KR102123349B1 - 증착 챔버용 냉각된 반사성 어댑터 플레이트 - Google Patents
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Abstract
일 실시예에서, 증착 챔버용 어댑터 플레이트가 제공된다. 어댑터 플레이트는 본체, 상기 본체 상의 중심에 위치되는 장착 플레이트, 상기 장착 플레이트의 제 1 표면으로부터 종방향으로 연장하고 상기 장착 플레이트의 외부 표면으로부터 방사상 내부로 배치되는 제 1 환형 부분, 상기 장착 플레이트의 맞은편의 제 2 표면으로부터 종방향으로 연장하고 상기 장착 플레이트의 외부 표면으로부터 방사상 내부로 배치되는 제 2 환형 부분, 및 상기 제 2 환형 부분의 내부에 배치되고 6 Ra 또는 그 미만의 평균 표면 거칠기를 갖는 거울-마감된 표면을 포함한다.
Description
본원에 개시된 실시예들은 반도체 프로세싱에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본원에 개시된 실시예들은 반도체 기판들의 재료 및 열 프로세싱(thermal processing)을 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다.
기판 상에 전자 디바이스들을 제조하기 위해 반도체 제조에서 재료 프로세스들 및 열 프로세스들이 일반적이다. 전자 디바이스 제조 프로세스에서, 반도체 기판들은 종종 증착, 주입, 또는 에칭을 포함하는 재료 프로세스를 받게 되며, 재료 프로세스 이전에, 그 동안, 또는 그 이후에 열 프로세스가 실행될 수 있다. 일부 열 프로세스들에서, 기판들은 복사 에너지를 기판으로 지향시키는, 램프들과 같은 복사 소스들을 이용하여 가열되어, 재료 프로세스 이후에 기판 상에 어닐링 및/또는 급속 열 프로세스(rapid thermal process; RTP)를 실행한다. 그러나 열 프로세스는 전형적으로 분리된 챔버에서 실행되며, 이는 다른 챔버로 기판을 운반하는 것을 필요로 한다. 재료 프로세스 동안, 기판은 가열될 수 있다. 그러나, 기판 내에 함유된 많은 열 에너지가 챔버 구성요소들 및 운반 디바이스들, 가령 로봇 블레이드들로 손실될 수 있으며, 이는 디바이스 제조 프로세스의 효율을 낮추고, 프로세스 시간을 늘린다. 기계 이용(machine utilization), 기판을 프로세싱하기 위해 기계가 작동중인 시간은 생산되는 각각의 칩의 비용을 감소시키는데 있어서 중요한 요인이다. 따라서, 보다 효율적인 반도체 디바이스 제조 프로세스들 및 장치에 대해 계속적으로 요구된다.
기판 상에 재료를 증착할 수 있는 프로세스 챔버를 이용하는 기판 처리 방법들 및 장치가 개시된다. 챔버는 또한, 증착 이전, 증착 동안, 또는 증착 이후에 기판을 가열하도록 이용된다. 챔버는 또한, 기판의 표면으로 복사 에너지를 포커싱하기 위한 반사 표면 및 램프 장착 설비를 포함하는 어댑터 플레이트를 포함한다.
일 실시예에서, 증착 챔버용 어댑터 플레이트가 제공된다. 어댑터 플레이트는 본체, 상기 본체 상의 중심에 위치된 장착 플레이트, 상기 장착 플레이트의 제 1 표면으로부터 종방향으로 연장하고, 상기 장착 플레이트의 외부 표면으로부터 방사상 내부로 배치되는 제 1 환형 부분, 상기 장착 플레이트의 대향하는 제 2 표면으로부터 종방향으로 연장하고, 상기 장착 플레이트의 외부 표면으로부터 방사상 내부로 배치되는 제 2 환형 부분, 및 상기 제 2 환형 부분의 내부에 배치되고, 6 Ra 또는 그 미만의 평균 표면 거칠기를 갖는 거울-마감된 표면을 포함한다.
다른 실시예에서, 증착 챔버용 어댑터 플레이트가 제공된다. 이 어댑터 플레이트는 제 1 평면 내에 배치된 제 1 면(side) 및 상기 제 1 면의 맞은편의 제 2 면을 갖는 본체, 제 1 면에 커플링되고, 상기 제 1 평면에 실질적으로 직교하는 제 2 평면 내에 배치된 제 1 측벽, 제 2 면에 커플링되고, 상기 제 2 평면에 배치된 제 2 측벽, 및 상기 제 1 측벽 및 제 2 측벽의 중간에 커플링된 외부로 연장하는 플랜지를 포함한다.
다른 실시예에서, 증착 챔버용 어댑터 플레이트가 제공된다. 어댑터 플레이트는 제 1 평면 내에 배치된 제 1 면을 갖는 제 1 환형 부분 및 상기 제 1 면의 맞은편의 제 1 평면 내에 배치된 제 2 면을 갖는 제 2 환형 부분을 포함하는 본체, 제 1 면에 커플링되고, 상기 제 1 평면에 실질적으로 직교하는 제 2 평면 내에 배치된 제 1 측벽, 제 2 면에 커플링되고, 상기 제 2 평면 내에 배치된 제 2 측벽, 및 상기 제 1 측벽 및 제 2 측벽의 중간에 커플링되며, 열 제어 채널의 적어도 일부가 내부에 형성된 외부로 연장하는 플랜지를 포함한다.
본 발명의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로 앞서 간략히 요약된 본 발명의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 발명이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
도 1은 일 실시예에 따른 증착 챔버의 개략적 단면도이다.
도 2a는 도 1의 어댑터 플레이트의 등축성 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 어댑터 플레이트의 등축성 저면도이다.
도 2c는 도 2a의 어댑터 플레이트의 저면 평면도이다.
도 3은 도 2a의 어댑터 플레이트의 본체의 부분 단면도이다.
