(57)【要約】  チャンバ構造の部分としての窓装置は内部を有するチャンバを含む。このチャンバは、開口縁をする窓開口を形成する。一対の反対向きの主表面とこれら主表面間に延在する周縁側壁輪郭とを有する窓が窓開口の中に受け取られ、周囲側壁構造は、周囲側壁構造と開口縁が協働して、窓の反対向きの主表面に対して概ね垂直に加えられるバイアス力の少なくとも一部分を、バイアス力の加えられる方向とは異なる、またはバイアス力の加えられる方向に対して傾斜した方向へ転向させるように、開口縁に対して支持される。
2007500805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ構造の部分としての窓装置であって、
チャンバの内部を画定し、周囲に開口縁を有する窓開口を画定するチャンバ手段と、
一対の反対向きの主表面とそれら主表面間に延在する周囲側壁構造とを有する窓と
を備え、
前記窓は、前記窓開口の中に受け取られることができ、前記周囲側壁構造は、前記周囲側壁構造と前記開口縁とが協働して、前記窓を前記窓開口の中へ押し付けるバイアス力の少なくとも一部分を、前記バイアス力が加えられる方向とは異なる前記開口縁へ向かう方向へ転向させるように、前記開口縁に対して支持される
ことを特徴とする窓装置。
【請求項２】
前記バイアス力が加えられる前記方向は、前記反対向きの主表面の少なくとも一方に対して少なくとも概ね垂直であることを特徴とする請求項１に記載の窓装置。
【請求項３】
前記窓は、特定の範囲の電磁スペクトルにおいて少なくとも概ね透過性の材料から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の窓装置。
【請求項４】
前記窓は石英から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の窓装置。
【請求項５】
前記窓の前記周囲側壁構造は窓の縁面を画定し、前記窓縁面は、前記反対向きの主表面のそれぞれに対して傾斜しており、前記バイアス力を転向させる際に前記開口縁と協働することを特徴とする請求項１に記載の窓装置。
【請求項６】
前記窓縁面は前記窓を縁取る連続面を形成していることを特徴とする請求項５に記載の窓装置。
【請求項７】
前記窓縁面は前記反対向きの主表面間に延在していることを特徴とする請求項５に記載の窓装置。
【請求項８】
前記窓縁面は、前記反対向きの主表面の一方との間に、約２５度から８５度の範囲の角度を形成していることを特徴とする請求項５に記載の窓装置。
【請求項９】
前記開口縁の前記部分は、前記反対向きの主表面の一方との間に、約４５度と約６０度のうちの一方として選択された角度を形成していることを特徴とする請求項５に記載の窓装置。
【請求項１０】
前記窓縁面は、前記反対向きの主表面をつなぐ一連の周縁面の１つであり、前記窓縁面は回転面として円錐台を形成し、前記窓縁面に直接に隣接した前記一連の周縁面の別の１つの周縁面は回転面として円筒を形成することを特徴とする請求項５に記載の窓装置。
【請求項１１】
前記開口縁の少なくとも一部分は、前記バイアス力を転向させるために前記窓が前記窓開口の中に受け取られているときに、前記反対向きの主表面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の窓装置。
【請求項１２】
前記開口縁の前記部分は、前記反対向きの主表面の一方との間に、約２５度から８５度の間の角度を形成していることを特徴とする請求項１１に記載の窓装置。
【請求項１３】
前記開口縁の前記部分は、前記反対向きの主表面の一方との間に、約４５度と約６０度のうちの一方として選択された角度を形成していることを特徴とする請求項１２に記載の窓装置。
【請求項１４】
前記開口縁の前記部分は前記窓開口を縁取る連続面を形成していることを特徴とする請求項１１に記載の窓装置。
【請求項１５】
前記チャンバ画定手段は内面および外面を含み、前記連続面は前記内面から前記外面まで延在していることを特徴とする請求項１４に記載の窓装置。
【請求項１６】
前記開口縁および前記窓の前記周囲側壁構造は、前記窓が閉じた多角形の形態の窓輪郭を有するように区分されていることを特徴とする請求項１１に記載の窓装置。
【請求項１７】
前記窓輪郭は少なくとも３つの区分を含み、それぞれの区分は、前記反対向きの主表面間に延在する連続面を形成することを特徴とする請求項１６に記載の窓装置。
【請求項１８】
前記窓の前記周囲側壁構造は、前記バイアス力を転向させる際に前記開口縁の前記部分と協働する窓縁面を画定することを特徴とする請求項１１に記載の窓装置。
【請求項１９】
前記窓縁面は、前記窓が前記窓開口の中に受け取られているときに前記開口縁の前記部分と向かい合う関係にあることを特徴とする請求項１８に記載の窓装置。
【請求項２０】
前記窓は少なくとも概ね円形であり、前記窓縁面は、前記窓の形状が少なくとも概ね円錐台形となるように前記反対向きの主表面間に延在していることを特徴とする請求項１８に記載の窓装置。
【請求項２１】
前記窓の前記反対向きの主表面のうちの第１の表面は、前記窓が前記窓開口の中に受け取られているときに前記チャンバの内部に関して内側にあり、前記反対向きの主表面のうちの第２の表面は前記チャンバの内部に関して外側にあり、前記第１の主表面は、前記第２の主表面によって画定される第２の面積よりも小さい第１の面積を画定することを特徴とする請求項１８に記載の窓装置。
【請求項２２】
前記反対向きの主表面のうちの前記第１および第２の表面は、それぞれ第１および第２の直径を含む円形の表面であり、窓装置は、前記第２の主表面の周縁部を使用して前記窓開口の中に前記窓を押し付けるように配置されたシール圧縮クランプを含み、前記シール圧縮クランプは、前記第１の主表面の前記第１の直径と少なくとも同じ大きさの直径を有する円形の貫通した開口を画定し、前記シール圧縮クランプは、前記クランプの前記円形の開口が少なくとも前記窓の前記第１の主表面と整列するように、前記第１および第２の主表面と同軸に配置されていることを特徴とする請求項２１に記載の窓装置。
【請求項２３】
前記窓および前記窓開口は、前記チャンバの内部と周囲の環境との間の負の圧力差を維持するように構成されていることを特徴とする請求項２１に記載の窓装置。
【請求項２４】
前記窓は、前記負の圧力差によって前記窓開口の中に押し付けられて、前記バイアス力に寄与し、前記バイアス力の前記転向させられた部分を増大させることを特徴とする請求項２３に記載の窓装置。
【請求項２５】
前記窓縁面は、前記反対向きの主表面の一方との間に傾斜角を形成することを特徴とする請求項１８に記載の窓装置。
【請求項２６】
前記窓縁面と前記開口縁との間に、前記チャンバ装置に対する前記窓のコンプライアントな移動を提供するように配置されたガスケットを含むことを特徴とする請求項１８に記載の窓装置。
【請求項２７】
前記ガスケットはポリマー材料から形成されていることを特徴とする請求項２６に記載の窓装置。
【請求項２８】
前記窓の前記周囲側壁構造と前記開口縁との間に、周囲圧力に逆らって前記チャンバの内部をシールするように配置されたＯリングを含むことを特徴とする請求項１８に記載の窓装置。
【請求項２９】
前記Ｏリングはポリマー材料から形成されていることを特徴とする請求項２８に記載の窓装置。
【請求項３０】
前記周囲側壁構造と前記開口縁との間に、前記Ｏリングが前記チャンバの内部をシールするときに前記窓と前記チャンバ画定手段との間のコンプライアントな移動を提供するように配置されたガスケットを含むことを特徴とする請求項２８に記載の窓装置。
【請求項３１】
前記ガスケットは、前記チャンバの内部に関して、前記Ｏリングによって提供される前記シールの内側にあることを特徴とする請求項３０に記載の窓装置。
【請求項３２】
