KR101464292B1 - 가열된 챔버 라이너를 갖는 처리 챔버 - Google Patents

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Abstract

플라즈마 처리 챔버의 내부를 덮는데 적합한 히터 라이너 조립체(liner assembly)가 제공된다. 몇몇 실시예들에서, 처리 챔버용 라이너 조립체는 본체에 내장되는 가열 소자를 포함할 수 있다. 본체의 외경으로부터 바깥쪽으로 연장하는 플랜지는 밀봉 표면을 갖는 상부 표면 및 플랜지의 상부 표면으로부터 밀봉 표면을 넘어선 높이까지 연장하는 적어도 하나의 패드를 포함한다. 패드는 라이너 조립체를 처리 챔버로부터 이격되도록 유지함으로써 라이너 조립체의 온도 제어에 기여한다.

Description

가열된 챔버 라이너를 갖는 처리 챔버{PROCESSING CHAMBER WITH HEATED CHAMBER LINER}
본 발명의 실시예들은 일반적으로 반도체 처리 챔버, 보다 상세하게는 반도체 처리 챔버에서 사용되는 라이너 조립체(liner assembly)에 관한 것이다.
반도체 처리는 미세한 집적 회로들이 기판상에 생성되는 다수의 상이한 화학적 및 물리적 프로세스들을 수반한다. 집적 회로를 구성하는 재료들의 층들은 화학기상증착, 물리기상증착, 에피택셜(epitaxial) 성장 등에 의해 생성된다. 재료의 층들 중 일부는 포토레지스트 마스크들 및 습식 또는 건식 에칭 기법들을 이용하여 패터닝된다. 집적 회로들을 형성하는데 활용되는 기판은 실리콘, 갈륨 아세나이드(gallium arsenide), 인듐 포스피드(indium phosphide), 유리, 또는 다른 적합한 재료일 수 있다.
집적 회로들의 제조시, 다양한 재료 층들을 증착 또는 에칭하는데 플라즈마 프로세스들이 종종 사용된다. 플라즈마 처리는 열 처리에 비해 많은 이점들을 제공한다. 예를 들면, 플라즈마강화 화학기상증착(PECVD)은 유사한 열 프로세스들에서 달성가능한 것보다 더 낮은 온도들에서 더 높은 증착 레이트(rate)로 증착 프로세스들이 수행될 수 있도록 한다. 따라서, 플라즈마강화 화학기상증착(PECVD)은 대규모(very large scale) 또는 초-대규모 집적 회로(VLSI 또는 ULSI) 디바이스 제조와 같은 엄격한 열 버짓들(thermal budgets)을 갖는 집적 회로 제조에 유리하다.
플라즈마 처리중에 겪게 되는 한가지 문제점은 처리하는 동안 처리 챔버 내의 불균일한 열 분포이다. 특정한 시스템들에서, 2개의 대향하는(opposing) 전극들이 처리 챔버내에 배치되어 처리 챔버의 중심 영역에 처리 구역을 형성한다. 대향하는 전극들은 처리 구역내에 플라즈마를 유지하는데 사용된다. 플라즈마는 챔버내에 배치되는 기판을 처리하는데 사용되는 이온화 에너지뿐 아니라 열 에너지를 제공한다. 플라즈마 및 열 에너지는 일반적으로 처리 챔버의 중심 영역에 집중되기 때문에, 처리 챔버의 중심 영역과, 예를 들면 측벽(sidewall)과 같은 측면 영역들 사이에 온도 구배(temperature gradient)가 발생된다.
이러한 온도 변화는 인접하는 처리 시스템들 또는 챔버의 한 영역 또는 측면을 다른 영역보다 많이 가열하는 다른 외부 열원을 갖는 처리 시스템들에서 악화(aggravate)된다. 예를 들면, 공유된 내부 벽에 의해 분리되는 2개의 플라즈마 처리 영역들을 갖는 처리 챔버 본체(body)에서, 플라즈마들 중 단 하나에 의해 외부 벽들이 가열되는 동안 내부 벽은 양쪽 영역들로부터의 플라즈마로부터 가열되어서, 불균형한 열 부하(heat load)를 생성하며, 이는 외부 벽들이 내부 벽에 비해 더 낮은 온도를 갖게 한다. 낮은 온도는 처리 가스들 또는 프리커서(precursor)들이 감소된 온도를 갖는 벽 표면들 상에 응축하게 야기할 수 있으며, 이에 의해 증착된 필름의 오염을 일으킬 수 있는 입자 발생을 초래한다.
챔버 내의 입자 발생은 또한 펌핑 포트 내에 쌓이고 결국 펌핑 포트를 차단하여 펌핑 포트를 세정(clean)하기 위해 처리의 중단을 필요로 한다. 또한, 챔버 내의 입자들은 챔버 씰(seal)들을 손상시킬 수 있어서, 이에 의해 열 에너지 손실을 가져오며 또한 챔버 벽들의 온도 균일성을 악화시킨다.
