(57)【要約】ＬＥＤ加熱装置を備えた静電チャックが開示される。このＬＥＤ加熱装置を備えた静電チャックは、ＬＥＤヒータを備える第１のアセンブリ、及び静電チャックを備える第２のアセンブリを備える。ＬＥＤヒータは側壁で規定された凹部を有するベース部を含む。複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）が凹部内に配置される。これらのＬＥＤはＧａＮ又はＧａＰ  ＬＥＤとしてよく、これらのＬＥＤはシリコンインタフェースより容易に吸収される波長で発光し、よって基板を効率よく急速に加熱する。静電チャックを備える第２のアセンブリはＬＥＤヒータの上に配置される。静電チャックは最上誘電体層と、ＬＥＤにより放射される波長で透明である内部層とを含む。静電力を生成するために最上誘電体層と内部層との間に一以上の電極が配置される。
2018525813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤを備える電気回路を含む密閉容器を備え、前記密閉容器の上面が静電チャックで構成されている、装置。
【請求項２】
前記静電チャックは、
前記密閉容器と連通する内部層と、
上部誘電体層と、
前記内部層と前記上部誘電体層との間に配置された電極と、
を備える、
請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記複数のＬＥＤは約０．４〜１．０μｍの波長で発光する、請求項１記載の装置。
【請求項４】
ＬＥＤ加熱装置を備えた静電チャックであって、
側壁により画成された凹部を有するベース部と、
前記凹部内に配置された、複数のＬＥＤを備える電気回路と、
前記側壁の上に配置された、前記凹部を覆う内部層と、
上部誘電体層と、
前記内部層と前記上部誘電体層との間に配置された電極とを備え、
前記内部層と前記上部誘電体層は前記複数のＬＥＤにより放射される波長において透明である、
静電チャック。
【請求項５】
前記電気回路はプリント回路板よりなり、前記プリント回路板は前記凹部の上面と熱的に連通している、請求項４記載の静電チャック。
【請求項６】
前記電気回路は絶縁トレース及び導電性トレースを備え、前記絶縁トレースは前記凹部の上面に直接被着し、前記導電性トレースは前記絶縁トレースの上面に被着され、前記導電性トレースは前記複数のＬＥＤと電気的に連通している、請求項４記載の静電チャック。
【請求項７】
前記凹部の残存空間を満たす封入材を備え、前記封入材は前記複数のＬＥＤにより放射される前記波長において透明である、請求項４記載の静電チャック。
【請求項８】
前記複数のＬＥＤは同心円のパターンとして配置され、前記パターンの中心から遠くに位置する同心円は前記パターンの前記中心の近くに位置する同心円より多数のＬＥＤを有する、請求項４記載の静電チャック。
【請求項９】
前記上部誘電体層、前記内部層及び前記ベース部を貫通し、ガス源と流体連通する導管を備え、前記上部誘電体層と前記静電チャックの上に置かれる基板の底面との間の空間にガスを導入することができる、請求項４記載の静電チャック。
【請求項１０】
前記電極は、前記内部層の表面の２５％未満を占めるようにメッシュとして形成されている、請求項４記載の静電チャック。
【請求項１１】
前記電極は、前記複数のＬＥＤにより放射される前記波長において透明である材料を用いて形成されている、請求項４記載の静電チャック。
【請求項１２】
ＬＥＤ加熱装置を備えた静電チャックであって、
側壁により画成された凹部を有するベース部と、
前記凹部内に配置された、複数のＬＥＤを備える電気回路と、
密閉容器を形成するために、前記側壁の上に配置された、前記凹部を覆う内部層と、
前記密閉容器の残存空間を満たす封入材と、
上部誘電体層と、
前記内部層と前記上部誘電体層との間に配置された電極とを備え、
前記封入材、前記内部層、前記電極及び前記上部誘電体層は前記複数のＬＥＤにより放射される波長において透明である、
静電チャック。
【請求項１３】
前記電極はドープ半導体よりなる、請求項１２記載の静電チャック。
【請求項１４】
前記ベース部、前記封入材、前記内部層及び前記上部誘電体層を貫通し、ガス源と流体連通する導管を更に備え、前記上部誘電体層と前記静電チャックの上に置かれる基板の底面との間の空間にガスを導入することができる、請求項１２記載の静電チャック。
【請求項１５】
