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TECHNISCHES GEBIET
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Die hierin offenbarten Ausführungsformen betreffen die Halbleiterbearbeitung. Genauer betreffen die hierin offenbarten Ausführungsformen eine Vorrichtung und Verfahren zur Werkstoffbearbeitung und zur thermischen Bearbeitung von Halbleitersubstraten.
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STAND DER TECHNIK
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Werkstoffprozesse und thermische Prozesse sind in der Halbleiterherstellung üblich, um elektronische Bauelemente auf einem Substrat zu fertigen. In einem Fertigungsprozess werden Halbleitersubstrate häufig einem Werkstoffprozess, der Aufdampfen, Implantieren oder Ätzen umfasst, und einem thermischen Prozess, der vor, während oder nach dem Werkstoffprozess durchgeführt werden kann, unterzogen. Bei manchen thermischen Prozessen werden die Substrate mit Strahlungsquellen wie zum Beispiel Lampen erwärmt, die die Strahlungsenergie zum Tempern auf das Substrat leiten und/oder nach dem Werkstoffprozess eine schnelle thermische Bearbeitung (RPT) am Substrat durchführen. Der thermische Prozess wird aber normalerweise in einer separaten Kammer durchgeführt, was einen Transfer des Substrats in eine andere Kammer erfordert. Während des Werkstoffprozesses kann das Substrat erwärmt werden. Jedoch kann viel von der im Substrat enthaltenen Wärmeenergie an Kammerkomponenten und Transfervorrichtungen wie Roboterblätter abgegeben werden, was den Wirkungsgrad des Fertigungsprozesses von Bauelementen verringert und die Bearbeitungszeit verlängert. Die Maschinenauslastung, die Zeitdauer, die eine Maschine ein Substrat bearbeitet, ist ein wichtiger Faktor bei der Reduzierung der Kosten eines jeden hergestellten Chips. Somit besteht ein fortdauernder Bedarf an effektiveren Fertigungsprozessen und Vorrichtungen für Halbleiterbauelemente.
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Des Welteren sind aus dem Stand der Technik Gehäuse mit Montageplatte, die einen ringförmigen Abschnitt aufweisen bekannt, jedoch keine die einen zweiten ringförmigen Abschnitt aufweist, der ein effizientes und einheitliches Fokussieren von Strahlungsenergie auf ein Substrat in der Bedampfungskammer ermöglicht.
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DE 2611686 A1 beschreibt beispielsweise eine Steckverbinderanordnung für Lichtleitkabel, bestehend aus zwei mittels Bajonett- oder Schraubverschluß verriegelbaren Gehäusen, die je einen von Kammern durchzogenen Einsatz enthalten, in denen mit den Lichtleitkabeln verbundene, aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzte Anschlußhülsen angeordnet sind.
US 2012/0231633 A1 beschreibt beispielsweise ein Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung eines Substrats. Die Vorrichtung ist eine Doppelfunktionsprozesskammer, die sowohl einen Materialprozess als auch einen thermischen Prozess an einem Substrat durchführen kann. Die Kammer hat eine ringförmige Strahlungsquelle, die zwischen einer Bearbeitungsstelle und einer Transportstelle der Kammer angeordnet ist.
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ÜBERSICHT
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Es werden Verfahren und Vorrichtungen zur Behandlung eines Substrats mit Hilfe einer Bearbeitungskammer, die zum Aufdampfen von Material auf ein Substrat in der Lage ist, offenbart. Die Kammer kann auch zum Erwärmen des Substrats vor, während und nach dem Bedampfen verwendet werden. Die Kammer umfasst auch eine Adapterplatte, die eine Lampenmontageeinrichtung und eine reflektierende Fläche zum Fokussieren der Strahlungsenergie auf eine Oberfläche des Substrats aufweist.
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Die erfindungsgemäße Adapterplatte gemäß Anspruch 1 ist für eine Bedampfungskammer vorgesehen. Die Adapterplatte umfasst ein Gehäuse aufweisend eine mittig angeordnete Längsachse und umfassend: eine mittig entlang der Längsachse angeordnete Montageplatte, einen ersten ringförmigen Abschnitt, der sich entlang der Längsachse von einer ersten Oberfläche der Montageplatte aus erstreckt und von einer Außenfläche der Montageplatte radial nach innen angeordnet ist, einen zweiten ringförmigen Abschnitt, der sich entlang der Längsachse von einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche der Montageplatte aus erstreckt und von der Außenfläche der Montageplatte radial nach innen angeordnet ist, eine auf der Innenseite des zweiten ringförmigen Abschnitts angeordnete hochglanzpolierte Fläche, wobei die hochglanzpolierte Fläche eine durchschnittliche Oberflächenrauheit von 6 Ra oder weniger hat; und eine Mehrzahl von in der hochglanzpolierten Fläche ausgebildeten Schlitzen. Beispielhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen genannt.
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Figurenliste
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Zum genaueren Verständnis der oben angeführten Merkmale der vorliegenden Erfindung wird eine ausführlichere Beschreibung der oben kurz zusammengefassten Erfindung unter Bezugnahme auf Ausführungsformen gegeben, von denen einige in den angefügten Zeichnungen dargestellt sind. Es ist jedoch zu beachten, dass die angefügten Zeichnungen nur typische Ausführungsformen dieser Erfindung darstellen und daher nicht als deren Umfang einschränkend anzusehen sind, denn die Erfindung kann andere, gleichermaßen effektive Ausführungsformen zulassen.