따라서, 처리 영역의 경계를 따라 온도 균일성을 향상시키는 개선된 방법 및 장치가 요구된다.
본 발명의 실시예들은 플라즈마 처리 챔버에서 사용하기에 적합한 히터 라이너 조립체(liner assembly)를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 처리 챔버용 라이너 조립체는 본체(body)에 내장되는(embedded) 가열 소자(heating element)를 포함할 수 있다. 상기 본체의 외경(outer diameter)으로부터 바깥쪽으로 연장하는(extending) 플랜지(flange)는 밀봉(sealing) 표면을 갖는 상부 표면 및 상기 플랜지의 상부 표면으로부터 상기 밀봉 표면을 넘어선(beyond) 높이(elevation)까지 연장하는 적어도 하나의 패드를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 처리 챔버용 라이너 조립체는 펌핑 공동(pumping cavity)의 일부와 경계를 접하는(bounding) 내경(inner diameter) 표면을 갖는 세라믹 본체를 포함할 수 있다. 펌핑 개구(aperture)는 상기 본체를 관통하여 배치되며 상기 내경 표면을 관통하여 상기 펌핑 공동에 유체 결합(fluidly coupling)된다. 가열 소자는 상기 본체에 내장된다. 플랜지는 상기 본체의 외경으로부터 바깥쪽으로 연장하며 상부 표면을 갖는다. 상기 플랜지의 상부 표면의 일부는 밀봉 표면을 갖는다. 적어도 하나의 패드는 상기 플랜지의 상부 표면으로부터 상기 밀봉 표면을 넘어선 높이까지 연장한다. 적어도 하나의 열 초크(thermal choke)는 상기 플랜지 내에 형성된다. 리세스(recess)는 상기 밀봉 표면과 상기 패드 사이에서 상기 상부 표면에 형성된다. 상기 패드, 초크 및 리세스는 상기 라이너 조립체의 온도 제어에 기여한다.
또 다른 몇몇 실시예들에서, 처리 챔버용 라이너 조립체는 적어도 하나의 내장된 히터를 갖는 환형(annular) 세라믹 히터 라이너를 포함할 수 있다. 상기 히터 라이너는 상기 처리 챔버와의 접촉 영역을 최소화하도록 구성되는 패드를 갖는다. 환형 세라믹 펌핑 라이너는 상기 히터 라이너에 인접하게 그리고 상기 히터 라이너의 방사상 안쪽으로(radially inward) 배치된다. 상기 펌핑 라이너는, 상기 펌핑 라이너를 관통하여 형성되며 상기 펌핑 라이너와 히터 라이너 사이에 형성되는 펌핑 공동 내부로 가스들의 유입을 허용하도록 구성되는 복수의 포트들을 갖는다. 중간(middle) 라이너는 상기 히터 라이너에 인접하며 상기 히터 라이너의 방사상 안쪽으로 그리고 상기 펌핑 라이너에 인접하며 상기 펌핑 라이너의 아래에 배치된다. 관형 슬리브(tubular sleeve)는 상기 중간 라이너에 결합된다. 상기 슬리브는 상기 라이너 조립체를 통한 기판의 통로(passage)를 허용하도록 상기 슬리브를 관통하여 형성되는 기판 통로를 가진다.
본 발명의 전술한 특징이 세부적으로 이해될 수 있는 방식으로, 상기 간략히 요약된 본 발명의 보다 상세한 설명이 실시예들을 참조하여 이루어지며, 이들 실시예들 중 일부는 첨부된 도면들에 도시된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PECVD 시스템의 단면도를 도시하고,
도 2는 히터 라이너를 갖는 도 1에 도시된 라이너 조립체의 일부에 대한 부분적인 단면도이며,
도 3은 도 2의 히터 라이너의 부분적인 평면도이며,
도 4A 및 도 4B는 히터 라이너의 다른 실시예의 부분적인 평면도 및 단면도이며,
도 5는 포트 라이너의 일 실시예의 다른 부분적인 단면도이며,
도 6A 및 도 6B는 상부 중간 라이너의 일 실시예의 저면도 및 측면도이며,
도 6C는 도 6A 및 도 6B의 상부 중간 라이너에 결합되는 기판 이송 포트 슬리브의 저면도이다.
그러나, 본 발명은 다른 동등한 효과의 실시예들을 허용할 수 있기 때문에, 첨부된 도면들은 본 발명의 통상적인 실시예만을 도시하며, 따라서 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 간주되지 않음에 주의하도록 한다.
이해를 돕기 위해, 가능하면 도면들에 공통적인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예의 엘리먼트들은 추가 설명 없이 다른 실시예들에서 유리하게 사용될 수 있다고 간주된다.
