータ１６２を含み得る。微調整アクチュエータ１６２は、サセプタアセンブリ１４０とガス分配アセンブリ１２０との間に所定の間隙１７０を生じるように、サセプタアセンブリ１４０に対して微小な調整を行うことができる。幾つかの実施形態では、間隙１７０の距離は、約０．１ｍｍ〜約５．０ｍｍの範囲内、又は約０．１ｍｍ〜約３．０ｍｍの範囲内、又は約０．１ｍｍ〜約２．０ｍｍの範囲内、又は約０．２ｍｍ〜約１．８ｍｍの範囲内、又は約０．３ｍｍ〜約１．７ｍｍの範囲内、又は約０．４ｍｍ〜約１．６ｍｍの範囲内、又は約０．５ｍｍ〜約１．５ｍｍの範囲内、又は約０．６ｍｍ〜約１．４ｍｍの範囲内、又は約０．７ｍｍ〜約１．３ｍｍの範囲内、又は約０．８ｍｍ〜約１．２ｍｍの範囲内、又は約０．９ｍｍ〜約１．１ｍｍの範囲内であるか、或いは約１ｍｍである。

［００３０］図に示す処理チャンバ１００は、内部でサセプタアセンブリ１４０が複数の基板６０を保持し得る、カルーセル型チャンバである。図２に示しているように、ガス分配アセンブリ１２０は、複数の個別のインジェクタユニット１２２を含んでよく、各インジェクタユニット１２２は、ウエハがインジェクタユニットの下方で移動するにつれてウエハ上に膜を堆積させることが可能である。２つのパイ型インジェクタユニット１２２が、サセプタアセンブリ１４０のほぼ両側に、サセプタアセンブリ１４０の上に位置付けされているように示されている。インジェクタユニット１２２の数は、例示目的のためにのみ示されている。インジェクタユニット１２２の数は、より多くてもよく、又はより少なくてもよいことを理解されたい。幾つかの実施形態では、サセプタアセンブリ１４０の形状に適合する形状を形成するのに十分な数のパイ型インジェクタユニット１２２が存在する。幾つかの実施形態では、個々のパイ型インジェクタユニット１２２は、それぞれ、他のインジェクタユニット１２２のいずれにも影響を与えることなく、個別に移動、取り外し、且つ／又は交換することができる。例えば、ロボットがサセプタアセンブリ１４０とガス分配アセンブリ１２０との間の領域にアクセスして、基板６０をローディング／アンローディングすることを可能にするために、１つのセグメントを上昇させてもよい。

［００３１］複数のウエハを同時に処理するために、複数のガスインジェクタを有する処理チャンバを使用することができ、それにより、複数のウエハが同じプロセスの流れを経る。例えば、図３に示すように、処理チャンバ１００は、４つのガスインジェクタアセンブリ及び４つの基板６０を有する。処理開始時に、基板６０は、インジェクタアセンブリ３０間に位置付けされ得る。サセプタアセンブリ１４０を４５°回転させること１７により、ガス分配アセンブリ１２０間にある各基板６０が、膜堆積のために、（ガス分配アセンブリ１２０の下方の点線円で示されているように）ガス分配アセンブリ１２０の方に移動させられる。さらに４５°回転させると、基板６０はインジェクタアセンブリ３０から離れるように移動する。空間的ＡＬＤインジェクタを用いて、インジェクタアセンブリに対してウエハが移動している間に、ウエハ上に膜が堆積される。幾つかの実施形態では、サセプタアセンブリ１４０は増分で回転し、基板６０がガス分配アセンブリ１２０の下方で停止することが防止される。基板６０の数とガス分配アセンブリ１２０の数は、同じであってもよく、又は異なっていてもよく。幾つかの実施形態では、ガス分配アセンブリと同じ数の処理されるウエハがある。１つ又は複数の実施形態では、処理されるウエハの数は、ガス分配アセンブリの数の分数又は整数倍になる。例えば、４つのガス分配アセンブリが存在する場合、４ｘの処理されるウエハが存在し、ここでｘは１以上の整数値である。

［００３２］図３に示す処理チャンバ１００は、実行可能な一構成を表しているに過ぎず、本開示の範囲を限定していると見なすべきではない。ここでは、処理チャンバ１００は複数のガス分配アセンブリ１２０を含む。図示している実施形態では、処理チャンバ１００の周囲に均等に離間した４つのガス分配アセンブリ（インジェクタアセンブリ３０とも呼ばれる）が存在する。図示の処理チャンバ１００は八角形であるが、当業者であれば、これは可能な一形状であり、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことを理解されよう。図示のガス分配アセンブリ１２０は台形であるが、単一の円形構成要素であってもよく、又は、図２に示すように、複数のパイ型セグメントで構成されてもよい。

