KR102372801B1 - 접합 층의 통합 온도 감지를 갖춘 접합 조립체 - Google Patents

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Abstract

기판, 정전 척, 가열 판, 및 인광 물질을 포함하는 접합 층을 포함하는 조립체, 예를 들어 정전 척이 제공된다. 일 양태에서, 광학 센서는 광학 센서의 시야에서 접합 층의 온도를 검출하도록 접합 층에 근접 배치된다. 인광 물질은 조명되며 사후 감쇠가 광학 센서에 의해 관찰된다. 이러한 정보로부터, 정전 척 및 기판의 온도가 결정되고 가열 요소가 제어기에 의해 조절될 수 있다.

Description

접합 층의 통합 온도 감지를 갖춘 접합 조립체 {BONDED ASSEMBLY WITH INTEGRATED TEMPERATURE SENSING IN BOND LAYER}
본 출원은 그 각각의 전체 내용이 원용에 의해 본 출원에 포함되는, 2014년 7월 8일자로 출원된 미국 가 출원 번호 62/021,937호에 대해서 35 U.S.C.§119(e) 하에서 출원일의 이득을 주장한다.
본 개시는 일반적으로, 가열 조립체에 관한 것이며, 더 구체적으로는 예로서 반도체 처리 장비의 정전 척(chuck)과 기판을 포함하는, 그러한 조립체를 위한 온도 검출 및 제어 시스템에 관한 것이다.
이 부분에서의 서술은 단지, 본 개시에 관한 배경 정보만을 제공하며 종래 기술을 구성하지 않을 수 있다.
가열 조립체는 제한된 공간을 가지며 정밀 제어를 요하는 분야에서 종종 사용된다. 예를 들어, 반도체 처리의 기술분야에서 중에 기판(또는 웨이퍼(wafer))을 유지하고 처리 기판에 균일한 온도 프로파일(temperature profile)을 제공하기 위해서 척 또는 서셉터(susceptor)가 사용된다.
도 1을 참조하면, 정전 척을 위한 종래 기술의 지지 조립체(110)가 예시되며, 이는 매립형 전극(114)을 갖춘 정전 척(112), 및 접착제 층(118)을 통해서 정전 척(112)에 접합되는 가열 판(116)을 포함한다. 히터(120)는 예로서 에치-포일 히터(etched-foil heater)일 수 있는 가열 판(116)에 고정된다. 이러한 히터 조립체는 또다시 접착제 층(124)을 통해서 냉각 판(122)에 접합된다. 기판(126)은 정전 척(112) 상에 배치되며, 전극(114)은 기판(126)을 제자리에 유지하는 정전기력을 발생하도록 전류원(도시 않음)에 연결된다. 무선 주파수(RF) 전원(도시 않음)은 정전 척(112)에 연결되며, 지지 조립체(110)를 둘러싸는 챔버는 접지에 연결된다. 따라서 히터(120)는 물질이 증착되거나 기판(126) 상의 박막이 에칭될 때 기판(126)에 필요한 열을 제공한다. 따라서 히터(120)는 물질이 기판(126)에 증착되거나 기판으로부터 에칭될 때 기판(126)에 필요한 열을 제공한다.
기판(126)의 처리 중에, 에칭될 기판(126)의 변화를 감소시키기 위해서 정전 척(112)의 온도 프로파일을 아주 균일하게 하는 것이 중요하다. 온도 균일성을 개선하기 위한 개선된 장치 및 방법은 다른 분야들 중에서도, 반도체 처리의 기술분야에서 지속적으로 요망되고 있다.
적용 가능한 추가의 분야는 본 발명에서 제공되는 설명으로부터 자명해질 것이다. 그러한 설명과 특정 예는 단지 예시의 목적으로 의도된 것이며 본 개시의 범주를 제한하려는 의도가 아니라는 것을 이해해야 한다.
본 개시의 일 양태에서, 제1 부재, 및 제1 부재에 근접 배치되는 제2 부재를 포함하는 조립체가 제공된다. 제1 부재는 정전 척 또는 기판의 형태를 취할 수 있다. 제2 부재는 가열 판의 형태를 취할 수 있다. 조립체는 제1 부재와 제2 부재 사이에 배치되는 접합 층을 더 포함한다. 접합 층은 제2 부재를 제1층에 고정하며 접합 층의 적어도 일부는 인광 물질로 구성된다. 조립체는 또한, 제1 부재의 온도를 검출하도록 접합 층에 근접 배치되는 광학 센서를 포함한다.