前記窓開口の中に前記窓を押し付けて弾力性のある前記ガスケットの中に前記窓縁面をバイアスし、同時に、少なくとも前記チャンバの内部の圧力が周囲圧力と等しいときに周囲縁構造と前記開口縁との間の所定の位置に前記Ｏリングをバイアスして前記シールを形成するシール圧縮クランプを含むことを特徴とする請求項３１に記載の窓装置。
【請求項３３】
前記窓は、前記周囲側壁構造と前記開口縁との間にＯリングポケットを画定するように構成され、前記Ｏリングがさらにバイアスされたときに前記Ｏリングポケットの幅が低下することを特徴とする請求項３２に記載の窓装置。
【請求項３４】
前記周囲側壁構造の少なくとも一つの部分は、その反射率を高めるように処理されていることを特徴とする請求項１に記載の窓装置。
【請求項３５】
前記周囲側壁構造の前記部分は金属層で被覆されていることを特徴とする請求項３４に記載の窓装置。
【請求項３６】
前記周囲側壁構造の少なくとも一つの部分は、反射率を高めるために粗面処理されていることを特徴とする請求項１に記載の窓装置。
【請求項３７】
前記窓は、前記チャンバの内部の外側の位置から前記チャンバの内部が見えるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の窓装置。
【請求項３８】
前記窓は、前記窓の両側に圧力差を有する前記チャンバの内部に支持された処理対象に対する前記窓を通した処理プロセスの少なくとも一部分を実行する際に使用されるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の窓装置。
【請求項３９】
窓装置を有するチャンバ構造を提供する方法であって、
チャンバの内部を画定し且つ周囲に開口縁を有する窓開口を画定するチャンバ手段を形成するステップ、及び
一対の反対向きの主表面とそれらの間に延在する周囲側壁構造とを有する窓を構成するステップ
を含み、
前記窓は、前記窓開口の中に受け取られることができ、前記周囲側壁構造は、前記周囲側壁構造と前記開口縁とが協働して、前記窓を前記窓開口の中へ押し付けるバイアス力の少なくとも一部分を、前記バイアス力が加えられる方向とは異なる前記開口縁へ向かう方向へ転向させるように、前記開口縁に対して支持される
ことを特徴とする方法。
【請求項４０】
前記バイアス力が加えられる前記方向を、少なくとも一方の前記反対向きの主表面に対して少なくとも概ね垂直な方向として選択するステップを含むことを特徴とする請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記窓は、特定の範囲の電磁スペクトルにおいて少なくとも概ね透過性の材料から形成されることを特徴とする請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
前記窓は石英から形成されることを特徴とする請求項３９に記載の方法。
【請求項４３】
前記窓の前記周囲側壁構造を使用して窓の縁面を画定するステップを含み、前記窓縁面は、それぞれの前記反対向きの主表面に対して傾斜しており、前記開口縁と協働して前記バイアス力を転向させることを特徴とする請求項３９に記載の方法。
【請求項４４】
前記窓を取り囲む連続面として前記窓縁面を確立するステップを含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記窓縁面は前記反対向きの主表面間に延在することを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】
構成するステップが、前記反対向きの主表面の一方との間に約２５度から８５度の間の角度を形成する前記窓縁面を形成するステップを含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４７】
構成するステップが、前記反対向きの主表面の一方との間に約４５度と約６０度のうちの一方として選択された角度を形成する前記開口縁の前記部分を形成するステップを含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４８】
前記反対向きの主表面をつなぐ一連の周縁面の１つとして前記窓縁面を成形するステップを含み、前記窓縁面は回転面として円錐台を形成し、前記窓縁面に直接に隣接した前記一連の周縁面の別の１つの周縁面は回転面として円筒を形成することを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４９】
前記開口縁の少なくとも一つの部分は、前記窓が前記窓開口の中に受け取られているときに、前記バイアス力を転向させるために前記反対向きの主表面に対して傾斜して形成されることを特徴とする請求項３９に記載の方法。
【請求項５０】
前記開口縁の前記部分は、前記反対向きの主表面の一方との間に、約２５度から８５度の間の角度を形成することを特徴とする請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記開口縁の前記部分は、前記反対向きの主表面の一方との間に、約４５度と約６０度のうちの一方として選択された角度を形成することを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記窓開口を縁取る連続面として前記開口縁の前記部分を形成するステップを含むことを特徴とする請求項４９に記載の方法。
【請求項５３】
前記チャンバ画定手段は内面および外面を含み、前記連続面は前記内面から前記外面まで延在するように形成されることを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記開口縁および前記窓の前記周囲側壁構造を、前記窓が閉じた多角形の形態の窓輪郭を有するように区分するステップを含むことを特徴とする請求項４９に記載の方法。
【請求項５５】
前記窓輪郭は少なくとも３つの区分を含むように区分され、それぞれの区分は、前記反対向きの主表面間に延在する連続面を形成することを特徴とする請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記窓の前記周囲側壁構造は、前記開口縁の前記部分と協働して前記バイアス力を転向させる窓縁面を画定することを特徴とする請求項４９に記載の方法。
【請求項５７】
前記窓縁面を、前記窓が前記窓開口の中に受け取られているときに前記開口縁の前記部分と向かい合う関係に配置するステップを含むことを特徴とする請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記窓は少なくとも概ね円形であり、前記方法が、前記窓の形状が少なくとも概ね円錐台形となるように前記窓縁面を前記反対向きの主表面間に延在させるステップを含むことを特徴とする請求項５６に記載の方法。
【請求項５９】
前記窓の前記反対向きの主表面のうちの第１の表面を、前記窓が前記窓開口の中に受け取られているときに前記チャンバの内部に関して内側に配置するステップを含み、前記反対向きの主表面のうちの第２の表面は前記チャンバの内部に関して外側にあり、前記第１の主表面は、前記第２の主表面によって画定される第２の面積よりも小さい第１の面積を画定することを特徴とする請求項５６に記載の方法。
【請求項６０】
前記反対向きの主表面のうちの前記第１および第２の表面を、それぞれ第１および第２の直径を含む円形の表面として成形するステップ、ならびに前記第２の主表面の周縁部を使用して前記窓開口の中に前記窓を押し付けるようにシール圧縮クランプを配置するステップを含み、前記シール圧縮クランプは、前記第１の主表面の前記第１の直径と少なくとも同じ大きさの直径を有する円形の貫通した開口を画定し、前記シール圧縮クランプは、前記シール圧縮クランプの前記円形の開口が少なくとも前記窓の前記第１の主表面と整列するように、前記第１および第２の主表面と同軸に配置されることを特徴とする請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記窓および前記窓開口は、前記チャンバの内部と周囲の環境との間の負の圧力差を維持するように構成されることを特徴とする請求項５９に記載の方法。
