KR200396090Y1

KR200396090Y1 - 공정 잔류물이 부착되는 표면을 갖는 기판 공정 챔버 부품

Info

Publication number: KR200396090Y1
Application number: KR20-2005-0018490U
Authority: KR
Inventors: 케네쓰 싸이; 브라이언 티. 웨스트; 마오쳉 리; 랙스맨 뮤루게쉬; 홍 왕; 압히짓 데사이
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2004-06-28
Filing date: 2005-06-27
Publication date: 2005-09-15

Abstract

본 공정 챔버 부품은, 기판의 오염을 감소시키기 위하여, 활성화 가스에서 기판의 처리 동안에 공정 잔류물이 잘 부착되는 구조체와 표면을 갖는다. 한 태양에서, 서로 각각 대향으로 위치되는 제 1 및 제 2 나선 홈을 구비한 구조체가 제공된다. 다른 태양에서, 부품 표면은 다수의 방사상으로 이격된 동심 홈과 홈 사이에 형성된 전자 비임 결화 함몰부를 포함한다. 다른 태양에서, 표면은 너얼된 릿지와 주름을 갖는다.

Description

공정 잔류물이 부착되는 표면을 갖는 기판 공정 챔버 부품 {SUBSTRATE PROCESSING CHAMBER COMPONENT HAVING SURFACE WHICH ADHERES PROCESS RESIDUES}

본 고안의 실시예는 기판 공정 챔버의 부품에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼 및 디스플레이와 같은 기판의 처리 공정에서, 기판은 공정 챔버에 위치되고, 기판상의 재료를 증착하거나 에칭하기 위해서 활성화 가스(energized gas)에 노출된다. 일반적인 공정 챔버는, 공정 영역을 감싸는 밀폐외피 벽과, 가스를 챔버에 공급하기 위한 가스 공급부와, 기판을 처리하기 위하여 공정 가스를 활성화시키는 가스 에너자이저와, 기판 지지부와 가스 배기부를 포함하는 공정 부품을 포함한다. 공정 챔버 부품은 또한, 공정 동안에 기판을 고정 및 보호하는데 도움을 줄 수 있는 하나 또는 그 이상의 부품을 일반적으로 포함하는 공정 키트(kit)를 포함한다. 공정 키트 부품의 한 예는, 기판을 지지부상에 고정시키기 위하여 기판 주변을 부분적으로 에워싸는 유지 글램프이며, 유지 클램프는 지지부상의 기판을 고정시키기 위해 기판의 주변을 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 유지 클램프는 또한 공정 잔류물이 기판 및 지지부에 증착되는 것을 감소시키기 위해 기판 및 지지부 중의 하나 또는 그 이상을 적어도 부분적으로 커버할 수 있다.

공정 챔버에서 기판의 처리공정 동안에, 챔버 내부 표면에 증착될 수 있는 공정 잔류물이 발생한다. 예를들면, 공정 잔류물은 기판 지지부 표면과 밀폐외피 벽의 표면을 포함하는 표면상에 증착될 수 있다. 후속 공정 사이클에서, 증착된 공정 잔류물은 내부 챔버 표면에서 "박리(flake off)" 되어, 기판에 떨어져 기판을 오염시킨다. 이 문제를 해결하기 위해서, 챔버에서 부품 표면은 공정 잔류물에 의한 기판의 오염을 감소시키도록 결화(textured)된다. 공정 잔류물은 이들 결화 표면에 부착되고, 공정 잔류물에 의한 기판의 오염의 발생이 감소된다.

한 태양에서, 결화 부품 표면은, 공정 잔류물이 보다 잘 부착하는 함몰부 및 돌출부를 형성하도록 전자기적 에너지 비임을 부품 표면상에 조사(directing)함으로써 형성된다. 결화 부품 표면은 또한 부품상에 결화 코팅을 형성시킴으로써 제공된다. 그러나, 이러한 결화 부품 표면조차도 공정 잔류물 생성 문제를 충분히 감소시키지 못한다.

예를들면, 부품 표면상의 홀 또는 함몰부와 같은, 결화 부품상의 비교적 작거나 좁은 결화 모양들이 공정 잔류물로 너무 신속히 채워질 때에, 단지 몇개의 기판 처리후 부품의 클린닝을 필요로 하는 문제가 일반적으로 일어난다. 또한, 공정 잔류물 필름은 결화 부품 표면 내의 홀 또는 함몰부를 "브리지" 또는 막아서, 박리 없이 부품 표면상에 축적될 수 있는 공정 잔류물의 양을 제한한다. "브리지된(bridged)" 필름은 또한 결화 표면상에 견고하게 유지되지 않으므로, 표면으로부터 조기의 깨짐(spalling)을 야기한다. 따라서, 통상적인 결화 표면 부품은 종종, 부품의 세척이 요구되기 전에 충분히 많은 수의 기판을 처리하지 못하므로, 공정 효율성을 감소시키고 챔버 휴지시간을 증가시킨다. 또한, 비교적 작은 또는 좁은 결화 모양은 때때로 작은 모양내에 공정 잔류물을 "로크"시켜, 부품 세척 및 공정을 새롭게 할때에 공정 잔류물이 쉽게 제거되지 않는다.

예를들면, 공정 잔류물은 유지 클램프 주위 표면에 그리고 기판 수용 표면에 축적될 수 있다. 기판 수용 영역의 치수는 기판에 밀접한 끼움(close fit)을 제공하도록 매우 신중하게 선택되므로, 수용 영역 주위의 공정 잔류물의 축적은 지지부상에 기판의 부적절한 끼움을 초래하고, 수용 표면 및 클램프 링의 하나 또는 그 이상에 기판의 "스틱킹(sticking)" 조차 초래한다. 기판의 "스틱킹"은 예를들면, 알루미늄-함유 재료와 다른 공정 잔류물이 챔버의 여러 표면주위로 이동하는 알루미늄 재-유동 공정과 같은 고온 공정에서 특히 문제가 된다.

따라서, 공정 챔버에서 부품으로부터 축적된 공정 잔류물의 박리를 감소시키는 것이 바람직하다. 부품 표면상의 홀 또는 함몰부의 브리징이 감소된 상태로, 부품 표면상에서 공정 잔류물 축적의 증가된 양을 허용하는 것이 더욱 바람직하다.

기판 지지부의 일부에 기판이 "스틱킹" 되는 것을 감소시킬 수 있는 부품 및 방법을 갖는 것이 또한 바람직하다. 부품은 대향하는 제 1 및 제 2 나선 홈을 갖는 부품 구조체와 표면을 갖는다. 공정 잔류물은, 기판 공정 챔버의 활성화 가스에서 기판의 처리동안 표면의 나선 홈에 부착되어, 공정 잔류물에 의한 기판 오염을 감소시킨다. 부품은 대향의 나선 홈을 부품 구조체의 표면내에 가공함으로써 제조된다.

다른 태양에서, 부품은, 서로 각각 이격되고 각각이 제 1 깊이와 제 1 밀도를 갖는 다수의 제 1 결화 모양을 갖는 제 1 결화 패턴 영역과, 서로 각각 이격되고 각각이 제 2 깊이와 제 2 밀도를 갖는 다수의 제 2 결화 모양을 갖는 제 2 결화 패턴 영역을 구비한 결화 표면을 갖는다. 제 2 깊이 및 제 2 밀도 중의 적어도 하나는 제 1 깊이 및 제 2 밀도와 다르다.

부품의 다른 태양은 방사상으로 이격된 다수의 동심 홈을 갖는 표면을 구비한 하부 구조체를 포함한다. 전자 비임 결화 함몰부가 인접한 홈 사이에 형성된다. 다수의 방사 방향으로 이격된 동심 홈을 표면내에 가공하고, 인접 홈 사이에 전자 비임 결화 함몰부를 형성하도록 표면을 횡단하여 전자 비임을 조사함으로써 부품이 제조된다.

다른 태양에서, 기판 공정 챔버용의 기판 유지 클램프는, 챔버의 기판을 에워싸는 환상부와 기판 주변을 커버하는 오버행(overhang) 렛지를 갖는 링을 포함한다. 유지 클램프는 이격된 너얼 리지(knurled ridge)와 주름을 갖는 오버행 렛지상의 너얼된 노출 표면을 갖는다. 너얼된 노출 표면은 또한 환상부의 일부와 링의 외측 표면을 횡단하여 연장된다. 너얼된 노출 표면은 너얼링(knurling)에 의해 형성된다.

본 고안의 이들 특징과 양상과 유리한 효과가 본 고안을 예시하는 다음의 설명과 첨부된 청구범위 및 도면과 관련하여 이해될 수 있을 것이다. 그러나, 특징들의 각각은 본 고안에서 일반적으로 사용된 것이지 특별한 도면의 내용으로 사용된 것이 아니고, 본 고안은 이들 특징의 어떤 조합을 포함할 수 있음을 이해할 것이다.

도 1에는, 활성화 가스에서 기판(104) 처리를 위한 다수의 부품(100)을 갖는 기판 공정 챔버(106)를 포함하는 기판 처리공정 장치(104)의 한 예시적인 실시예가 도시되어 있다. 예시된 챔버(106)는 PVD 또는 스퍼터링 챔버이다. 부품(100)의 하나 또는 그 이상은 결화 표면(22)을 갖는 부품 구조체(11)를 포함하고 있어서, 기판(104)의 처리 동안 발생한 공정 잔류물이 부품 표면(22)에 부착하여 공정 잔류물로부터 처리된 기판(104)의 오염을 감소시킨다. 부품(100)의 결화 표면(22)은 티타늄, 스테인리스 스틸, 구리, 탄탈, 텅스텐 및 알루미늄 중의 적어도 하나와 같은 금속 재료를 포함할 수 있다. 결화 표면(22)은 또한, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 질화 실리콘, 산화 실리콘, 석영, 탄화실리콘, 산화 이트륨, 산화 지르코늄, 산화 티타늄 중의 적어도 하나와 같은 세라믹 재료를 포함한다. 결화 표면(22)을 갖도록 제조되거나 처리될 수 있는 어플라이드 머티어리얼스사 부품 번호의 예는 부품 번호 0021-17718, 0200-00673, 0200-00674, 0021-17721, 0021-17719, 0021-17717 및 0021-17720 을 포함한다.

한 태양에서, 부품(100)은, 표면(22)상에서 연속 섹션(83)의 평균 길이와 숫자를 줄임으로써 표면(22)으로부터 공정 증착물의 박리 또는 스폴링(spalling)을 방지하기 위한 결화 표면(22)을 포함한다. 과도하게 긴 연속 섹션(83)상에 축적된 공정 증착물은 서로 각각 매우 강하게 부착되고, 그 결과, 긴 잔류물 스트립으로 부품(100)에서 스폴링되고, 이것은 챔버(106)에서 처리되는 기판의 오염을 초래한다. 대조적으로, 충돌에 의한 분열 또는 크래비스 또는 다른 표면 불연속성이 있는 표면 섹션은 표면에 공정 잔류물의 보다 양호한 부착을 제공하여, 잔류물이 표면에서 쉽게 박리 또는 스폴링되지 않는다.