- 1 ist eine schematische Querschnittsdarstellung einer Bedampfungskammer nach einer Ausführungsform.
- 2A ist eine perspektivische Ansicht von oben auf die Adapterplatte aus 1.
- 2B ist eine perspektivische Ansicht von unten auf die Adapterplatte aus 2A.
- 2C ist eine Grundrissansicht von unten auf die Adapterplatte aus 2A.
- 3 ist eine teilweise Querschnittsansicht des Gehäuses der Adapterplatte aus 2A.
- 4 ist eine Seitenschnittdarstellung der Adapterplatte aus 2A entlang der Linie 4-4 von 2C.
- 5 ist ein Seitenschnittdarstellung der Adapterplatte aus 2A entlang der Linie 5-5 von 2C.
- 6 ist eine Seitenschnittdarstellung der Adapterplatte aus 2A entlang der Linie 6-6 von 2C.
- 7 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung eines Teils der Adapterplatte und des Schirmrings aus 1.
- 8A ist eine perspektivische Ansicht von oben auf eine weitere Ausführungsform einer Adapterplatte, die in der Bedampfungskammer aus 1 eingesetzt werden kann.
- 8B ist eine perspektivische Ansicht von unten auf die Adapterplatte aus 8A.
- 9 ist eine schematische Seitenschnittdarstellung eines Teils der Adapterplatte, die verschiedene in der Adapterplatte und zwischen der Adapterplatte und angrenzenden Komponenten ausgebildete Leitwertzonen zeigt.
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Zum leichteren Verständnis wurden nach Möglichkeit gleiche Bezugszahlen zur Bezeichnung von in den Zeichnungen dargestellten gleichen Elementen verwendet. Es ist denkbar, dass in einer Ausführungsform offenbarte Elemente ohne besondere Erwähnung in anderen Ausführungsformen nutzbringend verwendet werden können.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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1 ist eine schematische Querschnittsdarstellung einer Bedampfungskammer 100 nach einer Ausführungsform. Die Bedampfungskammer 100 umfasst ein Gehäuse 101, das eine untere Seitenwand 102, eine obere Seitenwand 103 und einen Deckelteil 104 aufweist, die ein Gehäuse 101 definieren, das ein Innenraumvolumen 105 davon umschließt. Eine Adapterplatte 106 kann zwischen der unteren Seitenwand 102 und der oberen Seitenwand 103 angeordnet sein. Ein Teil der Adapterplatte 106 kann eine Außenfläche 107 des Gehäuses 101 umfassen. Eine Substrataufnahme, wie zum Beispiel ein Sockel 108, ist im Innenraumvolumen 105 der Bedampfungskammer 100 angeordnet. Ein Substrat-Übergabeport 109 ist in der unteren Seitenwand 102 ausgebildet, um die Substrate in das und aus dem Innenraumvolumen 105 zu transferieren.
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In einer Ausführungsform umfasst die Bedampfungskammer 100 eine Sputterkammer, auch als Vakuumaufdampfkammer (PVD-Kammer) bezeichnet, die zum Aufdampfen von beispielsweise Titan, Aluminiumoxid, Aluminium, Kupfer, Tantal, Tantalnitrid, Wolfram oder Wolframnitrid auf ein Substrat geeignet ist. Beispiele für geeignete PVD-Kammern umfassen die PVD-Bearbeitungskammern ALPS® Plus und SIP ENCORE®, die beide von der Firma Applied Materials, Inc., Santa Clara, Kalifornien bezogen werden können. Es ist denkbar, dass von anderen Herstellern erhältliche Bearbeitungskammern ebenfalls die hierin beschriebenen Ausführungsformen nutzen können.
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Bei einem Aufdampfverfahren können Prozessgase von einer Gasquelle 110 in das Innenraumvolumen 105 geleitet werden. Der Druck des Innenraumvolumens 105 kann durch eine mit dem Innenraumvolumen 105 kommunizierende Pumpenvorrichtung 112 gesteuert werden. Das Deckelteil 104 kann eine Sputterquelle 114 wie zum Beispiel ein Ziel aufnehmen. Die Sputterquelle 114 kann mit einer Quellenbaugruppe 116 verbunden sein, die Magnete und eine Stromversorgung für die Sputterquelle 114 umfasst. Ein Kollimator 118 kann im Innenraumvolumen 105 zwischen der Sputterquelle 114 und dem Sockel 108 angeordnet sein. Ein Abschirmrohr 120 kann in der Nähe des Kollimators 118 und dem Inneren des Deckelteils 104 angeordnet sein. Der Kollimator 118 umfasst eine Vielzahl von Öffnungen zum Leiten des Gas- oder Stoffstroms im Innenraumvolumen 105. Der Kollimator 118 kann mechanisch und elektrisch mit dem Abschirmrohr 120 verbunden sein. In einer Ausführungsform ist der Kollimator 118 mechanisch mit dem Abschirmrohr 120 verbunden, zum Beispiel durch ein Schweißverfahren, wodurch der Kollimator 118 zu einem Bestandteil des Abschirmrohrs 120 wird. In einer weiteren Ausführungsform kann der Kollimator 118 elektrisch schwimmend in der Kammer 100 angeordnet sein. In einer weiteren Ausführungsform kann der Kollimator 118 mit einer elektrischen Stromquelle und/oder elektrisch mit dem Deckelteil 104 der Bedampfungskammer 100 verbunden sein.
