KR20150108392A - 석영 상부 및 하부 돔 - Google Patents

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KR20150108392A
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안종 장
폴 브릴하트
수라지트 쿠마르
사티쉬 쿠푸라오
메멧 투그룰 사미르
데이비드 케이. 칼슨
스티브 아보아게
안 엔. 응우엔
카일라수 키란 파탈라이
조셉 엠. 라니쉬
올레그 세레브리아노브
동밍 이우
슈-콴 라우
주오밍 주
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Abstract

본 발명의 실시예는 돔 조립체에 관한 것이다. 돔 조립체는 상부 돔과 하부 돔을 포함하며, 상부 돔은 중심 윈도우 및 중심 윈도우의 원주에서 중심 윈도우와 결합하는 상부 주연 플랜지를 포함하며, 중심 윈도우와 상부 주연 플랜지의 교차부를 통과하는 중심 윈도우의 내측 표면 상의 접선은 주연 플랜지의 평면형 상부 표면에 대하여 약 8도 내지 약 16도의 각도로 존재하고, 하부 돔은 하부 주연 플랜지 및 중심 개구와 하부 주연 플랜지를 연결하는 저부를 포함하고, 저부와 하부 주연 플랜지의 교차부를 통과하는 저부의 외측 표면 상의 접선은 하부 주연 플랜지의 평면형 저부 표면에 대하여 약 8도 내지 약 16도의 각도로 존재한다.

Description

석영 상부 및 하부 돔{QUARTZ UPPER AND LOWER DOMES}
본 발명의 실시예는 일반적으로 기판을 가열하기 위한 장치에 관한 것이다.
반도체 기판은 집적 장치 및 마이크로장치의 제조를 포함하는 매우 다양한 용례를 위해 처리된다. 기판을 처리하는 한 가지 방법은 기판의 상부 표면 상에 유전체 재료 또는 전도성 금속 같은 재료를 증착하는 것을 포함한다. 예로서, 에피텍시는 기판의 표면 상에 일반적으로 실리콘이나 게르마늄의 얇은 초고순도 층을 성장시키는 증착 공정이다. 지지부 상에 위치된 기판의 표면에 평행하게 처리 가스를 유동시키고, 처리 가스를 열적으로 분해하여 가스로부터의 재료를 기판 표면 상으로 증착시키는 것에 의해 재료가 측방향 유동 챔버 내에서 증착될 수 있다.
현대의 실리콘 기술에서 사용되는 가장 일반적인 에피텍셜(epi) 필름 증착 반응기들은 디자인이 비슷하다. 그러나, 기판 및 처리 조건 이외에도, 반응기 디자인은 정밀한 가스 유동과 정확한 온도 제어의 조합을 사용하는 에피텍셜 성장에서 필름 품질을 위해 중요하다. 유동 제어, 챔버 체적 및 챔버 가열은 에피텍셜 증착 균일성에 영향을 주는 상부 및 하부 돔의 디자인에 의존한다. 종래의 상부 돔 디자인은 기판 위의 단면적의 급격한 큰 변화로 처리 균일성을 제한하며, 이러한 기판 위의 단면적의 급격한 큰 변화는 유동 균일성에 부정적 영향을 미치고, 난류를 유도하며, 기판 위의 증착 가스 농도의 전체적 균일성에 영향을 미친다. 유사하게, 종래의 하부 돔 디자인은 기판 아래의 단면적의 급격한 큰 변화로 처리 균일성을 제한하며, 기판 아래의 단면적의 급격한 큰 변화는 온도 균일성에 부정적 영향을 미치고, 램프헤드를 기판으로부터 멀리 이동시킴으로써 열악한 전체 열적 균일성과 미미한 구역 제어를 초래한다. 이는 따라서 가공 균일성과 전체 챔버 처리 지속성을 제한한다.
유동 특성이 기판 상의 필름 성능에 직접적으로 영향을 주기 때문에, 강한 중심-가장자리 사이의 조율 기능들(center-to-edge tuning capabilities)과 처리 챔버 전반에 걸친 균형화된 유동 필드로 기판에 걸쳐 균일한 열적 필드를 제공하는 증착 장치가 필요하다.
본 발명의 실시예는 열적 처리 챔버에 사용하기 위한 돔 조립체에 관한 것이다. 돔 조립체는 상부 돔과, 하부 돔을 포함하고, 상부 돔은 중심 윈도우와, 중심 윈도우의 원주부에서 중심 윈도우와 결합하는 상부 주연 플랜지(upper peripheral flange)를 포함하며, 상부 주연 플랜지와 중심 윈도우의 교차부를 통과하는 중심 윈도우의 내측 표면 상의 접선은 주연 플랜지의 평면형 상부 표면에 의해 정의되는 평면에 대하여 약 8도 내지 약 16도의 각도를 이루고, 하부 돔은 중심 개구와, 하부 주연 플랜지와, 중심 개구와 하부 주연 플랜지를 연결하는 저부를 포함하고, 저부와 하부 주연 플랜지의 교차부를 통과하는 저부의 외측 표면 상의 접선은 하부 주연 플랜지의 평면형 저부 표면에 의해 정의되는 평면에 대하여 약 8도 내지 약 16도의 각도를 이룬다.
다른 실시예에서, 기판을 처리하기 위한 열적 처리 챔버가 제공된다. 열적 처리 챔버는 상부 돔, 하부 돔과, 하부 돔에 관하여 기판을 지지 및 이동시키기 위해 열적 처리 챔버 내에 배치된 서셉터를 포함하고, 상부 돔은 중심 윈도우 부분과, 중심 윈도우 부분의 원주부에서 중심 윈도우 부분과 결합하는 상부 주연 플랜지를 포함하고, 상부 주연 플랜지와 중심 윈도우 부분의 교차부를 통과하는 중심 윈도우 부분의 내측 표면 상의 접선은 상부 주연 플랜지의 평면형 상부 표면에 의해 정의되는 평면에 대하여 약 8도 내지 약 16도의 각도를 이루고, 하부 돔은 상부 돔에 대향하여 배치되며, 상부 돔과 하부 돔은 대체로 열적 처리 챔버의 내부 영역을 정의하고, 하부 돔은 중심 개구와, 하부 주연 플랜지와, 중심 개구와 하부 주연 플랜지를 연결하도록 반경방향 외향 연장되는 저부를 포함하고, 하부 주연 플랜지와 저부의 교차부를 통과하는 저부의 외측 표면 상의 접선은 하부 주연 플랜지의 평면형 저부 표면에 의해 정의되는 평면에 대하여 약 8도 내지 약 16도의 각도를 이룬다.
본 발명의 상술한 특징이 상세히 이해될 수 있도록, 앞서 간단히 요약되어 있는 본 발명의 더 특정한 설명은 첨부 도면에 그 일부가 예시되어 있는 실시예를 참조한다. 그러나, 첨부 도면은 단지 본 발명의 전형적 실시예를 예시하는 것이며, 따라서, 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 고려되지 않고, 본 발명은 다른 대등하게 유효한 실시예를 허용할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 후면측 가열 처리 챔버의 개략 단면도이다.
도 1b는 도 1a의 선 1B-1B를 따라 취한 처리 챔버의 개략 측면도를 예시한다.
도 1c는 세 개의 지지 아암과 세 개의 더미 아암 디자인을 갖는 기판 지지부의 사시도를 예시한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 돔의 단면도를 예시한다.
도 2b는 도 2a에 도시된 상부 돔의 상면도를 예시한다.
도 2c는 필렛 반경을 예시하는 본딩된 조인트의 확대도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1a의 처리 챔버에 사용될 수 있는 가스 유입 메커니즘의 부분 단면 사시도를 예시한다.
도 3b는 제1 입구 채널의 수직 통로에 대해 각도(α)로 구성되는 제1 입구 채널의 보조 입구를 예시한다.
도 3c는 처리 가스 공급원과 유체 연통하는 제1 입구 채널 및 제2 입구 채널을 예시한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1a의 클램프 링 대신 사용될 수 있는 클램프 링의 사시도를 예시한다.
도 4b는 클램프 링을 통해 형성된 분배 플레넘과 연통하는 하부 표면의 개구를 예시한다.
도 5a 및 도 5b는 일 실시예에 따른, 하나 이상의 가요성 스탠드오프를 포함하는 하나 이상의 램프 조립체의 개략적 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1의 라이너 조립체 대신 사용될 수 있는 라이너 조립체의 사시도를 예시한다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1a의 하부 돔 대신 사용될 수 있는 하부 돔의 개략적 예시도이다.
도 7c는 필렛 반경을 예시하는 본딩된 조인트의 확대도이다.
도 8a는 도 1a 및 도 1b의 베이스 링 대신 사용될 수 있는 예시적 베이스 링의 단면 사시도를 도시한다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 링 및 하부 링을 도시하는 다른 각도로부터의 도 8a의 베이스 링의 사시도이다.
도 8c는 상부 링 및 하부 링을 수용하기 위해 각각 베이스 링의 상단 표면 및 저부 표면에 형성된 상부 트렌치 및 하부 트렌치를 도시하는 도 8b의 베이스 링의 확대 부분 단면도이다.
이해를 돕기 위해, 가능한 경우 도면들에 공통적인 동일한 요소를 나타내기 위해서는 동일한 참조 번호가 사용되었다. 일 실시예의 요소 및 특징은 추가적 언급 없이도 다른 실시예에 유익하게 통합될 수 있는 것으로 고려된다.
이하의 설명에서, 설명의 목적상, 본 발명의 자세한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부사항이 기재된다. 일부 경우에, 본 발명을 모호하게 하는 것을 피하기 위해 잘 알려진 구조 및 장치는 상세히 나타내는 대신 블록도 형태로 도시되어 있다. 이들 실시예는 본 기술 분야의 통상의 기술자가 본 발명을 실시할 수 있을 정도로 충분히 상세하게 설명되며, 다른 실시예가 사용될 수 있다는 것과, 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고도 논리적, 기계적, 전기적 및 기타 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 후면측 가열 처리 챔버(100)의 개략 단면도를 예시한다. 도 1b는 도 1a의 선 1B-1B를 따라 취한 처리 챔버(100)의 개략 측면도를 예시한다. 라이너 조립체(163)와 원형 차폐부(167)는 명료성을 위해 도 1b에서 생략되어 있다는 것을 유의하여야 한다. 처리 챔버(100)는 기판(108)의 상부 표면 상에서의 재료 증착을 포함하여, 하나 이상의 기판을 처리하기 위해 사용될 수 있다. 처리 챔버(100)는 다른 구성요소 중에서, 처리 챔버(100) 내에 배치된 기판 지지부(106)의 후면측(104)을 가열하기 위한 방사 가열 램프(102)의 어레이를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 방사 가열 램프의 어레이는 상부 돔(128) 위에 배치될 수 있다. 기판 지지부(106)는 도시된 바와 같이 디스크형 기판 지지부(106)일 수 있거나, 도 1b에 도시된 바와 같이 중심 개구를 갖는 링형 기판 지지부(107)일 수 있으며, 링형 기판 지지부(107)는 램프(102)의 열적 방사선에 대한 기판의 노출을 돕기 위해 기판의 가장자리로부터 기판을 지지한다.
예시적 기판 지지부
일부 실시예에서, 기판 지지부(106)는 도 1c에 도시된 다중 아암 디자인일 수 있다. 도 1c에 도시된 실시예에서, 기판 지지부(190)는 세 개의 지지 아암(192a, 192c 및 192e)과 세 개의 더미 아암(192b, 192d 및 192f)을 가지며, 지지 아암 및 더미 아암 각각은 외향 연장하며, 중심 샤프트(194)를 통해 연장하는 축 "G"를 중심으로 서로 각도상 간격을 두고 배치된다. 더 많거나 더 적은 수의 지지 아암 또는 더미 아암이 고려된다. 지지 아암의 길이 방향을 따른 더미 아암(192b, 192d 및 192f) 각각의 코너(196)는 모서리 제거되어 있다. 지지 아암 및 더미 아암(192a-192f) 각각은 축 "G"에 대하여 약 95도 내지 약 105도의 각도 "A"로 존재할 수 있다. 일 실시예에서, 각도 "A"는 약 100도이다. 지지 아암(192a, 192c 및 192e)의 단부는 기판의 측방향 이동을 방지하도록 기판을 구속하기 위해 상방으로 굴곡될 수 있다.
