JP6578352B2 - 低圧熱処理のためのライトパイプ構造ウインドウ - Google Patents

Description

半導体処理のための装置及び方法が、本書で開示されているより具体的には、本書で開示されている実施形態は、低圧エピタキシャル堆積チャンバ及び／又は急速熱処理チャンバ内で特に有用でありうる、半導体基板の熱処理のためのライトパイプ構造物に関する。

熱処理は半導体業界において広く実践されている。半導体基板は、堆積、ドーピング、活性化、並びに、ゲートソース構造、ドレイン構造、及びチャネル構造のアニール処理、シリサイド化、結晶化、酸化などを含む、多くの変化との関連において、熱処理を受ける。熱処理の技法は、長年の間に、単純な炉内焼成から、速度を増しつつある急速熱処理（ＲＴＰ）、スパイクアニール、並びに他の熱処理という、様々な形式へと発展してきた。

半導体デバイスのフィーチャの限界寸法は小さくなり続けていることから、時に、サーマルバジェット（ｔｈｅｒｍａｌ ｂｕｄｇｅｔ）に対するより厳格な制約が、熱処理中に求められる。上述の熱処理の多くは、放射エネルギーを基板に向けて方向付けるよう位置付けられた複数の光源から成るランプヘッドの形態の、ランプ加熱を利用する。しかし、ランプヘッド内で利用される高輝度ランプは、ランプヘッドの材料の中を高温にする。この温度は、多くのプロセスに関して、基板の冷却を可能にするために制御される。例えば、ＲＴＰ中には、制御された環境において摂氏約１，３５０度に至る最高温度まで基板を急速に加熱するために、ランプからの熱放射が通常使用される。この最高温度は、プロセスに応じて１秒未満から数分間までの範囲に及ぶある特定の時間にわたり、維持される。基板は次いで、更なる処理のために室温まで冷却される。室温までの冷却を可能にするために、ランプヘッドが冷却される。しかし、ランプヘッドの温度の制御は、多くの要因のせいで困難である。

必要とされているのは、熱処理チャンバの中でのランプヘッドの温度制御の改善を可能にする、方法及び装置である。

本書で開示されている実施形態は、半導体基板の熱処理のためのライトパイプ構造物に関する。

一実施形態では、熱処理チャンバ内で使用するためのライトパイプウインドウ構造物が提供される。ライトパイプウインドウ構造物は、透明プレートと、透明プレートに連結されている透明材料内に形成された複数のライトパイプ構造物であって、その各々が、反射面を備え、かつ、透明プレートの表面によって画定された平面に関して実質的に垂直に配置された長手方向軸を有する、複数のライトパイプ構造物とを含む。

別の実施形態では、熱処理チャンバ内で使用するためのランプヘッドアセンブリが提供される。ランプヘッドアセンブリは、ライトパイプウインドウ構造物と、ライトパイプウインドウ構造物に連結された放射熱源とを含み、ライトパイプウインドウ構造物は、透明材料内に形成された複数のライトパイプ構造物を含み、放射熱源は、複数のチューブであって、その各々が、内部に配置されたエネルギー源を有し、かつ、ライトパイプ構造物のうちの１つと実質的に位置合わせされている、複数のチューブを備える。

別の実施形態では、処理チャンバが提供される。処理チャンバは、内部空間を有するチャンバと、チャンバに連結されたライトパイプウインドウ構造物であって、チャンバの内部空間とつながっている透明プレートを有するライトパイプウインドウ構造物と、チャンバの内部空間の外の位置でライトパイプウインドウ構造物の透明プレートに連結された放射熱源とを含み、ライトパイプウインドウ構造物は、透明プレートに連結された有孔透明材料を備える。

本開示の上述の特徴を詳細に理解しうるように、上記で簡単に要約されている本開示のより具体的な説明が、実施形態を参照することによって得られる。一部の実施形態は付随する図面に示されている。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることから、付随する図面は、この開示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いことに、留意されたい。

ライトパイプウインドウ構造物の一実施形態を有する処理チャンバの単純化された等角図である。 図１のライトパイプウインドウ構造物の一実施形態を示している図である。 図１のライトパイプウインドウ構造物の一実施形態を示している図である。 図１のライトパイプウインドウ構造物の一実施形態を示している図である。 図１のライトパイプウインドウ構造物の一実施形態を示している図である。 ライトパイプウインドウ構造物及びランプヘッドアセンブリの詳細を示している、図１の処理チャンバの一部分の側断面図である。 ライトパイプウインドウ構造物の別の実施形態を示している、処理チャンバの概略断面図である。 図４の切断線５−５で切った、ライトパイプウインドウ構造物の断面図である。 本書で説明しているライトパイプウインドウ構造物と共に使用されうる、ライトパイプ構造物のうちの１つの側断面図である。 本書で説明しているライトパイプウインドウ構造物と共に使用されうる、ライトパイプ構造物のうちの１つの上断面図である。 本書で開示されている処理チャンバと共に使用されうるライトパイプウインドウ構造物の追加的な実施形態を示している、部分側断面図である。 本書で開示されている処理チャンバと共に使用されうるライトパイプウインドウ構造物の追加的な実施形態を示している、部分側断面図である。 本書で開示されている処理チャンバと共に使用されうるライトパイプウインドウ構造物の追加的な実施形態を示している、部分側断面図である。

理解を容易にするために、可能な場合には、複数の図に共通する同一の要素を指し示すために同一の参照番号を使用した。一実施形態の要素及び特徴は、更なる記述がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれうることが、想定されている。

本書に記載の実施形態は、堆積チャンバ、エッチングチャンバ、アニールチャンバ、注入（ｉｍｐｌａｎｔ）チャンバ、発光ダイオード形成用チャンバ、並びに他の処理チャンバといった熱処理チャンバのための、ライトパイプウインドウ構造物に関する。ライトパイプウインドウ構造物は、カリフォルニア州Ｓａｎｔａ ＣｌａｒａのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＲＡＤＩＡＮＣＥ（登録商標）急速熱処理（ＲＴＰ）チャンバ、並びに減圧エピタキシャル堆積チャンバのような、処理チャンバ内で利用されうる。本書で開示されているライトパイプウインドウ構造物の実施形態は、他の製造業者による熱処理チャンバ内でも同様に利用されうる。

図１は、一実施形態によるライトパイプウインドウ構造物１０１を有する、急速熱処理チャンバ１００（ＲＴＰチャンバ）の単純化された等角図である。処理チャンバ１００は、非接触型又は磁気浮上型の基板支持体１０２と、内部空間１２０を画定する側壁１０８、底部１１０、及び頂部１１２を有するチャンバ本体１０４とを含む。側壁１０８は、典型的には、基板１４０（その一部分を図１に示す）の搬入及び搬出を容易にするために、基板アクセスポート１４８を含む。アクセスポート１４８は、移送チャンバ（図示せず）又はロードロックチャンバ（図示せず）に連結されてよく、スリットバルブのようなバルブ（図示せず）を用いて選択的に封止されうる。一実施形態では、基板支持体１０２は、環状であり、かつ、基板支持体１０２の内径内にランプヘッドアセンブリ１０５を収容するようサイズ決定される。ランプヘッドアセンブリ１０５は、ライトパイプウインドウ構造物１０１と放射熱源１０６とを含む。

