DE112019002575T5 - Faseroptische Sonde mit dualem Dichtungs- und Kompressionselement - Google Patents

Faseroptische Sonde mit dualem Dichtungs- und Kompressionselement Download PDF

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DE112019002575T5
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Abstract

Es werdenTemperaturmesssonden zur Messung der Temperatur eines Substrates auf der Basis von Fluoreszenz vorgeschlagen. Die Temperaturmesssonden umfassen ein faseroptisches Kabel, das an einem kalten Ende eine optische Schnittstelle und an einem heißen Ende ein Temperaturmesselement zum Kontaktieren eines Substrats aufweist. Eine Hülse umgibt mindestens einen Teil des hei-ßen Endes des faseroptischen Kabels. Mittels eines Halteelements rastet die Hülse sicher und lösbar in ein Trägerelement ein. Die Hülse bildet eine Vakuumversiegelung um den Kontakt zwischen dem Temperaturmesselement und dem Substrat.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANWENDUNGEN
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/674,885 , eingereicht am 22. Mai 2018. Der Offenbarungsgehalt der obigen Anmeldung wird durch Bezugnahme aufgenommen.
  • GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft optische Sensoren im Allgemeinen, und im Besonderen Verfahren zur Montage optischer Sensoren in abgedichteten Umgebungen.
  • HINTERGRUND
  • Die Aussagen in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Erfindung und stellen möglicherweise keinen Stand der Technik dar.
  • Temperaturmesssonden, wie z. B. Thermistoren, Widerstandstemperaturdetektoren (RTDs) und Widerstandsthermometer, werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, um die Temperaturrückmeldung verschiedener Substrate zu ermöglichen. Solche Sonden können z.B. in industriellen Prozessen eingesetzt werden und darüber hinaus in elektrischer Verbindung mit einem Regler stehen, der die Temperatur eines Systems wie vorgesehen als Reaktion auf eine von einem Temperaturmesssonde erfasste Temperatur justiert.
  • In solchen Umgebungen wird das Ende einer Temperaturmesssonde, die die Temperatur erfasst, allgemein als heißes Ende bezeichnet. Was allgemein als kaltes Ende bezeichnet wird, ist im Allgemeinen der Teil der Temperaturmesssonde, der zur mechanischen Befestigung der Temperaturmesssonde an einem festen Element verwendet wird. Das kalte Ende kann oder auch nicht tatsächlich in ein Substrat und/oder eine Öffnung eingeführt werden, durch die die Sonde montiert wird. Darüber hinaus bietet das kalte Ende eine elektrische Schnittstelle zu einem entfernten Gerät, wie z.B. einem Regler oder einer Temperaturanzeige. Wie bereits erwähnt, kann der Regler die Temperatur im System weiter regeln, indem er während des Prozesses ein vorbestimmtes Temperaturprofil im System bereitstellt und sicherstellt, dass die Temperatur während des Prozesses dem vorbestimmten Profil folgt, oder ähnliches.
  • Eine solche Gruppe von Temperaturmesssonden sind faseroptische Sensoren. Solche Sonden basieren auf der Fluoreszenzabklingzeit eines Fluoreszenzsensors, der sich typischerweise am Ende eines faseroptischen Kabels befindet. Faseroptische Sensor-Temperaturmesssonden messen Temperaturen auch in Umgebungen mit erhöhter Hochfrequenzaktivität, Mikrowellenstrahlung und/oder Hochspannung konsistent und zuverlässig und genau. Folglich werden faseroptische Sensor-Temperaturmesssonden häufig in Verbindung mit Halbleiteranwendungen eingesetzt, bei denen Halbleitersubstrate zu mindestens einem Halbleiter-Wafer verarbeitet werden. In vielen solcher Halbleiteranwendungen wird ein Suszeptor, ein elektrostatisches Spannfutter (chuck) oder ein anderes Trägerelement verwendet, um mindestens ein Halbleitersubstrat während der Herstellung von Halbleiter-Wafern an Ort und Stelle zu halten. Und viele solcher Trägerelemente haben außerdem in sich Öffnungen, die allgemein als Vias bezeichnet werden, eingebaut, wobei faseroptische Sensor-Temperaturmesssonden angeordnet sind, um die Temperatur des Halbleitersubstrats während der Verarbeitung genauer und zuverlässiger zu messen, wodurch sichergestellt wird, dass die resultierenden Halbleiterwafer bei geeigneten Temperaturen verarbeitet werden.
