KR102179965B1 - 냉각된 진공 격납부를 갖는 고온 벽 반응기 - Google Patents

냉각된 진공 격납부를 갖는 고온 벽 반응기 Download PDF

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Abstract

기판들을 프로세싱하기 위한 방법들 및 장치가 본원에서 제공된다. 몇몇 실시예들에서, 기판들을 프로세싱하기 위한 장치는, 프로세싱 용적을 에워싸는(enclosing) 챔버 본체 ― 챔버 본체는, 챔버 플로어, 챔버 플로어에 커플링된 챔버 벽, 및 챔버 벽에 제거가능하게 커플링된 챔버 리드를 포함하고, 챔버 플로어, 챔버 벽, 및 챔버 리드 중 적어도 하나는 열 제어 매체의 유동을 위한 통로들을 포함함 ―; 챔버 플로어에 인접하여 배치되고 챔버 플로어로부터 이격되어 있는 히터 플레이트; 챔버 벽에 인접하여 배치되고 챔버 벽으로부터 이격되어 있으며, 히터 플레이트에 의해 지지되는 슬리브; 및 챔버 벽과 챔버 리드 사이의 제 1 인터페이스에 배치되는 제 1 밀봉 엘리먼트를 포함한다.

Description

냉각된 진공 격납부를 갖는 고온 벽 반응기{HOT WALL REACTOR WITH COOLED VACUUM CONTAINMENT}
[0001] 본 발명의 실시예들은 일반적으로 기판 프로세싱 장비에 관한 것이다.
[0002] 플라즈마 반응기들과 같은 기판 프로세싱 시스템들은, 프로세싱 챔버 내에서 지지되는 기판 상에 층들을 형성, 에칭, 또는 증착하는데 사용될 수 있다. 몇몇 프로세싱 시스템들은, 고온 내측 벽 및 진공 경계(vacuum boundary)를 제공하는 챔버를 포함할 수 있다. 진공 경계는 종종, 진공 기밀 시일(vacuum tight seal)의 형성을 용이하게 하기 위해, 챔버의 컴포넌트 부분들(component parts) 사이에 밀봉 엘리먼트들을 포함한다. 본 발명자들은, 고온 벽으로부터의 열이, 사용되는 시일들(seals)의 성능에 악영향을 미칠 수 있음을 관찰하였다.
[0003] 따라서, 본 발명자들은 본원에서, 시일들의 개선된 성능 또는 하기에서 설명되는 바와 같은 다른 이익들을 제공할 수 있는, 기판 프로세스 챔버들 및 챔버 컴포넌트들의 실시예들을 제공하였다.
[0004] 기판들을 프로세싱하기 위한 장치 및 방법들이 본원에서 제공된다. 몇몇 실시예들에서, 기판들을 프로세싱하기 위한 장치는, 프로세싱 용적을 에워싸는(enclosing) 챔버 본체 ― 챔버 본체는, 챔버 플로어, 챔버 플로어에 커플링된 챔버 벽, 및 챔버 벽에 제거가능하게 커플링된 챔버 리드(lid)를 포함하고, 챔버 플로어, 챔버 벽, 및 챔버 리드 중 적어도 하나는 열 제어 매체(thermal control media)의 유동을 위한 통로들을 포함함 ―; 챔버 플로어에 인접하여 배치되고 챔버 플로어로부터 이격되어 있는 히터 플레이트; 챔버 벽에 인접하여 배치되고 챔버 벽으로부터 이격되어 있으며, 히터 플레이트에 의해 지지되는 슬리브(sleeve); 및 챔버 벽과 챔버 리드 사이의 제 1 인터페이스에 배치되는 제 1 밀봉 엘리먼트를 포함한다.
[0005] 몇몇 실시예들에서, 슬리브가 제공된다. 몇몇 실시예들에서, 슬리브는, 하부 덕트를 포함하는 챔버 라이너 ― 하부 덕트는 내측 벽, 외측 벽, 상부 벽, 및 하부 벽에 의해 경계가 지어짐(bounded) ―; 및 웨브 ― 웨브는 복수의 개구들을 포함함 ― 에 의해 결합되는(joined) 상부 플랜지 및 하부 플랜지를 포함하는 펌핑 링을 포함하고, 펌핑 링, 외측 벽, 및 상부 벽이 상부 덕트의 경계를 형성하도록, 상부 플랜지는 상부 벽에 의해 지지되고, 하부 플랜지는 내측 벽의 상부 단부에 의해 지지된다.
[0006] 본 발명의 다른 그리고 추가의 실시예들이 하기에서 설명된다.
[0007] 앞서 간략히 요약되고 하기에서 보다 상세히 논의되는 본 발명의 실시예들은, 첨부된 도면들에 도시된, 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조로 하여 이해될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 발명이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0008] 도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 기판 프로세싱 장치의 측면 개략도를 도시한다.
[0009] 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 반응기의 부분의 간략화된 단면도이다.
[0010] 도 3은 도 2의 반응기의 부분의 부분적인 개략적 단면도를 도시한다.
[0011] 이해를 용이하게 하기 위해, 가능한 한, 도면들에 공통적인 동일한 엘리먼트들을 지시하기 위해 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 도면들은 실척대로 도시된 것은 아니며 명확성을 위해 간략화될 수 있다. 일 실시예의 특징들 및 엘리먼트들은 추가 설명 없이도 다른 실시예들에서 유리하게 포함될 수 있다는 것이 고려된다.
[0012] 기판들을 프로세싱하기 위한 방법들 및 장치가 본원에서 개시된다. 본 발명의 장치는 유리하게, 프로세스 가스들 및 부산물들을 위한 제거가능한 유동 경로를 제공함으로써, 기판들을 프로세싱하기 위한 고온 벽 반응기의 성능을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 장치는 또한, 고온 벽 반응기의 밀봉 엘리먼트들의 성능을 향상시킬 수 있다.
