JP2016519418A - 効率的な熱サイクリングのためのモジュール式基板ヒータ - Google Patents

Abstract

本明細書で説明する実施形態は、基板処理チャンバ用の基板ヒータのための装置および方法に関する。１つの実施形態では、基板処理チャンバのための基板支持体が、基板受け面をもつ上部プレートを有する本体と、本体に配設され、上部プレートに対して移動可能である可動ヒータとを含む。

Description

本発明の実施形態は、一般に、電子デバイス製造のために処理チャンバ中で基板を支持するためのヒータに関する。より詳細には、本発明の実施形態は、電子デバイス製造プロセスのために堆積チャンバ、注入チャンバ、エッチングチャンバ、またはアニーリングチャンバで利用することができるモジュール式ヒータに関する。

半導体デバイス、発光ダイオードなどのような電子デバイスの生産の際、基板は、エッチング、堆積、注入、およびアニーリングなどの多くの熱プロセスにさらされる。これらのプロセスの多くは、基板が所望の温度に加熱されること、および温度が特定のプロセスの間維持されることを必要とする。基板加熱は、一般に、熱を基板の方に放射する、基板に移送される熱を伝導によって供給する、基板に移送される熱を誘導によって供給する、またはそれらを組み合わせた加熱デバイスによって行われる。いくつかの熱プロセスでは、基板は、膜形成またはイオンのマイグレーション（注入プロセスなどの）の開始を確実にするために、所望の温度まで迅速に加熱されなければならない。熱プロセスのうちの多くの間、基板上で均一な化学反応または物理反応を行うために、基板の表面区域にわたる温度均一性がさらに望まれる。
しかしながら、多くの従来の基板加熱方式は、加熱ランプ時間（ｈｅａｔｉｎｇ ｒａｍｐ ｔｉｍｅ）が遅く、ならびに基板にわたって十分な温度均一性を与える能力が不十分である。これは、より長い処理時間をもたらし、さらに、不完全な処理をもたらすことがあり、それは、デバイス歩留および処理能力に重大な影響を与える。さらに、多くの従来のチャンバおよび関連する加熱デバイスは、大幅な手直しおよび中断時間なしに異なる加熱状態に適合できる方法で使用するように構成されていない。
それゆえに、基板の均一な加熱を可能にする改善された基板ヒータのための装置および方法が必要である。

本明細書で説明する実施形態は、様々なチャンバおよび／または様々な電子デバイス製造プロセスで利用することができるモジュール式の基板支持体に関する。１つの実施形態では、基板処理チャンバのための基板支持体が提供される。基板支持体は、基板受け面をもつ上部プレートを有する本体と、本体に配設され、上部プレートに対して移動可能である可動ヒータとを含む。
別の実施形態では、基板処理チャンバのための基板支持体が提供される。基板支持体は、基板支持体表面および第１のエンクロージャを有する本体と、第１のエンクロージャに配設されたヒータであり、第１のエンクロージャと流体連通する第２のエンクロージャを含むヒータとを備える。
別の実施形態では、プロセスチャンバが提供される。プロセスチャンバは、処理容積部を含むハウジングと、処理容積部に配設される基板支持体とを含む。基板支持体は、基板支持体表面および第１のエンクロージャを有する本体と、第１のエンクロージャに配設されたヒータであり、ヒータと基板支持体表面との間の距離が調整可能である、ヒータとを含む。

別の実施形態では、基板を処理する方法が提供される。この方法は、基板支持体の本体に配設されたヒータを有する基板支持体の基板受け面に基板を移送することと、基板の温度を検出することと、検出された温度に応答して本体および基板に対してヒータを移動させることとを含む。

さらなる別の実施形態において、本体に配設された複数の熱源を含む、基板処理チャンバのための基板支持体が提供される。本体は、基板受け面をもつ上部プレートを含む。本体に配設された複数の熱源は、上部プレートを加熱するために光を放出するように構成され、複数の熱源の一部は、第２の熱源に対して少なくとも第１の熱源によって放出された光を独立に制御するように構成される。
本発明の上述で列挙した特徴を詳細に理解できるように、上述で簡単に要約した本発明のより詳細な説明を実施形態を参照して行うことができ、実施形態のいくつかを添付図面に示す。しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示しており、それゆえに、本発明は他の同等に有効な実施形態を認めることができるので本発明の範囲を限定すると見なすべきでないことに留意されたい。

