KR20160053973A

KR20160053973A - 감소된 코일 가열을 위한 램프 단면

Info

Publication number: KR20160053973A
Application number: KR1020167008951A
Authority: KR
Inventors: 조셉 엠. 래니쉬
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2013-09-05
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2016-05-13
Also published as: US20200035480A1; US10468242B2; KR20220002734A; WO2015035046A1; US11462396B2; KR102475565B1; DE112014004071T5; US20150063792A1; KR102347317B1

Abstract

전자기 복사의 형태로 복사 에너지를 제공하기 위한 장치의 실시예들이 본 명세서에 제공된다. 일부 실시예들에서, 전자기 복사를 위한 복사 소스는, 전자기 복사에 대해 투과성인 재료로 형성된 튜브형 바디; 튜브형 바디 내에 배치된 필라멘트; 및 반사부를 형성하도록 튜브형 바디의 일부 상에 배치된 반사 코팅을 포함하고, 여기서 반사부는 사용 중에 필라멘트로부터 나오는 전자기 복사가 필라멘트로 다시 반사되는 것을 최소화하도록 구성된다.

Description

감소된 코일 가열을 위한 램프 단면{LAMP CROSS-SECTION FOR REDUCED COIL HEATING}

본 발명의 실시예들은, 기판 처리 시스템들에서, 보다 구체적으로는 반도체 및 박막 기판 처리 시스템들에서 사용하기 위한 전자기 복사의 형태로 열 에너지를 제공하는 램프들에 일반적으로 관련된다.

반도체 및 박막 가공에서, 램프들은 다양한 열 공정들을 위해 열 에너지를 제공하는 복사 에너지의 소스로서 종종 사용된다. 일부 경우들에서는, 램프 튜브의 일부 상에 입사된 복사 에너지 중 일부를 반사하는 것에 의해 램프로부터의 복사 에너지를 지향시키는 것이 종종 바람직하다.

튜브 상에 입사된 에너지 중 일부가 반사되는 몇몇 처리 시스템들에서, 반사 에너지 중 일부는 에너지의 소스, 예를 들어, 램프 내의 코일을 향해 지향될 수 있다. 코일 상에 입사된 반사된 복사 에너지는 코일에 의해 흡수될 수 있고 (때때로 자체-흡수된 에너지라 지칭됨), 이는 코일 가열을 야기시킨다는 점을 본 발명자가 관찰하였다. 이러한 자체-흡수된 에너지는 코일의 온도를 바람직하지 못하게 상승시킬 수 있고, 이는 램프의 조기 고장으로 이어질 수 있다.

따라서, 본 발명자는 코일 상에 입사되는 반사된 복사 에너지로 인한 코일 가열을 감소시키기 위해 개선된 램프들의 실시예들을 제공한다.

일부 실시예들에서, 램프 튜브는 전자기 복사에 대해 투과성인 재료로 형성된 튜브형 바디 - 반사 코팅을 갖는 반사부를 포함함 - 를 포함하고, 여기서 반사부는 사용 중에 필라멘트로부터 나오는 입사 전자기 복사가 소스로 다시 반사되는 것을 최소화하도록 구성된다.

일부 실시예들에서, 기판 처리 시스템은, 처리 용적을 둘러싸는 챔버; 처리 용적 내에서 기판을 지지하도록 적응되어 있는 기판 지지 표면을 갖는 지지체; 전자기 복사에 대해 투과성인 재료로 형성된 튜브형 바디를 포함하는 램프; 튜브형 바디 내에 배치된 필라멘트; 및 반사부를 형성하도록 튜브형 바디의 일부 상에 배치된 반사 코팅을 포함하고, 여기서 반사부는 사용 중에 필라멘트로부터 나오는 전자기 복사가 필라멘트로 다시 반사되는 것을 최소화하도록 구성된다.

본 발명의 다른 실시예들 및 추가 실시예들이 이하 설명된다.

위에서 간략하게 요약되고 이하에 더 상세히 논의되는 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들에 도시된 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 이해될 수 있다. 그러나, 본 발명은 동등한 효과의 다른 실시예들을 허용할 수 있으므로, 첨부 도면들은 본 발명의 전형적인 실시예들만을 도시하며, 따라서 그것의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다는 점에 유의하여야 한다.
도 1a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 램프의 평면도를 도시한다.
도 1b는 B-B를 따라 취한 도 1a의 램프의 일부의 측면도를 도시한다.
도 2는 램프 튜브의 일부 상의 반사 코팅을 포함하는 종래의 램프의 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 램프의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 램프의 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 처리 시스템의 블록도를 도시한다.
도 6a 내지 도 6c는 각각 본 발명의 일부 실시예들에 따른 필라멘트 지지체들의 비제한적 예들을 도시한다.
이해를 용이하게 하기 위해서, 가능한 경우에, 도면들에 공통인 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 이용되었다. 도면들은 비례에 맞춰 그려지지는 않으며, 명확성을 위해 단순화될 수 있다. 일 실시예의 요소들 및 특징들은 추가 언급 없이도 다른 실시예들에서 유익하게 통합될 수 있을 것으로 예상된다.