[0013] 도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른, 고온 벽 반응기인, 반응기(100)(예를 들면, 기판 프로세스 챔버)의 측면 개략도를 도시한다. 반응기(100)는 하나 또는 그 초과의 기판 프로세스들, 예를 들면, 이에 제한되는 것은 아니지만, 화학 기상 증착(CVD), 원자 층 증착(ALD), 등과 같은 증착 프로세스를 수행하는데 적합한 임의의 반응기일 수 있다. 반응기는 독립형 반응기, 또는 캘리포니아 산타클라라의 Applied Materials, Inc.로부터 입수가능한 CENTURA®, PRODUCER®, 또는 ENDURA® 클러스터 툴들 중 하나와 같은 클러스터 툴의 부분(part)일 수 있다.
[0014] 몇몇 실시예들에서, 반응기(100)는 일반적으로 챔버 본체(102)를 포함할 수 있고, 챔버 본체(102)는 프로세싱 용적(103)을 에워싸는, 챔버 플로어(104), 챔버 벽(106) 및 챔버 리드(108)를 포함한다. 챔버 플로어(104), 챔버 벽(106), 및 챔버 리드(108)를 포함하는 챔버 본체(102)의 컴포넌트들은 임의의 프로세스 양립성(compatible) 재료, 예를 들면, 알루미늄 또는 스테인리스 스틸로 형성될 수 있다.
[0015] 챔버 리드(108)는 챔버 벽(106)에 제거가능하게 커플링되며, 챔버 리드(108)의 바닥 표면(112) 및 챔버 벽(106)의 최상부 엣지(110)는 제 1 인터페이스(114)를 형성한다. 챔버 리드(108)는, 제 1 인터페이스(114)를 형성하기 위해 챔버 벽(106) 쪽으로 챔버 리드(108)를 끌어당기도록(draw) 구성된 임의의 커플링 엘리먼트 또는 엘리먼트들(미도시)을 사용하여, 챔버 벽(106)에 커플링될 수 있다. 대안적으로, 챔버 리드(108)는 반응기(100)의 동작 동안, 프로세싱 용적(103) 내의 진공 환경으로 인해 생성된 힘 및 중력에 의해 챔버 벽(106) 상에 놓일 수 있다. 제 1 인터페이스(114)에 형성된 리세스 또는 그루브(118) 내에 밀봉 엘리먼트(116)가 배치될 수 있다. 그루브(118)는 최상부 엣지(110)에 형성될 수 있거나, 바닥 표면(112)에 형성될 수 있거나, 최상부 엣지(110)에 부분적으로 형성되고 바닥 표면(112)에 부분적으로 형성될 수 있다.
[0016] 몇몇 실시예들에서, 챔버 리드(108)의 프로세스-챔버-대면(process-chamber-facing) 부분을 가열하기 위해, 하나 또는 그 초과의 가열 엘리먼트들(111)을 갖는 리드 히터(109)가, 챔버 리드(108)의 프로세스-챔버-대면 부분에 커플링될 수 있거나 그에 인접하여 배치될 수 있다.
[0017] 도 1에 예시된 바와 같이, 챔버 벽(106)은 챔버 플로어(104)에 인접하며, 챔버 플로어(104)에 의해 지지될 수 있다. 챔버 플로어(104) 및 챔버 벽(106)은 하나의 피스(piece)로 형성될 수 있거나, 도시된 바와 같이 별도의 피스들로 형성될 수 있다. 챔버 플로어(104) 및 챔버 벽(106)이 별도의 피스들인 실시예들에서, 챔버 벽(106)의 바닥 엣지(120)가 챔버 플로어(104)의 최상부 표면(122) 상에 놓여서, 제 2 인터페이스(124)를 형성한다. 제 2 인터페이스(124)에 형성된 리세스 또는 그루브(128)에 밀봉 엘리먼트(126)가 배치될 수 있다. 그루브(128)는 바닥 엣지(120)에 형성될 수 있거나, 최상부 표면(122)에 형성될 수 있거나, 바닥 엣지(120)에 부분적으로 형성되고 최상부 표면(122)에 부분적으로 형성될 수 있다. 챔버 벽(106)은, 예를 들면, 스크류들 또는 볼트들과 같은 종래의 파스너들, 또는 예를 들면, 브레이징(brazing) 또는 용접과 같은 결합 기술들을 사용하여, 챔버 플로어(104)에 결합될 수 있다.
[0018] 챔버 플로어(104)의 최상부 표면(122)에 인접한 프로세싱 용적(103) 내에, 히터 플레이트(132)가 배치될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 돌기(protrusion)들(133)이 최상부 표면(122)과 히터 플레이트(132) 사이에 제 1 갭(129)을 유지한다. 돌기들(133)은 히터 플레이트(132)의 하면(underside) 상에 형성 또는 배치될 수 있거나, 임의의 적합한 패턴으로 최상부 표면(122) 상에 형성 또는 배치될 수 있거나, 히터 플레이트(132)와 최상부 표면(122) 사이에 배치되는 별도의 피스들일 수 있다. 히터 플레이트(132)는 챔버 플로어(104)를 통하여 연장하는 유틸리티 피드(utilities feed)(피드(154))를 포함할 수 있다. 피드(154)는 히터 플레이트(132) 내의 히터 엘리먼트들(156)에 전력을 제공하기 위해, 전기 리드들(155)을 포함할 수 있다.
