JP6607873B2 - 埋め込み式ファイバーオプティクス及びエポキシ光ディフューザーを使用した基板の温度制御のための装置、システム、並びに方法 - Google Patents

Description

関連出願
本件は、あらゆる目的のために全体が参照により本明細書に組み込まれている、２０１４年７月２日出願の「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ，ＳＹＳＴＥＭＳ，ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥＳ ＵＳＩＮＧ ＥＭＢＥＤＤＥＤ ＦＩＢＥＲ ＯＰＴＩＣＳ ＡＮＤ ＥＰＯＸＹ ＯＰＴＩＣＡＬ ＤＩＦＦＦＵＳＥＲＳ」（代理人整理番号２１９７５／Ｌ）と題する米国仮特許出願第６２／０２０，３６７号の利益を主張する。

本件はまた、あらゆる目的のために全体が参照により本明細書に組み込まれている、２０１４年７月２日出願の「ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ ＧＲＯＯＶＥ−ＲＯＵＴＥＤ ＯＰＴＩＣＡＬ ＦＩＢＥＲ ＨＥＡＴＩＮＧ，ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＳＹＳＴＥＭＳ， ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＤＥＶＩＣＥ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭＳ，ＡＮＤ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＭＥＴＨＯＤＳ」（代理人整理番号２１９４９／Ｌ）と題する米国仮特許出願第６２／０２０，３７０号の利益を主張する。

本発明は、概して、電子デバイス製造に関し、より具体的には、処理中に基板全域の温度を制御するための装置、システム及び方法に関する。

電子デバイス製造システムにおいて、例えば、集積回路ウエハなどの基板は、処理チャンバで処理され得る。処理は、例えば、一又は複数の堆積、エッチング、及び／又は洗浄処理を含み得る。基板は、幾つかのシステムでは静電チャックであり得る、基板ホルダにおける処理チャンバの中に位置付けられ得る。基板ホルダは、上部の基板を選択した温度まで加熱するように構成された埋め込み式ヒータを有し得る。幾つかの処理では、僅かな温度変化でさえ処理に悪影響を与え、よって基板が使用できなくなる可能性があるので、基板全域での均一な温度が望ましいことが多い。しかしながら、基板における異常（例えば、完全に平らでない）、並びに／又は幾つかの既知の埋め込み式ヒータの構成、処理（例えば、プラズマエッチング中のプラズマ密度の変化）、及び／若しくは処理チャンバの構成（例えば、基板ホルダのチャンバ開口又は他の構造への近接）における制約のため、基板は、均一に加熱されないこともある。要するに、一又は複数のコールドスポット及び／又はホットスポットが基板全域に生じる可能性がある。したがって、基板全域における一又は複数の点又は部分での基板の非均一な加熱には、均一な温度を有する基板を提供する必要があろう。しかしながら、幾つかの既知の電子デバイス製造システムは、基板の特定の点又は部分に異なる熱量を提供する能力が限られていることもある。別のケースでは、他の非均一性を相殺するために、基板全域での特定の非均一的温度分布を形成することが所望されることもある。例は、エッチング処理の開始前に測定される際に、基板における構造又はフィルム厚の非均一な寸法を相殺するようエッチング速度を調節するために温度を制御することを含み得る。別の例は、非均一なエッチングプラズマプロファイルを相殺するために温度プロファイルを調節することであり得る。したがって、電子デバイス製造システムで処理される基板全域での改良された加熱及び温度制御が必要とされる。

１つの実施態様では、基板温度制御装置が提供される。基板温度制御装置は、基板ホルダベースプレートであって、ベースプレートの第１の表面に形成された複数の空洞を備えるベースプレートであって、複数の空洞の各１つが、複数の光ファイバーの１つに連結され、複数の光ファイバーの各１つが、複数の空洞のそれぞれ１つで終端し、かつファイバーから空洞まで、次いでベースプレート上のセラミックプレート上の位置まで光を伝送するように構成されている、基板ホルダベースプレートを備える。

別の態様によれば、電子デバイス製造システムが提供される。電子デバイス製造システムは、温度検出器と、光源と、温度検出器及び光源に結合された光源コントローラと、処理チャンバとを備える。処理チャンバは、一又は複数の基板を受容するように構成され、温度検出器及び光源に結合された基板ホルダを備える。基板ホルダは、上部で一又は複数の基板を受容するように構成され、ベースプレートを備える。ベースプレートは、ベースプレートの第１の表面に形成された複数の空洞と、複数の光ファイバーであって、複数の光ファイバーの各１つが第１の端及び第２の端を有しており、第１の端が複数の空洞のそれぞれ１つで終端して空洞に光を伝送し、第２の端が光源に結合された、複数の光ファイバーとを備える。

更なる態様によれば、電子デバイス製造システムの基板ホルダ全域で温度を制御する方法が提供される。方法は、ベースプレートの第１の表面に形成された複数の空洞を備えるベースプレートを提供することと、各光ファイバーの第１の端が前記複数の空洞のそれぞれ１つで終端するように、複数の光ファイバーをルート決めすることとを含む。

本発明の更に別の態様、特徴、及び利点は、本発明を実施するために想定される最良のモードを含む、幾つかの例示的実施形態及び実施態様を説明及び図示している以下の詳細説明から、容易に明らかになろう。本発明はまた、他の実施形態及び異なる実施形態を含んでもよく、その幾つかの詳細は、本発明の範囲から全く逸脱することなく、様々な点で修正されてもよい。したがって、図面及び説明は、限定的なものではなく、本質的に例示的なものと見なされるべきである。本発明は、本明細書で開示される全ての修正例、均等例、及び代替例に及ぶ。

当業者は、以下で説明される図面が、例示目的に過ぎないことを理解するだろう。図面は、必ずしも縮尺通りに描かれているわけではなく、任意の方法で本開示の範囲を限定することを意図していない。