［００３３］図３に示す実施形態は、ロードロックチャンバ１８０、又は、バッファステーションのような補助チャンバを含む。このチャンバ１８０は、処理チャンバ１００の側面に接続され、それにより、例えば、基板（基板６０とも呼ばれる）がチャンバ１００にローディング／チャンバ１００からアンローディングされることが可能となる。基板をサセプタ上に移動させるため、ウエハロボットがチャンバ１８０内に配置されてもよい。

［００３４］カルーセル（例えば、サセプタアセンブリ１４０）の回転は、連続的であってもよく、又は非連続的であってもよい。連続処理においては、ウエハは常に回転しており、それぞれのインジェクタに順に曝露される。非連続処理においては、ウエハは、インジェクタ領域に移動して停止し、次いで、インジェクタ間の領域８４に移動して停止し得る。例えば、ウエハがインジェクタ間領域からインジェクタを越えて移動し（又は、インジェクタに隣接して停止し）、引き続き次のインジェクタ間領域へと移動し、そこでカルーセルが再度停止し得るように、カルーセルは回転し得る。インジェクタ間で止まることにより、各層の堆積と堆積との間に、追加の処理ステップ（例えば、プラズマへの曝露）のための時間が与えられ得る。

［００３５］図４は、インジェクタユニット１２２と呼ばれ得る、ガス分配アセンブリ２２０のセクタ又は一部を示す。インジェクタユニット１２２は、個別に、又は他のインジェクタユニットと組み合わせて、使用することができる。例えば、図５に示しているように、図４のインジェクタユニット１２２が４つ組み合わされて、単一のガス分配アセンブリ２２０が形成される。（分かりやすくするために、４つのインジェクタユニットを分ける線は示されていない。）図４のインジェクタユニット１２２は、パージガスポート１５５及び真空ポート１４５に加えて、第１の反応性ガスポート１２５と第２の反応性ガスポート１３５の両方を有しているが、インジェクタユニット１２２には、これらの構成要素の全てが必要なわけではない。

［００３６］図４と図５の両方を参照すると、１つ又は複数の実施形態に係るガス分配アセンブリ２２０は、複数のセクタ（又はインジェクタユニット１２２）を備えてもよく、各セクタは全く同一であるか、又は異なっている。ガス分配アセンブリ２２０は、処理チャンバの中に位置付けされ、且つ、ガス分配アセンブリ２２０の前面１２１において複数の細長いガスポート１２５、１３５、１５５と、真空ポート１４５とを備えている。複数の細長いガスポート１２５、１３５、１５５、及び真空ポート１４５は、内周縁１２３に隣接した領域から、ガス分配アセンブリ２２０の外周縁１２４に隣接した領域に向かって延在する。図示の複数のガスポートは、第１の反応性ガスポート１２５、第２の反応性ガスポート１３５、第１の反応性ガスポートと第２の反応性ガスポートそれぞれを取り囲む真空ポート１４５、及びパージガスポート１５５を含む。

［００３７］図４又は図５に示す実施形態を参照した場合、ポートが少なくとも内周領域周辺から少なくとも外周領域周辺まで延在すると述べたとしても、ポートは、単に内側領域から外側領域まで径方向に延在するだけではないことがある。真空ポート１４５が反応性ガスポート１２５及び反応性ガスポート１３５を取り囲んでいるように、ポートは、接線方向に延在し得る。図４及び図５に示す実施形態では、くさび型反応性ガスポート１２５、１３５は、真空ポート１４５によって、内周領域及び外周領域に隣接する端部を含むすべての端部が囲まれている。

［００３８］図４を参照すると、基板が経路１２７に沿って移動するにつれて、基板表面の各部分が様々な反応性ガスに曝露される。経路１２７を辿ると、基板は、パージガスポート１５５、真空ポート１４５、第１の反応性ガスポート１２５、真空ポート１４５、パージガスポート１５５、真空ポート１４５、第２の反応性ガスポート１３５、そして、真空ポート１４５に曝露されるか、又はそれらに「遭遇」する。ゆえに、図４に示す経路１２７の終わりで、基板は、第１の反応性ガスポート１２５及び第２の反応性ガスポート１３５からのガス流に曝露され、層が形成される。図示のインジェクタユニット１２２は四分円をなしているが、より大型であってもよく、又はより小型であってもよい。図５に示すガス分配アセンブリ２２０は、連続的に接続された、４つの図４のインジェクタユニット１２２の組み合わせであると見なすことができる。