[0019] 슬리브(134)와 같은, 챔버용 라이너는 외측 벽(134A)과 내측 벽(134B), 상부 벽(134C)과 하부 벽(134D)을 포함한다. 슬리브는 챔버 벽(106)에 인접하여 배치될 수 있고, 하나 또는 그 초과의 돌기들(135)에 의해 챔버 벽(106)으로부터 이격되어 유지될 수 있으며, 일반적으로 챔버 벽(106) 내에서 중심에 놓일(centered) 수 있다. 슬리브(134)는, 비제한적 예들에서 알루미늄, 스테인리스 스틸, 또는 세라믹을 포함하는 임의의 프로세스 양립성 재료로 형성될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 슬리브(134)의 하나 또는 그 초과의 표면들은 니켈 도금(nickel plating)과 같은 내식성 코팅(corrosion resistant coating)으로 코팅될 수 있다. 돌기들(135)은 임의의 적합한 패턴으로, 슬리브(134)의 외측 벽(134A) 상에 형성될 수 있거나, 챔버 벽(106)의 내측 표면 상에 형성될 수 있다. 돌기들은 또한, 이격된, 일반적으로 중심에 놓인 관계의 유지를 용이하게 하기 위해, 챔버 벽(106)과 슬리브(134) 사이에 배치된 별도의 피스들일 수 있다. 슬리브(134)는 히터 플레이트(132)에 의해 지지될 수 있다.
[0020] 챔버 벽(106)은, 프로세싱 용적(103)에 기판(142)이 제공되는 것 및 프로세싱 용적(103)으로부터 기판(142)이 제거되는 것을 허용하기 위해, 하나 또는 그 초과의 제 1 개구들(하나의 개구(130A)가 도시됨)을 가질 수 있다. 슬리브(134)는 프로세싱 용적(103)의 내부 및 외부로 기판의 이송을 용이하게 하기 위해, 하나 또는 그 초과의 제 1 개구들(130A)과 정렬되는, 유사한 개수의 유사하게 구성된 제 2 개구들(하나의 제 2 개구(130B)가 도시됨)을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 개구들(130A 및 130B)을 통해 기판 지지부(140)로 그리고 기판 지지부(140)로부터 기판을 이송하기 위해, 로봇과 같은 기판 운반 메커니즘(미도시)이 제공될 수 있다. 제 1 개구(130A)는, 제 1 및 제 2 개구들(130A 및 130B)을 통해 반응기(100)의 프로세싱 용적(103)으로의 액세스를 선택적으로 제공하기 위해, 슬릿 밸브(146) 또는 다른 메커니즘을 통해 선택적으로 밀봉될 수 있다.
[0021] 몇몇 실시예들에서, 슬리브(134) 및 히터 플레이트(132)는 일체로 형성된다. 다른 실시예들에서, 슬리브(134) 및 히터 플레이트(132)는, 도 1에 예시된 바와 같이 별도로 형성된다. 몇몇 실시예들에서, 챔버 벽의 내측 표면 및 외측 벽(134A)은 평행하거나 또는 실질적으로 평행하고, 이격되어 있어서, 외측 벽(134A)과 챔버 벽(106) 사이에 제 2 갭(136)이 형성된다. 몇몇 실시예들에서, 챔버 벽(106)의 내측 표면(107) 및 외측 벽(134A)은 각각, 히터 플레이트(132) 및 챔버 플로어(104)로부터 상향 방향으로 방사상으로 확대되며, 그에 따라 내측 표면(107) 및 외측 벽(134A)은 수직선(vertical)으로부터 약 1도 내지 약 2도, 예를 들면, 1.5도의 각도로 외향으로 테이퍼링되며 평행을 유지한다. 외측 벽(134A) 및 내측 표면(107)에 상향(upward) 및 외향(outward) 테이퍼를 제공하는 것은 유리하게, 컴포넌트들의 조립(예를 들면, 슬리브(134)의 삽입 및 제거)을 상당히 용이하게 한다.
[0022] 제 1 갭(129)은 제 2 갭(136)과 유체 소통한다. 몇몇 실시예들에서, 제 1 갭 및 제 2 갭에 퍼지 가스(139)를 공급하기 위해 퍼지 가스 소스(138)가 제공된다. 몇몇 실시예들에서, 퍼지 가스(139)는 제 1 갭(129)에 제공되며, 제 1 갭(129)으로부터 제 2 갭(136)으로 유동하게 된다. 퍼지 가스(139)는 프로세싱 동안, 프로세싱 용적(103)에 비해 제 1 갭(129) 및 제 2 갭(136) 내에 정압(positive pressure)을 유지하기 적합하게 제공될 수 있다. 퍼지 가스(139)는 유리하게, 프로세스 가스들 및 프로세스 부산물들이, 슬리브(134)와 챔버 벽(106) 사이 및 히터 플레이트(132)와 챔버 플로어(104) 사이에서 유동하는 것을 방지할 수 있다.
[0023] 프로세싱 용적(103) 내에서 프로세싱하기 위한 기판(142)을 지지하기 위해, 기판 지지부(140)가 제공될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 기판 지지부(140)는 기판(142)에 열 에너지를 제공하기 위해 하나 또는 그 초과의 가열 엘리먼트들(141)을 포함할 수 있다. 기판 지지부(140)는 샤프트(158)에 의해 지지될 수 있다. 리프트 메커니즘(144)이 샤프트(158)에 커플링되어, 제 1 및 제 2 개구들(130A 및 130B)을 통해 챔버의 내부로 및 외부로 기판들을 이송하기에 적합한 하부 위치(도시된 바와 같음)와 기판(142)의 프로세싱에 적합한 선택가능한 상부 위치 사이에서, 기판 지지부(140)에 대한 수직 변위를 제공할 수 있다. 리프트 메커니즘(144) 또는 별도의 메커니즘이, 샤프트(158)를 통해 기판 지지부(140)에 회전 변위를 제공함으로써, 기판(142)의 회전 변위를 또한 제어할 수 있다.