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Das Abschirmrohr 120 kann einen Rohrkörper 121 mit einer in dessen Oberseite ausgebildeten Ausnehmung 122 umfassen. Die Ausnehmung 122 bietet eine zur Unterseite des Kollimators 118 passende Kontaktfläche. Der Rohrkörper 121 des Abschirmrohrs 120 kann einen Schulterbereich 123 umfassen, dessen Innendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des übrigen Rohrkörpers 121 ist. In einer Ausführungsform geht die Innenseite des Rohrkörpers 121 radial nach innen entlang einer sich verjüngenden Fläche 124 in die Innenseite des Schulterbereichs 123 über. Neben dem Abschirmrohr 120 und zwischen Abschirmrohr 120 und Adapterplatte 106 kann in der Kammer ein Schirmring 126 angeordnet sein. Der Schirmring 126 kann zumindest teilweise in einer von der gegenüberliegenden Seite des Schulterbereichs 123 des Abschirmrohrs 120 gebildeten Ausnehmung 128 angeordnet sein. In einem Aspekt umfasst der Schirmring 126 einen ringförmigen Abschnitt 127, der axial hervortreten kann. Der ringförmige Abschnitt 127 umfasst einen Innendurchmesser, der größer als ein Außendurchmesser des Schulterbereichs 123 des Abschirmrohrs 120 ist. Ein radialer Flansch 130 erstreckt sich vom ringförmigen Abschnitt 127 aus. Der radiale Flansch 130 kann in einem Winkel größer als etwa neunzig Grad (90°) zur Innenfläche des ringförmigen Abschnitts 127 des Schirmrings 126 ausgebildet sein. Der radiale Flansch 130 umfasst einen Vorsprung 132, der auf dessen Unterseite ausgebildet ist. Der Vorsprung 132 kann eine kreisförmige Wulst sein, die von der Oberfläche des radialen Flansches 130 im Wesentlichen parallel zur Innenfläche des ringförmigen Abschnitts 127 des Schirmrings 126 verläuft. Der Vorsprung 132 ist allgemein als Gegenstück zu einem vertieften Flansch 134, der in einem auf dem Sockel 108 angeordneten Randring 136 ausgebildet ist, ausgeformt. Der vertiefte Flansch 134 kann eine im Randring 136 ausgebildete Rundnut sein. Der Randring 136 kann in einem Aufschmelzverfahren oder einem Silizidisierungsverfahren als Aufdampfring verwendet werden. Der Randring 136 kann eine oder mehrere reflektierende Flächen umfassen, die die Energie auf das Substrat fokussieren. Durch den Eingriff von Vorsprung 132 und vertieftem Flansch 134 wird der Schirmring 126 im Verhältnis zur Längsachse des Sockels 108 zentriert. Das Substrat 138 (auf Abhebestiften 140 gelagert dargestellt) wird durch koordinierte Positionskalibrierung zwischen dem Sockel 108 und einem Roboterblatt (nicht dargestellt) im Verhältnis zur Längsachse des Sockels 108 zentriert. Auf diese Weise kann während der Bearbeitung das Substrat 138 in der Bedampfungskammer 100 zentriert und der Randring 126 radial mittig um das Substrat 138 ausgerichtet werden.
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Im Betrieb erstreckt sich ein Roboterblatt (nicht dargestellt) mit einem Substrat 138 darauf durch den Substrat-Übergabeport 109. Der Sockel 108 kann abgesenkt werden, damit das Substrat 138 auf die sich vom Sockel 108 aus erstreckenden Abhebestifte 140 transferiert werden kann. Das Anheben und Absenken des Sockels 108 und/oder der Abhebestifte 140 kann von einem mit dem Sockel 108 verbundenen Antrieb 142 gesteuert werden. Das Substrat 138 kann auf eine Substrataufnahmefläche 144 des Sockels 108 abgesenkt werden. Wenn das Substrat 138 auf der Substrataufnahmefläche 144 des Sockels 108 positioniert ist, kann das Sputtern am Substrat 138 erfolgen. Der Randring 136 kann während der Bearbeitung vom Substrat 138 galvanisch getrennt sein. Daher kann die Substrataufnahmefläche 144 eine Höhe umfassen, die größer als eine Höhe der dem Substrat 138 benachbarten Abschnitte des Randrings 136 ist, so dass ein Kontakt des Substrats 138 mit dem Randring 136 verhindert wird. Während des Sputterns kann die Temperatur des Substrats 138 mit Hilfe der im Sockel 108 angeordneten Temperaturregelkanäle 146 geregelt werden. Außerdem sind dem Substrat 138 benachbarte Komponenten der Bedampfungskammer 100 während des Aufdampfens so ausgelegt, dass sie einen optimierten Gasvolumenstrom bieten. Die Spalte zwischen den Komponenten und in der Adapterplatte 106 ausgebildeten Durchgangsbohrungen (in 2A als Durchgangsbohrungen 226 dargestellt) bilden eine Vielzahl von Leitwertzonen, die einen Leitwert (d.h. ein Leitwertverhältnis (z.B. invers zum Strömungswiderstand im Sinne von L/D)) von etwa 7,54 bis etwa 11,2 bei etwa 400 Grad Celsius (°C) bieten.
