KR102214288B1 - 가요성 스탠드오프들을 갖는 램프헤드 ｐｃｂ - Google Patents

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Abstract

본 명세서에 설명된 실시예들은 일반적으로 열 처리 챔버에서 램프헤드 어셈블리와 함께 사용하기 위한 가요성 스탠드오프에 관한 것이다. 일 실시예에서, 램프헤드 어셈블리는 하나 이상의 고정된 램프헤드 위치를 갖는 램프헤드; 램프 전구; 스탠드오프 접촉 어댑터를 갖는 램프 베이스; 및 램프 어셈블리에 부착하여 램프 어셈블리를 위치결정할 수 있는 가요성 스탠드오프를 포함할 수 있다. 가요성 스탠드오프는 램프 어셈블리의 램프 베이스를 수용하도록 구성된 소켓; 램프 어셈블리의 램프 전구를 처리 챔버와 열 접속 상태로 위치시키도록 구성된 하우징; 전원에 전기적으로 접속하도록 구성된 접촉 어댑터; 및 소켓과 접촉 어댑터를 전기적으로 접속시키는 전도성 재료를 포함할 수 있다.

Description

가요성 스탠드오프들을 갖는 램프헤드 ＰＣＢ{LAMPHEAD PCB WITH FLEXIBLE STANDOFFS}
본 명세서에 개시된 실시예들은 일반적으로 반도체 처리에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 급속 열 처리 챔버에서의 인쇄 회로 보드(PCB) 상에서 사용하기 위한 가요성 스탠드오프들에 관한 것이다.
반도체 칩 제조 시에 반도체 웨이퍼들 상에서 표면 구조체들을 생성하거나, 화학적으로 변경하거나 또는 에칭하기 위해 급속 열 처리(RTP: rapid thermal processing) 및 에피(epi) 시스템들이 사용된다. 통상적으로, RTP 및 에피는, 램프헤드에 피팅되고 기판이나 웨이퍼에 지향되는 고강도 백열 램프들의 어레이에 종속한다. 램프들은 전기적으로 전력 공급되고, 매우 신속하게 턴 오프 및 온될 수 있으며, 그들의 복사의 상당 부분이 기판에 지향될 수 있다. 결과적으로, 실질적으로 챔버를 가열하지 않으면서 웨이퍼가 매우 신속하게 가열될 수 있고, 램프들로부터 전력이 제거되고나면, 거의 마찬가지로 신속하게 냉각될 수 있다.
다수의 적외선 램프가 램프헤드에 위치된다. 처리 중에, 램프들로부터의 복사는 상부 윈도우, 광 통로 및 하부 윈도우를 통해 처리 챔버에서 회전하는 반도체 기판 상에 복사된다. 이러한 방식으로, 웨이퍼는 요구된 처리 온도로 가열된다. 램프헤드는 텅스텐-할로겐 램프들로부터의 고도로 시준된 복사를 처리 챔버로 전달하는 다수의 광 파이프를 포함할 수 있다. 램프들은 다수의 구역으로 분할되고, 이들 구역들은 방사상 대칭 방식으로 위치된다. 각각의 구역은 램프 구동기에 의해 별개로 전력 공급되고, 차례로 이 램프 구동기는 다중 입력 다중 출력 제어기에 의해 제어된다. 램프들은 큰 배선 칼라(large wiring collar) 및 헤비-듀티 전기 케이블링(heavy-duty electrical cabling)을 통해 SCR 구동기들에 접속된다.
일부 에피 챔버 설계들 및 구체적으로는 램프 어셈블리들은 소유 비용을 상당히 증가시키는 다수의 문제점을 제시한다. 일부 에피 시스템들은, 다수의 길이의 램프 어셈블리들이 램프헤드에서 램프 전구를 적절하게 위치결정하는 것을 필요로 하는 램프헤드/PCB 조합을 사용한다. 이것은 각각의 크기에 대해 별개의 제조 프로세스를 요구함으로써 그리고 교체를 위해 최종 사용자에 의해 보유되도록 요구되는 비축물을 증가시킴으로써 비용을 증가시킨다.
따라서, 관련 기술분야에서는 계속적으로 반도체 생산 시의 비용을 감소시킬 필요가 있다.
본 명세서에 설명된 실시예들은 일반적으로 RTP 챔버들에서 사용하기 위한 가요성 스탠드오프들에 관한 것이다.
일 실시예에서, 기판을 가열하기 위한 프로세스 챔버는 처리 챔버; 기판을 지지하기 위해 프로세스 챔버 내에 배치된 기판 지지체; 기판 지지체 아래에 배치된 하부 돔; 하부 돔에 근접 위치되며, 하나 이상의 고정된 램프헤드 위치가 내부에 형성되어 있는 램프헤드; 램프 어셈블리; 하나 이상의 가요성 스탠드오프 - 각각의 가요성 스탠드오프는 소켓을 갖고, 소켓은 접촉 어댑터를 수용하도록 구성됨 -; 가요성 스탠드오프와 전기적으로 접속하는 인쇄 회로 보드; 하부 돔에 대향하여 배치된 상부 돔; 및 상부 돔과 하부 돔 사이에 배치된 베이스 링 - 상부 돔, 베이스 링 및 하부 돔은 일반적으로 프로세스 챔버의 처리 영역을 정의함 - 을 포함할 수 있다. 램프 어셈블리는 한 쌍의 리드에 부착된 적어도 하나의 복사 발생 필라멘트를 둘러싸는 전구, 및 접촉 어댑터를 갖는 램프 베이스를 포함할 수 있고, 램프 베이스는 한 쌍의 리드를 수용하도록 구성된다.