本明細書で説明する実施形態による基板支持体の部分分解等角図である。 図１に示した基板ヒータの１つの実施形態の部分側面断面図である。 図２に示した基板ヒータの一部分の側面断面図である。 本明細書で説明する実施形態による基板ヒータとともに利用できるチャンバの概略側面断面図である。

理解しやすくするために、同一の参照番号が、可能であれば、図に共通する同一の要素を指定するために使用されている。さらに、ある実施形態で開示される要素は、特別な詳述なしに他の実施形態で有益に利用することができると考えられる。
本明細書で説明する実施形態は、多数の電子デバイス製造プロセスでの使用を可能にする、設計がモジュール式である基板支持体のための装置および方法に関する。本明細書で説明するような基板支持体は、異なる製造プロセスに関係する様々な処理チャンバで利用することができる。例えば、本明細書で説明するような基板支持体は、堆積チャンバ、エッチングチャンバ、アニーリングチャンバ、注入チャンバ、発光ダイオード形成のためのチャンバ、ならびに他のプロセスチャンバで使用することができる。基板支持体は、カリフォルニア州、サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なプロセスチャンバで利用することができ、他の製造業者からのプロセスチャンバでも同様に利用することができる。１つの実施形態では、基板支持体は、基板支持体の本体に配設されたヒータを利用する。ヒータは、ランプアレイ（ｌａｍｐ ａｒｒａｙ）を備えることができ、その上に位置づけられた基板の温度の閉ループ制御を可能にするコントローラおよび温度センサに結合され得る。ヒータは、基板との間の間隔を変更し、そうでなければ、その中の温度勾配を低減するために基板に対して垂直におよび／または回転式に移動可能とすることもできる。本明細書で説明する基板支持体は、より速いランプ時間を可能にし、温度均一性を向上させ、それは、処理能力を増加させ、所有コストを減少させる。

図１は、本明細書で説明する実施形態による基板支持体１００の部分分解等角図である。基板支持体１００は、設計により、異なるチャンバおよび／または異なるプロセスでの使用が可能になるという理由でモジュール式である。１つの態様では、基板支持体１００の構成要素は交換可能であり、それにより、異なる堆積または熱プロセス用に構成された多数のチャンバへの改造が可能になる。基板支持体１００は、本体１０５の外側側壁１１５によって境界をつけられるヒータ１１０が中に配設された本体１０５を含む。ヒータ１１０は、本体１０５の中空部分内で移動可能とすることができるプラットフォームを備えることができる。上部プレート１２０は、ヒータ１１０のまわりの外側側壁１１５によって支持されるように構成される。上部プレート１２０は、ヒータ１１０をより明確に示すために、外側側壁１１５の端部１２５から離して示されている。

外側側壁１１５の端部１２５および上部プレート１２０の周辺面１３０の一方または両方は、上部プレート１２０を外側側壁１１５上で所定の位置に据えるのを支援するために、インターフェース構造を含むことができる。上部プレート１２０は、上部プレート１２０の容易な取り出しおよび取り付けを可能にするねじ、クランプ、またはそれらの組合せなどの締め具（図示せず）によって外側側壁１１５の端部１２５に固定することができる。上部プレート１２０は、モジュール式となるように構成され、チャンバメンテナンスの間および改修のために容易に変えることができる。インターフェース構造の１つの実施形態が、外側側壁１１５の端部１２５に配設された肩部１３５として示されている。肩部１３５は、チャネル、溝、テーパ化表面、または面取り部とすることができる。上部プレート１２０の周辺面１３０は、やはり、肩部１３５に対合するチャネル、溝、テーパ化表面、または面取り部を含むことができる。上部プレート１２０は、底面１３６と、底面１３６の反対側の基板受け面１３８とを含む。基板受け面１３８は、２００ミリメートル（ｍｍ）直径、３００ｍｍ直径、４５０ｍｍ直径、または他の直径を有する基板などの基板（図示せず）を受け取り、処理の間支持するように大きさを合わされる。追加として、基板受け面１３８は、長方形または多角形基板を支持するために使用することができる。本体１０５および上部プレート１２０は図１に示したように円盤状とすることができ、または本体１０５および上部プレート１２０は長方形とすることができる。