한 태양에서, 적은 수의 과도하게 긴 연속 섹션(83)을 갖는 개선된 표면(22)이, 예들들면, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 표면에 제 1 및 제 2 나선 홈(80a,80b)을 각각 형성시킴으로써 제공된다. 나선 홈(80a,80b)은 서로 각각 대향으로 있을 수 있다. 예를들면, 홈(80a,80b)은 반대 방향으로 이동하는 좌측 및 우측-핸디드 홈일 수 있고, 표면에 형성된 대향 나사를 포함할 수 있다. 양호한 태양에서, 대향 나선 홈(80a,80b)은 위에서 보아 표면(22)을 중심으로 시계방향으로 회전하는 우측-핸디드 나선 홈(80a)과, 표면(22)을 중심으로 반시계방향으로 회전하는 좌측-핸디드 나선 홈(80b)을 포함한다. 나선 홈(80a,80b)은 서로 각각 횡단하고 교차하여 부품 표면(22)의 실질적인 연속 섹션(83)인 비-홈부(81, un-grooved portions)를 분열시켜 짧게 만든다. 한 태양에서, 나선 홈(80a,80b)을 포함하는 표면(22)은 약 0.1 cm(0.04 인치) 보다 큰 홈(80a,80b) 사이의 길이 또는 원주를 갖는 연속부(83)가 실질적으로 없다. 예를들면, 연속 섹션(83)의 평균 길이 또는 원주는 약 0.05 cm(0.02 인치) 미만이다. 한 태양에서, 연속부(83)의 길이 또는 원주는 0 cm 약간 위부터 약 0.1 cm (0.04 인치) 이하 범위에 있다. 다른 태양에서, 표면(22)상의 홈(80a,80b) 사이의 연속 섹션(83)은 약 0.1 cm²(1600 스퀘어 싸우즌드 오브 인치)의 면적을 초과하지 않는데, 예를들면, 면적은 약 0.001 cm²(225 스퀘어 싸우즌드 오브 인치)에서 약 0.1 cm²(1600 스퀘어 싸우즌드 오브 인치)의 범위에 있다. 대향 나선 홈(80a,80b)은 보다 불연속적인 표면을 형성하여 공정 잔류물의 표면(22)에의 부착을 개선한다.

도 2a 및 도 2b는 대향 나선 홈 구성을 갖는 부품(100)의 실시예를 도시하고 있다. 예를들면, 도 2a는 부품(100)의 내부 표면(22)에 형성된 대향 나선 홈(80a,80b)을 갖는 원통 모양 부품(100)의 한 섹션, 이 경우에 챔버 시일드(shield, 120)의 원통 모양 섹션을 도시하고 있다. 이 실시예에서, 대향 나선 홈(80a,80b)은, 시일드(120)의 중앙 축(94)을 중심으로 선회하는 반면에 시일드(120) 표면(22)을 횡단하여 수직으로 연장하여 시일드 표면(22)의 적어도 일부에 걸치는 홈의 나선을 형성한다. 시일드(120)의 중앙 축(94)은 일반적으로 도 1에 예로서 도시된 바와 같이, 공정 챔버(106)의 중앙 축과 일치한다. 예를들면, 제 1 나선 홈(80a)은 우측-핸디드 방향을 포함할 수 있는데, 그 방향에서 나선 홈(80a)은 부품(100)의 표면(22)을 중심으로 시계방향으로 회전하고, 또한 나선 홈(80a)의 길이/선회가 증가되는 상태이다. 제 2 나선 홈(80b)은 좌측-핸디드 방향을 포함할 수 있는데, 그 방향에서 나선 홈은 부품의 표면(22)을 중심으로 반시계방향으로 회전하고, 또한 나선 홈의 길이/선회가 증가되는 상태이다. 한 태양에서, 나선 홈(80a,80b)은 시일드(120)의 바닥(103)과 같은, 시일드(120)의 한 단부를 향하여 위치된 개시점(82a,82b)에서 시작하고, 시일드(120) 중앙 축을 중심으로 상방으로 회전하여 시일드(120) 상부(101)와 같은, 시일드(120)의 대향 단부를 향하여 위치된 나선 종료점(84a,84b)에서 종료한다. 중앙 축(94)에 대하여 홈(80a,80b) 각각에 의해 형성된 적절한 나선 각은 예들들면, 약 45°와 약 75°사이와 같은, 적어도 약 45°, 그리고 심지어 약 60°일 수 있다. 각 나선 홈(80a,80b)의 나선 아암(99a,99b) 사이의 적절한 공간(s)은 약 0.6 cm(0.25 인치)와 같은, 약 0.25 cm(0.1 인치)와 약 1.3 cm (0.5 인치) 사이일 수 있다.

도 2b는 링-모양이고 상부 표면(34)에 형성된 대향 나선 홈(80a,80b)을 갖는 부품(100)의 다른 실시예를 도시하고 있다. 링 모양 부품(100)은 예를들면, 유지 클램프, 증착 링(128) 및 유지 클램프(20)중의 적어도 하나와 같은 공정 키트(139) 부품을 포함한다. 대향 나선 홈(80a,80b) 각각은, 부품(100)의 중앙 축(85)을 향하여 위치된 나선 개시점(82a,82b)으로부터 부품의 주변을 향하여 위치된 나선 정지점(84a,84b)까지 증가되는 홈 반경(r)으로 부품(100)의 표면(22)을 중심으로 회전한다. 도시된 태양에서, 나선 홈(80a,80b)은 부품(100)의 중앙 축(94)에 대하여 동심이고, 대향 나선 홈(80a,80b)은 일반적으로 표면(22) 상의 다양한 점에서 십자로 서로 교차하여 연속 표면 세그먼트를 분열시킨다. 각 나선 홈(80a,80b)의 나선 아암(99a,99b) 사이의 적절한 공간은 약 0.6 cm(0.25 인치)와 같은, 약 0.25 cm(0.1 인치)와 약 1.3 cm(0.5 인치) 사이일 수 있다. 따라서, 링-모양 부품상의 대향 나선 홈(80a,80b)은 홈(80a,80b)의 수평의 그리고 외측으로 선회하는 패턴을 형성하여 공정 잔류물의 부품 표면(22)에의 부착을 개선시킨다.

다른 태양에서, 표면(22)은 또한 도 2c에 도시된 바와 같이, 표면(22)의 연속 섹션을 분열시키는 하나 또는 그 이상의 링-모양 홈(92)을 포함한다. 링-모양 홈(92)은 시일드(120)의 중앙 축(94)과 같은 부품(100)의 중앙 축과 동심이고 그것을 에워싼다. 링-모양 홈(92)은 서로 각각 동심이고 표면(22)을 가로질러 축 방향 또는 방사상으로 이격된다. 링-모양 홈(92)은 또한 바람직스럽게 표면(22)을 따라서 다수의 점에서 대향 나선 홈(80a,80b)을 가로질러 그것과 교차하여, 어떤 연속의 선형 또는 방사상의 표면 섹션도 분열시킨다. 한 태양에서, 링-모양 홈(92)은 시일드(120)의 축방향 길이를 따르는 것과 같은, 원통 모양 부품(100)의 표면(22)을 따라서 수직으로 이격된다. 다른 태양에서, 링-모양 홈(92)은 공정 키트(139)의 링-모양 부품(100)의 반경(r)을 따르는 것과 같은, 링-모양 부품(100)의 표면(22)을 따라서 방사상으로 이격된다. 링-모양 홈(92)사이의 공간은 적절한 잔류물 부착을 제공하도록 선택된다. 예를들면, 시일드(120)상의 인접한 링-모양 홈(9) 사이의 적절한 공간은 약 0.6 cm (0.25 인치)와 같은, 약 0.25 cm (0.1 인치)와 약 1.3 cm (0.5 인치)사이일 수 있다.

부품(100)에서의 대향 나선 홈(80a,80b)은 바람직하게 표면(22)에서 공정 잔류물의 부품(100)에의 부착을 개선하기에 충분히 큰 깊이를 갖는다. 예들들면, 표면(22)에서 대향 나선 홈(80a,80b)의 적절한 깊이는 약 0.25 mm 와 약 1.5 mm 사이와 같은, 적어도 약 0.25 mm, 그리고 약 1.5 mm 이하이다. 홈(80a,80b)의 깊이는 부품(100)의 재료 조성에 따라 너얼링에 의해 형성될 수 있는 깊이보다 크다. 한 태양에서, 제 1 나선 홈(80a)의 깊이는 제 2 나선 홈(80b)의 깊이와 다르다. 나선 홈(80a,80b) 깊이가 바람직하게 적어도 한 영역에서 적어도 약 0.25 mm 이지만, 홈(80a,80b)은 표면(22)의 다른 영역에서 0.25 mm 보다 얕을 수 있다. 또한, 홈(80a,80b)은 홈(80a,80b)의 전체 길이를 따라서 적어도 약 0.25 mm의 깊이를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 나선 홈(80a,80b)은 또한 인접한 나선 아암(99a,99b) 사이의 서로 다른 공간을 포함한다.

한 태양에서, 표면(22)은 도 2c에 도시된 바와 같이, 표면(22)의 제 1 결화 패턴 영역(96a)에서 제 1 결화 패턴(95a)을 그리고 표면(22)의 제 2 결화 패턴 영역(96b)에서 제 2 결화 패턴(95b)을 형성하는, 예들들면 대향 나선 홈(80a,80b)과 같은 제 1 및 제 2 결화 모양(98a,99b)을 포함한다. 예들들면, 제 1 결화 패턴(95a)은 각 나선 홈(80a,b)의 나선 아암(99a,99b) 사이에 제 1 깊이 및 제 1 공간중의 하나 또는 그 이상을 포함하는데, 그것은 제 2 결화 패턴(95b)에서의 제 2 깊이 및 제 2 공간과 다르다. 제 1 결화 패턴(95a)에서의 나선 아암(99a,99b)의 밀도 또한 제 2 결화 패턴(95b)에서의 그것과 다르다. 한 태양에서, 표면(22)은 표면(22)의 제 1 영역(96a)의 제 1 깊이로부터 표면(22)의 제 2 영역(96b)의 제 2 깊이로 깊이가 변화하는 대향 나선 홈(80a,80b)을 포함한다. 표면(22)을 횡단하는 나선 홈(80a,80b) 깊이의 변화는 상이한 챔버위치에서 잔류물의 부착을 위해 홈을 적정화시킨다. 예를들면, 공정 챔버(106)의 공정영역에 근접한 영역과 같은, 공정 증착물의 부피가 큰 영역에서, 나선 홈(80a,80b)은 잔류물의 많은 수를 수용하도록 큰 깊이를 포함한다. 다른 예로서, 큰 잔류물 증착 부피를 격지 않는 영역은 작은 증착 부피를 수용하도록 덜 깊고 얕은 홈(80a,80b)을 포함한다. 깊이는 또한 챔버(106)의 상이한 영역에 형성되는 잔류물 증착부의 일반적인 조성과 구조에 따라 적정화된다. 공간과 깊이는 또한 사용되는 부품과 공정의 형태에 따라서 적정화된다.

각 대향 나선 홈(80a,80b)에서 나선 아암(99a,99b) 사이의 공간과, 표면(22)의 단위 면적당 나선 아암(99a,99b)의 숫자는, 부품(100)의 상이한 결화 패턴 영역(96a,96b)에서의 잔류물의 적절한 부착을 제공하도록 부품(100)의 표면(22)을 횡단하여 변화한다. 예를들면, 나선 아암(99a,99b) 사이의 밀접한 공간(s)과 나선 아암(99a,99b)의 높은 밀도가 무거운 잔류물 증착을 격는 결화 패턴 영역(96a,96b)에 제공되어, 나선 아암(99a,99b)의 높은 밀도를 통해 공정 잔류물의 큰 부피를 양호하게 수용한다. 나선 아암(99a,99b) 사이의 넓은 공간(s)과 나선 아암(99a,99b)의 낮은 밀도가 작은 잔류물 증착 부피를 경험하는 결화 패턴 영역(96a,96b)에 제공된다. 표면(22)에 형성된 링-모양 홈(92)은 또한 원하는 잔류물 부착 특성에 따라서 표면을 횡단하여 공간과 깊이에서 변화한다.

