CN106463402B - 包含光纤加热的基板温度控制装置、基板温度控制系统、电子器件处理系统及方法 - Google Patents

包含光纤加热的基板温度控制装置、基板温度控制系统、电子器件处理系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106463402B
CN106463402B CN201580029541.XA CN201580029541A CN106463402B CN 106463402 B CN106463402 B CN 106463402B CN 201580029541 A CN201580029541 A CN 201580029541A CN 106463402 B CN106463402 B CN 106463402B
Authority
CN
China
Prior art keywords
thermal contact
temperature control
base
contact member
optical fibers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201580029541.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN106463402A (zh
Inventor
马修·巴斯彻
小温德尔·博伊德
维贾伊·D·帕克赫
迈克尔·R·赖斯
利昂·沃尔福夫斯基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Applied Materials Inc
Original Assignee
Applied Materials Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Applied Materials Inc filed Critical Applied Materials Inc
Publication of CN106463402A publication Critical patent/CN106463402A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106463402B publication Critical patent/CN106463402B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

本文说明了包括光纤温度控制的基板温度控制装置。基板温度控制装置包括基部、在该基部近处的热接触元件、及适于侧向延伸于该基部与该热接触元件之间且提供以光为基础的加热的多个光纤。本文也以其它多种构想说明了包括光纤温度控制的方法、基板温度控制系统与电子器件处理系统。

Description

包含光纤加热的基板温度控制装置、基板温度控制系统、电子 器件处理系统及方法
相关申请
本发明涉及在2014年6月9日申请的美国专利申请案第14/299,850号并主张该案的优先权，该案的名称为“SUBSTRATE TEMPERATURE CONTROL APPARATUS INCLUDINGOPTICAL FIBER HEATING,SUBSTRATE TEMPERATURE CONTROL SYSTEMS,ELECTRONIC DEVICEPROCESSING SYSTEMS,AND METHODS(包含光纤加热的基板温度控制装置、基板温度控制系统、电子器件处理系统及其方法)”(代理人编号为21770/USA)，该案为所有目的在此经由引用形式而整体并入本文。
技术领域
本发明涉及适用于电子器件制造的装置，且更具体地涉及在处理期间控制基板温度的装置与系统。
背景技术
传统的电子器件制造系统可以包括一个或多个处理腔室。在某些系统中，所述一个或多个处理腔室可以被排列于主机外壳周围，该主机外壳具有传送腔室以及一个或多个负载锁定腔室。这些系统可以使用可以对插置于处理腔室中的基板(例如晶片)执行处理的一个或多个处理腔室。处理可以包括沉积、蚀刻、清洁或其它处理。在处理期间，晶片可以停置在底座、台板(platen)或其它支架上，且可在处理期间被加热一次或多次。在某些具体实施方式中，加热可由电阻式加热器所提供。在其它具体实施方式中，可以经由将基板暴露给等离子体来提供加热。在等离子体的情况中，底座(有时称为“静电吸盘”或“台板”)可包括冷却(例如在台板基部中的冷却通道)且也可包括其它电气元件。然而，应当认识到，在整个基板上即使只有微小的温度变化，也会导致基板的差异性处理(例如差异性蚀刻、沉积、清洁或其它处理)。因此，期望在处理期间提升温度控制精确性。
因此，期望具有基板处理中提升基板温度控制的系统、装置及方法。
发明内容
在一个构想中，提供了一种基板温度控制装置。该基板温度控制装置包括基部、在该基部近处的热接触元件、及适于提供以光为基础的加热并且在该基部与该热接触元件之间侧向延伸的多个光纤。
在另一构想中，提供了一种基板温度控制系统。该基板温度控制系统包括光学加热系统及温度单元，该光学加热系统包括基板温度控制装置、多个光源及光学控制器，该基板温度控制装置包括基部与热接触元件、以及于该基部与该热接触元件之间侧向延伸的多个光纤，所述多个光源耦接至所述多个光纤的至少一些光纤，该光学控制器适于控制所述多个光纤中的光强度；该温度单元耦接至该基板温度控制装置，并适于提供除了经由控制所述多个光纤中的光强度提供的温度控制以外的温度控制。
在另一构想中，提供了一种电子器件处理系统。该电子器件处理系统包括：适于对基板进行处理的处理腔室；在该处理腔室内的基板温度控制装置，该基板温度控制装置包括基部及适于与该基板热接触的热接触元件、及在基部与热接触元件之间侧向延伸的多个光纤；以及耦接至所述多个光纤的温度控制器，所述温度控制器适于控制所述多个光纤中的光强度，以提供热接触元件的温度控制。