도 4는 도 2c의 4-4 선을 따르는 도 2a의 어댑터 플레이트의 측단면도이다.
도 5는 도 2c의 5-5 선을 따르는 도 2a의 어댑터 플레이트의 측단면도이다.
도 6은 도 2c의 6-6 선을 따르는 도 2a의 어댑터 플레이트의 측단면도이다.
도 7은 도 1의 실드 링 및 어댑터 플레이트의 일 부분의 확대된 단면도이다.
도 8a는 도 1의 증착 챔버에서 이용될 수 있는 어댑터 플레이트의 다른 실시예의 등축성 평면도이다.
도 8b는 도 8a의 어댑터 플레이트의 등축성 저면도이다.
도 9는 어댑터 플레이트와 인접하는 구성요소들 내에 및 그 사이에 형성된 여러가지 전도성 구역들을 도시하는 어댑터 플레이트의 부분의 개략적 측단면도이다.
이해를 용이하게 하기 위하여, 가능하면, 도면들에서 공통되는 동일한 요소들을 나타내는데 동일한 참조번호들이 사용되었다. 일 실시예에서 개시된 요소들은 구체적인 설명 없이도 다른 실시예들에 대해 유리하게 이용될 수 있는 것으로 생각된다.
도 1은 일 실시예에 따른 증착 챔버의 개략적 단면도이다.
도 2a는 도 1의 어댑터 플레이트의 등축성 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 어댑터 플레이트의 등축성 저면도이다.
도 2c는 도 2a의 어댑터 플레이트의 저면 평면도이다.
도 3은 도 2a의 어댑터 플레이트의 본체의 부분 단면도이다.
도 4는 도 2c의 4-4 선을 따르는 도 2a의 어댑터 플레이트의 측단면도이다.
도 5는 도 2c의 5-5 선을 따르는 도 2a의 어댑터 플레이트의 측단면도이다.
도 6은 도 2c의 6-6 선을 따르는 도 2a의 어댑터 플레이트의 측단면도이다.
도 7은 도 1의 실드 링 및 어댑터 플레이트의 일 부분의 확대된 단면도이다.
도 8a는 도 1의 증착 챔버에서 이용될 수 있는 어댑터 플레이트의 다른 실시예의 등축성 평면도이다.
도 8b는 도 8a의 어댑터 플레이트의 등축성 저면도이다.
도 9는 어댑터 플레이트와 인접하는 구성요소들 내에 및 그 사이에 형성된 여러가지 전도성 구역들을 도시하는 어댑터 플레이트의 부분의 개략적 측단면도이다.
이해를 용이하게 하기 위하여, 가능하면, 도면들에서 공통되는 동일한 요소들을 나타내는데 동일한 참조번호들이 사용되었다. 일 실시예에서 개시된 요소들은 구체적인 설명 없이도 다른 실시예들에 대해 유리하게 이용될 수 있는 것으로 생각된다.
도 1은 일 실시예에 따른 증착 챔버(100)의 개략적 단면도이다. 증착 챔버(100)는 본체(101)를 포함하고, 본체(101)는, 상기 본체(101)를 형성하고 본체의 내부 용적(105)을 둘러싸는 하부 측벽(102), 상부 측벽(103), 및 덮개 부분(104)을 갖는다. 하부 측벽(102)과 상부 측벽(103) 사이에 어댑터 플레이트(106)가 배치될 수 있다. 어댑터 플레이트(106)의 일부는 본체(101)의 외부 표면(107)을 포함할 수 있다. 페디스털(108)과 같은 기판 지지부가 증착 챔버(100)의 내부 용적(105) 내에 배치된다. 내부 용적(105)의 내부로 및 외부로 기판들을 운반하기 위해 기판 운반 포트(109)가 하부 측벽(102) 내에 형성된다.
일 실시예에서, 증착 챔버(100)는 기판 상에, 예를 들면 티타늄, 알루미늄 산화물, 알루미늄, 구리, 탄탈룸, 탄탈룸 질화물, 텅스텐, 또는 텅스텐 질화물을 증착할 수 있는, 물리 기상 증착(PVD) 챔버로서 또한 공지된 스퍼터링 챔버를 포함한다. 적합한 PVD 챔버들의 예들은 캘리포니아의 산타 클라라의 Applied Materials, Inc.로부터 모두 상업적으로 입수 가능한 ALPS® Plus 및 SIP ENCORE® PVD 프로세싱 챔버들을 포함한다. 다른 제조업체들로부터 입수 가능한 프로세싱 챔버들이 또한 본원에 기재된 실시예들을 이용할 수 있는 것으로 생각된다.
증착 프로세스에서, 프로세스 가스들은 가스 소스(110)로부터 내부 용적(105)으로 유동될 수 있다. 내부 용적(105)의 압력은 내부 용적(105)과 소통하는 펌핑 디바이스(112)에 의해 제어될 수 있다. 덮개 부분(104)은 타겟과 같은 스퍼터링 소스(114)를 지지할 수 있다. 스퍼터링 소스(114)는 스퍼터링 소스(114)를 위한 전력 공급원 및 자석들을 포함하는 소스 조립체(116)에 커플링될 수 있다. 시준기(118)가 스퍼터링 소스(114)와 페디스털(108) 사이의 내부 용적(105)에 배치될 수 있다. 덮개 부분(104)의 내부 및 시준기(118)에 근접하여, 실드 튜브(120)가 있을 수 있다. 시준기(118)는 가스 및/또는 재료 플럭스(flux)를 내부 용적(105) 내로 지향시키기 위해 복수의 개구들을 포함한다. 시준기(118)는 실드 튜브(120)에 기계적으로 및 전기적으로 커플링될 수 있다. 일 실시예에서, 시준기(118)는 가령 시준기(118)를 실드 튜브(120)에 일체화시키는 용접 프로세스에 의해, 실드 튜브(120)에 기계적으로 커플링된다. 다른 실시예에서, 시준기(118)는 챔버(100) 내에서 전기적으로 부유할(floating) 수 있다. 다른 실시예에서, 시준기(118)는 전기 전력 소스에 커플링되고 및/또는 증착 챔버(100)의 덮개 부분(104)에 전기적으로 커플링될 수 있다.
