KR20200104936A - 열적 프로세싱 챔버용 에지 링 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들은 개선된 온도 균일도로 기판을 지지하기 위한 에지 링을 제공한다. 특히, 본 발명의 실시예들은 에지 링의 에너지 수용면 상에 형성된 하나 또는 둘 이상의 표면적 증대 구조들을 가진 에지 링을 제공한다.

Description

열적 프로세싱 챔버용 에지 링{EDGE RING FOR A THERMAL PROCESSING CHAMBER}
본 발명의 실시예들은 일반적으로 기판 상에 디바이스들을 제조하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 더 특히, 본 발명의 실시예들은 프로세싱 챔버 내의 에지 영역 주위에서 기판을 지지하기 위한 기판 지지 링을 제공한다.
반도체 웨이퍼들 및 디스플레이 패널들과 같은 기판들의 프로세싱에서, 적당한 프로세싱 조건들이 프로세싱 챔버 내에서 유지되는 동안, 기판은 프로세싱 챔버 내의 지지부 상에 배치된다. 예를 들어, 기판은 열적으로 프로세싱되기 위해, 제어된 가열 사이클로 가열될 수 있다. 열적 프로세스 중에, 기판 위 또는 아래에 배치된 복사 에너지(radiant energy) 소스가 기판을 향해 열 에너지를 투사하는(project) 동안 기판이 에지 영역 주위에서 에지 링과 같은 지지 구조에 의해 지지될 수 있다.
도 1a는 열적 프로세싱 챔버에서 사용되는 통상적인 에지 링(101)의 단면도를 개략적으로 도시한다. 에지 링(101)은 프로세싱되는 기판(102)의 외경보다 약간 작은 내경을 갖는다. 프로세싱 동안, 에지 링(101)이 외측 에지 영역(104)에 의해 기판(102)에 접촉하고 기판(102)을 지지하도록, 기판(102)이 에지 링(101)의 지지면(105) 상에 배치된다. 기판(102)을 가열하기 위해 기판(102)과 에지 링(101) 아래에서 열 에너지(103)가 기판(102)에 전달될(directed) 수 있다.
그러나, 도 1a에 도시된 바와 같은 통상의 에지 링(101)은 때때로 기판(102)상의 외측 에지 영역(104) 주위에 온도 불균일을 야기한다. 온도 불균일은 기판(102)이 급속으로 가열될 때 더 확연해진다. 도 1b는 가열 동안의 기판의 외측 에지 영역(104) 주위의 온도 변화들을 개략적으로 도시한다. 도 1b에서, x-축은 0 내지 360°로 표시된, 기판의 외측 에지에서의 위치들을 방위각으로(azimuthally) 나타낸다. y-축은 평균 온도로부터의 온도 변화를 ℃로 나타낸다. 각각의 곡선(110, 111)은 급속 가열 동안의 기판의 측정값을 나타낸다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 기판의 에지 영역 주위의 온도 변화는 최대 8℃가 될 수 있다.
따라서, 프로세싱 챔버 내의 에지 영역 주위에서 기판을 지지하기 위한 개선된 기판 지지부가 필요하다.
본 발명의 실시예들은 일반적으로 기판을 프로세싱하기 위한 장치 및 방법들을 제공한다. 더 특히, 본 발명의 실시예들은 프로세싱 챔버 내에서 기판을 지지하기 위한 에지 링을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 프로세싱 챔버 내에서 기판을 지지하기 위한 에지 링을 제공한다. 에지 링은 내측 에지, 외측 에지, 상부측(upper side) 및 하부측(lower side)에 의해 규정되는(defined) 링 형상의 본체를 포함하며, 내측 에지와 외측 에지는 중심축을 중심으로 동심이다. 또한, 에지 링은 링 형상의 본체의 내측 에지로부터 방사상 내측으로 연장된 립(lip)을 포함한다. 기판이 중심축에 대해 수직한 주 평면(major plane)과 실질적으로 평행하도록, 립의 상부 표면의 적어도 부분이 기판의 외측 에지 주위에서 기판을 지지하도록 구성된다. 또한, 에지 링은 링 형상의 본체의 상부측 또는 하부측 중 적어도 하나 상에 형성된 하나 또는 둘 이상의 표면적 증대 구조들을 포함한다.
