KR20160006778A - 연성 재료를 이용한 돔 냉각 - Google Patents
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Abstract
본 명세서에 설명된 실시예들은 일반적으로 기판들을 처리하기 위한 장치에 관한 것이다. 일반적으로, 이 장치는, 광학적으로 투명한 윈도우에 인접 위치된 램프들을 포함하는 램프 하우징을 포함하는 프로세스 챔버를 포함한다. 램프 하우징 내의 램프들은 기판 지지체 상에 위치된 기판에 복사 에너지를 제공한다. 광학적으로 투명한 윈도우의 온도 제어는 램프 하우징 내의 냉각 채널들을 이용하여 용이하게 된다. 연성 전도체들을 사용하여 램프 하우징은 광학적으로 투명한 윈도우에 열적으로 결합된다. 연성 전도체들은 광학적으로 투명한 윈도우와 램프 하우징의 머시닝 허용오차와 무관하게 균일한 전도 길이를 유지한다. 균일한 전도 길이는 정확한 온도 제어를 촉진한다. 연성 전도체들의 길이가 챔버 컴포넌트들의 머시닝 허용오차와 무관하게 균일하기 때문에, 전도 길이는 상이한 프로세스 챔버들에 대해 동일하다. 따라서, 다수의 프로세스 챔버 사이에서 온도 제어가 균일하고, 이는 챔버간 편차를 감소시킨다.
Description
본 개시물의 실시예들은 일반적으로 반도체 기판들과 같은 기판들을 가열하기 위한 장치에 관한 것이다.
반도체 기판들은 집적 디바이스들 및 마이크로디바이스들의 제조를 포함한 매우 다양한 애플리케이션들을 위해 처리된다. 기판들을 처리하는 한가지 방법은 기판 표면 상에 재료, 예를 들어 에피택셜 재료를 퇴적하는 것을 포함한다. 퇴적된 막 품질은 온도와 같은 프로세스 조건들을 포함한 여러 인자에 종속한다. 트랜지스터 크기가 감소함에 따라, 온도 제어는 고품질 막들의 형성에 있어서 보다 중요하게 된다. 부가적으로 또는 대안적으로, 퇴적된 재료들은 기판 상의 퇴적 이후에 열 처리, 예를 들어 어닐링될 수 있다. 퇴적 또는 열 처리 동안의 일관된 온도 제어는 프로세스간 반복성(process-to-process repeatability)을 초래한다.
그러나, 기판들을 처리하는데 사용되는 각각의 프로세스 챔버는, 특히 각각의 챔버의 개별 컴포넌트들의 머시닝 허용오차(machining tolerances)로 인해, 다른 챔버들과 약간의 편차를 갖는다. 따라서, 각각의 개별 챔버는 열 프로세스 동안 상이한 특성들, 예를 들어 상이한 냉각 속도들 또는 챔버 핫 스팟들(chamber hot spots)을 갖고, 이에 의해 기판들은 상이한 속성들을 갖는 상이한 챔버들에서 처리되게 된다(예를 들어, 챔버간 편차(chamber-to-chamber variation)). 트랜지스터 디바이스가 축소함에 따라, 상이한 챔버들 상에서 처리되는 기판들 사이의 편차가 증폭된다. 따라서, 모든 챔버들에서 동일한 처리 레시피가 이용되었더라도, 제1 챔버에서 처리된 기판들은 다른 챔버들에서 처리된 기판들과는 상이한 속성들을 가질 것이다.
따라서, 처리된 기판들의 챔버간 편차를 감소시키는 장치가 필요하다.
본 명세서에 설명된 실시예들은 일반적으로 기판들을 처리하기 위한 장치에 관한 것이다. 일반적으로, 이 장치는, 광학적으로 투명한 윈도우(optically transparent window)에 인접 위치된 램프들을 포함하는 램프 하우징을 포함하는 프로세스 챔버를 포함한다. 램프 하우징 내의 램프들은 기판 지지체 상에 위치된 기판에 복사 에너지를 제공한다. 광학적으로 투명한 윈도우의 온도 제어는 램프 하우징 내의 냉각 채널들을 이용하여 용이하게 된다. 연성 전도체들(compliant conductors)을 사용하여 램프 하우징은 광학적으로 투명한 윈도우에 열적으로 결합된다. 연성 전도체들은 광학적으로 투명한 윈도우와 램프 하우징의 머시닝 허용오차와 무관하게 균일한 전도 길이(conduction length)를 유지한다. 균일한 전도 길이는 정확한 온도 제어를 촉진한다. 연성 전도체들의 길이가 챔버 컴포넌트들의 머시닝 허용오차와 무관하게 균일하기 때문에, 전도 길이는 상이한 프로세스 챔버들에 대해 동일하다. 따라서, 다수의 프로세스 챔버 사이에서 온도 제어가 균일하고, 이는 챔버간 편차를 감소시킨다.