前記複数のＬＥＤは約０．４〜１．０μｍの波長で発光する、請求項１２記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、基板をクランプする静電チャックに関し、特に基板がチャックにクランプされている間、基板の下に配置されたＬＥＤを用いて基板を加熱する静電チャックに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造は複数の個別の複雑なプロセスを含む。半導体基板は概して、製造プロセス中に多数のプロセスを受ける。基板が処理されているとき、基板は概してチャックにクランプされる。このクランプは実際上機械的又は電気的であってもよい。静電チャックは伝統的に複数の層からなる。上部層（上部誘電体層とも称される）は基板と接触し、短絡を生じることなく静電界を生成するために電気的に絶縁性又は半導電性の材料で作られる。この静電界を生成する方法は当業者に知られている。静電力は交流電圧源（ＡＣ）によって又は定電圧源（ＤＣ）によって発生させることができる。静電力を生成するために、複数の電極を上部誘電体層の下に配置することができる。複数の電極は金属などの導電性材料で構成される。
【０００３】
幾つかの用途において、イオン注入は結晶欠陥や非晶質化を生じ得る。この結晶のダメージは多くの場合アニーリングとして知られている熱処理により回復させることができる。しかしながら、所定の高ドーズ注入及びデバイス構造に対して、一般的なポスト注入アニーリングは注入により生じたダメージのすべてを回復させるには不十分であり得る。注入プロセス中の基板の加熱は基板へのダメージを低減し、より多くの結晶構造を維持してアニールプロセス中の再成長を容易にすることが知られている。
【０００４】
基板は一般的に接触によって、例えば基板が静電力により所定の位置に保持されたときワークピースとチャックの間にトラップされる気体の使用によって加熱される。基板はチャックで直接加熱してもよい。何れの実施形態でも、熱はチャックによって基板の下面に供給される。これらの方法はいくつかの欠点を被り得る。例えば、静電チャックが加熱される温度が過大になって静電チャックに熱応力を与え得る。これは静電チャックの信頼性を低減するかもしれず、また静電チャックに大きなコストの追加をもたらすかもしれない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらの欠点を受けることなく基板をクランプし加熱するために使用し得る静電チャックがもしあれば有益である。更に、プロセス完了後に基板を冷却することもできる静電チャックがあれば有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ＬＥＤ加熱装置を備えた静電チャックが開示される。このＬＥＤ加熱装置を備えた静電チャックは、ＬＥＤヒータを構成する第１のアセンブリ、及び静電チャックを構成する第２のアセンブリを備える。ＬＥＤヒータは側壁で画成された凹部を有するベース部を含む。複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）が凹部内に配置される。これらのＬＥＤはＧａＮ又はＧａＰ  ＬＥＤとしてもよく、これらのＬＥＤはシリコンにより容易に吸収される波長で発光し、よって基板を効率よく急速に加熱する。静電チャックを備える第２のアセンブリはＬＥＤヒータの上に配置される。静電チャックは上部誘電体層と、ＬＥＤにより放射される波長で透明である内部層とを含む。静電力を生成するために上部誘電体層と内部層との間に１つ以上の電極が配置される。
【０００７】
一実施形態によれば、装置が開示される。本装置は、複数のＬＥＤを備える電気回路を収容する密閉容器を備え、密閉容器の上面部が静電チャックを構成する。特定の実施形態では、密閉容器は空気を排除するために封入材で満たされる。
【０００８】
別の実施形態によれば、ＬＥＤ加熱装置を備えた静電チャックが開示される。本静電チャックは、側壁で画成された凹部を有するベース部と、前記凹部内に配置された複数のＬＥＤを備える電気回路と、前記側壁の上に配置され、前記凹部を覆う内部層と、上部誘電体層と、前記内部層と前記上部誘電体層との間に配置された電極とを備え、前記内部層と前記上部誘電体層は前記複数のＬＥＤにより放射される波長で透明である。特定の実施形態では、静電チャックは更に、前記凹部の残存空間を満たす封入材を備える。
【０００９】
別の実施形態によれば、ＬＥＤ加熱装置を備えた静電チャックが開示される。本静電チャックは、側壁で画成された凹部を有するベース部と、前記凹部内に配置された複数のＬＥＤを備える電気回路と、前記側壁の上に配置され、前記凹部を覆って密閉容器を形成する内部層と、前記密閉容器の残存空間を満たす封入材と、上部誘電体層と、前記内部層と前記最上誘電体層との間に配置された電極とを備え、前記封入材、前記内部層、前記電極及び前記上部誘電体層は前記複数のＬＥＤにより放射される波長で透明である。