다른 실시예에서, 램프헤드 어셈블리는 하나 이상의 고정된 램프 위치를 갖는 램프헤드; 한 쌍의 리드에 부착된 적어도 하나의 복사 발생 필라멘트를 둘러싸는 전구; 스탠드오프 접촉 어댑터를 갖는 램프 베이스 - 램프 베이스는 한 쌍의 리드를 수용하도록 구성됨 -; 및 소켓과 인쇄 회로 보드 접촉 어댑터를 포함하는 가요성 스탠드오프 - 소켓은 스탠드오프 접촉 어댑터를 수용하도록 구성되고, 인쇄 회로 보드 접촉 어댑터는 인쇄 회로 보드에 전기적으로 접속하도록 구성됨 - 를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 램프 어셈블리와 함께 사용하기 위한 가요성 스탠드오프는 램프 어셈블리의 램프 베이스를 수용하도록 구성된 소켓; 램프 어셈블리의 램프 전구를 처리 챔버와 열 접속 상태로 위치시키도록 구성된 하우징 - 하우징은 플라스틱, 가요성 유리, 세라믹 섬유 또는 비드를 포함함 -; 전원에 전기적으로 접속하도록 구성된 접촉 어댑터; 및 소켓과 접촉 어댑터를 전기적으로 접속시키는 전도성 재료를 포함할 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에 간략하게 요약된 본 발명의 더 구체적인 설명이 실시예들을 참조하여 제공될 수 있으며, 그들 중 일부는 첨부 도면들에 도시되어 있다. 그러나, 본 발명은 동등한 효과의 다른 실시예들을 허용할 수 있으므로, 첨부 도면들은 본 발명의 전형적인 실시예들만을 도시하며, 따라서 그것의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 주목해야 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 후면 가열 프로세스 챔버의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 일 실시예에 따른, 하나 이상의 가요성 스탠드오프를 포함하는 하나 이상의 램프 어셈블리의 개략도들이다.
이해를 용이하게 하기 위해서, 가능한 경우에, 도면들에 공통인 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 이용되었다. 일 실시예의 요소들 및 특징들은 추가 언급 없이도 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있을 것으로 의도된다.
본 명세서에 개시된 실시예들은 일반적으로 반도체 처리에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 에피 또는 급속 열 처리 챔버에서 사용하기 위한 가요성 스탠드오프들에 관한 것이다. RTP 챔버들에서 사용되는 이전의 램프 어셈블리들은 램프 전구 및 램프 베이스를 갖고, 램프 베이스는 PCB 보드로부터 하부 돔까지의 거리에 상응하는 길이를 갖는다. 가요성 스탠드오프를 사용함으로써, 램프 베이스 길이는 보다 균일하게 될 수 있고, 따라서 램프 어셈블리는 범용화될 수 있다. 범용의 램프 어셈블리는 매 교체 비용을 감소시키는 동시에, 최종 사용자에 대해 요구되는 보유 비축물을 감소시킬 것이다. 또한, 현재의 가요성 베이스가 제거될 수 있다. 현재의 램프 어셈블리들과 함께 사용되는 가요성 베이스는 대략 1㎝의 공간을 이용한다. 가요성 스탠드오프는 자기 정렬(self-alignment)을 위한 가요성(flexibility)을 갖는데, 이로 인해 가요성 베이스에 대한 필요성이 제거되고, 램프 어셈블리에 대한 부가적인 간극이 허용된다. 본 명세서에 개시된 본 발명의 실시예들은 도면들을 참조하여 보다 명확하게 후술된다.
도 1은 일 실시예에 따른 후면 가열 프로세스 챔버(100)의 개략적인 단면도를 도시한다. 프로세스 챔버(100)는, 기판(108)의 상부 표면 상의 재료의 퇴적을 포함하여, 하나 이상의 기판을 처리하는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 프로세스 챔버(100)는, 다른 컴포넌트들 중에서, 프로세스 챔버(100) 내에 배치된 기판 지지체(106)의 후면(back side)(104)을 가열하기 위한 복사 가열 램프들(102)의 어레이를 포함한다. 기판 지지체(106)는 도시된 바와 같이 디스크형 기판 지지체(106)일 수 있거나, 기판을 기판의 에지로부터 지지하는 링형 기판 지지체(도시되지 않음)일 수 있거나, 또는 최소 접촉 포스트들 또는 핀들에 의해 기판을 저부로부터 지지하는 핀형 지지체일 수 있다.
기판 지지체(106)는 프로세스 챔버(100) 내에서 상부 돔(128)과 하부 돔(114) 사이에 위치된다. 일반적으로, 상부 돔(128) 및 하부 돔(114)은, 상부 돔(128)과 하부 돔(114) 사이에 배치된 베이스 링(136)과 함께, 프로세스 챔버(100)의 내부 영역을 정의한다. 기판(108)(일정한 비율로 도시되지 않음)은 로딩 포트(도시되지 않음)를 통해 프로세스 챔버(100) 내로 이동되어 기판 지지체(106) 상에 위치될 수 있으며, 이 로딩 포트는 기판 지지체(106)에 의해 가려져 있다.