복사 에너지의 형태로 램프 내에 생성된 전자기 복사의 일부를 반사하도록 구성되는, 전자기 복사 소스들, 예를 들어, 램프들의 실시예들이 본 명세서에 제공된다. 이러한 복사 에너지는, 예를 들어, 반도체 및 기타 박막 가공 공정들에서 기판들을 처리하기 위한 처리 챔버에서 열 공정의 컴포넌트들에서의 열 에너지를 증가시키기 위해 제공될 수 있다.

본 명세서 도처에 사용되는 바와 같이, "상부(upper)" 및 "하부(lower)"는, 수평 평면, 예를 들어 도 3에 도시된 축(310)을 포함하는 수평 평면의 반대 면들 상에 있는 튜브 또는 램프의 2군데 부분들을 구별하는 것으로 여겨지지만, 다른 수평 평면들이 튜브 또는 램프의 "상부" 및 "하부" 부분들을 구별하는데 사용될 수 있다. "상부" 및 "하부"는 절대적인 것들이 아니며 수평 평면에 대한 램프의 위치에 의존하여 변할 수 있다. 또한, "상부" 및 "하부"라는 용어들은, 예를 들어, 비수평 기준 평면들을 갖는 다른 배향들에서 램프의 부분들을 지칭할 수도 있다.

도 1은 전자기 복사를 위한 소스로서 적합한 전형적 램프인, 램프(100)의 단면도를 도시한다. 램프(100)는 전자기 복사에 대해 투과성인 재료, 예를 들어, 석영 또는 알루미노 실리케이트 유리(예컨대, 주 성분들로서 Al, Si, Ba, Ca, O를 포함할 수 있는 General Electric사로부터 입수가능한, GE180 유리)로 형성된 튜브형 바디 또는 튜브(102)를 포함한다. 이러한 튜브(102)는 비활성 가스, 예를 들어 아르곤 또는 질소와 같은 실질적으로 비반응성인 가스로 채워질 수 있고, 내부 램프 바디를 청결히 유지하기 위해 소량의 할로겐 재료들을 함유할 수 있다.

램프 필라멘트, 필라멘트(106)는 튜브(102)의 대략 중심(104)에 일반적으로 중심을 두고 위치된다. 튜브(102) 내에서의 필라멘트(106)의 위치는 튜브(102) 내의 복수의 필라멘트 지지체들(110)(도 1a에서는 6개가 도시되어 있음)에 의해 유지될 수 있다. 필라멘트 지지체들(110)의 비제한적 예들이 도 6a 내지 도 6c에 도시되어 있으며 이하 논의된다.

도 1a는 본 발명의 실시예들에 따른 램프(100)의 평면도를 도시한다. 설명의 용이함만을 위해, 램프(100)의 튜브(102)는 원형으로 도시된다. 다른 튜브 형상들은 직선 섹션들, 또는 원호 섹션들, 또는 직선 섹션들과 원호 섹션들 또는 세그멘트들을 포함할 수 있다. 도 1a의 예시적인 램프(100)가 도 1b에서는 측면도에 도시된다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 필라멘트(106)에 에너지를 공급하기 위해 리드(112, 113)를 통해 전력이 공급된다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 필라멘트(106)의 한 단부(106A)는 리드(112)의 제1 단부(112A)에 연결되고, 필라멘트(106)의 다른 단부(106B)는 리드(113)의 제1 단부(113A)에 연결된다. 이러한 리드들은 튜브(102)의 (도시된 바와 같이) 하향 지향된 돌출부(114) 내에 배치되어 제1 리드(112)의 제2 단부(112B) 및 리드(113)의 제2 단부(113B)가 별개로 튜브(102)를 벗어난다. 리드들(112, 113)은 각각 제2 단부들(112B, 113B)에서 에너지 소스, 예를 들어 도 5에 대하여 이하 논의되는 램프 구동기(514)에 전기적으로 연결될 수 있다. 베이스(118)는 리드들(112, 113)의 제2 단부들(112B, 113B)에 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 단부들(112B, 113B)을 에너지 소스에 연결하는 것을 용이하게 하기 위해 돌출부(114)에 연결될 수 있다. 이러한 베이스는 리드들(112, 113) 양자 모두에 연결되는 하나의 부분, 예를 들어, 도 1b에서의 베이스(118)일 수 있다. 이러한 베이스는 각각의 리드(112, 113)에 각각 연결되는 개별 요소들을 또한 포함할 수 있다. 리드들(112, 113)은 돌출부(114) 내에서 기밀식으로 밀봉된다.

