特開 2024-156730 フルウエハレーザ加熱式ＥＰＩチャンバ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024156730

(43)【公開日】2024-11-06

(54)【発明の名称】フルウエハレーザ加熱式ＥＰＩチャンバ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/268 20060101AFI20241029BHJP

   C23C 16/46 20060101ALI20241029BHJP

【ＦＩ】

H01L21/268 J

C23C16/46

H01L21/268 G

【審査請求】有

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024117747

(22)【出願日】2024-07-23

(62)【分割の表示】P 2022563145の分割

【原出願日】2021-08-11

(31)【優先権主張番号】17/011,781

(32)【優先日】2020-09-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【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

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】ラウ， シュー－クワン

(72)【発明者】

【氏名】タヌス， アデル ジョージ

(72)【発明者】

【氏名】ゲニス， パトリック シー．

(72)【発明者】

【氏名】イェー， ジーユエン

(57)【要約】      （修正有）

【課題】冷却板を通して配置され、熱プロセスチャンバ内の基板を加熱するように配向された１又は複数のレーザを有するチャンバを提供する
【解決手段】処理チャンバ１００ａは、チャンバ本体１０６、プロセスガス入口１３２、ガス出口１３６、上部窓１１０、下部窓１１２、基板支持体１２４及び上部加熱デバイス１７５を含む。上部加熱デバイスは、レーザ加熱デバイスであり、１又は複数のレーザアセンブリを含む。レーザアセンブリは、上部光源１６２、冷却板１５５、光ファイバ１６０及び照射窓を含む。
【選択図】図１Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板処理用チャンバであって、
チャンバ本体と、
前記チャンバ本体の側壁を貫通して配置されたガス入口と、
前記チャンバ本体の側壁を貫通し、前記ガス入口の反対側に配置されたガス出口と、
上部窓と、
下部窓と、
上部加熱デバイスであって、更に、
上部冷却板と、
前記上部冷却板に配置された１又は複数の上部ベース部材と、
１又は複数の上部光源と、
第１の端部において前記１又は複数の上部光源に接続され、第２の端部において前記上部ベース部材に接続された１又は複数の光ファイバと、
前記上部ベース部材内及び前記１又は複数の光ファイバと前記上部窓との間に配置された照射窓と
を含む、上部加熱デバイスと
を備える、チャンバ。

【請求項2】

下部加熱デバイスを更に備え、前記下部加熱デバイスは、
下部冷却板と、
前記下部冷却板に配置された１又は複数の下部ベース部材と、
１又は複数の下部光源と、
第１の端部において前記１又は複数の下部光源に接続され、第２の端部において前記下部ベース部材に接続される１又は複数の光ファイバと、
前記下部ベース部材内及び前記１又は複数の光ファイバと前記下部窓との間に配置された照射窓と
を含む、請求項１に記載のチャンバ。

【請求項3】

前記１又は複数の上部光源は１０以上の光源を含む、請求項１に記載のチャンバ。

【請求項4】

前記照射窓は更に、前記１又は複数の光ファイバによって放射されたレーザビームを円錐形ビームに発散させるためのレンズを含む、請求項１に記載のチャンバ。

【請求項5】

前記上部冷却板は、前記上部冷却板中に配置された１又は複数の冷却水チャネルを含む、請求項１に記載のチャンバ。

【請求項6】

前記上部窓は石英窓である、請求項１に記載のチャンバ。

【請求項7】

前記石英窓は、前記石英窓を貫通して配置された１又は複数の窓開口部を有する反射型石英窓である、請求項６に記載のチャンバ。

【請求項8】

前記上部窓はドーム状の窓である、請求項６に記載のチャンバ。

【請求項9】

前記上部冷却板は更に、前記上部冷却板を貫通して配置された１又は複数の開口部を含む、請求項１に記載のチャンバ。

【請求項10】

前記１又は複数の開口部は円錐台形状を有する、請求項９に記載のチャンバ。

【請求項11】

基板処理用チャンバであって、
チャンバ本体と、
前記チャンバ本体の側壁を貫通して配置されたガス入口と、
前記チャンバ本体の側壁を貫通し、前記ガス入口の反対側に配置されたガス出口と、
上部窓と、
下部窓と、
上部加熱デバイスであって、更に、
上部冷却板であって、上部冷却板を貫通して配置された１又は複数の開口部を有する上部冷却板と、
前記上部冷却板に配置された１又は複数の上部ベース部材と、
１又は複数の上部光源と、
前記１又は複数の上部光源と前記上部ベース部材とに接続された１又は複数の光ファイバと、
前記上部ベース部材内及び前記１又は複数の光ファイバと前記上部窓との間に配置された照射窓と
を含む、上部加熱デバイスと、
下部加熱デバイスと
を備える、チャンバ。

【請求項12】

前記上部窓は上部石英ドームであり、前記下部窓は下部石英ドームである、請求項１１に記載のチャンバ。

【請求項13】

前記上部窓は上部反射型石英ライナであり、前記下部窓は下部反射型石英ライナである、請求項１１に記載のチャンバ。

【請求項14】

チャンバ本体の内面に配置された不透明な石英体ライナを更に備える、請求項１３に記載のチャンバ。

【請求項15】

上部窓は更に、前記上部窓を貫通して配置された１又は複数の窓開口部を含み、下部窓は更に、それを貫通して配置された１又は複数の窓開口部を含む、請求項１４に記載のチャンバ。

【請求項16】

前記１又は複数の開口部は円錐台形状を有し、前記円錐台の狭い部分は１又は複数の上部ベース部材に隣接している、請求項１５に記載のチャンバ。

【請求項17】

前記円錐台の広い部分は上部窓に隣接し、前記上部窓を貫通して配置された１又は複数の窓開口部にアライメントされている、請求項１６に記載のチャンバ。

【請求項18】

基板処理用チャンバであって、
チャンバ本体と、
前記チャンバ本体の側壁を貫通して配置されたガス入口と、
前記チャンバ本体の側壁を貫通し、前記ガス入口の反対側に配置されたガス出口と、
上部窓と、
下部窓と、
前記上部窓と前記下部窓との間に配置された基板支持体と、
上部加熱デバイスであって、更に、
上部冷却板であって、上部冷却板を貫通して配置された１又は複数の開口部を有する上部冷却板と、
前記上部冷却板に配置された１又は複数の上部ベース部材と、
１又は複数の上部光源と、
前記１又は複数の上部光源と前記上部ベース部材とに接続された１又は複数の光ファイバであって、前記１又は複数の上部光源によって前記光ファイバに発散型レーザが供給される、１又は複数の光ファイバと、
前記上部ベース部材内及び前記１又は複数の光ファイバと前記上部窓との間に配置された照射窓と
を含む、上部加熱デバイスと、
下部加熱デバイスと
を備える、チャンバ。

【請求項19】

前記照射窓は同軸レンズを含む、請求項１８に記載のチャンバ。

【請求項20】

前記上部窓は前記上部冷却板の底面に配置され、前記上部冷却板は前記チャンバ本体の上部に配置される、請求項１８に記載のチャンバ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［０００１］本明細書に記載の実施形態は、概して、熱プロセスチャンバ内のレーザ加熱システムに関する。より具体的には、本明細書に記載の実施形態は、冷却板を通して配置され、熱プロセスチャンバ内の基板を加熱するように配向された１又は複数のレーザを有するレーザ加熱アセンブリに関する。

【背景技術】

【0002】

［０００２］半導体基板は、集積デバイス及びマイクロデバイスの製造を含む様々な用途で処理される。しかしながら、基板を処理するための従来のハードウェアは、大型であり、多種多様なチャンバ構成要素を必要とする。更に、従来のハードウェアは、プロセスばらつきのプロセス不足に悩まされている。

【0003】

［０００３］エピタキシャル処理におけるチャンバの複雑さを軽減し、プロセスの柔軟性を高める従来の試みは、チャンバ加熱の主要な源としてランプを使用することによる限界に遭遇した。更に、従来の試みは、コストが高く、作業空間内の広い面積を占める大きい設置面積を有する。したがって、半導体処理における改良された熱プロセスチャンバに対するニーズが存在する。

【発明の概要】

【0004】

［０００４］本開示は、概して、熱処理チャンバで半導体処理を行うための装置及び方法に関する。一実施形態では、基板処理用チャンバは、チャンバ本体と、チャンバ本体の側壁を貫通して配置されたガス入口と、チャンバ本体の側壁を貫通し、ガス入口の反対側に配置されたガス出口と、上部窓と、下部窓と、上部加熱デバイスとを含む。上部加熱デバイスは、上部冷却板と、上部冷却板に配置された１又は複数の上部ベース部材と、１又は複数の上部光源と、第１の端部において１又は複数の上部光源に接続され、第２の端部において上部ベース部材に接続された１又は複数の光ファイバと、上部ベース部材内及び１又は複数の光ファイバと上部窓との間に配置された照射窓とを含む。