［００３９］図４のインジェクタユニット１２２は、複数の反応性ガスを分離させるガスカーテン１５０を示す。「ガスカーテン」という用語は、混合しないように反応性ガスを分離させるガス流又は真空の任意の組み合わせを説明するために使用される。図４に示すガスカーテン１５０は、真空ポート１４５の第１反応性ガスポート１２５に隣り合った部分、中間のパージガスポート１５５、及び真空ポート１４５の第２の反応性ガスポート１３５に隣り合った部分を含む。ガス流と真空とのこの組み合わせは、第１の反応性ガスと第２の反応性ガスとの気相反応を防止又は最小化するために使用され得る。

［００４０］図５を参照すると、ガス分配アセンブリ２２０からのガス流と真空との組み合わせは、複数の処理領域２５０の分離を形成する。処理領域は、２５０同士の間のガスカーテン１５０を用いて、個々の反応性ガスポート１２５、１３５の周囲に大まかに画定されている。図５に示す実施形態は、８つの別個のガスカーテン１５０を間に有する、８つの別個の処理領域２５０を構成する。処理チャンバは、少なくとも２つの処理領域を有し得る。幾つかの実施形態では、少なくとも３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、又は１２個の処理領域が存在する。

［００４１］処理中、基板は、どの時点においても、２つ以上の処理領域２５０に露出され得る。しかしながら、種々の処理領域に曝露されている部分では、ガスカーテンが２つの部分を分離するようになる。例えば、基板の先端部が第２の反応性ガスポート１３５を含む処理領域に入る場合、基板の中央部はガスカーテン１５０の下方にあり、且つ、基板の後端部は、第１の反応性ガスポート１２５を含む処理領域の中に留まることになる。

［００４２］処理チャンバ１００に接続された、例えばロードロックチャンバであり得るファクトリインターフェース２８０が図示されている。参照フレームを提供するために、基板６０は、ガス分配アセンブリ２２０に重ね合わせて図示されている。基板６０は、多くの場合、サセプタアセンブリ上に置かれて、ガス分配アセンブリ１２０（ガス分配プレートとも呼ばれる）の前面１２１付近で保持され得る。基板６０は、ファクトリインターフェース２８０を介して、処理チャンバ１００内の基板支持体又はサセプタアセンブリ上にローディングされる（図３参照）。基板６０は、処理領域内に位置付けされているように示され得るが、それは、この基板が、第１の反応性ガスポート１２５に隣接して、且つ、２つのガスカーテン１５０ａ、１５０ｂの間に配置されているからである。基板６０を経路１２７に沿って回転させることにより、この基板は、処理チャンバ１００をぐるりと反時計回りに移動することになる。ゆえに、基板６０は、第１の処理領域２５０ａから第８の処理領域２５０ｈまでの全ての処理領域に曝露されることになる。図示のガス分配アセンブリを使用する、処理チャンバを回る各サイクルでは、基板６０は、第１の反応性ガス及び第２の反応性ガスの４つのＡＬＤサイクルに曝露されることになる。

［００４３］４つの運動軸を有する精密線形位置付けシステムは、サセプタをガスインジェクタの近傍に位置付けるために使用される。このことは、図６で確認することができる。位置付けシステムは、３つの均等に離間された線形アクチュエータを有する底部プレートを使用して構築され得る。線形アクチュエータは、底部プレートの表面に対して直角をなして強固に取り付けられる。各アクチュエータは、精密な上下運動をもたらすことができ、４自由度（４−ＤＯＦ）ジョイントを用いて上部プレートに連結される。図８Ａ及び図８Ｂで示されているように、幾つかの実施形態では、４−ＤＯＦジョイントは、線形軸受に取り付けられた球状のロッドを含み得る。幾つかの実施形態では、４−ＤＯＦジョイントは、ピッチ、ヨー、ロール、及び上部プレートの中心と位置合わせされた１つの線形自由度をもたらす、運動学的な連結フィーチャ（図９参照）を含む。サセプタのための回転アクセスは、４番目の運動軸の処理及び追加のために、上部プレートに組み込まれ得る。１つ又は複数の実施形態では、システムは、０．００５インチ未満の位置反復性を与える。

