用于半导体处理系统的升降销致动器及相关方法与流程

本发明总体涉及将材料层沉积到衬底上，更具体地，涉及在将材料层沉积到衬底上之前和之后使用升降销将衬底安置在衬底支撑件上和从其移开。

背景技术：

1、在制造半导体器件比如集成电路和电力电子器件期间，通常使用原子层沉积和化学气相沉积技术将材料层沉积到衬底上。材料层沉积通常通过在处理室内支撑衬底、将衬底加热到期望的沉积温度并将衬底暴露于材料层前体来完成。当材料衬底暴露于材料层前体时，材料层通常以与暴露于材料层前体期间的衬底温度相对应的速率和所得厚度沉积在表面上。

2、在一些材料层沉积技术中，当暴露于材料层前体时，由于衬底的温度变化，材料层的厚度会变化。例如，位于衬底和用于加热衬底的热源之间的结构可被传递到衬底的热能加热。一旦被加热，加热器和衬底的中间的结构可以局部延长邻近该结构的衬底部分的加热，材料层厚度根据衬底和加热器的中间的结构的热特性而局部变化。加热器和衬底的中间的这种结构也可能使材料层沉积到衬底上期间衬底的温度控制变得复杂。例如，当加热器的输出减少时，由加热器和衬底的中间的结构储存的热能可能由于该结构根据结构的热质量辐射热量的趋势而局部减缓对加热器输出的热能变化的响应。

3、各种对策在材料层沉积期间存在温度变化。例如，在材料层沉积到衬底上期间，加热器可以采用区域控制。区域控制使加热器能够在材料层沉积期间将不同量的热能传递给衬底，从而使加热器能够在材料层沉积期间补偿加热器和衬底的中间的结构的影响。温度测量可以从衬底上受加热器和衬底的中间的结构影响的地点之外的位置处的位置获得，限制了该结构在使用温度传感器获得的温度测量中对衬底温度变化的评估中引入滞后的趋势。并且可以采用不同的温度感测方式来控制在衬底上沉积材料层期间的衬底温度。差动温度感测机制能够监控受加热器和衬底的中间的结构影响的地点处的衬底温度，以及不受加热器和衬底的中间的结构影响的机制，从而限制该结构对加热器对衬底的差动加热的影响。

4、这种系统和方法对于它们的预期目的来说通常是可接受的。然而，此项技术中仍需要用于将材料层沉积到衬底上的室的改进的支撑构件、具有此类衬底的处理套件和半导体处理系统，以及制造衬底支撑件的相关材料层沉积技术和方法。本公开提供了对这种需求的解决方案。

技术实现思路

1、一种升降销致动器包括齿形环、第一臂、第二臂和销垫。该环沿旋转轴线布置，并具有由垛口彼此周向间隔开的第一城齿和第二城齿。第一臂连接到第一城齿并从环向外延伸，第二臂连接到第二城齿，从环向外延伸，并通过径向间隙与第一臂隔开。销垫通过第一臂和第二臂连接到环，通过径向间隙与环隔开，并径向重叠垛口，以在升降销致动器相对于支撑构件沿着旋转轴线平移期间将支撑构件嵌套在升降销致动器内。

2、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步的示例可以包括齿形环由石英形成，第一臂由石英形成，第二臂由石英形成，并且销垫由石英形成。在某些示例中，升降销致动器可以形成为焊接件。

3、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步的示例可以包括齿形环包括三个城齿，该三个城齿通过三个垛口在周向上彼此间隔开。

4、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步的示例可以包括垛口是第一垛口，齿形环限定第二垛口和第三垛口，并且环具有第三城齿。第三城齿可以通过第二垛口与第二城齿周向隔开。第三城齿可以通过第三垛口与第一城齿周向隔开。

5、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步的示例可以包括第一臂与齿形环相切并且沿着第一臂轴线布置，并且第二臂也与齿形环相切并且沿着第二臂轴线布置。第一臂轴线可以相对于旋转轴线倾斜。第二臂可以相对于旋转轴线倾斜。

6、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步的示例可以包括第一臂和第二臂形成第一臂对，并且升降销致动器还包括从齿形环向外延伸并且围绕旋转轴线从第一臂对周向偏移的第二臂对、从齿形环径向向外延伸并且周向位于第二臂对和第三臂对的中间的第三臂对。

7、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步的示例可以包括第三臂，其从第一臂周向偏移并且从齿形环向外延伸，第二臂和第三臂从第二城齿向外延伸；以及从第三臂周向偏移并从齿形环向外延伸的第四臂，第四臂通过垛口和第二城齿与第一臂周向隔开。

8、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步的示例可以包括第三臂通过覆盖在第二城齿上的对接焊缝连接到第二臂，并且第三臂和第二臂限定齿形环径向向外的钝角。

9、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步的示例可以包括第三臂和第二臂由连续臂主体限定，第三臂通过弓形臂主体段与第二臂分开，并且弓形臂主体段通过臂主体焊缝连接到第二城齿。

10、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步的示例可以包括第二城齿具有从齿形环径向向外延伸的凸缘部分，并且第三臂和第二臂通过覆盖凸缘部分的轴向焊缝连接到齿形环。

11、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步的示例可以包括齿形环具有第三城齿，并且升降销致动器还包括第五臂和第六臂。第五臂可以从第四臂周向偏移，并从齿形环向外延伸。第五臂可以连接到第三城齿。第六臂可以周向位于第五臂和第一臂的中间。第六臂可以连接到第三城齿。

12、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步的示例可以包括销垫通过升降销致动器的第一臂和第二臂从齿形环轴向偏移。

13、除了上述一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步的示例可以包括销垫通过第一臂焊缝固定到第一臂，并且销垫通过第二臂焊缝固定到第二臂。