일 실시예에서, 프로세스 챔버는, 광학적으로 투명한 윈도우를 포함하는 챔버 바디, 및 광학적으로 투명한 윈도우에 인접 배치된 램프 하우징을 포함한다. 광학적으로 투명한 윈도우와 램프 하우징은 사이에 갭을 가지며, 램프 하우징 내에 하나 이상의 냉각 채널이 배치된다. 램프 하우징과 투명한 윈도우 사이의 갭 내에 복수의 연성 전도체가 배치된다. 연성 전도체들은 램프 하우징 및 투명한 윈도우와 접촉한다.
다른 실시예에서, 프로세스 챔버는, 광학적으로 투명한 윈도우를 포함하는 챔버 바디, 및 광학적으로 투명한 윈도우에 인접 배치된 램프 하우징을 포함한다. 광학적으로 투명한 윈도우와 램프 하우징은 사이에 갭을 갖는다. 램프 하우징 내에 하나 이상의 냉각 채널이 배치된다. 프로세스 챔버는, 램프 하우징과 투명한 윈도우 사이의 갭 내에 배치되며 램프 하우징 및 투명한 윈도우와 접촉하는 복수의 연성 전도체를 또한 포함한다. 연성 전도체들은 메쉬(mesh) 또는 울(wool)을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 프로세스 챔버는, 광학적으로 투명한 윈도우를 포함하는 챔버 바디, 및 광학적으로 투명한 윈도우에 인접 배치된 램프 하우징을 포함한다. 광학적으로 투명한 윈도우와 램프 하우징은 사이에 갭을 포함한다. 램프 하우징 내에 하나 이상의 냉각 채널이 배치된다. 프로세스 챔버는, 램프 하우징과 투명한 윈도우 사이의 갭 내에 배치되며 램프 하우징 및 투명한 윈도우와 접촉하는 복수의 연성 전도체를 또한 포함한다. 연성 전도체들은 투명한 윈도우와 접촉하는 단부 상에 코팅을 포함한다.
위에서 언급된 본 개시물의 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에 간략하게 요약된 본 개시물의 더 구체적인 설명은 실시예들을 참조할 수 있으며, 그들 중 일부는 첨부 도면들에 도시되어 있다. 그러나, 본 개시물은 동등한 효과의 다른 실시예들을 허용할 수 있으므로, 첨부 도면들은 본 개시물의 전형적인 실시예들만을 도시하며, 따라서 그것의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 주목해야 한다.
도 1은 본 개시물의 일 실시예에 따른 프로세스 챔버의 개략적인 단면도이다.
도 2는 연성 전도체들을 도시하는 도 1의 부분 확대도이다.
도 3은 본 개시물의 일 실시예에 따른 램프 하우징의 개략적인 부분 단면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 개시물의 다른 실시예들에 따른 연성 전도체들을 도시한다.
이해를 용이하게 하기 위해서, 가능한 경우에, 도면들에 공통인 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 이용되었다. 일 실시예의 요소들 및 특징들은 추가 언급 없이도 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있을 것으로 예상된다.
도 1은 본 개시물의 일 실시예에 따른 프로세스 챔버의 개략적인 단면도이다.
도 2는 연성 전도체들을 도시하는 도 1의 부분 확대도이다.
도 3은 본 개시물의 일 실시예에 따른 램프 하우징의 개략적인 부분 단면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 개시물의 다른 실시예들에 따른 연성 전도체들을 도시한다.
이해를 용이하게 하기 위해서, 가능한 경우에, 도면들에 공통인 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 이용되었다. 일 실시예의 요소들 및 특징들은 추가 언급 없이도 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있을 것으로 예상된다.