실드 튜브(120)는 리세스(122)가 그 상부 표면에 형성된 관형 본체(121)를 포함할 수 있다. 리세스(122)는 시준기(118)의 하부 표면과 짝을 이루는 계면(mating interface)을 제공한다. 실드 튜브(120)의 관형 본체(121)는 관형 본체(121)의 나머지의 내경보다 더 작은 내경을 갖는 단턱(shoulder) 영역(123)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 관형 본체(121)의 내부 표면은 단턱 영역(123)의 내부 표면으로 테이퍼링된 표면(124)을 따라 방사상 내부로 변화한다(transitions). 실드 링(126)이 챔버 내에서 실드 튜브(120)에 인접하여, 그리고 실드 튜브(120)와 어댑터 플레이트(106)의 중간에 배치될 수 있다. 실드 링(126)은 실드 튜브(120)의 단턱 영역(123)의 대향 면에 의해 형성된 리세스(128) 내에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다. 일 양태에서, 실드 링(126)은 축방향으로 돌출할 수 있는 환형 부분(127)을 포함한다. 환형 부분(127)은 실드 튜브(120)의 단턱 영역(123)의 외경보다 더 큰 내경을 포함한다. 환형 부분(127)으로부터 방사상 플랜지(130)가 연장한다. 방사상 플랜지(130)는 실드 링(126)의 환형 부분(127)의 내경 표면에 대해 약 90도(90°) 초과의 각도로 형성될 수 있다. 방사상 플랜지(130)는 그 하부 표면 상에 형성된 돌기(132)를 포함한다. 돌기(132)는 실드 링(126)의 환형 부분(127)의 내경 표면에 대해 실질적으로 평행한 배향으로 방사상 플랜지(130)의 표면으로부터 연장하는 원형 릿지(ridge)일 수 있다. 돌기(132)는 일반적으로 페디스털(108) 상에 배치된 에지 링(136) 내에 형성된 리세스된 플랜지(134)와 짝을 이루도록 구성된다. 리세스된 플랜지(134)는 에지 링(136) 내에 형성된 원형 그루브일 수 있다. 에지 링(136)은 역류 프로세스 또는 실리사이드화(silicidation) 프로세스 동안 증착 링으로서 이용될 수 있다. 에지 링(136)은 기판 표면을 향해 에너지를 포커싱하는 하나 또는 둘 이상의 반사 표면들을 포함할 수 있다. 돌기(132)와 리세스된 플랜지(134)의 맞물림은 페디스털(108)의 종축에 대해 실드 링(126)을 센터링한다(center). (리프트 핀들(140) 상에 지지된 것으로 도시된) 기판(138)은 페디스털(108)과 로봇 블레이드(미도시) 사이에서 코디네이팅된 포지셔닝 교정(coordinated positioning calibration)에 의해 페디스털(108)의 종축에 대해 센터링된다. 이러한 방식으로, 기판(138)은 증착 챔버(100) 내에서 센터링될 수 있고, 실드 링(126)은 프로세싱 동안 기판(138)을 중심으로 방사상으로 센터링될 수 있다.
작동시, 기판(138)을 상부에 갖는 로봇 블레이드(미도시)가 기판 운반 포트(109)를 통하여 연장된다. 페디스털(108)이 하강되어 기판(138)이 페디스털(108)로부터 연장하는 리프트 핀들(140)로 운반될 수 있게 할 수 있다. 페디스털(108) 및/또는 리프트 핀들(140)의 상승 및 하강은 페디스털(108)에 커플링되는 드라이브(142)에 의해 제어될 수 있다. 기판(138)은 페디스털(108)의 기판 수용 표면(144) 상으로 하강될 수 있다. 페디스털(108)의 기판 수용 표면(144) 상에 기판(138)이 배치된 상태에서, 기판(138) 상에 스퍼터 증착이 실행될 수 있다. 프로세싱 중에 에지 링(136)은 기판(138)으로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 그러므로, 기판 수용 표면(144)은 기판(138)에 인접한 에지 링(136)의 부분들의 높이보다 더 높은 높이를 포함할 수 있어서, 기판(138)이 에지 링(136)과 접촉하는 것이 방지된다. 스퍼터 증착중에, 기판(138)의 온도는 페디스털(108) 내에 배치된 열 제어 채널들(146)을 이용함으로써 제어될 수 있다. 추가로, 증착중에 기판(138)에 인접한 증착 챔버(100)의 구성요소들은 최적화된 용적 측정의(volumetric) 가스 유동을 제공하도록 구성된다. 어댑터 플레이트(106) 내에 형성된 스루-홀들(도 2a에서 스루-홀들(226)로 도시됨)과 구성요소들 사이의 갭들은 섭씨 약 400도(400 ℃)에서 약 7.54 내지 약 11.2의 전도도 값(즉, 전도도 비율(예를 들면, L/D의 측면에서 유동 저항의 반대))을 제공하는 복수의 전도도 구역들을 형성한다.