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Nach dem Sputtern kann das Substrat 138 mit den Abhebestiften 140 auf eine Position angehoben werden, die vom Sockel 108 beabstandet ist. Die angehobene Position kann in der Nähe von entweder dem Randring 126 oder von einem der Adapterplatte 106 benachbarten Reflektorring 148 liegen. Die Adapterplatte 106 umfasst eine oder mehrere Lampen 150, die zwischen einer Unterseite des Reflektorrings 148 und einer reflektierenden Fläche 152 der Adapterplatte 106 mit dieser verbunden sind. Die reflektierende Fläche 152 kann gekrümmt oder konkav sein. Die Lampen 150 liefern Strahlungsenergie im sichtbaren oder nahe dem sichtbaren Wellenlängenbereich, zum Beispiel im infraroten (IR) und/oder ultravioletten (UV) Spektrum. Die von den Lampen 150 bereitgestellte Strahlungsenergie ist auf die Rückseite (d.h. die Unterseite) des Substrats 138 fokussiert, um das Substrat 138 und das darauf aufgedampfte Material zu erwärmen. Reflektierende Flächen auf den das Substrat 138 umgebenden Kammerkomponenten, wie die reflektierende Fläche 152 der Adapterplatte 106, und reflektierende Flächen des Randrings 136 dienen zum Fokussieren der Strahlungsenergie auf die Rückseite des Substrats 138 und weg von den anderen Kammerkomponenten, wo die Energie verloren ginge und/oder nicht genutzt würde. Die Adapterplatte 106 kann mit einer Kühlmittelquelle 154 verbunden sein, um während des Erwärmens die Temperatur der Adapterplatte 106 zu regeln.
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Das Substrat 138 kann in ein paar Sekunden auf eine erste Temperatur von etwa 300°C bis etwa 400°C, wie etwa 350°C, erwärmt werden. Das Erwärmen des Substrats 138 auf die erste Temperatur kann ein Aufschmelzverfahren oder ein Silizidisierungsverfahren ermöglichen. Das Aufschmelzverfahren wird eingesetzt, um Metallüberhänge in Ausnehmungen des Substrates 138 zu verringern. Mit dem Silizidisierungsverfahren können Reaktionen zwischen Metall und Silicium vorangetrieben werden.
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Das hierin beschriebene Erwärmungsverfahren bietet Vorteile im Hinblick auf den Metallaufdampfprozess. Wenn Metall auf ein Substrat aufgedampft wird, nimmt das Reflexionsvermögen der Fläche zu. Die Absorption von Strahlungsenergie ist auf einer metallisierten Fläche allgemein reduziert. Die Bestrahlung einer metallisierten Fläche ist weniger effektiv als das Erwärmen der der metallisierten Fläche gegenüberliegenden Fläche, zum Beispiel der Rückseite des Substrats. Die bessere Energieabsorption von Silicium verbessert die Energieeffizienz des Wärmebehandlungsverfahrens im Gegensatz zum Erwärmen der metallisierten Fläche.
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Nach dem Erwärmen des Substrats auf die erste Temperatur wird das Substrat 138 auf eine Position auf der Substrataufnahmefläche 144 des Sockels 108 abgesenkt. Das Substrat 138 kann mit Hilfe der Temperaturregelkanäle 146 im Sockel 108 durch Wärmeleitung schnell abgekühlt werden. Die Temperatur des Substrats kann in wenigen Sekunden bis zu einer Minute von der ersten Temperatur auf eine zweite Temperatur heruntergefahren werden. Die zweite Temperatur kann etwa bei Raumtemperatur liegen, zum Beispiel von etwa 23°C bis etwa 30°C, zum Beispiel bei etwa 25°C. Das Substrat 138 kann über den Substrat-Übergabeport 109 zur weiteren Bearbeitung aus der Bedampfungskammer 100 entnommen werden.