시일드(120)의 한 섹션에서 제 1 및 제 2 결화 패턴(95a,95b)을 갖는 표면(22)의 한 태양이 도 2c에 도시되었다. 이 실시예에서, 각 나선 홈(80a,80b)의 인접한 나선 아암(99a,99b) 사이의 공간은 시일드(120)의 중심부(97)를 향하여 위치된 표면(22)의 제 1 결화 패턴 영역(96a)에 더 인접하고, 공정 챔버(106)의 공정 영역에 인접한다. 시일드(120)의 상부(101)를 향하여 위치된 표면(22)의 제 2 결화 패턴 영역(96b)은, 이 보다 먼 영역이 공정 증착물의 작은 부피를 경험하기 때문에, 나선 아암(99a,99b)사이의 큰 공간을 유지하면서 나선 아암(99a,99b)의 낮은 밀도를 갖는다. 시일드(120)의 바닥(103)을 향하여 위치된 제 3 결화 패턴 영역(96c)은 비슷하게 인접한 나선 아암(99a,99b)사이에 보다 큰 공간을 갖는다. 각 대향 나선 홈(80a,80b)의 나선 아암(99a,99b)의 깊이는, 시일드(120)의 중심부(97)를 향하는 큰 깊이로부터 시일드(120)의 상부(101)와 바닥(103)을 향하는 얕은 깊이까지 변화한다. 다른 태양에서, 예를들면, 증착링(12)과 같은 링-모양 부품(100)은, 증착의 최고 수준이 경험되는 링 표면(22)의 중간 주위에서 보다 큰 깊이를 갖는 나선 아암(99a,99b)과, 잔류물 증착이 작아지는 링-모양 부품(100)의 중심(85)과 주변(87)을 향한 곳에서 작은 깊이를 갖는 보다 얕은 나선 아암(99a,99b)을 포함한다. 한 태양에서, 링-모양 부품(100)상의 나선 아암 패턴은, 표면(22) 중간 주위에서 비교적 깁고 꽤 큰 공간을 그들 사이에 구비한 넓은 아암(99a,99b)을 갖는 "거친" 패턴으로부터, 링-모양 부품(100)의 중심(85)과 주변(87)을 향한 곳에서 비교적 얕고 보다 밀접하게 함께 이격된 얇은 아암(99a,99b)을 갖는 "미세한" 패턴까지 변화한다.

한 태양에서, 제 1 결화 패턴 영역(96a)의 나선 아암(99a,99b)의 깊이는 제 2 결화 패턴 영역(96b)에서의 깊이의 적어도 약 2배이고, 제 2 결화 패턴 영역(96b)의 인접한 나선 아암(99a,99b)사이의 제 2 공간은 제 1 결화 패턴 영역(96a) 공간의 적어도 약 1.7 배가 된다. 예들들면, 각 대향 나선 홈(80a,80b)의 나선 아암(99a,99b)의 깊이는, 약 0.8 mm(0.03 인치) 와 약 1.3 mm(0.05 인치)사이와 같은, 적어도 약 0.8 mm(0.03 인치)의 제 1 결화 패턴 영역(96a)에서의 제 1 큰 깊이로부터, 약 0.4 mm(0.015 인치)와 약 0.6 mm(0.025 인치) 사이와 같은, 약 0.6 mm(0.025 인치) 미만의 제 2 결화 패턴 영역(96b)에서의 제 2 작은 깊이까지 변화한다. 각 대향 나선 홈(80a,80b)에서 인접한 나선 아암(99a,99b) 사이의 공간은, 약 1 mm(0.04 인치)와 약 1.5 mm(0.06 인치) 사이에서와 같은, 약 1.5 mm 미만의 제 1 결화 패턴 영역(96a)의 제 1 작은 공간으로부터, 약 1.8 mm(0.07 인치)와 약 2.8 mm(0.11 인치) 사이에서와 같은, 적어도 약 1.8 mm(0.07 인치)의 제 2 결화 패턴 영역(96b)의 제 2 큰 공간까지 변화한다. 한 태양에서, 깊이와 공간중의 하나 또는 둘이 값이 급격한 변화 없이 연속적으로 제 1 값에서 제 2 값으로 변화한다.

대향 나선 홈(80a,80b)을 포함하는 표면(22)은 예를들면, 대향 나선 홈(80a,80b)을 표면(22)내에 카빙(carving) 및/또는 밀링할 수 있는 가공 방법과 같은 적절한 방법에 의해 형성될 수 있다. 예들들면, 대향 나선 홈(80a,80b)은 컴퓨터 수치 제어(CNC) 가공 방법을 통하여 부품 구조체(11)의 표면(22)내로 절삭될 수 있다. CNC 방법에서, 원하는 홈 모양과 깊이가 예들들면, 회전 블래이드와 같은 절삭 장치를 제어하고 홈(80a,80b)을 표면(22)내에 절삭하는 컴퓨터 제어기내에 프로그램화된다. 컴퓨터 제어기는 부품 표면(22)을 소정 부피와 모양으로 절삭하여 원하는 홈(80a,80b)을 형성하도록 하는 절삭 장치를 조정하는 프로그램 코드를 포함한다. 당업자에게 공지된 원하는 홈 모양을 형성하는 다른 방법이 사용될 수 있다. 당업자에게 공지된 다른 밀링 및 절삭 방법이 또한 원하는 홈을 형성하는데 사용될 수 있고, 예들들면, 레이저 절삭 및 벤딩 방법과 같은 당업자에게 공지된 다른 금속 모양화 방법이 사용될 수 있다.

한 태양에서, 도 3에 도시된 바와 같이, CNC 가공 방법은 회전 절삭 블래이드(73)를 포함하는 절삭 블래이드(73)를 원하는 홈(80a,80b)을 형성하는 패턴으로 표면(22)을 횡단하여 민다. 회전 절삭 블래이드(73)는 원하는 크기를 갖는 홈(80a,80b)을 형성하도록 바람직하게, 약 1.3 cm(0.5 인치) 와 약 10 cm(4 인치) 사이의 직경과 같은, 비교적 작은 직경(d)을 갖는 이중 각 블래이드를 포함하고, 또한 바람직하게, 약 60 °와 같은, 약 45°와 약 90°사이로서 65°미만의 비교적 날카로운 끼인각(α)을 갖는다. 표면(22)에 대한 회전 절삭 블래이드의 rpm 과 압력은 원하는 홈 모양을 형성하도록 선택된다. 절삭 블래이드(73)는 바람직하게 표면(22)에서 완만화된 홈(80a,80b)을 형성하고, 마이크로크래킹의 발생과 표면(22)의 파손을 감소하도록 반쪽의 완만화된 팁(75)을 포함한다. 세라믹을 포함하는 표면(22)에 대해서, 절삭 블래이드(73)는 예를들면, 다이아몬드 코팅 연마 공구와 같은 적절한 마찰부를 갖는 연마 휘일을 포함한다.

다른 태양에서, CNC 가공 방법은 원하는 홈 모양과 크기를 형성하도록 비-회전 절삭 엣지를 포함하는 절삭 블래이드를 표면(22)을 횡단하여 민다. 비-회전 절삭 엣지는 원하는 모양과 크기를 갖는 홈(80a,80b)이 형성될 때까지, 표면(22)에 대하여 미리 선택된 압력으로 원하는 횟수만큼 표면(22)을 횡단하여 밀린다. 절삭 블래이드(73)는 연마에 높은 경도를 갖고 부품 표면(22)내로 절삭되는 재료를 포함한다. 예들들면, 금속 표면(22)을 갖는 부품에 대해, 절삭 블래이드(73)는 텅스텐 카바이드로 제조된 팁(75)을 포함한다. 세라믹 표면(22)을 갖는 부품에 대해서는, 절삭 블래이드(73)는 다이아몬드 및 붕소 카바이드중의 적어도 하나를 포함한다. 또한, 홈(80a,80b)은 예비 성형체를 소결하기 전에 연성 세라믹 예비성형체로 형성될 수 있는데, 홈 형성 동안에 세라믹의 크래킹과 파손 가능성을 감소시킨다. CNC 방법은 원하는 모양과 매개 변수를 CNC 컴퓨터 프로그램에 입력하여 최종 홈 모양의 양호한 제어를 가능하게 하여, CNC 컴퓨터가 올바른 가공 매개 변수를 효율적으로 그리고 자동으로 평가하여 홈(80a,80b) 형성을 위한 적절한 절삭 단계를 수행할 수 있다.

한 태양에서, 대향 나선 홈(80a,80b)의 형성후에 표면(22)은 또한, 홈의 엣지를 둥글게 하도록 처리되어 엣지, 코너 및 표면(22)으로부터의 다른 날카로운 전이부를 포함하는 날카로운 엣지(76)를 제거한다. 날카로운 엣지(76)의 제거는 부품 표면(22)에서 축적된 공정 잔류물의 스폴링 또는 박리를 감소시키는데 바람직하다. 홈(80a,80b)의 날카로운 엣지(76)는 위에 놓인 잔류물 증착 필름에서 파손과 크랙을 야기하고 궁극에 가서는 기판상에 증착되고 기판을 오염시키는 응력 집중부로서 작용한다. 한 태양에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 부품 표면(22)에 날카로운 엣지(76)가 없다. 표면(22)은 날카로운 엣지(76)를 제거하기 위해서 예들들면, 표면(22)에 대한 화학적 에칭, 전기화학적 그래이닝(graining), 또는 그리트(grit) 블라스팅(blasting)에 의해 처리된다. 예를들면, 화학적 에칭 방법에서, 홈(80a,80b)을 포함하는 표면(22)은 날카로운 엣지(76)를 부식시키도록 예들들면, HF 또는 HNO₃ 와 같은 화학적 에칭 용액에 함침된다. 전기화학적 그래이닝 방법에서, 표면(22)은 HCl 용액과 같은 전기화학적 그래이닝 욕에 함침되고, 용액을 통하여 전류를 가하여 표면(22)상의 날카로운 엣지 및 엣지들을 전기화학적으로 부식시킨다. 그리트 블라스팅 방법에서, 그리트 입자가 압축 공기를 사용하여 표면(22)을 향하여 추진되어 날카로운 엣지(76)를 제거한다. 적절한 그리트 블라스팅과 전기화학적 그래이닝 공정과 매개 변수가, 본원에 전적으로 참조되고 어플라이드 머티어리얼스사에 양도되었으며, 2004년 6월 7일 출원되고 발명의 명칭이 "결화 챔버 표면" 인, Brueckner 등에 의한 미합중국 특허출원 번호 제 10/863,151 호에 공지되어 있다. 한 태양에서, 홈(80a,80b)사이의 연속 섹션(83)의 면적은 충분히 작게 유지되어, 홈사이의 이들 섹션(83)이 홈(80a,80b) 사이에서 원호-표면 세그먼트를 형성하도록 완만화 된다. 예를들면, 각 연속 섹션(83)의 면적은 약 0.6 mm²(100 스퀘어 싸우즌드 오브 인치) 미만이다. 이들 방법의 다양한 조합도 당업자에게 명백한 것으로 가능할 것이다.

