KR20180089912A - 프로세싱 챔버를 위한 고온 가열기 - Google Patents

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알렉산더 에스. 폴야크
요셉 유도브스키
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Abstract

복수의 가열 엘리먼트들을 포함하는, 표면 및 중심 축을 갖는 원통형 바디를 포함하는 가열기 어셈블리들이 설명된다. 복수의 가열 엘리먼트들은 원통형 바디의 표면 상에서 축방향으로 이격된다. 가열 엘리먼트들 각각은 축방향으로 이격된 가열 구역을 형성한다. 각각의 가열 엘리먼트는 내측 단부 및 외측 단부를 갖는 나선형 형상을 갖고, 내측 단부와 외측 단부는 가열 엘리먼트의 길이를 정의한다. 나선형 형상의 각각의 코일은, 인접한 코일들 사이의 아킹을 방지하기에 충분한 거리만큼, 인접한 코일로부터 이격된다.

Description

프로세싱 챔버를 위한 고온 가열기
[0001] 본 개시내용은 일반적으로, 프로세싱 챔버를 위한 가열 장치에 관한 것이다. 특히, 본 개시내용은 배치 프로세싱 챔버(batch processing chamber)들을 위한 고온 가열기들에 관한 것이다.
[0002] 반도체 디바이스 형성은 일반적으로, 다수의 챔버들을 포함하는 기판 프로세싱 시스템들 또는 플랫폼들에서 수행되며, 이들은 또한 클러스터 툴들로 지칭될 수 있다. 일부 경우들에서, 다중-챔버 프로세싱 플랫폼 또는 클러스터 툴의 목적은, 제어된 환경에서 순차적으로 기판에 대해 2개 또는 그 초과의 프로세스들을 수행하는 것이다. 그러나, 다른 경우들에서, 다중 챔버 프로세싱 플랫폼은 기판들에 대해 단일 프로세싱 단계만을 수행할 수 있다. 추가의 챔버들은, 기판들이 프로세싱되는 레이트(rate)를 최대화하기 위해 이용될 수 있다. 후자의 경우에서, 기판들에 대해 수행되는 프로세스는 통상적으로, 비교적 많은 수의 기판들, 예컨대 25개 또는 50개의 기판들이, 주어진 챔버에서 동시에 프로세싱되는 배치 프로세스(batch process)이다. 배치 프로세싱은, 경제적으로 실행가능한 방식으로 개별적인 기판들에 대해 수행되기에는 너무 시간-소모적인 프로세스들, 이를테면, 원자 층 증착(ALD; atomic layer deposition) 프로세스들 및 일부 화학 기상 증착(CVD; chemical vapor deposition) 프로세스들에 특히 유리하다.
[0003] 온도 균일성은 CVD 또는 ALD 프로세스에서 중요한 고려사항일 수 있다. 저항성 가열기들은 CVD 및 ALD 시스템들의 가열 시스템들에서 널리 이용된다. 대략 단지 수 ℃의, 웨이퍼에 걸친 온도 균일성의 약간의 변동들조차도 CVD 또는 ALD 프로세스에 악영향을 미칠 수 있다. 배치 프로세싱 챔버들의 사이즈는 가열 소스들의 복잡성 및 요건들을 추가로 증가시킨다. 따라서, 당해 기술분야에는 배치 프로세싱 챔버들을 위한 개선된 가열기들에 대한 필요성이 존재한다.
[0004] 본 개시내용의 하나 또는 그 초과의 실시예들은, 표면 및 중심 축을 갖는 원통형 바디, 및 복수의 가열 엘리먼트들을 포함하는 가열기 어셈블리들에 관한 것이다. 복수의 가열 엘리먼트들은 원통형 바디의 표면 상에서 축방향으로 이격된다. 복수의 가열 엘리먼트들 각각은 축방향으로 이격된 가열 구역을 형성한다. 각각의 가열 엘리먼트는 내측 단부 및 외측 단부를 갖는 나선형 형상을 갖고, 내측 단부와 외측 단부는 가열 엘리먼트의 길이를 정의한다. 나선형 형상의 각각의 코일은, 인접한 코일들 사이의 아킹(arcing)을 방지하기에 충분한 거리만큼, 인접한 코일로부터 이격된다.
[0005] 본 개시내용의 부가적인 실시예들은 서셉터 어셈블리들에 관한 것이다. 서셉터 어셈블리들은 표면 및 중심 축을 갖는 원통형 바디를 갖는 가열기 어셈블리를 포함한다. 복수의 가열 엘리먼트들은 원통형 바디의 표면 상에서 축방향으로 이격된다. 복수의 가열 엘리먼트들 각각은 축방향으로 이격된 가열 구역을 형성한다. 각각의 가열 엘리먼트는 내측 단부 및 외측 단부를 갖는 나선형 형상을 갖고, 내측 단부와 외측 단부는 가열 엘리먼트의 길이를 정의한다. 나선형 형상의 각각의 코일은, 인접한 코일들 사이의 아킹을 방지하기에 충분한 거리만큼, 인접한 코일로부터 이격된다.
[0006] 본 개시내용의 추가의 실시예들은, 가스 분배 어셈블리, 서셉터 어셈블리 및 가열기 어셈블리를 포함하는 프로세싱 챔버들에 관한 것이다. 가열기 어셈블리는 표면 및 중심 축을 갖는 원통형 바디, 및 복수의 가열 엘리먼트들을 포함한다. 복수의 가열 엘리먼트들은 원통형 바디의 표면 상에서 축방향으로 이격된다. 복수의 가열 엘리먼트들 각각은 축방향으로 이격된 가열 구역을 형성한다. 각각의 가열 엘리먼트는 내측 단부 및 외측 단부를 갖는 나선형 형상을 갖고, 내측 단부와 외측 단부는 가열 엘리먼트의 길이를 정의한다. 나선형 형상의 각각의 코일은, 인접한 코일들 사이의 아킹을 방지하기에 충분한 거리만큼, 인접한 코일로부터 이격된다.
[0007] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0008] 도 1은 본 개시내용의 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른 배치 프로세싱 챔버(batch processing chamber)의 단면도를 도시하고;
[0009] 도 2는 본 개시내용의 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른 배치 프로세싱 챔버의 부분 사시도를 도시하고;
[0010] 도 3은 본 개시내용의 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른 배치 프로세싱 챔버의 개략도를 도시하고;
[0011] 도 4는 본 개시내용의 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른 배치 프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 웨지 형상 가스 분배 어셈블리(wedge shaped gas distribution assembly)의 일부의 개략도를 도시하고;
[0012] 도 5는 본 개시내용의 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른 배치 프로세싱 챔버의 개략도를 도시하고;
[0013] 도 6은 본 개시내용의 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른 가열기 어셈블리를 도시하고;
[0014] 도 7은 본 개시내용의 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른 가열기 어셈블리의 부분 단면도를 도시하고;
[0015] 도 8은 본 개시내용의 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른 가열기 어셈블리의 부분 단면도를 도시하고;
[0016] 도 9는 본 개시내용의 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른 가열기 어셈블리의 부분도를 도시하고;
[0017] 도 10은 본 개시내용의 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른 가열기 어셈블리를 포함하는 서셉터 어셈블리의 부분 단면도를 도시하고; 그리고
[0018] 도 11은 본 개시내용의 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른 서셉터 어셈블리에 인접한 가열기 어셈블리의 부분 단면도를 도시한다.
[0019] 본 개시내용의 몇몇 예시적인 실시예들을 설명하기 전에, 본 개시내용은 하기의 설명에서 기술되는 구성 또는 프로세스 단계들의 세부사항들로 제한되지 않음이 이해되어야 한다. 본 개시내용은 다른 실시예들이 가능하며, 다양한 방식들로 실시되거나 수행될 수 있다.
[0020] 본원에서 사용되는 바와 같은 "기판"은, 제조 프로세스 동안 막 프로세싱이 수행되는, 임의의 기판, 또는 기판 상에 형성된 재료 표면을 나타낸다. 예컨대, 프로세싱이 수행될 수 있는 기판 표면은, 애플리케이션에 따라, 실리콘, 실리콘 산화물, 스트레인드 실리콘(strained silicon), 실리콘 온 인슐레이터(SOI; silicon on insulator), 탄소 도핑된 실리콘 산화물들, 비정질 실리콘, 도핑된 실리콘, 게르마늄, 갈륨 비소, 유리, 사파이어와 같은 재료들, 및 임의의 다른 재료들, 이를테면 금속들, 금속 질화물들, 금속 합금들, 및 다른 전도성 재료들을 포함한다. 기판들은 반도체 웨이퍼들을 포함한다(그러나 이에 제한되지 않음). 기판들은, 기판 표면을 폴리싱, 에칭, 환원, 산화, 히드록실화(hydroxylate), 어닐링 및/또는 베이킹하기 위해 전처리 프로세스에 노출될 수 있다. 본 개시내용에서, 기판 자체의 표면 상에서 직접적으로 막 프로세싱을 하는 것에 부가하여, 개시되는 막 프로세싱 단계들 중 임의의 막 프로세싱 단계는 또한, 하기에서 보다 상세히 개시되는 바와 같이 기판 상에 형성된 하부층(under-layer) 상에서 수행될 수 있으며, "기판 표면"이라는 용어는 문맥이 나타내는 바와 같이 그러한 하부층을 포함하도록 의도된다. 따라서, 예컨대, 막/층 또는 부분적인 막/층이 기판 표면 상에 증착된 경우, 새롭게 증착된 막/층의 노출된 표면이 기판 표면이 된다.
[0021] 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, "전구체", "반응물", "반응성 가스" 등과 같은 용어들은, 기판 표면과 반응할 수 있는 임의의 가스상 종(gaseous species)을 나타내기 위해 상호교환가능하게 사용된다.
[0022] 도 1은, 주입기들 또는 주입기 어셈블리로 또한 지칭되는 가스 분배 어셈블리(120), 및 서셉터 어셈블리(140)를 포함하는 프로세싱 챔버(100)의 단면도를 도시한다. 가스 분배 어셈블리(120)는, 프로세싱 챔버에서 사용되는 임의의 타입의 가스 전달 디바이스이다. 가스 분배 어셈블리(120)는, 서셉터 어셈블리(140)를 향하는 전방 표면(121)을 포함한다. 전방 표면(121)은, 서셉터 어셈블리(140) 쪽으로 가스들의 유동을 전달하기 위해 임의의 수의 또는 다양한 개구들을 가질 수 있다. 가스 분배 어셈블리(120)는 또한, 외측 주변 에지(124)를 포함하며, 도시된 실시예들에서, 이 외측 주변 에지(124)는 실질적으로 둥글다(round).