스퍼터 증착 후에, 기판(138)은 리프트 핀들(140)을 이용하여 페디스털(108)로부터 이격된 위치로 상승될 수 있다. 상승된 위치는 어댑터 플레이트(106)에 인접한 반사기 링(148) 및 실드 링(126) 중 하나 또는 모두에 근접할 수 있다. 어댑터 플레이트(106)는 어댑터 플레이트(106)의 반사 표면(152)과 반사기 링(148)의 하부 표면의 중간에서 어댑터 플레이트에 커플링된 하나 또는 둘 이상의 램프들(150)을 포함한다. 반사 표면(152)은 곡선형이거나 오목형일 수 있다. 램프들(150)은 가시 파장들 또는 근 가시 파장들로, 가령 적외선(IR) 및/또는 자외선(UV) 스펙트럼으로 복사 에너지를 제공한다. 램프들(150)로부터의 복사 에너지는 기판(138) 및 그 위에 증착된 재료를 가열하도록 기판(138)의 배면(backside)(즉, 하부 표면)을 향해 포커싱된다. 기판(138)을 둘러싸는 챔버 구성요소들 상의 반사 표면들, 가령 어댑터 플레이트(106)의 반사 표면(152) 및 에지 링(136)의 반사 표면들은 기판(138)의 배면을 향하여 그리고 에너지가 손실되고 및/또는 이용되지 않을 다른 챔버 구성요소들로부터 멀리 복사 에너지를 포커싱하는 역할을 한다. 어댑터 플레이트(106)는 가열중에 어댑터 플레이트(106)의 온도를 제어하기 위해 냉각제 소스(154)에 커플링될 수 있다.
기판(138)은 몇 초내에 약 300℃ 내지 약 400℃, 가령 약 350℃의 제 1 온도로 가열될 수 있다. 제 1 온도로의 기판(138)의 가열은 실리사이드화 프로세스 또는 역류 프로세스를 가능하게 할 수 있다. 역류 프로세스는 기판(138)의 리세스들 내의 금속의 오버행(overhang)을 감소시키도록 이용된다. 실리사이드화 프로세스는 금속과 실리콘 사이의 반응들을 추진하도록 이용될 수 있다.
본원에 기재된 가열 방법은 금속 증착 프로세스에 대해 이점들을 갖는다. 금속이 기판 표면 상에 증착될 때, 표면은 반사율을 얻는다. 금속화된 표면 상에서 복사 에너지의 흡수가 일반적으로 감소된다. 금속화된 표면에 대한 조사(irradiation)는 금속화된 표면의 맞은편 표면, 예를 들면 기판 배면을 가열하는 것보다 덜 효과적이다. 실리콘의 개선된 에너지 흡수는 금속화된 표면을 가열하는 것과는 대조적으로, 열 처리 프로세스의 에너지 효율을 향상시킨다.
기판을 제 1 온도로 가열한 후, 기판(138)은 페디스털(108)의 기판 수용 표면(144) 상의 위치로 하강된다. 기판(138)은 전도를 통해 페디스털(108) 내의 열 제어 채널들(146)을 이용하여 급속히 냉각될 수 있다. 기판의 온도는 몇 초 내지 일 분 안에 제 1 온도로부터 제 2 온도로 램프 다운(ramp down)될 수 있다. 제 2 온도는 약 실온, 가령 약 23℃ 내지 약 30℃, 예를 들면 약 25℃일 수 있다. 기판(138)은 추가 프로세싱을 위해 기판 운반 포트(109)를 통해 증착 챔버(100)로부터 제거될 수 있다.
도 2a는 도 1의 어댑터 플레이트(106)의 등축성 평면도이다. 도 2b는 도 2a의 어댑터 플레이트(106)의 등축성 저면도이다. 도 2c는 도 2a의 어댑터 플레이트(106)의 저면 평면도이다. 어댑터 플레이트(106)는 플랜지(202)를 갖는 본체(200)를 포함하고, 플랜지는 도 1의 챔버(100)의 외부 표면(107)을 포함할 수 있다. 플랜지(202)는 제 1 환형 부분(204) 및 제 2 환형 부분(206)으로부터 방사상으로 연장하고 중심에 위치되는 장착 플레이트일 수 있다. 제 1 환형 부분(204) 및 제 2 환형 부분(206)의 각각이 플랜지(202)의 외부 표면(107)의 방사상 내부에 배치될 수 있다. 플랜지(202)는 제 1 표면(207A)과 맞은편의 제 2 표면(207B) 사이에 형성된 개구들(208)을 포함할 수 있다. 개구들(208)은 (도 1에 도시된) 증착 챔버(100)에 대한 본체(200)의 커플링을 용이하게 하기 위한 체결구들(미도시)을 위해 이용된다. 플랜지(202)는 또한 그 내부에 형성된 열 제어 채널(210)(도 2b에서 가상으로 도시됨)을 포함할 수 있다. 열 제어 채널(210)은 열 제어 채널의 입구(212)에서 냉각제 소스(154)에 커플링된다. 열 제어 채널(210)의 출구(214)는 저장소(216)에 커플링될 수 있으며, 저장소는 열 교환기 또는 드레인(drain)일 수 있다. 본체(200)는 금속성 재료, 가령 알루미늄으로 제조될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 본체(200)는 제 1 환형 부분(204) 내에 적어도 부분적으로 형성되는 하나 또는 둘 이상의 방사상 리세스들(218)을 포함할 수 있다. 방사상 리세스들(218)의 각각은 제 1 환형 부분(204)을 통하여 형성된 개구(220)를 포함할 수 있다. 방사상 리세스들(218)은 램프(150)에 전력을 제공하고 램프(150)를 홀딩하기 위한 램프 장착 장치(219)(모두 도 2a에서 가상으로 도시됨)를 위해 이용된다. 램프들(150)의 각각은 U자 형상일 수 있고, 램프들(150)의 단부들은 램프 장착 장치(219) 상에 배치된 소켓과 인터페이싱할 수 있다. 방사상 리세스들(218)의 각각은 또한 제 1 환형 부분(204)의 내부로 연장하는 표면(224)에 형성된 세장형 채널(222)을 포함할 수 있다. 세장형 채널(222)은 방사상 리세스들(218) 내에 배치된 램프 장착 장치(219)에 전기 케이블들을 부착하기 위해 이용된다. 제 1 환형 부분(204) 내에 보어(223)가 형성되어 본체(200)의 외부로부터 세장형 채널(222)로, 및 방사상 리세스들(218)로 케이블들을 위한 액세스를 제공할 수 있다.