표면(22)은 또한 하나 또는 그 이상의 거친 영역(86)을 제공하도록 처리될 수 있다. 예들들면, 표면(22)은 대향 나선 홈(80a,80b) 사이의 표면(22)의 연속 섹션(83)을 거칠게 처리하여 공정 잔류물의 이들 섹션에의 부착을 강화시킨다. 거칠어진 영역(86)의 적절한 평균 표면 거칠기는 약 1.6 ㎛(63 마이크로인치)와 약 12.5 ㎛(500 마이크로인치) 사이와 같은, 적어도 약 3.2 ㎛(125 마이크로인치)가 된다. 표면(22)은 예들들면, 표면의 전기화학적 그래이닝 및 그리트 블라스팅중 적어도 하나에 의해 거칠게 된다. 한 태양에서, 표면을 거칠게 하는 단계는 날카로운 엣지(76)의 게거 및 완만화 단계와 별도로 수행된다. 한 태양에서, 표면 거칠기 단계는 날카로운 엣지(76)의 제거 및 완만화와 별도로 수행된다. 다른 태양에서, 표면(22) 영역(86)은 날카로운 엣지(76)를 완만하게 하기 위해 수행되는 단계동안에 원하는 표면 거칠기까지 거칠어진다.

대향 나선 홈(80a,80b)을 포함하는 표면(22)을 갖는 부품(100)은 다른 결화 부품에 비해 여러 유리한 효과를 제공한다. 예들들면, 나선 홈(80a,80b)을 포함하는 표면(22)은 그리트 블라스팅 또는 전자 비임 조사법 하나에 의해 거칠게된 표면의 거칠기보다 큰 표면 거칠기를 갖는다. 주기적 홈 패턴을 포함하는 나선 홈(80a,80b)의 반복 패턴은 증착된 잔류물 필름에서 국부적 응력을 최소화하여 양호한 부착을 제공한다. 표면상의 완만화 엣지(76)와 다른 엣지는 증착 잔류물 필름의 국부적 마이크로크래킹을 감소시키는 것을 도와서 필름의 스폴링을 방지한다. 또한, 전자 비임을 조사하여 형성된 표면과 같은, 나선 홈(80a,80b)을 갖는 부품 표면(22)은 다른 표면보다 세척이 보다 용이한데, 개방된 나선 홈(80a,80b)이 잔류물의 용이한 제거를 허용하기 때문이다. 이것은 예를들면, 본원에 전적으로 참조되고 어플라이드 머티리어리얼스사에 양도되었으며, 2004년 6월 17일 출원되고 발명의 명칭이 "탄탈-함유 재료의 전기화학적 제거" 인, Wang 등에 의한 미합중국 특허 번호 제 10/870,716 호에 공지된 세척 방법과 같은 전기화학적 세척 방법에 대해 특히 부합한다. 또한, 방법의 신축성은, 나선 홈이 표면이 변화는 영역에서 상이한 깊이와 상이한 치수를 갖도록 적정화 및 상이한 부품의 적정화까지도 가능하게 한다. 더욱이, 홈(80a,80b) 형성에 대한 기계적 절삭 방법이 세라믹 표면(22)을 갖는 부품뿐 아니라 금속 표면(22)을 갖는 부품(100)에도 실시될 수 있다. 따라서, 대향 나선 홈을 갖는 방법 및 부품은 기판(104)의 처리 공정에 대해 부품의 적정화에서 여러 유리한 효과를 제공한다.

다른 태양에서, 부품(100)은 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 공정 잔류물에 의한 기판(104)의 오염을 감소시키기 위해서 결화 표면(22)을 갖는 기판 유지 클램프(20)를 포함한다. 기판 유지 클램프(20)는 기판(104)을 기판 지지부(114)의 기판 수용 표면(180)상에 고정시킬 수 있고, 또한, 공정 잔류물의 기판(104)상에의 증착을 감소시킬 수 있다. 도시된 태양에서, 기판 유지 클램프(20)는 기판(104)을 중심으로 환상 외측부(26)를 갖는 링(24)과 기판(104)의 주변을 부분적으로 넘어 연장되는 오버행 렛지(30)를 포함한다. 기판(104)의 상부면(105)은 링(24)의 원통형 개구(37)를 통하여 노출된다. 링(24)의 환상 외측부(26)는, 기판 지지부(114) 상에 위치된 기판(104)의 주변(28)을 적어도 부분적으로 에워싸서 기판(104)을 지지부(114)상에 부분적으로 고정시키기에 충분히 큰 직경(31)을 갖는 내측 벽(33)을 포함한다. 오버행 렛지(30)는 환상 외측부(26)에서 내측으로 연장되어 기판(104)의 주변(39)을 적어도 부분적으로 커버하고, 기판(104)의 주변(39)을 넘어 약 1 mm에서 약 1.5 mm 까지 연장되고, 기판(104)의 주변(39)상에 안착되기까지 한다. 유지 클램프(20)의 상부면(34)은 챔버(106)의 공정 영역(109)과 접하고, 유지 클램프(20)의 오버행 렛지(30)와 환상부(26) 양자를 횡단하여 연장된다. 상부면(34)은 기판(104)의 상부면(105)과 평행하다. 오버행 렛지(30)는 공정 잔류물의 기판(104)상으로의 재-증착으로부터 기판(104)의 주변을 보호하고, 또한 공정동안 기판(104)을 기판 수용 표면(180)에 고정하도록 기판을 유지 또는 "클램프" 한다.

유지 클램프(20)는 유지 클램프(20)를 공정 챔버(106)의 일부에 접속시키기 위한 다른 구조 부재를 포함한다. 예들들면, 도 5b에 도시된 바와 같이, 유지 클램프(20)는 하나 또는 그 이상의 하방 연장 벽(33a,33b)을 포함한다. 제 1 하방 연장 벽(33a)은 기판(104)의 주변(28)을 에워싸고 인접하는 내경(31)을 갖는 제 1 환상 벽을 포함하여 기판(104)의 측부를 보호한다. 오버행 렛지(30)는 제 1 하방 연장 벽(33a)으로부터 방사상 내측으로 연장된다. 제 2 하방 연장 벽(33b)은 제 1 하방 연장 벽(33a)에 동심적 외부인 제 2 환상 벽을 포함하고, 접속 공간(49)이 제 1 및 제 2 벽(33a,33b) 사이에 유지된다. 접속 공간(49)은 도 4에 도시된 바와 같이, 유지 클램프(20)를 지지부(114)에 접속시키도록 지지부(114)의 일부를 수용할 수 있다. 제 2 하방 연장 벽(33b)은 또한 하방으로 충분한 거리까지 연장되어 기판 지지부(114)의 내부를 커버하여 부식을 방지한다.

개선된 공정 결과물이, 유지 클램프의 적어도 일부에 너얼된 노출 표면(22)을 포함하는 결화 표면(22)을 형성하는 것에 의해 제공된다는 것이 밝혀졌다. 너얼된 노출 표면(22)은 예를들면, 경화 엣지를 표면위에 롤링하는 것과 같은, 하나 또는 그 이상의 경화 엣지(56)를 유지 클램프(20)의 표면내로 함몰시켜, 패턴 모양(35)을 표면상에 임프린팅(imprinting) 또는 엠보싱(embossing)함으로써 형성된다. 패턴 모양(35)은 너얼된 노출 표면(22)상에 함몰부 및 돌출부를 포함한다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 예에서, 패턴 모양(35)은 상승된 릿지(42)를 포함하는 너얼된 노출 표면(22)에서, 함몰된 주름 또는 채널뿐 아니라 다수의 돌출부와 함몰부를 포함한다. 상승된 릿지(42)와 함몰된 주름(44)은, 잔류물의 너얼된 노출 표면(22)에의 부착을 개선하는 너얼된 노출 표면(22)의 중간 높이를 나타내는 중간선(46)을 넘는 크기를 포함한다. 릿지(42)와 주름(44)의 크기는 중간선 또는 평균 표면 높이로부터 릿지 높이 또는 주름 깊이의 최대 이탈을 포함한다. 한 태양에서, 릿지(42)의 하나 또는 그 이상은 약 1 mm 와 1.5 mm 사이와 같은, 적어도 약 0.5 mm 및 약 2.5 mm 미만인 중간선(46)을 넘는 크기를 포함한다. 주름(44)은 너얼된 노출 표면(22)에 함몰부를 제공하도록 중간선(46) 아래로 연장되는 너얼된 노출 표면에 채널 또는 트랜치를 포함한다. 예들들면, 주름의 하나 또는 그 이상은 약 1 mm 와 1.5 mm 사이와 같은, 적어도 약 0.5 mm 및 약 2.5 mm 미만의 중간선(46) 아래의 크기를 갖는다.

패턴 모양(35)에 의해 제공된 너얼된 릿지(42) 및 주름(44)의 숫자는 잔류물의 적절한 부착을 제공하도록 선택된다. 예들들면, 유지 클램프(20)는 약 100 에서약 150 의 릿지(42)와 약 100에서 약 150의 주름(44)을 포함한다. 릿지(42)와 주름(44)을 갖는 너얼된 노출 표면(22)은, 기판 오염과 기판(104)의 지지부(114)에의 "스틱킹"을 감소시키도록 공정 잔류물의 수집을 가능하게 하는 패턴 모양(35)을 제공함으로써 개선된 기판 처리공정 성능을 제공한다.

너얼된 노출 표면(22)이, 챔버(106)의 활성화 가스에 노출된 표면과 같은, 공정 잔류물의 부착을 개선시키는 유지 클램프(20)의 부분에 제공된다. 한 태양에서, 너얼된 노출 표면(22)은 오버행 렛지(30)의 노출된 표면의 적어도 일부를 포함한다. 오버행 렛지(30)에 너얼된 노출 표면(22)을 제공하는 것은 기판 수용 영역에 수집될 수 있는 잔류물의 양을 줄이고, 기판(104)의 오염 및 스틱킹을 감소시킨다. 예들들면, 너얼된 노출 표면(22)은 오버행 렛지(30)의 적어도 일부 및 전체 상부 표면(34a)을 포함하여, 잔류물의 기판(104)을 향한 유동을 감소시킨다. 너얼된 노출 표면은 또한 외측 환상부(26)의 상부 표면(34b)의 적어도 일부를 포함한다. 한 태양에서, 너얼된 노출 표면(22)은 예들들면 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 유지 클램프(20)의 전체 상부 표면(34)을 횡단하여 연장한다.

너얼된 노출 표면(22)은 또한 클램프(20)의 외측 표면(36)의 적어도 일부와 같은, 유지 클램프(20)의 다른 표면의 적어도 일부를 포함한다. 외측 표면(36)은 제 2 외측벽(33b)을 넘어 하방으로 연장되고, 유지 클램프(20)의 상부 표면(34)에 수직이 된다. 한 태양에서, 유지 클램프(20)는 예를들면 도 5b에 도시된 바와 같이, 상부 표면(34)을 횡단하고 외측 표면(36)의 적어도 일부 아래까지 연장되는 연속적으로 너얼된 노출 표면(22)을 포함한다. 예를들면 오버행 렛지(30)의 내측 표면(38)과 같은, 클램프(20)의 다른 부분 또한 너얼된 노출 표면(22)을 포함한다.

한 태양에서, 너얼된 노출 표면(22)은 서로 각각에 대해 동심적으로 배열된 릿지(42)와 주름(44)을 포함한다. 예를들면, 너얼된 노출 표면(22)은 예를들면 도 5a에 도시된 바와 같이, 유지 클램프(20)에서 중앙 개구(37)를 에워싸고 중앙 개구(37)와 동축이되는 상부 표면(34)의 적어도 일부에 릿지(42)와 주름(44)의 방사상 패턴을 포함한다. 중앙 개구(37)를 둘러싸는 릿지(42)와 주름(44)은 유지 클램프(20)의 반경이 증가하면서 원주가 증가하여, 중앙 개구(37)에 근접한 내부 릿지(42a) 및 주름(44a)은 유지 클램프(20)의 주변을 향하는 외부 릿지(42b) 및 주름(44b) 내측에 동심적으로 포개진다. 릿지(42)와 주름(44)은 양호하게는 원형이고 표면(22)에서 중앙 개구(37) 주위에 링을 형성한다. 릿지(42)와 주름(44)은 또한 동심의 타원형 또는 타원형 모양과 같은 다른 동심적 모양을 포함한다. 릿지(42)와 주름(44)은 또한 예를들면 도 5a에 도시된 바와 같이, 공정 잔류물이 부착할 수 있는 다수의 모양(35)을 제공하도록 너얼된 노출 표면(22)을 따라서 방사상으로 교대될 수 있다.