더미 아암(192b, 192d 및 192f)은 일반적으로 기판에 접촉하지 않으며, 또는 다른 방식으로 기판을 지지하지 않는다. 대신, 더미 아암은 더 양호한 열 전달 균형이나 램프(102)로부터의 열의 더 균등한 분배를 제공함으로써 처리 동안 기판의 정확한 온도 제어를 돕도록 설계된다. 처리 동안, 기판 지지부(190)는 기판 지지부 및/또는 기판을 가열하기 위해 사용되는 램프로부터의 열적 에너지를 흡수한다. 흡수된 열은 기판 지지부(190)로부터 방사된다. 기판 지지부(190), 특히, 지지 아암(192a, 192c 및 192e)으로부터 방사된 방사열은 기판 지지부(190) 및/또는 기판에 의해 흡수된다. 기판 지지부(190) 또는 기판에 대한 지지 아암(192a, 192c 및 192e)의 비교적 근접한 위치에 기인하여, 열은 기판 지지부(190)로 쉽게 방사되어 지지 아암(192a, 192c 및 192e)에 인접한 증가된 온도의 영역을 유발한다. 그러나, 더미 아암(192b, 192d 및 192f)의 사용은 지지 아암(192a, 192c 및 192e)으로부터 기판 지지부(190) 및/또는 기판으로의 열의 더 균일한 방사를 도우며, 따라서, 열점(hot spots)의 발생이 감소된다. 예로서, 더미 아암(192b, 192d 및 192f)의 사용은 지지 아암(192a, 192c 및 192e)에 인접한 세 개의 국지적 열점/열선이 아닌 기판 지지부의 균일한 방사를 초래한다.
도 1a를 다시 참조하면, 기판 지지부(106)는 상부 돔(128)과 하부 돔(114) 사이에서 처리 챔버(100) 내에 위치된다. 상부 돔(128), 하부 돔(114) 및 상부 돔(128)과 하부 돔(114) 사이에 배치된 베이스 링(136)은 대체로 처리 챔버(100)의 내부 영역을 정의한다. 기판(108)(척도 비적용)은 적재 포트(103)를 통해 처리 챔버(100) 내로 이동되고, 기판 지지부(106) 상에 배치될 수 있으며, 적재 포트(103)는 도 1a에는 기판 지지부(106)에 의해 가려져 있지만 도 1b에서는 볼 수 있다.
기판 지지부(106)는 상승된 처리 위치에 도시되어 있지만, 처리 위치 아래의 적재 위치까지 액추에이터(미도시)에 의해 수직 방향으로 이동될 수 있으며, 이러한 이동은 승강핀(105)이 하부 돔(114)에 접촉하여 기판 지지부(106) 내의 구멍을 통과하게 하고, 기판(108)을 기판 지지부(106)로부터 상승시키게 한다. 그후 로봇(미도시)이 처리 챔버(100)에 진입하여 기판(108)과 결합하고 적재 포트(103)를 통해 처리 챔버(100)로부터 기판을 제거할 수 있다. 그후, 기판 지지부(106)는 기판(108)의 디바이스 측(116)이 상향 지향된 상태로 기판(108)을 기판 지지부(106)의 정면(110) 상에 배치하기 위해 처리 위치까지 상향 작동될 수 있다.
기판 지지부(106)는 처리 위치에 위치되어 있는 동안 처리 챔버(100)의 내부 체적을 기판 위의 처리 가스 영역(156)과 기판 지지부(106) 아래의 퍼지 가스 영역(158)으로 분할한다. 기판 지지부(106)는 처리 챔버(100) 내의 열 및 처리 가스 유동의 공간적 부조화의 영향을 최소화하도록 중심 샤프트(132)에 의해 처리 동안 회전되며, 따라서, 기판(108)의 균일한 처리를 돕는다. 기판 지지부(106)는 중심 샤프트(132)에 의해 지지되며, 이 중심 샤프트는 적재 및 적재 해제 동안, 그리고, 일부 경우에는 기판(108)의 처리 동안 기판(108)을 상하 방향(134)으로 이동시킨다. 기판 지지부(106)는 램프(102)로부터의 방사 에너지를 흡수하고 방사 에너지를 기판(108)으로 전도하도록 실리콘 카바이드 또는 실리콘 카바이드로 코팅된 그라파이트로 형성될 수 있다.
일반적으로, 상부 돔(128)의 중심 윈도우 부분 및 하부 돔(114)의 저부는 석영 같은 광학적으로 투명한 재료로 형성된다. 도 2a에 관하여 더 상세히 후술될 바와 같이, 상부 돔(128)의 두께와 굴곡 정도는 본 발명에 따라서 처리 챔버 내에 균일한 유동 균일성을 위한 더 평탄한 형상을 제공하도록 구성될 수 있다.
램프(102)의 어레이 같은 하나 이상의 램프가 처리 가스가 위로 지나갈 때 기판(108)의 다양한 영역에서의 온도를 독립적으로 제어하도록 중심 샤프트(132) 주위로 특정 최적의 원하는 방식으로 하부 돔(114) 아래에서 하부 돔(114)에 인접하게 배치될 수 있으며, 그에 의해, 기판(108)의 상부 표면 상으로의 재료의 증착을 돕는다. 본 명세서에서 상세히 설명하지 않지만, 증착된 재료는 갈륨 비화물, 갈륨 질화물 또는 알루미늄 갈륨 질화물을 포함할 수 있다.
램프(102)는 전구(141)를 포함하도록 구성될 수 있으며, 약 200℃ 내지 약 1600℃의 범위 이내의 온도까지 기판(108)을 가열하도록 구성될 수 있다. 각 램프(102)는 배전판(미도시)에 결합되고, 이 배전판을 통해 각 램프(102)에 전력이 공급된다. 램프(102)는, 예로서 램프(102) 사이에 위치된 채널(149) 내로 도입되는 냉각 유체에 의해 처리 이후 또는 처리 동안 냉각될 수 있는 램프헤드(145) 내에 위치된다. 램프헤드(145)는 부분적으로 하부 돔(114)에 대한 램프헤드(145)의 긴밀한 근접도에 기인하여 하부 돔(114)을 전도식 및 방사식으로 냉각한다. 또한, 램프헤드(145)는 램프 둘레의 반사기(미도시)의 벽과 램프 벽을 냉각할 수 있다. 대안적으로, 하부 돔(114)은 대류식 접근법에 의해 냉각될 수 있다. 용례에 따라서, 램프헤드(145)는 하부 돔(114)과 접촉하거나 접촉하지 않을 수 있다. 램프헤드(145)에 대한 추가적 설명은 도 5a 및 도 5b에 관하여 후술된다.
원형 차폐부(167)가 기판 지지부(106) 주위에 선택적으로 배치되고 라이너 조립체(163)에 의해 둘러싸여질 수 있다. 차폐부(167)는 처리 가스에 대한 예열 구역을 제공하는 동시에 램프(102)로부터 기판(108)의 디바이스 측(116)으로의 열/광 노이즈의 누설을 방지 또는 최소화한다. 차폐부(167)는 CVD SiC, SiC로 코팅된 소결된 그라파이트, 성장된 SiC, 불투명 석영, 코팅된 석영 또는 처리 및 퍼지 가스에 의한 화학적 분해에 대해 내성이 있는 임의의 유사한 적절한 재료로 이루어질 수 있다.
라이너 조립체(163)는 베이스 링(136)의 내부 원주 내측에 배치되거나 그에 의해 둘러싸여지도록 크기설정된다. 라이너 조립체(163)는 처리 챔버(100)의 금속성 벽으로부터 처리 체적(즉, 처리 가스 영역(156) 및 퍼지 가스 영역(158))을 차폐한다. 금속성 벽은 전구체(precursors)와 반응할 수 있으며, 처리 체적 내의 오염을 유발할 수 있다. 라이너 조립체(163)가 단일체로서 도시되어 있지만, 라이너 조립체(163)는 도 3a 내지 도 3c와 도 6에 관하여 후술될 바와 같이 다른 구성을 갖는 하나 이상의 라이너를 포함할 수 있다.
기판 지지부(106)로부터의 기판(108)의 후면측 가열의 결과로서, 기판 지지부 상의 온도 측정/제어를 위한 광학적 고온계(118)가 사용될 수 있다. 광학적 고온계(118)에 의한 이러한 온도 측정은 또한 이 방식의 기판 정면부(110)의 가열이 방사율에 독립적일 수 있기 때문에 미지의 방사율을 갖는 기판 디바이스 측(116) 상에서 수행될 수도 있다. 결과적으로, 광학적 고온계(118)는 램프(102)로부터의 배경 방사가 광학적 고온계(118)에 직접적으로 도달하는 것을 최소로 하며 기판 지지부(106)로부터 전달되는 고온 기판(108)으로부터의 방사만을 감지할 수 있다.
반사기(122)가 선택적으로 상부 돔(128) 외측에 배치되어 기판(108)으로부터 방사되는 적외광을 다시 기판(108) 상으로 반사할 수 있다. 반사기(122)는 클램프 링(130)을 사용하여 상부 돔(128)에 고정될 수 있다. 클램프 링(130)에 대한 상세한 설명이 도 4a 및 도 4b에 관하여 추가로 후술된다. 반사기(122)는 알루미늄이나 스테인레스 스틸 같은 금속으로 이루어질 수 있다. 반사의 효율은 금을 이용한 것과 같은 고 반사성 코팅으로 반사기 영역을 코팅함으로써 개선될 수 있다. 반사기(122)는 냉각원(미도시)에 연결된 하나 이상의 기계가공된 채널(126)을 구비할 수 있다. 채널(126)은 반사기(122)의 일 측부 상에 형성된 통로(미도시)에 연결된다. 통로는 물과 같은 유체의 유동을 운반하도록 구성되고, 반사기(122)를 냉각하기 위해 반사기(122)의 일부 또는 전체 표면을 덮는 임의의 원하는 패턴으로 반사기(122)의 측부를 따라 수평으로 연장할 수 있다.
처리 가스 공급원(172)으로부터 공급된 처리 가스는 베이스 링(136)의 측벽에 형성된 처리 가스 입구(174)를 통해 처리 가스 영역(156) 내로 도입된다. 처리 가스 입구(174)는 대체로 방사상 내향 방향으로 처리 가스를 지향시키도록 구성된다. 막 형성 공정 동안, 기판 지지부(106)는 처리 위치에 위치되어 처리 가스가 층상 유동 형태로 기판(108)의 상부 표면을 가로질러 유동 경로(173)를 따라 상방으로 및 주변으로 유동할 수 있게 하며, 처리 위치는 처리 가스 입구(174)와 대략 동일한 높이에서 처리 가스 입구(174)에 인접한다. 처리 가스는 처리 가스 입구(174)에 대향한 처리 챔버(100)의 측부에 위치된 가스 출구(178)를 통해 (유동 경로(175)를 따라) 처리 가스 영역(156)을 벗어난다. 가스 출구(178)를 통한 처리 가스의 제거는 가스 출구(178)에 결합된 진공 펌프(180)에 의해 촉진될 수 있다. 처리 가스 입구(174)와 가스 출구(178)가 서로 정렬되고 대략 동일한 높이에 배치되므로, 이런 평행한 배열은 더 평탄한 상부 돔(128)(상세히 후술됨)과 조합되면 기판(108)에 걸친 대체로 평면형의 균일한 가스 유동을 가능하게 하는 것으로 믿어진다. 기판 지지부(106)를 통한 기판(108)의 회전에 의해 추가적 방사상 균일성이 제공된다.
각진 주입을 갖는 예시적 가스 입구
일부 실시예에서, 처리 가스 공급원(172)은 다수 유형의 처리 가스, 예로서, III족 전구체 가스 및 V족 전구체 가스를 공급하도록 구성될 수 있다. 다수의 처리 가스는 동일한 처리 가스 입구(174)를 통해 또는 별개의 가스 입구를 통해 처리 챔버(100) 내로 도입될 수 있다. 별개의 가스 입구가 바람직한 경우에, 처리 챔버 내의 처리 가스의 혼합을 향상시키도록 대안적 접근법이 적용될 수 있다. 도 3a는 처리 가스 또는 가스의 플라즈마 같은 하나 이상의 유체를 처리 체적(예를 들어, 처리 가스 영역(156) 및 퍼지 가스 영역(158))에 제공하기 위해 도 1a 및 도 1b의 처리 챔버에 사용될 수 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 유입 메커니즘(300)의 부분 단면 사시도를 예시한다. 가스 유입 메커니즘(300)은 도 6의 라이너 조립체(600)의 주입기 라이너(614) 같은 주입기 라이너로서 기능할 수 있으며, 도 1a의 처리 가스 공급원(172) 같은 처리 가스 공급원(372)과 유체 연통하는 주입 삽입 라이너 조립체(330) 상에 배치되거나 주입 삽입 라이너 조립체(330)에 의해 지지될 수 있다. 도 3c에서 더 양호하게 볼 수 있는 바와 같이, 주입 삽입 라이너 조립체(330)는 제1 세트의 가스 통로(331a)와 제2 세트의 가스 통로(331b)를 포함할 수 있으며, 제1 세트의 가스 통로(331a)와 제2 세트의 가스 통로(331b)는 교호적으로(alternatingly) 배열되고 제어된 방식으로 서로 다른 처리 가스를 전달하도록 구성된다.
