KR20170115599A - 더 낮은 막 응력 및 더 낮은 동작 온도를 위해 구성된 3d 프린팅된 챔버 컴포넌트들 - Google Patents

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Abstract

프로세싱 챔버를 위한 챔버 컴포넌트가 본원에서 개시된다. 일 실시예에서, 프로세싱 챔버를 위한 챔버 컴포넌트는 단일 일체식 구조를 갖는 컴포넌트 파트 바디를 포함한다. 컴포넌트 파트 바디는 텍스처링된 표면을 갖는다. 텍스처링된 표면은 컴포넌트 파트 바디와 일체로 형성된 복수의 독립적인 엔지니어링된 매크로 피처들을 포함한다. 엔지니어링된 매크로 피처들은 텍스처링된 표면으로부터 연장되는 매크로 피처 바디를 포함한다.

Description

더 낮은 막 응력 및 더 낮은 동작 온도를 위해 구성된 3D 프린팅된 챔버 컴포넌트들
[0001] 본 발명의 실시예들은 반도체 디바이스들의 제조 시에 사용되는 장비를 위한 챔버 컴포넌트들에 관한 것이다.
[0002] 서브-하프 미크론(sub-half micron) 및 더 작은 피처(feature)들을 신뢰가능하게 생산하는 것은, 반도체 디바이스들의 차세대 VLSI(very large scale integration) 및 ULSI(ultra large-scale integration)를 위한 핵심 기술 난제들 중 하나이다. 그러나, 회로 기술의 제한들이 푸시됨(pushed)에 따라, VLSI 및 ULSI 배선 기술의 치수들의 축소는 프로세싱 능력들에 대해 부가적인 요구들을 하게 되었다. 기판 상의 게이트 구조들의 신뢰가능한 형성은, VLSI 및 ULSI 성공에 대해, 그리고 개별적인 기판들 및 다이의 품질, 및 회로 밀도를 증가시키기 위한 계속되는 노력에 대해 중요하다.
[0003] 집적 회로 컴포넌트들의 치수들이 (예컨대, 딥- 서브-미크론(deep sub-micron) 치수들까지) 감소됨에 따라, 그러한 컴포넌트들을 제작하기 위해 사용되는 재료들은, 전기적인 성능의 만족스러운 레벨들을 획득하기 위해, 신중하게 선택되어야만 한다. 예컨대, 배선들을 절연시키는 유전체 벌크(bulk) 절연성 재료의 두께 및/또는 인접한 금속 배선들 사이의 거리가 서브-미크론 치수들을 갖는 경우에, 금속 배선들 사이에 용량성 커플링이 발생할 가능성이 높다. 인접한 금속 배선들 사이의 용량성 커플링은, 집적 회로의 전체 성능을 저하시키고, 회로를 동작 불가능하게 만들 수 있는 저항-캐패시턴스(RC) 지연 및/또는 크로스 토크(cross talk)를 발생시킬 수 있다.
[0004] 서브-하프 미크론 및 더 작은 피처들의 제조는, 특히, 물리 기상 증착 챔버(PVD)들과 같은 다양한 프로세싱 장비에 의존한다. 증착 챔버들은 프로세싱 챔버에서 플라즈마를 유지하기 위해 RF 코일들을 사용한다. PVD 챔버들에서 활용되는 기존의 챔버 컴포넌트들은 PVD 챔버의 동작 동안에 이 컴포넌트들에 접착되는 재료들에 대해 높은 막 응력을 발생시키는 높은 온도 차이를 가질 수 있다. 더 높은 막 응력은, 막이 임계 두께에 도달된 후에, PVD 챔버의 동작 동안에, 증착된 재료가 벗겨지게(flaking) 할 수 있다. 증착된 재료의 벗겨짐은 PVD 챔버 내부의 오염(즉, 입자들)의 증가를 초래하고, 이는 기판 결함들 및 낮은 수율의 원인이 된다. 따라서, 오염의 높은 리스크는 바람직하지 않게, PVD 챔버의 세정 및 유지보수의 증가된 빈도를 요구한다.
[0005] 따라서, 프로세싱 챔버들의 오염을 방지하는 것을 보조하는 개선된 챔버 컴포넌트들이 필요하다.
[006] 챔버 컴포넌트들 상에, 텍스처링된(textured) 표면의 부분으로서 형성된 엔지니어링된(engineered) 피처들을 위한 실시예들이 개시된다.
[0007] 일 실시예에서, 프로세싱 챔버를 위한 챔버 컴포넌트는 바디를 갖는다. 바디는 단일 일체식(unitary monolithic construction) 구조를 갖는다. 바디는 텍스처링된 표면을 갖는다. 텍스처링된 표면은 복수의 독립적인 엔지니어링된 피처들을 갖고, 여기에서, 엔지니어링된 피처들은 매크로(macro) 피처들을 포함한다. 엔지니어링된 피처들은 막 응력을 감소시키고 챔버 컴포넌트의 열 전도도를 튜닝(tune)하도록 구성된다.
[0008] 다른 실시예에서, 프로세싱 챔버를 위한 챔버 컴포넌트는 단일 일체식 구조를 갖는 컴포넌트 파트 바디를 포함한다. 컴포넌트 파트 바디는 텍스처링된 표면을 갖는다. 텍스처링된 표면은 컴포넌트 파트 바디와 일체로 형성된 복수의 독립적인 엔지니어링된 매크로 피처들을 포함한다. 엔지니어링된 매크로 피처들은 텍스처링된 표면으로부터 연장되는 매크로 피처 바디를 포함한다.
[0009] 또 다른 실시예에서, 프로세싱 챔버를 위한 코일 스페이서의 컵(cup)은 단일 일체식 구조를 갖는 바디를 포함한다. 바디는, 외부 표면, 상단 부분, 바닥 부분, 상단 부분에 배치되고 바닥 부분을 향하여 연장되는 개구, 개구 근처에 배치된 내부 표면, 상단 부분 근처에 있고 외부 표면과 내부 표면 사이에 배치된 상측 립, 및 외부 표면 상에 형성된 복수의 매크로-레벨 표면 피처들을 포함한다.
[0010] 또 다른 실시예에서, 프로세싱 챔버를 위한 코일 스페이서의 컵은 적층 제작(additive fabrication) 기법에 의해 형성된 단일 일체식 구조를 갖는 바디를 포함한다. 적층 제조 기법은, 선택적인 레이저 신터링, 결합제 분사(binder jetting), 재료 분사, 파우더 베드 융합(powder bed fusion), 시트 라미네이션(sheet lamination), 지향성 에너지 증착(direct energy deposition), 또는 임의의 다른 적층 제조 프로세스일 수 있다. 바디는, 외부 표면, 상단 부분, 바닥 부분, 상단 부분에 배치되고 바닥 부분을 향하여 연장되는 개구, 개구 근처에 배치된 내부 표면, 상단 부분 근처에 있고 외부 표면과 내부 표면 사이에 배치된 상측 립, 및 내부 표면과 외부 표면 중 적어도 하나 상에 형성된 복수의 매크로-레벨 표면 피처들을 포함한다. 표면 피처들은 엔지니어링된 표면 구조들의 반복적인 미리 결정된 패턴을 포함한다.
[0011] 본 발명의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 발명의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 본 발명의 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 발명이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0012] 도 1a는 프로세싱 챔버 컴포넌트의 텍스처링된 표면의 부분적인 평면도이다.
[0013] 도 1b는 프로세싱 챔버 컴포넌트의 텍스처링된 표면을 위한 대안적인 패턴의 부분적인 평면도이다.
[0014] 도 2는 프로세싱 챔버 컴포넌트의 텍스처링된 휘어진 표면에 대한 부분적인 등각 투영도이다.
[0015] 도 3은 절단선 3--3에 걸쳐 취해진, 도 6의 프로세싱 챔버 컴포넌트의 텍스처링된 표면의 피처들에 대한 부분적인 단면도이다.
[0016] 도 4a 내지 도 4f는 프로세싱 챔버 컴포넌트의 텍스처링된 표면을 위한 예시적인 피처들에 대한 부분적인 평면도들이다.
[0017] 도 5는 프로세싱 챔버 컴포넌트의 텍스처링된 표면을 위한 부가적인 예시적인 피처들에 대한 부분적인 평면도이다.
[0018] 도 6은 텍스처링된 표면에 대해 적합한 컴포넌트들을 갖는 프로세스 챔버의 일 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다.
[0019] 도 7은 코일 스페이서를 갖는, 도 11에서 예시된 프로세싱 챔버를 위한 프로세스 키트를 도시한다.
[0020] 도 8은 도 7에서 예시된 코일 스페이서의 단면도를 도시한다.
[0021] 도 9는 일 실시예에 따른 컵의 단면도를 도시한다.
[0022] 도 10은 다른 실시예에 따른 컵의 단면도를 도시한다.
[0023] 도 11은 또 다른 실시예에 따른 컵의 단면도를 도시한다.
[0024] 이해를 용이하게 하기 위하여, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지시하기 위해 가능한 경우에 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들이, 추가적인 설명이 없이도 다른 실시예들에 유익하게 포함될 수 있다는 것이 고려된다.
[0025] 그러나, 첨부된 도면들은 단지 본 발명의 예시적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 발명이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0026] 3D 프린팅은 재료의 얇은 층을 연속적으로 내려 놓음으로써 3차원 컴포넌트들을 제조하는 기법이다. 3D 프린팅은 또한, 챔버 컴포넌트의 표면 상의 증착 재료의 개선된 접착을 제공할 수 있는, 플라즈마 증착 챔버들을 위한 (코일 컵들을 포함하는) 반도체 프로세싱 챔버 컴포넌트들을 제조하기 위해 반도체 업계에서 사용된다. 3D 프린팅 프로세스에서, 전구체, 예컨대 파우더 또는 다른 공급 원료(feed stock) 재료의 얇은 층이 점진적으로 증착되고, 융합되어(fused), 챔버의 완전한 3-차원 컴포넌트를 형성한다. 이 적층 제조 기법은 개선된 막 접착을 제공하도록 챔버 컴포넌트의 표면들이 엔지니어링될 수 있게 하고, 개선된 막 접착은 챔버 컴포넌트로부터 막이 벗겨지는 것을 억제하는데, 여기에서, 플레이크(flake)들은 프로세스 오염물이 된다. 이 적층 제조 기법은 부가적으로 또는 대안적으로, 프로세싱 동안에 컴포넌트의 표면에 걸쳐 열 온도 변화들을 최소화하도록 챔버 컴포넌트들의 표면들이 엔지니어링될 수 있게 할 수 있고, 이는 결국, 챔버 컴포넌트의 표면에 접착된 재료들에 대해 더 낮은 막 응력을 발생시킨다. 몇몇 실시예들에서, 단일 단계 생성은 하나 또는 그 초과의 재료 층들로 형성될 수 있는 일체식 컴포넌트들을 생성할 수 있다. 재료 층들은 국부화된 강도, 비용 절감들, 열 전달, 광 반사도, 또는 다른 유익한 특성들을 제공하는데 최적화될 수 있다. 3D 프린팅이 유리하게 챔버 컴포넌트의 기하학적인 형태를 가능하게 하는 것으로서 설명되지만, 유사한 기하형상을 갖는 챔버 컴포넌트들이 다른 제조 기법들을 활용하여 제작될 수 있다는 것이 고려된다.
