特許 6469680 アクセスが容易なランプヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6469680

(24)【登録日】2019年1月25日

(45)【発行日】2019年2月13日

(54)【発明の名称】アクセスが容易なランプヘッド

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/26 20060101AFI20190204BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20190204BHJP

   C23C 16/46 20060101ALI20190204BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/26 J

   H01L21/205

   H01L21/26 T

   C23C16/46

【請求項の数】15

【全頁数】33

(21)【出願番号】特願2016-532527(P2016-532527)

(86)(22)【出願日】2014年10月6日

(65)【公表番号】特表2017-504184(P2017-504184A)

(43)【公表日】2017年2月2日

(86)【国際出願番号】US2014059337

(87)【国際公開番号】WO2015076943

(87)【国際公開日】20150528

【審査請求日】2017年10月4日

(31)【優先権主張番号】61/907,847

(32)【優先日】2013年11月22日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/937,956

(32)【優先日】2014年2月10日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】ラニッシュ， ジョゼフ エム．

(72)【発明者】

【氏名】セレブリャーノフ， オレグ ヴィー．

【審査官】 宇多川 勉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２７０１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５４３３５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１６３０８０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１３／１６２７１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１１１５１１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０６３５０９６４（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２６

Ｃ２３Ｃ １６／４６

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射エネルギーを放射するための複数のランプ、
複数のランプアダプターであって、前記複数のランプのそれぞれが各々のランプアダプターに取り付けられる、複数のランプアダプター、及び
複数の開口部を有する配電アセンブリであって、前記配電アセンブリが、前記複数のランプアダプターに取り外し可能に接続され且つ各ランプアダプターを介して各ランプに電力を提供するように動作可能であり、前記複数の開口部の各開口部が、１つのランプの通過を許容するようにサイズ決定された、配電アセンブリを備える、ランプヘッドアセンブリ。

【請求項2】

前記配電アセンブリは、直径が増加する複数の同心状の円形領域を有する単一の平坦な回路基板であり、各円形領域が前記開口部のうちの１つ又は複数を含む、請求項１に記載のランプヘッドアセンブリ。

【請求項3】

前記複数のランプアダプターが、前記配電アセンブリの中心から前記配電アセンブリの端部まで、半径方向外側へ行くに従って徐々に増加する高さを有する、請求項１に記載のランプヘッドアセンブリ。

【請求項4】

前記ランプが、前記配電アセンブリの中心から前記配電アセンブリの端部まで、半径方向外側へ行くに従って徐々に増加する高さを有する、請求項１に記載のランプヘッドアセンブリ。

【請求項5】

前記配電アセンブリが、異なる高さに配置された複数の同心状のリングタイプの回路基板から成り、各リングタイプの回路基板が前記開口部のうちの１つ又は複数を含む、請求項１に記載のランプヘッドアセンブリ。

【請求項6】

各ランプアダプターが、前記開口部内に形成された電気接触端子と電気通信する電気接触要素を有する、請求項１に記載のランプヘッドアセンブリ。

【請求項7】

上側ドーム及び前記上側ドームに対向する下側ドームを有するチャンバ本体、
前記チャンバ本体内に配置された基板支持体、
前記下側ドームに隣接して配置されたランプヘッドアセンブリであって、前記ランプヘッドアセンブリが、複数のランプ及び複数のランプアダプターを有し、各ランプが各々のランプアダプターに取り付けられ、前記複数のランプアダプターが前記下側ドームの輪郭に従って選ばれた高さを有する、ランプヘッドアセンブリ、並びに
前記ランプヘッドアセンブリに接続されて前記複数のランプに電力を提供する配電アセンブリであって、前記配電アセンブリが、直径が増加する複数の同心状の円形領域を有する単一の平坦な回路基板であり、前記複数の同心状の円形領域のそれぞれが、前記下側ドームに形成された中央開口部を取り囲み、前記配電アセンブリが、各々が１つのランプの通過を許容するようにサイズ決定された、複数の開口部を有し、各円形領域が前記複数の開口部のうちの１つまたは複数を含む、配電アセンブリを備える、処理チャンバ。

【請求項8】

各ランプアダプターが、前記複数の開口部の各開口部内部に形成された電気接触端子と電気通信する電気接触要素を有する、請求項７に記載の処理チャンバ。

【請求項9】

前記ランプが、前記下側ドームの輪郭に従って異なる高さを有する、請求項７に記載の処理チャンバ。

【請求項10】

放射エネルギーを放射するための複数のランプを有するランプヘッドアセンブリであって、前記複数のランプの各々が電気接触端子を有する、ランプヘッドアセンブリ、
前記ランプヘッドアセンブリに接続された配電アセンブリであって、前記複数のランプに電力を提供し、各々が各ランプの通過を許容するようにサイズ決定された、複数の開口部を有する、配電アセンブリ、
前記複数のランプ内の直列に接続されたランプの１つのグループによって形成された回線経路に沿って、異なるサンプリング位置において電圧信号をサンプリングするように構成された、電圧データ取得（ＤＡＱ）モジュール、及び
前記電圧ＤＡＱモジュールからサンプリングされた前記電圧信号のデジタル値を受信するように構成されたコントローラであって、前記サンプリングされた電圧信号によって決定された、前記直列に接続されたランプのうちの少なくとも２つのそれぞれの両端子間の電圧降下に基づいて、前記直列に接続されたランプのうちの１つ又は複数における故障を検出する、コントローラを備える、処理チャンバ。

【請求項11】

前記電圧ＤＡＱモジュールが、前記複数のランプの各々の前記電気接触端子と電気通信する電気接触要素を備え、前記複数のランプの各々の前記電気接触端子が、電源端子及びアース端子を含む、請求項１０に記載の処理チャンバ。

【請求項12】

前記コントローラが、前記ランプのうちの第２のランプの両端子間のゼロ電圧降下に基づいて、前記ランプのうちの第１のランプの開回路状態を検出するように適合される、請求項１０に記載の処理チャンバ。

【請求項13】

前記ランプのうちの第１のランプの両端子間の電圧降下が、前記ランプのうちの第２のランプの両端子間の電圧降下よりも、閾値量を超えて少ない場合に、前記コントローラが、前記第１のランプの部分的なショートを検出するように適合される、請求項１０に記載の処理チャンバ。

【請求項14】

前記コントローラが、１以上のランプの各々の両端子間のゼロ電圧降下に基づいて、複数の前記ランプの開回路状態を検出するように適合される、請求項１０に記載の処理チャンバ。

【請求項15】

前記電気接触端子が、前記複数の開口部の各開口部の内側円周表面に形成された導電性の受容部と電気通信し、前記導電性の受容部が、スナップフィット又はツイストロック係合で前記電気接触要素を受け入れ、前記複数のランプアダプターを介して前記複数のランプを電源に電気的に接続する、請求項８に記載の処理チャンバ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の実施形態は、広くは、基板を加熱するための装置に関し、特に、ランプ故障検出器を有する改良されたランプヘッドシステムを有する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の側方流動チャンバは、上側ドーム、下側ドーム、上側ドームと下側ドームとの間に配置された基板支持体、及び下側ドームの下に且つそれと近接して配置されたランプヘッドを有し得る。幾つかのランプが、ランプヘッド内に配置され、基板支持体の裏側と向き合う。ランプヘッド内に収容されたランプは、複数の放射対称な区域（ｒａｄｉａｌｌｙ ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｚｏｎｅ）へと分割される。各区域が複数のランプを含み、ランプは、各ランプペアが電力ドライバー（ｐｏｗｅｒ ｄｒｉｖｅｒ）に接続されるように、ペアへと分割される。処理の間に、ランプからの熱放射は、下側ドームを通って、基板支持体上に配置された回転している基板上に放射する。このやり方で、基板が、要求されている処理温度まで加熱される。

【0003】

ランプが故障し交換する必要があるときに、ランプヘッドの上端から、その容器から故障したランプを回収するために、全体のランプヘッドが手動で降ろされなければならない。ランプヘッドは下側ドームに近接して配置されているので、そのような限られた空間内で故障したランプを交換するために全体のランプヘッドを解体することは、余剰な労力と時間を必要とし、それがより長い交換時間をもたらし、したがって、より遅い処理のスループットをもたらす。更に、ランプ故障又は貧弱な性能のためのランプ強度のばらつきは、望ましい加熱温度プロファイルの制御を大幅に損ない、許容できない処理結果をもたらし得る。ランプフィラメントの１つが壊れたときに、従来のランプ故障検出システムは、ペアのうちのどちらのランプがオープンフィラメント（ｏｐｅｎ ｆｉｌａｍｅｎｔ）を有しているか検出することができない。なぜならば、故障検出方法は、直列に接続された２つのランプのための電流を測定するからである。結果として、ランプペアに対して故障状態が示されているならば、両方のランプの故障をチェックする必要がある。また、所与のペアに対するランプが、しばしば、ランプヘッド内で幾らかの距離だけ離れて配置され、基板処理の間にランプのうちの１つが故障したとしても、放射の不均一性に対する影響を最小化する。故障したランプだけがランプアレイ内で特定されなければならないとすれば、大幅な時間が節約でき、側方流動チャンバにおける低減されたダウンタイムをもたらす。

【0004】

したがって、素早いランプの交換、ランプヘッドの保守の容易さ、及びランプ故障検出を可能にする、改良された装置が、当該技術分野において必要である。

【発明の概要】

【0005】

本明細書で説明される実施形態は、広くは、熱処理チャンバ内で使用されるランプヘッドアセンブリのための改良された配電アセンブリに関する。一実施形態では、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、半導体基板の熱処理のための複数のランプ、及び複数の開口部を有する配電アセンブリを含み、配電アセンブリは、複数のランプに電力を提供し、各開口部は、そこを通るランプの通過を許容するようにサイズ決定される。

【0006】

別の一実施形態では、処理チャンバが提供される。処理チャンバは、上側ドーム及び上側ドームに対向する下側ドームを有するチャンバ本体、チャンバ本体内に配置された基板支持体、下側ドームに隣接して配置されたランプヘッドアセンブリであって、複数のランプを有する、ランプヘッドアセンブリ、並びにランプヘッドアセンブリに接続されて複数のランプに電力を提供する配電アセンブリであって、各々が、そこを通るランプの通過を許容するようにサイズ決定された、複数の開口部を有する、配電アセンブリを含む。

【0007】

更に別の一実施形態では、処理チャンバが、半導体基板の熱処理のための複数のランプを有するランプヘッドアセンブリであって、複数のランプの各々が電気接触端子を有する、ランプヘッドアセンブリ、ランプヘッドアセンブリに接続された配電アセンブリであって、複数のランプに電力を提供し、各々が、そこを通るランプの通過を許容するようにサイズ決定された、複数の開口部を有する、配電アセンブリ、複数のランプ内の直列に接続されたランプの１つのグループによって形成された回線経路に沿って、異なるサンプリング位置において電圧信号をサンプリングするように設定された、電圧データ取得（ＤＡＱ）モジュール、及び電圧ＤＡＱモジュールからサンプリングされた電圧信号のデジタル値を受信するように設定されたコントローラであって、サンプリングされた電圧信号によって決定された、ランプのうちの少なくとも２つのそれぞれの両端子間の電圧降下に基づいて、ランプの１以上における故障を検出する、コントローラを含む。

【0008】

本開示の上述の特徴が詳細に理解され得るやり方において、上で短く要約された本開示のより具体的な説明が、実施形態に言及することによって認識され、それらのうちの幾つかは、添付の図面の中において示される。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容し得ることから、付随する図面は、本開示の典型的な実施形態のみを例示しており、本開示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。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】熱処理チャンバの概略断面図である。

【図2A】本開示の一実施形態による、配電アセンブリ及び種々の高さを有するランプアダプターを有する、ランプヘッドアセンブリの概略断面図である。

【図2B】本開示の別の一実施形態による、配電アセンブリ及び種々の高さを有するランプを有する、ランプヘッドアセンブリの概略断面図である。

【図3】本開示の更に別の一実施形態による、段差の付いた階段状のやり方で構成された、複数のリングタイプの配電アセンブリを有する、ランプヘッドアセンブリの概略断面図である。

【図4A】本開示の一実施形態による、そこを通るランプの通過を許容するように構成された開口部を有する、配電アセンブリを有するランプヘッドアセンブリの一部分の概略断面図である。

【図4B】図４Ａの配電アセンブリの概略底面図である。

【図4C】本開示のある代替的な実施形態による、そこを通るランプの通過を許容するように構成された開口部を有する、配電アセンブリを有するランプヘッドアセンブリの一部分の拡大された概略断面図である。