【請求項６２】
前記負の圧力差を使用して前記窓を前記窓開口の中に押し付けて、前記バイアス力に寄与し、前記バイアス力の前記転向させられた部分を増大させるようにすることを含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記窓縁面は、前記反対向きの主表面の一方との間に傾斜角を形成するように画定されることを特徴とする請求項５６に記載の方法。
【請求項６４】
前記窓縁面と前記開口縁との間に、前記チャンバ装置に対する前記窓のコンプライアントな移動を提供するようにガスケットを配置するステップを含むことを特徴とする請求項５６に記載の方法。
【請求項６５】
前記ガスケットをポリマー材料から形成するステップを含むことを特徴とする請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
前記窓の前記周囲側壁構造と前記開口縁の間に、周囲圧力に逆らって前記チャンバの内部をシールするようにＯリングを配置するステップを含むことを特徴とする請求項５６に記載の方法。
【請求項６７】
前記Ｏリングはポリマー材料から形成されることを特徴とする請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記周囲側壁構造と前記開口縁との間に、前記Ｏリングが前記チャンバの内部をシールするときに前記窓とチャンバ画定手段との間のコンプライアントな移動を提供するようにガスケットを配置するステップを含むことを特徴とする請求項６６に記載の方法。
【請求項６９】
前記ガスケットを、前記チャンバの内部に関して、前記Ｏリングによって提供される前記シールの内側に配置するステップを含むことを特徴とする請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
シール圧縮クランプを使用して、前記窓開口の中に前記窓を押し付けて前記弾力性のあるガスケットの中に前記窓縁面をバイアスし、同時に、少なくとも前記チャンバの内部の圧力が周囲圧力と等しいときに周囲縁構造と前記開口縁との間の所定の位置に前記Ｏリングをバイアスして前記シールを形成するステップを含むことを特徴とする請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記窓は、前記周囲側壁構造と前記開口縁との間にＯリングポケットを画定するように構成され、前記Ｏリングが中へさらにバイアスされたときに前記Ｏリングポケットの幅が低下することを特徴とする請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記周囲側壁構造の少なくとも一つの部分を、その反射率を高めるように処理するステップを含むことを特徴とする請求項３９に記載の方法。
【請求項７３】
前記周囲側壁構造の前記部分を金属層で被覆するステップを含むことを特徴とする請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
前記周囲側壁構造の少なくとも一つの部分を、反射率を高めるために粗面処理するステップを含むことを特徴とする請求項３９に記載の方法。
【請求項７５】
前記窓を、前記チャンバの内部の外側の位置から前記チャンバの内部が見えるように配置するステップを含むことを特徴とする請求項３９に記載の方法。
【請求項７６】
前記窓を、前記窓の両側に圧力差を有する前記チャンバの内部に支持された処理対象に対する前記窓を通した処理プロセスの少なくとも一部分を実行する際に使用されるように配置するステップを含むことを特徴とする請求項３９に記載の方法。
【請求項７７】
チャンバ構造の部分としての窓装置であって、
チャンバの内部を画定し、貫通した窓開口を画定して前記窓開口の周囲に開口縁を形成する壁厚を有するチャンバ壁装置と、
一対の反対向きの主表面とそれら主表面間に延在する周囲側壁構造とを有する窓と
を備え、
前記窓は、前記窓開口の中に受け取られることができ、前記周囲側壁構造は、前記周囲側壁構造と前記開口縁とが協働して、前記窓の前記反対向きの主表面に対して少なくとも概ね垂直な方向に加えられるバイアス力の少なくとも一部分を、前記加えられる方向から離れた前記開口縁へ向かう方向へ転向させるように、前記開口縁に対して支持される
ことを特徴とする窓装置。
【請求項７８】
チャンバ構造の製作において、窓装置を提供する方法であって、
チャンバの内部を画定し、貫通した窓開口を画定して前記窓開口の周囲に開口縁を形成する壁厚を有するチャンバ壁装置を提供するステップ、および
一対の反対向きの主表面とそれら主表面間に延在する周囲側壁構造とを有する窓を形成するステップ
を含み、
前記窓は、前記窓開口の中に受け取られることができ、前記周囲側壁構造は、前記周囲側壁構造と前記開口縁とが協働して、前記窓の前記反対向きの主表面に対して少なくとも概ね垂直な方向に加えられるバイアス力の少なくとも一部分を、前記加えられる方向から離れた前記開口縁へ向かう方向へ転向させるように、前記開口縁に対して支持される
ことを特徴とする方法。
【請求項７９】
チャンバ構造の部分としての窓装置であって、
チャンバの内部を画定し、チャンバ内面とチャンバ外面との間に貫通した窓開口を画定して前記窓開口を画定する開口縁を形成する壁厚を有し、前記窓開口を取り囲む前記開口縁の少なくとも一部分が、前記チャンバ内面および前記チャンバ外面に対して傾斜した角度で配置されているチャンバ壁装置と、
一対の反対向きの主表面とそれら主表面間に延在する周囲側壁構造とを有し、前記傾斜の角度に相補的な角度で配置された窓縁面を周囲に含み、前記窓縁面が前記開口縁の前記部分と向かい合う関係になるように前記窓開口の中に受け取られることができる窓と
を備えることを特徴とする窓装置。
【請求項８０】
窓装置を有するチャンバ構造を製作する方法であって、
チャンバの内部を画定し、チャンバ内面とチャンバ外面との間に貫通した窓開口を画定して前記窓開口を画定する開口縁を形成する壁厚を有し、前記窓開口を取り囲む前記開口縁の少なくとも一部分が、前記チャンバ内面および前記チャンバ外面に対して傾斜して配置されているチャンバ壁装置を構成するステップ、および
一対の反対向きの主表面とそれら主表面間に延在する周囲側壁構造とを有し、前記傾斜の角度に相補的な角度で配置された窓縁面を周囲に含み、前記窓縁面が前記開口縁の前記部分と向かい合う関係になるように前記窓開口の中に受け取られることができる窓を形成するステップ
を含むことを特徴とする方法。
【請求項８１】
チャンバ構造の部分としての窓装置であって、
チャンバの内部を画定し、周囲に開口縁を有する窓開口を画定するチャンバ手段と、
一対の反対向きの主表面とそれら主表面間に延在する周囲側壁構造とを有する窓と
を備え、
前記窓は、前記窓開口の中に受け取られ、前記周囲側壁構造は、前記周囲側壁構造と前記開口縁とが協働して、前記窓の一方の前記反対向きの主表面に加えられるバイアス力の少なくとも一部分を、前記バイアス力の方向に対して傾斜した前記開口縁へ向かう方向へ転向させるように、前記開口縁に対して支持される
ことを特徴とする窓装置。
【請求項８２】
窓装置を有するチャンバ構造を製作する方法であって、
チャンバの内部を画定し、周囲に開口縁を有する窓開口を画定するチャンバ手段を構成するステップ、および
一対の反対向きの主表面とそれら主表面間に延在する周囲側壁構造とを有する窓を形成するステップ
を含み、
前記窓は、前記窓開口の中に受け取られ、前記周囲側壁構造は、前記周囲側壁構造と前記開口縁とが協働して、前記窓の一方の前記反対向きの主表面に加えられるバイアス力の少なくとも一部分を、前記バイアス力の方向に対して傾斜した前記開口縁へ向かう方向へ転向させるように、前記開口縁に対して支持される