베이스 링(136)은 일반적으로 로딩 포트, 프로세스 가스 유입구(174) 및 가스 유출구(178)를 포함한다. 베이스 링(136)은, 프로세스 가스 유입구(174) 및 가스 유출구(178) 각각 상의 단측들과 로딩 포트 상의 장측을 갖는 대체로 타원(oblong)형의 형상을 가질 수 있다. 베이스 링(136)은, 프로세스 가스 유입구(174) 및 가스 유출구(178)가 로딩 포트에 대해 약 90°로 각도 오프셋되는 한, 임의의 원하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 로딩 포트(103)는 프로세스 가스 유입구(174)와 가스 유출구(178) 사이의 측부에 위치될 수 있고, 프로세스 가스 유입구(174) 및 가스 유출구(178)는 베이스 링(136)의 대향 단부들에 배치된다. 다양한 실시예들에서, 로딩 포트(103), 프로세스 가스 유입구(174) 및 가스 유출구(178)는 서로에 대해 정렬되며, 실질적으로 동일한 레벨에 배치된다.
프로세스 가스 유입구(174) 및 가스 유출구(178)의 구성은, 광 누설을 억제(contain)하는 원형 쉴드의 능력을 크게 증대시키는 동심 프로세스 키트를 가능하게 하여, 고온측정이 500℃ 미만의 온도들에서 보다 정확해지는 것을 허용한다. 베이스 링(136)은 베이스 링을 냉각하기 위해 O-링들(182, 184)에 근접 배치된 하나 이상의 냉각제 유동 채널(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
기판 지지체(106)는 상승된 처리 위치에 있는 것으로 도시되어 있지만, 리프트 핀들(105)이 중앙 샤프트(132) 및 기판 지지체(106) 내의 홀들을 통과하여 하부 돔(114)에 접촉하고 기판(108)을 기판 지지체(106)로부터 상승시키는 것을 허용하기 위해서 액추에이터(도시되지 않음)에 의해 처리 위치 아래에 있는 로딩 위치까지 수직으로 이동할 수 있다. 다음에, 로봇(도시되지 않음)이 프로세스 챔버(100)에 들어가서, 기판(108)에 맞물리고, 로딩 포트를 통하여 프로세스 챔버로부터 기판을 제거할 수 있다. 다음에, 기판 지지체(106)는, 기판(108)의 디바이스 측(116)을 위로 향하게 한 채로 기판을 기판 지지체(106)의 정면(front side)(110) 상에 배치하기 위해서 처리 위치까지 상향으로 작동될 수 있다.
기판 지지체(106)는, 처리 위치에 위치되어 있는 동안, 프로세스 챔버(100)의 내부 용적을, 기판 위에 있는 프로세스 가스 영역(156) 및 기판 지지체(106) 아래에 있는 퍼지 가스 영역(158)으로 분할한다. 기판 지지체(106)는, 프로세스 챔버(100) 내에서의 열 및 프로세스 가스 유동의 공간적 비정상(thermal and process gas flow spatial anomalies)의 영향을 최소화하고, 그에 의해 기판(108)의 균일한 처리를 용이하게 하기 위해서, 처리 동안 중앙 샤프트(132)에 의해 회전된다. 기판 지지체(106)는 중앙 샤프트(132)에 의해 지지되고, 중앙 샤프트는 기판(108)의 로딩 및 언로딩 동안에 그리고 일부 경우들에서는 처리 동안에 기판(108)을 상하 방향(134)으로 이동시킨다. 기판 지지체(106)는, 램프들(102)로부터의 복사 에너지를 흡수하고 이 복사 에너지를 기판(108)에 전도하기 위해서 실리콘 탄화물 또는 실리콘 탄화물로 코팅된 흑연으로 형성될 수 있다.
일반적으로, 상부 돔(128)의 중앙 윈도우 부분 및 하부 돔(114)의 저부는 석영과 같은 광학적으로 투명한 재료(optically transparent material)로 형성된다. 상부 돔(128)의 곡률(degree of curvature) 및 두께는 프로세스 챔버에서의 균일한 유동 균일성을 위해 더 평탄한 기하형상(flatter geometry)을 제공하도록 구성될 수 있다.
램프 어셈블리들(102)의 어레이와 같은 하나 이상의 램프는, 프로세스 가스가 위로 지나갈 때 기판(108)의 다양한 영역들에서 온도를 독립적으로 제어함으로써 기판(108)의 상부 표면 상으로의 재료의 퇴적을 용이하게 하기 위해서, 중앙 샤프트(132) 주위에서, 특정 방식으로 하부 돔(114)에 인접하여 하부 돔 아래에 배치될 수 있다. 여기에서 상세하게 논의되지는 않지만, 퇴적된 재료는 실리콘, 도핑된 실리콘, 게르마늄, 도핑된 게르마늄, 실리콘 게르마늄, 도핑된 실리콘 게르마늄, 갈륨 비화물, 갈륨 질화물 또는 알루미늄 갈륨 질화물을 포함할 수 있다.