在另一构想中，提出一种处理基板的方法。该方法包括：提供基板温度控制装置，该基板温度控制装置包括基部、在基部近处的热接触元件、及于基部和热接触元件之间侧向延伸的多个光纤；以及控制提供给所述多个光纤中至少一些光纤的光强度，以完成热接触元件的以光为基础的温度控制。
各种其它构想依据本发明的这些与其它具体实施方式而提供。从下述详细说明、所附权利要求与所附附图，将可更完整清楚理解本发明的具体实施方式的其它特征与构想。
附图说明
图1说明了根据具体实施方式的包括光纤加热的电子器件处理系统的示意俯视图。
图2说明了根据具体实施方式的包括光纤加热的基板温度控制系统的示意部分截面侧视图。
图3说明了根据具体实施方式的基板温度控制装置的一部分(其中热接触元件已被移除，以显示出光纤的定位)的示意俯视图。
图4说明了根据具体实施方式的基板温度控制装置的一部分(其中热接触元件系已移除，以显示出光纤的定位)以及多个光纤捆束入口位置的示意俯视图。
图5说明了在根据具体实施方式的基板温度控制装置中用以定向光纤的套接管(ferrule)的立体图。
图6说明了在根据具体实施方式的基板温度控制装置内用以供光纤通过的多腔延伸部的立体图。
图7说明了根据具体实施方式的包括中间元件与光纤加热的基板温度控制系统的示意部分截面侧视图。
图8说明了根据具体实施方式的处理基板的方法的流程图。
具体实施方式
电子器件制造系统可能需要非常精确的基板温度处理。特别是，现有的系统可以将基板在前开式标准舱(FOUPs)和负载锁定腔室之间传送，接着将基板传送往返于进行处理的一个或多个处理腔室。这种电子器件制造系统可以包括当处理进行时的温度控制，或在某些具体实施方式中可以包括冷却。利用分区加热的各种方法已经被应用。然而，这些系统可能仍缺少充分控制。
根据本发明的一个或多个具体实施方式，提出了用以提供改良基板温度控制的电子器件处理系统。本文所述系统与方法可以经由提供适于热控制基板温度的温度控制平台，而提供了改良的温度控制。温度控制平台可以包括侧向延伸且端接于平台内位置处的多个光纤，所述多个光纤可以用以在这些位置处提供个别的或分区的可控制热源。
本文中将参照图1至图8来说明示例温度控制平台装置的进一步细节以及本发明的其它具体实施方式。
图1说明了根据本发明的一个或多个具体实施方式的示例具体实施方式的电子器件处理系统100的示意俯视图，该电子器件处理系统100包括光纤加热。电子器件处理系统100可以包括外壳101，外壳101具有外壳壁部，外壳壁部界定了传送腔室102。壁部可以包括侧壁、底板及顶板。机器人103(以虚线圆圈绘示)可以至少部分地被安置在传送腔室102内。机器人103可以被构造及适用以经由机器人103的可移动手臂的操作而在各个目的地来回放置或者抽取基板。本文中所使用的“基板”应指用以制作电子器件或电路元件的物体，例如含有硅的晶片或物体、图案化的硅晶片或物体、或者类似物。然而，本文所述装置与系统在需要基板温度控制的任何地方都可以具有广泛实用性。本发明的具体实施方式可用于受控加热及/或受控冷却。
在所述具体实施方式中，机器人103可以是适于服务于耦接至传送腔室102并且可从传送腔室102接取的各种腔室的任何适合类型的机器人。机器人103可以是水平多关节机器人(selective compliance assembly robot arm；SCARA)、或是其它适当的机器人，例如在第WO2010090983号PCT公开文件中所披露的内容。也可使用其它的机器人类型。
机器人103的各个手臂的动作可由对驱动组件(图中未示)适当指令予以控制，驱动组件含有机器人103的多个驱动马达并由机器人控制器104所指挥。来自机器人控制器104的信号会引起机器人103的各种元件动作，以于处理腔室106A-106C和一或多个负载锁定腔室110C之间移动基板。可由诸如位置编码器之类的各种传感器或类似物为一个或多个元件提供适当的反馈机制。机器人103可包括能绕着肩轴而旋转的手臂，肩轴在某些具体实施方式中可大致对中地位于传送腔室102中。机器人103可包括基部，基部适于附设至形成传送腔室102下部的外壳101的壁部(例如底板)。然而，在某些具体实施方式中，机器人103可附设至顶板。
机器人103的手臂的旋转可由任何适当驱动马达所提供，例如传统可变磁阻或永磁电动马达。手臂可适于在X-Y平面(如图所示)中相对于外壳101而旋转。可使用任何适当数量的手臂元件与终端受动器(有时称为“叶片”)以承载基板。
此外，在某些具体实施方式中，机器人103的驱动组件可包括Z轴移动能力。特别是，马达外壳可受到动作限制器的限制而无法相对于外罩旋转。动作限制器可为两个或更多个线性轴承或其它类型的轴承、或是滑动机构，它们可限制马达外壳相对于外罩的旋转，但仍允许手臂沿着垂直方向(进出图1的纸面)的Z轴(垂直)动作。在某些具体实施方式中，适当的密封件可以密封于马达外壳与基部之间，因此可容许垂直动作并维持传送腔室102内的真空。
所述具体实施方式中的传送腔室102可以具有与其耦接且可自其接取的一个或多个处理腔室106A-106C。处理腔室106A-106C可以耦接至外壳101的侧面(facet)，并且每一个处理腔室106A-106C可以被构造且可操作以对由机器人103配送至处理腔室的基板进行适当处理。所述处理可为任何适当处理，例如物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)、蚀刻、退火、清洁、预清洁、氧化物移除或者类似处理。也可对在腔室中的基板进行其它适当处理。根据本发明的构想，在处理腔室106A-106C中进行的一种或多种处理可以包括温度控制。
在电子器件处理系统100内，基板可以接收自工厂接口108，并且也可以经由负载锁装置110离开传送腔室102而进入工厂接口108中。工厂接口108可以为具有壁部表面的任何封壳(enclosure)，这些壁部表面形成了工厂接口腔室108C，其中在一些表面上设有一个或多个载入口112，载入口112被构造且适用以在例如其前表面处接收(例如装卸)一个或多个基板载体114(例如前开式标准舱FOUPs)。
