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技術 改良された熱処理チャンバ

出願人 アプライドマテリアルズインコーポレイテッド
発明者 ラニッシュ,ジョゼフエム.ハンター,アーロンミュアー
出願日 2015年3月11日 (6年4ヶ月経過) 出願番号 2016-557930
公開日 2017年6月8日 (4年1ヶ月経過) 公開番号 2017-515299
状態 特許登録済
技術分野 気相成長(金属層を除く)
主要キーワード 同心多角形 収納チューブ エネルギーエミッタ 冷却剤流体 屈折器 リフレクタ領域 シェーパー 中心シャフト
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題・解決手段

本書に記載された実施形態は、第一のドーム及び第二のドームを備える真空チャンバと、真空チャンバ内で第一のドームと第二のドームの間に配置された基板支持体と、区画化されたハウジング内に配列され、第二のドームに近接して配置されたコリメートされたエネルギー源と、を含む基板処理装置を提供し、第二のドームは、コリメートされたエネルギー源と基板支持体の間にある。第二のドームの少なくとも一部分及び基板支持体が、コリメートされたエネルギー源からのコリメートされたエネルギーに対して光学的に透明であり得る。

概要

背景

集積回路の製造において、化学気相堆積CVD)プロセス又はエピタキシープロセスなどの堆積プロセスが、半導体基板上に様々な材料の膜を堆積するために、使用される。エピタキシーは、半導体基板上に非常に薄い材料層を形成するために、半導体処理において広く用いられるプロセスである。これらの層は、半導体デバイスの最小特徴部の幾つかをしばしば定め、また、結晶性材料電気的特性が要求される場合、高品質結晶構造を有し得る。堆積前駆体が、基板が配置される処理チャンバに通常、供給され、基板は、所望の特性を有する材料層の成長に有利な温度に加熱される。

層が、非常に均一な厚さ、組成、及び構造を有することが、通常要求される。局所的な基板温度ガス流、及び前駆体濃度における変動のため、均一で再現可能な特性を有する層を形成することは、かなり困難である。通常、処理チャンバは、高真空、一般には10トール未満、を維持することができる容器であり、熱が、汚染物質を導入するのを回避するために、容器の外側に配置された、加熱ランプなどのコリメートされていない源によって、通常、供給される。基板温度の制御、それ故に、局所的な層形成条件の制御は、加熱ランプからの非常に拡散性熱エネルギーチャンバ部品の熱吸収及び放出、並びに処理チャンバ内の層形成条件へのセンサ及びチャンバ表面の露出によって、困難になる。温度制御が改善された堆積チャンバに対する必要性が残る。

概要

本書に記載された実施形態は、第一のドーム及び第二のドームを備える真空チャンバと、真空チャンバ内で第一のドームと第二のドームの間に配置された基板支持体と、区画化されたハウジング内に配列され、第二のドームに近接して配置されたコリメートされたエネルギー源と、を含む基板処理装置を提供し、第二のドームは、コリメートされたエネルギー源と基板支持体の間にある。第二のドームの少なくとも一部分及び基板支持体が、コリメートされたエネルギー源からのコリメートされたエネルギーに対して光学的に透明であり得る。A

目的

コリメートされたエネルギーを基板108に送る利点は、源102が基板108に近接していない場合でも、放射パターンの制御を改善することである

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

第一のドーム及び第二のドームを備える真空チャンバと、前記真空チャンバ内で前記第一のドームと前記第二のドームの間に配置され、前記第一のドームに面する基板支持体であって、堆積面を有する基板を支持するように構成される基板支持体と、前記真空チャンバの前記第二のドームに近接して配置された、区画化されたハウジング内のコリメートされたエネルギー源とを備える基板処理装置であって、前記第二のドームの少なくとも一部分及び前記基板支持体が、前記コリメートされたエネルギー源からのコリメートされたエネルギーに対して光学的に透明である、基板処理装置。

