KR20170032353A - 서셉터의 정렬을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 명세서에 설명된 실시예들은 일반적으로 서셉터를 프로세스 챔버에 결합하기 위한 스템 어셈블리에 관한 것이다. 스템 어셈블리는 피벗 메커니즘; 피벗 메커니즘에 결합된 제1 가요성 밀봉부; 플레이트의 제1 면 상에서 플레이트에 결합된 제2 가요성 밀봉부 - 플레이트는 제1 가요성 밀봉부에 결합된 제2 면을 가짐 -; 제2 가요성 밀봉부에 결합된 하우징; 및 하우징을 X 축 및 Y 축으로 이동시키고 서셉터를 프로세스 챔버의 X-Y 평면에 대하여 각도적으로 위치시키도록 되어 있는 모션 어셈블리를 포함한다.

Description

서셉터의 정렬을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHODS FOR ALIGNMENT OF A SUSCEPTOR}
본 명세서에 개시된 실시예들은 일반적으로 반도체 처리에 관한 것이며, 더 구체적으로는 열 처리 챔버에서 서셉터를 정렬하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 칩 제조 시에 반도체 기판들 상에서 표면 구조물들을 생성하거나, 화학적으로 변경하거나 또는 에칭하기 위해, 급속 열 처리(RTP) 및 에피택셜 챔버들과 같은 열 처리 챔버들이 이용된다. 전형적으로, RTP 및 에피택셜 챔버들은 고강도 램프들의 어레이를 이용하여 기판을 가열한다. 램프들은 단기간에 최대 약 섭씨 1,000도 또는 이를 초과하는 온도로 기판을 가열한다. 다음에, 기판은 램프들이 파워 오프될 때 단기간에 챔버에서 냉각될 수 있다. 전형적으로, 챔버들은 높은 온도뿐만 아니라 온도 변화들을 견디도록 석영으로 이루어진다. 챔버에 의해 경험되는 큰 온도 범위는 상당한 열 팽창 및 수축을 야기시킨다. 일반적으로, 열 팽창을 가능하게 하기 위해 석영 재료들에서는 부품들 사이에 느슨한 공차들(loose tolerances)이 요구되고, 이것은 챔버 컴포넌트들의 정밀한 정렬을 어렵게 한다.
챔버 내에서의 서셉터 또는 기판 지지체의 정밀한 정렬은 어렵다. 전형적으로 요구되는 서셉터의 위치는 서셉터를 챔버의 X-Y 평면에 중심맞춤하는 것뿐만 아니라, 서셉터의 기판 수용 표면을 챔버의 X-Y 평면에 평행하게 하는 것이다. 그러나, 종래의 시스템들에서의 설계 제약들로 인해, 서셉터는 요구되는 위치 및 배향으로 신뢰가능하게 배치되지 않고, 이것은 복수의 처리 이슈를 생성할 수 있다. 예를 들어, 종래의 시스템들에서, 서셉터를 X-Y 평면에 중심맞춤하는 것이 선택될 수 있고, 이것은 서셉터가 챔버의 X-Y 평면에 대해 평행하지 않은(즉, 기울어진) 평면에 배치되게 할 수 있다. 복수의 챔버에서 서셉터 기울기는 동일하지 않을 가능성이 높을 것이고, 이것은 다른 것들 중에서도 고온계 에러, 실제 온도 차이, 가스 유동 차이, 경계 층 효과(boundary layer effects), 웨이퍼 슬라이딩을 포함하는 다수의 챔버 매칭 이슈를 생성한다.
따라서, 열 처리 챔버에서의 서셉터의 더 정밀한 정렬을 가능하게 하는 장치 및 방법이 필요하다.
일반적으로, 본 명세서에 설명된 실시예들은, 기판들을 열 처리하기 위해 이용되는 다른 챔버들 중에서, 에피택셜 퇴적 챔버 또는 급속 열 처리 챔버와 같은 열 처리 챔버에서 서셉터를 정렬하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
일 실시예에서, 열 처리 챔버가 제공된다. 열 프로세스 챔버는 서셉터; 서셉터에 결합된 스템(stem); 및 스템에 결합된 모션 어셈블리를 포함하고, 모션 어셈블리는, 서셉터의 주표면(major surface)을 챔버의 X-Y 평면에 평행한 평면에 위치시키고 스템을 챔버의 길이 축을 따라 위치시키도록 되어 있는 측방향 조정 디바이스와 기울기 조정 메커니즘을 포함한다.
다른 실시예에서, 열 처리 챔버가 제공된다. 열 프로세스 챔버는 서셉터; 서셉터에 결합된 스템; 및 스템에 결합된 모션 어셈블리를 포함하고, 모션 어셈블리는, 서셉터의 주표면을 챔버의 X-Y 평면에 평행한 평면에 위치시키고 스템을 챔버의 길이 축을 따라 위치시키도록 되어 있는 측방향 조정 디바이스와 기울기 조정 메커니즘을 포함하고, 모션 어셈블리는 적어도 2개의 가요성 밀봉부(flexible seals)를 포함하고, 측방향 조정 디바이스는, 적어도 2개의 가요성 밀봉부 중 하나에 인접하게 배치된 베이스 플레이트의 인접 면들에 결합되는 X 조정 플레이트와 Y 조정 플레이트를 포함한다.