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 예시된다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주지되어야 하는데, 이는 본 발명이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
도 1a는 통상의 에지 링의 개략적인 단면도이다.
도 1b는, 통상의 에지 링에 의해 지지되었을 때, 가열 동안의 기판의 온도 변화를 도시한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 에지 링의 단면도이다.
도 2b는 도 2a의 에지 링의 부분 단면 사시도이다.
도 2c는 도 2a의 에지 링의 바닥측(bottom side)을 나타내는 부분 단면 사시도이다.
도 2d는 도 2a의 에지 링의 평면도이다.
도 2e는 도 2a의 에지 링의 저면도이다.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 실시예들에 따른 에지 링들을 개략적으로 도시한다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예들에 따라 상부 에너지 수용면을 가진 에지 링들을 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세싱 챔버의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 에지 링들과 통상의 에지 링 간의 성능 비교를 나타내는 그래프들을 포함한다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시예들에 따른 에지 링들을 개략적으로 도시한다.
이해를 용이하게 하기 위하여, 도면들에서 공통되는 동일한 요소들을 표시하는데 가능한 한 동일한 참조번호들이 사용되었다. 일 실시예에 개시된 요소들이 구체적인 언급 없이 다른 실시예들에서 유리하게 사용될 수 있는 것으로 고려된다.
본 발명의 실시예들은 기판 상에 디바이스들을 제조하기 위한 장치 및 방법들을 제공한다. 더 특히, 본 발명의 실시예들은 열적 프로세싱 동안 개선된 온도 균일도로 기판을 지지하기 위한 에지 링을 제공한다.
본 발명의 실시예들은 개선된 온도 균일도로 기판을 지지하기 위한 에지 링을 제공한다. 더 특히, 본 발명의 실시예들은 에지 링의 에너지 수용면 상에 형성된 하나 또는 둘 이상의 표면적 증대 구조들을 가진 에지 링을 제공한다. 표면적 증대 구조는 에지 링에서 노출되는 표면적과 질량의 비율을 증대시키고, 따라서 가열 동안의 방사상 온도 구배(gradient)를 감소시킨다. 표면적 증대 구조들은 평면의 링 본체로부터 수직으로 연장된 핀(fin)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 핀은 적어도 하나의 경사진 측(sloped side)을 가질 수 있다. 표면적 증대 구조의 추가된 질량은 또한 에지 링의 방위각 열 전도성을 개선시킨다. 따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 에지 링은 에지 링의 방위각 및 방사상 변형을 감소시키고, 에지 링과 기판 간의 열교환 균일도를 개선시키며, 따라서 프로세싱 균일도를 개선시킨다.
또한, 본 발명의 실시예들은, 에지 링의 무게 중심을 포함하는 평면에 가까운 평면에 배치되는 챔버 접촉면을 가진 에지를 제공한다. 그러나 무게 중심에 가까운 레벨(level)에 챔버 접촉면을 배치하면, 에지 링이 무게 중심에 가까운 레벨에서 지지됨으로써, 프로세싱 동안 에지 링의 변형을 감소시키고 제어한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 에지 링(200)의 단면도이다. 에지 링(200)은 챔버 내에서의 프로세싱 동안 기판(202)을 지지하도록 구성된다. 일반적으로, 에지 링(200)은 링 지지부(201)와 같은 챔버 구성 요소 상에 배치되고, 에지 영역(204)에 의해 기판(202)과 접촉하도록 그리고 기판(202)의 대부분이 복사 에너지(206)에 노출되게 하도록 구성된다.
