特許 6133882 基板クランプシステム及び該システムを動作させるための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6133882

(24)【登録日】2017年4月28日

(45)【発行日】2017年5月24日

(54)【発明の名称】基板クランプシステム及び該システムを動作させるための方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20170515BHJP

   H02N 13/00 20060101ALI20170515BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 R

   H02N13/00 D

【請求項の数】26

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2014-539960(P2014-539960)

(86)(22)【出願日】2012年9月28日

(65)【公表番号】特表2014-533436(P2014-533436A)

(43)【公表日】2014年12月11日

(86)【国際出願番号】US2012058067

(87)【国際公開番号】WO2013066542

(87)【国際公開日】20130510

【審査請求日】2015年9月24日

(31)【優先権主張番号】61/555,677

(32)【優先日】2011年11月4日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/410,243

(32)【優先日】2012年3月1日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】592010081

【氏名又は名称】ラム リサーチ コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】特許業務法人明成国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100097146

【弁理士】

【氏名又は名称】下出 隆史

(72)【発明者】

【氏名】ドリウェリー・ジョン

【審査官】 儀同 孝信

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−０６８５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１１１６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３８９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５１５８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００２−５１０８７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００２−５０７３２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０１９４３０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特許第４４０８５６９（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０２Ｎ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板クランプシステムであって、
静電チャックと、
電源システムと、
を備え、
前記静電チャックは、ベース板と、前記ベース板上に配された基板支持部材とを含み、前記ベース板は、導電性材料で形成され、前記静電チャックは、前記基板支持部材内に配された第１組のクランプ電極と、前記基板支持部材内に配された第２組のクランプ電極とを含み、
前記電源システムは、クランプ電源と、センタタップ電源と、ベース板電源とを含み、前記クランプ電源は、正出力電圧と、負出力電圧とを生成するように定められ、前記正出力電圧及び前記負出力電圧は、センタタップ電圧から等距離であり、前記正出力電圧は、前記第１組のクランプ電極に電気的に接続され、前記負出力電圧は、前記第２組のクランプ電極に電気的に接続され、前記センタタップ電源は、前記クランプ電源の前記センタタップ電圧を制御するように定められ、前記ベース板電源は、前記センタタップ電圧とは独立にベース板出力電圧を生成するように定められ、前記ベース板出力電圧は、前記ベース板に電気的に接続され、
前記負出力電圧が生成される前記クランプ電源の端子と、大地基準電位との間に電気的に接続された、バイアス抵抗器を備える
基板クランプシステム。

【請求項2】

請求項１に記載の基板クランプシステムであって、
前記ベース板電源は、前記センタタップ電源とは別個に定められ、
前記ベース板電源は、前記センタタップ電源とは独立に動作するように定められる
基板クランプシステム。

【請求項3】

請求項１に記載の基板クランプシステムであって、
前記センタタップ電源は、前記センタタップ電源によって生成されて出力される前記センタタップ電圧が前記クランプ電源のセンタタップ位置に印加されるように前記クランプ電源の前記センタタップ位置に電気的に接続された出力を含む基板クランプシステム。

【請求項4】

請求項１に記載の基板クランプシステムであって、
前記センタタップ電源は、０ボルトから約−５０００ボルトまでの範囲の前記センタタップ電圧を生成するように定められる基板クランプシステム。

【請求項5】

請求項１に記載の基板クランプシステムであって、
前記センタタップ電源は、負のセンタタップ電圧を生成して出力するように定められたユニポーラ電源として定められる基板クランプシステム。

【請求項6】

請求項５に記載の基板クランプシステムであって、
前記バイアス抵抗器は、前記クランプ電源の前記センタタップ位置と、前記センタタップ電源の前記出力との間にバイアス電流を誘導する
基板クランプシステム。

【請求項7】

請求項６に記載の基板クランプシステムであって、
前記バイアス抵抗器は、約１０キロオームから約１０００メガオームまでの範囲の電気抵抗を有する基板クランプシステム。

【請求項8】

請求項６に記載の基板クランプシステムであって、
前記バイアス電流は、約１０マイクロアンペアから約５０マイクロアンペアまでの範囲である基板クランプシステム。

【請求項9】

請求項５に記載の基板クランプシステムであって、
前記負出力電圧が生成される前記クランプ電源の端子は、電圧とは実質的に独立した電流を提供する素子に電気的に接続される基板クランプシステム。

【請求項10】

請求項１に記載の基板クランプシステムであって、
前記ベース板電源は、０ボルトから約−５０００ボルトまでの範囲の前記ベース板出力電圧を生成するように定められる基板クランプシステム。

【請求項11】

請求項１に記載の基板クランプシステムであって、
前記ベース板電源は、負のベース板電圧を生成して出力するように定められたユニポーラ電源として定められる基板クランプシステム。

【請求項12】

請求項１に記載の基板クランプシステムであって、
前記クランプ電源は、０ボルトから約１００００ボルトまでの範囲のクランプ電圧を生成するように定められ、
前記クランプ電圧は、前記正出力電圧と前記負出力電圧との間の電圧差である
基板クランプシステム。

【請求項13】

請求項１に記載の基板クランプシステムであって、
前記クランプ電源は、前記クランプ電源によってクランプ電圧が生成されることを示すクランプ電圧入力制御信号を受信するように定められ、
前記クランプ電圧は、前記正出力電圧と前記負出力電圧との間の電圧差であり、
前記センタタップ電源は、前記センタタップ電源によって前記センタタップ電圧が生成されて出力されることを示すセンタタップ電圧入力制御信号を受信するように定められ、
前記ベース板電源は、前記ベース板電源によって前記ベース板出力電圧が生成されて出力されることを示すベース板電圧入力制御信号を受信するように定められる
基板クランプシステム。

【請求項14】

請求項１３に記載の基板クランプシステムであって、
前記センタタップ電源は、センタタップ電流監視信号と、センタタップ電圧監視信号とを出力するように定められ、
前記ベース板電源は、ベース板電流監視信号と、ベース板電圧監視信号とを出力するように定められる
基板クランプシステム。

【請求項15】

請求項１４に記載の基板クランプシステムであって、更に、
前記クランプ電圧入力制御信号、前記センタタップ電圧入力制御信号、及び前記ベース板電圧入力制御信号を含む入力信号を生成して伝送するように定められたコンピュータシステムであって、前記コンピュータシステムは、更に、前記センタタップ電流監視信号、前記センタタップ電圧監視信号、前記ベース板電流監視信号、及び前記ベース板電圧監視信号を含む監視信号を受信して処理するようにも定められ、前記コンピュータシステムは、前記監視信号に基づいて、前記入力信号を適切な設定値に維持するように定められる
コンピュータシステムを備える基板クランプシステム。

【請求項16】

請求項１に記載の基板クランプシステムであって、更に、
前記ベース板への高周波電力の供給を可能にするために整合回路構成を通じて前記ベース板に電気的に通じている高周波電源を備える基板クランプシステム。

【請求項17】

静電チャックのための電源システムであって、
正出力電圧と、負出力電圧とを生成するように定められたクランプ電源であって、前記正出力電圧及び前記負出力電圧は、センタタップ電圧から等距離であり、前記正出力電圧及び前記負出力電圧は、前記静電チャックの、交互配置された１対のクランプ電極のそれぞれに伝送される、クランプ電源と、
前記クランプ電源の前記センタタップ電圧を制御するように定められたセンタタップ電源と、
前記センタタップ電圧とは独立にベース板出力電圧を生成するように定められたベース板電源であって、前記ベース板出力電圧は、前記静電チャックのベース板に伝送される、ベース板電源と、
を備える電源システム。

【請求項18】

請求項１７に記載の静電チャックのための電源システムであって、
前記ベース板電源は、前記センタタップ電源とは別個に定められ、
前記ベース板電源は、前記センタタップ電源とは独立に動作するように定められる
電源システム。

【請求項19】

請求項１７に記載の静電チャックのための電源システムであって、
前記センタタップ電源は、前記センタタップ電源によって生成されて出力される前記センタタップ電圧が前記クランプ電源のセンタタップ位置に印加されるように前記クランプ電源の前記センタタップ位置に電気的に接続された出力を含む
電源システム。

【請求項20】

請求項１７に記載の静電チャックのための電源システムであって、
前記センタタップ電源は、負のセンタタップ電圧を生成して出力するように定められたユニポーラ電源として定められ、
前記ベース板電源は、負のベース板電圧を生成して出力するように定められたユニポーラ電源として定められる
電源システム。

【請求項21】

請求項２０に記載の静電チャックのための電源システムであって、更に、
前記クランプ電源の前記センタタップ位置と、前記センタタップ電源の前記出力との間にバイアス電流を誘導するために、前記負出力電圧が生成される前記クランプ電源の端子と、大地基準電位との間に電気的に接続された
バイアス抵抗器を備える電源システム。

【請求項22】

基板クランプシステムを動作させるための方法であって、
静電チャック上に基板を置くことと、
センタタップ電圧を生成することと、
正クランプ電圧及び負クランプ電圧を、それぞれが前記センタタップ電圧から等距離であるように生成することと、
前記正クランプ電圧及び負クランプ電圧を、前記静電チャック内のそれぞれのクランプ電極に供給することと、
前記センタタップ電圧を生成することとは独立にベース板電圧を生成することと、
前記静電チャックのベース板に前記ベース板電圧を供給することと、
を備える方法。