基板支持体１０２は、内部空間１２０の中で磁気浮上し、回転するよう適合している。基板支持体１０２は、処理中に、垂直に上昇及び下降しつつ回転可能であり、かつ、処理前、処理中又は処理後に、回転せずに上昇又は下降することもできる。この磁気浮上及び／又は磁気回転は、基板支持体を上昇／下降させ、かつ／又は回転させるために典型的に使用される、部品の回転、及び／又は、互いに対して動く部品間の接触をなくすか、又は低減することにより、粒子の発生を防止するか、又は最小限に抑える。

ステータアセンブリ１１８は、チャンバ本体１０４の側壁１０８を取り囲み、一又は複数のアクチュエータアセンブリ１２２に連結されており、アクチュエータアセンブリ１２２は、チャンバ本体１０４の外側に沿ったステータアセンブリ１１８の上昇を制御する。一実施形態（図示せず）では、処理チャンバ１００は、チャンバ本体の周囲に放射状に、例えばチャンバ本体１０４の周囲に約１２０度の角度で配置された、３つのアクチュエータアセンブリ１２２を含む。ステータアセンブリ１１８は、チャンバ本体１０４の内部空間１２０の中に配置された基板支持体１０２に磁気結合している。基板支持体１０２は、ロータ１１９として機能するために磁気部分を備えてよく、ゆえに、基板支持体１０２を上昇及び／又は回転させるための磁気軸受アセンブリを作り出す。支持リング１２１は、基板１４０の周縁エッジを支持するために、ロータ１１９に連結される。支持リング１２１は、基板１４０を安定的に支持しつつ、基板１４０の裏側の部分を放射熱源１０６によって放出されるエネルギーから最低限保護するよう、サイズ決定される。ステータアセンブリ１１８は、懸架コイルアセンブリ１７０に重なった駆動コイルアセンブリ１６８を含む。駆動コイルアセンブリ１６８が、基板支持体１０２を回転させ、かつ／又は上昇／下降させるよう適合している一方、懸架コイルアセンブリ１７０は、処理チャンバ１００の中で基板支持体１０２を受動的にセンタリングするよう適合しうる。あるいは、回転機能及びセンタリング機能は、単一のコイルアセンブリを有するステータによって実行されうる。

一実施形態では、アクチュエータアセンブリ１２２の各々は通常、チャンバ本体１０４の側壁１０８から延びる２つのフランジ１３４間に連結された、精密親ねじ１３２を備える。親ねじ１３２は、親ねじが回転するにつれて親ねじ１３２に沿って軸方向に移動する、ナット１５８を有する。連結部１３６は、ステータアセンブリ１１８とナット１５８との間に配置されており、かつ、親ねじ１３２が回転するにつれて連結部１３６が親ねじ１３２に沿って動いて、連結部１３６との接合部においてステータアセンブリ１１８の上昇を制御するように、ナット１５８をステータアセンブリ１１８に連結する。ゆえに、アクチュエータアセンブリ１２２のうちの１つの親ねじ１３２が回転して、他のアクチュエータアセンブリ１２２の各ナット１５８間に相対変位を発生させるにつれて、ステータアセンブリ１１８の水平面は、チャンバ本体１０４の中心軸に対して変化する。

一実施形態では、ステッパモータ又はサーボモータのようなモータ１３８が、コントローラ１２４による信号に反応して制御可能な回転をもたらすために、親ねじ１３２に連結される。あるいは、空気圧シリンダ、油圧シリンダ、ボールねじ、ソレノイド、リニアアクチュエータ、及びカムフォロワといった（それ以外でもありうる）他の種類のアクチュエータアセンブリ１２２が、ステータアセンブリ１１８の線形位置を制御するために利用されうる。

本書で開示されている実施形態から恩恵を得るよう適合しうるＲＴＰチャンバの例は、カリフォルニア州Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａに所在するＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能な、ＶＡＮＴＡＧＥ（登録商標）、ＶＵＬＣＡＮ（登録商標）、及びＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）処理システムである。装置は急速熱処理チャンバ並びにエピタキシャル堆積チャンバと共に利用されると説明しているが、本書に記載の実施形態は、加熱のためにランプ加熱デバイスが使用される他の処理システム及びデバイスにおいても利用されうる。

ライトパイプウインドウ構造物１０１は、透明プレート１１４と透明体１２５とを含む。本書で使用される「透明（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ）」という用語は、放射（例えば、他の物体を加熱するために使用される光波又は他の波長であり、具体的には、可視スペクトルの波長、並びに赤外（ＩＲ）スペクトルのような非可視波長）を伝播させる、材料の性能である。例えば、透明プレート１１４及び透明体１２５は、ＩＲスペクトルの光を含みうる、様々な波長の熱及び光を通過させる材料から作製されうる。いくつかの実施形態では、透明プレート１１４及び透明体１２５は、可視スペクトルの基準（ｎｏｍｉｎａｌ）赤色エッジ（例えば、約７００ナノメートル（ｎｍ）から約８００ｎｍまでの波長）から約１ミリメートル（ｍｍ）までにわたる波長帯の、ＩＲ放射を通過させる。

ライトパイプウインドウ構造物１０１は、透明体１２５内に形成された複数のライトパイプ構造物１６０を含む。複数のライトパイプ構造物１６０の各々は、柱状の（それ以外の形状もありうる）チューブ状構造又は貫通孔を含んでよく、かつ、実質的に、放射熱源１０６の複数のエネルギー源１６２と軸方向に位置が合っている。本書で使用される「チューブ状（ｔｕｂｕｌａｒ）」という用語は、側壁間に包含される内部空間を有する構造を意味する。ライトパイプ構造物１６０の密集配置は、実質的に、一実施形態における放射熱源１０６（図１に示す）のチューブ１２７の各々と軸方向に位置が合うよう、サイズ決定され、間隔設定される。しかし、チューブ１２７とライトパイプ構造物１６０との間のいくらかの位置ずれが、高電力密度及び良好な空間分解能を提供するために利用されることもある。透明プレート１１４は、実質的に均一な厚さを有してよく、中実な断面を有しうる。例えば透明プレート１１４には、貫通孔がないことがある。ライトパイプ構造物１６０は、処理中に基板１４０を加熱するために放射熱源１０６の複数のエネルギー源１６２からの光子が通り抜けうるライトパイプとして、提供される。一実施形態では、ライトパイプ構造物は中空である。別の実施形態では、ライトパイプ構造物は中空であり、その側面が、金属リフレクタ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔなど、又は誘電体スタックリフレクタのような、反射コーティングで覆われている。別の実施形態では、ライトパイプ構造物は、内部に挿入された中実の透明体８００（図８に示す）を有し、その場合、中実体は内部全反射（ＴＩＲ）を提供する。別の実施形態では、ライトパイプ構造物は、内部に挿入されたリフレクタを有し、その場合、冷却されたランプヘッドにリフレクタが熱的に結合されうるか、又は、リフレクタが対流によって冷却されうる。