에지 링(200)은 링 형상의 본체(210)를 포함한다. 링 형상의 본체(210)는 상부 표면(212), 하부 표면(214), 내측 에지(216) 및 외측 에지(218)에 의해 규정된다. 내측 에지(216)와 외측 에지(218)는 중심축(232)을 중심으로 동심원들일 수 있다. 내측 에지(216)는 내측 반경(220)을 가질 수 있고, 외측 에지(218)는 외측 반경(222)을 갖는다. 일 실시예에서, 링 형상의 본체(210)는 평면일 수 있으며, 중심축(232)에 대해 수직한 주 평면(234)을 갖는다.
링 형상의 본체(210)의 내측 에지(216)로부터 방사상 내측으로 립(224)이 연장된다. 립(224)은 에지 영역(204)에 의해 기판(202)을 지지하도록 구성된 상부 표면(226)을 갖는다. 립(224)은 기판(202)을 주 평면(234)에 실질적으로 평행하게 배치하도록 구성된다. 립(224)은 중심축(232)으로부터 반경(230)을 갖는, 내측 에지(216)에 대해 동심인 중앙 개구(228)를 형성한다. 중앙 개구(228)는 기판(202)의 배면(208)의 대부분을 복사 에너지(206)에 노출시킨다.
일 실시예에서, 하부 표면(214)상에 핀(236)이 형성될 수 있다. 핀(236)은 외측 에지(218)로부터 내측 에지(216) 및 립(224)까지의 온도 구배를 감소시킨다. 핀(236)은 하부 표면(214)의 표면적을 증대시킨다. 일 실시예에서, 핀(236)은 하부 표면(214)으로부터 수직으로 연장된 얇은 벽이다.
일 실시예에서, 핀(236)은 외측 에지(218) 및 내측 에지(216) 그리고 중앙 개구(228)에 대해 동심인 연속적인 원형 벽이다. 핀(236)은 외측 에지(218)와 내측 에지(216) 사이에 배치될 수 있다. 핀(236)은 중심축(232)으로부터 반경(238)을 갖는다. 핀(236)의 반경(238)은 에지 링(200)의 방사상 온도 구배 또는 온도 프로파일을 달성하고, 따라서, 가열 동안 에지 링(200)의 변형을 감소시키도록 설계될 수 있다. 일 실시예에서, 방사상 온도 구배는 내측 에지(216)를 향해 핀(236)을 배치함으로써 감소될 수 있다.
또한, 핀(236)은, 연속적이기 때문에, 에지 링(200)의 강성(stiffness)을 증대시키며, 반경 방향을 따라 그리고 방위각 방향을 따라 변형을 더 감소시킨다. 또한, 핀(236)은, 연속적이기 때문에, 에지 링(200)의 방위각 열 전도성을 증대시키고, 따라서 균일도를 개선시키고 변형을 감소시킨다.
일 실시예에서, 에지 링(200)은 외측 에지(218) 부근에서 링 형상의 본체(210)로부터 연장된 위치결정 림(positioning rim; 240)을 포함한다. 위치결정 림(240)은 도 2a에 점선으로 도시된 지지 링(201)과 같은 챔버 구성 요소에 에지 링(200)을 견고하게 설치하도록 구성된다.
일 실시예에서, 위치결정 림(240)의 바닥 표면(242)은 지지 링(201)과 접촉하도록 그리고 프로세싱 챔버로부터의 지지부를 수용하도록 구성된다. 일 실시예에서, 바닥 표면(242)은 실질적으로 평면이며, 에지 링(200)의 무게 중심(244)에 매우 근처에서 수직으로 배치된다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 주 평면(234)에 대해 평행한 평면(246)은 무게 중심(244)을 통과한다. 챔버로부터의 지지부들을 수용하는 바닥 표면(242)은 평면(246)으로부터 거리(248)에 있다. 일 실시예에서, 거리(248)는 약 0.75㎜ 또는 그 미만이다. 바닥 표면(242)은 무게 중심(244)의 위 또는 아래에서 0.75㎜ 미만에 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 무게 중심(244)에 가까이에서 수직으로 에지 링 지지면을 배치함으로써, 버킹(bucking)과 같은 에지 링의 변형이 감소된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 무게 중심 위 또는 아래의 평면 상에서 에지 링(200)을 지지함으로써, 에지 링의 버킹 방향이 조절될 수 있다.