ヒータ１１０は、基板受け面１３８に配設された基板（図示せず）を処理の間加熱するために、電磁エネルギーを上部プレート１２０の底面１３６の方に放出するように構成された複数のランプモジュール１４０を含む。ヒータ１１０は、基板を基板受け面１３８におよび基板受け面１３８から移送しやすくする可動リフトピン（図示せず）を受け取るためのリフトピン孔１４５をさらに含む。同様に、上部プレート１２０は、上部プレート１２０が本体１０５に設置されるとき、リフトピン孔１４５に同軸で位置合わせされる開口１５０を含む。ヒータ１１０は外側側壁１１５の内面１５５の内側寸法よりもわずかに小さく大きさを合わされて、それらの間でいかなる接触もなしに内面１５５に対してヒータ１１０が移動できるようになる。基板支持体１００は、チャンバ（図示せず）とインターフェースをとるように構成されたステムアセンブリ１６０に結合される。代替として、ヒータ１１０は、片持ち配列でチャンバの側壁から支持することができる。ステムアセンブリ１６０は、ヒータ１１０と本体１０５とを独立に移動させるのに利用される入れ子式シャフトアセンブリ１６５を含む。ステムアセンブリ１６０は、フランジ１７５の所でチャンバに結合することができる真空シール１７０に配設される。

図２は、図１に示した基板支持体１００の１つの実施形態の部分側面断面図である。基板２００は、上部プレート１２０の基板受け面１３８に配設される。ステムアセンブリ１６０の入れ子式シャフトアセンブリ１６５は、第２のシャフト２１０内に少なくとも部分的に配設された第１のシャフト２０５を含む。第１のシャフト２０５は、第１のシャフト２０５がヒータ１１０の底部２２５に結合できるように本体１０５の底部２２０に形成された開口２１５を通って延びる。第２のシャフト２１０は、第１のシャフト２０５を少なくとも部分的に囲み、本体１０５の底部２２０に結合される。

本体１０５の底部２２０に形成された開口２４０（１つだけが図２に示される）とヒータ１１０の底部２２５に形成された開口２４５とを通して配設されるリフトピン２３５（１つだけが図２に示される）を上昇および下降させるために、リフトピンアクチュエータアセンブリ２３０が基板支持体１００に結合され得る。リフトピンアクチュエータアセンブリ２３０の１つの実施形態はアクチュエータ（図示せず）に結合されたリフトプレート２４７を含み、アクチュエータはリフトプレート２４７を垂直（Ｚ方向）に移動させ、リフトプレート２４７は基板２００を上部プレート１２０の基板受け面１３８から離してスペースを置くようにリフトピン２３５を変位させ、それにより、ロボット移送プロセスが可能になる。

ヒータ１１０は、内側側壁２５５上に配設された有孔プレート２５０を含む。ランプ装着盤２６０は、有孔プレート２５０に隣接して、内側側壁２５５に配設される。底部２２５、内側側壁２５５、およびランプ装着盤２６０の内面は、第１のシャフト２０５の内部容積部２７０Ａと流体連通する第１のエンクロージャ２６５Ａを画定する。可変間隙２６６が、図２に示すように、有孔プレート２５０とランプ装着盤２６０との間に存在する。上部プレート１２０の底面１３６と有孔プレート２５０の上面との間の容積は、第２のシャフト２１０の内部容積部２７０Ｂと流体連通する第２のエンクロージャ２６５Ｂを画定する。１つの実施形態では、エンクロージャ２６５Ａ、２６５Ｂの各々、ならびに可変間隙２６６および内部容積部２７０Ａ、２７０Ｂは、同じ圧力環境を共有する。有孔プレート２５０の外面と内側側壁２５５との間、および外側側壁１１５の内面における間隙２７５は、開口２１５を通して、第２のエンクロージャ２６５Ｂと第２のシャフト２１０の内部容積部２７０Ｂとの間の流体連通を可能にする。

基板支持体１００が基板処理チャンバ内に設置される（図４でより詳細に論じるように）とき、真空シール１７０のフランジ１７５は、図２にチャンバ境界２８０として示したチャンバ壁に密閉式に結合される。真空シール１７０のフランジ１７５の結合は、周期的に真空圧力となり得るチャンバ境界２８０より上の処理雰囲気ＰＡを、チャンバ境界２８０より下の周囲雰囲気ＡＡから分離する。真空シール１７０は、入れ子式シャフトアセンブリ１６５の移動を可能にするベローズ構造体とすることができ、入れ子式シャフトアセンブリ１６５は、やはり処理雰囲気ＰＡ内にあり、周囲雰囲気ＡＡから分離されている。真空シール１７０は、その遠位端で、周囲雰囲気ＡＡと処理雰囲気ＰＡとの間のいかなる流体連通も防止するシール２８５に結合され得る。それにより、基板支持体１００の密閉領域内の圧力は、一般に負圧（すなわち、真空圧力）である処理中の処理雰囲気ＰＡの圧力に実質的に等しくなることができる。これは、所望の温度調節を得るために必要に応じて距離を変更できるので、熱伝導経路に対するより良好な制御およびより良好な制御を与える。