다른 실시예에서, 서셉터를 프로세스 챔버에 결합하기 위한 스템 어셈블리가 제공된다. 스템 어셈블리는 피벗 메커니즘 - 피벗 메커니즘은 이 피벗 메커니즘을 통해 배치된 스템을 가짐 -; 스템에 결합된 수직 액츄에이터; 스템에 결합된 하우징에 배치되는 로터리 액츄에이터; 피벗 메커니즘과 수직 액츄에이터의 브래킷 사이에 결합된 제1 가요성 밀봉부; 브래킷 및 로터리 액츄에이터의 베이스 플레이트에 결합된 제2 가요성 밀봉부; 및 하우징을 X 축 및 Y 축으로 이동시키고 서셉터를 프로세스 챔버의 X-Y 평면에 대하여 각도적으로(angularly) 위치시키도록 되어 있는 모션 어셈블리를 포함한다.
위에서 언급된 본 개시내용의 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에 간략하게 요약된 본 개시내용의 더 구체적인 설명은 실시예들을 참조할 수 있으며, 그들 중 일부는 첨부 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 본 개시내용은 동등한 효과의 다른 실시예들을 허용할 수 있으므로, 첨부 도면들은 본 개시내용의 전형적인 실시예들만을 예시하며, 따라서 그 범위를 제한하는 것으로 고려되어서는 안 된다는 점에 유의해야 한다.
도 1은 열 처리 챔버의 개략적인 단면도를 예시한다.
도 2는 모션 어셈블리의 일 실시예를 도시하는 도 1의 프로세스 챔버의 일부의 측단면도이다.
도 3은 도 2의 모션 어셈블리의 조정 부분의 일 실시예의 분해 등축도이다.
도 4의 (a) 및 도 4의 (b)는 서셉터의 설치 및 정렬 절차의 일 실시예를 도시하는 개략적인 단면도들이다.
도 5의 (a) 내지 도 5의 (c)는 서셉터의 설치 및 정렬 절차의 다른 실시예를 도시하는 개략적인 단면도들이다.
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 있다고 고려된다.
일반적으로, 본 명세서에 개시된 실시예들은, 기판들을 열 처리하기 위해 이용되는 다른 챔버들 중에서, 에피택셜 퇴적 챔버 또는 급속 열 처리 챔버와 같은 열 처리 챔버에서 서셉터를 정렬하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 열 처리 챔버(100)의 개략적인 단면도를 예시한다. 열 처리 챔버(100)는 에피택셜 퇴적 챔버, 급속 열 처리 챔버 또는 다른 열 처리 챔버로서 이용될 수 있다. 프로세스 챔버(100)는, 기판(102)의 상부 표면 상의 재료의 퇴적, 기판(102)의 가열, 기판(102)의 에칭 또는 이들의 조합을 포함하여, 하나 이상의 기판을 처리하는데 이용될 수 있다. 프로세스 챔버(100)는, 다른 컴포넌트들 중에서, 프로세스 챔버(100) 내에 배치된 서셉터(106)를 가열하기 위한 복사 가열 램프들(104)의 어레이를 일반적으로 포함한다. 서셉터(106)는 도시된 바와 같이 디스크-유사 기판 지지체일 수 있거나, 또는 기판을 기판의 에지로부터 지지하는 링-유사 기판 지지체(도시되지 않음)일 수 있고, 이러한 링-유사 기판 지지체는 복사 가열 램프들(104)로부터의 열에 기판(102)의 후면(backside)을 노출시킨다. 서셉터(106)는, 램프들(104)로부터의 복사 에너지를 흡수하고 이 복사 에너지를 기판(102)에 전도함으로써 기판(102)을 가열하기 위해서 실리콘 탄화물 또는 실리콘 탄화물로 코팅된 흑연으로 형성될 수 있다.
서셉터(106)는 프로세스 챔버(100) 내에서 상부 돔(108)과 하부 돔(110) 사이에 위치된다. 상부 돔(108) 및 하부 돔(110)은, 상부 돔(108)과 하부 돔(110) 사이에 배치된 베이스 링(112)과 함께, 프로세스 챔버(100)의 내부 영역(111)을 일반적으로 정의한다. 기판(102)은 베이스 링(112)에 형성된 로딩 포트(도시되지 않음)를 통해 프로세스 챔버(100) 내로 이송되어 서셉터(106) 상에 위치될 수 있다. 프로세스 가스 유입구(114) 및 가스 유출구(116)가 베이스 링(112)에 제공될 수 있다.