[0023] 사용되는 가스 분배 어셈블리(120)의 특정 타입은, 사용되는 특정 프로세스에 따라 변화될 수 있다. 본 개시내용의 실시예들은, 서셉터와 가스 분배 어셈블리 사이의 갭이 제어되는 임의의 타입의 프로세싱 시스템에 대해 사용될 수 있다. 다양한 타입들의 가스 분배 어셈블리들(예컨대, 샤워헤드들)이 이용될 수 있지만, 본 개시내용의 실시예들은, 복수의 실질적으로 평행한 가스 채널들을 갖는 공간적인 가스 분배 어셈블리들에 대해 특히 유용할 수 있다. 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, "실질적으로 평행한"이라는 용어는, 가스 채널들의 세장형 축(elongate axis)이 동일한 일반적 방향으로 연장된다는 것을 의미한다. 가스 채널들의 평행성(parallelism)에 있어서 약간의 불완전성들이 있을 수 있다. 이진 반응(binary reaction)에서, 복수의 실질적으로 평행한 가스 채널들은, 적어도 하나의 제1 반응성 가스(A) 채널, 적어도 하나의 제2 반응성 가스(B) 채널, 적어도 하나의 퍼지 가스(P) 채널 및/또는 적어도 하나의 진공(V) 채널을 포함할 수 있다. 제1 반응성 가스 A 채널(들), 제2 반응성 가스 B 채널(들) 및 퍼지 가스 P 채널(들)로부터 유동하는 가스들은 웨이퍼의 최상부 표면 쪽으로 지향된다. 가스 유동 중 일부는, 웨이퍼의 표면을 가로질러 수평으로 이동하여, 퍼지 가스(P) 채널(들)을 통해 프로세스 영역 밖으로 이동한다. 가스 분배 어셈블리의 하나의 단부로부터 다른 단부로 이동하는 기판은 프로세스 가스들 각각에 차례로 노출되어, 기판 표면 상에 층을 형성할 것이다.
[0024] 일부 실시예들에서, 가스 분배 어셈블리(120)는, 단일 주입기 유닛으로 제조되는 강성의 정지형 바디(rigid stationary body)이다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 가스 분배 어셈블리(120)는 복수의 개별적인 섹터들(예컨대, 주입기 유닛들(122))로 구성된다. 단일 피스 바디(single piece body) 또는 다중-섹터 바디(multi-sector body)가, 설명되는 본 개시내용의 다양한 실시예들에 대해 사용될 수 있다.
[0025] 서셉터 어셈블리(140)는 가스 분배 어셈블리(120) 아래에 포지셔닝된다. 서셉터 어셈블리(140)는, 최상부 표면(141) 및 최상부 표면(141)의 적어도 하나의 리세스(recess)(142)를 포함한다. 서셉터 어셈블리(140)는 또한 최하부 표면(143) 및 에지(144)를 갖는다. 리세스(142)는, 프로세싱되는 기판들(60)의 형상 및 사이즈에 따라, 임의의 적절한 형상 및 사이즈일 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 리세스(142)는 웨이퍼의 최하부를 지지하기 위한 평평한 최하부를 갖지만; 리세스의 최하부는 변화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 리세스는 리세스의 외측 주변 에지 둘레에 스텝 영역(step region)들을 가지며, 이 스텝 영역들은 웨이퍼의 외측 주변 에지를 지지하도록 사이즈가 정해진다. 스텝들에 의해 지지되는, 웨이퍼의 외측 주변 에지의 양(amount)은, 예컨대, 웨이퍼의 후면 상에 이미 존재하는 피처들의 존재, 및 웨이퍼의 두께에 따라 변화될 수 있다.
[0026] 일부 실시예들에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 서셉터 어셈블리(140)의 최상부 표면(141)의 리세스(142)는, 리세스(142) 내에 지지되는 기판(60)이 서셉터(140)의 최상부 표면(141)과 실질적으로 동일 평면 상에 있는 최상부 표면(61)을 갖도록, 사이즈가 정해진다. 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, "실질적으로 동일 평면 상"이라는 용어는, 웨이퍼의 최상부 표면과 서셉터 어셈블리의 최상부 표면이 ±0.2 mm 내에서 동일 평면 상에 있음을 의미한다. 일부 실시예들에서, 최상부 표면들은, ±0.15 mm, ±0.10 mm, 또는 ±0.05 mm 내에서 동일 평면 상에 있다.
[0027] 도 1의 서셉터 어셈블리(140)는, 서셉터 어셈블리(140)를 들어올리고, 낮추고, 그리고 회전시킬 수 있는 지지 포스트(160)를 포함한다. 서셉터 어셈블리는, 지지 포스트(160)의 중심부 내에 가열기, 또는 가스 라인들, 또는 전기 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 지지 포스트(160)는, 서셉터 어셈블리(140)와 가스 분배 어셈블리(120) 사이의 갭을 증가시키거나 감소시켜서 서셉터 어셈블리(140)를 적절한 포지션으로 이동시키는 주요 수단일 수 있다. 서셉터 어셈블리(140)는 또한, 서셉터 어셈블리(140)와 가스 분배 어셈블리(120) 사이에 미리 결정된 갭(170)을 생성하기 위해 서셉터 어셈블리(140)에 대해 미세-조정(micro-adjustment)들을 할 수 있는 미세 튜닝 액추에이터(fine tuning actuator)들(162)을 포함할 수 있다.
[0028] 일부 실시예들에서, 갭(170) 거리는, 대략 0.1 mm 내지 대략 5.0 mm의 범위, 또는 대략 0.1 mm 내지 대략 3.0 mm의 범위, 또는 대략 0.1 mm 내지 대략 2.0 mm의 범위, 또는 대략 0.2 mm 내지 대략 1.8 mm의 범위, 또는 대략 0.3 mm 내지 대략 1.7 mm의 범위, 또는 대략 0.4 mm 내지 대략 1.6 mm의 범위, 또는 대략 0.5 mm 내지 대략 1.5 mm의 범위, 또는 대략 0.6 mm 내지 대략 1.4 mm의 범위, 또는 대략 0.7 mm 내지 대략 1.3 mm의 범위, 또는 대략 0.8 mm 내지 대략 1.2 mm의 범위, 또는 대략 0.9 mm 내지 대략 1.1 mm의 범위, 또는 대략 1 mm이다.
[0029] 도면들에 도시된 프로세싱 챔버(100)는, 서셉터 어셈블리(140)가 복수의 기판들(60)을 홀딩할 수 있는 캐러셀-타입 챔버(carousel-type chamber)이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 가스 분배 어셈블리(120)는 복수의 별개의 주입기 유닛들(122)을 포함할 수 있고, 각각의 주입기 유닛(122)은, 웨이퍼가 주입기 유닛 아래로 이동됨에 따라, 웨이퍼 상에 막을 증착할 수 있다. 2개의 파이-형상 주입기 유닛(pie-shaped injector unit)들(122)이, 서셉터 어셈블리(140) 위에 그리고 서셉터 어셈블리(140)의 대략적 대향 측들 상에 포지셔닝된 것으로 도시된다. 이러한 수의 주입기 유닛들(122)은 단지 예시적인 목적들로만 도시된다. 더 많은 또는 더 적은 주입기 유닛들(122)이 포함될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일부 실시예들에서, 서셉터 어셈블리(140)의 형상과 일치하는 형상을 형성하기에 충분한 수의 파이-형상 주입기 유닛들(122)이 존재한다. 일부 실시예들에서, 개별적인 파이-형상 주입기 유닛들(122) 각각은, 다른 주입기 유닛들(122) 중 어느 것에도 영향을 미치지 않으면서, 독립적으로 이동되고, 제거되고, 그리고/또는 교체될 수 있다. 예컨대, 로봇이 기판들(60)을 로딩/언로딩하기 위해 서셉터 어셈블리(140)와 가스 분배 어셈블리(120) 사이의 영역에 액세스하도록 허용하기 위하여, 하나의 세그먼트가 상승될 수 있다.
[0030] 웨이퍼들이 동일한 프로세스 흐름을 경험하도록, 다수의 웨이퍼들을 동시에 프로세싱하기 위해, 다수의 가스 주입기들을 갖는 프로세싱 챔버들이 사용될 수 있다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 프로세싱 챔버(100)는 4개의 가스 주입기 어셈블리들 및 4개의 기판들(60)을 갖는다. 프로세싱 초기에, 기판들(60)은 주입기 어셈블리들(30) 사이에 포지셔닝될 수 있다. 서셉터 어셈블리(140)를 45°만큼 회전시키는 것(17)은, 가스 분배 어셈블리들(120) 아래의 점선 원(dotted circle)에 의해 예시된 바와 같이, 가스 분배 어셈블리들(120) 사이에 있는 각각의 기판(60)이, 막 증착을 위해 가스 분배 어셈블리(120)로 이동되도록 유발할 것이다. 추가의 45° 회전은 기판들(60)을 주입기 어셈블리들(30)로부터 멀리 이동시킬 것이다. 기판들(60) 및 가스 분배 어셈블리들(120)의 수는 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로세싱되는 웨이퍼들의 수는 가스 분배 어셈블리들의 수와 동일하다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 프로세싱되는 웨이퍼들의 수는, 가스 분배 어셈블리들의 수의 분수(fraction)이거나 또는 정수배이다. 예컨대, 4개의 가스 분배 어셈블리들이 존재하는 경우, 프로세싱되는 4x개의 웨이퍼들이 존재하며, 여기서, x는 1과 동일한 또는 그 초과의 정수 값이다. 예시적인 실시예에서, 가스 분배 어셈블리(120)는 가스 커튼들에 의해 분리되는 8개의 프로세스 영역들을 포함하며, 서셉터 어셈블리(140)는 6개의 웨이퍼들을 홀딩할 수 있다.
[0031] 도 3에 도시된 프로세싱 챔버(100)는 단지 하나의 가능한 구성을 나타낼 뿐이며, 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 고려되지 않아야 한다. 여기서, 프로세싱 챔버(100)는 복수의 가스 분배 어셈블리들(120)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 프로세싱 챔버(100) 주위에 균등하게 이격된 4개의 가스 분배 어셈블리들(주입기 어셈블리들(30)로 또한 지칭됨)이 존재한다. 도시된 프로세싱 챔버(100)는 팔각형이지만; 이는 하나의 가능한 형상이며 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 고려되지 않아야 한다는 것을 당업자들은 이해할 것이다. 도시된 가스 분배 어셈블리들(120)은 사다리꼴이지만, 단일 원형 컴포넌트이거나 또는 도 2에 도시된 것과 같이 복수의 파이-형상 세그먼트들로 구성될 수 있다.
