KR102277859B1 - 예비가열 부재를 셀프 센터링하기 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

본 명세서에 설명된 실시예들은 일반적으로 예비가열 부재를 정렬하기 위한 장치에 관한 것이다. 일 실시예에서, 처리 챔버를 위한 정렬 어셈블리가 제공된다. 정렬 어셈블리는 하부 라이너; 예비가열 부재; 예비가열 부재의 최하부 표면 상에 형성된 정렬 메커니즘; 및 하부 라이너의 최상부 표면에 형성되며, 정렬 메커니즘과 맞물리도록 구성된 긴 홈을 포함한다.

Description

예비가열 부재를 셀프 센터링하기 위한 장치{APPARATUS FOR SELF CENTERING PREHEAT MEMBER}
본 발명의 실시예들은 일반적으로 플라즈마 처리 챔버에서의 예비가열 부재에 관한 것이다.
반도체 기판들은 집적 디바이스들 및 마이크로디바이스들의 제조를 포함한 매우 다양한 애플리케이션들을 위해 처리된다. 기판들을 처리하는 한가지 방법은 기판의 상부 표면 상에 유전체 재료 또는 전도성 금속과 같은 재료를 퇴적하는 것을 포함한다. 예를 들어, 에피택시는, 기판의 표면 상에 일반적으로 실리콘이나 게르마늄의 얇은 초고순도 층을 성장시키는 퇴적 프로세스이다. 재료는, 지지체 상에 위치된 기판의 표면에 평행하게 프로세스 가스를 유동시키고, 프로세스 가스를 열 분해하여 이 가스로부터의 재료를 기판 표면 상으로 퇴적시킴으로써, 측방향 유동 챔버(lateral flow chamber)에서 퇴적될 수 있다.
현대의 실리콘 기술에서 이용되는 가장 일반적인 에피택셜 막 퇴적 반응기들은 설계 면에서 유사하다. 그러나, 기판 및 프로세스 조건들 외에, 막 퇴적에서 가스 유동의 정밀도를 이용하는 에피택셜 성장에서의 막 품질을 위해 퇴적 반응기(즉, 처리 챔버)의 설계가 필수적이다. 퇴적 반응기에 배치되는 서셉터 지지 어셈블리 및 예비가열 부재의 설계는 에피택셜 퇴적 균일성에 영향을 미친다. 실리콘 탄화물 미립자(silicon carbide particulate)(SiCP)의 에피택셜 처리에서, 두께 균일성은 서셉터와 예비가열 부재 사이의 갭 거리에서의 변동에 의해 부정적인 영향을 받는다. 설치 동안의 예비가열 부재의 작은 오정렬, 또는 열 팽창으로 인한 예비가열 부재의 이동(예를 들어, 워킹(walking))은 서셉터와 예비가열 부재 사이에 비대칭 갭을 야기한다. 비대칭 갭은 에피택셜 처리를 겪고 있는 기판 상에 "경사형(tilted)" 퇴적 패턴을 초래하는데, 이 경우 기판의 하나의 면에서의 퇴적이 다른 면보다 더 두껍다.
그러므로, 균일한 퇴적을 제공하는, 예비가열 부재와 서셉터 사이의 갭에서의 개선된 균일성이 필요하다.
본 명세서에 설명된 실시예들은 일반적으로 예비가열 링을 정렬하기 위한 장치, 및 이러한 장치를 갖는 퇴적 반응기에 관한 것이다. 일 실시예에서, 예비가열 링을 정렬하기 위한 장치는 정렬 어셈블리의 형태로 되어 있다. 정렬 어셈블리는 방사상 정렬된 긴 홈 내에 배치된 정렬 메커니즘을 포함한다. 정렬 메커니즘 및 홈은 예비가열 링의 최하부 표면과 하부 라이너의 최상부 표면 사이에 배치된다. 정렬 메커니즘 및 홈은 예비가열 링이 하부 라이너에 대하여 방위각으로 그리고/또는 회전식으로 이동하는 것을 억제하도록 구성된다.
위에서 언급된 본 발명의 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에 간략하게 요약된 본 발명의 더 구체적인 설명은 실시예들을 참조할 수 있으며, 실시예들 중 일부는 첨부 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 본 발명은 동등한 효과의 다른 실시예들을 허용할 수 있으므로, 첨부 도면들은 본 발명의 전형적인 실시예들만을 예시하며, 따라서 그 범위를 제한하는 것으로 고려되어서는 안 된다는 점에 유의해야 한다.
도 1은 프로세스 챔버의 개략도이다.