서셉터(106)는 모션 어셈블리(120)에 결합되는 샤프트 또는 스템(118)을 포함한다. 모션 어셈블리(120)는, 내부 영역(111) 내에서 스템(118) 및/또는 서셉터(106)의 이동 및/또는 조정을 제공하는 하나 이상의 액츄에이터 및/또는 조정 디바이스를 포함한다. 예를 들어, 모션 어셈블리(120)는 서셉터(106)를 프로세스 챔버(100)의 길이 축 A에 대해 회전시키는 로터리 액츄에이터(122)를 포함할 수 있다. 길이 축 A는 프로세스 챔버(100)의 X-Y 평면의 중심을 포함할 수 있다. 모션 어셈블리(120)는 서셉터(106)를 Z 방향으로 리프트 및 하강시키기 위해 수직 액츄에이터(124)를 포함할 수 있다. 모션 어셈블리(120)는, 내부 영역(111)에서 서셉터(106)의 평면 배향(planar orientation)을 조정하기 위해 이용되는 기울기 조정 디바이스(126)를 포함할 수 있다. 모션 어셈블리(120)는, 내부 영역(111) 내에서 스템(118) 및/또는 서셉터(106)의 좌우(side to side) 위치지정을 조정하기 위해 이용되는 측방향 조정 디바이스(128)를 또한 포함할 수 있다. 측방향 조정 디바이스 및 기울기 조정 디바이스 중 하나 또는 둘 다가 필요한 실시예들에서, 측방향 조정 디바이스(128)는 X 및/또는 Y 방향으로의 스템(118) 및/또는 서셉터(106)의 위치지정을 조정하기 위해 이용되는 한편, 기울기 조정 디바이스(126)는 스템(118) 및/또는 서셉터(106)의 각도 배향(angular orientation)(α)을 조정한다. 일 실시예에서, 모션 어셈블리(120)는 피벗 메커니즘(130)을 포함한다. 하부 돔(110)이 베이스 링(112)에 의해 프로세스 챔버(100)에 단단히 고정될 때, 하부 돔(110)에 대한 응력을 감소시키기 위해 모션 어셈블리(120)가 스템(118) 및/또는 서셉터(106)를 적어도 각도 배향(α)으로 이동시키는 것을 허용하는데 피벗 메커니즘(130)이 이용된다.
서셉터(106)는 상승된 처리 위치에 있는 것으로 도시되어 있지만, 위에서 설명된 바와 같이 모션 어셈블리(120)에 의해 수직으로 리프트되거나 하강될 수 있다. 서셉터(106)는 리프트 핀들(132)이 하부 돔(110)에 접촉하는 것을 허용하기 위해 (처리 위치 아래에 있는) 이송 위치로 하강될 수 있다. 리프트 핀들(132)은 서셉터(106) 내의 홀들에 배치되고, 서셉터(106)가 하강될 때, 리프트 핀들(132)은 기판(102)을 서셉터(106)로부터 상승시킨다. 다음에, 로봇(도시되지 않음)이 로딩 포트를 통하여 프로세스 챔버(100)에 들어가서 기판에 맞물리고, 프로세스 챔버로부터 기판을 제거할 수 있다. 새로운 기판(102)이 로봇에 의해 리프트 핀들(132) 상에 로딩될 수 있고, 다음에 서셉터(106)는 기판의 디바이스 측(150)을 위로 향하게 한 채로 기판(102)을 배치하기 위해 처리 위치까지 상향으로 작동될 수 있다. 리프트 핀들(132)은 리프트 핀들(132)이 처리 위치에서 서셉터(106)에 의해 개구들 내에 매달리는 것을 허용하는 확대된 헤드를 포함한다. 일 실시예에서, 리프트 핀들(132)이 접촉하기 위한 평탄한 표면을 제공하기 위해 하부 돔(110)에 결합된 스탠드오프들(stand-offs)(134)이 이용된다. 스탠드오프들은 프로세스 챔버(100)의 X-Y 평면에 평행한 표면을 제공하고, 리프트 핀들의 단부가 하부 돔(110)의 만곡된 표면에 접촉하도록 허용되는 경우에 발생할 수 있는 리프트 핀들(132)의 바인딩을 방지하기 위해 이용될 수 있다. 스탠드오프들(134)은 램프들(104)로부터의 에너지가 통과하는 것을 허용하기 위해 광학적으로 투명한 재료로 이루어질 수 있다.
서셉터(106)는, 처리 위치에 위치되어 있는 동안, 프로세스 챔버(100)의 내부 용적을 서셉터(106) 위에 있는 프로세스 가스 영역(136) 및 서셉터(106) 아래에 있는 퍼지 가스 영역(138)으로 분할한다. 서셉터(106)는, 프로세스 챔버(100) 내에서의 열 및 프로세스 가스 유동의 공간적 비정상(thermal and process gas flow spatial anomalies)의 영향을 최소화하고, 그에 의해 기판(102)의 균일한 처리를 용이하게 하기 위해서, 처리 동안 로터리 액츄에이터(122)에 의해 회전된다. 서셉터(106)는 스템(118)에 의해 지지되고, 스템은 일반적으로 서셉터(106)에 중심맞춤되며, 기판 이송 동안 그리고 일부 경우들에서는 기판(102)의 처리 동안, 수직 방향(Z 방향)으로의 기판(102) 및 서셉터(106)의 이동을 용이하게 한다.
일반적으로, 상부 돔(108)의 중앙 윈도우 부분 및 하부 돔(110)의 바닥은 석영과 같은 광학적으로 투명한 재료로 형성된다. 상부 돔(108)의 두께 및 곡도(degree of curvature)는 프로세스 챔버에서의 균일한 유동 균일성을 위해 더 평탄한 기하형상을 제공하도록 구성될 수 있다.