[0024] 반응기(100)는 또한, 프로세싱 용적(103)에 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들을 제공하기 위해 가스 공급부(150)에 유체적으로 커플링되는(fluidly coupled) 하나 또는 그 초과의 가스 유입구들(148)을 포함할 수 있다. 가스 유입구들(148)은 도 1에 예시된 바와 같이, 챔버 리드(108)를 통해 챔버 본체(102)에 들어갈 수 있다. 예를 들면, 몇몇 실시예들에서, 가스 유입구들(148)은 챔버 리드(108) 내에 배치된 샤워헤드로서 배열될 수 있다. 챔버 본체(102)의 챔버 벽(106)을 통해, 대안적인(alternate) 또는 부가적인 가스 유입구들이 제공될 수 있다.
[0025] 프로세싱 용적(103)으로부터 프로세스 가스들 및 프로세스 부산물들을 배기하기 위해, 배기 시스템(152)이 제공될 수 있다. 배기 시스템(152)은, 일 단부가 프로세싱 용적(103)에 커플링된 도관(153)을 포함할 수 있다. 도관(153)의 타단부는, 프로세싱 용적(103)으로부터 프로세스 가스들 및 프로세스 부산물들을 배기하기 위해, 진공 펌프, 예를 들면, 펌프(157)에 유체적으로 커플링된다.
[0026] 몇몇 실시예들에서, 슬리브(134)는 배기 시스템(152)에 유체적으로 커플링된 통로들을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 2의 비-제한적 실시예에서, 슬리브(134)는 챔버 라이너(202) 및 펌핑 링(220)을 포함한다. 챔버 라이너는, 내측 벽(206), 외측 벽(208), 및 상부 벽(210) 및 하부 벽(211)을 포함한다. 내측 벽(206)의 하부 단부(212) 및 외측 벽(208)의 하부 단부(214)는 하부 벽(211)에 의해 결합되며, 하부 벽(211)은 히터 플레이트(132) 상에 지지된다. 외측 벽(208)은 챔버 벽(106)의 내측 표면에 대해 대체로 평행하게, 하부 단부(214)로부터 수직 상향으로 연장하며, 상부 단부(216)에서 종결된다. 몇몇 실시예들에서, 외측 벽(208)은 상향으로 그리고 외향으로 분기하며(divergent), 외측 벽(208)은 수직선으로부터 약 1도 내지 2도, 예를 들면, 1.5도의 각도로 기울어진다.
[0027] 내측 벽(206)은 하부 단부(212)로부터 상부 단부(218)로 수직으로 연장한다. 상부 벽(210)은, 상부 단부(216)와 하부 단부(214) 사이의 지점에서, 외측 벽(208) 및 내측 벽(206)의 상부 단부(218)를 연결한다. 제 2 개구(130B)의 구역에서, 상부 벽(210)은, 제 2 개구(130B) 아래의 제 1 부분(210A) 및 제 2 개구(130B) 위의 제 2 부분(210B)을 형성하도록 두 갈래로 나뉜다(bifurcate). 하부 벽(211), 내측 벽(206), 외측 벽(208)의 부분, 및 상부 벽(210)(또는 제 1 부분(210A))은 하부 덕트(204)에 대한 경계를 형성한다. 제 2 개구(130B)의 구역에서, 제 1 부분(210A)은 외측 벽(208) 및 내측 벽(206)의 상부 단부(218)를 연결한다. 하부 덕트(204)는 챔버 라이너(202)의 둘레(perimeter) 주위에서 연장한다. 하부 덕트(204)는 둘레 주위의 연속적인 경로일 수 있거나, 부분적으로 둘레 주위에서 연장할 수 있다. 도관(153)을 통해, 배기 시스템(152)과 하부 덕트(204)를 정렬시키고 유체적으로 커플링하기 위해, 하부 벽(211)에 개구(213)가 형성된다.
[0028] 외측 벽(208)의 상부 단부(216)와 접하는(abutting) 상부 플랜지(222) 및 상부 벽(210)에 의해 지지되는 하부 플랜지(224)를 갖는, 대체로 (단면이) C-형상인 펌핑 링(220)이 챔버 라이너(202) 상에, 예를 들면, 상부 벽(210)의 상부 표면 및 상부 벽의 제 2 부분(210B) 상에 지지된다. 도 2에 예시된 바와 같이, 펌핑 링(220), 외측 벽(208), 및 상부 벽(210)은 상부 덕트(226)에 대한 경계를 형성한다. 제 2 개구(130B)가 슬리브(134)에 제공되는 경우, 상부 덕트에 대한 경계는 제 2 부분(210B), 펌핑 링(220), 및 외측 벽(208)을 포함한다.
[0029] 챔버 라이너(202) 및 펌핑 링(220)은, 비제한적 예들에서 알루미늄, 스테인리스 스틸, 또는 세라믹을 포함하는 임의의 프로세스 양립성 재료로 형성될 수 있다.
[0030] 펌핑 링(220)의 웨브(228)는 상부 플랜지(222) 및 하부 플랜지(224)를 결합시킨다. 펌핑 링(220)은 프로세싱 용적(103)과 상부 덕트(226) 사이에 유체 소통을 제공하는, 웨브(228)를 통하는 복수의 통로들 또는 개구들(230)을 포함할 수 있다. 개구들(230)은 펌핑 링의 둘레 주위에 균일하게 이격될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 개구들(230)은 모든 개구들(230)의 전체 단면적이 상부 덕트(226)의 단면적의 50% 미만이 되도록 크기가 정해진다(sized).