일 실시예에서, 기판(202)의 배면(208)을 향해 투사되는 복사 에너지(206)에 기판(202)이 노출되는 동안, 에지 링(200)은 기판(202)을 지지하도록 구성된다. 에지 링(200)과 기판(202)은 모두 복사 에너지(206)에 의해 가열된다. 기판(202)의 에지 영역(204)은 에지 링(200)의 립(224)에 의해 복사 에너지(206)로부터 가려진다(shadowed). 에지 영역(204)은 에지 링(200)의 립(224)과의 직접 열교환에 의해 가열된다.
핀(236)과 같은 표면적 증대 구조는 에지 링(200)의 노출면을 증대시키고, 따라서 열 전도성을 증대시키며, 온도 구배를 감소시키고, 궁극적으로 에지 링(200)에서의 변형을 감소시킨다. 무게 중심(244)에 가까운 지지면(242)의 위치는 에지 링(200)의 버킹을 감소시키고, 따라서 에지 링의 변형을 또한 감소시킨다. 에지 링(200)의 변형이 감소되기 때문에, 에지 링(200)의 립(224)과 기판(202)의 에지 영역(204)이 전체 에지 영역(204) 주변에서 견고한 직접 접촉(solid direct contact)을 유지하고, 따라서, 에지 영역(204)에서 균일한 가열을 달성한다.
도 2b는 에지 링(200)의 부분 단면 사시도이다. 도 2c는 위치결정 림(240)의 바닥 표면(242)으로 지지 링(201)에 의해 지지되어 있는 에지 링(200)을 나타낸다. 도 2d는 에지 링(200)의 평면도이다. 도 2e는 에지 링(200)의 저면도이다.
에지 링(200)은 프로세싱되는 기판(202)의 물질에 따라 적당한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 에지 링(200)은 기판(202)의 물질와 유사한 열용량(thermal capacity)을 가진 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 에지 링(200)은 실리콘 기판을 프로세싱하기 위해 실리콘 탄화물 물질로 형성될 수 있다. 에지 링(200)은 분말 물질을 소결한 다음에 치수로 기계 가공(machining)함으로써 형성될 수 있다. 에지 링을 형성하기 위한 물질과 방법에 대한 세부 사항은 미국 특허 번호 제 6,888,104 호 및 미국 특허 번호 제 7,127,367호에서 발견할 수 있으며, 이 특허들은 인용에 의해 본 명세서에 통합된다.
본 발명의 실시예들은 열적 프로세싱 동안 복사 에너지 소스를 대면하도록 구성된 표면 상에 형성된 표면적 증대 구조들을 구비한 에지 링을 제공한다. 일 실시예에서, 에지 링의 질량과 복사 에너지 소스에 노출되는 에지 링 표면적의 비율은 약 0.55㎡/㎏ 초과일 수 있다. 다른 실시예에서, 질량과 노출된 면적의 비율은 약 0.70㎡/㎏ 초과일 수 있다. 다른 실시예에서, 질량과 노출된 면적의 비율은 약 0.7 내지 약 1.0㎡/㎏일 수 있다.
프로세싱 요건들에 따라 에지 링을 개선하거나 변경하기 위해 다양한 인자들이 고려될 수 있다. 예시적인 인자들은 에지 링의 질량과 노출된 면적의 비율, 에지 링의 외경, 무게 중심에 대한 지지면의 상대적 위치, 반경 방향에 따른 열 전도성, 방위각 방향에 따른 열 전도성, 및 에지 링의 강성을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 실시예들에 따른 에지 링들의 부분 단면도들이다. 도 3a 내지 도 3g에 도시된 에지 링들은, 기판과 에지 링 아래에 배치된 복사 에너지 소스로부터 기판이 가열되는 동안, 기판을 지지하도록 구성된다.