【図4D】図４Ｃの配電アセンブリの概略底面図である。

【図5】本開示の実施形態による、接続フィーチャを有する配電アセンブリの一部分の概略断面図である。

【図6A】本開示の実施形態による、接続フィーチャを有する配電アセンブリの一部分の概略断面図である。

【図6B】本開示の実施形態による、接続フィーチャを有する配電アセンブリの一部分の概略断面図である。

【図6C】本開示の実施形態による、接続フィーチャを有する配電アセンブリの一部分の概略断面図である。

【図7】本開示の実施形態による、接続フィーチャを有する配電アセンブリの一部分の概略断面図である。

【図8A】図２Ａ〜図３の実施形態に適用され得る、ランプ及び母線（ｐｏｗｅｒ ｒａｉｌ）の例示的な配置を示す、配電アセンブリの概略底面図を示す。

【図8B】ランプに電力供給する様々なアプローチを示す、配電アセンブリの一部分の概略底面図である。

【図8C】ランプに電力供給する様々なアプローチを示す、配電アセンブリの一部分の概略底面図である。

【図9A】本開示の実施形態による、配電アセンブリに連結された支持台を有する、図２Ａのランプヘッドアセンブリの一部分の拡大された概略断面図を描く。

【図9B】ランプ故障検出のための支持台を通過する例示的な電気接触要素を示す、図９Ａの支持台の拡大された概略断面図である。

【図9C】本開示の別の一実施形態による、例示的な電気接触要素を示す。

【図10】１つのランプペアと電気通信するランプ故障検出システムを示す。

【図11A】ランプの作動を描く概略図である。

【図11B】ランプの作動を描く概略図である。

【図11C】ランプの作動を描く概略図である。

【図11D】ランプの作動を描く概略図である。

【図11E】ランプの作動を描く概略図である。

【図11F】ランプの作動を描く概略図である。

【図12】ランプ故障検出器の別の一実施形態のブロック図である。

【図13A】ランプの作動を描く概略図である。

【図13B】ランプの作動を描く概略図である。

【図13C】ランプの作動を描く概略図である。

【図13D】ランプの作動を描く概略図である。

【図13E】ランプの作動を描く概略図である。

【図14】ランプ故障検出装置の一実施形態の概略表現である。

【図15A】先行技術のランプ故障検出装置の概略図である。

【図15B】ランプ故障検出装置の別の一実施形態の概略図である。

【図16】ランプ故障検出器の制御盤の一実施形態の概略表現である。

【図17】ランプ故障検出システムの別の一実施形態を描く。

【図18】急速熱処理（ＲＴＰ）システムに対する典型的な時間対温度の曲線を示す。

【発明を実施するための形態】

【0010】

理解を容易にするために、複数の図面に共通する同一の要素を指し示すために、可能な場合には、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得ると想定される。

【0011】

本明細書で説明される実施形態は、広くは、熱処理チャンバ内で使用されるランプヘッドアセンブリのための改良された配電アセンブリに関する。熱処理チャンバは、概して、上側ドーム、下側ドーム、上側ドームと下側ドームとの間に配置された基板支持体、及び下側ドームの下に且つそれと近接して配置されたランプヘッドアセンブリを含む。複数のランプが、ランプヘッドアセンブリ内のそれらのそれぞれの容器内に配置され、光学的に透明な下側ドームを通って、基板支持体上に配置された基板へ放射エネルギーを提供する。ランプヘッドアセンブリは、そこを通って電力が各ランプに供給されるところの、配電アセンブリと電気通信する。配電アセンブリは、単一の平坦な回路基板であるか、又は下側ドームの角度に従って、段差の付いた階段状のやり方で構成された、複数の同心状のリングタイプの回路基板から成り得る。配電アセンブリは、素早いランプの交換及びランプヘッドアセンブリの保守の容易さのために、各々が、そこを通るランプの通過を許容するようにサイズ決定された、複数の開口部を有する。

【0012】

例示的な熱処理チャンバ
図１は、熱処理チャンバ１００の概略断面図である。処理チャンバ１００は、基板の上面上での材料の堆積を含んで、１以上の基板を処理するために使用され得る。処理チャンバ１００は、概して処理チャンバ１００の内部領域を画定する、チャンバ本体１０１、上側ドーム１０２、及び下側ドーム１０４を含む。上側ドーム１０２は、ステンレススチール、アルミニウム、石英、又は被覆された金属若しくはセラミックなどの材料から形成され、一方、下側ドーム１０４は、石英などの光学的に透明な材料から形成され得る。下方ドーム１０４は、チャンバ本体１０１に連結されるか、又はチャンバ本体１０１と一体化した部分である。その上で基板１０８を支持するように適合された基板支持体１０６が、上側ドーム１０２と下側ドーム１０４との間で、処理チャンバ１００内に配置される。基板支持体１０６は、支持プレート１０９に連結され、それらの間にギャップ１１１を形成する。上側ドーム１０２及び下側ドーム１０４の厚さ及び曲がり具合は、処理チャンバ１００内の一様な流れの均一性のための平坦な形状を提供するように構成され得る。例えば、上側ドーム１０２の中央部分１８８は、基板支持体１０６の基板受け入れ表面を画定する水平面に対して、約８度から約２２度までの角度を形成し得る。同様に、下側ドーム１０４の底部１９０は、基板支持体１０６の基板受け入れ表面を画定する水平面に対して約８度から約２２度までの角度にあり得る。

【0013】

支持プレート１０９は、石英などの光学的に透明な材料から形成され、ランプ１４２からの放射エネルギーが、基板支持体１０６を望ましい処理温度まで作用及び加熱することを可能にする。基板支持体１０６は、炭化ケイ素又は炭化ケイ素で被覆されたグラファイトから形成され、ランプ１４２からの放射エネルギーを吸収し、放射エネルギーを基板１０８に伝達する。基板支持体１０６は、持ち上げられた処理位置で示されているが、処理位置の下方の積み込み位置へ、アクチュエータ１１２によって垂直に移動され、リフトピン１１０が、下側ドーム１０４と接触し、基板１０８を基板支持体１０６から持ち上げることを可能にする。次いで、（図示せぬ）ロボット移送ブレードが、処理チャンバ１００に入り、スリットバルブなどの開口部１１４を通して、基板１０８と係合し且つそこから基板１０８を除去する。基板支持体１０６は、アクチュエータ１１２によって処理中に回転され、基板１０８の均一な処理を容易にするようにも適合される。

【0014】

基板支持体１０６は、処理位置に配置されている間に、処理チャンバ１００の内部容積を、処理ガス領域１１６及びパージガス領域１１８へと分割する。処理ガス領域１１６は、基板支持体１０６が処理位置内に配置されている間に、上側ドーム１０２と基板支持体１０６の平面１２０との間に位置決めされた内部チャンバ容積を含む。パージガス領域１１８は、下側ドーム１０４と平面１２０との間に位置決めされた内部チャンバ容積を含む。

【0015】

処理ガス供給源１３２から供給された処理ガスは、チャンバ本体１０１の側壁内に形成された処理ガスインレット１３４を通じて、処理ガス領域１１６の中へ導入される。処理ガスは、流れの経路１３６に沿って、基板１０８の上面上を横方向へ流れる。処理ガスは、処理ガスインレット１３４と対向する、処理チャンバ１００の側部に配置された処理ガスアウトレット１３８を通じて、処理ガス領域１１６を出て行く。処理ガスアウトレット１３８を介した処理ガスの除去は、そこに連結された真空ポンプ１４０によって促進される。処理ガスインレット１３４及び処理ガスアウトレット１３８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ので、基板１０８上の概して平面的で均一なガスの流れを可能にする。

【0016】

パージガス源１２２から供給されたパージガスは、チャンバ本体１０１の側壁内に形成されたパージガスインレット１２４を通じて、パージガス領域１１８へ導入される。パージガスは、支持体１０６の裏面にわたる流れの経路１２６に沿って横方向へ流れ、パージガスインレット１２４と対向する、処理チャンバ１００の側部に配置されたパージガスアウトレット１２８を通じて、パージガス領域１１８から排出される。パージガスアウトレット１２８に連結された排気ポンプ１３０は、パージガス領域１１８からのパージガスの除去を促進する。パージガスの流れは、処理ガスの流れがパージガス領域１１８に入ってくることを妨げ若しくは実質的に避け、又はパージガス領域１１８に入ってくる処理ガスの拡散を低減させると考えられている。

【0017】

複数のランプ１４２は、下側ドーム１０４に隣接して且つその下に配置され、処理ガスがその上を通過する際に基板１０８を加熱し、基板１０８の上面上への材料の堆積を促進する。一実施形態では、ランプ１４２が、下側ドーム１０４からおよそ１ｍｍ〜４０ｍｍの位置に配置され得る。ランプ１４１は、オプションの反射体１４３によって囲まれたバルブ１４１を含む。各ランプ１４２は、そこを通って電力が各ランプ１４２に供給されるところの配電アセンブリ１４７に接続される。ランプ１４２は、基板支持体１０６の軸１２７の周りで半径が増大する環状のグループ内に配置される。軸１２７は石英から形成され、その内部に中空部分又は空洞１２９を含み、これが基板１０８の中心付近の放射エネルギーの横方向の変位を低減させ、これにより基板１０８への均一な放射を促進する。

【0018】

ランプ１４２は、基板を所定の温度まで加熱し、基板１０８の表面上への処理ガスの熱分解を促進するように適合される。一実施例では、基板上に堆積する材料は、ＩＩＩ族、ＩＶ族、及び／又はＶ族の材料であるか、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、堆積材料は、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、又は窒化アルミニウムガリウムを含み得る。ランプは、摂氏約３００度〜摂氏約９５０度など、摂氏約３００度〜摂氏約１２００度の範囲内の温度まで基板を加熱するように適合され得る。集光アセンブリ１５０が、オプションとして、下側ドーム１０４の上に且つそれと接触して配置され、放射エネルギーをランプ１４２から基板支持体１０６へ制御可能に向け、これにより基板１０８上のより均一な堆積をもたらし得る。基板１０８上の均一な堆積は、より高い品質の基板及びより効率的に製造されたデバイスをもたらす。

【0019】

１以上のランプ１４２が、ランプ１４２の間の配置されたチャネル１４９の中へ導入された冷却流体によって、処理の間又はその後に冷却され得るランプヘッドアセンブリ１４５内に配置される。ランプヘッドアセンブリ１４５は、ランプヘッドアセンブリ１４５が下側ドーム１０４に対して近接していることに部分的に依拠して、下側ドーム１０４を伝導的に冷却する。ランプヘッドアセンブリ１４５は、ランプ壁及びリフレクタ１４３の壁も同様に冷却し得る。

【0020】

図１は、処理チャンバの一実施形態を示しているが、更なる実施形態も考えられ、そのような実施形態は、本開示内で議論される様々な実施形態に適用され得る。例えば、ある実施形態では、基板支持体１０６が、石英などの光学的に透明な材料から形成され、基板１０８の直接的な加熱を可能にし得ることが考えられる。ある実施形態では、オプションの円形状のシールド１３９が、基板支持体１０６の周りに配置され、チャンバ本体１０１の側壁に連結され得ることが考えられる。ある実施形態では、処理ガス供給源１３２が、例えば、ＩＩＩ族の前駆体ガス及びＶ族の前駆体ガスなどの、複数の種類の処理ガスを供給するように適合され得る。複数の処理ガスは、同じ処理ガスインレット１３４を通じて、又は異なる処理ガスインレット１３４を通じて、チャンバの中へ導入され得る。更に、ガスインレット１２４、１３４、若しくはガスアウトレット１２８、１３８のサイズ、幅、及び／又は数は、シャワーヘッドの使用を含み、基板１０８上の均一な材料の堆積を更に促進するように調整され得ることも考えられる。ある実施形態では、ランプヘッドアセンブリ１４５が下側ドーム１０４と接触しないことも考えられる。ある実施形態では、ランプヘッドアセンブリ１４５が、上側ドーム１０２の上方に且つそれと隣接して配置されてもよい。ある実施形態では、基板支持体１０６が、そこを通る中央開口部を有する環状リング又は端部リングであり、基板１０８の周縁部を支持するように適合され得る。

【0021】

例示的なランプヘッドアセンブリ
図２Ａは、本開示の一実施形態による、ランプヘッドアセンブリ２００の概略断面図である。ランプヘッドアセンブリ２００は、図１で示されたランプヘッドアセンブリ１４５の代わりに使用され得る。概して、ランプヘッドアセンブリ２００は、基板支持体１０６の軸１２７の周りに最も望ましいやり方で下側ドーム１０４の下に且つそれと近接して配置され、それらは、明瞭さのために部分的に示されている。ランプヘッドアセンブリ２００は、それらのそれぞれの容器２０７内に配置された複数のランプ２０２、及びランプ２０２に電力を提供するように構成された配電アセンブリ２０６を含む。ランプ２０２の各々は、配電アセンブリ２０６に接続された、そのそれぞれのランプアダプター２０４Ａ〜２０４Ｊに取り付けられている。ランプアダプター２０４Ａ〜２０４Ｊは、以下に図５〜図７に関して議論されるように、望ましいアプローチで１以上のランプ２０２に対する電力分配を制御するように設計された、配電アセンブリ２０６と電気通信する。本開示で使用されるように、「ランプアダプター」という用語は、ランプが故障している間に、ランプ内でのアーク放電及び潜在的な爆発を妨げるためのヒューズをオプションとして含む、アダプターを指し得ることに留意せよ。ランプアダプターがヒューズを含まない場合に、ランプは、回路内に含まれたヒューズを有する単純なカプセルスタイルであり得る。

【0022】

一実施形態では、配電アセンブリ２０６が、直径が増加する複数の同心状の円形領域を有する、プリント基板（ＰＣＢ）などの単一の平坦な回路基板であり得る。複数の同心状の円形領域は、基板支持体１０６の軸１２７を受け入れるために提供された中央開口部２０８を取り囲む。各円形領域は、配電アセンブリ２０６の同じ半径に沿って配置され、円を形成するように位置合わせされる、ランプアダプターにほぼ対応する。一実施形態では、同心状の円形領域の各々が、配電アセンブリ２０６の円周に沿って（より大きい又は小さい半径において）ほぼ放射対称なやり方で、複数のランプ２０２を収容するように構成される。したがって、配電アセンブリ２０６は、ランプ２０２の複数のリングを有し、ランプ２０２の各同心状のリングは、加熱の「区域」を表す。各円形領域内のランプ２０２の数は、配電アセンブリ２０６の半径に沿って変動し得る。例えば、ランプ２０２の数は、配電アセンブリ２０６の中心から周縁まで半径方向に沿って徐々に増加し、それによって、配電アセンブリ２０６の外側半径内のランプ２０２の数が、内側半径内のそれよりも相対的に多くなる。ある実施形態では、ランプ２０２が、非対称な方位角の配置（ｎｏｎ‐ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ａｚｉｍｕｔｈａｌ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）を有し得る。例えば、ランプ２０２は、特定の領域で欠落しており又はある領域内で増加された間隔を有し、基板の移送又は冷却チャネルを許容し得る。

【0023】

ランプ２０２と下側ドーム１０４との間の一定の距離を保つために、ランプアダプター２０４Ａ〜２０４Ｊは、下側ドーム１０４の角度に従って、異なる高さを有するように構成される。例えば、ランプアダプター２０４Ａ〜２０４Ｊの高さは、基板支持体１０６の軸１２７から半径方向外側へ徐々に増加し、又は配電アセンブリ２０６の中心から周縁まで半径方向に沿って徐々に増加し得る。ランプと下側ドームとの間の一定の距離は、基板にわたる均一な加熱プロファイルを保証する。一実施形態では、ランプ２０２が、下側ドーム１０４からおよそ１ｍｍ〜４０ｍｍの位置に配置され得る。ランプアダプター２０４Ａ〜２０４Ｊは、配電アセンブリ２０６の半径方向に沿って異なる高さとなるように配置されており、ランプ２０２は、下側ドーム１０４に沿って同じ普遍的なサイズ及び形状を維持することができる。

【0024】

代替的に、ランプと下側ドームとの間の距離の一部又は全部が、チャンバ又はドームの中心からの増加する距離を従って増加することが許容され、増加された距離は、リフレクタ、中空若しくは中実のライトパイプ、又は他の光学的な要素のために利用される。そのような場合には、ランプ又はランプアダプターが、同じ長さを有し、又はより高度にコリメートされた熱放射が提供され得るならば、少なくとも最も外側の区域が有用となり得る場合において、より短い長さのセットを有し得る。

【0025】

図２Ｂは、本開示の別の一実施形態による、ランプヘッドアセンブリ２５０の概略断面図である。図２Ｂで示されるランプヘッドアセンブリ２５０は、ランプ２５２が、下側ドーム１０４の角度に従って異なる高さを有する一方で、ランプアダプター２５４〜２５４Ｊが均一なサイズにおいて作られ、ランプ２５２と下側ドーム１０４との間の一定の距離を提供するということを除いて、図２Ａで示されたランプヘッドアセンブリ２００にほぼ類似する。各ランプ２０２の高さは、円形領域の半径が増加するに従って増加し得る。すなわち、ランプ２０２の高さは、基板支持体１０６の軸１２７から半径方向外側へ徐々に増加する。ある代替的な実施形態では、ランプ２０２が、ランプアダプター２５４Ａ〜２５４Ｊを使用することなしに、下側ドーム１０４の角度に従って異なる高さを有し得る。

【0026】

図２Ａ又は図２Ｂで示されるいずれかの実施形態では、配電アセンブリ２０６に、そこを通るランプ２０２及び（使用されるとすれば）ランプアダプターの通過を許容するようにサイズ決定された複数の開口部２１０が提供される。開口部２１０の位置は、概して、配電アセンブリ２０６の各円形領域内のランプ２０２に対応する。したがって、開口部２１０は、放射対称なやり方で、又は配電アセンブリ２０６の円周に沿った、より大きい又はより小さい半径内に配置される。開口部２１０がランプヘッドアセンブリ２００、２５０の底部に配置されているので、オペレーターは、ランプヘッドアセンブリの上側からランプヘッドを回収するために全体のランプヘッドアセンブリが降ろされなければならない、底部加熱構成を有する従来の側方流動チャンバとは異なり、全体のランプヘッドアセンブリを移動または降下させることがない、容易で素早いランプの交換のために、（矢印「Ａ」で示されるように）配電アセンブリ２０６の側から各個別のランプ２０２に到達することができる。

【0027】

図３は、本開示の別の一実施形態による、段差の付いた階段状のやり方で構成された配電アセンブリ３０２を有する、ランプヘッドアセンブリ３００の概略断面図である。ランプヘッドアセンブリ３００は、図１で示されたランプヘッドアセンブリ１４５の代わりに使用され得る。概して、ランプヘッドアセンブリ３００は、基板支持体１０６の軸１２７の周りに最も望ましいやり方で下側ドーム１０４の下に且つそれと近接して配置され、それらは、明瞭さのために部分的に示されている。ランプヘッドアセンブリ３００は、それらのそれぞれの容器３０７内に配置された複数のランプ３０６を有する。配電アセンブリ３０２は、下側ドーム１０４の角度に従って異なる高さで構成された、複数の同心状のリングタイプの回路基板３０４Ａ〜３０４Ｅから成る。例えば、複数の同心状のリングタイプの回路基板３０４Ａ〜３０４Ｅの高さは、基板支持体１０６の軸１２７から、下側ドーム１０４の角度に従って、半径方向外側へ徐々に増加され得る。したがって、配電アセンブリ３０２は、上から見られたときに、ランプ３０６の複数のリングを有し、ランプ３０６の各同心状のリングは、加熱の「区域」を表す。複数の同心状のリングタイプの回路基板３０４Ａ〜３０４Ｅは、下側ドーム１０４の角度に従って異なる高さを有するように構成されるので、ランプ３０６は、下側ドーム１０４から一定の距離が保たれ、基板上の均一な加熱プロファイルを保証し得る。回路基板３０４Ａ〜３０４Ｅは、下側ドーム１０４の角度に従って異なる高さに配置されているので、ランプ３０６は、下側ドーム１０４に沿って同じ普遍的なサイズ及び形状を維持することができる。

【0028】

複数の同心状のリングタイプの回路基板３０４Ａ〜３０４Ｅは、ランプヘッド内の温度において機能する適切な熱特性を有する、エポキシ又は他の材料によって互いに固定的に連結され得る。ある場合では、回路基板が、ステンレススチールを含み、構造体の剛性を高め得る。電源から各回路基板３０４Ａ〜３０４Ｅ上のランプ３０６へ電力を伝送する一方で、段差の付いた階段状のやり方で回路基板３０４Ａ〜３０４Ｅを連結することができる任意の他の適切なアプローチも考慮される。

【0029】

同心状のリングタイプの回路基板３０４Ａ〜３０４Ｅの各々は、概して、ランプヘッドアセンブリ３００の異なる半径において、（基板支持体１０６の軸１２７を収容するように提供される）中央開口部３１０を取り囲む。例えば、回路基板３０４Ａは、軸１２７に最も近いものであり、軸１２７から横方向外向きに又は更に離れる回路基板３０４Ｂの隣に且つそれによって取り囲まれるように配置される。各回路基板３０４Ａ〜３０４Ｅは、回路基板の円周に沿って複数のランプ３０６を収容するように構成される。各回路基板３０４Ａ〜３０４Ｅは、図５〜図７に関して以下に説明されるように、望ましいアプローチでその上に提供される１以上のランプ３０６に対する電力分配を制御するように設計されたプリント基板（ＰＣＢ）であり得る。ランプ３０６は、オプションとして、それらのそれぞれのランプアダプター３０８Ａ〜３０８Ｊに取り付けられ、ランプアダプター３０８Ａ〜３０８Ｊは、回路基板３０４Ａ〜３０４Ｅと電気通信し得る。

【0030】

同心状のリングタイプの回路基板３０４Ａ〜３０４Ｅの各々は、そこを通るランプ３０６及び（使用されるとすれば）ランプアダプター３０８Ａ〜３０８Ｊの通過を許容するようにサイズ決定された、複数の開口部３１２を有する。開口部３１２の位置は、概して、各リングタイプの回路基板３０４Ａ〜３０４Ｅ内のランプ３０６に対応する。したがって、開口部３１２は、放射対称なやり方で、又は各リングタイプの回路基板３０４Ａ〜３０４Ｅの円周に沿った、より大きい又はより小さい半径内に配置される。開口部３１２がランプヘッドアセンブリ３００の底部に配置されているので、オペレーターは、ランプヘッドアセンブリの上側からランプヘッドを回収するために全体のランプヘッドアセンブリが降ろされなければならない、底部加熱構成を有する従来の側方流動チャンバとは異なり、全体のランプヘッドアセンブリを移動または降下させることがない容易で素早いランプの交換のために、（矢印「Ａ」で示されるように）回路基板３０４Ａ〜３０４Ｅの側から各個別のランプ３０６に到達することができる。

【0031】

配電アセンブリが、ランプに電力を提供するように示され上述された一方で、電源供給システムは、本明細書で議論されるように、孔を有する「基板」又は平坦な形状に限定されるべきではないことが考慮される。代わりに、電源供給システムは、電気コネクタを有するレールセクション（ｒａｉｌ ｓｅｃｔｉｏｎ）などの、任意の適切な電気部品構造体の形態にあり、下側ドームの角度に従ったやり方で配置されたランプに電力を提供することができ、ランプによる種々の電力要求に対処することができる。したがって、配電アセンブリ又は電気部品構造体内の電気トレース（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｔｒａｃｅ）は、絶縁され得るが、同じ平面内の制約から自由であり得る。例えば、ＰＣＢは、より低い電流送達（約７アンペア未満）に対して適切であり得る。より高い電力／電流及びより少ないランプに対して、レールシステムは、電源供給のためのより優れた構成であり得る。更に、上側からの加熱アプローチ（すなわち、ランプが基板の上方に配置されて、処理チャンバの上端から加熱する）が採用されるならば、ランプ、アダプター、及び／又は配電アセンブリは、異なる高さ／構成を有し得ることも考えられる。そのような場合には、ランプ、アダプター、及び／又は配電アセンブリが、上側ドーム１０２の形状を順応させるように、図２Ａ、図２Ｂ、及び図３で議論されたものと類似するやり方で構成される。

【0032】

図４Ａは、本開示のある実施形態による、図２Ａのランプヘッドアセンブリ２００の一部分の拡大された概略断面図である。本明細書で説明される実施形態は、図２Ｂ及び図３に関して議論された実施形態にも適用可能であることが考えられる。上述されたように、配電アセンブリ２０６は、そこを通るランプ２０２及びオプションとして、例えば、ランプアダプター２０４Ｅなどのランプアダプター（使用されるとすれば、ランプに取り付けられているランプアダプター）の通過を許容するようにサイズ決定された開口部２１０を有する。ランプ２０２及びランプアダプター２０４Ｅは、両方とも、ランプヘッド４０２内に配置され、ランプヘッド４０２は、下側ドーム１０４の下に且つそれと近接して配置される。

【0033】

ランプアダプターが使用される一実施形態では、ランプアダプター２０４Ｅが、電気接触端子と電気的に接続され、電気接続端子は、電源端子４０４及びアース端子若しくはリターン端子４０６を含み、リード線４１４、４１６を介して電源からランプ２２２へ電力を供給する。本明細書で説明されるように、アース端子は、典型的には、電源供給アース端子に接続され、必要であるならば電流のためのリターン経路として働き得ることに留意されたい。したがって、アース端子及びリターン端子は、本開示を通して相互交換可能に使用され得る。電源端子４０４及びアース端子４０６は、固定手段を介して、配電アセンブリ２０６の裏側４０７に取り外し可能に取り付けられ得る。電源端子４０４及びアース端子４０６は、ランプ２０２又は（使用されるとすれば）ランプアダプター２０４Ｅに固定され、それらに電力を供給するために適切な、任意の種類の接触端子であり得る。一実施例では、電源端子４０４及びアース端子４０６は、（図４Ｂで最もよく見られるように）Ｏリング（Ｏ‐ｒｉｎｇ）タイプの端子である。Ｏリングタイプの端子は、配電アセンブリ２０６内で、ねじ４０８が、電源端子４０４及びアース端子４０６をそれらに対応するドリル穴４１２に固定することを可能にする、中央開口部４１０を有し得る。図４Ｂは、本開示の一実施例による、開口部２１０の２つの対向する側上に配置された電源端子４０４及びアース端子４０６を示す、図４Ａの概略底面図である。電源端子４０４及びアース端子４０６の各々は、ランプアダプター２０４Ｅの底部４３０に接続されたリード線４１４、４１６を介して、ランプ２０２（又は、使用されるならば、ランプアダプター）に電気的に接続される。

【0034】

丸められた頭部を有するボルトが示されている一方で、任意の他の種類のファスナが使用されて、オペレーターの利便性を高め得る。例えば、ある実施形態では、ちょう形ボルト（羽型の頭部を有する切削ねじ）が使用されて、オペレーターが、ツールなしで手によってボルトを配電アセンブリ２０６内に形成された係合部分へ手動でトルクをかけることを可能にし得る。ある実施形態では、ファスナが、（ねじの丸められた頭部とは異なり）一端においてファスナの外側表面から外向きかつ横方向へ延在する部分的なイヤリングを有し、それによって、ファスナが、ドリル穴４１２の中へ素早く収まり、ドリル穴４１２内に形成された係合ノッチ又はカットアウト内のファスナの部分的なイヤリングを締め付けるように捩じられ得る。ある実施形態では、Ｏリングタイプの端子が、ハンガー（ｈａｎｇｅｒ）を有し、ファスナが、Ｏリングタイプの端子の中央開口部４１０から完全に飛び出すことを妨げる。すなわち、ハンガーは、ファスナを軸方向に回転可能に保持し、ファスナが、Ｏリングタイプの端子から取り外されることなしに軸方向に移動することを可能にする。ある実施形態では、ファスナが、配電アセンブリによって保持され、ランプ上のＯリングタイプの端子が、Ｃ形状の端子又はコネクタで置き換えられ得る。便利で素早いランプの組み立て及び解体は、したがって、これらの様々な実施形態の結果として達成される。

【0035】

ファスナを締め付けるオペレーターに頼ることなしに、優れた電気接続を確立することの確実さを高めるために、ある実施形態では、ランプ又は（使用されるならば）ランプアダプターが、底部から配電アセンブリと係合するように構成された電気的な支持体に接続され、及び該支持体によって支持され得る。図４Ｃは、本開示のある代替的な実施形態による、そこを通るランプの通過を許容するように構成された開口部４８２を有する、配電アセンブリ４５８を有する図２Ａのランプヘッドアセンブリ２００の一部分の拡大された概略断面図である。図４Ｄは、図４Ｃの配電アセンブリの概略底面図である。図４Ｃは、（ランプ２０２に接続された）ランプアダプター２０４Ｅの底部４３０が、底部４３０の２つの対向する側における２つの電気的な支持体４６０、４６２によって保持されるということを除いて、構造的に図４Ａと類似する。電気的な支持体４６０、４６２は、電気接触端子（すなわち、電源端子及びアース端子若しくはリターン端子）として働き、各々は、ランプアダプター２０４Ｅの底部４３０に接続された接続部分４６４、４６６、及び金属部分４６８、４７０を有し得る。示される一実施例では、金属部分４６８、４７０が、（図４Ｄで最もよく見られるように）接続部分４６４、４６６から内側へ延在する棒形状を有し得る。接続部分４６４、４６６は、配電アセンブリ４５８内に形成された対応するソケット４７６、４７８の中へ挿入されるべき、電気コネクタ４７２、４７４を有し得る。例えば、電気コネクタ４７２、４７４は、図４Ｃで示されるように、接続部分４６４、４６６の上面から上方へ延在するピンとして構築され、又は単一の若しくは二重の端部のいずれかが保持されたリーフスタイルのコネクタ、又は米国の１１０〜１２０Ｖのプラグで一般に見られるナイフスタイルのコネクタ、又は円筒形状のヨーロッパ式のプラグなどであり得る。

【0036】

作動において、一旦、故障したランプが除去されてしまうと、交換用ランプと共にそこに取り付けられた電気的な支持体４６０、４６２を有するランプアダプター３０４Ｅが、配電アセンブリ４５８の開口部４８２を通って、配電アセンブリ４５８の裏側４８０から挿入して戻される。ランプアダプター２０４Ｅが完全に挿入されると、電気的なコネクタ４７２、４７４が、それぞれ、ソケット４７６、４７８の中へ挿入される。代替的に、電気コネクタ４７２、４７４及びランプアダプター２０４Ｅの長さは、電気コネクタ４７２、４７４が、完全に又は部分的にソケット４７６、４７８の中へ挿入されることを要求する位置で、電気的な支持体４６０、４６２がランプアダプター２０４Ｅを保持するように、構成され得る。電気的なコネクタ４７４、４７４は、それぞれ、そこを通って電力が電源からランプへ供給されるところの、（図示せぬ）アース端子及び電源供給原子などの、配電アセンブリ４５８のソケット４７６、４７８内に形成された電気接触端子との電気接触を確立する。全ての電気接続の適切な設置を保証するための更なるステップとして、配電アセンブリは、コネクタが完全に設置されたときにのみ設置される、１以上の保護プレートを被せられ得る。例えば、１以上の保護プレートは、電気コネクタ４７２、４７４が、配電アセンブリ４５８内に形成された対応するソケット４７６、４７８内に完全に設置されたときにのみ（又は図５及び図６Ａ〜図６Ｃに関して以下に議論されるように、接触リードが、導電性の容器内に完全に設置されたときにのみ）、配電アセンブリ上への設置が可能となるように構成され得る。スイッチ及びリレーは、ランプ回路が、保護プレートが設置されるまで動作しないように、配電アセンブリに接続され得る。

【0037】

ある代替的な実施形態では、ランプ２０２又は（使用されるならば）ランプアダプター２０４Ａ〜２０４Ｊが、上述されたような、Ｏリングタイプの端子及びファスナ又はプラグインタイプの電気的な機構を使用することなしに、電源に電気的に接続され得る。代わりに、電気接触端子は、配電アセンブリ２０６内で、スナップフィット（ｓｎａｐ ｆｉｔ）又はツイストロック（ｔｗｉｓｔ ｌｏｃｋ）の係合が提供され、ランプ２０２又はランプアダプター２０４Ａ〜２０４Ｊを、電源に電気的に接続し得る。図５〜図７は、電気接続フィーチャを有する配電アセンブリの一部分の概略図である。電気接続フィーチャは、図４で示されたファスナ及びＯリングタイプの端子の代わりに使用され、又は図２Ａ、図２Ｂ、及び図３で示された配電アセンブリ内で適用され得る。

【0038】

図５は、そこを通るランプ５０４及びランプアダプター５０６の通過を許容するようにサイズ決定された開口部５０２を有する、配電アセンブリ５００の概略断面図を描いている。ランプアダプター５０６は、そこを通って電力が電源からランプ５０４へ供給されるところの、アース端子５１４及び電源端子５１２などの、配電アセンブリ５００内に形成された電気接触端子との電気接触を確立するための、ランプアダプター５０６の底部５１６において配置された、電気接触要素５０８、５１０を含み得る。電気接触要素５０８、５１０の各々は、ランプアダプター５０６の底部５１６から対称的に且つ外側へ延在する金属接触リードであり得る。一実施形態では、電気接触要素５０８、５１０が、各々、その頂点５０８ａ、５１０ａを有するほぼＶ形状のばね部分５２２、５２４へと曲がっている。２つの頂点５０８ａ、５１０ａの間の半径方向距離は、ランプ５０４及びランプアダプター５０６の直径よりも大きく、開口部５０２の直径よりもわずかに大きくなり得る。開口部５０２は、開口部５０２の内側円周表面５１７内に形成された導電性のＶ形状の溝５２０を有し得る。Ｖ形状の溝５２０は、Ｖ形状の溝５２０を介して、それぞれ、電源端子５１２及びアース端子５１４上に接触点を確立するために、Ｖ形状のばね部分５２２、５２４にほぼ一致する対称な又は非対称な断面を有する。

【0039】

作動において、一旦、故障したランプが除去されてしまうと、交換用ランプと共にそこに取り付けられたランプ５０４を有するランプアダプター５０６が、配電アセンブリ５００の開口部５０２から挿入して戻される。Ｖ形状のばね部分５２２、５２４は、内側円周表面５１７と最初に接触したときに内側に圧縮され、その後、完全な挿入の際にそれらの自然な状態へと外側に跳ね返り、それによって、Ｖ形状のばね部分５２２、５２４とＶ形状の溝５２０との間のスナップフィット（ｓｎａｐ ｆｉｔ）係合を確立する。保持フィーチャ５１８が、ランプアダプター５０６の底部５１６において提供され、保持フィーチャ５１８を有する開口部５０２からランプアダプター５０６を引き出すことによって、スナップフィット係合からランプアダプター５０６を容易に解放することが可能となる。Ｖ形状のばね部分又は溝は、例示目的の単なる一実施例であると考えられる。電気接触要素及びその係合溝は、より優れた接触及び係合を達成するために、任意の他の形状又は湾曲を有し得る。

【0040】

図６Ａは、本開示の別の一実施形態による、配電アセンブリ６００の概略断面図を描いている。図６Ａは、ランプアダプター６０６の電気接触要素が、通常のヒューズクリップの一般的な形態にあるということを除いて、コンセプトにおいて図５と類似する。同様に、配電アセンブリ６００は、そこを通るランプ６０４及びランプアダプター６０６の通過を許容するようにサイズ決定された開口部６０２を有する。ランプアダプター６０６は、ランプアダプター６０６の底部６３６から対称に且つ外側へ延在する電気接触要素６０８、６１０を有する。電気接触要素６０８、６１０は、通常のヒューズクリップ、すなわち、各々が、半径方向の湾曲６１２、６１４を形成するために外側に且つそこから内側へ曲がる、２つの相対的に弾力性を有する金属アームの形態にあり得る。半径方向の湾曲６１２、６１４の間の半径方向の距離は、ランプ６０４及びランプアダプター６０６の直径よりも大きく、開口部６０２の直径よりもわずかに大きくなり得る。半径方向の湾曲６１２、６１４は、そこを通って電力が電源からランプ６０４へ供給されるところの、アース端子６２４及び電源端子６２２などの、配電アセンブリ６００内に形成された電気接触端子との電気接触を確立するように構成される。電気接触要素６０８、６１０の各遠位端６１８、６２０は、外側へ広がり、配電アセンブリ６００の底面から突き出ている可能性がある。開口部６０２は、開口部６０２の内側円周表面６１７内に形成された導電性の容器６１６を有し得る。導電性の容器６１６は、導電性の容器６１６を介して、それぞれ、電源端子６２２及びアース端子６２４上に接触点を確立するために、半径方向の湾曲６１２、６１４にほぼ一致する対称な断面を有する。

【0041】

作動において、一旦、故障したランプが除去されてしまうと、交換用ランプと共にそこに取り付けられたランプ６０４を有するランプアダプター６０６が、配電アセンブリ６００の開口部６０２の中へ開口部６０２から挿入して戻される。電気接触端子６０８、６１０の半径方向の湾曲６１２、６１４は、内側円周表面６１７と最初に接触したときに内側に圧縮され、その後、完全な挿入の際にそれらの自然な状態へと外側に跳ね返る。結果として、半径方向の湾曲６１２、６１４と導電性の容器６１６との間にスナップフィット係合が確立される。同様に、ランプアダプター６０６は、その底部６３６において提供された保持フィーチャ６２６を有し、保持フィーチャ６２６を使用して開口部６０２からランプアダプター６０６を引き出すことによって、スナップフィット係合からランプアダプター６０６を容易に解放することを可能にし得る。

【0042】

図６Ｂは、本開示の代替的な一実施形態による、配電アセンブリ６３８の概略断面図を描いている。同様に、配電アセンブリ６３８は、そこを通る（ランプアダプター６４０によって不明瞭にされている）ランプ及びランプアダプター６４０の通過を許容するようにサイズ決定された開口部６３９を有する。本実施形態では、ランプアダプター６４０が、ランプアダプター６４０の底部６４１において配置された電気接触要素６４２、６４４を介して、（図示せぬ）電源に電気的に接続されている。電気接触要素６４２、６４４は、ランプアダプター６４０の底部６４１から対称に且つ外側へ延在するリード線であり得る。電気接触要素６４２、６４４の各々は、ランプアダプター６４０の底部６４１に取り付けられた第１の端部６４２ａ、６４４ａ、及び配電アセンブリ６３８の裏側６４６上に形成された電気接触端子と係合するのに十分な望ましい距離だけ半径方向外側へ延在する、第２の端部６４２ｂ、６４４ｂを有する。電気接触端子は、アース端子６４８及び電源端子６５０を含み、それらは、電気接触要素６４２、６４４の第２の端部６４２ｂ、６４４ｂとの電気接触を確立するように構成される。一実施形態では、アース端子６４８及び電源端子６５０が、通常のヒューズクリップ、すなわち、各々が、（図６Ａで示された半径方向の湾曲６１２、６１４と同様に）半径方向の湾曲を形成するために外側に、それから、内側へ曲がる、２つの相対的に弾力性を有する金属アームの一般的な形態にあり得る。アース端子６４８及び電源端子６５０は、アース端子６４８及び電源端子６５０の開放端が、底部６４１と平行な関係にある方向に沿って向いているようなやり方で構成される。第２の端部６４２ｂ、６４４ｂは、概して、少なくともアース端子６４８及び電源端子６５０のそれぞれの上に接触点を確立するために、電気接触端子の半径方向の湾曲にほぼ一致する対称な断面を有する。

【0043】

作動において、一旦、故障したランプが除去されてしまうと、交換用ランプと共にそこに取り付けられたランプを有するランプアダプター６４０が、配電アセンブリ６３８の開口部６３９の中へ挿入して戻される。開口部６３９の中へのランプの完全な挿入の際に、ランプアダプター６４０は、時計方向へ回転し、電気接触要素６４２、６４４の第２の端部６４２ｂ、６４４ｂを、図６Ａで説明されたものと類似するやり方で、半径方向の湾曲内に係合させる。同様に、ランプアダプター６４０は、その底部６４１において提供された保持フィーチャ６５２を有し、保持フィーチャ６５２を使用してランプアダプター６４０を反時計回りに回転させることによって、スナップ係合からランプアダプター６４０を容易に解放することを可能にし得る。

【0044】

図６Ｃは、本開示の別の代替的な一実施形態による、配電アセンブリ６８２の底部６８０の斜視図を描いている。図６Ｃは、通常のヒューズクリップの一般的な形態にあり得るアース端子６７６及び電源端子６７８が、開放端６７６ａ、６７８ａが、配電アセンブリ６８２の底部６８０から下向きに面するようなやり方で構成されるということを除いて、コンセプトにおいて図６Ｂに類似する。したがって、ランプが、配電アセンブリ６８２内で形成された開口部６８６の中へ完全に挿入されたときに、ランプアダプター６７０の電気接触要素６７２、６７４が、保持フィーチャ６８４を使用して上向きにランプアダプター６７０の電気接触要素６７２、６７４を単に押すことによって、それぞれ、アース端子６７６及び電源端子６７８の半径方向の湾曲内に係合され得る。

【0045】

図７は、本開示の別の一実施形態による、配電アセンブリ７００の概略断面図を描いている。図７は、ランプアダプター７０６の電気接触要素が、配電アセンブリ７００内に提供された電気接触端子とツイストロッキング（ｔｗｉｓｔ ｌｏｃｋｉｎｇ）係合にあるということを除いて、コンセプトにおいて図５に類似する。配電アセンブリ７００は、そこを通るランプ７０４及びランプアダプター７０６の通過を許容するようにサイズ決定された開口部７０２を有する。ランプアダプター７０６は、その底部７１６から外側へ延在する細長部分７０７を有し得る。細長部分７０７は、細長部分７０７の外側表面７０９から半径方向に且つ外側へ引き延ばされた、ランプアダプター７０６の電気接触要素として働く、２つの突出した突起７０８、７１０を有する。配電アセンブリ７００は、配電アセンブリ７００の内側円周表面７１７上に提供された「Ｌ形状」の端子溝７２０を有し得る。Ｌ形状の端子溝７２０のより短い脚部は、突出した突起７０８、７１０を受け入れるように構成された導電性の容器７３０を形成する。導電性の容器７３０は、そこを通って電力が電源からランプ７０４へ供給されるところの、電源端子７１２及びアース端子７１４などの、配電アセンブリ７００内に形成された電気接触端子と電気通信する。Ｌ形状の端子溝がツイストロック係合に対して議論されたが、一方で、ねじを含み、ツイストロック係合を確立するために適切な他の形状／種類の端子フィーチャが考慮される。

【0046】

作動において、一旦、故障したランプが除去されてしまうと、交換用ランプと共にそこに取り付けられたランプ７０４を有するランプアダプター７０６が、配電アセンブリ７００の開口部７０２の中へ挿入して戻される。Ｌ形状の端子溝７２０は、完全な挿入の際に（長い軸「Ａ」の周りで）ランプアダプター７０６の約４分の１回転によって、細長部分７０７の突出した突起７０８、７１０とのツイストロック及びロック解除の作動を可能にし、突出した突起７０８、７１０と配電アセンブリ７００内に形成された電気接触端子との間の電気接続を確立する。図５及び図６Ａ〜図６Ｃで示された保持フィーチャと類似する保持フィーチャ７１８が、細長部分７０７の底部７２２において提供され、保持フィーチャ７１８を使用して、開口部７０２からランプアダプター７０６を捩じり且つ引き出すことによって、ツイストロック係合からランプアダプター７０６を容易に解放することを可能にする。

【0047】

図５〜図７で議論された実施形態は、例示目的のみであり、配電アセンブリの開口部を通るランプヘッドへの完全な挿入の際に、ランプ又はランプアダプターが、配電アセンブリ内に提供された電気接触端子に固定され且つ電気的に接続され得る限りにおいて、ランプ又は（使用されるならば）ランプアダプターに組み込むために適切な任意の電気接続／ロッキングフィーチャによって、置き代えられ得る。更に、電気接続フィーチャ、及びランプ（又はランプアダプター）保持／位置決めフィーチャは、同じである必要がない。以前に示された電気接続フィーチャの幾つかは、位置決めのために使用され、個別のフィーチャが、電気接続のために使用され得る

【0048】

更に、本開示で議論されるランプアダプターは、ランプ要素及び／又はアダプターが個別に交換できるように、ランプ要素をアダプターと取り外し可能に係合させることによって、ランプ要素の容易で素早い交換を可能にするように変形され得る。本明細書で説明されたランプ要素は、概して、フィラメント、及び光透過カプセルに連結されたプレスシール（ｐｒｅｓｓ ｓｅａｌ）を含む、光透過カプセルを含む。バルブが故障したときに、全体のランプアセンブリを交換するよりも、故障したバルブを含むランプアセンブリのランプ要素だけが交換される。したがって、ランプアダプターは、再使用できる。ランプアダプター及びランプ要素を、ランプアセンブリ内で互いに取り外し可能で相互交換可能にすることは、一旦、アダプターが購入された後でのランプ交換費用を低減させる。

【0049】

ランプ要素は、ランプアセンブリをＰＣＢ構造の中へ挿入する圧縮力を処理するのに十分な堅牢さを提供するように構成され得る。ランプアダプターは、オプションとして、アダプターの側部又は底部から交換され得るヒューズを提供し得る。ランプアダプターは、ランプ要素の一部分を受け入れるための容器も提供する。容器は、制御されたやり方で熱放射を目標に向ける助けとなるように、輪郭形成され且つコーティングされ得る。アダプターは、ランプ要素から外側の世界への熱伝達を促進するための、熱伝導特性及び冷却経路を提供し得る。結果として、ランプは、長いランプ寿命を許容するのに十分な低さの温度において作動され得る。様々な例示的ランプアダプターの詳細は、その全体において且つ全ての目的に対して参照されることによって本明細書に組み込まれる、「ＡＤＡＰＴＥＲ ＦＯＲ ＲＥＰＬＡＣＥＡＢＬＥ ＬＡＭＰ」という名称の、２０１３年１２月１９日に出願された、代理人整理番号０２１２７９、米国特許出願番号６１／９１８，４５１の中で更に説明される。

【0050】

図８Ａは、配電アセンブリが、複数の同心状の円形領域を有する単一の平坦な回路基板であるか、又は段差の付いた階段状のやり方で構成された、複数の同心状のリングタイプの回路基板であるかにかかわらず、図２Ａ〜図３の実施形態に適用可能なランプ及び電力レール（ｐｏｗｅｒ ｒａｉｌ）の例示的な一構成を示す、配電アセンブリの概略底面図を示している。（ランプ又はランプアダプターの通過のための）開口部は、明瞭さのために図８Ａ〜図８Ｃでは省略されていることに、留意すべきである。

【0051】

図８Ａで示される実施形態では、配電アセンブリ８０４が、基板支持体の軸を収容するために提供された中央開口部８０７からの増加する直径の複数の同心状の円形領域８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃを有する、単一の平坦な回路基板である。それより多い又は少ない数の同心状の円形領域が考慮されることに、留意されたい。各円形領域８０４ａ〜８０４ｃ内の（円で表される）ランプ８０２は、配電アセンブリの円周に沿って規則的な間隔が空けられている。ランプ８０２は、放射対称なやり方で配置され得る、複数の区域へグループ分けされ得る。示される一実施例では、ランプ８０２が、４つの分円（四分円Ａ〜Ｄ）へグループ分けされ、分円Ａは分円Ｃの反対側であり、分円Ｂは分円Ｄの反対側である。各分円Ａ〜Ｄは、種々の処理要求に対して基板又は処理チャンバの異なる領域の制御された放射加熱を可能とするように、個別に制御され得る。例えば、（クロスフロー処理チャンバ内のガス注入側に配置された）分円Ｂ内のランプに提供される電力信号は、ガス注入側のガス前駆体の活性を高めるために、分円Ａ、Ｃ、及びＤ内のランプに提供される電力信号よりも高くなり得る。

【0052】

図８Ｂ内で示されるある実施形態では、ランプ８０２が、円形領域８０４ａ、８０４ｂ内で直列に配置され、共通のグランドレール（ｇｒｏｕｎｄ ｒａｉｌ）８５０を有する。例えば、円形領域８０４ａ及び８０４ｂ内のランプ８０２の各々は、それぞれ、第１の電力レール８５２及び第２の電力レール８５４によって電力供給され得る。すなわち、個々のランプ８０２の電気接触要素の各々は、それぞれの電源端子及びアース端子に（図４Ａ〜図７に関連して上述されたやり方で）電気的に接続され得る。それらは、それぞれ、第１の電力レール８５２及び共通グランドレール８５０並びに第２の電力レール８５４及び共通グランドレール８５０と電気通信する。ある場合では、円形領域８０４ａ、８０４ｂ内のランプ８０２は、方位角的にバイアスされ（個別に区域制御され）、スリットバルブの位置又はガスの流入／流出などによってもたらされた不均一な電気特性のための熱損失における任意のチャンバの非対称性に対する埋め合わせを行い、又はポンプの位置によってもたらされたポンピングの非対称性に対する埋め合わせを行い得る。そのような場合に、個別の区域の電力レールが用いられて、同じ／異なる円形領域に沿った異なる分円内に配置されたランプに別々に電力供給し得る。

【0053】

ある実施形態では、共通の電力レール及びグランドレールの１以上の組が使用されて、同じ円形領域８０４ａ〜８０４ｃの異なる分円内で直列に配置されたランプ８０２に電力供給し得る。図８Ｃで示される一実施例では、分円Ａ内の円形領域８０４ｃ内のランプ８０２ａは、コネクタ８４１及び接続線８４０を介して直列な分円Ｃ内の円形領域８０４ｃ内の（ランプ８０２ａの反対側に配置された）ランプ８０２ｈに接続され得る。分円Ａ内の円形領域８０４ｃ内のランプ８０２ｂは、コネクタ８４３及び接続線８４２を介して直列な分円Ｃ内の円形領域８０４ｃ内の（ランプ８０２ｂの反対側に配置された）ランプ８０２ｇに接続され得る。分円Ａ内の円形領域８０４ｃ内のランプ８０２ｃは、コネクタ８４５及び接続線８４４を介して分円Ｃ内の円形領域８０４ｃ内の（ランプ８０２ｃの反対側に配置された）ランプ８０２ｆに接続され得る。分円Ａ内の円形領域８０４ｃ内のランプ８０２ｄは、コネクタ８４７及び接続線８４６を介して分円Ｃ内の円形領域８０４ｃ内の（ランプ８０２ｄの反対側に配置された）ランプ８０２ｅに接続され得る。ある実施形態では、分円Ａ内の円形領域８０４ｃ内のランプ８０２ａ〜８０２ｄの各々、及び分円Ｃ内の円形領域８０４ｃ内のランプ８０２ｅ〜８０２ｈの各々は、共通グランドレール８８２に接続され、共通の電力レール８８０によって電力供給され得る。すなわち、個々のランプの電気接触要素の各々は、それぞれの電源端子及びアース端子に（図４Ａ〜図７に関連して上述されたやり方で）電気的に接続され得る。それらは、それぞれ、共通の電力レール８８０及び共通グランドレール８８２と電気通信する。共通のグランドレール及び共通の電力レールは、示されるように異なる分円Ａ及びＣ内に配置され、又は同じ分円若しくは２つの隣接する分円内に配置され得る。ある場合では、円形領域８０４ｃ内のランプ８０２ａ〜８０２ｈは、方位角的にバイアスされ（個別に区域制御され）、スリットバルブの位置又はガスの流入／流出などによってもたらされた不均一な電気特性のための熱損失におけるチャンバの非対称性に対する埋め合わせを行い、又はポンプの位置によってもたらされたポンピングの非対称性に対する埋め合わせを行い得る。そのような場合に、１以上の個別の区域の電力レールが用いられて、同じ／異なる円形領域に沿った異なる分円内に配置されたランプに別々に電力供給し得る。ランプは、チャンバのデザイン及び／又は処理スキームに依存して、方位角的なバイアスを必要とするかもしれないし又は必要としないかもしれないことが考慮される。

【0054】

共通の電力レール８８０が共通のグランドレール８８２の反対側に配置されたが、共通の電力レール及びグランドレールは、同じ分円内に配置され、又は任意の２つの隣接する分円内に配置され得る。代替的に、各区域又は分円内の全てのランプが、共通の電力レール及びグランドレールによって電力供給されるように、各分円又は区域は、それ自身の電力レール及びグランドレールが提供され得る。

【0055】

図８Ａ〜図８Ｃ内で議論された実施形態のコンセプトは、放射対称なやり方で、２つの区域、３つの区域、６つの区域、８つの区域、１２の区域、又はそれより多い区域に分割されるランプに対して等しく適用可能である。幾つかの場合では、各区域又は分円内の１以上のランプに提供される電力信号は、基板上の方位角的な温度制御を可能にし、又はその区域若しくは隣接する区域内の他のランプに対する電力供給を増加させることによって、特定の区域でのランプ故障の場合に処理チャンバ内の対称性を補い得るように、独立して制御され得る。

【0056】

例示的なランプ故障検出システム
上述の説明は、ランプヘッドアセンブリのための配電アセンブリ内に開口部を提供することによって、全体のランプヘッドアセンブリを移動させることなしに、ランプの素早い交換を可能にするためのアプローチを開示する。チャンバのダウンタイムを更に低減させるために、背景技術内で上述されたように、どのランプが故障したかを素早く特定し及びどの種類の故障であるかを素早く特定することができる、改良されたランプ故障検出システムを有することが有用である。以下に、図２Ａ〜図８Ｃに関連して上述されたような様々なランプヘッドアセンブリが組み込まれ得る、ランプ故障検出システム及び対応する方法の幾つかの実施形態が、説明される。本発明の方法は、電圧測定を使用し、どのランプが故障したか、及びどの種類の故障であるかの特定を可能にするという利点を有する。この方法を利用するシステムは、先行技術の検出システムよりも、信頼でき且つ精度が高い。ランプ故障検出システムの詳細が、以下に議論される。

【0057】

図９Ａは、本開示の実施形態による、配電アセンブリに連結された支持台９０２を有する、図２Ａのランプヘッドアセンブリ２００の一部分の拡大された概略断面図を描いている。支持台９０２は、電気接触要素９０６ａ、９０６ｂを介して配電アセンブリ４５８に接続された、ランプ故障検出システム９０３を有する。ランプ故障検出システム９０３は、複数のランプのうちで故障したランプを特定し、故障の種類の特定を提供するように設定される。図９Ｂは、ランプ故障検出のための支持台９０２を通過する例示的な電気接触要素９０６ａ、９０６ｂを示す、図９Ａの支持台９０２の拡大された概略断面図である。図解の容易さのために、図９Ａの議論は、支持台９０２及びランプ故障検出システム９０３が更に含まれているということを除いて、図４Ｃに基づく。本明細書で説明される支持台９０２及びランプ故障検出システム９０３は、図２Ａ、図２Ｂ、及び図３に関連して上述された配電アセンブリの様々な実施形態に接続され得ることが、注意されるべきである。ここで、配電アセンブリは、種々の高さのランプアダプター（図２Ａ）若しくは種々の高さを有するランプ（図２Ｂ）に接続された単一の平坦な回路基板として構築され、又は処理チャンバの下側ドームの角度に従って、段差の付いた階段状の様式の複数の同心状のリングタイプの回路基板（図３）として構築され、ランプと下側ドームとの間に一定の距離を提供する。

【0058】

一実施形態では、支持台９０２が、２以上のファスナ（２つのファスナ９０８、９１０が示されている）を介して、配電アセンブリ４５８に連結され得る。ファスナ９０８、９１０は、配電アセンブリ４５８との係合のためのボルトなどの、任意の適切な接続アプローチであり得る。ファスナ９０８、９１０は、それぞれ、配電アセンブリ４５８内に形成された対応するソケット９１２、９１４の中へ挿入され得る。具体的には、支持台９０２は、ソケット９１２、９１４と位置合わせされたファスナ９０８、９１０が、支持台９０２内のそれぞれの取り付け孔９１６、９１８を通して挿入されるように構成される。結果として、ランプアダプター２０４Ｅは、支持台９０２によって支持され且つ固定される。支持台９０２及び関連する回路の設置は、（電気コネクタの選ばれた組に対して）設置されたランプが全て適切に完全に接続されることも保証する。

【0059】

ソケット９１２、９１４の中へファスナ９０８、９１０が完全に挿入されると、電気接触要素９０６ａ、９０６ｂの端部又は先端が、ランプアダプター２０４Ｅの底部４３０に接続されている金属部分４６８、４７０と物理的に接触し、接触領域におけるランプの電圧測定が可能になる。ランプの電圧測定値は、その後、導電性トレース９２０を介してランプ故障検出システム９０３内に配置された（図示せぬ）データ収集装置へ送られる。以下でより詳細に議論されるように、データ収集装置は、少なくとも２つの直列に接続されたランプによって形成された回線経路に沿って、電圧信号をサンプリングするように設定される。データ収集装置は、アナログ電圧の入力をデジタル値に変換する任意の適切な回路を含み、それらのデジタル値は、ランプ故障検出システム９０３内の（図示せぬ）コントローラに送られ、各ランプの両端子間の電圧降下が測定されて、ランプが故障状態にあるか否か及び故障状態の種類を決定する。本明細書で議論される電圧測定は、ランプアダプター２０４Ｅの底部４３０に接続された金属部分４６８、４７０と関連付けられて実行されるが、電圧測定値は、電気支持体４６０、４６２の任意の適切な位置で取得され、又は直接的にであれ間接的にであれランプの電圧測定が実行され得る限りにおいて、本開示の様々な実施形態内で議論される（ランプアダプターを有する又は有しない）ランプと電気通信する、任意の他の導電性構成要素の任意の適切な位置で取得され得ることが、理解されるべきである。電圧測定値は、ランプピン若しくは電力リード（ｐｏｗｅｒ ｌｅａｄ）などの、ランプ、又はランプに接続されたランプアダプターに関連付けられた任意の電気部品においても取得され得る。

【0060】

支持台９０２は、必要不可欠な機械強度、電気特性、及び望ましい低熱伝導率を有する、任意の適切な材料から作られ得る。そのような材料は、エポキシベースの材料又は樹脂ベースの材料を含み得るが、それらに限定されるものではない。約０．８Ｗ／（Ｋ‐ｍ）未満の熱伝導率を有する、他の適切な、硬い、電気的に孤立した、熱的に絶縁された材料も使用され、それは未だ本開示の範囲内に含まれ得る。代替的な実施形態では、支持台９０２が、一体的な構造としてランプ故障検出システム９０３を含むプリント基板（ＰＣＢ）であり得る。ランプ故障検出システム９０３の詳細が、図１０〜図１８との関連で、以下に更に議論される。

【0061】

一実施形態では、電気接触要素９０６ａ、９０６ｂが、図９Ｂで示されるばね式のピンであり得る。支持台９０２は、電気接触要素９０６ａ、９０６ｂが通過することを許容するようにサイズ決定された、通路９３０、９３２を有し得る。電気接触要素９０６ａ、９０６ｂは、それぞれの導電性パッド９２２、９２４上に配置され得る。それらは、導電性トレース９２０を介して、ランプ故障検出システム９０３内のデータ収集装置と電気通信する。電気接触要素９０６ａ、９０６ｂの各々は、導電性パッド９２２、９２４上に取り付けられたチューブ９２６、９２８内に、軸方向に包囲され得る。チューブ９２６、９２８は、それぞれ、電気接触要素９０６ａ、９０６ｂが金属部分４６８、４７０と位置合わせされることを容易にする。図４Ｃで上述されたように、金属部分４６８、４７０は、ランプアダプター２０４Ｅを適切な位置に保持し、電気コネクタ４７２、４７４がソケット４７６、４７８の中へ挿入されることを可能にする。電気的なコネクタ４７２、４７４は、それぞれ、そこを通って電力が電源からランプへ供給されるところの、（図示せぬ）アース端子及び電源供給原子などの、配電アセンブリ４５８のソケット４７６、４７８内に形成された電気接触端子との電気接触を確立する。電気接触要素９０６ａ、９０６ｂは、図１０〜図１８に関連して以下に議論される方法を使用して、金属部分４６８、４７０の電圧を測定し、ランプが故障したか否か及び故障の種類を特定する。

【0062】

代替的に、電気接触要素９０６ａ、９０６ｂは、ランプアダプター２０４Ｅの金属部分４６８、４７０との柔和な（ｇｅｎｔｌｅ）電気接触を確立することができる、任意の他の適切な接触手段であり得る。例えば、図９Ｃは、本開示の別の一実施形態による、例示的な電気接触要素９６８を示している。図９Ｃは、電圧測定のために、電気接触要素９０６ａ、９０６ｂが電気接触要素９６８で置き代えられているということを除いて、ほぼ図９Ｂと一致する。電気接触要素９６８は、概して、各々が、カンチレバーアーム９８０ａ、９８９０ｂの遠位端において形成されたマイクロプローブ９８２ａ、９８２ｂを有する、カンチレバーアーム９８０ａ、９８０ｂを含む。マイクロプローブ９８２ａ、９８２ｂが配置されるところの端部は、支持台９０２から上向きに曲がっていてもよい。ある場合では、カンチレバーアーム９８０ａ、９８０ｂが、平坦な支持領域を可能とするために窪み得る。マイクロプローブ９８２ａ、９８２ｂは、上部に先端を有し且つ底部に大きな基部を有する円錐形状を有し得る。先端は、図１０〜図１８に関連して以下に議論される方法を使用して、金属部分４６８、４７０と接触し、且つ金属部分４６８、４７０の電圧を測定するために使用され、ランプが故障したか否か及び故障の種類を特定する。

【0063】

カンチレバーアーム９８０ａ、９８０ｂは、Ｃｕ、Ａｌ、ＡｌＣｕの合金、又は任意の他の適切な材料から形成され得る。マイクロプローブ９８２ａ、９８２ｂは、Ｃｒ又はＮｉから形成され、又はカンチレバーアーム９８０ａ、９８０ｂと同じ材料から形成され得る。カンチレバーアーム９８０ａ、９８０ｂの各々は、それぞれ、導電性パッド９８６、９８８上に取り付けられた導電性ポール９８４ａ、９８４ｂに接続され、導電性パッド９８６、９８８は、導電性トレース９２０を介してランプ故障検出システム９０３内のデータ収集装置と電気通信する。同様に、導電性ポール９８４ａ、９８４ｂの各々は、導電性パッド９８６、９８８上に取り付けられたチューブ９９０、９９２内に、軸方向に包囲され得る。チューブ９９０、９９２は、それぞれ、導電性ポール９８４ａ、９８４ｂを固定し、マイクロプローブ９８２ａ、９８２ｂが金属部分４６８、４７０と位置合わせされることを容易にする。チューブ９９０、９９２は、オプションであり、必ずしも必要とされないことに留意されたい。電気接触要素が、電圧測定の目的で、ランプピン又は電力リードと適正に接触することができる限り、他の種類の電気接触要素が考慮される。

【0064】

ランプ故障検出システム９０３の様々な実施形態が、今や、より詳細に議論される。上述されたように、ランプヘッドは、何百ものタングステンハロゲンランプを含み得る。それらは、複数の放射対称な区域に分割され、各区域は、ランプの電力が各区域に対して調整され得るように、ドライバーによって個別に電力供給され得る。複数のランプが各区域内に含まれ、ランプは、典型的には、各ランプペアがドライバーに接続されるように、ペアへと分割される。各ペアの２つのランプは、図８Ａ〜図８Ｃで上述されたように直列に接続され得る。

【0065】

図１０は、１つのランプペアと電気通信するランプ故障検出システムを示している。ただ１つのランプペアが示されているが、複数のランプペアが、同じ電源と並列に接続され、使用される回路が各ランプペア内の各ランプの両端子間の電圧降下の測定を可能にする限り、同じ故障検出システム及び方法が、各ランプに対して使用され得る。図１０に戻ると、２つのランプＬ１及びＬ２が、電源１１００と直列に接続されている。この実施例では、電源は、ＡＣであるが、ＤＣ電源でもあってもよい。本実施例では、電源が、ＡＣであり、シリコン制御整流器（ＳＣＲ）ドライバーなどの、任意の適切な回路を含み得る。

【0066】

データ収集装置（ＤＡＱ）１１０８が使用されて、ポイントＡ、Ｂ、及びＣにおける電圧測定値を取得する。前述したように、電圧測定値は、電気支持体４６０、４６２の任意の適切な位置で取得され、又は直接的にであれ間接的にであれランプの電圧測定が実行され得る限りにおいて、本開示の様々な実施形態内で議論される（ランプアダプターを有する又は有しない）ランプと電気通信する、任意の他の導電性構成要素の任意の適切な位置で取得され得る。データ収集装置１１０８は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）及びアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）などの、任意の適切な回路を含み得る。ＡＤＣ変換器は、アナログの電圧入力Ｖ’_Ａ、Ｖ’_Ｂ、及びＶ’_Ｃを、コントローラ１１１０へ送られるデジタル値Ｖ_Ａ、Ｖ_Ｂ、及びＶ_Ｃに変換する。コントローラ１１１０で、各ランプの両端子間の電圧降下が決定される。本実施例では、ランプＬ１の両端子間の電圧降下が、Ｖ_Ａ−Ｖ_Ｂ＝Ｖ_Ｌ１であり、ランプＬ２の両端子間の電圧降下が、Ｖ_Ｃ−Ｖ_Ｂ＝Ｖ_Ｌ２である。コントローラ１１１０は、電圧降下値Ｖ_Ｌ１及びＶ_Ｌ２を一組の条件式に適用し、ランプが故障状態にあるか否かを決定する。このプロセスは、区域内の各ランプペアに対して繰り返され、ランプアレイの各区域に対して繰り返され得る。

【0067】

コントローラ１１１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１１０４、メモリ１１０５、及び支持回路（Ｉ／Ｏ）１１０６などの、任意の適切な構成要素を含み得る。ＣＰＵ１１０４は、ランプの作動を制御及び／又は監視し得る、任意の形態のコンピュータプロセッサであり得る。メモリ１１０５は、ＣＰＵ１１０４によって実行されるために、ソフトウェア命令及びデータが符号化され且つメモリ１１０５内に記憶され得るような、任意の種類であり得る。例えば、支持回路１１０６は、電源、入力／出力回路、アナログデジタル変換器などを含み得る。

【0068】

図１１Ａ〜図１１Ｆは、ランプが故障状態にあるか否か及び故障状態の種類を決定するために、各ランプの両端子間の電圧降下がどのようにして使用されるかを示している。Ｖ_１及びＶ_２は、それぞれ、ランプＬ１及びＬ２に対して測定されたデジタル電圧降下値を表している。図１１Ａ〜図１１Ｆによって表された各回路では、ＡＣ電圧Ｖ’が、ランプペアに印加され、対応するデジタル電圧はＶである。相ΦＡ及びΦＢは、電源が３相ＡＣであることを示し、ランプペアは、これらの２つの相のライン間電圧を横断して接続される。

【0069】

図１１Ａ〜図１１Ｆで説明されるランプ故障検出システムでは、ランプが、開状態、閉状態すなわち通常の状態、又は部分的にショートした状態の３つの状態のうちの１つにあると想定される。開状態は、内部ランプ回路がオープンであり、ランプを通って電流が流れることができないことを示している。白熱ランプの場合では、壊れたフィラメントが、開ランプ状態をもたらし得る。閉状態は、内部ランプ回路がクローズしており、通常のランプの作動の場合のように、電流はランプを通って流れることができる。部分的にショートしたランプに対して、ランプ抵抗は、その通常値未満であり、これは、ランプの両端子間の電圧降下における低減をもたらし得るが、電圧降下はゼロではないままである。完全にショートしたランプは、ランプ抵抗がゼロになった限定的な場合を表しており、ランプの両端子間の電圧降下もゼロになる。しかしながら、完全にショートしたランプの状態は、２つの理由で本方法の本実施形態に含まれない。先ず第１に、最も一般的なランプ故障のモードは、開状態又は部分的にショートした状態であり、完全にショートしたランプは起こりにくい。典型的には、ショートしたランプは、ゼロではない且つ測定可能な電圧降下を生み出すのに十分な抵抗を有する。第２に、ランプが完全にショートしたとするならば、直列な２つのランプに対する抵抗における全体の低減は、典型的には、残っている正常なランプに過負荷をかけ、それが、開状態になることをもたらす電流の大きさをもたらし得る。したがって、本実施形態に対して、ランプの両端子間のゼロ電圧降下は、ランプを通って電流が流れていないことを意味し、ランプが完全にショートしたことを意味しない。

【0070】

図１１Ａは、ランプＬ１及びＬ２の両方が通常の作動状態にあることを示している。Ｌ１の両端子間の電圧は、ゼロではない値Ｖ_１を有し、Ｌ２の両端子間の電圧は、ゼロではない値Ｖ_２を有する。両方のランプに対する通常の作動状態は、以下のように表現することができる。すなわち、Ｖ_Ｌ１≠０且つＶ_Ｌ２≠０且つ｜Ｖ_Ｌ１−Ｖ_Ｌ２｜≦αならば、Ｌ１及びＬ２は正常である。ここで、αは、通常のランプの作動状態を規定するために使用される、差動電圧閾値を表す。この閾値は、典型的には、使用されるランプの種類の経験則（ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ）及び許容可能な変動に基づいて選択される。急速加熱処理（ＲＴＰ）の場合では、許容可能な閾値が、各ランプの両端子間の平均電圧の５パーセント未満であり得る。代替的に、Ｖ_Ｌ１≠０且つＶ_Ｌ２≠０且つ｜Ｖ_Ｌ１−Ｖ_Ｌ２｜＞αならば、Ｌ１及びＬ２は正常な作動状態ではなく、故障状態がランプペアに対して規定され得る。

【0071】

図１１Ｂでは、ランプＬ１が開状態にあり、ランプＬ２が閉状態且つ通常の状態にある。この状況は、示されている電圧測定値を生み出し得る。ランプを通る電流を許容する完全な回路がもはや存在しないので、Ｌ_２の両端子間の電圧はゼロになる。しかし、Ｌ２は開状態ではないので、Ｌ１を横断して測定された電圧は、今や、ランプペアに普通に印加された電圧である値Ｖを有する。この状態は、以下のように表現され得る。すなわち、Ｖ_Ｌ１≠０且つＶ_Ｌ２＝０ならば、Ｌ１は開状態であり、Ｌ２は閉状態である。ランプＬ１に対する故障状態が存在し、信号がディスプレイスクリーンに送られ、Ｌ１及びＬ２のペアのランプが故障したことを特定し得る。Ｖ_Ｌ１＝Ｖが、上述のイフゼン（ｉｆ‐ｔｈｅｎ）文の中でＶ_Ｌ１≠０の代わりに使用されることができたが、Ｖ_Ｌ１≠０は、Ｌ１が開状態であるという結論を変えることなしに、その文を単純化する。更に、このイフゼン文は、以下のように更に短くすることができる。すなわち、Ｖ_Ｌ２＝０ならば、Ｌ１は開状態である。この文は、Ｌ２の状態を示していないが、Ｌ１が開状態であるときに常に正しい。

【0072】

図１１Ｃは、ランプＬ２が開状態であり、ランプＬ１が閉状態である場合を示しており、それは、上述された状況に類似する。この状態は、以下のように表現され得る。すなわち、Ｖ_Ｌ１＝０且つＶ_Ｌ２≠０ならば、Ｌ２は開状態であり、Ｌ１は閉状態である。更に、このイフゼン文は、以下のように更に短くすることができる。すなわち、Ｖ_Ｌ１＝０ならば、Ｌ２は開状態である。

【0073】

図１１Ｄでは、Ｌ１及びＬ２の両方のランプが、開状態である。図１１Ｄで示されるような、ある実施形態に対して、ランプ故障検出システムは、ゼロ電圧の測定値を提供するために、開回路のイベントにおいて設計され得る。この場合では、両方のランプが開状態であるときに、各ランプＬ１及びＬ２を横断して示された電圧がゼロである。開状態にある両方のランプに対する条件は、以下のように表現され得る。すなわち、Ｖ_Ｌ１＝０且つＶ_Ｌ２＝０ならば、Ｌ１及びＬ２は開状態である。他の実施形態では、ランプ故障検出システムが、両方のランプが開状態であるときに、開回路が検出されたことを示すように設計され得るが、ゼロ電圧の測定値を提供しない。

【0074】

別の１つの故障状態が、ランプペアに対して可能である。図１１Ｅでは、ランプＬ１が部分的な内部ショートを有し、ランプＬ２が正常である。この場合では、ランプＬ１及びＬ２が、両方とも開状態になく、各ランプはゼロでない電圧降下を有する。ランプＬ１内での部分的なショートは、ランプ抵抗をその通常の値未満に低減させ、これは、ランプＬ１の両端子間の電圧降下における低減をもたらすことが理解され得る。この観察は、一方のランプ内での部分的な内部ショートが、通常のランプ作動に対して予期する値を超えた、各ランプに対する電圧降下の間の差異を増加させることを示唆する。この状態は、電圧Ｖ_Ｌ２及びＶ_Ｌ１における差異が差動電圧閾値に対して比較される条件式によって表現され得る。この差異が閾値を超えるならば、そのとき、受け入れ不可能な部分的ショート状態がランプＬ１に対して特定され、故障状態が存在する。この条件式は、以下のように表現され得る。すなわち、Ｖ_Ｌ１≠０且つＶ_Ｌ２≠０且つ（Ｖ_Ｌ２−Ｖ_Ｌ１）＞Δならば、ランプＬ１は部分的なショートを有する。差動電圧の閾値Δの選択は、ランプ強度における許容可能な変動に依存するが、それは、ＲＴＰへの適用に対して各ランプの両端子間の平均電圧の８パーセント未満であり得る。更に、このイフゼン文は、以下のように更に短くすることができる。すなわち、（Ｖ_Ｌ２−Ｖ_Ｌ１）＞Δならば、ランプＬ１は部分的なショートを有する。Ｖ_Ｌ１＝０又はＶ_Ｌ２＝０のいずれかならば、ランプは開状態であり、故障状態が検出される。

【0075】

図１１Ｆは、ランプＬ２が部分的なショートを有し、ランプＬ１が正常である場合を示している。以前の故障状態に関する類似の論法が、ここで、適用される。この条件式は、以下のように表現され得る。すなわち、Ｖ_Ｌ１≠０且つＶ_Ｌ２≠０且つ（Ｖ_Ｌ１−Ｖ_Ｌ２）＞Δならば、ランプＬ２は部分的なショートを有する。上の事例で使用されたのと同じ閾値Δが、ここで、適用され、イフゼン文は更に短くされ得る。すなわち、（Ｖ_Ｌ１−Ｖ_Ｌ２）＞Δならば、ランプＬ２は部分的なショートを有する。

【0076】

図１２は、直列の３つのランプが存在するときのランプ故障検出システムに対する別の１つの実施形態である。しかしながら、本実施形態は、システムのランプを作動させるのに十分な電圧供給が存在する限り、４つ以上のランプと共に使用され得ることが、理解されるべきである。ランプヘッドは、何百ものタングステンハロゲンランプを含み得る。それらは、複数の放射対称な区域に分割され、各区域は、ＳＣＲドライバーによって個別に電力供給され、それによって、ランプの電力が各区域に対して調整され得る。複数のランプが各区域内に含まれ、ランプは、各ランプグループがＳＣＲドライバーに接続されるように、（この実施例では）３つのランプを有するグループへと分割される。各グループの３つのランプは、直列に接続される。

【0077】

図１２は、ランプ故障検出システムと電気通信する１つのランプグループを示している。ランプＬ１、Ｌ２、及びＬ３は、電源１１５４と直列に接続される。前述のように、電源は、ＡＣであるが、ＤＣ電源であってもよい。この実施例では、電源が、ＡＣであり、シリコン制御整流器（ＳＣＲ）ドライバーを表す。データ収集装置（ＤＡＱ）１１５０が、示されるように回路に接続されて、ポイントＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤにおける電圧測定値を取得する。前述したように、電圧測定値は、電気支持体４６０、４６２の任意の適切な位置で取得され、又は直接的にであれ間接的にであれランプの電圧測定が実行され得る限りにおいて、本開示の様々な実施形態内で議論される（ランプアダプターを有する又は有しない）ランプと電気通信する、任意の他の導電性構成要素の任意の適切な位置で取得され得る。ＡＤＣは、直列な全てのランプに対して、アナログの電圧入力Ｖ’_Ａ、Ｖ’_Ｂ、Ｖ’_Ｃ、及びＶ’_Ｄをデジタル値Ｖ_Ａ、Ｖ_Ｂ、Ｖ_Ｃ、及びＶ_Ｄに変換する。これらの値は、各ランプの両端子間の電圧降下を決定するコントローラ１１５２へ送られる。本実施例では、ランプＬ１の両端子間の電圧降下が、Ｖ_Ａ−Ｖ_Ｃ＝Ｖ_Ｌ１であり、ランプＬ２の両端子間の電圧降下が、Ｖ_Ｃ−Ｖ_Ｄ＝Ｖ_Ｌ２であり、ランプＬ３の両端子間の電圧降下が、Ｖ_Ｄ−Ｖ_Ｂ＝Ｖ_Ｌ３である。

【0078】

コントローラ１１５２は、電圧降下値Ｖ_Ｌ１、Ｖ_Ｌ２、及びＶ_Ｌ３を一組の条件式に適用し、ランプが故障状態にあるか否かを決定する。このプロセスは、区域内の各ランプグループに対して繰り返され、ランプアレイの各区域に対して繰り返される。

【0079】

図１３Ａ〜図１３Ｅは、ランプが故障状態にあるか否か及び故障状態の種類を決定するために、各ランプの両端子間の電圧降下がどのようにして使用されるかを示している。Ｖ_１、Ｖ_２、及びＶ_３は、それぞれ、ランプＬ１、Ｌ２、及びＬ３に対して測定されたデジタル電圧降下値を表している。図１３Ａ〜図１３Ｅによって表された各回路では、ＡＣ電圧Ｖ’が、ランプグループに印加され、対応するデジタル電圧はＶである。相ΦＡ及びΦＢは、電源が３相ＡＣであることを示し、ランプのシリーズは、これらの２つの相のライン間電圧を横断して接続される。２つのランプの事例に対して前述したように、且つ類似の理由で、ランプの両端子間のゼロ電圧降下は、ランプを通って電流が流れていないことを意味し、ランプが完全にショートしたことを意味しない。

【0080】

図１３Ａは、全てのランプが通常の作動状態にあることを示している。Ｌ１の両端子間の電圧は、ゼロではない値Ｖ_１を有し、Ｌ２の両端子間の電圧は、ゼロではない値Ｖ_２を有し、Ｌ３の両端子間の電圧は、ゼロではない値Ｖ_３を有する。全てのランプに対する通常の作動状態は、以下のように表現することができる。すなわち、直列の各ランプがゼロではない電圧値を有し、隣接するランプペアの間の電圧差の大きさが、ある閾値以下であるならば、そのとき、全てのランプは正常である。例えば、｜Ｖ_Ｌ１−Ｖ_Ｌ２｜≦α且つ｜Ｖ_Ｌ２−Ｖ_Ｌ３｜≦αならば、ランプＬ１、Ｌ２、及びＬ３は正常である。他の実施形態では、故障検出方法が、隣接しないランプペアの間の電圧差の大きさも含み得る。例えば、｜Ｖ_Ｌ１−Ｖ_Ｌ３｜≦αならば、ランプＬ１及びＬ３は正常である。２つのランプの事例におけるように、αは、通常のランプの作動状態を規定するために使用される、差動電圧閾値を表す。この閾値は、典型的には、使用されるランプの種類の経験則及び許容可能な変動に基づいて、選択される。ＲＴＰの場合では、許容可能な閾値が、各ランプの両端子間の平均電圧の５パーセント未満であり得る。直列の２つの隣接するランプがゼロではない電圧値を有し、このペアに対する電圧差の大きさが、この閾値よりも大きいならば、そのとき、ランプは、通常の作動状態にはなく、ランプペアに対して故障状態が規定され得る。例えば、｜Ｖ_Ｌ１−Ｖ_Ｌ２｜＞αならば、ランプＬ１及びＬ２は通常の作動状態ではなく、故障状態がランプペアに対して規定され得る。

【0081】

図１３Ｂでは、ランプＬ２が、開状態であり、他の全てのランプが、閉状態である。開状態は、内部ランプ回路がオープンであり、ランプを通って電流が流れることができないことを示している。ランプを通る電流を許容する完全な回路がもはや存在しないので、Ｌ１及びＬ３の両端子間の電圧はゼロになる。しかし、Ｌ２を除いてランプは閉状態なので、Ｌ２を横断して測定された電圧は、今や、３つのランプのシリーズに印加された電圧である値Ｖを有する。この状態は、直列の３つ以上のランプに一般化されて、以下のように表現され得る。すなわち、ゼロではない電圧を有する１つのランプを除いてランプの電圧がゼロであるならば、そのとき、ゼロではない電圧を有するランプは、開状態であり、電圧降下Ｖを有し、直列の他の全てのランプは、閉状態である。開状態のランプに対する故障状態が存在し、信号がディスプレイスクリーンに送られて、直列にあるどのランプが故障したかを特定する。

【0082】

図１３Ｃでは、全てのランプが、開状態である。前述したように、ある実施形態では、ＤＡＱが開回路のイベントにおいて設計され、図１３Ｃ及び図１３Ｄで示されるように、ゼロ電圧の測定値を提供する。この事例では、全てのランプが開状態であるときに、各ランプの両端子間の電圧がゼロであり、ゼロではない電圧値は、電圧測定がランプのシリーズを横断して行われる場合にのみ得られることができ、この場合の値はＶである。他の実施形態では、ランプ故障検出システムが、全てのランプが開状態であるときに開回路が検出されたことを示すように設計され、ゼロ電圧測定値を提供し得ない。図１３Ｄでは、２つのランプ、Ｌ１及びＬ２のみが開状態である。シリーズが３つ以上のランプから成り、２つ以上のランプが開状態であるときに、どのランプが開状態であり且つそうでないかを決定するために、個々のランプの両端子間の電圧降下のみを使用する不十分な情報が存在し得る。この場合の条件式は、以下のようになる。すなわち、直列の３つ以上のランプに対して、シリーズの各ランプの両端子間の電圧降下がゼロであるならば、そのとき、２つ以上のランプが開状態にある。

【0083】

別の１つの故障状態が、ランプのシリーズに対して可能である。図１３Ｅは、ランプＬ_２が部分的な内部ショートを有し、他の全てのランプが正常である場合を示している。この事例では、いずれのランプも開状態ではなく、各ランプはゼロでない電圧降下を有する。ランプＬ_２内の部分的なショートは、ランプ抵抗をその通常の値未満に低減させ、これはランプＬ_２の両端子間の電圧降下における低減をもたらすことが、理解され得る。この観察は、１つのランプ内の部分的な内部ショートが、通常のランプ作動に対して予期する値を超えた、各ランプに対する電圧降下の間の差異を増加させることを示唆する。この状態は、閾値に対して電圧Ｖ_Ｌ２及びＶ_Ｌ１における差異が比較される条件式によって、表現され得る。この差異が閾値を超えるならば、そのとき、許容不可能な部分的ショート状態がランプＬ_２に対して特定され、故障状態が存在する。この条件式は、以下のように表現され得る。すなわち、全てのランプの電圧がゼロではなく且つ（Ｖ_Ｌ１−Ｖ_Ｌ２）＞Δならば、ランプＬ_２は部分的なショートを有する。３つ以上のランプの事例では、他の隣接するランプが、ランプＬ_２がショートを有するか否かを試験するために使用されることに注意せよ。具体的には、（Ｖ_Ｌ３−Ｖ_Ｌ２）＞Δならば、そのときも、Ｌ_２はショートを有すると特定される。同じ方法論が、直列の任意のランプに対して適用され、ランプがショートしているか否かを試験し得る。更に、このイフゼン文は、以下のように更に短くすることができる。すなわち、（Ｖ_Ｌ１−Ｖ_Ｌ２）＞Δならば、ランプＬ_２は部分的なショートを有する。他の実施形態では、故障検出方法が、隣接しないランプペアの間の電圧差の大きさも含み得る。例えば、（Ｖ_Ｌ１−Ｖ_Ｌ３）＞Δならば、ランプＬ_３は部分的なショートを有する。前述のように、閾値Δの選択は、ランプ強度における許容可能な変動に依存するが、それは、ＲＴＰへの適用に対して各ランプの両端子間の平均電圧の８パーセント未満であり得る。

【0084】

図１４は、直列に接続された２つのランプに対するランプ故障を検出するために使用される、電子部品の概略的な表現である。ＳＣＲドライバーは、ランプヘッド内の全てのランプを含む、分電盤に接続され得る。この実施例では、単一のペアのみが示されている。ランプヘッド内の全てのランプは、放射対称な区域へと分割され、各区域は、各区域に対して電力が調整され得るように、別々のＳＣＲドライバーに接続される。各区域は、ランプペアへと分割され、各ペアは、故障検出システムに接続される。１つのそのようなランプペアＬ１及びＬ２が、ここで示されている。

【0085】

分電盤は、電圧測定がランプのいずれの側のポイントでも行われ得るように、各ランプのいずれの側のポイントにも接続している、送電線を有する。Ｖ’_１、Ｖ’_２、及びＶ’_３は、それぞれ、ポイント１１６０、１１６２、及び１１６４におけるアナログ電圧を表し、Ｖ_１、Ｖ_２、及びＶ_３は、対応するデジタル値を表す。各送電線は、およそ１メガオームの安定抵抗器を有する。本実施形態は、約１メガオームの安定抵抗器を示しているが、他の抵抗値が使用されてもよい。この実施形態では、安定抵抗器が、分電盤内に含まれているが、他の実施形態では、ランプ故障検出器（ＬＦＤ）の制御盤内に含まれてもよい。

【0086】

ランプ故障検出器（ＬＦＤ）の制御盤は、ＤＡＱモジュール及びコントローラモジュールを含む。コントローラは、デジタル電圧値Ｖ_１、Ｖ_２、及びＶ_３を使用して、各ランプの両端子間の電圧降下を計算する。Ｌ１の両端子間の電圧降下は、Ｖ_Ｌ１＝Ｖ_１−Ｖ_３であり、Ｌ２の両端子間の電圧降下は、Ｖ_Ｌ２＝Ｖ_２−Ｖ_３である。その後、コントローラが、図面で示される条件式を適用し、ランプ故障状態が存在するか否かを決定する。ランプが開状態であり又は内部ショートを有するならば、コントローラは、故障状態が検出されること及び故障したランプが特定されることを可能にする、ユーザインターフェース装置に信号を送る。図１４で示されるように、本実施形態では、ランプ故障検出システムが、ゼロ電圧の測定値を提供するために、開回路のイベントにおいて設計され得る。他の実施形態では、システムが、開回路が検出されたことのみを示し、その場合には、図１４で示される全てのランプの開状態に対する条件式が、もはや無関係であり得る。

【0087】

図１５Ａは、先行技術のランプ故障検出装置の概略図であり、図１５Ｂは、本開示の一実施形態の図である。両方の図面の比較は、ＬＦＤの制御盤と分電盤との間の接続方法における差異を示している。１５の区域が示され、各区域がＳＣＲドライバーを含む。１５の区域が図１５Ｂで示されているが、本開示の他の実施形態において、異なる区域の数が使用されてもよい。先行技術の実施例では、各区域及び関連付けられたドライバーが、ランプ故障検出器（ＬＦＤ）の制御盤１１７０に接続され、ＬＦＤの制御盤は、分電（ＰＤ）盤１１７２に接続される。ＰＤ盤１１７２に対するＬＦＤの制御盤１１７０の接続は、多くの異なるコネクタの位置合わせを必要とし、これは時間がかかるプロセスである。また、この構成は、任意の電力がＰＤ盤１１７２及びその中のランプに供給され得る前に、ＬＦＤの制御盤１１７０が存在することを必要とする。図１５Ｂを参照すると、本実施形態は、異なる接続構成を示している。ＰＤ盤１１７４及びその中のランプが、ＬＦＤの制御盤１１７６なしに作動可能となり得るように、各区域内のＳＣＲドライバーが、ＰＤ盤１１７４に直接的に接続される。単一のコネクタ１１７８は、ＰＤ盤１１７４及びＬＦＤの制御盤１１７６が、共に接続されることを可能にし、２つの盤の接続を大幅に単純化する。更に、ＬＦＤの制御盤１１７６によって受信される電圧信号は、およそ１メガオームの安定抵抗器のために、約５Ｖ及び約０．１ｍＡまでである。フィルター回路１１８０は、ＬＦＤ制御盤によって見られる信号電圧を最大で約５Ｖまでに制限し得る。

【0088】

図１６では、本開示のＬＦＤの制御盤の一実施形態の構造が、より詳細に示されている。（図９Ａ及び図９Ｂで示された電気コネクタ９０６ａ、９０６ｂなどの）マルチピンコネクタは、ＬＦＤの制御盤が、分電盤に接続されることを可能にする。各ランプ区域内の各ランプペアからの電圧信号は、通信チャネル１１９６を介してプロセッサ１２１０によって指示されたように、これらの信号をサンプリングする、マルチプレクサ（ＭＵＸ）の中へ入力される。ＡＤＣは、アナログ信号を、プロセッサ１２１０へ送られるデジタル値へと変換する。本実施形態では、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）がプロセッサとして使用されるが、他のプロセッサが使用されてもよい。ＦＰＧＡは、各ランプペアの各ランプの両端子間の電圧降下を計算し得る。ＦＰＧＡは、ランプ故障条件式が予めプログラムされ、これらの条件式を適用して、ランプが開状態にあるか又は内部ショートを有しているかを決定する。ＤＣ／ＤＣ変換器が、ＬＦＤの制御盤の部分として示されている。２４ＶのＤＣ電源入力１２００が、ＤＣ間変換器によって降圧され、ＬＦＤの構成要素に電力を提供する。入力／出力回路１１９０は、データインＤＩＮ１１９４及びデータアウトＤＯＵＴ１１９２によって表されるように、ＦＰＧＡとの電気通信を可能にする。

【0089】

本開示の以前の実施形態では、２つ以上の直列のランプが考慮されてきた。ある用途では、電源の両端子間のただ１つのランプを接続することが、望ましい又は必要であり得る。例えば、ランプヘッド内のランプの全体の数が奇数ならば、但し、ランプペアが各故障検出回路のための基本直列ユニットとして使用されるべきならば、そのとき、単一のランプがペアになっていないままである。各ランプの両端子間の電圧降下を使用する故障検出方法は、検出回路がわずかに修正されなければ、単一のランプの場合に使用されることができず、又は代替的な方法が使用される。以下のランプ故障検出方法は、単一のランプの事例を取り扱う。

【0090】

図１７は、ランプが１以上の更なるランプと直列に配置できない場合に、ランプ故障検出方法が、どのように使用され得るかを示している。２つのランプＬ１及びＬ２は、ランプヘッド内の複数の放射対称な区域のうちの１つの区域を表し得るように示されたＳＣＲドライバーなどの、電源と並列に接続される。各ランプは、電源を横断して個々に接続される。ホール効果電流センサが、分電盤内の各ランプの近傍に配置される。電流出力信号Ｉ_Ｌ１及びＩ_Ｌ２は、信号をサンプリングし且つそれらをＡＤＣへ送ってアナログ信号をデジタルに変換することができる、ＬＦＤの制御盤及びマルチプレクサ（ＭＵＸ）へ送られる。デジタル信号は、その後、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などのプロセッサ１３１０へ送られ、それは、イフゼン文を電流信号に適用して、Ｌ１又はＬ２が故障状態にあるか否かを決定することができる。イフゼン文は、単に、各ランプの電流信号と比較される閾値電流値βであり得る。例えば、Ｉ_Ｌ１＜βならば、故障状態がランプＬ１に対して存在し得る。電流出力信号は、非常に弱い可能性があるので、１以上の増幅器１３００が、ＬＦＤの制御盤内に含まれて、信号の電圧を上げることができ、ランプ故障のイフゼン文が、増幅された信号に適用され得る。

【0091】

図１８は、典型的なＲＴＰの時間対温度の曲線を示している。温度の安定状態１４１０は、電圧が印加されるが非常に低い電力設定で印加されたランプを表しており、それは、ＲＴＰサイクルの開始直前である。ＲＴＰサイクルの開始は、温度傾斜１４２０によって表される。開状態のランプに対する検出方法は、そのような温度の安定状態１４１０において適用され、又は非常に遅い温度傾斜の間に適用され得る。ランプ故障検出装置は、十分に短い時間間隔においてランプヘッドの各ランプが開状態にあるかチェックし、各ＲＴＰチャンバに対してＲＴＰサイクルの開始の直前に検出方法の適用を可能にすることができる。ショートした可能性があるランプに対する故障検出は、頻繁ではない間隔において、可能であれば、一日に一回又は二回、且つチャンバのスループットに対する影響がないときに実行され得る。他の実施形態では、ランプ故障検出方法が、ＲＴＰシステムの予定された保守の間に実行され得る。

【0092】

ランプ故障検出方法は、ランプ故障情報に基づいて、基板処理のための熱処理パラメータを調整するためにも使用され得る。一実施形態では、ショートした状態又はランプの開状態に対する検出方法が、ランプ強度における変動に対して最も敏感なそれらのランプ区域に対する基板処理の間に実行され、故障ランプの効果を埋め合わせるために、対応するランプ電力の調整が、ランプ故障信号を使用して行われ得る。他の実施形態では、基板処理の前、間、又は後に、種々のランプ区域に対する電力供給量が変更され、又は種々の処理パラメータが変化され、故障ランプの影響を補うことができる。

【0093】

本開示の利益は、ランプヘッドアセンブリのための配電アセンブリ内に開口部を提供することによって、全体のランプヘッドアセンブリを移動させることなしに、ランプの容易で素早い交換を行い得ることを含む。開口部は、配電アセンブリを通るランプの通過を許容するようにサイズ決定される。更に、本開示は、各ＲＴＰチャンバのためのＲＴＰサイクルの開始の直前に、それぞれ別の時間に、開状態のランプのみチェックすることによって、ＲＴＰシステムのスループットを低減させることを避け、システムのダウンタイムを最小化する、ランプ故障検出方法も提供する。開状態のランプのみをチェックすることは、開状態のランプ及びショートしたランプの両方をチェックするよりも時間がかからないが、開状態のランプは、典型的には、部分的にのみショートしたランプよりも、放射の均一性に対するより大きな影響を有する。

【0094】

以上の説明は、本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲を逸脱することなく本開示の他の更なる実施形態を考案することができ、本開示の範囲は以下の特許請求の範囲によって定められる。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図11D】

【図11E】

【図11F】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図13C】

【図13D】

【図13E】

【図14】

【図15A】

【図15B】

【図16】

【図17】

【図18】