램프 어셈블리들(102)은 열 발생 요소(여기서 램프 전구(141)로서 도시됨)를 포함하고, 약 섭씨 200도 내지 약 섭씨 1600도의 범위 내의 온도로 기판(108)을 가열하도록 구성될 수 있다. 추가 실시예에서, 열 발생 요소는 LED와 같이 백열이 아닌(non-incandescing) 고체 복사체들, 또는 추가의 복사 생성 디바이스들을 포함할 수 있다. 각각의 램프 어셈블리(102)는 인쇄 회로 보드(PCB)(152)와 같은 전력 분배 보드 상의 스탠드오프에 결합될 수 있고, 전력 분배 보드를 통하여 각각의 램프 어셈블리(102)에 전력이 공급된다. 램프 어셈블리들(102)은, 예를 들어 램프 어셈블리들(102) 사이에 위치된 채널들(149)에 도입되는 냉각 유체에 의해 처리 동안에 또는 처리 이후에 냉각될 수 있는 램프헤드(145) 내에 위치된다. 부분적으로 램프헤드(145)가 하부 돔(114)에 매우 근접해 있는 것으로 인해, 램프헤드(145)는 하부 돔(114)을 전도 및 복사 냉각한다(conductively and radiatively cool). 램프헤드(145)는 램프들 주위의 반사기들(도시되지 않음)의 벽들 및 램프 벽들을 또한 냉각할 수 있다. 대안적으로, 하부 돔(114)은 대류식 접근법에 의해 냉각될 수 있다. 애플리케이션에 종속하여, 램프헤드들(145)은 하부 돔(114)과 접촉할 수도 있고 접촉하지 않을 수도 있다. 램프 어셈블리들(102) 및 램프헤드(145)의 추가 설명들은 도 2a 및 도 2b와 관련하여 아래에 논의된다.
선택적으로, 원형 쉴드(167)가 기판 지지체(106) 주위에 배치되고, 챔버 바디(101)의 측벽에 결합될 수 있다. 쉴드(167)는, 프로세스 가스들을 위한 예비가열 구역을 제공하는 것에 부가하여, 램프들(102)로부터의 열/광 잡음이 기판(108)의 디바이스 측(116)에 누설되는 것을 방지하거나 최소화한다. 쉴드(167)는 CVD SiC, SiC로 코팅된 소결 흑연(sintered graphite), 성장된 SiC, 불투명 석영, 코팅된 석영, 또는 프로세스 및 퍼지 가스들에 의한 화학적 파손(chemical breakdown)에 저항성이 있는 임의의 유사한 적합한 재료로 이루어질 수 있다.
통상적으로, 램프헤드(145)의 포트들을 통해 관측하는 고온계들(도시되지 않음)에 의한 기판 지지체의 저부에 대한 고온계 측정들로부터 기판 온도가 추론된다. 이 접근법은 기판 지지체 온도로부터 기판 온도를 추론하기 위한 기술, 및 특히 낮은 기판 온도들에서 반사된 램프 복사에 대해 정정이 행해질 것을 요구할 수 있다. 기판 지지체(106)로부터의 기판(108)의 후면만의 가열 및 쉴드(167)의 결과로서, 기판 상에서의 온도 측정/제어를 위해 하나 이상의 광학 고온계(1개가 118로서 도시되어 있음)를 사용하는 것이 수행될 수 있다. 이전에 설명된 온도 측정들이 가능한데, 그 이유는 램프들(102)로부터의 최소 배경 복사가 광학 고온계(118)에 직접적으로 도달하는 상태에서 광학 고온계(118)가 뜨거운 기판(108)으로부터의 복사만을 감지할 수 있기 때문이다.
기판(108)으로부터 복사되는 적외광을 다시 기판(108) 상에 반사시키기 위해서 상부 돔(128) 외부에 반사기(122)가 선택적으로 배치될 수 있다. 반사기(122)는 클램프 링(130)을 사용하여 상부 돔(128)에 고정될 수 있다. 반사기(122)는 알루미늄 또는 스테인리스 스틸과 같은 금속으로 이루어질 수 있다. 반사 효율은, 고반사성 코팅으로, 예컨대 금으로 반사기 영역을 코팅함으로써 개선될 수 있다. 반사기(122)는 냉각 소스(도시되지 않음)에 접속된 하나 이상의 머시닝된 채널(machined channels)(126)을 가질 수 있다. 채널(126)은 반사기(122)의 측부 상에 형성된 통로(도시되지 않음)에 접속된다. 통로는 물과 같은 유체의 유동을 운반하도록 구성되고, 반사기(122)를 냉각하기 위해 반사기(122)의 일부 또는 전체 표면을 커버하는 임의의 원하는 패턴으로 반사기(122)의 측부를 따라 수평으로 이어질 수 있다.