동심의 릿지(42)와 주름(44)을 갖는 너얼된 노출 표면(22)을 포함하는 유지 클램프(20)는 다른 표면에 비해 유리한 효과를 제공하는데, 너얼된 노출 표면(22)이 특히 공정 증착물의 기판(104)을 향한 유동 감소에 적절하기 때문이다. 예를들면, 챔버(106)를 중심으로 증착물을 재-순환 및 재-유동시킬 수 있는 고온 공정에서, 릿지(42)와 주름(44)의 동심적 패턴은 증착물의 기판(104)을 향한 유동을 감소시킨다. 동심 주름(44)은 기판(104)을 향하여 재-순환하는 공정 잔류물을 잡는 트랩 또는 모트(moat)로 작용하고, 동심 릿지(42)는 공정 잔류물의 기판(104)을 향한 유동을 차단하는 배리어로 작용한다. 릿지(42)와 주름(44)의 원형 대칭은 기판(104)을 향하여 정향된 잔류물의 방사상 유동 통로를 블럭킹함으로써 이들 잔류물 진행의 적정화된 방해를 제공한다.

릿지(42)와 주름(44)은 너얼된 노출 표면(22)을 따라서 방사상으로 이격되어 릿지(42)와 주름(44)사이에 원하는 거리를 제공한다. 한 태양에서, 릿지(42)와 주름(44)은 서로 각각 주기적으로 이격되어 모양의 규칙적으로 이격된 패턴을 제공한다. 예를들면 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 릿지(42)는 각 릿지(42)상에서 가장 큰 점에 대응하는 피크(41)를 포함하고, 릿지와 주름(44)은 주기적으로 이격되어 적어도 약 1 mm 와 약 1.5 mm 미만과 같은, 적어도 약 0.5 mm 및 약 2.5 mm 미만의 인접 릿지(42) 사이의 피크 대 피크 거리를 제공하고, 주름(44)은 인접 릿지(42)를 분리시킨다. 또한, 인접 릿지(42)사이의 거리 또는 주기는 유지 클램프(20)의 증가되는 반경에 따라 변화한다.

너얼된 표면(22)을 포함하는 유지 클램프(20)의 제작 방법에서, 원하는 모양을 포함하는 유지 클램프(20)가 형성된다. 유지 클램프(20)의 원하는 모양은 예를들면, 컴퓨터 수치제어 방법(CNC)과 같은 성형 방법에 의해 형성된다. 이 방법에서, 원하는 모양이 컴퓨터 제어기로부터의 제어 신호에 반응하여 금속 예비성형체를 절삭할 수 있는 컴퓨터 제어 절삭 장치를 사용하여 제공된다. 컴퓨터 제어기는, 절삭 장치가 예비성형체의 부분들을 절삭하도록 하여, 기판(104)을 에워싸는데 충분히 큰 직경(31)을 갖는 환상부(26)와 기판(104)에 장착되도록 구성된 오버행 렛지(30)를 포함하는 링을 갖는 유지 클램프(20)와 같은, 원하는 클램프 모양을 남기도록 하는 컴퓨터 프로그램 코드를 포함한다. 예를들면, 주조, 드롭 포징(drop-forging), 스탬핑 및 당업자에게 공지된 다른 방법과 같은, 원하는 모양을 포함하는 유지 클램프(20)의 다른 제작 방법이 사용될 수 있다. 유지 클램프(20) 제작에 적절한 금속은, 예를들면 스테인리스 스틸, 알루미늄, 티타늄 및 구리중의 적어도 하나를 포함한다. 한 태양에서, 유지 클램프는 스테인리스 스틸로 구성된다.

원하는 벌크(bulk) 모양을 갖는 유지 클램프(20)가 한번 형성되면, 너얼링 공정이 오버행 렛지(30)와 같은, 클램프(20)의 적어도 일부에 너얼된 노출 표면(22)을 형성하도록 수행된다. 경화 엣지(56)를 포함하는 너얼링 공구(50)가, 예를들면 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 클램프(20) 상에 너얼된 모양(35)을 형성하도록 제공된다. 너얼링 공구(50)의 경화 엣지(56)는 경성 재료로 형성되고, 유지 클램프(20)의 표면을 만입(indenting)시킬 수 있는 모양을 포함한다. 한 태양에서, 너얼링 공구(50)는 유지 클램프(20)의 표면을 횡단하여 회전할 수 있는 휘일(54)상의 경화 엣지(56)를 갖는 너얼링 헤드(52)를 포함한다. 경화 엣지(56)는 표면(22)을 횡단하여 끌어질 때에 표면(22)을 가압하고 만입시키는 다수의 티스(58)를 포함한다. 티스(58)가 표면(22)내로 가압되는 영역은 주름(44)에 대응하는 만입부를 형성한다. 표면(22)의 릿지(42)는 예를들면 도 6b에 도시된 바와 같이, 티스(58)사이의 갭(60)에 대응한다. 따라서, 티스(58)는 바람직하게, 원하는 크기를 갖는 주름(44)과 릿지(42)를 형성하기게 충분히 큰, 너얼링 휘일(54)의 표면(55)의 중간 높이를 나타내는 중앙선(53)으로부터의 크기를 포함하고, 또한 릿지(42)사이의 원하는 피크 대 피크 거리를 제공하기게 적절한 티스 사이의 거리를 포함한다. 티스의 적절한 크기는 약 1 mm 와 약 1.5 mm 사이와 같은, 약 0.5 mm 와 약 2.5 mm 사이일 수 있고, 적절한 피크 대 피크 거리는 약 1mm 와 약 1.5 mm 와 같은, 약 0.5 mm 와 약 2.5 mm 사이이다. 너얼링 공정의 한 실시예에서, 유지 클램프(20)는, 너얼링 헤드(52)가 클램프 표면을 횡단하여 이동하는 동안에, 예를들면 (도시되지 않은) 선반과 같은 고정 장치에 고정된다. 또한, 너얼링 공구(50)가 너얼링된 노출 표면(22)을 형성하도록 계속 유지되는 동안에, 유지 클램프(20)의 표면은 너얼링 헤드(52)위로 이동된다.

너얼링 헤드(52) 상의 티스(58)의 구성은 원하는 패턴 모양(35)을 제공하도록 선택된다. 예를들면, 도 6a에 도시된 태양에서, 너얼링 헤드(52)는 휘일(54) 회전 방향에 수직인 티스(58)를 포함한다. 너얼링 헤드(52)는 또한 휘일 이동방향에 평행한 티스(58)를 포함한다. 티스(58)가 동심의 릿지(42)와 주름(44)의 원하는 패턴을 형성하도록 임프린트되는 방향으로 티스(58)는 클램프(20) 표면(22)을 횡단하여 끌려진다. 예를들면, 티스(58)의 적절한 구성을 갖는 너얼링 헤드(52)는 표면(22)상의 원형 통로에서 표면(22)을 횡단하여 끌려져서, 동심의 릿지(42)와 주름(44)을 제공한다. 또한, 제 2 패턴 모양(35)이 원하는 표면 구성을 만들도록 제 1 패턴 모양(35)에 임프린트된다. 예를들면, "다이아몬드' 패턴 너얼링 표면(22)이, 주름과 릿지의 제 1 패턴으로부터 옵셋된 릿지와 주름을 포함하는 제 2 패턴을 형성함으로써 제공된다. 그러나, 동심의 릿지와 주름으로 구성된 싱글 패턴을 갖는 너얼링 표면(22)은 공정 증착물의 기판(104)을 향한 유동에 대한 적절한 블럭킹을 제공하는 것이 바람직하다.

너얼된 표면(22)을 갖는 유지 클램프(20)는 특히 기판(104)상에 알루미늄층을 형성하는데 사용되는 알루미늄 재-유동 공정과 같은 고온 공정에 유리하다. 알루미늄 재-유동 공정의 예가 본원에 전적으로 참조되고 어플라이드 머티어리얼스사에 양도되었으며, 2003년 12월 9일 공고된 Yu 등에 의한 미합중국 특허 제6,660,135 호에 공지되었다. 기판상에 알루미늄의 균질층을 형성하도록, 알루미늄의 하나 또는 그 이상의 개시층이 알루미늄 재료를 활성화 스퍼터링 가스가 타겟에서 기판(104)상으로 스퍼터링하는 챔버에 제공되는 물리적 증착법에 의해 기판(104)에 증착된다. 하나 또는 그 이상의 알루미늄층을 갖는 기판(104)이 이어서 알루미늄의 보다 균질한 층을 형성하도록 재-유동 공정을 거치게 된다. 재-유동 공정에서, 알루미늄층을 갖는 기판(104)이 충분히 높은 온도로 가열되어, 알루미늄이 기판(104) 표면(105)을 중심으로 이동하여 재-분배된다. 재-유동 공정은 일반적으로 보다 균질한 알루미늄층을 제공하는데, 공정물이 기판(104)의 표면(105)에서 채널 또는 크래비스를 충전하기 때문이다. 전형적인 재-유동 공정은 약 250 ℃ 와 약 500 ℃ 사이와 같은, 적어도 약 250℃의 온도까지 가열하는 것을 포함한다. 너얼된 표면(22)을 갖는 개선된 유지 클램프(20)는 공정 잔류물의 기판(104)을 향한 유동을 방해하고, 또한 잔류물의 기판(104)상에 또는 기판 수용 영역주위에 증착을 방지하도록 손실된 잔류물을 수집한다.

너얼된 표면(22)을 갖는 개선된 유지 클램프(20)는 너얼된 표면(22)이 없는 유지 플램프(20)에 비해 개선된 결과를 제공한다. 예를들면, 유지 클램프(20)의 세척 또는 대체가 요구되기전에, 개선된 유지 클램프(20)는 챔버 공정의 적어도 약 30% 이상의 RF 와트 아우어(watt hours)를 허용한다. 따라서, 너얼된 표면(22)을 갖는 개선된 유지 클램프(20)는 유지 클램프(20)가 잘못되기전에 너얼된 표면(22)이 없는 클램프(20)보다 더 많은 기판(104)의 재-유동 공정을 허용하고, 따라서 너얼된 표면(22)이 없는 클램프(20)에 비해 개선된 공정 성능을 제공한다.

다수의 기판(104)을 처리한 후에, 유지 클램프(20)의 표면(22)은 잔류물 함유 알루미늄과 같은 어떤 공정 잔류물도 제거하기 위해 세척된다. 한 태양에서, 알루미늄-함유 잔류물은, 클램프(20) 표면(22)을 표면(22)의 잔류물을 용해하거나 또는 제거할 수 있는 세정 용액에 노출시킴으로써 제거된다. 예를들면, 표면(22)은 세정 용액에 함침되거나 또는 세정 용액으로 닥거나 표면(22)상에 스프래이된다. 세정 용액은 예를들면, H₃PO₄, HNO₃및 HF 중의 적어도 하나와 같은 산 용액이다. KOH 를 포함하는 염기 용액과 같은 다른 용액이 홀로 또는 산 용액 또는 선택적으로 H₂O₂ 를 포함하는 용액과 연속적으로 제공된다.

