JP2023065471A - 冷却ガス区画および対応する溝ならびに単極静電クランプ電極パターンを備える静電チャック - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマ加工工程に用いられる静電チャックにおいて、ウエハの冷却を効率よく均一に行う基板処理システムのための静電チャックを提供する。【解決手段】静電チャック２００は、底板、底板上に配置された中間層および天板２０２を備える。天板は、中間層を介して底板に接合され、基板を静電気的にクランプするように構成され、単極クランプ電極およびシール２０６Ａ～２０６Ｄを備える。単極クランプ電極は、冷却ガス溝２１０Ａ～２１０Ｄ開口セットを有する溝開口パターンを備える。シールは、冷却ガス区画を分離する。冷却ガス区画は、３つ以上の冷却ガス区画を含む。各冷却ガス区画は、別個の冷却ガス溝セットを備える。天板は、別個の冷却ガス溝セット２５２、２５４を備える。各別個の冷却ガス溝セットは、１つ以上の冷却ガス供給穴を有し、冷却ガス溝開口セットのそれぞれに対応する。【選択図】図２

Description

本開示は、基板処理システムの静電チャックに関する。

本明細書に記載の背景技術の説明は、一般に、本開示の内容を提示するためである。現在名前が挙げられている発明者の発明は、この背景技術欄のみならず、出願時に他に先行技術と見なされない説明の態様において記載される範囲において、明示的にも黙示的にも本開示に対する先行技術として認められない。

基板処理システムは、半導体ウエハなどの基板のエッチング、堆積、および／または、他の処理を実施するために用いられてよい。基板上で実施されうる例示的なプロセスは、プラズマ強化化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）プロセス、物理気相堆積（ＰＶＤ）プロセス、イオン注入プロセス、ならびに／または、他のエッチング、堆積、および洗浄プロセスを含むがそれらに限定されない。例として、エッチングプロセス中に、基板は、基板処理システム内の静電チャック（ＥＳＣ）上に配置されてよく、基板上の薄膜がエッチングされる。

基板処理システム用の静電チャックが提供されており、静電チャックは、底板、底板上に配置された中間層、および天板を備える。天板は、中間層を介して底板に結合され、基板に静電気的にクランプするように構成される。天板は、単極クランプ電極およびシールを備える。単極クランプ電極は、冷却ガス溝開口セットを有する溝開口パターンを備える。シールは、冷却ガス区画を分離する。冷却ガス区画は、４つ以上の冷却ガス区画を備える。各冷却ガス区画は、別個の冷却ガス溝セットを備える。天板は、別個の冷却ガス溝セットを備える。各別個の冷却ガス溝セットは、１つ以上の冷却ガス供給穴を有し、それぞれの冷却ガス溝開口セットに対応する。

他の特徴では、冷却ガス溝開口セットは、天板の１つ以上の層および単極クランプ電極の層に配置される。他の特徴では、冷却ガス溝開口セットは、別個の冷却ガス溝セットの下方にそれぞれ配置される。他の特徴では、各冷却ガス溝セットは、冷却ガスを天板の上面全体に分配するための冷却ガス溝を備える。

他の特徴では、最も外側の冷却ガス区画における各別個の冷却ガス溝セットは、一連の環状要素として配置された溝および供給穴を備える。３つ以上の最も内側の冷却ガス区画における各別個の冷却ガス溝セットは、径方向に延びる溝および環状に延びる溝を備える。

他の特徴では、各別個の冷却ガス溝セットの環状に延びる溝は、対応する径方向に延びる溝から離れるように延びる。他の特徴では、溝開口パターンは、別個の冷却ガス溝セットの配置パターンに類似する。他の特徴では、溝開口パターンには、天板の別個の冷却ガス溝セットと同数の冷却ガス開口がある。

他の特徴では、冷却ガス区画の１つは、第１の冷却ガス溝セットおよび第２の冷却ガス溝セットを備える。第１の冷却ガス溝セットは、第１の径方向に延びる溝、および、第１の径方向に延びる溝から延びる第１の溝を有する。第２の冷却ガス溝セットは、第２の径方向に延びる溝、および、第２の径方向に延びる溝から延びる第２の溝を有する。別個の冷却ガス溝セットは、第１の冷却ガス溝セットおよび第２の冷却ガス溝セットを備える。他の特徴では、第１の溝は、第１の分岐路ペアを備える。第２の溝は、第２の分岐路ペアを備える。第１の分岐路ペアは、第２の分岐路ペアと同じ円形路に沿って延び、ギャップによって第２の分岐路ペアによって分離される。ギャップは、第１の分岐路ペアと第２の分岐路ペアとの間に配置される。

他の特徴では、別個の冷却ガス溝セットは、第１の冷却ガス区画に配置された第１の冷却ガス溝セット、および、第２の冷却ガス区画に配置された第２の冷却ガス溝セットを備える。第１の冷却ガス溝セットは、第１の冷却ガス溝セットおよび第２の冷却ガス溝セットが、天板の中心から延びる同じ径方向に延びる線上の中央に位置するように、第２の冷却ガス溝セットと径方向に並ぶ。

他の特徴では、別個の冷却ガス溝セットは、第１の冷却ガス区画に配置された第１の冷却ガス溝セット、および、第２の冷却ガス区画に配置された第２の冷却ガス溝セットを備える。第１の冷却ガス溝セットは、第２の冷却ガス溝セットから径方向外向きに配置され、第２の冷却ガス溝セットから環状的にオフセットされる。

他の特徴では、冷却ガス溝開口セットは、第１の冷却ガス区画の下方に配置された第１の冷却ガス溝開口セット、および、第２の冷却ガス区画の下方に配置された第２の冷却ガス溝開口セットを備える。第１の冷却ガス溝開口セットは、第１の冷却ガス溝セットおよび第２の冷却ガス溝セットが、天板の中心から延びる同じ径方向に延びる線の中央に位置するように、第２の冷却ガス溝開口セットと径方向に並ぶ。

他の特徴では、冷却ガス溝開口セットは、第１の冷却ガス区画の下方に配置された第１の冷却ガス溝開口セット、および、第２の冷却ガス区画の下方に配置された第２の冷却ガス溝開口セットを備える。第１の冷却ガス溝開口セットは、第２の冷却ガス溝開口セットから径方向外向きに配置され、第２の冷却ガス溝セットから環状的にオフセットされる。他の特徴では、冷却ガス区画は、同心円状である。他の特徴では、単極クランプ電極は、天板の径方向表面領域の少なくとも９５％を覆う。

本開示のさらなる適用領域は、発明を実施する形態、特許請求の範囲、および図面から明らかになるだろう。発明を実施する形態および特定の例は、例示のみの目的を意図し、本開示の範囲を限定する意図はない。

本開示は、発明を実施するための形態および付随の図面からより十分に理解されるだろう。

本開示の実施形態によるＥＳＣを組み込んだ基板処理システムの例の機能ブロック図。

本開示の実施形態による、千鳥状の溝セットを有する冷却ガス溝パターン、および、対応するクランプ電極パターンを備える４つの冷却ガス区画を組み込んだＥＳＣの例の斜視図。

本開示の実施形態による、いくつかの径方向に並ぶ溝セットを有する冷却ガス溝パターン、および、対応するクランプ電極パターンを備える４つの冷却ガス区画を組み込むＥＳＣの例の斜視図。

本開示の実施形態による、径方向に並ぶ溝セットを有する冷却ガス溝パターン、および、対応するクランプ電極パターンを備える３つの冷却ガス区画を組み込んだ別のＥＳＣの例の斜視図。

本開示の実施形態による、ガス供給穴部分を備える冷却ガス溝開口部を含む４つの冷却ガス区画のクランプ電極パターンおよび冷却ガス溝開口パターンを有する単極クランプ電極の例の上面図。

本開示の実施形態による、冷却ガス溝開口部ならびにガス供給および戻り穴部分を含む４つの冷却ガス区画のクランプ電極パターンおよび冷却ガス溝開口パターンを有する単極クランプ電極の例の上面図。

本開示の実施形態による、シール、メサ、冷媒溝、および単極クランプ電極を表すＥＳＣの天板部分の断面側面図。

本開示の実施形態による、冷却ガス溝の底部の冷却ガス供給穴を表すＥＳＣの一部の例の断面図。

本開示の実施形態による、冷却ガス溝開口セットおよび対応する冷却ガス溝セットを含むシール区画の例示的な一部の上面図。

図面では、参照番号は、類似および／または同一の要素を特定するために再利用されてよい。

ＥＳＣは、基板の処理中に基板を保持する。ＥＳＣは、例えば、真空処理チャンバにおいて静電力を用いて基板を定位置に保持する。ＥＳＣは、誘電材料（例えば、セラミック）およびバルク（または、厚い）底板によって形成された薄型天板（例えば、１．２５ミリメートル（ｍｍ）の厚さ）を含む２枚の板の配置を有してよい。天板は、シール、メサ、冷媒溝、および電極を備えてよい。シールは、ＥＳＣの上面と基板との間の冷却区画を分離する。基板は、処理の間、シールおよびメサの上に配置され、基板をＥＳＣ上に静電気的にクランプする電極を介して静電力によってＥＳＣに保持される。

基板とＥＳＣの天板との間の熱接触は、処理中の基板の温度を調節するために必要である。このことは、実施されるプロセスが基板からの吸熱または基板への熱調達を含むかどうかに関わらず当てはまる。冷却ガス（例えば、ヘリウムガス）は、（ｉ）基板の接触面と天板との間、および、（ｉｉ）天板のシールの間に含まれてよい。シールは、基板と天板との間に配置され、天板の不可欠な部分である。シール区画は、基板が天板に静電気的にクランプされたときに形成される。シール区画は、シール間で径方向に、および、天板の上面と対向する基板の底面（または、裏面）との間で垂直方向に配置される。冷却ガス漏れは、シール区画の間、および／または、最も径方向外側のシール区画と真空処理チャンバの内側との間で起こりうる。

過剰な量のガス漏れなしにシール区画に提供されうる冷却ガス圧の量は、電極および対応するクランプシステムによって提供される静電クランプ力によって制限される。基板をＥＳＣの天板上に保持するために提供されたクランプ力が大きいほど、提供されうる冷却ガス圧は高くなる。そのため、基板と天板との間の熱伝達に影響を及ぼすために用いられうる冷却ガス圧の量には制限がある。

また、熱伝達率、冷却ガス圧、および、基板とＥＳＣの天板との間の距離などのパラメータが関係する。例えば、距離が短くなるにつれて、熱伝達率は高くなる。しかし、距離の短縮は、基板と天板との間の圧力の不均一を引き起こす横流動コンダクタンス量の減少をもたらす。結果として生じた圧力変化は、（ｉ）基板とＥＳＣとの間で大域的に基板温度の上昇を引き起こす、および／または、（ｉｉ）ＥＳＣの上面領域全体にわたる領域において局所的に温度の不均一を引き起こす、不適切な熱伝達を引き起こしうる。冷却ガスの供給および圧力は、適切な熱伝達を提供するように調節されてよい。冷却ガス溝は、温度の不均一を防ぐために、組み込まれて均一に冷却ガスを分配するのを助けてよい。

冷却ガス溝と静電クランプ電極との間の距離が所定の距離より短い場合は、冷却ガス溝と静電クランプ電極との間で絶縁破壊、および、続いてアーキングが起こりうる。例えば、薄天板と、天板の上面付近および１つ以上の冷却ガス溝付近に配置されたクランプ電極とを有するＥＳＣは、クランプ電極と冷却ガス溝との間で絶縁破壊およびアーキングを経る可能性がある。アーキングは、ＥＳＣに修復不能な損害を与え、不具合の原因になりうる。

本明細書に記載の例は、冷却ガス溝とクランプ電極との間に適切な分離を提供しながら冷却ガスを均一に分配する、冷却ガス溝パターンおよび対応するクランプ電極を有する天板を備えたＥＳＣを含む。冷却ガス溝パターンは、冷却ガスを均一に分配して基板の裏面を適切に冷却するために天板の上面全体に均一に配置された樹木模様の溝セットを含む。冷却ガス溝は、天板全体にわたる冷却ガスの分配を促進する。クランプ電極は単極電極であり、各ＥＳＣは１つの非分割クランプ電極を備える。クランプ電極は、ＥＳＣの所定の径方向表面領域以上を覆い、それぞれの溝開口パターンを有する。クランプ電極は、天板全体／基板接合面領域全体の所定量（例えば、９５％以上）を覆うことによって、向上した基板のクランプを提供する。クランプ力は、電極の表面領域に比例する。溝開口パターンは、絶縁破壊およびアーキングを防ぐために、クランプ電極と冷却ガス溝との間に所定量の空間を提供する。

図１は、ＥＳＣ１０１を組み込む基板処理システム１００を示す。ＥＳＣ１０１は、本明細書に開示のＥＳＣのいずれかと同様に、または類似して構成されてよい。図１は、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）システムを示すが、本明細書に開示の実施形態は、トランス結合プラズマ（ＴＣＰ）システム、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマシステム、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）システム、および／または他のシステム、ならびに、基板支持体を備えるプラズマ源に適用可能である。本実施形態は、ＰＶＤプロセス、ＰＥＣＶＤプロセス、化学強化プラズマ気相堆積（ＣＥＰＶＤ）プロセス、イオン注入プロセス、プラズマエッチングプロセス、ならびに／または、他のエッチング、堆積、および洗浄プロセスに適用可能である。

ＥＳＣ１０１は、天板１０２および底板１０３を備える。２つの板１０２および１０３は、セラミックおよび／または他の適した材料で形成されてよい。開示のＥＳＣの板１０２および板１０３、他の天板および底板、ならびに他の特徴は、図１～８に示される例に関して以下にさらに説明される。図１～８のＥＳＣはそれぞれ、特定の特徴を有して他の特徴を有していないように示されているが、各ＥＳＣは、本明細書および図１～８に開示の特徴のいずれかを含むように変更されてよい。

基板処理システム１００は、処理チャンバ１０４を備える。ＥＳＣ１０１は、処理チャンバ１０４に囲まれている。処理チャンバ１０４は、上部電極１０５などの他の部品も囲み、ＲＦプラズマを含む。動作中に、基板１０７は、ＥＳＣ１０１の天板１０２に配置されて静電気的にクランプされる。例えのみでは、上部電極１０５は、ガスを導入して分配するシャワーヘッド１０９を備えてよい。シャワーヘッド１０９は、処理チャンバ１０４の上面に結合された一端を含むステム部１１１を備えてよい。シャワーヘッド１０９は、一般に円筒形であり、処理チャンバ１０４の上面から離間した位置でステム部１１１の反対側の端から径方向外向きに延びる。基板対向面またはシャワーヘッド１０９は、プロセスガスまたはパージガスが通る孔を備える。あるいは、上部電極１０５は伝熱板を備えてよく、ガスは別の方法で導入されてよい。板１０２および板１０３の１つまたは両方は、下部電極として機能してよい。

中間（または、接合）層１１４は、板１０２と板１０３との間に配置される。中間層１１４は、天板１０２を底板１０３に接合してよい。例として、中間層は、天板１０２を底板１０３に接合するのに適した接着材料で形成されてよい。底板１０３は、裏面（または、冷媒）ガスを基板１０７の裏面に、冷媒を底板１０３を通じて流すための１つ以上のガス流路１１５および／または１つ以上の冷媒流路１１６を備えてよい。

ＲＦ生成システム１２０は、ＲＦ電圧を生成し、上部電極１０５および下部電極（例えば、板１０３内の１つ以上の電極１２１）に出力する。上部電極１０５およびＥＳＣ１０１の１つは、直流的にもしくは交流的に接地されてよい、または浮遊電位状態であってよい。例えのみでは、ＲＦ生成システム１２０は、１つ以上の整合分配ネットワーク１２４によって上部電極１０５および／またはＥＳＣ１０１に供給されるＲＦ電圧を生成する１つ以上のＲＦ生成器１２２（例えば、容量結合プラズマＲＦ発電機、バイアスＲＦ発電機、および／または、他のＲＦ発電機）を備えてよい。例として、プラズマＲＦ生成器１２３、バイアスＲＦ生成器１２５、プラズマＲＦ整合ネットワーク１２７、およびバイアスＲＦ整合ネットワーク１２９が示されている。プラズマＲＦ生成器１２３は、例えば、６～１０キロワット（ｋＷ）以上の電力を生成するハイパワーＲＦ生成器であってよい。バイアスＲＦ整合ネットワークは、板１０３のＲＦ電極１２１などのＲＦ電極に電力を供給する。

ガス供給システム１３０は、１つ以上のガス源１３２－１、１３２－２、・・・、および１３２－Ｎ（総称して、ガス源１３２）を備える（Ｎはゼロより大きい整数）。ガス源１３２は、１つ以上の前駆体およびそのガス混合物を供給する。ガス源１３２は、エッチングガス、キャリアガス、および／または、パージガスを供給してもよい。気化前駆体が用いられてもよい。ガス源１３２は、バルブ１３４－１、１３４－２、・・・、および１３４－Ｎ（総称して、バルブ１３４）、ならびに、マスフローコントローラ１３６－１、１３６－２、・・・、および１３６－Ｎ（総称して、マスフローコントローラ１３６）によってマニホルド１４０に接続される。マニホルド１４０の出力は、処理チャンバ１０４に供給される。例えのみでは、マニホルド１４０の出力は、シャワーヘッド１０９に供給される。

基板処理システム１００は、さらに、温度調節器１４２を含む冷却システム１４１を備える。システムコントローラ１６０とは別に示されているが、温度調節器１４２は、システムコントローラ１６０の一部として実装されてよい。板１０２および板１０３の１つ以上は、複数の温度調節された区画を備えてよい。

温度調節器１４２および／またはシステムコントローラ１６０は、１つ以上のガス源１３２からガス流路１１５への流れを制御することによって基板を冷却するために、ガス流路１１５への裏面ガス（例えば、ヘリウム）の流量を制御してよい。温度調節器１４２は、流路１１６を通る第１の冷媒の流れ（冷却液体の圧力および流量）を制御するために、冷却アセンブリ１４６と連通してもよい。第１の冷却アセンブリ１４６は、冷却液体をリザーバ（図示せず）から受け取ってよい。例えば、冷却アセンブリ１４６は、冷媒ポンプおよびリザーバを備えてよい。温度調節器１４２は、底板１０３を冷却するために、流路１１６を通って冷媒を流すように冷却アセンブリ１４６を動作させる。温度調節器１４２は、冷媒が流れる量および冷媒の温度を制御してよい。温度調節器１４２は、処理チャンバ１０４内部のセンサ１４３から検出されたパラメータに基づいて、流路１１５および流路１１６に供給されるガスおよび／または冷媒の圧力および流量を制御する。温度センサ１４３は、抵抗温度装置、熱電対、デジタル温度センサ、および／または、他の適した温度センサを備えてよい。エッチングプロセスの間、基板１０７は、高出力プラズマの存在下で所定の温度（例えば、摂氏１２０度（℃））まで加熱されてよい。流路１１５および流路１１６を通るガスおよび／または冷媒の流れは、底板１０３の温度を低下させ、基板１０７の温度を低下させる（例えば、１２０℃から８０℃に冷却する）。

バルブ１５６およびポンプ１５８は、反応物質を処理チャンバ１０４から排出するために用いられてよい。システムコントローラ１６０は、供給されたＲＦ電力レベル、供給されたガスの圧力および流量、ＲＦ整合などを制御することを含む基板処理システム１００の部品を制御してよい。システムコントローラ１６０は、バルブ１５６およびポンプ１５８の状態を制御する。ロボット１７０は、ＥＳＣ１０１に基板を供給し、ＥＳＣ１０１から基板を撤去するために用いられてよい。例えば、ロボット１７０は、基板をＥＳＣ１０１とロードロック１７２との間で搬送してよい。ロボット１７０は、システムコントローラ１６０によって制御されてよい。システムコントローラ１６０は、ロードロック１７２の動作を制御してよい。

電源１８０は、基板１０７を天板１０２に静電気的にクランプするために、高電圧を含む電力を単極クランプ電極１８２に提供してよい。電源１８０は、システムコントローラ１６０によって制御されてよい。バルブ、ガスおよび／または冷媒ポンプ、電源、ＲＦ生成器などは、アクチュエータと呼ばれてよい。ガス流路、冷媒流路などは、温度調節要素と呼ばれてよい。

図２は、天板２０２および底板２０４を備えるＥＳＣ２００を示す。天板２０２は、中間層（その例は図１に示される）を介して底板２０４に接合されてよい。天板２０２は、（ｉ）シール（または、ガス冷媒）区画２０８Ａ、２０８Ｂ、２０８Ｃ、２０８Ｄ、および（ｉｉ）区画２０８Ａを処理チャンバ（例えば、図１の処理チャンバ１０４）の内部から隔離するシール２０６Ａ、２０６Ｂ、２０６Ｃ、２０６Ｄを備える。区画２０８は、同心円状である。各シール区画２０８は、メサ２０９を備える。メサ２０９は、天板２０２全体に、および／または、所定の寸法を有する所定のパターンで、均一に配置されてよい。ＥＳＣ２００は４つの冷却ガス区画を有するように示されているが、ＥＳＣ２００は、３つ以上の冷却ガス区画を有してよい。３つの区画を有するＥＳＣの例は、図４に示されている。シール２０６は、環状形状で、天板２０２から上向きに突出している。シール２０６は、天板２０２と同じ材料で形成されてよく、天板２０２の一部として一体成形されてよい。シール２０６は、図のように同心円状である。

最も径方向外側のシール区画２０８Ａは、連続する、同一の円（または、円形路）に沿って延びる冷却ガス溝２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄを備える。冷却ガス溝２１０は、総称して、円形状であって複数のギャップを有する１つの分割溝と呼ばれてよい。１つの分割溝は、任意の数のギャップおよび対応する溝を有してよい。一実施形態では、１つの分割溝のギャップ数は、分配の均整を維持しながら冷却ガス分配を改善するために最小限にする。冷却ガス溝２１０はそれぞれ、冷却ガス（例えば、ヘリウム）が通って冷却ガス溝２１０に供給される任意の数の冷却ガス供給穴を有してよい。ガス供給穴の例は、図８に示されている。

各シール区画２０８は、複数の冷却ガス溝セットを備え、各冷却ガス溝セットは、樹木状で、径方向に延びる溝と、複数のペアの環状に延びる溝（分岐路ペアと呼ばれる）とを備える。各冷却ガス溝セットは、任意の数の分岐路ペアを有してよい。図の例では、シール区画２０８Ｂは、９つの冷却ガス溝セットを備え、シール区画２０８Ｃは、７つの冷却ガス溝セットを備え、最も径方向内側のシール区画２０８Ｄは、４つの冷却ガス溝セットを備える。例として、径方向に延びる溝２２０および分岐路２２２、分岐路２２４、分岐路２２６、分岐路２２８は、シール区画２０８Ｂの冷却ガス溝セットの１つとして特定される。シール区画２０８Ｃおよびシール区画２０８Ｄ各々の冷却ガス溝セットの１つは、それぞれ２３０および２４０に指定される。各分岐路ペアの分岐路は、互いに対向し、分岐路が対応する径方向に延びる溝と交わる対応する交点から反対方向に離れて延びる。

図２では、冷却ガス溝セットの溝は、線として示されている。実際は、溝は、冷却ガスをシール区画２０８の隅々まで導いて均一に分配する浅いトレンチである。各溝は、対応する最大深さおよび対応する最大幅を有する。例として、各溝は、１００ミクロン（μ）の最大深さを有し、３００μの最大幅を有してよい。溝は、不均一な深さを有するため、長方形の断面を有さない可能性がある。図のように、各冷却ガス溝セットの分岐路の長さは、最も径方向外側の分岐路が最長に、最も径方向内側の分岐路が最短になるように、対応する径方向に延びる溝に沿って減少する。

例として、各冷却ガス溝セットは、１つ以上の対応する冷却ガス供給穴を有してよい。各冷却ガス溝セットは、１つ以上の対応する冷却ガス戻り穴を有してよい。一実施形態では、冷却ガス溝セットは、冷却ガス供給穴を備え、冷却ガス戻り穴を備えない。別の実施形態では、冷却ガス溝セットは、冷却ガス供給穴と冷却ガス戻り穴とを備える。別の実施形態では、各冷却ガス溝セットは、ただ１つの冷却ガス供給穴と、ただ１つの冷却ガス戻り穴とを備える。冷却ガス供給穴は、対応する径方向に延びる溝の最も径方向外側の端で溝の交点に設置されてよい。各溝の交点は、径方向に延びる溝が２つの分岐路の最も内側の端と交わるところである。冷却ガス戻り穴は、（ｉ）径方向に延びる溝の最も径方向内側の端、（ｉｉ）対応する冷却ガス溝セットの溝における冷却ガス供給穴から最も遠い点、または（ｉｉｉ）その間の点にあってよい。

天板２０２は、対応するクランプ電極パターン（その例は図５～６に示される）を有する１つの単極電極（以下、電極）を備えてよい。電極は、冷却ガス溝開口パターンを有し、開口部は、各冷却ガス溝、ならびに、対応する天板の対応する供給穴および戻り穴のために提供される。冷却ガス溝開口パターンは、１つ以上の冷却ガス溝および／または対応する冷却ガス溝セットの１つの形状より大きい、ならびに、それに似た冷却ガス溝開口部を有する。このことは、図５～７に関して以下にさらに説明される。

各シール区画の冷却ガス溝セットは、同じシール区画の他の冷却ガス溝セットにおける分岐路と連続する分岐路を備える。例えば、シール区画２０８Ｂの各冷却ガス溝セットの最も外側の分岐路は、同一の円（または、円形路）に沿って連続して延びる。同一の円（または、円形路）に沿う分岐路は、同じ長さを有するように示されていないが、同一の円（または、円形路）に沿う各分岐路は、対応する径方向に延びる溝がそれぞれ２つの等しい長さの分岐路間の中央に位置するように同じ長さを有してよい。各冷却ガス溝セットの分岐路は、円周方向のギャップ（例えば、冷却ガス溝セット２５２の分岐路と冷却ガス溝セット２５４の分岐路との間のギャップ２５０）によって隣接する冷却ガス溝セットから分離される。

各シール区画の径方向に延びる各溝は、他のシール区画の径方向に延びる溝とずらして配置される。これは、図３のＥＳＣの径方向に延びる溝とは異なる。１つのシール区画から別のシール区画に延びる冷却ガス溝はない。このことは、各シール区画のために選択された圧力および温度を維持するのに役立つ。

図３は、天板３０２および底板３０４を備えるＥＳＣ３００を示す。天板３０２は、中間層（その例は図１に示される）を介して底板３０４に接合されてよい。天板３０２は、シール（または、ガス冷媒）区画３０８Ａ、３０８Ｂ、３０８Ｃ、３０８Ｄを隔離するシール３０６Ａ、３０６Ｂ、３０６Ｃを備える。区画３０８は、同心円状である。各シール区画３０８は、メサ３０９を備える。ＥＳＣ３００は４つの冷却ガス区画を有するように示されているが、ＥＳＣ３００は、３つ以上の冷却ガス区画を有してよい。３つの区画を有するＥＳＣの例は、図４に示されている。シール３０６は、環状形状で、天板３０２から上向きに突出している。シール３０６は、天板３０２と同じ材料で形成されてよく、天板３０２の一部として一体成形されてよい。シール３０６は、図のように同心円状である。

最も径方向外側のシール区画３０８Ａは、連続する、同一の円（または、円形路）に沿って延びる冷却ガス溝３１０Ａ、３１０Ｂ、３１０Ｃ、３１０Ｄを備える。冷却ガス溝３１０は、総称して、円形状であって複数のギャップ（溝のない領域）を有する１つの分割溝と呼ばれてよい。１つの分割溝は、任意の数のギャップおよび対応する溝を有してよい。冷却ガス溝３１０はそれぞれ、冷却ガスが通って冷却ガス溝３１０に供給される任意の数の冷却ガス供給穴を有してよい。ガス供給穴の例は、図８に示される。

各シール区画３０８は、複数の冷却ガス溝セットを備え、各冷却ガス溝セットは、樹木状で、径方向に延びる溝と、複数のペアの環状に延びる溝（分岐路ペアと呼ばれる）とを備える。各冷却ガス溝セットは、任意の数の分岐路ペアを有してよい。図の例では、シール区画３０８Ｂは、９つの冷却ガス溝セットを備え、シール区画３０８Ｃは、７つの冷却ガス溝セットを備え、最も径方向内側のシール区画３０８Ｄは、４つの冷却ガス溝セットを備える。例として、径方向に延びる溝３２０および分岐路３２２、分岐路３２４、分岐路３２６、分岐路３２８は、シール区画３０８Ｂの冷却ガス溝セットの１つとして特定される。シール区画３０８Ｃおよびシール区画３０８Ｄの各々の冷却ガス溝セットの１つは、それぞれ３３０および３４０に指定される。各分岐路ペアの分岐路は、互いに対向し、分岐路が対応する径方向に延びる溝と交わる対応する交点から反対方向に離れて延びる。

図３では、冷却ガス溝セットの溝は、線として示されている。実際は、溝は、冷却ガスをシール区画３０８の隅々まで導いて均一に分配する浅いトレンチである。各溝は、図２のＥＳＣに関して上述されたように、対応する最大深さおよび対応する最大幅を有する。図のように、各冷却ガス溝セットの分岐路の長さは、最も径方向外側の分岐路が最長に、最も径方向内側の分岐路が最短になるように、対応する径方向に延びる溝に沿って減少する。

例として、シール区画３０８の各冷却ガス溝セットは、１つ以上の対応する冷却ガス供給穴を有してよい。各冷却ガス溝セットは、１つ以上の対応する冷却ガス戻り穴を有してよい。一実施形態では、冷却ガス溝セットは、冷却ガス供給穴を備え、冷却ガス戻り穴を備えない。別の実施形態では、冷却ガス溝セットは、冷却ガス供給穴と冷却ガス戻り穴とを備える。別の実施形態では、各冷却ガス溝セットは、ただ１つの冷却ガス供給穴と、ただ１つの冷却ガス戻り穴とを備える。冷却ガス供給穴は、対応する径方向に延びる溝の最も径方向外側の端の溝の交点に設置されてよい。各溝の交点は、径方向に延びる溝が２つの分岐路の最も内側の端と交わるところである。冷却ガス戻り穴は、（ｉ）径方向に延びる溝の最も径方向内側の端、（ｉｉ）対応する冷却ガス溝セットの溝における冷却ガス供給穴から最も遠い点、または（ｉｉｉ）その間の点にあってよい。

天板３０２は、対応するクランプ電極パターン（その例は図５～６に示される）を有する１つの単極電極（以下、電極）を備えてよい。電極は、冷却ガス溝開口パターンを有し、開口部は、各冷却ガス溝、ならびに、対応する天板の対応する供給穴および戻り穴のために提供される。冷却ガス溝開口パターンは、１つ以上の冷却ガス溝および／または対応する冷却ガス溝セットの１つの形状より大きい、ならびに、それに似た形状の冷却ガス溝開口部を有する。このことは、図５～７に関して以下にさらに説明される。

各シール区画３０８の冷却ガス溝セットは、同じシール区画の他の冷却ガス溝セットにおける分岐路と直列する分岐路を備える。例えば、シール区画３０８Ｂの各冷却ガス溝セットの最も外側の分岐路は、同一の円（または、円形路）に沿って連続して延びる。同一の円（または、円形路）に沿う分岐路は、同じ長さを有するように示されていないが、同一の円（または、円形路）に沿う各分岐路は、対応する径方向に延びる溝がそれぞれ２つの等しい長さの分岐路間の中央に位置するように同じ長さを有してよい。各冷却ガス溝セットの分岐路は、円周方向のギャップ（例えば、冷却ガス溝セット３５２の分岐路と冷却ガス溝セット３５４の分岐路との間のギャップ３５０）によって隣接する冷却ガス溝セットから分離される。

各シール区画３０８のいくつかの径方向に延びる溝は、他のシール区画３０８の他の径方向に延びる溝と径方向に並ぶ。例えば、径方向に延びる溝３６０、溝３６２、溝３６４は、連続して同じ直線に沿って延びる。径方向に延びる溝は、シール３０６Ｂおよびシール３０６Ｃによって分離される。１つのシール区画から別のシール区画に延びる冷却ガス溝はない。このことは、各シール区画のために選択された圧力および温度を維持するのに役立つ。

図４は、天板４０２および底板４０４を備えるＥＳＣ４００を示す。天板４０２は、中間層（その例は図１に示される）を介して底板４０４に接合されてよい。天板４０２は、シール（または、ガス冷媒）区画４０８Ａ、４０８Ｂ、４０８Ｃを隔離するシール４０６Ａ、４０６Ｂ、４０６Ｃを備える。区画４０８は、同心円状である。各シール区画４０８は、メサ４０９を備える。ＥＳＣ４００は３つの冷却ガス区画を有するように示されているが、ＥＳＣ４００は、３つ以上の冷却ガス区画を有してよい。シール４０６は、環状形状で、天板４０２から上向きに突出している。シール４０６は、天板４０２と同じ材料で形成されてよく、天板４０２の一部として一体成形されてよい。シール４０６は、図のように同心円状である。

最も径方向外側のシール区画４０８Ａは、連続する、同一の円（または、円形路）に沿って延びる冷却ガス溝４１０Ａ、４１０Ｂ、４１０Ｃ、４１０Ｄを備える。冷却ガス溝４１０は、シール３０６Ａの内側に沿って延びる図３の冷却ガス溝３１０と異なり、シール４０６Ｂの外側に沿って延びる。冷却ガス溝４１０は、総称して、円形状であって複数のギャップを有する１つの分割溝と呼ばれてよい。１つの分割溝は、任意の数のギャップおよび対応する溝を有してよい。冷却ガス溝４１０はそれぞれ、冷却ガスが通って冷却ガス溝４１０に供給される任意の数の冷却ガス供給穴を有してよい。ガス供給穴の例は、図８に示される。

各シール区画４０８は、複数の冷却ガス溝セットを備え、各冷却ガス溝セットは、樹木状で、径方向に延びる溝と、複数のペアの環状に延びる溝（分岐路ペアと呼ばれる）とを備える。各冷却ガス溝セットは、任意の数の分岐路ペアを有してよい。図の例では、シール区画４０８Ｂは、１０の冷却ガス溝セットを備え、シール区画４０８Ｃは、１０の冷却ガス溝セットを備える。例として、径方向に延びる溝４２０および分岐路４２２、分岐路４２４、分岐路４２６、分岐路４２８は、シール区画４０８Ｂの冷却ガス溝セットの１つとして特定される。シール区画４０８Ｃの冷却ガス溝セットの１つは、４３０に指定される。各分岐路ペアの分岐路は、互いに対向し、分岐路が対応する径方向に延びる溝と交わる対応する交点から反対方向に離れて延びる。

図４では、冷却ガス溝セットの溝は、線として示されている。実際は、溝は、冷却ガスをシール区画４０８の隅々まで導いて均一に分配する浅いトレンチである。各溝は、図２のＥＳＣに関して上述されたように、対応する最大深さおよび対応する最大幅を有する。図のように、各冷却ガス溝セットの分岐路の長さは、最も径方向外側の分岐路が最長に、最も径方向内側の分岐路が最短になるように、対応する径方向に延びる溝に沿って減少する。

例として、シール区画４０８の各冷却ガス溝セットは、１つ以上の対応する冷却ガス供給穴を有してよい。各冷却ガス溝セットは、１つ以上の対応する冷却ガス戻り穴を有してよい。一実施形態では、冷却ガス溝セットは、冷却ガス供給穴を備え、冷却ガス戻り穴を備えない。別の実施形態では、冷却ガス溝セットは、冷却ガス供給穴と冷却ガス戻り穴とを備える。別の実施形態では、各冷却ガス溝セットは、ただ１つの冷却ガス供給穴と、ただ１つの冷却ガス戻り穴とを備える。冷却ガス供給穴は、対応する径方向に延びる溝の最も径方向外側の端の溝の交点に設置されてよい。各溝の交点は、径方向に延びる溝が２つの分岐路の最も内側の端と交わるところである。

天板４０２は、対応するクランプ電極パターン（その例は図５～６に示される）を有する１つの単極電極（以下、電極）を備えてよい。電極は、冷却ガス溝開口パターンを有し、開口部は、各冷却ガス溝、ならびに、対応する天板の対応する供給穴および戻り穴のために提供される。冷却ガス溝開口パターンは、１つ以上の冷却ガス溝および／または対応する冷却ガス溝セットの１つの形状より大きい、ならびに、それに似た形状の冷却ガス溝開口部を有する。このことは、図５～７に関して以下にさらに説明される。

各シール区画４０８の冷却ガス溝セットは、同じシール区画の他の冷却ガス溝セットにおける分岐路と直列の分岐路を備える。例えば、シール区画４０８Ｂの各冷却ガス溝セットの最も外側の分岐路は、同一の円（または、円形路）に沿って連続して延びる。同一の円（または、円形路）に沿う分岐路は、同じ長さを有するように示されていないが、同一の円（または、円形路）に沿う各分岐路は、対応する径方向に延びる溝がそれぞれ２つの等しい長さの分岐路間の中央に位置するように同じ長さを有してよい。各冷却ガス溝セットの分岐路は、円周方向のギャップ（例えば、冷却ガス溝セット４５２の分岐路と冷却ガス溝セット４５４の分岐路との間のギャップ４５０）によって隣接する冷却ガス溝セットから分離される。

各シール区画４０８のいくつかの径方向に延びる溝は、他のシール区画４０８の他の径方向に延びる溝と径方向に並ぶ。例えば、径方向に延びる溝４２０、溝４６０、溝４６２、溝４６４は、連続して同じ直線に沿って延びる。図の例では、それぞれの直線に沿って延びる、４つの他の同様な一連の径方向に延びる溝がある。径方向に延びる溝は、シール４０６Ｂおよび中央領域４７０によって分離される。１つのシール区画から別のシール区画に延びる冷却ガス溝はない。このことは、各シール区画のために選択された圧力および温度を維持するのに役立つ。

図５は、クランプ電極パターン５０２および冷却ガス溝開口パターン５０４を有する単極クランプ電極５００を示す。パターン５０２およびパターン５０４は、４つの冷却ガス（または、シール）区画用であり、４つの冷却ガス区画の各々は、それぞれの冷却ガス開口部５０６Ａ、開口部５０６Ｂ、開口部５０６Ｃ、開口部５０６Ｄを備える。パターン５０２およびパターン５０４は、３つ以上の冷却ガス区画のために変更されてよい。冷却ガス開口部５０６は、対応するガス供給部分（そのいくつかは５１０に指定される）を有する。

一実施形態では、単極クランプ電極５００は、ＥＳＣの天板の径方向表面領域の所定の割合よりも多くを覆う導電膜層である。単極クランプ電極５００のクランプ電極パターン５０２は、使用時に単一電位である一体構造を提供する。クランプ電極パターン５０２は、天板全体に向上したクランプ力を提供する。図の例では、単極クランプ電極は、図１の電源１８０から電力を受け取ってよい。単極クランプ電極は、電源１８０に接続されうる端末に接続されてよい。

対応する天板の各シール区画のための一定数の冷却ガス開口部が示されるが、各シール区画には任意の数のガス開口部が備えられてよい。各冷却ガス開口部５０６Ａは、複数のガス供給穴部分、および、直列に接続された溝開口部を有する。例えば、１つの冷却ガス開口部５０６Ａのガス供給穴部分および溝開口部は、５２０および５２２に指定される。各冷却ガス開口部は５つのガス供給穴部分を有するように示されているが、冷却ガス開口部５０６Ａは、図とは異なる数のガス供給穴部分を有してよい。ガス供給穴部分は、天板の対応する冷却ガス溝の複数の冷却ガス供給穴に対応する。最も外側の区画の冷却ガス溝セットごとに複数の冷却ガス供給穴を有することによって、冷却ガス圧は、天板の周辺近くに維持される。これにより、天板の最も径方向外側のシール（例えば、図２のシール２０６Ａ）を通る冷却ガス漏れが補われる。

冷却ガス開口部５０６Ｂ、冷却ガス開口部５０６Ｃ、冷却ガス開口部５０６Ｄの各々は、径方向に延びる部分（そのうちの１つは５３０に指定される）および分岐ペア部分（径方向に延びる部分５３０の片側から延びるそれぞれの分岐部分は、５３２、５３４、５３６、５３８に指定される）を有する。径方向に延びる部分および分岐ペア部分は、天板の対応する径方向に延びる溝および溝分岐ペアの下にある。径方向に延びる溝は、径方向に延びる部分上方の中央に位置する。溝分岐ペアは、分岐ペア部分の上方の中央に位置する。径方向に延びる部分５３０は、ガス供給開口部分５４０を備える最も径方向の外側の端を有する。図のように、分岐路ペア部分の長さは、最も径方向外側の分岐路部分が最長に、最も径方向内側の分岐路部分が最短になるように、対応する径方向に延びる部分に沿って減少する。

単極クランプ電極５００の冷却ガス溝開口パターン５０４は、最も径方向内側の冷媒区間に対応する単極クランプ電極５００の部分が異なること以外は、図２のＥＳＣ２００に類似した溝パターンに対応する。対応する天板の最も径方向内側の冷媒区画は、冷却ガス溝セットごとに２つの分岐路ペア（冷却ガス溝セットごとに３つの分岐路ペアの代わりに）を有するため、単極クランプ電極５００は、冷却ガス開口セットごとに２つの対応する分岐路ペア部分を有する。

図６は、ガス供給部分およびガス戻り部分を備える冷却ガス開口部を含む４つの冷却ガス区画のクランプ電極パターン６００および冷却ガス溝開口パターン６０２を有する単極クランプ電極６００を示す。戻り部分に対応する戻り穴を有することによって、冷却ガス流は増加してよい。単極クランプ電極６００は、単極クランプ電極６００が径方向内側の３つの区画における冷却ガス溝開口部のためのガス戻り部分を備えること以外は、図５の単極クランプ電極５００に類似する。

パターン６０２およびパターン６０４は、４つの冷却ガス（または、シール）区画用であり、４つの冷却ガス区画の各々は、それぞれの冷却ガス開口部６０６Ａ、冷却ガス開口部６０６Ｂ、冷却ガス開口部６０６Ｃ、冷却ガス開口部６０６Ｄを備える。冷却ガス開口部６０６は、対応するガス供給部分（そのいくつかは６１０に指定される）を有する。一実施形態では、単極クランプ電極６００は、ＥＳＣの天板の径方向表面領域の所定の割合よりも多くを覆う導電膜層である。単極クランプ電極６００のクランプ電極パターン６０２は、使用時に単一電位である一体構造を提供する。クランプ電極パターン６０２は、天板全体に向上したクランプ力を提供する。

各冷却ガス開口６０６Ａは、複数のガス供給穴部分および直列に接続された溝開口部を有する。例えば、１つの冷却ガス開口部６０６Ａのガス供給穴部分および溝開口部は、６２０および６２２に指定される。各冷却ガス開口部６０６Ａは５つのガス供給穴部分を有するように示されているが、冷却ガス開口部６０６Ａは、図とは異なる数のガス供給穴部分を有してよい。ガス供給穴部分は、天板の対応する冷却ガス溝における複数の冷却ガス供給穴に対応する。最も外側の区画の冷却ガス溝セットごとに複数の冷却ガス供給穴を有することによって、冷却ガス圧は、天板の周辺近くに維持される。これにより、天板の最も径方向外側のシール（例えば、図２のシール２０６Ａ）を通る冷却ガス漏れが補われる。

各冷却ガス開口部６０６Ｂ、６０６Ｃ、６０６Ｄは、径方向に延びる部分（そのうちの１つは６３０に指定される）および分岐路ペア部分（径方向に延びる部分６３０の片側から延びるそれぞれの分岐部分は、６３２、６３４、６３６、６３８に指定される）を有する。径方向に延びる部分および分岐路ペア部分は、天板の対応する径方向に延びる溝および溝分岐路ペアの下にある。径方向に延びる溝は、径方向に延びる部分上方の中央に位置する。溝分岐ペアは、分岐ペア部分の上方の中央に位置する。径方向に延びる部分６３０は、ガス供給開口部分６４０を備える最も径方向外側の端を有する。図のように、分岐路ペア部分の長さは、最も径方向外側の分岐路部分が最長に、最も径方向内側の分岐路部分が最短になるように、対応する径方向に延びる溝に沿って減少する。

単極クランプ電極６００の冷却ガス溝開口パターン６０４は、最も径方向内側の冷媒区画に対応する単極クランプ電極６００の部分が異なること以外は、図２のＥＳＣ２００と類似の溝パターンに対応する。対応する天板の最も径方向内側の冷媒区画は、（冷却ガス溝セットごとに３つの分岐路ペアの代わりに）冷却ガス溝セットごとに２つの分岐路ペアを有するため、単極クランプ電極６００は、冷却ガス開口セットごとに２つの対応する分岐路ペア部分を有する。

図７は、シール７０２、メサ７０４、冷媒溝７０６、および単極クランプ電極（その部分７０８が図示されている）を表すＥＳＣの天板の部分７００を示す。部分７００は、例えば、図２の天板２０２の一部であってよい。シール７０２は、天板の他の部分より上のレベルに上向きに突出してよい。メサ７０４は、シール７０２と同じ高さを有するように示されているが、様々な高さを有してよく、シール７０２より低いまたは高くてよい。例として、少なくともいくつかのメサ７０４の高さは、１０μであってよい。一実施形態では、シール区画を分離している天板のシール７０２および／または他のシールの高さは、メサ７０４の高さなどの周囲の表面フィーチャの高さの０～１００％に等しくてよい。

単極クランプ電極の部分７０８は、溝７０６から所定の距離だけ離れている。これにより、部分７０８と溝７０６との間の領域における天板７００の絶縁破壊が防止される。冷却ガス溝７０６は、本明細書に開示の冷媒溝の例であり、様々な深さおよび幅を有する。最大深さは、溝の中央である。最大幅（例えば、３００μ）は、溝の上面である。単極クランプ電極の深さＤ１は、例えば、３００μであってよい。冷却ガス溝７０６の深さＤ２は、例えば、１００μであってよい。単極クランプ電極は、図７において分離した部分７０８を有するように示されているが、部分７０８は、単極クランプ電極の他の部分によって接続されている。一実施形態では、平面は、単極クランプ電極の全ての部分を通って径方向に延びる。

図８は、天板８５２、中間層８５４、および底板８５６を備えるＥＳＣの部分８００を示す。底板８５６は、裏面ガスをガス流路８６２に導くガス流路８６０を備え、ガス流路８６２は、ガス流路８６０から中間層８５４を通り、冷却ガス供給穴８６３を通って冷却ガス溝８６４に延びる。冷却ガス供給穴８６３は冷却ガス供給穴の例として提供されているが、上述の冷却ガス戻り穴は、冷却ガス供給穴８６３と同様に構成され、ガス流路８６０およびガス流路８６２と同様の対応するガス流路を有してよい。単極クランプ電極の部分８６６も示されている。

図９は、ＥＳＣの天板９０４のシール９０３の間に配置された単極クランプ電極の冷却ガス溝開口セット９０１および対応する冷却ガス溝セット９０２を備えたシール区画の例示部分を示す。セット９０１およびセット９０２は、分岐路ペアと分岐路開口ペアとの間の関係を示すための例として提供される。本明細書に開示の溝および／または溝開口部は、同様の関係を有してよい。冷却ガス溝開口セット９０１は、径方向に延びる溝９０６および環状に延びる溝（または、分岐路ペア）９０８を備える。冷却ガス溝セット９０２は、径方向に延びる溝開口部９１０および環状に延びる溝開口部（または、分岐開口ペア）９１２を備える。図９は、径方向に延びる溝９０６の最も径方向外側の端におけるガス供給穴９１４、および、径方向に延びる溝９０６の最も径方向内側の端におけるガス戻り穴９１６の例も示す。冷却ガス溝開口セット９０１は、上から見ると、冷却ガス溝セット９０２ならびに穴９１４および穴９１６の下にあり、それらを囲む周囲である。冷媒溝開口セット９０１は、冷却ガス溝セット９０２ならびに穴９１４および穴９１６から少なくとも所定の距離にある。

上述の例は、複数の区画のために改善された静電クランプおよび冷却ガス分配を提供するように構成された電極パターンおよび冷却ガス溝パターンを含む。本明細書に開示のＥＳＣは、異なる冷却ガス圧（例えば、１０トル（Ｔ）から８０Ｔの間）に設定されうる複数の冷却ガス区画を備える。区画は、中央円形区画および複数の対応する同心区画を備えてよい。各区画は、対応する冷却ガス溝にありうる所定数（例えば、４つ以上）の冷却ガス供給穴を有してよい。

複数の区画を有するＥＳＣにとって、隣接する区画からの圧力の影響を最小にし、区画（径方向）温度同調を効率的にするために、区画全体および区画の各境界（例えば、シール接合部）において冷却ガスの十分な供給があることは重要となりうる。開示のパターンは、絶縁材料の破壊現象なしに冷却ガスのこの供給および対応する分配を提供することを容易にする。開示の溝パターンの別の利点は、区間の間の冷却ガス漏れによる温度ドリフトの影響を低減するシール接合部全体に沿って冷却ガスを効率的に配送する能力である。シールは、摩耗するにつれて区間の分離において効率が悪くなるため、このことが特に当てはまる。開示の高コンダクタンス溝は、各区画の等圧状態を作り出すのを助ける。メサおよび他の構造の高さは、ガスの流れに対して高インピーダンスを生じさせることができる。開示の溝は、ガス流を増加させることによって、この高いインピーダンスを補う。

冷却ガス溝の下に静電クランプ電極を設置することで、薄い誘電材料全体に高電界を生成し、冷却ガス溝における着火、および／または、静電クランプ電極と冷却ガス溝との間で絶縁材料の破壊をもたらしうる。開示の例は、冷却ガス溝の直下にクランプ電極を備えていない。各クランプ電極は、冷却ガス溝が設置されて冷却ガス溝の直下に開口部を有する層の下にある天板の層にある。クランプ電極の材料は、冷却ガス溝から少なくとも所定の距離だけ離れている。冷却ガス開口部の領域は、対応する冷却ガス溝の領域よりも大きい。

薄天板によって、下地の導電バス層を介して接続された複数の別個の電極を備えることは難しく実行不可能になる。開示の例は、各々がそれぞれのＥＳＣの単層に配置される単極クランプ電極を含む。対応する溝パターンは、各環状区画の等圧状態を作り出すことを助け、内部誘電層にクランプ電極が存在するギャップを有する。分配溝パターンは、冷却ガス圧、冷却ガス区画寸法などに基づいて、様々な異なるパターンを用いてよい。区画ごとにより多くの環状溝を使用することで、分配が向上する。一実施形態では、各区画内の環状溝は、環状の切れ目（または、同一の円に沿う隣接する溝間のギャップ）を備える。区間の２つの隣接する径方向の切れ目（または、シール）間にある環状溝の各セット内では、環状溝は、分岐路パターンを形成するために径方向の溝によって接続される。径方向の溝は、各分岐路パターン内に連続性を提供し、冷却ガス分配を向上させる。一実施形態では、各分岐路パターンは、冷却ガスが供給される少なくとも１つの穴を備える。

開示のパターンは、少数の層を有する薄天板への単極クランプ電極の使用を可能にする。例えば、１～１．２５ｍｍの厚さ、および、適度に厚いグリーンシート構造（例えば、０．３～０．８ｍｍ）を有する薄天板において下地の導電バス層によって相互接続された複数の電極層を有することは、実行可能ではない。グリーンシート構造とは、薄材料（例えば、誘電性テープ）の積層、および、板を形成するために積層を焼結することを指す。バス層には不適切な層があるため、このタイプの天板のために下地バス層を製造することは難しい。また、複数の電極層を含む積層は、上面に近すぎて、周囲の誘電材料によって破壊しうる。開示の不連続な分岐したヘリウム溝パターンは、ＥＳＣの上面付近（上面から所定距離内）に配置された連続した単極クランプ電極（例えば、複数区間に分割されていない単極クランプ電極）を提供しながら、均一な冷却ガス分配を提供する。上面は、天板と基板との間に存在する冷却ガスに曝露される表面である。上面は、基板の裏面に面してよい。

前述の説明は、本質的に単なる例示であり、本開示、その適用、または使用の限定を意図するものではない。本開示の広域の教示は、様々な形態で実施されうる。そのため、本開示は特定の例を含むが、他の変更は、図面、明細書、およびそれに続く特許請求の範囲を検討すれば明らかになるため、本開示の真の範囲はそれに限定されるべきでない。方法における１つ以上の工程は、本開示の原理を変更せずに異なる順序で（または、同時に）実行されてよいことを理解されたい。さらに、各実施形態は、特定の特徴を有するように上述されているが、本開示の実施形態に関して説明された１つ以上のそれらの特徴は、他の実施形態において、および／または、明記されていないが他の実施形態の特徴との組み合わせで実施されうる。つまり、記載の実施形態は、相互に排他的ではなく、１つ以上の実施形態の互いの並べ替えは、本開示の範囲内に留まる。

要素間（例えば、モジュール間、回路素子間、半導体層間など）の空間的関係および機能的関係は、「接続された」、「係合された」、「結合された」、「隣接する」、「隣り合う」、「上に」、「上方」、「下方」、および「配置された」を含む様々な用語を用いて説明される。「直接」と明記されない限り、第１の要素と第２の要素との間の関係が上記開示で説明されるときは、その関係は、第１の要素と第２の要素との間に他の介在要素が存在しない直接的な関係でありうるが、第１の要素と第２の要素との間に１つ以上の介在要素が（空間的または機能的に）存在する間接的な関係でもありうる。本明細書では、Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つとの表現は、非排他的なロジック、または、を用いるロジック（ＡまたはＢまたはＣ）を意味すると解釈されるべきであり、「Ａのうちの少なくとも１つ、Ｂのうちの少なくとも１つ、およびＣのうちの少なくとも１つ」を意味すると解釈されるべきではない。

いくつかの実施形態では、コントローラは、上述の例の一部でありうるシステムの一部である。かかるシステムは、処理ツール、チャンバ、処理用プラットフォーム、および／または、特定の処理部品（ウエハ台座、ガス流システムなど）を含む、半導体処理装置を備えうる。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、および処理後の動作を制御するための電子機器と統合されてよい。電子機器は、システムの様々な部品または副部品を制御しうる「コントローラ」と呼ばれてよい。コントローラは、処理条件および／またはシステムの種類に応じて、処理ガスの供給、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、無線周波数（ＲＦ）生成器の設定、ＲＦ整合回路の設定、周波数設定、流量設定、流体供給の設定、位置動作設定、ツールおよび他の搬送ツール、および／または、特定のシステムに接続またはインタフェースされたロードロックに対するウエハ搬送を含む、本明細書に開示のプロセスを制御するようにプログラムされてよい。

概して、コントローラは、命令を受け取り、命令を発行し、動作を制御し、クリーニング動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にするなどの様々な集積回路、ロジック、記憶装置、および／または、ソフトウェアを有する電子機器として定義されてよい。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェア形式のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されるチップ、および／または、１つ以上のマイクロプロセッサ、もしくは、プログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行するマイクロコントローラを含んでよい。プログラム命令は、様々な個別設定（またはプログラムファイル）の形式でコントローラに伝達される命令であって、特定のプロセスを半導体ウエハ上でもしくは半導体ウエハ向けに、またはシステムに対して実行するための動作パラメータを定義してよい。いくつかの実施形態では、動作パラメータは、プロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部であって、１つ以上の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、および／または、ウエハダイの製作中における１つ以上の処理工程を実現してよい。

いくつかの実施形態では、コントローラは、システムと統合または結合された、そうでなければシステムにネットワーク接続された、もしくはこれらが組み合わされたコンピュータの一部であってよく、またはそのコンピュータに結合されてよい。例えば、コントローラは、「クラウド」内にあってよい、または、ウエハ処理のリモートアクセスを可能にするファブホストコンピュータシステムの全てもしくは一部であってよい。コンピュータは、システムへのリモートアクセスを可能にして、製造動作の進捗状況を監視し、過去の製造動作の経歴を調査し、複数の製造動作から傾向または実施の基準を調査し、現在の処理のパラメータを変更し、現在の処理に続く処理工程を設定し、または、新しいプロセスを開始してよい。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）は、ローカルネットワークまたはインターネットを含みうるネットワークを通じて、プロセスレシピをシステムに提供できる。リモートコンピュータは、次にリモートコンピュータからシステムに伝達されるパラメータおよび／もしくは設定のエントリまたはプログラミングを可能にするユーザインタフェースを含んでよい。いくつかの例では、コントローラは、１つ以上の動作中に実施される各処理工程のためのパラメータを特定するデータ形式の命令を受け取る。パラメータは、実施されるプロセスの種類、および、コントローラがインタフェースするまたは制御するように構成されるツールの種類に固有であってよいことを理解されたい。そのため、上述のように、コントローラは、例えば、互いにネットワーク接続される１つ以上の個別のコントローラを含むことや、本明細書に記載のプロセスや制御などの共通の目的に向かって協働することによって分散されてよい。かかる目的で分散されたコントローラの例は、遠隔に（例えば、プラットフォームレベルで、または、リモートコンピュータの一部として）位置し、協働してチャンバにおけるプロセスを制御する１つ以上の集積回路と連通する、チャンバ上の１つ以上の集積回路であろう。

制限するのではなく、例示のシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、堆積チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属めっきチャンバまたはモジュール、クリーンチャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバまたはモジュール、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバまたはモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバまたはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、トラックチャンバまたはモジュール、ならびに、半導体ウエハの製作および／もしくは製造において関連もしくは使用しうる任意の他の半導体処理システムを含んでよい。

上述のように、ツールによって実施されるプロセス工程に応じて、コントローラは、他のツール回路もしくはモジュール、他のツール部品、クラスタツール、他のツールインタフェース、隣接するツール、近接するツール、工場全体に設置されたツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または、半導体製造工場においてツール位置および／もしくはロードポートに対してウエハ容器を搬入出する材料搬送に用いられるツール、のうちの１つ以上と連通してよい。

本開示のさらなる適用領域は、発明を実施する形態、特許請求の範囲、および図面から明らかになるだろう。発明を実施する形態および特定の例は、例示のみの目的を意図し、本開示の範囲を限定する意図はない。
本開示は、以下の形態により実現されてもよい。
［形態１］
基板処理システムのための静電チャックであって、
底板と、
前記底板上に配置された中間層と、
前記中間層を介して前記底板に接合され、基板に静電気的にクランプするように構成された天板と、を備え、
前記天板は、
複数の冷却ガス溝開口セットを有する溝開口パターンを備える単極クランプ電極と、
複数の冷却ガス区画を分離する複数のシールと、
を有し、
前記複数の冷却ガス区画は、４つ以上の冷却ガス区画を含み、
前記複数の冷却ガス区画の各々は、複数の別個の冷却ガス溝セットを備え、前記天板は、前記複数の別個の冷却ガス溝セットを有し、
前記複数の別個の冷却ガス溝セットの各々は、１つ以上の冷却ガス供給穴を有し、前記複数の冷却ガス溝開口セットのそれぞれに対応する、静電チャック。
［形態２］
形態１に記載の静電チャックであって、
前記複数の冷却ガス溝開口セットは、前記天板の１つ以上の層に配置され、前記単極クランプ電極の層上に配置される、静電チャック。
［形態３］
形態１に記載の静電チャックであって、
前記複数の冷却ガス溝開口セットは、前記複数の別個の冷却ガス溝セットのそれぞれ下方に配置される、静電チャック。
［形態４］
形態１に記載の静電チャックであって、
前記複数の冷却ガス溝セットの各々は、冷却ガスを前記天板の上面全体に分配するための複数の冷却ガス溝を備える、静電チャック。
［形態５］
形態１に記載の静電チャックであって、
前記複数の冷却ガス区画の最も外側の冷却ガス区画における前記複数の別個の冷却ガス溝セットの各々は、複数の溝、および、一連の環状要素として配置された複数の供給穴を有し、
前記複数の冷却ガス区画の３つ以上の最も内側の冷却ガス区画における前記複数の別個の冷却ガス溝セットの各々は、径方向に延びる溝、および、複数の環状に延びる溝を有する、静電チャック。
［形態６］
形態５に記載の静電チャックであって、
前記複数の別個の冷却ガス溝セットの各々の前記複数の環状に延びる溝は、前記径方向に延びる溝の前記対応する溝から離れて延びる、静電チャック。
［形態７］
形態１に記載の静電チャックであって、
前記溝開口パターンは、前記複数の別個の冷却ガス溝セットの配置パターンに類似する、静電チャック。
［形態８］
形態１に記載の静電チャックであって、
前記溝開口パターンには、前記天板の別個の冷却ガス溝セットと同数の冷却ガス開口部がある、静電チャック。
［形態９］
形態１に記載の静電チャックであって、
前記複数の冷却ガス区画の１つは、
第１の冷却ガス溝セットであって、
第１の径方向に延びる溝と、
前記第１の径方向に延びる溝から延びる第１の複数の溝と、を有する第１の冷却ガス溝セットと、
第２の冷却ガス溝セットであって、
第２の径方向に延びる溝と、
前記第２の径方向に延びる溝から延びる第２の複数の溝と、を有する第２の冷却ガス溝セットと、を有し、
前記複数の別個の冷却ガス溝セットは、前記第１の冷却ガス溝セットおよび前記第２の冷却ガス溝セットを含む、静電チャック。
［形態１０］
形態９に記載の静電チャックであって、
前記第１の複数の溝は、第１の複数の分岐路ペアを有し、
前記第２の複数の溝は、第２の複数の分岐路ペアを有し、
前記第１の複数の分岐路ペアは、前記第２の複数の分岐路ペアと同じ円形路に沿って延び、ギャップにより前記第２の複数の分岐路ペアと分離され、
前記ギャップは、前記第１の複数の分岐路ペアと前記第２の複数の分岐路ペアとの間に配置される、静電チャック。
［形態１１］
形態１に記載の静電チャックであって、
前記複数の別個の冷却ガス溝セットは、
第１の冷却ガス区画に配置された第１の冷却ガス溝セットと、
第２の冷却ガス区画に配置された第２の冷却ガス溝セットと、を含み、
前記第１の冷却ガス溝セットは、前記第１の冷却ガス溝セットおよび前記第２の冷却ガス溝セットが、前記天板の中央から延びる同じ径方向に延びる線の中央に位置するように、前記第２の冷却ガス溝セットと径方向に並ぶ、静電チャック。
［形態１２］
形態１に記載の静電チャックであって、
前記複数の別個の冷却ガス溝セットは、
第１の冷却ガス区画に配置された第１の冷却ガス溝セットと、
第２の冷却ガス区画に配置された第２の冷却ガス溝セットと、を含み、
前記第１の冷却ガス溝セットは、前記第２の冷却ガス溝セットから径方向外向きに配置され、前記第２の冷却ガス溝セットから環状にオフセットされる、静電チャック。
［形態１３］
形態１に記載の静電チャックであって、
前記複数の冷却ガス溝開口セットは、
第１の冷却ガス区画の下方に配置された第１の冷却ガス溝開口セットと、
第２の冷却ガス区画の下方に配置された第２の冷却ガス溝開口セットと、を含み、
前記第１の冷却ガス溝開口セットは、前記第１の冷却ガス溝セットおよび前記第２の冷却ガス溝セットが、前記天板の中央から延びる同じ径方向に延びる線の中央に位置するように、前記第２の冷却ガス溝開口セットと径方向に並ぶ、静電チャック。
［形態１４］
形態１に記載の静電チャックであって、
前記複数の冷却ガス溝開口セットは、
第１の冷却ガス区画の下方に配置された第１の冷却ガス溝開口セットと、
第２の冷却ガス区画の下方に配置された第２の冷却ガス溝開口セットと、を含み、
前記第１の冷却ガス溝開口セットは、前記第２の冷却ガス溝開口セットから径方向外向きに配置され、前記第２の冷却ガス溝開口セットから環状にオフセットされる、静電チャック。
［形態１５］
形態１に記載の静電チャックであって、
前記複数の冷却ガス区画は、同心円状である、静電チャック。
［形態１６］
形態１に記載の静電チャックであって、
前記単極クランプ電極は、前記天板の径方向表面領域の少なくとも９５％を覆う、静電チャック。

Claims (16)

1. 基板処理システムのための静電チャックであって、
   底板と、
   前記底板上に配置された中間層と、
   前記中間層を介して前記底板に接合され、基板に静電気的にクランプするように構成された天板と、を備え、
   前記天板は、
   複数の冷却ガス溝開口セットを有する溝開口パターンを備える単極クランプ電極と、
   複数の冷却ガス区画を分離する複数のシールと、
   を有し、
   前記複数の冷却ガス区画は、４つ以上の冷却ガス区画を含み、
   前記複数の冷却ガス区画の各々は、複数の別個の冷却ガス溝セットを備え、前記天板は、前記複数の別個の冷却ガス溝セットを有し、
   前記複数の別個の冷却ガス溝セットの各々は、１つ以上の冷却ガス供給穴を有し、前記複数の冷却ガス溝開口セットのそれぞれに対応する、静電チャック。
2. 請求項１に記載の静電チャックであって、
   前記複数の冷却ガス溝開口セットは、前記天板の１つ以上の層に配置され、前記単極クランプ電極の層上に配置される、静電チャック。
3. 請求項１に記載の静電チャックであって、
   前記複数の冷却ガス溝開口セットは、前記複数の別個の冷却ガス溝セットのそれぞれ下方に配置される、静電チャック。
4. 請求項１に記載の静電チャックであって、
   前記複数の冷却ガス溝セットの各々は、冷却ガスを前記天板の上面全体に分配するための複数の冷却ガス溝を備える、静電チャック。
5. 請求項１に記載の静電チャックであって、
   前記複数の冷却ガス区画の最も外側の冷却ガス区画における前記複数の別個の冷却ガス溝セットの各々は、複数の溝、および、一連の環状要素として配置された複数の供給穴を有し、
   前記複数の冷却ガス区画の３つ以上の最も内側の冷却ガス区画における前記複数の別個の冷却ガス溝セットの各々は、径方向に延びる溝、および、複数の環状に延びる溝を有する、静電チャック。
6. 請求項５に記載の静電チャックであって、
   前記複数の別個の冷却ガス溝セットの各々の前記複数の環状に延びる溝は、前記径方向に延びる溝の前記対応する溝から離れて延びる、静電チャック。
7. 請求項１に記載の静電チャックであって、
   前記溝開口パターンは、前記複数の別個の冷却ガス溝セットの配置パターンに類似する、静電チャック。
8. 請求項１に記載の静電チャックであって、
   前記溝開口パターンには、前記天板の別個の冷却ガス溝セットと同数の冷却ガス開口部がある、静電チャック。
9. 請求項１に記載の静電チャックであって、
   前記複数の冷却ガス区画の１つは、
   第１の冷却ガス溝セットであって、
   第１の径方向に延びる溝と、
   前記第１の径方向に延びる溝から延びる第１の複数の溝と、を有する第１の冷却ガス溝セットと、
   第２の冷却ガス溝セットであって、
   第２の径方向に延びる溝と、
   前記第２の径方向に延びる溝から延びる第２の複数の溝と、を有する第２の冷却ガス溝セットと、を有し、
   前記複数の別個の冷却ガス溝セットは、前記第１の冷却ガス溝セットおよび前記第２の冷却ガス溝セットを含む、静電チャック。
10. 請求項９に記載の静電チャックであって、
    前記第１の複数の溝は、第１の複数の分岐路ペアを有し、
    前記第２の複数の溝は、第２の複数の分岐路ペアを有し、
    前記第１の複数の分岐路ペアは、前記第２の複数の分岐路ペアと同じ円形路に沿って延び、ギャップにより前記第２の複数の分岐路ペアと分離され、
    前記ギャップは、前記第１の複数の分岐路ペアと前記第２の複数の分岐路ペアとの間に配置される、静電チャック。
11. 請求項１に記載の静電チャックであって、
    前記複数の別個の冷却ガス溝セットは、
    第１の冷却ガス区画に配置された第１の冷却ガス溝セットと、
    第２の冷却ガス区画に配置された第２の冷却ガス溝セットと、を含み、
    前記第１の冷却ガス溝セットは、前記第１の冷却ガス溝セットおよび前記第２の冷却ガス溝セットが、前記天板の中央から延びる同じ径方向に延びる線の中央に位置するように、前記第２の冷却ガス溝セットと径方向に並ぶ、静電チャック。
12. 請求項１に記載の静電チャックであって、
    前記複数の別個の冷却ガス溝セットは、
    第１の冷却ガス区画に配置された第１の冷却ガス溝セットと、
    第２の冷却ガス区画に配置された第２の冷却ガス溝セットと、を含み、
    前記第１の冷却ガス溝セットは、前記第２の冷却ガス溝セットから径方向外向きに配置され、前記第２の冷却ガス溝セットから環状にオフセットされる、静電チャック。
13. 請求項１に記載の静電チャックであって、
    前記複数の冷却ガス溝開口セットは、
    第１の冷却ガス区画の下方に配置された第１の冷却ガス溝開口セットと、
    第２の冷却ガス区画の下方に配置された第２の冷却ガス溝開口セットと、を含み、
    前記第１の冷却ガス溝開口セットは、前記第１の冷却ガス溝セットおよび前記第２の冷却ガス溝セットが、前記天板の中央から延びる同じ径方向に延びる線の中央に位置するように、前記第２の冷却ガス溝開口セットと径方向に並ぶ、静電チャック。
14. 請求項１に記載の静電チャックであって、
    前記複数の冷却ガス溝開口セットは、
    第１の冷却ガス区画の下方に配置された第１の冷却ガス溝開口セットと、
    第２の冷却ガス区画の下方に配置された第２の冷却ガス溝開口セットと、を含み、
    前記第１の冷却ガス溝開口セットは、前記第２の冷却ガス溝開口セットから径方向外向きに配置され、前記第２の冷却ガス溝開口セットから環状にオフセットされる、静電チャック。
15. 請求項１に記載の静電チャックであって、
    前記複数の冷却ガス区画は、同心円状である、静電チャック。
16. 請求項１に記載の静電チャックであって、
    前記単極クランプ電極は、前記天板の径方向表面領域の少なくとも９５％を覆う、静電チャック。

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