請求項2

前記第二のドームが、円錐形である、請求項1に記載の基板処理装置。

請求項3

前記第二のドーム及び前記基板支持体が、石英で作られる、請求項2に記載の基板処理装置。

請求項4

前記コリメートされたエネルギー源が、複数のレーザを備える、請求項1に記載の基板処理装置。

請求項5

第一のドーム及び第二のドームを備える真空チャンバと、前記真空チャンバ内で前記第一のドームと前記第二のドームの間に配置され、前記第一のドームに面する基板支持体であって、堆積面を有する基板を支持するように構成される基板支持体と、前記真空チャンバの前記第二のドームに近接して配置された、区画化されたハウジング内のコリメートされたエネルギー源と、前記真空チャンバの前記第二のドームと前記コリメートされたエネルギー源との間に配置された金属部材とを備える基板処理装置。

請求項6

前記金属部材が、前記第二のドームと共形である、請求項5に記載の基板処理装置。

請求項7

前記コリメートされたエネルギー源が、複数のレーザを備える、請求項5に記載の基板処理装置。

請求項8

前記複数のレーザが、レーザダイオードファイバレーザ又はファイバ結合レーザを備える、請求項7に記載の基板処理装置。

請求項9

前記金属部材が、複数の孔を備える、請求項5に記載の基板処理装置。

請求項10

第一のドーム及び第二のドームを備える真空チャンバと、前記真空チャンバ内で前記第一のドームと前記第二のドームの間に配置され、前記第一のドームに面する基板支持体であって、堆積面を有する基板を支持するように構成される基板支持体と、前記真空チャンバの前記第二のドームに近接して配置された、区画化されたハウジング内のコリメートされたエネルギー源と、前記コリメートされたエネルギー源と前記第二のドームとの間に配置されたリフレクタとを備える基板処理装置。

請求項11

前記リフレクタが、複数の反射面及び各反射面の上に配置されたミラーを備える、請求項10に記載の基板処理装置。

請求項12

前記リフレクタが、複数のリフレクタリングを備え、各リングが、2つの反射面を含む、請求項10に記載の基板処理装置。

請求項13

前記コリメートされたエネルギー源と前記第二のドームとの間に配置された複数の屈折器を更に備える、請求項10に記載の基板処理装置。

請求項14

前記複数の屈折器の各屈折器が、第一の表面と、第二の表面と、第三の表面と、第四の表面と、を含み、前記第一の表面が、1つ以上の傾斜した表面を含む、請求項13に記載の基板処理装置。

請求項15

前記基板支持体が、前記第一のドームを通って延在するシャフトに連結される、請求項10に記載の基板処理装置。

技術分野

0001

半導体処理用装置が、本書で開示される。具体的には、本書で開示される実施形態は、堆積プロセスにおいて基板を加熱する装置に関する。

背景技術

0002

集積回路の製造において、化学気相堆積CVD)プロセス又はエピタキシープロセスなどの堆積プロセスが、半導体基板上に様々な材料の膜を堆積するために、使用される。エピタキシーは、半導体基板上に非常に薄い材料層を形成するために、半導体処理において広く用いられるプロセスである。これらの層は、半導体デバイスの最小特徴部の幾つかをしばしば定め、また、結晶性材料電気的特性が要求される場合、高品質結晶構造を有し得る。堆積前駆体が、基板が配置される処理チャンバに通常、供給され、基板は、所望の特性を有する材料層の成長に有利な温度に加熱される。

0003

層が、非常に均一な厚さ、組成、及び構造を有することが、通常要求される。局所的な基板温度ガス流、及び前駆体濃度における変動のため、均一で再現可能な特性を有する層を形成することは、かなり困難である。通常、処理チャンバは、高真空、一般には10トール未満、を維持することができる容器であり、熱が、汚染物質を導入するのを回避するために、容器の外側に配置された、加熱ランプなどのコリメートされていない源によって、通常、供給される。基板温度の制御、それ故に、局所的な層形成条件の制御は、加熱ランプからの非常に拡散性熱エネルギーチャンバ部品の熱吸収及び放出、並びに処理チャンバ内の層形成条件へのセンサ及びチャンバ表面の露出によって、困難になる。温度制御が改善された堆積チャンバに対する必要性が残る。

0004

本書に記載された実施形態は、第一のドーム及び第一のドームに面する第二のドームを備える真空チャンバと、真空チャンバ内で第一のドームと第二のドームの間に配置された基板支持体と、区画化されたハウジング内に配列され、第二のドームに近接して配置されたコリメートされたエネルギー源と、を含む基板処理装置を提供し、第二のドームは、コリメートされたエネルギー源と基板支持体の間にある。第二のドームの少なくとも一部分及び基板支持体が、コリメートされたエネルギー源からのコリメートされたエネルギーに対して、光学的に透明であり得る。