基板支持体１００の構造部材の材料は、熱および化学作用に耐性がある材料、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、セラミックス、石英、ステンレス鋼、ならびにポリイミドベースプラスチック、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）材料、ポリアリルエーテルケトン（ＰＡＥＫ）材料などのような工学ポリマー（ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ）などを含む。ステムアセンブリ１６０および本体１０５は、アルミニウム、ステンレス鋼、またはセラミックスを備えることができる。いくつかの実施形態では、本体１０５の外側側壁１１５および底部２２０は、アルミニウム、ステンレス鋼、セラミックス、およびそれらの組合せを備えることができる。被覆２９５が、本体１０５の外側側壁１１５および底部２２０の一方または両方に配設され得る。被覆２９５は、本体１０５内の熱エネルギーを保持するために利用される熱障壁膜となり得る。被覆２９５は、シリコン膜、セラミック膜、酸化物膜、またはそれらの組合せを備えることができる。被覆２９５は、アモルファスシリコン、単結晶シリコン、多結晶シリコン、およびそれらの組合せなどのシリコンの層を備えることもできる。被覆２９５は、窒化ケイ素などの窒化物層、酸化ケイ素などの酸化物層、埋め込み酸化物層など、ならびに誘電体スタックおよびシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）膜などのスタック層を備えることもできる。被覆２９５は、耐プラズマ性材料、例えば、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）、元素のイットリウム（Ｙ）、およびそれらの組合せなどのイットリウム含有材料を備えることもできる。

ヒータ１１０の一部分は、ステンレス鋼、アルミニウム、セラミックス、および工学ポリマーなどの多数の材料を含むことができる。例えば、ヒータ１１０の底部２２５および内側側壁２５５は、アルミニウムまたはセラミック材料を含むことができる。ランプ装着盤２６０は、ランプモジュール１４０のための、ならびにランプモジュール１４０に電力を供給する電力リード線２９３のための端子２９２を有する回路盤の形態の熱耐性および電気絶縁性材料を含むことができる。ランプ装着盤２６０は、約２００セルシウス度（°Ｃ）を超えて約２５０°Ｃまで、またはそれを超える温度に耐えることができるＶＥＳＰＥＬ（登録商標）、ＰＥＥＫ、ＰＡＥＫ、または他の材料を含むことができる。

上部プレート１２０は、異なるプロセスで利用するための異なる材料、ならびに基板２００で望まれる熱均一性に依存する様々な材料の組合せを含むことができる。上部プレート１２０は、上部プレート１２０の熱要件および／または基板支持体１００を使用して実行される熱プロセスに基づいて、アルミニウム（Ａｌ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ならびに他のセラミック材料および／または被覆を含むことができる。例えば、上部プレート１２０は、低温プロセスのためのアルミニウムまたは高温プロセスのためのセラミックを含むことができる。上部プレート１２０の材料、表面仕上、および／または被覆は、さらに、熱エネルギーの吸収、したがって、基板の温度を制御するために、所望の放射率に基づいて選ぶことができる。例えば、低い放射率（高い反射率）が熱エネルギーの吸収を制御するために望まれる場合、アルミニウム材料を上部プレート１２０のために利用することができる。逆に、より多い熱吸収が望まれる場合、セラミック材料を使用することができる。放射率値を増加させるために、グラファイトまたはガラス状炭素を上部プレート１２０の底面１３６上に被覆することができる。追加として、上部プレート１２０は、ランプモジュール１４０と基板２００との間の所望の透過率の量に応じて石英材料（不透明なまたは透明な）を含むことができる。加えて、シリコンを、上部プレート１２０の材料に使用することができる。上部プレート１２０はアセンブリのモジュール式で交換可能な構成要素であるので、代替材料を上部プレート１２０のために利用することができ、例えば、上部プレート１２０は、チャンバの熱および構造要求に基づいて、Ａｌ、ＳｉＣ、ＧａＮ、グラファイト、セラミック、および他の好適な材料または被覆から製造することができる。