도 2는 상부 돔이 제거되었으며 하부 라이너 및 예비가열 링을 위한 정렬 어셈블리를 가상선으로 도시하는 도 1의 처리 챔버의 상부 평면도를 예시한다.
도 3은 도 2의 정렬 어셈블리를 도시하는 단면도이다.
도 4는 도 3의 정렬 어셈블리를 위한 하부 라이너에서의 홈 설계를 예시한다.
도 5는 도 3의 정렬 어셈블리를 위한 예비가열 링에서의 정렬 메커니즘을 예시한다.
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 실시예들에서 유익하게 통합될 수 있을 것으로 고려된다.
다음의 내용에서, 설명을 목적으로, 본 개시물의 실시예들의 철저한 이해를 제공하기 위해서 다수의 특정 상세가 제시된다. 일부 경우에, 본 개시물을 모호하게 하는 것을 회피하기 위해서 잘 알려진 구조들 및 디바이스들은 상세하게 도시되는 것이 아니라 블록도 형태로 도시된다. 이 실시예들은 본 기술분야의 통상의 기술자가 본 발명을 실시할 수 있게 할 정도로 충분히 상세하게 설명되고, 다른 실시예들이 이용될 수 있다는 것, 및 본 개시물의 범위로부터 벗어나지 않으면서 논리적, 기계적, 전기적 및 다른 변경들이 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 1은 정렬 어셈블리(190)를 갖는 처리 챔버(100)의 개략도를 예시한다. 처리 챔버(100)는, 기판(108)의 상부 표면 상의 재료의 퇴적을 포함하여, 하나 이상의 기판(108)을 처리하는데 이용될 수 있다. 처리 챔버(100)는, 다른 컴포넌트들 중에서, 처리 챔버(100)의 벽들(101) 내에 배치되는, 링, 직사각형 부재, 또는 임의의 편리한 형상을 갖는 부재일 수 있는 예비가열 부재(180), 및 서셉터 지지 어셈블리(106)의 후면(back side)(104)을 가열하기 위한 복사 가열 램프들(102)의 어레이를 포함할 수 있다.
처리 챔버(100)는 상부 돔(110), 하부 돔(112), 및 상부 돔(110)과 하부 돔(112) 사이에 배치되는 하부 라이너(114)를 포함한다. 상부 돔(110)과 하부 돔(112)은 처리 챔버(100)의 내부 영역을 대체로 정의한다. 일부 실시예들에서, 복사 가열 램프들(102)의 어레이는 상부 돔(110) 위에 배치될 수 있다.
일반적으로, 상부 돔(110)의 중앙 윈도우 부분 및 하부 돔(112)의 최하부는 석영과 같은 광학적으로 투명한 재료로 형성된다. 램프들(102)의 어레이와 같은 하나 이상의 램프는, 프로세스 가스가 기판 위로 지나갈 때 기판(108)의 다양한 영역들에서 온도를 독립적으로 제어함으로써 기판(108)의 상부 표면 상으로의 재료의 퇴적을 용이하게 하기 위해서, 서셉터 지지 어셈블리(106) 주위에서, 특정의 최적의 원하는 방식으로 하부 돔(112)에 인접하여 하부 돔(112) 아래에 배치될 수 있다. 여기에서 상세하게 논의되지는 않지만, 퇴적된 재료는 갈륨 비화물, 갈륨 질화물, 알루미늄 갈륨 질화물 등을 포함할 수 있다.
램프들(102)은 전구들(136)을 포함하도록 구성되고, 약 섭씨 200도 내지 약 섭씨 1600도의 범위 내의 온도로 처리 챔버(100)의 내부를 가열하도록 구성될 수 있다. 각각의 램프(102)는 전력 분배 보드(도시되지 않음)에 결합되고, 전력 분배 보드를 통하여 각각의 램프(102)에 전력이 공급된다. 램프들(102)은, 예를 들어 램프들(102) 사이에 위치된 채널들(140, 152)에 도입되는 냉각 유체에 의해 처리 동안에 또는 처리 이후에 냉각될 수 있는 램프헤드(138) 내에 위치된다. 램프헤드(138)가 하부 돔(112)에 매우 근접해 있는 것에 부분적으로 기인하여, 램프헤드(138)는 하부 돔(112)을 전도 및 복사 냉각한다(conductively and radiatively cool). 램프헤드(138)는 램프 벽들 및 램프들 주위의 반사기들(도시되지 않음)의 벽들을 또한 냉각할 수 있다. 대안적으로, 하부 돔(112)은 관련 산업에서 공지되어 있는 대류식 접근법에 의해 냉각될 수 있다. 애플리케이션에 따라, 램프헤드들(138)은 하부 돔(112)과 접촉할 수도 있고 접촉하지 않을 수도 있다.