일반적으로, 가스 유입 메커니즘(300)은 처리 가스(들)가 처리 챔버 내로 도입되는 위치에 배치된다. 가스 유입 메커니즘(300)은 제1 입구 채널(304)과 제2 입구 채널(306)을 갖는 본체(302)를 포함한다. 제1 입구 채널(304) 및 제2 입구 채널(306)은 각각 하나 이상의 처리 가스 공급원(372)과 유체 연통한다. 본체(302)는 일반적으로 처리 챔버(100)의 내부 원주의 일부 주위로 이동한다. 본체(302)는 원통형 내경을 가지며, 이 원통형 내경은 상부 라이너와 배기 라이너(예를 들어, 도 6의 상부 라이너(608) 및 배기 라이너(612))에 형성된 컷아웃(cut-outs) 내에 끼워지도록 크기설정된다. 따라서, 본체(302)는 라이너 조립체의 배기 라이너 및 상부 라이너와 분리가능하게 결합된다. 라이너 조립체의 추가적인 세부사항은 도 6에 관하여 후술된다.
제1 입구 채널(304)은 주입 삽입 라이너 조립체(330) 내에 형성되는 제1 가스 통로(331a)의 종축(longitudinal axis)에 실질적으로 직교하는 종축을 갖는다. 제1 처리 가스는 처리 가스 공급원(372)으로부터 제1 세트의 가스 통로(331a)를 통해 제1 입구 채널(304) 내로 유동될 수 있고, 제1 입구 채널(304)은 제1 입구(305)와 유체 연통한다. 제1 입구(305)는 처리 챔버, 예로서 도 1a에 도시된 바와 같은 처리 가스 영역(156) 내로 제1 처리 가스를 제공하도록 구성된다. 가스 유입 메커니즘(300)은 하나 이상의 제1 입구(305), 예로서, 약 3 내지 20개의 제1 입구를 가지고, 제1 입구(305) 각각은 대응되는 제1 입구 채널(304)에 연결되며, 제1 입구 채널은 제1 가스 통로(331a) 및 처리 가스 공급원(372)으로 이어진다. 더 많거나 더 적은 제1 입구(305)가 고려된다.
제1 처리 가스는 특정 처리 가스 또는 다수의 처리 가스의 혼합물일 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 제1 입구(305)는 용례에 따라 적어도 하나의 다른 제1 입구와 다른 하나 이상의 처리 가스를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 제1 입구(305)는 기판(108)의 길이방향에 대체로 평행한 수평 평면 "P"에 대하여 각도 "θ"로 구성되어, 제1 처리 가스는 제1 입구(305)를 벗어난 이후 도시된 바와 같이 제1 방향(307)을 따른 각도로 유동한다. 제1 입구(305)의 길이방향과 수평 평면 "P" 사이의 각도 "θ"는 약 90도 미만, 예로서, 45도 미만일 수 있고, 예컨대 약 5도 내지 약 30도 등일 수 있고, 예로서, 약 15도일 수 있다. 도 3b에 도시된 예에서, 제1 입구(305)는 약 25도 내지 약 85도 만큼, 예로서, 약 45도 내지 약 75도 만큼의 제1 입구 채널(304)에 대한 각도(α)로 구성될 수 있다.
제2 입구 채널(306)은 도입되는 처리 가스와 가스 입구의 수에 관하여 제1 입구 채널(304)과 디자인이 실질적으로 유사할 수 있다. 예로서, 제2 입구 채널(306)은 하나 이상의 처리 가스 공급원(372)과 유체 연통할 수 있다. 다수의 처리 가스의 혼합물일 수 있는 제2 처리 가스는 처리 가스 공급원(372)으로부터 제2 세트의 가스 통로(331b)를 통해 제2 입구 채널(306) 내로 유동될 수 있고, 제2 입구 채널은 제2 입구(308)와 유체 연통한다. 대안적으로, 하나 이상의 제2 입구(308)는 적어도 하나의 다른 제2 입구와 다른 하나 이상의 처리 가스를 제공할 수 있다. 제2 입구(308)는 제2 처리 가스를 처리 챔버, 예로서, 도 1a에 도시된 바와 같은 처리 가스 영역(156)에 제공하도록 구성된다. 특히, 각각의 제2 입구(308)는 제2 입구(308)를 벗어난 이후 제1 방향(307)(도 3b 참조)과는 다른 제2 방향(309)으로 제2 처리 가스를 제공하도록 구성된다. 제2 방향(309)은 기판의 길이방향에 평행한 수평 평면 "P"에 대체로 평행하다.
유사하게, 가스 유입 메커니즘(300)은 하나 이상의 제2 입구(308), 예로서, 약 3 내지 20개의 제2 입구를 가질 수 있으며, 제2 입구(308) 각각은 대응되는 제2 입구 채널에 연결되고, 제2 입구 채널은 가스 통로 및 처리 가스 공급원(372)으로 이어진다. 더 많거나 더 적은 수의 제2 입구(308)가 고려된다.
각각의 제1 및 제2 입구(305, 308)에서의 유량, 처리 가스 조성 등은 독립적으로 제어될 수 있는 것으로 고려된다. 예로서, 일부 예에서, 제1 입구(305) 중 일부는 제2 입구(308)에 의해 제공되는 제2 처리 가스와의 원하는 유동 상호작용을 달성하기 위해 처리 동안 유휴 또는 펄스화될 수 있다. 제1 및 제2 입구 채널(304, 306)이 단 하나의 보조 입구를 포함하는 일부 경우에, 보조 입구는 상술한 바와 유사한 이유로 펄스화될 수 있다.
제1 입구 채널(304)의 제1 입구(305) 및 제2 입구 채널(306)의 제2 입구(308)는 처리 챔버의 내부 원주를 따라 서로에 대하여 수직 방향으로 오프셋 배열될 수 있다. 대안적으로, 제1 입구 채널(304)의 제1 입구(305) 및 제2 입구 채널(306)의 제2 입구(308)는 서로 수직 방향으로 정렬되어 배열될 수 있다. 각 경우에, 제1 및 제2 입구(305, 308)는 제1 입구(305)로부터의 제1 처리 가스가 제2 입구(308)로부터의 제2 처리 가스와 적절히 혼합되도록 배열된다. 제1 및 제2 처리 가스의 혼합은 또한 제1 입구(305)의 각진 디자인에 기인하여 개선될 수 있는 것으로 믿어진다. 제1 입구 채널(304)의 제1 입구(305)는 제2 입구 채널(306)의 제2 입구(308)에 더 가까이 존재할 수 있다. 그러나, 특정 실시예에서, 제1 처리 가스와 제2 처리 가스가 입구를 벗어난 직후에 너무 일찍 함께 혼합되는 것을 방지하기 위해 제1 및 제2 입구(305, 308) 사이에 적절한 거리를 제공하는 것이 유리할 수 있다.
가스 유입 메커니즘(300)의 본체(302)는 도 2a에 관하여 후술되는 바와 같이 상부 돔의 거의 평탄한 구성과 맞도록 감소된 높이를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 본체(302)의 전체 높이는 약 2 mm와 30 mm 사이, 예컨대 약 6 mm 내지 약 20 mm일 수 있으며, 예로서, 약 10 mm일 수 있다. 처리 가스 영역(156)에 대면하는 본체(302)의 측부 상의 높이 "H1"는 약 2 mm 내지 약 30 mm, 예로서, 약 5 mm 내지 약 20 mm일 수 있다. 본체(302)의 높이가 감소되기 때문에, 제1 입구 채널(304)의 높이는 강도를 유지하기 위해 이에 따라 감소될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 입구 채널(304)의 높이 "H2"(높이 "H1"에 대향함)는 약 1 mm 내지 약 25 mm, 예로서, 약 6 mm 내지 약 15 mm 이다. 외부 통로(310)를 낮추는 것은 더 얕은 주입각을 초래한다.
도 1a를 다시 참조하면, 퍼지 가스는 퍼지 가스 공급원(162)으로부터 베이스 링(136)의 측벽에 형성된 선택적 퍼지 가스 입구(164)를 통해(또는 처리 가스 입구(174)를 통해) 퍼지 가스 영역(158)으로 공급될 수 있다. 퍼지 가스 입구(164)는 처리 가스 입구(174)보다 낮은 높이에 배치된다. 원형 차폐부(167) 또는 예열 링(미도시)이 사용되는 경우, 원형 차폐부 또는 예열 링은 처리 가스 입구(174)와 퍼지 가스 입구(164) 사이에 배치될 수 있다. 각 경우에, 퍼지 가스 입구(164)는 대체로 방사상 내향으로 퍼지 가스를 지향시키도록 구성된다. 필름 형성 공정 동안, 기판 지지부(106)는 퍼지 가스가 층상 유동 형태로 기판 지지부(106)의 후면 측(104)을 가로질러 유동 경로(165)를 따라 하방으로, 그리고 유동 경로(165) 주위로 유동하도록 하는 위치에 배치될 수 있다. 어떠한 특정 이론에도 얽메이지 않고, 퍼지 가스의 유동은 퍼지 가스 영역(158) 내로 처리 가스의 유동이 진입하는 것을 방지 또는 실질적으로 회피하거나, 퍼지 가스 영역(158)(즉, 기판 지지부(106) 아래의 영역)에 진입하는 처리 가스의 확산을 감소시키는 것으로 믿어진다. 퍼지 가스는 (유동 경로(166)를 따라) 퍼지 가스 영역(158)을 벗어나고, 퍼지 가스 입구(164)에 대향한 처리 챔버(100) 측부 상에 위치된 가스 출구(178)를 통해 처리 챔버의 외부로 배기된다.
유사하게, 퍼징 공정 동안, 기판 지지부(106)는 기판 지지부(106)의 후면 측(104)을 측방향으로 가로질러 퍼지 가스가 유동할 수 있게 하도록 상승된 위치에 위치될 수 있다. 본 기술 분야의 통상의 기술자는 처리 가스 입구, 퍼지 가스 입구 및 가스 출구가 예시의 목적을 위해 도시된 것임을 이해할 것이며, 그 이유는 가스 입구 또는 출구의 위치, 크기 또는 수 등이 기판(108) 상의 재료의 균일한 증착을 추가로 돕도록 조절될 수 있기 때문이다.
필요시, 퍼지 가스 입구(164)는 처리 가스 영역(156) 내에 처리 가스를 구속하도록 상향 방향으로 퍼지 가스를 지향시키도록 구성될 수 있다.
예시적 클램프 링
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1a의 클램프 링(130) 대신 사용될 수 있는 클램프 링(400)의 사시도이다. 클램프 링(400)은 베이스 링(예를 들어, 도 1a 및 도 1b와 도 8a 내지 도 8c의 베이스 링)보다 상대적으로 위쪽에 배치되며, 클램프 링(400) 둘레에 배치된 체결 리셉터클(402)에 의해 처리 챔버(100)에 체결된다. 체결구(fastener; 미도시)는 체결 리셉터클(402)을 통해 처리 챔버(100)의 측벽 내의 오목부 내에 배치됨으로써 클램프 링(400)을 처리 챔버(100)에 고정한다.
클램프 링(400)은 냉각 도관(404) 같은 냉각 특징부를 구비할 수 있다. 냉각 도관(404)은 물과 같은 냉각 유체를 클램프 링(400)을 통해, 그리고, 클램프 링(400) 둘레로 순환시킨다. 냉각 유체는 입구(408)를 통해 냉각 도관(404)에 도입되고, 냉각 도관(404)을 통해 순환하여 출구(410)를 통해 빠져나온다. 냉각 도관(404)은 도관(404) 중 하나로부터 다른 도관(404)으로 냉각 유체가 유동하도록 하는 램프(ramp; 406)에 의해 연결될 수 있다.
도 4a의 실시예에서, 하나의 도관(404)이 클램프 링(400)의 내부 부분의 둘레에 배치되어 있으며, 제2 도관(404)은 클램프 링(400)의 외부 부분의 둘레에 배치되어 있다. 냉각 유체는 클램프 링(400)의 내부 부분 둘레에 배치된 도관(404)으로 도입되며, 그 이유는 클램프 링(400)의 내부 부분이 처리 챔버(100)의 처리 상태에 가장 가까이 있어 대부분의 열에 노출되기 때문이다. 냉각 유체가 상대적으로 저온으로 도입되기 때문에, 냉각 유체는 가장 효율적으로 클램프 링(400)의 내부 부분으로부터 열을 흡수한다. 냉각 유체가 클램프 링(400)의 외부 부분 둘레에 배치된 도관(404)에 도달하면, 냉각 유체는 온도가 상승되어 있지만, 냉각 유체는 여전히 내부 부분보다 덜 가열되는 클램프 링(400)의 외부 부분의 온도를 조절한다. 이 방식으로, 냉각 유체는 클램프 링(400)을 통해 상반유동 형태(countercurrent fashion)로 유동된다.