[0027] 위에서 소개된 바와 같이, 몇몇 3D 프린팅된 챔버 컴포넌트들은, 막 접착을 증진시키고, 프로세싱 챔버의 동작 동안에 컴포넌트에 걸쳐 더 낮은 온도 차이들을 갖도록 설계될 수 있다. 예컨대, PVD 챔버에서 사용되는 코일 컵은 더 낮은 온도 차이를 갖고, 이는 결국, PVD 챔버에서 수행되는 기판 증착 동작들 동안에 코일 컵 상에 우발적으로 증착될 수 있는 재료의 막 응력을 감소시키는 것을 보조할 것이다. 감소된 막 응력은 컵에 대한 PVD 막들의 접착을 증가시킨다. 컵에 대한 막의 증가된 접착은 벗겨짐에 저항하고, 그에 따라, PVD 챔버에서 오염을 감소시킨다. 오염에 대한 가능성이 감소됨에 따라, PVD 챔버를 세정하고 유지하는 것에 대한 빈도(또한, 세정 사이의 평균 시간(MTBC; mean time between cleaning)이라고 알려짐)가 유리하게 연장될 수 있다. 챔버 컴포넌트들의 표면들은 컵에 대한 막 접착을 증진시키는 피처들을 가질 수 있다. 접착 피처들은 표면 텍스처들, 이를테면, 널링된(knurled) 표면들, 증가된 조도, 딤플(dimple)들, 그루브들, 돌출부들, 또는 다른 접착 향상 표면 피처들을 포함할 수 있다.
[0028] 본 발명의 구현들은 다음 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다. 챔버 컴포넌트는, 프로세스 챔버로부터의 증착 재료들의 접착을 개선하는 엔지니어링된 표면 피처들을 갖도록 형성된 외측 표면을 갖고, 그에 따라, 증착된 재료가 시간이 지남에 따라 벗겨져 떨어지는 경향을 감소시킨다. 엔지니어링된 표면 피처들은 일반적으로, 피처의 형상을 정의하는 매크로-레벨 표면 윤곽을 가로막는(interrupt), 오목한(recessed), 돌출된, 또는 혼합된 표면 구조들의 반복적인 패턴이다. 부가적으로, 매크로-레벨 표면 윤곽은, 그 매크로-레벨 표면 윤곽 상에 배치된, 스케일이 작지만 유사한 마이크로(micro)-레벨 표면 피처들을 가질 수 있다. 챔버 컴포넌트는 복수의 층들로 형성될 수 있고, 여기에서, 복수의 층들의 각각의 층의 두께는 66 μm(마이크로-미터) 미만일 수 있다. 피처들을 형성하는 오목부(recess)들 및 돌출부들은, 원하는 경우에, 챔버 컴포넌트의 내부 부분들에 선택적으로 형성될 수 있다.
[0029] 챔버 컴포넌트가 3D 프린팅을 사용하여 제작되는 실시예들에서, 챔버 컴포넌트 프린트 재료는 경화 프로세스를 사용하여 응고될 수 있다. 챔버 컴포넌트는 높은 온도들에 대해 내성을 나타내는 특성들을 포함하는 재료 전구체로 형성될 수 있다. 연마재들 또는 다른 입자들이, 챔버 컴포넌트를 위한 표면의 텍스처링을 향상시키는, 챔버 컴포넌트를 제작하기 위해 활용되는 전구체 재료에 공급될 수 있다. 부가적으로, 복수의 프린트 전구체 재료들이 챔버 컴포넌트의 상이한 부분들을 형성하는데 사용될 수 있다. 대안적으로, 챔버 컴포넌트 전구체 재료는 냉각에 의해 응고되는 용융된 재료일 수 있다. 대안적으로, 챔버 컴포넌트는 별개의 제조 기법을 사용하여 형성될 수 있고, 표면의 텍스처링은 제조의 후속 적층 기법을 사용하여 형성될 수 있다.
[0030] 본 발명의 이점들은 다음 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다. 챔버 컴포넌트는 매우 엄격한 허용오차들 내에서, 즉, 우수한 두께 균일성 및 제어로 제조될 수 있다. 그루브들 및 다른 기하학적인 피처들이, 챔버 컴포넌트에서, 종래의 제조 방법들을 사용하여 접근가능하지 않은 부분들에 형성될 수 있다. 적층 제조는 제조의 종래의 방법들로 복제하는것이 어렵거나 또는 불가능한 복잡한 형상들 및 기하형상들을 가능하게 한다. 부가적으로, 3D 프린팅된 챔버 컴포넌트는 다른 유사하게 형성된 통상적인 챔버 컴포넌트보다 더 빠르고 더 저렴하게 제조될 수 있다.
[0031] 도 1a는 프로세싱 챔버 컴포넌트(100)의 텍스처링된 표면(102)의 부분적인 평면도이다. 챔버 컴포넌트(100)는 단일 일체식 구조를 갖는 컴포넌트 파트 바디(140)를 가질 수 있다. 컴포넌트 파트 바디(140)는 텍스처링된 표면(102)을 갖는다. 대안적으로, 챔버 컴포넌트(100)는 이차 가공(secondary operation)에서 부가되는 텍스처링된 표면(102)을 가질 수 있다. 텍스처링된 표면(102)은 적어도 컴포넌트 파트 바디(140)의 외부 표면들 상에 있을 수 있고, 그 외부 표면들은 프로세싱 챔버의 프로세싱 환경에 노출되고 그에 따라 그 외부 표면들 상에 증착되기 쉽다. 텍스처링된 표면(102)은 엔지니어링된 피처들(104)의 반복적인 미리 정의된 패턴을 포함하는 대규모(매크로) 텍스처일 수 있다. "엔지니어링된 피처들"이라는 용어는, 챔버 컴포넌트의 표면을 정의하는 피처들의 일반적인 형상 및 어레인지먼트(arrangement)가 3D 프린팅 또는 다른 정밀 제작 기법과 같은 적층 제조 프로세스를 활용하여 형성된 것을 의미하고, 그 적층 제조 프로세스는 고 허용오차 구조들의 미리 정의된 패턴이 형성되도록 챔버 컴포넌트의 표면 상에 미리 정의된 기하학적인 형상을 생성한다. 엔지니어링 피처들(104)은 챔버 컴포넌트(100)의 아래에 놓인 바디(140)를 3D 프린팅하는 동안에 형성된 구멍들의 형상 및 어레인지먼트를 가질 수 있다. 엔지니어링된 피처들(104)은 적층 제조를 통해서만 달성가능한 형상들 또는 구성들을 가질 수 있다. 엔지니어링된 피처들(104)은 텍스처링된 표면(102) 아래로 적어도 부분적으로 오목하게 될 수 있거나, 또는 텍스처링된 표면(102) 위에 있을 수 있다. 엔지니어링된 피처들(104)은 또한, 챔버 컴포넌트(100)의 텍스처링된 표면(102)과 실질적으로 동일 평면 상에 있을 수 있다. 엔지니어링된 피처들(104)은 연속적으로 연결될 수 있거나 또는 불연속적인 형태들일 수 있다. 엔지니어링된 피처들(104)은, 막 응력을 감소시키고 그리고/또는 아래에 놓인 챔버 컴포넌트(100)의 열 전도도를 튜닝하도록 구성된다. 엔지니어링된 피처들(104)은 인접한 피처들(104)과 상이한 형상 및 형태를 가질 수 있다. 엔지니어링된 피처들(104)은 부가적으로, 그 위에 형성된 마이크로 피처들을 포함할 수 있다. 엔지니어링된 피처들(104) 상에 형성되는 마이크로 피처들은 더 큰 피처들과 유사하게 구성될 수 있는데, 즉, 적층 제조 기법을 통해 구성될 수 있다. 선택적으로, 마이크로 피처들은 비드 블라스팅(bead blasting) 등과 같은 종래의 조면화(예컨대, 비-엔지니어링) 기법들을 사용하여 형성될 수 있다. 대안적으로, 각각의 엔지니어링된 피처의 형상은 그 위치 및 기능에 대해 고유하고, 인접한 피처들과 상이할 수 있다.
[0032] 텍스처링된 표면(102)의 부분으로서 형성되는 엔지니어링된 피처들(104)은 반복적인 패턴으로 또는 랜덤 방식으로 배열될 수 있다. 예컨대, 엔지니어 피처들은, 다른 패턴들 중에서, 작은 토로이드(toroid)들, 체인메일(chainmail), 스케일들, 리플(ripple)들, 에그-카톤(egg-carton) 형 텍스처, 널링된 다이아몬드(knurled diamond) 형상들, 밀집 형상들, 딤플(dimple)들, 그루브들, 돌출부들, 및 사인파-형 프로파일들의 반복적인 패턴으로 배열될 수 있다. 일 실시예에서, 엔지니어링된 피처들(104)은, 예컨대, 텍스처링된 표면(102)에 걸쳐 엔지니어링된 피처들(104) 사이에 가시선(line of sight) 표면이 형성되는 것을 방지하는 패턴 또는 다른 어레인지먼트로 엔지니어링된 피처들(104)을 배열함으로써, 그 엔지니어링된 피처들(104) 사이에서 연장되는 가로막히지 않는 평탄한 표면의 생성을 피하도록 배열된다. 텍스처링된 표면(102)에 걸쳐 엔지니어링된 피처들(104) 사이에 정의되는 가시선 표면을 갖지 않는 패턴(150)으로 배열된 엔지니어링된 피처들(104)의 예들이 도 1b에서 도시된다. 엔지니어링된 피처들(104)은 복수의 사이즈들 및 형상들을 포함할 수 있다. 예컨대, 엔지니어링된 피처들(104)의 패턴은 더 큰 피처들(120) 및 더 작은 피처들(130) 양자 모두를 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 부가적으로, 더 큰 피처들(120) 또는 더 작은 피처들(130)보다 더 클 수 있거나 또는 더 작을 수 있는 피처들(104)이 존재할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 피처들(104)은 도 1a에서 도시된 패턴(110)과 같은 패턴으로 유사하게 사이즈 설정될 수 있고 배열될 수 있다. 패턴(110)은 엔지니어링된 피처들(104) 사이에 가시선 표면이 정의되지 않도록 배열될 수 있다. 유익하게, 텍스처링된 표면(102)을 형성하는 엔지니어링된 피처들(104) 사이에 가시선 표면들이 정의되지 않는 텍스처링된 표면(102)을 갖는 프로세싱 챔버 컴포넌트(100)는, 증착된 재료가 박리되기 쉽고 그리고/또는 입자들이 쉽게 떨어지기 쉬운 길고 가로막히지 않는 선형 표면들을 제거한다. 따라서, 엔지니어링된 피처들(104) 사이에 가시선 표면들이 정의되지 않는 텍스처링된 표면(102)을 갖는 프로세싱 챔버 컴포넌트(100)는, 증착된 막이 벗겨지는 리스크를 감소시켜 세정 사이에 더 긴 서비스 간격들을 허용함으로써 제품 수율들을 개선하고, 유지보수 요건들이 감소되게 허용하고, 그리고 텍스처화된 프로세싱 챔버 컴포넌트(100)가 활용되는 프로세싱 챔버들의 더 유익한 동작을 허용한다.
[033] 매크로 스케일의 엔지니어링된 피처들(104)이 프로세싱 챔버 컴포넌트(100)에 쉽게 적용될 수 있는 것은, 종래의 텍스처링이 가능하지 않을 것이거나 또는 챔버 컴포넌트를 손상시킬 가능성을 가질 수 있는 표면들 상에, 텍스처링된 표면(102)이 형성되게 허용한다. 엔지니어링된 피처들(104)을 제작하기 위한 적층 제조 기법은, 툴링이 접근가능하지 않은 위치들에 언더컷(undercut)들, 크로스 홀(cross hole)들, 딤플들, 및 다른 표면 윤곽들을 갖도록, 엔지니어링된 피처들(104)이 형성되게 허용하고, 그에 따라, 이전에는 형성될 수 없었던 구조 기하형상을 생성하는 것을 허용한다. 게다가, 엔지니어링된 피처들(104) 및 텍스처링된 표면(102)은 스테인리스 강, 알루미늄, 세라믹, 또는 다른 재료들로 제작된 프로세싱 챔버 컴포넌트들(100) 상에 형성될 수 있다.
[0034] 위에서 논의된 바와 같이, 엔지니어링된 피처들(104)은 임의의 수의 기하학적인 형상들을 가질 수 있고, 형상들은 텍스처링된 표면(102)에 걸쳐 균일할 필요가 없다. 엔지니어링된 피처들(104)이 원들로서 평면도에서 도시되지만, 엔지니어링된 피처들(104)은 특히 다각형 또는 불규칙적인 형상들과 같은 복잡한 형상들을 가질 수 있다. 부가적으로, 텍스처링된 표면(102)에 걸친 엔지니어링된 피처들(104)의 분포 사이의 간격은 형상 및 사이즈가 균일할 수 있거나 또는 불규칙적일 수 있다.