본 개시의 다른 양태에서, 정전 척과 정전 척 아래에 배치되는 가열 판을 포함하는 정전 척 지지 조립체가 제공된다. 지지 조립체는 정전 척과 가열 판 사이에 배치되는 제1 접합 층을 더 포함한다. 제1 접합 층의 적어도 일부는 인광 물질을 포함한다. 지지 조립체는 또한, 인광 물질로 구성되는 제1 접합 층의 일부를 관찰하도록 위치되는 광학 센서를 포함한다. 지지 조립체는 또한, 가열 판에 근접 배치되는 냉각 판 및 가열 판과 냉각 판 사이에 배치되는 제2 접합 층을 포함한다.
본 개시의 또 다른 양태에서, 접합 층을 정전 척과 가열 판 사이에 제공하는 단계를 포함하는 정전 척의 온도를 검출하고 제어하는 방법이 제공된다. 접합 층의 적어도 일부는 인광 물질을 포함한다. 상기 방법은 접합 층에 근접하게 광학 센서를 위치시키는 단계 및 인광 물질로부터 방출되는 광의 감쇠율에 관한 신호를 광학 센서로부터 수신하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 광학 센서로부터 수신한 신호에 기초하여 접합 층의 온도를 결정하는 단계, 및 가열 판의 온도를 제어하는 단계를 더 포함한다.
본 개시를 더 잘 이해할 수 있게 하기 위해서, 예로서 주어지는 본 개시의 다양한 양태들이 이제 설명될 것이며, 다음의 첨부 도면이 참조된다:
도 1은 종래의 정전 척을 위에서 본 측면도이며,
도 2는 본 개시의 원리에 따라서 구성되는 기판, 정전 척, 접합 층, 가열 판, 및 광학 센서를 도시하는 횡단 측면도이며,
도 3은 본 개시의 원리에 따라서 구성되는 기판, 정전 척, 가열 판, 냉각 판, 두 개의 접합 층, 및 두 개의 광학 센서를 도시하는 다른 양태의 조립체의 횡단 측면도이며,
도 4는 본 개시의 원리에 따라서 구성되는 기판, 정전 척, 접합 층, 및 조립체의 측면에 배치되는 구멍을 갖춘 가열 판을 도시하는 또 다른 양태의 조립체의 횡단 측면도이며,
도 5는 본 개시의 원리에 따라서 구성되는 가열 요소 및 광학 센서를 도시하는 다른 양태의 조립체의 부분 평면도이며,
도 6은 시간에 대한 인광 물질의 세기에 대한 예를 도시하는 차트이며,
도 7은 정전 척의 온도에 대한 감쇠율의 상관관계를 나타내는, 제어기에 의해 사용되는 교정 데이터의 예를 도시하는 차트이다.
본 발명에서 설명되는 도면은 단지 예시의 목적이며 어떤 식이든 본 개시의 범주를 제한하려는 의도가 아니다.
다음의 설명은 사실상, 단지 예시적일 뿐이며 본 개시, 용례, 또는 용도를 제한하려는 의도가 아니다.
일반적으로, 광섬유 감지 경우에, 단기간 동안에 인광 물질을 조명하기 위해서 광원이 사용되며, 이에 대응하여 인광 물질이 방출하는 광선(light radiation)을 검출하기 위해서 광학 신호 처리기가 사용된다. 인광물질 광선의 감쇠율은 그의 온도에 비례하며, 따라서 그 물체의 온도가 결정될 수 있다. 그러한 광섬유 감지는 예를 들어, 원용에 의해 그 전체가 본 발명에 포함되는 미국 특허 제4,652,143호 및 제4,776,827호에 구체적으로 기재되어 있다.
본 발명에서 사용된 대로의 용어 "광학 센서(optical sensor)"는 인광 물질의 온도를 감지하고 결정하는데 사용되는 광섬유 광 가이드(guide) 및 광학 신호 처리기 모두를 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
도 2를 참조하면, 기판(12), 정전 척(14), 가열 판(20) 및 정전 척(14)과 가열 판(20) 사이에 배치되는 접합 층(16)을 포함하는 조립체(10)가 도시된다. 접합 층(16)은 가열 판(20)을 정전 척(14)에 고정하고 광학적으로 투명한 기질(matrix)(27) 내에 배치되는 인광 물질(26)을 포함한다. 기질(27)은 실리콘 접합 물질과 같은 실제 접합 물질일 수 있다. 대안으로, 인광 물질(26)은 기질(27)과 혼합될 수 있으며, 그 후에 이러한 복합 물질은 접합 층(16) 물질과 조합된다. 또한, 접합 층(16)으로부터 분리된, 기질(27)이 있을 수도 없을 수도 있는 인광 물질(26)이 전제 접합 층(16) 전반에 걸쳐서 균일하게 혼합될 수 있거나, 접합 층(16) 전반에 걸쳐서 단지 특정 구역에만 위치될 수 있다. 따라서, 본 발명에서 도시되는 특정 예시들은 본 개시의 범주를 제한하는 것으로서 해석되어서는 안 된다.
일 양태에서, 가열 판(20)에는 또한, 접합 층(16)의 하부 측(28)의 인광물질 부분을 광학 센서(24)에 노출하는 구멍(22)이 형성되며, 그 구멍(22) 내부에 광학 센서가 배치된다. 작동시, 광학 센서(24)는 인광 물질(26)을 조명하고 그 후에 인광 물질(26)의 감쇠로부터 광을 수용하여 접합 층(16)의 온도를 결정하며, 접합 층은 전도에 의해서 정전 척(14)과 기판(12)에 열적으로 연결된다. 이러한 정보는 제어기(54)로 보내져서, 정전 척(14)과 기판(12)의 온도를 결정하고 제어한다.
가열 판(20)은 정전 척(14)에 대한 지지를 제공한다. 가열 판은 또한, 정전 척(14)의 온도를 변경시키는데 사용될 수 있는 하나 이상의 가열 요소(18)를 포함할 수 있다. 가열 판(20)은 금속 또는 다른 열 전도성 물질로 만들어질 수 있다.
접합 층(16)은 가열 판(20)을 정전 척(14)에 고정한다. 접합 층은 실리콘 탄성 중합체, 감압 접착제, 글라스 프릿(glass frit), 세라믹 에폭시, 또는 인듐의 층과 같은 다수의 물질로 만들어질 수 있다. 접합 층(16)은 조립체(10)의 작동 온도 범위 전반에 걸쳐 가열 판(20)과 정전 척(14)을 효과적으로 고정할 뿐만 아니라, 도포 이전에 인광 물질(26)을 포함할 수 있어야 한다. 접합 층(16)은 또한, 다우 코닝(Dow Corning)에 의해 제작되는 Sylgard® 184 상표명의 실리콘 화합물과 같은 투명하고, 열전도성인 탄성 중합체 물질로 만들어질 수 있다. 접착력은 결합 표면에 프라이머(primer)의 첨가로 개선될 수 있다. 접합 강도, 온도 범위, 열 전도성, 점성, 경도, 경화-시간, 및 접합 층(16) 두께에 대한 요건에 따라서 다양한 광학적으로 투명한 실리콘 탄성 중합체가 사용될 수 있다.
인광 물질(26)은 접합 층(16)에서 혼합되고, 혼합 후에도 그의 인광 특성을 유지할 수 있어야 한다. 인광 물질(26)은 크기가 약 1 내지 약 100 μ일 수 있는 작은 미립자 크기의 분말로 만들어지는 경우에 접합 층(16)에 더욱 쉽게 혼합될 수 있다. 접합 층(16) 물질 대 인광 물질(26)의 혼합비는 적용 요건에 의존한다. 더 높은 신호 강도는 대략 25 중량%와 같은 더 높은 농도의 인광 물질로부터 얻어질 수 있다. 대안으로, 개선된 접합 강도와 탄성은 대략 1 중량%와 같은 더 낮은 농도비의 인광 물질에 의해 달성될 수 있다.
인광 물질(26)은 일반적으로, 종래의 LED 소스(source)에 의해 여기될 수 있는 무기질 인이다. 적합한 인광 물질(26)의 예는 예로서, Al2O3:Cr3 +, Mg28Ge10O48:Mn4+, 또는 Mg4FGeO6:Mn4 +을 포함한다. 이들 특정 화합물은 단지 예시적인 것이며 인광 물질(26)로서 사용될 수 있는 화합물의 범위를 제한하는 것으로 해석해서는 안 된다. 일반적으로, 이러한 용례에서 사용될 수 있는 화합물은 약 380nm 내지 약 650nm의 흡수 대역 및 약 500nm 내지 약 950nm의 여기 대역을 나타낼 것이며, 상기 대역에서 적용에 대한 필수 온도 범위를 초과하는 온도에서 강력한 감쇠 시간 의존성을 가진다. 주어진 온도에서 더 짧은 감쇠 시간 상수를 갖도록 선택되는 물질은 더 빠른 갱신율을 가능하게 할 수 있다. 다양한 다른 물질이 사용될 수 있으며, 온도 범위, 인광성 감쇠율, 비용, 및 상업적 이용 가능성에 대한 이들의 적용 적합성에 기초하여 선택될 수 있다.
접합 층(16)에의 인광 물질(26)의 혼합 공정은 인광 물질(26)이 접합 층(16)의 단지 일부에만 배치되는지 또는 접합 층(16)의 전체에 배치될 것인지에 의존한다. 인광 물질(26)이 접합 층(16)의 전체에 혼합될 경우에, 접합 층(16) 물질이 혼합될 때 인광 물질 분말이 첨가될 수 있다. 그러나 인광 물질(26)이 단지, 접합 층(16) 물질의 일부에만 배치될 경우에, 가열 판(20) 또는 정전 척(14)에 먼저 접합 층(16) 물질을 도포하는 것이 바람직할 수 있다. 그 후에, 인광 물질(26)은 광학 센서(24)와 정렬될, 예컨대 가열 판(20)의 구멍(22)과 정렬될 접합 층(16)에 혼합될 수 있다. 선택적으로, 인광 물질(26)은 전체 접합 층(16)이 도포된 이후에 특정 위치에 있는 접합 층(16)에 혼합될 수 있다.
도 3을 참조하면, 다른 가능한 양태의 조립체에 대한 횡단면이 도시된다. 도 2의 양태와 유사하게, 이러한 양태는 기판(12), 정전 척(14), 가열 요소(18) 및 광학 센서(24)의 배치를 허용하는 구멍(22)을 갖춘 가열 판(20), 및 인광 물질(26)을 포함하는, 가열 판(20)과 정전 척(14) 사이의 제1 접합 층(16)을 포함한다. 그러나, 도 3은 냉각 요소(36)를 갖춘 추가의 냉각 판(34)을 도시한다. 가열 판(20)과 냉각 판(34) 사이에는 제2 접합 층(32)이 있을 수 있다.
냉각 판(34)은 가열 판(20)과 정전 척(14)으로부터 냉각 판(34)으로 열을 전달한다. 냉각 판(34)은 열을 효과적으로 전도하는 금속 또는 다른 물질로 만들어질 수 있다. 냉각 판(34)의 냉각 요소(36)는 대류 열전달을 제공하기 위한 유체 통로를 포함할 수 있다. 냉각 판(34)에는 또한 제1 및 제2 구멍(22, 40)이 형성될 수 있다. 냉각 판(34)의 제1 구멍(22)은 가열 판(20)에 의해 형성되는 구멍(22)과 정렬될 수 있어서 광학 센서(24)가 구멍(22)에 배치되어 제1 접합 층(16)을 관찰할 수 있게 한다. 제2 구멍(40)은 인광 물질(26)을 포함하는 제2 접합 층의 하부 측(50)의 인광물질 부분과 정렬될 수 있다.
제2 광학 센서(38)는 인광 물질(26)을 조명하고 그의 감쇠율을 관찰하기 위해서 제2 구멍(40)에 배치될 수 있다. 이러한 정보는 두 개의 접합 층(16, 32) 전역의 열 구배를 모델화하고 정전 척(14)과 가열 판(20)의 가열 또는 냉각 속도를 더 정확하게 제어하는데 사용될 수 있다. 제2 광학 센서(38), 또는 추가의 광학 센서(도시 않음)가 필요에 따라서 추가의 정확성 또는 반복성을 위해 사용될 수 있다. 본 개시의 이러한 양태에서의 광학 센서(24 및 38)는 단지 예시적으로 도시된 바와 같은 구멍(22, 40) 내부에 배치될 필요가 없다는 것을 또한 이해해야 하며, 인광 물질을 갖는 접합 층에 대한 광학 센서의 구성을 제한하는 것으로서 해석해서는 안 된다.
제2 접합 층(32)은 제1 접합 층(16)과 유사한 범위의 물질로 만들어질 수 있다. 유사하게, 제2 접합 층(32)의 일부에 혼합될 수 있는 인광 물질(26)의 범위는 제1 접합 층(16)과 유사할 수 있다.
또한, 조립체(30)는 기판(12)의 온도에 대한 고정밀 제어를 달성하기 위한 추가의 튜닝 층(tuning layer)(도시 않음)을 포함할 수 있다. 이러한 튜닝 층은 가열 판(20)의 가열 요소(18)에 더하여 기판(14)의 열 분포를 미세하게 조정하는데 사용되는 추가의 가열 요소를 포함할 수 있다. 그러한 튜닝 층의 조성, 기능, 및 통합에 대한 세부사항은 예로서 미국 특허 공개 번호 2013/0161305호 및 이의 관련 패밀리 출원들(family of applications)에서 찾을 수 있으며, 이들은 본 출원과 공동 소유이고 그 전체의 내용은 전체적으로 원용에 의해 본 발명에 포함된다.
도 4를 참조하면, 또 다른 양태의 조립체(48)에 대한 횡단면이 도시된다. 도 2와 유사하게, 이러한 양태는 기판(12), 정전 척(14), 가열 요소(18)를 갖춘 가열 판(20), 및 접합 층(46)을 포함한다. 그러나, 도 4에 도시된 양태는 조립체의 측면에 구멍(44)을 형성한 가열 판(20)을 가진다. 광학 센서(24)는 접합 층(46)의 프로파일을 관찰하기 위해서 이러한 구멍 내부에 배치될 수 있다. 접합 층(46)의 단지 일부가 인광 물질을 포함할 수 있지만, 도 4의 접합 층(46)의 주변의 적어도 일부는 인광 물질(27)을 포함한다. 이는 광학 센서(24)가 접합 층(46)을 관찰하고 그 영역에서 정전 척(14)의 온도를 측정하기 위해서 접합 층(46)의 원주 주변의 어느 곳이든 위치되거나 접합 층 내부에 매립될 수 있게 한다. 추가의 양태에서, 광학 센서(24) 그 자체는 접합 층(46)의 외부에 물리적으로 유지되기보다는 접합 층(46) 내부에 매립될 수 있다.
가열 판(20)에는 적어도 두 방향에서 접합 층(46)의 측면에 구멍(44)이 형성될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 가열 판(20)은 정전 척(14)의 일부를 둘러싸도록 가열 판(20)의 기저부 위로 상승하는 측벽(42)을 포함할 수 있다. 측벽(42)은 가열 판(20)의 기저부 주위의 원주에 배열되거나 가열 판(20)의 기저부를 완전히 둘러싸는 부분일 수 있다. 가열 판(20)의 구멍(44)은 정전 척(14)과 가열 판(20)의 기저부 사이의 공간에서 접합 층(46)을 노출하는 이러한 측벽(42)의 개구(45)에 의해 형성될 수 있다.
대안으로, 광학 센서(24)는 접합 층(46)의 프로파일을 관찰하기 위해서 측벽(42)없이 가열 판(20)의 기저부에 배치될 수 있다. 그러한 구성에서, 구멍(44)은 정전 척(14)과 가열 판(20) 사이의 공간에 의해 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 또 다른 양태의 조립체(58)를 위한 가열 판(20)의 부분 평면도가 도시된다. 이러한 양태에서, 가열 요소(18)의 하나의 가능한 구성이 도시된다. 추가로, 광학 센서(24)가 배치될 수 있는 위치를 나타내는 다수의 구멍(22)이 가열 판(20)에 도시된다. 추가의 광학 센서(24)뿐만 아니라, 제어기(54) 및 가열 요소 전원(56)이 가열 판(20)의 원주 주위에 도시된다.
도 5에 도시된 가열 요소(18)는 가열 판(20)의 표면을 덮도록 균일하게 이격된 간격으로 배열될 수 있는 단일의 저항 가열 요소(18)를 포함한다. 저항 가열 요소(18)의 단부는 와이어(52)에 의해 전원(56)에 연결된다. 대안으로, 가열 요소는 가열 판(20)의 표면(60)의 개별 영역 또는 구역을 덮는 개별 가열 요소로서 배열될 수 있다. 이들 가열 요소는 와이어(52)에 의해 직렬 또는 병렬, 또는 다른 회로 구성으로 전원(56)에 연결될 수 있다. 추가로, 본 개시의 범주에 속하는 한, 다른 것들 중에서도 층진, Kapton® 및 세라믹과 같은 상이한 유형의 히터에 더하여, 가열 요소의 다양한 배열이 사용될 수 있으며, 따라서 본 발명의 특정 예시와 설명은 본 개시의 범주를 제한하는 것으로서 해석되어서는 안 된다.
가열 판(20)의 표면과 원주 주위에 형성된 다중 구멍(22)은 정전 척(14)의 온도를 측정하는데 융통성과 반복성을 허용한다. 각각 구멍(22)은 정전 척(14)의 많은 부분에 대한 지속적인 온도 감시를 제공하기 위해서 다수의 정전 척(14)에 의해서 점유될 수 있다. 대안으로, 몇몇 광학 센서가 필요에 따라 정전 척(14)의 특정 구역에 대한 감시를 허용하기 위해서 임의의 구멍(22) 내측에 삽입되거나 그로부터 제거될 수 있다.
도 6을 참조하면, 접합 층(16)에 혼합된 인광 물질(26)의 감쇠를 광학 센서(24)가 어떻게 측정하는지에 관한 예를 제공하는 차트가 도시된다. 최초에, 광학 센서(24)는 광 펄스에 의해 인광 물질을 조명함으로써 인광 물질(26)을 여기시킨다. 그 후에, 인광 물질(26)은 일정 기간에 걸쳐 감쇠하는 인광물질 광선을 확인 가능한 세기로 방출한다. 광학 센서는 공식
Figure 112017010348693-pct00001
에 따라 시간 상수(τ)를 결정하기 위해서 이러한 감쇠율 세기를 사용하며, 여기서 I는 세기이며, t는 시간, 그리고 k는 상수 값이다. 인광물질 광선의 시간(τ) 상수는 특정 인광 물질(26)에 의존한다.
조립체(10)는 사용 전에 광학 센서(들)(24) 및 제어기(54)와 함께 교정될 수 있다. 결과적으로, 제어기(54)는 인광 물질(26)의 감쇠의 시간 상수에 관한 정보를 수신하고 다양한 광학 센서 위치에서 접합 층(16)의 온도를 결정할 수 있다.
도 7을 참조하면, 조립체(10)용 제어기(54)를 교정하는데 사용될 수 있는 데이터의 예를 제공하는 차트가 도시된다. 제어기(54)는 정전 척(14) 또는 기판(12)의 온도와 인광 물질(26)의 감쇠율이 연관되도록 구성될 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 접합 층(16)의 온도는 접합 층(16)의 인광 물질(26)에 대한 감쇠율을 관찰함으로써 결정될 수 있다. 실험 활용 또는 열역학적 모델화를 통해서, 정전 척(14)의 온도는 접합 층(16)의 온도로부터 예측될 수 있다. 그러므로 제어기(54)는 감쇠율의 범위가 정전 척(14) 온도의 상관 범위와 관련되도록 교정될 수 있다. 원한다면 기판(12)의 온도를 예측하기 위해서 유사한 공정이 사용될 수 있다. 제어기(54)가 정전 척(14)의 온도를 결정할 때, 제어기(54)는 필요에 따라 가열 요소(18)의 출력을 변경하고 정전 척(14)의 온도를 조절하도록 전원(56)을 변경시킬 수 있다.
본 개시는 사실상, 단지 예시적일 뿐이며, 따라서 개시의 요지에서 벗어나지 않는 변형은 본 개시의 범주 내에 속하도록 의도된다. 예를 들어, 복합 접합 층(즉, 별도의 결합제가 있거나 없거나, 접합 물질과 인광 물질을 갖는)은 온도 검출이 바람직한 조립체의 임의의 부재들 사이에 사용될 수 있으며, 이들 부재는 가열 부재, 냉각 부재, 이들의 조합, 또는 다른 기능의 부재로서 기능을 하거나 그렇지 않을 수 있다. 그러한 변형은 본 개시의 사상과 범주에서 벗어나는 것으로서 간주되지 않는다.

Claims (20)

  1. 제1 부재;
    상기 제1 부재에 근접 배치되는 제2 부재;
    상기 제1 부재와 제2 부재 사이에 배치되며, 상기 제2 부재를 제1 부재에 고정하고 인광 물질을 포함하는 접합 층; 및
    광학 센서의 시야에서 접합 층의 온도를 검출하도록 접합 층에 근접 배치되는 적어도 하나의 광학 센서를 포함하고,
    상기 접합 층은 단일의 층이고, 상기 인광물질이 상기 접합 층의 일부로 포함되고, 상기 접합 층은 상기 제1 부재와 상기 제2 부재를 접합하는 기능과 인광물질의 광선을 적어도 하나의 온도 측정을 위한 광학 센서를 향하여 방출하는 기능의 두 가지 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 부재는 정전 척이며 상기 제2 부재는 반도체 처리시 지지 조립체에 사용하기 위한 가열 판인 것을 특징으로 하는 조립체.
  3. 청구항 2에 있어서,
    적어도 하나의 가열 요소가 가열 판 내부에 매립되는 것을 특징으로 하는 조립체.
  4. 청구항 2에 있어서,
    적어도 하나의 가열 요소가 가열 판에 고정되는 것을 특징으로 하는 조립체.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 인광 물질의 감쇠율에 따라서 접합 층의 온도를 결정하고 그에 따라서 적어도 하나의 가열 요소를 제어하도록 광학 센서로부터의 신호를 수신하고 처리하는 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  6. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 가열 판에 근접 배치되는 튜닝 층(tuning layer)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 광학 센서는 접합 층의 하부 측을 관찰하도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  8. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제2 부재를 통해 연장하는 구멍을 더 포함하며, 상기 광학 센서는 구멍 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 인광 물질은 구멍과 정렬되는 접합 층의 적어도 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  10. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 인광 물질은 접합 층의 적어도 일부에 혼합되는 인광물질 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  11. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 광학 센서의 적어도 일부는 접합 층에 매립되는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 접합 층은 실리콘 탄성 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 접합 층은 세라믹 에폭시를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 접합 층은 감압(pressure sensitive) 접착제인 것을 특징으로 하는, 조립체.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 접합 층은 중량%로,
    75% 내지 99%의 실리콘; 및
    1% 내지 25%의 인광물질 분말의 조성을 포함하는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  16. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 광학 센서는 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  17. 청구항 2에 있어서,
    상기 정전 척과 가열 판 사이에 배치되는 인광 물질을 포함하는 접합 층이 제1 접합 층이며; 상기 조립체는:
    상기 인광 물질을 관찰하도록 위치되는 광학 센서;
    상기 가열 판에 근접 배치되는 냉각 판; 및
    상기 가열 판과 냉각 판 사이에 배치되는 제2층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  18. 정전 척의 온도를 검출하고 제어하는 방법에 있어서,
    적어도 일부가 인광 물질을 포함하는 접합 층을 정전 척과 가열 판 사이에 제공하는 단계;
    상기 접합 층에 근접하게 광학 센서를 위치시키는 단계;
    상기 인광 물질로부터 방출되는 광의 감쇠율에 관한 신호를 광학 센서로부터 수신하는 단계;
    상기 광학 센서로부터 수신한 신호에 기초하여 접합 층의 온도를 결정하는 단계; 및
    상기 가열 판의 온도를 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 접합 층은 단일의 층이고, 상기 정전 척을 상기 가열 판에 접합하는 기능과 온도 감지를 위해 상기 인광물질의 광선을 상기 광학 센서를 향하여 방출하는 기능의 두 가지 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는, 정전 척의 온도를 검출하고 제어하는 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 광의 감쇠율의 범위가 정전 척과 관련된 온도의 상관 범위와 연관되도록 제어기를 교정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 정전 척의 온도를 검출하고 제어하는 방법.
  20. 삭제
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11112301B2 (en) * 2015-06-09 2021-09-07 Sol Inc. Method for correcting optical sensor array module through characteristic evaluation
JP6531675B2 (ja) * 2016-02-29 2019-06-19 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置
JP6965255B2 (ja) 2016-03-14 2021-11-10 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials, Incorporated チャッキング解除工程中に静電チャック上の残留電荷を除去する方法
JP6703872B2 (ja) * 2016-03-28 2020-06-03 日本碍子株式会社 ヒータ及びそのヒータを備えるハニカム構造体
CN108511510B (zh) * 2017-02-28 2021-04-30 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 温度监控晶圆以及腔室温度的监控方法
US10746608B2 (en) * 2017-03-22 2020-08-18 Lumasense Technologies Holdings, Inc. Photoluminescent thermometric target
KR20190138315A (ko) * 2017-05-03 2019-12-12 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 고온 세라믹 가열기 상의 통합형 기판 온도 측정
JP7282769B2 (ja) * 2017-11-28 2023-05-29 エヴァテック・アーゲー 基板処理装置、基板を処理する方法及び処理加工物を製造する方法
DE112019002575T5 (de) * 2018-05-22 2021-03-11 Watlow Electric Manufacturing Company Faseroptische Sonde mit dualem Dichtungs- und Kompressionselement
US11367597B2 (en) * 2018-07-05 2022-06-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Electrostatic chuck and plasma processing apparatus including the same
WO2020037430A1 (en) * 2018-08-24 2020-02-27 Radialis Medical, Inc. Liquid cooling system for precise temperature control of radiation detector for positron emission mammography
KR20210070556A (ko) * 2019-12-05 2021-06-15 세메스 주식회사 기판 처리 장치
US11630001B2 (en) * 2019-12-10 2023-04-18 Applied Materials, Inc. Apparatus for measuring temperature in a vacuum and microwave environment
US10793772B1 (en) 2020-03-13 2020-10-06 Accelovant Technologies Corporation Monolithic phosphor composite for sensing systems
KR102542513B1 (ko) * 2020-09-29 2023-06-14 세메스 주식회사 기판 처리 장치
US11359976B2 (en) * 2020-10-23 2022-06-14 Accelovant Technologies Corporation Multipoint surface temperature measurement system and method thereof
US11353369B2 (en) 2020-11-05 2022-06-07 Accelovant Technologies Corporation Optoelectronic transducer module for thermographic temperature measurements
CN113110644B (zh) * 2021-04-26 2022-09-16 北京北方华创微电子装备有限公司 静电卡盘的温度控制方法和温度控制系统
WO2023215970A1 (en) * 2022-05-12 2023-11-16 Photon Control Inc. Fiber optic temperature sensor having encapsulated sensing element

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002520587A (ja) * 1998-07-10 2002-07-09 センズアレイ コーポレイション 統合されたウェーハ温度センサ
US6481886B1 (en) 2000-02-24 2002-11-19 Applied Materials Inc. Apparatus for measuring pedestal and substrate temperature in a semiconductor wafer processing system
JP2013074251A (ja) * 2011-09-29 2013-04-22 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd 静電チャック装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4652143A (en) 1984-11-29 1987-03-24 Luxtron Corporation Optical temperature measurement techniques
GB8621077D0 (en) 1986-09-01 1986-10-08 Gen Electric Co Plc Temperature sensing system
US20010054601A1 (en) * 1996-05-13 2001-12-27 Jian Ding Low ceiling temperature process for a plasma reactor with heated source of a polymer-hardening precursor material
JPH06170670A (ja) 1992-12-08 1994-06-21 Fuji Electric Co Ltd 静電チャック装置およびその運転方法
US5775808A (en) 1996-06-19 1998-07-07 Applied Materials, Inc. Apparatus for real-time, in situ measurement of temperature and a method of fabricating and using same
JP3653879B2 (ja) * 1996-08-07 2005-06-02 ソニー株式会社 蛍光式温度計
US7080940B2 (en) 2001-04-20 2006-07-25 Luxtron Corporation In situ optical surface temperature measuring techniques and devices
US6538872B1 (en) * 2001-11-05 2003-03-25 Applied Materials, Inc. Electrostatic chuck having heater and method
JP4666903B2 (ja) 2003-11-26 2011-04-06 京セラ株式会社 ウェハ支持部材
US7578616B2 (en) * 2005-09-22 2009-08-25 Lam Research Corporation Apparatus for determining a temperature of a substrate and methods therefor
US7560007B2 (en) * 2006-09-11 2009-07-14 Lam Research Corporation In-situ wafer temperature measurement and control
US7651269B2 (en) * 2007-07-19 2010-01-26 Lam Research Corporation Temperature probes having a thermally isolated tip
JP5357639B2 (ja) 2009-06-24 2013-12-04 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
US9371148B1 (en) 2009-08-14 2016-06-21 Nucoat, Inc. Methods and articles for image transfer
JP5618638B2 (ja) * 2010-06-07 2014-11-05 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置または試料載置台
JP5957812B2 (ja) * 2011-06-21 2016-07-27 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置
CN202192864U (zh) 2011-08-25 2012-04-18 江阴市天顺彩印有限公司 热转印用荧光薄膜
CN104067691B (zh) 2011-08-30 2017-04-19 沃特洛电气制造公司 高清晰度加热器和操作方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002520587A (ja) * 1998-07-10 2002-07-09 センズアレイ コーポレイション 統合されたウェーハ温度センサ
US6481886B1 (en) 2000-02-24 2002-11-19 Applied Materials Inc. Apparatus for measuring pedestal and substrate temperature in a semiconductor wafer processing system
JP2013074251A (ja) * 2011-09-29 2013-04-22 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd 静電チャック装置

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