복사 가열 램프들(104)의 어레이와 같은 하나 이상의 램프는, 스템(118) 주위에서, 특정된 방식으로 하부 돔(110)에 인접하여 하부 돔 아래에 배치될 수 있다. 복사 가열 램프들(104)은, 프로세스 가스가 위로 지나갈 때 기판(102)의 다양한 영역들의 온도를 제어하고, 그에 의해 기판(102)의 상부 표면 상으로의 재료의 퇴적을 용이하게 하기 위해서, 구역들 내에서 독립적으로 제어할 수 있거나 제어될 수 있다. 여기서 상세하게 논의되지 않지만, 퇴적되는 재료는 실리콘, 도핑된 실리콘, 게르마늄, 도핑된 게르마늄, 실리콘 게르마늄, 도핑된 실리콘 게르마늄, 갈륨 비화물, 갈륨 질화물 또는 알루미늄 갈륨 질화물을 포함할 수 있다.
복사 가열 램프들(104)은 여기서 램프 전구(141)로서 도시된 복사 열원을 포함할 수 있고, 약 섭씨 200도 내지 약 섭씨 1,600도의 범위 내의 온도로 기판(102)을 가열하도록 구성될 수 있다. 각각의 램프 전구(141)는 인쇄 회로 보드(PCB)(152)와 같은 전력 분배 보드(power distribution board)의 스탠드오프에 결합되고, 전력 분배 보드를 통하여 각각의 램프 전구(141)에 전력이 공급된다. 일 실시예에서, 복사 가열 램프들(104)은, 처리 동안에 또는 처리 이후에 냉각될 수 있는 램프헤드(145) 내에 위치된다.
선택적으로, 원형 쉴드(146)가 서셉터(106) 주위에 배치되고, 챔버 바디(148)의 측벽에 결합될 수 있다. 쉴드(146)는 프로세스 가스들을 위한 예비 가열 구역을 제공하는 것에 추가하여, 램프들(104)로부터의 열/광 잡음이 기판(102)의 디바이스 측(150)에 누설되는 것을 방지하거나 최소화한다. 쉴드(146)는 CVD SiC, SiC로 코팅된 소결 흑연(sintered graphite coated with SiC), 성장된 SiC, 불투명 석영, 코팅된 석영, 또는 프로세스 및 퍼지 가스들에 의한 화학적 파손(chemical breakdown)에 저항성이 있는 임의의 유사한 적합한 재료로 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 쉴드(146)는 베이스 링(112) 상에 배치된 라이너(163)에 결합된다.
서셉터(106)의 바닥에서의 온도들을 측정하도록 구성된 센서들에 의해 기판 온도가 제공된다. 센서들은 램프헤드(145)에 형성된 포트들에 배치된 고온계들(도시되지 않음)일 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 고온계와 같은 하나 이상의 센서(152)는 기판(102)의 디바이스 측(150)의 온도를 측정하도록 지향될 수 있다. 기판(102)으로부터 복사되는 적외광을 반사시키고 그 에너지를 다시 기판(102) 상에 재지향시키기 위해 상부 돔(108)의 외부에 반사기(154)가 선택적으로 배치될 수 있다. 반사기(154)는 클램프 링(156)을 이용하여 상부 돔(108)에 고정될 수 있다. 반사기(154)는 알루미늄 또는 스테인리스 스틸과 같은 금속으로 이루어질 수 있다.
프로세스 가스 공급 소스(172)로부터 공급된 프로세스 가스는 베이스 링(112)의 측벽에 형성된 프로세스 가스 유입구(114)를 통하여 프로세스 가스 영역(136) 내로 도입된다. 프로세스 가스 유입구(114)는 대체로 방사상 내측 방향으로 프로세스 가스를 지향시키도록 구성된다. 필름 형성 프로세스 동안, 서셉터(106)는, 프로세스 가스 유입구(114)에 인접하며 프로세스 가스 유입구와 대략 동일한 높이에 있는 처리 위치에 위치되어, 프로세스 가스가 대체로 기판(102)의 상부 표면을 가로질러 유동 경로(173)를 따라 유동할 수 있게 한다. 프로세스 가스는 프로세스 챔버(100)에서 프로세스 가스 유입구(114)의 반대측에 위치된 가스 유출구(116)를 통하여 (유동 경로(175)를 따라) 프로세스 가스 영역(136)에서 빠져나간다. 가스 유출구(116)를 통한 프로세스 가스의 제거는 가스 유출구에 결합된 진공 펌프(180)에 의해 용이하게 될 수 있다.