[0032] 도 3에 도시된 실시예는 로드 록 챔버(180), 또는 버퍼 스테이션과 같은 보조 챔버를 포함한다. 이 챔버(180)는, 예컨대 기판들(기판들(60)로 또한 지칭됨)이 프로세싱 챔버(100)로 로딩되도록/프로세싱 챔버(100)로부터 언로딩되도록 허용하기 위해, 프로세싱 챔버(100)의 측면에 연결된다. 기판을 서셉터 상으로 이동시키기 위해, 웨이퍼 로봇이 챔버(180)에 포지셔닝될 수 있다.
[0033] 캐러셀(예컨대, 서셉터 어셈블리(140))의 회전은 연속적이거나 간헐적(불연속적)일 수 있다. 연속적인 프로세싱에서, 웨이퍼들은, 웨이퍼들이 주입기들 각각에 차례로 노출되도록, 끊임없이 회전한다. 불연속적인 프로세싱에서, 웨이퍼들은, 주입기 영역으로 이동되어 정지될 수 있으며, 그런 다음, 주입기들 사이의 영역(84)으로 이동되어 정지될 수 있다. 예컨대, 캐러셀은, 웨이퍼들이 주입기-간 영역(inter-injector region)으로부터 주입기를 가로질러(또는, 주입기 근처에서 정지하고) 다음 주입기-간 영역으로 이동하도록 회전할 수 있으며, 이 다음 주입기-간 영역에서 캐러셀이 다시 일시정지될 수 있다. 주입기들 사이에서 일시정지되는 것은, 각각의 층 증착 사이의 추가의 프로세싱 단계들(예컨대, 플라즈마에 대한 노출)을 위한 시간을 제공할 수 있다.
[0034] 도 4는, 주입기 유닛(122)으로 지칭될 수 있는 가스 분배 어셈블리(220)의 섹터 또는 일부를 도시한다. 주입기 유닛들(122)은 개별적으로 또는 다른 주입기 유닛들과 결합하여 사용될 수 있다. 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 도 4의 주입기 유닛들(122) 4개가 결합되어, 단일 가스 분배 어셈블리(220)를 형성한다. (4개의 주입기 유닛들을 분리하는 라인들은 명확성을 위해 도시되지 않았다.) 도 4의 주입기 유닛(122)이, 퍼지 가스 포트들(155) 및 진공 포트들(145)에 부가하여, 제1 반응성 가스 포트(125) 및 제2 가스 포트(135) 모두를 갖기는 하지만, 주입기 유닛(122)이 이들 컴포넌트들 모두를 필요로 하는 것은 아니다.
[0035] 도 4 및 5를 모두 참조하면, 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른 가스 분배 어셈블리(220)는 복수의 섹터들(또는 주입기 유닛들(122))을 포함할 수 있고, 각각의 섹터는 동일하거나 또는 상이하다. 가스 분배 어셈블리(220)는 프로세싱 챔버 내에 포지셔닝되고, 가스 분배 어셈블리(220)의 전방 표면(121)에 복수의 세장형 가스 포트들(125, 135, 145)을 포함한다. 복수의 세장형 가스 포트들(125, 135, 145, 155)은, 가스 분배 어셈블리(220)의 내측 주변 에지(123) 근처의 영역으로부터 외측 주변 에지(124) 근처의 영역 쪽으로 연장된다. 도시된 복수의 가스 포트들은, 제1 반응성 가스 포트(125), 제2 가스 포트(135), 제1 반응성 가스 포트들 및 제2 반응성 가스 포트들 각각을 둘러싸는 진공 포트(145), 및 퍼지 가스 포트(155)를 포함한다.
[0036] 도 4 또는 5에 도시된 실시예들을 참조하면, 포트들이 적어도 내측 주변 영역 주위로부터 적어도 외측 주변 영역 주위로 연장되는 것으로 서술되지만, 포트들은 내측 영역으로부터 외측 영역으로 단지 방사상으로 연장되는 것 이상으로 연장될 수 있다. 포트들은, 진공 포트(145)가 반응성 가스 포트(125) 및 반응성 가스 포트(135)를 둘러쌀 때, 접선적으로(tangentially) 연장될 수 있다. 도 4 및 5에 도시된 실시예에서, 웨지 형상 반응성 가스 포트들(125, 135)은, 내측 주변 영역 및 외측 주변 영역에 인접하는 에지를 포함한 모든 에지들에서, 진공 포트(145)에 의해 둘러싸인다.
[0037] 도 4를 참조하면, 기판이 경로(127)를 따라 이동함에 따라, 기판 표면의 각각의 부분은 다양한 반응성 가스들에 노출된다. 경로(127)를 따르기 위해, 기판은, 퍼지 가스 포트(155), 진공 포트(145), 제1 반응성 가스 포트(125), 진공 포트(145), 퍼지 가스 포트(155), 진공 포트(145), 제2 가스 포트(135) 및 진공 포트(145)에 노출되거나 또는 이들을 "만날(see)" 것이다. 따라서, 도 4에 도시된 경로(127)의 종단에서, 기판은 제1 반응성 가스 및 제2 반응성 가스에 노출되어, 층을 형성한다. 도시된 주입기 유닛(122)은 4분의 1 원(quarter circle)을 구성하지만, 더 크거나 더 작을 수 있다. 도 5에 도시된 가스 분배 어셈블리(220)는, 직결로 연결된, 도 4의 주입기 유닛들(122) 4개의 결합인 것으로 고려될 수 있다.
[0038] 도 4의 주입기 유닛(122)은, 반응성 가스들을 분리하는 가스 커튼(150)을 도시한다. "가스 커튼"이라는 용어는, 혼합(mixing)으로부터 반응성 가스들을 분리하는, 가스 유동들 또는 진공의 임의의 조합을 설명하기 위해 사용된다. 도 4에 도시된 가스 커튼(150)은, 제1 반응성 가스 포트(125) 바로 옆의 진공 포트(145)의 일부, 중간의 퍼지 가스 포트(155), 및 제2 가스 포트(135) 바로 옆의 진공 포트(145)의 일부를 포함한다. 가스 유동 및 진공의 이러한 조합은, 제1 반응성 가스와 제2 반응성 가스의 가스상 반응(gas phase reaction)들을 방지하거나 최소화하는 데 사용될 수 있다.
[0039] 도 5를 참조하면, 가스 분배 어셈블리(220)로부터의 가스 유동들 및 진공의 조합은, 복수의 프로세스 영역들(250)로의 분리(separation)를 형성한다. 프로세스 영역들은 개별적인 가스 포트들(125, 135) 둘레에 개략적으로 정의되며, 프로세스 영역들(250) 사이에는 가스 커튼(150)이 있다. 도 5에 도시된 실시예는 8개의 별개의 프로세스 영역들(250)을 구성하며, 이들 사이에는 8개의 별개의 가스 커튼들(150)이 있다. 프로세싱 챔버는 적어도 2개의 프로세스 영역들을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개, 11개 또는 12개의 프로세스 영역들이 있다.
[0040] 프로세싱 동안, 기판은 임의의 주어진 시간에 하나 초과의 프로세스 영역(250)에 노출될 수 있다. 그러나, 상이한 프로세스 영역들에 노출되는 부분들은 두 프로세스 영역들을 분리하는 가스 커튼을 가질 것이다. 예컨대, 기판의 리딩 에지(leading edge)가, 제2 가스 포트(135)를 포함하는 프로세스 영역에 진입하는 경우, 기판의 중간 부분은 가스 커튼(150) 아래에 있을 것이며, 기판의 트레일링 에지(trailing edge)는 제1 반응성 가스 포트(125)를 포함하는 프로세스 영역 내에 있을 것이다.
[0041] 예컨대, 로드 록 챔버일 수 있는 팩토리 인터페이스(factory interface)(280)가 프로세싱 챔버(100)에 연결된 것으로 도시되어 있다. 기판(60)은, 레퍼런스 프레임(frame of reference)을 제공하기 위해 가스 분배 어셈블리(220) 위에 겹쳐져 있는 것으로 도시된다. 기판(60)은 종종, 가스 분배 플레이트(120)의 전방 표면(121) 근처에 홀딩될 서셉터 어셈블리 상에 놓일 수 있다. 기판(60)은, 팩토리 인터페이스(280)를 통해 프로세싱 챔버(100) 내로, 기판 지지부 또는 서셉터 어셈블리 상에 로딩된다(도 3 참조). 기판(60)은 프로세스 영역 내에 포지셔닝되는 것으로 도시될 수 있는데, 왜냐하면, 기판이 제1 반응성 가스 포트(125) 근처에 그리고 2개의 가스 커튼들(150a, 150b) 사이에 로케이팅되기 때문이다. 경로(127)를 따라 기판(60)을 회전시키는 것은, 기판을 프로세싱 챔버(100) 둘레로 반시계방향으로 이동시킬 것이다. 따라서, 기판(60)은 제1 프로세스 영역(250a) 내지 제8 프로세스 영역(250h)(이들 사이의 모든 프로세스 영역들을 포함함)에 노출될 것이다.
[0042] 본 개시내용의 실시예들은, 복수의 프로세스 영역들(250a 내지 250h)을 갖는 프로세싱 챔버(100)를 포함하는 프로세싱 방법들에 관한 것이며, 각각의 프로세스 영역은 가스 커튼(150)에 의해, 근처의 영역으로부터 분리된다. 예컨대, 프로세싱 챔버는 도 5에 도시된다. 프로세싱 챔버 내의 가스 커튼들 및 프로세스 영역들의 수는, 가스 유동들의 배열에 따라 임의의 적절한 수일 수 있다. 도 5에 도시된 실시예는 8개의 가스 커튼들(150) 및 8개의 프로세스 영역들(250a 내지 250h)을 갖는다. 가스 커튼들의 수는 일반적으로, 프로세스 영역들의 수와 동일하거나 또는 그 초과이다.
[0043] 복수의 기판들(60)이, 기판 지지부, 예컨대, 도 1 및 2에 도시된 서셉터 어셈블리(140) 상에 포지셔닝된다. 복수의 기판들(60)은 프로세싱을 위해 프로세스 영역들 둘레로 회전된다. 일반적으로, 가스 커튼들(150)은, 챔버 내로 어떤 반응성 가스도 유동하지 않는 기간들을 포함하여 프로세싱 전반에 걸쳐서 인게이징된다(engaged)(가스가 유동하고 진공이 온(on) 됨).
[0044] 제1 반응성 가스(A)는 프로세스 영역들(250) 중 하나 또는 그 초과 내로 유동되는 한편, 불활성 가스는, 제1 반응성 가스(A)가 그 내부로 유동되지 않는 임의의 프로세스 영역(250) 내로 유동된다. 예컨대, 제1 반응성 가스가 프로세스 영역들(250b) 내지 프로세스 영역(250h) 내로 유동되는 경우, 불활성 가스는 프로세스 영역(250a) 내로 유동될 것이다. 불활성 가스는 제1 반응성 가스 포트(125) 또는 제2 가스 포트(135)를 통해 유동될 수 있다.