工厂接口108可以包括在工厂接口腔室108C内、具有传统架构的适当装载/卸载机器人116(以虚线表示)。装载/卸载机器人116可以被构造且可操作以从一个或多个基板载体114的内部抽取基板，并将基板馈送至负载锁装置110的一个或多个负载锁定腔室110C中。
在某些具体实施方式中，耦接至一个或多个热元件242(例如电阻元件)的温度单元122(图2)可以与光纤加热结合使用，以将基板温度控制至需要温度。
这种使用光纤加热的温度控制可以被包含在一个或多个处理腔室106A-106C中。视情况、或此外，在某些具体实施方式中，负载锁装置110(可以是SWLL，例如单晶片负载锁)可以包括温度控制。因此，在某些具体实施方式中，光纤加热可以被包含在一个或多个处理腔室106A-106C内，且也在负载锁装置110内。在一个或多个其它具体实施方式中，光纤加热可以被包含在一个或多个处理腔室106A-106C内，但不在负载锁装置110中。在另一具体实施方式中，光纤加热可以被包含在负载锁装置110中，但是不在一个或多个处理腔室106A-106C中。
温度控制可以由基板温度控制系统120所提供。基板温度控制系统120可以是电子器件处理系统100的子部分。基板温度控制系统120可以包括温度单元122，温度单元122可以耦接至热元件242(例如电阻加热元件或热通道)，并且构成了对一个或多个腔室(例如处理腔室106A、106B、106C及/或负载锁定腔室110C)的温度控制(例如加热或冷却)的主要来源。在某些具体实施方式中，光学加热系统124可以以与温度单元122和热元件结合的补充加热系统而操作。在其它具体实施方式中，光学加热系统124可以是唯一的加热系统。
光学加热系统124可以包括光源阵列125与光学控制器126，光源阵列125耦接(例如光学耦接)至基板温度控制装置130。基板温度控制系统120可以包括温度控制器128，温度控制器128可操作以控制在腔室(例如处理腔室106B)内正在接受温度控制的基板的温度。在某些具体实施方式中，温度控制器128可以可操作以控制温度单元122，并可与光学控制器126相接。因此，温度控制器128可以用以与光学控制器126和温度单元122通讯，以控制与基板温度控制装置130热接触的基板的温度。可从一个或多个位置提供适当的温度反馈。
现在参照图2来更详细说明包括光学加热系统124的基板温度控制系统120。光学加热系统124可以包括基板温度控制装置130，基板温度控制装置130可以是平台，基板240(以虚线绘示)可以停置在平台上或与平台热接触。如图所示，基板温度控制装置130包括基部232、在基部232近处的热接触元件234、及多个光纤236，基部232可以由支撑结构233所支撑，多个光纤236在基部232与热接触元件234之间侧向延伸。在本文中，所使用的“侧向延伸”是指光纤的长度(沿其纵轴)以可以实质上平行于热接触元件234的上表面平面的方向水平地通过热接触元件234与基部232之间的空间。由于在接合层中布设光纤236，因此也可能稍微偏离平行，从下述说明即可明显了解到。
这些多个光纤236适于提供以光为基础的加热。所述多个光纤236中的至少一些在基部232和热接触元件234之间侧向延伸。多个光纤236可以端接于热接触元件234与基部232之间的多个径向位置处(例如如图3所示)。光纤236可以以捆束方式(例如一组纤材)穿过基部232，然后弯曲并侧向延伸。光学加热系统124可以包括光源阵列125，光源阵列125包括多个光源238，所述多个光源238耦接至所述多个光纤236中的至少一些光纤、且较佳是耦接至大部分或全部的光纤236。光学控制器126可以被构造以控制通入多个光纤236中、以及由多个光纤236所传载的光强度。
在操作上，多个光纤236中至少一些光纤236所传载的光用以加热热接触元件234的局部部分。利用弯曲的然后定位在需要的位置处的多个光纤236的端接，热接触元件234的许多局部部分都会被加热。在某些具体实施方式中，这种局部化的加热可以结合热元件242和温度单元122所提供的温度控制(无论是加热或冷却)。在其它的具体实施方式中，由多个光纤236所提供的局部化加热可以是所提供的唯一加热。
举例而言，在某些具体实施方式中，温度控制会使基板240(以虚线绘示)被加热至高于约摄氏350度、高于约摄氏400度、高于约摄氏500度、高于约摄氏550度、高于约摄氏600度或甚至更高的温度的额定温度。举例而言，在某些具体实施方式中，温度控制会使基板240(以虚线绘示)被加热至介于约摄氏500度与约摄氏650度之间的额定温度。在某些具体实施方式中，可对在一个或多个处理腔室106A-106C内的基板240实施这种加热。举例而言，在某些具体实施方式中，温度控制会使基板240(以虚线绘示)例如在等离子体沉积(PECVD)的具体实施方式中受到加热。
处理腔室106B在图2中作为例子示出。然而，除了处理腔室106B以外、或取而代之，这种包括光纤加热的温度控制还可用于处理腔室106A及/或106C中。其它形式或类型的处理腔室也可并入光纤加热。另外，在某些具体实施方式中，这种包括光纤加热的温度控制可在基板240从工厂接口108送入传送腔室102之前被提供，例如在负载锁装置110内。
光纤加热可以用以对基板240的各个局部化径向部分提供受控加热。光纤加热可以被提供作为对其它形式的加热或冷却的补充，如本文所述。举例而言，多个光纤236中的每一纤材都可以用以局部加热热接触元件234在邻近于光纤236端接位置处的一个微小下侧区域。每一光纤236可以用以调整在温度界限之间的局部化温度，举例而言，例如在额定温度的大约+/-10℃之间、在额定温度的大约+/-20℃之间、或甚至在额定温度的大约+/-30℃之间。可经由使用更强或更不强(具有更大或更小的光输出强度)的光源238来完成其它温度调整值。因此，温度控制可经由以像素化(pixelated)为基础的光纤加热而实施。一些光纤236可以包括在纤材端接处的漫射器(diffuser)。漫射器可以用以将光导至漫射器的一个或多个表面，或使光反射回到光纤236中的量达最低。