퍼지 가스 소스(162)로부터 공급된 퍼지 가스는 베이스 링(112)의 측벽에 형성된 퍼지 가스 유입구(164)를 통하여 퍼지 가스 영역(138)에 도입된다. 퍼지 가스 유입구(164)는 프로세스 가스 유입구(114) 아래의 높이에 배치된다. 원형 쉴드(146)가 이용되는 경우, 원형 쉴드(146)는 프로세스 가스 유입구(114)와 퍼지 가스 유입구(164) 사이에 배치될 수 있다. 어느 경우에도, 퍼지 가스 유입구(164)는 퍼지 가스를 대체로 방사상 내측 방향으로 지향시키도록 구성된다. 요구되는 경우, 퍼지 가스 유입구(164)는 퍼지 가스를 상향 방향으로 지향시키도록 구성될 수 있다. 필름 형성 프로세스 동안, 서셉터(106)는, 퍼지 가스가 대체로 서셉터(106)의 후면을 가로질러 유동 경로(165)를 따라 유동하도록 하는 위치에 위치된다. 퍼지 가스는 (유동 경로(166)를 따라) 퍼지 가스 영역(138)에서 빠져나가고, 프로세스 챔버(100)에서 퍼지 가스 유입구(164)의 반대측에 위치된 가스 유출구(116)를 통하여 프로세스 챔버의 밖으로 배기된다.
도 2는 모션 어셈블리(200)의 일 실시예를 도시하는 도 1의 프로세스 챔버(100)의 일부의 측단면도이다. 모션 어셈블리(200)는 도 1의 모션 어셈블리(120)로서 이용될 수 있다. 모션 어셈블리(200)는, 스템(118)에 동작가능하게 결합되는 이동가능한 부분(205)이 적어도 하부 돔(110)에 대하여 각도적으로 이동하는 것을 허용하는 피벗 메커니즘(130)을 포함한다. 엘라스토머 o-링일 수 있는 동적 밀봉부들(206)이 하부 돔(110)의 내측 부분(208)과 외측 하우징(207) 사이에 결합될 수 있다. 이동가능한 부분(205)은 하우징(212)에 배치된 로터리 스테이지(210)에 결합되는 로터리 액츄에이터(122)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 로터리 스테이지(210)는 튜브(214)에 의해 스템(118)에 동작가능하게 결합된다. 로터리 스테이지(210)는 자기 커플링에 의해 튜브(214)에 결합될 수 있다. 튜브(214)는 스템(118)의 외측 직경을 수용하는 크기의 내측 치수를 포함한다. 튜브(214)는 스템(118)을 붙잡고 수직으로 지지한다. 튜브(214) 및/또는 스템(118)은 로터리 스테이지(210)의 회전에 기초하는 스템(118)의 회전을 용이하게 하기 위해 튜브와 스템 사이의 포지티브 맞물림(positive engagement)을 용이하게 하는 파스너들 또는 인덱싱 피쳐들(indexing features)(즉, 플랫들, 홈들 등)을 포함할 수 있다.
이동가능한 부분(205)은 수직 액츄에이터(124)를 또한 포함하고, 수직 액츄에이터는 스템(118)에 동작가능하게 결합되는 로터리 모터(216)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 수직 액츄에이터(124)는 로터리 모터(216)에 결합되는 스크류 드라이브(218), 및 스템(118)에 결합되는 하나 이상의 브래킷(220)을 포함한다. 브래킷(들)(220)은 튜브(214)가 이용될 때 튜브(214)에 결합될 수 있다. 스크류 드라이브(218)의 회전은 스템(118)(서셉터(106)(도 1에 도시됨)가 결합되어 있음)을 Z 방향으로 상승 또는 하강시킨다. 벨로우즈와 같은 제1 가요성 밀봉부(222)가 수직 액츄에이터(124)의 베이스(224)와 하나 이상의 브래킷(220) 사이에 배치될 수 있다.
모션 어셈블리(200)는 이동가능한 부분(205)의 하나 이상의 컴포넌트에 동작가능하게 결합된 조정 부분(226)을 또한 포함한다. 조정 부분(226)은 측방향 조정 디바이스(128) 및 기울기 조정 디바이스(126)를 포함한다. 조정 부분(226)은 벨로우즈와 같은 제2 가요성 밀봉부(228)를 또한 포함한다. 제2 가요성 밀봉부(228)는 제1 가요성 밀봉부(222)와는 독립적으로 이동하도록 되어 있고, 그 반대도 마찬가지이다. 일 실시예에서, 제2 가요성 밀봉부(228)는 로터리 스테이지(210)까지 모션 어셈블리(200) 내의 모든 컴포넌트가 프로세스 챔버(100)의 퍼지 가스 영역(138)과 동일한 환경을 공유하는 것을 허용한다. 따라서, 모션 어셈블리(200)에는 감압 환경이 포함될 수 있는 한편, 로터리 스테이지(210)는 주변 압력들에 있다. 제2 가요성 밀봉부(228)는 로터리 스테이지(210)의 하우징(212)의 베이스 플레이트(230)에서 종단될 수 있다.