본 발명의 라이너 조립체는 챔버 본체와 라이너 조립체 사이의 열 전달을 유리하게 최소화시킨다. 몇몇 실시예에서, 라이너 조립체는 라이너 조립체의 온도가 균일하거나 또는 비균일한 프로파일에서 유지될 수 있도록, 라이너 조립체의 비균일한 가열을 보상하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 참조용 플라즈마강화 화학기상증착(PECVD) 시스템으로 하기에서 예시적으로 설명된다. 본 발명으로부터 이득을 얻도록 적응될(adapted) 수 있는 PECVD 시스템들의 예들은 PRODUCER® SE CVD 시스템 또는 DXZ®CVD 시스템을 포함하며, 이들은 모두 캘리포니아 산타 클라라에 소재한 Applied Materials, Inc.로부터 상업적으로 이용가능하다. Producer® SE CVD 시스템(예를 들면, 200 mm 또는 300 mm)은 탄소 도핑된 실리콘 산화물들 및 다른 재료들을 증착하는데 사용될 수 있는 2개의 격리된(isolated) 처리 영역들을 가지며, 미합중국 특허 제5,855,681호 및 제6,495,233호에서 설명된다. DXZ® CVD 챔버는 미합중국 특허 제6,364,954호에 개시되어 있다. 예시적인 실시예는 2개의 처리 영역들을 포함하지만, 본 발명은 단일한 처리 영역을 갖는 시스템들에서 유리하도록 사용될 수 있다고 간주된다. 또한, 본 발명은 특히 식각 챔버들, 이온 주입 챔버들, 플라즈마 취급(treatment) 챔버들, 및 스트리핑 챔버들(stripping chambers)를 포함하는, 다른 플라즈마 챔버들에서 유리하도록 사용될 수 있다고 간주된다. 또한, 본 발명은 다른 제조업자들로부터 이용가능한 플라즈마 처리 챔버들에서 유리하도록 사용될 수 있다고 간주된다.
도 1은 본 발명의 챔버 라이너 조립체(127)의 일 실시예를 갖는 PECVD 시스템(100)의 부분 횡단면도들이다. PECVD 시스템(100)은 일반적으로 한 쌍의 처리 영역들(120A-B)을 형성하는 측벽들(112), 바닥 벽(116) 및 내부 벽(101)을 갖는 챔버 본체(102)를 포함한다. 처리 영역들(120A-B) 각각은 유사하게 구성되며, 간결함을 위해 처리 영역(120B) 내의 구성요소들만이 설명될 것이다.
페디스털(pedestal)(128)은 시스템(100)에서 바닥 벽(116)에 형성된 통로(122)를 통해 처리 영역(120B) 내에 배치된다. 페디스털(128)은 자신의 상부 표면상에 기판(미도시)을 지지하도록 적응(adapt)된다. 페디스털(128)은 원하는 프로세스 온도로 기판의 온도를 가열 및 제어하기 위해 가열 소자들, 예를 들면 저항성 소자들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 페디스털(128)은 램프 조립체와 같은 원격 가열 소자에 의해 가열될 수 있다.
페디스털(128)은 스템(126)에 의해 처리 영역(120B) 내에서 페디스털(128)의 높이를 제어하는 구동(drive) 시스템(103)에 결합된다. 섀도우 링(106)은 페디스털(128)의 주변부(periphery) 상에 배치될 수 있으며, 페디스털(128)의 원하는 높이(elevation)에서 기판과 맞물린다(engage).
로드(rod)(130)는 바닥 벽(116)에 형성된 통로(124)를 통과하며, 페디스털(128)을 관통하여 배치되는 기판 리프트 핀들(161)을 작동시키는데 사용된다. 기판 리프트 핀들(161)은 기판을 페디스털로부터 선택적으로 이격시켜서, 기판 이송 포트(160)를 통해 처리 영역(120B) 내로 그리고 처리 영역(120B) 밖으로 기판을 이송하는데 사용되는 로봇(미도시)을 이용하여 기판의 교환을 용이하게 한다.
챔버 덮개(lid)(104)는 챔버 본체(102)의 최상부(top portion)에 결합된다. 덮개(104)는 덮개를 관통하여 배치되는 더 많은 가스 분배 시스템(108)들을 수용한다. 가스 분배 조립체(108)는 샤워헤드 조립체(142)를 통해 처리 영역(120B)으로 반응 물질(reactant) 및 세정 가스들을 전달하는 가스 유입 통로(140)를 포함한다. 샤워헤드 조립체(142)는 환형 베이스 플레이트(148)를 포함하며, 환형 베이스 플레이트는 면판(faceplate)(146)과의 사이에 배치되는 차단(blocker) 플레이트(144)를 갖는다. 무선 주파수(radio frequency; RF) 소스(165)는 샤워헤드 조립체(142)에 결합된다. RF 소스(165)는 샤워헤드 조립체(142)의 면판(146)과 가열된 페디스털(128) 사이에서 플라즈마의 발생을 용이하게 하도록 샤워헤드 조립체(142)에 전력을 공급한다. 일 실시예에서, RF 소스(165)는 고주파 무선 주파수(HFRF) 전력 소스, 예를 들면 13.56 MHz의 RF 발생기일 수 있다. 다른 실시예에서, RF 소스(165)는 HFRF 전력 소스 및 예를 들면 300 kHz RF 발생기와 같은 저주파 무선 주파수(LRFR) 전력 소스를 포함할 수 있다. 대안적으로, RF 소스는 페디스털(128)과 같은 처리 챔버(100)의 다른 부분에 결합되어 플라즈마 발생을 용이하게 할 수 있다. 유전체 절연기(158)는 덮개(104)와 샤워헤드 조립체(142) 사이에 배치되어 덮개(104)로 RF 전력을 전도(conduct)시키는 것을 방지한다.