기판(108)으로부터 복사되는 적외광을 다시 기판(108) 상에 반사시키기 위해서 상부 돔(110) 외부에 반사기(144)가 선택적으로 배치될 수 있다. 반사기(144)는 알루미늄 또는 스테인리스 스틸과 같은 금속으로 제조될 수 있다. 고반사성 코팅으로, 예컨대 금으로 반사기 영역을 코팅함으로써 반사 효율이 개선될 수 있다. 반사기(144)는 하나 이상의 채널(146)에 의해 냉각 소스(도시되지 않음)에 결합될 수 있다. 채널(146)은 반사기(144)의 일 면 상에 또는 반사기(144) 내에 형성된 통로(도시되지 않음)에 연결된다. 통로는 물과 같은 유체의 유동을 운반하도록 구성되고, 반사기(144)를 냉각하기 위해 반사기(144)의 일부 또는 전체 표면을 커버하는 임의의 원하는 패턴으로 반사기(144)의 면을 따라 이어질 수 있다.
처리 챔버(100)의 내부 용적은 예비가열 부재(180)와 기판(108) 위에 있는 프로세스 가스 영역(128), 및 예비가열 부재(180)와 서셉터 지지 어셈블리(106) 아래에 있는 퍼지 가스 영역(130)으로 분할된다. 프로세스 가스 공급 소스(148)로부터 공급된 프로세스 가스는 하부 라이너(114)의 측벽에 형성된 프로세스 가스 유입구(150)를 통하여 프로세스 가스 영역(128)에 도입된다. 프로세스 가스 유입구(150)는 대체로 방사상 내측 방향으로 프로세스 가스를 지향시키도록 구성된다. 막 형성 프로세스 동안, 서셉터 지지 어셈블리(106)는, 프로세스 가스 유입구(150)에 인접하며 프로세스 가스 유입구(150)와 대략 동일한 높이에 있는 처리 위치에 위치되어, 프로세스 가스가 층류 방식으로 기판(108)의 상부 표면을 가로질러 정의된 유동 경로를 따라 유동하는 것을 허용할 수 있다. 프로세스 가스는 처리 챔버(100)에서 프로세스 가스 유입구(150)의 반대측에 위치된 가스 유출구(155)를 통하여 프로세스 가스 영역(128)을 빠져나간다. 가스 유출구(155)를 통한 프로세스 가스의 제거는 가스 유출구에 결합된 진공 펌프(156)에 의해 용이하게 될 수 있다. 프로세스 가스 유입구(150) 및 가스 유출구(155)가 서로에 대해 정렬되고 대략 동일한 높이에 배치되므로, 이러한 평행 배열은, 더 평탄한 상부 돔(110)과 결합할 때, 기판(108)을 가로지르는 대체로 평면의 균일한 가스 유동을 가능하게 할 것이라고 여겨진다.
퍼지 가스는 퍼지 가스 소스(158)로부터 하부 라이너(114)의 측벽에 형성된 선택적인 퍼지 가스 유입구(160)를 통하여(또는 프로세스 가스 유입구(150)를 통하여) 퍼지 가스 영역(130)으로 공급될 수 있다. 퍼지 가스 유입구(160)는 프로세스 가스 유입구(150) 아래의 높이에 배치된다. 퍼지 가스 유입구(160)는 퍼지 가스를 대체로 방사상 내측 방향으로 지향시키도록 구성된다. 막 형성 프로세스 동안, 예비가열 부재(180) 및 서셉터 지지 어셈블리(106)는, 퍼지 가스가 층류 방식으로 서셉터 지지 어셈블리(106)의 후면(104)을 가로질러 정의된 유동 경로를 따라 하방으로 그리고 주변으로(down and round) 유동하도록 하는 위치에 위치될 수 있다. 임의의 특정 이론에 얽매이지 않고, 퍼지 가스의 유동은, 프로세스 가스가 퍼지 가스 영역(130)(즉, 예비가열 부재(180)와 서셉터 지지 어셈블리(106) 아래의 영역)에 진입하는 것을 실질적으로 방지하는 것으로 여겨진다. 퍼지 가스는 예비가열 부재(180)와 서셉터 지지 어셈블리(106) 사이에 형성된 갭(182)을 통해 퍼지 가스 영역(130)을 빠져나가고, 프로세스 가스 영역(128)에 진입한다. 다음으로, 퍼지 가스는 가스 유출구(155)를 통해 처리 챔버(100)로부터 배기될 수 있다.