측방향 조정 디바이스(128) 및 기울기 조정 디바이스(126)는, 스템(118)의 중심맞춤뿐만 아니라, 스템(118) 및 스템에 결합된 서셉터(106)의 평면성(planarity) 및/또는 기울기를 조정하기 위한 수동 조정 장치를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 수직 액츄에이터(124)는 베이스(224)로부터 수직으로 연장되는 브래킷(225)을 포함한다. 브래킷(225)은 수직 액츄에이터(124)에 일체형일 수 있고, 스템(118)의 길이 축에 실질적으로 평행할 수 있다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같은 실질적으로 평행하다는 것은 평행(예를 들어, 길이 축 A에 대해 0도)뿐만 아니라, 길이 축 A에 대한 +/- 5도 이하의 각도를 포함한다. 기울기 조정 디바이스(126)는 브래킷(225)을 밀거나 당김으로써 베이스(224)를 X 및/또는 Y 방향으로 측방향으로 이동시킬 수 있고, 이것은 스템(118)의 기울기 및/또는 서셉터(106)의 평면성을 조정하기 위해 이용될 수 있다. 기울기 조정 디바이스(126)는 브래킷(225)을 밀거나 당기는 액츄에이터, 스크류 또는 다른 조정가능한 파스너일 수 있다. 일 실시예에서, 측방향 조정 디바이스(128)는 파스너(234)에 의해, 예컨대 볼트나 스크류에 의해 베이스 플레이트(230)에 결합되는 X 조정 플레이트(232)를 포함할 수 있다. 베이스 플레이트(230)는, 실질적으로 스템(118)에 수직이고/이거나 서셉터(106)(도 1에 도시됨)의 표면의 평면에 평행한 각도로 배치될 수 있고, X 조정 플레이트(232)는 베이스 플레이트(230)의 평면 및/또는 스템(118)의 회전 축에 실질적으로 수직인 각도로 배치될 수 있다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같은 실질적으로 수직이라는 것은 90도뿐만 아니라, +/- 5도 이하를 포함한다.
X 조정 플레이트(232)는 조정 피쳐(236)를 포함하고, 조정 피쳐는 로터리 스테이지(210)의 하우징(212)의 표면에 접촉하는 세트 스크류(set screw)일 수 있다. 조정 피쳐(236)는 하우징(212)을 X 방향으로 변위시키기 위해 하우징(212)을 밀고/밀거나 당길 수 있다. 하우징(212)의 변위는, 스템(118)을 하부 돔(110)에 대하여 중심맞춤하고/하거나 서셉터(106)를 원형 쉴드(146)(도 1에 도시됨)에 대하여 중심맞춤하기 위해 이용된다. 본 도면에 도시되지 않았지만, Y 조정 플레이트가 베이스 플레이트(230)에 결합될 수 있고, Y 방향으로 변위를 제공하는 것을 제외하고는, X 조정 플레이트(232)와 유사하게 동작한다. 스템(118)이 길이 축 A와의 정렬에서 벗어나 있을 때 - 이것은 서셉터(106)가 기울어지게 할 수 있음 -, 기울기 조정 디바이스(126)는 서셉터(106)의 기울기를 정정하기 위해 이용될 수 있다. 하우징(212)의 변위는 베이스 플레이트(230) 아래의 모션 어셈블리(200)의 부분으로 제한될 수 있고, 이것은 제1 가요성 밀봉부(222)가 축 상에 남아있는 것(즉, 스템(118)에 대해 중심맞춤되는 것)을 허용한다. 어셈블리에서의 임의의 횡방향 변위(transverse displacement)는, 제1 가요성 밀봉부(222)가 길이 축 A에 실질적으로 평행하게 남아있는 동안에 X 및/또는 Y 방향으로 이동하는 제2 가요성 밀봉부(228)에 의해 수용된다. 따라서, 제2 가요성 밀봉부(228)의 팽창 및 수축은 존재하지 않거나 제한되고, 이것은 제2 가요성 밀봉부(228)의 피로를 감소시키고 수명을 연장한다. 일부 실시예들에서, 제1 가요성 밀봉부(222)는 프로세스 챔버(100)의 길이 축 A를 따른 이동으로 실질적으로 제한되는 한편, 제2 가요성 밀봉부(228)는 프로세스 챔버(100)의 (X 및 Y 방향으로의) 측방향 이동으로 실질적으로 제한된다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같은, 이동이 실질적으로 제한된다는 것은 이동 없음뿐만 아니라, 5 밀리미터 이내 또는 그 이하의 이동을 포함한다.
도 3은 도 2의 모션 어셈블리(200)의 조정 부분(300)의 일 실시예의 분해 등축도이다. 조정 부분(300)은 하나 이상의 파스너(234)를 이용하여 베이스 플레이트(230)에 결합되도록 되어 있는 X 조정 플레이트(232)를 포함한다. Y 조정 플레이트(305)가 하나 이상의 파스너(234)를 이용하여 X 조정 플레이트(232)에 대해 실질적으로 직교하는 각도로 베이스 플레이트(230)에 또한 결합될 수 있다. X 조정 플레이트(232) 및 Y 조정 플레이트(305) 둘 다는 하우징(212)의 표면(310)에 접촉하는 적어도 하나의 조정 피쳐(236)를 포함한다. 조정 피쳐(236)는 프로세스 챔버(100)(도 1에 도시됨)의 X-Y 평면에서 스템(118)을 중심맞춤하기 위해서, 하우징(212) 및 스템(118)(도 2에 도시됨)의 횡방향 조정을 위해 하우징(212)을 향해 또는 하우징으로부터 멀리 회전될 수 있다.