図６は、本開示の１つ又は複数の実施形態に係るサセプタアセンブリが組み込まれた処理チャンバを示す。サセプタアセンブリ３４０は、サセプタ３４１を支持し得るシャフト１６０を含む。サセプタ３４０は、平坦なプレートとして示されているが、さらに図２で示されているような凹部又はポケットを含み得る。

［００４５］再度図６に戻ると、位置付けシステム３００は、サセプタ３４１を動かすためにシャフト１６０と連通する。ここで使用されている「連通」という用語は、構成要素のうちの少なくとも１つが、別の構成要素の位置に影響を与えることが可能であるか、又は、別の構成要素と直接的又は間接的に接触することを意味する。幾つかの実施形態の位置付けシステム３００は、ｚ軸（すなわち、図面の上下）に沿って、ｘ軸又はｙ軸に沿って、サセプタ３４１を動かし、サセプタ３４１をガス分配アセンブリ３２０に対して傾斜させることができる。

［００４６］図６の位置付けシステム３００は、底部プレート３０１、上部プレート３０２、及び少なくとも３つのアクチュエータ３１０を備えている。それぞれのアクチュエータ３１０は、底部プレート３０１と上部プレート３０２との間で、底部プレート３０１及び上部プレート３０２と接触するように位置付けされている。それぞれのアクチュエータ３１０は、本体３１１、及び本体３１１内で可動なロッド端部３１３を備えたロッド３１２を有する。本体から延在するロッドの長さが変動可能であるように、それぞれのロッド３１２は本体内で摺動可能に可動である。したがって、上部プレート３０２を底部プレート３０１に近づけるため又は底部プレート３０１から遠ざけるために、ロッド３１２を本体３１１の軸に沿って動かすことができる。本明細書では、サセプタ３４１をガス分配アセンブリ３２０に近づける運動又はガス分配アセンブリ３２０から遠ざける運動は、ｚ軸に沿った運動と呼ばれる。

［００４７］図６で示された実施形態は、それぞれのアクチュエータが接触しているｖ‐ブロック３１６を含む。図８Ａ及び図８Ｂは、ｖ‐ブロック３１６の拡大図を示す。ｖ‐ブロック３１６内の溝３１７は、上部プレート３０２の中心に対して径方向に位置合わせされる。ここで使用されている上部プレート３０２の「中心」とは、アクチュエータ及びシャフトに関連する運動の中心を意味する。上部プレートの形状は、中心周囲で同心円状であってもよく、又は不規則であり得る。運動の中心との径方向の位置合わせにより、ロッド３１２の端部３１３が、ｖ‐ブロックの溝３１７に沿って画定された長さに沿って、中心に向かって且つ中心から離れるように、摺動することが可能となる。

［００４８］幾つかの実施形態では、ｖ‐ブロック３１６は、ｖ‐ブロック３１６のいずれかの端部又は両端部に位置付けされた端部プレート３１８をさらに備えている。ｖ‐ブロック３１６は、端部プレート３１８がｖ‐ブロック３１６の外端部にあるように位置付けすることができる。それにより、ロッド３１２の端部３１３の運動は、端部プレート３１８を越えて中心からさらに出ることはできない。

［００４９］図６に示す実施形態は、ロッド３１２の端部３１３と上部プレート３０２との間に機械的接続がないように、重力により支持される。幾つかの実施形態では、底部プレート３０１と上部プレート３０２との間に機械的接続がある。例えば、図８Ａ及び図８Ｂは、各アクチュエータ３１０が線形軸受３７９と接触している、機械的に接続されたシステムを示す。図８Ａは、ロッド３１２が本体３１１の上部から延在している状態のアクチュエータ３１０の前面図を示す。図示の実施形態では、ロッド端部３１３は、ソケット３７５と接続するための球状軸受３７４を有する。ここで使用されている「球状」とは、ロッドの端部が凸面を有することを意味し、完全な球体を示唆するものではない。球状軸受３７４の凸面の目的は、ソケット３７５の凹部３７６と協働して相互作用することである。球状軸受３７４とソケット３７５との協働的相互作用により、軸受とソケットを位置合わせし、ロッド３１２が移動するにつれて角度を変えることが可能となる。ソケット３７５は、ブラケット３７７を有し、ブラケットを通してチャネル３７８が設けられている。図８Ｂは、図８Ａのアクチュエータの側面図を示している。ブラケット３７７のチャネル３７８は、線形軸受３７９と協働的に相互作用し得る。図６のｖ‐ブロック３１６と同じように、線形軸受３７９は、上部プレート３０２に接続され得るか、又は、上部プレート３０２と一体的に形成され得る。上部プレート３０２の運動の中心に対して線形軸受３７９を径方向に位置合わせすることができる。ロッド３１２の運動により、上部プレート３０２が傾斜し、ブラケット３７７が、線形軸受３７９の長さ（すなわち、細長い軸）に沿って摺動する。工程のいかなる特定の理論にも拘束されないが、ロッド端部３１３が、ｖ‐ブロック３１６、線形軸受３７９、又はその他の軸受型構成要素のいずれかに沿って摺動することを可能にすることにより、構成要素に対する応力が最小限となると考えられている。幾つかの実施形態の軸受は、適切な範囲の運動を可能にし、支持された要素を確実に保持し、係合解除（ｖ‐ブロックの垂直上昇）することなく、要素の反転を可能にする。