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2A ist eine perspektivische Ansicht von oben auf die Adapterplatte 106 aus 1. 2B ist eine perspektivische Ansicht von unten auf die Adapterplatte 106 aus 2A. 2C ist eine Grundrissansicht von unten auf die Adapterplatte 106 aus 2A. Die Adapterplatte 106 umfasst ein Gehäuse 200 mit einem Flansch 202, der eine Außenfläche 107 der Kammer 100 aus 1 umfassen kann. Der Flansch 202 kann eine Montageplatte sein, die zentral angeordnet ist und sich radial von einem ersten ringförmigen Abschnitt 204 und einem zweiten ringförmigen Abschnitt 206 aus erstreckt. Der erste ringförmige Abschnitt 204 und der zweite ringförmige Abschnitt 206 können jeweils radial nach innen zur Außenfläche 107 des Flansches 202 angeordnet sein. Der Flansch 202 kann Öffnungen 208 umfassen, die zwischen einer ersten Fläche 207A und einer gegenüberliegenden zweiten Fläche 207B ausgebildet sind. Die Öffnungen 208 werden für Befestigungsmittel (nicht dargestellt) genutzt, die das Gehäuse 200 mit der (in 1 dargestellten) Bedampfungskammer 100 verbinden. Der Flansch 202 kann auch einen in ihm ausgebildeten Temperaturregelkanal 210 (gestrichelt in 2B dargestellt) umfassen. Der Temperaturregelkanal 210 ist an einem Einlass 212 des Temperaturregelkanals mit einer Kühlmittelquelle 154 verbunden. Ein Auslass 214 des Temperaturregelkanals 210 kann mit einem Reservoir 216 verbunden sein, bei dem es sich um einen Wärmetauscher oder einen Abfluss handeln kann. Das Gehäuse 200 kann aus einem metallischen Werkstoff wie Aluminium gefertigt sein.
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In 2B kann das Gehäuse 200 eine oder mehrere radiale Ausnehmungen 218 umfassen, die zumindest teilweise im ersten ringförmigen Abschnitt 204 ausgebildet sind. Jede der radialen Ausnehmungen 218 kann eine durch den ersten ringförmigen Abschnitt 204 gebildete Öffnung 220 umfassen. Die radialen Ausnehmungen 218 werden für eine Lampenmontagevorrichtung 219 zum Halten und zur Stromversorgung einer Lampe 150 (beide gestrichelt in 2A dargestellt) genutzt. Die Lampen 150 können jeweils U-förmig und die Enden der Lampen 150 im Kontakt mit einer auf der Lampenmontagevorrichtung 219 angeordneten Fassung sein. Jede der radialen Ausnehmungen 218 kann auch einen länglichen Kanal 222 umfassen, der in einer sich nach innen erstreckenden Fläche 224 des ersten ringförmigen Abschnitts 204 ausgebildet ist. Der längliche Kanal 222 wird zum Befestigen elektrischer Kabel an der in den radialen Ausnehmungen 218 angeordneten Lampenmontagevorrichtung 219 verwendet. Eine Bohrung 223 kann in dem ersten ringförmigen Abschnitt 204 ausgebildet sein, um Zugang für Kabel von einer Außenseite des Gehäuses 200 zum länglichen Kanal 222 und zu den radialen Ausnehmungen 218 zu gewähren.
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In einem Aspekt sind die einzelnen radialen Ausnehmungen 218 jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 200 (z.B. im Winkel von etwa 180 Grad zueinander) angeordnet, um Enden einer halbkreisförmigen Lampe aufzunehmen. Der längliche Kanal 222 kann als im Wesentlichen lineare Nut ausgebildet sein, die tangential zu einem Radius der sich nach innen erstreckenden Fläche 224 des ersten ringförmigen Abschnitts 204 verläuft. Der erste ringförmige Abschnitt 204 kann auch eine Mehrzahl von Durchgangsbohrungen 226 umfassen, die durch eine sich nach innen erstreckende Fläche 224 des ersten ringförmigen Abschnitts 204 ausgebildet sind. Jede der Durchgangsbohrungen 226 umfasst eine Mittellinie, die parallel zu einer Längsachse 228 des Gehäuses 200 verlaufen kann. Die Durchgangsbohrungen 226 werden für einen optimierten Volumenstrom (z.B. einen erhöhten Gasleitwert) während der Bearbeitung verwendet. Die einzelnen Durchgangsbohrungen 226 können einen Durchmesser von etwa 0,40 Zoll bis etwa 0,54 Zoll haben, wobei der erste ringförmige Abschnitt 204 etwa 30 bis etwa 70 Durchgangsbohrungen 226 umfassen kann. Während der Bearbeitung hat der Strom in dem Spalt zwischen Reflektorring 148 und radialem Flansch 130 in Kombination mit dem Strom durch die Durchgangsbohrungen 226 einen Leitwert von insgesamt etwa 14,22 bei etwa 400°C.
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Das Gehäuse 200 kann auch eine Mehrzahl von in der reflektierenden Fläche 152 ausgebildeten Schlitzen 230 (in 2A dargestellt) umfassen. Die Schlitze 230 sind für die Verbindung mit einem Trägerelement 300 (dargestellt in 3) zur Aufnahme der Lampe 150 ausgelegt. Die sich nach innen erstreckende Fläche 224 des ersten ringförmigen Abschnitts 204 kann auch eine Mehrzahl von axialen Ausnehmungen 232 umfassen. Die axialen Ausnehmungen 232 werden zur Aufnahme einer (in 3 dargestellten) Befestigungshalterung 305 zum Befestigen des Trägerelements 300 verwendet. Die einzelnen Schlitze 230 können in Intervallen von etwa 40 Grad bis 60 Grad voneinander beabstandet sein.