지지 바(116), 예를 들어, 실리카 바가 리드들(112, 113)의 위치지정 및 지지를 위해 제공될 수 있다. 대안적으로, 각각의 위치에 단일의 전력 리드가 있는, 램프 상의 2개의 대략 정반대인 위치들(도시되지 않음)에서 전력이 공급될 수 있다. 위에 논의된 2개의 리드 전력 공급에서와 같이, 이러한 리드들은 돌출부(114)와 유사하게 하향 지향된 돌출부 내에 각각 배치될 수 있고, 지지 바(116)에 의해 위치지정될 수 있으며, 돌출부들 내에서 기밀식으로 밀봉된다.

필라멘트가 에너지를 공급받을 때, 필라멘트는 화살표들(108)에 의해 도시된 바와 같이 필라멘트로부터 방사상 외향으로 전자기 복사를 방출한다. 튜브(102)는 전자기 복사에 대해 투과성이기 때문에, 전자기 복사는 튜브(102)를 통하여 튜브(102) 외부의 그리고 튜브(102)를 둘러싸는 환경(120) 내로 이동한다. 이러한 환경은 (도 5에 대해 이하 논의되는) 처리 챔버 내에서의 처리 용적일 수 있다.

일부 애플리케이션들에서는, 복사가 원하지 않는 방향으로 환경으로 투과되는 것을 차단하는 것 및 차단된 에너지를 원하는 방향으로 반사하는 것에 의해 램프로부터의(예를 들어, 에너지가 공급된 필라멘트(106)로부터의) 복사 에너지를 지향시키는 것이 바람직할 수 있다. 일부 램프들은 도 2에 도시된 바와 같이 램프(200)의 일부 상에 반사 코팅을 배치하는 것에 의해 이를 달성한다. 도시된 바와 같이, 반사 코팅(208)은 튜브(202)의 하부 부분 상에 배치된다. 반사 코팅(208)은 튜브(202)의 내부 표면 또는 외부 표면 상에 적용될 수 있고, 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있는데, 이러한 재료의 비제한적인 예들은 금, 텅스텐, 탄탈륨, 니오븀, 실리카, 알루미늄 산화물, 하프늄 산화물, 지르코늄 산화물, 이트륨 산화물, 탄탈륨 산화물, 니오비아 또는 붕소 질화물을 포함한다. 일부 실시예들에서는, 상이한 재료들의 층들의 조합들이 다층 반사 코팅, 예를 들어 탄탈륨 산화물과 실리카의 교대 층들로 구성되는 다층 유전체 스택을 제공하는데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 반사 코팅(208)이 부드러운 피연마면을 제공할 수 있어, 이러한 피연마면은 입사된 복사의 정반사성 반사(specular reflection)를 제공한다. 일부 실시예들에서는, 정반사인, 또는 거의 정반사인 반사면이 약 1 옹스트롬 내지 약 2 옹스트롬의 거칠기(Ra)를 가질 수 있다. 다른 실시예들에서는, 반사 코팅(208)이 산란 반사 또는 확산 반사를 제공하기 위해 불규칙하거나 거친 표면을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 확산 반사면은 약 1,000 옹스트롬의 거칠기(Ra)를 가질 수 있다. 다른 실시예들에서는, 이러한 코팅이 구멍들이나 작은 미립자 2차 상(second phase)을 포함할 수 있고, 용적 측정 스캐터링(volumetric scattering)을 통해 반사율을 제공하기에 충분히 두꺼울 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 실질적으로 원형인 단면 및 정반사 반사 코팅(208)을 갖는 일부 램프들(200)에서는, 방출된 복사 에너지(204)의 상당한 부분이 (화살표들(206)에 의해 도시된 바와 같이) 반사되고, 복사의 소스, 예를 들어 램프(200)의 중심(201)에 위치된 필라멘트(106) 상에 입사된다는 점을 본 발명자는 주목했다. 필라멘트(106) 상에 입사된 이러한 반사 에너지는 필라멘트에 의해 적어도 일부가 흡수되어(즉, 자체-흡수되어), 필라멘트(106)의 온도를 상승시키거나, 필라멘트(106)을 과열시키는데, 이는 램프 성능에서의 열화에 기여하여 램프(200)의 가용 수명을 감소시킬 수 있다. 이러한 온도 상승을 보상하여 필라멘트(106)의 설계 온도를 유지하기 위해 입력 에너지가 감소되면, 시스템에는 더 적은 에너지가 복사될 것이고, 성능이 감소될 것이다. 입력 에너지가 감소되지 않으면, 필라멘트(106) 온도는 설계 온도 위로 상승될 것이고, 램프(200)의 설계 수명에 도달하지 못할 것이다.