프로세스 가스 공급 소스(172)로부터 공급된 프로세스 가스는 베이스 링(136)의 측벽에 형성된 프로세스 가스 유입구(174)를 통하여 프로세스 가스 영역(156)에 도입된다. 프로세스 가스 유입구(174)는 대체로 방사상 내측 방향으로 프로세스 가스를 안내하도록 구성된다. 막 형성 프로세스 동안, 기판 지지체(106)는, 프로세스 가스 유입구(174)에 인접하며 프로세스 가스 유입구와 대략 동일한 높이에 있는 처리 위치에 위치되어, 프로세스 가스가 기판(108)의 상부 표면을 가로질러 유동 경로(173)를 따라 상방으로 그리고 주변으로(up and round) 유동할 수 있게 한다. 프로세스 가스는 프로세스 챔버(100)에서 프로세스 가스 유입구(174)의 반대측에 위치된 가스 유출구(178)를 통하여 (유동 경로(175)를 따라) 프로세스 가스 영역(156)에서 빠져나간다. 가스 유출구(178)를 통한 프로세스 가스의 제거는 가스 유출구에 결합된 진공 펌프(180)에 의해 용이하게 될 수 있다. 프로세스 가스 유입구(174) 및 가스 유출구(178)가 서로에 대해 정렬되고 대략 동일한 높이에 배치되므로, 이러한 평행 배열은, 더 평탄한 상부 돔(128)(아래에 상세하게 논의됨)과 결합될 때, 기판(108)을 가로지르는 대체로 평면의 균일한 가스 유동을 가능하게 한다고 여겨진다. 기판 지지체(106)를 통한 기판(108)의 회전에 의해 추가의 반경방향 균일성이 제공될 수 있다.
퍼지 가스 소스(162)로부터 공급된 퍼지 가스는 베이스 링(136)의 측벽에 형성된 퍼지 가스 유입구(164)를 통하여 퍼지 가스 영역(158)에 도입된다. 퍼지 가스 유입구(164)는 프로세스 가스 유입구(174) 아래의 높이에 배치된다. 원형 쉴드(167)가 사용되는 경우, 원형 쉴드(167)는 프로세스 가스 유입구(174)와 퍼지 가스 유입구(164) 사이에 배치될 수 있다. 어느 경우에도, 퍼지 가스 유입구(164)는 대체로 방사상 내측 방향으로 퍼지 가스를 안내하도록 구성된다. 원하는 경우, 퍼지 가스 유입구(164)는 상측 방향으로 퍼지 가스를 안내하도록 구성될 수 있다. 막 형성 프로세스 동안, 기판 지지체(106)는, 퍼지 가스가 기판 지지체(106)의 후면(104)을 가로질러 유동 경로(165)를 따라 하방으로 그리고 주변으로(down and round) 유동하도록 하는 위치에 위치된다. 임의의 특정 이론에 얽매이지 않고, 퍼지 가스의 유동은, 프로세스 가스의 유동이 퍼지 가스 영역(158)에 진입하는 것을 방지 또는 실질적으로 회피하거나 퍼지 가스 영역(158)(즉, 기판 지지체(106) 아래의 영역)에 진입하는 프로세스 가스의 확산을 감소시키는 것으로 여겨진다. 퍼지 가스는 (유동 경로(166)를 따라) 퍼지 가스 영역(158)에서 빠져나가고, 프로세스 챔버(100)에서 퍼지 가스 유입구(164)의 반대측에 위치된 가스 유출구(178)를 통하여 프로세스 챔버의 밖으로 배기된다.
예시적인 램프헤드 어셈블리
도 2a 및 도 2b는 일 실시예에 따른 하나 이상의 가요성 스탠드오프(224)를 포함하는 하나 이상의 램프 어셈블리(220)의 개략도들이다. 도 2a는 일 실시예에 따른 인쇄 회로 보드(152) 및 램프헤드(145)와 함께 하부 돔(114)의 단면도를 도시한다. 아래에 논의되는 바와 같이, 램프 어셈블리들(220) 각각은 가요성 스탠드오프(224)에 부착될 수 있으며, 가요성 스탠드오프는 이용된 하부 돔(114)의 각도에 따라 상이한 높이를 가질 수 있다. 램프 어셈블리(220), 가요성 스탠드오프(224) 및 램프헤드(145)는, 반사기(도시되지 않음)와 같은 다른 컴포넌트들과 함께, 램프헤드 어셈블리의 부분이다. 도 2b는 일 실시예에 따른 하나 이상의 램프 어셈블리(220)에 접속된 하나 이상의 가요성 스탠드오프(224)를 도시한다. 이전에 설명된 바와 같이, 하부 돔(114)은 중앙 개구(202)를 갖는 대체로 원형의 얕은 마티니 잔 또는 깔때기의 형상으로 형성될 수 있다. 램프 어셈블리(220)는, 기판의 다양한 영역들에서 온도를 독립적으로 제어하도록, 중앙 샤프트(예를 들어, 도 1의 중앙 샤프트(132)) 주위에서, 특정의 최적의 원하는 방식으로 하부 돔(114)에 인접하여 하부 돔 아래에 배치된다.
도 2a는 하나 이상의 램프 어셈블리(220)(여기서 6개의 램프 어셈블리(220)로서 도시되어 있음), PCB(152) 및 하부 돔(114)을 도시한다. 명료성을 위해 특정 요소들에 대한 설명이 생략되었다는 것이 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. PCB(152)는 하나 이상의 램프 어셈블리(220)로의 전력 분배를 제어하도록 설계된 임의의 표준 회로 보드일 수 있다. PCB(152)는 하나 이상의 램프 어셈블리(220)와의 접속을 위해 하나 이상의 접속 슬롯(212)(여기서 6개의 접속 슬롯으로서 도시되어 있음)을 더 포함할 수 있다. PCB(152)가 여기서 평탄한 것으로서 도시되어 있지만, PCB는 처리 챔버의 니즈에 따라 형상이 정해질 수 있다. 일 실시예에서, PCB 보드는 램프헤드(145)에 평행하게 배치된다.