  • Die Montage von faseroptischen Sensor-Temperatursonden kann eine Herausforderung darstellen, insbesondere wenn man die Betriebstemperaturen, Drücke und die Umgebung sowie andere Systeme in Halbleiterverarbeitungsanlagen berücksichtigt. Diese Herausforderungen bei der zuverlässigen Montage von Geräten wie faseroptischen Sensor-Temperatursonden in einer Vielzahl von Betriebsumgebungen werden in der vorliegenden Erfindung behandelt.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Temperaturmesssonde ein faseroptisches Kabel, das an einem kalten Ende eine optische Schnittstelle und an einem heißen Ende ein Temperaturmesselement aufweist. Das Temperaturmesselement kontaktiert ein Substrat, und das Temperaturmesselement umfasst ein fluoreszierendes Material. Eine Hülse umgibt mindestens einen Teil des heißen Endes des faseroptischen Kabels. Mittels eines Halteelements rastet die Hülse sicher und lösbar in ein Trägerelement ein, und zwischen dem Temperaturmesselement und dem Substrat ist eine Vakuumversiegelung vorgesehen.
  • Gemäß anderen Ausführungsformen befindet sich ein Lichtdetektor in optischer Verbindung mit der optischen Schnittstelle.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen steht eine Lichtquelle in optischer Verbindung mit der optischen Schnittstelle.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen enthält die Temperaturmesssonde ferner einen Regler, der einen Lichtdetektor in optischer Verbindung mit der optischen Schnittstelle und eine Lichtquelle in optischer Verbindung mit der optischen Schnittstelle umfasst. Der Regler ist so konfiguriert, dass er die Temperatur des Substrats steuert.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen umfasst die Hülse Silikon.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen misst die Temperaturmesssonde die Temperatur eines Substrats in einem Vakuum.
  • Gemäß noch weiteren Ausführungsformen erfasst die Temperaturmesssonde die Temperatur eines Substrats in einer kryogenen Umgebung.
  • Gemäß noch weiteren Ausführungsformen ist das Trägerelement ein elektrostatisches Spannfutter(electrostatic chuck) zur Verwendung in der Halbleiterverarbeitung.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst eine Temperaturmesssonde ein faseroptisches Kabel, das an einem kalten Ende eine optische Schnittstelle und an einem heißen Ende ein Temperaturmesselement aufweist. Das Temperaturmesselement dient zur Kontaktierung eines Substrats, wobei das Substrat eine fluoreszierende Verbindung umfasst. Eine Hülse umgibt mindestens einen Teil des heißen Endes des faseroptischen Kabels. Ein Lichtdetektor steht in optischer Verbindung mit der optischen Schnittstelle, und eine Lichtquelle steht in optischer Verbindung mit der optischen Schnittstelle. Mittels eines Halteelements rastet die Hülse sicher und lösbar in ein Trägerelement ein, und zwischen dem Temperaturmesselement und dem Substrat ist eine Vakuumversiegelung vorgesehen.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen enthält die Temperaturmesssonde ferner einen Regler, der einen Lichtdetektor in optischer Kommunikation mit der optischen Schnittstelle und eine Lichtquelle in optischer Kommunikation mit der optischen Schnittstelle umfasst. Der Regler ist so konfiguriert, dass er die Temperatur des Substrats steuert.
  • Gemäß noch weiteren Ausführungsformen umfasst die Hülse Silikon.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen misst der Temperaturfühler die Temperatur eines Substrats im Vakuum.
  • Gemäß noch weiteren Ausführungsformen erfasst die Temperaturmesssonde die Temperatur eines Substrats in einer kryogenen Umgebung.
  • Gemäß noch weiteren Ausführungsformen ist das Trägerelement ein elektrostatisches Spannfutter(electrostatic chuck) zur Anwendung in der Halbleiterverarbeitung.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst eine Anordnung ein Trägerelement, umfassend eine Durchgangsöffnung. Angrenzend an das Trägerelement ist ein Substrat angeordnet. Ein faseroptisches Kabel hat an einem kalten Ende eine optische Schnittstelle und an einem heißen Ende ein Temperaturmesselement. Das Temperaturmesselement kontaktiert das Substrat. Mindestens ein Teil des heißen Endes des faseroptischen Kabels ist von einer Hülse umgeben, und mindestens ein Teil der Hülse ist in der Durchgangsöffnung angeordnet Mittels eines Halteelements rastet die Hülse sicher und lösbar in ein Trägerelement ein. Zwischen der Hülse und dem Substrat ist eine Vakuumdichtung vorgesehen.