서셉터 지지 어셈블리(106)는 도시된 바와 같은 디스크형 서셉터 지지체를 포함할 수 있거나, 또는 램프들(102)의 열 복사에 대한 기판의 노출을 용이하게 하기 위해 중앙 개구를 갖는 링형 서셉터 지지체일 수 있고, 기판의 에지로부터 기판(108)을 지지할 수 있다. 서셉터 지지 어셈블리(106)는 서셉터 지지체(118) 및 서셉터(120)를 포함한다. 서셉터 지지 어셈블리(106)는, 램프들(102)로부터의 복사 에너지를 흡수하고 그 복사 에너지를 기판(108)에 전도하기 위해 실리콘 탄화물 또는 실리콘 탄화물로 코팅된 흑연으로 형성될 수 있다.
하부 라이너(114)는 석영 재료로 제조될 수 있고, 하부 라이너 위에 배치된 예비가열 부재(180)를 수용하도록 구성된 립(116)을 가질 수 있다. 하부 라이너(114) 상의 립(116)과 예비가열 부재(180) 사이에 공간(184)이 제공될 수 있다. 정렬 어셈블리(190)는 하부 라이너(114)의 립(116) 상에 예비가열 부재(180)를 센터링함으로써 공간(184)을 균일하게 유지할 수 있다. 공간(184)은 하부 라이너(114)와 예비가열 부재(180) 사이에 열 격리를 제공할 수 있다. 추가로, 공간(184)은 예비가열 부재(180)가 하부 라이너(114)로부터의 간섭 없이 온도 변화들로 인해 팽창(및 수축)하는 것을 허용할 수 있다.
예비가열 부재(180)는 실리콘 탄화물(SiC) 재료로 제조될 수 있고, 서셉터 지지 어셈블리(106)뿐만 아니라 서셉터 지지 어셈블리와 예비가열 부재 사이의 공간(184)을 수용하도록 구성된 내측 둘레를 가질 수 있다. 예비가열 부재(180)는 갭(182)에 걸쳐 균일한 폭을 유지함으로써 최하부 퍼지 가스에 의한 프로세스 가스의 희석을 제어하도록 또한 구성된다. SiCP 막들에 대한 에피택셜 처리에서, 최하부 퍼지 가스들은 프로세스 가스들에 대해 큰 희석 효과를 갖는다. 일 실시예에서, 에피택셜 프로세스들의 프로세스 가스 유동은 약 30-40 SLM의 범위 내에 있고, 최하부 퍼지 가스들은 약 5 SLM이다. SiCP 프로세스들에 대한 다른 실시예에서, 에피택셜 프로세스들의 프로세스 가스 유동은 약 5 SLM의 범위 내에 있고, 최하부 퍼지 가스들은 약 5 SLM이다. 최상부 가스들과 최하부 가스들 사이의 비율은 거의 동일할 수 있다. 최하부 가스들이 최상부측에 도달하기 위한 주요 경로는 서셉터 지지 어셈블리(106)와 예비가열 부재(180) 사이에 정의된 갭(182) 사이이다. 따라서, 최하부 퍼지 가스들이 최상부측 프로세스 가스들을 희석하는 경향이 더 크다.
예비가열 부재(180)는 퍼지 가스에 의한 프로세스 가스의 희석을 제어하기 위해 예비가열 부재(180)와 서셉터 지지 어셈블리(106) 사이에 갭(182)을 형성하도록 구성될 수 있다. 갭(182)의 크기는 예비가열 부재(180)가 열 팽창으로 인해 이동할 때 변화할 수 있다. 예비가열 부재(180)와 서셉터 지지 어셈블리(106) 사이의 갭(182)의 크기는 최하부 퍼지가 최상부측 가스 유동에 얼마나 많이 영향을 미치는지를 직접적으로 제어한다. 일 실시예에서, 갭(182)은 약 0.015 인치의 거리를 가질 수 있다.
예비가열 부재(180)는 열 사이클링(thermal cycling) 동안 상당히 이동할 수 있고, 그러한 이동은 처리 챔버(100) 내에 차가운 예비가열 부재(180)를 설치한 후에 심각해질 수 있다. 종래의 처리 챔버들에서, 예비가열 링의 이동은 방사상으로, 회전식으로 그리고 방위각으로 발생하는 경향이 있다. 예비가열 링이 이동하고, 더 이상 서셉터와 동심으로(concentrically) 센터링되지 않을 때, (서셉터가 완벽하게 센터링되어 회전하고 있다고 가정하여) 서셉터와 예비가열 링 사이에 비대칭 갭이 형성될 수 있고, 이는 기판의 일측 상에서 다른 측에 대하여 "경사형" 퇴적 두께를 초래한다. 열 팽창 동안 예비가열 부재(180)가 서셉터 지지 어셈블리(106)와 동심성을 유지하면서 열 팽창 및 수축할 수 있다는 것을 보장하기 위해, 예비가열 부재(180)와 하부 라이너(114)의 립(116) 사이에 정렬 어셈블리(190)가 제공된다.