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般に、チャンバ装置（ｃｈａｍｂｅｒ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）内に配置され、その内側と外側の圧力差を維持し、同時に電磁放射の透過を可能にすることを目的とした少なくともほぼ透明な窓（ｗｉｎｄｏｗ）に関し、詳細には、その側縁の少なくとも一部分が錐台幾何形状またはくさびの形状をした窓に関する。本明細書では、圧力差を提供するくさび形の窓について論ずる。
【背景技術】
【０００２】
窓を使用したチャンバ装置は半導体プロセス分野においてしばしば見られ、その中では、例えば半導体ウェハまたは半導体基板が窓の近くに配置されて、窓を通過したある形態の処理放射を受ける。処理対象またはウェハが大気圧よりも低い圧力の下で熱処理される急速熱処理（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：ＲＴＰ）システムではこのようなチャンバ装置の一例が普通に使用されている。例えばタングステンハロゲンランプのアレイなどの熱源が窓の一方の側に配置され、ウェハが窓の反対側に配置される。
【０００３】
タングステンハロゲンランプは他のランプエネルギー源と同様に積極的な冷却を必要とするので、ＲＴＰシステムでは、窓によって与えられる処理環境からのランプの分離が必要となる。圧力が大気圧よりも低いＲＴＰ環境ではこのような積極的な冷却を達成することができない。すなわち、一般に加熱ランプは、処理チャンバの中にウェハと一緒に置くことができない。ランプフィラメントから蒸発したタングステンをハロゲン充填ガスが再循環させるタングステンハロゲンランプの適正な動作のためには、タングステンハロゲンランプの石英外囲器を比較的に狭い温度帯の中に維持しなければならない。タングステンハロゲンランプの石英外囲器は一般に約７７５から９５０°Ｋで機能する。タングステンハロゲンランプの石英外囲器を冷却し／その温度を調節する目的には一般に空気または窒素が使用される。したがって、ランプ体の温度を調節するこの要件は、一般に、圧力が大気圧よりも低いＲＴＰ環境からランプが分離される理由の１つである。
【０００４】
窓装置はしばしば、半導体プロセスを実行する際に使用されるように構成されるが、さらにしばしば窓装置は、圧力差を維持して他の目的に対応するために提供され、この目的に対して有用である。一例として、窓は、オペレータまたは計測器がチャンバの内部を見ることを容易にするために提供される。
【０００５】
図１を参照すると、全体が参照符号１０によって指示された従来技術の１つの窓装置の立面図が示されている。窓装置１０は、チャンバ壁１４を有するチャンバ１２に形成されている。窓装置１０は、チャンバ壁１４によって支持された、平面図では円形の平らな円板の形態（図示せず）の透明な窓１６を含む。後にさらに論じるように、円形構成は、プロセス環境の容積を最小化し、窓材料の質量、サイズおよびコストを最小化し、窓応力を最小化するためにしばしば使用される。後に明らかになるとおり、側壁は支持の目的を持たず、窓構造全体の完全性を提供するだけなので、干渉の心配を除けば側壁の具体的な形状はそれほど重要ではないが、これらのすべての構成では、窓の側壁１８が一般に、窓の反対向きの主表面２０および２２に対して垂直である。この例では、主表面２０が処理チャンバ２４の外側を向き、主表面２２が処理チャンバの内部の周縁の一部を画定する役目を果たす。
【０００６】
続けて図１を参照すると、チャンバ壁１４は、周縁支持段２６を有する窓開口を画定する。窓開口の中に窓１６を取り付けると、内側主表面２２の周縁部が、周縁支持段２６に対して配置されたガスケット２８に受け取られる。その後、一般に、この例では円形のリングの形態である上クランプ３０を使用して締付け力が適用される。この締付け力は２つの目的を果たす。第１の目的は、窓開口の中に窓を機械的に配置し、それによって、窓表面２２と圧縮ガスケット２８との間、および圧縮ガスケット２８と周縁支持段２６との間の継続的な接触を保証して、窓の処理チャンバに面した面２２にかかる圧力が低減されたとき２６、２８および２２相互間にシールが存在するようにすることにある。このようにすると必要な真空完全性および漏れ量が達成される。第２の目的は、クランプのない従来技術の窓に比べて窓を薄くすることを可能にすることにある。クランプのない従来技術の窓は示さなかったが、この目的に関しては、クランプのないこのような構成では応力の考慮が、相対的により厚い窓の使用を強制することを指摘すれば十分である。クランプのある構成を使用することによって窓を薄くすることは、窓のコストを減らし、窓２０の大気圧側から処理チャンバ内の１つの位置までの距離を最小化するために望ましい。
【０００７】
上クランプ３０は、チャンバ壁１４の外面３２と主表面２０の周縁部３１の両方と同時に重なるように構成される。通常は相対的に低い圧力環境の方を向いた主表面２２の側での石英と金属の直接接触が排除されるように、ガスケット２８は、圧縮可能なポリマーガスケット材料から形成することができる。石英表面と金属表面の間の直接接触は通常、石英と金属の点接触になることに留意されたい。この直接点接触では、点接触の位置に非常に高い応力負荷がかかる。これらの高応力点は、石英窓の両側に圧力差および／または熱差が生じたときに石英の破壊につながる可能性がある。所望ならば、上クランプ３０と外側主表面２０の周縁部の間に圧縮ガスケット（図示せず）を配置してもよい。上クランプ３０は、例えばチャンバ壁１４に形成されたねじ穴３８に受け取られる締付けねじ３６によって、外側主表面２０の周縁部３１およびチャンバ壁１４の外面３２に対してバイアス（ｂｉａｓ）される。
【０００８】
ＲＴＰシステムのこの例示的なケースでは、これらの窓および支持構造が、基板プロセス環境と基板を加熱するために使用されるランプとの間の企図された圧力差（通常１気圧）をしっかりとそして安全に維持しなければならない。なお、後にさらに説明するとおり、窓の内部には普通、ランプによる加熱の結果として、および処理中の基板からの熱放射によって、比較的に大きな３次元熱勾配が生じる。
【０００９】
ＲＴＰ応用に関しては、窓の加熱は、１つには、石英によって吸収されるあるエネルギーを含むランプエネルギースペクトルによるものと考えることができる（石英は、約３．５μｍを超える波長で非常に吸収性である）。さらに、高温の基板は、主に中間赤外ないし遠赤外電磁スペクトル領域のエネルギーを放射し、このエネルギーは石英によって容易に吸収され、その結果、基板に最も近い石英表面の中心が最も熱くなり、石英の厚さに沿った温度勾配が生じる。同時に、窓の縁から窓の支持構造への熱損失によって、窓の中心が窓の周縁よりもかなり熱くなる。したがって、窓の幅に沿った半径方向の第１の温度勾配、および窓の厚さに沿った第２の温度勾配が生じる。
【００１０】
Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ（ＧＥ）Ｃｏｍｐａｎｙ（商標）社が現在運営しているウェブサイトでは、石英の推奨される最大限界引張応力値を１０００ｐｓｉとしている。ＧＥ社のこのウェブサイト（非特許文献１）ではさらに、様々な機械的締付け／支持配置および熱条件の下でのたるみ（ｓａｇ）および応力をユーザが計算できる。円形窓として使用された石英の最も一般的な締付けないし支持配置が図１に示されている。すなわち、石英の反対向きの主表面が、両方の周縁部に沿って締め付けられている。先に述べたとおり、石英は、クランプのない取付け構成で使用することができるが、クランプを用いた取付けに比べて厚い窓が必要となると考えられる。
【００１１】