  • Gemäß noch weiteren Ausführungsformen umfasst das Temperaturmesselement ein fluoreszierendes Material.
  • Gemäß noch weiteren Ausführungsformen umfasst das Substrat an der Stelle der Vakuumversiegelung ein fluoreszierendes Material.
  • Gemäß noch weiteren Ausführungsformen umfasst ein Regler einen Lichtdetektor in optischer Verbindung mit der optischen Schnittstelle und eine Lichtquelle in optischer Verbindung mit der optischen Schnittstelle. Der Regler ist so konfiguriert, dass er die Temperatur des Substrats steuert.
  • Gemäß noch weiteren Ausführungsformen umfasst die Hülse Silikon.
  • Gemäß noch weiteren Ausführungsformen misst der Temperaturfühler die Temperatur eines Substrats im Vakuum.
  • Weitere Anwendungsbereiche werden sich aus der hier gegebenen Beschreibung ergeben. Die Beschreibung und die spezifischen Beispiele sollen vorliegend nur der Veranschaulichung dienen und nicht den Umfang der vorliegenden Offenlegung einschränken.
  • Figurenliste
  • Zum besseren Verständnis der Erfindung sollen nun verschiedene Ausführungsformen beschrieben werden, wobei beispielhaft auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen wird: Es zeigen:
    • 1 eine Frontansicht eines optischen Sensors gemäß der vorliegenden Erfindung, die die Hülse des optischen Sensors als transparent zeigt, zur besseren Ansicht der innenliegenden Komponenten des optischen Sensors;
    • 2 eine vergrößerte perspektivische Endansicht des optischen Sensors gemäß der vorliegenden Erfindung; und
    • 3 eine seitliche Querschnittsansicht einer Anordnung, die ein Substrat, ein elektrostatisches Spannfutter(electrostatic chuck) und einen optischen Sensor zeigt, die gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert wurden.
  • Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Die folgende Beschreibung hat lediglich beispielhaften Charakter und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendung nicht einschränken. Es ist zu verstehen, dass in den Zeichnungen durchgehend entsprechende Bezugszeichen auf ähnliche oder entsprechende Teile und Merkmale hinweisen.
  • Im Allgemeinen ist Fluoreszenz bei der faseroptischen Abtastung die langsame Freisetzung von Energie in Form von Licht durch ein Material, nachdem es kürzeren, energiereicheren Wellenlängen ausgesetzt wurde. Die Fluoreszenztemperaturmessung basiert auf dem Prinzip, dass die Rate der freigesetzten Energie von der Temperatur des fluoreszierenden Materials abhängt. Dieses zeitabhängige Verhalten kann, wenn es richtig gemessen, kalibriert und kontrolliert wird, zur genauen und wiederholten Temperaturmessung genutzt werden.
  • Der hierin verwendete Begriff „optischer Sensor“ sollte so ausgelegt werden, dass er sowohl einen faseroptischen Lichtleiter als auch einen optischen Signalaufbereiter bezeichnet, der zur Erfassung und Bestimmung der Temperatur eines fluoreszierenden Materials verwendet wird.
  • Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Temperaturmesssonde 10 in Übereinstimmung mit einer ersten Ausfürhungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Temperaturmesssonde 10 umfasst ein faseroptisches Kabel 12, um das eine meist rohrförmige Hülse 20 angeordnet ist. Obwohl die Hülse 20 in dieser Form als rohrförmig dargestellt ist, kann die Hülse 20 eine Reihe von Geometrien, wie z.B. quadratisch oder polygonal, aufweisen, wobei sie im Rahmen der vorliegenden Offenbarung bleibt.
