KR20170043458A

KR20170043458A - 베이스 없는 램프들을 위한 램프 베이스 어댑터 설계

Info

Publication number: KR20170043458A
Application number: KR1020160131340A
Authority: KR
Inventors: 조세프 엠. 라니시; 아론 밀러; 올레그 세레브리아노브
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2015-10-13
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2017-04-21
Anticipated expiration: 2036-10-11
Also published as: US20170105249A1; CN206349336U; US10820379B2; TWM544101U; TW201713896A; TWI693363B; CN106900087B; KR102536765B1; US10271383B2; CN106900087A; US20200053836A1

Abstract

본 개시내용의 구현예들은 처리 챔버에서 이용하기 위한 어댑터를 제공한다. 일 구현예에서, 어댑터는, 제1 단부 및 제1 단부에 대향하는 제2 단부를 갖는 중공 바디; 중공 바디 내에서 이 바디의 종방향 축에 대하여 대칭으로 배치된 제1 블록 및 제2 블록 - 제1 블록 및 제2 블록은 제1 블록과 제2 블록 사이에 중앙 개구를 정의함 -; 및 중공 바디에 대하여 제1 블록 및 제2 블록의 이동을 국한시키도록 제1 블록 및 제2 블록과 접촉하여 배치된 리텐션 디바이스를 포함한다. 중앙 개구는 제1 블록 및 제2 블록이 램프의 프레스 시일과의 직접 접촉을 제공하게 하는 크기를 갖는다.

Description

베이스 없는 램프들을 위한 램프 베이스 어댑터 설계{LAMP BASE ADAPTER DESIGN FOR BASELESS LAMPS}

본 개시내용의 구현예들은 일반적으로 기판을 열 처리하기 위한 장치에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 개시내용의 구현예들은 처리 챔버에서 열 복사의 소스로서 이용되는 램프들을 위한 어댑터에 관한 것이다.

기판들의 급속 열 처리(rapid thermal processing)(RTP) 동안, 제어된 환경에서 기판을 약 1350℃까지의 최대 온도로 급속 가열하기 위해 열 복사가 일반적으로 이용된다. 이 최대 온도는 특정 프로세스에 종속하여 1초 미만 내지 수분의 범위의 특정 시간량 동안 유지된다. 다음에, 기판은 추가 처리를 위해 실온으로 냉각된다.

고전압, 예를 들어 약 40 볼트 내지 약 130 볼트의 텅스텐 할로겐 램프들이 RTP 챔버들에서 열 복사의 소스로서 흔히 이용된다. 현재의 램프 어셈블리 설계들은 램프 바디, 전구, 및 램프 바디에 결합되는 베이스를 포함한다. 램프 베이스는 인쇄 회로 보드(PCB) 구조물 상의 리셉터클과 교합(mate)하여, 램프 어셈블리의 용이한 제거 및 교체를 용이하게 한다. 전구(전형적으로 전구 내의 필라멘트 또는 퓨즈)가 고장날 때, 베이스 자체가 적절하게 기능하고 있더라도, 램프 바디에 결합되는 베이스를 포함하는 전체 램프 어셈블리가 교체될 필요가 있다. 기능하는 베이스를 결함있는 전구로 인해 교체하는 것은 불필요한 낭비 및 비용을 야기한다.

그러므로, 필요에 따라 램프들의 높이를 조절하는 능력을 제공하며 비용을 감소시키기 위한 개선된 램프 설계를 제공하는 것이 바람직하다.

본 개시내용의 구현예들은 처리 챔버에서 이용하기 위한 어댑터를 제공한다. 일 구현예에서, 어댑터는, 제1 단부 및 제1 단부에 대향하는 제2 단부를 갖는 중공 바디(hollow body); 중공 바디 내에서 이 바디의 종방향 축에 대하여 대칭으로 배치된 제1 블록 및 제2 블록 - 제1 블록 및 제2 블록은 제1 블록과 제2 블록 사이에 중앙 개구를 정의함 -; 및 중공 바디에 대하여 제1 블록 및 제2 블록의 이동을 국한시키도록 제1 블록 및 제2 블록과 접촉하여 배치된 리텐션 디바이스(retention device)를 포함한다. 중앙 개구는 제1 블록 및 제2 블록이 램프의 프레스 시일(press seal)과의 직접 접촉을 제공하도록 하는 크기를 갖는다.

다른 구현예에서, 램프 어셈블리가 제공된다. 램프 어셈블리는 램프 - 램프는 필라멘트가 내부에 배치되어 있는 램프 캡슐, 및 램프 캡슐로부터 연장되는 프레스 시일을 포함함 -; 및 램프와 제거가능하게 맞물리는 어댑터를 포함하고, 어댑터는, 제1 단부 및 제1 단부에 대향하는 제2 단부를 갖는 원통형의 중공 바디이고, 어댑터는, 제1 단부에서 어댑터의 종방향 축에 대하여 대칭으로 배치된 제1 컷아웃 및 제2 컷아웃; 어댑터의 종방향 축에 대하여 대칭으로 배치된 제1 블록 및 제2 블록 - 제1 블록은 제1 컷아웃 내에 수용되고, 제2 블록은 제2 컷아웃 내에 수용됨 -; 및 원통형의 중공 바디 내로 제1 블록 및 제2 블록의 이동을 국한시키도록 원통형의 중공 바디 주위에 배치된 리텐션 디바이스 - 제1 블록과 제2 블록은 프레스 시일의 통과를 허용하기 위한 개구를 정의함 - 를 포함한다.

또 다른 구현예에서, 램프 어셈블리는 램프 - 램프는 필라멘트가 내부에 배치되어 있는 램프 캡슐, 및 램프 캡슐로부터 연장되는 프레스 시일을 포함함 -; 및 램프와 제거가능하게 맞물리는 어댑터를 포함하고, 어댑터는, 제1 단부 및 제1 단부에 대향하는 제2 단부를 갖는 원통형의 중공 바디이고, 어댑터는, 원통형의 중공 바디 내에서 이 바디의 종방향 축에 대하여 대칭으로 배치된 제1 블록 및 제2 블록 - 제1 블록과 제2 블록은 프레스 시일의 통과를 허용하기 위한 개구를 정의함 -; 및 원통형의 중공 바디 내로 제1 블록 및 제2 블록의 이동을 국한시키도록 원통형의 중공 바디 주위에 배치된 리텐션 디바이스를 포함한다.