도 3a는 표면적 증대 핀(313)을 가지고 지지 링(301)에 설치된 동안 기판(302)을 지지하도록 구성된 에지 링(310)의 부분 개략 단면도이다. 에지 링(310)이 링 형상의 본체(311)의 바닥 표면(312)에 의해 지지되는 것을 제외하고, 에지 링(310)은 에지 링(200)과 유사하다.
도 3b는 에지 링(320)의 부분 개략 단면도이다. 에지 링(320)이 링 형상의 본체(321)의 내측 에지(322)에 배치된 핀(323)을 포함하는 것을 제외하고, 에지 링(320)은 에지 링(200)과 유사하다. 기판을 지지하기 위한 립(324)이 핀(323)으로부터 연장된다.
도 3c는 에지 링(330)의 부분 개략 단면도이다. 에지 링(330)이 링 형상의 본체(331)의 바닥 표면(332)에 의해 지지되는 것을 제외하고, 에지 링(330)은 에지 링(320)과 유사하다.
도 3d는 에지 링(340)의 부분 개략 단면도이다. 에지 링(340)이 수평면(341)으로부터 각도(342)로 틸팅된(tilted) 립(344)을 포함하는 것을 제외하고, 핀(345)을 가진 에지 링(340)은 에지 링(200)과 유사하다. 일 실시예에서, 각도는 약 10°이다. 일 실시예에서, 립(344)이 프로세싱 동안 실질적으로 수평이 되게 변형되도록, 지지면(343)의 위치가 무게 중심에 대해 조절될 수 있다.
도 3e는 에지 링(350)의 부분 사시도이다. 에지 링(350)이 복수의 불연속(discrete) 핀들(351)을 가진 것을 제외하고, 에지 링(350)은 에지 링(200)과 유사하다. 불연속 핀들(351)은 노출되는 표면적을 더 증대시킨다.
도 3f는 에지 링(360)의 부분 개략 단면도이다. 에지 링(360)이 동심으로 배열된 2개의 핀들(361, 362)을 포함하는 것을 제외하고, 에지 링(360)은 에지 링(200)과 유사하다. 2개의 핀들(361, 362)은 노출되는 표면적과 구조의 강성을 더 증대시킨다.
도 3g는 에지 링(370)의 부분 개략 단면도이다. 에지 링(370)이 융기 부분(372)을 가진 립(371)을 포함하는 것을 제외하고, 핀(375)을 포함한 에지 링(370)은 에지 링(200)과 유사하다. 융기 부분(372)은 기판(302)에 접촉하기 위한 상부 표면(373)을 갖는다. 융기 부분(372)은 하나의 연속적인 구조이거나, 복수의 불연속 구조들일 수 있다.
상기 예들에는 핀들이 도시되어 있으나, 표면적 증대 구조들은 임의의 적당한 형태를 가질 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예들에 따라 상부 에너지 수용면을 가진 에지 링들을 개략적으로 도시한다.
도 4a는 링 형상의 본체(411)의 상부 표면(413)으로부터 연장된 핀(412)을 가진 에지 링(410)을 나타낸다. 에지 링(410)은, 위에 배치된 복사 에너지 소스(403)에 의해 가열되는 동안, 기판(402)을 지지하도록 구성된다. 에지 링(410)은 기판(402)을 지지하기 위한 립(414)을 포함한다. 일 실시예에서, 복수의 패드들(pads; 415)이 기판(402)에 접촉하도록 립(414)으로부터 융기된다.
도 4b는 링 형상의 본체(421)의 내측 에지(423) 부근에 배치되어 상방향으로 연장된 핀(422)을 가진 에지 링(420)을 나타낸다. 립(424)은 핀(422)으로부터 연장된다.