［００５０］各アクチュエータの組み合わされた運動及び位置は、この実施形態では、サセプタを位置付けするための精密なピッチ、ロール、及びｚ運動をもたらす。この運動により、使用される運動アクチュエータの分解能及び精度に応じて、サセプタを非常に厳しい許容誤差までインジェクタアセンブリに位置合わせすることができる。幾つかの実施形態では、この運動により、サセプタを約０．０５、０．０４５、０．０４、０．０３５、０．０３、０．０２５、０．０２、０．０１５、０．０１、又は０．００５インチ未満までインジェクタアセンブリに位置合わせすることができる。位置付けシステム３００によってもたらされる運動は、ベローズ又はリップシールのいずれかを用いて、真空チャンバ内への垂直アクチュエータ配列の統合を可能にする。従来のシステムでは、底部プレートにある蝶番式のアクチュエータによりアクチュエータシャフト全体が複数の方向へと動き、それゆえに真空フィードスルーの設計が困難である。

［００５１］再度図６を参照すると、位置付けシステム３００は、真空チャンバ１０１の外部に配置され得る。ここで、真空チャンバ１０１の底部には、底部を貫通する開口１０２がある。シャフト１６０は、開口１０２を通過し、真空チャンバ１０１内でサセプタ３４１を支持し、位置付けシステム３００の上部プレート３０２と連通するか、又は接続する。

［００５２］真空チャンバ１０１で気体密封を維持するためにベローズ３８２が含まれ得る。図６のベローズ３８２は、上部プレート３０２と真空チャンバ１０１とを接続するか、又は接触させる。ｚ軸に沿ってシャフト１６０が移動すると、真空チャンバ１０１内の真空を壊すことなくベローズ３８２が膨張又は収縮する。ここではベローズが図示されているが、当業者であれば、他の密封機構を利用することができることを理解するであろう。それには、例えば、リップシール、磁気カップリング、又は真空内の直線運動軸を密封するための任意の他の方法がある。

［００５３］図９は、位置付けシステムが真空チャンバ１０１の内部に配置されている別の実施形態を示す。ここでは、シャフト１６０は、位置付けシステム３００の上部プレート３０２及び底部プレート３０１を貫通して延在する。位置付けシステム３００は、真空チャンバの内部に完全に配置されてもよく、又は、真空チャンバの内部に部分的に配置されてもよい。気体密封を維持しながらシステム３００の一部が真空チャンバ１０１内の開口を通過し得ることを示すため、図９では、ベローズ３８２は底部プレート３０１の下方にあるように示されている。図９で示された実施形態は、底部プレート３０１の下方のアクチュエータシール３１９を含む。アクチュエータシール３１９は、気体密封を維持しながら、アクチュエータの運動のための十分な空間を設けることができる。

［００５４］図１０は、例えば、サセプタをガスインジェクタプレートの近傍に位置付けるために使用し得る、４つの運動軸を有する精密線形位置付けシステム４００の別の実施形態を示す。このシステムは、真空チャンバ１０１に取り付けられた球状ローラ軸受３９０を使用して構築することができる。ローラ軸受３９０は、機械的軸受又は空気軸受であり得る。ローラ軸受３９０は、ｚ軸の周りの回転、ｘ軸の周りの回転、及びｙ軸の周りの回転のための軸受支持をもたらす。回転式リップシールのｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸の周りの回転を可能にしながら、処理環境と雰囲気との間のバリアを設けるために、ベローズシールとも呼ばれるベローズ３８２が、ローラ軸受３９０の下方に含まれ得る。幾つかの実施形態では、ベローズの下方の段階的真空リップシール（図示せず）が、ｚ軸（シータ回転）の周りの回転運動のための真空分離バリアを設ける。回転式モータ（シータモータ３５５とも呼ばれる）は、リップシールと一体化し、且つ、負荷を支持し起動するｘ、ｙ、及びｚステージ４２０のための設置点を設けるために、位置付けシステム４００のフレーム４１０に取り付けられてもよい。サセプタ３４１をインジェクタプレートに位置合わせする精密な運動をもたらすため、シータモータ３５５／リップシールを備えたフレーム４１０をｘ、ｙ、及びｚステージ４２０に取り付けてもよい。