일 양태에서, 방사상 리세스들(218)의 각각은 반-원형 램프의 지지 단부들에 대한 본체(200)의 대향 면들에(예를 들면, 서로로부터 약 180도로) 배치된다. 세장형 채널(222)은 제 1 환형 부분(204)의 내부로 연장하는 표면(224)의 반경에 접하는(tangential) 실질적으로 선형 그루브로서 형성될 수 있다. 제 1 환형 부분(204)은 또한 제 1 환형 부분(204)의 내부로 연장하는 표면(224)을 통하여 형성된 복수의 스루-홀들(226)을 포함할 수 있다. 스루-홀들(226)의 각각은 본체(200)의 종축(228)에 대해 평행할 수 있는 중심선을 포함한다. 스루-홀들(226)은 프로세싱 중에 최적화된 용적 측정의 유동(즉, 증가된 가스 전도성)을 위해 이용된다. 스루-홀들(226)의 각각은 약 0.40 인치 내지 약 0.54 인치의 직경을 포함할 수 있고, 제 1 환형 부분(204)은 약 30 내지 약 70개의 스루-홀들(226)을 포함할 수 있다. 프로세싱 동안, 스루-홀들(226)을 통한 유동과 결합한, 방사상 플랜지(130)와 반사기 링(148) 사이의 갭 내의 유동은 약 400℃에서 약 14.22의 결합된 전도성 값을 제공한다.
본체(200)는 또한 반사 표면(152)(도 2a에 도시됨)에 형성된 복수의 슬롯들(230)을 포함할 수 있다. 슬롯들(230)은 램프(150)를 지지하는 지지 부재(300)(도 3에 도시됨)에 커플링되도록 구성된다. 제 1 환형 부분(204)의 내부로 연장하는 표면(224)은 또한 복수의 축방향 리세스들(232)을 포함할 수 있다. 축방향 리세스들(232)은 지지 부재(300)를 고정시키기 위해 체결구 고정구(305)(도 3에 도시됨)를 수용하도록 이용된다. 슬롯들(230)의 각각은 서로로부터 약 40°내지 약 60°의 간격들(intervals)로 이격될 수 있다.
일 실시예에서, 반사 표면(152)은 오목형이고, 매끄러운 표면을 포함한다. 반사 표면(152)은 약 8 인치의 반경으로 형성될 수 있다. 일 양태에서, 반사 표면(152)은 약 6 또는 그 미만의 표면 거칠기(평균 표면 거칠기(Ra))를 갖는다. 일 실시예에서, 반사 표면(152)은 약 85°의 입사 각도에서 약 85 퍼센트(%)의 반사율을 포함한다. 다른 실시예에서, 반사 표면(152)은 약 20°의 입사 각도에서 약 72%의 반사율을 포함한다. 다른 실시예에서, 반사 표면(152)은 약 60°의 입사 각도에서 약 72%의 반사율을 포함한다.
도 3은 도 2a의 어댑터 플레이트(106)의 본체(200)의 부분적인 단면도이다. 지지 부재(300)가 단면으로 도시되며, 슬롯(230) 내에 배치된다. 지지 부재(300)는 체결구(315)를 수용하는 스루-홀(310)을 포함한다. 체결구(315)는 축방향 리세스(232) 내에 수용되는 체결구 고정구(305)에 고정된다. 지지 부재(300)는 또한 램프(150)의 외부 직경을 수용하는 슬롯(320)을 포함하고, 램프(150)를 적어도 부분적으로 지지한다. 본체(200)는 또한 수렴 부분(330)에 인접한 내부 쉘프(shelf) 부분(325)을 포함한다. 내부 쉘프 부분(325)은 제 1 내부 표면(335) 및 제 2 내부 표면(340)을 포함한다. 제 1 내부 표면(335)은 제 1 평면 내에 배치되고, 제 2 내부 표면(340)은 제 1 내부 표면(335)의 평면에 대해 약 30°내지 약 60°인 평면에 배치된다. 스루-홀들(226)의 적어도 일부는 내부 쉘프 부분(325)의 제 1 내부 표면(335) 및 제 2 내부 표면(340)의 각각에 형성된다.
도 4는 도 2c의 4-4 선을 따르는 도 2a의 어댑터 플레이트(106)의 측단면도이다. 어댑터 플레이트(106)의 본체(200)는 하부 표면, 가령 제 1 면(400A), 및 상부 표면, 가령 제 2 면(400B)을 포함한다. 세장형 채널(222)의 일부가 제 1 면(400A) 내에 도시된다. 본체(200)는 세장형 채널(222)로부터 램프 장착 장치(219)(도 2a에 도시됨)로 전기 케이블들의 루팅(routing)을 제공하기 위해, 내부에 형성된 다른 개구들(미도시)을 포함한다. 제 1 면(400A) 및 제 2 면(400B)은 대체로 평행하다. 제 1 면(400A)은 제 1 면(400A)의 평면에 실질적으로 수직한 하부 측벽 표면, 가령 제 1 측벽(405)으로 변화한다. 제 1 측벽(405)은 외부로 연장하는 플랜지(410)로 변화한다. 외부로 연장하는 플랜지(410)는 하부 표면, 가령 제 1 장착 표면(415), 외부 측벽 표면(420) 및 상부 표면, 가령 제 2 장착 표면(425)을 포함한다. 제 1 장착 표면(415)은 제 1 장착 표면(415)의 평면에 대해 실질적으로 수직한 각도로 외부 측벽 표면(420)에 커플링된다. 외부 측벽 표면(420)은 외부 측벽 표면(420)의 평면에 대해 실질적으로 수직한 각도로 제 2 장착 표면(425)에 커플링된다. 따라서, 제 1 장착 표면(415) 및 제 2 장착 표면(425)은 실질적으로 평행하다. 마찬가지로, 제 1 장착 표면(415) 및 제 2 장착 표면(425)은 제 1 면(400A) 및/또는 제 2 면(400B)의 평면들과 실질적으로 평행하다. 제 2 장착 표면(425)은 제 2 장착 표면(425)의 평면에 대해 실질적으로 수직한 각도로, 상부 측벽 표면, 가령 제 2 측벽(430)으로 변화한다. 따라서, 제 1 측벽(405)은 제 2 측벽(430)에 대해 실질적으로 평행하다.
