(57)【要約】反応チャンバ（１３０）が、ＬＥＤ加熱ランプ上部アレイ（１４６）とＬＥＤ加熱ランプ下部アレイ（１４８）との間に配置される。上部および下部アレイ（１４６、１４８）を形成するＬＥＤ加熱ランプ（１８０）は、ＬＥＤ加熱ランプ（１４６、１４８）の各アレイに沿った電力出力を動的に相違させ得るように、個々にまたはグループで制御可能である。ＬＥＤランプ（１８０）は、例えばチャンバセンサからのフィードバック、所望の温度プロファイル、および故障したＬＥＤランプに応答して制御可能である。このように、ここに記載された方法およびシステムは、反応チャンバ（１３０）の作動特性を動的に補償することができる。一構成では、ＬＥＤ加熱ランプ（１８０）は、長方形のパターンに配置される。いくつかの構成では、ＬＥＤ加熱ランプ（１８０）は、円形または同心のパターンに配置される。
2005536045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温処理チャンバと、
前記処理チャンバ内に配置され、処理されるウェハを支持するためのサセプタであって、上面、下面および周縁を含む前記サセプタと、
前記処理チャンバの表面に配置され、前記上面に放射エネルギーを放射するように構成された複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と、
前記複数のＬＥＤの少なくとも１つが、前記複数のＬＥＤの他の１つのＬＥＤに対して放射する放射エネルギーを調節するように構成された制御装置と、
を備える化学気相成長装置。
【請求項２】
前記複数のＬＥＤとサセプタとの間にリフレクタをさらに備え、該リフレクタは、前記複数のＬＥＤと位置合わせされた穿孔を含んでいる請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記上面の温度を示す信号を生成するように構成された温度センサをさらに備える請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記サセプタに対して非対称的な開口部を画定する支持プレートをさらに備える請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記開口部内に、前記サセプタを囲む温度補償リングをさらに備える請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記開口部の形状は、概ね長方形である請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記複数のＬＥＤは、概ね６，４００のＬＥＤランプを含む請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記６，４００のＬＥＤランプは、６，４００の異なるレベルの入力電力を受け取る請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記複数のＬＥＤの少なくとも１つのＬＥＤの故障に応答するように構成される請求項３に記載の装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、温度を示す信号に応答するように構成される請求項３に記載の装置。
【請求項１１】
前記制御装置は、事前のプログラミングに応答するように構成される請求項３に記載の装置。
【請求項１２】
チャンバに隣接して配置されたＬＥＤランプアレイにより加熱することにより前記チャンバ内において半導体を処理する方法であって、各ＬＥＤランプは、前記チャンバ内において基板へ指向性放射エネルギーを放射するように構成され、 該方法は、
チャンバ内にウェハを装入するステップと、
複数のＬＥＤランプの作動状態を検出するステップと、
前記複数のＬＥＤの１つのＬＥＤが作動していない場合、作動していないＬＥＤランプを補償するために、前記複数のＬＥＤランプのための所定の温度プロファイルを調節するステップと、
前記複数のＬＥＤランプから前記ウェハに熱を加えるステップと、
ウェハの温度の非均一性を特定するステップと、
前記複数のＬＥＤランプの少なくとも１つのＬＥＤの、前記複数のＬＥＤランプの他の１つのＬＥＤに対するエネルギーレベル出力を、その非均一性を補償するように調節するステップと、
を含む半導体処理方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの壁により画定されるチャンバと、
前記チャンバ内において基板を支持するための構造体と、
前記チャンバの近傍に配置された少なくとも１つのＬＥＤ加熱ランプアレイと、
を備える半導体処理装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのＬＥＤ加熱ランプアレイにより放射される放射エネルギーを個別に制御するように構成された制御装置をさらに備える請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのＬＥＤ加熱ランプアレイは、第１のＬＥＤ加熱ランプと、第２のＬＥＤ加熱ランプとを含み、
前記第１のＬＥＤ加熱ランプは、基板の第１の場所へ指向性放射エネルギーを放射するように構成され、前記第２のＬＥＤ加熱ランプは、基板の第２の場所へ指向性放射エネルギーを放射するように構成され、前記第１の場所は、前記第２の場所とは異なる請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記制御装置は、前記第１および第２のＬＥＤ加熱ランプの故障に応答するように構成される請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記制御装置は、事前のプログラミングに応答するように構成される請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのＬＥＤ加熱ランプアレイと基板との間に、穿孔リフレクタをさらに備え、複数の前記穿孔は、実質的に前記少なくとも１つのＬＥＤ加熱ランプアレイと位置合わせされている請求項１５に記載の装置。ｆ
【請求項１９】
前記第１および第２の場所の近傍における基板の温度を検出するように構成された温度検出装置をさらに備える請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
前記制御装置は、前記温度に応答するように構成されている請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記構造体は、基板と接触するように構成されたサセプタを含む請求項１５に記載の装置。
【請求項２２】
前記サセプタに対して非対称的な開口部を画定する支持プレートをさらに備える請求項１５に記載の装置。
【請求項２３】
前記開口部内において前記サセプタを囲む温度補償リングをさらに備える請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記開口部は、概ね長方形である請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記第１のＬＥＤランプおよび第２のＬＥＤ加熱ランプは、前記制御装置から異なるレベルの入力電力を受け取る請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
高温で半導体ウェハを処理する装置であって、該装置は、
少なくとも１つの壁により画定される高温処理チャンバと、
処理されるウェハを支持するための、前記チャンバ内に配置されたサセプタであって、上面、底面、周縁を含む前記サセプタと、
前記サセプタの近傍に配置された第１のＬＥＤ加熱ランプアレイと、