본 명세서에 논의되는 실시예들에서, 방출된 복사 에너지의 예시적인 소스는 필라멘트, 예를 들어, 필라멘트(106) 이다. 본 명세서에 개시된 바와 같이, 튜브(202)의 중심선(201)과 같은 라인을 따라 복사 소스를 위치시킨 램프들은 본 개시내용으로부터 이익을 얻을 수 있다. 방출된 복사의 다른 소스들은 본 개시내용의 실시예들로부터 유사한 방식으로 이익을 얻을 수 있다.

특정한 튜브 단면 구성들은 필라멘트를 향하는 전자기 복사의 반사를 최소화할 수 있어서 필라멘트 자체-흡수도 최소화된다는 점을 본 발명자는 발견하였다. 예를 들어, 특정한 포물선(parabolic) 단면 형상들과 심장형(cardioid-like) 단면 형상들은, 반사 코팅으로 부분적으로 코팅되는 경우, 에너지가 공급된 필라멘트로부터 나오는 전자기 복사가 필라멘트로 다시 반사되는 것을 최소화하여, 자체-흡수된 복사 에너지량을 감소시키고, 따라서 필라멘트 온도에서의 원하지 않은 상승을 감소시키거나 최소화하는 것이 관측되었다.

도 3은 튜브(302)를 포함하는 램프(300)와 같은 전자기 복사를 위한 복사 소스의 단면을 도시하는 것으로, 램프의 하부 부분(304)은 포물선 단면을 갖고, 하부 부분(304) 상에 배치된 반사 코팅(314)을 포함한다.

도시된 바와 같이, 포물선 형상은 포물선 부분, 즉 하부 부분(304)의 수직축, 즉 축(308)을 따라 놓이는 초점(306)을 갖는다. 축(308)은 하부 부분(304)에 대한 대칭축이거나 그렇지 않을수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서 하부 부분(304)의 좌측 절반 및 우측 절반은 (화살표들(318)에 의해 표시되고, 이하 논의되는) 입사된 복사를 상이한 방향들로 유익하게 반사할 수 있는 상이한 곡률들을 가질 수 있다.

도 3에 도시된 비제한적 예에서, 초점(306)은 필라멘트(316)의 위치와 대응한다. 하부 부분(304)의 포물선 형상은 초점(306)을 통과할 수 있는 축(310)과 정렬된 수평 평면에서 종결된다. 다른 실시예들에서, 하부 부분(304)의 포물선 형상은 초점(306) 위나 아래 중 어느 하나에 위치되는 축(310)에 일반적으로 평행한 평면에서 종결된다. 하부 부분(304), 예를 들어, 포물선 형상이 수직축에 대해 대칭적이지 않은 일부 실시예들에서는, 포물선 형상이 반드시 수평 평면에서 종결되는 것은 아니다. 예를 들어, 축(308)의 한 쪽 상의 하부 부분(304)의 포물선 형상은 축(310)에 평행한 제1 평면 상에서 종결될 수 있고, 축(308)의 다른 쪽 상의 포물선 형상은 제1 평면과 상이하고 축(310)에 평행한 제2 평면에서 종결될 수 있다.

튜브(302)의 상부 부분(312)은 임의의 편리한 단면, 예컨대, 비제한적 예들에서, 원형, 타원형이나 포물선, 또는 이들의 조합을 가질 수 있다. 도시된 실시예들에서는, 설명의 용이함만을 위해 상부 부분(312)이 원형이다. 일부 실시예들에서, 튜브(302)는 균일한 벽 두께를 일반적으로 갖는다. 다른 실시예들에서, 이러한 벽 두께는 다를 수 있는데, 이는 예를 들어 설계 요건들, 예컨대 벽의 일부가 렌즈나 프로세스 변동사항들을 포함할 수 있는 경우로 인한 것이다.

반사 코팅(314)은 도시된 바와 같이 튜브(302)의 하부 부분(304)의 외부에 있을 수 있거나, 내부 표면 상에 있을 수 있다. 반사 코팅(314)은 (위에 논의된 바와 같이) 정반사형이나 확산형일 수 있고, 임의의 적합한 재료, 예를 들어 반사 코팅(208)에 관해 위에 논의된 재료들이나 재료들의 조합들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 포물선 형상으로서 형성된 하부 부분(304)를 갖는 램프들 상에 사용된 정반사의, 또는 실질적으로 정반사인, 반사 코팅(314)으로부터 추가적 이점들이 구현될 수 있다.

