JP7453149B2 - セラミックベースプレートを備えるマルチプレート静電チャック - Google Patents

セラミックベースプレートを備えるマルチプレート静電チャック Download PDF

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Description

［関連出願の相互参照］
本願は、２０１８年２月２３日出願の米国実用特許出願第１５／９０３，６８２の優先権を主張する。上記出願の全ての開示は、参照として本明細書に援用される。
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、本開示の内容を一般的に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、本背景技術欄、および出願時の先行技術に該当しない説明の態様において記載される範囲で、本開示に対する先行技術として明示的にも黙示的にも認められない。
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プロセスの例は、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、他のエッチングプロセス、堆積プロセス、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の間、基板は、基板処理システム内の静電チャック（ＥＳＣ）の上に配置されてよく、基板上の薄膜がエッチングされる。
基板処理システムのための静電チャックが提供される。静電チャックは、基板に静電気的にクランプするように構成され、セラミックで形成されたトッププレートと、トッププレートの下方に配置された中間層と、中間層の下方に配置され、セラミックで形成されたベースプレートとを含む。中間層は、トッププレートをベースプレートに結合する。
他の特徴では、ベースプレートのセラミック純度は、９０％以上である。他の特徴では、ベースプレートのセラミック純度は、９５％以上である。他の特徴では、ベースプレートのセラミック純度は、９９．９％以上である。
他の特徴では、ベースプレートは、ベース層と、ベース層の上に配置された保護被覆層とを含む。保護被覆層は、ベース層と中間層との間に配置される。
他の特徴では、ベースプレートは、第１部分および第２部分を含む。第１部分は、第２部分から上向きに突出する。中間層およびトッププレートは、第１部分の上に配置される。
他の特徴では、ベースプレートは、１つ以上のガス流路を含む。１つ以上のガス流路は、トッププレートの下方に配置される。
他の特徴では、ベースプレートは、第１層および第２層を含む。第１層は、第２層の上方に配置される。第１層は、第１ガス流路セットを含む。第２層は、第２ガス流路セットを含む。
他の特徴では、ベースプレートは、無線周波数（ＲＦ）電極を含む。他の特徴では、ベースプレートは、１つ以上のガス流路を含む。１つ以上のＲＦ電極は、ベースプレートにおいて１つ以上のガス流路の上方に配置される。
他の特徴では、ベースプレートは、第１部分および第２部分を含む。第１部分は、第２部分から上向きに突出する。１つ以上のＲＦ電極は、ベースプレートにおいて第１部分の径方向外側に配置される。
他の特徴では、静電チャックは、さらに、ベースプレート上に配置され、少なくとも部分的にトッププレートの径方向外側に配置されたたエッジリングを含む。ベースプレートは、トッププレートに向かって上向きに延びる凸部分を含む。凸部分は、ベースプレート上のエッジリングの中心にある。他の特徴では、１つ以上のＲＦ電極は、ベースプレートにおいてエッジリングの下方に配置される。
他の特徴では、静電チャックは、さらに、ベースプレート上に配置され、トッププレート上に中心が置かれたトッププレートの径方向外側にあるエッジリングを含む。他の特徴では、静電チャックは、さらに、ベースプレート上に配置され、少なくとも部分的にトッププレートの径方向外側に配置されたエッジリングを含む。エッジリングは、無線周波数電極または静電クランプ電極を含む。他の特徴では、トッププレートは、１つ以上の静電クランプ電極を含む。他の特徴では、トッププレートは、１つ以上の加熱素子を含む。他の特徴では、ベースプレートは、１つ以上の直流電極を含む。
他の特徴では、ベースプレートは、冷媒流路を含む。他の特徴では、少なくとも１つの冷媒流路は、バイファイラ配置である。他の特徴では、少なくとも１つの冷媒流路は、シングルファイラ配置である。他の特徴では、ベースプレートは、第１層および第２層を含む。冷媒流路は、第１冷媒流路セットおよび第２冷媒流路セットを含む。第１層は、第１冷媒流路セットを含む。第２層は、第２冷媒流路セットを含む。
他の特徴では、静電チャックは、さらに、ベースプレートの底部からトッププレートの出口まで延びるガス流路を含む。ガス流路は、少なくとも１つの多孔質媒体を含む。他の特徴では、静電チャックは、さらに、中間層の径方向外側に配置され、中間層に保護を提供する環状シールを含む。
他の特徴では、処理チャンバ、静電チャック、温度センサ、および制御モジュールを備える基板処理システムが提供される。静電チャックは、処理チャンバ内に配置される。静電チャックは、温度調節素子を含む。温度センサは、トッププレートおよびベースプレートの少なくともいずれかに配置され、トッププレートの温度を検出するように構成されている。制御モジュールは、温度センサの出力を受信するように構成され、トッププレートおよびベースプレートのうちの少なくとも１つの温度を調節するために、温度センサの出力に基づいてアクチュエータの動作を制御して１つ以上の温度調節素子の温度を調節する。
他の特徴では、１つ以上の温度調節素子は、加熱素子、ガス流路、および冷媒流路の少なくとも１つを含み、アクチュエータは、電源、冷媒ポンプ、ガスポンプ、または弁である。他の特徴では、温度センサは、ベースプレートに配置され、ベースプレートの温度を検出するように構成されている。
他の特徴では、基板処理システムは、さらに、エッジリングおよび無線周波数電極を含む。エッジリングは、ベースプレートに配置され、少なくとも部分的にトッププレートの径方向外側に配置される。無線周波数電極は、ベースプレートにおいてエッジリングの下方に配置される。温度センサは、ベースプレートに配置され、ベースプレートの領域の温度を検出するように構成されている。ベースプレートの領域は、エッジリングの下方である。
本開示のさらなる適用範囲は、発明を実施するための形態、特許請求の範囲、および図面から明らかになるだろう。発明を実施するための形態および特定の例は、説明の目的のみを意図し、本開示の範囲を限定する意図はない。
本開示は、例えば、以下の形態により実現してもよい。
［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、
基板に静電気的にクランプするように構成され、セラミックで形成されたトッププレートと、
前記トッププレートの下方に配置された中間層と、
前記中間層の下方に配置され、セラミックで形成されたベースプレートと、を備え、
前記中間層は、前記トッププレートを前記ベースプレートに結合する、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、
前記ベースプレートのセラミック純度は、９０％以上である、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、
前記ベースプレートのセラミック純度は、９５％以上である、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、
前記ベースプレートのセラミック純度は、９９．９％以上である、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、
前記ベースプレートは、
ベース層と、