【請求項23】

請求項２２に記載の基板クランプシステムを動作させるための方法であって、
前記センタタップ電圧は、センタタップ電源によって生成され、
前記正クランプ電圧及び前記負クランプ電圧は、クランプ電源によって、前記クランプ電源の正出力端子及び負出力端子においてそれぞれ生成され、
前記方法は、更に、前記センタタップ電圧を前記センタタップ電源の出力から前記クランプ電源のセンタタップ位置に伝送する
ことを備える方法。

【請求項24】

請求項２３に記載の基板クランプシステムを動作させるための方法であって、更に、
前記センタタップ電源の前記出力にバイアス電流を流れさせて、前記センタタップ電源が電流ソースになる必要性を防ぐために、前記クランプ電源の前記負出力端子に電流を誘導することを備える方法。

【請求項25】

請求項２２に記載の基板クランプシステムを動作させるための方法であって、更に、
前記静電チャックの前記ベース板に高周波電力を供給することを備える方法。

【請求項26】

請求項２５に記載の基板クランプシステムを動作させるための方法であって、更に、
前記ベース板電圧を、前記供給ＲＦ電力の最大ピーク間電圧の２分の１の電圧の符号をマイナスにした電圧に実質的に等しいように制御することと、
前記センタタップ電圧を、前記供給ＲＦ電力の平均ピーク間電圧の２分の１の電圧の符号をマイナスにした電圧に実質的に等しいように制御することと、
を備え、前記ベース板電圧及び前記センタタップ電圧は、互いに独立に生成される方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

集積回路やメモリセルなどの半導体素子の作成では、半導体ウエハなどの基板上に特徴を定めるために、一連の製造工程が実施される。エッチングやデポジションなどの製造工程には、プラズマ処理チャンバ内で実施されるプラズマ処理工程を含むものがある。プラズマ処理工程では、プロセスガスが、基板に曝されると基板に作用することができる反応性成分を含むプラズマに変換される。このようなプラズマ処理工程中、基板は、プラズマに曝された状態で静電チャック上に保持される。該静電チャックは、基板を静電チャックの支持表面に引き寄せてそれによって基板を静電チャックに固定する静電場を確立するように定められる。

【0002】

静電チャックによって形成された静電場の制御は、プラズマ処理工程中に基板を固定するのに及びプラズマ処理工程の完了時に基板を静電チャックから安全に取り外すのに重要である。静電チャックによって形成された静電場の制御は、静電チャックに流れるだろう高周波電流によって複雑化する可能性がある。本発明が生み出されたのは、このような状況においてである。

【発明の概要】

【0003】

一実施形態において、基板クランプシステムが開示される。基板クランプシステムは、ベース板と、該ベース板上に配された基板支持部材とを含む静電チャックを含む。ベース板は、導電性材料で形成される。静電チャックは、また、基板支持部材内に配された第１組のクランプ電極と、基板支持部材内に配された第２組のクランプ電極とを含む。基板クランプシステムは、また、クランプ電源と、センタタップ電源と、ベース板電源とを含む電源システムも含む。クランプ電源は、正出力電圧と、負出力電圧とを生成するように定められる。正出力電圧及び負出力電圧は、センタタップ電圧から等距離である。正出力電圧は、第１組のクランプ電極に電気的に接続される。負出力電圧は、第２組のクランプ電極に電気的に接続される。センタタップ電源は、クランプ電源のセンタタップ電圧を制御するように定められる。ベース板電源は、センタタップ電圧とは独立にベース板出力電圧を生成するように定められる。ベース板出力電圧は、ベース板に電気的に接続される。

【0004】

一実施形態において、静電チャックのための電源システムが開示される。電源システムは、正出力電圧と、負出力電圧とを生成するように定められたクランプ電源を含む。正出力電圧及び負出力電圧は、センタタップ電圧から等距離である。正出力電圧及び負出力電圧は、静電チャックの、交互配置された１対のクランプ電極のそれぞれに伝送される。電源システムは、また、クランプ電源のセンタタップ電圧を制御するように定められたセンタタップ電源も含む。電源システムは、更に、センタタップ電圧とは独立にベース板出力電圧を生成するように定められたベース板電源も含む。ベース板出力電圧は、静電チャックのベース板に伝送される。

【0005】

一実施形態において、基板クランプシステムを動作させるための方法が開示される。方法は、静電チャック上に基板を置くための動作を含む。方法は、また、センタタップ電圧を生成するための動作も含む。方法は、また、正クランプ電圧及び負クランプ電圧を、そのそれぞれがセンタタップ電圧から等距離であるように生成するための動作も含む。方法は、また、正クランプ電圧及び負クランプ電圧を、静電チャック内のそれぞれのクランプ電極に供給するための動作も含む。方法は、更に、センタタップ電圧を生成することとは独立にベース板電圧を生成するための動作も含む。方法は、また、静電チャックのベース板にベース板電圧を供給するための動作も含む。

【0006】

本発明を例として示した添付の図面とあわせて提供される以下の詳細な説明から、本発明のその他の態様及び特徴が更に明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の一実施形態としてのプラズマ駆動式基板処理システムの縦断面図である。

【0008】

【図2】本発明の一実施形態における静電チャックの隔離図である。

【0009】

【図3】本発明の一実施形態において、平均クランプ電極電圧Ｖ_ＣＴに等しいベース板バイアス電圧Ｖ_ｂｐを供給するように定められた電源システムの概略図である。

【0010】

【図4】本発明の一実施形態において、ＲＦ電源によるパルスＲＦ電力生成を時間の関数として示したグラフである。

【0011】

【図5】本発明の一実施形態において、ベース板バイアス電圧Ｖ_ｂｐ供給及び平均クランプ電極電圧Ｖ_ＣＴ（すなわち、電源のセンタタップ電圧）の個別制御を提供するように定められた電源システムの概略図である。

【0012】

【図6】本発明の一実施形態として、図５の電源システム２１３Ｂの一変形である電源システム２１３Ｃの概略図である。

【0013】

【図7】本発明の一実施形態にしたがった、基板クランプシステムを動作させるための方法のフローチャートである。

【0014】

【図8】本発明の一実施形態にしたがった、基板クランプシステムを動作させるための方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下の説明では、本発明の完全な理解を与えるために、数々の具体的詳細が述べられている。しかしながら、当業者にならば明らかなように、本発明は、これらの詳細の一部又は全部を伴わずに実施されてもよい。また、本発明を不必要に不明瞭にしないように、周知のプロセス工程の詳細な説明は省かれている。

【0016】

図１は、本発明の一実施形態にしたがった、プラズマ駆動式基板処理システム１００の縦断面図を示している。システム１００は、トップ構造１０１Ｂと、ボトム構造１０１Ｃと、トップ構造１０１Ｂとボトム構造１０１Ｃとの間に広がる側壁１０１Ａとによって形成されたチャンバ１０１を含む。チャンバ１０１は、基板処理領域１０２を取り囲んでおり、該領域内では、基板１０９が、固定方式で静電チャック１０３上に保持され、基板処理領域１０２内に形成されたプラズマ１２５の反応性成分に曝される。一実施形態では、チャンバ１０１への、あるいはチャンバ１０１からの基板１０９の挿入及び取り出しを可能にするために、チャンバ壁１０１Ａ内にドアアセンブリ１１３が配される。

【0017】

一実施形態において、本明細書で使用されるときの用語「基板」は、半導体ウエハを意味する。しかしながら、その他の実施形態では、本明細書で使用されるときの用語「基板」が、サファイヤ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、又はその他の基板材料で形成された基板を意味し得ること、及びガラスパネル／基板、金属箔、金属シート、ポリマ材料などを含み得ることが、理解されるべきである。また、様々な実施形態において、本明細書で使用されるときの「基板」は、形態、形状、及び／又はサイズがどのようなものであってもよい。例えば、一部の実施形態では、本明細書で使用されるときの「基板」が、２００ｍｍ（ミリメートル）半導体ウエハ、３００ｍｍ半導体ウエハ、又は４５０ｍｍ半導体ウエハに対応していてよい。また、一部の実施形態では、本明細書で使用されるときの「基板」が、非円形の基板に相当していてよく、なかでも特に、フラットパネルディスプレイのための矩形の基板などが挙げられる。本明細書で使用されるときの「基板」は、各種の代表的実施形態の図のなかで、基板１０９として記されている。

【0018】

様々な実施形態において、チャンバ壁１０１Ａ、トップ構造１０１Ｂ、及びボトム構造１０１Ｃは、チャンバ１０１材料が、プラズマ処理中に曝される圧力差及び温度に構造的に耐えうる限り、並びにプラズマ処理環境に化学的に適応可能である限り、例えば、ステンレス鋼又はアルミニウムなどの、様々な材料で形成することができる。また、一実施形態では、チャンバ壁１０１Ａ、トップ構造１０１Ｂ、及びボトム構造１０１Ｃは、導電性材料で形成され、電気的接地１５７に電気的に接続される。