[0045] 프로세스 영역들 내에서의 불활성 가스 유동은 일정하거나 또는 변할 수 있다. 일부 실시예들에서, 반응성 가스는 불활성 가스와 공동-유동된다. 불활성 가스는 캐리어 및 희석제로서의 역할을 할 것이다. 캐리어 가스에 비해 반응성 가스의 양이 적기 때문에, 공동-유동은 인접한 영역들 사이의 압력 차이들을 감소시킴으로써 프로세스 영역들 사이의 가스 압력들을 더 용이하게 밸런싱(balancing)하게 할 수 있다.
[0046] 서셉터 어셈블리 바디는 관형 가열기들을 포함할 수 있다. 관형 가열기들은 최대 500 ℃ 내지 600 ℃의 온도들에서 동작하기에 충분한 열과 제어를 제공한다. 그러나, 이러한 타입들의 가열기들은 더 높은 온도들을 지원할 수 없다.
[0047] 본 개시내용의 일부 실시예들은 고온 가열 엘리먼트들에 관한 것이다. 일부 실시예들은 유리하게, 서셉터 아래에 반사기들 및 지지 구조들을 갖는 엘리먼트들을 제공한다. 지지 구조를 포함하는 일부 실시예들은 유리하게, 빔 구조에 의해 지지될 수 있는 캐리지(carriage)를 구비한다. 가열기 재료는 가열(heat-up) 및 냉각(cool-down) 동안에 상당한 열적 변형을 겪는다. 일부 실시예들의 캐리지들은 유리하게, 전기 단락을 회피하기 위해 가열기 코일들 사이의 간격을 유지하고 가열기 변위를 수용하기 위해 포지션을 변경한다.
[0048] 일부 실시예들은, 인접한 코일들 사이에서 예측가능하고 그리고 감소된 델타 전위를 허용하는 나선형 형태로 설계된 가열기들을 제공한다. 코일들 사이의 간격은 유리하게, 동작 압력들의 전체 범위 전반에 걸쳐 가열기 코일들 사이에서 아킹이 거의 또는 전혀 발생하지 않도록, 설계되었다.
[0049] 도 6은 본 개시내용의 하나 또는 그 초과의 실시예에 따른 가열기 어셈블리(600)를 도시한다. 가열기 어셈블리(600)는, 중심 축(602)을 갖는 일반적으로 원통형의 바디(601)를 갖는다. 도시된 가열기 어셈블리(600)는 측벽(607)에 의해 둘러싸이는 표면(603)을 갖는다. 측벽(607) 내의 영역은 가열기 어셈블리(600)의 내부(610)로 지칭된다.
[0050] 일부 실시예들의 가열기 어셈블리(600)는 내부(610) 내에 복수의 축방향으로 이격된 가열 엘리먼트들(620a, 620b, 620c)을 포함한다. 복수의 가열 엘리먼트들은 축방향으로 이격된 가열 구역들(630, 632, 634)을 형성한다. 도 6에 도시된 실시예는 3개의 가열 구역들(630, 632, 634)을 형성하는 3개의 가열 엘리먼트들(620)을 포함한다. 가열 구역들은 내측 가열 엘리먼트(620a), 중간 가열 엘리먼트(620b) 및 외측 가열 엘리먼트(620c)에 의해 정의된다.
[0051] 내측 가열 엘리먼트(620a)는 가열기 어셈블리(600)의 중심 축(602) 근처에 포지셔닝된다. 내측 가열 엘리먼트(620a)는 중심 축(602)을 둘러싸는 나선형 형상으로서 도시된다. 도시된 내측 가열 엘리먼트(620a)는 중심 축(602) 둘레에 2개의 사이클들을 만든다. 내측 가열 엘리먼트(620a)는 내측 단부(621a)로부터 외측 단부(622a)로 연장된다. 가열 엘리먼트를 따르는 내측 단부(621a)와 외측 단부(622a) 사이의 거리는 가열 엘리먼트의 길이를 정의한다. 나선형 형상의 각각의 코일은, 인접한 코일들 사이의 아킹을 방지하기에 충분한 거리만큼, 인접한 코일로부터 이격된다.
[0052] 내측 가열 엘리먼트(620a)는 제1 개수의 코일들을 갖는다. 내측 가열 엘리먼트(620a)가 중심 축(602) 둘레에 만드는 사이클들 또는 코일들의 수는, 예컨대 가열기 어셈블리(600)의 사이즈, 코일들 사이의 간격, 엘리먼트에 인가될 전력, 및 가열 엘리먼트를 구성하는 재료에 따라, 완전한 사이클 미만으로부터 임의의 수의 사이클들까지 변화할 수 있다. 더 큰 가열기 어셈블리(600)는 더 작은 가열기 어셈블리(600)보다 더 많은 사이클들을 갖는 내측 가열 엘리먼트(620a)를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 내측 가열 엘리먼트(620a)는 중심 축(602) 둘레에, 대략 0.5 내지 대략 15의 범위의 사이클들, 또는 대략 1 내지 대략 10의 범위의 사이클들, 또는 대략 2 내지 대략 6의 범위의 사이클들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 내측 가열 엘리먼트(620a)는 중심 축(602)을 중심으로 대략 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4 또는 3과 동일한 또는 그 미만의 횟수로 사이클링(cycle)한다. 일부 실시예들에서, 내측 가열 엘리먼트(620a)는 적어도 대략 3개의 코일들을 포함한다.
[0053] 내측 가열 엘리먼트(620a)는 중심 축(602)으로부터, 가열기 어셈블리(600)의 중심 축(602)과 측벽(607) 사이의 간격의 최대 대략 50%의 거리로 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 내측 가열 엘리먼트(620a)는, 대략 중심 축(602)으로부터, 가열기 어셈블리(600)의 중심 축(602)과 내측 벽(607) 사이의 거리의 대략 40%, 35%, 33%, 30%, 25% 또는 20%와 동일한 또는 그 미만의 거리까지 연장되는 내측 가열 구역(630)을 형성한다. 중심 축(602)과 측벽(607) 사이의 거리는 일반적으로, 500 mm보다 더 큰 직경을 갖는 서셉터를 위해 열을 제공하기에 충분히 크다. 일부 실시예들에서, 중심 축(602)과 측벽(607) 사이의 거리는 대략 300 mm, 400 mm, 500 mm, 600 mm, 700 mm, 800 mm 또는 900 mm보다 더 크다.
[0054] 내측 가열 엘리먼트(620a)의 개별적인 코일들 사이의 간격은 변화할 수 있다. 일부 실시예들에서, 코일들은, 각각의 링의 인접한 포인트들 사이의 전자기장의 밀도가 링들 사이의 전기 아킹을 방지하기에 충분히 낮도록, 이격된다. 일부 실시예들에서, 내측 가열 엘리먼트(620a)의 코일들은, 대략 1 mm 내지 대략 10 mm의 범위, 또는 대략 2 mm 내지 대략 9 mm의 범위, 또는 대략 3 mm 내지 대략 8 mm의 범위, 또는 대략 4 mm 내지 대략 7 mm의 범위, 또는 대략 5 mm로 이격된다.
[0055] 내측 단부(621a)로부터 외측 단부(622a)까지의 내측 가열 엘리먼트(620a)의 길이는, 예컨대 가열기 어셈블리(600)의 사이즈, 내측 가열 구역(630)의 사이즈 및 코일들 사이의 간격에 따라 변화할 수 있다. 일부 실시예들에서, 내측 가열 엘리먼트(620a)는, 대략 1 m 내지 대략 5 m의 범위, 또는 대략 2 m 내지 대략 4 m의 범위 또는 대략 3 m의 길이를 갖는다.
[0056] 중간 가열 엘리먼트(620b)는, 내측 가열 엘리먼트(620a)보다, 가열기 어셈블리(600)의 중심 축(602)으로부터 더 멀리 포지셔닝된다. "중간"이라는 용어의 사용은 본 개시내용의 범위를 3개의 가열 엘리먼트들로 제한하는 것으로 고려되지 않아야 한다. 도면들의 가열 엘리먼트들을 설명하기 위해 사용된 "내측", "중간" 및 "외측"이라는 용어들은 단지, 도시된 상이한 엘리먼트들을 나타내는 데 사용되며, 3개의 가열 엘리먼트들로 제한되지 않는다. 당업자들은, 다른 가열 엘리먼트들 및 가열 구역들이 포함될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
[0057] 중간 가열 엘리먼트(620b)는 중심 축(602) 및 내측 가열 엘리먼트(620a)를 둘러싸는 나선형 형상으로서 도시된다. 내측 가열 엘리먼트(620a)와 중간 가열 엘리먼트(620b) 사이의 공간은, 가열 어셈블리의 반경을 따라 측정될 때, 가열 엘리먼트들 사이에 공간 없음(no space)으로부터 대략 1 미터까지 변화할 수 있다. 일부 실시예들에서, 중간 가열 엘리먼트(620b)는, 대략 10 mm 내지 대략 1 m의 범위, 또는 대략 20 mm 내지 대략 500 mm의 범위, 또는 대략 30 mm 내지 대략 400 mm의 범위, 또는 대략 40 mm 내지 대략 300 mm의 범위, 또는 대략 50 mm 내지 대략 200 mm의 범위, 또는 대략 60 mm 내지 대략 150 mm의 범위, 또는 대략 70 mm 내지 대략 100 mm의 범위의 거리만큼, 내측 가열 엘리먼트(620a)로부터 이격된다.
[0058] 도시된 중간 가열 엘리먼트(620b)는 중심 축(602) 둘레에 2개의 사이클들을 만든다. 중간 가열 엘리먼트(620b)는 내측 단부(621b)로부터 외측 단부(622b)로 연장된다. 가열 엘리먼트를 따르는 내측 단부(621b)와 외측 단부(622b) 사이의 거리는 중간 가열 엘리먼트(620b)의 길이를 정의한다. 나선형 형상의 각각의 코일은, 인접한 코일들 사이의 아킹을 방지하기에 충분한 거리만큼, 인접한 코일로부터 이격된다.