有孔プレート２５０は、アルミニウム材料、ステンレス鋼、またはセラミック材料を含むことができる。有孔プレート２５０は、反射性の表面２９４を含むことができる。表面２９４は、研磨され得るか、または反射被覆２９５を含んでもよい。ランプモジュール１４０からのエネルギーの反射を促進し、および／または外側側壁１１５の内面１５５の放射率を減少させるために、反射被覆２９５を外側側壁１１５の内面１５５に形成することもできる。反射被覆２９５は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、またはチタニアーシリカまたはタンタラ−シリカなどのそれらの派生物を含むことができる。１つの実施形態では、反射被覆２９５は、１つまたは複数の二酸化ケイ素層および／または五酸化タンタル層を含む。特定の実施形態では、反射被覆２９５の最も外側の層は二酸化ケイ素を含む。

１つの実施形態では、本体１０５の外側側壁１１５および底部２２０の一方または両方は、その中に形成された熱制御チャネル２９６を含むことができる。熱制御チャネル２９６は、本体１０５の冷却を可能にするガスまたは液体などの冷却剤源２９７に結合される。冷却剤源２９７からの流体は、本体１０５の温度を制御するために、熱制御チャネル２９６を通って流れることができる。１つの例（図示せず）では、熱制御チャネル２９６のうちの２つ以上と冷却剤源２９７との間の入口導管および出口導管（破線で示されている）は、第１のシャフト２０５内を引き回すことができる。スロットが、開口２１５に隣接する第１のシャフト２０５の側壁の一部分を通して形成され得る。スロットは、第２のシャフト２１０に対する第１のシャフト２０５の動きを制限しないために、Ｚ方向にある長さを有するように形成することができる。

ランプモジュール１４０は、放射タイプランプ、誘導タイプランプ、およびそれらの組合せとすることができる。ランプモジュール１４０の各々は、赤外波長、紫外波長、可視波長、またはそれらの組合せの光を放出する光源とすることができる。１つの実施形態では、ランプモジュール１４０はハロゲンランプを備えることができる。ランプモジュール１４０の数は、また、ユーザ選択および実行されるべき熱プロセスに基づいて決定することができる。ランプモジュール１４０は、極性アレイ（ｐｏｌａｒ ａｒｒａｙ）、格子パターン、同心リング、もしくはランプ装着盤２６０の半径方向位置に沿った実質的に直線的な列（すなわち、方位角パターン）、または他のパターンなどのランプ装着盤２６０上のパターンで分散させることができる。ランプモジュール１４０を、個別に制御することができ、または複数のランプモジュール１４０を、異なるゾーンを設けるように相互に制御することができる。例えば、より多いまたはより少ない熱エネルギーを基板２００に供給するために、個々のランプモジュール１４０またはランプモジュール１４０のグループを独立に制御することができる。１つの例では、基板２００の中心は、所望の温度に加熱することができるが、基板２００の周囲は、基板２００のエッジの熱損失（伝導および／または放射を介する）に起因してより低温になることがある。この例では、ランプ装着盤２６０の周囲に隣接するランプモジュール１４０の列、リング、またはグループは、基板２００の周囲により多い熱を供給するために、ランプ装着盤２６０の中心の近くのランプモジュール１４０の列、リング、またはグループと比較してより高い入力電力を供給することができる。ランプモジュール１４０は、閉ループ温度制御回路の一部である駆動回路に結合することができる。温度センサを利用して基板２００の温度の計量を行うことができ、ランプモジュール１４０に入力される電力は、温度センサによって与えられた温度データに基づいて制御することができる。

作動中、ランプモジュール１４０からの熱エネルギーは、基板２００を均一に加熱するために厳密に制御することができる。ランプモジュール１４０の個別の制御または集合的な制御および閉ループ温度制御回路に加えて、ランプモジュール１４０と上部プレート１２０の底面１３６との間の距離を制御することができる。

図３Ａおよび３Ｂは、図２に示した基板支持体１００の一部分の側面断面図であり、基板支持体１００の本体１０５の他の部分に対してヒータ１１０を上昇させることによって与えられる熱制御態様の様々な実施形態を示す。ヒータ１１０は、ランプモジュール１４０を上部プレート１２０の底面１３６の近くにまたはそれから遠くに配置するために本体１０５内で移動可能とすることができる。ヒータ１１０が第１のシャフト２０５に結合されているので、第１のシャフト２０５をアクチュエータ３００に結合させ、アクチュエータ３００は本体１０５内でヒータ１１０を垂直に移動させて、ランプモジュール１４０と上部プレート１２０の底面１３６との間に制御された間隔距離３０５を設けることができる。いくつかの実施形態では、外側側壁１１５の内面１５５に形成された肩領域３１０から有孔プレート２５０を揚げるように、ヒータ１１０をランプ装着盤２６０が有孔プレート２５０に接触する位置まで持ち上げることができる。