본 명세서에 설명된 실시예들은 일반적으로 기판들을 처리하기 위한 장치에 관한 것이다. 일반적으로, 이 장치는, 광학적으로 투명한 윈도우에 인접 위치된 램프들을 포함하는 램프 하우징을 포함하는 프로세스 챔버를 포함한다. 램프 하우징 내의 램프들은 기판 지지체 상에 위치된 기판에 복사 에너지를 제공한다. 광학적으로 투명한 윈도우의 온도 제어는 램프 하우징 내의 냉각 채널들을 이용하여 용이하게 된다. 연성 전도체들을 사용하여 램프 하우징은 광학적으로 투명한 윈도우에 열적으로 결합된다. 연성 전도체들은 광학적으로 투명한 윈도우와 램프 하우징의 머시닝 허용오차와 무관하게 균일한 전도 길이를 유지한다. 균일한 전도 길이는 정확한 온도 제어를 촉진한다. 연성 전도체들의 길이가 챔버 컴포넌트들의 머시닝 허용오차와 무관하게 균일하기 때문에, 전도 길이는 상이한 프로세스 챔버들에 대해 동일하다. 따라서, 다수의 프로세스 챔버 사이에서 온도 제어가 균일하고, 이는 챔버간 편차를 감소시킨다.
도 1은 본 개시물의 일 실시예에 따른 프로세스 챔버(100)의 개략적인 단면도이다. 프로세스 챔버(100)는, 기판의 상부 표면 상의 재료의 퇴적을 포함하여, 하나 이상의 기판을 처리하는데 사용될 수 있다. 프로세스 챔버(100)는 스테인리스 스틸, 알루미늄, 세라믹(예를 들어, 석영), 또는 코팅된 금속이나 세라믹과 같은 재료로 형성된 돔과 같은 상부 윈도우(102), 및 챔버 바디(101)를 포함한다. 프로세스 챔버(100)는, 석영과 같은 광학적으로 투명한 재료로 형성된 돔과 같은 하부 윈도우(104)를 또한 포함한다. 하부 윈도우(104)는 챔버 바디(101)에 결합되거나 이 챔버 바디의 일체형 부분이다. 기판(108)을 위에 지지하도록 되어 있는 기판 지지체(106)가 프로세스 챔버(100) 내에서 상부 윈도우(102)와 하부 윈도우(104) 사이에 배치된다. 기판 지지체(106)는 지지 플레이트(109)에 결합되고, 기판 지지체와 지지 플레이트 사이에 갭(111)을 형성한다. 지지 플레이트(109)는 석영과 같은 광학적으로 투명한 재료로 형성되어, 램프들(142)로부터의 복사 에너지가 기판 지지체(106)에 충돌하여 기판 지지체를 원하는 처리 온도로 가열하는 것을 허용한다. 기판 지지체(106)는, 램프들(142)로부터의 복사 에너지를 흡수하고 이 복사 에너지를 기판(108)에 전달하기 위해서, 실리콘 탄화물 또는 실리콘 탄화물로 코팅된 흑연으로 형성된다.
기판 지지체(106)는 상승된 처리 위치에 있는 것으로 도시되어 있지만, 리프트 핀들(110)이 하부 윈도우(104)에 접촉하고 기판(108)을 기판 지지체(106)로부터 상승시키는 것을 허용하기 위해서 액추에이터(112)에 의해 처리 위치 아래의 로딩 위치까지 수직으로 작동될 수 있다. 다음에, 로봇(도시되지 않음)이 프로세스 챔버(100)에 들어가서, 기판(108)에 맞물리고, 슬릿 밸브(slit valve)와 같은 개구(114)를 통하여 프로세스 챔버로부터 기판을 제거할 수 있다. 또한, 기판 지지체(106)는 기판(108)의 균일한 처리를 용이하게 하기 위해서 액추에이터(112)에 의해 처리 동안 회전되도록 되어 있다.
기판 지지체(106)는, 처리 위치에 위치되어 있는 동안, 프로세스 챔버(100)의 내부 용적을 프로세스 가스 영역(116) 및 퍼지 가스 영역(118)으로 분할한다. 프로세스 가스 영역(116)은, 기판 지지체(106)가 처리 위치에 위치되어 있는 동안, 상부 윈도우(102)와 기판 지지체(106)의 평면(120) 사이에 위치하는 내부 챔버 용적을 포함한다. 퍼지 가스 영역(118)은 하부 윈도우(104)와 평면(120) 사이에 위치하는 내부 챔버 용적을 포함한다.
퍼지 가스 소스(122)로부터 공급된 퍼지 가스는 챔버 바디(101)의 측벽 내에 형성된 퍼지 가스 유입구(124)를 통하여 퍼지 가스 영역(118)에 도입된다. 퍼지 가스는 유동 경로(126)를 따라 지지체(106)의 후방 표면을 가로질러 측방향으로 유동하고, 프로세스 챔버(100)에서 퍼지 가스 유입구(124)의 반대측에 위치된 퍼지 가스 유출구(128)를 통하여 퍼지 가스 영역(118)으로부터 배기된다. 퍼지 가스 유출구(128)에 결합된 배기 펌프(130)가 퍼지 가스 영역(118)으로부터의 퍼지 가스의 제거를 용이하게 한다.