[0059] 중간 가열 엘리먼트(620b)는 제2 개수의 코일들을 포함한다. 제2 개수의 코일들은 내측 가열 엘리먼트(620a)의 제1 개수의 코일들과 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 중간 가열 엘리먼트(620b)가 중심 축(602) 둘레에 만드는 사이클들 또는 코일들의 수는, 예컨대 가열기 어셈블리(600)의 사이즈, 코일들 사이의 간격, 엘리먼트에 인가될 전력, 및 가열 엘리먼트를 구성하는 재료에 따라, 완전한 사이클 미만으로부터 임의의 수의 사이클들까지 변화할 수 있다. 더 큰 가열기 어셈블리(600)는 더 작은 가열기 어셈블리(600)보다 더 많은 사이클들을 갖는 중간 가열 엘리먼트(620b)를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 중간 가열 엘리먼트(620b)는 중심 축(602) 둘레에, 대략 0.5 내지 대략 15의 범위의 사이클들, 또는 대략 1 내지 대략 10의 범위의 사이클들, 또는 대략 2 내지 대략 6의 범위의 사이클들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 중간 가열 엘리먼트(620b)는 중심 축(602)을 중심으로 대략 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4 또는 3과 동일한 또는 그 미만의 횟수로 사이클링한다. 일부 실시예들에서, 제2 개수의 코일들은 대략 3과 동일하거나 또는 그 초과이다.
[0060] 중간 가열 엘리먼트(620b)는 중심 축(602)으로부터, 가열기 어셈블리(600)의 중심 축(602)과 측벽(607) 사이의 간격의 대략 25% 내지 대략 75%의 범위의 거리로 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 중간 가열 엘리먼트(620b)는, 중심 축(602)으로부터의 최소 거리로부터, 가열기 어셈블리(600)의 중심 축(602)과 내측 벽(607) 사이의 거리의 대략 20%, 25%, 30%, 35% 또는 40%와 동일한 또는 그 초과로 연장되는 중간 가열 구역(632)을 형성한다. 일부 실시예들에서, 중간 가열 엘리먼트(620b)는, 가열기 어셈블리(600)의 중심 축(602)과 내측 벽(607) 사이의 거리의 대략 60%, 65%, 70%, 75% 또는 80%와 동일한 또는 그 초과인, 중심 축(602)으로부터의 최대 거리까지 연장되는 중간 가열 구역(632)을 형성한다.
[0061] 중간 가열 엘리먼트(620b)의 개별적인 코일들 사이의 간격은 변화할 수 있다. 일부 실시예들에서, 코일들은, 각각의 링의 인접한 포인트들 사이의 전자기장의 밀도가 링들 사이의 전기 아킹을 방지하기에 충분히 낮도록, 이격된다. 일부 실시예들에서, 중간 가열 엘리먼트(620b)의 코일들은, 대략 1 mm 내지 대략 10 mm의 범위, 또는 대략 2 mm 내지 대략 9 mm의 범위, 또는 대략 3 mm 내지 대략 8 mm의 범위, 또는 대략 4 mm 내지 대략 7 mm의 범위, 또는 대략 5 mm로 이격된다.
[0062] 내측 단부(621b)로부터 외측 단부(622b)까지의 중간 가열 엘리먼트(620b)의 길이는, 예컨대 가열기 어셈블리(600)의 사이즈, 중간 가열 구역(632)의 사이즈 및 코일들 사이의 간격에 따라 변화할 수 있다. 일부 실시예들에서, 중간 가열 엘리먼트(620b)는, 대략 1 m 내지 대략 10 m의 범위, 또는 대략 2 m 내지 대략 9 m의 범위, 또는 대략 3 m 내지 대략 8 m의 범위, 또는 대략 4 m 내지 대략 7 m의 범위의 길이를 갖는다.
[0063] 외측 가열 엘리먼트(620c)는, 내측 가열 엘리먼트(620a) 및 중간 가열 엘리먼트(620b)보다, 가열기 어셈블리(600)의 중심 축(602)으로부터 더 멀리 포지셔닝된다. "외측"이라는 용어의 사용은 본 개시내용의 범위를 2개 또는 3개의 가열 엘리먼트들로 제한하는 것으로 고려되지 않아야 한다. 도면들의 가열 엘리먼트들을 설명하기 위해 사용된 "내측", "중간" 및 "외측"이라는 용어들은 단지, 도시된 상이한 엘리먼트들을 나타내는 데 사용된다.
[0064] 외측 가열 엘리먼트(620c)는 중심 축(602), 내측 가열 엘리먼트(620a) 및 중간 가열 엘리먼트(620b)를 둘러싸는 나선형 형상으로서 도시된다. 중간 가열 엘리먼트(620b)와 외측 가열 엘리먼트(620c) 사이의 공간은, 가열 어셈블리의 반경을 따라 측정될 때, 가열 엘리먼트들 사이에 공간 없음(no space)으로부터 대략 1 미터까지 변화할 수 있다. 일부 실시예들에서, 외측 가열 엘리먼트(620c)는, 대략 10 mm 내지 대략 1 m의 범위, 또는 대략 20 mm 내지 대략 500 mm의 범위, 또는 대략 30 mm 내지 대략 400 mm의 범위, 또는 대략 40 mm 내지 대략 300 mm의 범위, 또는 대략 50 mm 내지 대략 200 mm의 범위, 또는 대략 60 mm 내지 대략 150 mm의 범위, 또는 대략 70 mm 내지 대략 100 mm의 범위의 거리만큼, 중간 가열 엘리먼트(620b)로부터 이격된다.
[0065] 도시된 외측 가열 엘리먼트(620c)는 중심 축(602) 둘레에 2개의 사이클들을 만든다. 외측 가열 엘리먼트(620c)는 내측 단부(621c)로부터 외측 단부(622c)로 연장된다. 가열 엘리먼트를 따르는 내측 단부(621c)와 외측 단부(622c) 사이의 거리는 외측 가열 엘리먼트(620c)의 길이를 정의한다. 나선형 형상의 각각의 코일은, 인접한 코일들 사이의 아킹을 방지하기에 충분한 거리만큼, 인접한 코일로부터 이격된다.
[0066] 외측 가열 엘리먼트(620c)는 제3 개수의 코일들을 포함한다. 제3 개수의 코일들은 내측 가열 엘리먼트(620a)의 제1 개수의 코일들 및/또는 중간 가열 엘리먼트(620b)의 제2 개수의 코일들과 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 외측 가열 엘리먼트(620c)가 중심 축(602) 둘레에 만드는 사이클들 또는 코일들의 수는, 예컨대 가열기 어셈블리(600)의 사이즈, 코일들 사이의 간격, 엘리먼트에 인가될 전력, 및 가열 엘리먼트를 구성하는 재료에 따라, 완전한 사이클 미만으로부터 임의의 수의 사이클들까지 변화할 수 있다. 더 큰 가열기 어셈블리(600)는 더 작은 가열기 어셈블리(600)보다 더 많은 사이클들을 갖는 외측 가열 엘리먼트(620c)를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 외측 가열 엘리먼트(620c)는 중심 축(602) 둘레에, 대략 0.5 내지 대략 20의 범위의 사이클들, 또는 대략 1 내지 대략 15의 범위의 사이클들, 또는 대략 2 내지 대략 10의 범위의 사이클들, 또는 대략 4 내지 대략 9의 범위의 사이클들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 외측 가열 엘리먼트(620c)는 중심 축(602)을 중심으로 대략 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4 또는 3과 동일한 또는 그 미만의 횟수로 사이클링한다. 일부 실시예들에서, 제3 개수의 코일들은 대략 3과 동일하거나 또는 그 초과이다. 일부 실시예들에서, 제3 개수의 코일들은 제1 개수의 코일들 및/또는 제2 개수의 코일들과 동일하거나 또는 그 보다 더 많다.
[0067] 외측 가열 엘리먼트(620c)는 중심 축(602)으로부터, 가열기 어셈블리(600)의 중심 축(602)과 측벽(607) 사이의 간격의 대략 50% 내지 대략 100%의 범위의 거리로 연장될 수 있으며, 여기서 100%는 측벽(607)에 있는 것이다. 일부 실시예들에서, 외측 가열 엘리먼트(620c)는, 중심 축(602)으로부터의 최소 거리로부터, 가열기 어셈블리(600)의 중심 축(602)과 내측 벽(607) 사이의 거리의 대략 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80% 또는 85%와 동일한 또는 그 초과로 연장되는 외측 가열 구역(634)을 형성하며, 여기서 100%는 측벽(607)에 있는 것이다. 일부 실시예들에서, 외측 가열 엘리먼트(620c)는, 가열기 어셈블리(600)의 중심 축(602)과 내측 벽(607) 사이의 거리의 대략 100%, 95%, 90%, 85% 또는 80%와 동일한 또는 그 미만인, 중심 축(602)으로부터의 최대 거리까지 연장되는 외측 가열 구역(634)을 형성한다.
[0068] 외측 가열 엘리먼트(620c)의 개별적인 코일들 사이의 간격은 변화할 수 있다. 일부 실시예들에서, 코일들은, 각각의 링의 인접한 포인트들 사이의 전자기장의 밀도가 링들 사이의 전기 아킹을 방지하기에 충분히 낮도록, 이격된다. 일부 실시예들에서, 외측 가열 엘리먼트(620c)의 코일들은, 대략 1 mm 내지 대략 10 mm의 범위, 또는 대략 2 mm 내지 대략 9 mm의 범위, 또는 대략 3 mm 내지 대략 8 mm의 범위, 또는 대략 4 mm 내지 대략 7 mm의 범위, 또는 대략 5 mm로 이격된다.
[0069] 내측 단부(621c)로부터 외측 단부(622c)까지의 외측 가열 엘리먼트(620c)의 길이는, 예컨대 가열기 어셈블리(600)의 사이즈, 외측 가열 구역(634)의 사이즈 및 코일들 사이의 간격에 따라 변화할 수 있다. 일부 실시예들에서, 외측 가열 엘리먼트(620c)는, 대략 1 m 내지 대략 15 m의 범위, 또는 대략 2 m 내지 대략 14 m의 범위, 또는 대략 3 m 내지 대략 13 m의 범위, 또는 대략 4 m 내지 대략 12 m의 범위의 길이를 갖는다.
[0070] 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 가열 엘리먼트들은 중심 축(602)으로부터 제1 거리로 이격된 내측 가열 구역(630)을 형성한다. 중간 가열 구역(632)은 제1 거리보다 더 큰 제2 거리로 중심 축(602)으로부터 이격된다. 외측 가열 구역(634)은 제2 거리보다 더 큰 제3 거리로 중심 축(602)으로부터 이격된다. 가열 구역들 사이의 간격 및 가열 구역들의 사이즈는, 예컨대, 가열 엘리먼트들, 가열기 하우징, 및 가열기가 사용되는 서셉터 어셈블리의 구성을 위해 사용되는 재료들에 의존할 것이다.
