JP6578391B2 - Semiconductor manufacturing equipment component, semiconductor manufacturing equipment component temperature distribution measuring method, and semiconductor manufacturing equipment temperature distribution measuring device - Google Patents
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Description
本明細書に開示される技術は、半導体製造装置用部品に関する。 The technology disclosed in this specification relates to a component for a semiconductor manufacturing apparatus.
半導体製造装置用部品として、例えば、ウェハを静電引力により吸着して保持する静電チャックが知られている。静電チャックは、セラミックス部材と、ベース部材と、セラミックス部材とベース部材とを接合する接合部と、セラミックス部材の内部に設けられたチャック電極とを備えており、チャック電極に電圧が印加されることにより発生する静電引力を利用して、セラミックス部材の表面(以下、「吸着面」という)にウェハを吸着して保持する。 As a component for a semiconductor manufacturing apparatus, for example, an electrostatic chuck that holds and holds a wafer by electrostatic attraction is known. The electrostatic chuck includes a ceramic member, a base member, a joint portion for joining the ceramic member and the base member, and a chuck electrode provided inside the ceramic member, and a voltage is applied to the chuck electrode. The wafer is adsorbed and held on the surface of the ceramic member (hereinafter referred to as “adsorption surface”) by utilizing the electrostatic attractive force generated by this.
静電チャックの吸着面に保持されたウェハの温度が所望の温度にならないと、ウェハに対する各処理(成膜、エッチング等)の精度が低下するおそれがあるため、静電チャックの温度分布を測定することが求められる。従来、静電チャックの内部に複数の温度センサを配置し、複数の温度センサを用いて静電チャックの温度を測定する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。 If the temperature of the wafer held on the chucking surface of the electrostatic chuck does not reach the desired temperature, the accuracy of each process (film formation, etching, etc.) on the wafer may be reduced, so the temperature distribution of the electrostatic chuck is measured. It is required to do. Conventionally, a technique is known in which a plurality of temperature sensors are arranged inside an electrostatic chuck and the temperature of the electrostatic chuck is measured using the plurality of temperature sensors (see, for example, Patent Document 1).
複数の温度センサが内部に配置された上述した静電チャックでは、1つの温度センサにつき、静電チャックにおける特定の一箇所の温度しか測定することができない。このため、静電チャックの所定領域における温度分布を測定するためには、多数の温度センサを用いる必要があり、その結果、温度分布の測定のための構成が複雑になる、という課題がある。 In the above-described electrostatic chuck in which a plurality of temperature sensors are arranged, only one specific temperature in the electrostatic chuck can be measured for each temperature sensor. For this reason, in order to measure the temperature distribution in a predetermined region of the electrostatic chuck, it is necessary to use a large number of temperature sensors. As a result, there is a problem that the configuration for measuring the temperature distribution becomes complicated.
なお、このような課題は、静電引力を利用してウェハを保持する静電チャックに限らず、セラミックスにより形成された第1の部材と、第2の部材と、接合部と、を備える半導体製造装置用部品一般に共通の課題である。 Such a problem is not limited to an electrostatic chuck that holds a wafer using electrostatic attraction, but a semiconductor including a first member made of ceramics, a second member, and a joint. This is a problem common to parts for manufacturing equipment in general.
本明細書では、上述した課題の少なくとも一部を解決することが可能な技術を開示する。 The present specification discloses a technique capable of solving at least a part of the problems described above.
本明細書に開示される技術は、以下の形態として実現することが可能である。 The technology disclosed in this specification can be implemented as the following forms.
(1)本明細書に開示される半導体製造装置用部品は、第1の方向に略垂直な略平面状の第1の表面と、前記第1の表面とは反対側の略平面状の第2の表面とを有し、セラミックスにより形成された第1の部材と、前記第1の部材の前記第2の表面に対向するように配置された略平面状の第3の表面を有する第2の部材と、前記第2の表面と前記第3の表面との間に配置され、前記第1の部材と前記第2の部材とを接合する接合部と、を備える半導体製造装置用部品において、さらに、前記接合部に配置されるとともに前記第1の表面に略平行な面方向に延びている平行部分を有する線状の光伝送媒体であって、少なくとも一方の端部側が前記接合部の外部に露出している前記光伝送媒体を備える。本半導体製造装置用部品では、接合部に配置されるとともに第1の表面に略平行な面方向に延びている平行部分を有する線状の光伝送媒体が備えられている。光伝送媒体の少なくとも一方の端部側は、接合部の外部に露出している。この光伝送媒体の少なくとも一方の端部にパルス光を投光することによって該一方の端部から順次出力されるラマン散乱光におけるストークス光と反ストークス光との光強度比に基づき、第1の部材のうち、光伝送媒体の平行部分に沿った領域における連続的な温度分布を測定することができる。 (1) A component for a semiconductor manufacturing apparatus disclosed in the present specification includes a substantially planar first surface that is substantially perpendicular to the first direction, and a substantially planar first surface opposite to the first surface. A first member made of ceramics and a second surface having a substantially planar third surface disposed to face the second surface of the first member. In a component for a semiconductor manufacturing apparatus, comprising: a member; and a joining portion that is disposed between the second surface and the third surface and joins the first member and the second member. And a linear optical transmission medium having a parallel portion disposed in the joint and extending in a plane direction substantially parallel to the first surface, wherein at least one end side is outside the joint. The optical transmission medium exposed to the surface. The component for a semiconductor manufacturing apparatus includes a linear optical transmission medium that has a parallel portion that is disposed at the joint and extends in a plane direction substantially parallel to the first surface. At least one end side of the optical transmission medium is exposed to the outside of the joint. Based on the light intensity ratio of Stokes light and anti-Stokes light in Raman scattered light sequentially output from one end by projecting pulse light to at least one end of the optical transmission medium, The continuous temperature distribution in the region along the parallel part of the optical transmission medium among the members can be measured.
(2)上記半導体製造装置用部品において、前記半導体製造装置用部品は、前記第1の部材の前記第1の表面上に対象物を保持する保持装置であって、前記光伝送媒体の前記平行部分は、前記第1の方向において前記第2の部材より前記第1の部材に近い位置に配置されている構成としてもよい。本半導体製造装置用部品によれば、光伝送媒体の平行部分が第1の部材と第2の部材との真ん中に位置したり、第2の部材側に寄って配置されたりした構成に比べて、第1の部材における温度分布をより正確に測定することができる。 (2) In the semiconductor manufacturing device component, the semiconductor manufacturing device component is a holding device that holds an object on the first surface of the first member, and is parallel to the optical transmission medium. The portion may be arranged in a position closer to the first member than the second member in the first direction. According to this semiconductor manufacturing apparatus component, the parallel portion of the optical transmission medium is located in the middle between the first member and the second member, or compared to the configuration in which the optical transmission medium is disposed closer to the second member side. The temperature distribution in the first member can be measured more accurately.
(3)上記半導体製造装置用部品において、前記光伝送媒体の熱伝導率と前記接合部の熱伝導率との差は、前記光伝送媒体の熱伝導率と前記第1の部材の熱伝導率との差より小さく、かつ、前記光伝送媒体の熱伝導率と前記第2の部材の熱伝導率との差より小さい構成としてもよい。本半導体製造装置用部品によれば、光伝送媒体の熱伝導率と接合部の熱伝導率との差が、光伝送媒体の熱伝導率と第1の部材の熱伝導率との差、および、光伝送媒体の熱伝導率と第2の部材の熱伝導率との差の少なくとも一方より大きい構成に比べて、光伝送媒体の存在に起因して接合部内における熱伝導率がばらつくことが抑えられ、その結果、第1の部材から第2の部材への吸熱効果にばらつきが生じることを抑制することができる。 (3) In the component for semiconductor manufacturing apparatus, the difference between the thermal conductivity of the optical transmission medium and the thermal conductivity of the joint is that the thermal conductivity of the optical transmission medium and the thermal conductivity of the first member. The difference may be smaller than the difference between the thermal conductivity of the optical transmission medium and the thermal conductivity of the second member. According to the component for a semiconductor manufacturing apparatus, the difference between the thermal conductivity of the optical transmission medium and the thermal conductivity of the joint is a difference between the thermal conductivity of the optical transmission medium and the thermal conductivity of the first member, and Compared to a configuration that is larger than at least one of the differences between the thermal conductivity of the optical transmission medium and the second member, the variation in the thermal conductivity in the joint due to the presence of the optical transmission medium is suppressed. As a result, variation in the endothermic effect from the first member to the second member can be suppressed.
(4)上記半導体製造装置用部品において、前記光伝送媒体の軸方向に略直交する断面の形状は、略矩形である構成としてもよい。本半導体製造装置用部品によれば、例えば、光伝送媒体の軸方向に略直交する断面の形状が円形である構成に比べて、光伝送媒体と接合部との間に隙間が生じ難いため、光伝送媒体と接合部との間の隙間に起因して第1の部材における温度分布の測定精度が低下することを抑制することができる。 (4) In the semiconductor manufacturing apparatus component, the cross-sectional shape substantially orthogonal to the axial direction of the optical transmission medium may be a substantially rectangular shape. According to this semiconductor manufacturing apparatus component, for example, compared to a configuration in which the shape of the cross section substantially orthogonal to the axial direction of the optical transmission medium is circular, a gap is less likely to be generated between the optical transmission medium and the joint portion. It can suppress that the measurement accuracy of the temperature distribution in a 1st member falls due to the clearance gap between an optical transmission medium and a junction part.