프로세스 가스 공급 소스(132)로부터 공급된 프로세스 가스는 챔버 바디(101)의 측벽에 형성된 프로세스 가스 유입구(134)를 통하여 프로세스 가스 영역(116)에 도입된다. 프로세스 가스는 유동 경로(136)를 따라 기판(108)의 상부 표면을 가로질러 측방향으로 유동한다. 프로세스 가스는 프로세스 챔버(100)에서 프로세스 가스 유입구(134)의 반대측에 위치된 프로세스 가스 유출구(138)를 통하여 프로세스 가스 영역(116)에서 나간다. 프로세스 가스 유출구(138)를 통한 프로세스 가스의 제거는 프로세스 가스 유출구에 결합된 진공 펌프(140)에 의해 용이하게 된다.
하부 윈도우(104)에 인접하게 그리고 하부 윈도우 아래에 다수의 램프(142)가 배치되어, 프로세스 가스가 기판(108) 위를 지나갈 때 기판을 가열함으로써, 기판(108)의 상부 표면 상에 재료를 퇴적하는 것을 용이하게 한다. 램프들(142)은, 예를 들어 구리, 알루미늄 또는 스테인리스 스틸로 형성된 램프 하우징(150)에 위치된다. 램프들은 선택적인 반사기(143)에 의해 둘러싸인 전구들(bulbs)(141)을 포함한다. 각각의 램프(142)는 전력 분배 보드(147)에 결합되고, 이 전력 분배 보드를 통하여 전력이 각각의 램프(142)에 공급된다. 램프들(142)은 기판 지지체(106)의 샤프트(127) 둘레에서 증가하는 반경의 고리형 그룹들로 배열된다. 샤프트(127)는 석영 또는 다른 광학적으로 투명한 재료로 형성된다.
램프 하우징(150)의 상부 표면은 하부 윈도우(104)로부터 이격된 배향으로 위치되어, 램프 하우징의 상부 표면과 하부 윈도우 사이에 갭(151)을 형성한다. 일례에서, 갭(151)은 약 0.5 밀리미터 내지 약 10 밀리미터 또는 그 이상일 수 있다. 일례에서, 갭(151)은 약 6 밀리미터이다. 갭(151) 내에 위치된 연성 전도체들(154)을 통해 하부 윈도우(104)로부터 램프 하우징(150)으로 열 에너지가 전달된다. 10개의 연성 전도체(154)가 도시되어 있지만, 10개보다 많은 연성 전도체(154)가 사용될 수 있다고 고려된다. 연성 전도체들(154)은 하부 윈도우(104)로부터의 열 제거를 용이하게 하는데, 이는 하부 윈도우(104)로부터 기판(108)으로의 복사, 전도 및 대류를 감소시킴으로써 기판(108)의 냉각 속도를 더 증가시킨다. 냉각 채널들(149)이 램프 하우징(150)으로부터 열을 제거하여, 램프 하우징(150) 및 하부 윈도우(104)의 냉각을 용이하게 한다.
램프들(142)은, 기판(108)의 표면 상으로의 프로세스 가스의 열 분해를 용이하게 하기 위해 기판을 미리 결정된 온도로 가열하도록 되어 있다. 일례에서, 기판 상에 퇴적되는 재료는 Ⅲ족, Ⅳ족 및/또는 Ⅴ족 재료일 수 있거나, 또는 Ⅲ족, Ⅳ족 및/또는 Ⅴ족 도펀트를 포함하는 재료일 수 있다. 예를 들어, 퇴적된 재료는 갈륨 비화물, 갈륨 질화물 또는 알루미늄 갈륨 질화물을 포함할 수 있다. 램프들은, 약 섭씨 300도 내지 약 섭씨 1200도, 예컨대 약 섭씨 300도 내지 약 섭씨 950도의 범위 내의 온도로 기판을 가열하도록 되어 있을 수 있다.