일 실시예에서, X 조정 플레이트(232) 및 Y 조정 플레이트(305) 상에서 이용되는 조정 피쳐들(236)은, 하우징(212)의 표면들(310)에 대하여 회전되고 하우징(212)을 각각의 플레이트(232 또는 305)로부터 멀리 밀어내는 세트 스크류일 수 있다. 다른 실시예에서, 조정 피쳐들(236)은, 조정 피쳐들(236)의 회전이 하우징(212)을 각각의 플레이트(232 또는 305)를 향해 당기도록 표면들(310)에 맞물릴 수 있다.
도 4의 (a) 및 도 4의 (b)는 서셉터(106)의 설치 및 정렬 절차(400)의 일 실시예를 도시하는 개략적인 단면도들이다. 설치 및 정렬 절차(400)는 서셉터(106)의 초기 설치를 포함한다. 서셉터(106)는 튜브(214)(도 2에 도시됨) 내로 삽입되고, 자기 결합된 드라이브 어셈블리에 의해 하우징(212) 내의 로터리 스테이지(210)에 결합될 수 있다. 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 서셉터(106)는 중심에서 벗어나 있다(즉, X-Y에서 오정렬되어 있음). 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 브래킷(405)에서 제공되는 조정 피쳐(236)는 하우징(212)을 X 방향으로 이동시켜, 스템(118) 및 서셉터(106)를 X 방향으로 이동시키고, 그에 의해 스템(118) 및 서셉터(106)를 원형 쉴드(146)에 대해 실질적으로 중심맞춤한다. 도시되지 않았지만, 스템(118) 및 서셉터(106)는 필요한 경우 Y 방향으로 조정될 수 있다.
도 5의 (a) 내지 도 5의 (c)는 서셉터(106)의 설치 및 정렬 절차(500)의 다른 실시예를 도시하는 개략적인 단면도들이다. 설치 및 정렬 절차(500)는, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 스템(118) 및 서셉터(106)가 길이 축 A 및 X-Y 평면에 대해 각각 기울어지는 것을 제외하고는, 도 4의 (a)와 유사한 스템 어셈블리에서의 서셉터(106)의 초기 설치를 포함한다.
도 5의 (b)는 기울기 조정 디바이스(126)에 의해 제공되는 기울기 정정을 도시한다. 기울기 조정 디바이스(126)는 브래킷(405)에 대하여 밀기 위해 이용되며, 이는 서셉터(106)의 기울기를 경감시킨다. 따라서, 서셉터(106)의 주표면들(505A, 505B) 중 하나 또는 둘 다가 X-Y 평면에 평행할 수 있고, 이것은 (기울어진 서셉터와는 대조적으로) 기판의 균일한 처리를 제공하며, 이는 다른 처리 이슈들 중에서 챔버 매칭 문제들을 감소시킨다.
도 5의 (c)는 측방향 조정 디바이스(128)에 의해 제공되는 횡방향 정렬 정정을 도시하고, 이것은 일반적으로 서셉터(106)를 원형 쉴드(146)에 대해 중심맞춤한다.
기울기 조정 디바이스(126) 및 측방향 조정 디바이스(128)의 실시예들은 프로세스 챔버에서의 서셉터(106)의 더 정밀한 정렬 및/또는 위치지정을 제공한다. 본 명세서에 개시된 실시예들은 기울기 및 중심맞춤에 있어서 동시에 정렬될 수 있는 서셉터의 위치지정을 제공한다. 위치지정은 기울기 정렬 및 중심맞춤 정렬의 별개의 작동을 제공함으로써 달성된다. 실시예들에 따르면, 정렬 제어에 있어서, X 축을 따른 기울기 정정, Y 축을 따른 기울기 정정, X 축을 따른 병진이동 및 Y 축을 따른 병진이동과 같은 4 자유도가 제공된다. 기울기의 정정은 전체 어셈블리(즉, X 및 Y 정렬 디바이스들, Z 모션 정렬 및 회전 디바이스들)를 이동시킬 수 있다. 실시예들에 의해 제공되는 중심맞춤 및 기울기 정정은 다른 처리 불균일들 중에서 챔버 매칭 이슈들을 감소시킨다. 제2 가요성 밀봉부(228)는 X 및/또는 Y 방향으로만 이동하도록 되어 있을 수 있는 한편, 제1 가요성 밀봉부(222)는 주로 수직(Z) 방향으로 이동한다. 이것은, 전형적으로 단일 벨로우즈 어셈블리(다른 벨로우즈 디바이스에 직접 결합되어 다른 벨로우즈 디바이스로부터 연장되는 벨로우즈 디바이스일 수 있음)가 이용되어 전체 어셈블리가 기울기, 및 팽창 및 수축의 복수의 사이클을 겪게 되는 종래의 서셉터 어셈블리들과는 상이하다. 그러나, 제1 가요성 밀봉부(222) 및 별개의 제2 가요성 밀봉부(228)는 제1 가요성 밀봉부(222)에서의 횡방향 변위를 감소시키고 제2 가요성 밀봉부(228)에서의 팽창/수축 이동을 감소시킴으로써 밀봉부들의 피로를 제한한다.