処理チャンバ１００は、チャンバ本体１０４の内部空間１２０の中での基板支持体１０２（又は基板１４０）の上昇を検出するよう通常適合している、一又は複数の近接センサ１１６も含む。センサ１１６は、チャンバ本体１０４及び／又は処理チャンバ１００の他の部分に連結されてよく、基板支持体１０２とチャンバ本体１０４の頂部１１２及び／又は底部１１０との間の距離を表示する出力を提供するよう適合しており、かつ、基板支持体１０２及び／又は基板１４０の位置ずれを検出することも可能である。

処理チャンバ１００は、中央処理装置（ＣＰＵ）１３０、サポート回路１２８、及びメモリ１２６を通常含む、コントローラ１２４も含む。ＣＰＵ１３０は、様々な動作及びサブプロセッサを制御するために産業用設定で使用可能である、任意の形態のコンピュータプロセッサの１つでありうる。メモリ１２６又はコンピュータ可読媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、或いは、ローカル又は遠隔の、他の任意の形態のデジタルストレージなどの、一又は複数の容易に入手可能なメモリであってよく、典型的には、ＣＰＵ１３０に連結される。サポート回路１２８は、従来型の様態でコントローラ１２４をサポートするために、ＣＰＵ１３０に連結される。これらの回路は、キャッシュ、電力供給装置、クロック回路、入出力回路、サブシステムなどを含む。

ランプヘッドアセンブリ１０５は、放射熱源１０６とライトパイプウインドウ構造物１０１の両方を含みうる。ライトパイプウインドウ構造物１０１は、ライトパイプウインドウ構造物１０１を少なくとも部分的に囲む、リテーナ１５９を含みうる。リテーナ１５９は、Ｏリングのような密封部材、又は、処理チャンバ１００の側壁１０８に固定されるリムでありうる。いくつかの実施形態では、リテーナ１５９は、ライトパイプウインドウ構造物１０１を側壁１０８に固定するために使用されるリムを備えてよく、かつ、透明プレート１１４と透明体１２５との間に配置されているＯリングを含みうる。放射熱源１０６は、複数の密集したチューブ１２７を含むハウジング１２３から形成されたランプアセンブリを含む。チューブ１２７は、ハニカム様のライトパイプ配置に形成されうる。ハウジング１２３は、銅材料のような金属材料から形成されたビレットを備えてよく、かつ、各々の中にエネルギー源１６２が配置されているソケットを含みうる。エネルギー源１６２を制御するために、回路基板１１５がハウジング１２３及びコントローラ１２４に連結されうる。エネルギー源１６２は、個別に、又はゾーンごとに制御されうる。

各チューブ１２７は、リフレクタと、高輝度ランプ、レーザ、レーザダイオード、発光ダイオード、ＩＲ放出体、又はそれらの組み合わせでありうる、一エネルギー源１６２とを包含しうる。各チューブ１２７は、実質的に、ライトパイプウインドウ構造物１０１のライトパイプ構造物１６０の各々と軸方向に位置合わせされうる。ライトパイプ構造物１６０は、エネルギー源１６２の各々によって放出されたエネルギーを基板１４０に向けて伝播させるために利用される。一実施形態では、ランプヘッドアセンブリ１０５は、基板１４０を熱的に処理する、例えば基板１４０上に配置されたシリコン層をアニール処理するのに十分な、放射エネルギーを提供する。ランプヘッドアセンブリ１０５は環状ゾーンを更に備えてよく、環状ゾーンでは、ランプヘッドアセンブリ１０５からのエネルギーの径方向分布を向上させるために、コントローラ１２４によって複数のエネルギー源１６２に供給される電圧が変動しうる。基板１４０の加熱の動的制御は、基板１４０の端から端までの温度を測定するよう適合した、一又は複数の温度センサ１１７（以下でより詳細に説明する）による影響を受けうる。

一実施形態では、透明プレート１１４と透明体１２５の両方が石英材料から作製されるが、サファイアのような、赤外スペクトルの波長などのエネルギーを通過させる他の材料も使用されうる。透明プレート１１４及び透明体１２５は、低い包有物許容値を有する、透き通った溶融石英材料から作製されうる。透明プレート１１４は、処理チャンバ１００に出し入れする基板の搬送を容易にするために、透明プレート１１４の上面に連結された複数のリフトピン１４４を含む。例えば、ステータアセンブリ１１８は、下向きに動くよう作動してよく、そのことが、ロータ１１９をランプヘッドアセンブリ１０５に向けて動かす。「下向きに（ｄｏｗｎｗａｒｄ）」又は「下へ（ｄｏｗｎ）」、並びに「上向きに（ｕｐｗａｒｄ）」「上へ（ｕｐ）」などの、本書で使用されるいかなる方向も、図面に示されているチャンバの配向に基づくものであり、実践における実際の方向ではないことがある。

基板１４０を支持する支持リング１２１は、ロータ１１９と共に動く。所望の高さにおいて、基板１４０は、透明プレート１１４上に配置されたリフトピン１４４に接触する。ロータ１１９（及び支持リング１２１）の下向きの動きは、ロータ１１９がランプヘッドアセンブリ１０５のリテーナ１５９を囲むまで継続しうる。ロータ１１９（及び支持リング１２１）の下向きの動きは、支持リング１２１がリフトピン１４４上に安定的に支持されている基板１４０から一定の距離離間するまで継続する。リフトピン１４４の高さは、基板アクセスポート１４８の平面と実質的に共平面であるか又は隣接している平面に沿って、基板１４０を支持し、位置合わせするよう選択されうる。複数のリフトピン１４４は、ライトパイプ構造物１６０の間に、かつ、エンドエフェクタ（図示せず）が基板アクセスポート１４８を通過することを容易にするために、互いに半径方向に離間して、位置付けられうる。あるいは、エンドエフェクタ及び／又はロボットは、基板１４０の搬送を容易にするために、水平及び垂直な動きができうる。複数のリフトピン１４４の各々は、放射熱源１０６からのエネルギーの吸収を最小限に抑えるために、ライトパイプ構造物１６０の間に位置付けられうる。複数のリフトピン１４４の各々は、石英材料のような、透明プレート１１４に使用される同じ材料から作製されうる。

雰囲気制御システム１６４も、チャンバ本体１０４の内部空間１２０に連結される。雰囲気制御システム１６４は、チャンバ圧力を制御するためのスロットルバルブ及び真空ポンプを通常含む。雰囲気制御システム１６４は、追加的に、処理ガス又は他のガスを内部空間１２０に提供するためのガス源を含みうる。雰囲気制御システム１６４は、熱堆積プロセスのための処理ガスを供給するようにも適合しうる。処理中に、内部空間１２０は、真空圧力に通常維持される。本発明の態様は、ランプヘッドアセンブリ１０５が少なくとも部分的に内部空間１２０内に配置され（かつ、その中で負圧に曝され）る一方で、ランプヘッドアセンブリ１０４の一部分は内部空間１２０の外（すなわち、周囲雰囲気中）にある、実施形態を含む。この配置は、基板１４０へのエネルギーの効率的な伝播をもたらすと同時に、放射熱源１０６の温度を制御する能力を向上させる。