  • Ein Ende der Temperaturmesssonde 10 kann als heißes Ende 14 bezeichnet werden, das typischerweise in eine Durchgangsöffnung (wie nachfolgend beschrieben) eines Trägerelements (z. B. eines Suszeptors oder einer elektrostatischen Spannvorrichtung) eingeführt wird. Ein Temperaturmesselement 16 ist am heißen Ende 14 des faseroptischen Kabels 12 angeordnet, um die Temperatur eines Substrats zu messen. Wie nachfolgend beschrieben, besteht das Temperaturmesselement 16 generell aus einer fluoreszierenden Verbindung. Das andere Ende der Temperaturmesssonde 10, das als kaltes Ende 18 bezeichnet werden kann, kann optional an einer festen Struktur montiert werden. Als nicht einschränkendes Beispiel können solche Halterungen aus Gummitüllen, Klemmverschraubungen, Schweißfittings und dergleichen bestehen, die mechanisch an der festen Struktur befestigt werden können.
  • Die Temperaturmesssonde 10 weist ferner ein Halteelement 22 auf, das verwendet werden kann, um die Temperaturmesssonde 10 in der Durchgangsöffnung eines Trägerelements zu befestigen und dadurch die Temperaturmesssonde 10 lösbar, aber sicher in einer entsprechenden Durchgangsöffnung des Trägerelements zu verbinden. Geeignete Halteelemente sind z.B. Gewinde- und Mutterverbindungen und jede andere Anordnung, die einen Temperaturfühler in einem Halteelement lösbar, aber sicher verbindet. In dieser Ausführungsform ist das Sicherungselement 22 eine Mutter mit Außengewinde. In einer Ausführungsform ist das Halteelement 22, wenn es sich in einer lösbaren, aber sicheren Verbindung befindet, so konfiguriert, dass es eine Kraft auf die Temperaturmesssonde 10 ausübt, die ausreicht, um eine elastische Verformung der Hülle 20 am oder nahe dem heißen Ende 14 der Temperaturmesssonde 10 zu bewirken, so dass ein im Wesentlichen undurchlässiger, vakuumdichter Kontakt zwischen dem Temperaturmesselement 16 der Temperaturmesssonde 10 und einem Substrat gebildet wird. Durch die elastische Verformung der Hülse 20 wird eine Dichtung zwischen der Hülse 20 und ihrer Umgebung gebildet, wie z.B. eine Durchgangsöffnung, wie nachfolgend dargestellt und beschrieben, zusätzlich zur axialen Kompression des Temperaturfühlerelements 16 für einen verbesserten Kontakt von Oberfläche zu Oberfläche und damit eine genauere Temperaturmessung. Auf diese Weise wird eine robuste Verbindung zwischen dem Temperaturmesselement 16 und einem Substrat hergestellt, die Schutz gegen äußere Niederdruckumgebungen, Vakuumumgebung, erhebliche Temperaturschwankungen und Umgebungen mit niedrigen Temperaturen bietet.
  • Wie weiter gezeigt wird, ist eine optische Schnittstelle 24 für den Anschluss der Temperaturmesssonde 10 an ein entfernt montiertes Gerät, wie z.B. einen Temperaturregler und/oder eine Temperaturanzeige, als nicht-beschränkendes Beispiel vorgesehen. Die optische Schnittstelle 24 steht ferner in optischer Verbindung mit einem optischen Sensor und einer optischen Quelle. Die optische Schnittstelle 24 ist optisch mit einem Lichtwellenleiterkabel 12 verbunden. Die optische Schnittstelle 24 kann elektrisch mit dem Lichtwellenleiterkabel 12 verbunden sein. Das Halteelement 22 kann einen oder mehrere offene Kernabschnitte (z.B. Durchgangsöffnungen entlang einer Längsachse des Halteelements 22) enthalten, durch die das Lichtwellenleiterkabel 12 verläuft und zur optischen Schnittstelle 24 durchläuft. Auf diese Weise ist das Temperaturmesselement 16 optisch mit der optischen Schnittstelle 24 verbunden (und kann elektrisch angeschlossen werden).