도 2는 상부 돔이 제거되었으며 예비가열 부재(180) 및 하부 라이너(114)를 위한 복수의 정렬 어셈블리(190)를 (가상선으로) 도시하는 처리 챔버(100)의 상부 평면도를 예시한다. 예비가열 부재(180)는 중심선(240)을 갖는다. 예비가열 부재(180)의 중심선(240)은 서셉터 지지 어셈블리(106)의 중심과 일치할 수 있고, 이는 갭(182)이 예비가열 부재(180)와 서셉터 지지 어셈블리(106) 사이에 정의되는 균일한 폭을 갖게 한다.
예비가열 부재(180)는 링 내에 형성된 슬롯(260)을 또한 가질 수 있다. 슬롯(260)은 슬롯(260)의 제1 면(266)이 슬롯(260)의 제2 면(268)을 터치하지 않도록 예비가열 부재(180)를 완전히 관통하여 형성될 수 있다. 슬롯(260)은 폭(262)을 가질 수 있다. 폭(262)은 예비가열 부재(180)가 열 응력을 유도하지 않고서 팽창하는 것을 허용하도록 구성될 수 있다. 추가로, 폭(262)은 퍼지 가스들이 처리 챔버(100)로부터의 배기를 위해 예비가열 부재(180)의 밑면으로부터 가스 유출구(155)로 전달되는 것을 허용하도록 구성될 수 있다.
정렬 어셈블리(190)는 정렬 메커니즘(210) 및 홈(202)을 가질 수 있다(도 2에는 둘 다 가상선으로 도시됨). 정렬 메커니즘(210)은 예비가열 부재(180) 내에 또는 예비가열 부재(180) 상에 형성될 수 있고, 홈(202)은 하부 라이너(114) 내에 형성될 수 있다. 예를 들어, 정렬 메커니즘(210)은 예비가열 부재(180)의 최하부 표면(117)으로부터 연장될 수 있고, 예비가열 부재(180)의 최상부 표면(181)에 형성된 홈(202)과 정합하도록 구성된다. 대안적으로, 정렬 메커니즘(210)은 하부 라이너(114) 내에 또는 하부 라이너(114) 상에 형성될 수 있고, 홈(202)은 예비가열 부재(180) 내에 형성될 수 있다. 예를 들어, 정렬 메커니즘(210)은 하부 라이너(114)의 최상부 표면(117)으로부터 연장될 수 있고, 예비가열 부재(180)의 최하부 표면(181)에 형성된 홈(202)과 정합하도록 구성된다. 또한, 정렬 메커니즘(210)은 독립적으로 위치되고, 하부 라이너(114)와 예비가열 부재(180) 내에 형성되는 정렬된 홈들(202)로부터 형성된 슬롯에서 움직일(ride) 수 있다. 일 실시예에서, 정렬 메커니즘(210)은 볼(ball)이다. 다른 실시예에서, 정렬 메커니즘(210)은 범프 또는 돌출부이다. 정렬 메커니즘(210) 및 홈(202)은, 예비가열 부재(180)의 열 팽창 및 수축과 연관된 서셉터 지지 어셈블리(106)의 중심선(240)에 대한 예비가열 부재(180)의 방사상 이동을 여전히 허용하면서 하부 라이너(114)에 대한 예비가열 부재(180)의 이동을 제한한다.