선택적으로 냉각 채널(147)은 가스 분배 시스템(108)의 환형 베이스 플레이트(148)에 형성되어 작동중에 환형 베이스 플레이트(148)를 냉각시킨다. 물 등과 같은 열 전달 유체가 냉각 채널(147)을 통해 순환될 수 있으며 그 결과 베이스 플레이트(148)가 미리 정해진 온도로 유지된다.
챔버 라이너 조립체(127)는 챔버 본체(102)의 측벽들(101, 112)에 매우 근접하게 처리 영역(120B) 내에 배치되어, 측벽들(101, 112)이 처리 영역(120B) 내의 열악한(hostile) 처리 환경에 노출되는 것을 방지한다. 라이너 조립체(127)는 원주형(circumferential) 펌핑 공동(125)을 포함하고, 원주형 펌핑 공동은 처리 영역(120B)으로부터 가스들 및 부산물들을 배출하고 처리 영역(120B) 내의 압력을 제어하도록 구성되는 펌핑 시스템(164)에 결합된다. 복수의 배출 포트들(131)이 챔버 라이너 조립체(127) 상에 형성될 수 있다. 배출 포트들(131)은 증착 시스템(100) 내에서 처리를 촉진시키는 방식으로 처리 영역(120B)으로부터 원주형 펌핑 공동(125)으로 가스들의 유동(flow)을 허용하도록 구성된다.
도 2는 도 1에 도시된 라이너 조립체(127)의 일부의 부분적인 단면도이다. 라이너 조립체(127)는, 처리 영역(120B)이 라이너 조립체(127) 내로 제한되도록, 챔버 본체(102)의 내부 측벽들(101, 112) 내에 슬립된다(slipped). 라이너 조립체(127)는 챔버 본체(102)로부터 쉽게 제거될 수 있으며, 그에 의해 다수의 처리 사이클들 후에 라이너 조립체(127)의 교체를 용이하게 한다. 라이너 조립체(127)는 일반적으로 라이너 조립체(127) 또는 본체(102)에 형성되는 글랜드(gland; 290) 내에 배치된 씰(예를 들면, O-링)을 통하여 본체(102)에 밀봉된다.
일 실시예에서, 라이너 조립체(127)는 챔버 본체로부터 라이너 조립체의 설치 및 제거를 용이하게 하도록 각자에 대해 단일한 일체형 본체를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 라이너 조립체(127)는 일련의 분리된 라이너를 포함할 수 있으며, 일련의 분리된 라이너들은 사용중에 열 팽창의 효과들을 감소시키고 그리고/또는 라이너 조립체(127)의 설치 및 제거를 용이하게 하기 위해 함께 접하거나(abutted) 또는 적층될(stacked) 수 있다.
도 2에 도시된 실시예에서, 라이너 조립체(127)는 히터 라이너(202), 펌핑 라이너(204), 상부 중간 라이너(206), 하부 중간 라이너(208), 및 바닥 라이너(210)를 포함한다. 라이너들(202, 204, 206, 208)은 일반적으로 세라믹 또는 다른 적합한 재료로부터 제조된다. 일 실시예에서, 라이너들(202, 204, 206, 208)은 서로에 대해 개별적으로 분리될 수 있고, 이들 사이의 상대 운동을 허용하도록 형성될 수 있어서, 처리중에 열 팽창의 잠재적인 미스매칭(mismatch)들을 수용함으로써 부품들의 균열(cracking) 또는 손상을 방지한다. 라이너들(202, 204, 206, 208)은 증가된 기계적 강도, 취급의 용이성을 제공하고 그리고/또는 배향(orientation)을 유지하는 방식으로 선택적으로 인터록킹(interlock)될 수 있다.
바닥 라이너(210)는 세라믹 또는 알루미늄으로 제조될 수 있으며, 일반적으로 챔버 본체(102)의 바닥(116)을 덮도록 구성된다. 실시예에서, 바닥 라이너(210)는 일반적으로 접시형 형상이다.
상부 중간 라이너(206) 및 하부 중간 라이너(208)는 일반적으로 환형 형상을 갖는다. 상부 중간 라이너(206)는, 하기에 더 설명되는 바와 같이, 히터 라이너(202)에 결합되는 슬리브(260)가 기판 이송 포트(160) 내로 연장할 수 있도록 하는 슬롯, 컷아웃(cutout), 또는 브랙(break)을 포함할 수 있다.
히터 라이너(202)는 하나 또는 그보다 많은 히터들(212)을 포함한다. 히터(212)는 라이너(202)를 관통하여 열 전달 유체를 유동시키기 위한 도관(conduit) 또는 저항성 가열 소자일 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에서, 히터(212)는 전력 공급 시스템(214)에 결합되는 저항성 가열 소자이다.