前記上面に向けて第１の方向に指向性放射エネルギーを放射するように構成されている前記第１のＬＥＤ加熱ランプアレイの少なくとも１つのＬＥＤランプと、
前記第１のＬＥＤ加熱ランプアレイとサセプタとの間に配置された第１の穿孔リフレクタであって、複数の該穿孔が、前記第１のアレイの少なくとも１つのＬＥＤランプと位置合わせされた前記第１の穿孔リフレクタと、
前記サセプタの近傍にかつ前記第１のＬＥＤ加熱ランプアレイに平行に配置された第２のＬＥＤ加熱ランプアレイであって、前記サセプタが、前記第１のＬＥＤ加熱ランプアレイの少なくとも一部分と前記第２のＬＥＤ加熱ランプアレイとの間に配置されている前記第２のＬＥＤ加熱ランプアレイと、
前記底面へ向けて第２の方向に指向性放射エネルギーを放射するように構成された前記第２のＬＥＤ加熱ランプアレイの少なくとも１つのＬＥＤランプであって、双方の前記方向は、前記サセプタに垂直な方向に前記サセプタの周縁により画定される体積内に少なくとも部分的に位置する前記少なくとも１つのＬＥＤランプと、
前記第２のＬＥＤ加熱ランプアレイとサセプタとの間の第２の穿孔リフレクタであって、複数の前記穿孔が、前記第２のアレイの少なくとも１つのＬＥＤランプと位置合わせされた前記第２の穿孔リフレクタと、
を備える半導体ウェハ処理装置。
【請求項２７】
前記第１および第２のＬＥＤランプアレイにより放射される放射エネルギーを調節するように構成された制御装置をさらに備える請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記制御装置は、少なくとも１つのＬＥＤランプの故障に応答するように構成されている請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記制御装置は、前記チャンバ内の温度を示す信号に応答するように構成されている請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記制御装置は、事前のプログラミングに応答するように構成されている請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記サセプタを囲む温度補正リングをさらに備える請求項２７に記載の装置。
【請求項３２】
化学気相成長装置であって、
基板処理ゾーン内において基板を水平方向に配置するための領域と、前記基板の表面を横切ってガスを流すためのチャンバ壁とを有する処理チャンバと、
前記基板処理ゾーンの概ね上方に配置された第１の加熱ランプ二次元アレイであって、該第１の加熱ランプ２次元アレイの各ＬＥＤは、前記第１の加熱ランプ二次元アレイが前記第１の横列の基板処理ゾーンにわたりかつ前記第１の横列に概ね垂直な第１の縦列の前記基板処理ゾーンにわたる長さおよび幅を有する前記第１の加熱ランプ二次元アレイと、
前記第１の加熱ランプ二次元アレイと基板との間に配置された第１の穿孔リフレクタであって、複数の前記穿孔が、前記第１の加熱ランプ二次元アレイと実質的に位置合わせされた前記第１の穿孔リフレクタと、
概ね前記基板処理ゾーンの下に配置された第２の加熱ランプ二次元アレイであって、前記第２の加熱ランプ二次元アレイの各ＬＥＤは、前記第２の加熱ランプ二次元アレイが、第２の横列の前記基板処理ゾーンにわたりかつ第２の縦列の基板処理ゾーンにわたるような長さおよび幅を有し、前記第２の横列および第２の縦列からの少なくとも１つのＬＥＤは、同じ第２の横列または縦列からのＬＥＤの他の１つのＬＥＤに対してエネルギーランプ出力を調節する手段を有する前記第２の加熱ランプ二次元アレイと、
前記第２の加熱ランプ二次元アレイと基板との間に配置された第２の穿孔リフレクタであって、複数の前記穿孔が、前記第２の加熱ランプ二次元アレイと実質的に位置合わせされた前記第２の穿孔リフレクタと、
を備える化学気相成長装置。
【請求項３３】
前記基板処理ゾーン内の温度を示す信号を生成するように構成された温度センサをさらに備える請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記第２の横列または第２の縦列からの前記少なくとも１つのＬＥＤにより放射される放射エネルギーを、同じ前記第２の横列または縦列からのＬＥＤの他の１つのＬＥＤに対して調節するように構成された制御装置をさらに備える請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記制御装置は、前記信号に応答するように構成される請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記制御装置は、前記第１および第２の加熱ランプ二次元アレイの故障に応答するように構成される請求項３４に記載の装置。
【請求項３７】
前記制御装置は、事前のプログラミングに応答するように構成される請求項３４に記載の装置。
【請求項３８】
チャンバの近傍に配置され基板に指向性放射エネルギーを放射するように構成されているＬＥＤランプにより加熱することによって、チャンバ内において基板を処理する方法であって、該方法は、
チャンバ内にウェハを装入するステップと、
前記ＬＥＤランプからウェハに熱を加えるステップと、
ウェハの温度の不均一を特定するステップと、
不均一を補償するために前記ＬＥＤランプのエネルギーレベル出力を調節するステップと、
を含む基板処理方法。
【請求項３９】
不均一を補償するために第２のＬＥＤランプのエネルギーレベル出力を調節するステップをさらに含み、前記第２のＬＥＤランプは、前記基板へ指向性放射エネルギーを放射するように構成されている請求項３８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ね、加熱ランプに関する。さらに詳細には、本発明は、１つまたはそれ以上のＬＥＤ加熱ランプにより加熱される領域の温度の均一性を向上させる加熱ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェハなどの基板に材料の薄膜を形成するための化学気相成長法（ＣＶＤ）は、半導体産業において非常によく知られているプロセスである。ＣＶＤプロセスでは、堆積させる材料からなる気体分子をウェハに供給して、化学反応によりウェハにその材料の薄膜を形成する。そのように形成された薄膜は、多結晶、アモルファス、またはエピタキシャルである場合がある。一般に、ＣＶＤプロセスは、化学反応を加速し高品質の薄膜を生成するために高温で行う。エピタキシャルシリコン堆積などのいくつかのプロセスは、（９００°Ｃを超える）非常に高温で行う。
【０００３】
所望の高温を達成するために、基板は、抵抗加熱、誘導加熱または放射加熱を用いて加熱可能である。これらの加熱技術の中では、放射加熱が、最も効率的な技術であり、したがって、いくつかのタイプのＣＶＤに、現在好ましい方法である。放射加熱を行うことには、リアクタと呼ばれる、高温の炉内に配置された反応チャンバの周りに遠赤外線ランプを配置することが含まれる。残念ながら、放射エネルギーでは、局所化した放射エネルギー源の使用により集中および干渉の影響を受けるために、「ホットスポット」が生じるなど、温度分布が不均一になりやすい。
【０００４】
ＣＶＤプロセス中に、１つまたはそれ以上の基板が、リアクタ内に画定されたチャンバ（すなわち反応チャンバ）内においてウェハ支持部（すなわちサセプタ）上に配置される。ウェハおよび支持部が、所望の温度に加熱される。典型的なウェハ処理ステップでは、反応ガスが、加熱されたウェハ上に流されて、その結果、ウェハ上に所望の材料からなる薄層が、化学気相成長（ＣＶＤ）する。堆積した層が、その下にあるシリコンウェハと同じ結晶構造を有する場合、それをエピタキシャル層と呼ぶ。これは、唯一の結晶構造を有するので、単結晶層と呼ぶこともある。後のプロセスを通じて、これらの層は、集積回路にされ、ウェハのサイズおよび回路の複雑さにより異なるが、何十から何千の、または何百万もの集積装置が製造される。