필라멘트(316)는 열 처리 램프들에 적절한 어떤 필라멘트일 수 있다. 예를 들어, 필라멘트(316)는 단일의, 직선 필라멘트일 수 있거나, 단일의 나선형으로 감겨진 필라멘트일 수 있다. 일부 실시예들에서, 필라멘트는 감겨진 코일, 예를 들어, 나선형으로 감겨지고 다시 나선형으로 감겨지는 단일의 필라멘트일 수 있다. 다수의 코일들, 또는 감겨진 코일들이 또한 사용될 수 있다. 필라멘트는 적합한 프로세스 호환가능 재료들을 포함할 수 있는데, 텅스텐, 늘어지지 않는(non-sag) 텅스텐, 레늄, 탄탈륨, 오스뮴, 이리듐, 백금, 탄소, 몰리브덴 및 그들의 합금들과 같은 비제한적 예들을 포함한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 에너지가 공급된 필라멘트(316)는 화살표들(318)에 의해 표시되는 복사 에너지를 방출할 수 있는데, 복사 에너지는 튜브(302)의 하부 부분(304) 상에 입사되고, 튜브의 반사 코팅(314)에 의해 반사되어, 튜브의 상부 부분(312)을 통해 재지향된다. 화살표들(320)은 반사된 에너지 중 일부를 나타낸다. 화살표들(320)에 의해 표시된 바와 같이, 하부 부분(304)의 포물선 형상은 이러한 에너지 중 적어도 일부를 축(308)에 평행한 방향으로 반사한다. 일부 복사는 축(308)에 대해 둔각으로 반사 코팅(314)으로부터 반사될 수 있다. 유리하게도, 필라멘트(316)에 의해 방출된 복사 에너지 중 제한된 양만이 필라멘트로 다시 반사된다. 예를 들어, 축(308)을 곧장 따라서 필라멘트(316)에 의해 방출된 복사 에너지는 필라멘트(316)를 향하여 반사될 수 있다. 하부 부분(304)의 포물선 단면은 필라멘트(316)로 다시 반사되는 에너지의 양을 더욱 감소시키며, 이에 따라, 예를 들어, 도 2에 표시된 하부 부분의 둥근 단면에 비해 필라멘트(316)에 의해 자체-흡수되는 에너지량을 감소시킨다.

도 4는 내측으로 편향된 부분(420)을 갖는 폐곡면체로서 일반적으로 형성되는 하부 부분(404)을 갖는 튜브(402)를 포함하는 램프(400)의 예이며, 내측으로 편향된 부분은 도시된 바와 같이 커스프(cusp), 또는 곡선 표면일 수 있다. 일부 실시예들에서, 튜브(402)는 단면에서 단일의 커스프형 에피사이클로이드(cusped epicycloid), 예를 들어 심장형(cardioid)으로 또는 이를 닮게 형성된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "단일의 커스프형 에피사이클로이드" 및 "심장형"이란 용어들은 도 4에 도시된 바와 같은 튜브(402)의 일반적 형상을 의미하기 위해 의도되고, 이는 이러한 용어들에 주어진 엄격한 수학적 정의들로부터 벗어날 수 있다. 도시된 바와 같이, 편향된 부분(420)(도시된 바와 같은 단일의 커스프)은 수직축, 축(408)과 정렬되는데, 축이 적어도 하부 부분(404)에 대해 대칭축으로서 도시되어 있지만, 튜브가 대칭축을 가져야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 일부 실시예들에서 하부 부분(404)의 좌측 절반 및 우측 절반은 (화살표들(418)에 의해 표시되고, 이하 논의되는) 입사된 복사를 상이한 방향들로 유익하게 반사할 수 있는 상이한 곡률들을 가질 수 있다.

반사 코팅(406)은 램프의 하부 부분(404) 상에 배치될 수 있다. 반사 코팅(406)은 (도시된 바와 같이) 하부 부분(404)의 외부 표면 상에 있을 수 있거나 내부 표면 상에 있을 수 있다. 반사 코팅(406)은 조성, 구성, 및 표면 거칠기가 위에 논의된 반사 코팅들(314)과 유사할 수 있다.

튜브(402)의 형상이 심장형에서 벗어나는 실시예들에서, 상부 부분(412)은, 비제한적인 예들에서, 원형, 타원형이나 포물선, 또는 이들의 조합들과 같은, 임의의 편리한 단면을 가질 수 있고, 한편 하부 부분(404)은 도시된 바와 같이 편향된 부분(420)을 유지한다. 도시된 실시예들에서, 설명의 용이함만을 위해 상부 부분(412)은 원형으로 도시된다. 일부 실시예들에서, 튜브(402)는 균일한 벽 두께를 일반적으로 갖는다. 다른 실시예들에서, 이러한 벽 두께는 다를 수 있는데, 예를 들어, 렌즈나 프로세스 변동사항들의 포함과 같은 설계 요건들로 인한 것이다.