[0031] 도 3은 반응기(100)의 부분(portion)을 단면도로(in cross section) 개략적으로 도시한다. 챔버 라이너(202)의 둘레 주위의 하나 또는 그 초과의 위치들에서, 상부 덕트(226) 및 하부 덕트(204)는 유체적으로 커플링된다. 예를 들면, 도 3에 예시된 바와 같이, 개구(302)가 상부 벽(210)에 형성되고, 하부 플랜지(224)의 차단부(304)와 정렬되며, 그에 따라 상부 덕트(226) 및 하부 덕트(204)가 유체적으로 커플링된다.
[0032] 프로세싱 용적(103)으로부터 개구들(230)을 통해 상부 덕트(226)로, 하부 덕트(204)로, 그리고 배기 시스템(152)으로 유동 경로가 확립될 수 있다. 본 발명자들은, 펌핑 링(220)의 개구들(230)의 다양한 크기들 및 분배 패턴들이, 프로세싱 용적(103)으로부터의 프로세스 가스들, 프로세스 부산물들, 등의 배기에 유리하게 영향을 미칠 수 있음을 관찰하였다. 예를 들면, 몇몇 실시예들에서, 제 1 직경의 제 1 양(quantity)의 개구들(230)이, 프로세싱 용적(103) 내에서의 특정 프로세스들에 대해 유리한 유동 경로 특성들을 제공한다. 다른 실시예들에서, 제 2의 상이한 직경의 제 2의 더 적은 양의 개구들(230)이 유리한 유동 경로 특성들을 제공할 수 있다. 개구들(holes)은 도시된 바와 같이 대체로 동일 평면상에 있을 수 있거나, 둘레 주위에 임의의 패턴으로 배열될 수 있다. 본 발명자들은, 모든 개구들(230)의 전체 단면적을 상부 덕트(226)의 단면적의 50% 미만으로 유지하는 것이 펌핑 링(220)의 둘레 주위에 균일한 유동 특성들의 형성을 용이하게 할 수 있음을 관찰하였다.
[0033] 몇몇 실시예들에서, 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 슬리브(134)는 히터 플레이트(132)로부터 별개이며(separate), 세정, 수리, 및/또는 교체의 용이성을 위해 챔버 본체(102)로부터 제거가능하다. 유사하게, 도 2에 예시된 바와 같은 다른 실시예들에서, 챔버 라이너(202) 및 펌핑 링(220)은 히터 플레이트(132)로부터 별개이며, 챔버 본체(102)로부터 제거가능하다. 각각의 실시예에서, 슬리브(134), 또는 챔버 라이너(202) 및 펌핑 링(220)은 기판 지지부(140) 또는 히터 플레이트(132)를 제거할 필요 없이 제거가능하다. 본 발명자들은, 그러한 제거의 용이성이, 유지보수 또는 수리로 인해 반응기(100)가 생산에 이용될 수 없는 시간을 줄일 수 있는 점에 주목하였다.
[0034] 도 1로 복귀하면, 챔버 본체(102)는 프로세싱 용적(103)을 위한 진공 경계를 제공한다. 밀봉 엘리먼트들(116 및 126)은 각각, 챔버 리드(108)와 챔버 벽(106) 사이, 그리고 챔버 벽(106)과 챔버 플로어(104) 사이의 가스 침투(gas infiltration)에 견디는(resistant) 시일(seal)의 형성을 가능하게 할 수 있다. 밀봉 엘리먼트(116) 및 밀봉 엘리먼트(126)는 각각, 제 1 인터페이스(114) 및 제 2 인터페이스(124)를 통하는 또는 가로지르는 바람직하지 않은 가스들의 통과를 줄이거나 감소시킬 수 있다. 밀봉 엘리먼트들(116, 126)은 단지 예시의 용이성을 위해 원형 단면을 갖는 것으로 예시된다. 예를 들면, 직사각형, 타원형, 등의 임의의 적합한 단면 형상의 밀봉 엘리먼트들이 이용될 수 있다. 밀봉 엘리먼트들(116, 126)은 임의의 적합한 탄성 재료, 예를 들면, 플루오로엘라스토머들(fluoroelastomers)(예를 들면, Viton®) 또는 퍼플루오로엘라스토머들(예를 들면, Kalrez® 또는 Chemraz®)과 같은 불화계 탄화수소들(fluorinated hydrocarbons)로 형성될 수 있다.
[0035] 밀봉 엘리먼트들(116, 126)은 각각, 제 1 인터페이스(114) 및 제 2 인터페이스(124)에 형성된 그루브들(118, 128) 내에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다. 예를 들면, 그루브(118)는 최상부 엣지(110)에 형성될 수 있거나, 바닥 표면(112)에 형성될 수 있거나, 최상부 엣지(110)에 부분적으로 형성되고 바닥 표면(112)에 부분적으로 형성될 수 있다. 그루브(118)는, 최상부 엣지(110) 및 바닥 표면(112)이 제 1 인터페이스(114)를 형성하기 위해 함께 끌어 당겨지는 경우, 밀봉 엘리먼트들(116)이 압축되도록 형성될 수 있다. 밀봉 엘리먼트(126)에 대한 그루브(128)에 대해 유사한 구성이 제공될 수 있다.
[0036] 유사한 구성들을 갖는 부가적인 밀봉 엘리먼트들이 챔버 본체(102)의 진공 경계에 대한 틈(breach)들에 제공될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 예시된 바와 같이, 밀봉 엘리먼트들(160A 및 160B)은 피드(154)에 의해 야기되는 틈에 제공될 수 있다. 밀봉 링, 예를 들면, 링(162)이 피드(154) 주위에 제공될 수 있다. 링(162)의 내측 부분이 피드(154)에 커플링될 수 있고, 피드(154)와 링(162)의 내측 부분 사이의 인터페이스에 형성된 그루브(165)에 밀봉 엘리먼트(160B)가 배치된다. 유사하게, 링(162)의 외측 부분이 챔버 플로어(104)에 커플링될 수 있고, 밀봉 엘리먼트(160A)가 그루브(166)에 배치된다. 링(162)은 임의의 적합한 커플링 메커니즘, 예를 들면, 스크류들 또는 볼트들과 같은 나사가공된 파스너들(threaded fasteners)을 사용하여, 챔버 플로어(104) 및 피드(154)에 커플링될 수 있다.