도 5는 도 2c의 5-5 선들을 따르는 도 2a의 어댑터 플레이트(106)의 측단면도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 어댑터 플레이트(106)의 본체(200)는 적어도 부분적으로 내부에 형성된 스루 홀들을 갖는 내부 쉘프 부분(325)을 포함한다. 내부 쉘프 부분(325)은 본체(200)의 제 1 면(400A) 및/또는 제 2 면(400B)의 평면에 대해 실질적으로 수직할 수 있는 제 1 내부 표면(335)을 포함한다. 제 1 내부 표면(335)은 2차원(planar) 표면(500)을 포함하는 수렴 부분(330)으로 변화한다. 일 실시예에서, 2차원 표면(500)은 제 2 면(400B)의 평면에 대해 둔각(α)으로 배치된다. 각도(α)는 약 100°내지 약 120°일 수 있다. 다른 실시예에서, 제 1 내부 표면(335)은 약 1인치의 반경일 수 있는 오목한 교차점(505)에 의해 수렴 부분(330)으로 변화할 수 있다.
도 6은 도 2c의 6-6 선을 따르는 도 2a의 어댑터 플레이트(106)의 측단면도이다. 이 도면에서, 본체(200)를 통하는 세장형 채널(222)이 도시된다. 또한, 스루-홀들(226) 중 하나가 본체(200)를 통하여 형성된 것으로 도시된다. 또한, 열 제어 채널(210) 상에 배치된 캡 플레이트(600)가 도시된다. 캡 플레이트(600)는 알루미늄으로 형성되고 용접에 의해 본체(200)에 체결될 수 있다.
도 7은 어댑터 플레이트(106), 반사기 링(148), 및 실드 링(126)의 일부의 확대된 단면도이다. 일 실시예에서, 반사기 링(148)은 반사 표면(152) 및 램프(150)에 인접한 어댑터 플레이트(106)의 표면 상에 놓인다. 일 양태에서, 어댑터 플레이트(106)의 내부 표면(705)과 반사기 링(148)의 외부 표면(710) 사이에 갭(700)이 제공된다. 내부 표면(705)이 외부 표면(710)의 직경보다 약간 더 작은 치수(예를 들면, 직경)를 포함할 수 있어서, 갭(700)은 반사기 링(148)의 주변부 주위에서 연속적이다. 프로세싱 중에, 반사기 링(148)은 램프(150)로부터의 에너지로부터 가열될 수 있으며, 이는 반사기 링(148)이 팽창되는 것을 야기할 수 있다. 갭(700)이 없어질(consume) 때까지, 갭(700)은 자유 팽창을 허용한다. 임의의 추가 열 입력은 어댑터 플레이트(106)의 표면들과 반사기 링(148) 사이의 감소된 접촉 저항을 초래할 것이며, 이는 반사기 링(148)으로부터 멀리 열을 전달한다. 일 양태에서, 갭(700)은 프로세싱 중에 반사기 링(148)의 최대 온도를 약 100℃, 또는 그 미만으로 제한하는 자기-제한 기구이다.
도 8a는 도 1의 증착 챔버(100)에서 이용될 수 있는 어댑터 플레이트(800)의 다른 실시예의 등축성 평면도이다. 도 8b는 도 8a의 어댑터 플레이트(800)의 등축성 저면도이다. 어댑터 플레이트(800)는 몇가지를 제외하고, 도 2a 내지 도 7에서 설명된 어댑터 플레이트(106)와 유사하며, 어댑터 플레이트(800) 및 어댑터 플레이트(106)에 공통적인 참조 번호들 중 일부는 간결성을 위해 설명되지 않을 것이다.
이 실시예에서, 어댑터 플레이트(800)는 지지 부재들(300) 내에 배치된 반사 표면(152) 및 램프들(150)(가상으로 도시됨)을 포함한다. 어댑터 플레이트(800)는 또한 반사 표면(152)과 내부 쉘프 부분(325) 사이에 배치된 단차형 내부 부분(802)을 포함한다. 추가로, 내부 쉘프 부분(325) 내에 스루-홀들(226)이 전체적으로(completely) 형성된다. 이 실시예에서, 스루-홀들(226)의 제 1 개구들(803A)은 도 2a 내지 도 7에서 도시된 어댑터 플레이트(106)에서 설명된 바와 같은 부분적인 타원형 형상과는 대조적으로 원형 형상을 포함한다.
단차형 내부 부분(802)은 반사 표면(152)과 제 1 내부 벽(810) 사이에 배치된 제 1 단턱 부분(805)을 포함한다. 제 1 단턱 부분(805)은 반사 표면(152)으로부터 방사상 외부로 연장하고, 실질적으로 수직인 각도(예를 들면, 85°내지 95°)로 제 1 내부 벽(810)과 인터페이싱한다. 제 1 내부 벽(810)의 방사상 치수보다 약간 더 큰 방사상 치수(예를 들면, 종축(228)으로부터의 거리)를 갖는 제 2 내부 벽(815)이 실질적으로 수직인 각도로 내부 쉘프 부분(325)과 인터페이싱한다. 제 1 내부 벽(810)과 제 2 내부 벽(815) 사이에 챔퍼(820)가 배치될 수 있다.