도 4c는 상방향으로 연장된 핀(432)과 틸팅된 립(433)을 가진 에지 링(430)을 나타낸다.
도 4d는 상부 핀(441)과 하부 핀(442)을 가진 에지 링(440)을 나타낸다. 에지 링(440)은, 복사 소스가 기판(402)과 에지 링(440)의 위와 아래에 모두 배치된 경우에, 적합하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세싱 챔버(500)의 개략적인 단면도이다. 프로세싱 챔버(500)는 프로세싱 용적(processing volume; 504)을 규정하는 챔버 본체(502)를 포함한다. 챔버 본체(502)의 바닥측상에 윈도우(506)가 형성된다. 윈도우(506)는 석영으로 형성될 수 있다. 복사 에너지 소스(508)가 윈도우(506) 아래에 배치된다. 복사 에너지 소스(508)는 프로세싱 용적(504)을 향해 복사 에너지를 전달하도록 구성된다. 일 실시예에서, 복사 에너지 소스(508)는 복수의 램프들을 포함한다. 프로세싱 용적(504) 내부의 챔버 본체(502)의 상부 벽(512)에는 반사판(510)이 배치된다. 반사판(510)과 상부 벽(512)에 형성된 센서 포트들(524)을 통해 프로세싱 용적(504) 내의 온도를 검출하기 위해, 상부 벽(512) 위에 복수의 센서들(526)이 배치될 수 있다.
라이저 조립체(raiser assembly; 512)는 프로세싱 용적(504) 내에 배치된 로터(514)를 수직으로 이동시키고 회전시키도록 구성된다. 지지 링(516)은 로터(514) 상에 배치된다.
지지 링(516)에 의해 에지 링(518)이 지지된다. 프로세싱 동안 에지 링(518)에 의해 기판(522)이 지지된다. 복사 에너지 소스(508)가 에지 링(518)과 기판(522)을 모두 가열할 수 있도록, 에지 링(518)과 기판(522)이 복사 에너지 소스(508) 위에 배치된다. 에지 링(518)은 본 발명의 실시예들에 따른 임의의 에지 링들일 수 있다. 일 실시예에서, 에지 링(518)은 복사 에너지 소스(508)를 대면하는 표면적 증대 구조(520)를 포함한다.
프로세싱 동안, 에지 링(518)이 직접 접촉을 통한 전도(conduction)에 의해 기판(522)의 에지 영역을 가열하는 동안, 복사 에너지 소스(508)는 에지 링(518) 상에 배치된 기판(522)을 급속 가열하도록 구성된다. 본 발명의 실시예들에 따른 에지 링들은 기판(522)을 가로질러, 특히 에지 링에 의해 가려지는 에지 영역들을 따라, 온도 균일도를 개선시킨다.
열적 프로세싱 챔버에 대한 더 상세한 설명은 미국 특허 출원 공개번호 제 2009/0298300 호에서 찾아볼 수 있으며, 이 공개출원은 인용에 의해 본 명세서에 통합된다.
실험들은 통상의 에지 링들에 비해 본 발명의 실시예들이 크게 개선된 것을 보여준다. 도 6은 에지 링 변형의 측면에서 본 발명의 실시예들에 따른 에지 링들과 통상의 에지 링 간의 비교를 나타낸 그래프들을 포함한다.
곡선(601)은 1090℃로 가열되는 기판을 지지하고 있는 동안, 도 1a에 도시된 바와 같은 통상의 에지 링의 변형을 나타낸다.
곡선(602)은 1090℃로 가열되는 기판을 지지하고 있는 동안, 도 2a에 도시된 에지 링의 변형을 나타낸다.
곡선(603)은 1090℃로 가열되는 기판을 지지하고 있는 동안, 도 3a에 도시된 에지 링의 변형을 나타낸다.
곡선(604) 및 곡선(605)은 1090℃로 가열되는 기판을 지지하고 있는 동안, 도 3c에 도시된 에지 링의 변형을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 에지 링들이 에지 링 변형을 약 80% 만큼 감소시킨다는 것을 도시한다.