도 4의 비제한적 실시예에서, 하부 부분(404)의 심장형 단면은 축(410)과 정렬되는 수평 평면에서 종결된다. 다른 실시예들에서, 하부 부분(404)의 심장형 단면은 축(410) 위나 아래 중 하나에 위치되고 축(410)에 일반적으로 평행한 평면에서 종결된다. 하부 부분(404)이 수직축, 축(408)에 대해 대칭적이지 않은 일부 실시예들에서는, 심장형 형상의 (도시된 대로의) 좌측 및 우측이 반드시 수평 평면에서 종결되는 것은 아니거나 반드시 동일 평면에서 종결되는 것은 아니다. 예를 들어, 축(408)의 한쪽에서의 심장형 형상은 제1 평면 상에서 종결될 수 있고, 축(408)의 나머지 쪽에서의 심장형 형상은 제1 평면과 상이한 제2 평면에서 종결될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 필라멘트(416)는 튜브(402) 내에서 중심에 위치된다. 필라멘트는 램프(400)로부터의 에너지의 출력에 유익한 튜브(402) 내의 임의의 위치에 위치될 수 있다. 필라멘트는 임의의 적합한 구성일 수 있는데, 예를 들어, 필라멘트는 위에 설명된 바와 같이 직선의 와이어, 감겨진 와이어나 감겨진 코일일 수 있으며, 위에 설명된 비제한적인 예들 중 임의의 것 포함하는, 프로세스 호환가능 재료들을 포함할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 에너지가 공급된 필라멘트(416)는 복사 에너지를 방출하는데, 복사 에너지는 화살표들(414)에 의해 표시되며, 하부 부분(404) 상에 입사되고, 하부 부분(404) 상에 배치된 반사 코팅(406)에 의해 반사된다. 화살표들(418)에 의해 표시되는 반사된 에너지는 튜브(402)의 상부 부분(412)을 향해 지향된다. 도시의 용이함만을 위해, 화살표들(414)로 표시되는 복사 에너지는 램프 내에서 1회만 반사되는 것으로 도시된다. 일부 실시예들에서, 입사된 복사는 램프(400)를 벗어나기 전에 1회보다 더 많이 반사될 수 있다. 유리하게도, 복사 에너지에 적합한 반사 코팅을 갖는 심장형 형상들, 즉, 반사 심장형들은, 이러한 입사된 복사 에너지를 반사하여, 반사된 에너지의 전부, 또는 실질적으로 전부가 필라멘트(416)를 우회하여 상부 부분(412)을 통해 튜브(402)를 벗어나는 것이 관측되었다.

본 개시내용의 실시예들은 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같은 필라멘트 지지체들(110)을 포함할 수 있다. 필라멘트 지지체들(110)은 필라멘트(106)에 맞물리도록(예를 들어, 필라멘트가 중심부(602)의 일부 상에 적어도 얹혀짐) 구성되는 중심부(602)를 포함할 수 있다. 필라멘트 지지체들(110)은 복수의 튜브 접촉 부분들, 예를 들어, 튜브(202, 302, 402)의 내부 표면에 접촉하도록 구성되는 튜브 접촉 부분들(604, 606, 608)을 포함할 수 있다. 튜브 접촉 부분들(604, 606, 608)은 각각 코일(201)의 중심으로부터 일정 거리만큼, 예를 들어, 각각, 거리들(r1, r2 및 r3)만큼 이격될 수 있다. 이러한 거리들(r1, r2, r3)은, 중심축을 따라서나 일부 다른 원하는 위치와 같은 튜브(202, 302, 402) 내의 원하는 위치에 필라멘트(106)를 위치시키기 위해 선택된다. 일부 실시예들에서는 거리들(r1, r2, r3)이 동일하고, 한편 다른 실시예들에서는 튜브의 형상에 의존하여 코일을 적절히 지지하도록 하나의 거리가 다른 거리들과 상이할 수 있거나, 각각의 거리가 상이할 수 있다.