[0037] 유사한 방식으로, 링(164)은 샤프트(158)와 챔버 플로어(104) 사이에 진공 시일의 형성을 용이하게 할 수 있다. 상기와 같이, 챔버 플로어(104)와 링(164)의 인터페이스에 형성된 그루브에 밀봉 엘리먼트(160C)가 배치될 수 있으며, 링(164)은 챔버 플로어(104)에 커플링된다. 벨로우즈(168)가 제 1 단부에서 링(164)에 진공-기밀 방식으로 결합될 수 있다. 진공 경계의 부분을 형성하기 위해, 벨로우즈(168)의 제 2 단부가 유사하게, 반응기(100)의 엘리먼트, 예를 들면, 샤프트(158)에 결합될 수 있다.
[0038] 열 매체의 유동을 위해 적응된 하나 또는 그 초과의 통로들, 예를 들면, 통로들(170A-170F)이, 챔버 본체(102)의 컴포넌트들, 예를 들면, 챔버 플로어(104), 챔버 벽(106), 및/또는 챔버 리드(108)에 형성될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 통로들(170A-170F)은 챔버 본체의 컴포넌트들에 형성된 그루브들, 예를 들면, 그루브(118) 및 그루브(128)에 근접하여 배치될 수 있으며, 소스(172)와 같은 열 매체 소스에 유체적으로 커플링될 수 있다. 소스(172)는 열 매체(174)가 통로들(170A-170F)을 통해 유동하게 하도록, 서큘레이터 또는 펌프(176)를 포함할 수 있다. 열 매체(174)의 유동은 챔버 본체(102)의 부분들의 열 제어를 용이하게 할 수 있다. 예를 들면, 통로들(170A 및 170D)을 통해 열 매체(174)를 유동시키는 것은, 챔버 벽(106)의 하부 부분 및 상부 부분 각각의 열 제어를 제공하거나, 이러한 부분의 열 제어를 용이하게 할 수 있다. 챔버 플로어(104) 또는 챔버 리드(108)에 유사한 열 제어가 제공될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 유사한 이익들을 제공하기 위해, 하나 또는 그 초과의 냉각 통로들이, 예를 들어 링(162) 내의 통로(170F)와 같이, 링들 내에 제공될 수 있다.
[0039] 챔버 본체(102)의 컴포넌트들(예를 들면, 챔버 플로어(104) 및 챔버 벽(106))에서 열 매체를 유동시키는 것은 인접 컴포넌트들 사이의 인터페이스, 예를 들면, 제 1 인터페이스(114) 및 제 2 인터페이스(124)에서 컴포넌트들의 온도를 감소시킬 수 있다. 결국, 밀봉 엘리먼트들은 인터페이스의 더 낮은 온도에 노출되며, 이는 밀봉 엘리먼트(116) 및 밀봉 엘리먼트(126)의 향상된 성능으로 이어질 수 있다. 본 발명자들은 전술된 반응기 구성과 연관된 다수의 이익들을 주목하였다. 예를 들면, 본 발명자들은 밀봉 엘리먼트들의 가스 투과 레이트(rate of gas permeation)가 밀봉 엘리먼트들의 온도에 따라 증가함을 주목하였다. 본 발명자들은 또한, 밀봉 엘리먼트들의 물리적 열화 레이트가 온도에 따라 증가함을 주목하였다. 밀봉 엘리먼트들(116, 126)을, 프로세싱 온도들이 감소된, 챔버 컴포넌트들의 인터페이스에 배치함으로써, 예를 들면, 챔버 벽들과 가열된 챔버 컴포넌트들 사이에 갭을 제공함으로써 그리고/또는 전술된 바와 같이 열 매체를 유동시킴으로써, 본 발명자들은, 밀봉 엘리먼트들의 가스 투과성이 감소될뿐만 아니라 열화 레이트가 감소되며, 그에 따라 유리하게는, 밀봉 엘리먼트들(116, 126)의 유효 수명(service life)이 증가함을 주목하였다.
[0040] 상기 논의된 부가적인 밀봉 엘리먼트들, 예를 들면, 밀봉 엘리먼트(160A) 및 밀봉 엘리먼트(160B)에 대해, 유사한 열 제어가 제공될 수 있다. 도 1에 예시된 바와 같이, 통로(170B) 및 통로(170C)는 샤프트(158)에 대한 틈 또는 피드(154)에 대한 틈에 근접하여, 챔버 플로어(104)에 배치될 수 있다. 통로들(170B 및 170C)을 통해 열 매체(174)를 유동시키는 것은, 피드(154)의 밀봉 엘리먼트(160A) 및 밀봉 엘리먼트(160B), 및 밀봉 엘리먼트(160C) 및 샤프트(158)에 근접하여, 챔버 플로어(104)에 대한 열 제어를 제공할 수 있거나, 그러한 챔버 플로어(104)의 열 제어를 용이하게 할 수 있다.