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 1 und unter Bezugnahme auf 2 ist die Hülse 20 um den Abschnitt des faseroptischen Kabels 12 heißes Ende 14 der Temperaturmeßsonde 10 angeordnet. In einer Ausführungsform besteht die Hülse 20 aus einem Silikonmaterial und ist, wie weiter unten ausgeführt, durch die Anwendung von axialer Kompression vom Halteelement 22 elastisch verformbar. Dementsprechend bietet die Hülse 20 eine Doppelfunktion als Dichtung und als Kompressionselement für eine verbesserte Genauigkeit der Temperaturmessungen, nämlich durch einen verbesserten Kontakt zwischen dem Temperaturmesselement 16 und einer benachbarten Oberfläche. In einer Ausführungsform weist das Silikonmaterial mindestens eine der Eigenschaften, nämlich geringe Ausgasung, hohe Kompressibilität und einen großen thermischen Betriebsbereich zu haben, auf. Ein Silikonmaterial, das diese Eigenschaften aufweist, ist Nusil CV1-1142-4, das im Handel von NuSil Technology erhältlich ist.
  • Das Temperaturmesselement 16 ist zumindest teilweise von der Hülse 20 umgeben und kann zumindest teilweise in der Hülse 20 untergebracht sein. Das Temperaturmesselement 16 befindet sich typischerweise neben dem heißen Ende 14 der Temperaturmesssonde 10. Das Temperaturmesselement 16 liefert Signale, die die Temperatur am heißen Ende 14 der Temperaturmesssonde 10 anzeigen. In einer Ausführungsform besteht das Temperaturmesselement 16 aus einem thermischen Sensormaterial. Nach noch anderen Gesichtspunkten wird das Temperaturmesselement 16 im Betrieb gegen ein Substrat gedrückt, das aus einem thermischen Sensormaterial besteht, so dass, wie unten beschrieben, ein System, in dem eine Temperatursonde (wie die Temperaturmesssonde 10) verwendet wird, die Temperatur des Substrats genau messen kann. In einer Ausführungsform besteht das thermische Messmaterial aus einer fluoreszierenden Verbindung, so dass, wie nachfolgend beschrieben, ein System, in dem eine thermische Messsonde (wie z.B. die Temperaturmesssonde 10) verwendet wird, die Temperatur eines Substrats genau messen kann. In vielen Fällen sind geeignete fluoreszierende Verbindungen solche, die das von einer Lichtquelle ausgestrahlte Licht in eine andere Wellenlänge umwandeln (z.B. die Lichtwellenlänge aufwärts oder abwärts konvertieren) und dieses konvertierte Licht zurück zu einem Sensor reflektieren, der das reflektierte Licht erfasst. In vielerlei Hinsicht ist das fluoreszierende Material im Allgemeinen jede Spezies, wie z.B. molekulare Spezies und atomare Spezies, die durch Photonenabsorption aus ihrem Grundzustand in einen der verschiedenen Schwingungszustände im angeregten elektronischen Zustand angeregt werden kann. Die Spezies verliert dann diese Schwingungsenergie und emittiert dabei ein Photon. Beispiele für geeignete Fluoreszenzmaterialien sind, als nicht-beschränkendes Beispiel, solche, die Absorptionsbanden zwischen etwa 350 nm und etwa 550 nm und Anregungsbanden zwischen etwa 550 nm und etwa 100 nm mit starker Abklingabhängigkeit von der Temperatur über den erforderlichen Temperaturbereich der Anwendung aufweisen. Materialien, die mit kürzeren Abklingzeitkonstanten bei einer gegebenen Temperatur ausgewählt wurden, können schnellere Aktualisierungsraten ermöglichen. Es können verschiedene andere Materialien verwendet werden, die aufgrund ihrer Anwendungseignung für den Temperaturbereich, der Fluoreszenz-Zerfallsrate, der Kosten und der kommerziellen Verfügbarkeit ausgewählt werden können. In ähnlicher Weise kann ein Sensor zur Messung des von der fluoreszierenden Verbindung umgewandelten Lichts auf die Messung von Lichtwellenlängen beschränkt sein, die in etwa der von der fluoreszierenden Verbindung umgewandelten Lichtwellenlänge entsprechen, wodurch ungenaue Messungen des nicht umgewandelten, sondern in den Sensor zurückreflektierten Lichts verhindert werden. Bei solchen Anwendungen ist die Fluoreszenz vom Typ der atomaren Spezies nicht so effizient, da atomare Fluoreszenzphotonen bei Wellenlängen beim Zerfall emittiert werden mit im Wesentlichen ähnlichen bis identischen Wellenlängen, die für die Erzeugung des Schwingungsniveaus des verwendeten Typs der atomaren Spezies verwendet werden.