도 4a의 클램프 링(400)은 또한 상부 돔(128)을 냉각하도록 제공되는 가스 유동 특징부를 구비한다. 냉각 가스를 위한 입구 매니폴드(422)는 처리 챔버(100)의 상부 돔(128)에 냉각 가스를 가한다. 가스 입구(412)는 입구 플리넘(414)과 연통하여, 입구 플리넘(414)을 따라 가스를 분배한다. 하부 표면(416)의 개구(개구는 도시되지 않음)는 도 4b에 도시된 클램프 링(400)을 통해 형성된 분배 플리넘(418)과 연통한다.
도 4b는 다른 실시예에 따른 처리 챔버의 리드 부분의 단면도이다. 리드 부분은 클램프 링(400)을 포함한다. 가스 유동은 상부 돔(128)의 주변부에 인접하게 분배 플리넘(418) 및 입구 플리넘(420) 내로 유동한다. 가스는 상부 돔(128)의 상부 표면을 따라 유동하여 상부 돔(128)의 온도를 조절한다.
도 4a를 다시 참조하면, 가스는 수집 플리넘(428) 및 가스 출구(430)와 연통하는 출구 플리넘(426)을 갖는 출구 매니폴드(424) 내로 유동한다. 상부 돔(128)의 열적 상태를 조절하는 것은 열적 응력이 허용치를 초과하는 것을 방지하며, 상부 돔(128)의 하부 표면 상의 증착을 감소시킨다. 상부 돔(128) 상의 증착의 감소는 상부 돔(128)을 통한 반사기(122)로의, 그리고, 상부 돔(128)을 통한 역방향으로의 에너지 유속(flux)을 공칭 수준(nominal level)으로 유지함으로써 처리 동안 기판(108) 내의 온도 부조화 및 비균일성을 최소화한다.
예시적 램프헤드 조립체
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 도 1a의 램프헤드(145) 대신 사용될 수 있는 하나 이상의 램프 조립체(520)의 개략적 예시도이다. 램프 조립체(520)는 하나 이상의 가요성 스탠드오프(524)를 포함한다. 도 5a는 일 실시예에 따른 인쇄 회로 보드(552)와 램프헤드(545)를 구비한 하부 돔(114)의 단면도를 예시한다. 후술될 바와 같이, 램프 조립체(520) 각각은 가요성 스탠드오프(524)에 부착될 수 있으며, 가요성 스탠드오프(524)는 사용되는 하부 돔(114)의 각도에 따라 다른 높이를 가질 수 있다. 램프 조립체(520), 가요성 스탠드오프(524) 및 램프헤드(545)는 반사기(미도시) 같은 다른 구성요소와 함께 램프 조립체의 일부이다. 도 5b는 일 실시예에 따른 하나 이상의 램프 조립체(520)에 연결된 하나 이상의 가요성 스탠드오프(524)를 예시한다. 도 7a 및 도 7b에 관하여 후술된 바와 같이, 하부 돔(114)은 중심 개구(708)를 갖는 대체로 원형의 얕은 마티니 잔 또는 깔때기(funnel)의 형상으로 형성될 수 있다. 램프 조립체(520)는 기판의 다양한 영역에서 온도를 독립적으로 제어하도록 중심 샤프트(예를 들어, 도 1a의 중심 샤프트(132)) 주위에서 특정한 최적의 원하는 방식으로 하부 돔(114) 아래에서 하부 돔에 인접하게 배치된다.
도 5a는 여기서는 6개 램프 조립체(520)로 도시되어 있는, 하나 이상의 램프 조립체(520)와 하부 돔(114)과 PCB(552)를 도시하고 있다. 본 기술 분야의 통상의 기술자는 명료성을 위해 특정 요소는 설명이 생략되어 있다는 것을 명확히 알 수 있을 것이다. PCB(552)는 하나 이상의 램프 조립체(520)로의 전력 분배를 제어하도록 설계된 임의의 표준 회로 보드일 수 있다. PCB(552)는 또한 하나 이상의 램프 조립체(520)와의 연결을 위해, 여기서는 6개 연결 슬롯으로 도시되어 있는 하나 이상의 연결 슬롯(512)을 포함할 수 있다. PCB(552)가 여기서 평탄한 것으로 도시되어 있지만, PCB는 처리 챔버의 요건에 따라서 성형될 수 있다. 일 실시예에서, PCB 보드는 램프헤드(545)에 평행하게 배치된다.
하나 이상의 램프 조립체(520) 각각은 일반적으로 램프 전구(522)와 램프 베이스(523)를 포함한다. 램프 전구(522)는 특정 온도로 기판을 가열 및 유지할 수 있는 램프, 예컨대 할로겐 램프, 적외선 램프 및 가열 장치로서 될 수 있는 기타의 것일 수 있다. 램프 조립체(520)는 도 5b를 참조로 더 상세히 설명되어 있는 하나 이상의 가요성 스탠드오프(524)와 연결될 수 있다.
하부 돔(114)은 석영 같은 반투명 재료로 구성될 수 있고, 하부 돔을 참조로 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 요소를 포함할 수 있다. 하부 돔은 4 내지 6 mm 두께일 수 있다. 램프헤드(545)는 하부 돔(114)에 근접하여 하부 돔(114) 아래에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 램프헤드(545)는 하부 돔(114)으로부터 대략 1 mm 떨어져 있을 수 있다.
램프헤드(545)는 램프 전구(522)의 특정 위치 및 배향을 보증하는 복수의 고정된 램프헤드 위치(504)를 가진다. 램프헤드(545)는 400개 이상 만큼 많은 고정된 렘프 헤드 위치(504)를 가질 수 있다. 고정된 램프헤드 위치(504)는 다수의 동심 원 배향으로 존재할 수 있다. 고정된 램프헤드 위치(504)는 내부 반경으로부터 외부 반경까지 구멍이 연장함에 따라 깊이가 증가할 수 있다. 고정된 램프헤드 위치(504)는 램프헤드(545) 내의 천공 구멍(bored holes)일 수 있다. 일 실시예에서, 램프 베이스(523)는 램프헤드(545)에 의해 고정된 배향으로 유지되고 램프헤드(545)에 의해 냉각된다.
램프 조립체(520) 및 연결 슬롯(512)은 6개의 세트로 도시되어 있으며, 이 수는 제한적이지 않다. 적절한 기판 온도를 유지하기 위해 요구되는 바에 따라 각각이 더 많거나 더 적은 수일 수 있다. 또한, 이는 삼차원 구조의 측면도라는 것을 이해하는 것이 중요하다. 따라서, 구성요소가 선형적 형태로 배치되어 있지만, 임의의 위치 또는 위치의 조합이 가능하다. 예로서, 원형 PCB(552) 상에서, 램프는 X 및 Y 축 양자 모두에서 3cm 간격으로 위치되어 원을 채울 수 있다. 본 기술 분야의 통상의 기술자는 이러한 실시예에 대한 다수의 변형이 존재한다는 것을 이해할 것이다.
도 5b는 일 실시예에 따른 가요성 스탠드오프(524)를 도시한다. 여기에 도시된 가요성 스탠드오프(524)는 소켓(526)과 콘택트 어뎁터(528)를 포함한다. 가요성 스탠드오프(524)는 여기서 소켓(526)에서 표준 밀-맥스 소켓과 콘택트 어뎁터(528)에서 등가 콘택트 어뎁터를 구비함으로써 램프/스탠드오프 계면과 스탠드오프/PCB 계면을 생성하는 것으로서 도시되어 있다. 그러나, 이러한 디자인 선택은 제한적이지 않다. 소켓 디자인은 전원으로부터 램프(522)로 전력을 전달할 수 있는 아직 창출되지 않은 디자인 또는 다수의 기존 소켓 디자인 중 하나일 수 있다. 일 실시예에서, 가요성 스탠드오프는 납땜 등에 의해 PCB에 영구적으로 부착된다.
가요성 스탠드오프(524)는 램프가 전원으로부터 전력을 수용하도록 전도성 및 비전도성 부품 양자 모두로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 황동이나 구리 같은 전도성 금속이 전력을 램프(522)로 전달하기 위해 사용되고, 이러한 전도성 금속은 플라스틱, 가요성 유리 또는 세라믹 파이버나 비드(beads)로 만들어진 하우징과 같은 비전도성 하우징에 의해 둘러싸여져 있다. 가요성 스탠드오프(524)는 하부 돔(114)으로의 적절한 방사 전달을 위한 필요에 따라 다양한 길이일 수 있다. 가요성 스탠드오프(524)가 길이가 변하기 때문에, 램프 조립체(520)는 하부 돔(114)을 따라 동일한 전체적 크기 및 형상을 유지할 수 있다.
또한, 가요성 스탠드오프(524)는 직선일 필요는 없다. 가요성 스탠드오프(524)는 램프 축이 처리 챔버 중심 축의 것에 평행할 필요가 없도록 곡률을 채용할 수 있다. 달리 말하면, 가요성 스탠드오프(524)는 램프 축이 원하는 편각(polar angle)(들)을 채용할 수 있게 할 수 있다. 본 명세서에 설명된 가요성 스탠드오프(524)는 엘라스토머를 갖는 플라스틱 같은 가요성 재료로 구성될 수 있다.
본 명세서에 설명된 가요성 스탠드오프(524)는 대체성 및 배향 모두에서 이득을 제공할 수 있다. 가요성 스탠드오프(524)는 굴곡된 구조 또는 가요성 재료 중 어느 하나를 포함하는 경우 PCB(552)에 수직으로 배향되지 않은 고정된 램프헤드 위치(504)를 갖는 램프헤드(545)와 연결될 수 있다. 또한, 가요성 스탠드오프(524)는 비소모성으로 설계된다. 램프 조립체(520)가 고장나는 경우, 램프 조립체(520)는 단일 크기의 램프 조립체(520)로 대체될 수 있고, 따라서, 램프 조립체(520)가 PCB(552)나 램프헤드(545) 상의 램프 조립체(520)의 위치에 무관하게 챔버 내에서 교체될 수 있게 한다.
가요성 스탠드오프(524)는 PCB(552) 내에 형성된 연결 슬롯(512)과, 램프헤드(545) 내에 형성된 고정된 램프헤드 위치(504) 사이에 적절한 위치설정을 제공한다. 램프헤드(545)는 구리 같은 열 전도성 금속으로 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 램프헤드(545)는 램프헤드(545)가 중심 샤프트(132)에 가까이 있도록 하는 내부 반경과 하부 돔(114)의 에지와 대략 직선 상에 있는 외부 반경을 갖는 회전 고리 또는 구리 원추 섹션일 수 있다.
PCB(552) 위에는 스페이서(514) 같은 하나 이상의 지지 구조체가 형성될 수 있다. 스페이서(514)는 본 예에서 도시된 바와 같이, 수직 방향으로 램프 조립체(520)를 유지하는 것 같이, 램프 전구(522)의 특정 방향을 유지하도록 램프 조립체(520) 및 PCB(552)와 연계하여 작동할 수 있다. 또한, 가요성 스탠드오프(524)는 립(525) 같은 스페이서(514)와 상호작용하는 하나 이상의 구조체를 구비할 수 있다. 본 실시예에서, 립(525)은 가요성 스탠드오프의 완전한 삽입을 보장하고, 가요성 스탠드오프(524)와 램프 전구(522) 양자의 방향을 유지한다.
예시적 라이너 조립체
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도 1a의 라이너 조립체(163) 대신 사용될 수 있는 예시적 라이너 조립체의 사시도를 예시한다. 라이너 조립체(600)는 도 1a 및 도 1b의 처리 챔버 같은 처리 챔버 내의 처리 영역을 라이닝하도록 구성된다. 라이너 조립체(600)는 일반적으로 가스 입구 포트(602), 가스 출구 포트(604) 및 적재 포트(606)를 제공한다. 라이너 조립체(600)는 가스 입구 포트(602), 가스 출구 포트(604) 및 적재 포트(606)의 위치가 처리 가스 입구(874), 가스 출구(878) 및 적재 포트(803) 각각과 실질적으로 동일한 높이에서 대체로 매치되도록 도 8a 내지 도 8c의 베이스 링과 연계하여 작용할 수 있다. 동일한 높이의 가스 입구/출구는 처리 챔버로의 더 짧은 유동 경로를 가능하게 하여 높은 전도율의 배기 및 주입을 가능하게 한다. 따라서, 층상 가스 유동 및 전이가 더 많이 제어된다.
라이너 조립체(600)는 처리 챔버 내에 배치된 베이스 링(예를 들어, 도 1a 및 도 1b와 도 8a 내지 도 8c의 베이스 링) 내에 안치되거나 베이스 링에 의해 둘러싸여질 수 있다. 라이너 조립체(600)는 일체형 부품으로서 형성될 수 있거나, 함께 조립될 수 있는 다수의 부품을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 라이너 조립체(600)는 모듈식인 다수의 부품(또는 라이너)을 포함할 수 있으며, 개별적으로 또는 전체적으로 교체되도록 구성되어 모듈식 디자인에 기인한 추가적 유연성 및 비용 절감을 제공하도록 되어 있다. 라이너 조립체(600)의 모듈식 디자인은 용이한 정비성(serviceability) 및 증가된 기능성(즉, 도 3a에 도시된 보조 입구(305) 같은 다양한 주입기의 교체)을 가능하게 한다. 일 실시예에서, 라이너 조립체(600)는 적어도 수직방향으로 적층된 상부 라이너(608) 및 하부 라이너(610)를 포함한다. 배기 라이너(612)는 위치 안정성을 향상시키도록 상부 라이너(608)의 부분에 의해 결합될 수 있다.
상부 라이너(608) 및 배기 라이너(612)는 주입기 라이너(614)를 수용하도록 절결될 수 있다. 주입기 라이너(614)는 일반적으로 도 3a의 본체(302)에 대응하며, 도 3a 내지 도 3c에 관하여 상술된 가스 유입 메커니즘(300) 같은 가스 유입 메커니즘을 포함할 수 있다. 상부 라이너(608), 하부 라이너(610), 배기 라이너(612) 및 주입기 라이너(614) 각각은 베이스 링(미도시) 내에 안치되도록 크기설정되는 대체로 원통형의 외경을 포함한다. 라이너(608, 610, 612, 614) 각각은 라이너(608, 610, 612) 중 일부 상에 또는 내부에 형성된 정합 오목부와 돌출부 같은 상호록킹 장치(미도시) 및/또는 중력에 의하여 베이스 링에 의해 지지될 수 있다. 하부 라이너(610) 및 상부 라이너(608)의 내부 표면(603)은 처리 체적(예를 들어, 처리 가스 영역(156) 및 퍼지 가스 영역(158))에 노출된다.
일 실시예에서, 상부 라이너(608)는 원주 방향을 따라 외부 원주 표면 상에 오목 특징부(616)를 구비할 수 있다. 오목 특징부(616)는 상부 라이너(608)의 전체 외부 원주 표면을 따라 또는 동일한 간격으로 제공될 수 있다. 오목 특징부(616)는 상부 라이너(608)에 대한 퍼징 기능을 가능하게 하며, 그에 의해, 라이너 조립체의 온도를 제어하면서 라이너 조립체 상의 원치 않은 증착을 방지한다.
예시적 상부 돔
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 도 1a의 상부 돔(128) 대신 사용될 수 있는 상부 돔(200)의 개략적 예시도이다. 도 2a는 상부 돔(200)의 단면도를 예시한다. 도 2b는 상부 돔(200)의 상면도를 예시한다. 상부 돔(200)은 실질적 원형 형상을 가지며(도 2b), 미소하게 볼록한 외측 표면(210) 및 미소하게 오목한 내측 표면(212)을 갖는다(도 2a). 더 상세히 후술될 바와 같이, 볼록한 외측 표면(210)은 반응제 물질의 균일한 증착과 처리 가스의 규칙적인 유동을 촉진하기에 충분하게 평탄하면서, 기판 처리 동안 처리 챔버 내의 감소된 내부 압력에 대치하는 외부 대기 압력의 압축력에 맞서도록 충분히 굴곡된다.
상부 돔(200)은 일반적으로 열 방사선을 통과시키는 중심 윈도우 부분(202)과 중심 윈도우 부분(202)을 지지하기 위한 주연 플랜지(204)를 포함한다. 중심 윈도우 부분(202)은 대체로 원형 주연부를 갖는 것으로서 도시되어 있다. 주연 플랜지(204)는 지지 계면(206)을 따라서 중심 윈도우 부분(202)의 원주에서, 그 둘레로 중심 윈도우 부분(202)과 결합한다. 주연 플랜지(204)는 주변 환경으로 처리 챔버 내의 처리 가스가 탈출하는 것을 방지하기 위한 밀봉부를 제공하도록, 측벽과 주연 플랜지 사이에 배치된 O-링(도 1a에서 184로 표시됨)에 의해 처리 챔버의 측벽 내에서 밀봉될 수 있다. 여기서는 상세히 설명하지 않지만, 하부 돔은 유사하게 O-링(도 1a에서 182로 표시됨)을 사용하여 처리 챔버의 측벽 내에서 지지될 수 있는 것으로 고려된다. 더 소수의 또는 더 많은 수의 O-링(182, 184)이 사용될 수 있다.
주연 플랜지(204)는 투명 석영으로 형성되거나 불투명하게 형성될 수 있다. 상부 돔(200)의 중심 윈도우 부분(202)은 현저한 흡수 없이 램프로부터의 직접적 방사선에 대해 광학적으로 대체로 투명한 투명 석영 같은 재료로 형성될 수 있다. 대안적으로, 중심 윈도우 부분(202)은 협대역 필터링 기능을 갖는 재료로 형성될 수 있다. 가열된 기판 및 기판 지지부로부터 재방사된 열 방사선 중 일부는 중심 윈도우 부분(202)에 의해 현저히 흡수되면서 중심 윈도우(202) 내로 통과할 수 있다. 이들 재방사선은 중심 윈도우 부분(202) 내에 열을 생성함으로써 열 팽창력을 발생시킨다. 열 방사선에 O-링이 직접적으로 노출되는 것을 방지하도록 불투명하게 형성될 수 있는 주연 플랜지(204)는 중심 윈도우 부분(202)보다 상대적으로 더 차갑게 유지되며, 그에 의해, 중심 윈도우 부분(202)이 초기 실온 만곡을 초과하여 외향 만곡되게 한다. 중심 윈도우 부분(202)은 얇게 형성되고, 만곡을 수용하기에 충분한 유연성을 가지는 반면, 주연 플랜지(204)는 두껍고 중심 윈도우 부분(202)을 구속하기에 충분한 강성도를 갖는다. 결과적으로, 중심 윈도우 부분(202) 내에서의 열 팽창은 열 보상 만곡으로서 나타난다. 중심 윈도우 부분(202)의 열 보상 만곡은 처리 챔버의 온도가 증가함에 따라 증가한다.
주연 플랜지(204) 및 중심 윈도우 부분(202)은 그 대향 단부들에서 용접 조인트 "B"에 의해 고정된다. 주연 플랜지(204)는 중심 윈도우 부분(202)의 얇음으로부터 주연 플랜지(204)의 큰 부피(bulk)로의 매끄럽고 점진적인 변화에 의해 규정되는 치수 전이 부분(213)을 따라 필렛 반경 "r"을 갖도록 구성된다. 도 2c는 주연 플랜지(204)의 필렛 반경을 예시하는 본딩된 조인트 "B"의 확대도를 도시한다. 필렛 반경은 연속적으로 굴곡되는 오목부이고, 이는 주연 플랜지(204)의 내측의 저부, 전이 부분(213)의 주 본체 및 중심 윈도우 부분(202)과 정합하는 부분을 포함하는 세 개의 굴곡부로서 고려될 수 있다. 따라서, 세 개의 굴곡부 전반에 걸쳐 동일한 반경이 아닐 수 있다. 필렛 반경은 통상적으로 필렛 반경의 표면 윤곽을 결정하고, 그후, 이 윤곽에 가장 잘 맞는 구체를 수학적으로 결정함으로써 측정된다. 이 가장 잘 맞는 구체의 반경이 필렛 반경이다.
필렛 반경은 주연 플랜지(204)와 중심 윈도우 부분(202)이 만나는 조인트의 계면에서 날카로운 코너를 제거한다. 날카로운 코너의 제거는 또한 날카로운 코너를 갖는 조인트보다 더 균일하고 더 두꺼운 코팅이 장치의 조인트 상에 퇴적될 수 있게 한다. 필렛 반경은 중심 윈도우 부분(202)의 "거의 평탄한(near-flat)" 곡률 및 점진적 변화와 함께 더 양호한 유동을 위해 주연 플랜지(204)의 증가된 반경방향 두께를 제공하도록 선택됨으로써(이하에서 설명됨) 감소된 유동 난류와 더 양호한 균일성을 초래한다. 가장 중요하게는, 필렛 반경을 갖는 조인트는 또한 조인트에서의 전단력(shearing force)을 감소 또는 제거한다. 다양한 실시예에서, 주연 플랜지의 필렛 반경 "r"은 약 0.1 in과 약 5 in 사이의 범위, 예컨대 약 0.5 in과 약 2 in 사이이다. 일 실시예에서, 필렛 반경 "r"은 약 1 in이다.
더 큰 필렛 반경을 갖는 주연 플랜지(204)는 열 및 대기 응력을 이상적으로 처리한다. 전술한 바와 같이, 기판의 처리 동안, 상부 돔(200)에는 상부 돔에 작용하는 외부 대기압과 처리 챔버 내의 감소된 내부 압력 사이의 큰 압력 편차에 기인하여 높은 인장 응력이 부여된다. 높은 인장 응력은 상부 돔이 변형되게 할 수 있다. 그러나, 측방향 압력 "P"가 주연 플랜지(204)의 측부에 내향 인가되는 경우(도 2a), 처리 동안 상부 돔(200)의 인장 응력은 크게 감소될 수 있다는 것이 관찰되었다. 주연 플랜지(204) 상에 인가된 측방향 압력은 중심 윈도우 부분(202)을 외향 만곡시키고, 따라서, 돔 변형을 보상한다. 여기서, 측방향 압력 "P"은 주연 플랜지(204)의 외부 주연 표면(205) 상에 인가되는 제곱 인치 당 파운드(psi) 단위의 주어진 부하력의 양을 지칭한다. 일 실시예에서, 측방향 압력 "P"은 약 200 psi 이상일 수 있다. 다른 실시예에서, 측방향 압력 "P"은 약 45 psi와 약 150 psi 사이일 수 있다. 일 실시예에서, 측방향 압력 "P"은 약 80 psi 내지 약 120 psi이다.
주연 플랜지(204)의 인장 응력은 측방향 압력 "P" 없이 1300 psi 내지 2000 psi로 감소될 수 있고, 주연 플랜지(204)에 측방향 압력이 인가될 때에는 1000 psi 미만까지 감소될 수 있는 것으로 관찰되었다. 전술한 더 큰 필렛 반경 "r"을 포함함으로써, 약 80psi의 측방향 압력 "P"가 주연 플랜지(204) 상에 인가될 때 주연 플랜지(204)의 인장 응력이 크게 감소될 수 있다. 측방향 압력 "P"이 약 150 psi로 증가되면, 인장 응력은 더 감소될 수 있다.
중심 윈도우 부분(202)의 두께 및 외향 굴곡은 열 보상 만곡이 이루어지는 것을 보증하도록 선택된다. 도 2a의 실시예에서, 중심 윈도우 부분(202)의 내부 굴곡은 큰 곡률 반경 "R"과 축 "A"을 따른 중심 "C"를 갖는 구체의 섹션에 의해 형성되는 구형으로서 도시되어 있다. 중심 윈도우 부분(202)은 약 1200℃ 이상의 처리 온도와 실온 사이의 기판 온도에서 0과 1 기압 사이의 압력 편차를 견디기에 충분한 만곡을 제공하도록 중심 윈도우 부분(202)의 범위(extent) 또는 길이를 따른 임의의 지점에서 약 1122 mm ± 300 mm의 곡률 반경 "R"을 가질 수 있다. 곡률 반경의 범위는 단지 예시적인 것이며, 그 이유는 상부 돔 각도(θ), 직경 및 두께, 주연 플랜지 두께 또는 폭, 및 상부 돔(200)의 표면(210, 212)에 작용하는 압력차 등에 따라서 변할 수 있기 때문이다. 다양한 실시예에서, 곡률 반경 "R"은 약 900 mm 내지 약 2500 mm일 수 있다.
도 2a를 참조하면, 일 실시예에서, 상부 돔(200)은 중심 윈도우 부분(202)이 수평 평면 "E"에 대하여 각도(θ)만큼 경사지는 방식으로 구성된다. 수평 평면 "E"은 일반적으로 기판의 길이 방향에 평행하거나(미도시, 예컨대 도 1a의 기판(108)) 또는 기판 지지부(106)의 기판 수용 표면에 의해 정의되는 수평 평면에 평행하다. 대안적으로, 수평 평면 "E"은 주연 플랜지(204)의 평면형 상부 표면(203)으로부터 반경방향으로 연장하는 평면으로서 보여질 수 있다. 따라서, 수평 평면 "E"은 주연 플랜지(204)의 평면형 상부 표면(203)에 실질적으로 평행하다. 각도 (θ)는 더 구체적으로 주연 플랜지(204)와 중심 윈도우 부분(202)의 교차부를 통과하는 중심 윈도우 부분(202)의 오목한 내측 표면(212) 상의 접선(207)과 주연 플랜지(204)의 평면형 상부 표면(203)(또는 수평 평면 "E") 사이의 각도로서 규정될 수 있다. 중심 윈도우 부분(202)의 두께가 실질적으로 일정하게 형성되기 때문에, 오목한 내측 표면(212)과 볼록한 외측 표면(210)에서의 측정은 동일한 각도를 얻어야 한다. 다양한 실시예에서, 수평 평면 "E"과 접선(207) 사이의 각도(θ)는 대체로 22도 미만이다. 일 실시예에서, 각도(θ)는 약 6도 내지 약 20도, 예컨대 약 6도와 약 8도 사이, 약 8도와 약 10도 사이, 약 10도와 약 12도 사이, 약 12도와 약 14도 사이, 약 14도와 약 16도 사이, 약 16도와 약 18도 사이, 약 18도와 약 20도 사이이다. 일 예에서, 각도(θ)는 약 10도이다. 약 10도로 경사진 중심 윈도우 부분(202)은 통상적으로 약 22도 이상의 각도(θ)를 갖는 종래의 상부 돔보다 평탄한 상부 돔을 제공한다. 각도(θ)의 감소는 또한 상부 돔(200)이 종래의 상부 돔에 비해 약 0.05 in 내지 약 0.8 in, 예로서, 약 0.3 in 하향 이동하게 한다.
상부 돔(200)은 약 200 mm 내지 약 500 mm의 전체 외경을 가질 수 있으며, 예컨대 약 240 mm 내지 약 330 mm, 예로서, 약 295 mm의 전체 외경을 가질 수 있다. 중심 윈도우 부분(202)은 약 2mm 내지 약 10 mm, 예로서, 약 2 mm 내지 약 4 mm, 약 4mm 내지 약 6mm, 약 6 mm 내지 약 8mm, 약 8mm 내지 약 10mm의 일정한 두께 "T1"를 가질 수 있다. 일부 예에서, 중심 윈도우 부분(202)은 두께가 약 3.5 mm 내지 약 6.0 mm 이다. 일 예에서, 중심 윈도우 부분(202)은 두께가 약 4 mm이다. 더 얇은 중심 윈도우 부분(202)은 더 작은 열 질량을 제공함으로써, 상부 돔(200)이 급속히 가열 및 냉각되게 한다. 중심 윈도우 부분(202)은 약 130 mm 내지 약 250 mm, 예로서, 약 160 mm 내지 약 210 mm의 외경 "D1"을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 중심 윈도우 부분(202)은 직경이 약 190 mm이다. 주연 플랜지(204)는 약 25 mm 내지 약 125 mm, 예로서, 약 45 mm 내지 약 90 mm의 두께 "T2"를 가질 수 있다. "T2"는 일반적으로 평면형 저부 표면(209)과 평면형 상부 표면(203) 사이의 두께로서 규정된다. 일 실시예에서, 주연 플랜지(204)는 두께가 약 70mm이다. 주연 플랜지(204)는 약 5 mm 내지 약 90 mm, 예로서, 약 12 mm 내지 약 60 mm의 폭 "W1"을 가질 수 있으며, 이는 반경에 따라 변할 수 있다. 일 실시예에서, 주연 플랜지(204)는 폭이 약 30 mm이다. 라이너 조립체가 처리 챔버에 사용되지 않는 경우, 주연 플랜지(204)의 폭은 약 50 mm 내지 약 60 mm만큼 증가되고, 중심 윈도우 부분(202)의 폭은 동일한 양 만큼 감소된다. 이런 경우에, 주연 플랜지(204)의 두께와 돔 각도(θ)는 이에 따라 감소될 수 있고, 그 양은 본 명세서에 기초하여 본 기술 분야의 통상의 기술자가 계산할 수 있다.
더 낮은 돔 각도가 채택되는 경우, 주연 플랜지(204)는 중심 윈도우 부분(202)을 향해 더 접근할 수 있다. 그러나, 중심 윈도우 부분(202) 직경에 대한 제한 요인은 반사기(예를 들어, 도 1의 반사기(122))가 기판의 영역으로 광을 다시 반사할 수 있어야 한다는 것과 예열 링(사용되는 경우)이다. 따라서, 약 130 mm 내지 약 300 mm의 직경을 갖는 중심 윈도우 부분(202)을 제공할 수 있는 상태로 미소하게 내측으로 주연 플랜지(204)를 이동시키는 것이 바람직하다.
상부 돔(200)의 "거의 평탄한" 구성은 베이스 링(예컨대 도 8a의 베이스 링(836)) 및 더 평탄한 하부 돔(예컨대 도 7a 및 도 7b의 하부 돔(700))과 조합될 때 얕은 구형 형상을 형성하고, 이는 -특히 에피텍셜 증착 공정 같은 감소된 압력이나 낮은 압력의 용례가 수행될 때- 처리 챔버의 내부와 외부 사이의 압력차를 견디는 데 효과적인 것으로 본 발명자들에 의해 관찰되었다. 또한, 주연 플랜지(204) 상에 측방향 압력이 인가된 상태에서 상부 돔(200)의 "거의 평탄한" 구성은 중심 윈도우 부분(202)과 주연 플랜지(204) 사이에 위치된 용접 조인트 "B"의 영역에서 더 낮은 전단 응력을 초래하는 것으로 관찰되었다. 압력차에 기인한 중심 윈도우 부분(202)의 응력부여는 더 두꺼운 윈도우 부분에 의해 해결될 수 있지만, 두꺼운 윈도우 부분은 너무 많은 열 질량을 제공하여 정상 상태(steady-state) 처리를 위한 시간 지연을 초래할 수 있다. 따라서, 전체 처리량이 감소된다. 또한, 두꺼운 윈도우 부분을 갖는 상부 돔은 처리 동안 열악한 탄성을 나타내며, 중심 윈도우 부분(202)이 주연 플랜지(204)에 의해 반경방향으로 수용되어 있는 동안 주연 플랜지(204)에 높은 전단 응력을 유발한다. 또한, 두꺼운 윈도우 부분은 열 소산(dissipate)에 더 긴 시간이 소요되며 이는 기판의 안정화에 영향을 줄 것이다. 구형 형상은 본질적으로 감소된 압력을 효과적으로 처리하기 때문에, 상부 돔(200)은 기판 위의 단면 영역에서 급격한 큰 변화가 있는 종래의 용기에 의해 사용되는 것보다 얇은 수정 벽을 사용할 수 있다.
상부 돔(200)의 중심 윈도우 부분(202)의 두께는 상술한 바와 같은 범위로 선택되어 주연 플랜지(204)와 중심 윈도우 부분(202) 사이의 계면에서 발생되는 전단 응력(도 2c)이 해결되는 것을 보증한다. 더 얇은 수정 벽(즉, 중심 윈도우 부분(202))은 더 효율적인 열 전달 매체이며, 그래서, 더 적은 에너지가 석영에 의해 흡수된다. 따라서, 상부 돔은 비교적 더 차갑게 유지된다. 더 얇은 벽의 돔은 또한 더 신속하게 온도가 안정화되고, 대류 냉각에 더 신속하게 응답하는데, 그 이유는 더 적은 에너지가 저장되고 외부 표면까지의 전도 경로가 더 짧기 때문이다. 따라서, 상부 돔(200)의 온도는 중심 윈도우 부분(202)에 걸쳐 더 양호한 열적 균일성을 제공하도록 원하는 설정점에 더 근접하게 유지될 수 있다. 또한, 중심 윈도우 부분(202)이 주연 플랜지(204)로 반경방향으로 전도하는 동안, 더 얇은 돔 벽은 기판에 걸쳐 개선된 온도 균일성을 초래한다. 주연 플랜지(204) 둘레에 배치된 O-링을 보호하기 위해 주연 플랜지(204)를 과도하게 가열하지 않는 것이 유리할 수 있다. 또한, 처리되는 기판의 표면 상으로 반사되어 필름 균일성이 훼손되게 하는 원치 않는 온도 구배를 초래하기 때문에, 반경 방향으로 중심 윈도우 부분(202)을 과도하게 냉각하지 않는 것이 바람직하다.
아래의 표 1은 본 발명의 실시예에 따른 예시적 예로서 주어진 상부 돔(200)의 비제한적 세부사항을 제공한다.
각도 (θ) (도) 8-16
중심 윈도우 부분 두께 (mm) 2-10
필렛 반경 (in) 0.5-2
중심 윈도우 부분의 외경 (mm) 130-250
전체 외경 (mm) 240-360
주연 플랜지 폭 (mm) 10-70
주연 플랜지 두께 (mm) 25-125
주연 플랜지 상의 측방향 압력 (psi) 0-150
상부 돔의 외부 압력 (Torr) 760
챔버 압력 (Torr) 0.1
상부 돔(200)을 평탄화함으로써, 낮은 기생 손실 및 온도 센서에 대한 더 적은 노이즈로 처리 챔버의 방사 열 전달 특성이 크게 개선되며, 그 이유는 고온계가 기판 표면에 가능한 근접하게 위치될 수 있기 때문이다. 개선된 상부 돔 및 하부 돔(도 7a 내지 도 7c에 관하여 후술됨)은 또한 감소된 전체 챔버 체적을 초래하며, 이는 가스 전이 시간을 개선시키고, 펌핑 및 배기 시간을 저하시킴으로써 더 적은 사이클 시간 및 개선된 기판 처리량을 초래한다. 또한, 상부 돔의 "거의 평탄한" 구성은 유동 균일성에 부정적인 영향을 주는 기판 위의 단면적의 급격한 변화를 갖는 종래의 디자인과 연계한 문제를 피하기 때문에, 챔버의 상부 처리 영역에서 가스 유동 난류나 순환을 회피 또는 현저히 최소화한다. 증가된 플랜지 반경과 함께 거의 평탄화하는 것은 또한 챔버 단면적에 걸친 일정한 배기 가스 압력 균일화를 도움으로써 기판 위에 고도로 균일한 유동장을 초래한다.
예시적 하부 돔
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1a의 하부 돔(114) 대신 사용될 수 있는 하부 돔(700)의 개략적 예시도이다. 도 7a는 하부 돔(700)의 단면도를 예시한다. 도 7b는 하부 돔(700)의 상면도를 예시한다. 하부 돔(700)은 미소하게 볼록한 외측 표면(710)과 미소하게 오목한 내측 표면(712)을 갖는다. 도 7a에서 볼 수 있듯이, 하부 돔(700)은 중심 개구(708)를 갖는 대체로 원형의 얕은 마티니 잔 또는 깔때기의 형상으로 형성된다. 하부 돔(700)은 중심 축 "C"를 중심으로 반경방향 대칭적이다(도 7b). 전술한 바와 같이 중심 개구(708)는 기판의 적재 및 적재해제 동안 중심 개구(708)를 통한 샤프트(도 1의 중심 샤프트(132) 같은)의 자유 이동을 제공한다. 하부 돔(700)은 일반적으로 줄기 부분(702), 주연 플랜지(704) 및 줄기 부분(702)과 주연 플랜지(704)를 연결하도록 반경방향으로 연장되는 저부(706)를 포함한다. 주연 플랜지(704)는 저부(706)의 원주를 둘러싸도록 구성된다. 대안적으로, 주연 플랜지(704)는 챔버 디자인에 따라서, 저부(706)를 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 각 경우에, 주연 플랜지(704)는 저부(706)의 원주에서 저부(706)와 결합한다. 주연 플랜지(704) 및 저부(706)는 상부 돔 및 베이스 링(예컨대 도 1의 상부 돔(128) 및 베이스 링(136))과 조합될 때 일반적으로 처리 챔버의 내부 체적을 형성한다.
후술될 바와 같이, 저부(706)는 얇게 형성되고 처리 동안 만곡을 수용하기에 충분한 가요성을 가지는 반면, 주연 플랜지(704)는 두껍고 저부(706)를 구속하기에 충분한 강성도를 갖는다. 주연 플랜지(704)는 열 방사선에 직접적으로 노출되지 않도록 O-링(도 1에서 182로 표시됨)을 보호하기 위해 불투명하게 형성될 수 있다. 대안적으로, 주연 플랜지(704)는 투명 석영으로 형성될 수 있다. 하부 돔(700)의 저부(706)는 현저한 흡수 없이 램프로부터의 직접적 방사선에 대해 대체로 광학적으로 투명한 재료로 형성될 수 있다.