[0035] 도 2로 잠시 넘어가면, 엔지니어링된 피처들(104)은, 엔지니어링된 피처들(104)의 뒤틀림 없이, 휘어진 표면 상에 형성될 수 있다. 도 2는 챔버 컴포넌트(200)의 텍스처링된 휘어진 표면의 부분적인 평면도를 예시한다. 챔버 컴포넌트(200)는 휘어질 수 있거나, 원통형일 수 있거나, 호, 사면, 또는 다른 둥근 표면을 가질 수 있다. 예컨대, 챔버 컴포넌트(200)는 실드, 라이너 페데스탈(pedestal), 또는 다른 챔버 컴포넌트일 수 있고, 내측 표면(210) 및/또는 외측 표면(220)을 가질 수 있다. 내측 표면(210) 및 외측 표면(220)은, 막 응력을 감소시키고 증착 재료들의 접착을 증진시키기 위해, 엔지니어링된 피처들(104)로 텍스처링될 수 있다. 적층 제조 기법들을 통해 엔지니어링된 피처들(104)을 형성하는 것은, 챔버 컴포넌트(200)의 내측 표면(210) 또는 외측 표면(220) 상에서 커브(202)에 있거나 또는 커브(202) 가까이에 있는 엔지니어링된 피처들(104)이 층 두께에서 일관성을 갖게 허용한다. 부가적으로, 엔지니어링된 피처(104)의 형상 및 사이즈는, 특히, 예컨대, 커브(202)가 내측 코너 상에 형성되는 경우에, 커브(202)에 의해 뒤틀리지 않을 수 있다. 따라서, 엔지니어링된 피처들(104)은 증착된 재료가 점착되기 위한 균일한 앵커 포인트들을 제공할 수 있다.
[0036] 엔지니어링된 피처들(104)의 예시적인 구현들은 도 3 및 도 4a 내지 도 4f 및 도 5a 및 도 5b를 참조하여 더 설명된다. 도 3은 도 1의 절단선 3-3에 걸쳐 취해진 도 1의 프로세싱 챔버 컴포넌트의 텍스처링된 표면의 엔지니어링된 피처들의 부분적인 단면도이다. 도 4a 내지 도 4f는 프로세싱 챔버 컴포넌트의 텍스처링된 표면(102)을 위한 예시적인 엔지니어링된 피처들(104)에 대한 부분적인 평면도들이다. 도 5는 프로세싱 챔버 컴포넌트의 텍스처링된 표면을 위한 부가적인 예시적인 엔지니어링된 피처들에 대한 부분적인 평면도이다. 도 4a 내지 도 4f 및 도 5a 및 도 5b에서 예시된 엔지니어링된 피처들(104)이 단지 전형적인 것일 뿐이고, 엔지니어링된 피처들(104)이, 다른 속성들 중에서, 막 접착 및/또는 열 전도도와 같은 원하는 특성을 증진시키는데 적합한 재료들, 형상들, 및 사이즈들을 가질 수 있다는 것이 인식되어야 한다.
[0037] 도 3은 매크로 레벨 엔지니어링된 피처(310) 및 제 2 매크로 레벨 엔지니어링된 피처(320)로서 식별되는 2개의 인접한 피처들(104)을 도시한다. 2개의 매크로 레벨 엔지니어링된 피처들(310, 320)은 챔버 컴포넌트(100) 상에 배치된 복수의 엔지니어링된 피처들(104) 중에서 단지 2개의 엔지니어링된 피처들(104)일 뿐이다. 2개의 매크로 레벨 엔지니어링된 피처들(310, 320)은 도 4a 내지 도 4f 및 도 5a 및 도 5b의 예들에서 도시된 것들과 같은 구조적인 차이들을 가질 수 있다. 매크로 레벨 엔지니어링된 피처(310)는 제 2 매크로 레벨 엔지니어링된 피처(320)와 실질적으로 유사할 수 있다. 대안적으로, 2개의 매크로 레벨 피처들(310, 320)은 상이할 수 있다. 예컨대, 매크로 레벨 엔지니어링된 피처(310)가 도 4a에서의 엔지니어링된 피처(410)와 유사할 수 있는 한편, 제 2 매크로 레벨 엔지니어링된 피처는 도 4d에서 도시된 엔지니어링된 피처(430)와 유사할 수 있다.
[0038] 챔버 컴포넌트(100)의 부분으로서 형성되는 엔지니어링된 피처들(104)은, 증착된 재료들의 막 접착을 증진시키기 위해 매크로-레벨 표면 윤곽을 가로막는 엔지니어링된 표면 구조를 생성하는, 오목부들, 돌출부들, 또는 혼합된 오목부들과 돌출부들의 반복적인 미리 결정된 패턴(표면 블라스팅에 의해 생성되는 마이크로-레벨 조도의 랜덤 피크들 및 밸리들과 대조적임)을 가질 수 있다.
[0039] 제 2 매크로 레벨 엔지니어링된 피처(320)는 선택적인 외측 층(324)을 갖는 것으로 도시된다. 선택적인 외측 층(324)은 모든 엔지니어링된 피처들(104) 상에 마찬가지로 존재할 수 있거나 또는 존재하지 않을 수 있고, 여기에서는 논의의 단순화를 위해 단지 제 2 매크로 레벨 피처(320) 상에만 도시된다. 선택적인 외측 층(324)은 베이스 재료(322)로부터 외측 표면(332)까지 층들을 부가적으로 가질 수 있다. 예컨대, 베이스 재료(322)는 비용, 열 전달, 또는 다른 바람직한 특성들에 주의하여 선택된 적합한 재료일 수 있다. 선택적인 외측 층(324)은 선택적인 외측 층(324)을 형성하기 위한 하나 또는 그 초과의 층들의 스택을 가질 수 있다. 층들의 스택은 접착을 증진시키도록 배열될 수 있고, 베이스 재료(322)의 특성으로부터 외측 표면(332)까지 다르다. 예컨대, 베이스 재료(322)는 스테인리스 강 재료일 수 있고, 외측 표면(332)은 세라믹 재료로 형성될 수 있고, 여기에서, 외측 층(324)은 2개의 재료들 사이의 변화를 블렌딩(blend)한다.
[0040] 챔버 컴포넌트들의 불연속적인 영역들에 걸친 엔지니어링된 피처들(104)의 어레인지먼트들은 챔버 컴포넌트들의 국부화된 특성들의 변동들을 제공할 수 있다. 예컨대, 도 4a 내지 도 4f 및 도 5a 및 도 5b에서 도시된 다양한 엔지니어링된 피처들(104)은, 균일성을 증진시키고 환경 오염을 감소시키기 위해, 프로세싱 챔버의 프로세싱 환경의 다양한 영역들에서, 열 전도도, 막 응력, 및 다른 특성들을 튜닝하기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 엔지니어링된 피처들(104)은 또한, 챔버 컴포넌트(100)의 표면들에 걸쳐 랜덤으로 배열될 수 있다. 엔지니어링된 피처들(104)은 증착 재료들의 접착과 같은 원하는 특성을 증진시키는 매크로-텍스처링된 영역을 제공할 수 있다. 예컨대, 엔지니어링된 피처들(104)은 매크로 레벨 피처들(310)을 가질 수 있다.
[0041] 몇몇 실시예들에서, 마이크로 레벨 피처들(304)이 매크로 레벨 피처들(310)의 외측 표면(332) 상에 형성될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 마이크로 레벨 피처(304)는 매크로 레벨 피처들(310, 320) 사이의 표면(302) 상에 있을 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 엔지니어링된 매크로 레벨 피처(310) 상에, 부가적으로 엔지니어링된 피처들이 형성되지 않을 수 있다. 마이크로 레벨 피처들(304)은 매크로 레벨 피처들(310)과 실질적으로 유사할 수 있다. 대안적으로, 마이크로 레벨 피처들(304)은 가장 가까운 매크로 레벨 피처(104)와 형상이 상이할 수 있다. 예컨대, 마이크로 레벨 피처들(304)은 엔지니어링된 피처일 수 있고, 도 4a 내지 도 4f 및 도 5a 및 도 5b의 예들에서 도시된 구조들과 같은 구조들을 가질 수 있다. 마이크로 레벨 피처들(304)은 엔지니어링된 피처들(104)의 부분으로서 형성될 수 있다. 마이크로 레벨 피처들(304)은 외측 표면(332)에 걸쳐 전체적으로 형성된 패턴으로 이루어질 수 있거나, 또는 외측 표면(332) 상에 단지 부분적으로 형성된 패턴으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 마이크로 레벨 피처들(304)은 엔지니어링된 피처(104)의 상단 표면(312) 상에 존재할 수 있지만, 엔지니어링된 피처(104)의 측면 표면(311) 상에는 존재하지 않을 수 있다. 다른 실시예들에서, 마이크로 피처들은 엔지니어링된 피처들이 아닐 수 있고, 비드 블라스팅 등과 같은 종래의 조면화 기법들을 사용하여 형성될 수 있다.
[0042] 더 작은 서브-피처(sub-feature)들(314)이 마이크로 피처들(304) 중 하나 또는 그 초과 상에 선택적으로 형성될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 서브-피처들(314)은 인접한 마이크로 피처들(304) 사이의 표면 또는 마이크로 피처들(304) 바로 위에 형성된다. 서브-피처들(314)은 매크로 피처들(104) 또는 마이크로 피처들(304)과 실질적으로 유사할 수 있다. 대안적으로, 서브-피처들(314)은 가장 가까운 매크로 또는 마이크로 피처(104, 304)와 형상 또는 사이즈가 상이할 수 있다. 일 실시예에서, 서브-피처들(314)은 도 4a 내지 도 4f 및 도 5a 및 도 5b의 예들에서 도시된 구조들과 같은 구조들을 가질 수 있다. 서브-피처들(314)은 엔지니어링된 피처일 수 있거나, 또는 선택적으로, 서브-피처들(314)은 비드 블라스팅 등과 같은 종래의 조면화 기법들을 사용하여 형성될 수 있다. 부가적으로, 한층 더 작은 부가적인 피처들이 서브-피처들(314) 상에 마찬가지로 형성될 수 있다는 것이 고려된다.
[0043] 선택적으로, 부가적인 마이크로 피처들(304) 및/또는 서브-피처들(314)과 함께, 매크로 피처(310)와 같은 엔지니어링된 피처들(104)은, 챔버 컴포넌트(100, 200)의 표면적을 증가시키도록 구성될 수 있다. 증가된 표면적은 프로세싱 동안에 막 접착을 증가시키는 것을 보조한다. 따라서, 엔지니어링된 피처들(104)은 접착을 증진시키고, 접착된 재료가 벗겨져 떨어지는 것을 완화시키고, 프로세싱 챔버를 오염시킬 가능성을 완화시킨다. 엔지니어링된 피처들(104)은 또한, 챔버 컴포넌트(100, 200)의 열 전도도를 변경하도록 구성될 수 있다.