[0041] 전술된 실시예들의 엘리먼트들은, 상이한 엘리먼트들에 의해 제공되는 이익들의 조합들을 유리하게 제공하기 위해 다양한 방식들로 결합될(combined) 수 있다. 예를 들면, 몇몇 실시예들에서, 기판들을 프로세싱하기 위한 장치로서: 프로세싱 용적을 에워싸는 챔버 본체 ― 챔버 본체는, 챔버 플로어, 챔버 플로어에 커플링된 챔버 벽, 및 챔버 벽에 제거가능하게 커플링된 챔버 리드를 포함하고, 챔버 플로어, 챔버 벽, 및 챔버 리드 중 적어도 하나는 열 제어 매체의 유동을 위한 통로들을 포함함 ―; 챔버 플로어에 인접하여 배치되고 챔버 플로어로부터 이격되어 있는 히터 플레이트; 챔버 벽에 인접하여 배치되고 챔버 벽으로부터 이격되어 있으며, 히터 플레이트에 의해 지지되는 슬리브; 및 챔버 벽과 챔버 리드 사이의 제 1 인터페이스에 배치되는 제 1 밀봉 엘리먼트를 포함하는, 기판들을 프로세싱하기 위한 장치가 제공될 수 있다.
[0042] 몇몇 실시예들에서, 상기 예의 장치는 변형될 수 있는데, 이러한 변형에서 히터 플레이트는 챔버 플로어로부터 제 1 갭만큼 이격되어 있고, 챔버 라이너는 챔버 벽으로부터 제 2 갭만큼 이격되어 있으며, 제 1 갭 및 제 2 갭은 유체 소통한다.
[0043] 몇몇 실시예들에서, 상기 예의 장치는 제 1 갭 및 제 2 갭 중 적어도 하나에 퍼지 가스를 제공하기 위해, 챔버 본체에 배치된 퍼지 가스 포트를 더 포함할 수 있다.
[0044] 몇몇 실시예들에서, 임의의 상기 예들의 장치에서, 슬리브는, 하부 덕트를 포함하는 챔버 라이너 ― 하부 덕트는 내측 벽, 외측 벽, 상부 벽, 및 하부 벽에 의해 경계가 지어짐 ―; 및 웨브에 의해 결합되는 상부 플랜지와 하부 플랜지를 포함하는 펌핑 링을 포함할 수 있고, 펌핑 링, 외측 벽, 및 상부 벽이 상부 덕트의 경계를 형성하도록, 상부 플랜지는 상부 벽에 의해 지지되고, 하부 플랜지는 내측 벽의 상부 단부에 의해 지지된다.
[0045] 몇몇 실시예들에서, 상기 예의 장치는 하부 덕트에 유체적으로 커플링되는 배기 시스템(exhaust system)을 더 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 조합하여, 웨브는 프로세싱 용적과 상부 덕트 사이에 유체 소통을 제공하기 위해 복수의 개구들을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 조합하여, 상부 덕트 및 하부 덕트는 유체적으로 커플링될 수 있다.
[0046] 몇몇 실시예들에서, 임의의 상기 예들의 장치에서, 슬리브는 챔버 본체로부터 제거가능할 수 있다.
[0047] 몇몇 실시예들에서, 임의의 상기 예들의 장치는 챔버 벽과 챔버 플로어 사이의 제 2 인터페이스에 배치된 제 2 밀봉 엘리먼트를 더 포함할 수 있다.
[0048] 몇몇 실시예들에서, 임의의 상기 예들의 장치에서, 히터 플레이트 및 슬리브는 하나의 피스(one piece)로 형성될 수 있다.
[0049] 몇몇 실시예들에서, 임의의 상기 예들의 장치는, 프로세싱 용적 내에 배치되며, 수직 및 회전 변위 중 적어도 하나에 대해 지지되는 기판 지지부를 더 포함할 수 있다.
[0050] 몇몇 실시예들에서, 상기 예의 장치에서, 기판 지지부는 기판 지지부 내에 배치된 히터를 포함할 수 있다.
[0051] 몇몇 실시예들에서, 임의의 상기 예들의 장치에서, 챔버 본체는 프로세싱 용적의 진공 경계를 제공할 수 있다.
[0052] 몇몇 실시예들에서, 임의의 상기 예들의 장치에서, 통로들 내의 열 매체의 유동은, 챔버 플로어, 챔버 벽, 또는 챔버 리드 중 하나의 적어도 부분의 열 제어를 용이하게 할 수 있다.
[0053] 몇몇 실시예들에서, 임의의 상기 예들의 장치에서, 챔버 벽의 내부 표면은 수직선(vertical)으로부터 약 1도 내지 약 2도의 각도로 챔버 플로어로부터 외향으로 테이퍼링될 수 있다.
[0054] 몇몇 실시예들에서, 임의의 상기 예들의 장치에서, 슬리브의 외부 표면은 약 1도 내지 약 2도의 각도로 히터 플레이트로부터 외향으로 테이퍼링될 수 있다.
[0055] 몇몇 실시예들에서, 임의의 상기 예들의 장치에서, 챔버 벽은 제 1 개구를 포함할 수 있고, 슬리브는 유사하게 구성된 제 2 개구를 포함할 수 있으며, 제 1 개구 및 제 2 개구는 정렬된다.
[0056] 몇몇 실시예들에서, 챔버 라이너로서 사용하기 위한 슬리브의 예는: 하부 덕트를 포함하는 챔버 라이너 ― 하부 덕트는 내측 벽, 외측 벽, 상부 벽, 및 하부 벽에 의해 경계가 지어짐 ―; 및 웨브 ― 웨브는 복수의 개구들을 포함함 ― 에 의해 결합되는 상부 플랜지 및 하부 플랜지를 포함하는 펌핑 링을 포함할 수 있고, 펌핑 링, 외측 벽, 및 상부 벽이 상부 덕트의 경계를 형성하도록, 상부 플랜지는 상부 벽에 의해 지지되고, 하부 플랜지는 내측 벽의 상부 단부에 의해 지지된다.
[0057] 몇몇 실시예들에서, 상기 예의 슬리브에서, 외측 벽은 하부 벽으로부터 외향으로 테이퍼링될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 테이퍼링은 약 1.0도 내지 약 2.0도의 각도로 이루어질 수 있다.