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In einer Ausführungsform kann die reflektierende Fläche 152 konkav sein und eine glatte Oberfläche umfassen. Die reflektierende Fläche 152 kann in einem Radius von etwa 8 Zoll gebildet sein. In einem Aspekt hat die reflektierende Fläche 152 eine Oberflächenrauheit (durchschnittliche Oberflächenrauheit (Ra)) von etwa 6 oder weniger. In einer Ausführungsform weist die reflektierende Fläche 152 einen Reflexionsgrad von etwa 85 Prozent (%) bei einem Einfallswinkel von etwa 85 Grad auf. In einer Ausführungsform weist die reflektierende Fläche 152 einen Reflexionsgrad von etwa 72 % bei einem Einfallswinkel von etwa 20 Grad auf. In einer Ausführungsform weist die reflektierende Fläche 152 einen Reflexionsgrad von etwa 72 % bei einem Einfallswinkel von etwa 60 Grad auf.
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3 ist eine teilweise Querschnittsansicht des Gehäuses 200 der Adapterplatte 106 aus 2A. Ein Trägerelement 300 ist im Querschnitt dargestellt und in einem Schlitz 230 angeordnet. Das Trägerelement 300 umfasst eine Durchgangsbohrung 310, die ein Befestigungsmittel 315 aufnimmt. Das Befestigungsmittel 315 ist an einer Befestigungshalterung 305 abgebracht, die in der axialen Ausnehmung 232 aufgenommen ist. Das Trägerelement 300 umfasst auch einen Schlitz 320, der den Außendurchmesser der Lampe 150 aufnimmt und die Lampe 150 zumindest teilweise trägt. Das Gehäuse 200 umfasst auch einen Innensockelabschnitt 325, der an einen konvergierenden Abschnitt 330 angrenzt. Der Innensockelabschnitt 325 umfasst eine erste Innenfläche 335 und eine zweite Innenfläche 340. Die erste Innenfläche 335 ist in einer ersten Ebene und die zweite Innenfläche 340 in einer Ebene angeordnet, die in einem Winkel von etwa 30 Grad bis etwa 60 Grad zur Ebene der ersten Innenfläche 335 verläuft. Mindestens ein Teil der Durchgangsbohrungen 226 ist in der ersten Innenfläche 335 und der zweiten Innenfläche 340 des Innensockelabschnitts 325 ausgebildet.
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4 ist eine Seitenschnittdarstellung der Adapterplatte 106 aus 2A entlang der Linie 4-4 von 2C. Das Gehäuse 200 der Adapterplatte 106 umfasst eine Unterseite, zum Beispiel als eine erste Seite 400A, und eine Oberseite, zum Beispiel als eine zweite Seite 400B. Ein Abschnitt des länglichen Kanals 222 ist in der ersten Seite 400A dargestellt. Das Gehäuse 200 umfasst darin ausgebildete weitere Öffnungen (nicht dargestellt) zum Verlegen von elektrischen Kabeln vom länglichen Kanal 222 zur Lampenmontagevorrichtung 219 (dargestellt in 2A). Die erste Seite 400A und die zweite Seite 400B sind allgemein parallel zueinander. Die erste Seite 400A geht in eine untere Seitenwandfläche wie die erste Seitenwand 405 über, die im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der ersten Seite 400A angeordnet ist. Die erste Seitenwand 405 geht in einen sich nach außen erstreckenden Flansch 410 über. Der sich nach außen erstreckende Flansch 410 umfasst eine Unterseite, wie zum Beispiel eine erste Montagefläche 415, eine Seitenwandaußenseite 420 und eine Oberseite, wie zum Beispiel eine zweite Montagefläche 425. Die erste Montagefläche 415 schließt an die Seitenwandaußenseite 420 in einem Winkel an, der im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der ersten Montagefläche 415 ist. Die Seitenwandaußenseite 420 schließt an die zweite Montagefläche 425 in einem Winkel an, der im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Seitenwandaußenfläche 420 ist. Somit verlaufen die erste Montagefläche 415 und die zweite Montagefläche 425 im Wesentlichen parallel zueinander. Gleichermaßen sind die erste Montagefläche 415 und die zweite Montagefläche 425 im Wesentlichen parallel zu den Ebenen der ersten Seite 400A und/oder der zweiten Seite 400B angeordnet. Die zweite Montagefläche 425 geht in eine Seitenwandaußenseite wie zum Beispiel eine zweite Seitenwand 430 in einem Winkel über, der im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der zweiten Montagefläche 425 ist. Somit verläuft die erste Seitenwand 405 im Wesentlichen parallel zur zweiten Seitenwand 430.
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5 ist eine Seitenschnittdarstellung der Adapterplatte 106 aus 2A entlang der Linie 5-5 von 2C. Wie in 3 beschrieben, umfasst das Gehäuse 200 der Adapterplatte 106 einen Innensockelabschnitt 325 mit zumindest teilweise darin ausgebildeten Durchgangsbohrungen. Der Innensockelabschnitt 325 umfasst die erste Innenfläche 335, die im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der ersten Seite 400A und/oder der zweiten Seite 400B des Gehäuses 200 angeordnet sein kann. Die erste Innenfläche 335 geht in den konvergieren den Abschnitt 330 über, der eine plane Oberfläche 500 umfasst. In einer Ausführungsform ist die plane Oberfläche 500 in einem stumpfen Winkel α zu einer Ebene der zweiten Seite 400B angeordnet. Der Winkel α kann von etwa 100 Grad bis etwa 120 Grad betragen. In einer weiteren Ausführungsform kann die erste Innenfläche 335 durch eine konkave Schnittfläche 505, die einen Radius von etwa einen Zoll haben kann, in den konvergierenden Abschnitt 330 übergehen.