现将说明光纤加热的操作。举例而言，若基板240的额定所需温度为约摄氏550度，但是处理腔室106B或底座中的几何或热异常性或其它差异性使其难以在基板240的所有部分上都达到该额定温度，则可由光学加热系统124提供辅助加热。在一个或多个具体实施方式中，可以由光学加热系统124提供辅助加热，以调整局部化区域，从而在每一处皆符合所需的温度均匀性。在其它具体实施方式中，光学加热系统124可以用以调整局部化区域，以视需要于基板240上提供温度曲线。在某些具体实施方式中，所需的温度曲线可以是不均匀的。也应明显了解到在某些具体实施方式中，光学加热系统124可以是唯一的加热来源，即并不存在温度单元122。在这个具体实施方式中，光学控制器126是存在的唯一温度控制器，且被用以调整局部化区域的温度。
更详细而言，基部232可为热传导材料，例如铝或氮化铝，且可包括一个或多个热元件242(例如，如图所示的电阻式加热器元件)、或形成于基部中或基部上的其它合适热元件。热元件242可以耦接至温度单元122，在某些具体实施方式中，温度单元可以是电功率驱动器。温度控制器128可以用以设定及控制基部232的所需额定温度目标。一个或多个温度传感器245可以被设为与例如在其基部232上的基板温度控制装置130热接触。所述一个或多个温度传感器245可对温度控制器128提供温度反馈。
在图2与图3的所述具体实施方式中，基部232可以包括一个或多个通道244，多个光纤236可进入通过这些通道244。多个光纤236可以以捆束方式进入通过通道244并进入到基部232和热接触元件234之间的空间中。也可为升举销239、为供温度探针用或者类似物而包含其它次要通道237。在图3中，所述一个或多个通道244是单一的、位于中央的通道，但在某些具体实施方式中(例如如图4所示)，也可使用多个通道(例如通道444A-444D)。也可使用其它数量的通道244以供光纤236的捆束穿过基部232。一旦通过所述一个或多个通道244，光纤236即被弯折(例如大约90度角)，并从进入通过所述一个或多个通道244的捆束中侧向地(例如在某些具体实施方式中为径向地)延伸出去。光纤236可具有各种长度，且可侧向延伸至热接触元件234下方的各个所需径向位置。纤材的弯折可以包括退火而使得弯折形状可以得以保持。
在图2与图3的所述具体实施方式中，光纤236可以穿过在通道244的至少某部分内的套接管246，并受套接管246限制。举例而言，套接管246可位于通道244的底部、顶部或中间段。套接管246作为引导件操作，以分隔光纤236并使它们更容易被识别。此外，套接管246可以使光纤能以有组织的方式延伸到基部232的顶部，因此它们可以有组织的方式被按规定路线延伸(例如弯折或取向)至所需要的侧向位置。套接管246可使光纤236的捆束相对于基部232而旋转定向。
举例而言，套接管246(最佳如图5所示)可以包括一个或多个定向套接管247(例如一个或多个销)，以使套接管246与穿过套接管246的光纤236的捆束相对于基部232而旋转定向。也可使用其它类型的定向特征结构。套接管246可用任何合适材料制成，例如陶瓷。也可使用其它的合适材料。套接管246可以以任何合适形式固定至基部232，例如经由接合。在某些具体实施方式中，套接管246可以利用环氧树脂粘合剂而接合至形成于基部232中的穴部中。套接管246可以包括多个纵向延伸孔洞，这些孔洞适于在其中容纳个别的光纤236。在每一个套接管246中，可以设有大约20个至大约300个大致呈轴向平行的孔洞。也可使用其它数量的孔洞。
在一个或多个具体实施方式中，可以设有延伸部248(例如多腔式延伸部)以引导光纤236并使光纤236通过而更接近基部232的顶部表面。延伸部248(例如多腔式延伸部)的图绘示于图6。延伸部248可以是特氟龙(Teflon)或其它合适材料。与套接管246相同，延伸部248可包含有承载光纤236的纵向孔洞。一个或多个孔洞可以用以使延伸部248能经由使用定向特征结构247而与套接管246对准。
光学控制器126可为具有适当处理器、存储器和外围元件的任何合适的控制器，用以执行闭环控制或其它适当的控制方案，并控制从光源阵列125的每一个光源238所射出的光功率(例如瓦特)。至少一些光源238耦接至光纤236，并对光纤236提供光功率(例如红外线能量)。光纤236可以排列为捆束(如图所示)，并且可以包括大于至少部分长度的保护套250。
光纤236可以包括任何适当的光纤类型，例如渐变折射率光纤(graded-indexoptical fiber)、阶跃折射率单模光纤(step-index single mode optical fiber)、多模光纤(multi-mode optical fiber)、或甚至是光子结晶体光纤(photonic crystaloptical fiber)。可使用具有相对高抗弯折性的光纤236。可使用相对高的数值孔径(NA)的纤材，例如具有高于约0.1的NA、高于约0.2的NA、或甚至高于约0.3的NA。在某些具体实施方式中可以使用高于约0.22的NA。可使用任何适当数量的光纤236，例如100条或者多于100条、200条或者多于200条、或300条或者多于300条，或甚至更多。光纤236可以经由任何合适的手段耦接至光源238。
在某些具体实施方式中，可以由传感器纤材252将一个或多个光源238耦接至控制传感器254，例如光接收器。每一个光源238可以是激光二极管，例如单发射极二极管。激光二极管可具有任何适当的输出波长范围，举例而言，例如介于约915nm与约980nm之间。也可使用其它的输出范围。输出功率可介于约0W至10W之间。然而，也可使用甚至更高功率的二极管(例如大于10W)。举例而言，激光二极管可包括具有105或110微米孔径的光纤输出。举例而言，可使用马萨诸塞州牛津市(Oxford,MA)IPG光学公司的PLD-10型号产品。或者是也可使用其它类型的光源。