［００５５］図６、図９、及び図１０に示すシータモータ３５５は、サセプタ３４１を回転させるために、シャフト１６０を回転させる。シータモータ３５５は、重たい構成要素を正確に且つ一貫して回転させることができる任意の適切なモータであってもよい。

［００５６］図１０に示すフレーム４１０は、上部プレート３０２及び底部プレート３０１を含む。上部プレート及び底部プレートは、複数の支持ロッド４１１によって接続される。上部プレート３０２と底部プレート３０１との間の距離は、それらの間に配置された構成要素の大きさに応じて、任意の適切な距離であり得る。例えば、図１０に示す実施形態では、上部プレート３０２と底部プレート３０１との間の最小距離は、シータモータ３５５が占有する空間量である。

［００５７］図示のステージ４２０は、ｘ軸モータ、ｙ軸モータ、及びｚ軸モータの組み合わせから成り立つ。Ｘ軸運動は、上部に摺動可能なプラットフォーム４２２を有するｘ軸トラック４２１を用いて行われ得る。プラットフォーム４２２は、サセプタを傾斜させるためにｘ軸トラック４２１の長さに沿って移動し得る。真空チャンバ１０１内でシャフト１６０が開口１０２を通過する点は、ほとんど固定された点として作用し、それにより、プラットフォーム４２２を動かすことにより、サセプタが開口位置の周りで旋回する。ｙ軸運動は、上部に摺動可能なプラットフォーム４２６を有するｙ軸トラック４２４を用いて行われ得る。プラットフォーム４２６は、ｘ軸に対して垂直な軸においてサセプタを傾斜させるためにｙ軸トラック４２４の長さに沿って移動し得る。ｚ軸運動は、ｚ軸に沿って移動するアクチュエータ４２９に接続されたｚ軸モータ４２８を使用して行なわれ得る。アクチュエータ４２９は、図１０で示されたようなプレートを使用してフレーム４１０に機械的に連結され得る。幾つかの実施形態では、アクチュエータ４２９は、機械的締め具がない状態で、摩擦相互作用によってフレーム４１０に係合する。ステージ４２０は、図示されたような、又は、限定しないが、円弧形状トラックを含むその他の形状の、積層された線形トラックを有し得る。ステージ４２０は、限定しないが、三脚、六脚を含む、他の種類の多軸構成要素であってもよい。

［００５８］本開示の１つ又は複数の実施形態は、真空分離及びサセプタの４−ＤＯＦ運動を組み込む。この運動は、ｘ軸の周りの回転、ｙ軸の周りの回転、ｚ軸における移動、及びｚ軸の周りの回転を含む。幾つかの実施形態のステージは、荷重に対してほとんど垂直であるキャリッジのスタックの底部にある荷重を取り扱うことができるように位置付けされる。したがって、幾つかの実施形態は、単一構成要素で軸受支持、運動、及び真空分離をもたらす。この単一構成要素は、単純で信頼性のある統合のために容易に分離され得る。

［００５９］図１１を参照すると、幾つかの実施形態は、ベローズ３８２と真空チャンバ１０１との間に軸受アセンブリ４４０を含む。図示の軸受アセンブリは、リップシール４４２（又は段階的真空）、リップシール４４２に接続されたベローズ３８２、及びベローズ３８２と真空チャンバ１０１との間の接続プレート４４４を含む。軸受アセンブリ４４０は、真空チャンバ１０１の内部と雰囲気との間に真空密封を生成する。領域４４５は、真空チャンバ１０１と同じ圧力又は異なる圧力の下にあってもよく、任意の漏れが真空チャンバ１０１に確実に影響を与えないように、段階的真空も含み得る。