도 3의 히터 라이너(202)의 부분적인 평면도에 도시된 바와 같이, 히터 도선(lead)들(304)은 히터 라이너(202)의 상부 둘레(perimeter)로부터 연장하는 탭(302)으로부터 히터 라이너(202)를 빠져나간다. 도선들(304)은 라이너 조립체(127)의 제거/교체중에 전력 공급 시스템(214)으로부터의 신속한 결합/분리를 용이하게 하기 위한 커넥터(308)를 포함할 수 있다. 전력 공급 시스템(214)은 챔버 라이너(202)에 대해 제어 가능하게 가열하도록 적응됨으로써, 챔버 라이너(202)가 플라즈마 처리중에 원하는 온도 범위 내에서 유지될 수 있도록 한다.
히터(212)는 라이너(202)의 한 영역이 다른 영역보다 더 큰 가열 용량(heating capacity)을 갖도록 구성될 수 있으며, 그 결과 라이너(202)의 한 섹션이 다른 섹션보다 더 가열된다. 히터(212)로부터 라이너(202)로 전도된 열의 차이는, 라이너(202)가 균일한 온도 프로파일을 갖도록 다른 소스들로부터의 라이너(202)의 균일하지 않은 가열 또는 냉각을 보상하기 위해, 또는 비-균일한 라이너 온도 프로파일을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 적절한 고온 재료들로부터 제조된 씰들과 함께 사용할 때 더 높은 온도들이 고려되더라도, 히터(212)는 히터 라이너(202)의 온도를 약 100 내지 약 200℃ 사이에서 제어한다.
도 4A 및 도 4B는 라이너(202)의 다른 실시예의 부분적인 평면도 및 부분적인 단면도를 도시한다. 도 4A 및 도 4B에 도시된 실시예에서, 라이너(202)의 히터(212)는 복수의 가열 소자들(402), 예를 들면 카트리지 히터들을 포함한다. 가열 소자들(402)은 라이너(202)의 둘레 주변에, 예를 들면 라이너(202) 내에 형성된 구멍들(404)에 배치될 수 있다. 각각의 가열 소자(402)는 미리 결정된 라이너 온도 프로파일을 산출하도록 개별적으로 제어될 수 있다. 다른 실시예에서, 가열 소자들(402)의 간격 또는 가열 용량은 미리 결정된 라이너 온도 프로파일을 산출하도록 선택될 수 있다. 예를 들면, 펌핑 라이너(204)의 펌핑 개구(하기의 도 5에 564로 도시됨) 위의 히터 라이너(202)의 영역은, 라이너(202)의 다른 영역들에 비해 개구를 통한 높은 유동들로 인해 증가된 열 전달을 보상하도록, 더 큰 밀도의 가열 소자들(402)을 가질 수 있다.
도 2로 되돌아 가면, 히터 라이너(202)는 라이너 조립체(127)와 챔버 본체(102) 사이의 열 전도를 감소시키기 위해 제공되는 다수의 피처(feature)들을 또한 포함한다. 일 실시예에서, 히터 라이너(202)는 상부 밀봉 표면(216)을 가지며, 상부 밀봉 표면은 적어도 하나의 상부 접촉 패드(230)에 의해 덮개(104)로부터 이격되어 유지된다. 상부 접촉 패드(230)는 히터 라이너(202)의 상부 표면(218)으로부터, 밀봉 영역(예를 들면, 표면(216))에서 물리적인 덮개-대-라이너 접촉이 없이 덮개(104)와 라이너(202)의 표면(216) 사이에 배치되는 씰(미도시)의 압축을 허용하는 높이(elevation)까지 연장한다. 라이너(202)와 덮개(104) 사이의 열차단(thermal isolation)을 향상시키기 위해 상부 표면(218)에 리세스(220)가 형성된다. 상부 접촉 패드(230)는 챔버 덮개(104)와 챔버 라이너(202) 사이의 접촉 영역을 최소화하는 반면, 리세스(220)는 이들 사이의 열 전달 갭(heat transfer gap)을 최대화함으로써, 덮개(104)와 라이너(202) 사이에서 전달되는 열의 양을 감소시킨다.
일 실시예에서, 히터 라이너(202)의 상부 표면(218) 상에 18개의 원통형 접촉 패드들(230)이 제공될 수 있다. 접촉 패드들(230)의 개수들, 면들, 직경들, 형상들, 및 분포들은 특정한 프로세스 요구 조건 및 챔버 디자인 구성들을 위해 상이한 방식으로 구성될 수 있다고 간주된다.