  • Wenn ein aus einem fluoreszierenden Material bestehendes Substrat in Betracht gezogen wird, kann das Substrat (wie das nachfolgend beschriebene Substrat 34) aus einem fluoreszierenden Material bestehen, das innerhalb einer optisch klaren Matrix an einer Stelle angeordnet ist, an der das Temperaturmesselement 16 die Temperatur des Substrats optisch erfassen kann. Die Matrix kann ein Bindematerial des Substrats sein, falls dies erforderlich ist; das fluoreszierende Material und die Matrix können in einem Bindematerial gemischt sein, falls dies erforderlich ist; und/oder das fluoreszierende Material kann in eine Matrix (falls vorhanden) eingemischt oder von dieser getrennt gemischt sein. Dementsprechend sollte die vorliegende spezifische Offenbarung lediglich als Veranschaulichung betrachtet und nicht so ausgelegt werden, dass sie den Umfang der vorliegenden Offenbarung einschränkt. Der Prozess des Einmischens des fluoreszierenden Materials in das Substrat hängt davon ab, ob das fluoreszierende Material nur in einem Teil des Substrats oder in der Gesamtheit des Substrats angeordnet wird. Zum Beispiel kann es wünschenswert sein, das fluoreszierende Material nur in Teile des Substrats einzumischen, die dem Temperaturmesselement 16 ausgesetzt werden. Optional kann fluoreszierendes Material in das Substrat eingemischt oder über Stellen des Substrats aufgetragen werden, nachdem das Substrat gebildet wurde.
  • Unter Bezugnahme auf 3 wird nun eine Anordnung 30 mit Temperaturmesssonde 10 dargestellt. Die Anordnung 30 weist die Temperaturmesssonde 10, ein Trägerelement 32, ein Substrat 34 und einen Prozessregler 36 auf. Insbesondere ist die Temperaturmesssonde 10 in einer Durchgangsöffnung 38 des Trägerelements 32 angeordnet. Die Hülse 20, die das heiße Ende 14 des faseroptischen Kabels 12 umgibt, passt genau in die Durchgangsöffnung 38. Außerdem drückt das Halteelement 22 der Temperaturmesssonde 10, wenn es entfernbar, aber sicher befestigt ist, ein Anschlussende der Hülse 20 gegen das Substrat 34. Zudem bildet die Hülse 20 eine Dichtung zwischen dem Temperaturmesselement 16 und dem Substrat 34, bildet eine Dichtung entlang der Durchgangsöffnung 38 und übt Druck auf das Temperaturmesselement 16 aus. Dementsprechend bildet sich zumindest im Wesentlichen kein Kondensat zwischen dem Temperaturmesselement 16 und dem Substrat 34. Der Prozessregler 36 enthält mindestens eine optische Quelle 40 und einen optischen Detektor 42. Der Prozessregler 36 steht ferner in elektrischer Verbindung mit der elektrischen Schnittstelle 24.
  • Der Prozessregler 36 kann ferner so konfiguriert werden, dass er ein Steuergerät überwacht und/oder steuert, das mit der Überwachung und/oder Steuerung einer beheizten Kammer (wie z.B. Anordnung 30) verbunden ist, wie dies in U.S. Pat. Nr. 9,625,923 beschrieben wird, die der vorliegenden Anwendung verbunden ist und deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
  • Weiterhin kann es mehrere Temperaturmesssonden 10 geben, die über ausgewählte Oberflächen des Substrats 34 gerichtet sind, um die Temperatur der Oberflächen des Substrats 34 an diesen Stellen zu messen. In ähnlicher Weise kann es mehrere Substrate geben, die gemäß der vorliegenden Erfindung verarbeitet werden, und es wird in Betracht gezogen, dass einige oder alle Substrate entsprechende Temperaturen aufweisen können, die gemäß der vorliegenden Erfindung gemessen werden.
  • Während die Temperaturmesssonden gemäß der vorliegenden Erfindung für die Verwendung in Verbindung mit mindestens einem Trägerelement, wie z.B. einer elektrostatischen Spannvorrichtung oder einem Suszeptor, beschrieben wurden, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass solche Temperaturmesssonden für die Verwendung mit Kammerdeckeln, Kammertrennwänden, Kantenringen, Duschköpfen, Vakuumspannvorrichtungen wünschenswert sein können, oder für jede andere Anwendung, bei der eine faseroptische Temperaturmessung in einer Vakuum- und/oder kryogenen Umgebung wünschenswert ist und/oder bei der es wünschenswert ist, Kondensatablagerungen zwischen einem Temperaturmesselement eines heißen Endes eines faseroptischen Temperatursensors und einer Oberfläche eines Substrats zu verhindern.