前記ベース層に配置された保護被覆層と、を備え、
前記保護被覆層は、前記ベース層と前記中間層との間に配置される、静電チャック。
［形態６］
形態１に記載の静電チャックであって、
前記ベースプレートは、第１部分および第２部分を備え、
前記第１部分は、前記第２部分から上向きに突出し、
前記中間層および前記トッププレートは、前記第１部分に配置される、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、
前記ベースプレートは、１つ以上のガス流路を備え、
前記１つ以上のガス流路は、前記トッププレートの下方に配置される、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、
前記ベースプレートは、第１層および第２層を備え、
前記第１層は、前記第２層の上方に配置され、
前記第１層は、第１ガス流路セットを備え、
前記第２層は、第２ガス流セットを備える、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、
前記ベースプレートは、複数の無線周波数（ＲＦ）電極を備える、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、
前記ベースプレートは、１つ以上のガス流路を備え、
前記複数のＲＦ電極の１つ以上は、前記ベースプレートにおいて前記１つ以上のガス流路の上方に配置される、静電チャック。
［形態１１］
形態９に記載の静電チャックであって、
前記ベースプレートは、第１部分および第２部分を備え、
前記第１部分は、前記第２部分から上向きに突出し、
前記複数のＲＦ電極の１つ以上は、前記ベースプレートにおいて前記第１部分の径方向外側に配置される、静電チャック。
［形態１２］
形態９に記載の静電チャックであって、さらに、
前記ベースプレートに配置され、少なくとも部分的に前記トッププレートの径方向外側に配置されたエッジリングを備え、
前記ベースプレートは、前記トッププレートに向かって上向きに延びる凸部を備え、
前記凸部は、前記ベースプレート上の前記エッジリングの中心にある、静電チャック。
［形態１３］
形態１２に記載の静電チャックであって、
前記複数のＲＦ電極の１つ以上は、前記ベースプレートにおいて前記エッジリングの下方に配置される、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、さらに、
前記ベースプレート上に配置された、前記トッププレートに中心を置く、前記トッププレートの径方向外側に配置されたエッジリングを備える、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、さらに、
前記ベースプレートに配置された、少なくとも部分的に前記トッププレートの径方向外側に配置されたエッジリングを備え、
前記エッジリングは、無線周波数電極または静電クランプ電極を備える、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、
前記トッププレートは、１つ以上の静電クランプ電極を備える、静電チャック。
［形態１７］
形態１に記載の静電チャックであって、
前記トッププレートは、１つ以上の加熱素子を備える、静電チャック。
［形態１８］
形態１に記載の静電チャックであって、
前記ベースプレートは、１つ以上の直流電極を備える、静電チャック。
［形態１９］
形態１に記載の静電チャックであって、
前記ベースプレートは、複数の冷媒流路を備える、静電チャック。
［形態２０］
形態１９に記載の静電チャックであって、
前記複数の冷媒流路の少なくとも１つは、バイファイラ配置である、静電チャック。
［形態２１］
形態１９に記載の静電チャックであって、
前記複数の冷媒流路の少なくとも１つは、シングルファイラ配置である、静電チャック。
［形態２２］
形態１９に記載の静電チャックであって、
前記ベースプレートは、第１層および第２層を備え、
前記複数の冷媒流路は、第１冷媒流路セットおよび第２冷媒流路セットを含み、
前記第１層は、前記第１冷媒流路セットを備え、
前記第２層は、前記第２冷媒流路セットを備える、静電チャック。
［形態２３］
形態１に記載の静電チャックであって、さらに、
前記ベースプレートの底部から前記トッププレートの出口まで延びるガス流路を備え、
前記ガス流路は、少なくとも１つの多孔質媒体を含む、静電チャック。
［形態２４］
形態１に記載の静電チャックであって、さらに、
前記中間層の径方向外側に配置された、前記中間層の保護を提供する環状シールを備える、静電チャック。
［形態２５］
基板処理システムであって、
処理チャンバと、
前記処理チャンバ内に配置され、温度調節素子を含む形態１に記載の静電チャックと、
前記トッププレートおよび前記ベースプレートの少なくとも１つに配置され、前記トッププレートの温度を検出するように構成された温度センサと、
前記温度センサの出力を受信するように構成された制御モジュールであって、前記トッププレートおよび前記ベースプレートの前記少なくとも１つの温度を調節するために、前記温度センサの前記出力に基づいてアクチュエータの動作を制御して前記１つ以上の温度調節素子の温度を調節する、制御モジュールと、
を備える、基板処理システム。
［形態２６］
形態２５に記載の基板処理システムであって、
前記１つ以上の温度調節素子は、加熱素子、ガス流路、および冷媒流路のうちの少なくとも１つを含み、
前記アクチュエータは、電源、冷媒ポンプ、ガスポンプ、または弁である、基板処理システム。
［形態２７］
形態２５に記載の基板処理システムであって、
前記温度センサは、前記ベースプレートに配置され、前記ベースプレートの温度を検出するように構成される、基板処理システム。
［形態２８］
形態２５に記載の基板処理システムであって、さらに、
前記ベースプレートに配置され、少なくとも部分的に前記トッププレートの径方向外側に配置されたエッジリングと、
前記ベースプレートにおいて前記エッジリングの下方に配置された無線周波数電極と、を備え、
前記温度センサは、前記ベースプレートに配置され、前記ベースプレートの領域の温度を検出するように構成され、
前記ベースプレートの前記領域は、前記エッジリングの下方である、基板処理システム。
本開示は、発明を実施するための形態および添付の図面からより深く理解されるだろう。
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を示す機能ブロック図。
本開示の実施形態による、プレート、冷媒流路、裏面ガス流路、電極、および端子を組み込んだＥＳＣの一部分の例を示す断面側面図。
本開示の実施形態による、多孔質プラグを有するガス流路、センサ、中間層用のシール、ベースプレートの上部突出配置、静電端子を組み込んだＥＳＣの一部分の例を示す断面側面図。
本開示の実施形態によるリフトピン配置を表すＥＳＣの一部分の例を示す断面側面図。
本開示の実施形態によるＥＳＣの冷媒流路層の例を示す平断面図。
本開示の実施形態によるＥＳＣの冷媒流路層の例を示す平断面図。
本開示の実施形態による、エッジリングを含み、エッジリングの無線周波数（ＲＦ）電極の端子を表すＥＳＣの一部分の例を示す断面側面図。
本開示の実施形態による、ＥＳＣのトッププレートのＲＦ電極の端子、またはトッププレートとエッジリングとの間のギャップ、および中間層用のシールとベースプレートとの周辺配置を表すＥＳＣの一部分の例を示す断面側面図。
本開示の実施形態によるＥＳＣのトッププレートの直流（ＤＣ）電極の端子を表すＥＳＣの一部分の例を示す断面図。
本開示の実施形態による多孔質プラグなしのガス流路を表すＥＳＣの一部分の例を示す断面図。
図面では、類似および／または同一の要素を特定するために、参照番号は何度も用いられてよい。