図３Ａに示すように、第１のシャフト２０５は、ランプモジュール１４０を上部プレート１２０の底面１３６の方に移動させるように垂直で上向き（＋Ｚ方向）に作動される。これにより、ランプモジュール１４０は上部プレート１２０の底面１３６に近づき、ランプモジュール１４０からの熱エネルギーは、基板２００の特定の領域により多く集束され得る。図３Ａに示したより短い間隔距離３０５は、ランプモジュール１４０が上部プレート１２０により近いので、上部プレート１２０の基板受け面１３８に配設された基板２００により多い熱を印加するのに利用することができ、さらに、基板２００の迅速な加熱を行うことができる。

図３Ｂに示すように、第１のシャフト２０５は、ランプモジュール１４０と上部プレート１２０の底面１３６との間の間隔距離３０５を長くするために、下方（−Ｚ方向）に作動させることができる。図３Ｂに示した間隔距離３０５を設けるために、ヒータ１１０は、有孔プレート２５０が肩領域３１０によって支持され、もはやヒータ１１０とともに移動しない位置まで、垂直に下方に移動することができる。図３Ｂに示したより長い間隔距離３０５は、ランプモジュール１４０からのより少ない熱エネルギーが必要とされる場合、利用することができる。さらに、ランプモジュール１４０の各々は、有孔プレート２５０に形成された開口３１５を通って少なくとも部分的に延びるハウジング３２０を含み、有孔プレート２５０に形成された開口３１５中のランプモジュール１４０の位置を制御することができる。例えば、ハウジング３２０は全長Ｌを含むことができ、ハウジング３２０の露出部分３２５は、有孔プレート２５０の位置に対するヒータ１１０の位置に基づいて調節することができる。これは、ランプモジュール１４０のハウジング３２０から基板支持体１００の第２のエンクロージャ２６５Ｂに放出される熱エネルギーの量を制限することによって、ランプモジュール１４０の強度を制御するのに利用することができる。

それにより、本明細書で説明するような基板支持体１００は、基板の迅速で制御された加熱を行う。基板支持体１００は、また、多数のプロセスでの利用を可能にする、様々な加熱状態を実行できるようなモジュール式である。基板支持体１００は、基板の効率的な加熱を行うように個別にまたはグループで制御することができる複数のランプモジュール１４０を備えるヒータ１１０を含む。ヒータ１１０は、上部プレート１２０とランプモジュール１４０との間の間隔を変更するために基板支持体１００内で移動可能とすることができる。ランプモジュール１４０の数、タイプ、またはパターンは、プロセス要件に基づいて選ぶことができ、それにより、モジュール式の態様がもたらされる。１つの態様では、プロセスのためのある特定のランプ装着盤２６０は、ほとんど中断時間なしに別のプロセスのための別のランプ装着盤２６０と取り替えることができる。例えば、ランプ装着盤２６０は、上部プレート１２０および有孔プレート２５０を取り除き、電力リード線２９３を切り離すことによって取り替えることができる。別のプロセスのための異なるランプ装着盤は、ランプ装着盤を適切な有孔プレートと組にし、ランプ装着盤の電力リード線を接続し、上部プレート１２０を再び取り付けることによって設置することができる。したがって、ユーザは、様々な数、パターン、またはタイプのランプモジュール１４０をもつ多数のランプ装着盤２６０を交換することができ、異なるランプ装着盤２６０の各々は、特定の熱プロセスのためのチャンバでの使用のために対応する有孔プレート２５０と組にすることができる。追加として、上部プレート１２０は、基板を所望の温度に加熱するのに必要な所望の放射率を有する材料に基づいて取り替えることができる。

図４は、本明細書で説明する実施形態による基板支持体１００とともに利用できる基板処理チャンバ４００の概略側面断面図である。基板処理チャンバ４００は、エピタキシャル堆積などの基板への材料の堆積のために利用することができるが、基板支持体１００は、エッチング、スパッタリング、または他の堆積および熱プロセスのために構成された他の基板処理チャンバで使用することができる。図４に示す基板処理チャンバ４００は、カリフォルニア州、サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）統合処理システムで利用することができる。基板支持体１００は、他の製造業者によって開発された、または他の製造業者から入手可能な基板処理チャンバおよび／またはシステムで使用することもできる。