스템(118) 및/또는 서셉터(106)의 기울어짐은 열 처리 챔버(100)의 구성에서 수십개의 부품을 함께 조립할 때의 복수의 공차로 인해 내재할 수 있다. 피벗 메커니즘(130) 내의 하부 돔(110)의 내측 부분(208)은 수직 기준(vertical reference)을 갖지 않는다. 따라서, 조립될 때 부품들의 공차들에 의해 야기될 수 있는 이러한 기울기를 정정하기 위해 기울기 조정 디바이스(126)가 이용된다. 일 실시예에서, 기울기의 정정은 임의의 측방향 정정이 제공되기 이전에 기울기 조정 디바이스(126)를 이용함으로써 수행될 수 있다. 다음에, 원형 쉴드(146)에 대한 서셉터(106)의 (순수한 X-Y) 중심맞춤이 측방향 조정 디바이스(128)를 이용하여 수행될 수 있다. 기울기 조정은 X-Y 중심맞춤에 영향을 주는 한편, X-Y 중심맞춤은 기울기에 영향을 주지 않기 때문에, 기울기 조정 이전에 X-Y 조정을 수용하는 것은 불가능하지는 않지만 어려운 것으로 판단되었다.
전술한 것은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 실시예들 및 추가 실시예들은 그것의 기본 범위로부터 벗어나지 않고서 고안될 수 있으며, 그것의 범위는 이하의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 열 처리 챔버로서,
    서셉터;
    상기 서셉터에 결합된 스템(stem); 및
    상기 스템에 결합된 모션 어셈블리
    를 포함하고,
    상기 모션 어셈블리는, 상기 서셉터의 주표면(major surface)을 상기 챔버의 X-Y 평면에 평행한 평면에 위치시키고 상기 스템을 상기 챔버의 길이 축을 따라 위치시키도록 되어 있는 측방향 조정 디바이스와 기울기 조정 메커니즘을 포함하는, 열 처리 챔버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모션 어셈블리는 적어도 2개의 가요성 밀봉부(flexible seals)를 포함하는, 열 처리 챔버.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 가요성 밀봉부 중 하나는 X 축 또는 Y 축으로의 이동으로 실질적으로 제한되는, 열 처리 챔버.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 가요성 밀봉부 중 하나는 상기 챔버의 상기 길이 축을 따른 이동으로 실질적으로 제한되는, 열 처리 챔버.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 측방향 조정 디바이스는, 상기 적어도 2개의 가요성 밀봉부 중 하나에 인접하게 배치된 베이스 플레이트의 인접 면들에 결합되는 X 조정 플레이트와 Y 조정 플레이트를 포함하는, 열 처리 챔버.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 X 조정 플레이트 및 상기 Y 조정 플레이트 각각은 상기 스템에 결합된 하우징에 결합되는 세트 스크류(set screw)를 포함하는, 열 처리 챔버.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 모션 어셈블리는 상기 길이 축에 실질적으로 수직인 평면에 배치된 베이스를 갖는 수직 액츄에이터, 및 상기 베이스의 평면에 실질적으로 수직인 평면에 배치된 브래킷을 더 포함하는, 열 처리 챔버.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기울기 조정 메커니즘은 상기 스템의 각도 배향(angular orientation)을 조정하기 위해 상기 브래킷을 밀거나 당기는, 열 처리 챔버.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 챔버는 하부 돔을 포함하고, 상기 모션 어셈블리는 상기 하부 돔에 결합되는, 열 처리 챔버.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 하부 돔은 피벗 메커니즘을 포함하는, 열 처리 챔버.
  11. 서셉터를 프로세스 챔버에 결합하기 위한 스템 어셈블리로서,
    피벗 메커니즘 - 상기 피벗 메커니즘은 상기 피벗 메커니즘을 통해 배치된 스템을 가짐 -;
    상기 스템에 결합된 수직 액츄에이터;
    상기 스템에 결합된 하우징에 배치되는 로터리 액츄에이터;
    상기 피벗 메커니즘과 상기 수직 액츄에이터의 브래킷 사이에 결합된 제1 가요성 밀봉부;
    상기 브래킷 및 상기 로터리 액츄에이터의 베이스 플레이트에 결합된 제2 가요성 밀봉부; 및
    상기 하우징을 X 축 및 Y 축으로 이동시키고 상기 서셉터를 상기 프로세스 챔버의 X-Y 평면에 대하여 각도적으로(angularly) 위치시키도록 되어 있는 모션 어셈블리
    를 포함하는 스템 어셈블리.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 모션 어셈블리는 측방향 조정 메커니즘 및 기울기 조정 메커니즘을 더 포함하는, 스템 어셈블리.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 측방향 조정 디바이스는, 상기 베이스 플레이트의 인접 면들에 결합되는 X 조정 플레이트와 Y 조정 플레이트를 포함하고, 상기 X 조정 플레이트 및 상기 Y 조정 플레이트 각각은 상기 하우징에 결합되는 세트 스크류를 포함하는, 스템 어셈블리.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 기울기 조정 메커니즘은 상기 스템의 각도 배향을 조정하기 위해 상기 브래킷을 밀거나 당기는, 스템 어셈블리.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 모션 어셈블리는 길이 축에 실질적으로 수직인 평면에 배치된 베이스를 갖는 수직 액츄에이터, 및 상기 베이스의 평면에 실질적으로 수직인 평면에 배치된 브래킷을 더 포함하는, 스템 어셈블리.
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