일 실시예에서, 정렬 메커니즘(210)은 SiC로 형성되고, 예비가열 부재(180)의 일체형 부분이다. 정렬 메커니즘(210)은 하부 라이너(114)의 불투명한 석영에 형성된 홈(202) 내에 놓인다. 홈(202)의 주축은 반경방향 선(220)으로 도시된 바와 같이 중심(240)으로부터 방사상으로 배향된다. 정렬 메커니즘(210)은 홈(202) 내에서 중심선(240)에 대해 방사상으로 이동할 수 있지만, 측방향으로, 회전식으로 그리고 방위각으로 이동하는 것은 방지된다. 하나 이상의 정렬 어셈블리(190)는 예비가열 부재(180)와 하부 라이너(114)에 대하여 고르게 이격될 수 있다. 일 실시예에서, 3개의 정렬 어셈블리(190)가 예비가열 부재(180)와 하부 라이너(114)에 대하여 고르게, 예를 들어 극 어레이(polar array)로 이격된다. 예를 들어, 정렬 어셈블리들(190)에 대한 간격(250)은 약 120도 떨어져 있을 수 있다. 대안적으로, 간격(250)은 불규칙할 수 있다. 예를 들어, 제1 정렬 어셈블리(190)는 제2 정렬 어셈블리에 대하여 약 100도의 간격(250)을 가질 수 있고, 제2 정렬 어셈블리는 제3 정렬 어셈블리에 대하여 약 130도의 간격을 가질 수 있고, 제3 정렬 어셈블리는 제1 정렬 어셈블리(190)에 대하여 약 130도의 간격을 가질 수 있다.
임의의 개수의 정렬 어셈블리(190)가 이용될 수 있지만, 정렬 어셈블리들(190)의 구성은 갭(182)에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 단일의 정렬 어셈블리(190)는 예비가열 부재(180)가 회전하는 것은 방지하지만, 이동하여 갭(182)을 비대칭으로 하는 것은 방지하지 못할 수 있다. 2개의 정렬 어셈블리(190)는 정렬 어셈블리들(190)이 서로와 정렬되는 경우 갭(182)에서 유사한 비대칭 문제를 가질 수 있다. 간격이 약 120도이도록 정렬 어셈블리들(190)을 오프셋시키면, 예비가열 부재(180)를 센터링하고 갭(182)에 걸쳐 대칭적인 폭을 유지하는 데에 도움이 된다. 일 실시예에서, 예비가열 부재(180) 및 하부 라이너(114)는, 중심선(240)에 대하여 예비가열 부재(180)를 셀프 센터링하고 예비가열 부재(180)가 서셉터 지지 어셈블리(106)에 대하여 회전하고 측방향으로 또는 방위각으로 이동하는 것을 방지하는 3개의 정렬 어셈블리(190)를 갖는다.
도 3은 도 2의 정렬 어셈블리(190)를 도시하는 단면도이다. 예비가열 부재(180)는 하부 라이너(114)의 립(116)과 인터페이싱하도록 구성된 립(310)을 갖는다. 정렬 메커니즘(210)이 홈(202) 내에 배치될 때, 예비가열 부재(180)와 하부 라이너(114)의 립(116) 사이에 제1 갭(342)이 형성될 수 있다. 하부 라이너(114)의 립(116)과 예비가열 부재(180)의 립(310) 사이에 제2 갭(340)이 형성될 수 있다. 제1 갭(342)은 제2 갭(340)과 크기 면에서 유사할 수 있고, 갭들(342, 340) 둘 다는 비례 관계일 수 있다. 즉, 제1 갭(342)의 크기가 증가함에 따라, 제2 갭(340)의 크기도 증가한다. 예비가열 부재(180)와 하부 라이너(114) 사이에 제3 갭(346)(및 제4 갭(182))이 배치될 수 있다. 제3 및 제4 갭(346, 182)은 반비례일 수 있다. 예를 들어, 예비가열 부재(180)가 열 수축함에 따라, 제3 갭(346)의 크기는 증가할 수 있는 한편, 제4 갭(182)의 크기는 감소한다.
예비가열 부재(180)를 열 팽창시키면, 정렬 메커니즘(210)은 홈(202)의 원단(far end)(303)을 향해 이동하게 된다. 마찬가지로, 예비가열 부재(180)의 수축은 볼이 홈(202)의 원단(303)으로부터 멀리 이동하게 한다. 정렬 메커니즘(210) 및 홈(202)은, 예비가열 부재(180)의 열 팽창 및 수축으로 인해 정렬 메커니즘(210)이 홈(202)을 떠나지 않도록 구성된다. 예비가열 부재(180)가 제한된 측방향 이동을 갖도록 홈(202) 상에 립이 형성될 수 있다. 그러나, 예비가열 부재(180)는 여전히 중심선(240)에 대하여 상당히 실질적으로 방사상 균일하게 이동할 수 있다.
종래의 퇴적 반응기들에서의 설치 셋업 및 열 팽창에 의해 야기되는 갭 변동은 예비가열 부재(180)와 하부 라이너(114) 사이에 배치된 홈(202)과 정렬 메커니즘(210)에 의해 감소될 수 있다. 정렬 메커니즘(210) 및 홈(202)은 서셉터 지지 어셈블리(106)에 대한 예비가열 부재(180)의 정렬 및 셀프 센터링을 허용하고, 그에 의해 갭(182)에 걸쳐 균일한 폭을 유지하며, 이는 균일한 퇴적 결과들을 촉진한다. 도 4는 도 3의 하부 라이너(114)에 형성된 홈(202)을 예시하는 한편, 도 5는 도 3의 예비가열 부재(180)로부터 연장되는 정렬 메커니즘(210)을 예시한다.