【００１０】
本発明のよりよい理解のために、参照することにより本明細書に組み込まれる添付図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態に係わる基板加熱サブアセンブリの斜視図である。
【図２】別の実施形態に係わる基板加熱サブアセンブリの斜視図である。
【図３】図２の基板加熱サブアセンブリの凹部の拡大図である。
【図４】一実施形態に係わるＬＥＤ加熱装置を備えた静電チャックの断面図を示す。
【図５】電極の第１の実施形態を示す。
【図６】電極の第２の実施形態を示す。
【図７】別の実施形態に係わるＬＥＤ加熱装置を備えた静電チャックの断面図を示す。
【図８】一実施形態に係わる基板処理のプロセスフローを示す。
【図９】ＬＥＤのために使用可能な代表的なパターンを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
上述したように、多くの用途において、基板が静電チャックにクランプされている間、基板を加熱するのが有利である。伝統的に、この加熱は熱伝導を利用して行われ、静電チャックに含まれる熱は多くの場合背面ガスを利用して基板へと伝達される。上述したように、この実装は多くの欠点を有する。
【００１３】
本明細書に記載するＬＥＤ加熱装置を備えた静電チャックは放射熱を利用してこれらの欠点の多くを克服する。このＬＥＤ加熱装置を備えた静電チャックは光エネルギーを利用して基板を加熱する。この光エネルギーは静電チャックの温度を従来のシステムよりもはるかに低い温度に増加させるのに有利である。
【００１４】
静電チャックは多くの場合真空状態に維持される処理チャンバ内で使用される。真空状態はＬＥＤ加熱装置を備えた静電チャックの設計に多くの課題をもたらす。例えば、多くの材料はガス放出し、処理チャンバを汚染し得るので、静電チャックを構成するために使用できる材料の選択が制限され得る。更に、処理チャンバ内に配置された密閉容器はその容器内部と処理チャンバとの間に圧力差を有し、この圧力差は密閉容器の壁に大きい又は許容し得ない応力を与え得る。
【００１５】
本明細書に記載するＬＥＤ加熱装置を備えた静電チャックは２つのサブアセンブリで構成される。第１のサブアセンブリは基板ヒータで、基板の底面に光エネルギーを供給する。第２のサブアセンブリは静電チャックで、基板をチャックにクランプする静電力を生成する。以下でより詳しく記載されるように、静電チャックはＬＥＤ基板ヒータの上に配置される。
【００１６】
図１は真空状態に適合するＬＥＤ基板ヒータサブアセンブリ１００の第１の実施形態の斜視図を示す。
【００１７】
ＬＥＤ基板ヒータサブアセンブリ１００はベース部１１０を含み、このベース部１１０は熱伝導性材料、例えばアルミニウム、銅又は他の適切な材料で構成してもよい。ベース部１１０は長さと幅を有し、特定の実施形態ではその長さと幅は同じ寸法にしてもよい。例えば、ベース部１１０の長さと幅は、このＬＥＤ基板ヒータサブアセンブリが加熱するように構成された基板の直径より大きい寸法を有する正方形としてもよい。例えば、基板が３００ｍｍの直径を有するシリコンウェハである場合には、ベース部１１０の長さ及び幅は少なくともウェハと同じ大きさのＬＥＤアレイを収容するのに十分な大きさにしてもよい。他の実施形態では、ベース部１１０はその上に配置される基板の直径に等しいかそれより大きい直径を有する円形にしてもよい。例えば、一実施形態では、基板は３００ｍｍの直径を有し、ベース部１１０に配置されるＬＥＤアレイは均一な加熱を確保するために３０ｍｍより大きい直径を有してもよい。例えば、ＬＥＤアレイ１３０は３３０ｍｍの直径を有してもよい。
【００１８】
ベース部１１０は長さ及び幅に直角の高さを有してもよい。ベース部１１０の高さはいくつかの実施形態では０．５インチ未満にしてもよい。ベース部１１０内に１つ以上の導管１１５含めてもよい。これらの導管１１５はベース部１１０の長さを貫通し、ベース部１１０の一側から入り他側から出てもよい。特定の実施形態では、導管１１５を少なくとも部分的にねじ切りし、同様にねじ切りされたホース又はチューブを導管１１５に挿入し、ベース部１１０に固定することができるようにしてもよい。動作中、水、他の液体又はガス等の流体がホースを通って導管１１５を通過する。この作用によってベース部１１０中に含まれる熱を流れる流体により除去することができる。従って、導管１１５は冷却チャネルとして機能する。他の実施形態では、ベース部１１０はヒートシンクとして働くサーマルマス（蓄熱体）の上に配置してもよい。これらの実施形態では、導管１１５は使用しなくてもよい。
【００１９】
ベース部１１０の上面は側壁１１８で囲まれた凹部１１７を有してもよい。凹部１１７はプリント回路板１２０を収容するように寸法を決定してもよい。上述したように、プリント回路板１２０は加熱すべき基板に等しいかそれより僅かに大きくしてもよい。凹部１１７の上面は基板又はＬＥＤからの入射光を反射する能力を高めるために研磨してもよい。図１は正方形の凹部１１７を有する正方形のベース部１１０を示すが、他の実施形態も可能である。例えば、ベース部１１０及び凹部１１７は両方とも円形にしてもよい。別の実施形態では、ベース部１１０と凹部１１７の一方を正方形にし、他方を円形にしてもよい。
【００２０】
図１は凹部を有する一体構成要素として示すが、他の実施形態も可能である。例えば、ベース部は平らな上面を有してもよい。ベース部とは別個の側壁をベース部の周囲にその上面の上に配置してもよい。この実施形態では、ベース部の上に側壁によって形成される容積部は凹部とみなせる。従って、「凹部を有するベース部」という語句は凹部を有する一体構成要素にのみ限定することを意図するものではない。それどころか、ＬＥＤを収容し密封することができる容積部を生成するために使用可能な他の構造を含んでもよい。
【００２１】
プリント回路板１２０は基板に容易に吸収される１波長又は複数波長の光を放射する複数の高出力のＬＥＤ１３０を含んでもよい。例えば、シリコンは約０．４μｍから１．０μｍの波長範囲内において高い吸収性及び低い透過性を示す。シリコンは０．４μｍから１．０μｍの波長範囲内で放射されるエネルギーの５０％超を吸収する。この波長範囲内で発光するＬＥＤが使用可能である。特定の実施形態では、ＧａＮからなるＬＥＤが使用される。これらのＧａＮ  ＬＥＤは約４５０ｎｍの波長で発光する。特定の実施形態では、６１０〜７６０ｎｍの波長で発光するＧａＰ  ＬＥＤが使用される。
【００２２】
ＬＥＤ１３０はサイズを変えてもよい。特定の実施形態では、各ＬＥＤは１．３ｍｍ×１，７ｍｍとしてもよい。別の実施形態では、各ＬＥＤ１３０は１ｍｍ×１ｍｍとしてもよい。他の寸法のＬＥＤも本発明の範囲に含まれること勿論である。プリント回路板１２９上のＬＥＤ１３０の密度は変えてもよい。例えば、一実施形態では、８．６５ＬＥＤ／ｃｍ２の密度を使用してもよい。別の実施形態では、１８．１ＬＥＤ／ｃｍ２の密度を使用してもよい。他の実施形態では、７８ＬＥＤ／ｃｍ２までの密度を使用してもよい。実際上、ＬＥＤ１３０の密度は本発明により制限されない。
【００２３】
ＬＥＤ１３０は、図１に示すような、固定数の行及び列を有する規則的アレイとして配列してもよい。他の実施形態では、ＬＥＤ１３０は基板の加熱を最適にするために不均一の間隔に配列してもよい。特定の実施形態では、ＬＥＤ１３０は複数の同心円に配列し、各円は同数のＬＥＤにしても、同数にしなくてもよい。特定の実施形態では、各同心円のＬＥＤの数は、外側の同心円が内側の同心円より多数のＬＥＤを有するように、その円の直径に関連させてもよい。図９は、同心円に配列されたＬＥＤ１３０の代表的なパターンを示す。この実施形態では、同心円９００はバンド９１０ａ，９１０ｂ，９１０ｃ，９１０ｄ，９１０ｅに編成され、個々のバンド内のすべての円は同数のＬＥＤ１３０を有する。他の構成も可能であること勿論である。具体的には、パターンの中心から最も遠い最外側のバンド９１０ｅでは、各同心円９００は約３０８個のＬＥＤを有してもよい。最外側のバンド９１０ｅには約９個の同心円９００が存在してもよい。これに反し、中心に最も近い最内側のバンド９１０ａでは、同心円９００の各々はたった４４個のＬＥＤを有してもよい。最内側のバンド９１０ａには約３個の同心円が存在してもよい。最内側バンド９１０ａと最外側バンド９１０ｅとの間に位置するバンド９１０ｂ，９１０ｃ，ｏ１０ｄ内の同心円９００はそれぞれ７７，１５４及び２３１個のＬＥＤを有してもよい。バンド９１０ｂには１０個の同心円が、バンド９１０ｃには８個の同心円が、バンド９１０ｄには８個の同心円が存在してもよい。最内側バンドの内部には、例えば５行及び５列のような行及び列として編成されたＬＥＤの小さな矩形アレイ９２０が存在してもよい。ＬＥＤのパターンは異なる数のバンドを含んでもよく、それらのバンドは任意の数のＬＥＤを含んでもよいこと勿論である。更に、各バンド内の同心円９００の数も上述した数と異ならせてもよい。従って、ＬＥＤ１３０の構成配置は本発明により制限されない。
【００２４】
図１を参照するに、ＬＥＤ１３０はプリント回路板によって電源（図示せず）に電気的に接続される。特定の実施形態では、プリント回路板１２０はメタルコアプリント回路板としてもよい。メタルコアプリント回路板は金属ベース層を使用し、この金属ベース層はプリント回路板１２０の上に置かれたＬＥＤから熱を奪うのに役立つ。特定の実施形態では、プリント回路板１２０は凹部１１７の上面に熱伝導性結合剤（図示せず）によって熱的に結合される。他の実施形態では、プリント回路板１２０はベース部１１０に、例えばネジ又は締め付け手段（図示せず）によって物理的に取り付けてもよい。締め付け手段はプリント回路板１２０の底面と凹部１１７の上面との物理的な接触を保証することができる。
【００２５】
ＬＥＤ基板ヒータサブアセンブリ１００が真空状態で使用される実施形態では、凹部１１７の残存空間を満たすために封入材１６０を使用してもよい。プリント回路板１２０が設置された後に、液体状としてよい封入材１６０を凹部１１７の残存空間に側壁１１８のレベルまで注入してもよい。こうして、凹部１１７内に残存する空気はなくなる。封入材１６０が凹部１１７内に注入又は導入された後に、封入材１６０は硬化させて固体材料にすることができる。封入材１６０はＬＥＤ１３０により放射される波長で透明になるように選択してもよい。ここで「透明」とはＬＥＤ１３０により放射される光エネルギーの少なくとも８０％が封入材を通過する特性を表現することを意図している。更に、封入材１６０は、その材料が真空環境内でガス放出しないように選択してもよい。特定の実施形態では、封入材１６０はシリコンとしてもよい。他の実施形態では、他の透明エポキシ材料、例えばポリウレタン、を使用してもよい。上述したように、密閉容器はその内部と真空チャンバとの間に圧力差を有し得る。封入材１６０を使って凹部１１７から空気を排除することによって、この圧力差は除去することができる。封入材１６０は静電チャンバの機械的な支持体としても作用し得る。特定の実施形態では、封入材１６０は静電チャックを所定の位置に保持するために使用することもできるため、固定手段が不要になる。
【００２６】
ＬＥＤ基板ヒータサブアセンブリ１００が真空状態に置かれない幾つかの実施形態では、封入材１６０は使用してもしなくてもよい。例えば、大気圧で又は大気圧近くで動作する環境では、凹部１１７の内部と外部との間に圧力差は存在しない。従って、封入材１６０はこれらの実施形態では使用しなくてもよい。
【００２７】
シーリングガスケット１５０を側壁１１８の上に配置してもよい。側壁１１８がベース部１１０から離れている実施形態では、側壁１１８とベース部１１０との間にシーリングガスケットを配置してもよい。シーリングガスケット１５０はＶｉｔｏｎ（登録商標）又は任意の適切な材料からなるものとしてもよい。これらの材料はそれらの真空状態との適合性の理由から選択され得る。
【００２８】
図１は凹部１１７内に配置されたプリント回路板１２０を示すが、他の実施形態も本発明の範囲に含まれる。例えば、図２はＬＥＤ基板ヒータサブアセンブリ２００の第２の実施形態の斜視図を示す。これらの２つの実施形態の間で共有されるコンポーネントには同一の参照番号が付与されている。
【００２９】
この実施形態では、プリント回路板は、凹部１１７の上面に直接配置された複数の厚膜の絶縁トレース及び導電性トレースと置き換えられる。前実施形態と同様に、ＬＥＤ基板ヒータサブアセンブリ２００は導管１１５を含んでもよいベース部１１０を備える。ベース部１１０は側壁１１８で囲まれた凹部１１７を有する。上述したように、側壁１１８はベース部１１８と一体にしても、別のコンポーネントにしてもよい。シーリングガスケット１５０を側壁１１８の上に配置してもよい。封入材１６０を側壁１１８で形成される凹部１１７内に配置してもよい。
【００３０】
図３は凹部１１７の拡大図を示す。複数の絶縁トレース２１０が凹部１１７の上面上に直接配置される。絶縁トレース２１０は凹部１１７の上面の全体を覆ってもよい。他の実施形態では、図３に示すように、絶縁トレース２１０は、凹部１１７の上面の複数の部分が露出したままとなるようなパターンに配置される。絶縁トレース２１０の上に複数の導電性トレース２２０が配置される。導電性トレース２２０は電流をＬＥＤ１３０に電流を供給するために使用される。絶縁トレース２１０は導電性トレース２２０を凹部１１７から電気的に絶縁するために使用される。導電性トレース２２０は電源（図示せず）とＬＥＤ１３０とに電気的に接続される。
【００３１】
前実施形態と異なり、絶縁トレース２１０は凹部１１７に直接被着される。従って、固定手段は使用されない。更に、絶縁トレース２１０はベース部１１０の凹部１１７の上面に直接配置されるため、熱伝導性が大きく改善される。換言すれば、図２の実施形態は、より有効にＬＥＤ１３０から熱を引き出し、その熱をベース部１１０に蓄えることができる。特定の実施形態では、例えばヘレウスセルシオン（登録商標）から入手可能な厚膜材料系を使用してもよい。
【００３２】
両実施形態において、ＬＥＤ１３０はベース部１１０の凹部１１７内に配置される電気回路の一部分である。ＬＥＤ１３０と電源との間に電気接続が形成される。上述したように、特定の実施形態では、電気回路はプリント回路板又は金属コアプリント回路上に製造される。他の実施形態では、電気回路は圧膜を用いて製造される。これらの膜は絶縁トレース及び導電性トレースを生成するために使用される。電気回路は他の方法で製造してもよいこと勿論である。
【００３３】
図４は、ＬＥＤ加熱装置を備えた静電チャックの一実施形態の断面を示す。上述したように、加熱装置を備えた静電チャック３００はＬＥＤ基板加熱サブアセンブリを備える。図４は図２のＬＥＤ基板加熱サブアセンブリの構成要素を示すが、ＬＥＤ基板ヒータサブアセンブリは図１に示す実施形態としてもよい。従って、ＬＥＤ基板加熱サブアセンブリはこの実施形態に限定されない。ＬＥＤ基板加熱サブアセンブリは導管１１５を有するベース部１１０を備える。その側壁１１８の上にシーリングガスケット１５０が配置される。ベース部１１０の凹部１１７内に絶縁トレース２１０及び導電性トレース２２０が配置される。ＬＥＤ１３０は導電性トレース２２０と電気的に連通する。導電性トレースはＬＥＤ１３０に電力を供給するＬＥＤ電源１３１とも電気的に連通する。凹部１１７の残存空間に封入材１６０を配置してもよい。静電チャックはこのＬＥＤ基板加熱サブアセンブリ上に配置される。静電チャックは、上部誘電体層４３０、内部層４１０、及び上部誘電体層４３０と内部層４１０との間に配置された１つ以上の電極４２０を備える。
【００３４】
内部層４１０は側壁１１８の上面に配置され、電気回路を封入する密封容器を形成する。内部層４１０はシーリングガスケット１５０の上に配置してもよい。上述したように、封入材１６０で密封容器の残像空間を満たしてもよい。内部層４１０は封入材と接触してもよい。特定の実施形態では、封入材１６０は内部層４１０の支持体とし得る。
【００３５】
内部層４１０は誘電体材料又は絶縁材料としてもよい。特定の実施形態では、上部誘電体層４３０及び内部層４１０はＬＥＤ１３０により放射される波長で透明又はほぼ透明である材料で構成される。例えば、ＬＥＤ１３０により放射される光はその８０％超が上部誘電体層４３０及び内部層４１０を通過し得る。特定の実施形態では、上部誘電体層４３０及び内部層４１０は石英、ガラス、ホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）、サファイヤ又は他の適切な材料で構成してもよい。特定の実施形態では、上部誘電体層４３０と内部層４１０に異なる材料を用いてもよい。
【００３６】
特定の実施形態では、電極４２０はメッシュとして形成してもよい。図５はメッシュとして形成された電極４２０の一例を示す。この実施形態では、図５に示す電極と同一の６個の電極４２０を内部層４１０と上部誘電体層４３０との間に配置してもよい。このようにすると、電極４２０で覆われる内部層４１０の上面の全表面積の割合が小さくなる。例えば、電極４２０は内部層４１０の表面の２５％未満を覆うものとし得る。他の実施形態では、電極４２０は内部層４１０の表面の２０％未満を覆うものとし得る。更に他の実施形態では、電極４２０は内部層４１０の表面の１０％未満を覆うものとし得る。電極４２０は全表面積のほんの小部分を覆うだけであるため、電極４２０が電極４２０の下に位置するＬＥＤ１３０から電極４２０の上に位置する基板への光の透過に与える影響は最小になる。従って、電極４２０は任意の導電材料で製造し得る。
【００３７】
他の実施形態では、電極４２０は内部層４１０の表面積の大部分を覆ってもよい。図６は一実施形態を示し、６個の電極４２０が内部層４１０と上部誘電体層４３０との間に配置される。これらの電極４２０は内部層４１０の表面積の大部分を覆う。しかしながら、この実施形態では、電極４２０はＬＥＤ１３０により放射される波長で透明又はほぼ透明である導電性材料を用いて製造される。この導電性材料は光学的に透明であるドープ半導体又はグラフェンとしてもよい。例えば、この導電性材料は酸化インジウム錫（ＩＴＯ）又は酸化アルミニウム亜鉛（ＡＺＯ）としてもよいが、他の材料を使用してもよい。
【００３８】
特定の実施形態では、電極４２０は内部層４１０の上面の溝内に配置される。例えば、特定の実施形態では、等方性又は異方性エッチングを用いて内部層４１０の上面の一部分から材料を除去して内部層４１０の上面に溝を生成する。その後、導電性材料、例えば金属、ＩＴＯ又はＡＺＯ等、を堆積して溝に充填してもよい。溝内の導電性材料は電極４２０を形成する。
【００３９】
その後、上部誘電体層４３０が内部層４１０の上面に堆積される。この上部誘電体層４３０は誘電体材料であり、蒸着ガラス又はスピンオンガラスであってもよい。他の実施形態では、上部誘電体層４３０を形成するために石英又は別の種類の光学的に透明な誘電体の層を内部層４１０に接着してもよい。
【００４０】
電極４２０は、基板をクランプするために使用される静電力を生成するために電源４４０と電気的に連通してもよい。一実施形態では、電線４４５がベース部１１０を貫通して電極４２０を電源４４０と電気的に接続する。特定の実施形態では、各電極４２０は対応する電線４４５と電気的に連通する。特定の実施形態では、偶数の電極４２０が存在する。電極４２０の各対はそれぞれの両極性信号、例えば方形波、と電気的に連通して、１つの対の一方の電極が正の出力を受信し、該対の他方の電極が負の出力を受信するようにしてもよい。周期及び振幅に関して同一の方形波出力が電極のすべてに供給される。しかしながら、各方形波出力は隣接する方形波から位相シフトされる。従って、一実施形態では、６個の電極４２０がある。これらの電極の第１の対は第１の方形波で給電されるが、第２の対の電極は第１の方形波に対して１２０°の位相シフトを有する第２の方形波で給電される。他の構成も本発明の範囲に含まれること勿論である。
【００４１】
動作中、基板は誘電体層４３０の上面に置かれる。ＬＥＤ加熱装置を備えた静電クランプに基板をクランプするために、電圧源４４０からの電力が電極４２０に供給される。その後、基板の温度を光エネルギーによって上昇させるために、ＬＥＤ電源１３１によって電力がＬＥＤ１３０に供給される。幾つかの実施形態では、基板の温度は１０〜１５秒以内に５００℃に到達し得るが、他の時間も可能である。基板が目標温度に到達したとき、ＬＥＤ電源１３１によりＬＥＤ１３０に供給される電力を低減して基板の温度を目標温度に維持することができる。一実施形態では、時間の関数としてＬＥＤ１３０に供給される電力は、経験的データに基づいて、ＬＥＤ電源１３１により供給される電力プロファイルが所定の温度で処理される各基板に対して一定になるように決定される。他の実施形態では、ＬＥＤ電源１３１により供給される電力の閉ループ制御を利用してもよい。基板が目標温度に到達したとき、基板を処理してもよい。基板の処理後に、ＬＥＤ電源１３１によりＬＥＤ１３０に供給される電力は基板の加熱を停止するために不作動にされる。その後電極４２０に供給される電力が不作動にさるため、上部誘電体層４３０から基板を取り出すことができる。
【００４２】
図７はＬＥＤ加熱装置５００を備えた静電チャックの第２の実施形態を示す。図７の実施形態は図４のものに類似する。これらの両実施形態に共有される構成要素には同じ参照番号が付与されている。図４の実施形態と同様に、ＬＥＤ加熱装置を備えた静電チャック５００はそれを貫通する複数の導管１１５を有するベース部１１０を備える。ベース部１１０は凹部１１７を有し、そこに複数のＬＥＤ１３０が配置される。ＬＥＤ１３０は電気回路、例えば絶縁トレース２１０及び導電性トレース２２０、に接続される。他の実施形態では、ＬＥＤ１３０はプリント回路板上に配置される。ＬＥＤ１３０はＬＥＤ電源１３１と電気的に連通する。ＬＥＤ加熱装置を備えた静電チャック５００は、上部誘電体層４３０、内部層４１０及びそれらの間に配置された１つ以上の電極４２０も含む。電源４４０は、例えば電線４４５を介して電極４２０と電気的に連通する。
【００４３】
ガス源４８０が冷却導管４８５と流体連通している。冷却導管４８５は、ＬＥＤ加熱装置を備えた静電チャック５００を貫通して上部誘電体層４３０の上面で開口している。このようにすると、ガス源４８０からの冷却ガスがＬＥＤ加熱装置を備えた静電チャック５００の上面へ流れて上部誘電体層４３０の上面と基板の底面の間に流入し得る。
【００４４】
従来の静電チャックと異なり、このガス源は基板を処理後に冷却するために使用される。上述したように、基板はＬＥＤ１３０から放射される光エネルギーにより加熱される。その結果として、ＬＥＤ加熱装置を備えた静電チャックは実際上基板よりはるかに低温になる。従って、基板の処理後に、冷却ガスが冷却導管４８５を通して供給される。この冷却ガスは基板と上部誘電体４３０の上面との間の熱の伝導を高め、基板からの熱の除去を高める。
【００４５】
図８は基板処理のプロセスシーケンスを示す。最初に、プロセス６００に示すように、基板が上部誘電体層４３０上に置かれる。このプロセス後に、プロセス６０５に示すように、電源４４０が作動され、電極４２０に電力を供給する。この電力は静電力を生成し、基板を上部誘電体層４３０にクランプする。基板が静電チャックにクランプされたとき、プロセス６１０に示すように、ＬＤＥ電源１３１が作動される。これはＬＥＤ１３０に電力を供給し、基板を放射エネルギーにより加熱する。第１の電力レベルをＬＥＤ１３０に供給し、これにより基板を目標温度にすることができる。目標温度に到達すると、プロセス６１５に示すように、静電チャックはこの目標温度を維持する。一実施形態では、目標温度を維持するために第２の電力レベルがＬＥＤに供給され、この電力レベルは第１の電力レベルより低くし得る。別の実施形態では、目標温度を維持するためにＬＥＤ１３０への電力を１００％より小さいデューティサイクルで変調してもよい。基板の温度を維持する他の方法を使用してもよい。基板が目標温度にある間、プロセス６２０に示すように、基板を処理することができる。基板の処理後に、プロセス６２５に示すように、ＬＥＤ電源１３１を不作動にすることができる。これは基板の加熱を停止する。
【００４６】
特定の実施形態では、プロセス６３０に示すように、ガスが冷却導管４８５に導入される。このガスは基板から上部誘電体層４３０の上面への熱の伝導を高め、これがない場合より高速に基板を冷却することができる。他の実施形態、例えば図４の静電チャック、では、基板を冷却するためにガスを使用し得ない。基板が十分に冷却されたとき、プロセス６３５に示すように、電源４４０は不作動にされる。これは基板を所定の位置に保持する静電力を不作動にする。このプロセス後に、プロセス６４０に示すように、上部誘電体層４３０から基板を取り外すことができる。
【００４７】
本明細書に記述された実施形態は多くの利点を有し得る。第１に、上述したように、本静電チャックは基板を加熱するためにＬＥＤ加熱装置を使用する。その結果として、本静電チャックは従来の静電チャックで経験されるよりはるかに小さい温度逸脱を受けることになる。これは静電チャック内の熱応力を低減し、静電チャックの信頼性を高めるのに役立つ。第２に、本明細書に記載の静電チャックは高温、低音及び室温インプラントのために使用することができる。静電チャック内の制限された熱応力のために、チャックは異なる環境で問題なく動作することができる。第３に、従来の静電チャックと異なり、本静電チャックは、基板の処理後に基板を冷却するために使用することもできる。静電チャックの温度は基板の温度より低く維持されるため、チャックは処理後に基板から熱を奪う熱シンクとして使用することができる。第４に、従来の加熱チャックは熱循環を低減するために高温に維持される。そのため、多くの用途において、基板はこれらのチャックの上に置く前に予熱される。本静電チャックは従来のチャックで経験される極端な温度に加熱されないため、ＬＥＤ加熱装置を備えた静電チャックの上に置かれる前に基板を予熱するための加熱はなくてもよい。加えて、加熱は光エネルギーを用いて達成されるため、基板を従来のシステムを用いて行う場合より高い温度に加熱することができる。
【００４８】
本発明は、本明細書に記載する特定の実施形態によりその範囲を制限されない。実際、本明細書に記載した実施形態に加えて、本発明の他の様々な実施形態および変更は、先の記載および添付図面から、当業者に明らかであろう。よって、このような他の実施形態および変更は、本発明の範囲に含まれるものである。さらに、本発明は、特定の目的に対する特定の環境における特定の実施の文脈で本明細書に記載されているが、当業者は、その有用性がこれに限定されず、本発明は多くの目的に対して多くの環境において有利に実施できることを認識するであろう。したがって、後述の特許請求の範囲は、本明細書に記載する本発明の全容および精神を考慮して解釈すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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