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6 ist eine Seitenschnittdarstellung der Adapterplatte 106 aus 2A entlang der Linie 6-6 von 2C. In dieser Ansicht ist der längliche Kanal 222 durch das Gehäuse 200 dargestellt. Eine der Durchgangsbohrungen 226 ist ebenfalls im Gehäuse 200 ausgebildet dargestellt. Ebenfalls dargestellt ist eine auf dem Temperaturregelkanal 210 angeordnete Deckplatte 600. Die Deckplatte 600 kann aus Aluminium gebildet und durch Schweißen am Gehäuse 200 befestigt sein.
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7 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung eines Teils der Adapterplatte 106, des Reflektorrings 148 und des Schirmrings 126. In einer Ausführungsform liegt der Reflektorring 148 auf einer Fläche der Adapterplatte 106 auf, die an die reflektierende Fläche 152 und die Lampe 150 angrenzt. In einem Aspekt ist ein Spalt 700 zwischen einer Innenfläche 705 der Adapterplatte 106 und einer Außenfläche 710 des Reflektorrings 148 vorgesehen. Die Innenfläche 705 kann eine Abmessung (z.B. Durchmesser) umfassen, die etwas kleiner als ein Durchmesser der Außenfläche 710 ist, so dass sich der Spalt 700 fortlaufend um den Umfang des Reflektorrings 148 erstreckt. Während der Bearbeitung kann der Reflektorring 148 durch Energie von der Lampe 150 erwärmt werden, was den Reflektorring 148 zur Ausdehnung veranlassen kann. Der Spalt 700 gestattet eine freie Ausdehnung, bis der Spalt 700 ausgefüllt ist. Eine zusätzliche Wärmezufuhr führt zu einem geringeren Kontaktwiderstand zwischen dem Reflektorring 148 und den Flächen der Adapterplatte 106, die Wärme vom Reflektorring 148 abführt. In einem Aspekt ist der Spalt 700 ein sich selbst begrenzender Mechanismus, der die Höchsttemperatur des Reflektorrings 148 während der Bearbeitung auf etwa 100°C oder weniger begrenzt.
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8A ist eine perspektivische Ansicht von oben auf eine weitere Ausführungsform einer Adapterplatte 800, die in der Bedampfungskammer 100 aus 1 eingesetzt werden kann. 8B ist eine perspektivische Ansicht von unten auf die Adapterplatte 800 aus 8A. Die Adapterplatte 800 gleicht der in 2A-7 dargestellten Adapterplatte 106 mit wenigen Ausnahmen, so dass auf manche gemeinsame Bezugszahlen der Adapterplatte 800 und der Adapterplatte 106 der Kürze wegen nicht eingegangen wird.
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In dieser Ausführungsform umfasst die Adapterplatte 800 die reflektierende Fläche 152 und in den Trägerelementen 300 angeordnete Lampen 150 (gestrichelt dargestellt). Die Adapterplatte 800 umfasst auch einen abgestuften Innenabschnitt 802, der zwischen der reflektierenden Fläche 152 und dem Innensockelabschnitt 325 angeordnet ist. Zusätzlich sind die Durchgangsbohrungen 226 vollkommen im Innensockelabschnitt 325 ausgebildet. In dieser Ausführungsform haben erste Öffnungen 803A der Durchgangsbohrungen 226 im Unterschied zur für die Adapterplatte 106 in 2A-7 beschriebenen teilweise elliptischen Form eine Kreisform.
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Der abgestufte Innenabschnitt 802 umfasst einen ersten Schulterabschnitt 805, der zwischen der reflektierenden Fläche 152 und einer ersten Innenwand 810 angeordnet ist. Der erste Schulterabschnitt 805 verläuft von der reflektierenden Fläche 152 aus radial nach außen und kontaktiert die erste Innenwand 810 in einem im Wesentlichen senkrechten Winkel (z.B. 85 Grad bis 95 Grad). Eine zweite Innenwand 815 hat eine radiale Abmessung (z.B. den Abstand von der Längsachse 228), die etwas größer als eine radiale Abmessung der ersten Innenwand 810 ist und kommt in einem im Wesentlichen senkrechten Winkel in Kontakt mit dem Innensockelabschnitt 325. Eine Fase 820 kann zwischen der ersten Innenwand 810 und der zweiten Innenwand 815 angeordnet sein.
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8B ist eine perspektivische Ansicht von unten auf die Adapterplatte 800 aus 8A. Zweite Öffnungen 803B der Durchgangsbohrungen 226 sind auf der sich nach innen erstreckenden Fläche 224 des ersten ringförmigen Abschnitts 204 dargestellt. Außerdem sind zwei längliche Kanäle 222 dargestellt, die in einer sich nach innen erstreckenden Fläche 224 des ersten ringförmigen Abschnitts 204 ausgebildet sind. Die länglichen Kanäle 222 umfassen jeweils die Bohrung 223, wo ein elektrisches Verbindungselement 825 angeordnet sein kann. Das elektrische Verbindungselement 825 umfasst ein Isolierrohr 830 mit einer Kappe 835 und einem Stecker 840. Das Isolierrohr 830 beherbergt Drähte und elektrische Verbindungselemente, die einen Elektroanschluss für die Lampenmontagevorrichtung 219 (dargestellt in 2A) und die Lampen 150 (dargestellt in 8A) bereitstellen. Das elektrische Verbindungselement 825 ist mit einem Haltering 845 im ersten ringförmigen Abschnitt 204 befestigt.