図１の窓および協働するチャンバ構造は一般にそれらの意図された目的に関しては有効だが、本発明はいくつかの懸念を認知している。最初に、窓の内面２２がチャンバ壁の内面４０から距離ｄだけインセット（ｉｎｓｅｔ）されており、それによってインセット領域４２を形成していることに留意されたい。実際、窓の内面２２から突出した周縁段２６が見える。本発明はこの配置を、例えば窓１６のできるだけ近くに処理対象を置きたい場合に問題があると考える。すなわち、インセット距離ｄの存在が、処理対象と窓の間の最小分離距離として働く可能性がある。次いでこの最小分離距離は、処理対象と例えば窓の反対側に配置される加熱配置などの処理源との間の最小分離距離に寄与する。本発明は、プロセス均一性、制御およびプロセス速度などのある種のプロセス結果が、処理対象と処理源との間の分離距離に依存することを認識している。この分離距離を短くすると、プロセス均一性、プロセス制御およびプロセス速度が向上することがよくある。この点に関して、例えば、ウェハ（図示せず）を処理チャンバへおよび処理チャンバから移動させるのに使用するウェハエンドエフェクタ（ｅｎｄ−ｅｆｆｅｃｔｏｒ）、処理プロセスの間、半導体ウェハを支持するために使用するウェハサセプタ（ｓｕｓｃｅｐｔｏｒ）（図示せず）などの任意の構造は必然的に、チャンバの内壁４０との干渉を引き起こすと考えられる方法でウェハの平面を広げるように動作することを理解されたい。例えば、インセット領域４２の窓の内面２２のできるだけ近くにウェハを移動しようとする場合に、チャンバの内壁４０とウェハおよび／またはウェハを直接に支持するウェハサセプタとの間にこのような干渉が生み出される可能性がある。
【００１２】
処理チャンバの内部に位置する基板を処理するのに使用する処理がプラズマベースのプロセスであるときの図１に関する別の懸念として、周縁支持段２６の内縁４４が、周縁支持段２６の露出した内面と処理チャンバの他の表面（図示せず）との間の電位差に起因する電界線を集中させる働きをするような条件が生じ得る。処理チャンバ内の他の表面のこの異なる電位は例えば、この表面への無線周波（ＲＦ）電力の適用によって生み出されたバイアスに起因する。内縁４４で起こるこの集中は、縁に生じる電界線密度が平らな表面に比べて幾何学的に大きいことに起因する。電界線のこの局所化された高い密度およびプラズマシース（ｐｌａｓｍａ  ｓｈｅａｔｈ）の湾曲は、隣接する平坦面に引きつけられる濃度に比べてより高い濃度の陽イオンを内縁４４に引きつける効果を有する。内縁４４へのイオンの集中の結果、周縁支持段２６を形成する材料のスパッタリングが増大する。このスパッタリングされた材料は、処理チャンバで処理される基板を不必要に汚染する可能性がある。従来技術は、単にインセット領域４２を、適当な透明材料または窓１６を形成する材料の一体の延長部分で満たすことによってこの問題に対処しようとした。この方法は「滑らかな」チャンバ内面を提供するように働くが、本開示はこの方法を問題があると考える。この方法ではウェハと加熱配置の間の分離距離が短くならないからである。
【００１３】
【非特許文献１】http://www.gequariz.com/en/tools.htm
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本開示は上記の懸念を克服し、後に詳細に説明するように追加の利点を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
後に詳細に論じるとおり、明細書では、チャンバ構造、およびチャンバ構造の部分を構成する窓装置に関する関連方法が開示される。一態様では、チャンバ手段がチャンバの内部を画定し、さらに、周囲に開口縁を有し、チャンバの内部へと通じる窓開口を画定する。一対の反対向きの主表面とこれらの一対の主表面間に延在する周囲側壁構造とを有する窓が窓開口の中に受け取られ、周囲側壁構造は、周囲側壁構造と開口縁が協働して、窓を窓開口の中へ押し付けるバイアス力の少なくとも一部分を、バイアス力が加えられる方向とは異なる開口縁へ向かう方向へ転向させるように、開口縁に対して支持される。
【００１６】
他の態様では、チャンバ壁装置がチャンバの内部を画定し、貫通した窓開口を画定して窓開口の周囲に開口縁を形成する壁厚を含む。一対の反対向きの主表面とこれらの一対の主表面間に延在する周囲側壁構造とを有する窓が窓開口の中に受け取られ、周囲側壁構造は、周囲側壁構造と開口縁が協働して、窓の反対向きの主表面に対して少なくとも概ね垂直な方向に加えられるバイアス力の少なくとも一部分を、加えられる方向から離れた開口縁へ向かう方向へ転向させるように、開口縁に対して支持される。
【００１７】
他の態様では、チャンバ壁装置がチャンバの内部を画定し、チャンバ内面とチャンバ外面の間に貫通した窓開口を画定して窓開口を画定する開口縁を形成する壁厚を含む。窓開口を取り囲む開口縁の少なくとも一部分が、チャンバ内面およびチャンバ外面に対して傾斜した角度で配置される。一対の反対向きの主表面と周囲側壁構造とを有する窓は、これらの反対向きの主表面間に延在し、この傾斜の角度に相補的な角度で配置された窓縁面を窓の周囲に含む。この窓は、窓縁面が開口縁の前記部分と向かい合う関係になるように窓開口の中に受け取られる。
【００１８】
続く態様では、チャンバ壁装置がチャンバの内部を画定し、チャンバの内部を画定し、周囲に開口縁を有する窓開口を画定するチャンバ手段を含む。窓は、一対の反対向きの主表面とこれらの反対向きの主表面間に延在する周囲側壁構造とを有する。この窓は窓開口の中に受け取られることができ、周囲側壁構造は、周囲側壁構造と開口縁とが協働して、窓の一方の反対向きの主表面に加えられるバイアス力の少なくとも一部分を、バイアス力の方向に対して傾斜した開口縁へ向かう方向へ転向させるように、開口縁に対して支持される。
【００１９】
本開示は、以下の詳細な説明および図面を参照することによって理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図面を参照する。これらの様々な図面全体を通じて同様の構成要素は同様の参照符号によって示される。図１は以前に説明したので、ここでは最初に図２に注目する。図２は、本発明に従って製作された窓装置１０４を支持するチャンバ装置１０２を含むシステム１００を概略的に示している。このチャンバ装置は、アルミニウム、ステンレス鋼およびチタンを含む適当な材料を使用して形成することができる。ただし適当な材料はこれらに限定されるわけではない。本明細書に記載する様々な実施形態および実施態様の諸特徴を適当な方法で組み合わせることができることに留意されたい。また、図面の尺度は一律ではなく、図面は読み手の理解が深まるように示した。
【００２１】
続けて図２を参照すると、チャンバ装置１０２は、開口縁１１０によって囲まれた貫通窓開口１０８を画定する厚さを有するチャンバ壁１０６を含む。開口縁は、参照符号１１２および１１４によって指示された内側および外側の一対のチャンバ表面間に延在している。窓開口１０８の中に窓１２０が受け取られている。窓１２０は、参照符号１２６および１２８によってそれぞれ指示された一対の反対向きの外側および内側主表面間に延在する周囲側壁構造（ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  ｓｉｄｅｗａｌｌ  ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）１２２を含む。内側主表面１２８は、処理チャンバ１３０を取り囲むチャンバ装置１０２の内面の一部を画定する役目を果たす。本明細書では窓１２０を「石英」窓と呼ぶことがあるが、現在使用可能なまたは今後開発される適当な任意の材料を使用してこの窓を製作することができることを理解されたい。このような材料には石英、多結晶酸窒化アルミニウム、サファイヤおよび様々なガラスが含まれる。ただしこれらに限定されるわけではない。図示の便宜上、チャンバ装置の一部だけを示したが、この処理チャンバ全体は、適当な任意の方法で適当な任意の幾何形態に配置された任意の数の壁の協働によって形成することができる。例として、処理チャンバは、円筒形、正方形または適当な長方形の外形を有することができる。
【００２２】