위에서 간략하게 요약되며 아래에 더 상세하게 논의되는 본 개시내용의 구현예들은 첨부 도면들에 도시된 본 개시내용의 예시적인 구현예들을 참조하여 이해될 수 있다. 그러나, 본 개시내용은 동등한 효과의 다른 구현예들을 허용할 수 있으므로, 첨부 도면들은 본 개시내용의 전형적인 구현예들만을 예시하며, 따라서 개시 내용의 범위를 제한하는 것으로 고려되어서는 안 된다는 점에 유의해야 한다.
도 1은 본 개시내용의 구현예들이 실시될 수 있는 RTP 챔버의 개략적인 단면도이다.
도 2는 냉각 챔버에서의 램프 어셈블리 하우징들 내의 램프 어셈블리들의 어레이의 상부도를 예시한다.
도 3a는 본 개시내용의 구현예들에 따른 RTP 챔버에서 이용하기 위한 램프 어셈블리의 단면 사시도를 예시한다.
도 3b는 본 개시내용의 일 구현예에 따른 개구를 정의하도록 결합되는 블록들의 개략적인 상부도를 예시한다.
도 3c는 블록들이 O-링들에 의해 고정되는 방법을 도시하는 램프 어셈블리의 일부의 사시도를 예시한다.
도 3d는 프레스 시일 영역과 프레스 시일로부터의 전기 전도성 와이어들 또는 리드들 사이의 간격 "D1"을 도시하는 램프 어셈블리의 단면 사시도를 예시한다.
도 4a는 본 개시내용의 다른 구현예에 따른 램프 어셈블리의 단면 사시도를 예시한다.
도 4b는 개구 내로 완전히 삽입된 램프를 갖는 램프 어셈블리의 일부의 단면 사시도를 예시한다.
이해를 용이하게 하기 위해서, 가능한 경우에, 도면들에 공통인 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 이용되었다. 도면들은 비례에 맞춰 그려지지는 않으며, 명료성을 위해 단순화될 수 있다. 일 구현예의 요소들 및 특징들은 추가 언급 없이도 다른 구현예들에 이롭게 포함될 수 있다고 고려된다.

도 1은 본 개시내용의 구현예들이 실시될 수 있는 급속 열 처리(RTP) 챔버(100)의 개략적인 단면도이다. RTP 챔버(100)는, 예를 들어 열 어닐링, 열 클리닝, 열 화학 기상 증착, 열 산화 및 열 질화와 같은 프로세스들을 위해 기판(164)을 가열하는 제어된 열 사이클(controlled thermal cycle)을 제공할 수 있다. 본 개시내용의 구현예들은 또한 최하부, 최상부 또는 양쪽 모두로부터 가열되는 에피택셜 퇴적 챔버들, 그리고 최하부 가열이 이용되는 다른 RTP 챔버들에서도 이용될 수 있다고 고려된다. RTP 챔버(100)는 프로세스 구역(138)을 인클로징하는 챔버 벽들(136)을 포함한다. 예를 들어, 프로세스 구역(138)을 인클로징하는 챔버 벽들(136)은 메인 바디(152)에 의해 형성되는 측벽들(140)과 최하부 벽들(144), 및 메인 바디(152) 상에 놓인 윈도우(156)에 의해 형성되는 최상부 벽(148)을 포함할 수 있다. 메인 바디(152)는 스테인리스 스틸로 이루어질 수 있지만, 알루미늄 및 다른 적합한 재료들도 또한 이용될 수 있다. 윈도우(156)는 적외광에 투명한 재료, 예컨대 투명한 용융 실리카 석영(clear fused silica quartz)으로 이루어진다.

기판 지지체(160)는 프로세스 구역(138)에서의 처리 동안 기판(164)을 유지한다. 기판 지지체(160)는 처리 동안 기판(164)을 회전시키는 회전가능한 구조물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 지지체(160)는 메인 바디(152)에서의 채널(172) 내에 위치된 자기 부상 회전자(168)를 포함할 수 있다. 자기 부상 회전자(168)는 석영 지지 실린더(176)를 지지하고, 석영 지지 실린더의 최상부에는 기판(164)을 유지하기 위한 지지 링(180)이 있다. 회전자(168)를 포함하는 채널(172)의 외부에 위치되는 자기 고정자(184)는 채널(172)에서의 회전자(168)의 회전을 자기적으로 유도하기 위해 이용되고, 이는 결국 지지 링(180) 상에서의 기판(164)의 회전을 야기한다. 기판(164)은 예를 들어 약 100 내지 약 250 rpm(revolutions per minute)으로 회전될 수 있다.

복사 소스(188)가 복사를 기판(164) 상으로 지향시키고, 프로세스 구역(138)의 최상부에 있는 복사 투과성 윈도우(radiation permeable window)(156) 위의 RTP 챔버(100)의 천장(192)에서와 같이 기판(164) 위에 위치될 수 있다. 복사 소스(188)는 약 200㎚ 내지 약 4500㎚의 파장들을 갖는 복사와 같이 기판(164)을 가열하는 파장들에서 복사를 발생시킨다. 일 구현예에서, 복사 소스(188)는 램프 어셈블리들(20)의 허니콤 어레이(honeycomb array)(196)를 포함할 수 있다. 어레이(196)는 기판(164)에 걸쳐 온도들을 제어하도록 독립적으로 조절될 수 있는, 대략 방사상의 하나 이상의 가열 구역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 양태에서, 복사 소스(188)는 15개의 방사상 대칭 구역으로 분할되는 409개의 램프를 포함할 수 있다. 각각의 구역은 기판(164)에 전달되는 열의 방사상 프로파일의 미세한 제어를 제공하도록 독립적으로 제어될 수 있다. 복사 소스(188)는 열 처리를 위해 기판(164)을 급속하게, 예를 들어 약 50℃/s 내지 약 280℃/s의 속도로 가열할 수 있다.