【0019】

基板処理領域１０２は、プロセスガス源１１９と流体連通している。システム１００の動作中は、一種以上のプロセスガスが、プロセスガス源１１９から基板処理領域１０２に流れ込む。一実施形態では、プロセスガスは、基板処理領域１０２への進入時に、基板処理領域１０２を通って周辺部の抜け口１２７へ流れ、矢印１８１によって示されるように、排気ポンプ１３１によって排気口１２９を通って押し出される。一実施形態では、排気ポンプ１３１をその入力部付近で絞るために、バルブ（振り子式バルブなど）を実装し、それによって、基板処理領域１０２からのプロセスガスの流量を制御する手段を提供することができる。

【0020】

一部の実施形態では、基板処理領域１０２は、約１ミリトール（ｍＴ）から約１００ｍＴまでの圧力範囲内で動作される。例えば、一部の実施形態では、システム１００は、約１０ｍＴの基板処理領域１０２圧力を提供し、プロセスガス押出流量を約１０００ｓｃｃ／分（標準立方センチメートル毎秒）に、基板処理領域１０２内におけるプラズマ１２５の反応性成分の滞留時間を約１００ミリ秒（ｍｓ）にするように動作される。上記の代表的動作条件は、システム１００で実現することができる基本的に無制限数の動作条件のうちの１つを表していることが、理解及び了解されるべきである。上記の代表的動作条件は、システム１００で考えられる動作条件に対するいかなる制限も意味しない又は示唆しない。

【0021】

システム１００は、また、基板処理領域１０２内のプロセスガスをプラズマ１２５に変換するための電力を提供するように配されたコイルアセンブリ１５１も含む。システム１００において、チャンバトップ板１０１Ｂは、コイルアセンブリ１５１からのＲＦ（高周波）電力を基板処理領域１０２内へ伝送するのに適した窓１５３を含む。一実施形態では、窓１５３は、石英で形成される。別の一実施形態では、窓１５３は、酸化アルミニウムなどのセラミック材料で形成される。コイルアセンブリ１５１から伝送されたＲＦ電力は、基板処理領域１０２内のプロセスガスを、プラズマ１２５の、例えばイオンのようなラジカル成分及び荷電種成分などの反応性成分に変換させる。プラズマ１２５の反応性成分は、基板１０９の処理に作用する。例えば、一実施形態では、プラズマ１２５の反応性成分は、基板１０９に対してエッチングプロセスを実施する。

【0022】

一実施形態では、ＲＦ電力は、１つ以上のＲＦ電源１９１Ａ〜１９１ｎからコイルアセンブリ１５１に供給される。各ＲＦ電源１９１Ａ〜１９１ｎは、コイルアセンブリ１５１への効率的なＲＦ電力伝送を保証するために、それぞれの整合回路構成１９３を通じて接続される。ＲＦ電源１９１Ａ〜１９１ｎが複数である場合は、複数のＲＦ電源１９１Ａ〜１９１ｎのそれぞれが、ＲＦ電力の周波数及び／又は振幅に関して独立に制御可能であることが、理解されるべきである。一実施形態では、１つ以上のＲＦ電源１９１Ａ〜１９１ｎは、約１３．５６ＭＨｚの周波数を有するＲＦ電力を供給するように定められる。その他の実施形態では、１つ以上のＲＦ電源１９１Ａ〜１９１ｎは、約２ＭＨｚの周波数を有するＲＦ電力、又は約４ＭＨの周波数を有するＲＦ電力、又は約１３．５６ＭＨｚの周波数を有するＲＦ電力、又は約２００ｋＨｚから約４００ｋＨｚまでの範囲の周波数を有するＲＦ電力、又はそれらの組み合わせを供給するように定められる。

【0023】

図１の誘導電力供給システムは、例として示されていることが理解されるべきである。その他の実施形態では、システム１００は、様々なやり方でプラズマ１２５を発生させるように定めることができる。例えば、一実施形態では、システム１００は、容量結合チャンバとして定められ、該チャンバ内では、電力（直流（ＤＣ）、ＲＦ、又はそれらの組み合わせのいずれか）が、１つ以上の電源に電気的に接続された１対の電極の間から基板処理領域１０２を経て伝送されて、プロセスガス源１１９から供給されたプロセスガスをプラズマ１２５に変換するように、基板処理領域１０２が、上記１対の相隔たれた電極に曝される。更に別の一実施形態では、システム１００は、マイクロ波駆動式チャンバとして定められ、該チャンバ内では、マイクロ波電源が、プロセスガス源１１９から供給されたプロセスガスをプラズマ１２５に変換するために使用される。プラズマ１２５を発生させるためにシステム１００内に実装される特定の電力供給実施形態にかかわらず、システム１００の動作中、プロセスガス源１１９によって供給されたプロセスガスは、静電チャック１０３上に配された基板１０９にプラズマ１２５の反応性成分が曝されるようにプラズマ１２５に変換されることが、理解されるべきである。

【0024】

代表的な施形態である図１のシステム１００では、静電チャック１０３は、チャンバ１０１の壁１０１Ａに取り付けられた片持ちアーム１０５によって保持される。しかしながら、その他の実施形態では、静電チャック１０３は、チャンバ１０１のボトム板１０１Ｃに、又はチャンバ１０１内に配された別の部材に取り付けることができる。チャンバ１０１内で静電チャック１０３を支えるために使用される実施形態にかかわらず、静電チャック１０３は、基板１０９を基板処理領域１０２に曝された状態で支えるように配されることが、理解されるべきである。

【0025】

代表的な施形態である図１では、静電チャック１０３は、ベース板２０９と、該ベース板２０９上に配された基板支持部材２０５とを含む。一実施形態では、ベース板２０９は、金属などの導電性材料で形成される。一実施形態では、ベース板２０９は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成される。別の一実施形態では、ベース板２０９は、ステンレス鋼で形成される。一実施形態では、静電チャック１０３のベース板２０９は、ベース板２０９への効率的なＲＦ電力伝送を保証するように定められた整合ユニット２１９を通じてＲＦ電源２１７からＲＦ電力を受け取るように接続される。

【0026】

一実施形態では、基板支持部材２０５は、セラミック材料で形成される。様々な実施形態において、基板支持部材２０５は、炭化ケイ素又は酸化アルミニウムで形成される。一実施形態では、基板支持部材２０５は、ベース板２０９と基板支持部材２０５との間の熱応力を緩和させるための弾性接着剤を含む静電チャック１０３の層２０７によってベース板２０９から隔離される。しかしながら、その他の実施形態では、基板支持部材２０５及びベース板２０９は、それらの間の熱応力を緩和させるその他の適切な材料によって隔離可能であることが、理解されるべきである。また、様々な実施形態において、静電チャック１０３は、静電チャック１０３材料が、プラズマ処理中に曝される圧力差及び温度に構造的に耐えうる限り、並びにプラズマ処理環境に化学的に適応可能である限り、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、又はセラミックなどの様々な材料で形成可能であることが、理解されるべきである。

【0027】

本発明を不必要に不明瞭にしないために、本明細書では、静電チャック１０３の多くの特徴が、詳細な説明を省かれている。例えば、加熱・冷却システム、裏面ガス供給システム、及び基板リフトピンやエッジリングなどに代表される基板取扱システムに関しては、明瞭さを期するために、静電チャック１０３の詳細が省略されている。

【0028】

一実施形態では、静電チャック１０３は、基板１０９上におけるプラズマ処理動作の実施中に基板１０９の温度を制御するように定められる。一実施形態では、静電チャック１０３は、基板１０９の温度制御を維持するためにプラズマ処理動作中に冷却流体を流すことができる複数本の冷却流路を含む。また、一実施形態では、静電チャック１０３は、基板１０９の温度を上げるための複数の加熱素子を含むことができる。なお、層２０７、ベース板２０９、及び基板支持部材２０５は、そのそれぞれが静電チャック１０３の加熱・冷却システムの一部を含んでいることを理解されるべきである。

【0029】

また、一実施形態では、基板１０９と静電チャック１０３との間の熱伝達を向上させるために、静電チャック１０３の裏面ガス供給システムを通って基板１０９と静電チャック１０３の基板支持部材２０５との間の領域に、ヘリウムなどの裏面ガスが流し込まれる。層２０７、ベース板２０９、及び基板支持部材２０５は、そのそれぞれが静電チャック１０３の加熱・冷却システムの一部を含んでいることを理解されるべきである。

【0030】

図２は、本発明の一実施形態にしたがった、静電チャック１０３の隔離図を示している。前述のように、一実施形態では、静電チャック１０３のベース板２０９は、ベース板２０９への効率的なＲＦ電力伝送を保証するように定められた整合ユニット２１９を通じてＲＦ電源２１７からＲＦ電力を受け取るように接続される。より具体的には、ベース板２０９は、ＲＦ電源２１７から伝送されたＲＦ電力によって活性化され、ＲＦ電源２１７インピーダンスは、整合ユニット２１９によって負荷に整合される。このようにして、静電チャック１０３は、静電チャック１０３に向かって、及びしたがって静電チャック１０３上に保持されている基板１０９に向かってイオンを引き寄せるためのＲＦバイアスを提供するように定められる。より具体的には、静電チャック１０３は、静電チャック１０３の構造を通じて基板１０９に容量結合されたベース板２０９上にＲＦ電圧を受けて維持するように定められる。