控制传感器254可以用以对(举例而言，例如具有光强度或热产生)控制光源238C的输出上的光学控制器126提供反馈。每一个光源238可以从低或零级光输出至高或最大级光输出而被单独控制。每一个光源238可以被单独控制，用以在有限点(像素)处控制温度，或可于群组中被整体控制，以控制区域或多区的温度。
任何适当的温度控制原理都可以被实施。在一个控制构想中，可寻求在基板240的整个表面上都有高度均匀的温度分布。在另一构想中，可能需要故意的不均匀的温度分布。根据本发明的构想，可视光学控制器126所实施的控制原理而依需要提供每一种。因此，本发明的某些具体实施方式可以提供方位上的温度变化。
热接触元件234可以设于基部232上方，且光纤236可以位于且侧向延伸于基部232和热接触元件234之间的空间内。在该空间内，可以使用合适的接合材料。光纤236可以以预定取向在此空间内接合。一种接合材料可为包括陶瓷掺杂剂的硅氧树脂(silicone)材料。也可使用其它合适的热传导与易弯的相对高温材料。热接触元件234可为陶瓷材料，例如氧化铝或氮化铝，并且可以具有例如碟形形状。举例而言，接合材料的接合厚度可介于约0.010英寸至约0.030英寸(大约0.254毫米至约0.762毫米)之间。也可使用其它的接合厚度。在基部232与热接触元件234两者都是陶瓷的情况中，可使用陶瓷粘合剂，例如载有陶瓷的环氧树脂。
图4说明了基板温度控制装置430的一个具体实施方式(其中热接触元件已经被移除)，其包括贯穿基部432的多个通道444A、444B、444C、444D，其中光纤436A、436B、436C、436D的捆束可设置通过这些通道。在所述具体实施方式中，呈现有四个通道444A、444B、444C、444D；然而，也可设置更少或更多的通道。光纤436A、436B、436C、436D可以侧向延伸且定位于各个平面位置处。
基板温度控制装置730的另一具体实施方式绘示于图7中。这个具体实施方式包括基部732与热接触元件734，且如先前所述，多个光纤736侧向延伸于基部732和热接触元件734之间。在这个具体实施方式中，如图所示，基部732可以包括热元件742，热元件742包括多个流体循环通道。流体循环通道可以包括温度控制液体(例如冷却剂)，其可以由温度单元722所提供，并且循环通过流体循环通道而可以返回到温度单元722。在某些具体实施方式中，温度控制液体可以流到排出口。温度单元722可提供热接触元件734的冷却，并因此提供与热接触元件734热接触的基板240的冷却。举例而言，在等离子体处理(例如等离子体蚀刻)中，可能需要冷却基板240。当组件体现为静电吸盘时，在热接触元件734中可设置静电夹钳电极735。
在所述具体实施方式中，中间元件750可以设于基部732和热接触元件734之间中。中间元件750可以是板，例如由氧化铝或氮化铝制成的陶瓷板。举例而言，中间元件750可具有介于约1毫米至约5毫米之间、或约2毫米的厚度。也可使用其它厚度。中间元件750可以接合至基部732，例如经由含热传导弹性体材料(例如掺有陶瓷的硅氧树脂材料)的第一接合层752。也可使用其它合适的接合材料。第一接合层752的厚度可经选择，以达到需要的抗热性与柔性。可使用介于约0.254毫米至0.762毫米的接合厚度值的第一接合层752，这取决于特定接合材料的性质。中间元件750中可以具有一个或多个孔洞，所述孔洞适于使光纤736的捆束穿过其间。可使用如先前所述的套接管246及/或延伸部248来定向及组织这些光纤736。
基板温度控制装置730可以包括在中间元件750和热接触元件734之间的第二接合层754。第二接合层754可为热传导粘合剂材料(例如载有陶瓷的粘合剂材料)。也可使用其它合适的接合材料。举例而言，可使用以氧化铝为基础的粘合剂，例如纽约州谷屋(ValleyCottage,NY)Aremco Products公司的CERAMABONDTM 503。可选择具相对高的热传导性且热膨胀系数与中间元件750的热膨胀系数实质匹配的特定陶瓷粘合剂。
在一个或多个具体实施方式中，第二接合层754的薄层部分可以被应用至中间元件750的顶部。具有预测长度的光纤736可以被馈送穿过套接管246与延伸部248，并且被弯折或定位到位。经由使用自动指示激光将激光点放置在所需端接位置处，即可为组装技术人员明示用于端接的所需位置(例如纤材尖端)。光纤736可以经由第二接合层754的薄层部分而保持定位。具有100微米至200微米的范围的外径的光纤736足够柔韧而能轻易进行弯折，或是它们可被预先弯折并且经退火以保持它们的弯折。如前述说明，光纤736可以在它们的尖端处包括有漫射器。
在已经依需要将全部光纤736定位的后，可以将第二接合层754的另一层部分加入，以覆盖光纤736。可以在真空腔室中实施除气，以移除光纤736周围的气泡。一旦固化，第二接合层754的该另一层部分的表面即可以被加工呈平坦状态。
热接触元件734(可为陶瓷板)可以随后接合至第二接合层754的该另一层部分。在一个或多个具体实施方式中，后续的接合可以借助使用载有陶瓷的弹性体材料，例如载有陶瓷的硅氧树脂等。弹性体材料可以载有陶瓷材料，例如氮化铝、氧化铝或者类似材料。也可含有单独的其它陶瓷材料或其组合。
在某些具体实施方式中，热接触元件734(例如最上方板)可以含有静电夹钳电极735，静电夹钳电极735可以是在体现静电吸盘(ESC)组件时存在。弹性体接合提供了抗热性，它将能量从光纤(有效的点状来源)扩散为热接触元件734的表面上的适用于晶片温度控制的相对平滑的温度曲线。在某些具体实施方式中，热接触元件734中也可以包括电阻式加热器元件。
举例而言，在这个具体实施方式中，温度控制可以使基板240(以虚线绘示)受温度控制至介于约摄氏-20度至约摄氏120度之间的额定温度。
现将参照图8说明一种在电子器件处理系统(例如电子器件处理系统100)内处理基板的方法800。方法800包括，在步骤802中，提供基板温度控制装置(例如基板温度控制装置130、730)，该基板温度控制装置包括基部(例如基部232、732)、在基部近处的热接触元件(例如热接触元件234、734)、以及侧向延伸于基部与热接触元件之间的多个光纤(例如光纤236、736)。