処理チャンバ１００は、処理前、処理中、及び処理後に基板１４０の温度を感知するよう適合しうる、一又は複数の温度センサ１１７も含む。図１に描いた実施形態では、温度センサ１１７は、頂部１１２を貫いて配置されているが、チャンバ本体１０４の中及び周囲の他の場所も使用されうる。温度センサ１１７は光高温計、一例としては光ファイバプローブを有する高温計でありうる。センサ１１７は、基板の直径全体、又は基板の一部分を感知するために、一構成においては頂部１１２に連結するよう適合しうる。センサ１１７は、基板の直径に実質的に等しい感知エリア、又は、基板の半径に実質的に等しい感知エリアを画定する、パターンを備えうる。例えば、複数のセンサ１１７は、感知エリアが基板の半径又は直径の端から端までにわたることを可能にするために、放射状構成又は線形構成で頂部１１２に連結されうる。一実施形態（図示せず）では、複数のセンサ１１７は、頂部１１２の中心周辺から頂部１１２の周縁部分へと径方向に延びるよう一列に配置されうる。この様態では、基板の半径がセンサ１１７によってモニタされることが可能であり、そのことが、回転中に基板の直径を感知することを可能にする。

処理チャンバ１００は、頂部１１２に隣接しているか、連結されているか、又はその中に形成されている、冷却ブロック１８０も含む。通常、冷却ブロック１８０は、ランプヘッドアセンブリ１０５とは離間して、それに対向している。冷却ブロック１８０は、入口１８１Ａ及び出口１８１Ｂに連結された、一又は複数の冷却剤チャネル１８４を備える。冷却ブロック１８０は、ステンレス鋼、アルミニウム、ポリマー、又はセラミック材料などの耐プロセス材料で作製されうる。冷却剤チャネル１８４は、螺旋パターン、長方形パターン、円形パターン、又はそれらの組み合わせを備えてよく、チャネル１８４は、例えば冷却ブロック１８０を鋳造すること、及び／又は、２つ以上の部分から、それらの部分を接合して冷却ブロック１８０を製造することによって、冷却ブロック１８０の中に一体的に形成されうる。追加的又は代替的には、冷却剤チャネル１８４は、冷却ブロック１８０の中に穿孔されうる。入口１８１Ａ及び出口１８１Ｂは、バルブ及び好適な配管によって冷却剤源１８２に連結されてよく、冷却剤源１８２は、その中にある流体の圧力及び／又は流れの制御を容易にするために、コントローラ１２４と通信可能である。流体は、水、エチレングリコール、窒素（Ｎ_２）、ヘリウム（Ｈｅ）、又は、熱交換媒体として使用される他の流体でありうる。

本書で説明しているように、処理チャンバ１００は、基板の堆積受容側、すなわち表側が冷却ブロック１８０に向けて配向され、基板の「裏側」はランプヘッドアセンブリ１０５に対面している、「表向き（ｆａｃｅ−ｕｐ）」配向で、基板を受容するよう適合している。基板の裏側は基板の表側よりも反射率が低くなりうることから、「表向き」配向は、ランプヘッドアセンブリ１０５からのエネルギーが基板１４０によってより急速に吸収されることを可能にしうる。

一部の熱チャンバ向けの従来型のランプヘッドアセンブリは、チャンバ内の低圧に耐えるようにランプヘッドアセンブリに構造完全性を提供するために、ドーム型（すなわち、エッジから中心にかけて角度が付いているか、又は湾曲している）でありうる。ランプヘッドアセンブリがドーム型である場合、例えばエピタキシャルチャンバ内では、個々のランプと基板との間の距離が変動し、そのことが、基板の加熱及び／又は加熱時間に悪影響を与えうる。しかし、本書で説明しているライトパイプウインドウ構造物１０１は、エネルギー源１６２が基板１４０から実質的に同距離にある、ランプヘッドアセンブリ１０５を提供する。本書で説明しているライトパイプウインドウ構造物１０１の実施形態は、エネルギー源１６２と基板１４０との間の距離を、約２７％〜約４４％減少させうる（２７％は、従来型のドーム型ランプヘッドアセンブリにおける基板に最も近いランプと比較してであり、４４％は、従来型のドーム型ランプヘッドアセンブリにおける基板から最も遠いランプと比較してでありうる）。いくつかの実施形態では、各エネルギー源１６２の最上部の基板１４０からの距離は、基板１４０が最も低い処理位置にある場合、約７５ｍｍとなる。

図２Ａから図２Ｃは、図１の処理チャンバ１００内で利用されうるライトパイプウインドウ構造物１０１の一実施形態を示している、様々な図である。図２Ａは、ライトパイプウインドウ構造物１０１の等角部分分解図である。図２Ｂは、図２Ａの切断線２Ｂ−２Ｂで切られた、ライトパイプウインドウ構造物１０１の断面図である。図２Ｃは、図２Ｂの切断線２Ｃ−２Ｃで切られた、ライトパイプウインドウ構造物１０１の断面図である。図１には示しているリフトピン１４４は、図２Ａから図２Ｃでは示されていない。

一実施形態では、ライトパイプウインドウ構造物１０１は、リテーナ１５９と、透明プレート１１４と透明体１２５とを含む。図示しているように、透明プレート１１４は、リテーナ１５９に連結されている、中実の平面部材でありうる。透明プレート１１４と透明体１２５は両方とも、石英又はサファイアのような透明材料から作製されうる。同様に、リテーナ１５９も石英のような透明材料から作製されうる。透明プレート１１４と透明体１２５の両方は、拡散接合プロセス又は他の好適な接合方法によって接合されうる。ライトパイプ構造物１６０の各々は中空のチューブでありうる。

ライトパイプ構造物１６０の断面は、円形、長方形、三角形、ダイヤモンド型、六角形、又はそれらの組み合わせ、或いは他の多角形及び／又は不規則形状を含みうる。ライトパイプウインドウ構造物１０１を形成するための一方法は、透明材料のブロックをガンドリル加工してライトパイプ構造物１６０を作り出すことを含む。一実施形態では、透明体１２５は、貫通孔の各々がライトパイプ構造物１６０を形成する有孔透明材料を含みうる。透明プレート１１４は、セラミックはんだ技法、密封ガラス結合、拡散接合プロセス、又は他の好適な接合方法といった接合プロセスによって、透明体１２５に接合されうる（すなわち、ライトパイプ構造物１６０間には材料が残る）。環状断面を有するライトパイプ構造物１６０が図示されているが、いくつかの実施形態では、ライトパイプ構造物１６０の少なくとも一部分の断面形状は六角形でありうる。代替的な形成方法においては、ライトパイプウインドウ構造物１０１は、ライトパイプ構造物１６０を形成するために消耗材料で形成された柱状体を使用して、焼結石英で形成されうる。例えば、カーボンのような消耗材料の柱状体が密集配置に間隔設定され、石英がカーボンの周囲で焼結されて透明体１２５を形成しうる。その後、消耗材料は焼き尽くされて、ライトパイプ構造物１６０が形成されうる。柱状体は、環状ライトパイプ構造物１６０を作り出すために丸い形状の、又は、多角形の断面を有するライトパイプ構造物１６０を作り出すために多角形の断面を備えうる。