0005

一実施形態において、基板処理装置が開示される。基板処理装置は、第一のドーム及び第二のドームを含む真空チャンバと、真空チャンバ内で第一のドームと第二のドームの間に配置され、第一のドームに面する基板支持体であって、堆積面を有する基板を支持するように構成される基板支持体と、真空チャンバの第二のドームに近接して配置された区画化されたハウジング内のコリメートされたエネルギー源と、を含み、第二のドームの少なくとも一部分及び基板支持体が、コリメートされたエネルギー源からのコリメートされたエネルギーに対して光学的に透明である。

0006

別の実施形態において、基板処理装置が開示される。基板処理装置は、第一のドーム及び第二のドームを含む真空チャンバと、真空チャンバ内で第一のドームと第二のドームの間に配置され、第一のドームに面する基板支持体であって、堆積面を有する基板を支持するように構成される基板支持体と、真空チャンバの第二のドームに近接して配置された区画化されたハウジング内のコリメートされたエネルギー源と、真空チャンバの第二のドームとコリメートされたエネルギー源との間に配置された金属部材と、を含む。

0007

別の実施形態において、基板処理装置が開示される。基板処理装置は、第一のドーム及び第二のドームを含む真空チャンバと、真空チャンバ内で第一のドームと第二のドームの間に配置され、第一のドームに面する基板支持体であって、堆積面を有する基板を支持するように構成される基板支持体と、真空チャンバの第二のドームに近接して配置された区画化されたハウジング内のコリメートされたエネルギー源と、コリメートされたエネルギー源と第二のドームの間に配置されたリフレクタと、を含む。

0008

本発明の上述の特徴を詳細に理解できるように、上記で簡単に要約した本発明のより詳細な説明が、実施形態を参照することによって得られ、実施形態の幾つかは添付の図面に示される。しかしながら、添付の図面は本発明の典型的な実施形態のみを示しており、従って発明の範囲を限定すると見なすべきではなく、本発明は他の等しく有効な実施形態を許容しうることに留意されたい。

図面の簡単な説明

0009

本書に記載された種々の実施形態による、処理チャンバの概略断面図である。
本書に記載された種々の実施形態による、処理チャンバの概略断面図である。
本書に記載された種々の実施形態による、処理チャンバの概略断面図である。
本書に記載された種々の実施形態による、処理チャンバの概略断面図である。
本書に記載された一実施形態による、下部ドームとコリメートされたエネルギー源の間に配置された金属プレートの平面図である。
本書に記載された一実施形態による、処理チャンバの一部分の概略断面図である。
本書に記載された一実施形態による、処理チャンバの一部分の概略断面図である。
本書に記載された種々の実施形態による、処理チャンバの一部分の概略断面図である。
本書に記載された種々の実施形態による、処理チャンバの一部分の概略断面図である。
本書に記載された種々の実施形態による、処理チャンバの一部分の概略断面図である。
本書に記載された一実施形態による、屈折器の側面図である。

実施例

0010

理解を容易にするため、可能な場合には、図に共通する同一の要素を示すのに同一の参照番号を使用した。一つの実施形態に開示された要素は、明記しなくとも、他の実施形態で有利に使用され得る、ということが意図される。

0011

堆積プロセスを実施しながら、基板の区域に分けられた温度制御を行うことのできる処理チャンバが、第一のドームと、側部と、第二のドームとを有し、全てが、高真空が容器内に確立されているときに形状を維持することができる材料で作られている。基板が、処理チャンバ内且つ第二のドームの上方の基板支持体上に配置される。コリメートされたエネルギー源が、第二のドームに近接した区画化されたハウジング内に配置され得、第二のドームが、コリメートされたエネルギー源と基板支持体の間に配置され得る。第二のドームの少なくとも一部分及び基板支持体が、コリメートされたエネルギー源からのコリメートされたエネルギーに対して、光学的に透明又は透過性であり得る。

0012

図1Aは、一実施形態による、処理チャンバ100の概略断面図である。処理チャンバ100は、基板108の堆積面116上での材料の堆積を含んで、一つ以上の基板を処理するために使用されうる。処理チャンバ100は、他の部品の中でも、処理チャンバ100の中に配置された基板108の裏側104を加熱するためのコリメートされたエネルギー源102を含む。コリメートされたエネルギー源102は、レーザダイオードファイバレーザファイバ結合レーザなどの複数のレーザ、又は複数の発光ダイオードLED)であり得る。コリメートされたエネルギーを基板108に送る利点は、源102が基板108に近接していない場合でも、放射パターンの制御を改善することである。コリメートされたエネルギー源102は、既知広がり角でエネルギーを放出する。コリメートされたエネルギー源102の広がり角の程度は、半値全幅FWHM)で約15度未満であり得る。既知の広がり角の放射は、基板108などの選択された像平面の選択された領域に効率的に放射を送る光学系を用いて、制御され得る。基板支持体107は、エッジリング105を支持し得るじょうご状の基板支持体であり得る。エッジリング105は、基板108のエッジから基板108を支持する。複数のピン110が、基板支持体107上に配置され得、エッジリング105が、ピン110によって支持され得る。一実施形態において、3つのピン110がある。一実施形態において、エッジリング105は存在せず、基板108は、複数のピン110によって支持される。基板支持体107は、コリメートされたエネルギー源102からのコリメートされたエネルギーに対して光学的に透過又は透明である材料で作られ得、そのため、コリメートされたエネルギー源102からの、複数のレーザビームなどのコリメートされたエネルギーは、エネルギーを失わずに、基板108の裏側104を加熱するであろう。基板支持体107の材料は、コリメートされたエネルギー源102に依存し得る。一実施形態において、基板支持体107は、コリメートされたエネルギー源102からのコリメートされたエネルギーに対して光学的に透明である石英で作られる。光学的に透明とは、材料が放射の大部分を透過し、ごくわずかしか反射及び/又は吸収されないことを意味する。一実施形態において、基板支持体107は、コリメートされたエネルギーを基板108の裏側104に向ける光学的特徴又は光学的要素を含む。

0013

基板支持体107は、持ち上げられた処理位置に示されているが、アクチュエータ(図示せず)によって処理位置より下のローディング位置へ垂直に動かされて、リフトピン109が、レッジ又は突起部111に接触し、基板支持体107の孔を通過し、基板108を基板支持体107から持ち上げてもよい。その後、ロボット(図示せず)が、処理チャンバ100に入り、基板108と係合し、ローディングポート103を通って基板108を除去しうる。その後、基板支持体107が、処理位置に作動され、基板108を、デバイス側116が裏側104に背を向けた状態で、ピン110の上に置き得る。

0014

基板支持体107は、処理チャンバ100内で第一のドーム128と第二のドーム114の間に配置される。基板108(正確な縮尺ではない)が、処理チャンバ100の中に持って来られて、ローディングポート103を通って基板支持体107上に配置され得る。基板支持体107は、処理位置に置かれている間、処理チャンバ100の内部容積を、(基板より上の)プロセスガス領域156と(基板支持体107より下の)パージガス領域158に分割する。基板支持体107は、処理チャンバ100内の熱流プロセスガス流の空間的異常の効果を最小化し、従って基板108の均一な処理を容易にするために、処理の間、中心シャフト132によって回転させられてもよい。基板支持体107は、中心シャフト132によって支持され、中心シャフト132は、ローディング及びアンローディングの間、及び場合によっては基板108の処理の間、基板108を軸方向134に移動させる。一般に、基板支持体107は、低熱質量又は低熱容量を有する材料から形成され、そのため、基板支持体107によって吸収及び放出されるエネルギーは最小化される。

0015

一般に、第一のドーム128及び第二のドーム114は、石英などの光学的に透明な材料から形成される。第一のドーム128及び第二のドーム114は、熱記憶を最小化するために薄く、通常、約3mmから約10mmの間、例えば約4mmの厚さを有する。第一のドーム128は、冷却ガスなどの熱制御流体を、吸入口126を通って熱制御空間136の中に導入すること、及び熱制御流体を出口130を通って回収することによって、熱的に制御され得る。幾つかの実施形態において、熱制御空間136を通って循環する冷却流体が、第一のドーム128の内側表面上の堆積を減少させ得る。第二のドーム114は、薄い石英で作られている場合、処理チャンバ100内部の真空条件に耐えるために、円錐形状を有し得る。一実施形態において、第二のドーム114全体が、コリメートされたエネルギー源102からのコリメートされたエネルギーに対して光学的に透明である石英で作られる。

0016

基板108から放射されている放射を反射して基板108上に戻すために、リフレクタ122が、任意選択で、第一のドーム128の外側に置かれてもよい。放射の反射に起因して、そうでなければ処理チャンバ100から漏れたかもしれない熱を封じ込めることによって、加熱の効率が改善されるであろう。リフレクタ122は、アルミニウム又はステンレス鋼などの金属で作ることができる。リフレクタ122は、リフレクタ122を冷却するための水などの流体の流れを運ぶ機械加工チャネルを有し得る。必要なら、反射の効率は、金などの非常によく反射する被覆リフレクタ領域を被覆することにより、改善することができる。

0017

レーザの配列などのコリメートされたエネルギー源102が、中心シャフト132の周囲に所定の方法で第二のドーム114の下に配置され、プロセスガスが基板108の上を通るときに、基板108を加熱し、それにより、基板108の堆積面116上への材料の堆積を促進することができる。様々な例において、基板108上に堆積される材料は、III族IV族、及び/又はV族の材料であり得、又はIII族、IV族、及び/又はV族のドーパントを含む材料であり得る。例えば、堆積される材料は、ケイ素ゲルマニウムガリウムヒ素インジウムガリウムヒ素、窒化ガリウム窒化インジウムガリウム窒化アルミニウムガリウム、又は他の化合物半導体若しくは半導体合金を含み得る。コリメートされたエネルギー源102は、コリメートされた放射を生成し、これは、基板108上の複数の空間的に小さな制御ゾーンを作り出すのに役立つ。その結果、基板108のより良い温度制御が達成される。

0018

コリメートされたエネルギー源102は、摂氏約200度から摂氏約1400度の範囲、例えば摂氏約300度から摂氏約1350度の範囲の温度に基板108を加熱するように、適合され得る。コリメートされたエネルギー源102の各エネルギーエミッタが、分電盤(図示せず)に接続され、それを通って、電力が、各エミッタに供給される。レーザであってもよいエミッタが、区画化されたハウジング145内に配置され、ハウジング145は、例えば、エミッタ間に配置されたチャネル149の中に導入された冷却流体によって、処理中又は処理後に冷却されてもよいし、されなくてもよい。各エミッタは、ファイバ又はチューブ143の内部に配置され得る。エミッタは、レーザダイオード、ファイバレーザ、又はファイバ結合レーザであり得る。一般に、各エミッタは、均一な照射のために、チューブ143の中心で支持される。一実施形態において、各エミッタは、チューブ143の底部に配置され得、例えば、チューブ143の底部の開口を通って挿入され、チューブ143の底部に固定され、又はチューブ143の底部に置かれ得る。他の実施形態において、各エミッタは、ピン又は突起部であってもよい支持体(図示せず)によって、チューブ143の底部より上で支持され得る。支持体は、支持体上に配置されたエミッタに電力を供給する導管を含み得る。一実施形態において、ファイバレーザの放出端が、収納チューブの底部から間隔を置かれた収納チューブの中心の近くに配置されるように、ファイバレーザが、チューブ内に配置され得る。

0019

高温計であってもよい、複数の熱放射センサ140が、基板108の熱放出を測定するために、ハウジング145内に配置され得る。一般に、センサ140は、ハウジング内の様々な場所に配置され、処理中に基板108の様々な場所を見るのを容易にする。基板108の様々な場所からの熱放射感知することは、基板108の様々な場所で、温度などの熱エネルギー含量を比較し、温度異常又は不均一性が存在するかどうかを決定するのを、容易にする。そのような不均一性は、厚さ及び組成などの膜形成における不均一性をもたらし得る。少なくとも2つのセンサ140が、一般に用いられるが、2つより多いセンサが用いられてもよい。様々な実施形態が、3つ、4つ、5つ、6つ、7つ、又はそれより多いセンサ140を用い得る。

0020

コリメートされたエネルギー源102は、一般に、単色光を生成するので、センサ140は、コリメートされたエネルギー源102の単色光の波長と異なる波長に合わせることができ、そのため、より正確な温度読取りが達成され得る。加熱ランプなどの広いスペクトルのエネルギー源の場合、エネルギー源からの放射は、単色ではなく、センサ140の温度読取りに影響を及ぼし得る。

0021

必要なら、第一のドーム128の熱状態モニタするために、又はセンサ140の場所と反対の場所から基板108の熱状態をモニタするために、熱センサ118が、リフレクタ122に配置されてもよい。そのようなモニタリングは、センサ140から受け取ったデータを比較して、例えば、センサ140から受け取ったデータに誤りが存在するかどうかを決定するのに、役立ち得る。熱センサ118は、場合によっては、一つの個別のセンサより多いセンサを備えるセンサアセンブリであってもよい。従って、処理チャンバ100は、基板の第一の側から放出された放射を受け取るように配置された1つ以上のセンサ及び第一の側と反対の基板の第二の側からの放射を受け取るように配置された1つ以上のセンサを備えていてもよい。

0022

コントローラ160が、センサ140からデータを受け取り、コリメートされたエネルギー源102の各エミッタ、又はエミッタの個々のグループに送られる電力を、データに基づいて別々に調整する。コントローラ160は、様々なエミッタに独立に電力供給する電源162を含み得る。コントローラ160は、所望の温度プロファイルに設定することができ、センサ140から受け取ったデータの比較に基づいて、コントローラ160は、エミッタへの電力を調整し、観察される熱データを所望の温度プロファイルに一致させる。コントローラ160はまた、チャンバの性能が時間とともに変動する場合に、エミッタへの電力を調整して、一つの基板の熱処理を他の基板の熱処理と一致させ得る。

0023

金属部材150が、第二のドーム114と、コリメートされたエネルギー源102との間に配置され得る。金属部材150は、第二のドーム114の温度を制御する冷却チャネル152を含み得る。幾らかの処理ガスが、パージガス領域158に存在し得るので、第二のドーム114の温度が、冷た過ぎる又は熱過ぎる場合に、第二のドーム114上に堆積が生じ得る。加えて、加熱された基板108が、第二のドーム114を加熱することがあり、加熱された第二のドーム114は、基板108よりも、冷却するのに長い時間がかかることがあり、これは、次に、基板108の冷却時間を増加させ得る。従って、基板108の冷却時間を短縮するために、第二のドーム114は、金属部材150によって有利に冷却され得る。図1Aに示されるように、金属部材150は、第二のドーム114との金属部材150の効率的な熱的結合を提供するために、第二のドーム114の円錐形状と共形であり得る。図1Aに示されるように、複数のレーザダイオードなどのコリメートされたエネルギー源102は、部材150とほぼ共形である平面を形成し得る。代替的に、コリメートされたエネルギー源102は、基板108の堆積面116とほぼ平行である平面を形成し得る。任意選択で、第二のドーム114は、第二のドーム114と金属部材150又はハウジング145の間に冷却剤流体を流すことによって、冷却され得る。

0024

図1Bは、本書に記載された一実施形態による、処理チャンバ100の概略断面図である。じょうご状の基板支持体107の代わりに、処理チャンバ100は、複数のスポーク166を有する基板支持体164を含む。ピン110が、スポーク166によって支持され、ピンは、基板108を直接に又はエッジリング105を介して支持する。スポーク166は、石英などの光学的に透明な材料で作られ得る。動作中、スポーク166は、回転していてもよく、その結果、影が、基板108の裏側に形成され得る。シャドウイング効果を最小化するために、複数のレーザなどの、コリメートされたエネルギー源102が、基板108の裏側104上の任意の領域Pが、ビームL1及びL2などの少なくとも2つのレーザビームによって照射されるように、配列され得る。一実施形態において、基板108の裏側104の各領域Pが、10個のレーザビームによって照射される。

0025

図1Cは、本書に記載された一実施形態による、処理チャンバ100の概略断面図である。処理チャンバ100は、じょうご状の部分170及びじょうご状の部分170から半径方向外側に広がる複数のスポーク172を有する基板支持体168を含む。じょうご状の部分170及びスポーク172は、石英などの光学的に透明な材料で作られ得る。動作中、全てのレーザビームが、光学的に透明なじょうご状の部分170を通過していてもよく、図1CにおいてL3及びL4として示されるように、回転しているスポーク172が基板108の裏側104に影を作らないような角度で、ビームが基板108の裏側104に送られ得る。

0026

図1Dは、本書に記載された一実施形態による、処理チャンバ100の概略断面図である。処理チャンバ100は、ディスク106に連結されている基板支持体174を含む。基板支持体174は、複数のブラケット176を含み得る。一実施形態において、3つのブラケット176が、エッジリング105を支持している。この構成では、基板108は、ロボット(図示せず)によってローディングポート103を通って処理チャンバ100から取り出され又は処理チャンバ100の中に持ち込まれ得る。ロボットは、基板108に接触せずに、基板108をエッジリング105から持ち上げるために、例えば、ベルヌーイの力又は気体浮力などの力を発生させることができ得る。ディスク106は、第一のドーム128及びリフレクタ122を通って延びるシャフト113に連結される。シャフト113は、永久磁石115及び電磁石117によって回転又は垂直に移動することができ得る。動作中、電磁石117は、永久磁石115を動かすために、永久磁石115に磁気的に結合される。電磁石117は、電磁石117の中に磁場を生成し制御するように設定された駆動コントローラ119によって制御される。電磁石117の磁場は、永久磁石115と相互作用し、永久磁石115を垂直に移動させ、及び/又は永久磁石115を回転させ、これは、次に、エッジリング105及び基板108を垂直に移動及び/又は回転させる。

0027

図2は、一実施形態による、金属部材150の平面図である。部材150は、図2に示されるように、円形などの、基板108と同じ形状を有し得る。部材150は、銅、アルミニウム又はステンレス鋼などの金属で作られ得る。中心シャフト132が通過するように、開口201が、部材150の中央に形成され得る。複数の開孔202が、部材150に形成されてもよく、各開孔202は、レーザ又は他のエミッタと位置合わせされる。例えば、レンズディフューザーシェーパートランケーター、及び/又はホモジナイザーなどの回折屈折及び/又は反射エレメントなどの光学部品204が、エネルギーを成形、集中、又は拡散させて、基板108の均一な加熱を達成するために、各開孔202の内部に形成され得る。一実施形態において、コリメートされたエネルギー源102が、開孔202の内部に配置される。他の実施形態において、光学部品204が、基板支持体107に組込まれ得る。

0028

図3は、処理チャンバ100の一部分の断面図である。図3に示されるように、金属部材302が、第二のドーム114とコリメートされたエネルギー源102の間に配置される。金属部材302は、円錐ではなく、平坦であるということを除いて、金属部材150と同じであってよい。金属部材302は、第二のドーム114の温度を制御するために、冷却剤を流すための冷却チャネル304を含む。金属部材302はまた、レーザビームが通過するための複数の開孔を含み、1つ以上の光学部品が、各開孔の内部に配置され得る。

0029

図4は、一実施形態による、処理チャンバ100の一部分の断面図である。図4に示されるように、ほぼ平坦なドーム402が、基板支持体107とコリメートされたエネルギー源102の間に配置される。処理チャンバ100内の真空状態に耐えることができるように、平坦なドーム402は、アルミニウムなどの金属で作られ得る。ライナ(図示せず)が、化学的浸食から金属ドーム402を保護するために、平坦なドーム402上に配置され得る。平坦なドーム402は、レーザビームを通過させるために、その中に配置された複数の孔を有し得る。石英などの光学的に透明な材料が、真空状態を維持し、レーザビームを通過させるために、孔の内部に配置され得る。従って、平坦なドーム402の少なくとも一部分が、コリメートされたエネルギー源102のコリメートされたエネルギーに対して光学的に透明である。コリメートされたエネルギー源102は、平坦なドーム402とほぼ平行である平面を形成し得る。

0030

図5Aは、本書に記載された一実施形態による、処理チャンバ100の一部分の概略断面図である。リフレクタ502が、コリメートされたエネルギー源102の上に配置され得る。リフレクタ502は、コリメートされたエネルギー源102と金属部材150の間に、又は金属部材150と第二のドーム114の間に配置され得る。リフレクタ502は、複数のキャビティ504を含んでもよく、各キャビティ504は、コリメートされたエネルギー源102の上のチューブ143内に配置された反射面510によって画定され得る。開口506が、コリメートされたエネルギーが通過するために、各反射面510に形成され得る。コリメートされたエネルギーを反射面510へ反射し、次に、コリメートされたエネルギーを、基板108の裏側104に向かって反射するために、ミラー508が、キャビティ504の開口に配置されてもよい。反射面510は、弧、曲がった部分、又は直線の部分であってよく、面510の長さと幅の両方の次元においてファセットを有してもよい。ミラー508は、ファセットがあっても、拡散性でも、又はその組合せであってもよい。リフレクタ502は、複数の同心リング又は複数の同心多角形であってよい。

0031

図5Bは、本書に記載された一実施形態による、処理チャンバ100の一部分の概略断面図である。複数のリフレクタリング512が、コリメートされたエネルギー源102の上に配置され得る。リフレクタリング512は、コリメートされたエネルギー源102と金属部材150の間に、又は金属部材150と第二のドーム114の間に配置され得る。各リフレクタリング512は、第一の反射面514と第二の反射面516を有する。動作中、図5Bで「L5」と表示されるコリメートされたエネルギーが、第一のリフレクタリング512の第一の反射面514から、第一のリフレクタリング512に隣接する第二のリフレクタリング512の第二の反射面516に反射され、第二の反射面516が、コリメートされたエネルギー源を、基板108の裏側104に向かって反射する。各リフレクタリング512は、冷却剤が通るチャネル518を含んでもよい。

0032

図5Cは、本書に記載された一実施形態による、処理チャンバ100の一部分の概略断面図である。複数のレーザダイオードなどのコリメートされたエネルギー源519が、第二のドーム114の下の表面521上に配置され得る。表面521は、基板108の裏側104とほぼ垂直であり得る。複数のリフレクタリング520が、第二のドーム114の下に配置され得る。一実施形態において、コリメートされたエネルギー源519とリング520の両方が、金属部材150の下に配置される。各リフレクタリング520は、図5Cで「L6」と表示されるコリメートされたエネルギーを、コリメートされたエネルギー源519から基板108の裏側104に向かって反射する反射面522を有し得る。各リフレクタリング520は、冷却剤が通るチャネル524を含んでもよい。支持体526が、各リフレクタリング520を支持するために用いられてもよく、支持体526は、コリメートされたエネルギー源519からのコリメートされたエネルギーの経路の外であってよい。例えば、コリメートされたエネルギーが、支持体526によって遮断されないように、支持体526は、2つのコリメートされたエネルギー源519の光路間に配置されてもよい。

0033

図6は、本書に記載された一実施形態による、屈折器600の側面図である。屈折器600は、第一の表面602、第二の表面608、第三の表面610及び第四の表面612を含み得る。第一の表面602は、直線でなくてもよく、1つ以上の傾斜した表面604、606を含み、これらは、第一の表面602の残りの表面603、605、607並びに第三の表面610及び第四の表面612に対して傾斜している。残りの表面603、605、607は、第二の表面608とほぼ平行であり得、第三の表面610は、第四の表面612とほぼ平行であり得る。複数の屈折器600が、コリメートされたエネルギーの方向を制御するために、コリメートされたエネルギー源102の上で且つ第二のドーム114の下に配置され得る。1つ以上の傾斜した表面604、606は、平坦であっても、ざらつきがあってもよい。動作中、コリメートされたエネルギーが、表面602及び/又は612から入ることがあり、ざらつきのある及び/又は平坦な表面604、606により、エネルギーが、表面608及び/又は610を通って出る。傾斜した表面604、606の傾きと粗さは、屈折器600を出るコリメートされたエネルギーの方向を制御するために、変わり得る。ホログラフィック(回折)レンズ、ファセット面レンズ、又は曲面レンズなどの、他の種類の屈折器が、コリメートされたエネルギーの方向を制御するために、コリメートされたエネルギー源102と第二のドーム114の間に配置されてもよい。

0034

要約すると、単色光を生成するコリメートされたエネルギー源が、堆積プロセスにおいて利用される。コリメートされたエネルギー源は、コリメートされた光を生成し、これは、基板上に複数の空間的に小さな制御ゾーンを作り出し、これは、次に、基板のより良い温度制御を提供する。加えて、コリメートされたエネルギーは、単色であり、これは、より正確な温度測定を可能にする。

0035

上記は本発明の実施形態を対象とするが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他のさらなる実施形態を考え出すこともでき、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

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