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9 ist eine schematische Seitenschnittdarstellung eines Teils der Adapterplatte 900, die verschiedene in und zwischen der Adapterplatte 900 und angrenzenden Komponenten ausgebildete Leitwertzonen 905A-905E nach Ausführungsformen der Adapterplatte 106 der 2A-7 oder der Adapterplatte 800 der 8A und 8B darstellt. Eine erste Leitwertzone 905A ist zwischen einem Umfang des ringförmigen Abschnitts 127 der Schirmrings 126 und einer Umfangsfläche des Schulterbereichs 123 des Abschirmrohrs 120 ausgebildet. Eine zweite Leitwertzone 905B ist in einem Raum zwischen Flächen des konvergierenden Abschnitts 330 des Gehäuses 200 der Adapterplatte 900 und einer Außenfläche der Peripherie des ringförmigen Abschnitts 127 des Schirmrings 126 ausgebildet. Eine dritte Leitwertzone 905C ist in den Durchgangsbohrungen 226 (nur eine ist dargestellt) ausgebildet. Eine vierte Leitwertzone 905D ist zwischen der zweiten Innenfläche 340 des Gehäuses 200 der Adapterplatte 106 und einer äußeren Umfangsfläche des Schirmrings 126 ausgebildet. Eine fünfte Leitwertzone 905E ist zwischen einer inneren Umfangsfläche des Reflektorrings 148 und einer Außenfläche eines Körpers des Sockels 108 ausgebildet. Der Abstand zwischen den Flächen benachbarter Komponenten, die die Leitwertzonen 905A, 905B, 905D, 905E ausbilden, sowie die Abmessungen der Komponenten (wie z.B. der Durchmesser der Durchgangsbohrungen 226) kann zur Herstellung eines gewünschten Leitwerts vorgesehen werden, was den Druck während der Bearbeitung optimiert.
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Es wurden Tests der Bedampfungskammer 100 durchgeführt und Gesamtleitwerte für die Zonen 905A-905E aus den Widerstandswerten der einzelnen Zonen 905A-905E unter verschiedenen Verfahrensbedingungen, zum Beispiel dem Abstand zwischen der Sputterquelle 114 und dem Substrat 138 (beide in 1 dargestellt) sowie der annähernden Temperatur des Schirmrings 126, errechnet. Bei der Auswertung der Testergebnisse wurden die Leitwertzonen 905D und 905E als parallel zur Leitwertzone 905C angesehen und zu den in Reihe verbundenen Leitwertzonen 905A, 905B addiert.
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Beispielhafte Leitwerte der Adapterplatte 106 der 2A-7 sind im Folgenden angeführt. Ein Ergebnis eines bei einer annähernden Temperatur des Schirmrings 126 von etwa 400 Grad Celsius und einem Abstand zwischen Sputterquelle 114 und Substrat 138 von etwa 393 mm durchgeführten Tests ergab einen Gesamtleitwert von etwa 1,56. Ein weiteres Ergebnis eines bei einer annähernden Temperatur des Schirmrings 126 von etwa 25 Grad Celsius und einem Abstand zwischen Sputterquelle 114 und Substrat 138 von etwa 393 mm durchgeführten Tests ergab einen Gesamtleitwert von etwa 2,96. Ein weiteres Ergebnis eines bei einer annähernden Temperatur des Schirmrings 126 von etwa 400 Grad Celsius und einem Abstand zwischen Sputterquelle 114 und Substrat 138 von etwa 405 mm durchgeführten Tests ergab einen Gesamtleitwert von etwa 2,073.
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Beispielhafte Leitwerte der Adapterplatte 800 der 8A und 8B sind im Folgenden angeführt. Ein Ergebnis eines bei einer annähernden Temperatur des Schirmrings 126 von etwa 400 Grad Celsius und einem Abstand zwischen Sputterquelle 114 und Substrat 138 von etwa 393 mm durchgeführten Tests ergab einen Gesamtleitwert von etwa 7,534. Ein weiteres Ergebnis eines bei einer annähernden Temperatur des Schirmrings 126 von etwa 25 Grad Celsius und einem Abstand zwischen Sputterquelle 114 und Substrat 138 von etwa 393 mm durchgeführten Tests ergab einen Gesamtleitwert von etwa 6,678. Ein weiteres Ergebnis eines bei einer annähernden Temperatur des Schirmrings 126 von etwa 400 Grad Celsius und einem Abstand zwischen Sputterquelle 114 und Substrat 138 von etwa 405 mm durchgeführten Tests ergab einen Gesamtleitwert von etwa 11,136.
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Während sich die obigen Angaben auf Ausführungsformen der Erfindung beziehen, können andere und weitere Ausführungsformen der Erfindung erarbeitet werden, ohne von deren grundlegenden Umfang abzuweichen.