図２Ｂに示すように、ライトパイプ構造物１６０の各々は、透明プレート１１４の主要面によって画定される平面に実質的に垂直な、長手方向軸Ａを含む。本書で使用される「実質的に垂直（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ）」という用語は、透明プレート１１４の主要面の平面に対して９０度よりも若干大きいか又は小さい、例えば約８０度から約１００度、例としては約８５度から約９５度の角度を表す。一実施形態では、透明プレート１１４がリテーナ１５９とランプヘッドアセンブリのハウジング１２３とに連結されている場合、密封された内空間２００が、リテーナ１５９の内部側壁の中に、並びに、ライトパイプ構造物１６０と透明プレート１１４と透明体１２５との間のボイド２０７内に、包含されうる。いくつかの実施形態では、リテーナ１５９は、入口ポート２０５及び出口ポート２１０を含みうる。入口ポート２０５及び出口ポート２１０は冷却剤源２１５に連結されてよく、冷却剤源２１５は、ライトパイプウインドウ構造物１０１を冷却するために、密封された内空間２００並びにライトパイプ構造物１６０間のボイド２０７を通して流体を循環させる。流体は、水、エチレングリコール、窒素（Ｎ_２）、ヘリウム（Ｈｅ）、又は、熱交換媒体として使用される他の流体でありうる。小間隙２２０（図２Ｃに示す）は、ライトパイプ構造物１６０の各々の冷却を容易にするために、ライトパイプ構造物１６０の周囲に流体の流れを提供する。それに加えて、又は代替として、入口ポート２０５及び出口ポート２１０を通して冷却流体を流すため、密封された内空間２００と、ライトパイプ構造物１６０間のボイド２０７及び間隙２２０とを低圧にするように、入口ポート２０５と出口ポート２１０の一方又は両方は、真空ポンプ（図２Ｂに示す）に連結されうる。真空ポンプは、密封された内空間２００及びボイド２０７の中の圧力を減少させるため、かつ、内部空間１２０と密封された内空間２００との間の圧勾配を低減させるために、利用されうる。

図１を再度参照するに、透明プレート１１４は、チャンバ本体１０４の内部空間１２０内で低圧に曝露されうる。透明プレート１１４が曝露される圧力は、約８０Ｔｏｒｒ以上の真空、例えば約５Ｔｏｒｒから約１０Ｔｏｒｒでありうる。透明体１２５と、透明プレート１１４及びハウジング１２３の両方との結合は、透明プレート１１４に追加的な構造剛性をもたらし、ひいては、透明プレート１１４が不具合を起こすことなく圧力差に耐えることを可能にする。一実施形態では、透明プレート１１４の厚さは、約３ｍｍから約１０ｍｍまででありうる。いくつかの実施形態では、透明プレート１１４は約６ｍｍである。ライトパイプウインドウ構造物１０１の透明体１２５の厚さは、一実施形態では約３９ｍｍから約４４ｍｍ、例えば約４０ｍｍでありうる。ライトパイプ構造物１６０の寸法は、直径でありうる主要寸法を含んでよく、主要寸法は、放射熱源１０６のチューブ１２７の主要寸法（例えば直径）に実質的に等しい。ライトパイプ構造物１６０の長さは、透明体１２５の厚さと同じでありうる。

図２Ｂを再度参照するに、ライトパイプ構造物１６０は反射面２２５を含みうる。反射面２２５は、銀（Ａｇ）又は金（Ａｕ）のような反射材料で作製された、スリーブ、コーティング、又はそれらの組み合わせを備えうる。いくつかの実施形態では、反射面２２５は、ライトパイプ構造物１６０の各々の内表面をライニングする、チューブ状スリーブ２３０を備える。いくつかの実施形態では、チューブ状スリーブ２３０の各々は、ランプヘッドアセンブリ１０５のハウジング１２３に連結されており、ライトパイプ構造物１６０の内表面に係合して、受動冷却又は対流冷却を可能にするよう構成される。

図２Ｄは、図２Ｂに示すライトパイプウインドウ構造物１０１及びランプヘッドアセンブリ１０５の一部分の拡大図であり、ライトパイプウインドウ構造物１０１とランプヘッドアセンブリ１０５のハウジング１２３の一方又は両方を冷却するための冷却剤流路の別の実施形態を示している。この実施形態では、入口ポート２０５（図２Ｂに示す）及び出口ポート２１０は利用されない。その代わりに、冷却剤源２１５は、ハウジング１２３内に形成された流体導管２５０に連結される。流体導管２５０は、ハウジング１２３を通して、並びに、ライトパイプ構造物１６０の中及び／又は周囲に、上述のように冷却剤を流すために使用されうる。いくつかの実施形態では、チューブ状スリーブ２３０並びにエネルギー１６２を冷却するために、冷却剤が流体導管２５０を通じて流されうる。

一実施形態では、冷却剤は、冷却剤源２１５から流体導管２５０へと、チューブ状スリーブ２３０と透明体１２５との間に形成された第１チャネル２５５を通って流れる。チューブ状スリーブ２３０は、冷却剤流体が、チューブ状スリーブ２３０の上面と透明プレート１１４の下面との間に形成されたプレナム２５６に流れ込むように、透明体１２５の厚さよりも若干短い長さを有するようサイズ決定されうる。冷却剤は次いで、放射熱源１０６のチューブ１２７に向かって下向きに流れ、エネルギー源１６２に隣接した一又は複数の第２チャネル２６０に流れ込みうる。第２チャネル２６０の少なくとも一部分は、放射熱源１０６のチューブ１２７を隣の第１チャネル２５５と流体連結させうる。この様態では、冷却流体は、チューブ状スリーブ２３０と、エネルギー源１６２と、ランプヘッドアセンブリ１０５のハウジング１２３の部分とを冷却するために、使用されうる。

図３は、図１の処理チャンバ１００の一部分の側断面図である。この図では、基板１４０は、リフトピン１４４及び支持リング１２１によって支持されている。基板１４０のこの位置付けは、放射熱源１０６によって基板１４０が加熱されうる処理チャンバ１００への搬入の後、基板１４０に対する熱処理を開始するために使用されうる。支持リング１２１が基板１４０よりも熱い場合、基板１４０内の熱応力の発生を防ぐために、（リフトピン１４４によって支持された）基板の温度を支持リング１２１の温度付近まで上昇させるよう、放射熱源１０６による開ループ加熱が利用されうる。基板１４０は、十分加熱されると、支持リング１２１へと移送され、リフトピン１４４から離れて上昇して、処理中の基板１４０の回転が可能になりうる。

基板１４０を加熱するために、放射熱源１０６のエネルギー源１６２には電源３００から電力が提供される。電源３００は、放射熱源１０６のエネルギー源１６２の一又は複数のグループにエネルギーを提供する、マルチゾーン電源でありうる。例えば、第１の又は外側のゾーン３０５Ａは、ハウジング１２３の周縁部の、外側のエネルギー源１６２のセット又はエネルギー源１６２のサブセットを含みうる。同様に、第２の又は内側のゾーン３０５Ｂは、外側ゾーン３０５Ａの内側の、エネルギー源１６２のセット又はサブセットを含みうる。一実施形態では、エネルギー源１６２は、閉ループ加熱レジームで個別に制御されうる、約１０個の同心ゾーンに分割されうる。