(5)上記半導体製造装置用部品において、前記光伝送媒体の軸方向に略直交する断面の形状は、略円形である構成としてもよい。本半導体製造装置用部品によれば、例えば、光伝送媒体の軸方向に略直交する断面の形状が矩形である構成に比べて、光伝送媒体における光の伝送損失が少ないため、光の伝送損失に起因して第1の部材における温度分布の測定精度が低下することを抑制することができる。 (5) In the semiconductor manufacturing apparatus component, the cross-sectional shape substantially perpendicular to the axial direction of the optical transmission medium may be a substantially circular shape. According to the semiconductor manufacturing apparatus component, for example, the light transmission loss in the optical transmission medium is small compared to the configuration in which the cross-sectional shape substantially orthogonal to the axial direction of the optical transmission medium is rectangular. It can suppress that the measurement accuracy of the temperature distribution in a 1st member falls due to.
(6)上記半導体製造装置用部品において、前記第2の部材には、前記第3の表面に開口するとともに前記第2の部材を貫通する貫通孔が形成されており、前記光伝送媒体の前記少なくとも一方の端部側は、前記貫通孔を介して前記接合部の外部に露出している構成としてもよい。本半導体製造装置用部品によれば、第2の部材に形成された貫通孔を利用して、光伝送媒体の少なくとも一方の端部にパルス光を投光するとともに、ラマン散乱光を受光することができる。 (6) In the component for a semiconductor manufacturing apparatus, the second member has a through hole that opens in the third surface and penetrates the second member. At least one end side may be exposed to the outside of the joint through the through hole. According to the semiconductor manufacturing apparatus component, using the through-hole formed in the second member, the pulse light is projected to at least one end of the optical transmission medium and the Raman scattered light is received. Can do.
(7)上記半導体製造装置用部品において、前記光伝送媒体は、光ファイバと、光導波路とを含み、前記光導波路の全長は、前記光ファイバの全長に比べて短いことと、前記光ファイバの前記第1の方向視の最大曲率は、前記光導波路の前記第1の方向視の最大曲率に比べて小さいこととの少なくとも一方を満たす構成としてもよい。本半導体製造装置用部品によれば、光導波路の全長が光ファイバの全長に比べて短ければ、光導波路の全長が光ファイバの全長に比べて長い構成に比べて、光導波路の光の伝送損失に起因して第1の部材における温度分布の測定精度が低下することを抑制することができる。また、光ファイバの第1の方向視の最大曲率が光導波路の第1の方向視の最大曲率に比べて小さければ、光ファイバの第1の方向視の最大曲率が光導波路の第1の方向視の最大曲率に比べて大きい構成に比べて、光ファイバの屈曲による光の伝送損失に起因して第1の部材における温度分布の測定精度が低下することを抑制することができる。 (7) In the semiconductor manufacturing apparatus component, the optical transmission medium includes an optical fiber and an optical waveguide, and the total length of the optical waveguide is shorter than the total length of the optical fiber; The maximum curvature as viewed in the first direction may be configured to satisfy at least one of the maximum curvature as viewed in the first direction of the optical waveguide. According to this semiconductor manufacturing apparatus component, if the total length of the optical waveguide is shorter than the total length of the optical fiber, the optical transmission loss of the optical waveguide is shorter than the configuration in which the total length of the optical waveguide is longer than the total length of the optical fiber. It can suppress that the measurement accuracy of the temperature distribution in a 1st member falls due to. Further, if the maximum curvature of the optical fiber in the first direction view is smaller than the maximum curvature of the optical waveguide in the first direction view, the maximum curvature of the optical fiber in the first direction view is the first direction of the optical waveguide. Compared to a configuration that is larger than the maximum curvature of vision, it is possible to suppress a decrease in measurement accuracy of the temperature distribution in the first member due to light transmission loss due to bending of the optical fiber.
(8)本明細書に開示される半導体製造装置用部品の温度分布測定方法は、第1の方向に略垂直な略平面状の第1の表面と、前記第1の表面とは反対側の略平面状の第2の表面とを有し、セラミックスにより形成された第1の部材と、前記第1の部材の前記第2の表面に対向するように配置された略平面状の第3の表面を有する第2の部材と、前記第2の表面と前記第3の表面との間に配置され、前記第1の部材と前記第2の部材とを接合する接合部と、を備える半導体製造装置用部品の温度分布測定方法において、前記接合部には、前記第1の表面に略平行な面方向に延びている平行部分を有する線状の光伝送媒体であって、少なくとも一方の端部側が前記接合部の外部に露出している前記光伝送媒体が配置されており、前記光伝送媒体の前記少なくとも一方の端部にパルス光を投光し、前記パルス光が投光された前記少なくとも一方の端部から順次出力されるラマン散乱光を受光する工程と、順次出力される前記ラマン散乱光におけるストークス光と反ストークス光との光強度比に基づき、前記第1の部材の温度分布を測定する工程と、を含む。 (8) A method for measuring a temperature distribution of a component for a semiconductor manufacturing apparatus disclosed in the present specification includes a substantially planar first surface that is substantially perpendicular to the first direction, and a side opposite to the first surface. A first member made of ceramics, and a third member having a substantially planar shape disposed so as to face the second surface of the first member. Semiconductor manufacturing comprising: a second member having a surface; and a joint portion disposed between the second surface and the third surface and joining the first member and the second member In the method for measuring temperature distribution of device parts, the joint is a linear optical transmission medium having a parallel portion extending in a plane direction substantially parallel to the first surface, and at least one end portion The optical transmission medium having a side exposed to the outside of the joint is disposed, and the optical transmission medium The step of projecting pulsed light to at least one end, receiving the Raman scattered light sequentially output from the at least one end where the pulsed light was projected, and the Raman scattered light sequentially output Measuring a temperature distribution of the first member based on a light intensity ratio between the Stokes light and the anti-Stokes light.
(9)本明細書に開示される半導体製造装置用部品の温度分布測定装置は、第1の方向に略垂直な略平面状の第1の表面と、前記第1の表面とは反対側の略平面状の第2の表面とを有し、セラミックスにより形成された第1の部材と、前記第1の部材の前記第2の表面に対向するように配置された略平面状の第3の表面を有する第2の部材と、前記第2の表面と前記第3の表面との間に配置され、前記第1の部材と前記第2の部材とを接合する接合部と、前記接合部に配置されるとともに前記第1の表面に略平行な面方向に延びている平行部分を有する線状の光伝送媒体であって、少なくとも一方の端部側が前記接合部の外部に露出している前記光伝送媒体と、前記光伝送媒体の前記少なくとも一方の端部にパルス光を投光する投光部と、前記光伝送媒体における前記パルス光が投光された前記少なくとも一方の端部から順次出力されるラマン散乱光を受光する受光部と、前記受光部で順次受光される前記ラマン散乱光におけるストークス光と反ストークス光との光強度比に基づき、前記第1の部材の温度分布を測定する測定部と、を備える。 (9) A temperature distribution measuring device for a component for a semiconductor manufacturing apparatus disclosed in the present specification includes a substantially planar first surface substantially perpendicular to a first direction and a side opposite to the first surface. A first member made of ceramics, and a third member having a substantially planar shape disposed so as to face the second surface of the first member. A second member having a surface, a joint disposed between the second surface and the third surface, and joining the first member and the second member; and A linear optical transmission medium that is arranged and has a parallel portion extending in a plane direction substantially parallel to the first surface, wherein at least one end portion side is exposed to the outside of the joint portion. An optical transmission medium; a light projecting unit that projects pulsed light onto the at least one end of the optical transmission medium; A light receiving unit that receives Raman scattered light sequentially output from the at least one end portion where the pulsed light is projected in the optical transmission medium, and a Stokes light in the Raman scattered light sequentially received by the light receiving unit. A measurement unit that measures a temperature distribution of the first member based on a light intensity ratio with Stokes light.