基板処理チャンバ４００は、アルミニウムまたはステンレス鋼などの耐プロセス性材料で製作されたハウジング構造体４０２を含む。ハウジング構造体４０２は、処理容積部４０６に部分的に境界をつける石英チャンバ４０４などの基板処理チャンバ４００の様々な機能要素を囲む。石英チャンバ４０４は、石英チャンバ４０４の一面であるシーリング４０５を含む。シーリング４０５は、光エネルギーに対して実質的に透明である石英ドームとすることができる。基板支持体１００は、ハウジング構造体４０２を介して形成された移送ポート（図示せず）を通して処理容積部４０６内で基板２００を受け取るのに利用される。前駆体反応物材料からの反応性核種は、ガス分配アセンブリ４１４から基板２００の表面４１２に適用される。基板２００および／または処理容積部４０６の加熱は、チャンバ４００に配設された外部ランプモジュール４１６および基板支持体１００内のランプモジュール１４０などの熱源によって行うことができる。１つの実施形態では、外部ランプモジュール４１６は赤外線ランプである。ランプモジュール４１６からの放射は、石英チャンバ４０４のシーリング４０５を通って進み、基板２００を加熱する。シーリング４０５は、外部ランプモジュール４１６から放出される波長に対して透明である石英窓とすることができる。

反応性核種は、ガス分配アセンブリ４１４によって処理容積部４０６に供給され、処理副生成物は、一般に真空源（図示せず）と連通する排気アセンブリ４２２によって処理容積部４０６から取り除かれる。前駆体反応物材料、ならびに希釈剤、基板処理チャンバ４００のためのパージおよびベントガスが、ガス分配アセンブリ４１４を通して入り、排気アセンブリ４２２を通して出ていく。
１つの実施形態では、１つまたは複数のガスが、第１のガス注入口４２４および第２のガス注入口４２６から処理容積部４０６に供給される。いくつかの実施形態では、第１のガス注入口４２４および第２のガス注入口４２６は、層流路４２８Ａまたは噴射流路４２８Ｂのために構成される。流路４２８Ａ、４２８Ｂの各々は、軸Ａ’を横切って排気アセンブリ４２２の方に流れるように構成される。軸Ａ’は、基板処理チャンバ４００の長手軸Ａ”に実質的に垂直である。

基板支持体１００の本体１０５は、アクチュエータアセンブリ４３０を利用して軸Ａ’および／または長手軸Ａ”に対して移動可能である。同様に、ヒータ１１０は、長手軸Ａ”に対して移動可能である。アクチュエータアセンブリ４３０は、ステムアセンブリ１６０に結合される。アクチュエータアセンブリ４３０は、第１のアクチュエータとすることができるアクチュエータ３００（第１のシャフト２０５（図２、３Ａおよび３Ｂに示される）に結合される）、ならびに第２のアクチュエータ４３２（第２のシャフト２１０（図２、３Ａおよび３Ｂに示される）に結合される）を含むことができる。真空シール１７０は、石英チャンバ４０４の内部内に負圧を含み、周囲雰囲気ＡＡと処理雰囲気ＰＡとの間の分離を行うベローズデバイス、転動形ダイアフラム、または等価なシーリングデバイスとすることができる。

作動中、基板２００は、熱源によって、例えば、ランプモジュール１４０および外部ランプモジュール４１６の一方または両方などによって加熱される。１つの態様では、ランプモジュール４１６からのエネルギーの少なくとも一部は、前駆体ガスを予熱し、前駆体ガスを解離させ、および／または前駆体ガスの解離温度を維持するために利用することができ、一方、ランプモジュール１４０からのエネルギーは基板２００を加熱するために利用される。基板２００の温度は、１つまたは複数の温度センサ４３４でモニタすることができる。温度情報は、コントローラに供給され、熱源の各々への入力電力は、所望の温度を維持するように調節される。追加として、ヒータ１１０の本体１０５は、基板２００とシーリング４０５との間の間隔距離４１８を調節するために、処理容積部４０６内で垂直（Ｚ方向）に移動することができる。間隔距離４１８を調節すると、基板２００を迅速に加熱するのに利用できる外部ランプモジュール４１６からのより大きい熱強度に向けて、外部ランプモジュール４１６のより近くに基板２００を位置づけることができるようになる。逆に、シーリング４０５に対してヒータ１１０の本体１０５を下げると、基板２００のそれほど強くない加熱がもたらされることになる。