【0005】

［０００５］別の実施形態では、基板処理用チャンバは、チャンバ本体と、チャンバ本体の側壁を貫通して配置されたガス入口と、チャンバ本体の側壁を貫通し、ガス入口の反対側に配置されたガス出口と、上部窓と、下部窓と、上部加熱デバイスと、下部加熱デバイスとを含む。上部加熱デバイスは、それを貫通して配置された１又は複数の開口部を有する上部冷却板と、上部冷却板に配置された１又は複数の上部ベース部材と、１又は複数の上部光源と、１又は複数の上部光源と上部ベース部材とに接続された１又は複数の光ファイバと、上部ベース部材内及び１又は複数の光ファイバと上部窓との間に配置された照射窓とを含む。

【0006】

［０００６］更に別の実施形態では、基板処理用チャンバは、チャンバ本体と、チャンバ本体の側壁を貫通して配置されたガス入口と、チャンバ本体の側壁を貫通し、ガス入口の反対側に配置されたガス出口と、上部窓と、下部窓と、上部窓と下部窓との間に配置された基板支持体と、上部加熱デバイスと、下部加熱デバイスとを含む。上部加熱デバイスは、それを貫通して配置された１又は複数の開口部を有する上部冷却板と、上部冷却板に配置された１又は複数の上部ベース部材と、１又は複数の上部光源と、１又は複数の上部光源と上部ベース部材とに接続された１又は複数の光ファイバと、上部ベース部材内及び１又は複数の光ファイバと上部窓との間に配置された照射窓とを含む。１又は複数の上部光源によって光ファイバに発散型レーザが供給される。

【0007】

［０００７］上述した本開示の特徴を詳細に理解できるように、一部が添付の図面に例示されている実施形態を参照しながら、上記に要約した本開示をより具体的に説明する。しかし、添付の図面は例示的な実施形態を単に示すものであり、したがって、範囲を限定するものと見なすべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1A】本明細書に記載の第１の実施形態に係る処理チャンバを示す概略断面図である。

【図1B】本明細書に記載の第２の実施形態に係る処理チャンバを示す概略断面図である。

【図2A】本明細書に記載の第３の実施形態に係る処理チャンバを示す概略断面図である。

【図2B】本明細書に記載の第４の実施形態に係る処理チャンバを示す概略断面図である。

【図3】図１Ａ～図１Ｂ又は図２Ａ～図２Ｂのいずれかに含まれるものと同様のレーザアセンブリを示す概略断面図である。

【図4】Ａは、第１の実施形態に係る、基板上の加熱分布の概略平面図であり、Ｂは、第２の実施形態に係る、基板上の加熱分布の概略平面図である。

【図5A】第５の実施形態に係る処理チャンバを示す概略断面図である。

【図5B】第６の実施形態に係る処理チャンバを示す概略断面図である。

【図5C】第７の実施形態に係る処理チャンバを示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［００１４］理解を容易にするために、可能な限り、図に共通の同一要素を示すのに同一の参照番号を使用している。一実施形態の要素及び特徴は、更に詳述することなく、他の実施形態に有益に組み込まれ得ると考えられる。

【0010】

［００１５］本開示の実施形態は、概して、半導体処理のための装置及び方法に関し、より具体的には、熱プロセスチャンバに関する。熱処理チャンバは、エピタキシャル堆積チャンバである。熱処理チャンバは、チャンバ本体と、チャンバ本体の側壁を貫通して配置されたガス入口と、チャンバ本体の側壁を貫通し、ガス入口に対向するように配置されたガス出口と、上部窓と、下部窓と、上部加熱デバイスとを含む。上部加熱デバイスは、上部冷却板と、上部冷却板に配置された１又は複数の上部ベース部材と、１又は複数の上部光源と、第１の端部において１又は複数の上部光源に接続され、第２の端部において上部ベース部材に接続された１又は複数の光ファイバと、上部ベース部材内及び１又は複数の光ファイバと上部窓との間に配置された照射窓とを含む。

【0011】

［００１６］本明細書に記載の実施形態は、基板を加熱するように設計されたレーザ加熱装置を用いる。レーザ加熱装置は、エピタキシャル堆積チャンバ内に配置される基板の表面の全体を加熱するように設計される。レーザ加熱装置を用いることにより、基板の加熱をより直接的に制御することが可能になる。本明細書で説明するように、レーザ加熱装置を上部及び下部石英窓を含むチャンバで使用するように、既存のエピタキシャル堆積チャンバにレーザ加熱装置を事後設置することが可能である。レーザ加熱装置は、代替的に、異なるエピタキシャル堆積構造を形成することを可能し、これにより、ランプアセンブリの代わりにレーザ加熱装置を用いるように、処理チャンバを劇的に簡略化して構築することができる。

【0012】

［００１７］図１Ａ～図１Ｂは、本明細書に記載の第１の実施形態及び第２の実施形態に係る処理チャンバ１００ａ、１００ｂを示す概略断面図である。図１Ａの処理チャンバ１００ａは、チャンバ本体１０６、プロセスガス入口１３２、ガス出口１３６、上部窓１１０、下部窓１１２、上部加熱デバイス１７５、及び基板支持体１２４を含む。第１の処理チャンバ１００ａ及び第２の処理チャンバ１００ｂの両方は、下部加熱アセンブリを有する。第１の処理チャンバ１００ａは更に、下部ランプアセンブリ１４４を含む。

【0013】

［００１８］チャンバ本体１０６は、第１の処理チャンバ１００ａの外郭体である。チャンバ本体１０６は、処理領域１０２を取り囲み、処理領域１０２の側壁を形成する。チャンバ本体１０６は、リッド１０８と、リッド１０８に配置された上部加熱デバイス１７５とを支持する。チャンバ本体１０６は、アルミニウムチャンバ本体であってよい。幾つかの実施形態では、チャンバ本体１０６は、複数の構成要素を含む。処理領域１０２は、チャンバ本体１０６、上部窓１１０、及び下部窓１１２によって画定される。基板支持体１２４は、処理領域１０２内に配置される。

【0014】

［００１９］ライナ１３０は、チャンバ本体１０６の内面に配置される。ライナ１３０は、チャンバ本体１０６を、基板処理の副生成物による損傷及び汚染から保護する。ライナ１３０は、アルミニウム又は酸化アルミニウムのライナであってよく、保護コーティングを含んでいてよい。ライナ１３０は、容易に取り外し可能であり、予防メンテナンス中に定期的に交換される。

【0015】

［００２０］プロセスガス入口１３２及びガス出口１３６は、チャンバ本体１０６を貫通して配置される。プロセスガス入口１３２は、プロセスガス供給源１３８と処理領域１０２とを流体的に接続する。プロセスガス入口１３２は、複数のガス入口を含み、例えば、プロセスガス入口１３２は、チャンバ本体１０６の第１の側面に沿って等間隔に配置された５つ以上のガス入口（図示せず）を含む。各プロセスガス入口１３２は、プロセスガス供給源１３８から処理領域１０２内にプロセスガスを流すように構成される。プロセスガス供給源１３８は、基板処理用の処理ガスを処理領域１０２に供給することができる任意の適切なガス供給源であってよい。好適なガスには、特に、シリコン含有前駆体、窒素含有前駆体、及び酸素含有前駆体が含まれる。

【0016】

［００２１］ガス出口１３６は、ガス出口１３６がガス排気口１３６であって処理領域１０２からプロセスガスを排気するように、プロセスガス入口１３２の反対側に配置される。ガス出口１３６は、プロセスガス入口１３２の真向かいに配置される。ガス出口１３６は、３つ以上のガス出口１３６を含み得る。ガス出口１３６は、真空ポンプ等のポンプ１４２に接続される。ガス出口１３６は、処理領域１０２とポンプ１４２とを流体的に接続する。

【0017】

［００２２］パージガス入口１３４は、プロセスガス入口１３２の下方に、チャンバ本体１０６を貫通して配置される。パージガス入口１３４は、処理領域１０２をパージガス供給源１４０に流体的に接続する。パージガス入口１３４は、処理ガス入口１３２と平行である。パージガス入口１３４は、基板支持体１２４が処理位置にあるとき、基板支持面１２６の垂直下方の面内に配置される。パージガス入口１３４及びパージガス供給源１４０によって供給されるパージガスは、アルゴン、窒素、又はヘリウム等の任意の適切なパージガスであってよい。