A.第1実施形態:
A−1.静電チャック10の構成:
図1は、第1実施形態における静電チャック10の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図2は、第1実施形態における静電チャックシステム1および静電チャック10のXZ断面構成を概略的に示す説明図であり、図3は、第1実施形態における静電チャック10のXY断面構成を概略的に示す説明図である。図2には、図3のII−IIの位置における静電チャック10のXZ断面構成が示されており、図3には、図2のIII−IIIの位置における静電チャック10のXY断面構成が示されている。各図には、方向を特定するための互いに直交するXYZ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Z軸正方向を上方向といい、Z軸負方向を下方向というものとするが、静電チャック10は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。また、図2および図3には、さらに、第1の温度分布測定部710と第2の温度分布測定部720とヒータ制御部800とが示されている。なお、図3では、第2の温度分布測定部720の内部構成が省略されている。以下、静電チャック10と温度分布測定部710,720とヒータ制御部800とを含む構成を、静電チャックシステム1という。静電チャックシステム1は、特許請求の範囲における半導体製造装置用部品の温度分布測定装置に相当する。
A. First embodiment:
A-1. Configuration of the electrostatic chuck 10:
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an external configuration of the
静電チャック10は、対象物(例えばウェハW)を静電引力により吸着して保持する装置であり、例えば半導体製造装置の真空チャンバー内でウェハWを固定するために使用される。静電チャック10は、所定の配列方向(本実施形態では上下方向(Z軸方向))に並べて配置されたセラミックス部材100およびベース部材200を備える。セラミックス部材100とベース部材200とは、セラミックス部材100の下面S2(図2参照)とベース部材200の上面S3とが上記配列方向に対向するように配置される。セラミックス部材100は、特許請求の範囲における第1の部材に相当し、ベース部材200は、特許請求の範囲における第2の部材に相当する。また、セラミックス部材100の下面S2は、特許請求の範囲における第2の表面に相当し、ベース部材200の上面S3は、特許請求の範囲における第3の表面に相当する。
The
セラミックス部材100は、例えば円形平面の板状部材であり、セラミックス(例えば、アルミナや窒化アルミニウム等)により形成されている。セラミックス部材100の直径は例えば50mm〜500mm程度(通常は200mm〜350mm程度)であり、セラミックス部材100の厚さは例えば1mm〜10mm程度である。
The
図2に示すように、セラミックス部材100の内部には、導電性材料(例えば、タングステンやモリブデン等)により形成されたチャック電極400が設けられている。Z軸方向視でのチャック電極400の形状は、例えば略円形である。チャック電極400に電源(図示せず)から電圧が印加されると、静電引力が発生し、この静電引力によってウェハWがセラミックス部材100における下面S2とは反対側の表面(以下、「吸着面S1」という)に吸着固定される。セラミックス部材100の吸着面S1は、上述した配列方向(Z軸方向)に略直交する平面状の表面である。セラミックス部材100の吸着面S1は、特許請求の範囲における第1の表面に相当し、Z軸方向は、特許請求の範囲における第1の方向に相当する。また、本明細書では、Z軸に直交する方向(すなわち、吸着面S1に平行な方向)を「面方向」という。
As shown in FIG. 2, a
図2に示すように、セラミックス部材100の内部には、導電性材料(例えば、タングステンやモリブデン等)により形成された抵抗発熱体で構成されたヒータ電極500が設けられている。本実施形態では、ヒータ電極500は、複数のヒータを含んでいる(図示せず)。複数のヒータは、上下方向(Z方向)視でセラミックス部材100における互いに異なる領域(セグメント)にそれぞれ配置されている。ヒータ電極500に電源(図示せず)から電圧が印加されると、ヒータ電極500が発熱することによってセラミックス部材100が温められ、セラミックス部材100の吸着面S1に保持されたウェハWが温められる。これにより、ウェハWの温度制御が実現される。なお、複数のヒータは、後述するヒータ制御部800により、個別に発熱量を調整可能とされている。
As shown in FIG. 2, a
ベース部材200は、例えばセラミックス部材100と同径の、または、セラミックス部材100より径が大きい円柱状の部材であり、金属(アルミニウムやアルミニウム合金等)により形成されている。ベース部材200の直径は例えば220mm〜550mm程度(通常は220mm〜350mm)であり、ベース部材200の厚さは例えば20mm〜40mm程度である。
The
ベース部材200の内部には冷媒流路210が形成されている。冷媒流路210に冷媒(例えば、フッ素系不活性液体や水等)が流されると、ベース部材200が冷却され、後述する接着層300を介したベース部材200とセラミックス部材100との間の伝熱によりセラミックス部材100が冷却され、セラミックス部材100の吸着面S1に保持されたウェハWが冷却される。これにより、ウェハWの温度制御が実現される。
A
セラミックス部材100とベース部材200とは、セラミックス部材100の下面S2とベース部材200の上面S3との間に配置された接着層300によって互いに接合されている。接着層300は、例えばシリコーン系樹脂やアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等の接着材により構成されている。接着層300の厚さは、例えば0.1mm〜1mm程度である。接着層300は、特許請求の範囲における接合部に相当する。接着層300の詳細構成については後述する。
The
次に、ヒータ電極500への給電のための構成について説明する。図2に示すように、ベース部材200の内部には、ベース部材200の上面S3に開口する端子用貫通孔24が形成されており、セラミックス部材100の下面S2には、凹部16が形成されており、ベース部材200に形成された端子用貫通孔24とセラミックス部材100に形成された凹部16とは、接着層300に形成された貫通孔32を介して互いに連通した一体の孔を構成している。また、セラミックス部材100の下面S2に形成された凹部16の底面には、ビア51を介してヒータ電極500に導通する電極パッド52が配置されている。ベース部材200に形成された端子用貫通孔24内には、柱状の電極端子54が配置されており、この電極端子54は電極パッド52に接合されている。また、ベース部材200の端子用貫通孔24内には、電極端子54と端子用貫通孔24の表面との間に介在するように電極端子54を連続的に取り囲む絶縁部材80が配置されている。静電チャック10の使用時には、ヒータ電極500に、電源(図示せず)から、電極端子54、電極パッド52およびビア51を介してヒータ電極500に至る導通経路を介して、電圧が印加される。これにより、ヒータ電極500が発熱する。端子用貫通孔24は、特許請求の範囲における貫通孔に相当する。
Next, a configuration for supplying power to the
なお、チャック電極400への給電のための構成も、ヒータ電極500への給電のための構成と同様である。すなわち、ベース部材200の内部には、ベース部材200の上面S3に開口する端子用貫通孔(図示せず)が形成されており、セラミックス部材100の下面S2には、凹部(図示せず)が形成されており、凹部の底面には、ビアを介してチャック電極400に導通する電極パッド(図示せず)が配置されている。ベース部材200に形成された端子用貫通孔内には、柱状の電極端子(図示せず)が配置されており、この電極端子は電極パッドに接合されている。静電チャック10の使用時には、チャック電極400に、電源(図示せず)から、電極端子、電極パッドおよびビアを介してチャック電極400に至る導通経路を介して、電圧が印加される。これにより、ウェハWを吸着面S1に吸着固定するための静電引力が発生する。
The configuration for supplying power to the
A−2.光ファイバ600の構成:
図2および図3に示すように、静電チャック10は、さらに、光ファイバ600を備える。光ファイバ600は、例えば石英を主成分とする線状の部材である。また、光ファイバ600は、シングルモードでもよいし、マルチモードでもよい。また、光ファイバ600の軸方向に略直交する断面の形状(外形)は、略円形である。光ファイバ600は、埋設部分610と、内側露出部分620と、外側露出部分630とを含む。埋設部分610は、光ファイバ600のうち、接着層300に配置されるとともに上記面方向に延びている部分である。具体的には、埋設部分610は、少なくとも一部分が接着層300の内部に埋設されるとともに、セラミックス部材100の吸着面S1に略平行な同一の仮想平面(XY平面)上に配置されている。すなわち、埋設部分610は、セラミック部材100の吸着面S1に略平行な部分である。また、埋設部分610は、全長にわたって、ベース部材200よりセラミックス部材100に近い位置に配置されている。より具体的には、埋設部分610は、全長にわたって、静電チャック10の下面S2に接するように配置されている。上下方向視での埋設部分610の形状は、略螺旋状であり、埋設部分610の内周側の端は、接着層300に形成された貫通孔32に達しており、埋設部分610の外周側の端は、接着層300の外周面に達している。光ファイバ600は、特許請求の範囲における光伝送媒体に相当し、埋設部分610は、特許請求の範囲における平行部分に相当する。
A-2. Configuration of optical fiber 600:
As shown in FIGS. 2 and 3, the
ここで、一般に、光ファイバは、屈折率が大きい中心部分であるコアと、コアの周りに位置し、コアより屈折率が小さいクラッドとから構成されている。光は、コアとクラッドとの境界で全反射を繰り返しながら伝搬する。また、一般に、光ファイバの直径は、通常125μm程度、もしくはそれ以下であるため、光ファイバ600を接着層300に埋設可能である。光ファイバ600の直径(すなわちクラッドの外径)は、100μm未満、60μmより大きい程度がさらに好ましい。光ファイバ600の直径が100μm以上である構成では、光ファイバ600は、大きい曲率で曲げた時に折れやすくなり、また、折れなくても曲げ応力が大きくなるため曲げた状態で固定しにくくなる。また、光ファイバ600の直径が60μm以下である構成では、光ファイバ600は、曲げに対しては強くなるものの、強度が低下するため引張の力に対して切れやすくなる。
Here, in general, an optical fiber includes a core that is a central portion having a large refractive index and a clad that is positioned around the core and has a refractive index smaller than that of the core. Light propagates while repeating total reflection at the boundary between the core and the clad. In general, since the diameter of the optical fiber is usually about 125 μm or less, the
また、一般に、コアの直径は、シングルモード光ファイバでは10μm程度、マルチモード光ファイバでは50μm程度であることが好ましい。シングルモード光ファイバは、光の伝送損失が小さく、かつモード分散が小さいため、長い距離にわたっての温度分布の測定をする場合に特に好ましい。また、コアの直径が10μmより大きくなると、シングルモードからマルチモードに変化してしまうため、光の伝送損失とモード分散とが小さいといったシングルモードのメリットを得ることができなくなるおそれがある。一方、マルチモード光ファイバは、コアの直径が大きいため、光源や光サーキュレータ―といった部材との位置合わせが容易になり、低コストで半導体製造装置用部品を作製できるメリットがある。 In general, the diameter of the core is preferably about 10 μm for a single mode optical fiber and about 50 μm for a multimode optical fiber. The single mode optical fiber is particularly preferable when measuring the temperature distribution over a long distance because the optical transmission loss is small and the mode dispersion is small. Further, when the core diameter is larger than 10 μm, the mode is changed from the single mode to the multimode, so that there is a possibility that it is not possible to obtain the single mode merit that the optical transmission loss and the mode dispersion are small. On the other hand, since the multimode optical fiber has a large core diameter, positioning with a member such as a light source or an optical circulator is easy, and there is an advantage that a component for a semiconductor manufacturing apparatus can be manufactured at low cost.