先行技術による基板ホルダの概略上面図を示す。 先行技術による基板ホルダの概略側断面図を示す。 実施形態による電子デバイス製造システムの概略図を示す。 実施形態による基板ホルダベースプレートの斜視図を示す。 実施形態による基板ホルダベースプレートの上面図を示す。 実施形態による基板ホルダベースプレートの部分上面図を示す。 実施形態による基板ホルダベースプレートの断面斜視図を示す。 実施形態による基板ホルダベースプレートのリフレクタ空洞の斜視図である。 実施形態による光ディフューザーを満たした基板ホルダベースプレートのリフレクタ空洞の斜視図を示す。 実施形態による光ディフューザーを満たした基板ホルダベースプレートのリフレクタ空洞の側断面図を示す。 実施形態による光ディフューザーの２つの層を満たした基板ホルダベースプレートのリフレクタ空洞の側断面図を示す。 実施形態による熱スプレッダプレートを含む基板ホルダベースプレートの斜視図を示す。 実施形態による熱スプレッダプレートを含む基板ホルダベースプレートの側断面図を示す。 実施形態による電子デバイス製造システムの基板ホルダ全域での温度を制御する方法のフローチャートを示す。 実施形態による光ファイバー構成及びディフューザー構成の概略側面図を示す。 実施形態による光ファイバー構成及びディフューザー構成の概略側面図を示す。 実施形態による光ファイバー構成及びディフューザー構成の概略側面図を示す。

ここで、添付の図面に示される、本開示の例示的実施形態を詳細に参照する。可能な限り、同一又は類似の部分について言及するために、同一の参照番号が図面全体を通じて使用されることになる。

改良された基板温度制御は、電子デバイス製造システムで処理される基板の質及び生産量を増加させ得る。基板温度の空間的制御は、基板の処理に関連する様々な状態次第で、基板全域での均一性の高い温度又は意図的に非均一な温度を提供し得る。空間的制御は、離散的温度点のアレイの制御を指す「画素化」温度制御を含み得る。画素化温度制御は、基板全域に方位角の（又は非放射状の）温度変化を提供し得る。画素化した温度制御が、電子デバイス製造システム内の処理チャンバの基板ホルダに埋め込まれた、多くの（例えば、２００以上の）レーザダイオード、光ファイバー、及び熱結合サイトを用いるファイバー光ベースのシステムによって提供され得る。基板ホルダは、例えば、静電チャックであり得る。電源としての機能を果たすレーザダイオードは、基板ホルダに赤外線エネルギーを搬送する光ファイバーを介して赤外線エネルギーを放射し得る。赤外線エネルギーは、基板ホルダに埋め込まれた熱結合サイトで基板ホルダに伝送される。各レーザダイオードは、基板ホルダに加熱する様々な離散点を提供するために個別に制御され得る。

１つの態様では、基板ホルダのベースプレート表面は、基板が載置され得る基板ホルダのセラミックプレートへの熱結合サイトとしての機能を果たし得る、複数のリフレクタ空洞を含み得る。ベースプレートの表面はまた、リフレクタ空洞に連結された複数の溝を含み得る。溝は、光を空洞に提供するために空洞の各１つに光ファイバーのルート決めを行うように構成される。幾つかの実施形態では、エポキシが、空洞内部で終端する光ファイバーを固定するために、及び／又はより等しい熱分布を提供するよう光ファイバーにより放射される光を拡散するために、空洞の各１つに適用され得る。セラミックプレートは、ベースプレートに結合され得る。幾つかの実施形態では、更に熱をより等しく分布させるために、熱スプレッダプレートが、ベースプレートとセラミックプレートとの間に結合され得る。

他の態様では、図１から図１０Ｃに関連して下記でより詳細に説明されるように、電子デバイス製造システムの基板ホルダ全域での温度を管理する方法が提供される。

図１Ａ及び図１Ｂは、先行技術による既知の基板ホルダ１００を図示している。基板ホルダ１００は、ベースプレート１０２と、セラミックプレート１０４と、ベースプレート１０２とセラミックプレート１０４との間に配置されたエラストマ接着剤１０３と、典型的にはセラミックプレート１０４に埋め込まれる抵抗ヒータ１０６とを含み得る。セラミックプレート１０４は、上部に位置付けられた基板を受容及び加熱するように構成され得る。ベースプレート１０２は、ヒートシンクとして機能し得、冷却剤が流れ得る冷却チャネル１０８（図１Ｂでは、その２つだけが符号付けされている）を含み得る。したがって、ベースプレート１０２はまた、冷却プレートとも呼ばれることがある。エラストマ接着剤１０３は、セラミックプレート１０４及びベースプレート１０２の２つの部品が異なる熱膨張係数を有しており、概して異なる温度にあるときには、セラミックプレート１０４がベースプレート１０２に対して移動できるほど十分にフレキシブルであろう。エラストマ接着剤１０３はまた、抵抗ヒータ１０６が、セラミックプレート１０４の温度をベースプレート１０２の温度を上回るほど上昇させることができるように、セラミックプレート１０４とベースプレート１０２との間に熱抵抗を提供するであろう。

抵抗ヒータ１０６は、典型的には、環状の及び／又は同心円状の加熱トレース１０７（図１Ｂでは、その２つだけが符号付けされている）を介して放射加熱を提供する。幾つかの既知の基板ホルダにおいて、抵抗ヒータ１０６は、基板ホルダに個別の放射状のヒータゾーン（例えば、外側ゾーン、中間ゾーン、及び内側ゾーン）を提供するために個々に制御することができる電気的に分離したヒータトレースを含み得る。個々のゾーンでヒータ電力を変更することで、放射状の温度分布（例えば、中心が熱く、縁が冷たいなど）を形成することができる。しかしながら、これらの放射状ヒータゾーンは、方位角の（又は非放射状の）温度変化を制御することができず、局部的又は離散点での加熱変化を提供することもできない。

図２は、一又は複数の実施形態による電子デバイス製造システム２００を示している。電子デバイス製造システム２００は、光源２１０と、温度検出器２１２と、光源コントローラ２１４と、処理チャンバ２１６とを含み得る。処理チャンバ２１６は、任意の一又は複数の堆積、エッチング、洗浄処理、及び／又は他の適した基板処理を実行するように構成された、任意の適した基板処理チャンバであり得る。処理チャンバ２１６は、いくつかの実施形態では、静電チャックであり得る基板ホルダ２０１を含み得る。