도 1은 프로세스 챔버의 일 실시예를 도시하고 있지만, 부가적인 실시예들도 또한 고려된다. 예를 들어, 다른 실시예에서, 기판 지지체(106)가 석영과 같은 광학적으로 투명한 재료로 형성되어, 기판(108)의 직접 가열을 허용할 수 있다고 고려된다. 또 다른 실시예에서, 선택적인 원형 쉴드(circular shield)(139)가 기판 지지체(106) 주위에 배치되고, 챔버 바디(101)의 측벽에 결합될 수 있다고 고려된다. 다른 실시예에서, 프로세스 가스 공급 소스(132)는 다수의 타입의 프로세스 가스, 예를 들어 Ⅲ족 프리커서 가스 및 Ⅴ족 프리커서 가스를 공급하도록 되어 있을 수 있다. 다수의 프로세스 가스는 동일한 프로세스 가스 유입구(134)를 통해 또는 상이한 프로세스 가스 유입구들(134)을 통해 챔버에 도입될 수 있다. 부가적으로, 가스 유입구들(124, 134) 또는 가스 유출구들(128, 138)의 크기, 폭 및/또는 개수는 기판(108) 상에서의 재료의 균일한 퇴적을 더 용이하게 하도록 조정될 수 있다고 또한 고려된다.
다른 실시예에서, 기판 지지체(106)는 기판 지지체를 통한 중심 개구를 갖는 고리형 링 또는 에지 링일 수 있으며, 기판(108)의 둘레를 지지하도록 되어 있을 수 있다. 이러한 실시예에서, 기판 지지체(106)는 실리콘 탄화물, 실리콘 탄화물 코팅된 흑연, 또는 유리질 탄소 코팅된 흑연(glassy-carbon-coated graphite)으로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 기판 지지체는 최소 전도 냉각을 제공하는 3개 이상의 핀 지지체일 수 있다.
도 2는 연성 전도체들(154)을 도시하는 도 1의 부분 확대도이다. 도 2에 도시된 실시예에서, 연성 전도체들(154)은 "지그재그" 또는 "사행(serpentine)" 형상을 갖는다. 연성 전도체들(154)은 하부 윈도우(104)의 하부 표면(104a)과 램프 하우징(150)의 상부 표면(150a) 사이에 위치되며, 하부 윈도우의 하부 표면 및 램프 하우징의 상부 표면과 접촉한다. 램프 하우징(150)은 스테인리스 스틸 또는 구리와 같은 금속으로 형성되고, 컴퓨터 수치 제어(CNC: computer numerical control) 머시닝과 같은 현대의 머시닝 기술들을 이용하여 비교적 정확한 허용오차로 형성될 수 있다. 따라서, 상부 표면(150a)은 비교적 평면이다. 이에 반해, 하부 윈도우(104)의 하부 표면(104a)은, 하부 윈도우(104)를 구성하는 재료의 머시닝의 어려움으로 인해, 램프 하우징(150)만큼 정확한 허용오차로 생성될 수 없다. 일례에서, 하부 표면(104a)은 평면성에 있어서 1 밀리미터 정도의 차이를 가질 수 있고, 이는 갭(151)의 높이가 하부 윈도우(104)의 길이를 따라 달라지게 한다. 갭(151)의 높이에 있어서의 차이는, 주로 갭(151)에 걸친 전도 길이 경로에서의 차이로 인해, 상이한 위치들에서의 하부 윈도우(104)와 램프 하우징(150) 사이의 열 전달에 영향을 미칠 수 있다.
더 균일한 열 전달을 용이하게 하기 위해서, 하부 윈도우(104)와 램프 하우징(150) 사이에 연성 전도체들(154)이 위치된다. 연성 전도체들은 하부 윈도우(104)의 하부 표면(104a) 및 램프 하우징(150)의 상부 표면(150a)과 물리적으로 접촉한다. 연성 전도체들(154)은, 연성 전도체들(154)의 부재 시에 발생했을 대류 또는 복사와는 대조적으로, 전도를 통해 하부 윈도우(104)로부터 램프 하우징(150)으로 열 에너지를 전달한다. 연성 전도체들(154)의 존재 시에도 약간의 대류성 또는 복사성 열 전달이 여전히 발생할 수 있지만, 대류성 또는 복사성 열 전달은 몇 자릿수만큼 더 작고, 따라서 연성 전도체들에 의해 촉진되는 전도성 열 전달과 비교하여 일반적으로 무시할만하다. 일례에서, 연성 전도체들(154)은 구리로 형성되고, 약 40 퍼센트의 용적 밀도를 가지며, 갭(151)은 헬륨으로 채워진다. 이러한 예에서, 연성 전도체들(154)로 인한 열 전달은 대류 또는 복사로 인한 열 전달의 100배보다 크다. 연성 전도체들(154)의 비교적 더 큰 열 전달은, 연성 전도체(154)의 열 전도율이 갭(151)에서의 가스와 비교하여 더 높은 것에 적어도 부분적으로 기인한다.