[0071] 가열 엘리먼트들은, 그래파이트를 포함하는(그러나 이에 제한되지 않음) 임의의 적절한 재료들로 제조될 수 있다. 일부 실시예들에서, 내측 가열 엘리먼트(620a), 중간 가열 엘리먼트(620b) 및 외측 가열 엘리먼트(620c)는 그래파이트를 포함한다. 다양한 가열 엘리먼트들을 위해 사용되는 그래파이트는 동일한 그레이드 또는 상이한 그레이드들일 수 있다. 일부 실시예들에서, 외측 가열 엘리먼트(620c)를 위해 사용되는 그래파이트는 내측 가열 엘리먼트(620a) 및/또는 중간 가열 엘리먼트(620b)를 위해 사용되는 그래파이트보다 더 높은 열 팽창 계수(CTE; coefficient of thermal expansion)를 갖는다. 더 높은 CTE를 갖는 그래파이트는 더 낮은 CTE를 갖는 그래파이트보다 증가된 온도에 대해 더 큰 팽창량(amount of expansion)을 가질 것이다. 더 높은 팽창은 가열 엘리먼트의 그래파이트 벗겨짐(graphite scraping off)을 초래할 수 있다. 일부 실시예들에서, 다양한 가열 엘리먼트들을 위해 사용되는 그래파이트는 동일한 비저항(resistivity) 및/또는 그레인(grain) 사이즈를 갖는다. 일부 실시예들에서, 내측 가열 엘리먼트를 위해 사용되는 그래파이트는 외측 가열 엘리먼트를 위해 사용되는 그래파이트보다 더 높은 비저항을 갖는다. 일부 실시예들에서, 가장 긴 가열 엘리먼트를 위해 사용되는 그래파이트는 가장 짧은 가열 엘리먼트를 위해 사용되는 그래파이트보다 더 낮은 비저항을 갖는다.
[0072] 일부 실시예들에서, 가열 엘리먼트들 중 하나 또는 그 초과는, 가열기 어셈블리(600)의 원통형 바디(601)의 표면(603)에 형성된 채널들 내에 포지셔닝된다. 도 7은, 내측 가열 엘리먼트(620a)가 원통형 바디(601)의 표면(603)의 내측 채널(640a) 내에 포지셔닝되는, 본 개시내용의 실시예를 도시한다. 내측 채널(640a)은 폭(Wa) 및 깊이(Da)를 갖는다. 일부 실시예들에서, 내측 채널(640a)은, 내측 가열 엘리먼트(620a)의 길이가 내측 채널(640a) 내에 있도록, 내측 가열 엘리먼트(620a)의 형상과 일치하는 형상을 갖는다.
[0073] 내측 채널(640a)의 폭(Wa)은 내측 가열 엘리먼트(620a)의 폭(W1)과 동일할 수 있다. 일부 실시예들에서, 내측 채널(640a) 내에서의 내측 가열 엘리먼트(620a)의 팽창 및/또는 수축을 가능하게 하기 위해, 내측 채널(640a)의 폭(Wa)은 내측 가열 엘리먼트(620a)의 폭(W1)보다 더 넓다. 일부 실시예들에서, 내측 가열 엘리먼트(620a)의 폭(W1)은, 내측 채널(640a)의 폭(Wa)의 대략 10% 내지 대략 90%의 범위에 있다. 다양한 실시예들에서, 내측 가열 엘리먼트(620a)의 폭(W1)은, 내측 채널(640a)의 폭(Wa)의 대략 20% 내지 대략 80%, 또는 대략 30% 내지 대략 70%, 또는 대략 40% 내지 대략 60%의 범위에 있다.
[0074] 내측 채널(640a)의 깊이(Da)는 내측 가열 엘리먼트(620a)의 높이(H1)와 동일할 수 있다. 일부 실시예들에서, 내측 채널(640a)은, 내측 채널(640a)의 벽들(641a)이 내측 가열 엘리먼트(620a)의 최상부(623a)를 초과하여 연장되도록, 내측 가열 엘리먼트(620a)의 높이(H1)보다 더 큰 깊이(Da)를 갖는다. 일부 실시예들에서, 내측 가열 엘리먼트(620a)의 높이(H1)는, 내측 채널(640a)의 깊이(Da)의 대략 10% 내지 대략 50%의 범위에 있다. 다양한 실시예들에서, 내측 가열 엘리먼트(620a)의 높이(H1)는 내측 채널(640a)의 깊이(Da)의 대략 10%보다 더 크고 그리고 내측 채널(640a)의 깊이(Da)의 대략 90%, 80%, 70%, 60%, 50%, 40% 또는 30%와 동일하거나 또는 그 미만이다.
[0075] 일부 실시예들에서, 중간 가열 엘리먼트(620b)는 원통형 바디(601)의 표면(603)의 중간 채널(640b) 내에 포지셔닝된다. 중간 채널(640b)은 폭(Wb) 및 깊이(Db)를 갖는다. 일부 실시예들에서, 중간 채널(640b)은, 중간 가열 엘리먼트(620b)의 길이가 중간 채널(640b) 내에 있도록, 중간 가열 엘리먼트(620b)의 형상과 일치하는 형상을 갖는다.
[0076] 중간 채널(640b)의 폭(Wb)은 중간 가열 엘리먼트(620b)의 폭(W2)과 동일할 수 있다. 일부 실시예들에서, 중간 채널(640b) 내에서의 중간 가열 엘리먼트(620b)의 팽창 및/또는 수축을 가능하게 하기 위해, 중간 채널(640b)의 폭(Wb)은 중간 가열 엘리먼트(620b)의 폭(W2)보다 더 넓다. 일부 실시예들에서, 중간 가열 엘리먼트(620b)의 폭(W2)은, 중간 채널(640b)의 폭(Wb)의 대략 10% 내지 대략 90%의 범위에 있다. 다양한 실시예들에서, 중간 가열 엘리먼트(620b)의 폭(W2)은, 중간 채널(640b)의 폭(Wb)의 대략 20% 내지 대략 80%, 또는 대략 30% 내지 대략 70%, 또는 대략 40% 내지 대략 60%의 범위에 있다.
[0077] 중간 채널(640b)의 깊이(Db)는 중간 가열 엘리먼트(620b)의 높이(H2)와 동일할 수 있다. 일부 실시예들에서, 중간 채널(640b)은, 중간 채널(640b)의 벽들(641b)이 중간 가열 엘리먼트(620b)의 최상부(623b)를 초과하여 연장되도록, 중간 가열 엘리먼트(620b)의 높이(H2)보다 더 큰 깊이(Db)를 갖는다. 일부 실시예들에서, 중간 가열 엘리먼트(620b)의 높이(H2)는, 중간 채널(640b)의 깊이(Db)의 대략 10% 내지 대략 50%의 범위에 있다. 다양한 실시예들에서, 중간 가열 엘리먼트(620b)의 높이(H2)는 중간 채널(640b)의 깊이(Db)의 대략 10%보다 더 크고 그리고 중간 채널(640b)의 깊이(Db)의 대략 100%, 90%, 80%, 70%, 60%, 50%, 40% 또는 30%와 동일하거나 또는 그 미만이다.
[0078] 일부 실시예들에서, 중간 채널(640b)의 깊이(Db)는 대략 내측 채널(640a)의 깊이(Da)와 동일하거나 또는 그 미만이다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 중간 채널(640b)의 깊이(Db)는 대략 내측 채널(640a)의 깊이(Da)와 동일하거나 또는 그 미만이고, 그리고 내측 가열 엘리먼트(620a)의 높이(H1)는 중간 가열 엘리먼트(620b)의 높이(H2)와 대략 동일하다.
[0079] 일부 실시예들에서, 외측 가열 엘리먼트(620c)는 원통형 바디(601)의 표면(603)의 외측 채널(640c) 내에 포지셔닝된다. 외측 채널(640c)은 폭(Wc) 및 깊이(Dc)를 갖는다. 일부 실시예들에서, 외측 채널(640c)은, 외측 가열 엘리먼트(620c)의 길이가 외측 채널(640c) 내에 있도록, 외측 가열 엘리먼트(620c)의 형상과 일치하는 형상을 갖는다.
[0080] 외측 채널(640c)의 폭(Wc)은 외측 가열 엘리먼트(620c)의 폭(W3)과 동일할 수 있다. 일부 실시예들에서, 외측 채널(640c) 내에서의 외측 가열 엘리먼트(620c)의 팽창 및/또는 수축을 가능하게 하기 위해, 외측 채널(640c)의 폭(Wc)은 외측 가열 엘리먼트(620c)의 폭(W3)보다 더 넓다. 일부 실시예들에서, 외측 가열 엘리먼트(620c)의 폭(W3)은, 외측 채널(640c)의 폭(Wc)의 대략 10% 내지 대략 90%의 범위에 있다. 다양한 실시예들에서, 외측 가열 엘리먼트(620c)의 폭(W3)은, 외측 채널(640c)의 폭(Wc)의 대략 20% 내지 대략 80%, 또는 대략 30% 내지 대략 70%, 또는 대략 40% 내지 대략 60%의 범위에 있다.
[0081] 외측 채널(640c)의 깊이(Dc)는 외측 가열 엘리먼트(620c)의 높이(H3)와 동일할 수 있다. 일부 실시예들에서, 외측 채널(640c)은, 외측 채널(640c)의 벽들(641c)이 외측 가열 엘리먼트(620c)의 최상부(623c)를 초과하여 연장되도록, 외측 가열 엘리먼트(620c)의 높이(H3)보다 더 큰 깊이(Dc)를 갖는다. 일부 실시예들에서, 외측 가열 엘리먼트(620c)의 높이(Hc)는, 외측 채널(640c)의 깊이(Dc)의 대략 50% 내지 대략 100%의 범위에 있다. 다양한 실시예들에서, 외측 가열 엘리먼트(620c)의 높이(H3)는 외측 채널(640c)의 깊이(Dc)의 대략 70%보다 더 크고 그리고 외측 채널(640c)의 깊이(Dc)의 대략 110%, 105%, 100%, 95% 또는 90%와 동일하거나 또는 그 미만이다.
[0082] 일부 실시예들에서, 외측 채널(640c)의 깊이(Dc)는 대략 내측 채널(640a) 및 중간 채널(640b)의 깊이(Db)와 동일하거나 또는 그 미만이다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 외측 채널(640c)의 깊이(Dc)는 대략 중간 채널(640b)의 깊이(Db)와 동일하거나 또는 그 미만이고, 그리고 중간 가열 엘리먼트(620b)의 높이(H2)는 외측 가열 엘리먼트(620c)의 높이(H3)와 대략 동일하다. 일부 실시예들에서, 외측 채널(640c)은, 외측 가열 엘리먼트(620c)의 최상부(623c)가 원통형 바디(601)의 표면(603)과 실질적으로 균등하도록, 외측 가열 엘리먼트(620c)의 높이(H3)와 실질적으로 동일한 깊이(Dc)를 갖는다. 이와 관련하여 사용되는 바와 같이, "~와 실질적으로 균등한"이라는 용어는, 가열 엘리먼트의 최상부가 원통형 바디의 표면의 대략 0.1 mm, 0.2 mm, 0.3 mm, 0.4 mm 또는 0.5 mm 내에 있다는 것을 의미한다.