[0044] 도 4a 내지 도 4f 및 도 5a 및 도 5b는 매크로, 마이크로, 및 더 작은 피처들(310, 304, 314)에 대해 적합한 예시적인 엔지니어링된 피처들(104)을 예시한다. 일 실시예에서, 도 4a에서 도시된 바와 같이, 엔지니어링된 피처(410)는 엔지니어링된 피처들(410)의 외측 에지(411) 상에 언더컷(412)을 가질 수 있다. 유리하게, 언더컷(412)은 강한 막 접착을 증진시키기 위한 고정 앵커 포인트를 제공한다. 유리하게, 언더컷(412)은 다른 챔버 컴포넌트들에 걸친 온도 변화들을 최소화하면서 몇몇 챔버 컴포넌트들을 절연시키기 위한 열 컨덕턴스(thermal conductance)를 제공하도록 튜닝될 수 있다. 예컨대, 언더컷(412)은 막과 챔버 컴포넌트 사이의 열 전달을 튜닝하기 위해 더 크게 제조될 수 있거나 또는 더 작게 제조될 수 있다. 도 5a 및 도 5b로 잠시 넘어가면, 엔지니어링된 피처(410)는 도 5b에서보다 도 5a에서 더 큰 언더컷(412)을 갖는다. 도 5a에서의 더 큰 언더컷(412)은 텍스처링된 표면(102)에 상측 부분(538)을 부착시키는 더 작은 직경(530)을 갖는 스템(stem)(536)을 발생시킨다. 스템(536)의 더 작은 직경(530)은 상측 부분(538)으로부터 텍스처링된 표면(102)으로의 열 전달을 제한하고, 그에 따라, 스템(536)은 엔지니어링된 피처(410)와 컴포넌트 파트 바디(140) 사이의 열 전달을 제한하는 서멀 초크(thermal choke)로서 기능한다. 마찬가지로, 도 5b에서의 더 작은 언더컷(412)은 텍스처링된 표면(102)에 상측 부분(528)을 부착시키는 더 큰 직경(520)을 갖는 스템(526)을 발생시킨다. 스템(526)의 더 큰 직경(520)은 상측 부분(528)으로부터 텍스처링된 표면(102)으로의 열 전달을 증진시킨다. 유리하게, 열 전달은 엔지니어링된 피처(410)를 위한 언더컷(412)의 사이즈를 조정함으로써 튜닝될 수 있다.
다른 실시예에서, 도 4b에서 도시된 바와 같이, 엔지니어링된 피처들(104)은 엔지니어링된 피처(420)의 내부 표면 상에 배치된 언더컷(422)을 갖는 엔지니어링된 피처(420)를 포함할 수 있다. 언더컷(422)은 내부 벽(425)보다 더 좁은 개구(423)를 가질 수 있다. 유리하게, 언더컷(422)은 챔버 컴포넌트를 핸들링하는 경우에 쉽게 손상되지 않는, 증착 막들을 위한 고정 앵커 포인트를 제공할 수 있다. 다른 실시예에서, 엔지니어링된 피처들(104)은 원형부터 삼각형, 정사각형, 또는 다각형까지 그 형상이 다양할 수 있다. 엔지니어링된 피처(104)는 3차원(3D) 딤플 또는 돌출 구조를 형성할 수 있고, 또한 둘레를 따라 트렌치들을 가질 수 있다.
[0045] 또 다른 실시예에서, 도 4c에서 도시된 바와 같이, 엔지니어링된 피처들(104)은 내부 공극(432)을 갖는 엔지니어링된 피처(430)를 포함할 수 있다. 내부 공극(432)은, 열 컨덕턴스를 최소화하면서 부가적으로 막 접착을 최소화하기 위해, 내부 공극(432)을 완전히 둘러싸는 상측 표면(433)을 가질 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 상측 표면(433)은 내부 공극(432)을 벤팅(venting)하기 위한 작은 벤트(미도시)를 제공한다. 대안적으로, 상측 표면(433)은 내부 공극(432)을 부분적으로 덮을 수 있거나 또는 브리징(bridge)할 수 있다. 다른 실시예들에서, 상측 표면(433)은 공극(432)에 걸쳐 있고, 2개 또는 그 초과의 개구들을 제공한다. 유리하게, 엔지니어링된 피처(430)의 내부 공극(432)이 강한 막 접착을 위한 앵커를 제공하면서, 열 컨덕턴스가 튜닝될 수 있다. 내부 공극(432)은 상측 표면(433)의 재료의 열 팽창 계수와 상이한 열 팽창 계수를 갖는 재료로 선택적으로 충진될 수 있다.
[0046] 또 다른 실시예에서, 도 4d에서 도시된 바와 같이, 엔지니어링된 피처들(104)은 홀들(442)을 갖는 엔지니어링된 피처(440)를 포함할 수 있다. 엔지니어링된 피처(440)는 텍스처링된 표면(102)까지 아래로 열을 전도하도록 재료의 질량을 튜닝하기 위해 둥근, 직사각형, 또는 임의의 적합한 단면을 가질 수 있다. 홀들(442)은 스루 홀(through hole)들 또는 블라인드 홀(blind hole)들일 수 있다. 홀들(442)은 텍스처링된 표면(102)과 평행한 방향으로 또는 다른 각도로 배향될 수 있다. 유리하게, 홀들(442)은, 막의 강한 접착을 증진시키기 위해, 증착된 막들을 위한 다수의 앵커 포인트들을 제공하면서, 엔지니어링된 피처(440)의 열 질량을 감소시킬 수 있다. 대안적으로, 홀들(442)은, 엔지니어링된 피처(440) 내에 형성되는 다른 형상들 중에서, 딤플들, 그루브들, 또는 슬롯들의 형태로 이루어질 수 있다.
[0047] 또 다른 실시예에서, 도 4e에서 도시된 바와 같이, 엔지니어링된 피처들(104)은 텍스처링된 표면(102)에 부착된 트위스팅 또는 나선형(helical) 피처(450)를 포함할 수 있다. 나선형 피처(450)는 도 4d에서 도시된 홀들(442)과 같은 홀들을 갖도록 형성될 수 있거나, 또는 홀들을 갖지 않도록 형성될 수 있다. 나선형 피처(450)는 나선형 피처(450)에 의해 덮이면서 텍스처링된 표면(102)을 향하는 표면들(451)을 갖는다. 이 방식으로, 표면들(451)은 노출된 표면들(452)에 걸친 막 접착을 증진시킬 수 있다. 유리하게, 나선형 피처(450)는 큰 열 질량을 제공할 수 있으면서, 여전히, 막의 강한 접착을 증진시키기 위해, 증착된 막들을 위한 앵커 포인트들을 제공할 수 있다.
[0048] 또 다른 실시예에서, 도 4f에서 도시된 바와 같이, 엔지니어링된 피처들(104)은 훅(hook) 피처(460)를 포함할 수 있다. 훅 피처(460)는 텍스처링된 표면(102)에 열을 전도하도록 구성된 재료의 질량을 튜닝하기 위해 둥근, 직사각형, 또는 임의의 적합한 단면으로 이루어질 수 있다. 훅 피처(460)는 도 4d에서 도시된 홀들(442)과 같은 홀들을 갖도록 형성될 수 있거나, 또는 홀들을 갖지 않도록 형성될 수 있다. 훅 피처(460)는 훅 피처(460)의 바디(462)에 의해 덮이면서 텍스처링된 표면(102)을 향하는 표면(462)을 갖는다. 이 방식으로, 표면들(462)은 막 접착을 증진시킬 수 있다. 유리하게, 훅 피처(460)는 튜닝가능한 열 질량을 제공할 수 있으면서, 막의 강한 접착을 증진시키기 위해, 증착된 막들을 위한 앵커 포인트들을 제공할 수 있다.
[0049] 도 4a 내지 도 4f 및 도 5a 및 도 5b에 대하여 엔지니어링된 피처들(104)에 대해 설명된 형상들이 단지 예시적인 형상들의 샘플일 뿐이고, 엔지니어링된 피처들(104)을 위한 다른 형상들, 및 형상들의 조합이 고려된다는 것이 인식되어야 한다. 예컨대, 도 4a의 엔지니어링된 피처(410)는 제 2 언더컷 또는 스태킹된 리브드 효과(stacked ribbed effect)를 갖는 외측 에지(411)를 가질 수 있고, 이는 접착을 증진시키도록 표면적을 더 증가시킨다.
[0050] 이제 도 6을 참조하면, 도 6은 텍스처링된 표면(102)에 대해 적합하고 엔지니어링된 표면 엔지니어링된 피처들(104)을 갖는데 적합한 컴포넌트들을 갖는 예시적인 물리 기상 증착(PVD) 프로세싱 챔버(600)를 예시한다. 적합한 PVD 챔버들의 예들은, 캘리포니아, 산타 클라라의 어플라이드 머티어리얼스 인코포레이티드로부터 상업적으로 입수가능한 SIP ENCORE® PVD 프로세싱 챔버들을 포함한다. 다른 제조자들로부터 입수가능한 프로세싱 챔버들이 또한, 본원에서 설명되는 실시예들을 수행하도록 적응될 수 있다는 것이 고려된다. 일 실시예에서, 프로세싱 챔버(600)는, 예컨대, 티타늄, 알루미늄 산화물, 알루미늄, 알루미늄 질화물, 구리, 탄탈럼, 탄탈럼 질화물, 티타늄 질화물, 텅스텐, 또는 텅스텐 질화물을 기판(618) 상에 증착할 수 있다.
[0051] 일 실시예에 따르면, 프로세싱 챔버(600)는 유도성 코일(642)을 갖는다. 프로세싱 챔버(600)는, 내부 볼륨(606)을 에워싸는 덮개(604), 바닥(603), 및 측벽들(602)을 포함하는 바디(605)를 갖는다. 페데스탈(608)과 같은 기판 지지부가 프로세싱 챔버(600)의 내부 볼륨(606)에 배치된다. 기판 이송 포트(609)가 내부 볼륨(606) 내로 그리고 밖으로 기판들을 이송하기 위해 측벽들(602)에 형성된다.
[0052] 가스 소스(610)가 내부 볼륨(606) 내로 프로세스 가스들을 공급하기 위해 프로세싱 챔버(600)에 커플링된다. 일 실시예에서, 프로세스 가스들은, 필요한 경우에, 비활성 가스들, 비-반응성 가스들, 및 반응성 가스들을 포함할 수 있다. 가스 소스(610)에 의해 제공될 수 있는 프로세스 가스들의 예들은, 특히, 아르곤 가스(Ar), 헬륨(He), 네온 가스(Ne), 질소 가스(N2), 산소 가스(O2), 및 H2O를 포함한다(그러나, 이에 제한되지는 않는다).
[0053] 펌핑 디바이스(612)가 내부 볼륨(606)의 압력을 제어하기 위해 내부 볼륨(606)과 연통하면서 프로세싱 챔버(600)에 커플링된다. 일 실시예에서, 프로세싱 챔버(600)의 압력은 약 1 토르 또는 그 미만으로 유지될 수 있다. 다른 실시예에서, 프로세싱 챔버(600) 내의 압력은 약 500 밀리토르 또는 그 미만으로 유지될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 프로세싱 챔버(600) 내의 압력은 약 1 밀리토르 내지 약 300 밀리토르로 유지될 수 있다.
[0054] 덮개(604)는 타겟(614)과 같은 스퍼터링 소스를 지지할 수 있다. 타겟(614)은 일반적으로, 기판(618)에 증착될 재료의 소스를 제공한다. 타겟(614)은 티타늄(Ti) 금속, 탄탈럼 금속(Ta), 텅스텐(W) 금속, 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 이들의 합금들, 이들의 조합들 등을 함유하는 재료로 제작될 수 있다. 본원에서 도시되는 예시적인 실시예에서, 타겟(614)은 티타늄(Ti) 금속, 탄탈럼 금속(Ta), 또는 알루미늄(Al)에 의해 제작될 수 있다.
[0055] 타겟(614)은 DC 소스 전력 어셈블리(616)에 커플링될 수 있다. 마그네트론(619)이 타겟(614) 근처에 커플링될 수 있다. 마그네트론(619) 어셈블리의 예들은, 특히, 전자기 선형 마그네트론, 서펜타인(serpentine) 마그네트론, 스파이럴(spiral) 마그네트론, 더블-디지테이티드(double-digitated) 마그네트론, 직사각형 스파이럴 마그네트론을 포함한다. 대안적으로, 강력한 자석들이 타겟(614) 근처에 배치될 수 있다. 자석들은 희토류 자석들, 이를테면 네오디뮴, 또는 강한 자기장을 생성하기 위한 다른 적합한 재료들일 수 있다. 마그네트론(619)은 플라즈마를 한정할 뿐만 아니라, 타겟(614)을 따라 플라즈마의 농도를 분배할 수 있다.