라이너(202)와 챔버 본체(102) 사이에는 정렬 피처(alignment feature)가 제공된다. 일 실시예에서, 정렬 피처는 히터 라이너(202)의 하부 표면(224) 상에 배치되는 원형 배열(polar array)로 배치된 복수의 엘리먼트들로서 또는 단일한 엘리먼트로서 형성될 수 있다. 대안적으로, 정렬 피처는 히터 라이너(202)가 그 위에 이격되어 있는 챔버 본체(102)의 일부에 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에서, 정렬 피처는 구멍(222) 및 짝지어진(mating) 삽입구(226)를 포함한다. 삽입구(226)는 챔버 본체(102)와 히터 라이너(202) 사이에서 연장하여 이들 구성요소들을 미리 정해진 배향으로 유지시키는 핀들의 형태일 수 있다. 핀들(예를 들면, 삽입구(226))은 챔버 본체(102) 또는 히터 라이너(202) 중 적어도 하나로부터 연장할 수 있으며, 라이너(202)보다 더 낮은 열 전달 레이트를 갖는 재료로부터 제조될 수 있다.
히터 라이너(202)는, 자신의 내경에 의해 경계가 정해지는 펌핑 공동(125)을 갖는 주요 본체(240)를 포함한다. 상부 외측(outer) 플랜지(242)는 본체(240)의 최상부로부터 바깥쪽으로 연장한다. 본체(240)로부터 패드들(230)로의 열의 유동을 최소화하기 위해 접촉 패드들(230)의 안쪽으로 플랜지(242)에 열 초크(244)가 형성된다. 초크(224)는, 글랜드(290) 내에 배치된 씰들(예를 들면, 미도시된 O-링)을 고온으로부터 보호하면서(그렇지 않으면 O-링 또는 씰의 무결성(integrity)을 잠재적으로 손상시키게 됨), 패드들(230)의 접촉 영역을 감소시키고 챔버 본체에 대한 열 손실을 최소화하도록 기능한다.
일 실시예에서, 열 초크(244)는 플랜지(242)에 형성되는 환형 홈(groove)이다. 다른 실시예에서, 열 초크(244)는 플랜지(242)에 형성되는 복수의 홈 단편들(groove segments), 예를 들면 7개의 홈 단편들이다. 플랜지(242)의 일부분들을 열 초크(224)의 양편(either side)에 결합시키는 플랜지 재료의 웨브(web)는 초크(224)를 가로질러 통과하는 열의 레이트(rate)를 제어하도록 선택될 수 있으며, 몇몇 실시예에서는 라이너(202)의 온도 프로파일 제어가 향상될 수 있도록 히터 라이너(202)를 따라 다양한 각위치들(angular positions)에 배치되는 초크(들)(244)의 영역들을 가로질러 상이한 레이트들로 열이 통과하도록 선택될 수 있다.
상부의 내측(inner) 플랜지(246)는 공동(127) 위에서 본체(240)로부터 안쪽으로 연장한다. 하부의 내측 플랜지(248)는 공동(127) 아래에서 본체(240)로부터 안쪽으로 연장한다. 스커트(skirt)(250)는 플랜지(242)로부터 아래쪽으로 연장한다. 일 실시예에서, 플랜지들(246, 248) 중 적어도 하나는 자신 상에 펌핑 라이너(204)를 지지한다.
펌핑 라이너(204)는 자신을 관통하여 형성되는 포트들(131)을 갖는 주요 본체(252), 테이퍼된(tapered) 상부 내측 섹션(254), 상부 외측 립(lip)(256), 및 하부 내측 립(258)을 포함한다. 테이퍼된 상부 내측 섹션(254)은 전압이 가해진(energized) 면판(146)과 라이너 조립체(127) 사이에서 갭(gap)을 유지하도록 구성된다. 상부 외측 립(256)은 히터 라이너(202)의 상부 내측 플랜지(246)와 인터리빙(interleave)되며, 하부 내측 립(258)은 페디스털(128)이 이송 포트(160)에 인접한 낮춰진 위치로 이동될 때 섀도우 링(106)을 지지하도록 구성된다.
도 5는 라이너 조립체(127) 내에 형성된 펌핑 공동(125)으로부터 챔버 본체(102)에 형성된 펌핑 포트(502)로의 펌핑 경로를 도시하는, 라이너 조립체(127)의 다른 부분적인 단면도이다. 라이너 조립체(127)의 히터 라이너(202) 및/또는 펌핑 라이너(204)는 포트 라이너(510)와 맞물리도록 구성되며, 포트 라이너는 공동(125)과 펌핑 포트(502) 사이에서 연장하는 통로를 라이닝(line)한다. 포트 라이너(510)는 일반적으로 삽입구(512) 및 튜브(514)를 포함한다.
삽입구(512)는 본체(102)를 관통해 형성된 실질적으로 수평한 통로(504)로의 삽입구(512)의 삽입을 용이하게 하는 테이퍼된 그리고/또는 감소된 외경을 포함하며, 펌핑 포트(502)로 끼울 수(breaking into) 있다. 튜브(514)는 삽입구(512)의 단부(end)를 수용하는 컷-아웃(522)을 포함하며, 그 결과 삽입구(512) 및 튜브(514)의 내부 통로들(518, 520)은 펌핑 포트(502)의 입구에 라이닝된 도관을 형성한다. 또한, 튜브(514)는 공동 배출 포트(cavity exhaust port; 564)로 연장하는 보스(boss)(562)를 포함하며, 공동 배출 포트는 펌핑 라이너(202)를 관통하여 형성되며, 그 내부에 형성된 공동(125)과 유체 소통(fluidly communicate)한다.