【0031】

基板に対するプラズマ処理動作の実施中、静電チャック１０３は、基板１０９を固定方式で保持するように定められる。一実施形態では、静電チャック１０３は、プラズマ処理動作中に静電チャック１０３上に基板１０９を固定して保持するための静電場を発生させるように定められた交互配置された１対のクランプ電極２０１、２０３を含む。説明を容易にするために、図２の例では、中心のクランプ電極２０３と、外側のクランプ電極２０１とが示されているが、その他の実施形態では、対をなす交互配置されたクランプ電極２０１、２０３のそれぞれが、交互配置された複数の電極セグメントを含むことができることが、理解されるべきである。総じて、静電チャック１０３は、基板支持部材２０５内に配された例えば２０１のような第１組のクランプ電極と、基板支持部材２０５内に配された例えば２０３のような第２組のクランプ電極とを、基板１０９を上に配される基板支持部材２０５の一領域を通じて第１組のクランプ電極と第２組のクランプ電極とが互いに交互配置されるように含むものである。

【0032】

クランプ電極２０１、２０３は、電源システム２１３からＤＣ電圧を受け取るように電気的に接続される。電源システム２１３は、フィルタネットワーク２１１を通じてクランプ電極２０１、２０３のそれぞれにクランプ電圧Ｖ１、Ｖ２を供給するように定められる。一実施形態では、フィルタネットワーク２１１は、電源システム２１３によって出力される各電圧のための個々のローパスフィルタ回路構成を含む。このようにして、フィルタネットワーク２１１のローパスフィルタ回路構成は、ベース板２０９及びクランプ電極２０１、２０３に存在する高周波ＲＦ電圧から電源システム２１３を保護する。電源システム２１３は、また、ベース板２０９にＤＣオフセット電圧ＶＢＰを供給するようにも定められ接続される。フィルタネットワーク２１１は、また、ベース板２０９に伝送されるＤＣオフセット電圧ＶＢＰのための個々のローパスフィルタ回路構成も含む。また、以下で更に詳しく論じられるように、ベース板２０９に印加されるＤＣオフセット電圧ＶＢＰを制御するために設定値電圧を電源システム２１３に提供するように、ピーク電圧検出器２１５が接続される。一実施形態では、ピーク電圧検出器２１５は、ピークＲＦ電圧を測定するように定められる。

【0033】

また、一実施形態では、コンピュータシステム２２１が、ＲＦ電源２１７、整合ユニット２１９、及び電源システム２１３を制御するように定められ接続される。コンピュータシステム２２１は、また、ＲＦ電源２１７、整合ユニット２１９、ピーク電圧検出器２１５、及び電源システム２１３の動作などの、静電チャック１０３の動作に関する診断情報を、複数のアナログチャネル及び／又はデジタルチャネルを通じて取得するようにも定められ接続される。コンピュータシステム２２１は、更に、ＲＦ電源２１７、整合ユニット２１９、及び電源システム２１３に設定値を提供するようにも定められる。

【0034】

本明細書では、クランプ電圧Ｖ１、Ｖ２をそれぞれクランプ電極２０１、２０３に及びＤＣオフセット電圧ＶＢＰをベース板２０９に供給するように定められた電源システム２１３についての実施形態が開示される。電源システム２１３についての実施形態は、本明細書では、クーロンタイプの静電チャック１０３に照らして開示されており、該タイプの静電チャック１０３では、基板１０９クランプ力は、基板支持部材２０５内に埋め込まれたクランプ電極２０１、２０３上に存在する電荷と、基板１０９上に存在する電荷との間である。しかしながら、本明細書で開示される電源システム２１３実施形態は、ジョンソン・ラーベックタイプの静電チャックにも等しく適用可能であり、該タイプの静電チャックでは、基板１０９クランプ力は、基板支持部材２０５の表面上に存在する電荷と、基板１０９上に存在する電荷との間である。

【0035】

静電チャック１０３内における単位面積あたりのクランプ力は、クランプ電極２０１、２０３から基板１０９にかけて測定された印加電圧の二乗に比例する。単位面積あたりのクランプ力（Ｆ）は、式１に示されるように計算される。ここで、εは、基板１０９とクランプ電極２０１、２０３との間の材料の（すなわち、基板支持部材２０５材料の、及びもし存在するならば裏面ガスの）誘電率であり、ｄは、基板１０９とクランプ電極２０１、２０３との間の材料の厚さであり、クランプ電極２０１、２０３上の電圧Ｖ及び基板１０９上の電圧Ｖ_wに対し、Ｖ_c＝｜Ｖ−Ｖ_w｜であり、ｋは、クランプ電極２０１、２０３の幾何学形状に関する１に近い定数である。基板電圧Ｖ_wは、プラズマ条件によって、及びＲＦ電源２１７から基板１０９に印加されるバイアス電圧によって決定される。ＲＦ電源２１７から伝送される多数サイクルのＲＦ電力にわたって平均化されたとき、基板電圧Ｖ_wの優れた近似は、式２によって与えられる。ここで、Ｖ_ｐは、プラズマ電位、すなわち図１を参照したときのプラズマ１２５の電位であり、Ｖ_ｐｐは、ＲＦ電源２１７からベース板１０９を通じて伝送されるピーク間ＲＦ電圧である。
式１ Ｆ ＝ｋεＶ_ｃ^２ ／ｄ^２
式２ Ｖ_ｗ ＝Ｖｐ−Ｖ_ｐｐ／２

【0036】

静電チャック１０３などのバイポーラ静電チャックでは、例えばクランプ電極２０１、２０３のような、逆帯電された２つのクランプ電極がある。このバイポーラクランプ電極構成は、正しく実装されたときに、基板１０９上の誘導電荷の合計をゼロ近くまで減少させ、これは、たとえクランプ電源がオフにされたときでも、基板１０９が静電チャックに引っ付くリスクを抑えられる。２つのクランプ電極２０１、２０３と基板１０９との間のクランプ力が等しいためには、２つのクランプ電極２０１、２０３にかかるクランプ電圧Ｖ_１、Ｖ_２が、式３の条件を満たしている必要がある。言い換えると、２つのクランプ電極２０１、２０３と基板１０９との間のクランプ力が等しいためには、２つのクランプ電極２０１、２０３にかかるＶ_１、Ｖ_２が、基板電圧Ｖ_ｗに設定される必要がある。２つのクランプ電圧Ｖ_１、Ｖ_２を基板電圧Ｖ_ｗに設定することは、「バイアス補償」と呼ばれる。
式３ Ｖ_１−Ｖ_ｗ＝Ｖ_ｗ−Ｖ_２ または Ｖ_ｗ＝（Ｖ_１＋Ｖ_２）／２

【0037】

バイアス補償を実施するにあたり、基板電圧Ｖ_ｗを予測するために、平均が使用される。次いで、「補償された」静電チャック１０３電源システム２１３を使用して、クランプ電圧Ｖ_１、Ｖ_２の平均が、予測された基板電圧Ｖ_ｗに設定される。もし、バイアス補償が実施されない又は正しく実施されないと、クランプ電極２０１、２０３と基板１０９との間のクランプ力は等しくなくなり、基板１０９上に電荷が誘導されるかもしれず、これは、静電チャック１０３からの基板１０９の取り外しを、すなわちデチャックを更に困難にし、デチャック中に基板１０９が損傷を受けるリスクを増加させる。また、クランプ電極２０１、２０３と基板１０９との間の等しくないクランプ力に対応する非対称的なクランプによって、不必要に高いクランプ電圧Ｖ_１、Ｖ_２が必要になる恐れがある。

【0038】

基板１０９と静電チャック１０３との間の熱接触を向上させるために、上記のように、ヘリウムなどの裏面ガスを、基板１０９と静電チャック１０３の基板支持部材２０５との間に導入することができる。裏面ガスの導入は、基板１０９を基板支持部材２０５上の適所に保持するために必要とされるクランプ力が最小になるように、基板１０９にわたって圧力差を生じさせる。したがって、最小クランプ電圧Ｖ_minは、基板１０９にわたる圧力差によって求められる最小クランプ力に適切な安全域を加えたものに相当する。

【0039】

静電チャック１０３の適切なバイアス補償のためには、クランプ電圧Ｖ_１、Ｖ_２を、ともに、Ｖ_ｃが最小クランプ電圧Ｖ_minに概ね等しいように設定することができる。しかしながら、そうしなければ、クランプ電圧Ｖ_１、Ｖ_２のいずれかが、最小クランプ電圧Ｖ_minよりも大きくなるはずである。クランプ電圧Ｖ_１、Ｖのいずれかが最小クランプ電圧Ｖ_minよりも大きいと、デチャックプロセス中に基板１０９が静電チャック１０３に引っ付くリスク、素子が損傷されるリスク、（電圧が高いクランプ電極ではクランプ力が不必要に高いゆえに）基板１０９と基板支持部材２０５との間の界面で発生する粒子数が増えるリスク、及びチャンバ１０１内の近接部品に対して電気アークが発生するリスクが高まる。