基板ホルダ２０１は、ベースプレート２０２と、エラストマ接着剤２０３と、セラミックプレート２０４とを含み得る。幾つかの実施形態では、ベースプレート２０２は、ヒートシンクとして機能し得、ベースプレート１０２と類似又は同一である、冷却剤が流れ得る冷却チャネルを含み得る。幾つかの実施形態では、セラミックプレート２０４は、抵抗ヒータ１０６と類似又は同一である、埋め込み式抵抗ヒータを含み得、上部に位置付けられた基板を受容及び加熱するように構成され得る。エラストマ接着剤２０３は、エラストマ接着剤１０３と類似又は同一であり得る。

光源２１０は、複数のレーザユニット２１８（図２では、その１つだけが符号付けされている）を含み得る。（光源２１０が有するレーザユニットは、図示された４つのレーザユニット２１８より多くても少なくてもよい）。各レーザユニット２１８は、各レーザダイオードの出力電力（即ち、光強度）を調節するための関連した電子装置及び電源とともに２０から２００のレーザダイオードを含み得る。レーザダイオードにより放射される赤外線エネルギーは、光ファイバー２２０の束（レーザダイオード毎に１つの光ファイバー）を介して基板ホルダ２０１に伝送され、基板ホルダに光が提供され、吸収及び変換されて、セラミックプレート２０４によって加熱され得る。基板ホルダ２０１のセラミックプレート２０４全域に提供される温度及び／又は温度分布は、各個別のレーザダイオードによって放射される電力を変調することによって制御され得る。各レーザダイオードは、低電力レベル又はゼロ電力レベルから高電力レベル又は最大電力レベルまで出力するように別個に制御され得る。抵抗加熱を含むこれらの実施形態では、光源２１０は、基板ホルダ２０１に補足加熱を提供し得る。他の実施形態では、光源２１０は、ただ１つの熱源であり得る。

温度検出器２１２は、例えば、基板ホルダ２０１のベースプレート２０２及び／又はセラミックプレート２０４などと熱接触している温度センサ（図示されず）から、ケーブル束２２２を介して温度フィードバックを受信し得る。ケーブル束２２２は、光ファイバー及び／又は温度の伝達に適した他の媒体を含み得る。幾つかの実施形態では、温度検出器２１２は、処理能力を有し得、及び／又は電子デバイス製造システム２００の他のコントローラ及び／又は構成要素と通信し得る。

光源コントローラ２１４は、光源２１０及び温度検出器２１２に結合され得、各レーザユニット２１８の各レーザダイオードの出力電力を制御するように構成され得る。したがって、光源コントローラ２１４は、基板ホルダ２０１全域の選択された温度及び／又は温度分布を設定及び制御し得る。温度検出器２１２から受信されたフィードバック、及び／又は光源コントローラ２１４におけるプログラミング実行、及び／又は場所によりリストされる設定点温度の表形式のユーザ入力に基づき、光源コントローラ２１４は、全域で均一に、一又は複数の局部化された領域（例えば、方位角領域を含む）にわたって、及び／又はレーザダイオード又は個々のレーザダイオードの群を集合的に制御することによる一又は複数の離散加熱点で、基板ホルダ２０１の温度を調節するように構成され得る。したがって、処理チャンバ２１６で実行される基板処理、及び／又は一又は複数の関連条件により、光源コントローラ２１４は、処理チャンバ２１６で処理されている基板全域での均一性の高い温度分布又は意図的に非均一な温度分布を提供し得る。幾つかの実施形態では、光源コントローラ２１４は、任意の適した温度分布プロファイルを提供し得る。光源コントローラ２１４は、適したプロセッサ、メモリ、及び光源２１０から出力された光電力を制御するように構成された周辺構成要素を有する任意の適したコントローラであり得る。幾つかの実施形態では、光源コントローラ２１４及び／又は光源コントローラ２１４により実行される機能は、追加的に又は代替的には、電子デバイス製造システム２００の全システムコントローラの子部品であり得る、及び／又はその全システムコントローラに組み込まれ得る。レーザダイオードは、単一のエミッタダイオードであり得る。レーザダイオードは、例えば、約９１５ｎｍから約９８０ｎｍまでなどの任意の適した出力波長範囲を有し得る。他の出力範囲が使用されてもよい。出力電力は、約０Ｗから約１０Ｗまでの間で変調され得る。しかしながら、更に高い電力のダイオード（例えば、１０Ｗを上回る）が使用されてもよい。レーザダイオードは、例えば、１０５ミクロンコア直径を有する光ファイバー出力を含み得る。例えば、マサチューセッツ州オックスフォードのＩＰＧ ＰｈｏｔｏｎｉｃｓによるモデルＰＬＤ−１０が使用され得る。他の種類の光源が、代替的には使用され得る。

電子デバイス製造システム２００は、いくつかの実施形態では、３つのレベルの基板温度制御を提供し得る。第１のレベルは、ベースプレート２０２のいくつかの実施形態における冷却チャネルによって提供される冷却を含み得る。第２のレベルは、セラミックプレート２０４のいくつかの実施形態における埋め込み式抵抗ヒータによって提供される加熱を含み得る。そして第３のレベルは、セラミックプレート２０４に対する光源２１０によって提供される画素化した加熱を含み得る。３つのレベルの基板温度制御は、いくつかの実施形態では、３００ｍｍのセラミックプレート全域における１℃未満のターゲットとされる温度制御をもたらし得る、基板の温度分布の微調整を提供し得る。