인스턴트 램프들의 실시예들이 기판 처리 시스템, 예를 들어, 도 5의 급속 열 처리(RTP) 시스템(500)과 같은 열 처리 시스템에 포함될 수 있다. 다른 처리 시스템들이 개시된 램프들의 실시예들의 사용으로부터 유사하게 이익을 얻을 수 있다. 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리 시스템(500)의 블록도를 도시한다. 도 5에 도시된 기판 처리 시스템(500) 상의 장치의 특정 구성은 RTP에 적합하지만, 개시된 램프들의 실시예들은, 화학 기상 증착(CVD) 등과 같이, 가열을 위해 램프들을 사용하는 다른 기판 프로세스 챔버들에 적합할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 기판 처리 시스템(500)은 처리 용적(503), 기판(506)을 위한 지지체(504), 지지 시스템들(510), 램프 어레이(512), 램프 구동기(514), 제어기(516) 및 AC 전원(518)을 인클로징하는 챔버(502)를 포함한다. 하나 이상의 온도 센서들 및 관련된 하드웨어(도시되지 않음)가 제공될 수 있고, 처리 용적(503) 내의 온도를 제어하기 위한 제어기에 연결될 수 있다. 기판(506)은 예를 들어 반도체 웨이퍼이다. 지지체(504)는 기판(506)이 처리 용적(503)에서 열 처리될 수 있도록 기판(506)을 유지한다. 지지 시스템들(510)은 지지체를 제어하고, 지지체(504) 위치, 결과적으로, 기판(506)의 위치의 조절을 허용한다.

AC 전원(518)은 램프 구동기(514)에 AC 전력을 전달하고, 램프 구동기의 동작은 제어기(516)에 의해 제어된다. 램프 구동기(514)는 램프 어레이(512)에 전력을 분배한다. 결과적으로, 램프 어레이(512)는 챔버(502) 내에서 기판(506)을 열 처리하기 위해 열을 생성한다.

일부 실시예들에서, 램프 어레이(512)는 하나 이상의 램프들을 포함하고, 램프들 각각은 램프 구동기(514)를 통해 제어기(516)에 의해 개별적으로 제어될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 3개의 램프들(520, 522, 524)이 도시되지만, 더 적은 수나 더 많은 수의 램프들이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 12개의 램프들이 사용될 수 있다.

각각의 램프(520, 522, 524)는 가열 구역들(521, 523, 525)에 각각 열을 제공하기 위해 제어기(516)에 의해 개별적으로 제어될 수 있다. 램프들은 개별적으로 제어될 수 있기 때문에, 가열 구역들에서의 온도도 제어될 수 있다.

따라서, 복사 에너지의 형태로 램프 내에 생성된 전자기 복사의 일부를 반사하도록 구성된 전자기 복사 소스들, 예를 들어, 램프들의 실시예들이 본 명세서에 제공된다. 위에 설명된 실시예들의 요소들은 상이한 요소들에 의해 제공되는 유용성들의 조합들을 유리하게 제공하기 위해 다양한 방식으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서는, 튜브형 바디를 포함하는 램프 튜브가 제공될 수 있고, 튜브형 바디는 전자기 복사에 대해 투과성인 재료로 형성되고, 반사 코팅을 갖는 반사부를 포함하며, 여기서 반사부는 사용 중에 소스로부터 나오는 입사 전자기 복사가 소스로 다시 반사되는 것을 최소화하도록 구성된다.

일부 실시예들에서, 반사부의 일부는 내측으로 편향된 부분을 갖는 폐곡면체로 형성된다. 선행 실시예들 중 임의의 것에서, 반사부의 적어도 일부는 포물선으로서 형성된다. 선행 실시예들 중 임의의 것에서, 반사 코팅은 정반사 코팅 또는 확산 코팅이다. 선행 실시예들 중 임의의 것에서, 반사 코팅은 튜브형 바디의 외부 표면에 적용된다. 선행 실시예들 중 임의의 것에서, 튜브형 바디는 석영 또는 알루미노 실리케이트 유리로 형성된다. 선행 실시예들 중 임의의 것에서, 튜브형 바디는 직선 섹션들, 또는 원호 섹션들, 또는 직선 섹션들과 원호 섹션들을 포함할 수 있다. 선행 실시예들 중 임의의 것에서, 소스는 필라멘트를 포함한다.

일부 실시예들에서는, 전자기 복사를 위한 복사 소스가 제공되고, 복사 소스는, 전자기 복사에 대해 투과성인 재료로 형성된 튜브형 바디; 튜브형 바디 내에 배치된 필라멘트; 및 반사부를 형성하기 위해 튜브형 바디의 일부 상에 배치된 반사 코팅을 포함하고, 여기서 반사부는 사용 중에 필라멘트로부터 나오는 전자기 복사가 필라멘트로 다시 반사되는 것을 최소화하도록 구성된다. 복사 소스는 램프 튜브에 대해 위에 개시된 변동사항들 및 조합 중 임의의 것을 또한 포함할 수 있다.

선행 실시예들 중 임의의 것에서, 복사 소스는 필라멘트의 제1 부분에 연결된 제1 단부 및 제1 지점에서 튜브형 바디를 벗어나는 제2 단부를 갖는 제1 리드; 및 필라멘트의 제2 부분에 연결된 제1 단부 및 제2 지점에서 튜브형 바디를 벗어나는 제2 단부를 갖는 제2 리드를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 제1 베이스는 전기적으로 제1 리드의 제2 단부에 연결될 수 있고, 튜브형 바디에 연결될 수 있으며; 제2 베이스는 전기적으로 제2 리드의 단부에 연결될 수 있고, 튜브형 바디에 연결될 수 있다.