【0040】

誘導結合プラズマリアクタの場合は、プラズマ電位Ｖ_ｐは、ゼロに近い、すなわち、ＲＦ電源２１７からベース板１０９を通じて伝送されるピーク間電圧Ｖ_ｐｐと比較して通常小さい正の値である。プラズマ電位Ｖ_ｐは、正であるので、式５は、ベース板１０９を基板電圧Ｖ_ｗよりも常に低い電圧に設定する。平均基板電圧＜Ｖ_ｗ＞は、式４によって与えられる。次いで、２つのクランプ電極２０１、２０３にかかるクランプ電圧Ｖ_１、Ｖ_２の平均が基板電圧Ｖ_ｗに設定されるべきであることを、式３から呼び起こすと、誘導結合プラズマリアクタでは、平均クランプ電極電圧Ｖ_ＣＴ（センタタップ電圧Ｖ_ＣＴとも呼ばれる）を、式５に示されるように、ＲＦ電源２１７からベース板１０９を通じて伝送される平均ピーク間ＲＦ電圧＜Ｖ_ｐｐ＞の２分の１の電圧の符号をマイナスにした電圧に設定することができる。したがって、式５は、誘導結合プラズマリアクタのようにプラズマ電位が基本的にゼロであるプラズマ処理システムにおけるバイアス補償のための要件を表している。この場合は、平均ピーク間ＲＦ電圧＜Ｖ_ｐｐ＞は、適切な期間にわたるＶ_ｐｐの平均である。実際は、平均ピーク間ＲＦ電圧＜Ｖ_ｐｐ＞として、ローパスフィルタリングを経た値Ｖ_ｐｐを使用することができる。
式４ 〈Ｖ_ｗ 〉≒−〈Ｖ_ｐｐ〉／２
式５ Ｖ_ＣＴ ＝−〈Ｖ_ｐｐ〉／２

【0041】

静電チャック動作に関係するもう１つのリスクは、ベース板１０９と基板１０９との間、又はベース板１０９とチャンバ１０１内の近接部品との間における電気アークである。この現象は、「ベース板アーク」と呼ばれる。ベース板アークは、ＲＦ電源２１７によって通電される金属性ベース板２０９がプラズマ１２５に対して瞬間的に正に帯電されたときに発生する可能性があることが、理解されるべきである。ベース板アークは、静電チャック１０３の稼働寿命を制限するとともに基板１０９を汚染する可能性がある粒子を発生させる有害な放電を引き起こす。ベース板アークを阻止するために、ベース板２０９電位（Ｖ_ｂｐ）、すなわちベース板電圧Ｖ_ｂｐは、電源システム２１３内の高電圧電源を使用して、式６に示されるように設定される。式６において、関数ｍａｘ（Ｖ_ｐｐ）は、適切な時間尺度を通して最大のＶ_ｐｐを言う。したがって、式６にしたがうと、ベース板電圧Ｖ_ｂｐは、ＲＦ電源２１７からベース板２０９を通じて伝送される供給ＲＦ電力の最大ピーク間電圧の２分の１の電圧の符号をマイナスにした電圧に実質的に等しいように制御される。言い換えると、ベース板電圧Ｖ_ｂｐは、ベース板１０９に印加されたＲＦ電圧のプラスの最大値に実質的に等しいように制御される。なお、ベース板電圧Ｖ_ｂｐは、ベース板２０９にかかるピークＲＦ電圧がプラズマ電位に等しく又はプラズマ電位未満に維持されるように設定されることが、理解されるべきである。
式６ Ｖ_ｂｐ＝−ｍａｘ（Ｖ_ｐｐ／２）

【0042】

ベース板バイアス電圧（Ｖ_ｂｐ）が、平均ピーク間ＲＦ電圧＜Ｖ_ｐｐ＞及び最大ピーク間ＲＦ電圧（ｍａｘ（Ｖ_ｐｐ））が決定される時間尺度と比べて長い期間にわたって一定のレベルにあるときは、平均ピーク間ＲＦ電圧＜Ｖ_ｐｐ＞は、最大ピーク間ＲＦ電圧（ｍａｘ（Ｖ_ｐｐ））に実質的に等しくなる。この場合は、ベース板バイアス電圧Ｖ_ｂｐは、平均クランプ電極電圧Ｖ_ＣＴに等しいように、すなわちＶ_ｂｐ＝Ｖ_ＣＴに設定することができ、静電チャック１０３バイアス補償のための要件（式５）及びベース板１０９アークのための要件（式６）が、ともに満たされる。したがって、長期間にわたって平均ピーク間ＲＦ電圧＜Ｖ_ｐｐ＞が最大ピーク間ＲＦ電圧（ｍａｘ（Ｖ_ｐｐ））に実質的に等しい実施形態では、電源システム２１３は、平均クランプ電極電圧Ｖ_ＣＴに実質的に等しい（すなわち、センタタップ電圧Ｖ_ＣＴに実質的に等しい）ベース板バイアス電圧Ｖ_ｂｐを供給するように定めることができる。

【0043】

図３は、本発明の一実施形態にしたがった、平均クランプ電極電圧Ｖ_ＣＴに等しいベース板バイアス電圧Ｖ_ｂｐを供給するように定められた電源システム２１３Ａの概略を示している。明瞭さを期するために、図３の概略には、内部接地及び内部電源が示されていない。また、明瞭さを期するために、図３の概略には、単純なレベルシフト動作及び増幅動作を実施する回路ブロックは示されていない。

【0044】

クランプ電極電圧間の差として望まれる値（Ｖ_１−Ｖ_２）に比例するクランプ電極設定値電圧信号が、入力ＶＣ＿ＩＮにおいて設定される。ベース板２０９ＤＣオフセット設定値電圧信号が、入力ＶＢ＿ＩＮにおいて設定される。一実施形態では、入力ＶＢ＿ＩＮにおけるベース板２０９ＤＣオフセット設定値電圧信号は、Ｖ_ｐｐ／２に等しい測定ピークＲＦ電圧として、ピーク電圧検出器２１５から提供される。

【0045】

ベース板バイアス電圧Ｖ_ｂｐは、出力ＶＢＰにおいて提供される。ＶＢＰにおいて提供されるベース板バイアス電圧Ｖ_ｂｐは、スケーリング回路３４１によって感知され、該回路は、すると、統合器３２１への入力として、ベース板バイアス電圧出力監視信号ＢＩＡＳ＿ＭＯＮを提供する。統合器３２１は、信号ＢＩＡＳ＿ＭＯＮを、入力ＶＢ＿ＩＮにおいて受信されたベース板２０９ＤＣオフセット設定値電圧と比較して、ベース板オフセット誤差信号を生成するように動作する。統合器３２１は、更に、ベース板オフセット誤差信号の統合版を生成するようにも動作する。ベース板オフセット誤差信号の統合版は、１対の分離式高電圧電源３２５、３２９を高電力演算増幅器３２３、３２７を通じてそれぞれ駆動するためにも使用される。一実施形態では、高電圧電源３２５、３２９は、（大地電位を基準にして）正の２０００ボルトから負の２０００ボルトまでの間のバイアス出力電圧を感知回路３３１に提供するように定められ接続される。感知回路３３１は、四象限動作を提供するための、すなわち出力の極性に関係なく電流のソース又はシンクになる能力を提供するための、抵抗器３３３、３３７とダイオード３３５、３３９とからなるネットワークである。

【0046】

感知回路３３１の出力は、ベース板バイアス電圧Ｖ_ｂｐ出力ＶＢＰに接続される。感知回路３３１の出力は、また、電源３０７のセンタタップ位置ＶＣＴにも接続される。このようにして、出力ＶＢＰにおけるベース板バイアス電圧Ｖ_ｂｐは、電源３０７のセンタタップ位置ＶＣＴにおけるセンタタップ電圧Ｖ_ＣＴに等しく、該センタタップ電圧は、平均クランプ電極電圧に等しい。したがって、電源システム２１３Ａは、長期間にわたって平均ピーク間ＲＦ電圧＜Ｖ_ｐｐ＞が最大ピーク間ＲＦ電圧（ｍａｘ（Ｖ_ｐｐ））に実質的に等しい状況において、平均クランプ電極電圧Ｖ_ＣＴに等しいベース板バイアス電圧Ｖ_ｂｐを供給するように定められる。

【0047】

一実施形態では、電源３０７は、分離式のバイポーラ高電圧電源３０７である。この実施形態では、電源３０７は、クランプ電圧フィードバックループによって駆動され、分離された正出力電圧ＶＰＯＳ及び分離された負出力電圧ＶＮＥＧを、これらの正出力電圧ＶＰＯＳ及び負出力電圧ＶＮＥＧのそれぞれが電源３０７のセンタタップ位置ＶＣＴにおけるセンタタップ電圧Ｖ_ＣＴから等距離であるように、すなわちＶＰＯＳ−Ｖ_ＣＴ＝Ｖ_ＣＴ−ＶＮＥＧであるように提供する。一実施形態では、電源３０７は、高電圧演算増幅器３０５によって駆動され、該増幅器は、統合器回路３０３から入力信号を受信する。