なおも図２を参照すると、開口縁１１０は、窓１２０の反対向きの主表面１２６および１２８、ならびにチャンバの内面および外面１１２および１１４に対して傾斜しており、この図で見たときに開口縁が倒立した円錐台形を形成する。窓１２０の周囲側壁構造１２２は、開口縁１１０の傾斜に相補的な角度で傾斜しており、それによって周囲側壁構造は、その縁に沿った任意の位置で、窓の反対向きの主表面１２６および１２８に対して傾斜した表面を形成する。したがって窓１２０の外形は、窓開口１０８の外形に比較して逆さになった円錐台形である。後にさらに説明するが、窓１２０は、円形ではなしに閉じた多角形の形態の周囲側壁構造を有することができる。もちろん、例えば楕円形などの円形以外の連続した形状を使用することができる。したがって、例として、窓は角錐台の形態または他のこのような錐台幾何形状とすることができる。
【００２３】
必要条件ではないが、窓１２０とチャンバ壁１０６の厚さを同じにすることができる。この場合、窓の周囲側壁構造を、開口縁１１０と協働して、窓の外面および内面１２６および１２８がそれぞれ、チャンバ壁の外面および内面１１２および１１４と整列するように構成することができる。以下に、窓開口の中の窓１２０をシールするための１つの非常に有利な構成の具体的な詳細を示す。
【００２４】
チャンバ壁の外面１１４の周縁部１４０および窓１２０の表面１２６の周縁部１４２を縁取り（surround）これらと重なり合うように構成された圧縮リング１３２を使用して、窓開口１０８の中に窓１２０を押し付けまたはバイアスすることができる。一実施態様では、圧縮リング１３２が、複数のねじ部品３６（そのうちの２つだけが示されている）によって所定の位置に保持されるが、適当な任意の固定装置および配置をこの目的に使用することができる。さらに、後にさらに説明するように、いくつかの実施態様では、重力の方向、窓１２０の重量、窓１２０の表面積などの因子によって、圧縮リング１３２または等価の機械的配置が不要になる。次に説明するように、窓開口１０８の中に窓１２０を押し付けるためのバイアス力を得る方法の如何にかかわりなく、バイアス力は、窓１２０の周囲側壁構造１２２の形態と協働した窓開口の開口縁１１０の輪郭に基づく非常に有利な方法で利用される。
【００２５】
続けて図２を参照すると、バイアス力Ｆは窓開口１０８の中に窓１２０を押し付ける。バイアス力Ｆは、図示の締付け配置の使用、重力、適当なバイアス力源の組合せなど、適当な方法で生み出すことができる。もちろん、重力が窓１２０を窓開口１０８の外へバイアスする方向に窓装置を配置することができ、その場合には、少なくとも圧力差が重力に打ち勝つことができるまで開口の中に窓を押し付けるために、締付けリングなどの適当な機構が必要になる。バイアス力Ｆの供給源の如何にかかわりなく、窓１２０の周囲輪郭および窓開口１０８は、バイアス力Ｆに関して非常に有利に働く。具体的にはバイアス力Ｆは成分Ｆ１とＦ２に分解される。前者は開口縁１１０に平行だが、後者は開口縁１１０に対して垂直であり、開口縁１１０に対して直接に加えられる。少し言い方を変えれば、窓の周囲側壁構造１２２と開口縁１１０は協働して、窓の反対向きの主表面に概ね垂直に加わるバイアス力Ｆの少なくとも一部分を、バイアス力Ｆが加わる方向とは異なる、またはバイアス力Ｆが加わる方向に対して傾斜した、またはバイアス力Ｆが加わる方向から離れた、開口縁へ向かう方向へ転向させる。
【００２６】
分力Ｆ１およびＦ２は、窓の周囲側壁構造１２２だけを使用する非常に有利なやり方で、窓開口の中に窓１２０を保持する働きをする。支持または他の目的での窓の内面１２８との接触はない。したがって窓の内面１２８を希望どおりに、チャンバ壁１０６の内面１１２に対して、チャンバの内壁に関して処理チャンバの内面と連続した表面または共面を提供する方法で配置することができる。
【００２７】
図２とともに図１を参照すると、本開示によって明らかにされた非常に有利な「くさび窓（Ｗｅｄｇｅ  Ｗｉｎｄｏｗ）」構成は、例えば図１によって示されたものなどの従来技術の窓構成に関する前述の問題を解決すると考えられる。窓を支持するための窓の内面との接触を避けることによって、チャンバの内面と窓の内面との間のオフセットを排除することができることを本開示は意図している。従来技術の構成は、窓の内面を支持目的に使用することによって、実際に窓の周囲側壁全体に及ぶ窓を取り囲むチャンバの支持構造を必要とし、それによって、円形の窓の場合には、窓の内面の直径よりも小さな直径を有する開口の内径を生み出す。さらに、後にさらに説明するとおり、いくつかのケースでは、窓の内面のできるだけ近くに処理対象を配置することを容易にするために、窓および窓の内面が処理対象に向かってわずかに内側へ突き出すことが望ましい。本開示のＷｅｄｇｅ  Ｗｉｎｄｏｗは、窓の内面（処理される基板の方を向いた窓の表面）と基板の間の距離が最小化され、かつ／または基板と外部の物体との間の距離が最小化される必要があるときに有利である。後者の場合、本開示の窓装置は、窓の厚さを横切るどちらの方向の圧力差も支持することができることを理解されたい。しかし圧力差による力が窓のバイアス力と逆向きのときには、バイアス力が、窓のまわりのシールを維持するのに十分な量だけこの圧力差による力を上回るように注意しなければならない。さらに、図２を参照すると、窓の「内面」１２８が処理チャンバの内部に面する必要はない。場合によっては、この窓の構成を「逆」にすることが望ましいことがあり、窓の小さい方の直径を支持チャンバ壁の外面に配置することができる。この点に関し、この説明を通して使用される例えば「内側」、「外側」などの用語は説明目的で使用されているにすぎず、限定を意図したものではない。
【００２８】
コンピュータモデリングによれば、図２に示した本発明の窓装置によって達成される図１に比べた場合の分離距離の低減は、特定のＲＴＰ基板処理環境において達成可能な熱均一性を相当に向上させる。モデリングは、図２に関して説明した方法で構成された、１気圧の圧力差を支持する円形窓を使用して実施した。円形を選択したのは、プロセス環境の容積を最小化し、窓に必要な石英の質量およびサイズを最小化し、石英窓に加えられる応力を最小化するためである。例えば穏やかな運転要件の場合には正方形または長方形の形状を使用することもできる。
【００２９】
図２を再び参照すると、窓の周囲側壁構造１２２および開口１０８の開口縁１１０は、本開示の範囲になおも含まれるいくつかの代替方法で構成することができることを理解されたい。具体的には、窓の周囲側壁および開口縁を構成する傾斜した表面は、窓の内面と外面の間に、チャンバ壁１０６の厚さを完全に貫く連続面として完全に延在しているように示されているが、窓の周囲側壁および開口縁の少なくとも一部分が協働して、少なくとも概ね窓の外面に対して加えられるバイアス力の少なくとも一部分を、バイアス力が加えられる方向から離れた、またはバイアス力が加えられる方向に対して傾斜したそれらの間の方向に転向させるように構成されている限り、そうする必要はない。
【００３０】
図２によって示された実施態様では、圧縮リング１３２が、チャンバの内面１２８における窓開口の直径に等しく、これと同軸の内径を形成する。このようにすると、周縁部１４０は、締付け力の適切な分布を提供する十分な幅を有し、一方でバイアス力Ｆに平行な方向に窓１２０を通過しようとする放射を遮らない。
【００３１】
しかし、このことは必要条件ではないこと、および圧縮リング１３２は設計目標に基づいて、窓の内面１２８の直径よりも大きい、またはこれよりも小さい適当な任意の内径を有することができることを理解されたい。閉じた多角形（例えば三角形、正方形、長方形、六角形など）の形態の窓の場合には、窓の表面が、いくつかのケースでは直径ではなく幅によって特徴づけられることを除き、図２の断面に変更はない。いずれにせよ、圧縮クランプの内縁を、窓の内面１２８の外縁と垂直に整列させることができる。
【００３２】