【0018】

［００２３］上部窓１１０は、基板支持体１２４の上方及びチャンバ本体１０６内に配置される。上部窓１１０は、中央窓１１４及び周辺支持体１１８を含む。中央窓１１４は、ドーム形状を有し、処理領域１０２及び基板支持体１２４から外向きに弓なりになっている。中央窓１１４は、石英ドームであり、光学的に透明であるため、加熱アセンブリによって生成される放射エネルギーがそこを通過することができる。中央窓１１４は、中央窓１１４の外側エッジに沿って配置された周辺支持体１１８によって支持される。周辺支持体１１８は、中央窓１１４に接続し、これもまた、石英材料であってよい。周辺支持体１１８は、周辺支持体１１８がチャンバ本体１０６によって支持されるように、チャンバ本体１０６の一部の上部に配置される。ドームとして図示したが、上部窓１１０は代替的に平面であってよいと考えられる。

【0019】

［００２４］下部窓１１２は、基板支持体１１４の支持体１７１の下方及び上部窓１１０の下方に配置される。下部窓は、チャンバ本体１０６内に位置し、中央窓１１６及び周辺支持体１２０を含む。中央窓１１６は、ドーム形状を有し、処理領域１０２及び基板支持体１２４から外向きに弓なりになっている。中央窓１１６は、基板支持体１２４の支持軸１５０の周囲に配置される。中央窓１１６は、石英ドームであり、光学的に透明であるため、加熱アセンブリによって生成される放射エネルギーがそこを通過することができる。中央窓１１６は、中央窓１１６の外側エッジに沿って配置された周辺支持体１２０によって支持される。周辺支持体１２０は、中央窓１１６に接続し、これもまた、石英であってよい。周辺支持体１２０は、周辺支持体１１８がチャンバ本体１０６によって支持されるように、チャンバ本体１０６内のレッジの上部に配置される。ドームとして図示したが、下部窓１１２は代替的に平面であってよいと考えられる。

【0020】

［００２５］下部ランプアセンブリ１４４は、下部窓１１２の下方に配置される。下部ランプアセンブリ１４４は、複数の加熱ランプ１４６を介して支持体１７１の下面１７０を加熱するように構成される。加熱ランプ１４６は、下部窓１１２の下方に所定の分布で配置され得る。下部ランプアセンブリ１４４は、チャンバ底部１４８の上方に配置され得る。

【0021】

［００２６］基板支持体１２４は、基板支持体１２４が処理領域１０２内にあるように、チャンバ本体１０６内に配置される。基板支持体１２４は、支持軸１５０と、支持体１７１と、基板支持面１２６と、下面１７０とを含む。支持体１７１は、支持軸１５０の上部に配置される。支持軸１５０は、下面１７０から下向きに、下部窓１１２の開口部を貫通して延在する。基板支持面１２６は、支持体１７１の上面であり、下面１７０と平行である。基板支持面１２６には、基板１０４が配置され得る。

【0022】

［００２７］上部加熱デバイス１７５は、上部冷却板１５５と、上部冷却板１５５に配置された１又は複数の上部ベース部材１５８と、１又は複数の上部光源１６２と、１又は複数の上部光源１６２と１又は複数の上部ベース部材１５８とに接続された１又は複数の光ファイバ１６０とを含む。上部加熱デバイス１７５は、リッド１０８の上部及び上部窓１１０の上方に配置される。上部加熱デバイス１７５は、基板１０４の上面１２８を加熱するように構成される。

【0023】

［００２８］第１の処理チャンバ１００ａには、上部冷却板１５５を貫通する１０以上の開口部１５６が存在する。１０以上の開口部１５６は各々、垂直に対して鋭角に配置された側壁を含む。リッド１０８は、複数のリッド開口部１０９を含む。複数のリッド開口部１０９は、上部冷却板１５５を貫通して形成された開口部１５６にアライメントされる。上部ベース部材１５８は、各開口部１５６に隣接して配置される。１又は複数の上部ベース部材１５８の各々は、それに接続された１つの光ファイバ１６０を有する。各光ファイバ１６０は、１又は複数の上部光源１６２に接続される。１又は複数の上部光源１６２は、格納ブロックの内部にあってよい。１又は複数の上部光源１６２は、光ファイバ１６０を通し、上部冷却板１５５内の開口部１５６を通してレーザを投射する。レーザは、光ファイバ１６０を出た後に発散し、基板１０４の上面１２８上に投射される。上部加熱デバイス１７５は、基板１０４に制御された加熱を提供し、下部ランプアセンブリ１４４で使用される加熱ランプ等の加熱ランプの代わりに使用可能である。

【0024】

［００２９］下部ランプアセンブリ１４４と上部加熱デバイス１７５の両方に、コントローラ１６４が接続される。コントローラ１６４は、上部光源１６２及び加熱ランプ１４６の各々の設定を制御する。コントローラ１６４は、下部ランプアセンブリ１４４及び上部加熱デバイス１７５の各々に電力を供給する。コントローラ１６４は、基板１０４の温度を測定するために用いられる１又は複数のセンサ（図示せず）から入力を受信することができ、必要に応じて下部ランプアセンブリ１４４又は上部加熱デバイス１７５のいずれかの設定を調節し得る。

【0025】

［００３０］図１Ｂは、第２の処理チャンバ１００ｂの概略断面図である。第２の処理チャンバ１００ｂは、第１の処理チャンバ１００ａと同様であるが、下部ランプアセンブリ１４４ではなく、下部加熱デバイス１４５を含む。

【0026】

［００３１］下部加熱デバイス１４５は、下部冷却板１８２と、下部冷却板１８２に配置された１又は複数の下部ベース部材１８０と、１又は複数の下部光源１７６と、１又は複数の下部光源１７６と１又は複数の下部ベース部材１８０とに接続された１又は複数の光ファイバ１７８とを含む。下部加熱デバイス１４５は、チャンバ底部１４８の下方及び下部窓１１２の下方に配置される。下部加熱デバイス１４５は、支持チャック下面１７０を加熱するように構成される。

【0027】

［００３２］第２の処理チャンバ１００ｂには、上部冷却板１５５を貫通する１０以上の開口部１５６と、下部冷却板１８２を貫通する１０以上の開口部１８４とが存在する。１０以上の開口部１８４の各々は傾斜した開口部であり、垂直に対して鋭角に配置された側壁を含む。下部冷却板１８２を貫通する１０以上の開口部１８４は、図１Ａに関して説明した１０以上の開口部１５６と同様である。チャンバ底部１４８は、複数の底部開口部１１１を含む。複数の底部開口部１１１は、下部冷却板１８２を貫通して形成された開口部１８４にアライメントされる。下部ベース部材１８０は、各開口部１８４に隣接して配置される。１又は複数の下部ベース部材１８０の各々は、それに接続された１つの光ファイバ１７８を有する。各光ファイバ１７８は、１又は複数の下部光源１７６に接続され得る。１又は複数の下部光源１７６は、格納ブロックの内部にあってよい。１又は複数の下部光源１７６は、光ファイバ１７８を通して、及び下部冷却板１８２内の開口部１８４を通してレーザを投射する。レーザは、光ファイバ１７８を出た後に発散し、支持体１７１の支持チャック下面１７０上に投射される。下部加熱デバイス１４５は、支持チャック下面１７０に制御された加熱を提供し、下部ランプアセンブリ１４４で使用される加熱ランプ等の加熱ランプの代わりに使用することが可能である。

【0028】

［００３３］上部加熱デバイス１７５及び下部加熱デバイス１４５の両方に、コントローラ１６４が接続される。コントローラ１６４は、上部光源１６２及び下部光源１７６の各々の設定を制御する。コントローラ１６４は、下部加熱デバイス１４５及び上部加熱デバイス１７５の各々に電力を供給し得る。コントローラ１６４は、基板１０４の温度を測定するために用いられる１又は複数のセンサ（図示せず）から入力を受信することができ、必要に応じて下部ランプアセンブリ１４４又は上部加熱デバイス１７５のいずれかの設定を調節し得る。基板１０４の温度を測定するために、第２の処理チャンバ１００ｂ内のランプアセンブリを用いずに、高温度計（図示せず）を用いることもできる。

【0029】

［００３４］図２Ａ～図２Ｂは、本明細書に記載の第３の実施形態及び第４の実施形態に係る処理チャンバ２００ａ、２００ｂを示す概略断面図である。処理チャンバ２００ａは、熱処理チャンバである。処理チャンバ２００ａは、チャンバ本体２０１、ガス入口１３２、ガス出口１４２、基板支持体１２４、上部窓２０４、下部窓２０６、上部加熱デバイス１７５、下部加熱デバイス１４５、及びコントローラ１６４を含む。ガス入口１３２、ガス出口１４２、基板支持体１２４、上部加熱デバイス１７５、下部加熱デバイス１４５、及びコントローラ１６４は、図１Ａ及び図１Ｂに関して上述したものと同様である。