[0056] 제어기(698)가 프로세싱 챔버(600)에 커플링된다. 제어기(698)는 중앙 프로세싱 유닛(CPU)(660), 메모리(658), 및 지원 회로들(662)을 포함한다. 제어기(698)는 프로세스 시퀀스를 제어하여, 가스 소스(610)로부터 프로세싱 챔버(600) 내로의 가스 유동들을 조절하고, 타겟(614)의 이온 충격을 제어하기 위해 활용된다. CPU(660)는 산업 현장에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서일 수 있다. 소프트웨어 루틴들은 랜덤 액세스 메모리, 판독 전용 메모리, 플로피 또는 하드 디스크 드라이브, 또는 다른 형태의 디지털 스토리지와 같은 메모리(658)에 저장될 수 있다. 지원 회로들(662)은 CPU(660)에 통상적으로 커플링되고, 캐시, 클록 회로들, 입력/출력 서브시스템들, 전력 공급부들 등을 포함할 수 있다. 소프트웨어 루틴들은, CPU(660)에 의해 실행되는 경우에, 프로세스들이 본 발명에 따라 수행되도록 프로세싱 챔버(600)를 제어하는 특수 목적 컴퓨터(제어기)(698)로 CPU(660)를 변환한다. 소프트웨어 루틴들은 또한, 프로세싱 챔버(600)로부터 원격으로 위치된 제 2 제어기(미도시)에 의해 저장 및/또는 실행될 수 있다.
[0057] 부가적인 RF 전력 소스(680)가 또한, 필요에 따라, 타겟(614)과 페데스탈(608) 사이에 바이어스 전력을 제공하기 위해, 페데스탈(608)을 통해 프로세싱 챔버(600)에 커플링될 수 있다. 일 실시예에서, RF 전력 소스(680)는 약 1 MHz 내지 약 100 MHz, 이를테면 약 13.56 MHz의 주파수로 기판(618)을 바이어싱하기 위해 페데스탈(608)에 전력을 제공할 수 있다.
[0058] 화살표(682)에 의해 도시된 바와 같이, 페데스탈(608)은 상승된 위치와 하강된 위치 사이에서 이동가능할 수 있다. 하강된 위치에서, 페데스탈(608)의 상단 표면(611)은 프로세싱 챔버(600)로의 기판(618)의 진입 및 프로세싱 챔버(600)로부터의 기판(618)의 제거를 용이하게 하기 위해, 기판 운송 포트(609)와 정렬될 수 있거나 또는 기판 운송 포트(609) 바로 아래에 있을 수 있다. 상단 표면(611)은 플라즈마 및 증착되는 재료로부터 페데스탈(608)을 보호하면서 기판(618)을 위에 수용하도록 사이즈 설정된 에지 증착 링(636)을 가질 수 있다. 페데스탈(608)은 프로세싱 챔버(600)에서 기판(618)을 프로세싱하기 위해 타겟(614)에 더 근접한 상승된 위치로 이동될 수 있다. 페데스탈(608)이 상승된 위치에 있는 경우에, 커버 링(626)이 에지 증착 링(636)과 맞물릴 수 있다. 커버 링(626)은 증착 재료가 기판(618)과 페데스탈(608) 사이를 브리징하는 것을 방지할 수 있다. 페데스탈(608)이 하강된 위치에 있는 경우에, 커버 링(626)은 기판 이송을 허용하도록, 페데스탈(608) 및 그 페데스탈(608) 상에 위치된 기판(618) 위에 현수된다(suspended).
[0059] 기판 이송 동안에, 기판(618)을 위에 갖는 로봇 블레이드(미도시)가 기판 이송 포트(609)를 통해 연장된다. 리프트 핀들(미도시)이, 페데스탈(608)의 상단 표면(611)으로부터 기판(618)을 리프팅함으로써 로봇 블레이드가 기판(618)과 페데스탈(608) 사이를 통과하기 위한 공간을 허용하도록, 페데스탈(608)의 상단 표면(611)을 통해 연장된다. 그 후에, 로봇은 기판 운송 포트(609)를 통해 프로세싱 챔버(600) 밖으로 기판(618)을 운반할 수 있다. 리프트 핀들 및/또는 페데스탈(608)의 상승 및 하강은 제어기(698)에 의해 제어될 수 있다.
[0060] 스퍼터 증착 동안에, 기판(618)의 온도는 페데스탈(608)에 배치된 열 제어기(638)를 활용함으로써 제어될 수 있다. 기판(618)은 프로세싱을 위한 원하는 온도로 가열될 수 있다. 프로세싱 후에, 기판(618)은 페데스탈(608)에 배치된 열 제어기(638)를 활용하여 급속히 냉각될 수 있다. 열 제어기(638)는 기판(618)의 온도를 제어하고, 그리고 수 초 내지 약 1 분 내에 기판(618)의 온도를 제 1 온도로부터 제 2 온도로 변화시키기 위해 활용될 수 있다.
[0061] 내측 실드(620)가 내부 볼륨(606)에서 타겟(614)과 페데스탈(608) 사이에 위치될 수 있다. 내측 실드(620)는, 다른 재료들 중에서, 알루미늄 또는 스테인리스 강으로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 내측 실드(620)는 스테인리스 강으로 형성된다. 외측 실드(622)가 내측 실드(620)와 측벽(602) 사이에 형성될 수 있다. 외측 실드(622)는, 다른 재료들 중에서, 알루미늄 또는 스테인리스 강으로 형성될 수 있다. 외측 실드(622)는 내측 실드(620)를 넘어서 연장될 수 있고, 그리고 페데스탈(608)이 하강된 위치에 있는 경우에 커버 링(626)을 지지하도록 구성된다.
[0062] 일 실시예에서, 내측 실드(620)는 내측 실드(620)의 외측 직경보다 더 큰 내측 직경을 포함하는 방사상 플랜지(623)를 포함한다. 방사상 플랜지(623)는 내측 실드(620)의 내측 직경 표면에 관하여 약 90 도(90°)보다 더 큰 각도로 내측 실드(620)로부터 연장된다. 방사상 플랜지(623)는 내측 실드(620)의 표면으로부터 연장되는 원형 리지일 수 있고, 일반적으로, 페데스탈(608) 상에 배치된 커버 링(626)에 형성된 오목부와 메이팅하도록 적응된다. 오목부는 페데스탈(608)의 길이방향 축에 대하여 커버 링(626)을 센터링하는, 커버 링(626)에 형성된 원형 그루브일 수 있다.
[0063] 프로세싱 챔버(600)의 유도성 코일(642)은 하나의 턴(turn)을 가질 수 있다. 유도성 코일(642)은 내측 실드(620) 내측에 바로 있을 수 있고, 페데스탈(608) 위에 위치될 수 있다. 유도성 코일(642)은 타겟(614)보다 페데스탈(608)에 더 가까이 위치될 수 있다. 유도성 코일(642)은 이차 스퍼터링 타겟으로서 작용하도록, 타겟(614)과 조성이 유사한 재료, 이를테면 탄탈럼으로 형성될 수 있다. 유도성 코일(642)은 복수의 코일 스페이서들(640)에 의해 내측 실드(620)로부터 지지된다. 코일 스페이서들(640)은 내측 실드(620) 및 다른 챔버 컴포넌트들로부터 유도성 코일(642)을 전기적으로 절연시킬 수 있다.
[0064] 유도성 코일(642)은 전력 소스(650)에 커플링될 수 있다. 전력 소스(650)는 프로세싱 챔버(600)의 측벽(602), 외측 실드(622), 내측 실드(620), 및 코일 스페이서들(640)을 관통하는 전기 리드들을 가질 수 있다. 전기 리드들은 유도성 코일(642)에 전력을 제공하기 위해 유도성 코일(642) 상의 탭(644)에 연결된다. 탭(644)은 유도성 코일(642)에 전력을 제공하기 위해 복수의 절연된 전기 연결들을 가질 수 있다. 부가적으로, 탭들(644)은 코일 스페이서(640)와 인터페이싱하고 유도성 코일(642)을 지지하도록 구성될 수 있다. 전력 소스(650)는, 프로세싱 챔버(600) 내에 RF 필드를 유도하고 그리고 플라즈마 밀도, 즉 반응성 이온들의 농도를 증가시키도록 플라즈마에 전력을 커플링시키기 위해, 유도성 코일(642)에 전류를 인가한다.
[0065] 도 7은 코일 스페이서(640)를 갖는, 도 6에서 도시된 프로세싱 챔버(600)를 위한 프로세스 키트(700)에 대한 개략적인 평면도를 도시한다. 프로세스 키트(700)는 내측 실드(620), 외측 실드(622), 및 유도성 코일(642)을 포함한다. 프로세스 키트(700)는 부가적으로 또는 대안적으로, 증착 링, 커버 링, 섀도우 링, 포커스 링, 섀도우 프레임 등을 포함할 수 있다. 프로세스 키트(700)는 중심 축(701)을 갖고, 그 중심 축(701)을 중심으로 내측 실드(620), 외측 실드(622), 및 유도성 코일(642)이 센터링된다. 내측 실드(620)는 상단 표면(725), 내측 표면(722), 및 외측 표면(724)을 갖고, 이들 모두는 엔지니어링된 표면 엔지니어링된 피처들(104)을 가질 수 있다.
[0066] 부가적으로 도 6을 참조하면, 내측 실드(620)의 내측 표면(722)은 프로세싱 챔버(600)의 내부 볼륨(606)에 노출된다. 외측 표면(724)은 측벽(602) 및 외측 실드(622) 근처에 배치된다. 상단 표면(611)은 프로세싱 챔버(600)의 덮개(604) 근처에 배치된다. 내측 실드(620)는 외측 실드(622)에 내측 실드(620)를 부착하기 위해 하측 상단 표면(721)을 따라 복수의 파스너(fastener)들(723)을 갖는다.
[0067] 외측 실드(622)는 외측 표면(724)을 따라 배치되고, 내측 실드(620) 아래에서 연장된다. 외측 실드(622)는 내측 실드(620)의 내측 표면(722)을 넘어서 연장되는 내측 직경(772)을 갖는다. 내측 직경(772)은 내측 표면(722)보다 중심 축(701)에 더 근접하다. 일 실시예에서, 내측 표면(722)은 유도성 코일(642)보다 중심 축(701)에 더 근접하다.
[0068] 유도성 코일(642)은 코일 스페이서(640)에 의해 거리(740)만큼 내측 실드(620)의 내측 표면(722)으로부터 이격된다. 코일 스페이서(640)는 상단(744) 및 바닥(746)을 갖는다. 거리(740)는 코일 스페이서(640)의 상단(744)이 바닥(746)으로부터 떨어져 있는 거리에 의해 결정된다. 즉, 코일 스페이서(640)의 높이는 거리(740)를 결정한다. 거리(740)는, 플라즈마 밀도를 최적화하고, 에너자이징된(energized) 유도성 코일(642)이 아크를 발생하는 것을 방지하도록 튜닝될 수 있다.
[0069] 코일 스페이서들(640)은 중심 축(701)을 중심으로 원주로 이격될 수 있다. 예컨대, 복수의 코일 스페이서들(640) 각각은 간격(750)만큼 이격될 수 있다. 인접한 코일 스페이서들(640)의 등거리 간격(750)은 유도성 코일(642)을 균일하게 지지하는 것을 제공한다.
[0070] 유도성 코일(642)은 제 1 단부(708) 및 제 2 단부(706)를 가질 수 있다. 유도성 코일(642)은 단부들(706, 708) 사이에 갭(742)이 형성되도록 단일 턴을 가질 수 있다. 유도성 코일(642)의 단부들(706, 708)은 지지될 수 있다. 일 예에서, 갭(742) 가까이에서 유도성 코일에 지지를 제공하기 위해, 복수의 코일 스페이서들(640) 중 제 1 코일 스페이서(780)가 제 1 단부(708) 근처에서 유도성 코일(642)과 인터페이싱될 수 있고, 복수의 코일 스페이서들(640) 중 제 2 코일 스페이서(760)가 제 2 단부(706) 근처에서 유도성 코일(642)과 인터페이싱될 수 있다. 대안적으로, 코일 스페이서(640)는, 단부들(706, 708)을 전기적으로 브리징하지 않고, 유도성 코일(642)의 단부들(706, 708) 양자 모두와 물리적으로 인터페이싱하기 위해 갭(742)에 걸쳐 있을 수 있다. 이 방식으로, 하나의 코일 스페이서(640)가 제 1 단부(708) 및 제 2 단부(706) 양자 모두를 지지할 수 있다.