연성 전도체들(154)은 연성 재료로 형성되고, 하부 윈도우(104)의 하부 표면(104a)의 머시닝 허용오차와 상관없이, 갭(151)에 걸쳐 실질적으로 동일한 전도 길이를 갖는다. 연성 전도체들(154)의 "지그재그" 또는 사행 형상은 연성 전도체들(154)이 확장 및 수축하여 하부 윈도우(104) 및 램프 하우징(150)과의 접촉을 유지하는 것을 허용한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 도시된 연성 전도체들(154) 둘 다는 동일한 전체 전도 경로를 갖지만, 연성 전도체들(154)은 하부 윈도우(104) 및 램프 하우징(150) 둘 다에 접촉하도록 상이한 확장 상태들에 있는 것으로 도시되어 있다. 연성 전도체들(154)의 상이한 확장 상태들은 하부 표면(104a)의 평면성의 결핍에 의해 좌우되는데, 그 이유는 일반적으로 램프 하우징(150)에 고정 부착되는 연성 전도체들(154)이 하부 윈도우(104)에 접촉하도록 확장하기 때문이다. 그러나, 연성 전도체들(154)의 확장 상태와 상관없이, 연성 전도체들(154)의 전도 경로 길이는 일정하게 유지된다. 따라서, 하부 윈도우(104)로부터 램프 하우징(150)으로의 열 전달은 갭(151)의 변화하는 치수와 상관없이 갭(151)의 모든 위치에 걸쳐 일관된다. 또한, 전도 경로는, 개별 챔버들의 챔버 컴포넌트들에서의 머시닝 차이들과 무관하게, 챔버 간에 일관된다.
연성 전도체들(154)은, 스테인리스 스틸, 니켈, 구리, 철, 인코넬(inconel), 알루미늄 또는 이들의 조합과 같은 금속, 및 알루미나, 마그네시아, 알루미늄 질화물, 지르코니아, 실리카 및 이들의 조합과 같은 세라믹을 포함하는, 높은 열 전도율을 갖는 재료로 형성된다. 선택적으로, 연성 전도체들(154)은 하부 윈도우(104)의 하부 표면(104a)에 인접한, 적어도 일부분 상의 코팅(155)을 또한 포함한다. 코팅(155)은, 연성 전도체들(154)과의 접촉으로 인한 하부 윈도우(104)의 원하지 않는 스크래치 또는 손상(marring)을 감소시킨다. 코팅(155)은 유리질 탄소, 흑연, 붕소 질화물, 또는 운모(mica)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는 코팅(155)이 생략될 수 있다고 고려된다. 이러한 실시예에서, 흑연, 육방정 붕소 질화물(hexagonal boron nitride), 또는 몰리브덴 이황화물과 같은 윤활제가 하부 윈도우(104) 또는 연성 전도체들(154)에 도포되어, 하부 윈도우(104)의 스크래치 또는 손상을 감소시킬 수 있다. 일반적으로, 연성 전도체들(154)은 예를 들어 납땜 또는 용접에 의해 램프 하우징(150)에 고정 부착된다. 세라믹을 포함하는 연성 전도체들(154)의 접합은, 규산 나트륨(sodium silicate), 규산 암모니아(ammonia silicate), 인산 알루미늄(aluminum phosphate), 인산 아연(zinc phosphate), 또는 다른 나노 분산 현탁액(nano-dispersed suspensions)을 포함하는 접합제를 이용하여 달성될 수 있다.