하나 이상의 램프 어셈블리(220) 각각은 일반적으로 램프 전구(222) 및 램프 베이스(223)를 포함한다. 램프 전구(222)는, 가열 디바이스들로서 적응되는 할로겐 램프, 적외선 램프 등과 같이, 특정 온도로 기판을 가열 및 유지할 수 있는 램프일 수 있다. 램프 어셈블리들(220)은 도 2b를 참조하여 보다 상세하게 설명되는 하나 이상의 가요성 스탠드오프(224)와 접속될 수 있다.
전구(222) 및 램프 베이스(223)를 포함하는 것으로서 설명되었지만, 하나 이상의 실시예는, 전구(222), 램프 베이스(223) 또는 이들의 조합 대신에 복사 발생 소스를 통합할 수 있다. 복사 발생 소스는 기판의 가열을 위한 복사를 발생시킬 수 있는 임의의 디바이스, 예컨대 백열 필라멘트를 포함하는 전구, 복사 가스를 포함하는 전구, 또는 고체 상태 복사 소스(예를 들어, LED 또는 레이저 다이오드)이다. 관련 기술분야의 통상의 기술자라면, 본 명세서에 설명된 실시예들로부터 벗어나지 않으면서 전구(222) 또는 램프 베이스(223) 대신에 또는 이들과 조합하여 사용될 수 있는 복사 발생 소스들의 다양한 조합이 존재한다는 것을 이해할 것이다.
하부 돔(114)은 석영과 같은 반투명 재료로 구성될 수 있고, 깔때기형 형상과 같은 하부 돔(114)과 관련하여 전술한 하나 이상의 요소를 포함할 수 있다. 하부 돔은 4㎜ 내지 6㎜의 두께로 이루어질 수 있다. 램프헤드(145)는 하부 돔(114) 아래에서 하부 돔에 매우 근접하게 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 램프헤드(145)는 하부 돔(114)으로부터 대략 1㎜에 있다.
램프헤드(145)는 램프 전구(222)의 특정 위치 및 배향을 보장하는 복수의 고정된 램프헤드 위치(204)를 갖는다. 램프헤드(145)는 400개 이상의 고정된 램프헤드 위치(204)를 가질 수 있다. 고정된 램프헤드 위치들(204)은 다수의 동심 원 배향으로 이루어질 수 있다. 고정된 램프헤드 위치들(204)은, 홀들이 내측 반경으로부터 외측 반경까지 연장됨에 따라 깊이가 증가할 수 있다. 고정된 램프헤드 위치들(204)은 램프헤드(145)에서의 관통 홀들(bored holes)일 수 있다. 일 실시예에서, 램프 베이스들(223)은 램프헤드(145)에 의해 고정된 배향으로 유지되고, 램프헤드(145)에 의해 냉각된다.
램프 어셈블리들(220) 및 접속 슬롯들(212)은 6개의 세트로서 도시되어 있으며, 이 개수는 제한적인 것으로 의도되지는 않는다. 적절한 기판 온도를 유지하는데 필요한 바에 따라 각각 더 많거나 더 적은 개수가 존재할 수 있다. 또한, 이것이 3차원 구조의 측면도라는 것을 이해하는 것이 중요하다. 이와 같이, 컴포넌트들이 선형 방식으로 위치되는 것으로 보이지만, 임의의 위치 또는 위치들의 조합이 가능하다. 예를 들어, 원형 PCB(152) 상에서, 램프들은 X 및 Y 축 양쪽 모두에서 3㎝ 간격으로 위치됨으로써 원을 채울 수 있다. 관련 기술분야의 통상의 기술자라면, 이 실시예의 다수의 변형이 존재한다는 것을 이해할 것이다.
도 2b는 일 실시예에 따른 가요성 스탠드오프(224)를 도시한다. 여기에 도시된 가요성 스탠드오프(224)는 소켓(226) 및 접촉 어댑터(228)를 포함한다. 가요성 스탠드오프들(224)은 여기서 소켓(226)에서 표준 소켓을 가지며 접촉 어댑터(228)에서 등가의 접촉 어댑터를 가짐으로써, 램프/스탠드오프 인터페이스 및 스탠드오프/PCB 인터페이스를 생성하는 것으로서 도시되어 있다. 소켓(226)은 캔틸레버식 다중 리프형 접촉기 타입(cantilevered multi-leaved contactor type) 또는 상이한 타입의 양단 지지 다중 리프형 접촉 타입 소켓(double end supported multi-leaved contact type socket)을 포함할 수 있다. 그러나, 이러한 설계 선택은 제한적인 것으로 의도되지는 않는다. 소켓 설계는 전원으로부터 램프 전구(222)로 전력을 전달할 수 있는 다수의 기존의 설계들 또는 아직 만들어지지 않은 설계들 중 하나일 수 있다. 일 실시예에서, 가요성 스탠드오프는 예컨대 납땜에 의해 PCB(152)에 영구적으로 부착된다.