【０００５】
ＣＶＤにより生じる層の高品質を保証するためには、様々なプロセスパラメータを注意深く制御する必要がある。そのような重要な１つのパラメータは、ウェハ処理の各処理ステップ中におけるウェハの温度である。ＣＶＤ中に、例えば、堆積ガスが、特定の温度で反応しウェハ上に堆積することから、ウェハの温度によって、ウェハ上への材料の堆積速度が決まる。温度が、ウェハの表面上において変動する場合、薄膜は、不均一に堆積し、ウェハ上における物理的性質が、均等でなくなる。さらには、エピタキシャル堆積では、わずかな温度の不均一でさえ、結晶のスリップを生じる結果になりかねない。
【０００６】
半導体産業では、ウェハ上の特性を均一にする均一の厚さで材料を堆積することが重要である。例えば、超大規模集積回路（ＶＬＳＩおよびＵＬＳＩ）技術では、ウェハは、集積回路を有する別個のチップに分割される。ＣＶＤプロセスステップで、層が不均一に堆積した場合、チップ上におけるデバイスの異なる領域は、不整合のある作動特性を有するか、または全く作動しなくなる可能性がある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のシステムおよび方法は、いくつかの特徴を有し、その特徴の１つだけでは、望ましい特性を生じない。以下の特許請求の範囲により明示されるような本発明の範囲を限定せずに、ここで、さらに顕著な特徴を簡潔に説明する。この説明を考慮し、また特に「好ましい実施形態の詳細な説明」というタイトルのセクションを読んだ後、本発明の特徴によって、いかに通常のＣＶＤ加熱方法およびシステムに優るいくつかの利点を得られるかを理解するだろう。
【０００８】
一態様は、高温処理チャンバと、チャンバ内に配置され、処理されるウェハを支持するためのサセプタとを備える化学気相成長装置であって、サセプタは、上面、底面および周縁を含んでいる。本装置は、チャンバの表面に配置され、上面へ放射エネルギーを放射するように構成された複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と、複数のＬＥＤの少なくとも１つにより放射される放射エネルギーを、複数のＬＥＤの他の１つに対して調節するように構成された制御装置とをさらに備える。
【０００９】
別の態様は、チャンバに隣接して配置されたＬＥＤランプアレイにより加熱することにより、チャンバ内において半導体を処理する方法であって、各ＬＥＤランプは、チャンバ内において基板へ指向性放射エネルギーを放射するように構成されている。本方法は、チャンバ内にウェハを装入するステップと、複数のＬＥＤランプの作動状態を検出するステップと、複数のＬＥＤランプからの１つのＬＥＤが作動していない場合、作動していないＬＥＤランプを補償するように、複数のＬＥＤランプのための所定の温度プロファイルを調節するステップと、を含む。本方法は、複数のＬＥＤランプによりウェハを加熱するステップと、ウェハの温度の不均一を特定するステップと、その不均一を補償するために、複数のＬＥＤランプの少なくとも１つのエネルギーレベル出力を、複数のＬＥＤランプの他の１つに対して調節するステップとを含んでいる。
【００１０】
さらに別の態様は、少なくとも１つの壁により画定されたチャンバと、チャンバ内において基板を支持するための構造体と、チャンバの近傍に配置された少なくとも１つのＬＥＤ加熱ランプアレイと、を備える半導体処理装置である。
【００１１】
さらに別の態様は、高温で半導体ウェハを処理するための装置であって、該装置は、少なくとも１つの壁によって画定された高温処理チャンバと、チャンバ内に配置され、処理されるウェハを支持するためのサセプタであって、上面、底面、および周縁を含むサセプタと、サセプタの近傍に配置された第１のＬＥＤ加熱ランプアレイと、上面へ向けて第１の方向に指向性放射エネルギーを放射するように構成されている第１のＬＥＤ加熱ランプアレイの少なくとも１つのＬＥＤランプと、を備える。本装置は、さらに、第１のＬＥＤ加熱ランプアレイとサセプタとの間に配置された第１の穿孔リフレクタであって、複数の該穿孔が第１のアレイの少なくとも１つのＬＥＤランプと位置合わせされた第１の穿孔リフレクタと、サセプタの近傍にかつ第１のＬＥＤ加熱ランプアレイに平行に配置された第２のＬＥＤ加熱ランプアレイと、第１のＬＥＤ加熱ランプアレイの少なくとも一部分と第２のＬＥＤ加熱ランプアレイとの間に配置されたサセプタと、を備える。本装置は、さらにまた、底面に向けて第２の方向に指向性放射エネルギーを放射するように構成された第２のＬＥＤ加熱ランプアレイの少なくとも１つのＬＥＤランプと、第２のＬＥＤ加熱ランプアレイとサセプタとの間に配置され、複数の穿孔が第２のアレイの少なくとも１つのＬＥＤランプと位置合わせされた第２の穿孔リフレクタと、を備え、双方の方向は、サセプタに垂直な方向にサセプタの周縁により画定される体積内に少なくとも部分的に配置される。
【００１２】
別の態様は、化学気相成長装置であって、それは、基板処理ゾーン内に基板を水平方向に配置する領域を有しかつ基板表面を横切ってガスを流すための、チャンバ壁を有する処理チャンバと、概ね基板処理ゾーンの上方に配置される第１の加熱ランプ二次元アレイであって、第１の加熱ランプ二次元アレイの各ＬＥＤは、第１の加熱ランプ二次元アレイが、第１の横列における基板処理ゾーンにわたりかつ第１の横列に概ね垂直な第１の縦列における基板処理ゾーンにわたるような長さおよび幅を有する第１の加熱ランプ二次元アレイとを備える。本装置は、さらに、第１の加熱ランプ２次元アレイと基板との間に配置され複数の穿孔が実質的に第１の加熱ランプ２次元アレイと位置合わせされた第１の穿孔リフレクタと、概ね前記基板処理ゾーンの下に配置された第２の加熱ランプ２次元アレイであって、第２の加熱ランプ２次元アレイが第２の横列において基板処理ゾーンにわたりかつ第２の縦列において基板処理ゾーンにわたるような長さおよび幅を、第２の加熱ランプ２次元アレイの各ＬＥＤが有し、第２の横列または第２の縦列からの少なくとも１つのＬＥＤが、同じ第２の横列または縦列からのＬＥＤの他の１つのＬＥＤに対してエネルギーランプの出力を調節する手段を有する第２の加熱ランプ２次元アレイと、第２の加熱ランプ２次元アレイと基板との間に配置され、複数の穿孔が実質的に第２の加熱ランプ二次元アレイと位置合わせされた第２の穿孔リフレクタと、を備えている。
【００１３】
さらに別の態様は、チャンバに隣接して配置されたＬＥＤランプから熱を加えることによりチャンバ内において基板を処理する方法であって、ＬＥＤランプは、基板へ指向性放射エネルギーを放射するように構成されている。本方法は、チャンバ内にウェハを装入するステップと、ＬＥＤランプからウェハに熱を加えるステップと、ウェハの温度の不均一を特定するステップと、不均一を補償するためにＬＥＤランプのエネルギーレベル出力を調節するステップとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
ここで、本発明のこれらおよび他の特徴、態様および利点を、いくつかの好ましい実施形態の図面を参照して説明し、それらの実施形態は、本発明を例示するものであって、限定するものではないと解釈される。
【００１５】
１９８９年６月６日にRobinson他へ発行された米国特許第４，８３６，１３８号明細書、および１９８９年５月９日にCrabb他へ発行された米国特許第４，８２８，２２４号明細書は、参照によって明示的に組み込まれ、典型的なコールドウォール型の枚葉式ウェハ反応チャンバを説明している。これらの反応チャンバは、この特許の教示によって変更し得る典型的な環境である。例えば、本発明のいくつかの特徴、態様および利点に係るＬＥＤ加熱ランプおよびＬＥＤ加熱ランプアレイを使用可能である。好ましい一構成では、ＬＥＤ加熱ランプおよびアレイは、ＣＶＤチャンバ内において使用される。さらに好ましい構成では、ＬＥＤ加熱ランプは、エピタキシャル堆積のために最適化されたＣＶＤチャンバ内で使用される。