図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂは、一又は複数の実施形態による、基板ホルダ２０１で使用され得るベースプレート３０２を示している。ベースプレート３０２は、アルミニウム又は他の適した材料から作られ得る。ベースプレート３０２は、ベースプレート３０２の第１の表面３２６に形成された複数のリフレクタ空洞３２４（図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂには、その幾つかだけが符号付けされている）を含み得る。第１の表面３２６は、ベースプレート３０２の上面であり得る。リフレクタ空洞３２４は、例えば、球状、放射線状、及び楕円状などを含む任意の適した形状を有し得る。ベースプレート３０２は、また第１の表面３２６に形成された複数の溝３２８（図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂには、その幾つかだけが符号付けされている）を含み得、溝３２８は、光ファイバーのルート決め用に構成され得る。複数の溝３２８は、第１の表面３２６全域を横方向に延び得る。複数のリフレクタ空洞３２４の各１つは、複数の溝３２８の１つに連結され得る。リフレクタ空洞３２４は、滑らかな鏡面仕上げを作り上げるために電解研磨され得、いくつかの実施形態では、追加的に金めっきされ得る。金めっきすることは、９００〜１０００ｎｍの波長範囲の赤外線エネルギーにとって望ましい鏡面であり得る。他の適した材料が、リフレクタ空洞３２４のめっきに使用されてもよい。リフレクタ空洞３２４及び溝３２８は各々、例えば、任意の適した機械加工処理又はフライス加工処理などの任意の適した方法で、第１の表面３２６に形成され得る。リフレクタ空洞３２４が規則的なグリッドパターンで図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、及び図４Ｂに示されている一方で、他の実施形態では、リフレクタ空洞３２４は、リフレクタ空洞３２４が熱的非均一性を任意選択的に相殺し得る、任意の適したパターン、配列、及び／又は位置で構成され得る。また、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、及び図４Ｂに示される第１の表面３２６全域を横方向に延びる溝３２８のパターンは、任意の適した配列で構成され得る。また更に、いくつかの実施形態では、ベースプレート３０２が、他の数のリフレクタ空洞３２４及び／又は溝３２８を有し得ることに留意されたい。

ベースプレート３０２はまた、複数の溝３２８に受容される複数の光ファイバー４３０を含み得る（明確にするために、図４Ａには、代表的な光ファイバー４３０が４つだけ示されており、図４Ｂには、代表的な光ファイバー４３０が１つだけ示されている）。幾つかの実施形態では、光ファイバー４３０を溝の中に固定するために、溝３２８の一部又はすべてに接着剤が塗布されてもよい。複数の光ファイバー４３０の各１つは、複数のリフレクタ空洞３２４のそれぞれ１つで終端し得る。図５は、リフレクタ空洞３２４で終端する光ファイバー４３０を示している。リフレクタ空洞３２４で終端する各光ファイバー４３０は、各場所における光が、空洞からセラミックプレート２０４に向けられ、熱を作り出すために、光エネルギーがセラミックプレートによって吸収されるような方法で、光をそのリフレクタ空洞３２４に伝送するように構成され得る。光ファイバー４３０は、ステップインデックスマルチモード光ファイバーなどの任意の適した光ファイバーのタイプを含み得る。比較的高い屈曲耐性を示す光ファイバー４３０が使用され得る。約０．２、約０．３、更には約０．４を上回る開口数（ＮＡ）などの比較的高いＮＡファイバーが、使用され得る。

幾つかの実施形態では、光ファイバー４３０は、１つずつ手作業で、溝３２８及び空洞３２４の中に位置付けられ得る。幾つかの実施形態では、複数の光ファイバー４３０の全てでないにせよ幾つかが、複数の溝３２８の幾つかと一致するように金コーティングされ、事前に屈曲され得る。要するに、複数の光ファイバー４３０の少なくとも幾つかは、光ファイバー４３０を選択された半径まで屈曲させるために治具の中に拘束されつつ、アニールされ得る（即ち、真空又は不活性雰囲気の中で約８００℃から９００℃まで加熱され得る）。真空又は不活性雰囲気でアニールを実行することにより、光ファイバーは、ヒドロキシル基（ＯＨ）の吸収又は失透（ 石英ガラスの再結晶）による減成が防止され得る。光ファイバーにおける金コーティングは、昇温での保護を提供する。加熱されると、光ファイバー４３０の内部屈曲応力は、緩むことになり、溝３２８で使用され得るようなタイトな半径に屈曲することができる。続いて冷却されると。光ファイバー４３０は、屈曲形状を保持することになる。これにより、光ファイバー４３０は、接着剤なしで溝３２８に載置することが可能となり、光ファイバー４３０がその場所から跳ね返ることが防止され得る。また、光ファイバーの破損及び／又は故障のリスクが、実質的に低減され得る。図４Ａに示されるように、一又は複数の光ファイバー４３０は、事前に屈曲した部分４３２を有し得る。加えて、ファイバーは、束又はハーネスとして設置され得る。ＰＴＥＥなどの適した材料の熱収縮配管が、束を構成するために使用され得る。

ベースプレート３０２はまた、それを貫通する複数の光ファイバー４３０を受容するように構成された少なくとも１つのフィードスルー孔３３４を含み得る。光ファイバー４３０は、フィードスルー孔３３４を通るファイバーの束として構成され得る。幾つかの実施形態では、ベースプレート３０２は、例えば、図示されたように８つのフィードスルー孔３３４（図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、及び図４Ｂでは、それらの３つだけが符号付けされている）を含み得る。

ベースプレート３０２は、その内部に形成され、冷却剤がそこを通って循環できるように構成された複数の冷却チャネル４０８（図４Ｂに示される）を更に含み得る。冷却剤は、任意の適した気体又は液体を含み得る。幾つかの実施形態では、冷却剤は、ベースプレート３０２に結合された冷却源（図示されず）を介して、ベースプレート３０２に供給され得る。

明確にするために、例えば、ウエハリフトピン、温度センサ、並びに、例えば、クランプ電極用の高圧端子（ベースプレート３０２が静電チャックと使用される場合）及び／又はベースプレート３０２に結合されたセラミックプレートに埋め込まれたヒータなどへの電気的接続用のフィードスルー孔など、当該技術分野で知られているベースプレート３０２のいくつかの特徴が、図面では省略されていることに留意されたい。

図５、図６Ａ、及び図６Ｂを参照すると、光ファイバー４３０のファイバー先端５３６（即ち、出力端）は、一又は複数の実施形態に従って、光学的に透明なエポキシでリフレクタ空洞３２４に固定され得る。光学的に透明なエポキシは、センサカプセル化において知られており、ＮＩＲ（近赤外線）スペクトルで高透明であるエポキシ材料が存在し得る。光学的に透明なエポキシは、様々な粘度、使用温度範囲、及び屈曲性で利用可能であり得る。１つの例は、約９００−１０００ｎｍの波長範囲について約９７％の透過率を有し得るＭａｓｔｅｒｂｏｎｄ ＥＰ３０ＬＶ−１であり得る。