  • Sofern hierin nicht ausdrücklich anders angegeben, sind alle Zahlenwerte, die mechanische/thermische Eigenschaften, prozentuale Anteile der Zusammensetzung, Abmessungen/Toleranzen oder andere Merkmale angeben, so zu verstehen, dass sie bei der Beschreibung des Anwendungsbereichs dieser Erfindung durch das Wort „etwa“ oder „im Wesentlichen“ modifiziert werden.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass es sich bei den verschiedenen hier beschriebenen Modulen und/oder Schaltungen (z. B. Regler (controller), Mikrocontroller, Prozessoren usw.) um ein einziges Verarbeitungsgerät oder um eine Vielzahl von Verarbeitungsgeräten handeln kann. Eine solche Verarbeitungseinrichtung kann ein Mikroprozessor, ein Mikrocontroller, ein digitaler Signalprozessor, ein Mikrocomputer, eine Zentraleinheit, ein feldprogrammierbares Gate-Array, ein programmierbares Logikgerät, eine Zustandsmaschine, eine Logikschaltung, eine Analogschaltung, eine Digitalschaltung und/oder ein Gerät sein, das Signale (analog und/oder digital) auf der Basis von Betriebsanweisungen manipuliert. Die Betriebsbefehle können in einem Speicher gespeichert werden. Der Speicher kann ein einzelnes Speichergerät oder eine Vielzahl von Speichergeräten sein. Eine solche Speichervorrichtung kann ein Nur-Lese-Speicher (ROM), ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), ein flüchtiger Speicher, ein nichtflüchtiger Speicher, ein statischer Speicher, ein dynamischer Speicher, ein Flash-Speicher und/oder eine beliebige Vorrichtung, die digitale Informationen speichert, sein. Wenn das Verarbeitungsmodul eine oder mehrere seiner Funktionen über eine Statusmaschine, einen analogen Schaltkreis, einen digitalen Schaltkreis und/oder einen logischen Schaltkreis implementiert, kann der Speicher, der die entsprechenden Betriebsbefehle speichert, in den Schaltkreis eingebettet sein, der die Statusmaschine, den analogen Schaltkreis, den digitalen Schaltkreis und/oder den logischen Schaltkreis umfasst. In einer solchen Form speichert ein Speicher Betriebsanweisungen, die mindestens einigen der hier dargestellten und/oder beschriebenen Schritte und/oder Funktionen entsprechen, und ein damit verbundenes Verarbeitungsmodul führt sie aus.
  • Die Beschreibung der Erfindung ist lediglich beispielhafter Natur, und daher sollen Variationen, die nicht vom Inhalt der Offenbarung abweichen, in den Schutzbereich der Erfindung fallen. Solche Variationen sind nicht als Abweichung vom Geist und Umfang der Erfindung zu betrachten.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 62/674885 [0001]
    • US 9625923 [0042]

Claims (20)

  1. Temperaturmesssonde, umfassend: ein faseroptisches Kabel, das an einem kalten Ende eine optische Schnittstelle und an einem heißen Ende ein Temperaturmesselement zum Kontaktieren eines Substrats aufweist, wobei das Temperaturmesselement ein fluoreszierendes Material umfasst; eine Hülse, die mindestens einen Teil des heißen Endes des faseroptischen Kabels umgibt; und ein Halteelement zum sicheren und lösbaren Einrasten der Hülse in ein Trägerelement, wobei eine Vakuumversiegelung zwischen der Hülse und dem Substrat vorgesehen ist.
  2. Temperaturmesssonde gemäß Anspruch 1 weiterhin umfassend einen Lichtdetektor in optischer Verbindung mit der optischen Schnittstelle.
  3. Temperaturmesssonde gemäß Anspruch 1 weiterhin umfassend eine Lichtquelle in optischer Verbindung mit der optischen Schnittstelle.