基板１４０を加熱している時に、ランプヘッドアセンブリ１０５、特に放射熱源１０６は高温に曝されるが、放射熱源１０６の温度は、本書に記載の実施形態により適切に制御されうる。例えば、ランプヘッドアセンブリ１０５の少なくとも一部分は、放射熱源１０６の温度制御を向上させる処理チャンバ１００の内部空間１２０の外に（すなわち大気圧中に）、配置される。放射熱源１０６の温度制御の改善は、処理チャンバを効率の増進を容易にする。

一実施形態では、放射熱源１０６は、放射熱源１０６のハウジング１２３の冷却の向上を容易にするために、冷却剤源３１５に連結される。冷却剤源３１５は、水、エチレングリコール、窒素（Ｎ_２）、ヘリウム（Ｈｅ）、又は、熱交換媒体として使用される他の流体のような冷却剤でありうる。冷却剤は、ハウジング１２３全体を通して、かつ、放射熱源１０６のエネルギー源１６２の間に、流されうる。

図４は、ライトパイプウインドウ構造物１０１の別の実施形態が配置されている処理チャンバ４００の概略断面図を示している。処理チャンバ４００は、基板１４０の上面への材料の堆積を含む、一又は複数の基板を処理することのために使用されうる。本書では詳細に説明していないが、堆積される材料は砒化ガリウム、窒化ガリウム、又は窒化ガリウムアルミニウムを含みうる。処理チャンバ４００は、処理チャンバ４００の中に配置された基板支持体４０４の裏側４０２（それ以外の構成要素でもありうる）を加熱するためのエネルギー源１６２のアレイを含む、本書で説明しているランプヘッドアセンブリ１０５を含みうる。基板支持体４０４は、図示しているようにディスク様の基板支持体４０４でありうるか、又は、ライトパイプウインドウ構造物１０１の熱放射に基板を曝露することを容易にするために、基板のエッジから基板を支持する、図１及び図３に示す支持リング１２１に類似した輪型様の基板支持体でありうる。図４では、類似の参照番号が、図１から図３に記載の、別途注記されない限り同様に作動する構成要素に類似した構成要素に使用される。この説明は、簡潔性のために以後繰り返さない。加えて、図４に記載のライトパイプウインドウ構造物１０１の実施形態は、図１及び図３に記載の処理チャンバ１００内で利用されてよく、かつその逆もありうる。

基板支持体４０４は、処理チャンバ４００の中の、上方ドーム４０６とライトパイプウインドウ構造物１０１の透明プレート１１４との間に配置される。上側ドーム４０６、透明プレート１１４の上面、及び、上側ドーム４０６とライトパイプウインドウ構造物１０１の装着フランジ又はリム４１０との間に配置されるベースリング４０８が、通常、処理チャンバ４００の内部領域を画定する。基板支持体４０４は、通常、処理チャンバ４００の内部空間を、基板の上方の処理領域４１２と、基板支持体４０４の下のパージ領域４１４とに区分する。基板支持体４０４は、処理中に中央シャフト４１５によって回転して、処理チャンバ４００の中の熱及び処理ガスの流れの空間的な偏りの影響を最小限に抑え、ひいては、基板１４０の一様な処理を容易にしうる。基板支持体４０４は中央シャフト４１５に支持されており、中央シャフト４１５は、基板搬送プロセスにおいて、場合によっては基板１４０の処理中にも、基板１４０を垂直方向（矢印で示す）に動かしうる。基板支持体４０４は、エネルギー源１６２からの放射エネルギーを吸収し、その放射エネルギーを基板１４０に伝えるために、シリコンカーバイド又はシリコンカーバイドでコーティングされたグラファイトから形成されうる。複数のリフトピン４０５は、処理チャンバ４００内の中央シャフト４１５の外側に配置されうる。リフトピン４０５は、リフトピン４０５を、基板支持体４０４に対して、かつ基板支持体４０４とは無関係に、処理チャンバ４００の中で垂直に動かすための、アクチュエータ（図示せず）に連結されうる。基板１４０は、ローディングポート（図示せず）を通じて処理チャンバ４００内に搬入され、基板支持体４０４の上に位置付けられうる。基板支持体４０４は、図４では上昇後の処理位置で示されているが、リフトピン４０５が基板１４０に接触し、基板１４０を基板支持体４０４から離間させることを可能にするために、処理位置の下のローディング位置へとアクチュエータ（図示せず）によって垂直に動かされうる。ロボット（図示せず）が次いで、処理チャンバ４００に入って基板１４０に係合し、ローディングポートを通じて処理チャンバ４００から基板１４０を取り出しうる。

一般的に、上方ドーム４０６と、透明プレート１１４並びに透明体１２５とは、上述のように、石英材料又はサファイア材料などの透明材料から形成される。この実施形態では、ライトパイプウインドウ構造物１０１の透明プレート１１４は、ライトパイプウインドウ構造物１０１に追加的な構造剛性を提供しうる凹部４１６を含む。しかし、他の実施形態では、透明プレート１１４は、図１に示すように、平ら又は平面でありうる。凹部４１６は、ライトパイプウインドウ構造物１０１に凹型又はドーム型の形状をもたらし、低い圧力において作動している時にも、より薄い透明プレート１１４の断面寸法が構造剛性を提供することを可能にしうる。

一実施形態では、平面の透明プレート１１４を有するライトパイプウインドウ構造物１０１の厚さが約４０ｍｍでありうる一方、凹型形状（例えば図４に示す例えば凹部４１６）を備えた透明プレート１１４を有するライトパイプウインドウ構造物１０１の厚さは、約３５ｍｍでありうる。ライトパイプウインドウ構造物１０１のリム４１０は、側壁１０８とベースリング４０８との間に連結されうる。Ｏリングのような密封４１８が、リム４１０を側壁１０８及びベースリング４０８に封止するために使用されうる。上方ドーム４０６はベースリング４０８及びクランプリング４２０に、封止のためにそれらの間に配置された密封４１８を使用して、連結されうる。

エネルギー源１６２は、基板１４０を摂氏約２００度から摂氏約１，６００度までの範囲内の温度まで、加熱するよう構成されうる。各エネルギー源１６２は、電源３００及びコントローラ（図３に示す）に連結されうる。ランプヘッドアセンブリ１０５は、図３に記載しているように、冷却剤源３１５によって、処理中又は処理後に冷却されうる。あるいは、又はそれに加えて、ランプヘッドアセンブリ１０５は、対流冷却によって冷却されうる。

一実施形態では、ライトパイプ構造物１６０とエネルギー源１６２の一方又は両方の少なくとも一部分には、処理チャンバ４００の中心軸に向けて内側方向に、角度が付けられることがある。例えば、中央シャフト４１５付近のライトパイプ構造物１６０及び／又はエネルギー源１６２は、放射エネルギーを基板支持体４０４の中心領域（すなわち中央シャフト４１５の上）に向けて方向付けるために、透明プレート１１４の平面に対して約３０度から約４５度内側に傾いていることがある。一例では、エネルギー源１６２の少なくとも一部分からの放射エネルギーは、透明プレート１１４の平面に対して通常とは異なる角度で透明プレート１１４を通過する。