［００６０］軸受アセンブリ４４０は、シャフト１６０の周りに位置付けされ且つシャフト１６０と真空チャンバ１０１との間に密封を形成する球状ローラ軸受４５０を含む。球状ローラ軸受４５０は、真空チャンバ１０１の開口１０２において位置づけされる。球状ローラ軸受４５０は、２つの主要な構成要素を有する。それは、内部リング４５２と外部リング４５４である。シャフト１６０がｚ軸の周りで回転するとき、内部リング４５２も同様に回転する。シャフト１６０の回転に対する回転量は、内部リング４５２の種類に応じて、完全停止状態（すなわち、無回転）からシャフトの回転速度に達するまでの任意の回転量であり得る。幾つかの実施形態では、内部リング４５２は、シャフト１６０と同じ速度で回転する。外部リング４５４は、所定位置に固定されたままであり、内部リング４５２がｘ−ｙ面、すなわち、ｚ軸の周りで回転することを可能にする。さらに、外部リング４５４は、サセプタ（図示せず）が傾斜するにつれて、内部リング４５２がｘ−ｚ面及びｙ−ｚ面で回転することを可能にすることができ、外部リング４５４の主要面に対して垂直ではない方向でシャフト１６０が外部リング４５４を通過することを可能にする。図１２Ａは、シャフトが外部リング４５４の面に対して垂直に延在する状態の球状ローラ軸受４５０の部分図を示す。図１２Ｂは、シャフト１６０が外部リング４５４の面に対してもはや垂直でないように、ｘ−ｚ面で傾斜する球状ローラ軸受４５０の部分図を示す。種々の構成要素を描写するためにクロス八チングが使用されているが、必ずしも個々の構成要素を構成する材料を指すわけではない。例えば、内部リング、外部リング、及びシャフトをすべてアルミニウムから製作することができ、又は、各構成要素は異なる材料であってもよい。図示の外部リング４５４は、接続プレート４４４内の間隙４５６内に位置付けされる。間隙４５６は、外部リングを確実に保持し、且つ、領域４４５と真空チャンバ１０１の内部との間のガス漏れを抑止又は最小化するように寸法形成され得る。

［００６１］幾つかの実施形態では、シャフトが上昇又は下降する際にリップシール４４２がｚ軸に沿ってシャフト１６０と共に移動するように、リップシール４４２はシャフト１６０上の固定位置にある。真空チャンバ１０１の底部とリップシール４４２との間に真空密封を維持するために、ベローズ３８２は膨張且つ収縮する。リップシール４４２は、ｚ軸の周りでシャフト１６０が回転することを可能にする。

［００６２］図１３は、内部リング４５２と外部リング４５４の両方が平面ではなく半円形である別の球状ローラ軸受４５０を示す。他の球状ローラ軸受のように、内部リング及び外部リングの形状及び大きさに応じて、外部リング４５４内の内部リング４５２の傾斜が変動する。図１３の実施形態では、シャフト１６０に適用することができる傾斜の度合いは、外部リング内の開口４５８の大きさに左右される。

［００６３］使用に適したローラ軸受は、限定しないが、機械的軸受、空気軸受、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸の周りの回転、並びにｚ軸に沿った移動を支持する軸受を含む。段階的真空又はリップシールは、内部リング４５２と外部リング４５４との間、及び内部リング４５２とシャフト１６０との間で使用され得る。これにより、回転を依然として可能にしながらも、真空バリアを設けることができる。

［００６４］この明細書全体を通じて、「一実施形態」、「特定の実施形態」、「１つ又は複数の実施形態」、又は、「実施形態」に対する言及は、実施形態に関連して説明されている特定の特徴、構造、材料、又は特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。ゆえに、この明細書全体の様々な箇所で「１つ又は複数の実施形態で」、「特定の実施形態で」、「一実施形態で」、又は「実施形態で」などの表現は、必ずしも、本開示の同一の実施形態に言及するものではない。さらに、特定の特徴、構造、材料、又は特性は、１つ又は複数の実施形態で任意の適切な様態で組み合わせることができる。

［００６５］本明細書の開示は特定の実施形態を参照して説明されているが、これらの実施形態は本開示の原理及び用途の例示にすぎないことを理解されたい。本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、本開示の方法及び装置に対して様々な改変及び変形を行い得ることが、当業者には明らかになろう。ゆえに、本開示は、添付の特許請求の範囲及びその均等物に含まれる改変例及び変形例を含むことが意図されている。

Claims (14)