【0030】

［００３５］チャンバ本体２０１は、処理領域２０２を取り囲む。チャンバ本体２０１は、処理領域２０２の少なくとも一部を囲み、そこに装備される加熱システムのための少なくとも２つの開口部を有する。上部加熱デバイス１７５は、チャンバ本体２０１の上部開口部等の第１の開口部を覆い、下部加熱デバイス１４５は、チャンバ本体２０１の底部開口部等の第２の開口部を覆っている。チャンバ本体２０１は、プロセスガス入口１３２、パージガス入口１３４、及びチャンバ本体２０１を貫通して配置されたガス出口１３６を含む。プロセスガス入口１３２及びパージガス入口１３４は、チャンバ本体２０１の第１の側面に沿って配置されている。ガス出口１３６は、ガス出口１３６がプロセスガス入口１３２及び／又はパージガス入口１３４と約１８０度の角度をなすように、プロセスガス入口１３２及びパージガス入口１３４の反対側に配置され、チャンバ本体２０１の第２の側面に沿って配置される。

【0031】

［００３６］チャンバ本体２０１の内側面に、チャンバ側面ライナ２１０が配置される。チャンバ側面ライナ２１０は、チャンバ本体２０１の内面を覆い、上部加熱デバイス１７５及び下部加熱デバイス１４５を用いた基板１０４の加熱によって引き起こされるダメージからチャンバ本体２０１を保護する。チャンバ側面ライナ２１０は、石英ライナであり、例えば、不透明石英ライナである。チャンバ側面ライナ２１０が不透明であることにより、チャンバ本体２０１全体に発散した放射エネルギーが、チャンバ本体２０１に衝突する前にチャンバ側面ライナ２１０に吸収され得る。チャンバ側面ライナ２１０は、チャンバ本体２０１内でヒートシンクとして機能し、チャンバ側面ライナ２１０が放射エネルギーを吸収し、処理領域２０２内の温度を一定に保つことを支援し得る。

【0032】

［００３７］上部窓２０４は、上部加熱デバイス１７５に隣接して、上部加熱デバイス１７５の上部冷却板１５５の底面に沿って上部ベース部材１５８の反対側に配置される。上部窓２０４は、フラット窓であり、石英でできている。上部窓２０４は、その下面に反射コーティングを有する石英であり、上部窓２０４に衝突する放射エネルギーが反射されるようになっている。反射石英材料の使用は、処理領域２０２内のプロセスガス及び放射エネルギーから上部冷却板１５５を保護する。上部窓２０４の反射コーティングは、その上に形成された保護酸化物又は窒化物層を有する金層等の多層誘電体コーティングであってよい。また、反射コーティングは、反射率を向上させるために強化された改質石英材料であってよい。反射コーティングは、赤外線領域での反射を強化するために使用される。上部窓２０４は、その中に配置された複数の窓開口部２１２を含む。窓開口部２１２は、上部冷却板１５５の各開口部１５６にアライメントされる。窓開口部２１２の数は、上部冷却板１５５の開口部１５６の数に等しい。開口部１５６及び窓開口部２１２は、上部加熱デバイス１７５からのレーザを基板１０４上に放射するために配置される。開口部１５６及び窓開口部２１２は、同心円状に配置され得る、アレイ状に配置され得る、又は螺旋状に配置され得る。

【0033】

［００３８］下部窓２０６は、下部加熱デバイス１４５に隣接して、下部加熱デバイス１４５の下部冷却板１８２の上面に沿って下部ベース部材１８０の反対側に配置される。下部窓２０６は、フラット窓であり、石英でできていてよい。下部窓２０６は、その下面に反射コーティングを有する石英であり、下部窓２０６に衝突する放射エネルギーが反射されるようになっている。反射石英材料の使用は、処理領域２０２内のプロセスガス及び放射エネルギーから下部冷却板１８２を保護する。下部窓２０６の反射コーティングは、その上に形成された保護酸化物又は窒化物層を有する金層等の多層誘電体コーティングであってよい。また、反射コーティングは、反射率を向上させるために強化された改質石英材料であってよい。反射コーティングは、赤外線領域での反射を強化するために使用される。下部窓２０６は、その中に配置された複数の窓開口部２１４を含む。窓開口部２１４は、下部冷却板１８２の各開口部１８４にアライメントされる。窓開口部２１４の数は、下部冷却板１８２の開口部１８４の数に等しい。

【0034】

［００３９］処理チャンバ２００ａは、図１Ｂの第２の処理チャンバ１００ｂから大幅に簡略化されている。処理チャンバ２００ａは、平面的な上部冷却板１５５及び上部窓２０４と、平面的な下部冷却板１８２及び下部窓２０６とを有する。上部冷却板１５５、上部窓２０４、下部冷却板１８２、及び下部窓２０６の平面性により、チャンバサイズを縮小し、全体の設置面積を縮小することができる。

【0035】

［００４０］図２Ｂは、処理チャンバ２００ｂを示す図である。処理チャンバ２００ｂは、図２Ａの処理チャンバ２００ａと同様であるが、上部加熱デバイス２２０及び下部加熱デバイス２３０は、上部加熱デバイス１７５及び下部加熱デバイス１４５に取って代わるものである。上部窓２０４及び下部窓２０６は、上部窓開口部２４０及び下部窓開口部２５０がそれぞれ開口部２３８及び開口部２４８にアライメントされるように、変更される。

【0036】

［００４１］上部加熱デバイス２２０は、上部冷却板１５５と、上部冷却板１５５に配置された１又は複数の上部ベース部材２３６と、１又は複数の上部光源２３２と、１又は複数の上部光源２３２と１又は複数の上部ベース部材２３６とに接続された１又は複数の光ファイバ２３４とを含む。上部加熱デバイス２２０は、上部窓２０４の上部に配置される。上部加熱デバイス２２０は、基板１０４の上面１２８を加熱するように構成される。

【0037】

［００４２］処理チャンバ２００ｂには、上部冷却板１５５を貫通する１又は複数の開口部２３８が存在する。図２Ｂに示す実施形態では、上部冷却板１５５を貫通する１つの開口部２３８が形成されている。１つの開口部２３８は、基板１０４の上方の中心にあり、基板支持体１２４の基板支持面１２６の上方の中心にある。各開口部２３８は、傾斜した開口部であり、垂直に対して鋭角に配置された側壁を含む。上部ベース部材２３６は、各開口部２３８に隣接して配置される。１又は複数の上部ベース部材２３６の各々は、それに接続された１つの光ファイバ２３４を有する。各光ファイバ２３４は、１又は複数の上部光源２３２に接続される。１又は複数の上部光源２３２は、格納ブロックの内部にあってよい。１又は複数の上部光源２３２は、光ファイバ２３４を通して、及び上部冷却板１５５内の開口部２３８を通してレーザを投射する。レーザは、光ファイバ２３４を出た後に発散し、基板１０４の上面１２８上に投射される。

【0038】

［００４３］下部加熱デバイス２３０は、下部冷却板１８２と、下部冷却板１８２に配置された１又は複数の下部ベース部材２４６と、１又は複数の下部光源２４２と、１又は複数の下部光源２４２と１又は複数の下部ベース部材２４６とに接続された１又は複数の光ファイバ２４４とを含む。下部加熱デバイス２３０は、下部窓２０６の下方に配置される。下部加熱デバイス２３０は、位置決めされた基板支持体１７０及び／又は基板１０４を加熱するように構成される。

【0039】

［００４４］処理チャンバ２００ｂには、下部冷却板１８２を貫通する１又は複数の開口部２４８が存在する。１又は複数の開口部２４８の各々は、傾斜した開口部であり、垂直に対して鋭角に配置された側壁を含む。下部冷却板１８２を貫通する１又は複数の開口部２４８は、図１Ｂに関して説明した開口部１８４と同様である。幾つかの実施形態では、１又は複数の開口部２４８は、下部冷却板１８２を貫通する２つの開口部を含む。２つの開口部２４８の各々は、２つの開口部の各々が基板支持体１２４の支持軸１５０の対向する側にあるように、基板支持面１２６の中心から水平にオフセットされていてよい。他の実施形態では、下部冷却板１８２を貫通する１つの開口部等の単一の開口部があり、単一の開口部は基板支持面１２６の中心から水平にオフセットされていてよい。単一の開口部はレンズアセンブリを含んでいてよく、これにより、オフセットされた単一の開口部は、放射エネルギーの均一なリングを支持体１７１の支持チャック下面１７０上に投射することができ、放射エネルギーの均一なリングは支持軸１５０を中心としている。