幾つかの実施形態では、光学的に透明なエポキシは、図６Ａ及び図６Ｂに示されるように内部に懸濁された粒子６４０を含み得るエポキシ光ディフューザー６３８であり得る。粒子６４０は、光ファイバー４３０によって放射さえる光を拡散し得る光散乱要素として作用する。幾つかの実施形態では、エポキシ光ディフューザー６３８の利点は、光ファイバー４３０内に反射して戻る電力がほとんど又は全くないということであり得る。粒子６４０は、ガラスミクロスフェア又は他の適するサイズの粒子であり得る。ガラスミクロスフェアは、約１７ミクロンから約１００ミクロンまでの直径範囲の、例えば、カリフォルニア州サンタバーバラのＣｏｓｐｈｅｒｉｃ ＬＬＣなどから入手可能であり得る。幾つかの実施形態では、ガラスミクロスフェアは、光散乱を改善するために金属コーティングされたガラスであり得る。金属コーティングは、例えば、アルミニウム、銀、又は金であり得る。幾つかの実施形態では、粒子６４０は、光ファイバー４３０の直径より小さくすべきである（幾つかの実施形態では、例えば、約１０５ミクロンであり得る）。大きな粒子は、光ファイバー４３０のファイバー先端５３６を潜在的にかつ不利に妨害することがあり、結果として、不十分な光拡散をもたらしたり、及び／又は光エネルギーが光ファイバー４３０内に反射して戻ったりすることがある。

図７に示されるように、エポキシ光ディフューザー７３８は、一又は複数の実施形態に従って、２つの層に適用され得る。第１の層７４２は、ファイバー先端５３６と任意の粒子６４０との間に最小限の間隙を提供するために、光ファイバー４３０のファイバー先端５３６上に塗布される粒子を含まない光学的に透明なエポキシであり得る。第２の層７４４は、リフレクタ空洞３２４を充填するために第１の層７４２上に塗布された、粒子を含まない光学的に透明なエポキシであり得る。

幾つかの実施形態では、適した非エポキシ光ディフューザーが、エポキシ光ディフューザー６３８及び７３８の代わりに使用され得、各光ファイバー４３０が、代替的には、それぞれのリフレクタ空洞３２４に固定され得ることに留意されたい。使用され得る光ディフューザー（エポキシを含まない）は、光学的に透明であっても、粒子を含まなくても、粒子を含んでいても、及び／又はそれらの組み合わせであってもよい。

図１０Ａを参照すると、ファイバー先端１０３６は、光ファイバー１０３０からの光１０５４が、楕円状、放物線状、又は球状のリフレクタ空洞１０２４のおよそ焦点で光ディフューザー粒子１０４０に衝突するように、リフレクタ空洞１０２４に固定され得る。これにより、反射光１０５６が、リフレクタ空洞の反射面からエラストマ接着剤１００３の層を通ってセラミックプレート１００４まで反射され得、反射光１０５６が、加熱するために吸収及び変換され得る。このスキームにより、セラミックプレート１００４にエネルギーが供給されていても、ベースプレート１００２及びその内部でルート決めされる光ファイバーが、セラミックプレート１００４より著しく低い温度で作用できるようになり得る。

図１０Ｂ及び図１０Ｃは、光ファイバーへの後方反射が最小の状態で、光ファイバーからの光が周囲のリフレクタ空洞内へ最適に散乱され得るような、光ファイバー及びディフューザーの構成を示す。図１０Ｂでは、本明細書に記載される種類などの光ディフューザー１０３８は、ディフューザー粒子１０４０が光ファイバー１０３０から分散するすべての光を受けるような十分なサイズのディフューザー粒子１０４０を有し得る。ディフューザー粒子１０４０は、光学的に透明なエポキシ又は別の適した方法を使用して、必ずしもファイバー先端１０３６ではないが、その近くに位置し得る。ファイバー先端１０３６とディフューザー粒子１０４０との間の距離は、散乱効率を最大にし、光ファイバーへの後方反射を最小にすることによって決定され得る。

図１０Ｃは、光ファイバー１０３０の内側コア１０５８が、外側クラッディング１０６０を剥離することにより露出され得、内側コア１０５８に管で送られる光が、拡散法で出射するように化学的手段、レーザ手段、又は機械的手段により粗くなった表面を有し得る、代替的ディフューザー構成を示す。この種のディフューザー先端の光ファイバーは、よく知られており、光線力学的治療又は光活性化抗がん剤治療などのカテーテルベースの医療用途で使用され得る。

図６Ｂ及び図７に戻って、エポキシ光ディフューザー６３８又は７３８の硬化後に、ベースプレート３０２の第１の表面３２６は、幾つかの実施形態では、結合用の清潔で平らな表面を得るために、機械加工され、研磨され得る。例えば、アルミナがドープされたシリコーン接着剤などの材料であり得るエラストマ接着剤６０３は、セラミックプレート６０４をベースプレート３０２に結合し得る。エラストマ接着剤６０３は、各リフレクタ空洞の上に貫通孔６４６を有し得る。結合前に、赤外線吸収剤コーティング６４８が、セラミックプレート６０４の底面（即ち、第１の表面３２６及び各リフレクタ空洞３２４に隣接した表面）に施され得る。赤外線吸収剤コーティング６４８は、例えば、スクリーン印刷又は適したマスクを使用するなどして、リフレクタ空洞３２４上方のエリアだけに施され得る。赤外線吸収剤コーティング６４８は、任意の赤外線吸収剤材料であり得る。例えば、黒色塗料は、適した材料であり得る。代替的には、例えば、イスラエルのＡｃｋｔａｒ Ｌｔｄ．によるＢｌａｃｋ Ｍｅｔａｌ Ｖｅｌｖｅｔ（登録商標）などのコーティングが使用され得る。幾つかの実施形態では、赤外線吸収剤コーティング６４８は、３５０℃までの使用温度を有し得、約１３ミクロンから約２５ミクロンまでの厚さで施され得る。