가요성 스탠드오프들(224)은 램프들이 전원으로부터 전력을 수취하도록 전도성 및 비전도성 컴포넌트들 양쪽 모두로 구성될 수 있다. 일례에서, 전력을 램프 전구(222)로 전달하기 위해 황동이나 구리와 같은 전도성 금속이 사용되고, 이러한 전도성 금속은, 플라스틱, 가요성 유리, 또는 세라믹 섬유나 비드로 이루어지는 하우징과 같은 비전도성 하우징에 의해 둘러싸인다. 가요성 스탠드오프들(224)은 하부 돔(114)으로의 적절한 복사 전달을 위해 적절하게 다양한 길이를 가질 수 있다. 가요성 스탠드오프들(224)의 길이가 변하기 때문에, 램프 어셈블리(220)는 하부 돔(114)을 따라 동일한 일반적인 크기 및 형상을 유지할 수 있다.
또한, 가요성 스탠드오프들(224)은 직선일 필요는 없다. 가요성 스탠드오프들(224)은 램프 축이 처리 챔버 중심축에 평행할 필요가 없도록 곡률을 가질 수 있다. 달리 말하면, 가요성 스탠드오프들(224)은 램프 축이 원하는 편각(polar angle)(들)을 갖는 것을 허용할 수 있다. 본 명세서에 설명된 가요성 스탠드오프들(224)은 엘라스토머를 갖는 플라스틱과 같은 가요성 재료로 구성될 수 있다.
본 명세서에 설명된 가요성 스탠드오프들(224)은 교환성 및 배향 양쪽 모두에 있어서 이점들을 제공할 수 있다. 가요성 스탠드오프들(224)은, 굴곡 구조체 또는 가요성 재료 중 어느 하나를 포함할 때, PCB(152)에 수직으로 배향되지 않은 고정된 램프헤드 위치들(204)을 갖는 램프헤드(145)와 접속될 수 있다. 또한, 가요성 스탠드오프들(224)은 비소모성으로 설계된다. 램프 어셈블리(220)가 고장날 때, 램프 어셈블리(220)는 단일의 크기의 램프 어셈블리(220)로 교체될 수 있고, 따라서 PCB(152) 상에서의 또는 램프헤드(145) 내에서의 램프 어셈블리(220)의 위치에 상관없이 램프 어셈블리(220)가 챔버에서 교환될 수 있게 한다.
가요성 스탠드오프들(224)은 램프헤드(145)에 형성되어 있는 고정된 램프헤드 위치들(204)과 PCB(152)에 형성된 접속 슬롯들(212) 사이에서의 적절한 위치결정을 제공한다. 램프헤드(145)는 구리 또는 알루미늄과 같은 열 전도성 재료로 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 램프헤드(145)는, 램프헤드(145)를 중앙 샤프트(132)에 매우 근접하게 하는 내측 반경, 및 하부 돔(114)의 에지와 대략 일직선을 이루는 외측 반경을 갖는 회전 고리(annulus of revolution) 또는 구리 원추 섹션일 수 있다.
PCB(152) 위에는 스페이서(214)와 같은 하나 이상의 지지 구조체가 형성될 수 있다. 이 예에서 도시된 바와 같이, 스페이서(214)는, 예컨대 수직 방향으로 램프 어셈블리들(220)을 유지하는 것과 같이 램프 전구(222)의 특정 방향을 유지하도록 램프 어셈블리(220) 및 PCB(152)와 함께 작동할 수 있다. 또한, 가요성 스탠드오프(224)는 스페이서(214)와 상호작용하는 하나 이상의 구조체, 예컨대 립(lip)(225)을 가질 수 있다. 이 실시예에서, 립(225)은 가요성 스탠드오프의 완전한 삽입을 보장하고, 가요성 스탠드오프(224)와 램프 전구(222) 양쪽 모두의 방향을 유지한다.
전술한 것은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 실시예들 및 추가 실시예들은 그것의 기본 범위로부터 벗어나지 않고서 고안될 수 있으며, 그것의 범위는 이하의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (22)

  1. 열 프로세스 구조체(thermal process structure)로서,
    하나 이상의 접촉점을 포함하는 인쇄 회로 보드(printed circuit board);
    상기 인쇄 회로 보드의 중앙(center)으로부터 상기 인쇄 회로 보드의 에지까지 반경 방향(radial direction)으로 증가되는 상이한 길이들을 갖는 복수의 스탠드오프(standoffs) - 각각의 스탠드오프는 복사 소스 소켓(radiation source socket) 및 상기 하나 이상의 접촉점에 상기 스탠드오프를 전기적으로 접속시키기 위한 제1 어댑터를 포함함 -; 및
    상기 복사 소스 소켓에 전기적으로 접속시키기 위한 제2 어댑터를 포함하는 복사 소스 베이스를 갖는 복수의 복사 소스
    를 포함하는 열 프로세스 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 복사 소스 각각은 적어도 하나의 복사 발생 필라멘트를 포함하는, 열 프로세스 구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스탠드오프 각각은 가요성 하우징을 포함하는, 열 프로세스 구조체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가요성 하우징은 상기 제1 어댑터에 근접 형성된 립(lip)을 더 포함하는, 열 프로세스 구조체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스탠드오프 각각은 열 처리 구조체에서의 대응하는 복사 소스 위치로 상기 복사 소스를 안내하도록 형상이 정해지는, 열 프로세스 구조체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복사 소스 베이스 또는 상기 복수의 복사 소스는 처리 챔버 중심축에 평행하지 않게 비스듬히 이루어지는, 열 프로세스 구조체.