[0071] 위에서 논의된 바와 같이, 유도성 코일(642)은 복수의 코일 스페이서들(640)에 의해 지지될 수 있다. 예컨대, 유도성 코일(642)은 유도성 코일(642)을 지지하기 위한 3개 또는 그 초과의 코일 스페이서들(640)을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 코일 스페이서들(640) 중 제 1 코일 스페이서(780)는 유도성 코일(642)에 전력을 제공하기 위한 전기 커넥터를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 코일 스페이서들(640) 중 제 2 코일 스페이서(760)는 접지에 유도성 코일(642)을 커플링시키기 위한 전기 리턴 경로를 가질 수 있다. 대안적으로, 제 1 코일 스페이서(780)는 제 1 코일 스페이서(780)를 통하는 유도성 코일(642)로의 전력 및 리턴 경로들 양자 모두를 제공할 수 있다.
[0072] 이제, 표면 엔지니어링된 피처들(104)을 갖는 챔버 컴포넌트(100, 200)의 예시적인 예가 코일 스페이서(640)에 관하여 설명될 것이다. 도 8은 도 7에서 예시된 코일 스페이서(640)의 단면도를 도시한다. 코일 스페이서(640)는 컵(840)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 코일 스페이서(640)는 컵(840)만을 포함한다. 코일 스페이서(640)는 적어도 하나의 탭 리셉터(842)를 선택적으로 포함할 수 있다. 코일 스페이서(640)를 형성하도록 탭 리셉터(842)와 컵(840)을 함께 홀딩하기 위해 파스너(846)가 활용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 탭 리셉터(842) 및 파스너(846)는 코일 스페이서(640)의 어셈블리에서 단일 피스로 통합될 수 있다.
[0073] 컵(840)은 상단 부분(862) 및 바닥 부분(860)을 갖는다. 바닥 부분(860)은 내측 실드(620)의 내측 표면(722) 근처에 배치될 수 있다. 컵(840), 탭 리셉터(842), 및 파스너(846)는 내측 실드(620)에 코일 스페이서(640)를 고정시키기 위해 함께 부착될 수 있다. 일 실시예에서, 컵(840)의 바닥 부분(860)은 내측 실드(620)의 내측 표면(722) 상의 개구(820) 근처에 배치된다. 다른 실시예에서, 컵(840)의 바닥 부분(860)은 내측 실드(620)의 내측 표면(722) 근처에 배치된다. 예컨대, 개구(820)는 이 개구(820)를 통해 연장되는 컵(840), 탭 리셉터(842), 또는 파스너(846) 중 하나를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 내측 실드(620)는, 내측 실드(620)에 코일 스페이서(640)를 위치시키고 그리고/또는 고정시키기 위해, 컵(840)의 상보적인 피처와 인터-피팅(inter-fit)하는 피처(미도시)를 가질 수 있다. 예컨대, 코일 스페이서(640)는 스레드(thread)들, 페룰(ferrule), 테이퍼(taper), 또는 내측 실드(620)에 코일 스페이서(640)를 부착하는데 적합한 다른 구조를 가질 수 있다. 대안적으로, 바닥 부분(860)은, 이를테면 에폭시 또는 다른 접착제로 내측 표면(722)에 접착될 수 있다.
[0074] 탭 리셉터(842)는 내측 실드(620)에 컵(840)을 부착하기 위한 배킹(backing) 또는 구조적인 부재로서 역할을 할 수 있다. 부가적으로, 탭 리셉터(842) 또는 파스너(846)는 유도성 코일(642)의 탭(644)과 인터페이싱할 수 있다. 탭 리셉터(842)는 탭(644) 상의 각각의 상보적인 탭 피처들(818)과 조인트 또는 연결을 형성하기 위한 수용 피처들(844)을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 피처들(844, 818)은 유도성 코일(642)을 지지하기 위해 탭(644)과 코일 스페이서(640) 사이에 구조적인 연결을 형성하도록 맞물린다. 피처들(844, 818)은 핑거 조인트들, 테이퍼형 조인트, 또는 유도성 코일(642)을 지지하는데 적합한, 탭(644)과 코일 스페이서(640) 사이의 결합을 형성하기 위한 다른 적합한 구조일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 피처들(844, 818)은 전술된 전기 연결의 부분을 형성할 수 있다.
[0075] 코일 스페이서들(640) 중 하나 또는 그 초과의 코일 스페이서들(이를테면, 도 7에서 도시된 복수의 코일 스페이서들(640) 중 제 1 코일 스페이서(780))은 이 하나 또는 그 초과의 코일 스페이서들을 통해 연장되는 전기 경로(884)를 가질 수 있다. 전기 경로(884)는 유도성 코일(642)을 에너자이징하기 위한 전력 소스(650)와 유도성 코일(642) 상의 탭(644) 사이에 전기 연결을 제공할 수 있다. 대안적으로, 코일 스페이서들(640)은 전기 경로를 제공하지 않을 수 있고, 유도성 코일(642)을 에너자이징하기 위한 전력은 코일 스페이서들(640) 중 하나를 통과하지 않는 다른 방식으로 제공된다. 전기 경로(884)는 전기 신호를 송신하기 위한 전도성 경로일 수 있다. 대안적으로, 전기 경로(884)는 유도성 코일(642)의 탭(644)과 전력 소스(650) 사이에 전기 연결들의 접근 가능성을 제공하는 공극 또는 공간일 수 있다.
[0076] 컵(840)은 세라믹과 같은 열 절연성 재료로 형성될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 컵(840)은 전기 절연성 재료로 형성될 수 있다. 또한 대안적으로, 컵(840)은 스테인리스 강과 같은 금속으로 형성될 수 있다. 컵(840)은 내측 실드(620)로부터 유도성 코일(642)을 전기적으로 절연시킬 수 있다. 컵(840)은 개구(872)를 가질 수 있다. 개구(872)는 탭(644)을 수용하도록 구성될 수 있다. 개구(872)는 상단 부분(862)에 배치될 수 있고, 바닥 부분(860)을 향하여 연장될 수 있다. 일 실시예에서, 개구(872)는 원형 프로파일을 갖고, 둥근 탭(644)을 수용하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 개구(872)는 상보적인 인터-피팅 형상을 갖는 탭(644)을 수용하도록 형성된다.
[0077] 코일 스페이서(640)의 컵(840)은, 프로세싱 챔버(600)의 동작 동안에, 증착된 재료의 벗겨짐을 최소화하고, 접착을 증진시키도록 구성된 표면들을 가질 수 있다. 도 9 내지 도 11은 증착된 재료가 벗겨지는 것을 억제하도록 구성된, 코일 스페이서(640)의 컵을 위한 다양한 어레인지먼트들을 예시한다. 도 9는 컵(900)으로서 예시되는 컵(840)의 일 실시예의 단면도를 도시한다. 도 10은 컵(1000)으로서 예시되는 컵(840)의 일 실시예의 단면도를 도시한다. 도 11은 컵(1100)으로서 예시되는 컵(840)의 또 다른 실시예의 단면도를 도시한다.
[0078] 몇몇 실시예들에서, 코일 스페이서들(640)은 3D 프린팅과 같은 적층 제조 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 코일 스페이서들(640)의 컵들(840, 900, 1000, 1100)은, 재료의 순차적인 증착으로부터, 예컨대, 단일 일체식 구조로 융합되는 다수의 층들로, 컵들(840, 900, 1000, 1100)을 형성하는 3D 프린팅 프로세스를 사용하여 제작될 수 있다. 컵들(840, 900, 1000, 1100)을 3D 프린팅하기 위한 적합한 기법들은 일반적으로, 다른 기법들 중에서, 지향성 에너지 증착, 파우더 베드 융합, 또는 시트 라미네이션을 포함할 수 있다. 예컨대, 폴리젯 3D 기법은 16 미크론(0.0006")만큼 얇은 층들을 이용하는 층 적층 기술이다. 폴리젯 급속 프로토타이핑 프로세스는, 컵들(840, 900, 1000, 1100)에서 고도로 세부적이고 정확한 층들 또는 표면 마감들을 생성하기 위해, UV 경화가능 재료들과 조합된 고 해상도 잉크-젯 기술을 사용한다. 다른 예에서, 3D 프린터는 재료가 층들로 적층되게 놓이도록 융합 증착 모델링(FDM; fused deposition modeling)을 사용한다. 코일 컵 재료의 필라멘트 또는 와이어가 코일로부터 풀리고, 함께 융합되어, 컵들(840, 900, 1000, 1100)을 생성한다. 또 다른 예에서, 3D 프린터는 파우더 베드 내로 결합제를 잉크젯팅한다. 이 기법은 "결합제 분사" 또는 "드롭-온-파우더(drop-on-powder)"라고 알려져 있다. 파우더 베드는 컵들(840, 900, 1000, 1100)에 피처들 및 특징(characteristic)들을 생성하기 위해 베이스 재료들 뿐만 아니라 첨가물들을 함유할 수 있다. 잉크젯 프린트 헤드는 파우더의 베드에 걸쳐 이동하여, 액체 결합 재료(liquid binding material)를 선택적으로 증착한다. 파우더의 얇은 층이 완료된 섹션에 걸쳐 확산되고, 프로세스가 반복되어, 각각의 층은 마지막까지 접착된다. 다른 예에서, 컵들(840, 900, 1000, 1100)은 선택적인 레이저 신터링을 사용하여 3D 프린팅될 수 있다. 레이저 또는 다른 적합한 전력 소스는, 3D 모델에 의해 정의된 파우더에서의 포인트들에 자동적으로 레이저를 조준함으로써, 파우더형 재료를 신터링한다. 레이저는 솔리드(solid) 일체식 구조를 생성하기 위해 재료를 함께 결합한다. 층이 완료되는 경우에, 구축 플랫폼은 하방으로 이동하고, 컵들(840, 900, 1000, 1100)의 다음 단면(또는 층)을 형성하기 위해 재료의 새로운 층이 신터링된다. 이 프로세스를 반복하여 한번에 하나의 층씩 컵들(840, 900, 1000, 1100)을 구축한다. 선택적인 레이저 용융(SLM; selective laser melting)은 유사한 개념을 사용하지만, SLM에서, 재료가 신터링되지 않고 완전히 용융되어, 다른 특성들 중에서, 상이한 결정 구조, 다공성(porosity)을 허용한다. 다른 예에서, 컵들(840, 900, 1000, 1100)은 시트 라미네이션을 사용하여 생성된다. 컵들(840, 900, 1000, 1100)은, 재료의 시트들을 층층이 적층하고 이들을 함께 결합함으로써 제조될 수 있다. 그 후에, 3D 프린터는 재료의 결합된 시트들로 컵(840, 900, 1000, 1100)의 윤곽을 슬라이싱한다. 이 프로세스를 반복하여 한번에 하나의 층(시트)씩 컵들(840, 900, 1000, 1100)을 구축함으로써 일체식 구조를 형성한다. 또 다른 예에서, 컵들(840, 900, 1000, 1100)은 지향성 에너지 증착(DEP)을 사용하여 생성된다. DEP는 재료들을 용융시킴으로써 재료들을 융합하기 위해 포커싱된 열 에너지가 사용되는 적층 제조 프로세스이다. 재료는 전자 빔에 의해 생성된 용융된 풀 내에 공급될 수 있고, 그 후에, 그 재료는 일체식 구조를 형성하도록 구축 플랫폼 상에서 컵들(840, 900, 1000, 1100)의 층을 형성하기 위해 이동하도록 컴퓨터에 의해 가이딩된다. 예시적인 기법들이, 다른 3D 프린팅 기법들과 마찬가지로, 컵들(840, 900, 1000, 1100)을 3D 프린팅하는데 적합하다는 것이 인식되어야 한다.