セラミックプレート６０４は、複数のリフレクタ空洞３２４で終端する複数の光ファイバー４３０を介して、画素化した光ベースの加熱を受けるように構成され得る。幾つかの実施形態では、ベースプレート３０２及びセラミックプレート６０４は、基板エッチング処理用の静電チャックで使用され得る。これらの用途に置いて、セラミックプレート６０４は、比較的薄くてもよい（例えば、約２ｍｍから約５ｍｍ）。そのため、セラミックプレート６０４は、小さな熱源がかなり滑らかな表面温度プロファイルに拡散するほど十分に厚くないことがある。例えば、幾つかの実施形態では、セラミックプレート６０４の表面温度は、エポキシ光ディフューザー６３８を有する各リフレクタ空洞３２４のちょうど上で、約３８℃から約５８℃の最大値まで変化し得る。幾つかの実施形態では、熱スプレッダプレート８５０は、図８Ａ及び図８Ｂの基板ホルダ８００に示されるように、不規則な表面温度を改善するために使用され得る。

熱スプレッダプレート８５０は、レーザエネルギー熱を適した表面温度プロファイルに変換し得る。熱スプレッダプレート８５０は、セラミックプレート８０４とベースプレート８０２との間に挟まれ得る。セラミックプレート８０４は、セラミックプレート２０４及び／又は６０４と類似又は同一であり得、静電電極及び光埋め込み式抵抗ヒータ（どちらも図示されず）を含み得る。ベースプレート８０２は、ベースプレート３０２と類似又は同一であり得、エポキシ光ディフューザー６３８又は７３８と類似又は同一であり得るエポキシ光ディフューザー８３８で各々が充填され得る、複数のリフレクタ空洞８２４を含み得る。代替的には、非エポキシ光ディフューザーが使用され得る。ベースプレート８０２はまた、冷却チャネル１０８又は４０８と類似又は同一であり得る冷却チャネル８０８を含み得る。熱スプレッダプレート８５０は、横方向の熱拡散を提供するためだけに機能し得、例えば、アルミニウム又は窒化アルミニウムなどの高熱伝導材料から構成され得る。窒化アルミニウムは、熱膨張の係数が低いので、選択され得る。他の適した材料が使用されてもよい。

熱スプレッダプレート８５０は、熱スプレッダプレート８５０とベースプレート８０２の第１の表面８２６との間に配置された第１のエラストマ接着剤８０３を介して、ベースプレート８０２の第１の表面８２６に結合され得る。第１のエラストマ接着剤８０３は、各リフレクタ空洞８２４を覆うように位置付けられた貫通孔８４６（図８Ｂには、２つだけが符号化されている）を有し得る。第１のエラストマ接着剤８０３は、エラストマ接着剤６０３と類似又は同一であり得る。結合前に、赤外線吸収剤コーティング６４８に類似又は同一である、赤外線吸収剤が、セラミックプレート８５０の底面（即ち、第１の表面８２６及び各リフレクタ空洞８２４に隣接した表面）に適用され得る。赤外線吸収剤コーティングは、例えば、スクリーン印刷又は適したマスクを使用するなどして、リフレクタ空洞８２４上方のエリアだけに適用され得る。

セラミックプレート８０４は、セラミックプレート８０４と熱スプレッダプレート８５０との間に配置された第２のエラストマ接着剤８０５を介して、熱スプレッダプレート８５０に結合され得る。第２のエラストマ接着剤８０５は、第１のエラストマ接着剤６０３又は８０３と類似又は同一であり得る。

幾つかの実施形態では、セラミックプレート８０４は、約２ｍｍの厚さであり得、窒化アルミニウム熱スプレッダプレート８５０は、約３ｍｍの厚さであり得る。これらの実施形態におけるセラミックプレート８０４の上面８５２全域の温度変化は、約１℃まで低下し得る。

図９は、一又は複数の実施形態による、電子デバイス製造システムの基板ホルダ全域での温度を制御する方法９００を示している。処理ブロック９０２において、方法９００は、ベースプレートの第１の表面に複数の空洞を含むベースプレートを提供することを含み得る。幾つかの実施形態では、ベースプレートは、例えば、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、及び図４Ｂのベースプレート３０２であり得、第１の表面が第１の表面３２６であり得、複数の空洞がリフレクタ空洞３２４であり得る。他の実施形態は、リフレクタ空洞３２４に対して示されたものとは異なる数、パターン、及び／又は構成のリフレクタ空洞を有し得る。

処理ブロック９０４において、方法９００は、各光ファイバーの第１の端が複数の空洞のそれぞれ１つで終端するように、複数の光ファイバーをルート決めすることを含み得る。図４Ａ、図４Ｂ、及び図５に示されたように、複数の光ファイバーは、光ファイバー４３０であり得、第１の端がファイバー先端５３６であり得、複数の空洞がリフレクタ空洞３２４でありうる。各光ファイバー４３０は、各光ファイバー４３０のファイバー先端５３６が、図５で示されたように、それぞれのリフレクタ空洞３２４で終端するように、ルート決めされ得る。

幾つかの実施形態では、方法９００は、ベースプレートが、第１の表面に複数の溝を備えるようにベースプレートを提供することであって、複数の空洞の各１つが複数の溝の１つに連結される、提供することを含み得る。幾つかの実施形態では、複数の溝は、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、及び図４Ｂの溝３２８であり得る。他の実施形態では、溝の数、パターン、及び／又は構成は、溝３２８に対して示されたものと異なることがある。

幾つかの実施形態では、方法９００は、空洞の少なくとも幾つか又は全てにエポキシ光ディフューザーを塗布することを含み得る。例えば、幾つかの実施形態では、エポキシ光ディフューザーは、各リフレクタ空洞３２４又はそれらの幾つかだけに塗布され得る、図６Ａ及び図６Ｂのエポキシ光ディフューザー６３８であり得る。エポキシ光ディフューザー６３８は、光ファイバー４３０から受け取った光を拡散させるための光散乱要素として作用するように内部に懸濁された粒子６４０を含み得る。

幾つかの実施形態では、エポキシ光ディフューザーを塗布することは、粒子を含まない層を複数の空洞の１つで終端する各光ファイバーの各第１の端全域に適用し、次いで粒子を含む層を複数の空洞毎に粒子を含まない層全域に適用することを含み得る。例えば、図７に示されるように、粒子が含まれない層は、リフレクタ空洞３２４で終端する各光ファイバー４３０の各ファイバー先端５３６（例えば、第１の端）全域に適用され得る第１の層７４２であり得る。粒子を含む層は、リフレクタ空洞３２４毎の第１の層７４２全域に適用され得る第２の層７４４であり得る。