コアの屈折率n1とクラッドの屈折率n2との違いをあらわす比屈折率差Δnを、Δn=(n1−n2)/n1とすると、シングルモード光ファイバでは、比屈折率差Δnは0.3%(Δn=0.003)程度である。比屈折率差Δnが、0.3%より極端に小さいと、コアとクラッドとの間での全反射条件を満たすことができなくなり、光を伝搬できない。一方、比屈折率差Δnが0.5%より大きいと、シングルモードからマルチモードに変化し、その結果、シングルモードのメリットを得ることができない。マルチモード光ファイバでは、比屈折率差Δnは、0.8より高く、2.5%(0.008〜0.025)未満程度である。比屈折率差Δnが0.8%以下であると、光ファイバを曲げた際の光損失が大きくなるため、大きい曲率(曲率半径では20mm以下)で曲げることができない。また、比屈折率差がΔn2.5%以上の光ファイバは、現実的には作製が困難である。一般に、石英の組成を変更して屈折率を高め、コア部分とするが、変更可能な範囲を超えてしまうためである。光ファイバ600の比屈折率差のさらに好ましい範囲は1.5%より高く、2%未満である。曲げた際の光損失が小さくかつ作製が容易だからである。
When the relative refractive index difference Δn representing the difference between the refractive index n1 of the core and the refractive index n2 of the cladding is Δn = (n1−n2) / n1, the relative refractive index difference Δn is 0.3 in the single mode optical fiber. % (Δn = 0.003). If the relative refractive index difference Δn is extremely smaller than 0.3%, the total reflection condition between the core and the cladding cannot be satisfied, and light cannot propagate. On the other hand, when the relative refractive index difference Δn is larger than 0.5%, the mode changes from the single mode to the multi mode, and as a result, the merit of the single mode cannot be obtained. In the multimode optical fiber, the relative refractive index difference Δn is higher than 0.8 and less than 2.5% (0.008 to 0.025). If the relative refractive index difference Δn is 0.8% or less, the optical loss when the optical fiber is bent becomes large, so that it cannot be bent with a large curvature (20 mm or less in curvature radius). In addition, it is difficult to actually manufacture an optical fiber having a relative refractive index difference of Δn 2.5% or more. In general, the refractive index is increased by changing the composition of quartz to make the core portion, but this is because it exceeds the changeable range. A more preferable range of the relative refractive index difference of the
図4は、2種類の光ファイバ1,2の曲げ損失および破断確率の検証結果を示す説明図である。破断確率は、使用年数が10年の光ファイバを曲げ半径5mmで曲げた際に破断する確率である。図4に示すように、コアの直径については、光ファイバ1と光ファイバ2とは同じであるが、クラッドの直径については、光ファイバ2の方が光ファイバ1より小さい。光ファイバ2であれば、好適に使用でき、曲率半径2mmから5mm程度で90度曲げて、後述する端子用貫通孔24から引き出すことができる。また、光ファイバ2では、クラッドの直径も80umと細いため、接着層に埋設しても熱伝導の変化や平坦性に対する影響が極めて小さい。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing verification results of bending loss and fracture probability of the two types of
内側露出部分620は、光ファイバ600のうち、埋設部分610の内周側において、接着層300の外部に露出するように配置されている部分である。具体的には、内側露出部分620は、接着層300に形成された貫通孔32およびベース部材200に形成された端子用貫通孔24内に配置されている。内側露出部分620の上端は、埋設部分610の内周側の端に繋がっており、内側露出部分620の下端は、端子用貫通孔24の下側開口部からベース部材200の外部まで延びている。外側露出部分630は、光ファイバ600のうち、埋設部分610の外周側において、接着層300の外部に露出するように配置されている部分である。具体的には、外側露出部分630は、接着層300の外周側に配置されており、外側露出部分630の一端が埋設部分610の外周側の端に繋がっている。
The inner exposed
また、光ファイバ600の熱伝導率と接着層300の熱伝導率との差は、光ファイバ600の熱伝導率とセラミックス部材100の熱伝導率との差より小さく、かつ、光ファイバ600の熱伝導率とベース部材200の熱伝導率との差より小さい。具体的には、光ファイバ600に石英光ファイバを用いた場合、光ファイバ600の熱伝導率は、1.4〜1.5W/(m・K)である。セラミックス部材100にアルミナを用いた場合、セラミックス部材100の熱伝導率は、約32W/(m・K)である。ベース部材200にアルミニウムを用いた場合、ベース部材200の熱伝導率は、約240W/(m・K)である。接着層300にシリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂を用いた場合、接着層300の熱伝導率は、0.2〜1.0W/(m・K)である。
Further, the difference between the thermal conductivity of the
なお、光ファイバ600が接着層300に配置された静電チャック10の作製方法の例としては、次の方法がある。すなわち、セラミックス部材100とベース部材200とを接合する際、まず、ベース部材200の上面S3上に粘着性を有する接着シート(以下、下側接着シートという)を貼り、その下側接着シートの上に光ファイバ600の埋設部分610を配置して押さえ付ける。次に、下側接着シートと同じ材料で形成された接着シート(以下、上側接着シートという)を、光ファイバ600を覆うようにして下側接着シートに貼り合わせる。次に、上側接着シートの上にセラミックス部材100の下面S2を貼り付ける。これにより、温度分布測定用の光ファイバ600を内蔵した静電チャック10を作製することができる。なお、接着シートに代わりに粘着シートを用いてもよい。
An example of a method for manufacturing the
A−3.温度分布測定部710,720およびヒータ制御部800の構成:
図2に示すように、第1の温度分布測定部710は、ベース部材200の端子用貫通孔24から露出した光ファイバ600の一端(内側露出部分620の下端、以下、第1の端601という)にパルス光L1を投光し、第1の端601から順次出力される反射パルス光L2に基づき、光ファイバ600の埋設部分610における温度分布(セラミックス部材100のうち、埋設部分610に沿った領域における温度分布)を測定する。
A-3. Configurations of temperature
As shown in FIG. 2, the first temperature
具体的には、第1の温度分布測定部710は、光源712と、光サーキュレータ714と、光検出部716と、信号処理部718とを備える。光源712は、例えばレーザ光を出射するレーザ光源である。光サーキュレータ714は、光源712から出射されたパルス光L1(レーザ光のパルス)を、光ファイバ600の第1の端601に投光する。なお、パルス光L1の波長は、例えば700nm以上、1700nm以下であることが好ましい。より好ましくは、光ファイバ600に石英製の光ファイバを用いる場合は、パルス光L1の波長は、1200nm以上、1350nm以下の範囲や1500nm以上、1600nm以下の範囲であることが好ましい。光の伝送損失が小さく、長距離にわたって使用可能なためである。光ファイバ600にプラスチック製の光ファイバを用いたり、光ファイバ600に代えて高分子系の光導波路を用いたりする場合は、パルス光L1の波長は、825nm以上、1100nm以下の範囲であることが好ましい。光の伝送損失が小さく、長距離にわたって使用可能なためである。また、光源712に安価に生産できる面発光レーザを使用することができる。また、光サーキュレータ714は、光ファイバ600の第1の端601から順次出力される反射パルス光L2(反射光のパルス)を受光し、光検出部716に導く。光検出部716は、例えば波長分離フィルタを有しており、波長分離フィルタにより、光サーキュレータ714から受光した反射パルス光L2を、ラマン散乱光のストークス光成分を含む光(以下、単に、ストークス光L21という)と、ラマン散乱光の反ストークス光成分を含む光(以下、単に、反ストークス光L22という)とに分離する。光源712、光サーキュレータ714および光検出部716は、特許請求の範囲における投光部および受光部に相当する。
Specifically, the first temperature
信号処理部718は、光検出部716により分離されたストークス光L21と反ストークス光L22とを、光電変換することにより、ストークス光L21および反ストークス光L22のそれぞれの光強度に応じた電気信号として取り込む。信号処理部718は、取り込んだ電気信号の信号強度に基づき、接着層300の面方向に平行な所定領域における温度分布を測定し、その測定結果をヒータ制御部800に出力する。信号処理部718による温度分布の測定方法(処理内容)については次述する。信号処理部718は、特許請求の範囲における測定部に相当する。
The signal processing unit 718 photoelectrically converts the Stokes light L21 and the anti-Stokes light L22 separated by the
図3に示すように、第2の温度分布測定部720は、接着層300の外周面から露出した光ファイバ600の他端(外側露出部分630の外側の端、以下、第2の端602という)にパルス光L1を投光し、第2の端602から順次出力される反射パルス光L2に基づき、光ファイバ600の埋設部分610における温度分布を測定する。第2の温度分布測定部720の内部構成は、第1の温度分布測定部710と同じであるため、詳細な説明は省略する。
As shown in FIG. 3, the second temperature
ヒータ制御部800は、第1の温度分布測定部710と第2の温度分布測定部720とによる温度分布の測定結果に基づいて、複数のヒータの発熱量を個別に調整することにより、例えばセラミックス部材100の吸着面S1(ウェハW)の面方向の温度分布が略均一になるように制御する。
The
A−4.温度分布の測定方法:
光ファイバ600の一端からパルス光L1が入射すると、光ファイバ600の光路内におけるパルス光L1の進行に伴って、光路内の各位置で散乱光が発生し、その一部の散乱光が後方散乱光として、パルス光L1が入射された光ファイバ600の一端側に戻る。光路内の各位置からの後方散乱光は、上述の反射パルス光L2として、光ファイバ600の各端601,602から順次出力される。反射パルス光L2(後方散乱光)には、レーリー散乱光とブリルアン散乱光とラマン散乱光とが含まれる。ラマン散乱光は、レーリー散乱光およびブリルアン散乱光に比べて、温度感受性が高いため、温度測定に利用することができる。すなわち、ラマン散乱光には、互いに波長の異なるストークス光L21と反ストークス光L22とが含まれており、ストークス光L21と反ストークス光L22との光強度比は、ラマン散乱が発生した各位置における温度に依存する。
A-4. Measuring method of temperature distribution:
When the pulsed light L1 enters from one end of the
図5は、光ファイバ600の光路に沿った温度分布と、各温度分布測定部710,720にて順次検出されるストークス光L21および反ストークス光L22の光強度の変化との関係を示す説明図である。図5(A)には、光ファイバ600の光路内の各位置と温度との関係が示されている。同図の横軸の「距離」は、光ファイバ600の各端601,602から各位置までの光路長を意味する。例えば、同図中の距離P1に対応する位置は、距離P2に対応する位置よりも、パルス光L1が投光された光ファイバ600の各端601,602に近いことを意味する。同図の縦軸の「温度」は、光路内の各位置における温度を意味する。すなわち、同図(A)のグラフは、光ファイバ600の光路に沿った連続的な温度分布を示す。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the temperature distribution along the optical path of the
図5(B)には、反射パルス光L2におけるストークス光L21と反ストークス光L22との光強度比の時間経過に伴う変化が示されている。同図の横軸の「時間」は、例えば各温度分布測定部710,720が光ファイバ600の各端601,602にパルス光L1を投光した投光タイミングからの経過時間を意味する。縦軸の「信号強度」は、各経過時間において各温度分布測定部710,720が受光した反射パルス光L2におけるストークス光L21および反ストークス光L22のそれぞれの光強度を意味する。このように、各温度分布測定部710,720では、光ファイバ600の光路内の各位置で発生した反射パルス光L2(後方散乱光)が、当該位置までの光路長(距離)に対応して時系列で順次受光されるとともに、反射パルス光L2に含まれるストークス光L21および反ストークス光L22が検出される。したがって、上記投光タイミングからある観測タイミングまでの経過時間に基づき、当該観測タイミングで受光された反射パルス光L2について、光ファイバ600の光路内の発生位置を特定することができる。例えば、経過時間T1に受光された反射パルス光L2は、距離P1に対応する位置で発生した反射パルス光L2であり、経過時間T2に受光された反射パルス光L2は、距離P2に対応する位置で発生した反射パルス光L2であることを特定することができる。また、上述したように、受光された反射パルス光L2に含まれるストークス光L21と反ストークス光L22との光強度比に基づき、反射パルス光L2の発生位置における温度を特定することができる。以上により、各温度分布測定部710,720は、反射パルス光L2に含まれるストークス光L21と反ストークス光L22との光強度比を、時系列で順次特定することにより、光ファイバ600の埋設部分610に沿った領域における連続的な温度分布を測定することができる。
FIG. 5B shows a change with time of the light intensity ratio between the Stokes light L21 and the anti-Stokes light L22 in the reflected pulsed light L2. The “time” on the horizontal axis in the figure means the elapsed time from the light projection timing at which the temperature
なお、ストークス光L21と反ストークス光L22との光強度は比較的に微弱であるため、各温度分布測定部710,720は、光ファイバ600における連続的な温度分布の測定を繰り返し行い、複数回の測定結果について平均化処理を行うことが好ましい。これにより、光ファイバ600の埋設部分610における温度分布の測定精度が向上する。なお、ここでいう温度分布の測定結果は、例えば、埋設部分610の各位置と、各位置における基準温度に対する相対温度または絶対温度との対応関係を示す情報である。
In addition, since the light intensity of Stokes light L21 and anti-Stokes light L22 is comparatively weak, each temperature distribution measurement part 710,720 repeatedly measures the continuous temperature distribution in the
また、本実施形態では、第1の温度分布測定部710による温度分布の測定と、第2の温度分布測定部720による温度分布の測定とが、時分割で交互に実行される。そして、第1の温度分布測定部710による温度分布の測定結果と、第2の温度分布測定部720による温度分布の測定結果とに基づき、光ファイバ600の埋設部分610における温度分布を測定(取得)する。例えば、光ファイバ600における第1の端601寄りの位置については、第1の温度分布測定部710による測定結果を利用して、第2の温度分布測定部720による温度分布の測定結果を利用せず、光ファイバ600における第2の端602寄りの位置については、第2の温度分布測定部720による測定結果を利用して、第1の温度分布測定部710による温度分布の測定結果を利用しない、としてもよい。このように、1本の光ファイバ600の両端のそれぞれにパルス光L1を投光して温度分布を測定することにより、各温度分布測定部710,720から遠い位置で発生した反射パルス光L2の減衰により、温度分布の測定精度が低下することを抑制できる。また、光ファイバ600における中央部寄りの位置については、第1の温度分布測定部710による測定結果と第2の温度分布測定部720による温度分布の測定結果との平均化処理によって温度分布を測定してもよい。
In the present embodiment, the temperature distribution measurement by the first temperature
A−5.第1実施形態の効果:
以上説明したように、本実施形態における静電チャック10では、接着層300に配置されるとともに面方向に延びている埋設部分610を有する光ファイバ600が備えられている。接着層300から露出する光ファイバ600の端601,602にパルス光L1を投光することによって該端601,602から順次出力されるラマン散乱光におけるストークス光L21と反ストークス光L22との光強度比に基づき、セラミックス部材100のうち、埋設部分610に沿った領域における連続的な温度分布を測定することができる。しかも、温度分布測定部710,720による温度分布の測定を継続的に実施することにより、例えばプラズマ環境下において随時温度が変動し得るセラミックス部材100の温度分布をタイムリーに測定し、ウェハWの温度制御に反映させることができる。
A-5. Effects of the first embodiment:
As described above, the
ここで、仮に、温度分布の測定のために熱電対や測温抵抗等を利用する場合、熱電対等への電源供給のための導体(配線等)を静電チャック10に配置する必要があり、その導体がプラズマ環境下で悪影響を及ぼすおそれがある。また、熱電対等は、電磁誘導の影響により温度の検出精度が低下するおそれがある。これに対して、本実施形態の静電チャック10では、温度分布の測定のために光ファイバ600を利用するため、電源供給のための導体を配置する必要がない。また、光ファイバ600自体も絶縁体である。このため、プラズマ環境下で悪影響を及ぼすことはなく、また、電磁誘導の影響に起因して温度の検出精度が低下することを抑制できる。また、本実施形態の静電チャック10では、サーモグラフィ(赤外線放射法)を利用する場合とは異なり、セラミックス部材100の吸着面S1上にウェハWが配置された状態で、セラミックス部材100における温度分布を測定することができる。
Here, if a thermocouple, a resistance temperature detector, or the like is used for measuring the temperature distribution, a conductor (wiring, etc.) for supplying power to the thermocouple or the like needs to be disposed in the
また、光ファイバ600の埋設部分610と該埋設部分610の周囲の部材との間に隙間が存在すると、その隙間に存在する低い熱伝導率の空気に起因して光ファイバ600による温度分布の測定精度が低下するおそれがある。これに対して、本実施形態の静電チャック10では、埋設部分610は、セラミックス部材100でもベース部材200でもなく、接着層300に配置されている。接着層300は、セラミックス部材100やベース部材200より比較的に柔らかい材料により形成されているため、埋設部分610をセラミックス部材100やベース部材200に埋設する構成に比べて、埋設部分610の周囲に隙間が生じることを抑制できる。なお、接着層300がインジウム等の金属により形成されている場合でも、埋設部分610の周囲に隙間が生じることを抑制できる。具体的には、例えばインジウムの融点が157℃であるのに対し、光ファイバ600の形成材料である石英の軟化点は約1700℃である。このため、例えばセラミックス部材100とベース部材200との接合の際、インジウムの融点以上の温度で接着層300を軟化させることにより、埋設部分610の周囲に隙間が生じることを抑制できる。また、この際、光ファイバ600における上述の温度感受性に影響を与えることはほとんどない。
Further, when a gap exists between the buried
また、本実施形態の静電チャック10では、光ファイバ600の埋設部分610は、全長にわたって、ベース部材200よりセラミックス部材100に近い位置に配置されている。これにより、内側露出部分620がセラミックス部材100とベース部材200との真ん中に位置したり、ベース部材200側に寄って配置されたりした構成に比べて、セラミックス部材100における温度分布をより正確に測定することができる。本実施形態では、埋設部分610は、全長にわたって、静電チャック10の下面S2に接するように配置されている。これにより、埋設部分610とセラミックス部材100との間に介在する部材によってセラミックス部材100の温度分布の測定精度が低下することを抑制できる。また、埋設部分610とセラミックス部材100との間の距離が、埋設部分610の全長にわたって均一であるため、埋設部分610とセラミックス部材100との間の距離のバラツキに起因してセラミックス部材100の温度分布の測定精度が低下することを抑制できる。
Further, in the
また、本実施形態の静電チャック10では、光ファイバ600の軸方向に略直交する断面の形状は、略円形である。これにより、例えば、光伝送媒体の軸方向に略直交する断面の形状が矩形である構成に比べて、光伝送媒体における光の伝送損失が少ないため、光の伝送損失に起因してセラミックス部材100における温度分布の測定精度が低下することを抑制することができる。光ファイバ600の断面の形状が略矩形である場合、矩形の角部と辺部とで全反射条件が変化してしまうのに対し、略円形である場合は、角部と辺部とがないため全反射条件が伝送経路中で変化しないため、光の伝送損失が少ない。