도 6에 반영된 프로세스들을 위해 가열되는 기판의 온도들이 또한 측정되었다.
도 1a에 도시된 통상의 에지 링에 있어서, 기판이 1090℃의 목표 온도로 가열되는 동안, 전체 기판에 대한 온도의 전형적인 표준 편차는 16.22℃이다.
도 2a에 도시된 에지 링에 있어서, 기판이 1090℃의 목표 온도로 가열되는 동안, 전체 기판에 대한 온도의 전형적인 표준 편차는 5.57℃이다.
도 3a에 도시된 에지 링에 있어서, 기판이 1090℃의 목표 온도로 가열되는 동안, 전체 기판에 대한 온도의 전형적인 표준 편차는 3.60℃이다.
도 3c에 도시된 에지 링에 있어서, 기판이 1090℃의 목표 온도로 가열되는 동안, 전체 기판에 대한 온도의 전형적인 표준 편차는 4.93℃이다.
따라서, 본 발명의 실시예들은 열적 프로세싱 동안 온도 균일도를 크게 개선시킨다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시예들에 따른 에지 링들의 부분 단면도들이다. 도 7a 내지 도 7c에 도시된 에지 링들은, 하나 또는 둘 이상의 경사진 표면들을 구비한 표면적 증대 구조를 갖는 것을 제외하고, 도 2a 내지 도 2e의 에지 링(200)과 유사하다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 에지 링(700)의 부분 단면도이다. 에지 링(700)은 실질적으로 평면인 링 형상의 본체(702)를 포함한다. 링 형상의 본체(702)는 기판(701)을 위에 지지하기 위해 방사상 내측으로 연장된 립(714)을 갖는다. 표면적 증대 구조인 핀(704)이 평면 링 형상의 본체(702)의 하부 표면(702a)으로부터 연장된다. 핀(704)은 에지 링(700)에서 노출되는 표면적과 질량의 비율을 증대시킴으로써, 가열 동안의 에지 링(700)에서의 방사상 온도 구배를 감소시킨다. 또한, 핀(704)은 에지 링(700)의 강성을 증대시킨다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 핀(704)은 평면 링 형상의 본체(702)에 대해 실질적으로 수직한 내측(706)과, 평면 링 형상의 본체(702)에 대해 경사진 외측(708)을 갖는다.
에지 링(200)의 핀(236)과 같이 2개의 수직측들을 갖는 핀들과 비교하면, 경사진 측(708)은 전체 높이가 감소된 상태에서 유사한 효과를 가능하게 한다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 동일한 질량과 동일한 강성을 달성하기 위해, 경사진 핀(704)의 전체 높이(710)는 수직 핀의 전체 높이(712)보다 더 짧다. 감소된 높이는 에지 링을 제조하기 위해 필요한 원료의 양을 감소시킬 수 있으므로, 비용을 감소시킨다. 예컨대, 에지 링들은 통상적으로 잉곳(ingot) 세그먼트로부터 기계 가공된다. 에지 링의 전체 높이를 감소시킴으로써, 잉곳 세그먼트의 길이가 또한 감소되고, 이에 따라, 필요한 원료의 양도 감소된다. 또한, 직선측들을 가진 핀들보다 경사진 측을 가진 핀들이 더 용이하게 제조될 수 있으므로, 비용을 더 감소시킨다.
도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에지 링(720)의 부분 단면도이다. 에지 링(720)이 평면 링 형상의 본체(722)로부터 연장된 경사진 내측(726)과 수직 외측(728)을 구비한 핀(724)을 갖는 것을 제외하고, 에지 링(720)은 에지 링(700)과 유사하다.
도 7c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에지 링(740)의 부분 단면도이다. 에지 링(740)이 평면 링 형상의 본체(742)로부터 연장된 경사진 내측(746)과 경사진 외측(748)을 구비한 핀(744)을 갖는 것을 제외하고, 에지 링(740)은 에지 링(700)과 유사하다.