幾つかの実施形態では、方法９００はまた、熱スプレッダプレートとベースプレートの第１の表面との間に配置された第１のエラストマ接着剤を介して、熱スプレッダプレートをベースプレートの第１の表面に結合することと、セラミックプレートと熱スプレッダプレートとの間に配置された第２のエラストマ接着剤を介して、セラミックプレートを熱スプレッダプレートに結合することであって、セラミックプレートが上部で基板を受容し支持するように構成されている、結合することと含み得る。例えば、図８Ａ及び図８Ｂに示されるように、熱スプレッダプレートは、熱スプレッダプレート８５０とベースプレート８０２の第１の表面８２６との間に配置された第１のエラストマ接着剤８０３を介して、ベースプレート８０２の第１の表面８２６に結合され得る、熱スプレッダプレート８５０であり得る。そして、セラミックプレートは、セラミックプレート８０４と熱スプレッダプレート８５０との間に配置された第２のエラストマ接着剤８０５を介して、熱スプレッダプレート８５０に結合され得る、セラミックプレート８０４であり得る。

幾つかの実施形態では、方法９００はまた、赤外線吸収剤コーティングをベースプレートの第１の表面に結合されるセラミックプレートの底面に施すことであって、吸収剤コーティングが複数の空洞の各１つに隣接することになる、施すことを含み得る。図６Ｂに示されるように、赤外線吸収剤コーティングは、セラミックプレート６０４の底面（即ち、ベースプレート３０２の第１の表面３２６及びリフレクタ空洞３２４に隣接したセラミックプレート６０４の表面）に施される赤外線吸収剤コーティング６４８であり得る。

幾つかの実施形態又はその一部は、一又は複数の実施形態による処理を実行するために、コンピュータシステム、コントローラ、又は他の電子デバイスをプログラムするために使用され得る、非一時的命令を記憶した機械可読媒体を含み得るコンピュータプログラム製品又はソフトウェアとして提供され得る。

当業者は、本明細書に記載の本発明が広範な実用及び応用を受け入れ可能であることを容易に認識すべきである。本明細書で説明されているものを除く本発明の多くの実施形態及び適応、並びに多くの変形例、変更例、及び同等のアレンジが、本発明の本質又は範囲から逸脱することなく、本発明及びそれについての前述の説明から明らかになるか、又は、それらによって合理的に示唆されることになるだろう。例えば、電子デバイス製造システムに関連して記載されているが、本発明の一又は複数の実施形態は、加工対象物にわたって均一又は不均一な熱分布及び温度制御を必要とする他の種類のシステムと共に使用され得る。したがって、本発明は本明細書で特定の実施形態に関連して詳細に説明されてきたが、本開示は、単に例示的な、本発明の例を提示するものであるに過ぎず、本発明の完全かつ可能な開示を提供するためだけに行われていることが理解されるべきである。本開示は、本発明を開示されている特定の装置、デバイス、アセンブリ、システム、又は方法に限定することではなく、逆に、本発明の範囲に含まれる全ての変更例、均等例、及び代替例を包含することを意図している。

Claims (15)