세척 공정의 한 태양에서, 스테인리스 스틸을 포함하는 유지 클램프(20)는, 클램프(20) 표면(22)을 탈-이온화수의 약 6 리터에서 약 1 kg의 KOH를 포함하는 개시 염기성 세정 용액에 함침시킴으로써 알루미늄-함유 잔류물을 제거하여 세척된다. 다른 태양에서, 용액을 약 60℃에서 약 70℃까지의 온도로 가열하면서,표면(22)이 20 파트/부피의 H₃PO₄ , 5 파트/HNO₃ 및 1 파드/탈이온화수를 포함하는 개시 산성 세척 용액에 함침된다. 다른 태양에서, 표면(22)은 1 파드/중량의 KOH, 10 파트/중량의 H₂O₂및 20 파트/중량의 탈이온화수의 개시 세척 용액에 함침된다. 이들 개시 세척 용액의 어떤 것에 이어서, 표면(22)은, 20% /부피의 HNO₃, 3% /부피의 HF 및 나머지 탈이온화수와 같은 하나 또는 그 이상의 연속 세척 용액에 함침되고, 50 %/ 부피의 HNO₃ 와 50 %/ 부피의 탈이온화수를 포함하는 산성 용액에의 함침이 이어진다. 세척 공정은 유지 클램프(20)의 부식 없이도 알루미늄 함유 잔류물의 제거가 가능하다. 세척 방법의 예가, 본원에 전적으로 참조되고 어플라이드 머티어리얼스사에 양도되었으며, 2002 년, 11월 25일 출원되고, 미합중국 특허출원 공개 번호 2004/0099285 호로 2004 년 5월 27일 공개된, 발명의 명칭이 "코팅 공정 챔버 부품의 세척 방법" 인 Wang등에 의한 미합중국 특허출원 번호 제10/304,535 호에 공지되어 있다.

다른 태양에서, 유지 클램프(20)와 같은 하나 또는 그 이상의 부품(100)은, 공정 잔류물의 부품(100) 표면(22)에의 부착을 개선하는 다수의 결화 표면(22)을 갖는 부품 구조체(11)를 포함한다. 예를들면, 표면(22)은 공정 잔류물을 표면(22)에 유지시키고 처리된 기판의 오염을 방지하는데 협동하는 제 1 및 제 2 표면 결화 패턴(62a,62b)을 포함한다. 제 1 및 제 2 표면 결화 패턴(62a,62b)을 가는 부품(100)의 예가 예를들면 도 7에 도시되었다. 이 태양에서, 제 1 표면 결화 패턴(62a)은 부품(100)의 표면(22)을 횡단하여 방사상으로 이격된 다수의 동심 홈(64)을 포함한다. 제 2 표면 결화 패턴(62b)은 전자 비임 결화 공정에 의해 형성된 함몰부 또는 홀과 같은, 표면(22)의 인접한 홈(64)사이에 형성된 다수의 결화 함몰부(66)를 포함한다.

도시된 태양에서, 결화 표면(22)은 공정 잔류물이 표면(22)의 전자 비임 결화 함몰부(66)에 축적되게 하여 처리된 기판(104)의 오염을 감소시킨다. 결화 표면(22)은 또한 표면(22)에 동심 홈(64)의 형성에 의해 강화되고, 동심 홈은 표면(22)을 횡단하여 방사상으로 이격되어 다수의 함몰부(66)가 인접한 동심 홈(64)에 그리고 그 사이에 위치된다. 동심 홈(64)은 수집되는 공정 증착물을 위한 영역을 제공하고, 잔류물이 수집을 위하여 홈(64)내로 "런-다운(run-down)" 하도록 한다. 또한, 동심 홈(64)은 부품 표면(22)의 표면적을 증가시켜, 표면(22)에 더 많은 그리고 더 넓은 결화 모양(35)을 형성하도록 하고, 이것은 표면(22)에서의 홀 또는 함몰부(66)위에 증착 필름의 "브리징(bridging)"을 감소시킨다. 보다 큰 결화 표면(22)의 표면적은 또한 잔류물이 부착할 수 있는 영역을 증가시킨다. 따라서, 동심 홈(64)과 전자 비임 결화 함몰부(66)를 포함하는 표면(22)은 기판의 처리동안에 개선된 성능을 제공하고, 부품(100)의 세척이 요구되기전에 부품 표면(22)상에 축적되는 잔류물의 증가된 양을 가능하게 한다.

한 태양에서, 결화 표면(22)은 공정 잔류물의 수집과 유지를 강화하도록 비교적 깊은 동심 홈(64)을 포함한다. 예를들면, 홈(64)은 너얼링 공정에 의해 일반적으로 형성된 것보다 더 깊고, 약 3 mm 와 약 8 mm 사이와 같은, 적어도 약 3 mm, 약 4 mm 와 6 mm 사이와 같은, 적어도 약 4 mm 와, 한 태양에서는 약 5 mm의 깊이(d)를 갖는데, 이것은 홈(64)의 최하점에서 홈(64) 사이에서 표면 영역(70)의 최고점까지 측정되었다. 동심 홈(64)은 바람직하게 원형 모양 또는 타원 모양과 같은 링-모양을 포함한다. 홈(64)은 부품(100)의 중앙 축을 중심으로 동심인데, 그 축은 공정 챔버(106)의 중앙 축이기도 하다.

홈(64)의 공간은 함몰부(66)의 적절한 숫자와 공간을 제공하도록 선택된다. 예를들면, 홈(64)은 인접한 함몰부(66) 사이의 폭(w)에 적어도 두 배, 인접한 홈(64)사이의 폭(w)의 적어도 3 배인 인접한 홈(64)사이의 방사상 공간(r)을 포함한다. 예를들면, 인접한 홈(64)사이의 방사상 공간(r)은 약 5 mm 와 약 7 mm 사이와 같은, 적어도 약 5 mm 와, 그리고 6 mm 까지인 반면에, 인접한 함몰부(66)사이의 폭(w)은 약 1 mm 와 약 3 mm 사이와 같은, 약 3 mm 미만과, 약 2 mm 까지가 된다. 동심 홈(64)은 또한 표면(22)에 형성되어, 홈(64)사이의 표면 영역(70)이 도 7에 도시된 바와 같이, 오목 표면 프로화일을 포함한다. 표면 영역(70)의 오목 표면 프로화일은 점진적으로 홈(64)내로 테이퍼되어 공정 잔류물의 홈(64)내로의 하방 "유동" 통로를 제공한다.

동심 홈(64) 형성에 대한 적절한 방법은 예를들면, 절삭 및/또는 밀링 공구를 이용하는 것과 같은, 가공 방법을 포함한다. 예를들면, 동심 홈(64)은 컴퓨터 수치 제어(CNC) 가공 방법을 통하여 부품 구조체(11)의 표면(22)내로 절삭된다. CNC 방법에서, 원하는 홈 모양과 깊이가 예를들면, 회전 블래이드와 같은 절삭 장치를 제어하고 홈(64)을 표면(22)내로 절삭하는 컴퓨터 제어기내로 프로그램된다. 컴퓨터 제어기는, 절삭 장치가 부품 표면(22)의 소정 부피를 절삭하여 그곳에 원하는 홈(64)을 형성하도록 하는 프로그램 코드를 포함한다. 당업자에게 공지된 원하는 홈 모양을 형성하는 다른 방법이 사용될 수 있다. 동심 홈(64)을 형성하는데 사용되는 가공 방법은 또한 홈(64)사이의 오목면 영역을 형성한다. 예를들면, 절삭 공구는 점진적으로 경사진 홈 측벽(72)을 형성하는 하나 또는 그 이상의 각이진 절삭 블래이드를 포함한다. 당업자에게 공지된 다른 밀링 및 절삭 방법이 원하는 홈을 형성하는데 사용될 수 있고, 당업자에게 공지된 예를들면, 레이저 절삭 및 벤딩 방법과 같은 다른 금속 모양 결정 방법이 사용될 수 있다.

한 태양에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 표면(22)에 전자 비임 결화 함몰부(66)를 형성하기 위해서, 전자 비임 결화 함몰부(66)가 전자 비임(40)을 부품 표면(22)을 횡단하여 조사함으로써 형성된다. 그러한 결화 함몰부(66)의 한 예가, 본원에 전적으로 참조되고 어플라이드 머티어리얼스사에 양도되었으며, 2003 년, 9월 2일 출원되고, 미합중국 특허출원 공개 번호 2005/0048876 호로 2005 년 3월 3일 공개된, 발명의 명칭이 "결화 표면을 갖는 챔버 부품의 제작 및 세척" 인 West 등에 의한 미합중국 특허출원 번호 제10/653,713 호와, 2002 년, 3월 13일 출원되고, 미합중국 특허출원 공개 번호 2003/0173526 호로 2003 년 9월 18일 공개된, Popiolkowski 등에 의한 미합중국 특허출원 번호 제10/099,307 호와, 미합중국 특허출원 공개 번호 제2004/0056211 호로서 2004 년, 3월 25 일 공개되고, 2004 년 11월 2일 공고된 Popiolkowski 등에 의한 미합중국 특허 제6,812,471 호에 기술된 바와 같은, Lavacoat^TM공정에 의해 형성된다. Lavacoat^TM공정은 전자 비임 결화 표면(65)을 형성하는데, 그것은 발생된 공정 잔류물이 부착할 수 있는 다수의 돌출부(67) 뿐아니라 함몰부(66)를 포함한다.

Lavacoat^TM결화 표면(22)은, 전자 이임(40)과 같은 전자기적 에너지 비임(40)을 발생시키고, 비임을 부품(100)의 표면(22)에 정향시킴으로써 형성된다. 전자기적 에너지 비임이 양호하게는 전자 비임이지만, 양자, 중성자 및 X 레이등을 포함한다. 비임(40)은 일정기간 동안에 표면(22) 영역에 초점이 맞추어지고, 그 기간동안 비임(40)은 표면(22)과 상호 작용하여 표면(22)에 결화 모양(65)을 형성한다. 비임(40)은 표면(22)의 영역을 신속히, 어떤 경우에는 표면 재료의 용융온도까지 가열함으로써 모양(65)을 형성한다. 신속한 가열은 표면 재료의 일부를 외측으로 방출시키고, 이것은 재료가 방출되는 영역에 함몰부(66)를 형성하고, 방출된 재료가 재-증착되는 곳에 돌출부(67)를 형성한다. 영역에 원하는 모양이 얻어진 후에, 비임(40)이 새로운 영역에 모양을 형성하도록 부품 표면(22)의 상이한 영역에 조사된다. 한 태양에서, 부품 구조체(11)의 표면(22)에 동심 홈(64)이 형성된 후에 부품(100)의 표면(22)이 전자 비임(40)으로 조사되고, 결화 함몰부(66)의 원하는 밀도가 인접한 홈(64)사이에 형성된다. 다른 태양에서, 전자 비임 결화 함몰부(66)의 형성후에 홈(64)이 표면(22)에 형성된다.