円形シールド４２２は、基板支持体４０４の周囲にオプションで配置されうる。ベースリング４０８は、ライナアセンブリ４２４によって囲まれることもある。シールド４２２は、エネルギー源１６２から基板１４０のデバイス側４２８への熱／光ノイズの漏れを防止するか、又は最小限に抑制すると同時に、処理ガスの予備加熱ゾーンを提供する。シールド４２２は、ＣＶＤＳｉＣ、ＳｉＣでコーティングされた焼結グラファイト、成長ＳｉＣ、不透明石英、コーティングされた石英、又は、処理ガス及びパージングガスによる化学分解に対して耐性のある、同様に好適な任意の材料から作製されうる。ライナアセンブリ４２４は、ベースリング４０８の内周の中に置かれるか、又は内周によって囲まれるよう、サイズ決定される。ライナアセンブリ４２４は、処理チャンバ４００の金属壁から処理空間（すなわち処理領域４１２及びパージ領域４１４）を保護する。金属壁は前駆体と反応し、処理空間内の汚染を引き起こしうる。ライナアセンブリ４２４は単一体として示されているが、ライナアセンブリ４２４が一又は複数のライナを含むこともある。

処理チャンバ４００は、基板１４０の温度測定／温度制御のための光高温計４２６も含みうる。光高温計４２６による温度測定は、基板１４０のデバイス側４２８で実行されうる。その結果として、光高温計４２６は、エネルギー源１６２から直接光高温計４２６に到達する背景放射が最小限の状態で、高温の基板１４０からの放射のみを感知しうる。リフレクタ４３０は、基板１４０から外れて放射されている光を反射して基板１４０にはね返すために、上方ドーム４０６の外側にオプションで配置されうる。リフレクタ４３０は、クランプリング４２０に固定されうる。リフレクタ４３０は、アルミニウム又はステンレス鋼などの金属で作製されうる。反射効率は、金（Ａｕ）などの高反射コーティング層を提供することによって改善されうる。リフレクタ４３０は、冷却源（図示せず）に接続された一又は複数のポート４３２を有しうる。ポート４３２は、リフレクタ４３０の内部又は表面上に形成された通路４３４に接続されうる。通路４３４は、リフレクタ４３０を冷却するために、水、或いは、ヘリウム、窒素、又は他のガスといったガスのような、流体を流すよう構成される。

処理ガス源４３６から供給されうる処理ガスは、ベースリング４０８の側壁内に形成された処理ガス入口４３８を通って処理領域４１２に導入される。処理ガス入口４３８は、処理ガスを、概して半径方向内向きの方向に方向付けるよう構成される。フィルム形成プロセスにおいて、基板支持体４０４は、処理ガス入口４３８に隣接し、かつ、処理ガス入口１５０とほぼ同じ高さにある処理位置に配置されてよく、処理ガスが、層流型に、基板１４０の上面の端から端まで、流路４４０に沿って上方に回流することを可能にしうる。処理ガスは、処理チャンバ４００の処理ガス入口４３８とは反対側に位置するガス出口４４４を通って（流路４４２に沿って）、処理領域４１２から出る。ガス出口４４４を通す処理ガスの除去は、そこに連結された真空ポンプ４４６によって容易になりうる。処理ガス入口４３８とガス出口４４４とは、互いに位置合わせされ、ほぼ同じ高さに配置されていることから、かかる平行配置が、上方ドーム１１０と組み合わされた場合、基板１４０の端から端まで概して平面的で均一なガス流を可能にすると考えられる。基板支持体４０４を通じての基板１４０の回転により、更なる半径方向の均一性が提供されうる。

パージガスは、ベースリング４０８の側壁内に形成されたオプションのパージガス入口４５０を通じて、パージガス源４４８からパージガス領域４１４に供給されうる。パージガス入口４５０は、処理ガス入口４３８よりも下の高さに配置される。円形シールド４２２又は予備加熱リング（図示せず）が使用される場合、円形シールド又は予備加熱リングは、処理ガス入口４３８とパージガス入口４５０との間に配置されうる。いずれの場合においても、パージガス入口４５０は、パージガスを概して半径方向内向きの方向に方向付けるよう構成される。フィルム形成プロセスにおいて、基板支持体４０４は、パージガスが、層流型に、基板支持体４０４の裏側４０２の端から端まで、流路４５２に沿って下方に回流するような位置に、配置されうる。何らかの特定の理論に拘束されるわけではないが、パージガスの流れは、処理ガスの流れがパージ領域４１４に入り込むことを防止又は実質的に回避するか、或いは、パージ領域４１４（すなわち基板支持体４０４の下の領域）に入る処理ガスの拡散を低減させると考えられる。パージガスは（流路４５４に沿って）パージガス領域４１４を出て、処理チャンバ４００のパージガス入口４５０とは反対側に位置するガス出口４４４を通り、処理チャンバの外に排出される。

同様に、パージプロセスにおいて、基板支持体４０４は、パージガスが基板支持体４０４の裏側４０２の端から端まで横方向に流れることを可能にするために、上昇後位置に配置されうる。ガスの入口又は出口の位置、サイズ、個数などは基板１４０上の均一な材料堆積を更に容易にするよう調整されうることから、処理ガス入口、パージガス入口、及びガス出口は例示目的で示されていることを、当業者は認識すべきである。別のオプションは、処理ガス入口４３８を通じてパージガスを提供することでありうる。いくつかの実施形態では、パージガス入口４５０は、処理ガスを処理領域４１２内に閉じ込めるために、パージガスを上向き方向に方向付けるよう構成されうる。

図５は、図４の切断線５−５で切られた、ライトパイプウインドウ構造物１０１の断面図である。ライトパイプウインドウ構造物１０１は、リム４１０（リテーナ１５９を置換している）及び中央通路５０５を除いて、図２Ｃに示す実施形態に実質的に類似している。中央通路５０５は、中央シャフト４１５（図４に示す）を受容し、それが動くことを可能にする内径を有する、円形側壁５１０を含みうる。この実施形態では、リム４１０、円形側壁５１０、並びに、透明プレート１１４（この断面図では図示せず）及び透明体１２５は、上述の材料で作製されてよく、上述の例示的な方法によって接合されうる。中央通路５０５及び／又は中央シャフト４１５は、処理チャンバ４００の長手方向軸に対して概してセンタリングされるが、他の通路は、ライトパイプウインドウ構造物１０１内の中心以外の位置に提供されうる。例えば、一又は複数の通路（図示せず）が、処理チャンバ４００の長手方向軸に対して偏心しているシャフトを収容するために提供されうる。

図６は、本書で説明しているライトパイプウインドウ構造物１０１と共に使用されうる、ライトパイプ構造物１６０のうちの１つの側断面図である。ライトパイプ構造物１６０は、形状が円形であり、コーティング６００を含みうる。コーティング６００は、銀（Ａｕ）又は金（Ａｇ）のような反射材料でありうる。

図７は、本書で説明しているライトパイプウインドウ構造物１０１と共に使用されうる、ライトパイプ構造物１６０のうちの１つの上断面図である。ライトパイプ構造物１６０は、断面が六角形であり、コーティング６００を含みうる。