램프 어셈블리들(20)의 어레이(196) 내의 각각의 램프 어셈블리(20)는 튜브형 램프 어셈블리 하우징(204) 내에 인클로징된다. 램프 어셈블리 하우징(204)의 하나의 단부는 투과 윈도우(156)에 인접해 있다. 램프 어셈블리 하우징(204)은 램프 어셈블리들(20)로부터 기판(164)으로의 광 및 열 전달의 효율을 증가시키기 위해 반사성 내측 표면(208)을 가질 수 있다. 램프 어셈블리 하우징(204)은, 상부 및 하부 유체 챔버 벽들(216, 220), 및 원통형 유체 챔버 측벽(224)에 의해 정의되는 유체 냉각 챔버(212) 내에 인클로징될 수 있다. 클램프들(256)은 메인 바디(152), 윈도우(156) 및 냉각 챔버(212)를 함께 고정시킨다. O-링들(260)이 윈도우(156)와 냉각 챔버(212) 사이에 그리고 윈도우(156)와 메인 바디(152) 사이에 위치되어, 그 계면들에서 진공 밀봉을 제공한다. 예를 들어 물과 같은 냉각 유체가 냉각 유체 유입구(228)를 통해 냉각 챔버(212) 내로 도입되고, 냉각 유체 유출구(232)를 통해 냉각 챔버(212)로부터 제거될 수 있다.

도 2는 냉각 챔버(212)에서의 램프 어셈블리 하우징들(204) 내의 램프 어셈블리들(20)의 어레이(196)의 상부도를 예시한다. 냉각 유체는 램프 어셈블리 하우징들(204) 사이의 공간(236)에서 이동하고, 램프 어셈블리 하우징들(204) 내의 램프 어셈블리들(20)로부터 열을 전달하기 위한 효과적인 유체 유동을 보장하도록 배플들(240)에 의해 지향될 수 있다. 램프 어셈블리 하우징들(204)에서의 압력을 감소시키기 위해 진공 펌프(248)가 제공된다. 진공 펌프(248)는 원통형 측벽(224)에서의 도관(252) 및 냉각 챔버(212)의 최하부 벽(220)에서의 홈들에 의해 램프 어셈블리 하우징들(204)에 결합된다.

일부 구현예들에서, 헬륨과 같은 열 전도성 가스의 가압 소스(pressurized source)(도시되지 않음)가 제공되며, 열 전도성 가스로 램프 어셈블리 하우징(204)을 냉각하도록 구성될 수 있고, 그에 의해 램프 어셈블리들(20)과 냉각 챔버(212) 사이의 열 전달을 용이하게 한다. 가압 소스는 포트 및 밸브를 통해 램프 어셈블리 하우징(204)에 접속될 수 있다. 열 전도성 가스는 램프 어셈블리 하우징(204)(및 그에 따른 램프 어셈블리 하우징 내부에 배치된 램프 어셈블리(20))이 열 전도성 가스의 감소된 압력 하에서 동작되도록 하는 방식으로 도입될 수 있다.

메인 바디(152)의 최하부 벽(144)은 기판(164) 아래에 위치된 반사성 플레이트(264)를 포함할 수 있다. 처리 동안 기판(164)의 온도를 검출하기 위해, 광섬유 프로브들(fiber optic probes)을 갖는 고온계들과 같은 하나 이상의 온도 센서(268)가 또한 제공될 수 있다. 센서들(268)은 챔버 제어기(272)에 접속되고, 챔버 제어기는 구역 내의 램프 어셈블리들(20)의 그룹 및 개별 램프 어셈블리들(20)에 공급할 전력 레벨을 결정하기 위해 센서들의 출력을 이용할 수 있다. 램프 어셈블리들(20)의 각각의 그룹은 별개로 전력을 공급받을 수 있고, 다중 구역 램프 드라이버(276)에 의해 제어될 수 있으며, 다중 구역 램프 드라이버는 결국 제어기(272)에 의해 제어된다.

가스 공급부(280)가 프로세스 가스를 프로세스 구역(138) 내로 제공할 수 있고, RTP 챔버(100) 내의 분위기(atmosphere)를 제어할 수 있다. 가스 공급부(280)는 프로세스 가스의 소스(284), 및 소스(284)를 RTP 챔버(100)에서의 가스 유입구(도시되지 않음)에 접속하여 RTP 챔버(100) 내에 가스를 제공하는 유동 제어 밸브(292)를 갖는 도관(288)을 포함한다. 배기 장치(exhaust)(202)가 RTP 챔버(100) 내의 가스의 압력을 제어하고, RTP 챔버(100)로부터 프로세스 가스를 배기시킨다. 배기 장치(202)는, 소비된 프로세스 가스를 수용하고 그 소비된 가스를 배기 도관(210)에 전달하는 하나 이상의 배기 포트(206)를 포함할 수 있고, 배기 도관은 하나 이상의 배기 펌프(211)에 피딩된다. 배기 도관(210) 내의 스로틀 밸브(213)가 RTP 챔버(100) 내의 가스의 압력을 제어한다.

RTP 챔버(100)는 상부 냉각 유체 챔버 벽(216)의 최상부에 인쇄 회로 보드(PCB) 구조물(297)을 더 포함할 수 있다. PCB 구조물(297)은 램프 어셈블리(20)의 전기 커넥터들을 수용하도록 구성된 리셉터클들(299)을 포함할 수 있다. PCB 구조물(297)은, 다중 구역 램프 드라이버(276) 및 제어기(272)로부터 램프 어셈블리들(20)로 전력 및 신호들을 전달하기 위한 전기 트레이스들 및 다른 전기 요소들을 또한 포함할 수 있다. 복수의 램프 어셈블리(20) 각각은 드라이버(276)를 통해 전력 공급 소스(도시되지 않음)에 전기 접속하기 위해 PCB 구조물(297) 내로 삽입된다.