【００１６】
２０００年７月２５日にWengert他に発行された米国特許第６，０９３，２５２号明細書は、さらに本発明に係るいくつかの特徴、態様および利点を有するＬＥＤ加熱ランプおよびＬＥＤ加熱ランプアレイを使用するように変更可能な反応チャンバの構成を開示している。その特許の開示は、参照によって明示的に組み込まれる。
【００１７】
ここで図１から図８を参照すると、化学気相処理用の典型的な反応チャンバ１０および同種のものが、示されている。見て分かるように、チャンバ１０は、細長く、概ね平坦な形状を有し、その形状は、断面が概ね両凸レンズ状である。両凸レンズ形状は、種々の円の曲率を具え得る逆向きに両凸の表面を有する。いくつかの構成では、チャンバは、正方形、長方形および同様の形状などの他の外形にすることができる。例えば、正方形のチャンバは、２０００年１１月７日に発行された米国特許第６，１４３，０７９号明細書に開示されており、それは、参照によってその全体が組み込まれる。図１から図８に示したチャンバは、凸状の外側表面および凹状の内側表面を具える上部壁１２と、凸状の外側表面および凹状の内側表面を具える下部壁１４とを有する。壁１２および１４は、垂直方向に短いサイドレール１６および１８によって連結される。これらの壁とサイドレールとは、さらに、上流の入口端部のフランジ２０と下流の出口端部のフランジ２２とによって結合される。ここに説明するように、上流および下流は、プロセスガスの流れの方向に関連し、本説明では前方および後方と同義である。
【００１８】
ここで図２を参照すると、上部壁１２および下部壁１４は、薄く、湾曲したプレート状のエレメントであり、このエレメントは、長方形で平坦な垂直方向の突出部を有している。壁１２および１４は、円の曲率半径を有し、石英または同様の材料からなる円筒形チューブから切り出された切片により形成可能であることが望ましい。より大きなチャンバでは、壁１２および１４は、平坦な石英プレートを加熱し成形することにより形成される場合がある。石英が好ましいが、同様の望ましい特性を有する他の材料を代用してもよい。これらの望ましい特性のいくつかには、融点が高いこと、大きく急速な温度変化に耐え得ること、化学的に不活性であること、および光に対する透過性が高いことが含まれる。
【００１９】
厚いサイドレール１６、１８は、石英ロッドから、長方形の断面に機械加工するか、または図２に示した断面形状に形成することができる。さらに詳細には、各サイドレール１６、１８は、上部壁１２の湾曲した外側表面の続きを形成する上面２４と、下部壁１４の外側表面の続きを形成するように湾曲した下面２６とを有する、補強された本体を含んでいる。各サイドレール１６、１８の横方向の外側表面２８は、平坦であり、垂直方向に延びている。各サイドレール１６、１８の内側表面は、上部凹所３０ａおよび下部凹所３０ｂを長手方向に延ばして形成され、これらの凹所が、短く突出した上壁部３２ａと、短く突出した中央壁部３２ｂと、短く突出した下壁部３２ｃとをそれぞれ作り出す。短く突出した上壁部３２ａ、短く突出した下壁部３２ｃは、長手方向の溶接継手３９において、上部壁１２および下部壁１４の側部縁と接合する。一実施形態では、サイドレール１６、１８の本体は、厚さまたは幅の寸法が約２０ｍｍであり、かつ高さが約２１ｍｍである。
【００２０】
ここに示した構成では、支持部またはストリンガーが、サイドレール１６と１８との間を延びる、平坦で長方形のプレート４０の形態で設けられることが好ましい。図４において分かるように、支持プレート４０は、アパーチャ４２を含んでおり、このアパーチャ４２は、チャンバ１０の幅を横切って延び、かつ支持プレート４０を入口部４６ａと出口部４６ｂとに分割する空所または開口部４４を画定する。入口部４６ａは、入口フランジ２０から開口部４４の上流の縁まで延び、出口部４６ｂは、開口部４４の下流の縁から出口フランジ２２まで延びる。図４から分かるように、支持プレートの入口部４６ａは、出口部４６ｂより、長手方向に短い。さらに詳細には、好ましい構成では、入口部は、出口部の約７０％の長さである。その比の構成は、概ねチャンバを通るプロセスガスの流れに関連している。
【００２１】
図２において最もよく分かるように、各サイドレール１６および１８は、内側に延び短く突出した中央壁３２ｂを含み、この壁は、支持プレート４０の延長部分を実質的に形成する。この点において、支持プレート４０は、実際、サイドレール１６、１８の本体において終わり、換言すれば、凹所３０ａ、３０ｂの横方向外側の範囲において終わる。長手方向の継手４８は、支持プレート４０の側方縁と、各サイドレール１６および１８の短く突出した中央壁３２ｂとの間の溶接連結を示す。短く突出した中央壁３２ｂは、上部壁１２と下部壁１４とを正確に二分し、したがって、支持プレート４０が、それらの間の正確な中心線または中心面にある。
【００２２】
図１および図３に関して、各端部フランジ２０、２２は、概ね長方形の外側厚板５０、５１をそれぞれ備え、それらの厚板は、面取りされた角部５２とレンズ状に形成された内側延長部５４とを有する。ここで図１および図３に関して、内側延長部５４は、上部壁１２および下部壁１２と、中央支持プレート４０との形状に適合している。さらに詳細には、短い長手方向部分が、これらの各プレート状部材１２、１４、４０と接合するように厚板５０、５１から延びている。チャンバ１０の各端部において、湾曲した溶接継手５６が、湾曲した上部壁１２と延長部５４の上部との間に、かつ湾曲した下部壁１４と延長部５４の下部との間に形成され、また、直線継手ライン５８が、延長部５４の中央部と、支持プレート４０の長手方向端部との間に画定されている。
【００２３】
入口フランジ２０の厚板５０は、チャンバ１０内の、支持プレート４０より上かつ上部壁１２より下の上部領域６６（図２を参照）内へ通じる、上部内を横方向に延びるアパーチャ６０（図３を参照）を含んでいる。これとは対照的に、出口フランジ２２の厚板５１は、横方向に延びる一対のアパーチャ６２、６４とを含み（図３を参照）、上部アパーチャ６２は、前述のチャンバ１０の上部領域６６（図２を参照）と連通しており、また、下部アパーチャ６４は、支持プレート４０より下かつ下部壁１４より上に画定されたチャンバ１０の下部領域６８（図２を参照）と連通している。サイドレール１６の丸くなった凹所３０ａ、およびサイドレール１８の丸くなった凹所３０ｂは、上部領域６６と下部領域６８との側部の境界を画定する。後述するように、支持プレート４０が処理ゾーンの下部の境界を画定し、ウェハ処理は、上部領域６６内のみにおいて行われる。
【００２４】
支持プレート４０の開口部４４は、図３および図８に示すように、サセプタ７０と、サセプタ７０を囲む温度補償リング７２（図４および図８を参照）とを受け入れるような寸法にされる。温度補償リング７２は、チャンバ内の温度が均一になることを助けるような熱量に設定される。一構成では、リング自体は、リングがウェハとは異なる熱量を有するかまたはウェハの周りの熱量分布が不均一になるように、処理中のウェハに対して非対称である。例えば、一構成では、リングは、実質的に長方形の外周部を具え得、その結果、角において熱量集中が高くなるが、ウェハに対する熱量の中心は、同じになる。他の構成では、リングは、中心を外した構成（例えば、図示した細長い長方形）にすることができ、この構成において、ウェハの周りの熱量の分布は、不均一である。例えば、リングは、その中心以外の場所にウェハを受け入れることができる。当然ながら、リングは、チャンバ内の他の特徴およびガス流路の形状に部分的に依存するが、三角形、円形、楕円形、または種々の他の適切な形状にすることができる。
【００２５】