주연 플랜지(704) 및 저부(706)는 그 대향 단부들에서 용접 조인트 "B"에 의해 고정된다. 주연 플랜지(704)는 저부(706)의 얇음으로부터 주연 플랜지(704)의 큰 부피까지의 매끄럽고 점진적인 변화에 의해 정의되는 치수 전이 부분(713)을 따라 필렛 반경 "r"을 갖도록 구성된다. 도 7c는 주연 플랜지(704)의 필렛 반경을 예시하는 결합 조인트 "B"의 확대도를 도시한다. 필렛 반경은 주연 플랜지(704)의 상단부, 전이 부분(713)의 주 본체 및 저부(706)와 정합하는 부분을 포함하는 세 개의 굴곡부로서 고려될 수 있는 연속적 굴곡 오목부이다. 따라서, 세 개의 굴곡부 전반에 걸쳐 동일한 반경이 아닐 수 있다. 필렛 반경은 통상적으로 필렛 반경의 표면 윤곽을 결정하고, 그후, 이 윤곽에 가장 잘 맞는 구체를 수학적으로 결정함으로써 측정된다. 이러한 가장 잘 맞는 구체의 반경이 필렛 반경이다.
필렛 반경은 주연 플랜지(704)와 저부(706)가 만나는 조인트의 계면에서 날카로운 코너를 제거한다. 날카로운 코너의 제거는 또한 날카로운 코너를 갖는 조인트보다 더 균일하고 더 두꺼운 코팅이 장치의 조인트에 퇴적될 수 있게 한다. 필렛 반경은 저부(706)의 "거의 평탄한" 구성(후술됨) 및 점진적 변화와 함께 주연 플랜지(704)의 증가된 반경방향 두께를 제공하도록 선택되며, 그에 의해, 램프가 기판에 더 근접하게 배치될 수 있기 때문에 기판에 균일한 방사 열 전달을 제공한다. 가장 중요하게는, 필렛 반경을 갖는 조인트는 또한 조인트에서의 전단력을 감소 또는 제거한다. 다양한 실시예에서, 주연 플랜지(704)의 필렛 반경 "r"은 약 0.1 in과 약 5 in 사이일 수 있고, 예컨대 약 0.5 in과 약 2 in 사이일 수 있다. 일 예에서, 필렛 반경 "r"은 약 1 in이다.
더 큰 필렛 반경을 갖는 주연 플랜지(704)는 열 및 대기 응력을 처리하는 데 이상적이다. 기판의 처리 동안, 하부 돔(700)에는 하부 돔 상에 작용하는 외부 대기 압력과 처리 챔버 내의 감소된 내부 압력 사이의 큰 압력차에 기인하여 높은 인장 응력이 부여된다. 높은 인장 응력은 하부 돔이 변형되게 할 수 있다. 그러나, 하부 돔의 인장 응력은 주연 플랜지(704)의 측부에 측방향 압력 "P"가 내향 인가되는 경우 처리 동안 크게 감소될 수 있다는 것이 관찰되었다(도 7a 참조). 주연 플랜지(704) 상에 인가되는 측방향 압력은 저부(706)가 외향 만곡하게 하고, 따라서, 돔 변형을 보상한다. 여기서, 측방향 압력 "P"는 주연 플랜지(704)의 외부 주연 표면(726) 상에 인가되는 제곱 인치 당 파운드(psi) 단위의 주어진 부하력의 양을 지칭한다. 일 실시예에서, 측방향 압력 "P"는 약 280 psi 이상일 수 있다. 다른 실시예에서, 측방향 압력 "P"는 약 60 psi와 약 250 psi 사이일 수 있다. 일 실시예에서, 측방향 압력 "P"는 약 80psi이다.
주연 플랜지(704)의 인장 응력은 측방향 압력 "P" 없이 1300 psi 내지 2000 psi로 감소될 수 있고, 측방향 압력이 주연 플랜지(704)에 인가되는 경우 1000 psi 미만으로 감소될 수 있다. 전술한 더 큰 필렛 반경 "r"을 포함함으로써, 주연 플랜지(704)의 인장 응력은 약 80 psi의 측방향 압력 "P"가 주연 플랜지(704) 상에 인가될 때 크게 감소될 수 있다.
도 7a를 참조하면, 일 실시예에서, 하부 돔(700)은 저부(706)가 각도(θ) 만큼 수평 평면 "A"에 대하여 경사지는 방식으로 구성된다. 수평 평면 "A"는 기판(미도시, 예컨대 도 1a의 기판(108))의 길이 방향에 대체로 평행하거나 기판 지지부(106)의 기판 수용 표면에 의해 정의되는 수평 평면에 대체로 평행하다. 대안적으로, 수평 평면 "A"는 주연 플랜지(704)의 평면형 저부 표면(703)으로부터 반경방향으로 연장하는 평면으로서 보여질 수 있다. 따라서, 수평 평면 "A"는 주연 플랜지(704)의 평면형 저부 표면(703)에 실질적으로 평행하다. 각도(θ)는 더 구체적으로 주연 플랜지(704)와 저부(706)의 교차부를 통과하는 저부(706)의 볼록한 외측 표면(710) 상의 접선(707)과 주연 플랜지(704)의 평면형 저부 표면(703)(또는 수평 평면 "A") 사이의 각도로서 규정될 수 있다. 저부(706)의 두께가 실질적으로 일정하게 형성되기 때문에, 볼록한 외측 표면(710)과 오목한 내측 표면(712)에서의 측정은 동일한 각도를 획득하여야 한다. 다양한 실시예에서, 접선(707)과 수평 평면 "A" 사이의 각도(θ)는 일반적으로 22도 미만이다. 일 실시예에서, 각도(θ)는 약 6도 내지 약 20도, 예컨대 약 6도와 약 8도 사이, 약 8도와 약 10도 사이, 약 10도와 약 12도 사이, 약 12도와 약 14도 사이, 약 14도와 약 16도 사이, 약 16도와 약 18도 사이, 약 18도와 약 20도 사이일 수 있다. 일 예에서, 각도(θ)는 약 10도이다. 약 10도로 경사진 저부(706)는 통상적으로 약 22도 이상의 각도(θ)를 갖는 종래의 하부 돔보다 더 평탄한 하부 돔(700)을 제공한다. 각도(θ)의 감소는 하부 돔(700)이 종래의 하부 돔에 비해 약 0.3 in 내지 약 1 in, 예로서, 약 0.6 in 상향 이동하게 한다.
하부 돔(700)의 저부(706)의 두께는 저부(706)와 주연 플랜지(704) 사이의 계면에서 발생되는 전단 응력(도 2c)이 해결되는 것을 보증하도록 선택된다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 저부(706)는 약 2 mm 내지 약 16 mm의 범위, 예로서, 약 2 mm 내지 약 4 mm, 약 4 mm 내지 약 6 mm, 약 6 mm 내지 약 8 mm, 약 8 mm 내지 약 10 mm, 약 10 mm 내지 약 12 mm, 약 12 mm 내지 약 14 mm, 약 14 mm 내지 약 16 mm의 범위의 일정한 두께 "T2"를 가질 수 있다. 일부 예에서, 저부(706)는 두께가 약 3.5 mm 내지 약 10 mm이다. 일 실시예에서, 저부(706)는 약 6 mm의 두께를 가질 수 있다. 더 얇은 저부(706)는 더 작은 열 질량을 제공함으로써 하부 돔(700)이 급속하게 가열 및 냉각될 수 있게 한다. 저부(706)는 약 300 mm 내지 약 600 mm, 예로서, 약 440 mm의 외경 "D2"를 가질 수 있다. 주연 플랜지(704)는 약 20 mm 내지 약 50 mm의 범위, 예로서, 약 30 mm의 두께 "T2"와, 약 10 mm 내지 약 90 mm의 범위, 예로서, 약 50 mm 내지 약 75 mm의 폭 "W2"를 가질 수 있으며, 이 폭은 반경에 따라 변할 수 있다. 일 실시예에서, 하부 돔(700)은 약 500 mm 내지 약 800 mm, 예로서, 약 600 mm의 전체 외경을 가질 수 있다. 중심 개구(708)는 약 300 mm 내지 약 500 mm, 예로서, 약 400 mm의 외경을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 중심 개구(708)는 약 10 mm 내지 약 100 mm, 예로서, 약 20 mm 내지 약 50 mm, 예컨대 약 35 mm의 외경을 가질 수 있다. 하부 돔의 크기, 각도(θ) 및 두께는 하부 돔(700)의 측부들 상에 작용하는 압력차와 챔버 디자인에 따라서 변할 수 있는 것으로 고려된다.
하부 돔(700)의 "거의 평탄한" 구성은 베이스 링(예컨대 도 8a의 베이스 링(836)) 및 더 평탄한 상부 돔(예컨대 도 2a 및 도 2b의 상부 돔(200))과 조합되면, 얕은 구형 형상을 형성하며, 이 얕은 구형 형상은 -특히 에피텍셜 증착 공정 같은 감소된 압력 또는 저압의 용례가 수행될 때- 처리 챔버의 외부와 내부 사이의 압력차를 견디는데 효과적인 것으로 검증되었다. 또한, 하부 돔(700)의 "거의 평탄한"구성은 주연 플랜지(704)에 인가되는 측방향 압력과 함께 주연 플랜지(704)와 저부(706) 사이에 위치된 용접된 조인트 "B"의 영역에서 더 낮은 전단 응력을 초래하는 것으로 관찰되었다. 압력차에 기인한 저부(706)의 응력부여는 더 두꺼운 돔 벽(즉, 저부(706))을 사용하여 해결될 수 있지만, 두꺼운 돔 벽은 너무 많은 열 질량을 유발하여, 정상 상태 처리를 위해 시간 지연을 초래한다. 따라서, 전체 처리량이 감소된다. 또한, 두꺼운 돔 벽은 처리 동안 열악한 탄성을 나타내며, 저부(706)가 주연 플랜지(704)에 의해 반경방향으로 수용되어 있는 상태에서 주연 플랜지(704)에 높은 전단 응력을 유발한다. 두꺼운 돔 벽은 또한 열 소산에 더 많은 시간을 소요하며, 이는 기판의 안정화에 영향을 준다. 구형 형상은 본질적으로 감소된 압력을 효과적으로 처리하기 때문에, 하부 돔(700)은 기판 아래의 단면적의 급작스러운 변화를 갖는 종래의 용기들보다 더 얇은 돔 벽을 채용할 수 있다.
아래의 표 2는 본 발명의 실시예에 따른 예시적 예로서 제공된 하부 돔(700)의 비제한적 세부사항을 제공한다.
각도 (θ) (도) 6-16
저부 두께 (mm) 3.5-10
필렛 반경 (in) 0.5-2
저부의 외경 (mm) 300-600
전체 외경 (mm) 500-800
주연 플랜지 폭 (mm) 50-75
주연 플랜지 두께 (mm) 25-50
주연 플랜지 상에서의 측방향 압력 (psi) 0-150
하부 돔의 외부 압력 (Torr) 760
챔버 압력 (Torr) 0.1
하부 돔(700) 및 상부 돔(200)을 상술한 바와 같이 평탄화함으로써 처리 챔버의 처리 체적이 감소되며, 그에 따라 펌핑 및 배기 시간을 감소시킨다. 따라서, 기판 처리량이 개선된다. 방사 가열 램프가 가능한 기판의 후면측에 근접하게 배치될 수 있기 때문에, 개선된 하부 돔은 또한 서셉터 및 기판으로의 일정하고 균일한 방사 열 전달을 제공하여, 서셉터의 후면측(판형 기판 지지부(도 1a)가 사용되는 경우) 또는 기판의 후면측(링형 기판 지지부(도 1b)가 사용되는 경우) 상에서의 더 양호한 전달, 더 깔끔한 구역 균일성을 초래하며, 그에 의해, 기생 손실을 저하시키는데, 그 이유는 방사 가열 램프가 기판이 배치되는 서셉터에 가능한 평행하게 구성될 수 있기 때문이다. 필요시, 크로스-토크를 완화시키기 위해 유동 경로를 따라 석영 돔들 사이에 고 저항 접촉부가 도입될 수 있다.