【0048】

電源３０７の出力電圧ＶＰＯＳ及びＶＮＥＧは、電源システム２１３Ａの第１のクランプ電極電圧出力Ｖ１及び第２のクランプ電極電圧出力Ｖ２に電気的に接続される。出力Ｖ１及びＶ２は、出力Ｖ１及びＶ２に存在する出力電圧ＶＰＯＳ及びＶＮＥＧがクランプ電極電圧Ｖ_１及びＶ_２としてクランプ電極２０１及び２０３に印加されるように、クランプ電極２０１、２０３に電気的に接続される。一実施形態では、出力Ｖ１及びＶ２への道筋において、電源３０７の出力電圧ＶＰＯＳ及びＶＮＥＧは、電流感知抵抗器３０９及び３１３にそれぞれ接続される。２つのクランプ電極電圧出力Ｖ１及びＶ２において測定される出力電流をそれぞれ表す電流監視信号Ｉ＿ＰＯＳ及びＩ＿ＮＥＧを提供するために、感知回路３１１及び３１５によって、各電流感知抵抗器３０９及び３１３における電圧差がそれぞれ測定され処理される。

【0049】

感知回路３１９は、２つのクランプ電極電圧出力Ｖ１及びＶ２に電気的に接続される。感知回路３１９は、２つの出力Ｖ１とＶ２との間の電圧差に比例する、すなわちＶＰＯＳ−ＶＮＥＧに比例するクランプ電圧監視信号（ＣＬＡＭＰ＿ＭＯＮ）を生成して出力するように定められる。統合器回路３０３は、感知回路３１９からの入力として、クランプ電圧監視信号ＣＬＡＭＰ＿ＭＯＮを受信する。統合器回路３０３は、クランプ誤差信号を形成するために、入力ＶＣ＿ＩＮにおいて受信されたクランプ電極設定値電圧信号からクランプ電圧監視信号ＣＬＡＭＰ＿ＭＯＮを減算するように定められる。統合器３０３は、更に、クランプ誤差信号の統合版を生成するようにも動作する。クランプ誤差信号の統合版は、電力演算増幅器３０５を通じて電源３０７を駆動するために使用される。このようにして、感知回路３１０から統合器３０３へのクランプ電圧監視信号ＣＬＡＭＰ＿ＭＯＮの伝送は、上記のクランプ電圧フィードバックループを提供する。

【0050】

一実施形態では、電源システム２１３Ａは、クランプ電極２０１、２０３に印加されるクランプ電圧Ｖ_１及びＶ_２の極性の切り替えを可能にするように定められる。この極性切り替え能力を実現するために、電源システム２１３Ａは、中継器３１７及びＶＣ＿ＩＮ極性制御回路３０１を含み、これらは、それぞれ、入力ＲＥＶＥＲＳＥにおいて極性反転制御信号を受信する。動作中、出力電圧ＶＰＯＳ及びＶＮＥＧは、電流感知抵抗器３０９及び３１３から中継器３１７に伝送される。もし、ＲＥＶＥＲＳＥ入力において受信された入力信号が、極性反転を示さないならば、中継器３１７は、Ｖ１及びＶ２が普通にそれぞれ正及び負であることを予期されているとみなし、正出力電圧ＶＰＯＳを出力Ｖ１に、負出力電圧ＶＮＥＧを出力Ｖ２に接続する。

【0051】

相応するやり方で、もし、ＲＥＶＥＲＳＥ入力において受信された入力信号が、極性反転が実施されることを示すならば、中継器３１７は、やはりＶ１及びＶ２が普通にそれぞれ正及び負であることを予期されているとみなし、正出力電圧ＶＰＯＳを出力Ｖ２に、負出力電圧ＶＮＥＧを出力Ｖ１に接続する。感知回路３１９の出力は、ＲＥＶＥＲＳＥ入力信号がアサートされたときに極性を反転させるので、ＶＣ＿ＩＮ極性制御回路３０１は、入力ＶＣ＿ＩＮにおいて受信されたクランプ電極設定値電圧信号の極性を、ＲＥＶＥＲＳＥ入力信号がアサートされたときに反転させるように定められる。

【0052】

図３の電源システム２１３は、ベース板バイアス電圧Ｖ_ｂｐを平均クランプ電極電圧Ｖ_ＣＴに等しくするように定められ、これは、長期間にわたって平均ピーク間ＲＦ電圧＜Ｖ_ｐｐ＞が最大ピーク間ＲＦ電圧（ｍａｘ（Ｖ_ｐｐ））に実質的に等しいときに受け入れ可能であることが、理解されるべきである。しかしながら、もし、ピーク間ＲＦ電圧Ｖ_ｐｐが、平均ピーク間ＲＦ電圧＜Ｖ_ｐｐ＞及び最大ピーク間ＲＦ電圧（ｍａｘ（Ｖ_ｐｐ））を計算するために使用される時間尺度の間に変化するならば、＜Ｖ_ｐｐ＞とｍａｘ（Ｖ_ｐｐ）は、大きく異なる可能性がある。

【0053】

例えば、図４は、本発明の一実施形態にしたがった、ＲＦ電源２１７によるパルスＲＦ電力生成を時間の関数として示したグラフである。パルスＲＦ電力生成の実施形態において、ＲＦ電源２１７は、各ＲＦパルスが期間Ｔonにわたって持続するように及びこれらの連続するＲＦパルスがＲＦ電力が生成されない期間Ｔoffによって隔離されるように、パルス方式でＲＦ電力を生成してベース板２０９に伝送するように動作される。なお、図４に示されるように、ＲＦバイアス電圧がパルス発信されたときに、平均ピーク間ＲＦ電圧＜Ｖ_ｐｐ＞が式７に示されるように計算されること及び最大ピーク間ＲＦ電圧（ｍａｘ（Ｖ_ｐｐ））が式８に示されるように計算されることが、認識されるべきである。

【0054】

パルスＲＦ電力の実施形態では、補償電圧Ｖ_ｂｐとＶ_ＣＴは、大幅に異なるかもしれない。したがって、この実施形態では、電源システム２１３Ａに関して上述されたような共通の電気ノードへの接続によってベース板バイアス電圧Ｖ_ｂｐを平均クランプ電極電圧Ｖ_ＣＴに等しくすることは受け入れられない。したがって、ＲＦ電源２１７からベース板２０９にパルスＲＦ電力が供給されるときは、ベース板バイアス電圧Ｖ_ｂｐと平均クランプ電極電圧Ｖ_ＣＴ（すなわち、電源３０７のセンタタップ電圧）とを独立に制御する必要がある。
式７ 〈Ｖ_ｐｐ〉＝ａＶ
式８ ｍａｘ〈Ｖ_ｐｐ〉＝Ｖ

【0055】

図５は、本発明の一実施形態にしたがった、ベース板バイアス電圧Ｖ_ｂｐ及び平均クランプ電極電圧Ｖ_ＣＴ（すなわち、電源３０７のセンタタップ電圧）の独立制御を提供するように定められた電源システム２１３Ｂの概略を示している。明瞭さを期するために、図５の概略には、内部接地及び内部電源が示されていない。また、明瞭さを期するために、図５の概略には、単純なレベルシフト動作及び増幅動作を実施する回路ブロックは示されていない。

【0056】

図５に示されるように、電源システム２１３Ｂは、図３の電源システム２１３Ａに関連して上述されたのと同様なクランプ電圧供給連鎖を実装している。具体的には、電源システム２１３Ｂは、電源３０７と、駆動回路３０５と、統合器３０３と、抵抗器３０９、３１３と、感知回路３１１、３１５と、感知回路３１９と、中継器３１７と、ＶＣ＿ＩＮ極性制御器３０１とを実装している。また、電源システム２１３Ａに関連して上述されたように、電源システム２１３Ｂは、入力ＶＣ＿ＩＮにおいてクランプ電極設定値電圧信号を受信するように、並びに２つのクランプ電極電圧出力Ｖ１、Ｖ２を供給するのに加えてクランプ電圧監視信号ＣＬＡＭＰ＿ＭＯＮ及び電流監視信号Ｉ＿ＰＯＳ及びＩ＿ＮＥＧを出力するように定められる。

【0057】

一実施形態では、電源システム２１３Ｂ内の電源３０７は、対称的なデュアル出力の分離式高電圧電源３０７として定められる。一実施形態では、電源システム２１３Ｂ内の電源３０７は、分離式高電圧切り替え電源３０７として定められる。一実施形態では、電源システム２１３Ｂのクランプ電圧供給連鎖は、０ボルトから約＋１０ボルトまでの範囲のクランプ電極設定値電圧信号を入力ＶＣ＿ＩＮにおいて受信し、０ボルトから約＋３０００ボルトまでの範囲の分離出力電圧をＶＰＯＳにおいて生成する及び０ボルトから約−３０００ボルトまでの範囲の分離出力電圧をＶＮＥＧにおいて生成する。ここで、ＶＰＯＳ及びＶＮＥＧは、電源３０７のセンタタップ位置ＶＣＴにおけるセンタタップ電圧Ｖ_ＣＴに相対的に測定されるものである。また、一実施形態において、ＶＰＯＳからの最大出力電流は、約−１ミリアンペアであり、ＶＮＥＧからの最大出力電流は、約１ミリアンペアである。しかしながら、ＶＰＯＳ及びＶＮＥＧについての上記の電圧範囲及び電流範囲は、代表的な一実施形態のために提供されたものであることが、理解されるべきである。その他の実施形態では、上記の代表的な実施形態のために開示された上記の範囲外の電圧及び電流をＶＰＯＳ及びＶＮＥＧにおいて生成するように定められた電源３０７が実装されてよい。