Moreover, in the
また、本実施形態の静電チャック10では、光ファイバ600の熱伝導率と接着層300の熱伝導率との差は、光ファイバ600の熱伝導率とセラミックス部材100の熱伝導率との差より小さく、かつ、光ファイバ600の熱伝導率とベース部材200の熱伝導率との差より小さい。このような構成であれば、例えば、光ファイバ600の熱伝導率と接着層300の熱伝導率との差が、光ファイバ600の熱伝導率とセラミックス部材100の熱伝導率との差、および、光ファイバ600の熱伝導率とベース部材200の熱伝導率との差の少なくとも一方より大きい構成に比べて、光ファイバ600の存在に起因して接着層300内における熱伝導率がばらつくことが抑えられ、その結果、セラミックス部材100からベース部材200への吸熱効果にばらつきが生じることを抑制することができる。
Further, in the
また、本実施形態の静電チャック10では、光ファイバ600の内側露出部分620の第2の端602は、ベース部材200に形成された端子用貫通孔24を介して接着層300(静電チャック10)の外部に露出している。このように、光ファイバ600の第2の端602を外部に露出させるために、他の用途で使用する孔(端子用貫通孔24)を利用することにより、専用の孔を別途形成することに起因して新たな温度特異点が発生することを抑制できる。
In the
B.第2実施形態:
図6から図8は第2実施形態の静電チャック10Aを示す。第2実施形態の静電チャック10Aの構成の内、上述した第1実施形態の静電チャック10と同一の構成(処理)については、同一符号を付すことによって、その説明を省略する。
B. Second embodiment:
6 to 8 show an
B−1.静電チャック10Aの構成:
図6は、第2実施形態における静電チャック10Aの外観構成を概略的に示す斜視図であり、図7は、第2実施形態における静電チャックシステム1Aおよび静電チャック10AのXZ断面構成を概略的に示す説明図であり、図8は、第2実施形態における静電チャック10AのXY断面構成を概略的に示す説明図である。図7には、図6のVI−VIの位置における静電チャック10AのXZ断面構成が示されており、図8には、図7のVII−VIIの位置における静電チャック10AのXY断面構成が示されている。静電チャックシステム1Aは、静電チャック10Aと、温度分布測定部710,720とヒータ制御部800とを含む。
B-1. Configuration of
FIG. 6 is a perspective view schematically showing an external configuration of the
静電チャック10Aには、ベース部材200Aからセラミックス部材100Aの吸着面S1にわたって上下方向に延びる複数の(本実施形態では3つの)ピン挿通孔120が形成されている。ピン挿通孔120は、セラミックス部材100A上に配置されるウェハWを押し上げてセラミックス部材100Aの吸着面S1から離間させるためのリフトピン(図示せず)を移動可能に挿通するための孔である。具体的には、ピン挿通孔120は、ベース部材200Aに形成されたベース側孔220Aと、セラミックス部材100Aに形成されたセラミックス側孔140とを含む。ベース側孔220Aは、ベース部材200Aの上面S3から下面S4まで上下方向に貫通している。セラミックス側孔140は、セラミックス部材100Aの吸着面S1から下面S2まで上下方向に貫通している。ベース側孔220Aとセラミックス側孔140とは連通している。なお、3つのピン挿通孔120は、上下方向視で、セラミックス部材100Aの中心軸Oを中心とする円上において周方向に略等間隔に配置されている。
The
B−2.光伝送媒体600Aの構成:
図7および図8に示すように、静電チャック10Aは、さらに、光伝送媒体600Aを備える。光伝送媒体600Aは、第1の光伝送媒体620Aと、第2の光伝送媒体640Aとを含む。第1の光伝送媒体620Aは、光導波路である。光導波路は、例えばシリコーン樹脂やアクリル樹脂などの高分子材料を主成分とする線状の部材である。また、第1の光伝送媒体620Aの軸方向に略直交する断面の形状(外形)は、略矩形である。第1の光伝送媒体620Aは、埋設部分622Aと、露出部分624Aとを含む。埋設部分622Aは、接着層300Aの内部に埋設されるとともに、セラミックス部材100Aの吸着面S1に略平行な同一の仮想平面(XY平面)上に配置されている。また、埋設部分622Aは、上下方向視で、接着層300Aの中央部側の領域に螺旋状に配置されている。露出部分624Aは、ベース部材200Aに形成されたベース側孔220A内に配置されている。露出部分624Aの上端は、埋設部分622Aの外周側の端に繋がっており、露出部分624Aの下端は、ベース側孔220Aの下側開口部からベース部材200Aの外部まで延びている。ベース側孔220Aは、特許請求の範囲における貫通孔に相当し、埋設部622Aは、特許請求の範囲における平行部分に相当する。
B-2. Configuration of
As shown in FIGS. 7 and 8, the
第2の光伝送媒体640Aは、上記第1実施形態の光ファイバ600と同様の光ファイバである。第2の光伝送媒体640Aは、埋設部分642Aと、露出部分644Aとを含む。埋設部分642Aは、接着層300Aの内部に埋設されるとともに、セラミックス部材100Aの吸着面S1に略平行な同一の仮想平面(XY平面)上に配置されている。また、埋設部分642Aは、上下方向視で、接着層300Aの周縁側の領域に螺旋状に配置されている。露出部分644Aは、ベース部材200Aに形成されたベース側孔220A内に配置されている。露出部分644Aの上端は、埋設部分642Aの内周側の端に繋がっており、露出部分644Aの下端は、ベース側孔220Aの下側開口部からベース部材200Aの外部まで延びている。埋設部642Aは、特許請求の範囲における平行部分に相当する。
The second
また、第1の光伝送媒体620Aの全長は、第2の光伝送媒体640Aの全長に比べて短い。また、第2の光伝送媒体640Aの埋設部分642Aの上下方向視の最大曲率(1/r)は、第1の光伝送媒体620Aの埋設部分622Aの最大曲率に比べて小さい。すなわち、埋設部分642Aの曲がり具合は、埋設部分622Aの曲がり具合に比べて緩やかである。
Further, the total length of the first
B−3.温度分布測定部710,720およびヒータ制御部800の構成:
第1の温度分布測定部710は、ベース部材200Aのベース側孔220Aから露出した第1の光伝送媒体620Aの一端(露出部分624Aの下端)にパルス光L1を投光し、該一端から順次出力される反射パルス光L2に基づき、露出部分624Aにおける温度分布(セラミックス部材100のうち、中心軸O寄りの領域における温度分布)を測定する。また、図7に示すように、第2の温度分布測定部720は、ベース部材200Aのベース側孔220Aから露出した第2の光伝送媒体640Aの一端(露出部分644Aの下端)にパルス光L1を投光し、該一端から順次出力される反射パルス光L2に基づき、埋設部分642Aにおける温度分布(セラミックス部材100のうち、周縁寄りの領域における温度分布)を測定する。
B-3. Configurations of temperature
The first temperature
ヒータ制御部800は、第1の温度分布測定部710と第2の温度分布測定部720とによる温度分布の測定結果に基づいて、複数のヒータの発熱量を個別に調整することにより、例えばセラミックス部材100の吸着面S1(ウェハW)の面方向の温度分布が略均一になるように制御する。
The
B−4.第2実施形態の効果:
以上説明したように、本実施形態における静電チャック10Aでは、接着層300Aに配置されるとともに面方向に延びている埋設部分622A,642Aを有する第1の光伝送媒体620Aおよび第2の光伝送媒体640A(光伝送媒体600A)が備えられている。接着層300Aから露出する各光伝送媒体620A,640Aの一端にパルス光L1を投光することによって該一端から順次出力されるラマン散乱光におけるストークス光L21と反ストークス光L22との光強度比に基づき、セラミックス部材100Aのうち、埋設部分622A,642Aに沿った領域における連続的な温度分布を測定することができる。
B-4. Effects of the second embodiment:
As described above, in the
また、上述したように、第1の光伝送媒体620Aの全長は、第2の光伝送媒体640Aの全長に比べて短い。ここで、光導波路である第1の光伝送媒体620Aは、光ファイバである第2の光伝送媒体640Aに比べて、光の伝送損失が大きいため、光路長が長い位置における温度を精度よく測定することができないおそれがある。これに対して、本実施形態のように、光導波路の全長が光ファイバの全長に比べて短ければ、光導波路の全長が光ファイバの全長に比べて長い構成に比べて、光導波路の光の伝送損失に起因してセラミックス部材100Aにおける温度分布の測定精度が低下することを抑制することができる。また、第2の光伝送媒体640Aの埋設部分642Aの最大曲率は、第1の光伝送媒体620Aの埋設部分622Aの最大曲率に比べて小さい。ここで、光ファイバである第2の光伝送媒体640Aは、光導波路である第1の光伝送媒体620Aに比べて、屈曲による光の伝送損失が大きい。これに対して、本実施形態のように、光ファイバの最大曲率が光導波路の最大曲率に比べて小さければ、光ファイバの最大曲率が光導波路の最大曲率に比べて大きい構成に比べて、光ファイバの屈曲による光の伝送損失に起因してセラミックス部材100Aにおける温度分布の測定精度が低下することを抑制することができる。
Further, as described above, the total length of the first
また、本実施形態の静電チャック10Aでは、第1の光伝送媒体620A(光導波路)の軸方向に略直交する断面の形状は、略矩形である。これにより、光伝送媒体600Aの軸方向に略直交する断面の形状が円形である構成に比べて、光伝送媒体600Aと接着層300Aとの間に隙間が生じ難いため、光伝送媒体600Aと接着層300Aとの間の隙間に起因してセラミックス部材100Aにおける温度分布の測定精度が低下することを抑制することができる。
In the
また、本実施形態の静電チャック10Aでは、光伝送媒体600Aの熱伝導率と接着層300Aの熱伝導率との差は、光伝送媒体600Aの熱伝導率とセラミックス部材100Aの熱伝導率との差より小さく、かつ、光伝送媒体600Aの熱伝導率とベース部材200Aの熱伝導率との差より小さい。このような構成であれば、光伝送媒体600Aの存在に起因して接着層300A内における熱伝導率がばらつくことが抑えられ、その結果、セラミックス部材100Aからベース部材200Aへの吸熱効果にばらつきが生じることを抑制することができる。なお、光伝送媒体600A(例えば光導波路)と接着層300Aとを同一素材により形成することがより好ましい。
In the
また、本実施形態の静電チャック10Aでは、各光伝送媒体620A,640Aの一端は、ベース部材200Aに形成されたベース側孔220Aを介して接着層300A(静電チャック10A)の外部に露出している。このように、各光伝送媒体620A,640Aの一端を外部に露出させるために、他の用途で使用する孔(ベース側孔220A)を利用することにより、専用の孔を別途形成することに起因して新たな温度特異点が発生することを抑制できる。
In the
C.変形例:
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
C. Variations:
The technology disclosed in the present specification is not limited to the above-described embodiment, and can be modified into various forms without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.