예시적 베이스 링
도 8a는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같은 베이스 링(136) 대신 사용될 수 있는 예시적 베이스 링의 단면 사시도를 도시한다. 베이스 링(836)은 알루미늄으로 형성될 수 있거나 스테인레스 스틸 같은 임의의 적절한 재료로 형성될 수 있다. 베이스 링(836)은 일반적으로 적재 포트(803), 처리 가스 입구(874) 및 가스 출구(878)를 포함하고, 도 1a 및 도 1b에 도시된 적재 포트(103), 처리 가스 입구(174) 및 가스 출구(178)와 유사한 방식으로 기능한다. 베이스 링(836)은 도 1의 처리 챔버의 내부 원주 내에 수용되도록 크기설정된 링 본체를 포함한다. 링 본체는 적재 포트(803) 상의 장측과 처리 가스 입구(874) 및 가스 출구(878) 각각 상의 단측들을 갖는 대체로 장방형(oblong)의 형상을 가질 수 있다. 적재 포트(803), 처리 가스 입구(874) 및 가스 출구(878)는 서로에 대하여 약 90도로 각도 오프셋될 수 있다. 일 예에서, 적재 포트(803)는 처리 가스 입구(874)와 가스 출구(878) 사이에서 베이스 링(836)의 측부에 위치되고, 처리 가스 입구(874) 및 가스 출구(878)는 베이스 링(836)의 대향 단부들에 배치된다. 다양한 실시예에서, 적재 포트(803), 처리 가스 입구(874) 및 가스 출구(878)는 서로 정렬되고, 도 1a 및 도 1b의 적재 포트(103), 처리 가스 입구(174) 및 가스 출구(178)와 실질적으로 동일한 높이에 배치된다.
베이스 링(836)의 내부 원주(817)는 라이너 조립체, 예로서, 도 1a의 라이너 조립체(163) 또는 도 6에 관하여 설명된 바와 같은 라이너 조립체(600)를 수용하도록 구성된다. 베이스 링(836)의 적재 포트(803), 처리 가스 입구(874) 및 가스 출구(878)는 처리 체적에 하나 이상의 처리/퍼지 가스를 제공하도록 라이너 조립체(도 6) 및 가스 유입 메커니즘(도 3a 내지 도 3c)과 연계하여 작동하도록 구성될 수 있다.
도시되지 않았지만, 클램프 링과 베이스 링(836) 사이에 상부 돔(128)의 주연 플랜지를 고정하기 위해, 베이스 링(836)의 상단 표면(814) 상에 형성된 체결 리셉터클(미도시)를 통해, 그리고 클램프 링(예를 들어, 도 4a의 클램프 링(400) 또는 도 1a의 클램프 링(130)) 내의 오목부(미도시) 내로 체결구가 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 적재 포트(803)는 약 0.5 in 내지 약 2 in, 예로서, 약 1.5 in의 높이 "H4"를 가질 수 있다. 베이스 링(136)은 약 2 in 내지 약 6 in, 예로서, 약 4 in의 높이 "H3"을 가질 수 있다. 베이스 링(836)의 높이는 베이스 링(836)의 전체 높이가 종래의 베이스 링 높이의 것보다 약 0.5 in 내지 약 1 in 더 짧도록 설계된다. 따라서, 기판과 광학적 고온계(미도시, 예컨대 도 1a의 광학적 고온계(118)) 사이의 거리도 감소된다. 결과적으로, 광학적 고온계의 판독 해상도가 크게 개선될 수 있다. 일 예에서, 기판과 광학적 고온계 사이의 거리는 약 250 mm 이다. 기판과 고온계 사이, 그리고, 상부 및 하부 돔 사이의 거리를 감소시킴으로써, 더 낮은 기생 손실, 온도 센서에 대한 더 적은 노이즈 및 방사 가열 램프로부터 기판으로 그리고 상부 반사기로부터 기판으로의 개선된 중심-에지 간 균일성을 갖는 더 많은 열 전달과 함께, 처리 챔버의 방사 열 전달 특성이 크게 개선된다. 베이스 링(836)의 감소된 높이와, 도 2a 및 도 2b에 관하여 상술한 상부 돔의 "거의 평탄한" 구성은 또한 500℃ 미만의 더 낮은 온도에서의 확고하고 정확한 고온측정을 가능하게 한다. 처리 가스 입구(874)와 가스 출구(878)의 구성은 광 누설을 제한하는 라이너의 기능을 크게 개선시키는 동심 처리 키트(예를 들어, 라이너 조립체)를 가능하게 함으로써, 500℃ 미만의 온도에서 고온측정이 더 정확해지게 한다.
베이스 링(836)이 열 전도성 재료로 형성되고, 하부 돔의 거의 평탄한 구성에 기인하여 방사 가열 램프에 더 근접하기 때문에, 베이스 링(836)은 내부에 형성된 하나 이상의 냉각제 채널을 포함할 수 있으며, 물과 같은 냉각 유체가 베이스 링의 냉각을 위해 하나 이상의 냉각제 채널을 통해 유동한다. 냉각제 채널은 O-링(예를 들어, 도 1a의 O-링(182, 184))에 근접한 영역에서 베이스 링(836)의 원주 둘레에 배치될 수 있다. 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 링(812)과 상부 링(810)을 도시하는 다른 각도로부터의 도 8a의 베이스 링(836)의 사시도이다. 상부 링(810)과 하부 링(812)은 각각 베이스 링(836)의 상단 표면(814)과 저부 표면(816) 상에 배치되도록 구성된다. 상부 링(810) 및 하부 링(812)은 환형 형상을 가지며, 상부 링(810) 및 하부 링(812)이 베이스 링(836)과 조립되고 나면 대체로 동심 또는 동축이다.
도 8c는 도 8b의 베이스 링(836)의 확대 부분 단면도이며, 상부 링(810) 및 하부 링(812)을 수용하기 위해 베이스 링(836)의 상단 표면(814) 및 저부 표면(816)(도 8b)에 각각 형성된 상부 트렌치(818) 및 하부 트렌치(820)를 도시한다. 베이스 링(836)은 이해의 용이성을 위해 두 개의 별개의 부분으로서 개략적으로 도시되어 있다. 상부 및 하부 트렌치(818, 820)는 베이스 링(836)의 내부 원주(817)에 인접하게 형성될 수 있다. 상부 링(810)은, 상부 링(810)이 상부 트렌치(818) 내에 안치될 때 환형 유체 유동 경로가 상부 링(810)과 상부 트렌치(818) 사이에 정의되고 베이스 링(836)을 위한 상부 냉각제 채널(822)을 형성하도록 대체로 "H" 형상으로 형성될 수 있다. 유사하게, 하부 링(812)은, 하부 링(812)이 하부 트렌치(820) 내에 안치될 때, 환형 유체 유동 경로가 하부 링(812)과 하부 트렌치(820) 사이에 정의되고 베이스 링(836)을 위한 하부 냉각제 채널(824)을 형성하도록 대체로 "H" 형상으로 형성될 수 있다. 상부 링(810), 하부 링(812) 및 베이스 링(836)은 일체형 본체를 형성하도록 함께 용접될 수 있다. 상부 및 하부 링(810, 812)은 베이스 링(836)의 적절한 냉각을 위해 냉각 유체가 상부 및 하부 링(810, 812)과 베이스 링(836) 사이에 형성된 각각의 환형 유체 유동 경로를 통해 순환되는 한 임의의 원하는 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 베이스 링(836)은 베이스 링(836)의 상단 표면(814)으로부터 상향 연장하는 상단 내부 벽(826)을 포함할 수 있다. 상단 내부 벽(826)은, 상단 내부 벽(826)의 외부 부분(825)과 상부 링(810)의 내부 부분(827)이 O-링(미도시, 예를 들어, 도 1a의 O-링(182, 184))의 배치를 위해 상부 트렌치(818)에 인접하게 상단 환형 트렌치(828)를 정의하도록 베이스 링(836)의 내부 원주(817) 둘레에 구성된다. 유사하게, 베이스 링(836)은 또한 베이스 링(836)의 저부 표면(816)으로부터 하향 연장하는 저부 내부 벽(830)을 포함할 수 있다. 저부 내부 벽(830)은, 저부 내부 벽(830)의 외부 부분(829)과 하부 링(812)의 내부 부분(831)이 O-링(미도시, 예를 들어, 도 1a의 O-링(182, 184))의 배치를 위해 하부 트렌치(820)에 인접하게 저부 환형 트렌치(832)를 정의하도록 베이스 링(836)의 내부 원주(817) 둘레에 구성된다.
처리 동안, 냉각 유체는 냉각원(미도시)으로부터 베이스 링(836)의 내부 원주(817) 둘레에 배치된 상부 및 하부 냉각제 채널(822, 824)로 도입되며, 그 이유는 베이스 링(836)의 내부 원주(817)가 처리 챔버(100)의 처리 조건에 가장 근접하여 대부분의 열에 노출되기 때문이다. 냉각 유체가 일정하게 도입되기 때문에 냉각 유체는 가장 효율적으로 베이스 링(836)의 내부 원주(817)로부터 열을 흡수한다. 냉각 유체는 O-링 및 베이스 링(836)을 비교적 낮은 온도에서 유지하는 것을 돕도록 상부 및 하부 냉각제 채널(822, 824)을 통해 상반유동의 형태로 유동된다.
상술한 바가 본 발명의 실시예들에 관련하지만, 본 발명의 기본 범주로부터 벗어나지 않고 다른 그리고 추가적인 본 발명의 실시예가 안출될 수 있으며, 본 발명의 범주는 이하의 청구범위에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 열적 처리 챔버에 사용하기 위한 돔 조립체로서,
    상부 돔을 포함하고,
    상기 상부 돔은
    중심 윈도우 부분과,
    상기 중심 윈도우 부분의 원주에서 상기 중심 윈도우 부분과 결합하는 주연 플랜지
    를 포함하고,
    상기 주연 플랜지와 상기 중심 윈도우 부분의 교차부를 통과하는 상기 중심 윈도우 부분의 내측 표면 상의 접선은 상기 주연 플랜지의 평면형 상부 표면에 대해 약 8도 내지 약 16도의 각도로 존재하는, 돔 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 접선은 상기 주연 플랜지의 상기 평면형 상부 표면에 대하여 약 10도의 각도로 존재하는, 돔 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 주연 플랜지의 상기 평면형 상부 표면은 상기 열적 처리 챔버 내에 배치된 기판 지지부의 기판 수용 표면에 의해 규정되는 수평 평면에 실질적으로 평행한, 돔 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 중심 윈도우 부분은 약 3.5 mm 내지 약 6 mm의 두께를 갖는, 돔 조립체.
  5. 제4항에 있어서, 상기 중심 윈도우 부분은 상기 중심 윈도우 부분의 범위를 따라 약 900 mm 내지 약 2500 mm의 곡률 반경을 갖는, 돔 조립체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 주연 플랜지의 외부 주연 표면은 처리 동안 약 45 psi 내지 약 200 psi 이상의 측방향 압력을 받게 되는, 돔 조립체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 주연 플랜지는 불투명 또는 광학적 투명 재료로 형성되며, 상기 중심 윈도우 부분은 광학적 투명 재료로 형성되는, 돔 조립체.
  8. 제1항에 있어서, 상기 주연 플랜지는 약 10 mm 내지 약 70 mm의 폭을 가지고, 상기 중심 윈도우 부분은 약 130 mm 내지 약 250 mm의 외경을 가지는, 돔 조립체.
  9. 제1항에 있어서, 상기 주연 플랜지는 약 0.5 in 내지 약 2 in의 필렛 반경(fillet radius)을 가지는, 돔 조립체.
  10. 제1항에 있어서, 상기 상부 돔에 대향 배치된 하부 돔을 더 포함하고,
    상기 상부 돔과 상기 하부 돔은 대체로 상기 열적 처리 챔버의 내부 영역을 정의하며,
    상기 하부 돔은
    중심 개구와,
    주연 플랜지와,
    상기 중심 개구와 상기 주연 플랜지를 연결하도록 반경방향 외향 연장되는 저부
    를 포함하고,
    상기 하부 돔의 상기 주연 플랜지와 상기 저부의 교차부를 통과하는 상기 저부의 외측 표면 상의 접선은 상기 하부 돔의 상기 주연 플랜지의 평면형 저부 표면에 대하여 약 8도 내지 약 16도의 각도로 존재하는, 돔 조립체.
  11. 제10항에 있어서, 상기 저부의 상기 외측 표면 상의 상기 접선은 상기 하부 돔의 상기 주연 플랜지의 상기 평면형 저부 표면에 대하여 약 10도의 각도로 존재하는, 돔 조립체.
  12. 제10항에 있어서, 상기 하부 돔의 상기 주연 플랜지의 상기 평면형 저부 표면은 상기 열적 처리 챔버 내에 배치된 기판 지지부의 기판 수용 표면에 의해 정의되는 수평 평면에 실질적으로 평행한, 돔 조립체.
  13. 제10항에 있어서, 상기 저부는 약 4 mm 내지 약 10 mm의 두께를 갖는, 돔 조립체.
  14. 제10항에 있어서, 상기 하부 돔의 상기 주연 플랜지는 불투명 또는 광학적 투명 재료로 형성되고, 상기 저부는 광학적 투명 재료로 형성되는 돔 조립체.
  15. 제10항에 있어서, 상기 하부 돔의 상기 주연 플랜지는 약 10 mm 내지 약 90 mm의 폭을 가지고, 상기 저부는 약 300 mm 내지 약 600 mm의 외경을 가지는 돔 조립체.
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