포트 라이너(510)는 라이너 조립체(127)의 나머지 앞에 설치된다. 먼저, 삽입구(512)는 수평한 통로(504) 내에 배치된다. 튜브(514)는 그 다음에 컷-아웃(522)이 삽입구(512)와 맞물리고 통로들(518, 520)이 정렬되도록 삽입구(512) 상에 세팅된다. 그 다음에 상부의 중간 라이너(206) 및 하부의 중간 라이너(208)가 적소에(in place) 포트 라이너(510)를 홀딩(hold)하도록 설치된다. 가열된 라이너 및 펌핑 라이너(202, 204)가 그 다음에 상부의 중간 라이너(206) 상에 배치될 수 있다.
도 6A 및 도 6B는 히터 라이너(202)의 일 실시예의 저면도 및 측면도이다. 히터 라이너(202)는 슬롯(600)을 포함하며, 슬롯은 챔버 라이너 조립체(127)를 관통하는 기판의 통로를 허용한다. 슬롯(600)은 일반적으로 히터 라이너(202)의 탭(302)에 대향하여(opposite) 배향되며, 펌핑 라이너(204) 내에 형성된 공동 배출 포트(564)에 직각으로 배향된다. 슬롯(600)에 인접하는 히터 라이너(202)의 외경(604)은 2개의 마운팅(mounting) 패드들(602)을 포함한다. 마운팅 패드들(602)은 도 6C에 도시된 슬리브(606) 및 히터 라이너(202)의 저면도에 도시된 바와 같이, 히터 라이너(202)에 관형 슬리브(606)를 결합시키는 것을 용이하게 한다. 히터 라이너(202) 및 슬리브(606)는 임의의 적합한 방식으로, 예를 들면 히터 라이너(202)를 관통해 형성되는 틈새(clearance) 구멍(612)을 통하여 연장하고 슬리브(606)에 형성된 나사(threaded) 구멍(614)과 맞물리는 고정구(fastener)들(610)에 의해서 결합될 수 있다. 짝지어질 때, 슬리브(606)의 (가상으로 도시된) 기판 통로(616)는 라이너(202)의 슬롯(600)과 정렬되어 라이너 조립체(127)를 통한 기판 이송을 용이하게 한다. 슬리브(606)는 일반적으로 히터 라이너(202)에 설치하기 전에 기판 이송 포트(160) 내로 먼저 미끄러져 이동된다.
그리하여, 본 발명에서 가열된 챔버 라이너 조립체가 제공된다. 가열된 챔버 라이너는 중심 처리 영역을 가열하도록 열 에너지를 제공하고, 챔버 벽과 덮개의 열적 효과들로부터 실질적으로 격리됨으로써, 챔버 라이너 조립체의 미리 결정된 온도 프로파일이 실현될 수 있게 한다.
전술한 내용은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 기본 범주를 벗어나지 않고 본 발명의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 안출될 수 있으며, 본 발명의 범주는 이어지는 특허청구범위에 의해 결정된다.

Claims (21)

  1. 처리 챔버로서:
    챔버 본체(body)로서, 내부에 하나 또는 둘 이상의 처리 영역을 형성하는, 측벽, 바닥, 및 상기 챔버 본체의 최상부에 결합되는 챔버 덮개를 가지는, 챔버 본체; 및
    라이너 조립체;를 포함하고,
    상기 라이너 조립체가,
    상기 처리 챔버의 측벽 내에서 제거가능하고 교체가능한 라이너 본체;
    상기 라이너 본체에 내장되는 히터;
    상기 라이너 본체의 외경(outer diameter)으로부터 바깥쪽으로 연장하는 플랜지(flange) － 상기 플랜지의 상부 표면의 일부는 밀봉 표면을 가짐 －; 및
    상기 플랜지의 상부 표면 내에 형성되는 리세스; 및
    상기 플랜지의 상부 표면으로부터 상기 밀봉 표면 위의 높이까지 연장하는 복수의 접촉 패드;를 포함하며,
    상기 복수의 접촉 패드 각각은 상기 챔버 덮개의 일부와 접촉하고,
    상기 라이너 본체, 상기 플랜지, 및 상기 복수의 접촉 패드는 단일한(unitary) 히터 라이너를 일체로 형성하며,
    상기 복수의 접촉 패드는 상기 챔버 덮개와 상기 라이너 조립체 사이의 접촉 영역을 최소화하는,
    처리 챔버.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 라이너 조립체는, 상기 라이너 본체 내에 형성되는 하나 이상의 홈(groove)을 더 포함하며,
    상기 홈은, 상기 복수의 접촉 패드에 대향하는 상기 라이너 본체의 측면 상에 배치되는,
    처리 챔버.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터는 하나 이상의 저항성 가열 소자(resistive heating element)를 더 포함하는,
    처리 챔버.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터는 상기 라이너 본체의 제 1 둘레(perimeter) 섹션을 따라 제 2 둘레 섹션에 비해 더 큰 가열 용량을 제공하도록 구성되는,
    처리 챔버.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터는, 복수의 저항성 가열 소자를 더 포함하는,
    처리 챔버.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 저항성 가열 소자가 원형 배열(polar array)로 배치되는,
    처리 챔버.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 저항성 가열 소자는 하나의 영역에서 다른 영역에 비해 더 밀집되게(densely) 배치되는,
    처리 챔버.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 라이너 본체의 내경(inner diameter) 표면은 펌핑 공동(pumping cavity)의 일부와 경계를 접하는(bound),
    처리 챔버.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 라이너 본체를 관통하도록 배치되는 펌핑 개구(aperture)가, 상기 내경 표면을 관통하여 상기 펌핑 공동에 유체 결합(fluidly coupling)되는,
    처리 챔버.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 펌핑 공동의 내부 경계를 형성하는 펌핑 라이너를 더 포함하는,
    처리 챔버.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 펌핑 라이너는, 상기 펌핑 라이너를 관통하여 형성되며 상기 펌핑 공동에 유체 결합되는 복수의 펌핑 포트를 더 포함하는,
    처리 챔버.