도 3은 본 개시물의 일 실시예에 따른 램프 하우징(150)의 개략적인 부분 단면도이다. 상부 표면(150a)은 내부에 형성된 피쳐들, 예컨대 개구들(362)을 포함한다. 개구들(362)은 램프들(142)로부터의 복사 에너지가 상부 표면(150a)을 통과하여, 기판 또는 기판 지지체에 충돌하는 것을 허용한다. 개구(362)는 램프들(142) 각각의 위에 배치된다. 개구들(362)의 로우들(rows) 사이에서, 연성 전도체들(154)이 상부 표면(150a)에 결합된다. 연성 전도체들(154)은, 램프들(142)로부터의 복사 에너지가 연성 전도체들(154)에 의해 차단되지 않도록 위치된다. 연성 전도체들(154)은 고리형(annular) 로우들로 배열되지만, 부가적인 분포들도 또한 고려된다. 추가로, 하부 윈도우로부터 램프 하우징(150)으로의 미리 결정된 양의 열 전달을 용이하게 하도록 간격 및 밀도(면적당 연성 전도체들(154))도 또한 조절될 수 있다고 고려된다. 일례에서, 연성 전도체들(154)은 상부 표면(150a)의 약 40 퍼센트를 커버할 수 있다. 다른 예에서, 연성 전도체들은 약 2 밀리미터 내지 약 3 밀리미터의 간격을 가질 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는 본 개시물의 다른 실시예들에 따른 연성 전도체들을 도시한다. 도 4a는 울로 형성된 연성 전도체(454a)를 도시한다. 울은 위에서 논의된 금속 또는 세라믹 재료들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 선택적으로, 연성 전도체(454a)는, 하부 윈도우의 스크래치를 감소시키기 위해, 도 2와 관련하여 논의된 코팅(155)과 같은 코팅(명료성을 위해 도시되지 않음)을 위에 포함할 수 있다. 연성 전도체(454a)는 이산 패치들(discrete patches)로 또는 스트립들(strips)로 램프 하우징에 결합될 수 있다.
도 4b는 연성 전도체(454b)를 도시한다. 연성 전도체(454b)는 와이어 메쉬이다. 와이어 메쉬는 위에서 논의된 금속 또는 세라믹 재료들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 선택적으로, 연성 전도체(454b)는, 하부 윈도우의 스크래치를 감소시키기 위해, 도 2와 관련하여 논의된 코팅(155)과 같은 코팅(명료성을 위해 도시되지 않음)을 위에 포함할 수 있다. 연성 전도체(454b)는 이산 패치들로 또는 스트립들로 램프 하우징에 결합될 수 있다.
도 4c는 연성 전도체(454c)를 도시한다. 연성 전도체(454c)는 나선 형상으로 형성되며, 예를 들어 위에서 논의된 금속으로 형성된 스프링일 수 있다. 하부 윈도우에 접촉하도록 되어 있는 연성 전도체(454c)의 단부 상에 코팅(155)이 배치된다. 도 4d는 "S" 형상을 갖는 연성 전도체(454d)를 도시한다. 연성 전도체(454d)는 하부 윈도우에 접촉하도록 되어 있는 연성 전도체(454c)의 단부 상에 배치된 코팅(155)을 또한 포함한다.
도 4a 내지 도 4d는 본 개시물의 일부 실시예들에 따른 연성 전도체들을 도시하지만, 연성 전도체들에 대한 부가적인 형상들도 또한 고려된다. 부가적인 형상들은 금속 체인메일(chainmail) 또는 배팅(batting), 기포화된 금속 포일(bubbled metal foil), 주름진 금속 포일 리프들(folded metal foil leaves), 및 접속된 금속 포일 튜브들을 또한 포함한다. 다른 실시예에서, 연성 전도체들은 원하는 프로세스 온도, 예컨대 섭씨 약 300도 내지 약 400도 또는 그 이상을 견디기에 충분한 임의의 재료로 형성될 수 있다고 고려된다. 다른 실시예에서, 코팅들(155)은 실록산 폴리머(siloxane polymers), 폴리이미드(polyimides), 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene)을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 연성 전도체들(454a 및 454b)과 같은 연성 전도체들은 증가된 열 전달을 용이하게 하기 위해서 왁스, 그리스(grease) 및/또는 연성 폴리머와 같은 하나 이상의 유체 또는 근사-유체(near-fluids)로 함침되거나(impregnated) 코팅될 수 있다고 고려된다. 이러한 실시예에서, 연성 전도체들의 공극율(porosity) 및 표면 장력은 프로세스 챔버의 원하지 않는 영역들로의 유체들 또는 근사-유체들의 제한을 용이하게 할 수 있다고 고려된다. 연성 폴리머들의 일례는 실리콘 고무 또는 충진된 실리콘(filled silicones)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 충진된 실리콘은 열 전달을 증가시키기 위해 금속 박편들(metallic flakes)과 같은 열 전도성 재료의 입자들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 실리콘 고무는 약 1.3W/mΩk의 열 전도율을 가질 수 있다.
본 명세서에 설명된 실시예들의 이익은 챔버 컴포넌트들의 머시닝 허용오차와 무관하게 챔버 컴포넌트들을 균일하게 냉각하는 것을 포함한다. 따라서, 챔버간 온도 제어가 더 균일하고, 이는 상이한 챔버들에서 처리되는 기판들의 더 균일한 속성들을 초래한다.