【0058】

電源３０７の出力電圧差ＶＣＬＡＭＰ（ＶＣＬＡＭＰ＝Ｖ１−Ｖ２）は、入力ＶＣ＿ＩＮにおけるクランプ電極設定値電圧信号によってプログラム可能であることが、理解されるべきである。具体的に言うと、一実施形態では、コンピュータシステム２２１は、０ボルトから最大値ＶＣＬＡＭＰ＿ＭＡＸまでの範囲の出力電圧差ＶＣＬＡＭＰを得られるように入力ＶＣ＿ＩＮにおけるクランプ電極設定値電圧信号の設定を可能にするように定められ接続される。ここで、ＶＣＬＡＭＰ＿ＭＡＸは、約２０００ボルトから約１００００ボルトまでの範囲である。一実施形態では、ＶＣＬＡＭＰ＿ＭＡＸは、約６０００ボルトである。一実施形態では、入力ＶＣ＿ＩＮにおいて提供されるクランプ電極設定値電圧信号は、０ボルトから＋１０ボルトまでの範囲の電圧を有する又は約４ミリアンペアから約２０ミリアンペアまでの範囲の電流を有するアナログ信号である。また、一実施形態では、入力ＶＣ＿ＩＮにおいて提供されるクランプ電極設定値電圧信号は、１つ以上のデジタル入力から導出することができる。例えば、シリアルインターフェースを通じて受信されたコマンドに応答してクランプ電極設定値電圧信号を生成するために、なかでも特に、ＲＳ２３２、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標、以下同じ）、ＣＡＮ、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ、ＬｏｎＷｏｒｋｓ、又は類似のインターフェースなどのシリアルインターフェースが、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、又はマイクロコントローラをベースにした回路構成とあわせて使用されてよい。

【0059】

同様なやり方で、様々な実施形態において、監視信号ＣＬＡＭＰ＿ＭＯＮ、Ｉ＿ＰＯＳ、Ｉ＿ＮＥＧは、アナログ電圧若しくはアナログ電流として、又はＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、若しくはマイクロコントローラをベースにした回路構成を使用したアナログ−デジタル変換後にデジタルインターフェースを通じて、制御コンピュータシステム２２１に返すことができる。一実施形態では、監視信号ＣＬＡＭＰ＿ＭＯＮ、Ｉ＿ＰＯＳ、Ｉ＿ＮＥＧは、約−１０ボルトから約＋１０ボルトまでの範囲のアナログ電圧として生成される。また、クランプ電圧供給連鎖内に定められ接続された適切な回路構成によって、ＣＬＡＭＰ＿ＭＯＮ、Ｉ＿ＰＯＳ、Ｉ＿ＮＥＧ以外の更なる監視信号も提供可能であることが、理解されるべきである。

【0060】

電源システム２１３Ｂは、クランプ電源３０７のセンタタップ電圧Ｖ_ＣＴを制御するように定められたセンタタップ電源５０３も含む。電源システム２１３Ｂは、また、センタタップ電圧Ｖ_ＣＴとは独立に出力ＶＢＰにおいてベース板バイアス電圧Ｖ_ｂｐ（すなわちベース板出力電圧Ｖ_ｂｐ）を生成するように定められたベース板電源５０１も含む。上記のように、出力ＶＢＰは、ベース板２０９に電気的に接続され、それによって、ベース板バイアス電圧Ｖ_ｂｐをベース板２０９に提供する。ベース板電源５０１は、センタタップ電源５０３とは別個に定められること及びセンタタップ電源５０３とは独立に動作するように定められることが、理解されるべきである。電源システム２１３Ｂは、ベース板出力電圧Ｖ_ｂｐとセンタタップ電圧Ｖ_ＣＴとを個別に且つ独立に制御することによって、静電チャック１０３のベース板２０９及びクランプ電極２０１、２０３の両方に正確なバイアスをかけることが、理解されるべきである。

【0061】

センタタップ電源５０３は、センタタップ電源５０３によって生成されて出力されたセンタタップ電圧Ｖ_ＣＴがクランプ電源３０７のセンタタップ位置ＶＣＴに印加されるようにクランプ電源３０７のセンタタップ位置ＶＣＴに電気的に接続された出力を含む。一実施形態では、センタタップ電源５０３は、０ボルトから約−５０００ボルトまでの範囲のセンタタップ電圧Ｖ_ＣＴを生成するように定められる。

【0062】

センタタップ電源５０３は、センタタップ電源５０３によってセンタタップ電圧Ｖ_ＣＴが生成されて出力されることを示すセンタタップ電圧入力制御信号ＶＣＴ＿ＩＮを受信するように定められる。様々な実施形態において、ＶＣＴ＿ＩＮ制御信号は、ピーク電圧検出器２１５によって測定されたピーク間ＲＦ電圧Ｖ_ｐｐのローパスフィルタリングによって、又は測定されたピーク間ＲＦ電圧Ｖ_ｐｐに基づいてＶＣＴ＿ＩＮ制御信号を計算するようにコンピュータシステム２２１を動作させることによって生成される。

【0063】

一実施形態では、コンピュータシステム２２１は、０ボルトから最大値ＶＣＴ＿ＭＡＸまでの範囲のセンタタップ電圧Ｖ_ＣＴを生成するようにセンタタップ電源５０３に指示するようにセンタタップ電圧入力制御信号ＶＣＴ＿ＩＮの設定を可能にするように定められ接続される。ここで、ＶＣＴ＿ＭＡＸは、約−１００ボルトから約−５０００ボルトまでの範囲である。一実施形態では、ＶＣＴ＿ＭＡＸは、約−２０００ボルトである。一実施形態では、センタタップ電圧入力制御信号ＶＣＴ＿ＩＮは、０ボルトから＋１０ボルトまでの範囲の電圧を有する又は約４ミリアンペアから約２０ミリアンペアまでの範囲の電流を有するアナログ信号である。また、一実施形態では、センタタップ電圧入力制御信号ＶＣＴ＿ＩＮは、１つ以上のデジタル入力から導出することができる。例えば、シリアルインターフェースを通じて受信されたコマンドに応答してセンタタップ電圧入力制御信号ＶＣＴ＿ＩＮを生成するために、なかでも特に、ＲＳ２３２、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、ＣＡＮ、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ、ＬｏｎＷｏｒｋｓ、又は類似のインターフェースなどのシリアルインターフェースが、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、又はマイクロコントローラをベースにした回路構成とあわせて使用されてよい。

【0064】

一実施形態では、センタタップ電源５０３は、センタタップ電流監視信号Ｉ＿ＣＴ及びセンタタップ電圧監視信号ＣＴ＿ＭＯＮを出力するように定められる。一実施形態では、センタタップ電源５０３は、静電チャック１０３の正クランプ電極及び負クランプ電極２０１及び２０３における電流の不均衡を検出するために使用することができる電流監視器を含む。一実施形態では、センタタップ電源５０３内の電流監視器の感度は、測定可能な電流のダイナミックレンジを増加させるためにデジタル入力によって選択することができる。

【0065】

様々な実施形態において、監視信号Ｉ＿ＣＴ及びＣＴ＿ＭＯＮは、アナログ電圧若しくはアナログ電流として、又はＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、若しくはマイクロコントローラをベースにした回路構成を使用したアナログ−デジタル変換後にデジタルインターフェースを通じて、制御コンピュータシステム２２１に返すことができる。一実施形態では、監視信号Ｉ＿ＣＴ及びＣＴ＿ＭＯＮは、約−１０ボルトから約＋１０ボルトまでの範囲のアナログ電圧として生成される。また、センタタップ電源５０３内に定められ接続された適切な回路構成によってＩ＿ＣＴ及びＣＴ＿ＭＯＮ以外の更なる監視信号も提供可能であることが、理解されるべきである。

【0066】

様々な実施形態において、センタタップ電源５０３及び／又はベース板電源５０１は、四象限出力を有することができる。より具体的には、センタタップ電源５０３及び／又はベース板電源５０１は、その出力電圧の極性に関係なく電流のソース及びシンクの両方になるように定めることができる。しかしながら、四象限出力を伴う電源は、総じて、高価で且つ大型である。実際の事例の大半では、センタタップ電源５０３及びベース板電源５０１の出力が大地に対して負であれば十分である。これは、プラズマ処理動作中に、基板電圧Ｖ_ｗが大地に対して大幅に正にはならないからである。したがって、一実施形態では、センタタップ電源５０３及びベース板電源５０１のそれぞれに、ユニポーラ負出力電源を使用することができる。