[0079] 첨가물들이 코일 스페이서들(640)에 표면 텍스처들 또는 다른 피처들을 생성하기 위해 베이스 재료 내에 혼입될 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 예컨대, 첨가물들은 플라즈마 프로세싱 동안에 증착되는 재료들의 더 우수한 접착을 위해 컵들(840, 900, 1000, 1100)의 표면들에 다공성을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 첨가물들은 컵들(840, 900, 1000, 1100) 전체에 걸쳐 베이스 재료에서 균질한 농도를 가질 수 있거나 또는 갖지 않을 수 있다. 첨가물들은 컵들(840, 900, 1000, 1100)의 상이한 영역들에서 농도가 점진적으로 변화될 수 있다. 예컨대, 첨가물들은 에지 대 중심 관계로 컵들(840, 900, 1000, 1100)에 걸쳐 농도가 점진적으로 감소될 수 있거나 또는 증가될 수 있다. 따라서, 첨가물들은 컵들(840, 900, 1000, 1100)의 최종 표면들에서 또는 최종 표면들 가까이에서 더 큰 농도를 가질 수 있다.
[0080] 세공들 또는 표면 피처들이, 첨가물들, 이를테면, 잉크젯 버블들, 발포 UV 경화가능 피처들, 반응성 분사, 또는 세공들을 생성하기 위한 다른 기법들을 사용하여, 컵들(840, 900, 1000, 1100)의 표면들 상에 형성될 수 있다. 컵들(840, 900, 1000, 1100)의 다공성은, 점성 제제(formulation)를 급속히 혼합한 직후에, 적소에 공기 버블들을 트래핑하기 위해 UV 경화를 행함으로써, 최종 경화된 재료에서 달성될 수 있다. 대안적으로, 비활성 가스(이를테면 질소)의 작은 버블들이 첨가물로서 사용될 수 있고, 제제에 도입될 수 있고, 혼합될 수 있고, 즉시 경화될 수 있다. 세공들은 또한, 포로겐(porogen)들, 이를테면, 폴리에틸렌 글리콜(PEG), 폴리에틸렌 산화물(PEO), 중공 입자들, 또는 약 5 nm 내지 50 μm 직경의 마이크로스피어(microsphere)들, 예컨대, 젤라틴, 키토산, Si3N4, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 메조포러스(mesoporous) 나노입자들, 카르복실 메틸 셀룰로오스(CMC), 매크로포러스(macroporous) 하이드로겔들, 및 에멀전 마이크로스피어들을 부가함으로써 달성될 수 있다. 대안적으로, 코-포로겐(co-porogen)들로서 PEG와 염 미립자(NaCl)의 조합에 의해 리칭(leeching) 기법이 채용될 수 있고, 여기에서, 염은 추후에, 세공들을 형성하기 위해 리칭된다(leeched out).
[0081] 다공성은 또한, (예컨대, 광산 발생제(photoacid generator)의 보조로) 가스 및 발포를 생성하는 UV 활성화 종을 부가함으로써, 예컨대, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴(AIBN)과 같은 열 개시제(thermal initiator)를 부가함으로써 달성될 수 있다. UV에 대한 노출 시에, 가교의 발열 반응은 UV 경화가능 제제가 가열되게 하고, 이는 AIBN을 활성화시키고, 이는 또한, 경화 프로세스 동안에 트래핑되어 세공들을 남기는 N2 가스를 생성한다. 대안적으로, UV 경화가능 폴리우레탄-아크릴레이트(PUA)는 마이크로세공들을 생성하기 위한 중공 나노입자들을 가질 수 있다.
[0082] 컵들(900, 1000, 1100)은 바디(922)를 갖는다. 바디(922)는 3D 프린팅으로부터의 단일 구조와 같은 단일 구조로 이루어질 수 있고, 내부 표면(972) 및 외부 표면(942)을 가질 수 있다. 내부 표면(972)은 개구(872) 근처에 배치된다. 내부 표면(972) 및 외부 표면(942)은 컵들(900, 1000, 1100)의 상단 부분(862)에서 외측 립(962)을 형성하도록 이격될 수 있다. 외측 립(962)은 최소의 응력으로 유도성 코일(642)을 견고하게 지지하도록 구성될 수 있다. 외측 립(962)은 열 방산을 증진시키도록 사이즈 설정될 수 있다. 예컨대, 더 큰, 즉 더 두꺼운 외측 립(962)은 더 큰 질량을 갖고, 더 얇은 립보다 더 우수하게 열을 방산한다. 외측 립(962)은 더 우수한 열적 성능을 위해 약 2 mm 내지 약 8 mm, 이를테면 약 5 mm의 두께(924)를 가질 수 있다. 컵들(900, 1000, 1100)이 유사한 조건들 하에서 그리고 유사한 온도들로 프로세싱 챔버에서 동작할 수 있지만, 각각의 컵(900, 1000, 1100)의 최대 동작 온도는 컵(900, 1000, 1100)의 특성들 및 기하형상, 이를테면 외측 립(962)의 형상 및 두께에 의해 영향을 받는다. 일 실시예의 컵은, 동일한 온도 프로세스 하에서 동일한 프로세스 챔버에서 사용되는 경우에, 다른 실시예들로부터의 컵들의 최대 온도들을 초과하는 최대 온도들을 가질 수 있다.
[0083] 컵들(900, 1000, 1100)은 외부 표면(942) 상에서 실질적으로 동일한 표면적을 가질 수 있다. 예컨대, 외부 표면(942)은 약 9.000 제곱 인치(in2) 내지 약 9.500 in2의 표면적을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 컵들(900, 1000, 1100)은 약 4.2388 in2의 외부 표면 상의 표면적을 갖는다. 볼륨 및 중량과 같은 다른 파라미터들이 컵들(900, 1000, 1100)에 대해 실질적으로 상이할 수 있고, 컵들(900, 1000, 1100)의 하기 각각의 실시예와 함께 개별적으로 논의될 것이라는 것이 인식되어야 한다.
[0084] 컵들(900, 1000, 1100)이 중심선(975)을 중심으로 대칭적인 것으로 도시되지만, 컵들(900, 1000, 1100)은 형상이 불규칙적일 수 있거나 또는 비대칭적일 수 있다. 컵들(900, 1000, 1100)의 개구(872)는 컵들(900, 1000, 1100)의 상단 부분(862)을 통해 연장된다. 일 실시예에서, 개구(872)는 중심선(975)을 중심으로 하는 원통형 돌출부(도 9에서 파선들(976)에 의해서만 도시됨)에 의해 설명될 수 있다. 개구(872)는 컵들(900, 1000, 1100)을 통해 내측 립(971)까지 연장된다. 내측 립(971)은 중심선(975)을 향하여 컵들(900, 1000, 1100)에서의 바닥 개구(946)까지 연장된다. 바닥 개구(946)는 프로세싱 챔버(600)의 내측 실드(620)와 인터페이싱하도록 구성될 수 있다. 바닥 개구(946)는 또한, 프로세싱 챔버(600)와 유도성 코일(642) 사이에 전기 또는 다른 연결들을 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 유도성 코일(642)은 유도성 코일(642)을 에너자이징하기 위해 바닥 개구(946)를 통해 RF 전력 소스(650)로 통과하는 전력 리드들을 가질 수 있다.
[0085] 외부 표면(942)은 이 외부 표면(942) 상에 형성된, 컵들(900, 1000, 1100)에 대한 접착을 증진시키는 표면 피처들(990)을 가질 수 있다. 유사하게, 내부 표면(972)이 내부 표면(972) 상에 형성된 표면 피처들(990)을 가질 수 있다. 표면들(972, 942) 상에 형성된 피처들(990)은 실질적으로 유사할 수 있다. 표면(972, 942) 상에 형성된 표면 피처들(990)은, 증착된 재료들의 막 접착을 증진시키기 위해 표면(972, 942)의 매크로-레벨 표면 윤곽을 가로막는 엔지니어링된 표면 구조를 생성하는, 오목부들, 돌출부들, 또는 혼합된 오목부들과 돌출부들의 반복적인 미리 결정된 패턴(표면 블라스팅에 의해 생성되는 마이크로-레벨 조도의 랜덤 피크들 및 밸리들과 대조적임)일 수 있다. 대안적으로, 표면 피처들(990)의 기하형상은 상이한 표면들(972, 942) 상에서, 그리고/또는 표면들(972, 942) 중 하나 또는 그 초과에 걸쳐 상이할 수 있다. 표면 피처들(990)은 표면 피처들(990)의 패턴이 임의의 표면(972, 942) 상에서 상이할 수 있도록 국부화된 패턴들로 형성될 수 있다. 표면 피처들(990)은 또한, 표면들(972, 942)에 걸친 표면 피처들(990)의 유사성이 인식되지 않을 수 있도록, 불규칙적인 패턴 또는 형상들을 가질 수 있다. 표면 피처들(990)은 증착 재료들의 접착을 증진시키는 매크로-텍스처링된 영역을 제공할 수 있다. 플라즈마 프로세싱 동안에, 증착 재료들은 외부 표면(942) 상에 형성된 표면 피처들(990)에 쉽게 접착될 수 있다. 증착 재료들은 컵(900)의 내부 표면(972) 상에 형성된 표면 피처들(990)에도 마찬가지로 쉽게 접착될 수 있다. 표면 피처들(990)은 부가적으로, 컵들(900, 1000, 1100)의 표면적을 증가시키도록 구성될 수 있다. 증가된 표면적은 프로세싱 동안에 막 접착을 증가시키는 것을 보조한다. 따라서, 피처들(990)은 접착을 증진시키고, 접착된 재료가 벗겨져 떨어지는 것을 완화시키고, 프로세싱 챔버를 오염시킬 가능성을 완화시킨다.
[0086] 표면 피처들(990)은 3D 프린팅 프로세스 동안에 형성되는 세공들에 의해 생성되는 공극들과 같은 공극들일 수 있다. 표면 피처들(990)은 작은 토로이드들, 체인메일, 스케일들, 리플들, 에그-카톤 형, 또는 막 접착을 향상시키기 위한 다른 적합한 텍스처들의 패턴과 같은 텍스처일 수 있다. 피처들(990)은 또한, 널링된 다이아몬드 형상들, 밀집 형상들, 딤플들, 그루브들, 돌출부들, 사인파-형 프로파일, 또는 컵들(900, 1000, 1100)의 표면적을 증가시키기 위한 구조를 생성하는 다른 적합한 매크로 레벨 텍스처를 포함할 수 있다. 표면 피처들(990)은 컵들(900, 1000, 1100)의 상단 부분(862) 상에도 마찬가지로 프린팅될 수 있다. 상단 부분(862)은, 표면적을 증가시키고 접착을 증진시키기 위한, 사인파 형 프로파일과 같은 표면 프로파일을 가질 수 있다.
[0087] 도 9로 넘어가면, 컵(900)은 개구(872)를 넘어서 연장되는 공극(954)을 갖는다. 파선들(976)에 의해 도시된 바와 같이, 컵(900)의 상단 부분(862)에서의 개구(872)는 내측 립(971)까지 하방으로 연장된다. 내부 공극(954)은 파선들(976)로부터 내부 표면(972)의 하측 부분(973)까지 연장된다. 공극(954)은 내측 립(971) 근처의 돌출부(980)로부터 내부 표면(972)의 하측 부분(973)까지 연장되는, 컵(900)의 바닥 표면(952)에 의해 한정된다. 돌출부(980)는 상단 표면(982), 내측 표면(981), 및 외측 표면(983)을 갖는다. 외측 표면(983)은 바닥 표면(952) 근처에 있다. 내측 표면(981)은, 내측 표면들(972, 981)이 파선들(976)에 의해 예시된 원통형 돌출부와 정렬되도록, 내부 표면(972)과 상당히 정렬될 수 있다. 상단 표면(982), 내측 표면(981), 및 외측 표면(983)은 증착된 막들의 접착을 증진시키기 위해, 상단 표면(982), 내측 표면(981), 및 외측 표면(983) 상에 형성된 표면 피처들(990)을 가질 수 있다.