上記各実施形態における静電チャック10の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記各実施形態では、第1の部材として、円形平面のセラミックス部材100,100Aを例示したが、セラミックス部材100等とは異なる形状の部材であるとしてもよいし、チャック電極400およびヒータ電極500の少なくとも一方を備えない構成であるとしてもよい。また、上記各実施形態において、セラミックス部材100,100Aの吸着面S1は、略平面状であればよく、平坦面に限らず、例えば緩やかな曲面であるとしてもよい。
The configuration of the
また、上記各実施形態では、第2の部材として、金属により形成されたベース部材200,200Aを例示したが、例えばセラミックスなど、金属以外の材料により形成された部材であるとしてもよい。また、第2の部材(例えばベース部材200)の径は、第1の部材(例えばセラミックス部材100)の径より大きくてもよいし、小さくてもよい。
Moreover, in each said embodiment, although the
また、上記各実施形態において、接着層300,300Aは、樹脂製の接着材に限らず、インジウム等の金属により形成されているとしてもよい。また、光ファイバ600や第2の光伝送媒体640Aは、石英以外の材料により形成されているとしてもよい。
In the above embodiments, the
また、上記第1実施形態において、光ファイバ600の代わりに、光導波路が接着層300に配置された構成であるとしてもよい。一般に、光導波路の熱伝導率は、光ファイバの熱伝導率に比べて、接着層300の熱伝導率に近い。また、光ファイバは石英からなるのに対し、接着層と光導波路とは通常、高分子材料で作製されるからである。そのため、光導波路を利用する構成であれば、光伝送媒体と接着層300との熱伝導率の差に起因してセラミックス部材100における温度分布の測定精度が低下することを抑制することができる。また、このような構成において、接着層300がインジウム等の金属により形成されている場合でも、光導波路の周囲に隙間が生じることを抑制できる。例えばセラミックス部材100とベース部材200との接合の際、インジウムの融点以上の温度で接着層300を軟化させることにより、光導波路の周囲に隙間が生じることを抑制できる。この際、光導波路が、例えばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂により形成されていれば、光導波路は、接合の際の比較的短時間だけ晒されても、光導波路の温度感受性に影響を与えることはほとんどない。
In the first embodiment, an optical waveguide may be arranged in the
また、上記第1実施形態において、光ファイバ600の内側露出部分620は、チャック電極400への給電用の電極端子が配置された端子用貫通孔を介して外部に露出する構成としてもよい。この場合、該端子用貫通孔は、特許請求の範囲における貫通孔に相当する。また、上記第1実施形態において、光ファイバ600の両端が、接着層300の外周面から露出している構成としてもよい。例えば、図3に示す形態において、光ファイバ600の内側露出部分620の代わりに、光ファイバ600の螺旋状の内側部分をベース部材200側に曲げつつ接着層300の外周面まで延ばしてもよい。また、光ファイバ600の埋設部分610の上下方向視での形状は、螺旋状に限らず、例えば円弧状や直線状などでもよい。また、埋設部分610は、全長にわたって、ベース部材200とセラミックス部材100との真ん中の位置に配置されているとしてもよいし、ベース部材200に近い位置に配置されているとしてもよい。さらには、埋設部分610が、ベース部材200の上面S3に接しているとしてもよい。また、上記第1実施形態において、光ファイバ600の両端の一方だけにパルス光L1を投光して温度分布を測定する構成としてもよい。また、上記第1実施形態において、光ファイバ600の熱伝導率と接着層300の熱伝導率との差が、光ファイバ600の熱伝導率とセラミックス部材100の熱伝導率との差、および、光ファイバ600の熱伝導率とベース部材200の熱伝導率との差の少なくとも一方より大きい構成であるとしてもよい。
In the first embodiment, the inner exposed
上記実施形態では、投光部および受光部として、光源712、光サーキュレータ714および光検出部716を例示したが、投光部は、光伝送媒体の一端部にパルス光を投光し、受光部は、光伝送媒体におけるパルス光が投光された該一端部から出力されるラマン散乱光を受光するものであればよい。したがって、上記実施形態のように、投光部の投光軸と受光部の受光軸とが同軸上に配置された構成に限らず、投光部の投光軸と受光部の受光軸とが同軸上に配置されていない構成であるとしてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上記各実施形態では、セラミックス部材100の内部に1つのチャック電極400が設けられた単極方式が採用されているが、セラミックス部材100の内部に一対のチャック電極400が設けられた双極方式が採用されてもよい。また、上記各実施形態の静電チャック10における各部材を形成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により形成されてもよい。
Further, in each of the above embodiments, a monopolar system in which one
また、上記各実施形態では、静電チャック10がヒータ電極500を備えているが、静電チャック10がヒータ電極500を備えなくてもよい。また、上記各実施形態では、冷媒流路210がベース部材200の内部に形成されるとしているが、冷媒流路210が、ベース部材200の内部ではなく、ベース部材200の表面(例えばベース部材200と接着層300との間)に形成されるとしてもよい。また、本発明は、静電引力を利用してウェハWを保持する静電チャック10に限らず、真空チャック、ベース部材を備えないヒータ装置やシャワーヘッドにも適用可能である。要するに、本発明は、セラミックスにより形成された第1の部材と、第2の部材と、接合部と、を備える半導体製造装置用部品に適用可能である。
In each of the above embodiments, the
上記各実施形態において、静電チャックシステム1,1Aは、第1の温度分布測定部710と第2の温度分布測定部720との一方を備えない構成であるとしてもよい。また、静電チャックシステム1,1Aは、ヒータ制御部800を備えず、セラミックス部材100の温度分布の測定結果を外部装置(図示せず)に出力する構成であるとしてもよい。
In each of the above embodiments, the
また、上記各実施形態における静電チャック10の製造方法はあくまで一例であり、種々変形可能である。
Moreover, the manufacturing method of the
1,1A:静電チャックシステム 10,10A:静電チャック 16:凹部 24:端子用貫通孔 32:貫通孔 51:ビア 52:電極パッド 54:電極端子 80:絶縁部材 100,100A:セラミックス部材 120:ピン挿通孔 140:セラミックス側孔 200,200A:ベース部材 210:冷媒流路 220A:ベース側孔 300,300A:接着層 400:チャック電極 500:ヒータ電極 600:光ファイバ 600A:光伝送媒体 601:第1の端 602:第2の端 610,622A,642A:埋設部分 620:内側露出部分 620A:第1の光伝送媒体 624A,644A:露出部分 630:外側露出部分 640A:第2の光伝送媒体 710:第1の温度分布測定部 712:光源 714:光サーキュレータ 716:光検出部 718:信号処理部 720:第2の温度分布測定部 800:ヒータ制御部 L1:パルス光 L21:ストークス光 L22:反ストークス光 L2:反射パルス光 O:中心軸 P1:距離 P2:距離 S1:吸着面 S2:下面 S3:上面 S4:下面 T1:経過時間 T2:経過時間 W:ウェハ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第1の部材の前記第2の表面に対向するように配置された略平面状の第3の表面を有する第2の部材と、
前記第2の表面と前記第3の表面との間に配置され、前記第1の部材と前記第2の部材とを接合する接合部と、を備える半導体製造装置用部品において、さらに、
前記接合部に配置されるとともに前記第1の表面に略平行な面方向に延びている平行部分を有する線状の光伝送媒体であって、少なくとも一方の端部側が前記接合部の外部に露出している前記光伝送媒体を備え、
前記光伝送媒体の熱伝導率と前記接合部の熱伝導率との差は、前記光伝送媒体の熱伝導率と前記第1の部材の熱伝導率との差より小さく、かつ、前記光伝送媒体の熱伝導率と前記第2の部材の熱伝導率との差より小さい、
ことを特徴とする半導体製造装置用部品。 A first member having a substantially planar first surface substantially perpendicular to the first direction and a substantially planar second surface opposite to the first surface and made of ceramics When,
A second member having a substantially planar third surface disposed to face the second surface of the first member;
In a component for a semiconductor manufacturing apparatus, comprising: a joining portion that is disposed between the second surface and the third surface and joins the first member and the second member;
A linear optical transmission medium having a parallel portion disposed in the joint and extending in a plane direction substantially parallel to the first surface, wherein at least one end side is exposed to the outside of the joint. with the optical transmission medium it is,
The difference between the thermal conductivity of the optical transmission medium and the thermal conductivity of the joint is smaller than the difference between the thermal conductivity of the optical transmission medium and the thermal conductivity of the first member, and the optical transmission Smaller than the difference between the thermal conductivity of the medium and the thermal conductivity of the second member,
A component for semiconductor manufacturing equipment.