以上の説明に整合した本開示の非常に有利な窓／支持構造のプロトタイプが構築され、このプロトタイプでは、石英窓の傾斜した周縁の角度が、窓の外側主表面の直径の垂線から４５°である。（窓開口の中へ窓をバイアスする）１気圧の圧力差を用い、一般的なＲＴＰシステムの中の高温の基板から放射されるエネルギーによって生じるであろう温度勾配をシミュレートするために１気圧の圧力差と熱源の両方を用いてこのプロトタイプ設計を試験し、試験は成功した。
【００３３】
図１を簡単に参照すると、下クランプの表面から窓を分離するために従来技術がガスケット２８を使用することが思い出される。このガスケットは通常、平型ガスケット、Ｌ字形ガスケットまたはＯリング型ガスケットであり、これは、直接の金属−石英接触を回避する役目を果たし、窓の内面２２に面した容積を排気し、それによって窓の直径の両側に圧力差が生み出されるとき、かつ／または上下の周縁支持面間に窓が締め付けられるときに窓の内面の周縁に生じる周縁支持段２６に対する力を分散させるのに役立つ。上クランプ３０と石英の間の直接の金属−石英接触を防ぐガスケットは好ましいが、常に必要なわけではない。しかし、本開示とは対照的に、図１の設計を有する窓は一般に、窓の外径に沿って配置されるガスケットを使用しない。外径には一般に力が加わらないためである。図１の設計を有する従来技術の窓は窓の外径に沿って真空シールを利用することができると認識されるが、さらに従来技術の窓は一般に、金属支持面に対する窓材料の点荷重を防ぐために下クランプ面から窓を分離する、ある設計のガスケットも必要とするであろう。
【００３４】
しかし図２を参照すると、本開示のＷｅｄｇｅ  Ｗｉｎｄｏｗでは、内側または「下」支持段が排除され、すべての窓支持が窓の傾斜した外縁に適用される。上記のことに留意して、次に、窓開口の中の本開示の窓をシールする非常に有利な１つの構成および非常に有利な他の設計概念を詳細に説明する。
【００３５】
図３を参照すると、本開示のくさび窓の拡大部分破断図が示されている。ガスケット１５０は、逆さにした円錐台形の形状を有し、窓１２０の周囲側壁構造１２２と窓開口の開口縁１１０の間に配置されている。ガスケット１５０は、例えばポリイミド、フルオロシリコーン（ｆｌｕｏｒｏｓｉｌｉｃｏｎｅ）、フルオロカーボン（ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）、または適当なデュロメータ（ｄｕｒｏｍｅｔｅｒ）を有する他の適当な圧縮性ガスケット材料などの圧縮性ポリマーから形成することができる「コンプライアンス（ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）」ガスケットと呼ぶことができる。「コンプライアンス」であることの説明は、このガスケットが、石英窓と支持面の働きをする金属開口画定壁と間の順応性ある物体（a compliant body）としてふるまうことができる必要があることによってなされる。すなわち、ガスケット１５０は、バイアス力、圧力差ならびに／または窓およびチャンバ壁の熱膨張の結果として生じる力を非常に均一に分散させる働きをし、バイアス力を均一に分散させてそれによって局所化された高応力点の発生を防ぐ。
【００３６】
前述のモデリングを基に、ＧＥ（商標）社によって定義された最大許容応力の安全指針を満たす、コンプライアンスガスケット１５０の材料特性に関する許容されるパラメータが定義された。図１に示した設計などの従来の真空窓設計では、ガスケット材料のコンプライアンシ（ｃｏｍｐｌｉａｎｃｙ）はガスケット１５０の好ましいコンプライアンシに比べて重要ではなく、材料特性の範囲は、ガスケット１５０の好ましい範囲よりも広い。
【００３７】
図１によって例示されている設計などの一般的な従来技術の真空窓設計では、石英−金属接触を防ぐガスケットが、必要な真空完全性を維持するために必要とされるシールの役目も果たす。真空完全性は通常、最大許容漏れ量として定義されることに留意されたい。次に説明するとおり、本発明は、シール機能をコンプライアンス機能から分離することができ、これには付随する利点があることを認識している。
【００３８】
図３を再び参照すると、非常に有利な１つの実施態様では、システム１００を、（１）バイアス力および圧力差によって生み出される力を均一に分散させる機能を、（２）真空シールを達成する機能から分離するように構成することができる。これらの２つの機能を、コンプライアンスガスケットと真空シールの両方の役目を果たす単一のシールに組み込むことができることを理解することは重要である。しかしこの例では、それぞれの機能に対して望ましい最適な特性と最もぴったりと一致する異なる材料を別々にまたは独立に選択することができるように、これらの機能を分離することが選択される。両方の機能をガスケット１５０によって達成する場合には、連続するシール面を有するガスケットを形成しなければならないことに留意されたい。ほとんどの場合、円錐台形のこのガスケットは注文製造部品である。継目を有するガスケット１５０が製作される場合、繰返し可能な信頼のおける真空完全性を達成するためにこの継目は必ずシールされなければならない。ガスケット１５０が、必要なコンプライアンスを提供する役目を果たしさえすればよい場合、連続するガスケットを形成する必要はない。実装されるプロセスによっては、ガスケット材料およびＯリング材料はプロセス環境を汚染しないことが重要である。したがってこれらの材料はこの因子に留意して選択されなければならない。汚染は例えば、熱プロセスおよび／または化学プロセスによるガスケット材料の分解によって放出される粒子および／または生成物の形成に起因する。
【００３９】
真空シール機能は、圧縮プレート１３２とともに使用されるＯリング型シール１５４に委ねられる。金属−石英接触は、圧縮プレート１３２と窓１２０の周縁部１４２との間に円形のガスケット１５６を使用することによって回避される。ガスケット１５６の厚さは例示のために誇張されていること、および圧縮プレート１３２の接触面は平らとすることができることに留意されたい。さらに、円形（または環状リング）ガスケット１５６が常に必要であるとは限らないことにも留意されたい。チャンバ壁１０６の窓開口１０８の中に窓１２０が受け取られるこの構成は、圧縮プレート１３２と協働して、Ｏリング１５４を受け取るシールポケット１５８を形成する。圧縮プレート１３２がＯリングポケット１５８の中にＯリングを押し込むとポケットの幅が低下し、それによって適当なシールが達成される。この点に関して、Ｏリング１５４は適当な真空シールを形成するため以下の３つの表面と接触する：（１）窓１２０の外径、（２）開口縁１１０の一部、および（３）シール圧縮プレート１３２。Ｏリング１５４は、ニトリル、ネオプレン（ｎｅｏｐｒｅｎｅ）、シリコーン、エチレン−プロピレン、フルオロシリコーン、および真空シール応用向けに開発された多種多様なフルオロエラスチマーを含む適当な任意の材料から形成することができる。ただし適当な材料はこれらに限定されるわけではない。
【００４０】
図３をなおも参照すると、周囲側壁構造１２２は、反対向きの両主表面１２６と１２８の間に延在する一連の表面を含む。これらの表面には、反対向きの両主表面に対して傾斜し、ガスケット１５０と係合する支持面１５９ａ、および反対向きの主表面に対して少なくとも概ね垂直であり、Ｏリングシール１５４と係合するシール面１５９ｂが含まれる。回転面として、支持面１５９ａは円錐台形の形態をとり、シール面１５９ｂは円筒形の形態を提供する。
【００４１】