일부 실시예들에서는, 기판 처리 시스템이 제공되고, 기판 처리 시스템은, 처리 용적을 인클로징하는 챔버; 처리 용적 내에서 기판을 지지하도록 적응되어 있는 기판 지지 표면을 갖는 지지체; 전자기 복사에 대해 투과성인 재료로 형성된 튜브형 바디를 포함하는 램프; 튜브형 바디 내에 배치된 필라멘트; 및 반사부를 형성하도록 튜브형 바디의 일부 상에 배치된 반사 코팅을 포함하고, 여기서 반사부는 사용 중에 필라멘트로부터 나오는 전자기 복사가 필라멘트로 다시 반사되는 것을 최소화하도록 구성된다. 이러한 기판 처리 시스템은 위에 논의된 바와 같은 램프 튜브 또는 복사 소스의 실시예들 중 임의의 것을 포함할 수 있다.

전술한 것은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 실시예들 및 추가 실시예들은 발명의 기본 범위로부터 벗어나지 않고서 고안될 수 있다.

Claims

기판 처리 시스템에서 사용하기 위한 전자기 복사를 위한 복사 소스로서,
전자기 복사에 대해 투과성인 재료로 형성된 튜브형 바디;
상기 튜브형 바디 내에 배치된 필라멘트; 및
반사부를 형성하기 위해 상기 튜브형 바디의 일부 상에 배치된 반사 코팅 - 상기 반사부는 사용 중에 상기 필라멘트로부터 나오는 전자기 복사가 상기 필라멘트로 다시 반사되는 것을 최소화하도록 구성됨 -
을 포함하는 복사 소스.
제1항에 있어서,
상기 필라멘트의 제1 부분에 연결된 제1 단부 및 제1 지점에서 상기 튜브형 바디를 벗어나는 제2 단부를 갖는 제1 리드; 및
상기 필라멘트의 제2 부분에 연결된 제1 단부 및 제2 지점에서 상기 튜브형 바디를 벗어나는 제2 단부를 갖는 제2 리드
를 더 포함하는 복사 소스.
제2항에 있어서,
전기적으로 상기 제1 리드의 상기 제2 단부에 연결되고, 상기 튜브형 바디에 연결된 제1 베이스; 및
전기적으로 상기 제2 리드의 단부에 연결되고, 상기 튜브형 바디에 연결된 제2 베이스
를 더 포함하는 복사 소스.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반사부는 내측으로 편향된 부분을 갖는 폐곡면체(closed curved figure)로서 적어도 부분적으로 형성되는, 복사 소스.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반사부는 포물선의 형상으로서 적어도 부분적으로 형성되는, 복사 소스.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반사 코팅은 정반사 코팅 또는 확산 코팅 중 하나인, 복사 소스.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반사 코팅은 상기 튜브형 바디의 외부 표면 상에 배치되는, 복사 소스.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 튜브형 바디는 석영 또는 알루미노 실리케이트 유리로 형성되는, 복사 소스.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 튜브형 바디는 직선 섹션들, 또는 원호 섹션들, 또는 직선 섹션들과 원호 섹션들을 포함하는, 복사 소스.
램프 튜브로서,
반사 코팅을 갖는 반사부를 포함하는, 전자기 복사에 대해 투과성인 재료로 형성된 튜브형 바디 - 상기 반사부는 사용 중에 소스로부터 나오는 입사 전자기 복사가 상기 소스로 다시 반사되는 것을 최소화하도록 구성됨 -
를 포함하는 램프 튜브.
제10항에 있어서,
상기 반사부의 일부는 내측으로 편향된 부분을 갖는 폐곡면체로 형성되는, 램프 튜브.
제10항에 있어서,
상기 반사부의 적어도 일부는 포물선으로서 형성되는, 램프 튜브.
제10항에 있어서,
상기 튜브형 바디는 직선 섹션들, 또는 원호 섹션들, 또는 직선 섹션들과 원호 섹션들을 포함하는, 램프 튜브.
제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 소스는 필라멘트를 포함하는, 램프 튜브.
기판 처리 시스템으로서,
처리 용적을 인클로징하는 챔버;
상기 처리 용적 내에서 기판을 지지하도록 적응되어 있는 기판 지지 표면을 갖는 지지체; 및
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 복사 소스 또는 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 램프 튜브를 갖는 복사 소스 - 상기 복사 소스는 상기 기판 지지 표면 상에 배치되는 경우 기판을 가열하기 위해 복사를 제공하도록 구성됨 -
를 포함하는 기판 처리 시스템.