方法800包括，在步骤804中，控制提供至多个光纤中至少一些光纤的光强度，以完成热接触元件的以光为基础的温度控制。当然，热接触元件的温度控制也控制了与其热接触的基板(例如基板240)的温度。在一个或多个具体实施方式中，方法800可以进一步包括以耦接的温度单元(例如温度单元122、722)加热或冷却该基板温度控制装置。
前述说明仅披露了本文的例示具体实施方式。本领域普通技术人员可直接理解在本发明范畴内的上述装置、系统及方法的修饰例。因此，虽然本发明已结合例示具体实施方式来加以说明，但应理解其它具体实施方式也是在由所附权利要求所定义的本发明范畴内。

Claims (15)

1.一种基板温度控制装置，包括：
基部；
在所述基部近处的热接触元件，所述热接触元件经构造以提供与所述热接触元件热接触的基板的加热；及
多个光纤，所述多个光纤适于在所述基部与所述热接触元件之间侧向延伸至所述热接触元件下方的各个径向位置并且提供以光为基础的加热，所述多个光纤以捆束方式通过贯穿所述基部的通道而进入所述基部与所述热接触元件之间的空间中。
2.如权利要求1所述的基板温度控制装置，其中所述多个光纤端接于所述热接触元件和所述基部之间的多个径向位置处。
3.如权利要求1所述的基板温度控制装置，其中所述基部包括热控制。
4.如权利要求1所述的基板温度控制装置，其中所述多个光纤穿过固定至所述基部的套接管。
5.如权利要求1所述的基板温度控制装置，包括定位于所述基部与所述热接触元件之间的中间元件。
6.如权利要求1所述的基板温度控制装置，包括定位于所述基部与所述热接触元件之间的中间元件，及所述中间元件与所述基部之间的第一接合层。
7.如权利要求6所述的基板温度控制装置，其中所述第一接合层包括载有陶瓷的弹性体。
8.如权利要求6所述的基板温度控制装置，包括所述中间元件与所述热接触元件之间的第二接合层，且其中所述多个光纤在所述中间元件与所述热接触元件之间侧向延伸。
9.如权利要求8所述的基板温度控制装置，其中所述第二接合层包括陶瓷环氧树脂与载有陶瓷的弹性体。
10.如权利要求6所述的基板温度控制装置，所述多个光纤被包封于陶瓷环氧树脂中。
11.一种基板温度控制系统，包括：
光学加热系统，包括：
基板温度控制装置，包括基部与热接触元件、及在所述基部与所述热接触元件之间侧向延伸至所述热接触元件下方的各个径向位置的多个光纤，其中所述热接触元件经构造以提供与所述热接触元件热接触的基板的加热，并且所述多个光纤通过多腔延伸部进入所述基部与所述热接触元件之间的空间中，
多个光源，耦接至所述多个光纤中的至少一些光纤，及
光学控制器，适于控制所述多个光纤中的光强度；以及
温度单元，耦接至所述基板温度控制装置，并适于提供除经由控制所述多个光纤中的所述光强度提供的温度控制以外的温度控制。
12.一种电子器件处理系统，包括：
处理腔室，适于对基板进行处理；
在所述处理腔室内的基板温度控制装置，所述基板温度控制装置包括基部与适于与所述基板热接触的热接触元件，其中所述热接触元件经构造以提供所述基板的加热、定位于所述基部与所述热接触元件之间的中间元件、所述中间元件与所述基部之间的第一接合层，所述第一接合层包括载有陶瓷的弹性体、及在所述基部与所述热接触元件之间侧向延伸至所述热接触元件下方的各个径向位置的多个光纤；及
温度控制器，耦接至所述多个光纤且适于控制所述多个光纤中的光强度，以提供所述热接触元件的温度控制。
13.如权利要求12所述的电子器件处理系统，其中所述多个光纤通过贯穿所述基部的通道而进入所述基部与所述热接触元件之间的空间中。
14.如权利要求12所述的电子器件处理系统，其中所述多个光纤通过多腔延伸部进入所述基部与所述热接触元件之间的空间中。
15.一种处理基板的方法，包括：
提供基板温度控制装置，所述基板温度控制装置包括基部、在所述基部近处的热接触元件、定位于所述基部与所述热接触元件之间的中间元件、所述中间元件与所述基部之间的第一接合层、及在所述基部与所述热接触元件之间侧向延伸至所述热接触元件下方的各个径向位置的包封于陶瓷环氧树脂中的多个光纤；及
控制提供给所述多个光纤的至少一些光纤的光强度，以完成所述热接触元件的以光为基础的温度控制并提供与所述热接触元件热接触的基板的加热。
CN201580029541.XA 2014-06-09 2015-05-21 包含光纤加热的基板温度控制装置、基板温度控制系统、电子器件处理系统及方法 Active CN106463402B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/299,850 US9698041B2 (en) 2014-06-09 2014-06-09 Substrate temperature control apparatus including optical fiber heating, substrate temperature control systems, electronic device processing systems, and methods
US14/299,850 2014-06-09
PCT/US2015/032076 WO2015191265A1 (en) 2014-06-09 2015-05-21 Substrate temperature control apparatus including optical fiber heating, substrate temperature control systems, electronic device processing systems, and methods

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106463402A CN106463402A (zh) 2017-02-22
CN106463402B true CN106463402B (zh) 2020-01-03

Family