전술한 것은 본 개시물의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시물의 다른 실시예들 및 추가 실시예들은 그것의 기본 범위로부터 벗어나지 않고서 고안될 수 있으며, 그것의 범위는 이하의 청구항들에 의해 결정된다.
Claims (15)
- 프로세스 챔버로서,
광학적으로 투명한 윈도우(optically transparent window)를 포함하는 챔버 바디;
상기 광학적으로 투명한 윈도우에 인접 배치된 램프 하우징 - 상기 광학적으로 투명한 윈도우와 상기 램프 하우징은 사이에 갭을 가지며, 상기 램프 하우징 내에 하나 이상의 냉각 채널이 배치됨 -; 및
상기 램프 하우징과 상기 투명한 윈도우 사이의 상기 갭 내에 배치되며, 상기 램프 하우징 및 상기 투명한 윈도우와 접촉하는 복수의 연성 전도체(compliant conductors)
를 포함하는 프로세스 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 연성 전도체들 각각은 실질적으로 동일한 길이를 갖는, 프로세스 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 연성 전도체들 각각은 위에 코팅을 포함하는, 프로세스 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 코팅은 유리질 탄소(glassy carbon), 흑연, 붕소 질화물, 또는 운모(mica)를 포함하는, 프로세스 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 연성 전도체들은 세라믹을 포함하는, 프로세스 챔버. - 제5항에 있어서,
상기 세라믹은 알루미나, 마그네시아, 알루미늄 질화물, 지르코니아, 실리카, 또는 이들의 조합을 포함하는, 프로세스 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 연성 전도체들은 금속을 포함하고, 상기 금속은 스테인리스 스틸, 니켈, 구리, 철, 인코넬(inconel), 알루미늄, 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 연성 전도체들은 상기 램프 하우징에 납땜되거나 용접되는, 프로세스 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 연성 전도체들은, 금속 또는 세라믹을 포함하는 메쉬(mesh) 또는 울(wool)인, 프로세스 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 연성 전도체들은 사행(serpentine) 형상을 갖는, 프로세스 챔버. - 제1항에 있어서,
상기 연성 전도체들은 나선형 코일의 형상을 갖는, 프로세스 챔버. - 프로세스 챔버로서,
광학적으로 투명한 윈도우를 포함하는 챔버 바디;
상기 광학적으로 투명한 윈도우에 인접 배치된 램프 하우징 - 상기 광학적으로 투명한 윈도우와 상기 램프 하우징은 사이에 갭을 가지며, 상기 램프 하우징 내에 하나 이상의 냉각 채널이 배치됨 -; 및
상기 램프 하우징과 상기 투명한 윈도우 사이의 상기 갭 내에 배치되며, 상기 램프 하우징 및 상기 투명한 윈도우와 접촉하는 복수의 연성 전도체 - 상기 연성 전도체들은 메쉬 또는 울을 포함함 -
를 포함하는 프로세스 챔버. - 제11항에 있어서,
상기 메쉬 또는 울은 열 전달을 증가시키기 위한 재료로 함침되는(impregnated), 프로세스 챔버. - 제12항에 있어서,
함침 재료는 왁스, 그리스(grease), 또는 연성 폴리머를 포함하는, 프로세스 챔버. - 제13항에 있어서,
상기 함침 재료는 실리콘이고, 상기 실리콘은 내부에 임베딩된 입자들을 포함하고, 상기 입자들은 금속 박편들(metallic flakes)을 포함하고, 상기 메쉬 또는 울은 금속 또는 세라믹을 포함하는, 프로세스 챔버. - 프로세스 챔버로서,
광학적으로 투명한 윈도우를 포함하는 챔버 바디;
상기 광학적으로 투명한 윈도우에 인접 배치된 램프 하우징 - 상기 광학적으로 투명한 윈도우와 상기 램프 하우징은 사이에 갭을 가지며, 상기 램프 하우징 내에 하나 이상의 냉각 채널이 배치됨 -; 및
상기 램프 하우징과 상기 투명한 윈도우 사이의 상기 갭 내에 배치되며, 상기 램프 하우징 및 상기 투명한 윈도우와 접촉하는 복수의 연성 전도체 - 상기 연성 전도체들은 상기 투명한 윈도우와 접촉하는 그것의 단부 상에 코팅을 포함함 -
를 포함하는 프로세스 챔버.
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