前記第1の部材の前記第2の表面に対向するように配置された略平面状の第3の表面を有する第2の部材と、 A second member having a substantially planar third surface disposed to face the second surface of the first member;
前記第2の表面と前記第3の表面との間に配置され、前記第1の部材と前記第2の部材とを接合する接合部と、を備える半導体製造装置用部品において、さらに、 In a component for a semiconductor manufacturing apparatus, comprising: a joining portion that is disposed between the second surface and the third surface and joins the first member and the second member;
前記接合部に配置されるとともに前記第1の表面に略平行な面方向に延びている平行部分を有する線状の光伝送媒体であって、少なくとも一方の端部側が前記接合部の外部に露出している前記光伝送媒体を備え、 A linear optical transmission medium having a parallel portion disposed in the joint and extending in a plane direction substantially parallel to the first surface, wherein at least one end side is exposed to the outside of the joint. Comprising the optical transmission medium
前記第2の部材には、前記第3の表面に開口するとともに前記第2の部材を貫通する貫通孔が形成されており、 The second member is formed with a through hole that opens to the third surface and penetrates the second member.
前記光伝送媒体の前記少なくとも一方の端部側は、前記貫通孔を介して前記接合部の外部に露出している、 The at least one end side of the optical transmission medium is exposed to the outside of the joint through the through hole.
ことを特徴とする半導体製造装置用部品。 A component for semiconductor manufacturing equipment.
前記第1の部材の前記第2の表面に対向するように配置された略平面状の第3の表面を有する第2の部材と、
前記第2の表面と前記第3の表面との間に配置され、前記第1の部材と前記第2の部材とを接合する接合部と、を備える半導体製造装置用部品において、さらに、
前記接合部に配置されるとともに前記第1の表面に略平行な面方向に延びている平行部分を有する線状の光伝送媒体であって、少なくとも一方の端部側が前記接合部の外部に露出している前記光伝送媒体を備え、
前記光伝送媒体は、光ファイバと、光導波路とを含み、
前記光導波路の全長は、前記光ファイバの全長に比べて短いことと、前記光ファイバの前記第1の方向視の最大曲率は、前記光導波路の前記第1の方向視の最大曲率に比べて小さいこととの少なくとも一方を満たす、
ことを特徴とする半導体製造装置用部品。 A first member having a substantially planar first surface substantially perpendicular to the first direction and a substantially planar second surface opposite to the first surface and made of ceramics When,
A second member having a substantially planar third surface disposed to face the second surface of the first member;
In a component for a semiconductor manufacturing apparatus, comprising: a joining portion that is disposed between the second surface and the third surface and joins the first member and the second member;
A linear optical transmission medium having a parallel portion disposed in the joint and extending in a plane direction substantially parallel to the first surface, wherein at least one end side is exposed to the outside of the joint. Comprising the optical transmission medium
The optical transmission medium includes an optical fiber and an optical waveguide,
The total length of the optical waveguide is shorter than the total length of the optical fiber, and the maximum curvature of the optical fiber in the first direction view is larger than the maximum curvature of the optical waveguide in the first direction view. Satisfy at least one of being small,
A component for semiconductor manufacturing equipment.
前記半導体製造装置用部品は、前記第1の部材の前記第1の表面上に対象物を保持する保持装置であって、
前記光伝送媒体の前記平行部分は、前記第1の方向において前記第2の部材より前記第1の部材に近い位置に配置されている、
ことを特徴とする半導体製造装置用部品。 In the component for a semiconductor manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3 ,
The semiconductor manufacturing apparatus component is a holding device that holds an object on the first surface of the first member,
The parallel portion of the optical transmission medium is disposed at a position closer to the first member than the second member in the first direction.
A component for semiconductor manufacturing equipment.
前記光伝送媒体の軸方向に略直交する断面の形状は、略矩形である、
ことを特徴とする半導体製造装置用部品。 In the component for a semiconductor manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 4 ,
The shape of the cross section substantially orthogonal to the axial direction of the optical transmission medium is substantially rectangular.
A component for semiconductor manufacturing equipment.
前記光伝送媒体の軸方向に略直交する断面の形状は、略円形である、
ことを特徴とする半導体製造装置用部品。 In the component for a semiconductor manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 4 ,
The shape of the cross section substantially perpendicular to the axial direction of the optical transmission medium is substantially circular.
A component for semiconductor manufacturing equipment.
前記第1の部材の前記第2の表面に対向するように配置された略平面状の第3の表面を有する第2の部材と、
前記第2の表面と前記第3の表面との間に配置され、前記第1の部材と前記第2の部材とを接合する接合部と、を備える半導体製造装置用部品の温度分布測定方法において、
前記接合部には、請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の光伝送媒体が配置されており、
前記光伝送媒体の前記少なくとも一方の端部にパルス光を投光し、前記パルス光が投光された前記少なくとも一方の端部から順次出力されるラマン散乱光を受光する工程と、
順次出力される前記ラマン散乱光におけるストークス光と反ストークス光との光強度比に基づき、前記第1の部材の温度分布を測定する工程と、
を含む、
ことを特徴とする半導体製造装置用部品の温度分布測定方法。 A first member having a substantially planar first surface substantially perpendicular to the first direction and a substantially planar second surface opposite to the first surface and made of ceramics When,
A second member having a substantially planar third surface disposed to face the second surface of the first member;
In a method for measuring a temperature distribution of a component for a semiconductor manufacturing apparatus, comprising: a joining portion that is disposed between the second surface and the third surface and joins the first member and the second member. ,
The optical transmission medium according to any one of claims 1 to 6 is disposed in the joint portion,
Projecting pulsed light onto the at least one end of the optical transmission medium, and receiving Raman scattered light sequentially output from the at least one end where the pulsed light is projected;
Measuring a temperature distribution of the first member based on a light intensity ratio between Stokes light and anti-Stokes light in the Raman scattered light sequentially output;
including,
A method for measuring a temperature distribution of a component for a semiconductor manufacturing apparatus.
前記第1の部材の前記第2の表面に対向するように配置された略平面状の第3の表面を有する第2の部材と、
前記第2の表面と前記第3の表面との間に配置され、前記第1の部材と前記第2の部材とを接合する接合部と、
請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の前記光伝送媒体と、
前記光伝送媒体の前記少なくとも一方の端部にパルス光を投光する投光部と、
前記光伝送媒体における前記パルス光が投光された前記少なくとも一方の端部から順次出力されるラマン散乱光を受光する受光部と、
前記受光部で順次受光される前記ラマン散乱光におけるストークス光と反ストークス光との光強度比に基づき、前記第1の部材の温度分布を測定する測定部と、
を備える、
ことを特徴とする半導体製造装置用部品の温度分布測定装置。 A first member having a substantially planar first surface substantially perpendicular to the first direction and a substantially planar second surface opposite to the first surface and made of ceramics When,
A second member having a substantially planar third surface disposed to face the second surface of the first member;
A joint portion disposed between the second surface and the third surface, and joining the first member and the second member;
The optical transmission medium according to any one of claims 1 to 6 ,
A light projecting unit that projects pulsed light onto the at least one end of the optical transmission medium;
A light receiving unit that receives Raman scattered light that is sequentially output from the at least one end where the pulsed light in the optical transmission medium is projected;
A measurement unit for measuring a temperature distribution of the first member based on a light intensity ratio between Stokes light and anti-Stokes light in the Raman scattered light sequentially received by the light receiving unit;
Comprising
An apparatus for measuring temperature distribution of parts for semiconductor manufacturing equipment.
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