サセプタ７０は、静止したリング７２内において回転するように適合されており、約０．５から１．０ｍｍの小さな環状のギャップＧを横切る間隔を置いて配置されることが好ましい。概ね円形の温度補償リング７２の中心線は、図４に、破線の円７４により概略を図示している。リング７２を囲む支持プレート４０内のアパーチャ４２の形状も、開口部４４の縁がリングのすぐ近傍になるように、円形にすることができる。しかしながら、図４に示すように、角がやや丸い長方形のアパーチャ４２が、好ましいことが分かった。支持プレート部４６ａ、４６ｂは、正確な形状を提供するように切ることができるか、あるいは、製造しやすいように、図４に示した、短くいくぶん三角形のつなぎ部７６を、所望の構成を得るためにプレート部およびチャンバ側のサイドレール１６、１８に溶接することができる。
【００２６】
温度補償リング７２の中心線を表わす（図８を参照）、図４に示す円７４が、チャンバの上流および下流端部に対してまたは開口部４４に対しても中央に配置されないことに留意すべきである。その代わりに、円７４の上流または前縁は、出口プレート部４６ｂの上流縁に対して円の下流または後縁が接近しているよりも、入口プレート部４６ａの下流縁により接近している。この構成は、出口プレート部４６ｂの上流縁の失透の割合を減少させることにより、チャンバの強度を維持することに役立つ。すなわち、ガスの流れは、サセプタ上方を通過するにつれて高温になって、チャンバの壁の温度は、サセプタのすぐ下流において最も高くなりやすい。したがって、上流の縁をサセプタに近づけ過ぎると、かなりの熱サイクル及び失透に曝される可能性があり、したがって、間隔を広げるように開口部４４内を前方にサセプタをずらす。
【００２７】
いくつかの構成では、すぐ上で述べた中心を外した構成はまた、チャンバを通るプロセスガスの流れに作用する。さらに詳細には、リングにより囲まれたサセプタに配置されたウェハは、入口プレート部４６ａの下流の縁に接近して配置されて、ウェハの上流の開口部４４を通り抜ける反応ガスの量が最小限になる。これによって、チャンバ１０の下部６８内のサセプタの真下に堆積し得る反応ガスの量が最小限になる。この構成によって、ウェハに隣接した領域の温度を均一にすることがさらに困難になることにさらに留意すべきである。
【００２８】
引き続き図４および図８に関して、温度補償リング７２は、垂直に延びる部分が支持プレート部に溶接されている３つのひじ形の支持エレメントによって支持されている。さらに詳細には、正面の支持エレメントまたはフィンガー８０は、チャンバのレール１６と１８との間の中間部において正面プレート部４６ａの後部に溶接され、また、フィンガーまたはエレメント８０の水平部分は、温度補償リング７２の前縁の下に配置されるように開口部４４内を後方に延びる。間隔をおいて配置された一対のエレメントまたはフィンガー８２は、図２から図７と同様に図８においても分かるように、補償リング７２の後縁の下を前方へ延びる細長い水平部分を有している。各フィンガーまたはエレメント８０、８２は、補償リング７２の下にピン（図示せず）を含むことが好ましい。したがって、補償リング７２は、フィンガーまたはエレメント８０および８２の直立したピン（図示せず）によって３箇所で水平面に支持される。ピンは、熱サイクルが繰り返されプロセスエッチングガスに繰り返し曝されることによって、最終的に劣化する可能性があるが、かなり容易に交換可能である。
【００２９】
図８では、サセプタ７０を、チャンバの底壁から垂下する管９２を通って延びる回転可能な軸９０の上端に連結された適切な支持部８８のアーム８６上において支持された状態で示している。サセプタ７０は、ほぼリング７２の上縁の高さに、かつ支持プレート４０の上面の高さに示されている。これによって、ウェハを、処理チャンバ１０の上部６６内においてサセプタ７０上に配置可能である。
【００３０】
なお図８を参照すると、入口フランジ２０は、入口構成要素９４に結合されるように適合されており、この入口構成要素９４は、ウェハを挿入可能な、水平方向に細長いスロット９６と、スロット９６からウェハハンドリングチャンバ（図示せず）へ通じる遮断弁が閉鎖された後にプロセスガスをチャンバの上部６６内に導入するための細長い入口９８とを有している。それに応じて、出口フランジ２２は、チャンバ１０からプロセスガス１１２を排気する出口構成要素１００と接合し、かつチャンバに真空を適用するように適合されている。図８から分かるように、出口フランジ２２は、支持プレートの下のチャンバの下部６８と支持プレートの上方の上部６６とに開口している。
【００３１】
複数の温度検出装置、例えば熱電対１０２が、出口構成要素１００から処理チャンバの下部６８内へ延びている。熱電対１０２は、サセプタ７０の付近へ延びて、サセプタ７０およびその上に配置されたウェハの周りの局所的な温度を検出する。米国特許第６，０９３，２５２号明細書に先に記載されているように、サセプタ７０を囲む熱電対１０２の検出端部の好ましい配置によって、ウェハの温度に関する広範囲のフィードバックが得られ、かつ後述する放射発光ダイオード（ＬＥＤ）加熱ランプアレイ１０８の調節が可能となって、温度の不規則性が補償される。さらに詳細には、前縁の熱電対１０４は、サセプタ７０の正面端部の近傍で終わり、後縁の熱電対１０６は、サセプタの後方縁の近傍で終わり、側方の熱電対（図示せず）は、サセプタの側方縁の近傍で終わる。各熱電対１０２は、中空の内部を提供するように２つの部分からなる温度補償リング７２に入る。繰り返すが、このリングは、米国特許第６，０９３，２５２号明細書に先に記載されており、それは、参照によって明示的に組み込まれる。
【００３２】
温度補償リング７２は、グラファイトまたは他のそのような高吸熱性材料からなることが好ましい。リング７２は、処理環境においていくつかの利点を提供し、第１にサセプタ７０からの縁の熱損失を減少させる。さらに詳細には、リング７２は、サセプタ７０の縁に接近してそれを囲み、材料が類似しているので、処理中に同様の温度に維持される。よって、サセプタおよびリングは、相互に熱を放射して、それらの間のどんな放射熱損失もかなり減少する。温度補償リング７２の別の利点は、ウェハの領域における反応ガスの予熱および後熱である。特に、反応ガスは、反応が生じない周囲温度でチャンバに入り、サセプタおよびウェハの上方を通過するにしたがって堆積が起こることに適する温度に加熱される。したがって、サセプタの前縁、続いてウェハの後縁に達する前に、周囲の温度補償リング７２は、反応ガスの流れを予熱する。よって、プロセスガスは、ウェハの縁の上方を流れる前に、ほぼ定常状態の温度に達する。さらに、温度補償リング７２が下流の加熱領域を延びているので、ガスの温度は、ウェハの下流縁を通過した後に大幅に低下することはない。いくつかの構成では、ウェハからさらに下流において温度が低下するように、リングを下流方向に延長可能である。
【００３３】
チャンバを通るガスの流れを図８に示す。反応ガスは、米国特許第５，２２１，５５６号明細書に記載された速度分布など所定の横方向の速度分布で入口構成要素９４から入り、その全体は、参照により明示的に組み込まれる。所定の速度分布によって、サセプタ７０上に支持された円形のウェハの中心上のより長い堆積進行路を補償するために、横方向外側の縁よりも、反応チャンバ１０の中央部の方へより多量のガスの流れが供給される。換言すれば、ウェハ上のその流路に沿って反応物質が消耗するために、ウェハの中心部分により大量の反応ガスを供給する。
【００３４】
反応ガスは、矢印１１２で示すように、引き続き長手方向後方へ流れ、出口構成要素１００から出て、矢印１１６で示すように、排気管１１４から下へ流れる。一般に、パージガスは、軸９０を囲む中空管９２から上向きに供給され、この管は、軸を囲むガス路を提供する大きさである。パージガスは、矢印１１８で示すようにチャンバ１０の下部６８に入る。矢印１２０で示すように、パージガスは、サセプタ７０の下における微粒子の望ましくない堆積を妨げ、出口フランジ２２内の長手方向の下部アパーチャ６４から出ていく。その後、パージガスは、使用済みの反応ガスと混合され、排気管１１４を通って矢印１１６の通路に沿って下へ引き続き流れる。
【００３５】
再度図１から図７に関して、端部フランジ２０、２２は、半透明であり、内部に窒素の気泡が分散された石英から製作されることが好ましい。他方では、中央の薄い壁１２、１４および支持プレート４０は、放射エネルギーを透過させ、これによって、これらの構造体内を高温にせずに、チャンバ１０内においてサセプタおよびウェハを放射加熱することができる。半透明のフランジ２０、２２は、放射エネルギーを散乱させて、「ライト−パイピング」を減少させる。これによって、フランジ２０、２２の外側の０−リング１２２が、チャンバ１０内において生じる最高温度に曝される状態から保護される。下部壁１４より下の管９２の一部分は、同様に、内部に分散した窒素の気泡により半透明であることが好ましい。
【００３６】
図９は、ＣＶＤ処理に使用可能な反応チャンバ１３０を囲む構成要素の特定の構成を示している。反応チャンバ１３０は、図１から図８に関して説明したチャンバ１０に類似している。チャンバ１３０は、前述の内側支持プレート４０に類似した内側支持プレート１３２を含み、したがって、内側に形成されたアパーチャ１３３を含んでいる。アパーチャ１３３は、半導体ウェハを支持するための温度補償リング１５５およびサセプタ１３４を受け入れる大きさである。支持プレート１３２は、アパーチャ１３３の上流の前部１３５ａと、アパーチャ１３３の下流の後部１３５ｂとに分割される。サセプタ１３４は、中空軸１４０に装着された中央ハブ１３８の、放射状に延びる複数のアーム１３６上に配置される。軸１４０は、次に、チャンバ１３０の下に配置されたモータ１４２によって回転する。モータ１４２と軸１４０との間の回転結合は、米国特許第６，０９３，２５２号明細書に明示的に記載されており、参照によって既に組み込まれている。モータ１４２は、固定フレームに装着されることが好ましく、チャンバ１３０内にサセプタ１３４を適切に配置するための調整機構を含む。
【００３７】
サセプタ１３４およびその上のどんなウェハも加熱するために、少なくとも１つのＬＥＤ加熱ランプアレイが、反応チャンバ１３０の周りに配置される。第１のＬＥＤランプ上部アレイ１４６が、チャンバ１３０の上方に配置される。第２の下部のＬＥＤランプアレイ１４８が、チャンバ１３０の下方に配置される。別の実施形態では、少なくとも１つのＬＥＤ加熱ランプアレイは、サセプタ１３４およびウェハを加熱するように構成された単一のＬＥＤランプを含む。
【００３８】
第２のＬＥＤランプ下部アレイ１４８は、第１のＬＥＤランプ上部アレイ１４６と位置合わせしてもよいし、またはしなくてもよい。ＬＥＤランプ上部アレイ１４６の配置は、妨げられず、その結果、ＬＥＤランプは、チャンバ１３０の表面を横切って規則的に配列される。他方、ＬＥＤランプ下部アレイ１４０は、軸１４０の領域を除いて、チャンバ１３０の表面を横切って設けられる。したがって、１つまたはそれ以上のスポットライトまたは方向可変型ランプ１５０が、チャンバ１３０の下に配置されるとともに、チャンバ１３０と一体形成されて下方へ延びる石英管１５２を囲んでいる。管１５２は、軸１４０を同心に受け入れる。管１５２および軸１４０は、サセプタ１３４の真下の領域内にパージガスを注入するために使用される環状の空間をそれらの間に作り出す。方向可変型ランプ１５０は、サセプタ１３４の下側へエネルギーを放射し、それは、軸１５２および支持構造体により遮られる場合がある。方向可変型ランプ１５０用の特定の加熱構成は、米国特許第４，８３６，１３８号明細書に記載され図示されたものと類似しており、それは、参照によって明示的に組み込まれる。
【００３９】
ＬＥＤランプ上部アレイ１４６、ＬＥＤランプ下部アレイ１４８は、それぞれ、概ね長方形の構成で、サセプタ領域１３４の上下に配置される。この構成は、方向可変型ランプ１５０と組み合わされて、サセプタ１３４および関連のウェハに放射エネルギーを集中させる。ＬＥＤランプ下部および上部アレイは、異なる構成および配置にすることができる。例えば、ＬＥＤランプの上部および／または下部アレイは、凹面状に配置してよい。
【００４０】
ＬＥＤランプ上部アレイ１４６、ＬＥＤランプ下部アレイ１４８を相互に方向付けることによって、さらにサセプタ１３４の加熱の均一性が促進される。一般に、ＬＥＤランプ１４６、１４８は、同じ電力レベルを受け取るか、あるいはウェハ上における温度勾配を変動させ得る端部の影響および他の現象を考慮するように異なる電力レベルを受け取ることができる。ＬＥＤランプ１４６、１４８に異なる電力レベルを供給するための構成を図１３に関して説明する。
【００４１】
拡大した温度補償リング１５５を図９に示す。しかしながら、変更された温度補償リング１５５の外形が概ね長方形であり、その形状は、概ね、ＬＥＤランプ上部アレイ１４６、ＬＥＤランプ下部アレイ１４８からの放射熱に適合されることに留意すべきである。この構成は、非常に効率がよく、それによって、サセプタ１３４上における温度がさらに均一になる。
【００４２】
ここで図１０を参照すると、ＬＥＤランプ下部アレイ１４８から形成されたＬＥＤ加熱ランプの典型的なグリッドが、示されている。処理中に、ウェハ（図示せず）が、チャンバ１３０内のサセプタ１３４上に配置される。ウェハは、サセプタ１３４上に載せられ、概ね下部ＬＥＤランプ１４８アレイ上方に配置される。チャンバ１３０中を反応ガスが流れる方向１７０も示している。いくつかのチャンバでは、上部アレイと下部アレイとを異なる構成にすることができることに留意すべきである。
【００４３】
ここで図１１を参照すると、図１０に示すグリッドは、サセプタ１３４を点線で示して図示している。ＬＥＤランプ下部アレイ１４８は、発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプ１８０を含んでいる。ＬＥＤランプ１８０は、サセプタより下に配置され、グリッドを横切って広がっている。この構成では、下部アレイ１４８はまた、スポットランプ１５０、回転軸１４０、およびガス供給管１５２を収容している（図９を参照）。したがって、ＬＥＤランプ下部アレイ１４８の中央領域によって、ＬＥＤランプ１８０は、表面全体を満たすことができない。それとは反対に、そのような構成では、ＬＥＤランプ上部アレイ１４６（図９を参照）には、このような障害物がなく、その表面全体を横切って完全なＬＥＤランプが、容易に収容され組み込まれる。
【００４４】
引き続き図１１を参照すると、グリッドの一構成では、ＬＥＤランプアレイは、長方形であり、また、およそ９０のＬＥＤランプが、ＬＥＤランプ下部アレイを構成している。ＬＥＤランプ上部アレイ１４６（図９を参照）は、同様の数のＬＥＤランプ含み得る。別の長方形の実施形態では、グリッドの平方インチごとに、２５のＬＥＤランプが含まれる。この実施形態の説明を続けると、グリッドの面積が１６インチ×１６インチであれば、２５のＬＥＤランプ×２５６平方インチ＝６，４００のＬＥＤランプが、下部グリッドに配置されることになる。グリッドの代替構成においては、ＬＥＤランプは、その構成ではＬＥＤを同心円に配置した円形である。選択された構成では、他の数のＬＥＤランプを使用可能であることに留意すべきである。さらに、上部グリッドのＬＥＤランプの数は、下部グリッドのＬＥＤランプの数と異なる数にすることができる。
【００４５】
上部または下部グリッドからの複数のＬＥＤランプは、各グリッド内において取り外しおよび交換を容易にするために物理的にグループ化することができる。一実施形態では、グループ中のＬＥＤランプの数は、５０から２５０の範囲である。これらのグループは、その下にあるベースに接続する１モジュールとして構成することができる。ベースは、電気接点を提供する。
【００４６】
ＬＥＤランプ１８０は、個別にまたはグループで、ウェハにおける温度の不均一を低減または除去することができるように、チャンバ内の温度勾配を減少させることが好ましい。そのために、チャンバ内の温度の不均一、またはチャンバ内において処理されるウェハにおける不均一は、相対的な低温箇所または高温箇所を特定するように、測定または推定することができる。一度不均一が見つかると、アレイ内のＬＥＤランプの１つまたはそれ以上のランプは、アレイの領域を横切って差動電力出力を提供するように調節可能である。チャンバ内の、よってウェハを横切る温度勾配は、大幅に減少させることができ、製品の均一性を改善可能である。ウェハの温度を直接測定すること、間接的に測定すること（すなわち、チャンバ内の温度を測定すること）、または被処理材料の厚さを測定することを含めるが、それらに限定はされない任意の適切な方法で、温度の不均一を測定することができることに留意すべきである。
【００４７】
一実施形態では、ＬＥＤランプ１８０は、事前のプログラミングに応じて作動する。この実施形態では、ＬＥＤランプは、事前のプログラミングに基づき、時間とともにそれらの加熱出力を変動させる。別の実施形態では、１つまたはそれ以上のＬＥＤランプ１８０の故障は、検出され、作動可能なＬＥＤランプ１８０によって補償される。
【００４８】
図１２を参照すると、ＬＥＤランプの横列の一構成を有するアレイ１４８の一部分の断面図が、示されている。横列は、穿孔リフレクタ層１８１によって覆われたＬＥＤランプ１８０（ａ）から１８０（ｆ）を含んでいる。穿孔リフレクタ層１８１は、支持部１８４（ａ）から（ｆ）に結合されている。支持部１８４（ａ）から（ｆ）と、ＬＥＤランプ１８０（ａ）から（ｆ）とは、プリント回路基板１８６に接続される。
【００４９】
一実施形態では、ＬＥＤランプ１８０（ａ）から１８０（ｆ）は、透明なプラスチックケースに閉じ込めたガリウム−アルミニウム−ヒ素（ＧａＡｌＡ）赤外線発光ダイオードを含んでいる。例えば、テキサス州キャロルトンのオプテック  テクノロジー  インコーポレイテッド（Optek Technology, Inc.）製造のＯＰ２９０、ＯＰ２９１、およびＯＰ２９２型のダイオードを使用可能である。各ＬＥＤランプ１８０は、サセプタ１３４へ焦点を合わせたビームで電磁放射を行うように配置される（図１１を参照）。各ＬＥＤランプ１８０は、概ね、ＰＣＢ１８６とのインターフェースに配置された２つのコネクタ、アノードおよびカソード（図示せず）を備える。２つのコネクタは、ＬＥＤランプ１８０内へ延び、内部に配置されたダイオードに電気的に接続される。したがって、電力が２つのコネクタに印加されると、ダイオードは、当業者に一般に知られるように遠位端から放射エネルギー源を提供する。ＬＥＤランプ１８０（ａ）から（ｆ）の寸法は、所望の適用およびサイズにより変動する場合がある。
【００５０】
穿孔リフレクタ層１８１は、穿孔またはアパーチャ１８２（ａ）から（ｆ）を内部に形成した反射材料からなる。アパーチャ１８２（ａ）から（ｆ）は、実質的に、ＬＥＤランプ１８０（ａ）から（ｆ）と位置合わせされ、ＬＥＤランプ１８０（ａ）から（ｆ）により放射された電磁放射が、リフレクタ層１８１を貫通し得る。アパーチャ１８２（ａ）から（ｆ）の形状は、ＬＥＤランプの発光パターンを補うように選択可能である。例えば、各ＬＥＤランプ１８０（ａ）から（ｆ）が、サセプタへ向けて円筒形の通路に沿って電磁放射を行う実施形態には、丸い形状を選択可能である。他のアパーチャ形状も用いることができる。アパーチャ１８２（ａ）から（ｆ）は、ＬＥＤランプ１８０（ａ）から（ｆ）に当たる、反射した電磁放射を減少させるような大きさにすることができる。このように、リフレクタ層１８１は、ＬＥＤランプ１８０（ａ）から（ｆ）へ反射した電磁放射を反射する。リフレクタ層１８１は、例えば、金などの金属表面を含み得る。
【００５１】
穿孔リフレクタ層１８１は、支持部１８４（ａ）から（ｆ）に取り付けられている。支持部１８４（ａ）から（ｆ）は、隣接したＬＥＤランプ１８０（ａ）から（ｆ）の間に障壁を提供する。支持部は、金属材料、例えばアルミニウムを含む。その代わりに、鋼を使用可能である。
【００５２】
プリント回路基板（ＰＣＢ）１８６は、該技術において周知であり、ＬＥＤランプ１８０（ａ）から（ｆ）のために電気的および機械的なインターフェースを提供する。ＰＣＢ１８６はまた、図１３に関して説明する、電子加熱器制御回路にインターフェースを提供する。ＰＣＢ１８６は、さらに、支持部１８４（ａ）から（ｆ）に取付面を提供する。ＬＥＤランプの構成およびグループ化により異なるが、１つまたはそれ以上のＰＣＢを使用して１つまたは複数のＬＥＤランプを取り付けることができる。
【００５３】
図１３は、本発明の加熱システムの概略図であり、適切な制御回路間の電気接続をさらに示す。加熱システムは、ＬＥＤランプ上部アレイ１４６と、ＬＥＤランプ下部アレイ１４８と、送信機２５０と、加熱器制御モジュール２５２と、温度制御入力２５４とを備える。
【００５４】
ＬＥＤランプ上部および下部アレイは、個々にまたはグループで、１つまたはそれ以上のプリント回路基板（ＰＣＢ）１８６を介して加熱器制御モジュール２５２に電気的に接続している。一実施形態では、加熱器制御モジュールは、送信機２５０から１つまたはそれ以上の信号を受け取る。これらの信号は、熱電対１０２によって測定される温度を表わし得る。加熱器制御モジュール２５２は、さらに温度制御入力２５４から温度設定の形態で信号を受け取り可能である。これらの温度設定は、チャンバの操作のためにプログラムされた温度プロファイルを示すことができる。あるいは、所望の温度プロファイルは、加熱器制御モジュール２５２内へ直接プログラムされる。別の実施形態では、加熱器制御モジュール２５２は、ＬＥＤランプ上部アレイ１４６、ＬＥＤランプ下部アレイ１４８から、１つまたはそれ以上のＬＥＤランプが適切に作動していないことを示す信号を受け取る。この信号は、例えば、うまく作動していないＬＥＤランプ、位置合わせ不良のＬＥＤランプ、および仕様外の作動をしているＬＥＤランプを特定することができる。
【００５５】
これらの種々の入力信号の１つ、または１つを超える入力信号に応答して、加熱器制御モジュール２５２は、各ＬＥＤランプ１８０またはＬＥＤランプのグループへ制御信号を送る。制御信号によって、加熱器制御モジュール２５２は、ＬＥＤランプの出力を動的に制御可能である。このように、加熱器制御モジュール２５２は、うまく作動していないＬＥＤを補償し、例えば、プログラムに基づいて時間の経過とともにＬＥＤランプの出力を変動させ、チャンバからのフィードバックに基づいてＬＥＤランプの出力を調節することができる。
【００５６】
ＬＥＤランプ上部および下部アレイ中の各ＬＥＤランプは、加熱器制御モジュール２５２により生成された制御信号により、異なる電力レベルで作動可能である。個々の制御に加えて、各ランプは、グループで制御可能である。加熱器制御モジュール２５２により制御されるＬＥＤランプのグループは、ＬＥＤランプ上部アレイまたはＬＥＤランプ下部アレイのみを含み得る。一実施形態では、ＬＥＤランプのグループには、ＬＥＤランプ上部アレイおよびＬＥＤランプ下部アレイからのＬＥＤランプが含まれている。
【００５７】
図１３に示した構成では、９０の個々のＬＥＤランプが、上部アレイ内に設けられ、また、８９の個々のＬＥＤランプが、下部アレイ内に設けられる。ＬＥＤランプは、ウェハを横切る温度勾配が、ウェハ表面のすべての部分を横切って実質的に均一となり得るような異なる電力レベルを受け取る。各ＬＥＤランプは、温度センサ（例えば、図８の熱電対１０２、１０４、１０６）からのフィードバックに基づいて温度制御モジュールに関連づけることができる。
【００５８】
ＬＥＤ加熱ランプ１８０（ａ）から（ｆ）は、ＰＣＢ１８６と接続されたコネクタ端を有する。したがって、ＬＥＤ加熱ランプ１８０（ａ）から（ｆ）は、加熱器制御モジュール２５２からの出力信号により個々にまたはグループで制御される。ＬＥＤ加熱ランプ１８０（ａ）から（ｆ）は、加熱器制御モジュール２５２により１つまたはそれ以上のＬＥＤランプをどのように制御可能かを示すための一例として示されている。上述のように、ＬＥＤの上部および下部アレイの他のＬＥＤランプ１８０は、加熱器制御モジュール２５２により、同様に、個々にまたはグループで、制御可能である。
【００５９】
方向可変型ランプ１５０（図９を参照）は、コンダクタ（図示せず）により連結された各端子を有し、これらの端子は、今度は、加熱器制御モジュール２５２から制御信号を受け取るように連結されている。したがって、各方向可変型ランプ１５０は、サセプタ１３４の中央領域に集中する熱エネルギーを受け取る領域を提供するように、一斉に作動する。
【００６０】
加熱器制御モジュール２５２は、堆積サイクルの開始を示す入力信号を温度制御入力２５４から受け取ると、方向可変型ランプ１５０と、ＬＥＤランプ上部アレイ１４６の選択されたＬＥＤランプ１８０と、ＬＥＤランプ下部アレイ１４８の選択されたＬＥＤランプ１８０とに、全電力を印加することによって応答する。その同じ入力信号は、堆積サイクルが行われる所望の作動温度を示す情報を含んでいる。方向可変型ランプ１５０への、およびＬＥＤランプ上部アレイ１４６、ＬＥＤランプ下部アレイ１４８の選択されたＬＥＤランプへ全電力を印加することによって、サセプタ１３４の中央領域と、および当然だが処理中のウェハの中央領域との温度が急上昇する。軸１５２内にあるマスター温度センサ（図示せず）は、温度の急上昇を検知して、電子加熱器制御回路１５２にそのことを示す信号を送る。電子加熱器制御回路１５２は、検知した温度を所望の作動温度と比較し、方向可変型ランプ１５０と、ＬＥＤランプ上部および下部アレイの選択されたＬＥＤランプとへ供給される電力を調節して、サセプタ１３４およびウェハの中央領域を所望の作動温度にしそれを維持する。
【００６１】
サセプタ１３４およびウェハの中央領域の温度が、所望の作動温度に上昇している間に、サセプタ１３４および温度補償リング７２の周縁周りの温度が、同時に、ＬＥＤランプ上部および下部アレイの選択されたＬＥＤランプにより上昇する。周縁の加熱ゾーンまたは領域において上昇する温度は、熱電対１０４、および望ましい場合は追加のセンサによって検知される。熱電対は、送信機２５０へ検知された温度を示す信号を生成する。送信機２５０は、これらの信号を加熱器制御モジュール２５２に提供する。加熱器制御モジュール２５２が送信機２５０から受け取った信号は、マスター温度センサから受け取った信号と比較されて、選択されたＬＥＤランプへの電力が、周縁の加熱ゾーンの温度をサセプタ１３４およびウェハの中央領域の温度と整合させるように調節される。
【００６２】
ウェハおよびサセプタ１３４の周縁縁における熱損失、チャンバ１０を通る反応ガスの流れおよび同様のものなどが変動するため、ＬＥＤ加熱ランプ１８０は、通常、ウェハおよびサセプタ１３４の中央領域の所望の作動温度とはずらした、すなわち異なる温度で作動するように設定可能であることが理想的である。また、温度を検出し、必要に応じてＬＥＤ加熱エレメントの種々のグループまたはバンクへ印加する電力を調節するプロセスは、堆積サイクルを通じて続けられる。この全ての目的は、当然ながら、堆積サイクルを通じて基板、サセプタ、および温度補償リングの関連する領域の全てにおける温度勾配を均一または平坦にすることである。また、製造時間の重要性のために、システムを、サイクルの始めにはできるだけ早く高温にし、サイクルが完了すると低温にする。上述のように、サイクルの始めに温度を急上昇させることは、マスター−スレーブ温度センサ構成と組み合わせて、方向可変型ランプ１５０と、ＬＥＤランプ上部アレイ１４６およびＬＥＤランプ下部アレイ１４８の選択されたＬＥＤランプとによって行われ、このマスター−スレーブ温度センサ構成は、効率的に、作動モードになる温度にする。サイクルの終わりにシステムを低温にすることは、上記の加熱処置を逆にすることにより行われる。換言すれば、方向可変型ランプ１５０と、ＬＥＤランプ上部および下部アレイの中央のすぐ近傍の、選択されたＬＥＤ加熱ランプとに印加される電力は、低減され、周縁の加熱領域の温度は、ウェハおよびサセプタ１３４の中央領域における熱が減少する結果、低くなる。
【００６３】
ここで使用する「モジュール」という用語は、限定はしないが、いくつかのタスクを実行するプロセッサ、ＦＰＧＡまたはＡＳＩＣなどのソフトウェアまたはハードウェアコンポーネントを意味する。モジュールは、アドレス指定可能な記憶媒体上に常駐するように構成され、１つまたはそれ以上のプロセッサにおいて実行するように構成可能であることが好ましい。したがって、モジュールには、例として、ソフトウエアコンポーネント、オブジェクト指向型ソフトウエアコンポーネント、クラスコンポーネントおよびタスクコンポーネントなどのコンポーネント、プロセス、関数、属性、手続き、サブルーチン、プログラムコードのセグメント、ドライバ、ファームウェア、マイクロコード、回路、データ、データベース、データ構造、テーブル、配列および変数が含まれる。コンポーネントおよびモジュール内用に提供される機能性は、より少数のコンポーネントおよびモジュールにまとめるか、または別のコンポーネントおよびモジュールにさらに分けることが可能である。さらに、コンポーネントおよびモジュールは、１つまたはそれ以上のコンピュータにおいて実行するためにインプリメント可能であることが好ましい。
【００６４】
いくつかの実施形態に関して本発明を説明してきたが、当業者に明らかな他の実施形態もまた、本発明の範囲内である。したがって、種々の変更および変形は、本発明の精神および範囲から逸脱せずに行なうことができる。例えば、望ましい場合、種々の構成要素の位置を変更してよい。さらには、特徴、態様および利点のすべてが、必ずしも本発明の実施に必要とは限らない。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明のいくつかの特徴、態様および利点を有する発光ダイオードランプを組み込み可能な処理チャンバの一実施形態の斜視図である。
【図２】図１のチャンバの、２−２線に沿った断面図である。
【図３】図１の処理チャンバを３−３線に沿って２分の一を切り取った断面斜視図である。
【図４】いくつかの内部構成要素を点線で示した図１のチャンバの平面図である。
【図５】いくつかの内部構成要素を点線で示した、図１のチャンバの入口端部の図である。
【図６】いくつかの内部構成要素を点線で示した、図１のチャンバの出口端部の図である。
【図７】いくつかの内部構成要素を点線で示した、図１のチャンバの側面図である。
【図８】ウェハ処理システムの一部分に接続されたチャンバを示す断面図である。
【図９】放射ＬＥＤ加熱ランプが別のチャンバ構成の上下に配置された構成を含む処理システム環境を示す断面図である。
【図１０】図９のチャンバの一部分の、１０−１０線に沿った上部断面図であって、典型的なサセプタの下に配置された放射ＬＥＤ加熱ランプアレイを示す上部断面図である。
【図１１】サセプタを一点鎖線で示したことを除いて図１０と同様の図である。
【図１２】図１１のＬＥＤ加熱ランプの横の一列の一部分の、１２−１２線に沿った詳細な断面図である。
【図１３】適切な加熱器制御モジュールへの電気接続も示す、本発明の加熱システムの概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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