전자기적 에너지 비임(40)이 표면(22)을 횡단하여 조사되어, 표면(22)상에 함몰부(66) 및 돌출부(67)의 벌집형 구조체와 같은, 원하는 패턴의 결화 표면 모양이 형성된다. 이 방법에 의해 형성된 모양은 일반적으로 육안으로 보이는 크기이다. 예를들면, 함몰부(d)는 약 25 ㎛ (0.001 인치)에서 약 1524 ㎛ (0.060 인치)의 표면(22)의 기부 수준(68)에서 측정된 깊이(d)를 갖는다. 함몰부(66)의 표면 직경(w)은 약 127 ㎛ (0.005 인치)에서 약 2540 ㎛ (0.1 인치)까지와, 약 203 ㎛ (0.008 인치)에서 2261 ㎛ (0.089 인치)가 된다. 돌출부(67)는 기부 수준(68)을 넘어 약 51 ㎛ (0.002 인치)에서 약 1524 ㎛ (0.060 인치)와, 약 51 ㎛ (0.002 인치)에서 약 1168 ㎛ (0.046 인치) 까지의 높이(h)를 포함한다. Lavacoat^TM결화 표면(22)은 약 2500 마이크로인치( 64 ㎛)에서 약 4000 마이크로인치(102 ㎛)까지의 전체 표면 거칠기 평균을 갖는데, 표면의 거칠기 평균은 모양의 평균선에서 표면(22)을 따르는 변위의 절대값의 평균값으로 정의 된다. 결화 표면(22)은 또한, 전술한 참조로서 인용된 Popiolkowski 등과 West 등의 특허 출원에서 예로서 기술된 바와 같이, 표면(22)상에서 결화의 상이한 수준을 제공하도록, 전자기적 에너지 비임(40)으로 조사된 후에 거칠게 된다. 예를들면, 표면(22)은 가압 공기로 표면(22)을 향하여 블라스팅 비드(bead)를 추진시킴으로써 비드 블라스트 되거나 또는 표면(22)상에 육안으로 볼 수 있는 크기의 모양(65)위에 비교적 미세한 결을 형성하도록 화학적으로 거칠게 될 수 있다. 전자 비임 결화 표면(22)은 처리된 기판(104)의 오염을 감소하도록 공정 잔류물의 부착을 개선한다.

한 태양에서, 결화 표면(22)을 구비한 부품(100)을 갖는 적절한 공정 챔버(106)가 도 1에 도시되었다. 챔버(106)는 기판(104)을 챔버(106)사이에 운송하는 로봇 아암 기구에 의해 접속된 상호 접속 챔버 클러스터를 갖는 (도시되지 않은) 멀티-챔버 플랫포옴의 일부일 수 있다. 도시된 태양에서, 공정 챔버(106)는 물리적 증착 또는 PVD 챔버로 불리는 스퍼터링 증착 챔버를 포함하는데, 그것은, 알루미늄, 탄탈늄, 질화 탄탈늄, 티타늄, 질화 티타늄, 구리, 텅스텐, 질화 텅스텐 및 알루미늄중의 하나 또는 그 이상과 같은 재료를 기판(104)상에 스퍼터링 증착할 수 있다. 그러한 챔버의 다른 형태가 PVD Al 챔버인데, 그것의 한 실시예가, 본원에 전적을 참조되고, 어플라이드 머티어리얼스사에 양도되었으며, 2003 년 12월 9일 허여된 Yu 등의 미합중국 특허 제6,660,135호에 공지되었다. 챔버(106)는 공정 영역(109)을 덮고, 측벽(164)과, 바닥 벽(166)과, 천정(168, ceiling)을 포함하는 밀폐외피 벽(118)을 포함한다. 지지링(130)이 천정(168)을 지지하도록 측벽(164)과 천정(168)사이에 배열된다. 챔버는 또한 스퍼터링 분위기에서 밀폐외피 벽(118)을 시일드 하는 시일드(120)를 갖는다. 챔버 시일드(120)는 챔버 측벽(164)과 천정(168)의 상부와 같은 챔버(106)의 상부를 보호하는 상부 시일드(120a)와, 챔버 측벽(164)과 바닥 벽(166)의 바닥과 같은 챔버(106)의 바닥을 보호하는 바닥 시일드(120b)중의 하나 또는 그 이상을 포함한다.

챔버(106)는 기판을 스퍼터링 증착 챔버(106)에 지지하기 위한 기판 지지부(114)를 포함한다. 기판 지지부(114)는 전기적으로 플로팅(floating)되거나 또는 RF 동력원과 같은 동력 공급부(172)에 의해 바이어스(biased)되는 전극(170)을 포함한다. 기판 지지부(114)는 또한 기판(104)이 존재하지 않을 때에 지지부(114)의 상부면(134)을 지지하는 이동가능한 셔터(shutter) 디스크(104b)와 같은 다른 웨이퍼(104)를 지지한다. 작동에서, 기판(104)은 챔버(106) 측벽(164)의 (도시되지 않은) 기판 로딩 입구를 통하여 챔버(106)내로 도입되고, 지지부(114)상에 위치된다. 지지부(114)는 지지부 리프트 벨로우(bellow)에 의해 리프트되거나 또는 낮추어지고, (도시되지 않은) 리프트 핑거 조립체가 기판(104)의 챔버(106)로의 및 로부터의 운송동안에, 기판을 지지부(114)상에 리프팅 및 낮추는데 사용된다.

지지부(114)는 또한, 지지부(114)의 부식을 방지하도록 지지부(114)의 상부 표면(134)의 적어도 일부를 커버하는, 유지 클램프(20) 또는 증착 링(128)과 같은 하나 또는 그 이상의 링을 포함한다. 한 태양에서, 증착 링(128)은 기판(104)에 의해 커버되지 않은 지지부(114)의 부분을 보호하기 위해서 기판(104)을 적어도 부분적으로 에워싼다. 유지 클램프(20)는 증착 링(128)의 적어도 일부를 에워싸고 커버하여, 입자의 증착 링(128)과 바닥 지지부(114)상에의 증착을 감소시킨다.

스퍼터링 가스와 같은 공정 가스가 가스 공급 시스템(112)을 통하여 챔버(106)내로 도입되는데, 상기 시스템은 하나 또는 그 이상의 가스 소오스(174)를 포함하는 공정 가스 공급부를 포함하고, 상기 가스 소오스 각각은 세팅된 유동율로 가스를 통과시키도록 질량 유동 제어기와 같은 가스 유동 제어 밸브(178)를 갖는 도관(176)에 가스를 공급한다. 도관(176)은, 가스가 원하는 공정 가스 조성을 이루도록 혼합되는 (도시되지 않은) 혼합 매니폴드에 가스를 공급한다. 혼합 매니폴드는 챔버(106)의 하나 또는 그 이상의 가스 출구(182)를 갖는 분배기(180)에 가스를 공급한다. 공정 가스는 아르곤 또는 크세논과 같은 비활성 가스를 포함하는데, 그것은 타겟에 강하게 충돌하여 그것으로부터 재료를 스퍼터링할 수 있다. 공정 가스는 또한 산소-함유 가스 및 질소-함유 가스와 같은 활성 가스를 포함하는데, 그 가스는 기판(104)에 한 층을 형성하도록 스퍼터링된 재료와 반응할 수 있다. 소비된 공정 가스와 부산물은 챔버(106)에서 배기부(122)를 통하여 배기되는데, 상기 배기부는, 소비된 공정 가스를 수용하고 소비된 가스를 챔버(106)의 가스 압력을 제어하기 위한 트로틀 밸브(188)가 있는 배기 도관(186)으로 통과시키는 하나 또는 그 이상의 배기 포트(184)를 포함한다. 배기 도관(186)은 하나 또는 그 이상의 배기 펌프에 연결된다. 일반적으로, 챔버(106)의 스퍼터링 가스 압력은 대기압 수준보다 낮게 셋팅된다.

스퍼터링 챔버(106)는, 기판(104)의 표면(105)과 접하고, 예를들면, 알루미늄, 구리, 티타늄, 탄탈늄 및 질화 탄탈늄과 같은 기판(104)상에 스퍼터링되는 재료를 포함하는 타겟(124)을 포함한다. 타겟(124)은 환상 절연체 링(132)에 의해 챔버(106)에서 전기적으로 분리되고, 동력 공급부(192)에 연결된다. 타겟(124)은 챔버(106)에 노출되는 타겟 림(125)을 갖는 타겟 백킹 판(backing plate)을 포함한다. 스퍼터링 챔버(106)는 또한 챔버 벽(118)을 스퍼터링 재료에서 보호하기 위한 시일드(120)를 갖는다. 시일드(120)는 챔버(106)의 상부 및 하부 영역을 시일드하는 상부 및 하부 시일드 섹션(120a, 120b)을 갖는 원통 모양과 같은 벽을 포함한다. 도 1에 도시된 태양에서, 시일드(120)는 지지링(130)에 장착된 상부 섹션(120a)과 유지 클램프(20)에 끼워지는 하부 섹션(120b)을 갖는다. 클램프 링을 포함하는 클램프 시일드(141)가 상부 및 하부 시일드 섹션(120a,120b)을 함께 클램프하기 위해 제공된다. 내부 및 외부 시일드와 같은 다른 시일드 구성이 제공될 수 있다. 한 태양에서, 동력 공급부(192), 타겟(124) 및 시일드(120) 중의 하나 또는 그 이상이, 재료를 타겟(124)에서 스퍼터링하기 위하여 스퍼터링 가스를 활성화시킬 수 있는 가스 에너자이저(116)로서 작동한다. 동력 공급부(192)는 바이어스 전압을 시일드에 대하여 타겟(124)에 인가한다. 인가된 전압으로부터 챔버(106)에 발생된 전기장은 스퍼터링 가스를 활성화시키어, 타겟에 충돌하고 타격하여 재료를 타겟(124)에서 기판(104)상으로 스퍼터링시키는 플라즈마를 형성한다. 전극(170)과 지지 전극 동력 공급부(172)를 갖는 지지부(114)는 또한 타겟(124)에서 스퍼터링된 이온화 재료를 활성화시키고 기판을 향하여 가속시킴으로써 가스 에너자이저(116)의 부분으로 작용한다. 더욱이, 동력 공급부(192)에 의해 동력이 공급되고 챔버(106)내에 위치된 가스 에너자이징 코일(135)이, 개선된 에너자이징 가스 밀도와 같은 강화된 에너자이징 가스 특성을 제공하도록 구비된다. 가스 에너자이징 코일(135)은 시일드 또는 챔버(106)의 다른 벽에 부착된 코일 지지부(137)에 의해 지지된다.

챔버(106)는, 챔버(106)에서 기판(104)을 처리하기 위하여 챔버(106)의 부품을 작동시키도록 하는 셋팅된 명령을 갖는 프로그램 코드를 포함하는 제어기(194)에 의해 제어된다. 예를들면, 제어기(194)는 챔버(106)에서 기판(104)의 위치를 결정하기 위한 기판 지지부(114)와 기판 운송부중의 하나 또는 그 이상을 작동시키도록 셋팅된 기판 위치결정 명령을 포함하는데, 즉, 스퍼터링 가스의 챔버로의 유동을 셋팅하는 유동 제어 밸브(178)를 작동시키도록 셋팅된 가스 유동 제어 명령과, 챔버(106) 내의 압력을 유지하는 배기 트로틀 밸브(188)을 작동시키도록 셋팅된 가스 압력 제어 명령과, 가스 에너자이징 동력 수준을 셋팅하는 가스 에너자이저(116)를 작동시키도록 셋팅된 가스 에너자이저 제어 명령과, 챔버(106)의 온도를 제어하도록 셋팅된 온도 제어 명령과, 챔버(106)에서 공정을 모니터하도록 셋팅된 공정 모니터 명령을 의미한다.

챔버(106)에서 , 결화 표면(22)을 갖는 부품(100)은 예를들면, 가스 공급 시스템(112)의 일부, 기판 지지부(114), 가스 에너자이저(116), 챔버 밀폐외피 벽(118), 상부 및 하부 시일드(120a,120b)와 같은 시일드(120), 가스 배기부(122), 타겟(124), 타겟 림(125), 유지 클램프(20, 또는 커버 링), 증착 링(128), 지지 링(130), 절연체 링(132), 코일(135), 코일 지지부(137), 공정 키트(139), 셔터 디스크(104b), 클램프 시일드(141), 및 기판 지지부(114)의 표면(134)을 포함한다. 결화 표면(22)을 갖는 부품(100)은 엣칭 챔버, 예비 세척 챔버, 애싱(ashing) 챔버, CVD 챔버 및 다른 챔버를 포함한다.