정렬 메커니즘(210)은 구형(spherical) 또는 다른 적합한 형상일 수 있다. 정렬 메커니즘(210)에 대한 둥근 형상(rounded shapes)은 예비가열 부재(180)와 하부 라이너(114) 사이의 접촉 표면적을 감소시키는 데에 도움을 준다. 감소된 접촉 표면적은 예비가열 부재(180)가 하부 라이너(114)에 대하여 더 쉽게 이동하는 것을 허용한다. 일 실시예에서, 정렬 메커니즘(210)은 실리콘 질화물, 사파이어, 지르코니아 산화물, 알루미늄 산화물, 석영, 흑연 코팅, 또는 에피택셜 퇴적 챔버에서 이용하기에 적합한 임의의 다른 재료를 포함하는 그룹으로부터 제조된다. 일 실시예에서, 정렬 메커니즘(210)은 약 5mm 내지 약 15mm, 예를 들어 10mm의 직경을 갖는다. 도 2에 3개의 볼(210)이 도시되어 있지만, 임의의 개수의 볼(210)이 예비가열 부재(180) 내에 하우징될 수 있다고 고려된다. 그러나, 3개의 볼(210)은 임의의 평면 상의 지점들에 유리하게 접촉한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 홈(202)은 하부 라이너(114) 내로 카운터 싱크될 수 있고, 깊은 V자형(deep-Vee), 사다리꼴 트랙, 또는 적어도 2개의 접촉 지점에서 정렬 메커니즘(210)에 접촉하여 정렬 메커니즘(210)을 유지하도록 적합하게 구성된 다른 형상을 갖는 타원 형상을 형성할 수 있다. 홈(202)은 단축(minor axis)(430)을 갖는다. 단축(430)은 예비가열 부재(180)와 하부 라이너(114) 사이에 (도 3에 도시된 바와 같은) 갭들(342, 340)을 제공하면서 정렬 메커니즘(210)을 유지하도록 크기가 정해지는 치수(432)를 갖는다. 홈(202)의 벽들(410)은 정렬 메커니즘(210)과 홈(202)의 각각의 벽(410) 사이의 단일의 접촉 지점을 촉진하도록 평탄할 수 있다. 이러한 방식으로, 예비가열 부재(180)와 하부 라이너(114) 사이에서 열 전달이 최소화되고, 이는 예비가열 부재(180)의 더 신속한 가열 및 냉각을 유리하게 허용하며, 그에 따라 기판의 더 신속하고 더 정밀한 온도 제어를 허용한다. 대안적으로, 벽들(410)은 정렬 메커니즘(210)을 더 양호하게 지지하도록 만곡될 수 있다.
홈(202)은 길며, 중심선(240)과 방사상 정렬되는 주축(420)을 갖는다. 홈(202)은 예비가열 부재(180)가 열 팽창 및 수축하는 동안 정렬 메커니즘(210)이 홈(202) 내에서 이동하는 것을 허용하도록 구성된 크기(422)를 가질 수 있다. 정렬 메커니즘(210)이 홈(202) 내에서 이동할 때, 정렬 메커니즘(210)의 측면들은 홈(202)의 벽들(410)과 접촉하여, 예비가열 부재(180)가 회전하지 못하게 한다. 공통의 직경에 정렬되지 않는 적어도 2개의 정렬 어셈블리(190)는 예비가열 부재(180)가 서셉터 지지 어셈블리(106)와 오정렬되는 것을 실질적으로 방지할 것이다(즉, 갭(182)에 걸친 균일성을 유지할 것이다).
예비가열 부재(180)는 하부 라이너(114) 내로 카운터싱크된 V 홈(202) 내에 삽입되는 구 형상의 정렬 메커니즘(210)을 갖는다. 정렬 메커니즘(210) 및 홈(202)을 각각 갖는 복수의 정렬 어셈블리(190)는 하부 라이너의 직경 주위에 위치되고, 일례에서는 약 120도 떨어져 있다. 정렬 어셈블리들(190)은 예비가열 부재(180)와 하부 라이너(114)가 반복하여 열 팽창 및 냉각하는 것을 허용한다. 정렬 어셈블리들(190)은 예비가열 부재(180)가 열 처리 사이클들 동안 측방향으로, 방위각으로 또는 회전식으로 워킹하는 것을 없앤다.