[0058] 몇몇 실시예들에서, 상기 예의 슬리브는 하부 덕트를 배기 시스템에 커플링하기 위해 하부 덕트에 개구를 더 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 조합하여, 웨브는 상부 덕트와 프로세스 챔버의 프로세싱 용적 사이에 유체 소통을 제공하기 위해 복수의 개구들을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 조합하여, 상부 덕트 및 하부 덕트는 유체적으로 커플링될 수 있다.
[0059] 전술한 내용은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 그리고 추가의 실시예들이, 본 발명의 기본 범위로부터 벗어나지 않고 안출될 수 있다.

Claims (15)

  1. 기판들을 프로세싱하기 위한 장치로서,
    프로세싱 용적을 에워싸는(enclosing) 챔버 본체 ― 상기 챔버 본체는, 챔버 플로어(chamber floor), 상기 챔버 플로어에 커플링된 챔버 벽, 및 상기 챔버 벽에 제거가능하게 커플링된 챔버 리드(lid)를 포함하고, 상기 챔버 플로어, 상기 챔버 벽, 및 상기 챔버 리드 중 적어도 하나는 열 제어 매체(thermal control media)의 유동을 위한 통로들을 포함함 ―;
    상기 챔버 플로어에 인접하여 배치되고 상기 챔버 플로어로부터 이격되어 있는 히터 플레이트;
    상기 챔버 벽에 인접하여 배치되고 상기 챔버 벽으로부터 이격되어 있으며, 상기 히터 플레이트에 의해 지지되는 슬리브(sleeve); 및
    상기 챔버 벽과 상기 챔버 리드 사이의 제 1 인터페이스에 배치되는 제 1 밀봉 엘리먼트(sealing element)를 포함하고,
    상기 슬리브는,
    하부 덕트를 포함하는 챔버 라이너 ― 상기 하부 덕트는 내측 벽, 외측 벽, 상부 벽, 및 하부 벽에 의해 경계가 지어짐(bounded) ―; 및
    웨브(web)에 의해 결합되는(joined) 상부 플랜지와 하부 플랜지를 포함하는 펌핑 링을 포함하고,
    상기 펌핑 링, 상기 외측 벽, 및 상기 상부 벽이 상부 덕트의 경계(boundary)를 형성하도록, 상기 상부 플랜지는 상기 상부 벽에 의해 지지되고, 상기 하부 플랜지는 상기 내측 벽의 상부 단부에 의해 지지되는
    기판들을 프로세싱하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터 플레이트는 상기 챔버 플로어로부터 제 1 갭만큼 이격되어 있고, 상기 슬리브는 상기 챔버 벽으로부터 제 2 갭만큼 이격되어 있으며, 상기 제 1 갭 및 상기 제 2 갭은 유체 소통하는
    기판들을 프로세싱하기 위한 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 갭 및 상기 제 2 갭 중 적어도 하나에 퍼지 가스를 제공하기 위해, 상기 챔버 본체에 배치된 퍼지 가스 포트를 더 포함하는
    기판들을 프로세싱하기 위한 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하부 덕트에 유체적으로 커플링되는 배기 시스템(exhaust system)을 더 포함하는
    기판들을 프로세싱하기 위한 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 웨브는 상기 프로세싱 용적과 상기 상부 덕트 사이에 유체 소통을 제공하기 위해 복수의 개구들을 포함하는
    기판들을 프로세싱하기 위한 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 덕트 및 상기 하부 덕트는 유체적으로 커플링되는
    기판들을 프로세싱하기 위한 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬리브는 상기 챔버 본체로부터 제거가능한
    기판들을 프로세싱하기 위한 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버 벽과 상기 챔버 플로어 사이의 제 2 인터페이스에 배치된 제 2 밀봉 엘리먼트를 더 포함하는
    기판들을 프로세싱하기 위한 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세싱 용적 내에 배치되며, 수직 및 회전 변위 중 적어도 하나에 대해 지지되는 기판 지지부를 더 포함하는
    기판들을 프로세싱하기 위한 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버 벽의 내부 표면(inside surface)이 상기 챔버 플로어로부터 외향으로(outwardly) 테이퍼링되며(tapered), 상기 슬리브의 외부 표면(outside surface)이 상기 히터 플레이트로부터 외향으로 테이퍼링되는
    기판들을 프로세싱하기 위한 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 챔버 벽의 내부 표면은 수직선(vertical)으로부터 1도 내지 2도의 각도로 상기 챔버 플로어로부터 외향으로 테이퍼링되고, 상기 슬리브의 외부 표면은 1도 내지 2도의 각도로 상기 히터 플레이트로부터 외향으로 테이퍼링되는
    기판들을 프로세싱하기 위한 장치.
  13. 기판 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 슬리브로서,
    하부 덕트를 포함하는 챔버 라이너 ― 상기 하부 덕트는 내측 벽, 외측 벽, 상부 벽, 및 하부 벽에 의해 경계가 지어짐 ―; 및
    웨브 ― 상기 웨브는 복수의 개구들을 포함함 ― 에 의해 결합되는 상부 플랜지 및 하부 플랜지를 포함하는 펌핑 링을 포함하고,
    상기 펌핑 링, 상기 외측 벽, 및 상기 상부 벽이 상부 덕트의 경계를 형성하도록, 상기 상부 플랜지는 상기 상부 벽에 의해 지지되고, 상기 하부 플랜지는 상기 내측 벽의 상부 단부에 의해 지지되는
    기판 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 슬리브.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 외측 벽은 상기 하부 벽으로부터 외향으로 테이퍼링되는
    기판 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 슬리브.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 테이퍼링은 1.0도 내지 2.0도의 각도로 이루어지는
    기판 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 슬리브.
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