  12. 처리 챔버로서:
    챔버 본체로서, 내부에 하나 또는 둘 이상의 처리 영역을 형성하는, 측벽, 바닥, 및 상기 챔버 본체의 최상부에 결합되는 챔버 덮개를 가지는, 챔버 본체; 및
    라이너 조립체;를 포함하고,
    상기 라이너 조립체가,
    상기 처리 챔버의 측벽 내에서 제거가능하고 교체가능한 세라믹 본체로서, 펌핑 공동의 일부와 경계를 접하는 내경 표면을 갖는, 세라믹 본체;
    상기 세라믹 본체를 관통하여 배치되며 상기 내경 표면을 관통하여 상기 펌핑 공동에 유체 결합되는 펌핑 개구;
    상기 세라믹 본체에 내장되는 히터;
    상기 세라믹 본체의 외경으로부터 바깥쪽으로 연장하는 플랜지 － 상기 플랜지의 상부 표면의 일부는 밀봉 표면을 가짐 －; 및
    상기 플랜지의 상부 표면으로부터 상기 밀봉 표면 위의 높이까지 연장하는 복수의 접촉 패드;를 포함하며,
    상기 세라믹 본체, 상기 플랜지 및 상기 복수의 접촉 패드는 단일한 히터 라이너를 일체로 형성하고,
    상기 복수의 접촉 패드 각각은 상기 챔버 덮개의 일부와 접촉하고,
    상기 복수의 접촉 패드에 대향하는 상기 세라믹 본체의 측면 상에 하나 이상의 홈이 배치되며,
    상기 복수의 접촉 패드는 상기 챔버 덮개와 상기 라이너 조립체 사이의 접촉 영역을 최소화하는,
    처리 챔버.
  13. 처리 챔버로서:
    챔버 본체로서, 내부에 하나 또는 둘 이상의 처리 영역을 형성하는, 측벽, 바닥, 및 상기 챔버 본체의 최상부에 결합되는 챔버 덮개를 가지는, 챔버 본체; 및
    라이너 조립체;를 포함하고,
    상기 라이너 조립체가,
    상기 처리 챔버의 측벽 및 펌핑 라이너 사이에 제거가능하게 배치되는 히터 라이너;
    상기 히터 라이너의 외경으로부터 바깥쪽으로 연장하는 플랜지 － 상기 플랜지는 내부에 형성되는 환형 홈을 가지며, 상기 플랜지의 상부 표면의 일부는 밀봉 표면을 가짐 －; 및
    상기 플랜지의 상부 표면으로부터 연장하는 복수의 접촉 패드;를 포함하며,
    상기 복수의 접촉 패드 각각이 상기 챔버 덮개의 일부와 접촉하고,
    상기 환형 홈은 상기 복수의 접촉 패드에 대향하는 상기 히터 라이너의 측면 상에 배치되며,
    상기 히터 라이너, 상기 플랜지 및 상기 복수의 접촉 패드는 단일한 히터 라이너 본체를 일체로 형성하고,
    상기 복수의 접촉 패드는 상기 챔버 덮개와 상기 라이너 조립체 사이의 접촉 영역을 최소화하는,
    처리 챔버.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 밀봉 표면은 상기 복수의 접촉 패드에 의해 상기 챔버 덮개로부터 이격되도록 유지되는,
    처리 챔버.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 밀봉 표면은 상기 복수의 접촉 패드에 의해 상기 챔버 덮개로부터 이격되도록 유지되는,
    처리 챔버.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 밀봉 표면은 상기 복수의 접촉 패드에 의해 상기 챔버 덮개로부터 이격되도록 유지되는,
    처리 챔버.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 접촉 패드가 원통형인,
    처리 챔버.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
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