[0083] 채널들(640)의 벽들(641)은 원통형 바디(601)의 표면(603)에 실질적으로 수직일 수 있다. 이와 관련하여 사용되는 바와 같이, "실질적으로 수직"이라는 용어는, 표면(603)과 벽(641)에 의해 만들어지는 각도가 대략 85° 내지 대략 95°의 범위에 있다는 것을 의미한다. 도 8을 참조하면, 일부 실시예들에서, 채널들(640)의 벽들(641)은 표면(603)과, 대략 95°보다 더 큰 각도(645)를 형성하도록 경사진다. 일부 실시예들에서, 각도(645)는 대략 100°, 105°, 110°, 115° 또는 120°보다 더 크다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 각도(645)는, 가열 엘리먼트(620)에 의해 발생되는 전기장(628a 및 628b)의 현저한 오버랩을 방지하여, 인접한 코일들 사이의 또는 인접한 가열 엘리먼트들 사이의 아킹의 기회를 최소화하기에, 충분히 낮다. 일부 실시예들에서, 가열 엘리먼트들 중 적어도 하나의 가열 엘리먼트의 벽들은 표면(603)에 실질적으로 수직이고, 가열 엘리먼트들 중 적어도 하나의 가열 엘리먼트의 벽들은 대략 110°와 동일한 또는 그 초과의 각도(645)를 형성한다.
[0084] 도 9를 참조하면, 본 개시내용의 일부 실시예들은, 내측 단부(681), 외측 단부(682), 최상부(683), 제1 측(684) 및 제2 측(685)을 갖는 캐리지(680)를 포함한다. 캐리지(680)는 복수의 컷아웃(cutout)들(688)을 포함한다. 각각의 컷아웃은 가열 엘리먼트(620)를 지지하도록 사이즈가 정해진다. 도 9에 도시된 실시예는, 외측 가열 엘리먼트(620c)의 코일을 지지하도록 각각 사이즈가 정해진 3개의 컷아웃들(688)을 포함한다.
[0085] 캐리지(680)는 내측 포지션(691)과 외측 포지션(692) 사이의 레일(690)을 따라 이동하도록 구성될 수 있다. 내측 포지션(691)은 외측 포지션(692)보다 중심 축(602)에 더 가깝고, 외측 포지션(692)은 측벽(607)에 더 가깝다. 캐리지(680)는, 컷아웃들(688) 내에 지지되는 가열 엘리먼트의 팽창 및/또는 수축의 결과로서, 내측 포지션(691)으로부터 외측 포지션(692)으로 이동하고 그리고 그 반대의 경우도 가능하다.
[0086] 도 9의 레일(690)은 원통형 바디(601)의 표면(603)에 부착된 트랙으로서 도시된다. 캐리지(680)의 최하부의 홈(groove)(686)은 가열 엘리먼트(620)의 팽창 및 수축 동안 레일(690)을 따라 라이딩(ride)하기 위해 레일(690)과 협력하여 상호작용한다. 도 9에 도시된 구성은 단지 하나의 예시적인 실시예를 나타낼 뿐이다. 일부 실시예들에서, 캐리지(680)는 바디의 표면의 홈 내에 라이딩하는 돌출부를 최하부 상에서 갖는다. 당업자들은, 캐리지가 가열 엘리먼트를 지지하고 그리고 가열 엘리먼트의 팽창/수축에 따라 이동하는 것을 가능하게 하는, 컴포넌트들의 다른 어레인지먼트들이 있다는 것을 이해할 것이다. 일부 실시예들에서, 각각의 가열 엘리먼트는 캐리지에서 지지된다. 일부 실시예들에서, 가열 엘리먼트들 중 적어도 하나는 캐리지 내에 있고, 가열 엘리먼트들 중 적어도 하나는 캐리지 내에 있지 않다.
[0087] 캐리지(680)는, 가열 엘리먼트를 바디로부터 전기 절연시키는 임의의 적절한 재료로 제조될 수 있다. 적절한 재료들은, 석영, 세라믹(예컨대, Al2O3) 및/또는 세라믹 섬유 절연 재료(예컨대, 다공성 세라믹)를 포함한다(그러나 이에 제한되지 않음).
[0088] 가열기 어셈블리(600)는 프로세싱 챔버 내에서 정지 상태로 유지될 수 있는 반면, 프로세싱 챔버의 다른 컴포넌트들은 회전할 수 있다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 가열기 어셈블리(600)는, 서셉터 어셈블리가 지지 포스트(160)의 축을 중심으로 회전하는 동안, 정지되어 있다. 이러한 종류의 실시예들에서, 가열기 어셈블리(600)는, 서셉터 어셈블리에 연결되지 않고서, 서셉터 어셈블리의 최하부 근처에 포지셔닝될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 10에 도시된 바와 같이, 가열기 어셈블리(600)는 서셉터 어셈블리(140)의 통합형 컴포넌트(integral component)이다. 일부 실시예들에서, 내측 가열 엘리먼트(620a)는, 지지 포스트(160)의 회전 축 근처의, 서셉터 어셈블리(140)의 내측 영역 근처에 가열기 버퍼 영역을 생성한다. 회전 축은 서셉터 어셈블리에 대한 회전의 중심이고, 지지 포스트(160)의 포지션 ― 지지 포스트(160)를 중심으로 서셉터 어셈블리(140)가 회전함 ― 에 기반하여 결정될 수 있다. 이러한 종류의 실시예들에서, 가열기 어셈블리(600)는 서셉터 어셈블리와 함께 회전할 수 있거나, 또는 지지 포스트(160)의 회전이 가열기 어셈블리를 회전시키지 않도록, 지지 포스트(160)에 연결되지 않은 고정된 컴포넌트일 수 있다.
[0089] 내측 가열 엘리먼트(620a)는, 기판(60)과 내측 가열 엘리먼트(620a)의 일부 오버랩이 존재하도록 기판(60) 근처에 포지셔닝될 수 있거나, 또는 도시된 바와 같이 웨이퍼와 가열 엘리먼트(620a) 사이에 어떤 수직 오버랩도 존재하지 않도록 포지셔닝될 수 있다. 중간 가열 엘리먼트(620b)는 기판(60) 근처에 포지셔닝되거나 또는 기판(60)과 수직으로 오버랩하거나 또는 정렬될 수 있다. 외측 가열 엘리먼트(620c)는 웨이퍼의 외측 에지와 오버랩할 수 있거나, 또는 기판(60)과의 수직 오버랩을 거의 갖지 않거나 전혀 갖지 않을 수 있다.
[0090] 일부 실시예들에서, 가열기 어셈블리(600)는 서셉터 어셈블리(140) 근처에 포지셔닝되지만, 어셈블리의 통합형 컴포넌트는 아니다. 예컨대, 도 11은, 가열기 어셈블리(600)가 서셉터 어셈블리(140)의 최하부 표면(143) 근처에 포지셔닝된, 서셉터 어셈블리(140)의 개략적인 단면도를 도시한다.
[0091] 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따르면, 프로세싱 장치는 이송 스테이션과 연통하는 다수의 챔버들을 포함할 수 있다. 이러한 종류의 장치는 "클러스터 툴" 또는 "클러스터링된 시스템" 등으로 지칭될 수 있다.
[0092] 일반적으로, 클러스터 툴은, 기판 중심-발견 및 배향, 어닐링, 증착, 및/또는 에칭을 포함하는 다양한 기능들을 수행하는 다수의 챔버들을 포함하는 모듈식 시스템이다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따르면, 클러스터 툴은, 적어도 제1 챔버 및 중앙 이송 챔버를 포함한다. 중앙 이송 챔버는, 로드 록 챔버들과 프로세싱 챔버들 사이에서 그리고 이들 간에서 기판들을 셔틀링(shuttle)할 수 있는 로봇을 하우징할 수 있다. 이송 챔버는 통상적으로 진공 상태로 유지되며, 기판들을, 하나의 챔버로부터 다른 챔버로, 그리고/또는 클러스터 툴의 프론트 엔드에 포지셔닝된 로드 록 챔버로 셔틀링하기 위한 중간 스테이지를 제공한다. 본 개시내용에 대해 적응될 수 있는 2개의 잘 알려진 클러스터 툴들은 Centura® 및 Endura®이며, 이들 둘 모두는, 캘리포니아, 산타클라라의 Applied Materials, Inc.로부터 입수가능하다. 그러나, 챔버들의 정확한 배열 및 조합은, 본원에서 설명되는 바와 같은 프로세스의 특정 단계들을 수행하는 목적들을 위해 변경될 수 있다. 사용될 수 있는 다른 프로세싱 챔버들은, 순환 층 증착(CLD; cyclical layer deposition), 원자 층 증착(ALD; atomic layer deposition), 화학 기상 증착(CVD; chemical vapor deposition), 물리 기상 증착(PVD; physical vapor deposition), 에칭, 사전-세정, 화학 세정, 열 처리, 이를테면, RTP, 플라즈마 질화(plasma nitridation), 어닐, 배향, 히드록실화(hydroxylation) 및 다른 기판 프로세스들을 포함한다(그러나 이에 제한되지 않음). 클러스터 툴 상의 챔버 내에서 프로세스들을 수행함으로써, 후속 막을 증착하기 이전에 산화 없이, 대기 불순물들에 의한 기판의 표면 오염이 회피될 수 있다.
[0093] 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따르면, 기판은 지속적으로 진공 또는 "로드 록" 상태들 하에 있고, 하나의 챔버로부터 다음 챔버로 이동될 때, 주변 공기에 노출되지 않는다. 따라서, 이송 챔버들은 진공 하에 있고, 진공 압력 하에서 "펌핑 다운(pump down)"된다. 불활성 가스들이 프로세싱 챔버들 또는 이송 챔버들 내에 존재할 수 있다. 일부 실시예들에서, 불활성 가스는 반응물들 중 일부 또는 전부를 제거하기 위한 퍼지 가스로서 사용된다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따르면, 퍼지 가스는, 반응물들이 증착 챔버로부터 이송 챔버로 그리고/또는 추가의 프로세싱 챔버로 이동하는 것을 방지하기 위해, 증착 챔버의 출구에서 주입된다. 따라서, 불활성 가스의 유동은 챔버의 출구에서 커튼을 형성한다.