본 고안의 예시적인 실시예가 도시되고 설명되었지만, 당업자는 본 고안을 구현하는 다른 실시예를 고안할 수 있고, 그것도 본 고안의 범위에 속한다. 예를들면, 본원에 기술된 예시적인 것외에 다른 유지 클램프 구성이 제공될 수 있다. 또한, 유지 클램프는 전술한 것외에 공정 챔버의 일부일 수 있다. 또한 본원에 특히 설명된 것외에 다른 챔버 부품이 전술된 방법에 따라서 결화될 수 있다. 더욱이, 예시적인 실시예와 관련하여 도시된 상대적 또는 위치적 용어는 서로 교환 가능하다. 따라서, 첨부된 청구범위는 양호한 태양의 기술에 제한되지 않으며, 본원에 기술된 재료와, 공간적인 배열은 본 고안을 예시하기 위한 것이다.

도 1은 결화(textured) 표면을 구비한 부품을 갖는 공정 챔버의 한 실시예에 대한 부분 측단면도.

도 2a는 그곳에 형성된 대향 나선 홈을 구비한 표면을 갖는 챔버 시일드(shield)의 한 실시예에 대한 부분 측단면도.

도 2b는 그곳에 형성된 대향 나선 홈을 구비한 표면을 갖는 링-형 챔버 부품의 한 실시예에 대한 부분 측단면도.

도 2c는 제 1 및 제 2 표면 결화 패턴을 갖는 챔버 시일드의 한 실시예에 대한 부분 측단면도.

도 3은 절삭 블래이드에 의해 형성된 홈을 갖는 챔버 부품의 한 실시예에 대한 부분 측단면도.

도 4는 완만화 엣지를 포함하는 홈진 챔버 부품에 대한 한 실시예에 대한 측단면도.

도 5a는 너얼(knurled) 표면을 갖는 유지 클램프의 한 실시예에 대한 평면도.

도 5b는 너얼 표면을 갖는 유지 클램프의 한 실시예에 대한 측단면도.

도 6a는 경화 엣지를 갖는 너얼링 공구의 실시예에 대한 정면도.

도 6b는 도 6a의 너얼링 공구의 경화 엣지에 대한 한 실시예의 측단면도.

도 7은 동심 홈사이에 다수의 전자 비임 결화 함몰부를 구비한 결화 표면을 갖는 부품에 대한 측단면도.

도 8은 부품의 표면에 형성된 전자 비임 결화 함몰부의 한 실시예에 대한 측단면도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명※

20 : 클램프 22 : 결화 표면

30 : 오버행 렛지 42 : 릿지

44 : 주름 64 : 홈

66 : 함몰부 76 : 날카로운 엣지

80a,80b : 나선 홈 83 : 연속 섹션

99a,99b : 나선 아암 100 : 부품

104 : 기판 106 : 챔버

Claims

기판 공정 챔버에서 활성화 가스에 노출될 수 있는 부품으로서,

(a) 서로 대향하는 제 1 및 제 2 나선 홈을 포함하는 표면을 갖는 부품 구조체를 포함하며,

상기 기판 처리 공정 챔버 내의 상기 활성화 가스에서 기판을 처리하는 동안에 상기 부품 구조체의 표면 상의 상기 나선 홈에 공정 잔류물이 부착하여, 상기 공정 잔류물에 의한 기판의 오염이 감소되는,

부품.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 나선 홈이,

(1) 약 45 도 이상의 나선각;

(2) 약 0.25 mm 이상의 깊이;

(3) 약 1.5 mm 이하의 깊이; 또는

(4) 완만화 엣지의 특징 중 하나 이상을 포함하는,

부품.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 나선 홈이,

(1) 상기 표면의 제 1 영역 내의 제 1 공간과, 상기 표면의 제 2 영역 내의 제 2 공간; 또는

(2) 상기 표면의 제 1 영역 내의 제 1 깊이와, 상기 표면의 제 2 영역 내의 제 2 깊이 중 하나 이상을 갖는,

부품.
제 1 항에 있어서,

상기 표면이,

(1) 서로 각각 동심이고 상기 표면을 횡단하여 축방향 또는 방사상으로 이격된 링-모양 홈;

(2) 약 1.6 ㎛ 에서 약 12.5 ㎛의 평균 표면 거칠기를 갖는 완만화 영역; 또는

(3) 실질적으로 연속 섹션인 상기 제 1 및 제 2 나선 홈 사이에 위치하고 약 0.1 cm 미만의 크기를 갖는 비-홈부 중 하나 이상을 더 포함하는,

부품.
제 1 항에 있어서,

기판 지지부, 챔버 밀폐외피 벽, 공정 키트, 시일드, 가스 에너자이저, 가스 공급부 및 배기부 중 일부 이상을 포함하는,

부품.
제 1 항의 부품을 포함하는 기판 공정 챔버로서,

상기 챔버가, 기판 지지부, 가스 에너자이저, 가스 공급부 및 가스 배기부를 포함하는,

기판 공정 챔버.
기판 공정 챔버 내의 활성화 가스에 노출될 수 있는 챔버 부품으로서,

(a) (i) 서로 각각 이격되고 각각이 제 1 깊이와 제 1 밀도를 갖는 제 1 결화 모양을 갖는 제 1 결화 패턴 영역과, (ii) 서로 각각 이격되고 각각이 제 2 깊이와 제 2 밀도를 갖는 제 2 결화 모양을 갖는 제 2 결화 패턴 영역을 포함하는 결화 표면을 갖는 부품 구조체를 포함하며,

상기 제 2 깊이와 제 2 밀도 중 하나 이상은 상기 제 1 깊이 및 제 1 밀도와 상이하여, 기판 오염을 감소시키도록 기판의 처리 공정동안 공정 잔류물이 표면에 부착되는,

챔버 부품.
제 7 항에 있어서,

제 1 결화 모양이 제 1 깊이 또는 공간을 구비한 나선 아암을 갖는 제 1 나선 홈을 포함하고, 상기 제 2 결화 모양이 제 2 깊이 또는 공간을 갖는 제 2 나선 홈을 포함하는,

챔버 부품.
제 8 항에 있어서,

상기 제 1 또는 제 2 나선 홈 각각은, 상기 제 1 영역에서 약 0.8 mm 이상에서 상기 제 2 영역에서 약 0.6 mm 미만의 제 2 깊이까지 깊이를 연속적으로 변화시키고, 상기 제 1 영역에서 약 1.5 mm 미만의 제 1 공간에서 상기 제 2 영역에서 약 1.8 mm 이상의 제 2 공간까지 연속적으로 공간을 변화시키는 나선 아암을 포함하는,

챔버 부품.
제 8 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 나선 홈이 서로 각각 대향하는,

챔버 부품.
제 7 항의 챔버 부품을 포함하는 기판 처리 공정 챔버로서,

기판 지지부, 가스 에너자이저, 가스 공급부 및 가스 배기부를 포함하는,

챔버 부품.
공정 챔버 내의 활성화 가스에 노출될 수 있는 기판 공정 챔버 부품으로서,

(a) 부품 구조체; 및

(b) (i) 표면을 횡단하여 방사상으로 이격된 다수의 동심 홈과 (ii) 상기 표면의 인접한 홈 사이에 형성된 전자 비임 결화 함몰부를 포함하는 상기 부품 구조체상의 표면을 포함하여, 공정 잔류물이 처리된 기판의 오염을 감소시키도록 상기 표면에 부착되는,

기판 공정 챔버 부품.
제 12 항에 있어서,

인접한 동심 홈이, 인접한 전자 비임 결화 함몰부 사이 거리의 두 배 이상의 크기인 거리 만큼 분리되는,

기판 공정 챔버 부품.
제 13 항에 있어서,

인접한 동심 홈사이의 거리가 약 5 mm 에서 약 7 mm 까지이고, 상기 홈 사이의 인접한 전자 비임 결화 함몰부 사이의 거리가 약 1 mm 에서 약 3 mm 까지인,

기판 공정 챔버 부품.
제 13 항에 있어서,

상기 표면에서의 동심 홈의 깊이가 약 3 mm 에서 약 8 mm 까지이고, 상기 표면에서 전자 비임 결화 함몰부의 깊이가 약 25 ㎛에서 약 1524 ㎛ 까지인,

기판 공정 챔버 부품.
제 12 항에 있어서,

오목 표면 프로화일을 갖는 인접한 홈 사이의 표면 영역을 포함하는,

기판 공정 챔버 부품.
제 12 항에 있어서,

기판 지지부, 챔버 밀폐외피 벽, 가스 공급부, 가스 에너자이저 및 가스 배기부 중 일부 이상을 포함하는,

기판 공정 챔버 부품.
제 12 항의 부품을 포함하는 기판 공정 챔버로서,

기판 지지부, 공정 가스 공급부, 가스 에너자이저 및 가스 배기부를 포함하는,

기판 공정 챔버.
기판 공정 챔버용 기판 유지 클램프로서,

(a) 상기 챔버 내의 기판을 에워싸는 환상부와 상기 기판의 주변을 커버하는 오버행 렛지를 포함하는 링;

(b) 이격된 너얼 릿지와 주름을 포함하는 상기 오버행 렛지상의 너얼된 노출 표면을 포함하는,

기판 유지 클램프.
제 19 항에 있어서,

상기 너얼된 노출 표면이 상기 오버행 렛지의 표면이고, 서로 각각 방사상으로 이격된 동심의 릿지와 주름을 포함하는,

기판 유지 클램프.
제 19 항에 있어서,

상기 릿지와 주름 각각은 약 0.5 mm 이상 내지 약 2.5 mm 미만인 중간선으로부터의 크기를 갖는,

기판 유지 클램프.
제 19 항에 있어서,

인접한 릿지가 약 0.5 mm 이상 내지 약 2.5 mm 미만의 피크 대 피크 거리를 갖는,

기판 유지 클램프.
제 19 항에 있어서,

상기 너얼된 릿지와 주름이 서로 각각 주기적으로 이격되는,

기판 유지 클램프.
제 19 항에 있어서,

상기 링이 스테인리스 스틸, 티타늄, 구리 또는 알루미늄 중 하나 이상을 포함하는,

기판 유지 클램프.
기판 공정 챔버용 기판 유지 클램프로서,

(a) 상기 챔버 내의 기판을 에워싸는 환상부와 상기 기판의 주변을 커버하도록 상기 환상부로부터 내측으로 연장되는 오버행 렛지를 포함하고, (i) 상기 오버행 렛지와 환상부를 횡단하여 연장되는 상부 표면과, (ii) 상기 환상부의 외측 표면을 포함하는 링; 및

(b) 동심의 방사상으로 이격된 너얼된 릿지와 주름을 포함하는 상부 표면과 외측 표면상의 너얼된 노출 표면을 포함하며,

상기 너얼된 릿지와 주름이 약 0.5 mm 이상 내지 약 2.5 mm 인 중간선으로부터의 크기를 갖고, 인접한 너얼된 릿지가 약 0.5 mm 이상 내지 약 2.5 mm 미만인 피크 대 피크 거리를 갖는,

기판 유지 클램프.
제 25 항에 있어서,

상기 외측 표면이 상기 상부 표면에 실질적으로 수직인,

기판 유지 클램프.
제 25 항에 있어서,

상기 환상부가 제 1 및 제 2 하방 연장 환상 벽을 갖는,

기판 유지 클램프.
제 25 항에 있어서,

상기 제 1 벽이 상기 기판의 주변에 인접하고, 상기 제 2 벽이 상기 제 1 벽의 외부에서 동심인,

기판 유지 클램프.