도 8b는 도 8a의 어댑터 플레이트(800)의 등축성 저면도이다. 스루-홀들(226)의 제 2 개구들(803B)은 제 1 환형 부분(204)의 내부로 연장하는 표면(224) 상에 도시된다. 제 1 환형 부분(204)의 내부로 연장하는 표면(224)에 형성된 2개의 세장형 채널들(222)이 또한 도시된다. 세장형 채널(222)들의 각각은 전기 커넥터(825)가 배치될 수 있는 보어(223)를 포함한다. 전기 커넥터(825)는 캡(835) 및 플러그(840)를 갖는 도관(conduit; 830)을 포함한다. 도관(830)은 램프 장착 장치(219)(도 2a에 도시됨) 및 램프들(150)(도 8a에 도시됨)에 대해 전기 전력 접속을 제공하는 와이어들 및 전기 커넥터들을 수용한다. 전기 커넥터(825)는 리테이너(845)에 의해 제 1 환형 부분(204)에 고정된다.
도 9는 도 2a 내지 도 7의 어댑터 플레이트(106), 또는 도 8a 및 도 8b의 어댑터 플레이트(800)의 실시예들에 따른, 어댑터 플레이트(900)와 인접 구성요소들 내에 및 이들 사이에 형성되는 여러가지 전도성 구역들(905A 내지 905E)을 도시하는 어댑터 플레이트(900)의 일부의 개략적 측단면도이다. 실드 링(126)의 환형 부분(127)의 둘레와 실드 튜브(120)의 단턱 영역(123)의 주변부 표면 사이에 제 1 전도성 구역(905A)이 형성된다. 어댑터 플레이트(900)의 본체(200)의 수렴 부분(330)의 표면들과 실드 링(126)의 환형 부분(127)의 주변부의 외부 표면 사이의 공간에 제 2 전도성 구역(905B)이 형성된다. 스루-홀들(226)(하나만 도시됨) 내에 제 3 전도성 구역(905C)이 형성된다. 어댑터 플레이트(106)의 본체(200)의 제 2 내부 표면(340)과 실드 링(126)의 외부 주변부 표면 사이에 제 4 전도성 구역(905D)이 형성된다. 반사기 링(148)의 내부 주변부 표면과 페디스털(108)의 본체의 외부 표면 사이에 제 5 전도성 구역(905E)이 형성된다. 전도성 구역들(905A, 905B, 905D, 905E)을 형성하는 인접하는 구성요소들의 표면들 사이의 간격뿐만 아니라, (스루-홀들(226)의 직경과 같은) 구성요소들의 치수들이, 프로세싱 중에 압력을 최적화하는 바람직한 전도성을 생성하도록 제공될 수 있다.
증착 챔버(100)에 대한 시험이 실행되었고, 구역들(905A 내지 905E)에 대한 전체 전도성 값들이, 스퍼터링 소스(114)와 기판(138)(모두 도 1에 도시됨) 사이의 거리와 같은, 다양한 프로세스 조건들에서의 구역들(905A 내지 905E)의 각각의 저항 값들 뿐만 아니라 실드 링(126)의 대략적 온도로부터 계산되었다. 시험 결과들을 요약하면, 전도성 구역들(905D 및 905E)은 전도성 구역(905C)에 대해 평행하게 간주되며, 전도성 구역들(905A, 905B)에 직렬로 부가된다.
도 2a 내지 도 7의 어댑터 플레이트(106)의 예시적인 전도성 값들은 다음과 같다. 약 400℃인 실드 링(126)의 대략적 온도 및 약 393 mm인 스퍼터링 소스(114)와 기판(138) 사이의 간격으로 수행된 하나의 테스트 결과는 약 1.56의 전체 전도성을 산출하였다. 약 25℃인 실드 링(126)의 대략적 온도 및 약 393 mm인 스퍼터링 소스(114)와 기판(138) 사이의 간격으로 수행된 다른 테스트 결과는 약 2.96의 전체 전도성을 산출하였다. 약 400℃인 실드 링(126)의 대략적 온도 및 약 405 mm인 스퍼터링 소스(114)와 기판(138) 사이의 간격으로 수행된 다른 테스트 결과는 약 2.073의 전체 전도성을 산출하였다.
도 8a 및 도 8b의 어댑터 플레이트(800)의 예시적인 전도성 값들은 다음과 같다. 약 400℃인 실드 링(126)의 대략적 온도 및 약 393 mm인 스퍼터링 소스(114)와 기판(138) 사이의 간격으로 수행된 하나의 테스트 결과는 약 7.534의 전체 전도성을 산출하였다. 약 25℃인 실드 링(126)의 대략적 온도 및 약 393 mm인 스퍼터링 소스(114)와 기판(138) 사이의 간격으로 수행된 다른 테스트 결과는 약 6.678의 전체 전도성을 산출하였다. 약 400℃인 실드 링(126)의 대략적 온도 및 약 405 mm인 스퍼터링 소스(114)와 기판(138) 사이의 간격으로 수행된 다른 테스트 결과는 약 11.136의 전체 전도성을 산출하였다.
전술한 바는 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 기본 범위로부터 벗어나지 않고 본 발명의 다른 및 추가 실시예들이 안출될 수 있다.