図８から図１０は、ライトパイプウインドウ構造物１０１の追加的な実施形態を示す側断面図である。図８では、ライトパイプ構造物１６０の空間は、本書で説明している透明材料で作製されたライトパイプ柱状体８００を含む。ライトパイプ柱状体８００は、ＴＩＲを提供する、中実の透明体でありうる。この図では１つのライトパイプ構造物１６０のみが示されているが、本書で説明しているライトパイプウインドウ構造物内の他のライトパイプ構造物１６０もライトパイプ柱状体８００を含みうる。一実施形態では、内部にライトパイプ柱状体８００が配置されているライトパイプ構造物１６０の少なくとも一部分は、放射エネルギーを、透明プレート１１４の平面に対して通常とは異なる角度で透明プレート１１４を通過するよう方向付けるために、処理チャンバ４００（図４）の中心軸に向けて内側方向に角度が付けられることがある。図９は、ランプヘッドアセンブリ１０５のハウジング１２３に熱的に連結されているスリーブ２３０が内部に配置されている、ライトパイプ構造物１６０を示している。この実施形態では、ランプヘッドアセンブリ１０５は、冷却剤源２１５に連結されているチャネル９００を含む。冷却剤源２１５は、一実施形態では水を含みうる。

図１０は、透明材料１２５内に形成又は配置された、より小型のライトパイプ１００５を示している。ライトパイプ１００５は、透明ロッド１０１０を備えうるか、又は、透明ロッド１０１０の挿入のために利用される。透明ロッド１０１０は、サファイア又は本書で説明している他の透明材料で作製されうる。透明ロッド１０１０は、一実施形態では、オプションの光ファイバケーブル１０２０を介して光高温計のようなセンサ１０１５と連結するために利用される。透明ロッド１０１０は約１ｍｍから約２ｍｍの直径を有しうる。透明ロッド１０１０は、透明プレート１１４の表面から、ランプヘッドアセンブリ１０５のハウジング１２３並びに回路基板１１５（図４に示す）の下に配置された透明ロッド１０１０の端部まで延びる、長さを有しうる。ライトパイプ１００５のような一又は複数の小型ライトパイプを有することで、透明プレート１１４の直下の透明材料１２５の中の特定の径方向位置又はゾーンにおいて、センサ１０１５のような温度センサが、基板支持体１０４及び／又は基板１４０（図４に示す）の平面に著しく接近することが可能になる。透明ロッド１０１０が基板支持体１０４及び／又は基板１４０に近接することで、測定部位を狭くでき、そのことが、より精密な温度制御を可能にする。図示されていないが、透明ロッド１０１０のような透明ロッドのアレイが、処理中に基板１４０の温度を制御するために、本書で説明している処理チャンバ内で使用されうる。

本書で説明しているライトパイプウインドウ構造物１０１を使用することで、ランプヘッドアセンブリ１０５（図３及び図４に示す）がチャンバ内部空間の外に配置されることが可能になる。いくつかの実施形態では、本書で説明しているライトパイプウインドウ構造物１０１の透明プレート１１４は、処理チャンバ境界（例えば処理が行われる内部空間の境界）を提供する。Ｏリングなどのような密封は、チャンバの内部空間１２０を封止し、ランプヘッドアセンブリ１０５が内部空間の外側に位置付けられることを可能にするために、利用されうる。本書で説明しているライトパイプウインドウ構造物１０１を使用することで、ランプヘッドアセンブリ１０５と基板との間により密接な間隔設定がもたらされると同時に、エネルギー源１６２（図１及び図４に示す）の強度及び／又は放射パターンが保たれる。

これまでの記述は、特定の実施形態を対象としているが、その基本的な範囲から逸脱しなければ他の実施形態及び更なる実施形態が考案されてよく、その範囲は、下記の特許請求の範囲によって定められる。

Claims (15)

1. 熱処理チャンバ内で使用するためのライトパイプウインドウ構造物であって、
   透明プレートと、
   前記透明プレートに連結されたハウジングと、
   前記透明プレートと前記ハウジングとの間に挟まれた透明体に形成された複数の開口であって、前記複数の開口の各々がライトパイプ構造物を備え、前記ライトパイプ構造物の各々が、各開口の内表面をライニングし且つ前記透明プレートの頂面によって画定された平面に関して実質的に垂直に配置された長手方向軸を有する反射面を備える、複数の開口と、
   温度センサと連結して用いられる、前記透明体から延びる透明ロッドと、
   を備える、ライトパイプウインドウ構造物。
2. 前記透明プレートと接合され、前記複数のライトパイプ構造物を囲んでいるリテーナを更に備え、前記リテーナは密封された内空間を備える、請求項１に記載のライトパイプウインドウ構造物。
3. 前記透明プレートは、前記複数の開口を囲む部位より薄い凹部を含む、請求項１に記載のライトパイプウインドウ構造物。
4. 前記ライトパイプ構造物の各々は円形状を備える、請求項１に記載のライトパイプウインドウ構造物。
5. 前記ライトパイプ構造物の各々は多角形状を備える、請求項１に記載のライトパイプウインドウ構造物。
6. 前記ハウジングは、前記透明体に形成された前記開口と実質的に位置が合っている開口を有する、請求項１に記載のライトパイプウインドウ構造物。
7. 前記ハウジングは導電性材料を含む、請求項１に記載のライトパイプウインドウ構造物。
8. 前記反射面は反射コーティングを備える、請求項１に記載のライトパイプウインドウ構造物。
9. 前記反射面は反射材料で作製されたチューブ状スリーブを備える、請求項１に記載のライトパイプウインドウ構造物。
10. 熱処理チャンバ内で使用するためのランプヘッドアセンブリであって、
    ライトパイプウインドウ構造物と、
    前記ライトパイプウインドウ構造物に連結された放射熱源とを備え、
    前記ライトパイプウインドウ構造物は、
    透明プレートと、
    前記透明プレートに連結されたハウジングと、
    前記透明プレートと前記ハウジングとの間に挟まれた透明体に形成された複数の開口であって、前記複数の開口の各々がライトパイプ構造物を備える、複数の開口と、
    温度センサと連結して用いられる、前記透明体から延びる透明ロッドと、
    を含み、
    前記放射熱源は、複数のチューブであって、その各々が、内部に配置されたエネルギー源を有し、かつ、前記ライトパイプ構造物のうちの１つと実質的に位置合わせされている複数のチューブを備える、ランプヘッドアセンブリ。
11. 前記複数のライトパイプ構造物の少なくとも一部分は、各開口の内表面をライニングし且つ前記透明プレートの頂面によって画定された平面に対して実質的に垂直に配置された長手方向軸を有する反射面を含む、請求項１０に記載のランプヘッドアセンブリ。
12. 前記反射面は反射材料で作製されたチューブ状スリーブを備える、請求項１１に記載のランプヘッドアセンブリ。
13. 前記反射面は反射コーティングを備える、請求項１１に記載のランプヘッドアセンブリ。
14. 前記ライトパイプ構造物の各々は円形状を備える、請求項１０に記載のランプヘッドアセンブリ。
15. 前記ライトパイプ構造物の各々は多角形状を備える、請求項１０に記載のランプヘッドアセンブリ。

Images