  7. 열 프로세스 구조체를 위한 스탠드오프 어셈블리로서,
    복수의 스탠드오프를 포함하고,
    각각의 스탠드오프는:
    램프 어셈블리의 램프 베이스를 수용하도록 구성된 소켓;
    램프 어셈블리의 램프 전구를 처리 챔버와 열 접속 상태로 위치시키도록 구성된 하우징 - 상기 하우징은 플라스틱, 가요성 유리, 세라믹 섬유 또는 비드를 포함함 -;
    전원에 전기적으로 접속하도록 구성된 접촉 어댑터; 및
    상기 소켓과 상기 접촉 어댑터를 전기적으로 접속시키는 전도성 재료
    를 포함하고,
    상기 복수의 스탠드오프는 방사상 외측 방향으로 증가하는 상이한 높이들을 갖는 스탠드오프 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하우징은 엘라스토머를 갖는 플라스틱으로 구성되는, 스탠드오프 어셈블리.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 전도성 재료는 구리를 포함하는, 스탠드오프 어셈블리.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 하우징 상에 형성된 립을 더 포함하는 스탠드오프 어셈블리.
  11. 기판을 가열하기 위한 프로세스 챔버로서,
    처리 챔버;
    기판을 지지하기 위해 상기 프로세스 챔버 내에 배치된 기판 지지체;
    상기 기판 지지체 아래에 배치된 하부 돔;
    상기 하부 돔에 근접 위치되며, 하나 이상의 고정된 램프헤드 위치가 내부에 형성되어 있는 램프헤드;
    램프 어셈블리 - 상기 램프 어셈블리는 복사 발생 소스, 및 제1 접촉 어댑터를 갖는 램프 베이스를 포함하고, 상기 램프 베이스는 상기 복사 발생 소스를 수용하도록 구성됨 -;
    복수의 가요성 스탠드오프 - 각각의 가요성 스탠드오프는 소켓을 갖고, 상기 소켓은 상기 제1 접촉 어댑터를 수용하도록 구성됨 -;
    상기 복수의 가요성 스탠드오프와 전기적으로 접속하는 전력 분배 부재;
    상기 하부 돔에 대향하여 배치된 상부 돔; 및
    상기 상부 돔과 상기 하부 돔 사이에 배치된 베이스 링 - 상기 상부 돔, 상기 베이스 링 및 상기 하부 돔은 일반적으로 상기 프로세스 챔버의 처리 영역을 정의함 -
    을 포함하고,
    상기 복수의 가요성 스탠드오프는 상기 전력 분배 부재의 중앙으로부터 상기 전력 분배 부재의 에지로의 방사상 외측 방향으로 점차 증가하는 상이한 높이들을 갖는 프로세스 챔버.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 가요성 스탠드오프 각각은 가요성 하우징을 더 포함하는, 프로세스 챔버.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 가요성 하우징은 엘라스토머를 갖는 플라스틱을 포함하는, 프로세스 챔버.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 하우징 상에 형성된 립을 더 포함하는 프로세스 챔버.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 가요성 스탠드오프 각각은 상기 전력 분배 부재에 접속하는 제2 접촉 어댑터를 더 포함하는, 프로세스 챔버.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스탠드오프 각각은 처리 챔버 중심축에 평행한 각도로 위치되는, 열 프로세스 구조체.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스탠드오프 각각은 곡선 형상(curved shape)을 갖는, 열 프로세스 구조체.
  18. 제1항에 있어서,
    각각의 스탠드오프는 상기 스탠드오프의 외측 표면(outer surface)으로부터 바깥쪽으로 돌출된 립을 더 포함하는, 열 프로세스 구조체.
  19. 열 프로세스 구조체로서,
    하나 이상의 접촉점을 포함하는 인쇄 회로 보드;
    상기 인쇄 회로 보드의 중앙으로부터 상기 인쇄 회로 보드의 에지까지 반경 방향으로 증가되는 상이한 길이들을 갖는 복수의 스탠드오프 - 상기 복수의 스탠드오프 중 각각의 스탠드오프는:
    상기 스탠드오프의 제1 단부에 배치된 램프 소켓; 및
    상기 스탠드오프를 상기 하나 이상의 접촉점에 전기적으로 접속시키기 위해 상기 스탠드오프를 통해 상기 제1 단부로부터 상기 제1 단부에 대향하는 상기 스탠드오프의 제2 단부로 연장되는 어댑터를 포함함 -; 및
    상기 램프 소켓에 접속하도록 적응된 복수의 램프 베이스
    를 포함하는 열 프로세스 구조체.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 복수의 스탠드오프 각각은 곡선 형상을 갖는, 열 프로세스 구조체.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 복수의 스탠드오프 각각은 전도성 및 비전도성 컴포넌트들을 포함하는, 열 프로세스 구조체.
  22. 제19항에 있어서,
    각각의 스탠드오프는 상기 스탠드오프의 외측 표면으로부터 바깥쪽으로 돌출된 립을 더 포함하는, 열 프로세스 구조체.
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