ＥＳＣは、基板処理の間、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所定位置に保持する。ＥＳＣを冷却しながらＥＳＣの上に基板を静電気的にクランプするために、ＥＳＣは、誘電材料で形成された薄いトッププレートと、１つ以上の金属および／または金属複合材で形成されたバルクの（または、厚い）ベースプレートとを含む、２プレート配置を有してよい。従来のトッププレートは、トッププレートの電気的特性を維持するために、静電電極を含み、精密に制御された（すなわち、９０％以上のセラミック純度を有する）セラミックで形成されてよい。精密に制御された厚いセラミック板を製造することは難しい。そのため、トッププレートは、通常、薄い（例えば、０．２５インチ（０．６３５センチ）厚）。金属または複合金属材料（例えば、金属およびセラミックの化合物）のベースプレートを形成することによって、ベースプレートは、容易かつ安価に製造されうる。冷媒流路を含むように金属または複合金属材料からのベースプレートの形成および／または加工を安価に行う。また、金属または複合金属のプレートをろう付けプロセスによって結合することも容易である。
ＥＳＣのベースプレートは、電極として機能してよく、ＲＦ電力を受信してよい。例えば、ベースプレートは、アルミニウムで形成されたベース層を含み、ベースプレートがＲＦ電力を受信するＲＦ電源に接続されてよい。ベースプレートは、通常、ベースプレートへのアーク発生を防止する保護被膜を提供するために、例えば、セラミック薄層で被覆される。保護被膜は、電気化学的陽極酸化プロセスによってアルミナで形成されてよい。溶射プロセスによってより厚い被覆層が形成されてよい。より高いＲＦ電圧を含む、高まり続ける処理要件のため、２プレート配置は、複数の問題を有しうる。高アスペクト比（例えば、６０：１）の深穴をエッチングもしくは穿設するために、および／または、高いプラズマ密度を生成してより迅速なエッチング性能を提供するために、高いＲＦ電圧およびイオンエネルギが必要である。
ベースプレート上のセラミック被膜は、高ＲＦ電圧で崩壊する可能性があり、それがベースプレートへのアーク放電を引き起こす可能性がある。セラミック被膜は、セラミック被膜と、金属または複合金属材料で形成されるベースプレートのベース層との間の熱膨張係数における差により割れる可能性がある。これにより、アーク放電が発生し、プロセス動作範囲が限定される可能性がある。また、トッププレートおよびベースプレートは異なる材料で形成されるため、熱膨張係数が異なる。その結果、トッププレートおよびベースプレートは、温度変化に伴って異なる速度で膨張し収縮する。これにより、特に動作温度において大きな変化および／または急速な変化を受けるときは、トッププレートとベースプレートと熱応力との間にズレが生じうる。また、ベースプレートが導電材料（すなわち、金属または複合金属材料）で形成されているため、ベースプレートは、ベースプレートに対して横方向のＲＦ電圧の制御を限定する単電極として機能する。
本明細書に記載の例は、ＥＳＣを提供する。ＥＳＣは、上記の問題なしで高ＲＦ電圧を処理することができるマルチプレート配置を含む。各ＥＳＣは、共にセラミックで形成されているトッププレートおよびベースプレートを含む。トッププレートおよびベースプレートの両方をセラミックで形成することによって、トッププレートおよびベースプレートの熱膨張係数間の差が最小になるため、トッププレートとベースプレートとの間の温度の不一致は、２プレート配置を有する従来のＥＳＣと比べて低減される。また、熱膨張係数の差を最小にすることによって、熱応力によるベースプレートの被覆層の高電圧ブレークダウンおよび／または割れの危険性は、従来のＥＳＣと比べて低減および／または削減される。その結果、ＥＳＣの使用可能な動作温度範囲は広がる。
図１は、ＥＳＣ１０１を組み込んだ基板処理システム１００である。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含むプラズマ源に適用可能である。この実施形態は、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、トッププレート１０２およびベースプレート１０３を含む。プレート１０２およびプレート１０３の両方は、セラミック製であり、金属を含まない。一実施形態では、プレート１０２およびプレート１０３の両方は、精密に制御された（すなわち、９０％以上の純度を有する）セラミックで形成される。セラミックの純度は、適用に応じて異なってよい。例として、プレート１０２およびプレート１０３のセラミック純度は、９０％以上であってよい。一実施形態では、プレート１０２およびプレート１０３のセラミック純度は、９５％以上である。別の実施形態では、プレート１０２およびプレート１０３のセラミック純度は、９９．９％以上である。以下にさらに説明されるように、ベースプレート１０３は、全体がセラミック製であってよい、または、セラミック以外の材料で形成された薄保護被膜を含んでよい。薄保護被膜の例は、図２に示されている。いくつかの例として、プレート１０２およびプレート１０３は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、および／または他のセラミック材料で形成されてよい。薄保護被膜は、ＡＩＮ、イットリア（Ｙ2Ｏ3）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、および／または他の適した材料で形成されてよい。プレート１０２、プレート１０３、他のトッププレートおよび他のベースプレート、ならびに開示のＥＳＣの他の特徴は、図１～図１０に示される例に関して以下にさらに説明される。図１～図１０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～図１０に開示の特徴のいずれかを備えるように修正されてよい。
ＥＳＣ１０１は、処理チャンバの底部に取り付けられ、回転するようには構成されていないように示されているが、ＥＳＣ１０１および本明細書に開示の他のＥＳＣは、処理チャンバの底部または上部に取り付けられてよく、基板処理の間にスピンチャックとして回転されるように構成されてよい。ＥＳＣは、処理チャンバの上部に取り付けられた場合は、本明細書に開示の構成に似た構成を有してよいが、上下が反転され、外周基板支持ハードウェア、クランプハードウェア、および／または把持ハードウェアを含んでよい。
基板処理システム１００は、処理チャンバ１０４を含む。ＥＳＣ１０１は、周囲を処理チャンバ１０４で囲まれている。処理チャンバ１０４は、上部電極１０５などの他の構成要素も取り囲み、ＲＦプラズマを含む。動作中に、基板１０７は、ＥＳＣ１０１のトッププレート１０２の上に配置され、静電気的にクランプされる。
例えのみで、上部電極１０５は、ガスを導入し分配するシャワーヘッド１０９を含んでよい。シャワーヘッド１０９は、処理チャンバ１０４の上面に接続された一端を備えるステム部１１１を含んでよい。シャワーヘッド１０９は、一般に筒状であり、処理チャンバ１０４の上面から間隔をおいた位置でステム部１１１のもう一端から径方向外向きに延びる。基板に向いた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流れる穴を含む。あるいは、上部電極１０５は、導電性プレートを含んでよく、ガスは、別の方法で導入されてよい。プレート１０２およびプレート１０３のいずれかまたは両方は、下部電極として機能してよい。
プレート１０２およびプレート１０３のいずれかまたは両方は、温度制御素子（ＴＣＥ）を含んでよい。例として、図１は、ＴＣＥ１１０を含む、加熱プレートとして用いられるプレート１０２を示す。中間層１１４は、プレート１０２とプレート１０３との間に配置される。中間層１１４は、トッププレート１０２をベースプレート１０３に結合してよい。例として、中間層は、トッププレート１０２をベースプレート１０３に結合するのに適した接着材料で形成されてよい。ベースプレート１０３は、基板１０７の裏面に裏面ガスを、およびベースプレート１０３を通って冷媒を流すための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を含んでよい。