したがって、本明細書で提供する基板支持体１００は、異なる製造プロセスに関係する様々な処理チャンバで利用することができる。基板支持体１００は、モジュール式であり、基板２００の加熱を制御するために多数の変数を備える。基板支持体１００は、プロセス要件に基づいて変えることができる上部プレート１２０を含む。追加として、基板支持体１００は、閉ループ温度制御回路を利用して、多数のプロセスにおける可変性を可能にする。外部ランプモジュール４１６およびランプモジュール１４０の両方のうちの１つへの電力は、基板２００の加熱を行うために個別にまたはグループで制御することができる。ランプモジュール１４０によって行われる加熱は、特定のゾーンに異なる熱エネルギーを供給するために個別にまたはグループ内で制御することもできる。追加として、図３Ａおよび３Ｂで説明したように、ヒータ１１０を本体１０５内で垂直（Ｚ方向）に移動させて、ランプモジュール１４０と基板２００との間の間隔を調節し、その結果、基板への熱エネルギーの量を変更することができる。ランプモジュール１４０のハウジング３２０の露出表面区域を変更することができ、それにより、基板支持体１００の別の熱制御態様が与えられる。最後に、基板２００と基板処理チャンバ４００のシーリング４０５との間の間隔距離４１８を変更することができ、それにより、別の熱制御態様が与えられる。したがって、基板２００は、閉ループ温度制御回路により所望の温度に維持され、基板２００は、所望であれば、迅速に加熱することができる。

前述は本発明の実施形態に関するが、本発明の他のおよびさらなる実施形態を、本発明の基本範囲から逸脱することなく、考案することができ、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (15)

1. 基板処理チャンバのための基板支持体であって、
   基板受け面をもつ上部プレートを有する本体と、
   前記本体に配設され、前記上部プレートに対して移動可能である可動ヒータと
   を備える、基板支持体。
2. 前記ヒータが、複数のランプモジュールを備える、請求項１に記載の基板支持体。
3. 前記ランプモジュールに位置合わせされた複数の開孔を有する有孔プレートをさらに備える、請求項２に記載の基板支持体。
4. 前記複数のランプモジュールが、前記有孔プレートに対して移動可能である、請求項３に記載の基板支持体。
5. 前記有孔プレートが、基板支持体表面に対して移動可能である、請求項４に記載の基板支持体。
6. 前記ランプモジュールの各々が、ある長さを有するハウジングを備え、前記有孔プレートの前記開孔の各々を通って延びる前記ハウジングの長さが、調整可能である、請求項３に記載の基板支持体。
7. 前記ランプモジュールが、複数のゾーンにグループ化され、各ゾーンが、個別に制御される、請求項２に記載の基板支持体。
8. 基板処理チャンバのための基板支持体であって、
   基板支持体表面、および前記基板支持体表面より下に配設された第１のエンクロージャを有する本体と、
   前記第１のエンクロージャに配設されたヒータであり、前記第１のエンクロージャと流体連通する第２のエンクロージャを含み、前記基板支持体表面に対して移動可能であるヒータと
   を備える、基板支持体。
9. 前記ヒータが、前記本体の底部に結合された第１のシャフトを備えるステムアセンブリに結合され、第２のシャフトが前記第１のシャフト内に配設される、請求項８に記載の基板支持体。
10. 前記第２のシャフトが前記ヒータに結合される、請求項９に記載の基板支持体。
11. 前記ヒータが、個別に制御される複数のランプモジュールを備える、請求項８に記載の基板支持体。
12. 前記ランプモジュールに位置合わせされた複数の開孔を有する有孔プレートをさらに備える、請求項１１に記載の基板支持体。
13. 前記有孔プレートおよび前記複数のランプモジュールの一方が、前記有孔プレートに対して移動可能である、請求項１２に記載の基板支持体。
14. 基板処理チャンバのための基板支持体であって、
    基板受け面をもつ上部プレートを有する本体と、
    前記本体に配設され、前記上部プレートを加熱するために光を放出するように構成された複数の熱源とを備え、前記複数の熱源の一部が、第２の熱源に対して少なくとも第１の熱源によって放出される前記光を独立に制御するように構成される、基板支持体。
15. 前記複数の熱源が、前記上部プレートに対して移動可能である、請求項１４に記載の基板支持体。

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