예시적인 램프 어셈블리

도 3a는 본 개시내용의 구현예들에 따른 RTP 챔버(100)와 같은 RTP 챔버에서 이용하기 위한 램프 어셈블리(300)의 단면 사시도를 예시한다. 램프 어셈블리(300)는 도 1에 도시된 램프 어셈블리(20)를 대신하여 이용될 수 있다. 본 개시내용의 구현예들은 최하부 가열이 이용되는 다른 RTP 챔버들, 최하부, 최상부 또는 양쪽 모두로부터 가열되는 에피택셜 퇴적 챔버들과 같은 다른 열 처리 챔버들, 또는 기판을 처리하기 위해 램프 어셈블리가 이용되는 임의의 처리 챔버들에서 또한 이용될 수 있다고 고려된다. 도 3에서 설명된 개념 및 특징들은 본 개시내용에 논의된 다른 구현예들에 동일하게 적용가능하다는 점에 유의해야 한다.

램프 어셈블리(300)는 램프 캡슐(302) - 램프 캡슐(302)은 램프 캡슐(302)의 하나의 단부로부터 연장되는 프레스 시일(304)을 가짐(램프 캡슐(302)과 프레스 시일(304)은 집합적으로 램프라고 지칭될 수 있음) -; 및 프레스 시일(304)의 적어도 일부와 제거가능하게 맞물리기 위한 어댑터(306)를 일반적으로 포함한다. 프레스 시일(304)은 프레스 시일(304)의 밖으로 연장되는 전기 전도성 와이어들 또는 리드들(303)을 갖는다. 램프 캡슐은 프레스 시일(304) 내에 배치된 전기 전도성 와이어들 또는 리드들에 전기적으로 접속되는 필라멘트(도시되지 않음)를 일반적으로 포함한다.

램프는 램프 캡슐(302) 또는 프레스 시일(304) 내에 퓨즈를 가질 수도 있고 갖지 않을 수도 있다. 퓨즈는 일반적으로 램프 고장 동안 램프 내에서의 아킹(arcing) 및 포텐셜 익스플로전(potential explosion)을 제한하기 위해 제공된다. 퓨즈(도시되지 않음)는 램프 고장 동안의 캡슐의 바람직하지 않은 균열 또는 파손을 방지하기 위해 램프 캡슐(302)과 프레스 시일(304) 외부에 제공될 수 있다. 램프가 단순한 캡슐/퓨즈 스타일인 경우들에서(즉, 어댑터가 퓨즈를 포함하지 않고, 퓨즈는 램프의 내부 또는 외부에 통합됨), 퓨즈는 램프와 함께 교체될 수 있다. 램프가 단순한 캡슐 스타일인 경우들에서(즉, 퓨즈가 램프에서 이용되지 않고, 어댑터에 의해 제공될 수 있음), 어댑터(306)는 램프의 전기 전도성 와이어들 또는 리드들(303)에 접속될 퓨즈를 선택적으로 제공할 수 있다. 이 경우, 퓨즈는 어댑터(306)로부터 분리되게 될 수 있고, 어댑터(306)의 최상부를 통해 교체될 수 있다.

어댑터(306)는, 제1 단부(307) 및 제1 단부(307)에 대향하는 제2 단부(309)를 갖는 긴 바디일 수 있다. 일 구현예에서, 어댑터(306)는 실질적으로 원통형의 중공 바디이다. 어댑터(306)의 제2 단부(309)는 플러그(350)로 밀봉되거나 폐쇄될 수 있다. 플러그(350)는, 램프와 PCB 사이의 허용오차(tolerances)가 클리어런스 홀들(clearance holes)을 갖는 제어된 부동 강성 플러그(controlled floating rigid plug), 또는 전도체들이 PCB와 맞물리기 위한 더 큰 전도체 홀들을 갖는 더 고정된 강성 플러그에 의해 수용되도록 조절될 수 있는 강성 플러그 또는 연성 플러그일 수 있다. 일부 구현예들에서, 플러그(350)는 플러그(350)의 최상부 표면으로부터 상향 연장되어 램프 리드들(예를 들어, 전기 전도성 와이어들 또는 리드들(303))에 대한 추가의 절연 및 유도(guidance)를 제공하는 튜브형 연장부들(tubular-like extensions)을 포함할 수 있다. 보다 더 일반적인 플라스틱들과 함께, 재료들로서 가능한 것 중 하나는 고온 폴리이미드이다. 플러그(350)는, 플러그(350)와 블록들(314, 316) 사이의 상대적 슬라이딩을 방지하기 위해 2개의 블록(314, 316)(아래에 논의됨)의 축방향 위치를 유지하기 위한 피쳐들을 또한 포함할 수 있다.

프레스 시일(304)로부터의 전기 전도성 와이어들 또는 리드들(303)은, 램프 캡슐(302) 내의 필라멘트(도시되지 않음)에 전력을 분배하기 위해 PCB 구조물(297) 내에 형성되는 각각의 전기 전도성 리셉터클들(예를 들어, 도 1에 도시된 리셉터클들(299)) 내로 삽입하기 위해 어댑터(306)의 종방향 축(312)을 따르는 방향으로 플러그(350)를 통하여 그리고 플러그 밖으로 연장될 수 있다.

원통형의 중공 바디의 벽, 즉 램프 캡슐(302)을 둘러싸는 벽의 두께는 약 0.5mm 내지 약 30mm일 수 있다. 응용례에 따라, 원형 단면 어댑터에서의 직사각형 단면 프레스 시일을 위해 벽 두께가 달라질 수 있다는 점에 유의해야 한다.

어댑터(306)는 제1 단부에서 어댑터의 종방향 축(312)에 대하여 대칭으로 배치된 2개의 컷아웃(308, 310)을 갖는다. 컷아웃들(308, 310)은, 어댑터(306)의 양측의 조인트 부분(joint portion)(335)을 남겨두고서, 어댑터(306)의 원통형의 중공 바디의 벽에 형성된다(단 하나의 조인트 부분(335)만이 도 3c에 도시되어 있음). 그러므로, 컷아웃들(308, 310)은 조인트 부분(335)에 의해 분리된다. 도 3c에 도시된 바와 같은 일 구현예에서, 2개의 컷아웃(308, 310)은 어댑터(306)의 대향 측들에 배치된 조인트 부분(335)에서 만나도록 대칭으로 그리고 원주 방향으로(circumferentially) 연장된다. 컷아웃들(308, 310)의 접촉 표면들은 도포된 공형 열 접촉 재료(conformal thermal contact material)를 갖거나 코팅될 수 있다. 일례에서, 코팅 또는 열 접촉 재료는 유리질 탄소, 흑연, 붕소 질화물 또는 마이카(mica)를 포함할 수 있다.

컷아웃들(308, 310)은 한 쌍의 블록(314, 316)을 수용하기 위한 크기를 갖고, 수용하도록 적응된다. 블록들(314, 316)은 어댑터(306)의 종방향 축(312)에 대하여 대칭으로 배치될 수 있다. 도시된 바와 같은 일 구현예에서, 블록들(314, 316)은 어댑터(306)로부터 물리적으로 분리된다. 블록들(314, 316)은 어댑터(306)의 원통형 형상을 수용하는 외부 형상을 가질 수 있다. 일 구현예에서, 블록들(314, 316)은 2개의 대략 반원통형 섹션이고, 이들은 결합될 때 각각의 컷아웃(308, 310) 내에 수용되거나 내포된다(nested). 즉, 조립될 때, 블록(314)은 컷아웃(308) 내에 수용되는 한편, 블록(316)은 컷아웃(310) 내에 수용된다. 각각의 블록(314, 316)은 블록들(314, 316)에 대한 측벽들(314a, 314b, 316a, 316b)을 제공하기 위해 블록의 직경을 따라 각각의 반원통형 섹션에 형성된 리세스(318, 320)를 갖는다. 2개의 블록(314, 316)이 결합될 때, 리세스들(318, 320)과 측벽들(314a, 314b, 316a, 316b)은 프레스 시일(304)의 형상에 대응하는 중앙 개구(322)를 정의한다. 블록들(314, 316)은 프레스 시일(304)의 길이에 대응하거나 그보다 작거나 그보다 큰 높이를 가질 수 있다. 일부 구현예들에서, 블록들(314, 316)의 전체 축방향 길이는 프레스 시일(304)보다 길 수 있다. 도 3b는 본 개시내용의 일 구현예에 따른 개구(322)를 정의하도록 결합되는 블록들(314, 316)의 개략적인 상부도를 예시한다.

중앙 개구(322)는 프레스 시일(304)의 통과를 허용하도록 적응된다. 구체적으로, 개구(322)는, 램프가 어댑터(306) 내로 삽입될 때, 블록들(314, 316)이 프레스 시일(304)에 끼워맞춤(interference fit)되게 하는 크기를 갖는다. 즉, 어댑터(306)에 설치된 램프가 없을 때, 블록들(314, 316) 간의 간격(즉, 중앙 개구(322))은 프레스 시일(304)의 가능한 최소 폭(예를 들어, 도 3a에 도시된 "W1")보다 작다. 간격을 프레스 시일의 폭보다 작게 하면, 프레스 시일(304)과 블록들(314, 316) 간의 긴밀한 접촉이 보장된다. 어댑터(306)의 프레스 시일 영역의 끼워맞춤 개구(interference opening)는, 설치 시에 램프 하우징(예를 들어, 도 1에 도시된 튜브형 램프 어셈블리 하우징(204))과 어댑터(306)의 외부 사이에 더 큰 에어 갭이 있을 것임을 의미한다. 다양한 구현예들에서, 프레스 시일(304)은 약 1mm 내지 약 5mm, 예를 들어 약 2mm의 일정한 폭을 가질 수 있다.

블록들(314, 316)의 상부 부분은, 프레스 시일(304)이 개구(322) 내로 완전히 삽입될 때 램프 캡슐(302) 및/또는 프레스 시일(304)의 프로파일을 따르도록 구성된 기울어진 표면(angled surface)(327)을 가질 수 있다. 블록들(314, 316)이 결합될 때, 블록(314)의 측벽들(314a, 314b) 및 블록(316)의 측벽들(316a, 316b)은 서로에 접한다. 블록들(314, 316)(뿐만 아니라 조인트 부분(335))은 O-링 또는 C 형상 링을 수용하도록 외측 주변 표면에 형성되는 하나 이상의 홈을 각각 가질 수 있다. 도 3a에 도시된 일 구현예에서, 블록(314)은 외측 표면(324)에 형성된 2개의 홈(328, 330)을 갖고, 블록(316)은 외측 표면(326)에 형성된 2개의 홈(332, 334)을 갖는다. 홈들(328, 332) 및 홈들(330, 334)은 각각 O-링(336, 338)을 수용하도록 구성된다.

도 3c는 블록들(314, 316)이 O-링들에 의해 고정되는 방법을 도시하는 램프 어셈블리(300)의 일부의 사시도를 예시한다. 전구(예를 들어, 램프 캡슐(302) 및 프레스 시일(304))는 명료성을 위해 생략되어 있다. O-링들(336, 338)은 원통형의 중공 바디 내로 블록들(314, 316)의 이동을 안전하게 국한시키고, 그에 의해 개구(322)는 프레스 시일(304)과 긴밀한 접촉을 이루게 된다. O-링 장력(O-ring tension)은 프레스 시일에 적절한 접촉 압력을 제공하도록 조절될 수 있다. 이러한 긴밀한 접촉은 프레스 시일(304)로부터 외부 세계로의 열 전달을 용이하게 하는 냉각 경로의 역할을 한다. 결과적으로, 램프 어셈블리(300)는 더 긴 램프 수명을 허용할 정도로 낮은 온도에서 동작될 수 있다.

중앙 개구(322)는 직사각형 개구로서 도시되어 있지만, 중앙 개구(322)의 이러한 기하형상은 제한되어서는 안 되고, 프레스 시일의 형상/설계에 맞게 변경될 수 있다고 고려된다. 추가로, 램프 캡슐(302)을 더 면밀하게 나타내도록 분할(split)이 머시닝될 수 있다. 이것은 정합하는 인덴트들(matching indents) 및 돌출부들 등과 같이 접촉 영역에서의 리텐션 피쳐들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 홈들 또는 프레스 시일은 램프로부터 어댑터(306)로의 열 접촉을 용이하게 감소시키기 위해 분할로 머시닝될 수 있다.

본 개시내용에 설명된 다른 구현예들과 결합될 수 있는 일 구현예에서, 어댑터(306)는 램프 캡슐/프레스 시일과 외부 세계 간의 열 전달을 용이하게 하기 위해 금속(예를 들어, 구리, 알루미늄 또는 스테인리스 스틸) 또는 세라믹(예를 들어, 알루미늄 질화물, 실리콘 탄화물, 알루미나, 실리콘 질화물)과 같은 높은 열 전도성 재료로 이루어질 수 있다. 일 구현예에서, 어댑터(306)의 열 전도성을 증가시키기 위해서, 원통형의 중공 바디를 위해 알루미늄이 이용된다. 블록들(314, 316)은 구리, 알루미늄, 스테인리스 스틸 또는 임의의 다른 적합한 재료들로 이루어질 수 있다.

위에서 논의된 O-링들에 추가하여, 블록들(314, 316)은 블록들(314, 316)의 이동을 국한시키기 위해 이용될 수 있는 임의의 적합한 방식, 예를 들어 클립, 접촉 스프링, 스프링 로드 부재(spring-loaded member), 노치 등과 같은 리텐션 피쳐들에 의해 서로에 대하여 유지될 수 있다고 고려된다. 이러한 리텐션 피쳐들은 대칭 블록들(314, 316), 예를 들어 314a 및 316a 또는 314b 및 316b의 조인트 표면들(예시를 위해 도 3b에서 집합적으로 325로 도시됨)에 또는 블록들(314, 316)의 임의의 다른 적합한 위치들에 배치될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 블록들(314, 316)의 조인트 표면들은 블록들(314, 316)의 조립을 용이하게 하기 위한 하나 이상의 정렬 가이드를 구비할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 가이드 핀이 블록(314)의 조인트 표면의 임의의 원하는 위치들에 제공될 수 있는 한편, 하나 이상의 대응하는 구멍이 블록(316)의 조인트 표면에 제공될 수 있다. 2개의 블록(314, 316)을 정렬하여 배치하기 위해 가이드 핀들을 대응하는 구멍들 내로 삽입하면, 블록들(314, 316)은 하나 이상의 홈(328) 내에 배치된 O-링(336)을 이용하여 서로에 대하여 접하고 견고하게 접속된다.

추가로, 블록들(314, 316)은 4개의 측벽을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 임의의 2개의 접하는 측벽, 예를 들어 314a 및 316a 또는 314b 및 316b는 제조 프로세스를 단순화하기 위해 하나의 단일 측벽으로서 통합될 수 있다.

본 개시내용에 설명된 다른 구현예들과 결합될 수 있는 일부 구현예들에서, 어댑터(306)의 상부 내측 표면 및/또는 블록들(314, 316)의 내부 표면(319)은, 어댑터의 복사 가열을 수정하거나 또는 복사를 제어되는 방식으로 타겟에 지향시키는 데에 도움이 되도록 코팅될 수 있다. 예를 들어, 어댑터(306)의 상부 내측 표면(317) 및/또는 블록들(314, 316)의 내부 표면(319)은 알루미늄, 보호된 알루미늄(protected aluminum), 금 또는 금 도금된 알루미늄과 같은 광 반사성 재료로 코팅될 수 있고, 또는 심지어는 티타니아, 알루미나, 실리카, 지르코니아 또는 하프니아와 같은 확산 반사성 재료로도 코팅될 수 있다. 본 명세서에 설명되는 어댑터(306)의 상부 내측 표면(317)은 전구를 향하는(즉, 프레스 시일 영역(333) 위에 있고 램프 캡슐(302)의 일부를 둘러쌈) 표면을 지칭하는 한편, 내부 표면(319)은 프레스 시일(304)과 물리적으로 접촉하는 표면을 지칭한다. 광 반사성 재료를 어댑터(306)의 (프레스 시일 영역(333) 위의) 상부 내측 표면(317)에 도포하면, 램프로부터 얻어지는 순방향 복사 전력의 양을 증가시킬 수 있다.

본 개시내용에 설명된 다른 구현예들과 결합될 수 있는 일부 구현예들에서, 상부 내측 표면(317) 및/또는 블록들(314, 316)의 내부 표면(319)은 프레스 시일 표면들과 중앙 개구(322)의 내측 벽들 사이의 열 접촉 저항을 더 감소시키기 위해 공형 막들(conformal films) 또는 공형 재료 층들을 포함할 수 있다.

본 개시내용에 설명된 다른 구현예들과 결합될 수 있는 일부 구현예들에서, 프레스 시일 영역(333) 아래의 어댑터(306)의 하부 내측 표면(321)은 램프 고장 동안 램프 내에서의 아킹 또는 포텐셜 익스플로전의 가능성을 감소시키기 위해 절연성 층을 제공할 수 있다. 절연성 층은 코팅, 내측 슬리브, 몰딩 등의 형태로 이루어질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 아킹은, 도 3d에 도시된 바와 같이, 어댑터의 프레스 시일 영역(333)과 프레스 시일(304)로부터의 전기 전도성 와이어들 또는 리드들(303) 사이의 간격 "D1"을 증가시킴으로써 제어될 수 있다. 간격 "D1"은 컷아웃들(308, 310)의 치수, 블록들의 길이, 프레스 시일(304)의 길이, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 조작될 수 있다.

도 4a는 본 개시내용의 다른 구현예에 따른 램프 어셈블리(400)의 단면 사시도를 예시한다. 램프 어셈블리(400)는 도 1에 도시된 램프 어셈블리(20)를 대신하여 이용될 수 있다. 램프 어셈블리(400)는, 어댑터(406)가 어댑터(406)의 종방향 축(412)을 따라 2개의 대칭 섹션(417, 419)으로 분할되는 것을 제외하면, 램프 어셈블리(300)와 유사한 긴 바디이다. 각각의 섹션(417, 419)은 램프의 프레스 시일(304)(도 4b 참조)을 위한 개구(422)를 정의하기 위해 어댑터(406)의 내부 표면으로부터 내측으로 연장되는 블록(414, 416)을 갖는다. 구체적으로, 블록들은 도 3a의 구현예에 예시된 바와 같이 어댑터로부터 물리적으로 분리되지 않는다. 대신에, 본 구현예에서의 블록들(414, 416)은 어댑터(306)의 일부이고, 즉 블록(414)과 섹션(417)은 하나의 단일 유닛으로서 통합되고, 블록(416)과 섹션(419)은 하나의 단일 유닛으로서 통합된다. 블록들(414, 416)은, 결합되고 나면, 도 3b에 도시된 구성과 유사하지만 조인트 부분들(335)을 위한 컷아웃들은 없는 상부도를 갖는다.

유사하게, 블록들(414, 416)의 상부 부분은, 프레스 시일(304)이 개구(422) 내로 완전히 삽입될 때 램프 캡슐(302) 및/또는 프레스 시일(304)(도 4b 참조)의 프로파일을 따르도록 구성된 기울어진 표면(427)을 가질 수 있다. 각각의 섹션(417, 419)은 원통형 외측 표면(424, 426), 및 원통형 외측 표면(424, 426)에 형성된 하나 이상의 홈(428)을 각각 갖는다. 일부 구현예들에서, 대칭 섹션들(417, 419)의 조인트 표면들(예시를 위해 집합적으로 430으로 도시됨)은 섹션들(417, 419)의 조립을 용이하게 하기 위한 하나 이상의 정렬 가이드를 구비할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 가이드 핀이 섹션(417)의 조인트 표면의 임의의 원하는 위치들에 제공될 수 있는 한편, 하나 이상의 대응하는 구멍이 섹션(419)의 조인트 표면에 제공될 수 있다. 2개의 섹션(417, 419)을 정렬하여 배치하기 위해 가이드 핀들을 대응하는 구멍들 내로 삽입하면, 2개의 섹션(417, 419)은 하나 이상의 홈(428) 내에 배치된 리텐션 링(도시되지 않음, 예컨대 도 3a에 도시된 O-링(336))을 이용하여 서로에 대하여 접하고 견고하게 접속된다. 도 4b는 개구 내로 완전히 삽입된 램프를 갖는 램프 어셈블리(400)의 일부의 단면 사시도를 예시한다.

블록들(414, 416)에 의해 정의되는 개구(422)는 프레스 시일(304)(도 4b 참조)의 통과를 허용한다. 유사하게, 개구(422)는, 도 3a 내지 도 3d와 관련하여 위에서 논의된 바와 같이, 램프가 어댑터(406) 내로 삽입되기 전에 블록들(414, 416)이 프레스 시일(304)에 끼워맞춤되게 하는 크기를 갖는다. 어댑터(406)에 설치된 램프가 없을 때, 프레스 시일로부터 어댑터(406)로의 긴밀한 접촉을 보장하기 위해 간격 "D2"는 프레스 시일의 가능한 최소 폭(예를 들어, 도 3a에 도시된 "W1")보다 작다. 즉, 램프의 모든 허용오차 조건들 하에서, 램프의 프레스 시일이 삽입될 때, 어댑터(406)는 분할될 것이다. 이러한 분할은 비교적 큰 크기의 퓨즈들(램프 내에서 이용되는 경우)을 수용할 수 있기 때문에 유리할 수 있다. 어댑터(406)가 분할되는 능력이 없는 경우, 퓨즈 크기는 램프 캡슐 상의 프레스 시일의 폭보다 작은 단면을 갖도록 강제된다. 램프가 삽입될 때 어댑터(406)는 더 멀리 이격될 수 있으므로, 더 큰 퓨즈를 수용할 수 있고, 그에 의해 램프 고장 동안 램프 내에서의 아킹 및 포텐셜 익스플로전을 최소화한다. 프레스 시일과 블록들(414, 416) 간의 이러한 긴밀한 접촉은 또한 프레스 시일로부터 외부 세계로의 열 전달을 용이하게 하는 냉각 경로의 역할을 한다. 결과적으로, 램프 어셈블리는 더 긴 램프 수명을 허용할 정도로 낮은 온도에서 동작될 수 있다.

본 개시내용의 구현예들은 어댑터의 종방향 축을 따라 2개의 대칭 섹션으로 분할되는 개선된 램프 어댑터를 제공하고, 2개의 대칭 섹션은 스프링 로드형이고, 그에 의해 프레스 시일 영역에서의 이러한 2개의 섹션 간의 간격은 이 섹션들이 램프의 프레스 시일의 양측과 긴밀하게 접촉하게 하는 크기를 갖는다. 본 개시내용의 이점들은, 지속된 동작을 위한 범위 내에 램프의 열을 유지하기 위한, 램프 어댑터와 프레스 시일 영역 사이의 직접적이고 긴밀한 접촉을 포함한다. 긴밀한 접촉은 프레스 시일로부터 외부 세계로의 열 전달을 용이하게 하는 냉각 경로의 역할을 한다. 결과적으로, 램프 어셈블리(400)는 더 긴 램프 수명을 허용할 정도로 낮은 온도에서 동작될 수 있다. 추가로, 어댑터의 분할은 비교적 큰 크기의 퓨즈들을 수용할 수 있고, 그에 의해 램프 고장 동안 램프 내에서의 아킹 및 포텐셜 익스플로전을 최소화한다.

전술한 것은 본 개시내용의 구현예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 구현예들 및 추가 구현예들은 그것의 기본 범위로부터 벗어나지 않고서 고안될 수 있다. 예를 들어, 도 4a 및 도 4b에 도시된 2개의 대칭 섹션(417, 419)은 대칭일 필요는 없다. 개구(422)는 종방향 축(412)에 대해 대칭으로 배치될 수 있지만, 개구를 정의하는 섹션들 또는 부분들은 반드시 대칭일 필요는 없다. 일부 구현예들에서, 도 3a 내지 도 3c 및 도 4의 개념들은, 2개의 대칭 섹션 또는 블록이 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이 캡쳐되도록 결합될 수 있지만 프레스 시일(304)에 대한 콘택 패드는 어댑터의 전체 길이에 걸쳐 연장되지 않는다.

Claims

처리 챔버에서 이용하기 위한 어댑터로서,
제1 단부 및 상기 제1 단부에 대향하는 제2 단부를 갖는 중공 바디(hollow body);
상기 중공 바디 내에서 상기 바디의 종방향 축에 대하여 대칭으로 배치된 제1 블록 및 제2 블록 - 상기 제1 블록 및 상기 제2 블록은 상기 제1 블록과 상기 제2 블록 사이에 램프의 일부를 수용하기 위한 개구를 정의함 -; 및
상기 중공 바디에 대하여 상기 제1 블록 및 상기 제2 블록의 이동을 국한시키도록 상기 제1 블록 및 상기 제2 블록과 접촉하여 배치된 리텐션 디바이스(retention device)
를 포함하는 어댑터.
제1항에 있어서,
상기 램프는 램프 캡슐, 및 상기 램프 캡슐로부터 연장되는 프레스 시일(press seal)을 포함하고, 상기 개구는 상기 프레스 시일의 통과를 허용하는 크기를 갖는, 어댑터.
제2항에 있어서,
상기 제1 블록 및 상기 제2 블록은 상기 중공 바디와 물리적으로 통합되는 2개의 섹션인, 어댑터.
제2항에 있어서,
상기 제1 블록 및 상기 제2 블록은 상기 중공 바디로부터 분리되는 2개의 섹션인, 어댑터.
제2항에 있어서,
상기 중공 바디는 상기 바디의 종방향 축에 대하여 대칭으로 배치된 제1 컷아웃 및 제2 컷아웃을 더 포함하고, 상기 제1 블록 및 상기 제2 블록이 상기 프레스 시일과 직접 접촉하도록, 상기 제1 블록은 상기 제1 컷아웃 내에 수용되고, 상기 제2 블록은 상기 제2 컷아웃 내에 수용되는, 어댑터.
램프 어셈블리로서,
램프 - 상기 램프는,
필라멘트가 내부에 배치되어 있는 램프 캡슐; 및
상기 램프 캡슐로부터 연장되는 프레스 시일
을 포함함 -; 및
상기 램프와 제거가능하게 맞물리는 어댑터
를 포함하고,
상기 어댑터는, 제1 단부 및 상기 제1 단부에 대향하는 제2 단부를 갖는 원통형의 중공 바디이고,
상기 어댑터는,
상기 제1 단부에서 상기 어댑터의 종방향 축에 대하여 대칭으로 배치된 제1 컷아웃 및 제2 컷아웃;
상기 어댑터의 종방향 축에 대하여 대칭으로 배치된 제1 블록 및 제2 블록 - 상기 제1 블록은 상기 제1 컷아웃 내에 수용되고, 상기 제2 블록은 상기 제2 컷아웃 내에 수용됨 -; 및
상기 원통형의 중공 바디 내로 상기 제1 블록 및 상기 제2 블록의 이동을 국한시키도록 상기 원통형의 중공 바디 주위에 배치된 리텐션 디바이스 - 상기 제1 블록과 상기 제2 블록은 상기 프레스 시일의 통과를 허용하기 위한 개구를 정의함 -
를 포함하는, 램프 어셈블리.
제6항에 있어서,
상기 제1 블록 및 상기 제2 블록은 2개의 반원통형 섹션인, 램프 어셈블리.
제6항에 있어서,
상기 제1 블록 및 상기 제2 블록은 상기 프레스 시일과 직접 접촉하는, 램프 어셈블리.
제6항에 있어서,
상기 제1 블록 및 상기 제2 블록은 각각 상기 제1 블록 및 상기 제2 블록의 외측 주변 표면에 형성되는 하나 이상의 홈을 갖는, 램프 어셈블리.
램프 어셈블리로서,
램프 - 상기 램프는,
필라멘트가 내부에 배치되어 있는 램프 캡슐; 및
상기 램프 캡슐로부터 연장되는 프레스 시일
을 포함함 -; 및
상기 램프와 제거가능하게 맞물리는 어댑터
를 포함하고,
상기 어댑터는, 제1 단부 및 상기 제1 단부에 대향하는 제2 단부를 갖는 원통형의 중공 바디이고,
상기 어댑터는,
상기 원통형의 중공 바디 내에서 상기 바디의 종방향 축에 대하여 대칭으로 배치된 제1 블록 및 제2 블록 - 상기 제1 블록과 상기 제2 블록은 상기 프레스 시일의 통과를 허용하기 위한 개구를 정의함 -; 및
상기 원통형의 중공 바디 내로 상기 제1 블록 및 상기 제2 블록의 이동을 국한시키도록 상기 원통형의 중공 바디 주위에 배치된 리텐션 디바이스
를 포함하는, 램프 어셈블리.
제10항에 있어서,
상기 제1 블록 및 상기 제2 블록은 상기 원통형의 중공 바디와 물리적으로 통합되는 2개의 반원통형 섹션인, 램프 어셈블리.
제10항에 있어서,
상기 제1 블록 및 상기 제2 블록은 상기 원통형의 중공 바디로부터 분리되는 2개의 반원통형 섹션인, 램프 어셈블리.
제10항에 있어서,
상기 원통형의 중공 바디는 상기 리텐션 디바이스를 수용하기 위해 상기 원통형의 중공 바디의 외측 주변 표면에 형성되는 하나 이상의 홈을 갖는, 램프 어셈블리.
제10항에 있어서,
상기 개구는 상기 프레스 시일의 최소 폭보다 작은, 램프 어셈블리.
제14항에 있어서,
상기 프레스 시일은 약 1mm 내지 약 5mm의 폭을 갖는, 램프 어셈블리.