ＲＦ発生システム１２０は、ＲＦ電圧を生成し、上部電極１０５および下部電極（例えば、プレート１０２およびプレート１０３のいずれかまたは両方）にＲＦ電圧を出力する。上部電極１０５およびＥＳＣ１０１のいずれかは、ＤＣ接地されてよい、ＡＣ接地されてよい、または浮遊電位であってよい。例えのみでは、ＲＦ発生システム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発生器１２２（例えば、容量結合プラズマＲＦ電力発生器、バイアスＲＦ電力発生器、および／または、他のＲＦ電力発生器）を含んでよい。例として、プラズマＲＦ発生器１２３、バイアスＲＦ発生器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発生器１２３は、例えば、６～１０キロワット（ｋＷ）以上の電力を生成する高電力ＲＦ発生器であってよい。バイアスＲＦ整合ネットワークは、プレート１０２およびプレート１０３のＲＦ電極１３１およびＲＦ電極１３３などのＲＦ電極に電力を供給する。
ガス配送システム１３０は、１つ以上のガス源１３２－１、ガス源１３２－２、・・・、およびガス源１３２－Ｎ（総称して、ガス源１３２）を含む（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、弁１３４－１、弁１３４－２、・・・、および弁１３４－Ｎ（総称して、弁１３４）、ならびに、マスフローコントローラ１３６－１、マスフローコントローラ１３６－２、・・・、およびマスフローコントローラ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に接続されている。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、ＴＣＥ１１０に接続されうる温度制御装置１４２を備える冷却システム１４１を含む。一実施形態では、ＴＣＥ１１０は含まれない。温度制御装置１４２は、システムコントローラ１６０とは別々に示されているが、システムコントローラ１６０の一部として実装されてよい。プレート１０２およびプレート１０３のいずれかまたは両方は、複数の温度制御された区域（例えば、各区域に４つの温度センサを備える４区域）を含んでよい。
温度制御装置１４２は、動作およびＴＣＥ１１０の温度を制御して、プレート１０２およびプレート１０３、ならびに基板（例えば、基板１０７）の温度を制御してよい。温度制御装置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のガス流路１１５への裏面ガス（例えば、ヘリウム）の流量を制御してよい。温度制御装置１４２は、流路１１６を通る第１冷媒の流れ（冷却流体の圧力および流量）を制御するために、冷媒アセンブリ１４６と連通してもよい。第１冷媒アセンブリ１４６は、貯水槽（図示せず）から冷却流体を受け取ってよい。例えば、冷媒アセンブリ１４６は、冷媒ポンプおよび貯水槽を含んでよい。温度制御装置１４２は、ベースプレート１０３を冷却するために流路１１６を通じて冷媒を流すように冷媒アセンブリ１４６を操作する。温度制御装置１４２は、冷媒が流れる速度および冷媒の温度を制御してよい。温度制御装置１４２は、処理チャンバ１０４内のセンサ１４３からの検出パラメータに基づいて、ＴＣＥ１１０に供給される電流、ならびに、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（例えば、温度センサ２９０として図３に示されるいくつかのセンサ）を含んでよい。エッチングプロセスの間に、基板１０７は、高電力プラズマの存在下で所定温度（例えば、１２０℃）だけ加熱されてよい。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、ベースプレート１０３の温度を低減し、基板１０７の温度を低減する（例えば、１２０℃から８０℃まで冷却する）。
弁１５６およびポンプ１５８は、処理チャンバ１０４から反応剤を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ＲＦ電力レベル、供給ガスの圧力および流量、ＲＦ整合などを制御することを含めて、基板処理システム１００の構成要素を制御してよい。システムコントローラ１６０は、弁１５６およびポンプ１５８の状態を制御する。ロボット１７０は、基板をＥＳＣ１０１の上に配送し、基板をＥＳＣ１０１から取り除くために用いられてよい。例えば、ロボット１７０は、ＥＳＣ１０１とロードロック１７２との間で基板を搬送してよい。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、基板をトッププレート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電極１８２に提供する。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。
弁、ガスポンプおよび／または冷媒ポンプ、電源、ＲＦ発生器などは、アクチュエータと呼ばれてよい。ＴＣＥ、ガス流路、冷媒流路などは、温度調節素子と呼ばれてよい。
次に図２を同様に参照すると、トッププレート２０２、中間層２０４、およびベースプレート（または、ボトムプレート）２０６を含むＥＳＣの部分２００が示されている。トッププレート２０２は、中間層２０４を介してベースプレート２０６に結合されている。図のように、ベースプレート２０６は、保護被膜（または、最上層）２０８を有してよい。上述のように、プレート２０２およびプレート２０６は、セラミックで形成されてよく、保護被膜２０８は、ＡＩＮ、イットリア（Ｙ2Ｏ3）、ジルコニア（ＺｒＯ2）で形成されてよい。プレート２０２およびプレート２０６の両方、ならびに保護被膜２０８をセラミックおよび／または同じ材料で形成することによって、プレート２０２、プレート２０６、および保護被膜２０８の熱膨張係数間の差は最小になる。これにより、保護被膜２０８の高電圧ブレークダウンおよび／または割れが最小限になる、および／または解消される。つまり、対応するスタンドオフ電圧が増加する。
図の例では、トッププレート２０２は、電源１８０から電力を受信しうる静電クランプ電極２１０を含む。静電クランプ電極２１０は、電源１８０に接続されうる端子に接続されてよい。静電クランプ電極用の端子を含む絶縁タワー（「コラム」と呼ばれることもある）の例が図３に示されている。
ベースプレート２０６は、無線周波数（ＲＦ）電極２１２を含む。ＲＦ電極２１２は、バイアスＲＦ整合ネットワーク１２９に接続されうる端子２１４から電力を受信してよい。端子２１４は、ベースプレート２０６の底部からＲＦ電極２１２に延びる絶縁タワー２１６に配置される。ＲＦ電極２１２は、ベースプレート２０６の上面付近、および／またはベースプレート２０６の上面から所定距離以内に配置されてよい。ＲＦ電極２１２は、ベースプレート２０６にわたって径方向に異なるパターンで配置されてよい。対応する端子も、様々なパターンで配置されてよい。例として、端子は、互いから等間隔に置かれてよく、対応するＥＳＣの中心から等半径距離に配置されてよく、１つ以上の円に沿った地点に配置されてよい。
トッププレート、ベースプレート、および／またはエッジリングに配置されうるＲＦ電極２１２および本明細書に開示の他のＲＦ電極は、独立して制御されてよい（すなわち、互いから独立して電力を受信する）、または集団で制御されてよい（すなわち、２つ以上のＲＦ電極が同期間中に同じ電源から電力を受信する）。ＲＦ電極は、独立して制御されるときは、異なる回数で起動および停止されてよく、また異なる電圧および電流レベルを受信してよい。ＲＦ電極が独立して給電されないときは、同じ集団内のＲＦ電極は、同時に起動され、同時に停止され、同じ電圧および電流レベルを受信してよい。ＲＦ電極の集団は、独立して制御されてよい。ＲＦ電極の規定パターンおよび制御は、基板処理中のＥＳＣの上面全体の温度、およびそれにより基板の温度に対する制御を高め、ＥＳＣおよび基板の上面にわたるＲＦ電力および電圧に対する制御を高めることで、エッチングプロセスおよび／または堆積プロセスの制御を高める。
１つ以上のＲＦ電極２１２（２１２ａ）は、ベースプレート２０６のベース層２１９から上向きに突出する部分２１８に配置されてよい。ベースプレート２０６は、保護被膜２０８およびベース層２１９を含んでよい。ベースプレート２０６は、１つ以上の平坦な上面を有してよく、１つ以上の段差を含んでよい。図の例では、ベースプレート２０６は、部分２１８からベース層２１９に下がる１つの段差を有する。部分２１８は、最上（または、上）面２２１を有し、ベース層２１９は、フランジ２２５において最上（または、上）面２２３を有する。面２２１および面２２３の粗さは、例えば、トッププレート２０２とベースプレート２０６との間の熱エネルギ移動をさらに制御するために、ベースプレート２０６の形成中に制御されてよい。部分２１８は、ベース層２１９の外径より小さい外径を有し、トッププレート２０２の外径より小さい。トッププレート２０２は、ベースプレート２０６の外径より小さい外径を有する。規定の直径は、適用および対応する構成要素の構成に応じて変化してよい。
１つ以上のＲＦ電極２１２（２１２ｂ）は、図のように、ベース層２１９の外周付近に配置されてよい。電極２１２ｂは、ベース層２１９において部分２１８に中心を置くエッジリングの下方に配置されてよい。部分２１８は、ベースプレート２０６の上で他のチャンバ部品（例えば、第２エッジリング）の中心を置くように成形（例えば、円錐形または円錐形の変形）されてよく、他のチャンバ部品と部分２１８との間のギャップを最小にしてよい。第２エッジリングの例は、図７に示されている。
１つ以上のＲＦ電極２１２（２１２ｃ）は、部分２１８ではないベース層２１９に配置されてよく、部分２１８の外周の径方向内側の点からベース層２１９の外周の径方向内側の点まで延びてよい。ベース層２１９は、複数の層を含んでよい。各層は、対応する冷媒流路および／またはガス流路を有してよい。ＲＦ電極２１２および／または本明細書に開示の他の電極は、例えば、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、および／または他の導電材料で形成されてよい。
ベースプレートに十分な強度および耐久性を提供し、優れた熱伝達特性を有する本明細書に開示の埋設流路を備えるために、ベースプレート２０６は、一体構造を形成するために共に積層焼結されたセラミック複合層で形成されてよい。各セラミック複合層は、セラミックおよび結合材の混合物を含む。例として、複数枚の薄い（例えば、１ミリメートル（ｍｍ）厚）セラミック複合材および結合層が積層されてよい。セラミック複合層は、積層されたときにガス流路２２０および冷媒流路２２２を形成するようにパターニングされてよい。結果として生じる積層は、次に炉において所定の期間に所定の温度で焼かれて、セラミック複合層のセラミック粒子が共に焼結できるようにする、ならびに、結合層および／または他の接着材が焼失するようにする。結果として生じるベースプレートは、その後、炉から取り除かれる。
ベースプレート２０６は、ガス流路２２０および冷媒流路２２２を含んでもよい。ガス流路２２０は、マニホルド１４０からガスを受け取ってよい。ガス流路２２０は、図のように、同一の径方向に延びる平面上に、および／または、ベースプレート２０６の同じ１つ以上の層に配置されてよい。あるいは、ガス流路２２０は、複数の径方向に延びる平面上に、および／または、ベースプレート２０６の異なる層に配置されてよい。ガス流路２２０は、基板の裏面に裏面ガスを提供するために用いられてよい。これは、図３および図４にさらに示されている。ガス流路の複数層の配置例は、図４に示されている。
冷媒流路２２２は、図のように、複数の径方向に延びる平面上に、および／または、ベースプレート２０６の異なる層に配置されてよい。もしくは、冷媒流路２２２は、同一の径方向に延びる平面上に、または、ベースプレート２０６の同じ１つ以上の層に配置されてよい。冷媒流路２２２の各層（図では３層）は、バイファイラ配置またはシングルファイラ配置の冷媒流路を備えてよく、それらの例は、図５および図６に示されている。流路２２０および流路２２２は、図では特定の配置で示されているが、他の配置であってよい。ガス流路および／または冷媒流路は、あらゆる層および／またはベースプレート２０６のいずれかの層に備えられてよい。
図３は、トッププレート２５２、中間層２５４、およびベースプレート２５６を含むＥＳＣの部分２５０を示す。トッププレート２５２は、中間層２５４を介してベースプレート２５６に結合されている。環状シール２５７は、（ｉ）トッププレート２５２の外周とベースプレート２５６のベース層２５９の上面との間に配置されてよく、（ｉｉ）中間層２５４の外端２６１を覆う。
トッププレート２５２は、静電クランプ電極２５８およびガス出口２６０を含む。ガス出口２６０は、例えば、１つ以上のガス流路（図では１つのガス流路２６２）から裏面ガスを受け取る。１つ以上のガス流路は、それぞれ、１つ以上の多孔質媒体またはプラグ（例えば、多孔質プラグ２６４）を含んでよい。多孔質媒体および／またはプラグは、セラミックプレートと同時焼成されてよい。一実施形態では、ガス流路は、多孔質プラグを含まない。多孔質プラグは、小さい穴を含み、ガス流路におけるプラズマの生成を防止するために中間バッファとして機能する。図の例では、第１多孔質プラグ２６４ａは、ガス流路２６２の第１端にあり、ベースプレート２５６内および／またはベースプレート２５６の部分２６６内の領域から、中間層２５４を通ってトッププレート２６０内の領域に延びる。第２多孔質プラグ２６４ｂは、ガス流路２６２の第２端にあり、ベースプレート２５６の底部に配置されている。
ベースプレート２５６は、上述のように、ガス流路２７０および冷媒流路２７２を含んでよい。各冷媒流路２７２は、ベースプレート２５６内で入力タワーおよびアウトレットタワーに接続されている。タワー２７４の例が図示されている。
ベースプレート２５６は、静電クランプ電極２５８の１つに接続された端子（図示せず）を有するタワー２８０を含んでよい。ベースプレート２５６は、さらに、１つ以上の温度センサを含んでよい。温度センサ２９０の例が図示されており、温度センサ２９０は、それぞれのタワー２９２に取り付けられている。温度センサは、コントローラ１４２およびコントローラ１６０に出力信号を提供してよい。第１温度センサ２９０ａは、トッププレート２５２内の温度を検出することが示されている。第２温度センサ２９０ｂは、ベース層２５９内の温度を検出することが示されている。第３温度センサ２９０ｃは、ＲＦ電極２９４の下方でベースプレート２５６の外周付近の温度を検出することが示されている。プレート２５２およびプレート２５６には、任意の数の温度センサが含まれてよい。
図４は、トッププレート３０２、中間層３０４、およびベースプレート３０６を含むＥＳＣの部分３００を示す。例として、ベースプレート３０６は、リフトピン３１２、リフトピン流路３１３、およびガス流路３１６を含むリフトピンアセンブリ３１０を備える。本明細書に開示のＥＳＣには、任意の数のリフトピンアセンブリが含まれてよい。ベースプレート３０６は、ガス流路の１つ以上の層を含んでよい。ガス流路は、冷媒流路の上方または下方に設置されてよい。例として、第１ガス流路セット３１８は、冷媒流路３２０の上方に示され、第２ガス流路セット３２２は、冷媒流路３２０の下方に示されている。
図５は、ＥＳＣの冷媒流路層４００を示す。冷媒流路層４００は、バイファイラ配置の冷媒流路４０２を含む。冷媒流路４０２は、冷媒流路層４００の中央に位置する入口４０４および出口４０６を含む。冷媒流路４０２は、第１部分４０７および第２部分４０８を含む。第１部分４０７は、冷媒流路層４００の中心付近から始まり、冷媒流路層４００の外周に到達するまで円形コイル状パターンで巻く。第２部分４０８は、第１部分４０４から第１部分４０４に沿って延び、冷媒流路層４００の外周から冷媒流路層４００の中心付近の地点に戻る。部分４０７および部分４０８の筒状部分または全ては、平行に延びてよい。
図６は、ＥＳＣの冷媒流路層４５０を示す。冷媒流路層４５０は、シングルファイラ配置の冷媒流路４５２を含む。冷媒流路４５２は、中央に位置する入口４５４、および冷媒流路層４５０の外周付近に位置しうる出口４５６を含む。
いくつかの冷媒流路配置の例が図５～図６に示されている。本明細書に開示のＥＳＣは、他の種類の冷媒流路配置を含んでよい。例えば、ＥＳＣは、エッジ型冷媒流に対して方位角的に対称な中心を有する冷媒流路配置を有してよい。
図７は、トッププレート５０２、中間層５０４、ベースプレート５０６、第１環状エッジリング５０８、および第２環状エッジリング５０９を含むＥＳＣの部分５００を示す。中間層５０４は、（ｉ）プレート５０２とプレート５０６との間、および（ｉｉ）エッジリング５０８とベースプレート５０６との間に配置されてよい。中間層５０４は、高熱伝導率（例えば、０．５～０．４ワット毎メートルケルビン（Ｗ／ｍＫ））を有する１つ以上の材料で形成されてよい。
第１環状エッジリング５０８は、トッププレート５０２に中心を置き、ベースプレート５０６に中心を置く。トッププレート５０２は、第２環状エッジリング５０９の中心を置くように成形され（例えば、円錐形または円錐形の変形）、第２環状エッジリング５０９とトッププレート５０２との間のギャップを最小限にしてよい。第２環状エッジリング５０９の径方向内側５１１は、トッププレート５０２の径方向外側端５１３と整合するように成形されてよい。第１環状エッジリング５０８は、セラミックで形成されてよく、ＲＦ電極および／または加熱素子として実装される１つ以上の電極を含んでよい。第２環状エッジリング５０９は、例えば、シリコンおよび／または他の適した材料で形成されてよく、第１環状エッジリング５０８の少なくとも一部がプラズマに曝露されるのを防ぐ。
環状ギャップ５１０は、トッププレート５０２と第１環状エッジリング５０８との間に配置されてよい。一実施形態では、エラストマシール（例えば、Ｏリング）は、ギャップ５１０に配置されてよく、トッププレート５０２の外周面５１２、中間層５０４の上面５１４またはベースプレート５０６の上面５１６、およびエッジリング５０８の径方向内向き面５１８と接触してよい。トッププレート５０２は、トッププレート５０２の底部５２２から上向きに突出する上部分５２０を有してよい。上部分５２０は、静電クランプ電極５２４およびＲＦ電極（図では１つのＲＦ電極５２６）を含んでよい。ベースプレート５０６は、ガス流路（図では１つのガス流路５３２）および冷媒流路５３４を含んでよい。いくつかの冷媒流路５３４は、エッジリング５０８を冷却するために、ベースプレート５０６においてエッジリング５０８の下に部分的にまたは全体的に配置されてよい。
エッジリング５０８は、１つ以上の電極（図では１つの電極５３６）を含んでよい。例示的な端子５３８が図示されており、端子５３８は、電極５３６に電力を提供する。本明細書に開示の端子は、様々な種類であってよく、例として、ポゴピンであってよい。端子は、対応する電極への接続を提供するように構成されている。電極５３６は、ＲＦ電極、または静電クランプ電極であってよい。エッジリング５０８は、任意の数のＲＦ電極および／または静電クランプ電極を有してよい。
図８は、トッププレート５５２、中間層５５４、ベースプレート５５６、およびエッジリング５５８を含むＥＳＣの部分５５０を示す。ＥＳＣは、中間層５５４の外周端５６２において、トッププレート５５２の外周端５６４とベースプレート５５６の底部５６８の外周端５６６との間に配置されたシール５６０を含んでよい。
環状ギャップ５７０は、トッププレート５５２とエッジリング５５８との間に配置されてよい。エラストマシール（例えば、Ｏリング）は、ギャップ５７０に配置されてよい。トッププレート５５２の上凸部５７２は、静電クランプ電極５７３および１つ以上のＲＦ電極５７４を含んでよい。１つ以上のＲＦ電極５７４は、端子５７６から電力を受信してよい。エッジリング５５８は、ＲＦ電極または静電クランプ電極でありうる電極５７８を含んでよい。
図９は、トッププレート６０２、中間層６０４、およびベースプレート６０６を含むＥＳＣの部分６００を示す。トッププレート６０２は、１つ以上のＤＣ電極６０８を含む。ＤＣ電極６０８は、端子６１０などの端子を介して電源（例えば、図１の電源１８０）から電力を受信してよい。
図１０は、トッププレート６５２、中間層６５４、ベースプレート６５６、およびエッジリング６５８を含むＥＳＣの部分６５０を示す。ベースプレート６５６は、ガス流路６６０から中間層６５４およびトッププレート６５２を通って出口６６４まで上向きに延びるガス流路６６２に裏面ガスを送るガス流路６６０を含む。ガス流路６６２は、多孔質プラグを含まないガス流路の例を提供する。
上記の例は、セラミック製であり金属製ではないベースプレートを含む。これにより、高電圧ブレークダウン、および／または、ベースプレート上の被覆層の割れを解消できる。開示のＥＳＣのプレートは、ＥＳＣ、基板および周辺領域、ならびに、基板処理チャンバの構成要素において向上したＲＦ制御および温度制御のために、プレートの様々な領域および層に埋設された電極および流路を有する様々な電極構成、ならびにガス流路および冷媒流路構成を含む。ＥＳＣのベースプレートがセラミック製であるため、ベースプレートは、基板全体のＲＦ制御向上のためのＲＦ電極などの任意の数の電極を含むことができる。また、セラミックは金属と比べて低熱伝導率を有するため、および／または、セラミック材積層焼結の製造プロセスの限定のため、ベースプレートは、冷却接触面積を増加させるために複数層の冷媒流路を有することが開示されている。
前述は、本質的に単に説明を表し、本開示、その適用または使用を決して限定する意図はない。開示の広義の教示は、様々な形態で実施されうる。よって、本開示は特定の例を含むが、図面、明細書、および次の特許請求の範囲を検討すれば他の変更が明らかになるため、本開示の真の範囲は、そこまで限定されるべきではない。方法内の１つ以上の工程は、本開示の原理を変更することなく異なる順序で（または、同時に）実行されてよい。さらに、各実施形態は特定の特徴を有すると上述されているが、本開示の実施形態に関して説明されたそれらの特徴の１つ以上は、他の実施形態において、および／または、他の実施形態の特徴と組み合わせて（その組み合わせが明記されていない場合でも）実施されうる。つまり、記載の実施形態は、互いに排他的でなく、１つ以上の実施形態の相互の並べ替えは、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」、「近接する」、「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。上記の開示で第１要素と第２要素との関係が説明されるときは、「直接的」であると明記されない限り、その関係は、第１要素と第２要素との間に他の介在要素が存在しない直接的関係でありうるが、第１要素と第２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）存在する間接的関係でもありうる。本明細書で用いられる、Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つという表現は、非排他的論理ＯＲを用いる論理（Ａ ＯＲ Ｂ ＯＲ 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、および処理後のそれら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」を意味してよい。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、プロセスガスの配送、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整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体配送設定、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もしくは結合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のいずれか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、洗浄動作を可能にし、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、メモリ、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、プログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行する１つ以上のマイクロプロセッサ、もしくは、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、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するために、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、ウエハ処理のリモートアクセスを可能にする、「クラウド」内にあってよい、または、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、製作動作の進捗状況を監視し、過去の製作動作の経歴を調査し、複数の製作動作から傾向または性能の基準を調査し、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、コントローラが接続するまたは制御するように構成されたツールの種類に固有であってよいことを理解されたい。よって、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。
例示のシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはプラズマエッチングモジュール、堆積チャンバまたは堆積モジュール、スピンリンスチャンバまたはスピンリンスモジュール、金属めっきチャンバまたは金属めっきモジュール、洗浄チャンバまたは洗浄モジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはベベルエッジエッチングモジュール、物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバまたはＰＶＤモジュール、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバまたはＣＶＤモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバまたはＡＬＤモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはＡＬＥモジュール、イオン注入チャンバまたはイオン注入モジュール、トラックチャンバまたはトラックモジュール、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ツールモジュール、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。

Claims (40)

  1. 基板処理システムのための静電チャックであって、
    基板に静電気的にクランプするように構成され、セラミックで形成されたトッププレートと、
    前記トッププレートの下方に配置された中間層と、
    前記中間層の下方に配置され、セラミックで形成されたベースプレートと、を備え、
    前記中間層は、前記トッププレートを前記ベースプレートに結合し、
    前記ベースプレートは、第１部分と、前記第１部分から上向きに突出する第２部分と、複数の無線周波数（ＲＦ）電極と、１つ以上のガス流路と、を備え、
    前記複数のＲＦ電極は、ＲＦプラズマ生成のために構成され、且つ、互いに接続されておらずそれぞれ独立して制御され、
    前記複数のＲＦ電極の１つ以上は、前記第２部分において前記１つ以上のガス流路の上方に埋設されており、
    前記１つ以上のガス流路は、前記第２部分に配置され、
    前記第１部分は、前記１つ以上のガス流路の下方に配置された１つ以上の液体冷媒流路を備える、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、
    前記ベースプレートのセラミック純度は、９０％以上である、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、
    前記ベースプレートのセラミック純度は、９５％以上である、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、
    前記ベースプレートのセラミック純度は、９９．９％以上である、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、
    前記ベースプレートは、
    ベース層と、
    前記ベース層に配置された保護被覆層と、を備え、
    前記保護被覆層は、前記ベース層と前記中間層との間に配置される、静電チャック。
  6. 請求項１に記載の静電チャックであって、
    前記中間層および前記トッププレートは、前記第２部分に配置される、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１つ以上のガス流路は、前記トッププレートの下方に配置される、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、
    前記ベースプレートは、第１層および第２層を備え、
    前記第１層は、前記第２層の上方に配置され、
    前記第１層は、第１ガス流路セットを備え、
    前記第１ガス流路セットは、前記１つ以上のガス流路を備え、
    前記第２層は、第２ガス流路セットを備え、
    前記１つ以上のガス流路は、前記第１ガス流路セットおよび前記第２ガス流路セットを含む、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、
    前記中間層は、前記トッププレートを前記ベースプレートに結合し、
    前記複数のＲＦ電極の１つ以上は、前記ベースプレートにおいて前記第２部分の径方向外側に配置される、静電チャック。
  10. 請求項１に記載の静電チャックであって、さらに、
    前記ベースプレートに配置され、少なくとも部分的に前記トッププレートの径方向外側に配置されたエッジリングを備え、
    前記第２部分は、前記トッププレートに向かって上向きに延び、前記ベースプレート上の前記エッジリングの中心にある、静電チャック。
  11. 請求項１０に記載の静電チャックであって、
    前記複数のＲＦ電極の１つ以上は、前記ベースプレートにおいて前記エッジリングの下方に配置される、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、さらに、
    前記ベースプレート上に配置された、前記トッププレートに中心を置く、前記トッププレートの径方向外側に配置されたエッジリングを備える、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、さらに、