ID=54770172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580029541.XA Active CN106463402B (zh) 2014-06-09 2015-05-21 包含光纤加热的基板温度控制装置、基板温度控制系统、电子器件处理系统及方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9698041B2 (zh)
JP (1) JP6615126B2 (zh)
KR (1) KR102158314B1 (zh)
CN (1) CN106463402B (zh)
TW (1) TWI660442B (zh)
WO (1) WO2015191265A1 (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210127823A (ko) 2013-11-04 2021-10-22 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 증가된 개수의 측들을 갖는 이송 챔버들, 반도체 디바이스 제조 프로세싱 툴들, 및 프로세싱 방법들
JP6608923B2 (ja) * 2014-07-02 2019-11-20 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 溝に経路指定された光ファイバーによる加熱を含む温度制御装置、基板温度制御システム、電子デバイス処理システム、及び処理方法
US10973088B2 (en) 2016-04-18 2021-04-06 Applied Materials, Inc. Optically heated substrate support assembly with removable optical fibers
US10119191B2 (en) 2016-06-08 2018-11-06 Applied Materials, Inc. High flow gas diffuser assemblies, systems, and methods
US10684159B2 (en) 2016-06-27 2020-06-16 Applied Materials, Inc. Methods, systems, and apparatus for mass flow verification based on choked flow
US10685861B2 (en) 2016-08-26 2020-06-16 Applied Materials, Inc. Direct optical heating of substrates through optical guide
US10796935B2 (en) 2017-03-17 2020-10-06 Applied Materials, Inc. Electronic device manufacturing systems, methods, and apparatus for heating substrates and reducing contamination in loadlocks
US10361099B2 (en) 2017-06-23 2019-07-23 Applied Materials, Inc. Systems and methods of gap calibration via direct component contact in electronic device manufacturing systems
US11107709B2 (en) 2019-01-30 2021-08-31 Applied Materials, Inc. Temperature-controllable process chambers, electronic device processing systems, and manufacturing methods
JP7429126B2 (ja) 2020-01-31 2024-02-07 新光電気工業株式会社 基板固定装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI267937B (en) * 2001-10-17 2006-12-01 Ngk Insulators Ltd A heating system
CN202886770U (zh) * 2012-10-23 2013-04-17 南京信息工程大学 全光纤化微型加热器

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4662368A (en) 1983-06-13 1987-05-05 Trimedyne Laser Systems, Inc. Localized heat applying medical device
JPH069187B2 (ja) * 1983-12-14 1994-02-02 松下電器産業株式会社 試料加熱装置並びに常圧ｃｖｄ装置および減圧ｃｖｄ装置
US4702547A (en) 1986-07-28 1987-10-27 Tektronix, Inc. Method for attaching an optical fiber to a substrate to form an optical fiber package
NL9001200A (nl) 1990-05-23 1991-12-16 Imec Inter Uni Micro Electr Werkwijze en inrichting voor het met behulp van een pyrometer meten van temperatuurstraling waarbij compensatielampen worden toegepast.