Claims (15)
- 증착 챔버용 어댑터 플레이트로서,
중심 종축을 가지는 본체를 포함하고,
상기 본체는
상기 중심 종축 주위에 각각 위치된 제 1 환형 부분 및 제 2 환형 부분;
상기 제 1 환형 부분 및 제 2 환형 부분으로부터 외측으로 연장되는 장착 플레이트로서, 상기 장착 플레이트는 상기 본체에 형성된 열 제어 채널과 연통하는, 장착 플레이트의 외면에 형성되는 입구 포트 및 출구 포트를 가지고, 상기 제 1 환형 부분은 상기 본체의 종축을 따라 장착 플레이트의 제 1 장착면으로부터 실질적으로 직각으로 연장되고 장착 플레이트의 외면으로부터 반경 방향 내측으로 배치된 외벽을 가지며, 상기 제 1 환형 부분의 상기 외벽은 상기 제 2 환형 부분의 외벽보다 작은 직경을 가지고, 상기 제 1 환형 부분은 종축에 실질적으로 평행한 방향으로 관통하여 형성되는 복수의 스루-홀들을 가지며, 상기 제 2 환형 부분의 외벽은 종축을 따라 장착 플레이트의 대향하는 제 2 장착면으로부터 연장되고, 상기 제 2 환형 부분의 외벽은 장착 플레이트의 외면으로부터 반경 방향 내측으로 배치되며, 상기 제 2 환형 부분은 내부 표면을 가지고, 상기 내부 표면의 일부는 종축을 향해 내부로 경사지며, 보어(bore)가 상기 제 1 환형 부분에 형성되고, 상기 보어는 상기 본체에 형성된 방사상 리세스(recess)에 인접하고 전기 커넥터를 수용하도록 구성되며, 선형 그루브(groove)가 상기 보어에 연결되고 상기 방사상 리세스는 램프 장착 장치를 수용하기 위한 개구를 포함하는 것인, 장착 플레이트; 및
상기 제 1 환형 부분의 내부에 배치된 거울-마감된 표면(mirror-finished surface)으로서, 상기 거울-마감된 표면은 내부에 형성되는 복수의 슬롯들을 가지며, 상기 슬롯들은 서로로부터 40° 내지 60°의 간격들(intervals)로 이격되는 것인, 거울-마감된 표면을 포함하는 것인,
증착 챔버용 어댑터 플레이트. - 제 1 항에 있어서,
상기 거울 마감된 표면은 70 퍼센트 내지 90 퍼센트의 반사율을 갖는
증착 챔버용 어댑터 플레이트. - 제 2 항에 있어서,
상기 거울 마감된 표면은 만곡된(curved)
증착 챔버용 어댑터 플레이트. - 제 2 항에 있어서,
상기 거울 마감된 표면은 85°의 입사각에서 85 퍼센트의 반사율을 갖는
증착 챔버용 어댑터 플레이트. - 제 2 항에 있어서,
상기 거울 마감된 표면은 72 퍼센트의 반사율을 갖는
증착 챔버용 어댑터 플레이트. - 제 1 항에 있어서,
상기 본체는:
제 1 측면(side surface) 및 상기 제 1 측면 맞은편의 제 2 측면; 및
상기 제 1 측면에 커플링되는 제 1 측벽;을 포함하는
증착 챔버용 어댑터 플레이트. - 제 6 항에 있어서,
상기 본체는:
상기 제 2 측면에 커플링되는 제 2 측벽을 더 포함하는
증착 챔버용 어댑터 플레이트. - 제 1 항에 있어서,
상기 열 제어 채널은 상기 제 1 환형 부분을 둘러싸는
증착 챔버용 어댑터 플레이트. - 제 1 항에 있어서,
상기 내부 표면은 오목한 교차점에서 내부 쉘프 부분(shelf portion)과 인터페이싱(interface)하는
증착 챔버용 어댑터 플레이트. - 제 1 항에 있어서,
상기 열 제어 채널은 열 제어 채널의 일측을 형성하는 캡 플레이트를 포함하는
증착 챔버용 어댑터 플레이트. - 증착 챔버용 어댑터 플레이트로서,
상기 어댑터 플레이트는:
제 1 면(first side) 및 상기 제 1 면에 대향하는 제 2 면(second side)을 갖는 본체로서, 상기 본체는 내부에 형성된 열 제어 채널을 가지는 것인, 본체;
상기 제 1 면에 커플링된 제 1 측벽으로서, 상기 제 1 측벽은, 램프 장착 장치를 수용하도록 구성된, 상기 본체의 종축에 대해 반경 방향으로 관통하여 형성된 개구를 포함하는 복수의 방사상 리세스들을 가지고, 복수의 방사상 리세스들 각각은 상기 본체에 형성된 보어에 연결되며, 방사상 리세스들 중 하나는 방사상 리세스들 중 다른 하나로부터 180° 이격되고, 상기 제 1 측벽은 종축에 평행한 방향으로 관통하는 복수의 스루-홀들을 가지며, 상기 제 1 측벽은 복수의 축방향 리세스들 및 내부에 형성된 선형 그루브를 가지고, 상기 축방향 리세스들은 상기 방사상 리세스들 사이에 위치되며, 상기 선형 그루브는 상기 보어에 연결되고, 상기 보어는 상기 개구와 상기 제 1 측벽의 외면 사이에서 연장되는 것인, 제 1 측벽;
상기 제 2 면에 커플링된 제 2 측벽으로서, 상기 제 2 측벽은 상기 제 1 측벽의 외면의 직경보다 큰 직경을 가지는 외면을 포함하는 것인, 제 2 측벽; 및
상기 제 1 측벽 및 제 2 측벽의 중간에 커플링되고 제 1 측벽 및 제 2 측벽 모두의 반경 방향 외측으로 연장되는 플랜지를 포함하는
증착 챔버용 어댑터 플레이트. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 2 면은 상기 제 1 면에 평행한
증착 챔버용 어댑터 플레이트. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 측벽은 제 1 환형 부분을 포함하고, 상기 제 2 측벽은 제 2 환형 부분을 포함하는
증착 챔버용 어댑터 플레이트. - 제 13 항에 있어서,
상기 제 1 환형 부분 및 제 2 환형 부분은 내부 쉘프 부분을 포함하는
증착 챔버용 어댑터 플레이트. - 제 13 항에 있어서,
상기 제 2 환형 부분의 내부 표면은 상기 본체의 종축을 향해 내부로 경사진 상기 제 2 측벽에 대향하는 평면(planar surface)을 포함하는
증착 챔버용 어댑터 플레이트.
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