[0094] 기판은, 단일 기판이 로딩되고, 프로세싱되고, 그리고 다른 기판이 프로세싱되기 전에 언로딩되는, 단일 기판 증착 챔버들 내에서 프로세싱될 수 있다. 기판은 또한, 다수의 기판이 챔버의 제1 부분 내로 개별적으로 로딩되고, 챔버를 통해 이동되고, 그리고 챔버의 제2 부분으로부터 언로딩되는 컨베이어 시스템과 유사하게 연속적인 방식으로 프로세싱될 수 있다. 챔버 및 연관된 컨베이어 시스템의 형상은 직선 경로 또는 곡선 경로를 형성할 수 있다. 부가적으로, 프로세싱 챔버는, 다수의 기판들이 중심 축을 중심으로 이동되고 그리고 캐러셀 경로 전반에 걸쳐 증착, 에칭, 어닐링, 세정 등의 프로세스들에 노출되는 캐러셀일 수 있다.
[0095] 프로세싱 동안, 기판은 가열 또는 냉각될 수 있다. 이러한 가열 또는 냉각은, 기판 지지부의 온도를 변화시키는 것, 및 가열된 또는 냉각된 가스들을 기판 표면으로 유동시키는 것을 포함하는(그러나 이에 제한되지 않음) 임의의 적절한 수단에 의해 달성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 지지부는, 기판 온도를 전도성으로(conductively) 변화시키도록 제어될 수 있는 가열기/냉각기를 포함한다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 이용되는 가스들(반응성 가스들 또는 불활성 가스들)은, 기판 온도를 국부적으로 변화시키도록 가열 또는 냉각된다. 일부 실시예들에서, 가열기/냉각기는, 기판 온도를 대류성으로(convectively) 변화시키기 위해, 챔버 내에서 기판 표면 근처에 포지셔닝된다.
[0096] 기판은 또한, 프로세싱 동안, 정지되어 있거나 또는 회전될 수 있다. 회전되는 기판은, 연속적으로 또는 불연속적인 단계들로 회전될 수 있다. 예컨대, 기판은 전체 프로세스 전반에 걸쳐 회전될 수 있거나, 또는 기판은 상이한 반응성 또는 퍼지 가스들에 대한 노출들 사이에서 소량만큼 회전될 수 있다. (연속적으로 또는 단계들로) 프로세싱 동안에 기판을 회전시키는 것은, 예컨대, 가스 유동 기하형상들에서의 국부적인 변동성의 영향을 최소화함으로써, 더 균일한 증착 또는 에칭을 생성하는 것을 도울 수 있다.
[0097] 원자 층 증착 타입 챔버들에서, 기판은, 공간적으로 또는 시간적으로 분리된 프로세스들에서 제1 및 제2 전구체들에 노출될 수 있다. 시간적 ALD는, 제1 전구체가 챔버 내로 유동하여 표면과 반응하는 전통적인 프로세스이다. 제2 전구체를 유동시키기 전에, 제1 전구체가 챔버로부터 퍼지된다(purged). 공간적 ALD에서, 제1 전구체 및 제2 전구체 둘 모두가 동시에 챔버로 유동되지만, 공간적으로 분리되며, 그에 따라, 전구체들의 혼합을 방지하는 영역이 유동들 사이에 존재한다. 공간적 ALD에서, 기판이 가스 분배 플레이트에 대해 이동되거나, 또는 그 반대의 경우도 가능하다.
[0098] 실시예들에서, 방법들의 부분들 중 하나 또는 그 초과가 하나의 챔버에서 발생하는 경우, 프로세스는 공간적 ALD 프로세스일 수 있다. 위에서 설명된 케미스트리(chemistry)들 중 하나 또는 그 초과가 호환가능하지 않을 수 있지만(즉, 챔버 상에서의 증착 및/또는 기판 표면 상에서가 아닌 반응을 초래함), 공간적 분리는 시약들이 가스상(gas phase)에서 각각에 노출되지 않는다는 것을 보장한다. 예컨대, 시간적 ALD는 증착 챔버를 퍼지하는 것을 수반한다. 그러나, 실제로, 추가의 시약을 유동시키기 전에 과잉의 시약을 챔버 밖으로 퍼지하는 것은 때때로 불가능하다. 따라서, 챔버 내의 얼마간 남아있는 시약이 반응할 수 있다. 공간적 분리를 이용시, 과잉 시약이 퍼지될 필요가 없으며, 교차-오염이 제한된다. 게다가, 챔버를 퍼지하기 위해서는 많은 시간이 사용될 수 있으며, 따라서, 퍼지 단계를 제거함으로써 스루풋(throughput)이 증가될 수 있다.
[0099] 본 명세서 전반에 걸쳐 "일 실시예", "특정 실시예들", "하나 또는 그 초과의 실시예들" 또는 "실시예"에 대한 언급은, 실시예와 관련하여 설명되는 특정 피처, 구조, 재료, 또는 특징이 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 위치들에서의 "하나 또는 그 초과의 실시예들에서", "특정 실시예들에서", "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"와 같은 문구들의 출현들은 반드시 본 개시내용의 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 게다가, 특정 피처들, 구조들, 재료들, 또는 특징들은 하나 또는 그 초과의 실시예들에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.
[00100] 본원에서의 개시내용이 특정 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 이러한 실시예들은 단지 본 개시내용의 원리들 및 애플리케이션들을 예시하는 것임을 이해해야 한다. 본 개시내용의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 개시내용의 방법 및 장치에 대해 다양한 수정들 및 변형들이 이루어질 수 있음이 당업자들에게 자명할 것이다. 따라서, 본 개시내용은 첨부된 청구항들 및 그 등가물들의 범위 내에 있는 수정들 및 변형들을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (15)

  1. 가열기 어셈블리로서,
    표면 및 중심 축을 갖는 원통형 바디; 및
    상기 원통형 바디의 표면 상에 축방향으로 이격된 복수의 가열 엘리먼트들을 포함하며,
    상기 복수의 가열 엘리먼트들 각각은 축방향으로 이격된 가열 구역을 형성하고, 각각의 가열 엘리먼트는 내측 단부 및 외측 단부를 갖는 나선형 형상을 갖고, 상기 내측 단부와 상기 외측 단부는 상기 가열 엘리먼트의 길이를 정의하고, 상기 나선형 형상의 각각의 코일은 인접한 코일들 사이의 아킹(arcing)을 방지하기에 충분한 거리만큼, 인접한 코일로부터 이격되는,
    가열기 어셈블리.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 가열 엘리먼트들은 상기 중심 축으로부터 제1 거리의 내측 가열 구역, 상기 중심 축으로부터, 상기 제1 거리보다 더 큰 제2 거리의 중간 가열 구역, 및 상기 중심 축으로부터, 상기 제2 거리보다 더 큰 제3 거리의 외측 가열 구역을 형성하는,
    가열기 어셈블리.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 내측 가열 구역은 제1 개수의 코일들을 갖는 내측 가열 엘리먼트를 포함하고, 상기 중간 가열 구역은 제2 개수의 코일들을 갖는 중간 가열 엘리먼트를 포함하고, 그리고 상기 외측 가열 구역은 제3 개수의 코일들을 갖는 외측 가열 엘리먼트를 포함하고, 상기 내측 가열 엘리먼트, 중간 가열 엘리먼트 및 외측 가열 엘리먼트 각각은 적어도 3개의 코일들을 포함하는,
    가열기 어셈블리.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제3 개수의 코일들은 상기 제1 개수의 코일들 및 상기 제2 개수의 코일들보다 더 많은,
    가열기 어셈블리.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 내측 가열 엘리먼트, 중간 가열 엘리먼트 및 외측 가열 엘리먼트 각각은 그래파이트(graphite)를 포함하는,
    가열기 어셈블리.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 내측 가열 엘리먼트는 상기 원통형 바디의 표면의 내측 채널 내에 포지셔닝되고, 상기 내측 채널은, 상기 내측 가열 엘리먼트의 길이가 상기 내측 채널 내에 있도록, 형상이 상기 내측 가열 엘리먼트에 일치하는,
    가열기 어셈블리.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 내측 채널은 상기 내측 가열 엘리먼트의 팽창을 허용하도록 상기 내측 가열 엘리먼트보다 더 넓고 그리고/또는 상기 내측 채널은, 상기 내측 채널의 벽들이 상기 내측 가열 엘리먼트의 최상부를 초과하여 연장되도록, 상기 내측 가열 엘리먼트의 높이보다 더 큰 깊이를 갖는,
    가열기 어셈블리.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 중간 가열 엘리먼트는 상기 원통형 바디의 표면의 중간 채널 내에 포지셔닝되고, 상기 중간 채널은, 상기 중간 가열 엘리먼트의 길이가 상기 중간 채널 내에 있도록, 형상이 상기 중간 가열 엘리먼트에 일치하는,
    가열기 어셈블리.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 중간 채널은 상기 중간 가열 엘리먼트의 팽창을 허용하도록 상기 중간 가열 엘리먼트보다 더 넓고 그리고/또는 상기 중간 채널은, 상기 중간 채널의 벽들이 상기 중간 가열 엘리먼트의 최상부를 초과하여 연장되도록, 상기 중간 가열 엘리먼트의 높이보다 더 큰 깊이를 갖는,
    가열기 어셈블리.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 외측 가열 엘리먼트는 상기 원통형 바디의 표면의 외측 채널 내에 포지셔닝되고, 상기 외측 채널은, 상기 외측 가열 엘리먼트의 길이가 상기 외측 채널 내에 있도록, 형상이 상기 외측 가열 엘리먼트에 일치하는,
    가열기 어셈블리.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 외측 채널은 상기 외측 가열 엘리먼트의 팽창을 허용하도록 상기 외측 가열 엘리먼트보다 더 넓은,
    가열기 어셈블리.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 외측 채널은, 상기 외측 가열 엘리먼트의 최상부가 상기 원통형 바디의 표면과 실질적으로 균등하도록, 상기 외측 가열 엘리먼트의 높이와 실질적으로 동일한 깊이를 갖는,
    가열기 어셈블리.
  13. 제3 항에 있어서,
    복수의 컷아웃(cutout)들을 갖는 캐리지(carriage)를 더 포함하며,
    각각의 컷아웃은 가열 엘리먼트를 지지하도록 사이즈가 정해지는,
    가열기 어셈블리.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 캐리지는 내측 포지션과 외측 포지션 사이에서 레일을 따라 이동하도록 구성되고, 상기 내측 포지션은 상기 외측 포지션보다 상기 중심 축에 더 가까운,
    가열기 어셈블리.
  15. 프로세싱 챔버로서,
    가스 분배 어셈블리;
    상기 가스 분배 어셈블리에 인접한 그리고 상기 가스 분배 어셈블리로부터 이격된 서셉터 어셈블리; 및
    제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항의 가열기 어셈블리를 포함하는,
    프로세싱 챔버.
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