1. 基板ホルダであって、
   ベースプレートを備え、前記ベースプレートが、
   前記ベースプレートの上面に形成された複数の空洞であって、各空洞が前記上面に開口部を備えた、複数の空洞と、
   前記ベースプレートの裏面から前記上面に延びる複数のフィードスルー孔と、
   複数の光ファイバーの束であって、前記複数の光ファイバーの束の各々が、複数の光ファイバーを有し、前記複数の光ファイバーの束の各１つの少なくとも長さ方向部分が、対応するフィードスルー孔に配置され、前記複数の光ファイバーの各１つが、前記複数の空洞のそれぞれの１つで終端し、前記空洞に光を伝送するように構成されている、複数の光ファイバーの束と
   を備える、
   基板ホルダ。
2. 基板温度制御装置であって、基板ホルダベースプレートを備え、前記基板ホルダベースプレートが、
   前記基板ホルダベースプレートの第１の表面に形成された複数の空洞と、
   前記第１の表面に形成され、光ファイバールート決め用に構成された複数の溝であって、前記複数の空洞の各１つが、前記複数の溝の１つに連結されている、複数の溝と、
   複数の光ファイバーであって、前記複数の光ファイバーの各１つが、前記複数の空洞のそれぞれ１つで終端し、前記空洞に光を伝送するように構成されている、複数の光ファイバーと
   を備える、基板温度制御装置。
3. 基板温度制御装置であって、
   基板ホルダベースプレートであって、
   前記基板ホルダベースプレートの第１の表面に形成された複数の空洞と、
   複数の光ファイバーであって、前記複数の光ファイバーの各１つが、前記複数の空洞のそれぞれ１つで終端し、前記空洞に光を伝送するように構成されている、複数の光ファイバーと
   を備える基板ホルダベースプレートと、
   セラミックプレートと前記基板ホルダベースプレートの前記第１の表面との間に配置されたエラストマ接着剤を介して、前記基板ホルダベースプレートの前記第１の表面に結合されたセラミックプレートと
   を備え、前記セラミックプレートが、前記複数の空洞の各１つに隣接した赤外線吸収剤コーティングを備える、基板温度制御装置。
4. 基板温度制御装置であって、
   基板ホルダベースプレートであって、
   前記基板ホルダベースプレートの第１の表面に形成された複数の空洞と、
   複数の光ファイバーであって、前記複数の光ファイバーの各１つが、前記複数の空洞のそれぞれ１つで終端し、前記空洞に光を伝送するように構成されている、複数の光ファイバーと
   を備える基板ホルダベースプレートと、
   熱スプレッダプレートと前記基板ホルダベースプレートの前記第１の表面との間に配置された第１のエラストマ接着剤を介して、前記基板ホルダベースプレートの前記第１の表面に結合された熱スプレッダプレートと、
   セラミックプレートと前記熱スプレッダプレートとの間に配置された第２のエラストマ接着剤を介して、前記熱スプレッダプレートに結合されたセラミックプレートと
   を備える、基板温度制御装置。
5. 前記複数の空洞の少なくとも幾つかに配置された光ディフューザーを更に備える、請求項２から４の何れか一項に記載の基板温度制御装置。
6. 前記複数の空洞の少なくとも幾つかが、電解研磨されている、金めっきされている、又はその両方である、請求項２から４の何れか一項に記載の基板温度制御装置。
7. 電子デバイス製造システムであって、
   温度検出器と、
   光源と、
   前記温度検出器及び前記光源に結合された光源コントローラと、
   一又は複数の基板を受容するように構成された処理チャンバを備え、前記処理チャンバが前記温度検出器及び前記光源に結合された基板ホルダを備え、前記基板ホルダが上部で前記一又は複数の基板を受容するように構成され、前記基板ホルダは、
   ベースプレートであって、
   前記ベースプレートの上面に形成された複数の空洞であって、各空洞が前記上面に開口部を備えた、複数の空洞と、
   前記ベースプレートの裏面から前記上面に延びる複数のフィードスルー孔と、
   複数の光ファイバーの束であって、前記複数の光ファイバーの束の各々が、複数の光ファイバーを有し、前記複数の光ファイバーの束の各１つの少なくとも長さ方向部分が対応するフィードスルー孔に配置され、前記複数の光ファイバーの各１つが第１の端及び第２の端を有しており、前記第１の端が前記複数の空洞のそれぞれ１つで終端して前記空洞に光を伝送し、前記第２の端が前記光源に結合された、複数の光ファイバーの束と
   を備えるベースプレート
   を備える、
   電子デバイス製造システム。
8. 電子デバイス製造システムであって、
   温度検出器と、
   光源と、
   前記温度検出器及び前記光源に結合された光源コントローラと、
   一又は複数の基板を受容するように構成された処理チャンバとを備え、前記処理チャンバが前記温度検出器及び前記光源に結合された基板ホルダを備え、前記基板ホルダが上部で前記一又は複数の基板を受容するように構成され、前記基板ホルダは、
   ベースプレートであって、
   前記ベースプレートの第１の表面に形成された複数の空洞と、
   複数の光ファイバーであって、前記複数の光ファイバーの各１つが第１の端及び第２の端を有しており、前記第１の端が前記複数の空洞のそれぞれ１つで終端して前記空洞に光を伝送し、前記第２の端が前記光源に結合された、複数の光ファイバーと、
   前記第１の表面に形成され、光ファイバールート決め用に構成された複数の溝であって、前記複数の空洞の各１つが、前記複数の溝の１つに連結されている複数の溝を含む、ベースプレートを備える、
   電子デバイス製造システム。
9. 前記基板ホルダが、セラミックプレートと前記ベースプレートとの間に配置されたエラストマ接着剤を介して、前記ベースプレートに結合されたセラミックプレートを更に備え、前記セラミックプレートが、前記複数の光ファイバーを介して、画素化した光ベースの加熱を受けるように構成されている、請求項７または８に記載の電子デバイス製造システム。
10. 電子デバイス製造システムの基板ホルダ全域で温度を制御する方法であって、
    ベースプレートを提供することとであって、前記ベースプレートは、
    前記ベースプレートの上面に形成された複数の空洞であって、各空洞が前記上面に開口部を備えた、複数の空洞と、
    前記ベースプレートの裏面から前記上面に延びる複数のフィードスルー孔とを備える、ベースプレートを提供することと、
    複数の光ファイバーの束をルート決めすることであって、前記複数の光ファイバーの束の各１つの少なくとも長さ方向部分が、対応するフィードスルー孔に配置され、各光ファイバーの束が複数の光ファイバーを有し、前記ルート決めは、各光ファイバーの第１の端が前記複数の空洞のそれぞれ１つで終端するように、前記複数の光ファイバーをルート決めすることを含む、ルート決めすることと
    を含む方法。
11. 電子デバイス製造システムの基板ホルダ全域で温度を制御する方法であって、
    ベースプレートの第１の表面に形成された複数の空洞と、前記第１の表面に形成され、光ファイバールート決め用に構成された複数の溝とを有するベースプレートを提供することであって、前記複数の空洞の各１つが、前記複数の溝の１つに連結されている、ベースプレートを提供することと、
    各光ファイバーの第１の端が前記複数の空洞のそれぞれ１つで終端するように、複数の光ファイバーをルート決めすることと
    を含む、方法。
12. 電子デバイス製造システムの基板ホルダ全域で温度を制御する方法であって、
    ベースプレートの第１の表面に形成された複数の空洞を備えるベースプレートを提供することと、
    各光ファイバーの第１の端が前記複数の空洞のそれぞれ１つで終端するように、複数の光ファイバーをルート決めすることと
    赤外線吸収剤コーティングを前記ベースプレートの前記第１の表面に結合されるセラミックプレートの底面に施すこととを含み、前記赤外線吸収剤コーティングが前記複数の空洞の各１つに隣接することになる、方法。
13. 電子デバイス製造システムの基板ホルダ全域で温度を制御する方法であって、
    ベースプレートの第１の表面に形成された複数の空洞を備えるベースプレートを提供することと、
    各光ファイバーの第１の端が前記複数の空洞のそれぞれ１つで終端するように、複数の光ファイバーをルート決めすることと、
    熱スプレッダプレートと前記ベースプレートの前記第１の表面との間に配置された第１のエラストマ接着剤を介して、前記熱スプレッダプレートを前記ベースプレートの前記第１の表面に結合することと、
    セラミックプレートと前記熱スプレッダプレートとの間に配置された第２のエラストマ接着剤を介して、前記セラミックプレートを前記熱スプレッダプレートに結合することであって、前記セラミックプレートが上部で基板を受容し支持するように構成されている、結合することと
    を含む、方法。
14. 光ディフューザーを前記複数の空洞の少なくとも幾つかに適用することを更に含む、請求項１０から１３の何れか一項に記載の方法。
15. セラミックプレートを前記ベースプレートの前記第１の表面に結合することを更に含む、請求項１１または１２に記載の方法。
    
    

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