DE69401040T2 (de) 1993-07-12 1997-06-05 Nec Corp Gehäusestruktur für Mikrowellenschaltung
US5363458A (en) 1994-02-28 1994-11-08 Fiber Guide Industries Fiber optic light diffuser
US5425831A (en) 1994-03-18 1995-06-20 At&T Corp. Optical fiber connecting method
JPH07283096A (ja) * 1994-04-08 1995-10-27 Hitachi Ltd 半導体基板の処理方法及び装置
JP3258520B2 (ja) 1994-12-12 2002-02-18 松下電器産業株式会社 光ファイバセンサ及びその製造方法
JPH09148258A (ja) * 1995-11-27 1997-06-06 Ricoh Co Ltd 気相成長装置
US6617553B2 (en) 1999-05-19 2003-09-09 Applied Materials, Inc. Multi-zone resistive heater
US6423949B1 (en) 1999-05-19 2002-07-23 Applied Materials, Inc. Multi-zone resistive heater
US6535685B1 (en) 2001-07-19 2003-03-18 Barclay J. Tullis Arcuate fiber routing using stepped grooves
JP3732777B2 (ja) 2001-11-28 2006-01-11 三菱電線工業株式会社 光ファイバシート及びその製造方法
US20060105182A1 (en) 2004-11-16 2006-05-18 Applied Materials, Inc. Erosion resistant textured chamber surface
JP2006093218A (ja) 2004-09-21 2006-04-06 Sharp Corp ランプ加熱装置および半導体装置の製造方法
US7386203B2 (en) 2005-06-30 2008-06-10 Lawrence Livermore National Security, Llc System for diffusing light from an optical fiber or light guide
US20070000441A1 (en) 2005-07-01 2007-01-04 Applied Materials, Inc. Scalable uniform thermal plate
JP4698460B2 (ja) 2006-03-27 2011-06-08 オムロンレーザーフロント株式会社 レーザアニーリング装置
US8226769B2 (en) 2006-04-27 2012-07-24 Applied Materials, Inc. Substrate support with electrostatic chuck having dual temperature zones
TWI508129B (zh) 2007-10-31 2015-11-11 Lam Res Corp 利用氣體壓力來控制液體冷卻劑與構件體間之熱傳導的溫度控制模組
JP4450106B1 (ja) * 2008-03-11 2010-04-14 東京エレクトロン株式会社 載置台構造及び処理装置
US8372667B2 (en) * 2009-04-20 2013-02-12 Applied Materials, Inc. Fiber laser substrate processing
JP2011077452A (ja) * 2009-10-01 2011-04-14 Tokyo Electron Ltd 基板載置台の温度制御方法及び温度制御システム
US20110147350A1 (en) * 2010-12-03 2011-06-23 Uvtech Systems Inc. Modular apparatus for wafer edge processing
US9905444B2 (en) * 2012-04-25 2018-02-27 Applied Materials, Inc. Optics for controlling light transmitted through a conical quartz dome
US9224583B2 (en) * 2013-03-15 2015-12-29 Lam Research Corporation System and method for heating plasma exposed surfaces
KR20140136154A (ko) * 2013-05-20 2014-11-28 광운대학교 산학협력단 증착공정에서 증착 두께 및 균일도를 실시간으로 측정하는 방법 및 장치
KR20220120714A (ko) 2013-08-12 2022-08-30 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 팩토리 인터페이스 환경 제어들을 갖는 기판 프로세싱 시스템들, 장치, 및 방법들
US9196514B2 (en) * 2013-09-06 2015-11-24 Applied Materials, Inc. Electrostatic chuck with variable pixilated heating

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI267937B (en) * 2001-10-17 2006-12-01 Ngk Insulators Ltd A heating system
CN202886770U (zh) * 2012-10-23 2013-04-17 南京信息工程大学 全光纤化微型加热器

Also Published As

Publication number Publication date
TW201608660A (zh) 2016-03-01
WO2015191265A1 (en) 2015-12-17
TWI660442B (zh) 2019-05-21
US20150357228A1 (en) 2015-12-10
US9698041B2 (en) 2017-07-04
KR20170015502A (ko) 2017-02-08
JP6615126B2 (ja) 2019-12-04
CN106463402A (zh) 2017-02-22
KR102158314B1 (ko) 2020-09-21
JP2017527980A (ja) 2017-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106463402B (zh) 包含光纤加热的基板温度控制装置、基板温度控制系统、电子器件处理系统及方法
KR102163083B1 (ko) 홈 라우팅 광섬유 가열을 포함하는 온도 제어 장치, 기판 온도 제어 시스템들, 전자 디바이스 처리 시스템들 및 처리 방법들
KR102164611B1 (ko) 매립형 광섬유들 및 에폭시 광학 확산기들을 사용하는 기판들의 온도 제어를 위한 장치, 시스템들, 및 방법들
KR102400092B1 (ko) 제거가능 광 섬유들을 갖는 광학적 가열식 기판 지지 조립체
US10204809B2 (en) Method for thermal treatment using heat reservoir chamber
KR20140113610A (ko) 플라즈마 노출된 표면을 가열하기 위한 시스템 및 방법
CN105074885B (zh) 用于高效热循环的模块化基板加热器
US20170316963A1 (en) Direct optical heating of substrates
US20170115169A1 (en) Optical fiber temperature sensors, temperature monitoring apparatus, and manufacturing methods
KR20100012813A (ko) 열처리장치 및 기판처리장치
KR102397849B1 (ko) 기판 처리 장치

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant