KR102400092B1 - 제거가능 광 섬유들을 갖는 광학적 가열식 기판 지지 조립체 - Google Patents

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Abstract

기판 지지부는 상단 표면 및 바닥 표면을 포함하는 플레이트를 포함하며, 여기서, 상단 표면은 기판을 지지하기 위한 것이다. 플레이트는 전극, 하나 또는 그 초과의 저항성 가열 엘리먼트들, 제1 복수의 채널들, 및 제1 복수의 채널들 내의 복수의 광 섬유들을 더 포함하며, 여기서, 복수의 광 섬유들은 기판 지지부로부터 제거가능하다.

Description

제거가능 광 섬유들을 갖는 광학적 가열식 기판 지지 조립체
[0001] 본 발명의 실시예들은 광학적 가열을 사용하여 기판 온도를 제어하기 위한 장치에 관한 것이다.
[0002] 종래의 전자 디바이스 제조 시스템들은 하나 또는 그 초과의 프로세스 챔버들을 포함할 수 있다. 일부 전자 디바이스 제조 시스템들에서, 하나 또는 그 초과의 프로세스 챔버들은, 이송 챔버 및 하나 또는 그 초과의 로드 락 챔버들을 갖는 메인프레임 하우징 주위에 배열될 수 있다. 이들 시스템들은 프로세스 챔버 내에 삽입된 기판(예컨대, 웨이퍼)에 대해 프로세스를 수행할 수 있는 하나 또는 그 초과의 프로세스 챔버들을 채용할 수 있다. 프로세싱은 기판 상에 박막을 증착하는 데 사용되는 화학 기상 증착(CVD) 프로세스, 이를테면 플라즈마-강화 화학 기상 증착(PECVD) 프로세스, 또는 다른 고온 프로세스를 포함할 수 있다. 프로세싱 동안, 웨이퍼들은 페데스탈(예컨대, 기판 지지부) 상에 안착될 수 있고, 프로세스 동안 하나 또는 그 초과의 시간들에서 웨이퍼들의 온도가 제어(예컨대, 가열 또는 냉각)될 수 있다. 종래에, 일부 실시예들에서, 가열은 페데스탈 내에 제공된 저항성 가열기들에 의해 제공될 수 있다.
[0003] 그러나, 그러한 고온 프로세싱 동안 기판에 걸친 온도의 작은 변동들로도 차동 프로세싱이 야기될 수 있다는 것(예컨대, 불균등한 증착 가능성이 있음)이 인식되어야 한다.
[0004] 일 양상에서, 기판 지지부는 상단 표면 및 바닥 표면을 포함하는 플레이트를 포함하며, 여기서, 상단 표면은 기판을 지지하기 위한 것이다. 플레이트는 전극, 하나 또는 그 초과의 저항성 가열 엘리먼트들, 제1 복수의 채널들, 및 제1 복수의 채널들 내의 복수의 광 섬유들을 더 포함하며, 여기서, 복수의 광 섬유들은 기판 지지부로부터 제거가능하다.
[0005] 다른 양상에서, 기판 지지 조립체는 상단 표면 및 바닥 표면을 포함하는 세라믹 플레이트를 포함하며, 여기서, 상단 표면은 기판을 지지하기 위한 것이고, 세라믹 플레이트는 복수의 광 섬유들을 수용하기 위한 제1 복수의 채널들을 더 포함한다. 기판 지지 조립체는 세라믹 플레이트의 바닥 표면에 본딩된 세라믹 샤프트를 더 포함하며, 세라믹 샤프트는 공동을 포함한다. 기판 지지 조립체는 세라믹 샤프트의 공동 내에 삽입된 섬유 가이드를 더 포함하며, 섬유 가이드는 제2 복수의 채널들을 포함하고, 여기서, 제2 복수의 채널들 중 제2 채널은 제1 복수의 채널들 중 제1 채널 내로 복수의 광 섬유들 중 제1 광 섬유를 가이딩하기 위한 것이다.
[0006] 다른 양상에서, 기판 지지 조립체는 상단 표면 및 바닥 표면을 포함하는 세라믹 플레이트를 포함하며, 여기서, 상단 표면은 기판을 지지하기 위한 것이고, 세라믹 플레이트는 복수의 광 섬유들을 수용하기 위한 제1 복수의 채널들을 더 포함한다. 기판 지지 조립체는 세라믹 플레이트의 바닥 표면에 본딩된 세라믹 샤프트를 더 포함하며, 세라믹 샤프트는 공동 및 제2 복수의 채널들을 포함하고, 여기서, 제2 복수의 채널들 중 제2 채널은 제1 복수의 채널들 중 제1 채널 내로 복수의 광 섬유들 중 제1 광 섬유를 가이딩하기 위한 것이다.
[0007] 다른 양상에서, 정전 척을 개장(refurbish)하는 방법은 복수의 제거가능 광 섬유들을 포함하는 정전 척에서 결함(faulty) 광 섬유를 식별하는 단계를 포함하며, 여기서, 복수의 제거가능 광 섬유들 각각은 정전 척 내의 제1 복수의 채널들 중 하나 내부에 있다. 방법은 정전 척 내의 제1 복수의 채널들 중 제1 채널로부터 결함 광 섬유를 제거하는 단계를 더 포함하며, 여기서, 제1 채널은 정전 척의 상단 표면에 실질적으로 평행하다. 방법은 정전 척 내의 제1 채널 내에 새로운 광 섬유를 삽입하는 단계를 더 포함한다.
[0008] 본 발명의 이들 및 다른 실시예들에 따라, 다수의 다른 양상들이 제공된다. 본 발명의 실시예들의 다른 특징들 및 양상들은 다음의 상세한 설명, 첨부 청구항들, 및 첨부 도면들로부터 더 완전히 명백하게 될 것이다.
[0009] 본 발명의 실시예들은, 유사한 참조부호들이 유사한 엘리먼트들을 표시하는 첨부 도면들의 도들에서 제한적인 것이 아니라 예로서 예시된다.
[0010] 도 1은 실시예들에 따른, 하나 또는 그 초과의 프로세스 챔버들에서 광 섬유 가열을 포함하는 전자 디바이스 프로세싱 시스템의 개략적인 평면도를 예시한다.
[0011] 도 2는 실시예들에 따른, 광 섬유들이 채널들에 놓여 있는, 광 섬유 가열을 포함하는 기판 온도 제어 시스템의 개략적인 부분 단면도를 예시한다.
[0012] 도 3은 실시예들에 따른, 채널들(예컨대, 스포크들) 내의 광 섬유들의 포지셔닝을 도시하기 위해 상부 부재가 제거된 기판 지지 조립체의 일부의 개략적인 평면도를 예시한다.
[0013] 도 4a는 채널 내의 광 섬유의 포지셔닝의 제1 실시예를 도시하는, 기판 지지 조립체의 일부의 확대 부분 단면도를 예시한다.
[0014] 도 4b는 채널 내의 시스 배리어를 갖는 광 섬유의 포지셔닝의 제2 실시예를 도시하는, 기판 지지 조립체의 일부의 확대 부분 단면도를 예시한다.
[0015] 도 4c는 채널 내의 광 섬유의 일 실시예를 도시하는, 기판 지지 조립체의 일부의 확대 부분 단면도를 예시한다.
[0016] 도 4d는 채널 내의 광 섬유의 다른 실시예를 도시하는, 기판 지지 조립체의 일부의 확대 부분 단면도를 예시한다.
[0017] 도 5는 다양한 채널들의 패턴들을 도시하기 위해 상부 부재가 제거된, 실시예들에 따른 기판 지지 조립체의 일부의 개략적인 상면 평면도를 예시한다.
[0018] 도 6a는 다양한 채널들의 구불구불한 구성을 도시하기 위해 상부 부재가 제거된, 실시예들에 따른 기판 지지 조립체의 일부의 개략적인 상면 평면도를 예시한다.
[0019] 도 6b는 실시예들에 따른, 채널 내에 삽입되도록 적응된 섬유 조립체의 일부의 부분 측면도를 예시한다.
[0020] 도 7a는 세라믹 샤프트 및 섬유 가이드의 일 실시예의 투시도를 예시한다.
[0021] 도 7b는 도 7a의 세라믹 샤프트 및 섬유 가이드의 측단면도를 예시한다.
[0022] 도 8a는 세라믹 샤프트 및 섬유 가이드의 다른 실시예의 투시도를 예시한다.
[0023] 도 8b는 도 8a의 세라믹 샤프트 및 섬유 가이드의 측단면도를 예시한다.
[0024] 도 9는 가열을 위한 광 섬유들을 포함하는 기판 지지 조립체를 제조하는 방법을 도시하는 흐름도를 예시한다.
[0025] 도 10은 제거가능 광 섬유들을 포함하는 기판 지지 조립체를 개장하는 방법을 도시하는 흐름도를 예시한다.
[0026] 본 발명의 실시예들은 제거가능 광 섬유들을 보유하기 위한 채널들을 포함하는 정전 척 및 기판 지지 조립체를 제공한다. 광 섬유들은 정전 척 내의 금속 함유 삽입물들 및/또는 세라믹 재료 상에 충돌하는 광자들에 의해 열 에너지를 전달하는 데 사용될 수 있다.
[0027] 고온으로 기판들을 프로세싱하도록 적응된 전자 디바이스 제조 시스템들 내에서, 매우 정밀한 온도 제어가 유익할 수 있다. 일부 전자 디바이스 제조 시스템들, 이를테면 PECVD 시스템들에서, 시스템들은 500 ℃ 초과, 600 ℃ 초과의 동작 온도들로 동작하도록 구성 및 적응되며, 심지어 650 ℃만큼 높은 온도가 유익할 수 있다. 부가적으로, 다른 반도체 디바이스 제조 시스템들, 이를테면 에칭 시스템들, 퍼니스들 등에서 또한 높은 온도들이 바람직할 수 있다. 온도 제어를 달성하기 위해, 구역화된 저항성 가열을 활용하는 다양한 방법들이 채용되었다.
[0028] 본 발명의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따르면, 전자 디바이스 프로세싱 시스템들은, 고온 프로세싱이 제공되는 동안, 개선된 기판 온도 제어를 제공하도록 적응된 기판 지지 조립체들을 포함한다. 본원에서 설명되는 장치, 시스템들, 및 방법들은, 고온, 이를테면 200 ℃ 초과, 500 ℃ 초과, 및 심지어 약 650 ℃에서 기판의 온도를 열적으로 제어하도록 적응된 정전 척과 같은 온도-제어식 플랫폼을 제공함으로써, 개선된 온도 제어를 제공할 수 있다. 또한, 온도-제어식 플랫폼은 120 ℃ 내지 200 ℃의 온도들과 같은 더 낮은 온도들에서 사용될 수 있다.
[0029] 일부 실시예들에서, 기판 지지 조립체는 기판 지지부, 이를테면 정전 척을 포함할 수 있다. 정전 척은 온도-제어식 플랫폼으로서 작용하는 세라믹 플레이트를 포함할 수 있다. 부가적으로, 기판 지지 조립체는 세라믹 플레이트의 바닥 표면에 본딩(예컨대, 확산 본딩)된 세라믹 샤프트를 포함한다. 부가적으로, 기판 지지 조립체는 세라믹 샤프트 내의 공동 내에 삽입된 섬유 가이드를 포함할 수 있다. 다수의 광 섬유들이 섬유 가이드에 형성된 채널들을 통해 그리고 세라믹 플레이트에 형성된 부가적인 채널들 내로 라우팅될 수 있다. 광 섬유들은 개별적으로 또는 하나 또는 그 초과의 다발들로 섬유 가이드 내의 제1 채널들을 통해 진입하고, 세라믹 플레이트 내의 제2 채널들 내로 (예컨대, 수평으로 또는 각을 이루어) 연장되고, 세라믹 플레이트 내의 다수의 타겟 위치들에서 종결(terminate)된다. 다수의 광 섬유들은 개별적으로-제어가능한 픽셀화된(pixelated) 열 소스들을 제공하는 데 사용될 수 있거나, 또는 선택적으로, 픽셀화된 소스들이 구역적으로 제어될 수 있다. 광 섬유 가열은 일차 열 소스로서 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 다른 형태들의 온도 제어, 이를테면 저항성 가열에 대한 보충으로서 사용될 수 있다. 광 섬유 가열을 포함하는 것은 온도 튜닝의 개선된 범위 및 유연성을 제공할 수 있다.
[0030] 광 섬유들은 형성 동안 기판 지지부 내에 삽입될 수 있거나, 또는 기판 지지 조립체가 형성된 후에 조립 동안 기판 지지부 내에 삽입될 수 있다. 그러고 난 후에, 광 섬유들 중 임의의 광 섬유가 개별적으로 또는 다발들로 기판 지지부로부터 제거될 수 있다. 이어서, 새로운 광 섬유들은 제거된 광 섬유들이 내부에 위치되었던 채널들 내로 삽입될 수 있다. 광 섬유들이 고장날 때, 그 고장난 광 섬유들이 교체될 수 있다. 따라서, 기판 지지 조립체는 하나 또는 그 초과의 고장난 광 섬유들을 교체함으로써 개장될 수 있다.
[0031] 채널-라우팅 광 섬유 가열을 포함하는 예시적인 기판 지지 조립체들 및 정전 척들, 전자 디바이스 프로세싱 시스템들, 및 방법들의 추가적인 세부사항들은 본원에서 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명된다.
[0032] 실시예들은, 세라믹 플레이트 및 세라믹 플레이트에 본딩된 세라믹 샤프트를 포함하는 기판 지지 조립체를 참조하여, 본원에서 설명된다. 그러나, 대안적인 실시예들에서, 세라믹 플레이트 대신에 금속 플레이트가 사용될 수 있다. 부가적으로, 일부 실시예들에서, 세라믹 샤프트 대신에 금속 샤프트가 사용될 수 있다. 예컨대, 금속 플레이트 및/또는 금속 샤프트는 알루미늄 또는 스테인리스 강일 수 있다. 따라서, 실시예들은 세라믹 샤프트에 본딩된 세라믹 플레이트, 금속 샤프트에 본딩된 세라믹 플레이트, 금속 샤프트에 본딩된 금속 플레이트, 또는 금속 샤프트에 본딩된 세라믹 플레이트를 포함할 수 있다. 금속 플레이트 및/또는 금속 샤프트가 사용되는 경우에, 플레이트는, 예컨대 납땜(brazing)에 의해, 샤프트에 본딩될 수 있다. 본원에서 세라믹 플레이트를 설명하는 모든 실시예들이 금속 플레이트를 대신 포함하도록 변형될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 부가적으로, 본원에서 세라믹 샤프트를 설명하는 모든 실시예들이 금속 샤프트를 대신 포함하도록 변형될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
[0033] 도 1은 본 발명의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른, 광 섬유 가열을 포함하는 전자 디바이스 프로세싱 시스템(100)의 예시적인 실시예의 개략적인 평면도를 예시한다. 전자 디바이스 프로세싱 시스템(100)은 이송 챔버(102)를 정의하는 벽들을 갖는 하우징(101)을 포함할 수 있다. 예컨대, 벽들은 측벽들, 플로어, 및 천장을 포함할 수 있다. 로봇(103)(점선 원으로서 도시됨)이 이송 챔버(102) 내에 적어도 부분적으로 하우징될 수 있다. 로봇(103)은 로봇(103)의 이동가능 암들의 동작을 통해 다양한 목적지들로 기판들을 배치하거나 또는 다양한 목적지들로부터 기판들을 인출하도록 구성 및 적응될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같은 “기판들”은 전자 디바이스들 또는 전기 회로 컴포넌트들을 제조하는 데 사용되는 아티클(article)들, 이를테면, 실리콘-함유 웨이퍼들 또는 아티클들, 패터닝된 또는 마스킹된 실리콘 웨이퍼들 또는 아티클들 등을 의미할 것이다. 그러나, 본원에서 설명되는 장치, 시스템들, 및 방법들은 기판의 고온 제어가 유익한 모든 경우에서 광범위한 유용성을 가질 수 있다. 본 발명의 실시예들은 약 200 ℃ 초과, 500 ℃ 초과, 약 650 ℃, 또는 한층 더 높은 온도들과 같은 제어되는 고온 가열에 유용할 수 있다.
[0034] 도시된 실시예에서, 로봇(103)은, 이송 챔버(102)에 커플링되고 이송 챔버(102)로부터 접근 가능한 다양한 챔버들을 서비스하도록 적응된 임의의 적합한 타입의 로봇일 수 있다. 로봇(103)은 SCARA(selective compliance assembly robot arm) 로봇 또는 다른 적합한 로봇 타입일 수 있다.
[0035] 로봇(103)의 다양한 암들의 모션은, 로봇 제어기(104)로부터 복수의 구동 모터들을 포함하는 구동 조립체(미도시)로의 적합한 커맨드들에 의해 제어될 수 있다. 로봇 제어기(104)로부터의 신호들은, 프로세스 챔버들(106A 내지 106C)과 하나 또는 그 초과의 로드 락 챔버들(110C) 사이에서 기판들의 이동이 발생하도록, 로봇(103)의 다양한 컴포넌트들의 모션을 발생시킬 수 있다. 다양한 센서들, 이를테면 위치 인코더들 등에 의해 컴포넌트들 중 하나 또는 그 초과에 적합한 피드백 메커니즘들이 제공될 수 있다. 로봇(103)은 하우징(101)의 벽(예컨대, 플로어 또는 천장)에 부착되도록 적응된 베이스를 포함할 수 있다. 로봇(103)의 암들은 하우징(101)에 대하여 (도시된 바와 같은) X-Y 평면에서 이동가능하도록 적응될 수 있다. 기판들을 운반하도록 적응된 임의의 적합한 수의 암 컴포넌트들 및 엔드 이펙터들(종종 “블레이드들”이라고 지칭됨)이 사용될 수 있다.
[0036] 부가적으로, 일부 실시예들에서, 로봇(103)의 구동 조립체는 Z-축 모션 능력을 포함할 수 있다. 특히, 하나 또는 그 초과의 로드 락 챔버들(110C) 및 프로세스 챔버들(106A 내지 106C)에 기판들을 배치하고, 하나 또는 그 초과의 로드 락 챔버들(110C) 및 프로세스 챔버들(106A 내지 106C)로부터 기판들을 집어내기 위해, (도 1의 도면 안으로 그리고 밖으로의) 수직 방향을 따르는 암들의 수직 모션이 제공될 수 있다.
[0037] 도시된 실시예에서, 이송 챔버(102)는, 이송 챔버(102)에 커플링되고 이송 챔버(102)로부터 접근 가능한 하나 또는 그 초과의 프로세스 챔버들(106A 내지 106C)을 가질 수 있으며, 그 하나 또는 그 초과의 프로세스 챔버들(106A 내지 106C) 중 적어도 일부는 내부에 삽입된 기판들에 대해 고온 프로세싱을 수행하도록 적응된다. 프로세스 챔버들(106A 내지 106C)은 하우징(101)의 면(facet)들에 커플링될 수 있으며, 각각의 프로세스 챔버(106A 내지 106C)는 기판들에 대해 적합한 프로세스(예컨대, PECVD 프로세스 또는 에칭 프로세스)를 수행하도록 구성될 수 있고 동작가능할 수 있다. 본원에서 설명되는 채널-라우팅 광 섬유 가열을 포함하는 기판 지지 조립체(130)는 높은 온도에서 발생하는 다른 프로세스들, 이를테면 물리 기상 증착 및 이온 주입 등에 대해 유용성을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 특히, 본 발명의 양상에 따르면, 프로세스 챔버들(106A 내지 106C)에서 발생하는 프로세스들 중 하나 또는 그 초과는 채널-라우팅 광 섬유 가열에 의한 온도 제어를 포함할 수 있다.
[0038] 전자 디바이스 프로세싱 시스템(100) 내에서, 기판들은 팩토리 인터페이스(108)로부터 수용될 수 있고, 또한, 로드 락 장치(110)의 로드 락 챔버(110C)를 통해 이송 챔버(102)로부터 팩토리 인터페이스(108) 내로 빠져나갈 수 있다. 팩토리 인터페이스(108)는 팩토리 인터페이스 챔버(108C)를 형성하는 벽 표면들을 갖는 임의의 인클로저일 수 있다. 하나 또는 그 초과의 로드 포트들(112)이 팩토리 인터페이스(108)의 일부 표면들 상에 제공될 수 있고, 하나 또는 그 초과의 로드 포트들(112)은, 이를테면 하나 또는 그 초과의 로드 포트들(112)의 전방 표면에 하나 또는 그 초과의 기판 캐리어들(114)(예컨대, FOUP(front opening unified pod)들)을 수용(예컨대, 도킹)하도록 구성 및 적응될 수 있다.
[0039] 팩토리 인터페이스(108)는 팩토리 인터페이스 챔버(108C) 내에 종래의 구성의 적합한 로드/언로드 로봇(116)(점선으로 도시됨)을 포함할 수 있다. 로드/언로드 로봇(116)은 하나 또는 그 초과의 기판 캐리어들(114)의 내부로부터 기판들을 인출하도록, 그리고 로드 락 장치(110)의 하나 또는 그 초과의 로드 락 챔버들(110C) 내에 기판들을 공급하도록 구성될 수 있고 동작할 수 있다.
[0040] 본 발명의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따르면, 기판 지지부(예컨대, 정전 척)를 포함하는 기판 지지 조립체(130)가 프로세스 챔버들(106A 내지 106C) 중 하나 또는 그 초과에 제공될 수 있다. 이하의 내용으로부터 명백하게 될 바와 같이, 기판의 광-기반 가열을 제공하도록 적응된 채널-라우팅 광 섬유 가열이 기판 지지 조립체(130)에 의해 제공될 수 있다. 본원의 설명은 프로세스 챔버(106B)에 기판 지지 조립체(130)를 제공하는 것에 집중할 것이다. 그러나, 다른 프로세스 챔버들(106A, 106B) 중 하나 또는 둘 모두에 동일한 기판 지지 조립체(130)가 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 지지 조립체(130)는 모든 프로세스 챔버들(106A 내지 106C)에 포함될 수 있다. 기판 지지 조립체(130)를 포함하는 더 많은 또는 더 적은 수의 프로세스 챔버들이 제공될 수 있다.
[0041] 이제 도 1 및 도 2를 참조하면, 일부 실시예들에서, 기판(240)의 하나 또는 그 초과의 부분들의 온도를 타겟 온도로 제어하기 위해, 기판 지지 조립체(130)에 의해 제공되는 채널-라우팅 광 섬유 가열과 함께, 하나 또는 그 초과의 열 엘리먼트들(242)(예컨대, 저항성 가열 엘리먼트들)에 커플링될 수 있는 온도 유닛(122)이 사용될 수 있다. 열 엘리먼트들(저항성 가열 엘리먼트들)(242)은 기판 지지부(예컨대, 세라믹 플레이트 또는 정전 척)의 제1 레벨의 온도 제어를 제공할 수 있으며, 광 섬유들은 기판 지지부(예컨대, 세라믹 플레이트 또는 정전 척)의 제2 레벨의 온도 제어를 제공할 수 있다.
[0042] 시스템 레벨에서, 도시된 실시예에서는, 기판 온도 제어 시스템(120)에 의해 온도 제어가 제공될 수 있다. 기판 온도 제어 시스템(120)은 전자 디바이스 프로세싱 시스템(100)의 하위부일 수 있다. 기판 온도 제어 시스템(120)은 온도 유닛(122)을 포함할 수 있으며, 그 온도 유닛(122)은 열 엘리먼트들(242)(예컨대, 금속 저항성 가열 엘리먼트들 또는 트레이스들)에 커플링되어 전력을 제공할 수 있고, 그리고 챔버들(예컨대, 프로세스 챔버들(106A, 106B, 106C)) 중 하나 또는 그 초과에 대한 온도 제어(예컨대, 가열)의 일차 소스를 구성할 수 있다.
[0043] 일부 실시예들에서, 광학적 가열 시스템(124)이 온도 유닛(122) 및 열 엘리먼트들(242)과 함께 보충 가열 시스템으로서 동작할 수 있다. 다른 실시예들에서, 광학적 가열 시스템(124)은 하나 또는 그 초과의 프로세스 챔버들(106A 내지 106C) 내에서 기판들(240)을 가열하도록 적응된 유일한 가열 시스템일 수 있다.
[0044] 광학적 가열 시스템(124)은 기판 지지 조립체(130)에 커플링된(예컨대, 광학적으로 커플링된) 광 소스 어레이(125), 및 광학적 제어기(126)를 포함할 수 있다. 기판 온도 제어 시스템(120)은, 챔버(예컨대, 프로세스 챔버(106B)) 내에서 온도 제어되고 있는 기판(240)의 온도를 제어하도록 동작하는 온도 제어기(128)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 온도 제어기(128)는 온도 유닛(122)을 제어하도록 동작할 수 있고, 광학적 제어기(126)와 인터페이스할 수 있다. 따라서, 온도 제어기(128)는, 기판 지지 조립체(130)와 열적으로 접촉하는 기판(240)의 온도를 제어하기 위해, 온도 유닛(122) 및 광학적 제어기(126)와 통신하는 데 사용될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 위치들로부터 적합한 온도 피드백이 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 온도 제어기(128) 및/또는 광학적 제어기(126)는 기판 지지 조립체(130) 내에 삽입된 광 센서들로부터 온도 피드백을 수신할 수 있으며, 이는 본원에서 더 설명될 것이다.
[0045] 이제 도 2 및 도 3을 참조하면, 광학적 가열 시스템(124)에 포함된 기판 지지 조립체(130)가 더 상세히 설명된다. 광학적 가열 시스템(124)은 기판 지지 조립체(130)를 포함할 수 있으며, 그 기판 지지 조립체(130)는 플랫폼(예컨대, 매립된 척킹 전극 및 세라믹 플레이트를 포함하는 정전 척)을 포함할 수 있고, 그 플랫폼 상에 기판(240)(점선으로 도시됨)이 안착될 수 있거나 또는 열적으로 접촉할 수 있다. 도시된 바와 같이, 기판 지지 조립체(130)는, 매립된 전극들, 저항성 가열 엘리먼트들, 채널들 등을 갖는 세라믹 플레이트(234)를 포함하는 정전 척을 포함한다. 부가적으로, 기판 지지 조립체(130)는 세라믹 플레이트(234)에 본딩된 세라믹 샤프트(232)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 기판 지지 조립체는 세라믹 샤프트(232) 내의 공동 내에 삽입된 섬유 가이드(244)를 더 포함한다. 세라믹 플레이트(234)에 복수의 채널들(235)이 형성된다. 부가적인 복수의 채널들이 섬유 가이드(244) 및/또는 세라믹 샤프트(232)에 형성된다. 광-기반 가열을 제공하도록 적응된 복수의 광 섬유들(236)이 세라믹 샤프트(232) 및/또는 섬유 가이드(244) 내의 채널들을 통해 라우팅되고, 정전 척의 세라믹 플레이트(234) 내의 채널들(235) 내로 연장된다.
[0046] 도시된 바와 같이, 복수의 광 섬유들(236)은 채널들(235) 내로 측방향으로 연장되도록 구성된다. 본원에서 사용되는 바와 같은, 측방향으로 연장되는 것은 (광 섬유의 길이방향 축을 따르는) 광 섬유의 길이가 채널들(235) 내로 수평으로 통과하는 것을 의미한다. 채널들(235)은 세라믹 플레이트(234)의 상부 표면 평면에 실질적으로 평행하게 연장되도록 배향될 수 있다. 채널들(235)에 광 섬유들(236)을 놓기 때문에, 평행으로부터의 일부 약간의 편차가 가능하다. 복수의 채널들(235)은 임의의 적합한 패턴으로 제공될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 패턴은 복수의 방사상 스포크(radial spoke)들을 포함한다. 다른 적합한 채널 패턴들이 사용될 수 있다.
[0047] 복수의 광 섬유들(236)은 기판(240)의 광-기반 가열을 제공하도록 적응된다. 복수의 광 섬유들(236)은 채널들(235) 내의 다수의 반경방향 위치들에서 종결될 수 있다(예컨대, 도 3 참조). 광 섬유들(236)은 개별적으로 또는 다발로서(예컨대, 섬유들의 그룹으로서) 세라믹 샤프트(232) 및/또는 섬유 가이드(244)를 통과할 수 있고, 이어서, 채널들(235) 내로 휘어지고 측방향으로 연장될 수 있다. 광학적 가열 시스템(124)은 복수의 광 소스들(238)을 포함하는 광 소스 어레이(125)를 포함할 수 있으며, 그 복수의 광 소스들(238)은 복수의 광 섬유들(236) 중 적어도 일부, 그리고 바람직하게는 대부분 또는 전부에 커플링된다. 광학적 제어기(126)는, 복수의 광 섬유들(236) 내로 채널링되고 복수의 광 섬유들(236)에 의해 운반되는 광 파워(예컨대, 세기)를 제어하도록 구성될 수 있다.
[0048] 동작 시에, 복수의 광 섬유들(236) 중 적어도 일부에서 운반되는 광은 세라믹 플레이트(234)의 국부적 부분들을 가열하고, 그리고 그에 따라, 적어도 전도에 의해 기판(240)을 가열하는 데 사용된다. 일부 실시예들에서, 채널들의 단부들 근처에서 세라믹 플레이트에 금속 함유물(metal containing object)들(미도시)이 매립된다. 금속 함유물들은 광 섬유들에 의해 방출되는 광자들을 흡수할 수 있고, 흡수의 결과로서 가열될 수 있다. 복수의 광 섬유들(236)이 타겟 위치들에 위치되고 종결되는 경우에, 세라믹 플레이트(234)의 다수의 국부적 부분들이 가열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 국부화된 가열은 온도 유닛(122) 및 열 엘리먼트들(242)에 의해 제공되는 온도 제어와 함께 이루어질 수 있다. 다른 실시예들에서, 복수의 광 섬유들(236)에 의한 국부화된(예컨대, 픽셀화된) 가열은 세라믹 플레이트(234)에 제공되는 유일한 가열일 수 있다.
[0049] 예컨대, 일부 실시예들에서, 온도 제어는, 약 200 ℃ 초과, 약 500 ℃ 초과, 약 600 ℃ 초과, 또는 심지어 약 650 ℃, 또는 더 높은 온도의 공칭 온도로 기판(240)(점선으로 도시됨)이 가열되게 할 수 있다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 온도 제어는, 약 600 ℃ 내지 약 700 ℃의 공칭 온도로 기판(240)(점선으로 도시됨)이 가열되게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 그러한 가열은 하나 또는 그 초과의 프로세스 챔버들(106A 내지 106C) 내에서 기판들(240)에 대해 수행될 수 있다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 온도 제어는, 이를테면 PECVD 프로세스에서, 기판(240)(점선으로 도시됨)이 가열되게 할 수 있다.
[0050] 일부 실시예들에서, 열 엘리먼트(242)는 세라믹 플레이트(234)를 공칭 온도로 가열하기 위한 일차 가열 소스를 제공할 수 있고, 광 섬유들(236)은 보조 또는 보충 가열 소스들로서 작용할 수 있으며, 그에 따라, 공칭 온도는 한계들 사이, 이를테면, 예컨대, 공칭 온도로부터 약 +/- 5 ℃ 사이, 공칭으로부터 약 +/- 10 ℃ 사이, 또는 심지어 공칭으로부터 약 +/- 25 ℃ 사이에서 추가로 조정될 수 있다. 더 강력하거나 또는 덜 강력한(더 큰 또는 더 작은 광 출력 파워를 갖는) 광 소스들(238)을 사용하여, 다른 온도 조정 정도들이 달성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 양상들에 따르면, 온도 제어는 픽셀화 기초로 광 섬유 가열에 의해 구현될 수 있다.
[0051] 광 섬유들(236) 중 일부는 섬유 종결부에서 다양한 광학적 특징부들을 포함할 수 있으며, 그 다양한 광학적 특징부들은 확산 방출기(diffuse emitter), 렌즈형 팁(lensed tip), 또는 각을 이루는 절단부(angled cleave)를 포함한다. 그러한 광학적 특징부들은 확산기의 하나 또는 그 초과의 표면들로 광을 지향시키거나, 또는 그렇지 않으면, 광이 광 섬유(236) 내로 역으로 반사되는 것을 최소화하는 데 사용될 수 있다.
[0052] 이제, 광 섬유 가열의 동작이 설명될 것이다. 예컨대, 기판(240)의 공칭 타겟 온도가 약 650 ℃이지만, 세라믹 플레이트(234)의 설계 또는 프로세스 챔버(106B) 내의 기하학적 또는 열적 이상들 또는 다른 차이들이 기판(240)의 모든 부분들에 걸쳐 공칭 온도를 달성하는 것을 어렵게 하는 경우에, 온도 유닛(122) 및 커플링된 열 엘리먼트들(242)에 의해 제공되는 임의의 열에 부가하여, 보조 가열이 광학적 가열 시스템(124)에 의해 제공될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 임의의 타겟 온도 프로파일을 만족시키기 위하여, 국부화된 영역들을 조정하기 위해, 광학적 가열 시스템(124)에 의해 보조 가열이 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 광학적 가열 시스템(124)은 기판(240)의 실질적으로 균일한 온도 프로파일을 제공하기 위해, 국부화된 영역들을 조정하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 일부 실시예들에서, 타겟 온도 프로파일은 의도적으로 불-균일하게 이루어질 수 있다.
[0053] 또한, 일부 실시예들에서, 광학적 가열 시스템(124)이 가열의 유일한 소스일 수 있다는 것(즉, 온도 유닛(122) 또는 열 엘리먼트들(242)이 존재하지 않음)이 명백해야 한다. 이 실시예에서, 광학적 제어기(126)가 존재하는 유일한 온도 제어기일 수 있으며, 개별적으로 또는 구역적으로, 개별적인 광 섬유들(236)에 대해 광 세기를 조정함으로써, 국부화된 영역들의 온도를 조정할 수 있다.
[0054] 세라믹 플레이트(234) 및 세라믹 샤프트(232)는 동일한 세라믹 재료로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 세라믹 플레이트(234) 및 세라믹 샤프트(232)는 알루미늄 질화물(AlN)이다. 다른 실시예에서, 세라믹 플레이트(234) 및 세라믹 샤프트(232)는 알루미늄 산화물(Al2O3)이다. 세라믹 플레이트(234)와 세라믹 샤프트(232)는, 세라믹 샤프트(232)와 세라믹 플레이트(234)를 포함하는 단일 모놀리식(monolithic) 세라믹 바디를 형성하기 위해 확산 본딩되었을 수 있다. 실시예들에서, 세라믹 샤프트(232)의 외부는 프로세싱 챔버에 노출될 수 있다. 일부 구현들에서, 프로세싱 챔버는 플라즈마 환경(예컨대, 불소 플라즈마 환경)에 노출될 수 있고, 그리고/또는 감소된 압력으로(예컨대, 진공으로) 펌프다운(pump down)될 수 있다. 세라믹 샤프트(232)의 내부는 플라즈마 환경으로부터 보호될 수 있다.
[0055] 전기 라인들이 열 엘리먼트들(242)(가열 엘리먼트들이라고 또한 지칭됨) 및/또는 하나 또는 그 초과의 전극들에 연결되기 위한 접근로(access)를 제공하기 위해, 세라믹 샤프트의 벽 내에 하나 또는 그 초과의 홀들이 드릴링될 수 있다. 전극들은 기판 지지 조립체에 기판을 고정시키는 데 사용되는 척킹 전극, 및/또는 무선 주파수(RF) 전극을 포함할 수 있다. 척킹 전극은 세라믹 플레이트 쪽으로 기판을 끌어당기기 위해 정전력들을 사용할 수 있다. 세라믹 플레이트(234)의 상부 표면과 기판(240)의 배면 사이의 영역 내로 헬륨이 펌핑될 수 있게 하기 위해, 세라믹 샤프트의 벽 내에 홀들이 또한 드릴링될 수 있다.
[0056] 도시된 실시예에서, 도시된 바와 같이, 중앙에 위치된 단일 공동이 세라믹 샤프트(232)를 통해 제공된다. 이어서, 세라믹 샤프트(232) 내의 공동 내에 섬유 가이드(244)가 삽입된다. 일 실시예에서, 공동은 원형 공동이며, 섬유 가이드는 원통형이다(원통형 형상을 가짐). 일 실시예에서, 섬유 가이드(244)는 다수의 채널들을 포함하는 금속 원통이다. 섬유 가이드(244)를 위해 사용될 수 있는 금속들의 예들은 스테인리스 강 및 알루미늄을 포함한다. 채널들은 섬유 가이드(244)의 벽들에 드릴링된 홀들일 수 있거나, 또는 섬유 가이드의 외측 둘레 내에 머시닝(machine)된 그루브(groove)들일 수 있다. 섬유 가이드(244)는 세라믹 샤프트(232)로부터 제거가능할 수 있다. 또한, 부수적인 통로들(245)이 리프트 핀들(246), 온도 프로브들 등을 수용하기 위해 세라믹 바디(234)를 통해 포함될 수 있다.
[0057] 대안적인 실시예들에서, 별개의 섬유 가이드(244)가 사용되지 않는다. 대신에, 세라믹 샤프트(232)는, 채널들(235) 내로 광 섬유들을 라우팅하기 위해 세라믹 샤프트(232)에 형성된 다수의 채널들을 가질 수 있고, 섬유 가이드로서 작용할 수 있다.
[0058] 일부 실시예들에서, 각각의 채널(235)에 단일 광 섬유(236)가 수용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 일부 채널들(235)에 다수의 광 섬유들(236)이 수용될 수 있다(도 6a 및 도 6b 참조).
[0059] 섬유 가이드(244)를 통과하면, 광 섬유들(236)은 (예컨대, 대략 90도 각도로) 반경(249) 주위로 휘어지고, 외측으로(예컨대, 일부 실시예들에서는 반경방향으로) 연장되며, 채널들(235)에 놓인다. 섬유 가이드(244)는, 광 섬유들이 섬유 가이드(244) 내로 푸시됨에 따라, 섬유들이 자동적으로 휘어지고 채널들(235) 내로 가이딩되게 하도록 형상화될 수 있다.
[0060] 가열을 제공하는 데 사용되는 광 섬유들(236)에 부가하여, 일부 광 섬유들(236)은 광 섬유 온도 센서들로서 사용될 수 있다. 예컨대, 일부 광 섬유들(236)은 광 섬유 열전대들일 수 있다. 광 섬유 열전대들 및/또는 다른 광 섬유 온도 센서들은 다양한 영역들에서 세라믹 플레이트의 온도를 측정하는 데 사용될 수 있다. 광 섬유 온도 센서의 컴포넌트인 각각의 광 섬유는 세라믹 플레이트의 영역에서 온도를 측정하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 광 섬유들은 가열 및 온도 측정 둘 모두를 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 광 섬유는 하나의 단부에서 2개의 부분들로 분할될 수 있다. 제1 부분은 광학적 열 소스, 이를테면 레이저 다이오드로 라우팅될 수 있고, 제2 부분은 온도 센서로 라우팅될 수 있다.
[0061] 광 섬유들(236)은 다양한 적합한 길이들로 이루어질 수 있고, 채널들(235) 내에서 다양한 타겟 종결 위치들로 측방향으로 연장될 수 있다. 채널들(235)은 도 3에 도시된 바와 같이 상이한 길이들로 이루어질 수 있고, 임의의 적합한 채널 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 채널들(235)은 직선형일 수 있는 반면에, 다른 채널들은 만곡형일 수 있거나, 원형일 수 있거나, 또는 심지어 구불구불할 수 있다(도 5 및 도 6a 참조). 직선형, 만곡형, 원형 및 구불구불한 부분들, 또는 직선형, 만곡형, 원형 및 구불구불한 채널들(235)의 조합들이 각각의 채널(235)을 구성하는 데 사용될 수 있다.
[0062] 또한, 채널(235)은 임의의 적합한 단면 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 도 4a 내지 도 4c는 채널들(235)의 다양한 형상들을 예시한다. 도 4a는 도 3의 단면 라인 4A-4A’를 따라 취해진 확대 부분 단면도를 예시한다. 도시된 바와 같이, 채널(235)의 형상은 단면이 대체로 직사각형일 수 있다. 그러나, 다른 단면 형상들, 이를테면 반원형, 사다리꼴 등이 사용될 수 있다. 초기에, 세라믹 플레이트(234)는 다수의 상이한 세라믹 그린 바디(green body)들일 수 있다. 채널들(235)이 세라믹 그린 바디들 중 하나에 형성될 수 있고, 그 후에, 세라믹 그린 바디들이 압착 및 가열되어, 세라믹 그린 바디들이 함께 소성(fire) 또는 소결됨으로써, 세라믹 그린 바디들이 확산 본딩되고, 세라믹 그린 바디들이 모놀리식 소결 세라믹 플레이트로 변환될 수 있다. 채널들(235)은 임의의 적합한 머시닝 수단, 이를테면, 레이저 머시닝, 연마 물 분사 절단(abrasive water jet cutting), 그라인딩 또는 밀링(예컨대, 다이아몬드 툴들을 이용함) 등에 의해 형성될 수 있다. 채널들(235)은 광 섬유(236)의 폭보다 폭이 더 클 수 있고, 그에 따라, 광 섬유(236)는 열 팽창 불일치로 인한 응력을 받지 않을 수 있다. 예컨대, 채널(235)의 폭은 채널(235) 내로 라우팅되는 광 섬유들(236)의 그룹 또는 광 섬유(236)의 외측 치수보다 약 1 mm 더 넓을 수 있거나 또는 약 1mm 더 클 수 있다. 예컨대, 채널들(235)의 치수들은 폭이 약 1 mm 내지 3 mm일 수 있고, 깊이가 약 1 mm 내지 3 mm일 수 있다. 다른 치수들이 사용될 수 있다.
[0063] 채널들(235)의 수는, 일부 실시예들에서, 이를테면 각각의 채널에 단일 광 섬유(236)가 수용되는 경우에, 20개 또는 그 초과 그리고 약 50개 내지 500개일 수 있다. 각각의 채널(235)에 다수의 광 섬유들(236)이 수용되는 일부 실시예들에서, 약 5개 내지 약 50개의 채널들(235)이 제공될 수 있다. 따라서, 설계에 따라, 약 5개 내지 약 500개의 채널들이 제공될 수 있다. 광 흡수를 개선하기 위해, 채널들(235) 중 하나 또는 그 초과의 내부에 코팅이 도포(apply)될 수 있다. 예컨대, 고온 서비스에 적합한 흑색 고온 코팅(black-colored high temperature coating)이 사용될 수 있다.
[0064] 도 4b에서, 시스 또는 슬리브(450)가 채널(235)에 제공될 수 있고, 광 섬유(236)의 길이를 따라 광 섬유(236)를 느슨하게 둘러쌀 수 있다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 시스 또는 슬리브(450)는 직조형, 편조형, 또는 섬유질 세라믹 천 또는 종이일 수 있다. 다른 재료들, 이를테면 섬유 유리, 모세관 튜빙(capillary tubing), 또는 플라스틱 튜빙(plastic tubing)이 사용될 수 있다. 시스 또는 슬리브(450)를 위해 다른 적합한 고온 재료들이 사용될 수 있다.
[0065] 일부 실시예들에서, 기판 지지 조립체(130)의 반경방향 에지 및/또는 상부 표면은 내-에칭성 재료의 보호 층(256)을 포함할 수 있다. 보호 층(256)은 프로세스 챔버(106B) 내에 존재하는 가스들 또는 다른 재료에 의한 에칭에 저항하는 임의의 재료로 제조될 수 있다. 예컨대, 보호 층(256)은 스프레잉 프로세스(예컨대, 플라즈마 스프레잉)에 의해 도포될 수 있는 이트륨 산화물(이트리아) 재료일 수 있다. 다른 적합한 도포 프로세스들이 사용될 수 있다.
[0066] 세라믹 플레이트(234)는 세라믹 플레이트(234)에 매립된 열 엘리먼트들(242)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 열 엘리먼트들(242)은 단일-구역 가열 또는 이중-구역 가열을 제공할 수 있고, 광 섬유들(236)의 위치로부터 수직으로 위에 구성될 수 있다. 열 엘리먼트들(242)이 대부분의 열을 제공할 수 있으며, 광 섬유(236)에 의해 제공되는 광-기반 가열은 국부화된 가열 보충들을 제공하여, 광 섬유들(236)의 종결 위치들 근처에서 국부적 온도 조정들을 행하는 능력을 제공한다.
[0067] 도 1 및 도 2의 도시된 실시예에서, 광학적 제어기(126)는, 폐쇄 루프 또는 다른 적합한 제어 체계를 실행하도록 그리고 광 소스 어레이(125)의 광 소스들(238) 각각으로부터 나오는 광 파워(예컨대, 와트)를 제어하도록 적응된, 프로세서, 메모리 및 주변 컴포넌트들을 갖는 임의의 적합한 제어기일 수 있다. 광 소스들(238) 중 적어도 일부는 광 섬유들(236)에 커플링되고, 광 섬유들(236)에 광 파워(예컨대, 적외선 에너지)를 제공한다. 광 섬유들(236)은 (도시된 바와 같이) 다발로 배열될 수 있고, 길이의 적어도 일부에 걸쳐 보호 시스(252)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 시스(252)는 가요성 스테인리스 강 튜브일 수 있다. 다른 적합한 시스 재료들이 사용될 수 있다.
[0068] 광 섬유들(236)은 임의의 적합한 광 섬유 타입, 이를테면, 그레이디드-인덱스(graded-index) 광 섬유, 스텝-인덱스(step-index) 단일 모드 광 섬유, 다중-모드 광 섬유, 또는 심지어 광결정(photonic crystal) 광 섬유를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 비교적 높은 휨 저항을 나타내는 광 섬유들(236)이 사용될 수 있다. 비교적 높은 NA(numerical aperture), 이를테면 약 0.1 초과, 약 0.2 초과, 또는 심지어 약 0.3 초과의 NA의 섬유들이 사용될 수 있다. 임의의 적합한 수, 이를테면, 20개 또는 그 초과, 50개 또는 그 초과, 100개 또는 그 초과, 200개 또는 그 초과, 300개 또는 그 초과, 400개 또는 그 초과, 및 심지어 최대 500개 또는 그 초과의 광 섬유들(236)이 사용될 수 있다. 이전에 언급된 바와 같이, 광 섬유들 중 일부는 섬유 열전대들일 수 있다. 광 섬유들(236)의 종결부는 세라믹 플레이트(234)의 상부 표면으로부터 약 0.125 인치(약 3.2 mm) 내지 약 0.5 인치(12.3 mm)만큼 아래에 위치될 수 있다. 다른 수직 위치들이 가능하다.
[0069] 채널들(235) 내의 광 섬유들(236)의 종결부들이 세라믹 플레이트(234)의 상부 표면 아래로 0.325 인치(8.3 mm)에 위치되고, 10 W 광 소스들(238)에 277개의 광 섬유들(236)이 커플링된 하나의 예는, 비교적 균일한 광-기반 가열을 제공한다. 광 섬유들(236)은 임의의 적합한 종래의 커플링 수단에 의해 각각의 광 소스들(238)에 커플링될 수 있다.
[0070] 도 4a에 도시된 바와 같이, 광 섬유들(236)은 각각 금속 막(453)을 포함할 수 있다. 동작 온도에 따라, 금속 막(453)을 위해 알루미늄, 구리, 또는 금이 사용될 수 있다. 대략 650 ℃의 온도에서, 금속 막(453)을 위해 금이 사용될 수 있다. 예컨대, 금속 막(453)은 두께가 약 15 미크론일 수 있다. 다른 두께들이 사용될 수 있다.
[0071] 광 섬유들(236)은 표준 폴리머-코팅 광 섬유들(예컨대, 아크릴레이트 또는 아크릴레이트-에폭시 폴리머 코팅)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광 섬유들(236)은 폴리머-코팅 섬유들에 스플라이싱(splice)될 수 있다.
[0072] 일부 실시예들에서, 광 소스들 중 하나 또는 그 초과(238C)는 센서 섬유(254)에 의해 제어 센서(255), 이를테면 수광기(예컨대, 포토다이오드)에 커플링될 수 있다. 각각의 광 소스(238)는 레이저 다이오드, 이를테면 단일 이미터 다이오드(emitter diode)일 수 있다. 예컨대, 레이저 다이오드는 약 915 nm 내지 약 980 nm와 같은 임의의 적합한 출력 파장 범위를 가질 수 있다. 다른 출력 범위들이 사용될 수 있다. 출력 파워는 약 0 W 내지 약 10 W에서 변조될 수 있다. 그러나, 한층 더 높은 파워 다이오드들(예컨대, > 10 W)이 사용될 수 있다. 예컨대, 레이저 다이오드는 105 또는 110 미크론 코어 직경을 갖는 광 섬유 출력을 포함할 수 있다. 예컨대, MA, 옥스포드의 IPG Photonics로부터의 모델 PLD-10이 사용될 수 있다. 대안적으로, 다른 타입들의 광 소스들(238)이 사용될 수 있다. 실시예들에 따르면, 약 20개 내지 약 500개의 광 소스들(238)이 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 광 소스들(238)은 공통 열 싱크(459) 상에 안착될 수 있거나 또는 공통 열 싱크(459)와 열적으로 결합될 수 있으며, 그 공통 열 싱크(459)는 냉각 소스(462)에 의해 약 20 ℃ 내지 약 30 ℃로 냉각될 수 있다(예컨대, 액체 냉각될 수 있음). 예컨대, 냉각 소스(462)는 냉수의 소스일 수 있다. 다른 타입들의 냉각 소스들(462)이 사용될 수 있다.
[0073] 제어 센서(255)는 제어 광 소스(238C)의 (예컨대, 광 세기 또는 열 생성의) 관련 출력에 대해 광학적 제어기(126)에 피드백을 제공하는 데 사용될 수 있다. 선택적으로 또는 부가하여, 하나 또는 그 초과의 광학적 온도 센서들이 채널들(235) 중 하나 또는 그 초과에 제공될 수 있고, 온도 측정 시스템(460)에 커플링되어, 기판 지지 조립체(130)의 내부 부분의 국부화된 온도 모니터링을 가능하게 할 수 있다. 예컨대, 광학적 온도 센서는 온도 측정 시스템(460)일 수 있는 스펙트로미터에 커플링된 섬유 브래그 격자(fiber Bragg grating)일 수 있다. 다수의 광학적 온도 센서들을 단일 스펙트로미터에 연결하기 위해, 섬유 멀티플렉서 또는 다른 유사한 컴포넌트가 사용될 수 있다. 또한, 광학적 온도 센서는 다른 적합한 수단에 의해 달성될 수 있으며, 이를테면, 적합한 접착 재료(예컨대, NY, 밸리 카티지의 Aremco Products Inc.로부터 입수가능한 CERAMACAST 865)에 광 섬유의 팁을 매립하고 그 재료에 의해 방출되는 열 복사를 측정함으로써 달성될 수 있다. 열 측정은 인듐 갈륨 비소 포토다이오드에 광 섬유를 커플링시킴으로써 달성될 수 있다. 광학적 온도 센서에 커플링된 광 섬유들이 또한 채널(235)에 배치될 수 있다. 광학적 온도 센서(458)에 질의(interrogate)하기 위해 임의의 적합한 온도 측정 시스템(460)이 사용될 수 있다. 온도 측정 시스템(460)은 온도 피드백을 제공하기 위해 온도 제어기(128) 및/또는 광학적 제어기(126)와 인터페이스할 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 다른 방법들, 이를테면 기판 지지 조립체(130) 상의 2개 또는 그 초과의 RTD들에 의한 열 피드백이 사용될 수 있다.
[0074] 각각의 광 소스(238)는 개별적으로 제어될 수 있고, 낮은 또는 제로 레벨의 광 파워 출력으로부터 높은 또는 최대 레벨의 광 파워 출력으로 변조될 수 있다. 각각의 광 소스(238)는 유한 포인트들(픽셀들)에서의 온도를 제어하기 위해 개별적으로 제어될 수 있거나, 또는 기판 지지 조립체(130)의 하나 또는 그 초과의 영역들 또는 구역들의 온도를 제어하기 위해 광 섬유들의 그룹들로 일괄적으로 제어될 수 있다.
[0075] 임의의 적합한 온도 제어 원리(philosophy)가 구현될 수 있다. 하나의 제어 양상에서, 기판(240)의 상부 표면에 걸친 고도로 균일한 온도 분포가 추구될 수 있다. 다른 양상에서, (예컨대, 기판(240)의 에지에서 온도가 더 높거나 또는 더 낮은) 의도적으로 불-균일한 온도 분포가 유익할 수 있다. 본 발명의 양상에 따르는, 광학적 제어기(126)에 의해 구현되는 제어 원리에 따라, 각각의 온도 프로파일이 제공될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들은 방위각(azimuthal) 온도 변동들을 제공할 수 있다.
[0076] 도 4c는 채널 내의 광 섬유의 일 실시예를 도시하는, 기판 지지 조립체의 일부의 확대 부분 단면도를 예시한다. 도 4d는 채널 내의 광 섬유의 다른 실시예를 도시하는, 기판 지지 조립체의 일부의 확대 부분 단면도를 예시한다. 실시예들에 따르면, 도 4c 및 도 4d의 단면도들은 도 3의 라인 4D-4D’에서 취해진다. 도시된 바와 같이, 기판 지지 조립체의 세라믹 플레이트(234)는 열 엘리먼트들(242), 및 광 섬유(236)가 내부에 삽입된 채널(235)을 포함한다.
[0077] 도 4c를 참조하면, 채널(235)의 단부(478) 근처에서 세라믹 플레이트(234) 내에 금속 함유물(480)이 삽입되었다. 금속 함유물(480)은 금속 흡수 태블릿(tablet), 이를테면, 몰리브덴 태블릿, 텅스텐 태블릿, 또는 몰리브덴 및/또는 텅스텐을 포함하는 금속 합금 태블릿일 수 있다. 또한, 금속 함유물(480)은 금속 와이어일 수 있거나, 또는 금속(예컨대, 텅스텐 또는 몰리브덴)과 세라믹(예컨대, AlN 또는 Al2O3)의 혼합물일 수 있다. 세라믹 플레이트를 형성하기 전에, 채널들이 내부에 형성된 세라믹 그린 바디가 또한, 금속 함유물들(480)을 수용하기 위한 공동들을 포함하도록 머시닝될 수 있다. 이어서, 그린 바디가 다른 그린 바디들과 소결되어 세라믹 플레이트(234)가 형성되기 전에, 금속 함유물들(480)이 그린 바디 내의 공동들 내에 배치될 수 있다.
[0078] 세라믹 플레이트의 얇은 벽(482)이 채널(235)로부터 금속 함유물(480)을 분리한다. 이는 공기에 대한 노출로부터 금속 함유물(480)을 보호할 수 있고, 금속 함유물(480)이 산화되는 것을 방지할 수 있다. 광자들이 광 섬유(236)의 단부로부터 방출될 수 있고, 금속 함유물(480) 쪽으로 사출될 수 있다. 금속 함유물은 광자들을 흡수할 수 있고 가열될 수 있다. 이어서, 금속 함유물은 열을 복사할 수 있고, 세라믹 플레이트(234)의 영역을 가열할 수 있다.
[0079] 도 4d를 참조하면, 채널(235) 내의 채널(235)의 단부(484)에서 세라믹 플레이트(234) 내에 금속 함유물(486)이 삽입되었다. 금속 함유물(486)은 전술된 금속 함유물들 중 임의의 금속 함유물에 대응할 수 있다. 일 실시예에서, 금속 함유물(486)은 금속과 세라믹의 혼합물이고, 채널(235)의 단부(478) 상에 스크린 프린트된다. 대안적으로, 금속 함유물(486)이 그린 바디의 표면 상에 스크린 프린트될 수 있고, 그에 따라, 채널(235)을 포함하는 다른 그린 바디에 그 그린 바디가 본딩되는 경우에, 금속 함유물(486)이 채널(235)의 단부에서 공간을 점유한다. 이어서, 채널(235)의 단부에 금속 함유물(486)을 갖는 세라믹 플레이트(234)를 형성하기 위해, 그린 바디들이 공동-소결될 수 있다.
[0080] 이제 도 5를 참조하면, 패턴으로 형성되고 통로(544)에 상호연결된 복수의 채널들(535)을 포함하는 세라믹 플레이트(532)의 다른 실시예의 단면도가 도시된다. 미리-측정된 길이의 광 섬유들(미도시)이 통로(544)를 통해 다발로서 공급될 수 있고, 복수의 채널들(535) 내로 라우팅될 수 있고, 복수의 채널들(535) 내에서 적소에 위치될 수 있다(예컨대, 놓이고 적어도 일시적으로 접착될 수 있음). 복수의 채널들(535)은 적어도 일부의 방사상 스포크들(535S)을 포함하는 패턴으로 제공될 수 있다. 방사상 스포크들(535S)은 통로(544)로부터 나오거나 또는 통로(544) 근처로부터 나올 수 있고, 통로(544)로부터 반경방향 외측으로 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 방사상 스포크들(535S)은 직선형이 아니라, 방사상 스포크들(535S)에 대해 곡률을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 방사상 스포크들(535S)은 완전한 반경방향 배향으로부터 출발할 수 있고, 그로부터 60도만큼 각을 이룰 수 있다. 6개의 방사상 스포크들(535S)이 도시되어 있지만, 더 많은 또는 더 적은 수의 방사상 스포크들(535S)이 사용될 수 있다.
[0081] 다른 양상에서, 복수의 채널들(535)은 부분적인 또는 완전한 원들일 수 있는 원형 채널 섹션들(535C) 중 하나 또는 그 초과를 포함하는 패턴으로 제공될 수 있다. 도 5에서, 원형 채널 섹션들(535C)로서 복수의 완전한 원들이 도시된다. 일부 실시예들에서, 도시된 바와 같이, 원형 채널 섹션들(535C)은 동심일 수 있다. 8개의 원형 채널 섹션들(535C)이 도시되어 있지만, 더 많은 또는 더 적은 수의 원형 채널 섹션들(535C)이 사용될 수 있다.
[0082] 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 채널들(535)이 복수의 방사상 스포크들(535S)과 원형 채널 섹션들(535C) 둘 모두를 갖는 패턴을 포함하는 경우에, 전환 채널들(535T)이 제공될 수 있다. 전환 채널들(535T)은 방사상 스포크들(535S)로부터 원형 채널 섹션들(535C)로의 매끄러운 전환을 가능하게 하기 위해 약 15 mm 초과의 반경을 가질 수 있다. 채널들(535) 각각은 채널 포켓(535P)(몇개가 표시됨) 내에서 종결될 수 있고, 광 섬유들(미도시)은 종결이 채널 포켓(535P) 내에서 끝나는 길이로 절단될 수 있다. 이는 종결부들을 정밀하게 위치시키는 것을 보조한다.
[0083] 도 6a는 내부에 형성된 채널들(635)을 포함하는 세라믹 플레이트(632)의 다른 실시예의 단면도를 예시한다. 채널들(635)은 도시된 바와 같은 구불구불한 경로들을 포함하고 있지만, 채널 경로들은 임의의 형상으로 이루어질 수 있다. 채널들(635)은 세라믹 플레이트(632)에 머시닝된 것으로 도시된다. 이들 채널들(635)은 중앙 근처에서 시작하고, 채널들(635)이 외측으로 이동함에 따라, 타겟 “픽셀” 위치들과 교차한다. 8개의 채널들(635)이 도시되어 있지만, 타겟 “픽셀” 위치들의 수에 따라, 채널들(635)의 수는 더 많을 수 있거나 또는 더 적을 수 있다.
[0084] 채널들(635)을 갖는 세라믹 플레이트(632)가 형성된 후에, 채널들(635) 내에 광 섬유들(636A, 636B, 636C 등)이 삽입될 수 있다. 광 섬유들(636A, 636B, 636C 등)이 세라믹 플레이트(632)를 형성할 시에 설치되지 않기 때문에, 고온 본딩 프로세스들(예컨대, 확산 본딩 프로세스)이 사용될 수 있다. 확산 본딩은 광 섬유들의 용융 온도(약 1600 ℃)를 초과하는 대략 1500 ℃ 내지 1800 ℃에서 발생하며, 더 높은 본딩 강도를 제공할 수 있다.
[0085] 본딩 후에 채널들(635) 내로의 삽입을 달성하기 위해, 도 6b에 도시된 바와 같이, 다수의 광 섬유들(예컨대, 광 섬유들(636A, 636B, 636C)이 도시됨)은 섬유 조립체(665)로 번들링(bundle)될 수 있다. 섬유 조립체(665)는 가이드 부재(670), 이를테면 구-형상 플라스틱 팁이 상부에 형성된 푸셔 와이어(pusher wire)(669)를 포함할 수 있는 코어(668)를 포함할 수 있다. 다른 타입들의 가이드 부재들(670)이 사용될 수 있다. 이러한 코어(668)는 채널들(635) 내로 섬유 조립체(665)를 스레딩(thread)하기 위해 강성 및 가이딩 능력을 제공한다.
[0086] 광 섬유들(636A, 636B, 636C)은 푸셔 와이어(669) 주위에 번들링된 것으로 도시되며, 광 섬유들(636A, 636B, 636C)의 말단 단부들은 섬유 조립체(665)의 길이를 따라 엇갈리게 배치된다(stagger). 섬유 조립체(665)의 컴포넌트들을 함께 고정시키기 위해, 열 수축 튜빙(672)(점선으로 도시됨)이 사용될 수 있다. 섬유 조립체(665)를 함께 번들링하기 위해, 다른 수단, 이를테면 적합한 접착제가 사용될 수 있다.
[0087] 푸셔 와이어(669)는 고온(예컨대, 약 650 ℃)에서 동작하는 데 적합한 고온 합금, 이를테면 인코넬 600(Inconel 600)으로 제조될 수 있다. 푸셔 와이어(669)는 레이저 에너지를 세라믹 플레이트의 주위 세라믹 재료로 역으로 반사시키기 위해 금 도금될 수 있다.
[0088] 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 섬유 조립체(665)의 광 섬유들(636A, 636B, 636C)은 레이저 에너지가 측방으로 발사되도록, 각(예컨대, 45도)을 이루는 절단부들을 포함할 수 있다. 광 섬유들(636A, 636B, 636C)의 각을 이루는 절단부가 포인팅하는 방향은 제어되지 않을 수 있다. 각각의 개별적인 광 섬유(636A, 636B, 636C)는 상방, 하방, 또는 측방을 포인팅할 수 있다. 도시된 실시예에서, 3개의 광 섬유들(예컨대, 섬유(636A, 636B, 636C))이 도시된다. 그러나, 각각의 섬유 조립체(665)에 약 2개 내지 약 50개, 또는 심지어 2개 내지 100개의 광 섬유들이 포함될 수 있다. 각각의 섬유 조립체(665)에 약 5개 내지 약 20개의 광 섬유들이 있는 것이 바람직할 수 있다.
[0089] 도 7a는 기판 지지 조립체(705)를 위한 세라믹 샤프트(720) 및 섬유 가이드(735)의 일 실시예의 투시도를 예시한다. 도 7b는 세라믹 샤프트(720) 및 섬유 가이드(735)를 포함하는 도 7a의 기판 지지 조립체(705)의 측단면도를 예시한다. 도 7b는 도 7a의 라인 7B-7B에서 취해진 단면에 대응할 수 있다. 실시예들에서, 기판 지지 조립체(705)는 도 1 및 도 2의 기판 지지 조립체(130)에 대응할 수 있다.
[0090] 기판 지지 조립체(705)는 세라믹 플레이트(710), 세라믹 플레이트(710)의 바닥 표면에 본딩된 세라믹 샤프트(720), 및 세라믹 샤프트(720) 내의 공동(730) 내에 삽입된 섬유 가이드(735)를 포함한다. 세라믹 플레이트(710)의 내부에 다수의 채널들(740)이 형성된다. 세라믹 플레이트(710)의 바닥 표면 상에 오목부(715) 또는 공동이 형성될 수 있다. 오목부(715)는 세라믹 플레이트(710) 내의 모든 채널들(740)로의 접근로를 제공할 수 있다. 따라서, 채널들(740)은 모두 오목부(715)에서 종결될 수 있다. 일 실시예에서, 오목부(715)는 원형 오목부이며, 세라믹 플레이트(710)의 바닥 표면의 중앙에 또는 그 근처에 위치된다. 일 실시예에서, 오목부(715)는 세라믹 샤프트(720)에 의해 완전히 둘러싸인다.
[0091] 세라믹 샤프트(720)는 세라믹 샤프트(720)의 나머지보다 더 큰 직경을 갖는 립(725)을 가질 수 있다. 립(725)은 세라믹 플레이트(710)와의 개선된 본딩을 위한 증가된 표면적을 제공할 수 있고, 개선된 강도 및 안정성을 제공할 수 있다. 세라믹 샤프트(720)는 오목부(715)의 직경과 유사한 직경을 가질 수 있거나 또는 갖지 않을 수 있는 공동(730)을 갖는 중공 샤프트일 수 있다. 일 실시예에서, 공동(730)은 대략 4 인치의 직경을 갖는다.
[0092] 섬유 가이드(735)가 세라믹 샤프트 내의 공동(730) 내에 삽입된다. 일 실시예에서, 섬유 가이드는 대략 4 인치의 직경을 가질 수 있다. 섬유 가이드(735)는 다수의 채널들(745)을 포함하며, 그 다수의 채널들(745)은 섬유 가이드(735) 내에 드릴링된 홀들일 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 채널(745)은 섬유 가이드의 둘레 주위의 다음 채널(745)로부터 대략 2 mm만큼 분리된다. 4 인치의 직경을 갖는 섬유 가이드의 경우에, 최대 150개의 채널들이 2 mm의 간격을 가지면서 형성될 수 있다. 섬유 가이드(735)는 금속일 수 있고, 다수의 채널들(745)을 포함할 수 있다. 채널들(745)은 광 섬유들(750)을 수용할 수 있고, 광 섬유들(750)을 세라믹 플레이트(710) 내의 채널들(740) 내로 가이딩할 수 있다. 일 실시예에서, 섬유 가이드(735)는 세라믹 플레이트(710) 내의 채널들(740)의 수와 동일한 수의 채널들(745)을 포함한다. 각각의 채널(745)은 세라믹 플레이트(710) 내의 대응 채널(740)과 정렬될 수 있다. 채널들(740)은 세라믹 플레이트(710)에서 측방향으로 연장될 수 있고, 세라믹 플레이트(710)의 표면에 실질적으로 평행할 수 있다. 채널들(745)은 세라믹 플레이트(710)의 표면에 실질적으로 수직일 수 있다.
[0093] 도 8a는 기판 지지 조립체(805)를 위한 세라믹 샤프트(820) 및 섬유 가이드(835)의 일 실시예의 투시도를 예시한다. 도 8b는 세라믹 샤프트(820) 및 섬유 가이드(835)를 포함하는 도 8a의 기판 지지 조립체(805)의 측단면도를 예시한다. 도 8b는 도 8a의 라인 8B-8B에서 취해진 단면에 대응할 수 있다. 실시예들에서, 기판 지지 조립체(805)는 도 1 및 도 2의 기판 지지 조립체(130)에 대응할 수 있다.
[0094] 기판 지지 조립체(805)는 세라믹 플레이트(810), 세라믹 플레이트(810)의 바닥 표면에 본딩된 세라믹 샤프트(820), 및 세라믹 샤프트(820) 내의 공동(830) 내에 삽입된 섬유 가이드(835)를 포함한다. 세라믹 플레이트(810)의 내부에 다수의 채널들(840)이 형성된다. 세라믹 플레이트(810)의 바닥 표면 상에 오목부(815) 또는 공동이 형성될 수 있다. 오목부(815)는 세라믹 플레이트(810) 내의 모든 채널들(840)로의 접근로를 제공할 수 있다. 따라서, 채널들(840)은 모두 오목부(815)에서 종결될 수 있다. 일 실시예에서, 오목부(815)는 원형 오목부이며, 세라믹 플레이트(810)의 바닥 표면의 중앙에 또는 그 근처에 위치된다. 일 실시예에서, 오목부(815)는 세라믹 샤프트(820)에 의해 완전히 둘러싸인다.
[0095] 세라믹 샤프트(820)는 세라믹 샤프트(820)의 나머지보다 더 큰 직경을 갖는 립(825)을 가질 수 있다. 립(825)은 세라믹 플레이트(810)와의 개선된 본딩을 위한 증가된 표면적을 제공할 수 있고, 개선된 강도 및 안정성을 제공할 수 있다. 세라믹 샤프트(820)는 오목부(815)의 직경과 유사한 직경을 가질 수 있거나 또는 갖지 않을 수 있는 공동(830)을 갖는 중공 샤프트일 수 있다. 일 실시예에서, 공동(830)은 대략 4 인치의 직경을 갖는다.
[0096] 섬유 가이드(835)가 세라믹 샤프트 내의 공동(830) 내에 삽입된다. 일 실시예에서, 섬유 가이드(835)는 대략 4 인치의 직경을 가질 수 있다. 섬유 가이드(835)는 섬유 가이드(835)의 외측 둘레 또는 벽 내에 머시닝된 그루브들 또는 리브(rib)들일 수 있는 다수의 채널들(845)을 포함한다. 일 실시예에서, 각각의 채널(845)은 섬유 가이드의 둘레 주위의 다음 채널(845)로부터 대략 2 mm만큼 분리된다. 4 인치의 직경을 갖는 섬유 가이드의 경우에, 최대 150개의 채널들이 2 mm의 간격을 가지면서 형성될 수 있다. 섬유 가이드(835)는 금속일 수 있고, 다수의 채널들(845)을 포함할 수 있다. 채널들(845)은 광 섬유들(850)을 수용할 수 있고, 광 섬유들(850)을 세라믹 플레이트(810) 내의 채널들(840) 내로 가이딩할 수 있다. 일 실시예에서, 섬유 가이드(835)는 세라믹 플레이트(810) 내의 채널들(840)의 수와 동일한 수의 채널들(845)을 포함한다. 각각의 채널(845)은 세라믹 플레이트(810) 내의 대응 채널(840)과 정렬될 수 있다. 채널들(840)은 세라믹 플레이트(810)에서 측방향으로 연장될 수 있고, 세라믹 플레이트(810)의 표면에 실질적으로 평행할 수 있다. 채널들(845)은 세라믹 플레이트(810)의 표면에 실질적으로 수직일 수 있다.
[0097] 도 9는 가열을 위한 광 섬유들을 포함하는 기판 지지 조립체를 제조하는 방법(900)을 도시하는 흐름도를 예시한다. 블록(905)에서, 본원의 위에서 설명된 기법들 중 임의의 기법을 사용하여, 채널들이 제1 세라믹 그린 바디 내에 머시닝될 수 있다. 블록(910)에서, 금속 함유물들을 위한 수용 영역들이 제1 세라믹 그린 바디 내에 머시닝될 수 있다. 블록(915)에서, 금속 함유물들이 제1 세라믹 그린 바디 내에 삽입되거나, 또는 그렇지 않으면, (예컨대, 스크린 프린트에 의해) 제1 세라믹 그린 바디에 형성된다. 대안적으로, 금속 함유물들은, 이를테면 스크린 프린트에 의해, 제2 세라믹 그린 바디 상에 형성될 수 있다. 금속 함유물들 또는 타겟들이 사용되지 않을 경우에, 블록들(910 및 915)이 생략될 수 있다.
[0098] 블록(920)에서, 제1 세라믹 그린 바디가 하나 또는 그 초과의 부가적인 세라믹 그린 바디들과 적층된다. 예컨대, 제1 세라믹 그린 바디는 다른 세라믹 그린 바디 위에 적층될 수 있다. 다른 세라믹 그린 바디는 열 엘리먼트들, 이를테면 저항성 가열 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 부가적으로, 제1 세라믹 그린 바디는 여전히 그 하나 또는 그 초과의 부가적인 세라믹 그린 바디들 아래에 적층될 수 있다. 이들 부가적인 세라믹 그린 바디들에는 전극들(예컨대, RF 메시) 등이 상부에 형성될 수 있다. 대안적으로, 열 엘리먼트들을 포함하는 세라믹 그린 바디가, 채널들을 갖는 세라믹 그린 바디 위에 위치될 수 있다.
[0099] 블록(925)에서, 세라믹 그린 바디들의 적층체가 압착되고, 함께 소결 또는 소성되어, 모놀리식 바디를 갖는 세라믹 플레이트가 형성된다. 소결 프로세스는 약 1500 ℃ 또는 그 초과의 온도들로 수행될 수 있다. 블록(930)에서, 세라믹 플레이트의 바닥 표면에 홀 또는 오목부가 형성된다. 홀은 세라믹 플레이트에 형성된 채널들로의 접근로를 제공할 수 있다.
[00100] 블록(935)에서, 세라믹 플레이트의 바닥 표면에 세라믹 샤프트가 확산 본딩된다. 세라믹 샤프트는 세라믹 플레이트의 바닥 표면에 형성된 홀을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 확산 본딩은 약 1500 ℃ 또는 그 초과의 온도들에서 세라믹 플레이트에 대하여 세라믹 샤프트를 압착함으로써 수행될 수 있다.
[00101] 일 실시예에서, 세라믹 샤프트는 중앙 공동을 갖는 중공 샤프트이다. 블록(940)에서, 세라믹 샤프트 내의 중앙 공동 내로 섬유 가이드가 삽입될 수 있다. 블록(945)에서, 광 섬유들이 섬유 가이드 내의 채널들을 통해 그리고 세라믹 플레이트 내의 채널들 내로 삽입될 수 있다. 그 후에, 기판 지지 조립체는 사용할 준비가 될 수 있다.
[00102] 도 10은 제거가능 광 섬유들을 포함하는 기판 지지 조립체를 개장하는 방법(1000)을 도시하는 흐름도를 예시한다. 방법(1000)의 블록(1005)에서, 복수의 제거가능 광 섬유들을 포함하는 정전 척에서, 결함 광 섬유가 식별된다. 복수의 제거가능 광 섬유들 각각은 정전 척 내의 제1 복수의 채널들 내부에 있을 수 있다. 정전 척은 척킹 전극을 포함하는, 기판 지지 조립체의 세라믹 플레이트일 수 있다.
[00103] 블록(1010)에서, 정전 척 내의 제1 복수의 채널들 중 제1 채널, 및 정전 척에 본딩된 세라믹 샤프트의 제2 채널로부터 결함 광 섬유가 제거된다. 제2 채널은 세라믹 샤프트 내의 제2 복수의 채널들 중 하나이다. 제1 채널은 정전 척의 상단 표면에 실질적으로 평행할 수 있고, 제2 채널은 정전 척의 상단 표면에 실질적으로 수직일 수 있다.
[00104] 블록(1015)에서, 정전 척 내의 제1 채널 내에 새로운 광 섬유가 삽입된다. 일 실시예에서, 블록(1020)에서, 제1 복수의 채널들 중 제1 채널과 정렬된, 제2 복수의 채널들 중 제2 채널을 통해 새로운 광 섬유가 푸시된다. 제2 채널은 제1 채널 내로 새로운 광 섬유를 가이딩한다. 그 후에, 기판 지지 조립체의 정전 척이 다시 사용할 준비가 된다.
[00105] 이를테면 전자 디바이스 프로세싱 시스템(예컨대, 전자 디바이스 프로세싱 시스템(100)) 내에서 기판들을 프로세싱하는 방법이 간략하게 설명될 것이다. 방법은 기판 지지 조립체(예컨대, 기판 지지 조립체(130))를 제공하는 단계를 포함하며, 그 기판 지지 조립체는 세라믹 플레이트, 세라믹 샤프트, 및 채널들(예컨대, 채널들(235, 535, 635))에서 측방향으로 연장되는 복수의 광 섬유들(예컨대, 광 섬유들(236, 636A, 636B, 636C))을 포함한다. 광 섬유들은 기판 지지 조립체가 제조된 후에 채널들에 설치될 수 있다.
[00106] 방법은 세라믹 플레이트의 광-기반 온도 제어를 달성하기 위해, 복수의 광 섬유들 중 적어도 일부에 제공되는 광 세기를 제어하는 단계를 더 포함한다. 당연히, 세라믹 플레이트의 온도 제어는 또한, 세라믹 플레이트와 열적으로 접촉하는 기판(예컨대, 기판(240))의 온도를 제어한다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 방법은 커플링된 온도 유닛(예컨대, 온도 유닛(122)) 및 열 엘리먼트들(예컨대, 열 엘리먼트들(242))을 통해 기판 지지 조립체를 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다.
[00107] 기판(240)의 온도를 제어하는 방법은, 이를테면, 채널들(235, 535, 635) 중 하나 또는 그 초과에 매립된 광 센서들(예컨대, 광 센서들)의 사용을 통해 온도 피드백을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 다수의 매립된 광 센서들이 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 모델 기반 제어 및 더 적은 수의 온도 센서들이 채용될 수 있다. 광 섬유들(236)을 제어하기 위한 제어 방법은, 이를테면 기판(240)에 대해 프로세스 결과들을 측정함으로써, 프로세스 챔버(예컨대, 프로세스 챔버(106B))에서 발생하는 프로세스로부터의 피드백에 기초하여 조정될 수 있다.
[00108] 전술된 설명은 본 발명의 예시적인 실시예들을 개시한다. 본 발명의 범위 내에 속하는, 위에서 개시된 장치, 시스템들, 및 방법들의 변형들은 당업자에게 쉽게 자명하게 될 것이다. 따라서, 본 발명은 예시적인 실시예들에 관하여 개시되었으며, 다음의 청구항들에 의해 정의되는 바와 같은 본 발명의 범위 내에 다른 실시예들이 속할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (18)

  1. 기판 지지부로서,
    상단 표면 및 바닥 표면을 포함하는 플레이트 ― 상기 상단 표면은 기판을 지지하기 위한 것임 ―;
    전극;
    하나 이상의 저항성 가열 엘리먼트들;
    제1 복수의 채널들; 및
    상기 플레이트의 상기 바닥 표면에 형성된 오목부(recess) ― 상기 오목부는 상기 제1 복수의 채널들 각각으로의 접근로(access)를 제공하도록 구성됨 ―;
    상기 제1 복수의 채널들 내의 복수의 광 섬유들 ― 상기 오목부는 상기 기판 지지부로부터 상기 복수의 광 섬유들 중 하나 이상의 제거를 용이하게 하도록 추가로 구성되고, 상기 복수의 광 섬유들은, 상기 하나 이상의 저항성 가열 엘리먼트들과 함께, 상기 기판의 하나 이상의 부분들의 온도를 타겟 온도로 제어함 ―; 및
    상기 플레이트의 상기 바닥 표면에 본딩된 샤프트 ― 상기 샤프트는 상기 플레이트의 상기 바닥 표면에 형성된 상기 오목부를 둘러쌈 ―
    를 포함하는, 기판 지지부.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 샤프트는 공동을 포함하고, 상기 공동의 크기는 상기 오목부의 크기에 대응하며, 상기 공동의 형상은 상기 오목부의 형상에 대응하는,
    기판 지지부.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 플레이트는 세라믹 플레이트이며, 상기 샤프트는 세라믹 샤프트인,
    기판 지지부.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 플레이트는 금속 플레이트이며, 상기 샤프트는 금속 샤프트인,
    기판 지지부.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 샤프트의 공동 내에 삽입된 섬유 가이드를 더 포함하며,
    상기 섬유 가이드는 제2 복수의 채널들을 포함하고, 상기 제2 복수의 채널들 중 제2 채널은 상기 제1 복수의 채널들 중 제1 채널 내로 상기 복수의 광 섬유들 중 제1 광 섬유를 가이딩하기 위한 것인,
    기판 지지부.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 섬유 가이드는 금속을 포함하고, 원통형 형상을 갖는,
    기판 지지부.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 복수의 채널들은 상기 섬유 가이드의 외측 벽 내의 복수의 그루브(groove)들을 포함하는,
    기판 지지부.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 샤프트는 제2 복수의 채널들을 포함하며,
    상기 제2 복수의 채널들 중 제2 채널은 상기 제1 복수의 채널들 중 제1 채널 내로 상기 복수의 광 섬유들 중 제1 광 섬유를 가이딩하기 위한 것인,
    기판 지지부.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 플레이트는 세라믹 플레이트이며,
    상기 플레이트는,
    상기 세라믹 플레이트 내의 복수의 금속 함유물(metal containing object)들을 더 포함하며,
    상기 복수의 금속 함유물들 중 제1 금속 함유물은 상기 제1 복수의 채널들 중 제1 채널의 단부 근처에 위치되고, 상기 제1 금속 함유물은 상기 복수의 광 섬유들 중 제1 광 섬유에 의해 전달되는 광자들을 흡수하기 위한 것인,
    기판 지지부.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 금속 함유물은 상기 제1 채널의 단부에 금속 세라믹 혼합물을 포함하는,
    기판 지지부.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 금속 함유물은 상기 세라믹 플레이트의 부분에 의해 상기 제1 채널의 단부로부터 분리된 금속 삽입물을 포함하는,
    기판 지지부.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 복수의 금속 함유물들은 텅스텐 또는 몰리브덴 중 적어도 하나를 포함하는,
    기판 지지부.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 저항성 가열 엘리먼트들은 상기 플레이트의 제1 레벨의 온도 제어를 제공하기 위한 것이며, 상기 복수의 광 섬유들은 상기 플레이트의 제2 레벨의 온도 제어를 제공하기 위한 것인,
    기판 지지부.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 복수의 채널들은 상기 상단 표면에 실질적으로 평행한,
    기판 지지부.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 광 섬유들 중 적어도 하나의 광 섬유는 상기 플레이트의 영역에서 온도를 측정하기 위한 광 섬유 온도 센서의 컴포넌트인,
    기판 지지부.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광 섬유는 가열과 온도 측정 둘 모두를 위해 사용되는 것인,
    기판 지지부.
  17. 기판 지지부 어셈블리로서,
    상단 표면 및 바닥 표면을 포함하는 세라믹 플레이트 ― 상기 상단 표면은 기판을 지지하기 위한 것이고, 상기 세라믹 플레이트는 하나 이상의 저항성 가열 엘리먼트들, 복수의 광 섬유들을 수용하기 위한 제1 복수의 채널들, 및 상기 바닥 표면에 형성된 오목부를 더 포함하고, 상기 오목부는 상기 복수의 광 섬유들의 각각에 상기 제1 복수의 채널들 중 하나의 채널로의 접근로(access)를 제공하도록 구성되고 상기 오목부는 상기 기판 지지부 어셈블리로부터 상기 복수의 광 섬유들 중 하나 이상의 제거를 용이하게 하도록 구성되고, 상기 복수의 광 섬유들은, 상기 하나 이상의 저항성 가열 엘리먼트들과 함께, 상기 기판의 하나 이상의 부분들의 온도를 타겟 온도로 제어함 ―;
    상기 세라믹 플레이트의 상기 바닥 표면에 본딩된 세라믹 샤프트 ― 상기 세라믹 샤프트는 상기 세라믹 플레이트의 상기 바닥 표면에 형성된 상기 오목부를 둘러싸고, 상기 세라믹 샤프트는 공동을 포함함 ―; 및
    상기 세라믹 샤프트의 상기 공동 내에 삽입된 섬유 가이드 ― 상기 섬유 가이드는 제2 복수의 채널들을 포함하고, 상기 제2 복수의 채널들 중 제2 채널은 상기 제1 복수의 채널들 중 제1 채널 내로 상기 복수의 광 섬유들 중 제1 광 섬유를 가이딩하기 위한 것임 ―
    를 포함하는, 기판 지지부 어셈블리.
  18. 제17 항에 있어서,
    a) 상기 세라믹 플레이트는 AlN을 포함하고 상기 세라믹 샤프트는 AlN을 포함하거나, 또는 b) 상기 세라믹 플레이트는 Al2O3을 포함하고 상기 세라믹 샤프트는 Al2O3을 포함하고,
    상기 기판 지지부 어셈블리는 상기 세라믹 플레이트 내의 복수의 금속 함유물들을 더 포함하고, 상기 복수의 금속 함유물들 중 제1 금속 함유물은 상기 제1 채널의 단부에 위치되고, 상기 제1 금속 함유물은 상기 광 섬유에 의해 전달되는 광자들을 흡수하기 위한 것인,
    기판 지지부 어셈블리.
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