하나 또는 둘 이상의 경사진 측이 전술한 표면적 증대 핀들(236, 313, 323, 345, 351, 361, 362, 375, 412, 422, 432, 441)중 임의의 핀과 조합될 수 있음이 주지되어야 한다.
원형 에지 링들에 대해 상술하였으나, 본 발명의 실시예들은 상이한 형상의 기판들을 프로세싱하기 위해 정사각형, 직사각형, 타원형 등의 다른 형상들의 에지 링들에 적용될 수 있다.
열적 프로세스 및 열적 프로세싱 챔버에 대해 상술하였으나, 본 발명의 실시예들은 지지 구조 또는 기판이 복사 에너지에 노출되는 임의의 프로세스 챔버 및 임의의 프로세스에 사용될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 실시예들에 관한 것이나, 본 발명의 기본적인 범위를 벗어나지 않고 다른 추가적인 실시예들이 안출될 수 있으며, 그 범위는 하기된 특허청구범위에 의해 결정된다.

Claims (14)

  1. 에지 링으로서,
    상부 표면, 하부 표면, 내측 에지 및 외측 에지에 의해 규정되는 링 형상의 본체 ― 상기 내측 에지 및 상기 외측 에지는 중심축을 중심으로 동심임 ―;
    상기 링 형상의 본체의 상기 내측 에지로부터 방사상 내측으로 연장된 립; 및
    상기 내측 에지와 상기 외측 에지 사이에서, 상기 링 형상의 본체의 상기 하부 표면 상에 형성되는 핀
    을 포함하는,
    에지 링.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 립은, 상기 링 형상의 본체의 상기 내측 에지에 대해 동심인 중앙 개구를 형성하는,
    에지 링.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 핀은 상기 링 형상의 본체의 상기 하부 표면의 표면적을 증대시키는,
    에지 링.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 핀은, 상기 하부 표면으로부터 수직하게 연장된 얇은 벽체인,
    에지 링.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 핀은, 상기 외측 에지 및 상기 내측 에지에 대해 동심인 연속적인 원형 벽체인,
    에지 링.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 외측 에지 부근에서 상기 링 형상의 본체로부터 연장된 위치결정 림
    을 더 포함하는,
    에지 링.
  7. 에지 링으로서,
    상부 표면, 하부 표면, 내측 에지 및 외측 에지에 의해 규정되는 링 형상의 본체;
    상기 링 형상의 본체의 상기 내측 에지로부터 방사상 내측으로 연장된 립;
    상기 외측 에지 부근에서 상기 링 형상의 본체로부터 연장된 위치결정 림; 및
    상기 내측 에지에서의 상기 립과 상기 외측 에지에서의 상기 위치결정 림 사이에서, 상기 링 형상의 본체의 상기 하부 표면 상에 형성되는 핀
    을 포함하는,
    에지 링.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 내측 에지 및 상기 외측 에지는 중심축을 중심으로 동심원들을 형성하는,
    에지 링.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 링 형상의 본체는 상기 중심축에 대해 수직한 주 평면을 갖는,
    에지 링.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 립은 기판의 에지 영역을 지지하도록 구성된 상부 표면을 갖는,
    에지 링.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 립은, 상기 기판을 상기 주 평면에 실질적으로 평행하게 배치하도록 구성되는,
    에지 링.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 핀은 열 전도성을 증대시키고 상기 외측 에지로부터 상기 내측 에지 및 상기 립으로의 온도 구배를 감소시키는,
    에지 링.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 위치결정 림은,
    프로세싱 챔버의 다른 구성 요소에 상기 에지 링을 견고하게 설치하도록 구성되는,
    에지 링.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 위치결정 림의 바닥 표면은 지지 링과 접촉하도록 그리고 상기 프로세싱 챔버로부터의 지지부를 수용하도록 구성되는,
    에지 링.
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