図４を参照すると、システム１００の１つの代替実施形態では、２つの異なるタイプの石英材料から形成された窓１２０’が使用される。この構成は、コンプライアンスガスケット１５０または真空Ｏリング１５４（図３）に直接に当たるランプ放射エネルギーを最小化するのに有利と考えられる。透明な石英中心円板１６２に対してシールされた不透明な石英外側リング１６０の使用は、コンプライアンス材料およびシール材料の過度の加熱を防ぐことを意図したものである。この点に関して、いくつかの異なる不透明材料が不透明石英リング１６０の要件を満たす。例えば、非常に小さな気泡または（酸化ハフニウムなどの）ドーパントの内包によって形成される場合、不透明な石英は白色の外観を呈する。図示の多片石英窓の製造は、この開示全体を考慮した当業者の能力の範囲に含まれるものと考えられることに留意されたい。この例では図を見やすくするために、圧縮プレート１３２およびＯリングシール１５４を示さなかったが、これらの構成要素が存在することを理解されたい。接触角αは、支持面１５９ａと反対向きの主表面１２６および１２８との間の角関係を特徴づける。後にさらに説明するとおり、接触角αの許容値は約２５度から８５度である。
【００４２】
図４をなおも参照すると、この実施態様の窓１２０’は、図３の実施態様と同様に、チャンバ壁１０６よりも厚く、それによって内面１２８が、チャンバ内面１１２に関して、一般に処理チャンバの内部である空間の中にインセットされていることに留意されたい。したがって、チャンバ壁の内面と、例えばウェハ（図示せず）および／またはウェハサセプタ（図示せず）および／またはウェハエンドエフェクタ（図示せず）などの処理チャンバ内の構成要素との間に非常に有利なクリアランスＤが提供される。ただし処理チャンバ内の構成要素はこれらに限定されるわけではない。
【００４３】
図３を再び参照すると、例えば「白色」層（例えば酸化アルミニウムおよび二酸化チタン）、高反射性金属層（例えば金、アルミニウム、銀および他の金属）などの反射コーティング１６６で窓１２０の外側部分をコーティングすることによって、２つの異なる石英材料を使用する必要性を排除し、それによって透明な石英材料だけから窓１２０を形成し、それでもなおコンプライアンス材料およびシール材料を過度の加熱から保護することができる。いくつかのプロセスでは（金、銀などの）ある種の金属が潜在的な汚染物質となることがあるので、プロセス環境の汚染を防ぐために、これらの金属をさらに適当な障壁層でコーティングすることができる。さらに、表面粗さが真空完全性を損なわない限りにおいて、石英の傾斜した外縁、またはこの傾斜した外縁ならびに窓上面および下面の周縁の一部、例えばコーティング１６６に対応する領域をつや消しにする（ｆｒｏｓｔｉｎｇ）ことによって、コンプライアンス材料およびシール材料の熱損傷を低減または除去することが企図される。ガスケットの熱損傷の可能性がほとんどまたはまったくない応用では、追加のコーティングまたは不透明な石英保護材料を使用せずに、単一の透明な石英窓部材を使用することができる。
【００４４】
窓の厚さ、窓の縁の傾斜角、過度の加熱による損傷からガスケットを保護する必要、生じた応力を分散させるための単一のコンプライアンスガスケットおよび真空シールまたは別個のガスケットの使用はすべて、特定の応用の詳細に依存する。（１つのガスケット部材によって達成されるかまたは別々の構成要素によって達成されるにかかわらず）コンプライアンス材料および／またはシール材料の熱損傷が問題とならない場合、熱損傷を防ぐ予防措置は必要ない。さらに、本開示の非常に有利なくさび窓は任意の空間方向において機能する。
【００４５】
次に、有効な設計パラメータを含む、ＲＴＰシステムにおける本開示のくさび窓の使用の解析を詳細に述べる。円形のくさび窓の応力解析をＮＡＳＴＲＡＮ有限要素解析ソフトウェアを使用して実施した。中心の透明な石英と縁の不透明な石英の２タイプの石英からなる図４に整合した石英窓を構成した。解析の目的上、外側の大気圧によって石英に応力が加えられるようにチャンバの内部は真空に維持する。さらに、窓は主に内部から加熱され、外面で空気の対流によって冷却されるため（空気は加熱配置および窓を冷却する役目を果たす）、チャンバには熱応力がかかる。解析の目的上、窓温度は６００℃（１１１２°Ｆ）と３００℃（５７２°Ｆ）の間を変化すると仮定した。さらに、この解析のため以下の追加の仮定を設けた。
【００４６】
１．重力の影響は小さいので重力の影響は無視する。
２．窓とガスケットの間、およびガスケットとステンレス支持壁の間に滑りは生じず、これらの材料間のすべての接点は常に接続されている。
３．材料特性は温度によって変化しない。
４．ステンレス鋼は円形であり、ステンレス鋼の外縁は固定されている。
５．透明な石英と不透明な石英の間に境界効果はない。
６．機器の初期温度は３０℃（８６°Ｆ）である。
【００４７】
図４を参照すると、この解析を基にすれば、以下のパラメータが、本開示の石英窓に対する有効な設計パラメータと考えられる。
【００４８】
接触角α＝              ６０度
ガスケット１５０の厚さ＝４０ミル（１．０ｍｍ）
この点に関して、約２５°から８５°の範囲の接触角が有効と考えられる。ガスケット１５０の厚さは特定の応用を考慮して約０．５ｍｍから１．５ｍｍとすることができる。この設計では、石英窓の最大引張応力が以下のとおりである。
【００４９】
圧力による応力          ５５５ｐｓｉ
熱応力                  ９５６ｐｓｉ
組合せ応力              ７９５ｐｓｉ
上記の応力はすべて、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ（ＧＥ）Ｃｏｍｐａｎｙ（商標）社が推奨する石英に対する安全性の上限１０００ｐｓｉよりも小さい。
【００５０】
コンプライアンスガスケットには高温ポリイミドを使用し、Ｏリングにはフルロエラストマーを使用した。
【００５１】
次に、窓装置１００の概略分解透視図を示す図５に注目する。図示の構成要素はすべて先に詳細に説明したものなので、簡潔にするため説明は繰り返さない。この図には、チャンバ壁１０６の破断された円形断片が示されている。
【００５２】
以上に説明した具体的な実施形態はそれぞれ、特定のそれぞれの方向を有する様々な構成要素をとともに示されたが、本発明は様々な特定の構成をとることができ、様々な構成要素は様々な位置および相互配向に配置されること理解されたい。さらに、本明細書に記載した方法は、無数の方法で、例えば様々なステップを並べ替え、変更し、再結合することによって変更することができる。したがって、本明細書に開示した配置および関連方法は様々な異なる構成で提供することができ、これらは異なる無数の方法で変更することができ、本発明は本発明の範囲から逸脱することなく他の多くの特定の形態で具体化することができることは明白である。したがって、これらの例および方法は例示的なものであって限定のためのものと考えてはならず、本発明は、本明細書に与えられた詳細に限定されず、少なくとも添付された請求項の範囲内で変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】従来技術の処理チャンバ構造の中に配置された窓を示す、部分的に破断された概略立断面図である。
【図２】本開示に従って製作された全体チャンバ構造の部分を構成する窓構成を示す、部分的に破断された概略立断面図である。
【図３】クランプ、シールおよび熱保護手段を含む本開示の窓装置の追加の詳細を示す、図２をさらに拡大した、部分的に破断された概略立断面図である。
【図４】不透明な周縁石英リングを使用して形成された窓の代替構成を示し、窓と窓開口を画定する支持構造との間の関係に関する追加の詳細を示し、チャンバの内面に関して窓を「アウトセット（ｏｕｔｓｅｔ）」させることができることを示す、図２をさらに拡大した、本開示に基づく、部分的に破断された他の概略立断面図である。
【図５】本開示の非常に有利なくさび窓装置の諸構成要素を間隔をあけて示す概略分解透視図である。
【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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【国際調査報告】
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