  4. Temperaturmesssonde gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Regler, der einen Lichtdetektor in optischer Verbindung mit der optischen Schnittstelle und eine Lichtquelle in optischer Verbindung mit der optischen Schnittstelle umfasst, wobei der Regler so konfiguriert ist, dass er die Temperatur des Substrats steuert.
  5. Temperaturmesssonde gemäß Anspruch 1, wobei die Hülse Silikon umfasst.
  6. Temperaturmesssonde gemäß Anspruch 1, wobei die Temperaturmesssonde die Temperatur eines Substrats in einem Vakuum misst.
  7. Temperaturmesssonde gemäß Anspruch 1, wobei die Temperaturmesssonde die Temperatur eines Substrats in einer kryogenen Umgebung misst.
  8. Temperaturmesssonde gemäß Anspruch 1, wobei das Trägerelement ein elektrostatisches Spannfutter zur Verwendung in der Halbleiterverarbeitung ist.
  9. Temperaturmesssonde umfassend: ein faseroptisches Kabel, das an einem kalten Ende eine optische Schnittstelle und an einem heißen Ende ein Temperaturmesselement zum Kontaktieren eines Substrats aufweist, wobei das Substrat ein fluoreszierendes Material umfasst; eine Hülse, die mindestens einen Teil des heißen Endes des faseroptischen Kabels umgibt; einen Lichtdetektor in optischer Verbindung mit der optischen Schnittstelle; eine Lichtquelle in optischer Verbindung mit der optischen Schnittstelle; und ein Halteelement zum sicheren und lösbaren Einrasten der Hülse in ein Trägerelement, wobei eine Vakuumversiegelung zwischen der Hülse und dem Substrat vorgesehen ist.
  10. Temperaturmesssonde gemäß Anspruch 9, weiterhin umfassend einen Regler, der einen Lichtdetektor in optischer Verbindung mit der optischen Schnittstelle und eine Lichtquelle in optischer Verbindung mit der optischen Schnittstelle umfasst, wobei der Regler so konfiguriert ist, dass er die Temperatur des Substrats steuert.
  11. Temperaturmesssonde gemäß Anspruch 9, wobei die Hülse Silikon umfasst.
  12. Temperaturmesssonde gemäß Anspruch 9, wobei die Temperaturmesssonde die Temperatur eines Substrats in einem Vakuum misst.
  13. Temperaturmesssonde gemäß Anspruch 9, wobei die Temperaturmesssonde die Temperatur eines Substrats in einer kryogenen Umgebung misst.
  14. Temperaturmesssonde gemäß Anspruch 9, wobei das Trägerelement ein elektrostatisches Spannfutter zur Verwendung in der Halbleiterverarbeitung ist.
  15. Anordnung umfassend: ein Trägerelement mit einer Durchgangsöffnung; ein Substrat, das angrenzend an das Trägerelement angeordnet ist; ein faseroptisches Kabel, das an einem kalten Ende eine optische Schnittstelle und an einem heißen Ende ein Temperaturmesselement aufweist, wobei das Temperaturmesselement das Substrat kontaktiert; eine Hülse, die mindestens einen Teil des heißen Endes des faseroptischen Kabels umgibt, wobei mindestens ein Teil der Hülse in der Durchgangsöffnung angeordnet ist; und ein Halteelement zum sicheren und lösbaren Einrasten der Hülse in dem Trägerelement; wobei eine Vakuumversiegelung zwischen der Hülse und dem Substrat vorgesehen ist.
  16. Anordnung gemäß Anspruch 15, wobei das Temperaturmesselement ein fluoreszierendes Material umfasst.
  17. Anordnung gemäß Anspruch 15, wobei das Substrat an einer Stelle der Vakuumversiegelung ein fluoreszierendes Material umfasst.
  18. Anordnung gemäß Anspruch 15, weiterhin umfassend einen Regler, der einen Lichtdetektor in optischer Verbindung mit der optischen Schnittstelle und eine Lichtquelle in optischer Verbindung mit der optischen Schnittstelle umfasst, wobei der Regler so konfiguriert ist, dass er die Temperatur des Substrats steuert.
  19. Temperaturmesssonde gemäß Anspruch 15, wobei die Hülse Silikon umfasst.
  20. Temperaturmesssonde gemäß Anspruch 15, wobei die Temperaturmesssonde die Temperatur eines Substrats in einem Vakuum misst.
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