【0040】

［００４５］下部ベース部材２４６は、各開口部２４８に隣接して配置される。１又は複数の下部ベース部材２４６の各々は、それに接続された１つの光ファイバ２４４を有する。各光ファイバ２４４は、１又は複数の下部光源２４２に接続され得る。１又は複数の下部光源２４２は、格納ブロックの内部にあってよい。１又は複数の下部光源２４２は、光ファイバ２４４を通して、及び下部冷却板１８２内の開口部２４８を通してレーザを投射する。レーザは、光ファイバ２４４を出た後に発散し、支持体１７１の支持チャック下面１７０に投射される。下部加熱デバイス２４２は、支持チャック下面１７０に制御された加熱を提供し、下部ランプアセンブリ１４４で使用される加熱ランプ等の加熱ランプの代わりに使用可能である。

【0041】

［００４６］上部窓２０４は、上部加熱デバイス２２０に隣接して、上部加熱デバイス１７５の底面に沿って上部ベース部材１５８の反対側に配置される。上部窓２０４は、処理チャンバ２００ｂの上部を覆い、全体的なリッドアセンブリの一部である。上部窓２０４は、図２Ａで説明した上部窓２０４と同様の材料である。上部窓２０４は、その中に配置された少なくとも１つの窓開口部２４０を含む。窓開口部２４０は、上部冷却板１５５の開口部２３８にアライメントされる。窓開口部２４０の数は、上部冷却板１５５の開口部２３８の数に等しい。

【0042】

［００４７］下部窓２０６は、下部加熱デバイス２３０に隣接して、下部加熱デバイス２３０の下部冷却板１８２の上面に沿って下部ベース部材２４６の反対側に配置される。下部窓２０６は、フラット窓であり、図２Ａの下部窓２０６と同様の材料であってよい。下部窓２０６は、その中に配置された１又は複数の窓開口部２５０を含む。窓開口部２５０は、下部冷却板１８２の各開口部２４８にアライメントされる。窓開口部２５０の数は、下部冷却板１８２の開口部２４８の数に等しい。幾つかの実施形態では、１つの開口部２４８のみが冷却板１８２を貫通して形成され、１つの下部ベース部材２４６が開口部２４８に隣接している。この実施形態では、下部窓２０６は、開口部２４８に隣接する１つの窓開口部２５０を含む。幾つかの実施形態では、２つの開口部２４８が冷却板１８２を貫通して形成され、２つの開口部２４８に隣接し、それにアライメントされるように形成された２つの窓開口部２５０が存在する。

【0043】

［００４８］処理チャンバ２００ｂは、図１Ｂの第２の処理チャンバ１００ｂから大幅に簡略化されている。処理チャンバ２００ｂは、平面的な上部冷却板１５５及び上部窓２０４と、平面的な下部冷却板１８２及び下部窓２０６とを有する。上部冷却板１５５、上部窓２０４、下部冷却板１８２、及び下部窓２０６の平面性により、チャンバサイズを縮小し、全体の設置面積を縮小することができる。

【0044】

［００４９］図３は、図１Ａ～図１Ｂ又は図２Ａ～図２Ｂのいずれかに含まれるのと同様のレーザアセンブリ３００を示す概略断面図である。レーザアセンブリ３００は、上部冷却板１５５の一部と、上部窓２０４の一部と、上部ベース部材１５８と、光ファイバ１６０と、光源１６２と、照射窓３０８とを含む。上部冷却板１５５、上部窓２０４、上部ベース部材１５８、光ファイバ１６０、及び光源１６２は、上述した通りである。レーザアセンブリ３００は、上部加熱デバイス１７５、２２０及び下部加熱デバイス１４５、２３０に用いられるレーザアセンブリのいずれかと同様であり、これらに代えて用いられ得る。レーザアセンブリ３００の要素は、上部加熱デバイス１７５、２２０、又は下部加熱デバイス１４５、２３０の中に組み込まれ得る。

【0045】

［００５０］上部冷却板１５５は、上面３３２と下面３３４とを含む。上面３３２及び下面３３４の両方は、平面である。上面３３２は、下面３３４の反対側である。上部冷却板１５５は、その中に配置された冷却チャネル３０６を含む。冷却チャネル３０６は、上部冷却板１５５を貫通して形成され、上部冷却板１５５を通して水又は他の冷却流体を循環させるために使用され得る。冷却チャネル３０６は、任意の適切な方法で配置することができ、上部冷却板１５５を、約２００℃未満、約１５０℃未満、１００℃未満等、約２５０℃未満の温度に維持するように構成される。幾つかの実施形態では、上部冷却板１５５の温度は、約２５℃から約１００℃、例えば、約２５℃から約７０℃である。上部冷却板１５５の上面は、一般に、上部冷却板１５５の底面よりも低温である。上部冷却板１５５は、アルミニウム材料又はニッケルメッキを有するステンレス鋼等の金属材料を含む。また、上部冷却板１５５は、銅材料も含み得る。また、高い熱伝導率を有する他の耐食性合金も用いることができる。

【0046】

［００５１］幾つかの実施形態では、冷却チャネル３０６は、上部冷却板１５５の上面３３２に配置されたパイプであり、したがって、上部冷却板１５５自体を貫通して配置されない。上部冷却板１５５は、上部冷却板１５５の上面３３２内に配置された少なくとも１つのＯリング溝３１２を有する。Ｏリング溝３１２は、円形であり、照射窓３０８の下に形成される。Ｏリング溝３１２には、流体密封真空シールを形成することを容易にするために、Ｏリング、又は他のシールが配置される。

【0047】

［００５２］上部冷却板１５５を貫通して形成された開口部１５６は、円錐台であり、部分的に円錐形である。開口部１５６は、上部冷却板１５５の上面３３２で狭く、上部冷却板１５５の下面３３４で広くなっている。光ファイバ１６０と開口部１５６との間に光学素子が配置される実施形態では、上面３３２における開口部１５６の直径は、約０．１ｍｍから約１５ｍｍ、例えば約１ｍｍから約１０ｍｍ、例えば約２ｍｍから約７ｍｍである。光ファイバ１６０と開口部１５６との間に光学素子が配置されている間の下面３３４における開口部１５６の直径は、約２ｍｍから約２５ｍｍ、例えば、約５ｍｍから約２０ｍｍである。ファイバレーザが光ファイバ１６０として用いられる実施形態では、上面３３２における開口部１５６の直径は、約１０μｍ～約２００μｍ、例えば、約５０μｍから約１５０μｍ、例えば、約１００μｍである。ファイバレーザが光ファイバ１６０として用いられる実施形態では、下面３３４における開口部１５６の直径は、約５０μｍから約２５０μｍ、例えば、約７５μｍから約１５０μｍ、例えば、約１００μｍである。冷却板開口壁３０２は、上部冷却板１５５の下面３３４に対して、約４５度から約８５度の角度をなしていてよく、開口部１５６を貫通し、上部冷却板１５５の下面３３４に垂直な垂線に対して例えば約５度から約５５度、例えば約５度から約４５度、例えば約１０度から約３５度の角度をなしていてよい。

【0048】

［００５３］上部窓２０４は、上部冷却板１５５の下面３３４に隣接して配置される。上部窓２０４は、上面３３６及び底面３３８を含む。上面３３６及び底面３３８は、平面であり、互いに平行である。上部窓２０４の上面３３６は、上部冷却板１５５の下面３３４に接触する。上部窓２０４は、それを貫通して配置された窓開口部２１２を含む。窓開口部２１２は、上部冷却板１５５を貫通する開口部１５６にアライメントされる。

【0049】

［００５４］開口部１５６が部分的に円錐形であるように、窓開口部２１２は円錐台である。窓開口部２１２は、上部窓２０４の上面３３６で狭く、上部窓２０４の底面３３８で広くなっている。上面３３６における窓開口部２１２の直径は、上部冷却板１５５の下面３３４における開口部１５６の直径と等しい。底面３３８における窓開口部２１２の直径は、約０．１ｍｍから約２０ｍｍ、例えば、約２ｍｍから約２０ｍｍ、例えば、約５ｍｍから約１０ｍｍである。窓開口部壁３０４は、上部窓２０４の底面３３８に対して約４５度から８５度の角度、例えば上部窓２０４の下面３３８に対して約５５度から約８０度の角度をなしていてよい。窓開口部壁３０４の角度は、冷却板開口部壁３０２の角度と等しい。

【0050】

［００５５］上部窓２０４の材料は、石英材料である。幾つかの実施形態では、上部窓２０４は、反射石英材料である。反射石英材料は、上部窓２０４に衝突する放射エネルギーの４０％を超える、例えば放射エネルギーの５０％を超える、例えば放射エネルギーの６０％を超える放射エネルギーを反射し得る。上部窓２０４は、約１ｍｍから約３０ｍｍ、例えば約２ｍｍから約２５ｍｍ、例えば約５ｍｍから約２０ｍｍの厚さ３３０を有する。

【0051】

［００５６］上部ベース部材１５８は、円筒形部品であってよい。上部ベース部材１５８は、レーザヘッドホルダ、ねじ取付部、又は光ファイバ１６０を上部冷却板１５５に隣接して保持するための他の任意の装置であってよい。上部ベース部材１５８は、アルミニウム、ステンレス鋼、又は銅材料でできている。幾つかの実施形態では、上部ベース部材１５８は、上部冷却板１５５と同じ材料でできている。同様の材料を用いることで、同様の熱膨張を得ることができる。上部ベース部材１５８は、上部冷却板１５５の上面３３２に配置される。上部ベース部材１５８は、その中に配置された照射窓３０８を含む。上部ベース部材１５８は更に、その中に配置された光ファイバ１６０の一方の端部の少なくとも一部を含む。上部ベース部材１５８は、その中に配置された中央通路３５０を含む。中央通路３５０は、垂直通路であり、上部ベース部材１５８の中央を通過している。照射窓３０８及び光ファイバ１６０の少なくとも一部は、中央通路３５０内に配置される。

【0052】

［００５７］上部ベース部材１５８は更に、その中に配置されたＯリング溝３１０を含む。Ｏリング溝３１０は、照射窓３０８に隣接して配置される。Ｏリング溝３１０は、Ｏリング、又は他のシールを受け入れる大きさであり、上部冷却板１５５のＯリング溝３１２の反対側に配置され得る。照射窓３０８は、上部冷却板１５５のＯリング溝３１２と上部ベース部材１５８のＯリング溝３１０との間に配置される。上部ベース部材１５８は、上部冷却板１５５の上面３３２に固定される。上部ベース部材１５８は、糊等の接着剤、又はボルト等の締め具によって上面３３２に固定され得る。

【0053】

［００５８］光ファイバ１６０は、光源１６２から上部ベース部材１５８及び照射窓３０８にレーザ照射を輸送するために用いられる。光ファイバ１６０は、内側ファイバ３４０と外側クラッディング３４４とを含む。内側ファイバ３４０は、レーザ照射の輸送に用いられる光ファイバケーブルである。外側クラッディング３４４は、内側ファイバ３４０の周囲に配置され、内側ファイバ３４０を保護するためのクラッディングである。内側ファイバ３４０の外径３４２は、約３００μｍから約１０００μｍ、例えば、約４００μｍから約９００μｍ、例えば、約５００μｍから約８００μｍである。幾つかの実施形態では、内側ファイバ３４０の外径は、約６００μｍである。幾つかの実施形態では、外側クラッディング３４４の外径３２０は、約５ｍｍから約１２ｍｍ、例えば、約６ｍｍから約１０ｍｍ、例えば、約８ｍｍである。光ファイバ１６０は、光ファイバ１６０内の全ての光が完全に反射され、光ファイバ１６０の長さに沿って逃げない、ほぼ完全な内部反射を有し得る。

【0054】

［００５９］レーザ３２２は、光ファイバ１６０の端部から出力される。レーザ３２２は、発散型レーザであってよい。レーザ３２２は、赤外線レーザ又は可視光レーザであり、約４００ナノメートル（ｎｍ）から１ミリメートル（ｍｍ）、例えば約４００ｎｍから約１７００ｎｍ、例えば約４００ｎｍから約１１００ｎｍ、例えば約７００ｎｍから約１１００ｎｍの波長を有する放射エネルギーを出力する。レーザ３２２は、約１０Ｗから約１００００Ｗ、例えば約１００Ｗから約５０００Ｗ、例えば約２００Ｗから約１０００Ｗの電力を有するビームを出力する。レーザ３２２は、照射窓３０８の方に方向づけされる。レーザ３２２は、照射窓３０８内の光学部品によって操作され、約２ｍｍから約１０ｍｍ、例えば約４ｍｍから約７ｍｍの上部直径３１６を有する円錐形ビーム３２４として出力される。円錐形ビーム３２４は発散型であり、円錐形ビーム３２４が基板１０４の上面１２８に近づくにつれ広がる。円錐形ビーム３２４は広がり、基板１０４の上面１２８で約５０ｍｍから約１００ｍｍ、例えば約７０ｍｍから約８０ｍｍの底部直径３１８を有する。円錐形ビーム３２４は、照射窓３０８から基板１０４の上面１２８まで、約５０ｍｍから約１５０ｍｍ、例えば約７５ｍｍから約１２５ｍｍの垂直距離３１４を移動する。移動した垂直距離３１４と底部直径３１８との比は、約２：１から約１：１．５、例えば約１．５：１から約１：１である。

【0055】

［００６０］本明細書に記載の実施形態では、光ファイバ１６０及び照射窓３０８は、光ファイバ１６０によって放射されたエネルギーの１％未満、例えば約０．５％未満、例えば約０．２５％未満、例えば約０．１５％未満が、光ファイバ１６０によって放射された後に窓、上部ベース部材１５８又は光ファイバ１６０自体によって吸収されるように構成される。幾つかの実施形態では、照射窓３０８は、レーザ３２２を円錐形ビーム３２４として放射する前に、レーザ３２２から約１．６Ｗの電力を吸収する。

【0056】

［００６１］光源１６２は、単一のレーザダイオードであってよい、又は複数のレーザダイオードであってよい。光源１６２が単一のレーザダイオードである実施形態では、光源１６２は高出力レーザダイオードであり、各光ファイバ１６０を通して流れるように、光学部品を用いて分割され得る。複数の光源１６２が利用される実施形態では、光源１６２は、単一の光ファイバ１６０に直接結合される。幾つかの実施形態では、光源１６２の数は、１０以上の光源１６２等、上部冷却板１５５を貫通して形成される開口部１５６の数に等しい。

【0057】

［００６２］照射窓３０８は、光学部品である、又はその中に配置された１又は複数の光学部品を含む。照射窓３０８は、レーザ３２２を発散させ、円錐形ビーム３２４を形成するように構成される。照射窓３０８は、発散レンズ又は同軸レンズ等のレンズであってよい、又はそれを含み得る。幾つかの実施形態では、照射窓３０８は、単一又は複数のリング状ビームを形成し得る。

【0058】

［００６３］レーザ３２２及び円錐形ビーム３２４は、赤外線（ＩＲ）又は可視光線を含み、幾つかの実施形態では、約１ｕｍ以上の波長を有する。レーザ３２２の波長は、本明細書でより詳細に説明する。

【0059】

［００６４］上部加熱デバイス２２０、下部加熱デバイス１４５、及び下部加熱デバイス２３０の各々は、図３に関連して説明したような要素を含む。下部加熱デバイス１４５及び下部加熱デバイス２３０のレーザアセンブリ３００が記載される実施形態では、上部（ｕｐｐｅｒ）／上部（ｔｏｐ）及び下部／底部記述子の各々は、逆もあり得る。

【0060】

［００６５］図４Ａは、第１の実施形態に係る基板１０４の上面１２８の加熱分布の概略平面図である。加熱分布は、複数のホットスポット４０１を含む。ホットスポット４０１は、単一の円錐形ビーム３２４が複数のホットスポット４０１の各ホットスポット４０１を形成するように、レーザアセンブリ３００によって放射される円錐形ビーム３２４によって形成される。図４Ａのホットスポット４０１は、螺旋パターン４０３で示されている。螺旋パターン４０３は更に、コイルとして表され得る。各円錐形ビーム３２４によって形成されたホットスポット４０１は、約８００℃から約１５００℃、例えば約９００℃から約１３００℃、例えば約１０００℃から約１２００℃の温度に到達し得る。

【0061】

［００６６］１０を超えるレーザアセンブリ３００及びホットスポット４０１、例えば１５を超えるレーザアセンブリ３００及びホットスポット４０１、例えば２０を超えるレーザアセンブリ３００及びホットスポット４０１が存在し得る。各ホットスポット４０１は、他のホットスポット４０１と重なっていてよい。図４Ａに示すホットスポット４０１は、例示的なものである。ホットスポット４０１は、直径が約５０ｍｍ、例えば約６０ｍｍを超えていてよい、例えば直径約５０ｍｍから約１００ｍｍ、例えば直径約６０ｍｍから約８０ｍｍであってよい。一実施例では、ホットスポット４０１は、基板１０４が回転したときに基板１０４の均一な加熱が達成されるように、基板１０４の中心から異なる半径距離に位置決めされる。上記実施例では、ホットスポット４０１は互いに角度的にオフセットしていてよいが、ホットスポット４０１の半径距離は重なっていてよい。

【0062】

［００６７］図４Ｂは、第２の実施形態に係る基板１０４の加熱分布の概略平面図である。基板１０４の上面１２８に沿った加熱分布の第２の実施形態は、複数の同心円状の加熱ゾーン４０２を含む。同心円状の加熱ゾーン４０２は、中央ゾーン４１０と、複数の環状ゾーン４１２とを含む。加熱ゾーン４０２の間には、環状間隙４０４があってよい。環状間隙４０４は、各加熱ゾーン４０２の厚さ４０８を変更することによって、大きさを調節することができる。加熱ゾーン４０２の厚さ４０８は、幾つかの実施形態では、環状間隙４０４がなく、基板１０４の上面１２８全体が加熱ゾーン４０２で覆われるように、調節される。

【0063】

［００６８］幾つかの実施形態では、７以上の加熱ゾーン４０２、例えば１０以上の加熱ゾーン４０２、例えば１４以上の加熱ゾーンがあってよい。中央ゾーン４１０の直径は、各環状ゾーン４１２の厚さ４０８と同じであってよい。各環状ゾーン４１２の厚さ４０８は、約５ｍｍから約５０ｍｍ、例えば、約１０ｍｍから約４０ｍｍであってよい。環状間隙４０２の厚さ４０６は、環状間隙４０２の厚さ４０６が無視できるように、約０ｍｍであってよい。

【0064】

［００６９］各加熱ゾーン４０２は、単一のレーザアセンブリ３００によって形成されていてよい、又は全ての加熱ゾーン４０２が単一のレーザアセンブリ３００によって形成されていてよい。各加熱ゾーン４０２が単一のレーザアセンブリ３００によって形成される実施形態では、少なくとも１つのレーザアセンブリ３００は、基板１０４の上面１２８の中心から水平にオフセットしている。全ての加熱ゾーン４０２が単一のレーザアセンブリ３００として形成される実施形態では、単一のレーザアセンブリ３００が利用され得る。単一のレーザアセンブリ３００は、照射窓内に１又は複数の同軸レンズを含み得る。

【0065】

［００７０］図５Ａ～図５Ｃは、第５の実施形態、第６の実施形態、及び第７の実施形態に係る処理チャンバ５００ａ、５００ｂ、５００ｃを示す概略断面図である。処理チャンバ５００ａ、５００ｂ、５００ｃは、上部ベース部材２３６及び１又は複数の下部ベース部材２４２内に配置された１又は複数のデジタル光処理アセンブリ５２２、５２４を含む。図５Ａの処理チャンバ５００ａは、図２Ｂの処理チャンバ２００ｂと同様であるが、上部加熱デバイス５２０及び下部加熱デバイス５３０が、上部加熱デバイス２２０及び下部加熱デバイス２３０に取って代わるものである。上部加熱デバイス５２０は更に、上部デジタル光処理（ＤＬＰ）アセンブリ５２２を含み、下部加熱デバイス５３０は更に、下部ＤＬＰアセンブリ５２４を含む。上部ＤＬＰアセンブリ５２２及び下部ＤＬＰアセンブリ５２４は、コントローラ１６４に接続される。コントローラ１６４は、ＤＬＰアセンブリ５２２、５２４を制御して、処理領域２０２内の放射エネルギーの分布を制御し得る。

【0066】

［００７１］上部加熱デバイス５２０は、上部冷却板１５５の上部に配置され、１又は複数の上部ベース部材２３６は、上部冷却板１５５に配置される。１又は複数の光ファイバ２３４は、１又は複数の上部光源２３２及び１又は複数の上部ベース部材２３６に接続される。上部ＤＬＰアセンブリ５２２は、上部ベース部材２３６内に配置され、デジタルマイクロミラーディスプレイ（ＤＭＤ）を使用して、１又は複数の光ファイバ２３４によって放射された光を基板１０４の上面１２８全体に方向づけする。上部加熱デバイス５２０は、上部窓２０４の上部に配置される。上部加熱デバイス５２０は、基板１０４の上面１２８を加熱するように構成される。

【0067】

［００７２］下部加熱デバイス５３０は、下部冷却板１８２の底部に配置され、１又は複数の下部ベース部材２４６は、下部冷却板１８２に配置される。１又は複数の光ファイバ２４４は、１又は複数の下部光源２４２及び１又は複数の下部ベース部材２４６に接続される。下部ＤＬＰアセンブリ５２４は、下部ベース部材２４６内に配置され、ＤＭＤを用いて、１又は複数の光ファイバ２４４によって放射される光を支持体１７１の下面１７０全体に散乱させる。下部加熱デバイス５３０は、下部窓２０６の底部に配置される。

【0068】

［００７３］上部加熱デバイス５２０によって放射される放射エネルギーは、基板１０４の異なる領域に向かって散乱する光ビーム５２６として示される。１又は複数の光ファイバ２３４は、複数の光ファイバ２３４の束であってよい。各光ファイバ２３４は、別個の上部光源２３２等の別個の放射エネルギー源を含む。下部加熱デバイス５３０によって放射される放射エネルギーは、光ビーム５２８として示され、基板１０４の異なる領域に向かって散乱する。１又は複数の光ファイバ２４４は、各光ファイバ２４４が別個の下部光源２４２等の別個の放射エネルギー源を含むような、光ファイバ２４４の束であってよい。

【0069】

［００７４］ＤＬＰアセンブリの代替として、上部ＤＬＰアセンブリ５２２及び下部ＤＬＰアセンブリ５２４の各々を、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）アセンブリに置き換えることができる。ＬＣＤアセンブリは、ＤＬＰアセンブリと同様の目的を果たし、光ファイバ２３４によって供給される放射エネルギーを散乱させ、制御するために使用され得る。

【0070】

［００７５］図５Ｂの処理チャンバ５００ｂは、図５Ａの処理チャンバ５００ａと同様であるが、上部加熱デバイス５４０及び下部加熱デバイス５５０は、上部加熱デバイス５２０及び下部加熱デバイス５３０に取って代わるものである。上部加熱デバイス５４０は、開口部２３８の上に配置された上部ＤＬＰアセンブリ５２２を含む。処理チャンバ５００ｂでは、上部光源２３２は、上部ＤＬＰアセンブリ５２２に隣接し、集中光ビーム５５２が光ビーム５５４に方向転換して基板１０４全体に発散される前に、集中光ビーム５５２を上部ＤＬＰアセンブリ５２２に供給するように構成される。集中光ビーム５５２は、上部光源２３２内の光源によって生成された複数の光ビームであってよく、制御及び調節性の向上を促進する。下部加熱デバイス５３０はまた、開口部２４８に隣接し、その下方に配置された下部ＤＬＰアセンブリ５２４も含む。下部光源２４２は、下部ＤＬＰアセンブリ５２４に集中光ビーム５５６を供給するように構成される。集中光ビーム５５６は、下部ＤＬＰアセンブリ５２４に接触した後、光ビーム５５８に方向転換し、支持体１７１の下面１７０全体に発散される。集中光ビーム５５６は、下部光源２４２内のレーザダイオードによって生成された複数の光ビームであってよい。

【0071】

［００７６］図５Ｃの処理チャンバ５００ｃは、図５Ａの処理チャンバ５００ａ及び図５Ｂの処理チャンバ５００ｂと同様であるが、上部加熱デバイス５２０、５４０及び下部加熱デバイス５３０、５５０が、上部加熱デバイス５６０及び下部加熱デバイス５７０に置き換えられている。上部加熱デバイス５６０は、開口部２３８の上に配置された上部ＤＬＰアセンブリ５２２と、レーザ源５６２がチャンバ側面ライナ２１０を貫通して配置されるようにチャンバ本体２０１の側壁を貫通して配置されたレーザ源５６２とを含む。処理チャンバ５００ｃでは、レーザ源５６２は、集中光ビーム５５２が光ビーム５５４に方向転換して基板１０４全体に発散される前に、集中光ビーム５５２を上部ＤＬＰアセンブリ５２２に供給するように構成される。集中光ビーム５５２は、レーザ源５６２内のレーザダイオードによって生成された複数の光ビームであってよい。下部加熱デバイス５７０はまた、開口部２４８に隣接し、その下方に配置された下部ＤＬＰアセンブリ５２４と、レーザ源５６６がチャンバ側面ライナ２１０を貫通して配置されるようにチャンバ本体２０１の側壁を貫通して配置された（又は取り付けられた）レーザ源５６６とを含む。幾つかの実施形態では、複数のレーザ源５６６があってよい。レーザ源５６６は、集中光ビーム５５６を下部ＤＬＰアセンブリ５２４に供給するように構成される。集中光ビーム５５６は、下部ＤＬＰアセンブリ５２４に接触した後、光ビーム５５８に方向転換し、支持体１７１の下面１７０全体に発散される。集中光ビーム５５６は、下部光源２４２内のレーザダイオードによって生成された複数の光ビームであってよい。