[0088] 컵(900)의 바디(922)는 벽(987)을 갖는다. 벽(987)은 벽(987)의 내부 표면(972)과 외부 표면(942) 사이의 거리에 의해 정의된 두께를 갖는다. 일 실시예에서, 벽(987)의 두께는 실질적으로 균일하다. 즉, 외측 립(962)의 두께(924)는 컵(900)의 벽(987)의 프로파일 전체에 걸쳐 실질적으로 동일하다. 다른 실시예에서, 벽(987)은 균일하지 않은 두께를 갖는다. 예컨대, 외측 립(962)의 두께(924)는 벽(987)의 바닥 부분(860)에서의 두께(925)보다 더 클 수 있다.
[0089] 일 실시예에서, 컵(900)의 바디(922)는 스테인리스 강 또는 다른 적합한 재료로 형성될 수 있다. 컵(900)은 열 균일성을 증진시키고 그에 따라 컵(900)에 접착된 재료에서의 응력을 감소시키도록 구성될 수 있고, 이는 접착된 재료가 벗겨지는 것을 바람직하게 완화시킨다. 컵(900)의 열 질량 및 열 방산 특성들은 컵(900)의 상단 부분(862)과 바닥 부분(860) 사이의 열 기울기들을 감소시킬 수 있다.
[0090] 도 10으로 넘어가면, 컵(1000)은 개구(872)를 넘어서 연장되는 공동(1045)을 갖는다. 공동(1045)은 상단 표면(1061), 바닥 표면(1062), 및 내측 벽(1063)을 가질 수 있다. 상단 표면(1061) 및 바닥 표면(1062)은 내측 벽(1063)으로부터 개구(872)까지의 표면들(1061, 1062)의 거리에 의해 정의되는 깊이(1047)를 가질 수 있다. 내측 벽(1063)은 상단 표면(1061)과 바닥 표면(1062) 사이의 거리에 의해 정의되는 높이(1046)를 가질 수 있다. 내측 벽(1063)과 함께 상단 및 바닥 표면(1061, 1062)은 실질적으로, 공동(1045)의 범위를 설명한다. 일 실시예에서, 공동(1045)은 실질적으로 직사각형 측면 프로파일을 갖는다. 다른 실시예에서, 공동(1045)은 삼각형 측면 프로파일을 가질 수 있고, 여기에서, 상단 표면(1061)과 바닥 표면(1062)이 교차하고, 내측 벽(1063)이 존재하지 않는다. 또 다른 실시예에서, 공동(1045)은 실질적으로 사다리꼴인 측면 프로파일을 가질 수 있고, 여기에서, 상단 표면(1061)의 깊이는 바닥 표면(1062)의 깊이와 동일하지 않다. 공동(1045)의 형상 및 사이즈가 컵(1000)의 열 질량 및 열 방산 피처들에 영향을 미치도록 선택될 수 있다는 것이 인식되어야 한다.
[0091] 컵(1000)의 바디(922)는 스테인리스 강 또는 다른 적합한 재료로 형성될 수 있다. 컵(1000)은 증착된 재료의 접착을 증진시키기 위해 컵(1000) 상에 표면 피처들(990)이 형성되도록 적층 제조에 의해 형성될 수 있다.
[0092] 도 11로 넘어가면, 컵(1100)은 핀(fin)들(1150)을 갖는다. 홈(trough)들(1151)이 핀들(1150) 사이에 정의된다. 핀들(1150)은 열 전달의 원하는 레이트를 달성하도록 튜닝될 수 있는 폭(1052)을 가질 수 있다. 홈들(1151)은 핀들(1150)의 수 및 핀들의 폭(1052)에 의해 결정되는 폭(1054)을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 컵(1100)은 8개의 동등하게 이격된 핀들(1150)을 가질 수 있다. 대안적으로, 컵(1100)은 약 4개 내지 18개의 동등하게 이격된 핀들(1150), 이를테면 12개의 핀들 또는 8개의 핀들을 가질 수 있다. 컵들(1100)은 부가적으로, 약 2 mm 내지 약 8 mm, 이를테면 약 5 mm의, 유도성 코일(642) 가까이에 있는 플랜지 벽 두께(1110)를 가질 수 있다. 핀들(1150) 및 플랜지 벽 두께(1110)는 컵(1100)에 걸친 온도 차이를 감소시키는 것을 보조한다. 컵(1100)을 위한 핀들(1150)은 열을 더 빠르게 전도하고, 그에 의해, 핀을 갖지 않는 컵(1000)과 비교하여 더 낮은 온도로 컵(1100)이 유지되게 허용한다. 핀들(1150)의 폭(1052)은 컵(1100)의 온도를 감소시키는 것에 있어서 역할을 한다. 예컨대, 약 2 mm의 폭(1052)을 갖는 8개의 핀들(1150)을 갖는 컵은 약 3 mm의 폭(1052)을 갖는 8개의 핀들(1150)을 갖는 컵보다 약간 더 높은 온도를 가질 수 있다. 따라서, 핀들(1150)의 폭(1052)을 증가시키는 것은 프로세싱 챔버의 동작 동안에 컵(1100)이 겪게 되는 온도를 감소시킬 수 있다.
[0093] 컵(1100)은 스테인리스 강 또는 다른 적합한 재료로, 3D 프린팅과 같은 프린팅에 의해 형성될 수 있다. 컵(1100)을 위한 스테인리스 강 재료는 컵(1100)으로 하여금 동작 동안에 컵(1100)이 겪게 되는 최대 온도를 상당히 초과하는 온도들을 겪는 것을 가능하게 한다. 컵(1100)은 내측 실드 상에서 적소에 컵(1100)을 홀딩하기 위한 2개 또는 그 초과의 파스너들을 가질 수 있다. 파스너들의 수는 컵(1100)과 내측 실드 사이의 열 전도도를 개선하기 위해 증가될 수 있다.
[0094] 일 실시예에서, 컵(1100)은 8개의 핀들, 및 약 5 mm의 플랜지 벽 두께(1110)를 갖는다. 컵(1100)은 증착된 재료의 접착을 증진시키기 위해, 핀들(1150) 및 홈들(1151)을 포함하는 피처들(990)이 표면들 상에 형성되도록 적층 제조에 의해 형성될 수 있다. 컵(1100)은 열 균일성을 증진시키고 그에 따라 응력을 감소시키고, 접착된 재료가 벗겨지는 것을 완화시키도록 구성될 수 있다. 컵(1100)의 열 질량 및 열 방산 피처들은 컵(1100)의 상단 부분(862)과 바닥 부분(860) 사이의 열 기울기를 감소시킬 수 있다.
[0095] 또 다른 실시예에서, 컵(1100)은 12개의 핀들, 및 약 2 mm의 플랜지 벽 두께(1110)를 갖는다. 다른 실시예에서, 컵(1100)은 12개의 핀들, 및 약 5 mm의 플랜지 벽 두께(1110)를 갖는다. 또 다른 실시예에서, 컵(1100)은 12개의 핀들, 및 약 7 mm의 플랜지 벽 두께(1110)를 갖는다.
[0096] 유리하게, 코일 스페이서(640)를 위한 컵들과 같은 챔버 컴포넌트들의 3D 프린팅은 챔버 컴포넌트 상의 증착 재료들, 즉 막들의 접착을 증진시키는 표면 피처들(990)의 부가를 쉽게 허용한다. 챔버 컴포넌트의 3D 프린팅은 또한, 더 낮은 동작 온도들을 증진시키고 컵(840) 내의 더 낮은 온도 기울기들을 발생시키는, 컵(840)에 도시된 공극들(954), 공동들(1045), 및 핀들(1150)과 같은 내부 피처들의 형성을 가능하게 한다. 더 낮은 온도 기울기는 증착된 재료에서의 막 응력을 감소시키고, 막 벗겨짐의 발생을 감소시킨다. 따라서, 챔버 컴포넌트들 상의 피처들은 막이 벗겨지는 것으로부터 프로세싱 환경 내에 도입되는 입자들의 감소, 및 프로세싱 챔버의 세정 및 유지보수 사이의 빈도 또는 평균 시간의 감소를 증진시킨다.
[0097] 전술한 바가 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 및 추가적인 실시예들이 본 발명의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 본 발명의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 프로세싱 챔버를 위한 챔버 컴포넌트로서,
    단일 일체식 구조(unitary monolithic construction)를 갖는 컴포넌트 파트 바디(component part body)를 포함하며,
    상기 컴포넌트 파트 바디는 텍스처링된(textured) 표면을 갖고,
    상기 텍스처링된 표면은,
    복수의 독립적인 엔지니어링된 매크로 피처(engineered macro feature)들을 포함하고,
    상기 엔지니어링된 매크로 피처들은 상기 텍스처링된 표면으로부터 연장되는 매크로 피처 바디를 포함하고, 상기 매크로 피처 바디는 상기 컴포넌트 파트 바디와 일체로 형성되는,
    챔버 컴포넌트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔지니어링된 매크로 피처들은,
    상기 엔지니어링된 매크로 피처들 상에 형성된 복수의 엔지니어링된 마이크로 피처(micro feature)들을 더 포함하는,
    챔버 컴포넌트.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 마이크로 피처들은 상기 마이크로 피처들 상에 형성된 서브-피처(sub-feature)들을 더 포함하는,
    챔버 컴포넌트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 매크로 피처 바디는,
    언더컷(undercut)을 포함하는,
    챔버 컴포넌트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 매크로 피처 바디는,
    내부 공극을 포함하는,
    챔버 컴포넌트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 매크로 피처 바디는 나선형(helical) 형상을 갖는,
    챔버 컴포넌트.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 매크로 피처 바디는,
    하나 또는 그 초과의 홀들을 포함하는,
    챔버 컴포넌트.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 매크로 피처 바디는,
    상기 컴포넌트 파트 바디와 접촉하도록 배치된 제 1 재료; 및
    상기 제 1 재료 상에 배치된 제 2 재료
    를 포함하는,
    챔버 컴포넌트.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔지니어링된 매크로 피처들은,
    상기 엔지니어링된 매크로 피처들 상에 형성된 복수의 비-엔지니어링된 마이크로 피처들을 더 포함하는,
    챔버 컴포넌트.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 매크로 피처 바디는,
    상기 컴포넌트 파트 바디를 향하는 표면을 포함하는,
    챔버 컴포넌트.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 매크로 피처 바디는,
    인접한 매크로 피처 바디를 향하는, 상기 매크로 피처 바디의 표면 상에 형성된 엔지니어링된 마이크로 피처를 포함하는,
    챔버 컴포넌트.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 컴포넌트 파트 바디는 챔버 라이너, 프로세스 키트 링, 실드, 또는 코일 스페이서(coil spacer)를 포함하는,
    챔버 컴포넌트.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 매크로 피처 바디는,
    서멀 초크(thermal choke)를 포함하는,
    챔버 컴포넌트.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 컴포넌트 파트 바디는,
    복수의 열 전달 핀(fin)들을 갖는 내부 표면; 및
    상기 엔지니어링된 매크로 피처들이 상부에 형성된 외부 표면
    을 더 포함하는,
    챔버 컴포넌트.
  15. 프로세싱 챔버를 위한 코일 스페이서의 컵(cup)으로서,
    상기 컵은,
    단일 일체식 구조를 갖는 바디를 포함하며,
    상기 바디는,
    외부 표면;
    상단 부분;
    바닥 부분;
    상기 상단 부분에 배치되고, 상기 바닥 부분을 향하여 연장되는 개구;
    상기 개구 근처에 배치된 내부 표면;
    상기 상단 부분 근처에 있고, 상기 외부 표면과 상기 내부 표면 사이에 배치된 상측 립(lip); 및
    상기 외부 표면 상에 형성된 복수의 매크로-레벨 표면 피처들
    을 포함하는,
    컵.
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