    前記ベースプレートに配置された、少なくとも部分的に前記トッププレートの径方向外側に配置されたエッジリングを備え、
    前記エッジリングは、無線周波数電極または静電クランプ電極を備える、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、
    前記トッププレートは、１つ以上の静電クランプ電極を備える、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、
    前記トッププレートは、１つ以上の加熱素子を備える、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、
    前記ベースプレートは、１つ以上の直流電極を備える、静電チャック。
  17. 請求項１に記載の静電チャックであって、
    前記１つ以上の液体冷媒流路は、複数の液体冷媒流路を備える、静電チャック。
  18. 請求項１７に記載の静電チャックであって、
    前記複数の冷媒流路の少なくとも１つは、バイファイラ配置である、静電チャック。
  19. 請求項１７に記載の静電チャックであって、
    前記複数の冷媒流路の少なくとも１つは、シングルファイラ配置である、静電チャック。
  20. 請求項１７に記載の静電チャックであって、
    前記ベースプレートは、第１層および第２層を備え、
    前記複数の冷媒流路は、第１冷媒流路セットおよび第２冷媒流路セットを含み、
    前記第１層は、前記第１冷媒流路セットを備え、
    前記第２層は、前記第２冷媒流路セットを備える、静電チャック。
  21. 請求項１に記載の静電チャックであって、さらに、
    前記ベースプレートの底部から前記トッププレートの出口まで延びる別のガス流路を備え、
    前記第１部分は、前記底部を含み、
    前記別のガス流路は、少なくとも１つの多孔質媒体を含み、
    前記１つ以上のガス流路は、前記ベースプレートの前記底部から前記トッププレートの前記出口まで延びる前記別のガス流路を含む、静電チャック。
  22. 請求項１に記載の静電チャックであって、さらに、
    前記ベースプレート上に配置され、少なくとも部分的に前記トッププレートの径方向外側に配置されたエッジリングであって、前記第２部分は、前記トッププレートに向かって上向きに延び、前記ベースプレート上の前記エッジリングの中心にある、エッジリングと、
    前記エッジリングと前記ベースプレートとの間に、前記エッジリングと前記ベースプレートとに接触して、前記中間層の径方向外側に配置され、前記中間層の径方向外端の保護を提供する単一環状シールと、
    を備える、静電チャック。
  23. 基板処理システムであって、
    処理チャンバと、
    前記処理チャンバ内に配置され、１つ以上の温度調節素子を含む請求項１に記載の静電チャックと、
    前記ベースプレート上に配置され、少なくとも部分的に前記トッププレートの径方向外側に配置されたエッジリングであって、前記複数のＲＦ電極の別の１つは、前記ベースプレートにおいて前記エッジリングの下方に配置される、エッジリングと、
    前記トッププレートおよび前記ベースプレートの少なくとも１つに配置され、前記トッププレートの温度を検出するように構成された温度センサと、
    前記温度センサの出力を受信するように構成されたコントローラであって、前記トッププレートおよび前記ベースプレートの前記少なくとも１つの温度を調節するために、前記温度センサの前記出力に基づいてアクチュエータの動作を制御して前記１つ以上の温度調節素子の温度を調節する、コントローラと、
    を備える、基板処理システム。
  24. 請求項２３に記載の基板処理システムであって、
    前記１つ以上の温度調節素子は、加熱素子、前記１つ以上のガス流路、および冷媒流路のうちの少なくとも１つを含み、
    前記アクチュエータは、電源、冷媒ポンプ、ガスポンプ、または弁である、基板処理システム。
  25. 請求項２３に記載の基板処理システムであって、
    前記温度センサは、前記ベースプレートに配置され、前記ベースプレートの温度を検出するように構成される、基板処理システム。
  26. 請求項２３に記載の基板処理システムであって、
    前記温度センサは、前記ベースプレートに配置され、前記ベースプレートの領域の温度を検出するように構成され、
    前記ベースプレートの前記領域は、前記エッジリングの下方である、基板処理システム。
  27. 請求項１に記載の静電チャックであって、
    前記ベースプレート全体は、セラミック、非金属材料、および非導電性材料の少なくとも１つから形成される、静電チャック。
  28. 請求項１に記載の静電チャックであって、
    前記複数のＲＦ電極は、前記ベースプレートに埋設されている、静電チャック。
  29. 請求項１に記載の静電チャックであって、
    前記複数のＲＦ電極は、前記ベースプレートの上向き凸部に配置される、静電チャック。
  30. 請求項５に記載の静電チャックであって、
    前記保護被覆層は、セラミックで形成される、静電チャック。
  31. 請求項９に記載の静電チャックであって、
    前記ベースプレートは、少なくとも部分的に前記第１部分に配置された前記１つ以上のガス流路を備える、静電チャック。
  32. 請求項３１に記載の静電チャックであって、
    前記ベースプレートは、前記第２部分に配置された１つ以上の冷媒流路を備える、静電チャック。
  33. 請求項３２に記載の静電チャックであって、
    前記１つ以上の冷媒流路は、液体冷媒を循環させる、静電チャック。
  34. 請求項９に記載の静電チャックであって、
    前記ベースプレートは、複数のＲＦ電極を備え、
    前記複数のＲＦ電極は、前記１つ以上のＲＦ電極を含み、
    前記複数のＲＦ電極は、前記第１部分の径方向外側に配置される、静電チャック。
  35. 請求項９に記載の静電チャックであって、
    前記複数のＲＦ電極の２つ以上は、前記ベースプレートにおいて前記第１部分の径方向外側に埋設される、静電チャック。
  36. 請求項９に記載の静電チャックであって、
    前記１つ以上のＲＦ電極は、前記ベースプレートにおいて前記第１部分の径方向外側に配置されることに加えて、前記トッププレートの下方に配置されない、静電チャック。
  37. 請求項１８に記載の静電チャックであって、
    前記複数の冷媒流路の１つは、前記ベースプレートの中心付近の第１点で始まり、前記ベースプレートの外周まで円形のコイル状パターンで巻き、前記ベースプレートの前記外周からコイル状パターンで延びて前記ベースプレートの前記中心付近の第２点に戻る、静電チャック。
  38. 請求項２２に記載の静電チャックであって、
    前記環状シールは、前記中間層の前記径方向外端を覆う、静電チャック。
  39. 請求項２３に記載の静電チャックであって、
    前記ベースプレートは、複数のＲＦ電極を備え、
    前記複数のＲＦ電極は、前記ベースプレートにおいて前記エッジリングの下方に配置された前記ＲＦ電極を含み、
    前記複数のＲＦ電極は、前記トッププレートの径方向外側に配置される、静電チャック。
  40. 請求項２３に記載の静電チャックであって、
    前記ベースプレートは、前記ベースプレートにおいて前記エッジリングの下方に配置された前記ＲＦ電極を含む複数のＲＦ電極を備え、
    前記複数のＲＦ電極は、前記ベースプレートにおいて前記トッププレートの下方ではなく前記エッジリングの下方に配置される、静電チャック。
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