【0072】

［００７７］レーザ源５６２、５６６は、集中光ビーム５５２、５５６を処理領域２０２内に放射する。上部ＤＬＰアセンブリ５２２は、集中光ビーム５５２を光ビーム５５４に反射させるためのＤＭＤアセンブリ５６４を含む。下部ＤＬＰアセンブリ５２４は、集中光ビーム５５６を光ビーム５５８に反射させるためのＤＭＤアセンブリ５６８を含む。

【0073】

［００７８］図１Ａ及び図１Ｂに示す実施形態を使用している間、レーザアセンブリ３００によって放射されるエネルギーの約１０％が上部窓１１０及び下部窓１１２によって吸収されると推定される。したがって、図２Ａ～図２Ｂに示す上部窓２０４及び下部窓２０６の使用は、円錐形ビーム３２４が窓を貫通する開口部を遮られずに通過できるようにすることによって、本明細書に記載のレーザ加熱システムの効率を向上させる。各窓開口部２１２は、窓開口部壁３０４に配置された反射防止コーティングを含む。反射防止コーティングは、窓開口部２１２をほぼ９９％透明にする。

【0074】

［００７９］基板１０４の加熱にレーザアセンブリ３００を使用することで、システムの全体的なコストを削減し、加熱に対する制御を高める。レーザの使用は、適用方向の制御を高め、加熱プロセスの可変性を改善し、チャンバの重要なパッケージング及び保護の必要性を低下させる。レーザアセンブリ３００の使用はまた、処理チャンバ２００ａ、２００ｂ内の高温計の精度を向上させる。高温計の精度は、レーザの加熱放射波長が、高温計によって測定される波長と著しく異なる波長となるように選択されるため、改善される。したがって、高温計は、狭帯域フィルタを用いて、レーザによって生じるノイズを除去できる。ランプによって生じる放射は波長が広いため、高温計の測定において大きなノイズを発生させる。

【0075】

［００８０］本明細書に記載の光源は、光ファイバに接続されたレーザダイオード以外の光源を含み得る。幾つかの実施形態では、光源は、ファイバレーザに結合されたランプ又はレーザダイオードである。ファイバレーザは、光源の位置の柔軟性を提供するため、光源は、処理チャンバのリッドに配置される必要がなく、代わりに処理チャンバに隣接して配置され得る。これにより、処理チャンバのリッドの上部に他の機器を配置することが可能になる。

【0076】

［００８１］前述の内容は本開示の実施形態を対象としているが、以下の特許請求の範囲によって決定されるその基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他のさらなる実施形態を考案することが可能である。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【手続補正書】

【提出日】2024-08-20

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板処理用チャンバであって、
チャンバ本体と、
加熱デバイスであって、
１又は複数の開口部を有する冷却板と、
前記冷却板に配置された１又は複数のベース部材と、
１又は複数の照射窓であって、各照射窓が、前記冷却板、又は前記１又は複数のベース部材に含まれるベース部材のうちの少なくとも１つに結合される、１又は複数の照射窓と、
１又は複数の光源であって、各光源が、前記１又は複数の照射窓に含まれる少なくとも１つの照射窓に向けて、及び前記１又は複数の開口部に含まれる少なくとも１つの開口部を通して光を照射するように構成される、１又は複数の光源と、
を含む、加熱デバイスと
を備える、チャンバ。

【請求項2】

１又は複数の光ファイバを更に備え、前記１又は複数の光ファイバに含まれる各光ファイバは、該光ファイバの第１の端部において前記１又は複数の光源のうちの少なくとも１つの光源に接続され、かつ、該光ファイバの第２の端部において前記１又は複数のベース部材のうちの少なくとも１つのベース部材に接続される、請求項１に記載のチャンバ。

【請求項3】

前記１又は複数の光源は、複数の光源を含み、前記１又は複数の光ファイバは、複数の光ファイバを含む、請求項２に記載のチャンバ。

【請求項4】

前記１又は複数の照射窓に含まれる各照射窓は、前記１又は複数のベース部材のうちの少なくとも１つのベース部材内に配置される、請求項１に記載のチャンバ。

【請求項5】

窓を更に備え、前記冷却板は、前記窓と前記１又は複数の光源の間に配置される、請求項１に記載のチャンバ。

【請求項6】

前記窓は石英窓を有する、請求項５に記載のチャンバ。

【請求項7】

前記石英窓は、前記石英窓を貫通して配置された１又は複数の窓開口部を有する反射型石英窓である、請求項６に記載のチャンバ。

【請求項8】

前記窓はドーム状の窓である、請求項５に記載のチャンバ。

【請求項9】

前記１又は複数の照射窓に含まれる少なくとも１つの照射窓は、前記１又は複数の光源によって放射された光を円錐形ビームに発散させるためのレンズを含む、請求項１に記載のチャンバ。

【請求項10】

前記冷却板は、内部に配置された１又は複数の冷却水チャネルを含む、請求項１に記載のチャンバ。

【請求項11】

前記１又は複数の開口部は、円錐台形状を有する、請求項１に記載のチャンバ。

【請求項12】

基板処理用チャンバであって、
チャンバ本体と、
上部窓と、
下部窓と、
前記上部窓の上方に配置された上部加熱デバイスであって、
１又は複数の開口部を有する冷却板と、
前記冷却板に配置された１又は複数のベース部材と、
１又は複数の照射窓であって、各照射窓が、前記冷却板、又は前記１又は複数のベース部材に含まれるベース部材のうちの少なくとも１つに結合される、１又は複数の照射窓と、
１又は複数の光源であって、各光源が、前記１又は複数の照射窓に含まれる少なくとも１つの照射窓に向けて、及び前記１又は複数の開口部に含まれる少なくとも１つの開口部を通して光を照射するように構成される、１又は複数の光源と、
を含む、上部加熱デバイスと、
前記下部窓の下方に配置された下部加熱デバイスと
を備える、チャンバ。

【請求項13】

１又は複数の光ファイバを更に備え、前記１又は複数の光ファイバに含まれる各光ファイバは、該光ファイバの第１の端部において前記１又は複数の光源のうちの少なくとも１つの光源に接続され、該光ファイバの第２の端部において前記１又は複数のベース部材のうちの少なくとも１つのベース部材に接続される、請求項１２に記載のチャンバ。

【請求項14】

前記１又は複数の光源は、複数の光源を含み、前記１又は複数の光ファイバは、複数の光ファイバを含む、請求項１３に記載のチャンバ。

【請求項15】

前記上部窓は上部石英ドームであり、前記下部窓は下部石英ドームである、請求項１２に記載のチャンバ。

【請求項16】

前記上部窓は上部反射型石英ライナであり、前記下部窓は下部反射型石英ライナである、請求項１２に記載のチャンバ。

【請求項17】

前記チャンバ本体の内面に配置された不透明な石英体ライナを更に備える、請求項１２に記載のチャンバ。

【請求項18】

基板処理用チャンバであって、
チャンバ本体と、
上部窓と、
下部窓と、
前記上部窓と前記下部窓との間に配置された基板支持体と、
前記上部窓の上方に配置された上部加熱デバイスであって、
１又は複数の開口部を有する冷却板と、
前記冷却板に配置された１又は複数のベース部材と、
１又は複数の照射窓であって、各照射窓が、前記冷却板、又は前記１又は複数のベース部材に含まれるベース部材のうちの少なくとも１つに結合される、１又は複数の照射窓と、
１又は複数の光源であって、各光源が、前記１又は複数の照射窓に含まれる少なくとも１つの照射窓に向けて、及び前記１又は複数の開口部に含まれる少なくとも１つの開口部を通して光を照射するように構成される、１又は複数の光源と、
を含む、上部加熱デバイスと、
前記下部窓の下方に配置された下部加熱デバイスと
を備える、チャンバ。

【請求項19】

前記照射窓は同軸レンズを含む、請求項１８に記載のチャンバ。

【請求項20】

１又は複数の光ファイバを更に備え、前記１又は複数の光ファイバに含まれる各光ファイバは、該光ファイバの第１の端部において前記１又は複数の光源のうちの少なくとも１つの光源に接続され、該光ファイバの第２の端部において前記１又は複数のベース部材のうちの少なくとも１つのベース部材に接続される、請求項１８に記載のチャンバ。

【外国語明細書】