전술한 것은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 실시예들 및 추가 실시예들은 발명의 기본 범위로부터 벗어나지 않고서 고안될 수 있으며, 발명의 범위는 이하의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 처리 챔버를 위한 정렬 어셈블리로서,
    립을 갖는 하부 라이너;
    최하부 표면을 갖는 예비가열 부재;
    상기 예비가열 부재의 최하부 표면으로부터 연장되는 정렬 메커니즘; 및
    상기 립의 최상부 표면에 형성되며, 상기 정렬 메커니즘을 수용하도록 구성된 긴 홈(elongated groove)
    을 포함하고,
    상기 정렬 메커니즘은 2개 지점들에서만 상기 긴 홈에 접촉하는 정렬 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정렬 메커니즘은 상기 예비가열 부재의 일체형 부분인, 정렬 어셈블리.
  3. 처리 챔버를 위한 정렬 어셈블리로서,
    립을 갖는 하부 라이너;
    최하부 표면을 갖는 예비가열 부재;
    상기 립의 최상부 표면으로부터 연장되는 정렬 메커니즘; 및
    상기 예비가열 부재의 최하부 표면에 형성되며, 상기 정렬 메커니즘을 수용하도록 구성된 긴 홈
    을 포함하고,
    상기 정렬 메커니즘은 2개 지점들에서만 상기 긴 홈에 접촉하는 정렬 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 정렬 메커니즘은 상기 립의 일체형 부분인, 정렬 어셈블리.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 정렬 메커니즘은 독립적으로 위치되고, 상기 예비가열 부재에서의 상기 긴 홈과 정렬되는 상기 립에서의 홈들로부터 형성된 슬롯에서 움직이는(ride), 정렬 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 정렬 메커니즘은 볼(ball)인, 정렬 어셈블리.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 예비가열 부재는 상기 하부 라이너의 중심선에 대하여 상기 예비가열 부재를 셀프 센터링(self-center)하는 3개의 정렬 메커니즘을 갖는, 정렬 어셈블리.
  8. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 정렬 메커니즘이 상기 홈 내에 배치될 때, 상기 예비가열 부재와, 상기 하부 라이너의 상기 립 사이에 형성되는 제1 갭을 더 포함하는 정렬 어셈블리.
  9. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 긴 홈은 깊은 V자형(deep-Vee)을 갖는 타원 형상인, 정렬 어셈블리.
  10. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 긴 홈은 사다리꼴 트랙을 갖는 타원 형상인, 정렬 어셈블리.
  11. 처리 챔버로서,
    상부 돔;
    하부 돔;
    상기 상부 돔과 상기 하부 돔 사이에 배치된 하부 라이너 - 상기 상부 돔, 상기 하부 돔 및 상기 하부 라이너는 프로세스 가스 영역을 정의함 -;
    상기 프로세스 가스 영역 내에 배치된 서셉터 지지 어셈블리;
    상기 서셉터 지지 어셈블리 상에 배치된 예비가열 부재; 및
    상기 예비가열 부재와 상기 하부 라이너 사이에 배치된 복수의 정렬 어셈블리 - 상기 복수의 정렬 어셈블리 중 2개의 정렬 어셈블리는 공통의 직경 상에 있지 않음 -
    를 포함하고,
    각각의 정렬 어셈블리는,
    정렬 메커니즘; 및
    상기 서셉터 지지 어셈블리의 중심선과 방사상 정렬되는 긴 홈 - 상기 정렬 메커니즘과 상기 홈은 상기 예비가열 부재와 상기 하부 라이너 사이에 균일한 제1 갭을 유지하도록 구성됨 -
    을 포함하고,
    상기 정렬 메커니즘은 2개 지점들에서만 상기 긴 홈에 접촉하는, 처리 챔버.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 정렬 메커니즘이 상기 홈 내에 배치될 때, 상기 예비가열 부재와 상기 서셉터 지지 어셈블리 사이에 형성되는 제2 갭을 더 포함하는 처리 챔버.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 갭은 0.015 인치인, 처리 챔버.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 예비가열 부재는 상기 서셉터와 동심인, 처리 챔버.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 예비가열 부재 및 상기 하부 라이너는 3개의 정렬 어셈블리를 갖고, 상기 3개의 정렬 어셈블리는 중심선에 대하여 상기 예비가열 부재를 셀프 센터링하며, 상기 예비가열 부재가 상기 서셉터 지지 어셈블리에 대하여 방사상 방향이 아닌 방향으로 이동하는 것을 방지하는, 처리 챔버.
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