14、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步的示例可以包括第一臂焊缝将销垫下侧连接到第一臂，第二臂焊缝将销垫下侧连接到第二臂。

15、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步的示例可以包括第一臂和第二臂在第一臂边缘焊缝和第二臂边缘焊缝处连接到销垫的径向内边缘。第二臂边缘焊缝可以围绕旋转轴线从第一臂边缘焊缝偏移。

16、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步的示例可以包括销垫是第一销垫，并且升降销致动器还包括第二销垫和第三销垫。第二销垫可以围绕旋转轴线从第一销垫周向偏移。第三销垫可以周向位于第二销垫和第一销垫的中间。

17、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步的示例可以包括第一臂和第二臂形成第一臂对，并且升降销致动器还包括第二臂对和第三臂对。第二臂对可以从第一臂对周向偏移。第二臂对可以将第二销垫连接到齿形环，并在其间限定第二径向间隙。第三臂对可以周向位于第二臂对和第一臂对的中间。第三臂对可以将第三销垫连接到齿形环，并在其间限定径向间隙。第二销垫可以通过第二径向间隙与第二垛口径向分离。第三销垫可以通过第三径向间隙与第三垛口径向分离。

18、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步的示例可以包括齿形环具有壁厚度，第一臂和第二臂具有臂直径，并且第一臂和第二臂的臂直径大于齿形环的壁厚度。

19、一种半导体处理系统包括具有中空内部的室主体和具有分隔器孔的分隔器，分隔器孔位于室主体内并将室主体的内部分成上室和下室，分隔器孔将上室流体联接到下室。衬底支撑件布置在分隔器孔内，并配置成在材料层沉积到衬底上期间将衬底安置在其上。多个升降销可滑动地容纳在衬底支撑件内，并配置成在沉积材料层之前将衬底安置在衬底支撑件上，并在沉积材料层之后离开。支撑构件布置在室主体的下室内，并相对于衬底支撑件固定，轴构件相对于支撑构件固定，并延伸穿过室主体的下壁，如上所述的升降销致动器布置在室主体的下室内。升降销致动器可沿着旋转轴线相对于衬底支撑件在第一位置和第二位置之间平移，当升降销致动器处于第一位置时，升降销在衬底支撑件下方悬挂，当升降销致动器处于第二位置时，升降销在衬底支撑件上方突出。可以设想，当升降销致动器处于第二位置时，支撑构件嵌套在升降销致动器内，以将支撑构件与衬底支撑件隔开，并在材料层沉积到衬底上期间限制支撑构件对衬底的加热。

20、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，半导体处理系统的进一步的示例可以包括管构件以及提升和旋转模块。管构件可以围绕轴构件延伸，穿过室主体的下壁并进入室主体的下室，齿形环连接到设置在室主体的下室内的管构件的端部。提升和旋转模块可以通过轴构件和支撑构件可操作地连接到衬底支撑件，以围绕旋转轴线旋转衬底支撑件，提升和旋转模块可操作地连接到管构件，以沿着旋转轴线在第一位置和第二位置之间平移升降销致动器。

21、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步的示例可以包括控制器，其具有设置成与存储器通信的处理器。存储器可以具有记录在存储器上的指令，其在被处理器读取时使处理器：围绕旋转轴线相对于升降销致动器配准支撑构件；沿着旋转轴线在第一位置和第二位置之间平移升降销致动器；以及在升降销致动器在第一位置和第二位置之间平移期间，将支撑构件嵌套在升降销致动器内，支撑构件和升降销致动器在第二位置占据共同轴向位置。

22、一种用于半导体处理系统的处理套件包括如上所述的升降销致动器和支撑构件。升降销致动器的第一臂和第二臂形成第一臂对，升降销致动器包括从第一臂对周向偏移的第二臂对，以及周向位于第二臂对和第一臂对的中间的第三臂对。支撑构件包括毂和臂。臂从毂径向向外延伸，毂具有小于齿形环的毂宽度，以轴向嵌套在齿形环内，并且臂具有小于垛口的周向宽度的臂宽度，以嵌套在界定在每个臂对中的臂之间的径向间隙内。

23、一种制造升降销致动器的方法包括：形成具有第一城齿和通过垛口与第一城齿间隔开的第二城齿的齿形环；沿着旋转轴线布置齿形环；将第一臂连接到第一城齿，使得第一臂与第一城齿相切并从齿形环向外延伸；并且将第二臂连接到第二城齿，使得第二臂与第二城齿相切，从环向外延伸，并且通过径向间隙与第一臂间隔开。将销垫连接到第一臂和第二臂，销垫通过其连接到齿形环，使得销垫通过径向间隙与齿形环间隔开，并且径向重叠垛口；以及升降销致动器由此配置为在升降销致动器相对于支撑构件沿着旋转轴线平移期间将支撑构件嵌套在升降销致动器内。

24、一种材料层沉积方法包括：在如上所述的升降销致动器处，通过沿着旋转轴线平移升降销致动器远离相对于支撑构件固定的衬底支撑件，将衬底安置在衬底支撑件上，从衬底支撑件突出的升降销缩回到衬底支撑件中；加热衬底；以及围绕旋转轴线旋转衬底支撑件和支撑构件。将衬底暴露于包括含硅材料的材料层前体，并且使用材料层前体将材料层沉积到衬底上，其中材料层是外延硅层。此后相对于升降销致动器配准支撑构件；并且通过将升降销致动器嵌套在支撑构件周围而将衬底从衬底支撑件移开，升降销致动器径向重叠支撑构件，升降销致动器通过驱动多个升降销穿过衬底支撑件而将衬底移开。

25、提供本
技术实现要素：
是为了以简化的形式介绍一些概念。这些概念在以下公开内容的示例的详细描述中被进一步详细描述。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。