1. サセプタアセンブリであって、
   サセプタを支持し得るシャフト、並びに
   底部プレートと、上部プレートと、前記底部プレートと前記上部プレートとの間で、前記底部プレート及び前記上部プレートと接触するように位置付けされた少なくとも３つのアクチュエータとを備えている位置付けシステムを備え、
   前記アクチュエータのそれぞれが、本体、及び前記本体の内部に位置付けされた第１のロッド端部を備えたロッドを有し、各ロッドが、前記上部プレートを前記底部プレートに近づけるため又は前記底部プレートから遠ざけるために、前記本体の軸に沿って摺動可能に可動であり、
   各アクチュエータが、前記上部プレートにあるｖ‐ブロックと接触し、各ｖ‐ブロックが、前記上部プレートの中心に対して径方向に位置合わせされ且つ前記底部プレートに対向する溝を有し、それにより、前記ロッドの第２のロッド端部が前記溝の長さに沿って移動し得る、サセプタアセンブリ。
2. 前記第２のロッド端部が摺動して前記ｖ‐ブロックから出ることを抑止するために、前記ｖ‐ブロックのそれぞれが、前記上部プレートの前記中心に対する前記ｖ‐ブロックの外端部に位置付けされた端部プレートをさらに備えている、請求項１に記載のサセプタアセンブリ。
3. サセプタアセンブリであって、
   サセプタを支持し得るシャフト、並びに
   底部プレートと、上部プレートと、前記底部プレートと前記上部プレートとの間で、前記底部プレート及び前記上部プレートと接触するように位置付けされた少なくとも３つのアクチュエータとを備えている位置付けシステムを備え、
   前記アクチュエータのそれぞれが、本体、及び前記本体の内部に位置付けされた第１のロッド端部を備えたロッドを有し、各ロッドが、前記上部プレートを前記底部プレートに近づけるため又は前記底部プレートから遠ざけるために、前記本体の軸に沿って摺動可能に可動であり、
   各アクチュエータが、前記上部プレートにある線形軸受と接触し、各線形軸受が、前記上部プレートの中心に対して径方向に位置合わせされている、サセプタアセンブリ。
4. 前記アクチュエータの前記ロッドの第２のロッド端部が、前記線形軸受上のソケットと接続するための球状軸受を有する、請求項３に記載のサセプタアセンブリ。
5. 処理チャンバであって、
   貫通する開口を有する底部を有する真空チャンバ、
   前記シャフトが前記真空チャンバの前記底部における前記開口を通って延在するように位置付けされた、請求項１から４のいずれか一項に記載のサセプタアセンブリ、及び
   前記真空チャンバ内の前記シャフトの上部に接続されたサセプタ
   を備えている処理チャンバ。
6. 前記底部プレートを前記真空チャンバに接続し、気体密封を形成するベローズをさらに備えている、請求項５に記載の処理チャンバ。
7. 前記ベローズと前記真空チャンバとの間に軸受アセンブリをさらに備えている、請求項６に記載の処理チャンバ。
8. 前記軸受アセンブリが、前記シャフトの周りに位置付けされ且つ前記シャフトと前記真空チャンバとの間に密封を形成する球状ローラ軸受を備えている、請求項７に記載の処理チャンバ。
9. 前記シャフトを回転させるためのシータモータをさらに備えている、請求項５から８のいずれか一項に記載の処理チャンバ。
10. 処理チャンバであって、
    貫通する開口を有する底部を有する真空チャンバ、
    前記開口を通って延在するシャフトであって、前記真空チャンバの内部でサセプタを支持するシャフト、及び
    前記シャフトの周りに位置付けされ、前記シャフトと前記真空チャンバとの間に密封を形成する球状ローラ軸受を含む、軸受アセンブリ
    を備えている処理チャンバ。
11. 前記軸受アセンブリが、ベローズ及びリップシールをさらに備え、前記ベローズが、前記リップシールを前記真空チャンバの前記底部に接続し、気密接続を形成する、請求項１０に記載の処理チャンバ。
12. 前記サセプタを上昇又は下降させると、ｚ軸に沿って前記リップシールが前記シャフトと共に移動し、それにより、真空密封を維持するために前記ベローズが膨張又は収縮する、請求項１１に記載の処理チャンバ。
13. 底部プレート、上部プレート、並びに前記底部プレートと前記上部プレートの間に、前記底部プレート及び前記上部プレートと接触するように位置付けされた少なくとも３つのアクチュエータを備えている位置付けシステムをさらに備え、前記アクチュエータのそれぞれが、本体、及び前記本体の内部に位置付けされたロッド端部を備えたロッドを有し、各ロッドが、前記上部プレートを前記底部プレートに近づけるため又は前記底部プレートから遠ざけるために、前記本体の軸に沿って摺動可能に可動である、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の処理チャンバ。
14. 前記シャフトと連通しているステージであって、前記サセプタを傾斜、上昇、及び下降させるために、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸に沿った運動をもたらすステージをさらに備えている、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の処理チャンバ。

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