【0067】

小型で安価な負電圧電源は、電流ソースになる能力がほとんど又は全くないのが一般的である。したがって、ユニポーラ負出力センタタップ電源５０３の使用は、センタタップ電源５０３がその出力を通じて電流ソースになる必要があるときは問題になる恐れがある。例えば、もし、電源３０７のＶＰＯＳ出力における電流とＶＮＥＧ出力における電流との間に不均衡が存在すると、センタタップ電源５０３によって、この電流不均衡が補償されなければならない。電源３０７のＶＰＯＳ出力とＶＮＥＧ出力との間におけるこの電流不均衡は、センタタップ位置ＶＣＴに流れ込む又はセンタタップ位置ＶＣＴから流れ出す電流に対応し、正又は負であってよい。センタタップ電源５０３は、もし、（ユニポーラ負出力センタタップ電源５０３の場合のように、）電流のシンクにしかなれず、電流のソースになることができないならば、電源３０７のＶＰＯＳ出力とＶＮＥＧ出力との間の電流不均衡を補償するために負電流が必要なときに、その出力を制御することができない。

【0068】

ユニポーラ負出力センタタップ電源５０３の電流ソース限界に対処するために、電源システム２１３Ｂは、センタタップ電源５０３がセンタタップ位置ＶＣＴへの電流ソースになるように要求されないように、電源３０７のＶＰＯＳ出力とＶＮＥＧ出力との間の電流を意図的に不均衡にするように定められる。電源３０７のＶＰＯＳ出力とＶＮＥＧ出力との間の電流を不均衡にするために、電源システム２１３Ｂは、電源３０７のＶＮＥＧ出力と大地ＧＮＤとの間に大バイアス抵抗器５０５の接続を組み入れる。言い換えると、バイアス抵抗器５０５は、クランプ電源３０７のセンタタップ位置ＶＣＴと、センタタップ電源５０３の出力との間にバイアス電流を誘導するために、負出力電圧ＶＮＥＧが生成されるクランプ電源３０７の端子と、大地基準電位ＧＮＤとの間に電気的に接続される。

【0069】

もし、クランプ電源３０７のＶＰＯＳ出力と、クランプ電源３０７のＶＮＥＧ出力における出力電流とが等しいならば、クランプ電源３０７のセンタタップ位置ＶＣＴに、バイアス電流が流れる。この出力は、もし、ｉ_POSがＶＰＯＳ出力からの電流であり、ｉ_NEGがＶＮＥＧ出力からの電流であり、ｉ_Ｂが式９で与えられるバイアス電流であるときに、ｉ_POS−ｉ_NEG＜ｉ_Ｂであるならば、正しいものになる。ここで、Ｖ_ＣＴは、センタタップ電源５０３によるセンタタップ電圧出力であり、Ｖ_CLAMP＝Ｖ_１−Ｖ_２であり、Ｒは、バイアス抵抗器５０５の抵抗値である。
式９ ｉ_Ｂ＝（Ｖ_ＣＴ−Ｖ_CLAMP／２）／Ｒ

【0070】

一実施形態では、バイアス抵抗器５０５は、約１０キロオームから約１０００メガオームまでの範囲の抵抗値を有することができる。一実施形態では、バイアス抵抗器５０５は、約５０メガオームの抵抗値を有する。抵抗値が約５０メガオームのバイアス抵抗器５０５の使用は、動作条件に応じて、約１０マイクロアンペアから約５０マイクロアンペアまでの範囲のバイアス電流ｉ_Ｂを可能にする。なお、バイアス抵抗器５０５の使用を通じたセンタタップ電源５０３の電流バイアスは、それが、図３の電源システム２１３Ａでなされているような、更に高電圧のセンタタップ電源及び更に複雑なフィードバック回路構成を使用する必要性を回避できるという点で有利であることが、認識されるべきである。また、一実施形態では、バイアス抵抗器５０５は、広範囲の電圧に対して電圧とは独立した電流を提供する素子などの適切に定められた能動負荷で置き換えられてよいことが、理解されるべきである。

【0071】

前述のように、ベース板電源５０１は、センタタップ電圧Ｖ_ＣＴとは独立にベース板出力電圧Ｖ_ｂｐを生成するように定められる。ここで、ベース板出力電圧Ｖ_ｂｐは、ベース板２０９に電気的に接続された出力ＶＢＰに提供される。なお、ベース板電源５０１は、センタタップ電源５０３とは別個に定められること及びセンタタップ電源５０３とは独立に動作するように定められることが、認識されるべきである。したがって、電源システム２１３Ｂにおいて、ベース板出力電圧Ｖ_ｂｐは、センタタップ電圧Ｖ_ＣＴに電気的に接続されない。また、前述のように、ベース板電源５０１は、一実施形態では、四象限出力を有するように定めることができる。しかしながら、別の一実施形態では、ベース板電源５０１は、ユニポーラ負出力電源として、すなわち単一象限出力の電源として定められる。このベース板電源５０１出力には、任意のＤＣ電流が流れ込むので、通常の状況下では、ユニポーラ負出力ベース板電源５０１の使用で十分である。

【0072】

ベース板電源５０１は、ベース板電源５０１によってベース板出力電圧Ｖ_ｂｐが生成され出力されることを示すベース板電圧入力制御信号ＶＢ＿ＩＮを受信するように定められる。様々な実施形態において、ＶＢ＿ＩＮ制御信号は、ＲＦパルスサイクル中にピーク電圧検出器２１５によって測定されるピーク間ＲＦ電圧Ｖ_ｐｐの最大値をサンプリング抽出する外部のサンプリング／ホールド回路から提供されるが、コンピュータシステム２２１からの計算された出力として提供されてもよい。一実施形態では、ベース板電源５０１は、ＶＢ＿ＩＮから導出された電圧入力によるベース板出力電圧Ｖ_ｂｐの設定を可能にするフィードバック回路構成を含む。

【0073】

一実施形態では、コンピュータシステム２２１は、０ボルトから最大値ＶＢＩＡＳ＿ＭＡＸまでの範囲のベース板出力電圧Ｖ_ｂｐを生成するようにベース板電源５０１に指示するようにベース板電圧入力制御信号ＶＢ＿ＩＮの設定を可能にするように定められ接続される。ここで、ＶＢＩＡＳ＿ＭＡＸは、約−１００ボルトから約−５０００ボルトまでの範囲である。一実施形態では、ＶＢＩＡＳ＿ＭＡＸは、約−２０００ボルトである。一実施形態では、ベース板電圧入力制御信号ＶＢ＿ＩＮは、０ボルトから＋１０ボルトまでの範囲の電圧を有する又は約４ミリアンペアから約２０ミリアンペアまでの範囲の電流を有するアナログ信号である。また、一実施形態では、ベース板電圧入力制御信号ＶＢ＿ＩＮは、１つ以上のデジタル入力から導出することができる。例えば、シリアルインターフェースを通じて受信されたコマンドに応答してベース板電圧入力制御信号ＶＢ＿ＩＮを生成するために、なかでも特に、ＲＳ２３２、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、ＣＡＮ、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ、ＬｏｎＷｏｒｋｓ、又は類似のインターフェースなどのシリアルインターフェースが、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、又はマイクロコントローラをベースにした回路構成とあわせて使用されてよい。

【0074】

一実施形態では、ベース板電源５０１は、ベース板電流監視信号Ｉ＿ＢＰ及びベース板電圧監視信号ＢＩＡＳ＿ＭＯＮを出力するように定められる。一実施形態では、ベース板電源５０１は、ベース板バイアス電圧出力ＶＢＰにおける電流Ｉ＿ＢＰの測定値を、したがってベース板２０９に供給される電流の測定値を提供する電流感知要素を含むように定められる。Ｉ＿ＢＰ信号は、静電チャック１０３の動作を特徴付ける及び監視するために使用可能であることが、認識されるべきである。一実施形態では、ベース板電源５０１内の電流モニタの感度は、測定可能な電流のダイナミックレンジを増加させるためにデジタル入力によって選択することができる。

【0075】

様々な実施形態において、監視信号Ｉ＿ＢＰ及びＢＩＡＳ＿ＭＯＮは、アナログ電圧若しくはアナログ電流として、又はＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、若しくはマイクロコントローラをベースにした回路構成を使用したアナログ−デジタル変換後にデジタルインターフェースを通じて、制御コンピュータシステム２２１に返すことができる。一実施形態では、監視信号Ｉ＿ＢＰ及びＢＩＡＳ＿ＭＯＮは、約−１０ボルトから約＋１０ボルトまでの範囲のアナログ電圧として生成される。また、ベース板電源５０１内に定められ接続された適切な回路構成によってＩ＿ＢＰ及びＢＩＡＳ＿ＭＯＮ以外の更なる監視信号も提供可能であることが、理解されるべきである。

【0076】

図６は、本発明の一実施形態にしたがった、図５の電源システム２１３Ｂの一変形である電源システム２１３Ｃの概略を示している。図５の電源システム２１３Ｂと同様に、図６の電源システム２１３Ｃもやはり、クランプ電極電圧出力Ｖ１及びＶ２に対してベース板バイアス電圧Ｖ_ｂｐを独立制御するように定められる。しかしながら、図５の電源システム２１３Ｂとは異なり、図６の電源システム２１３Ｃは、単一電源３０７及びそれに関連付けられたセンタタップ電源５０３の代わりに、独立制御可能な２つの個別の電源６０１及び６０３を用いている。電源システム２１３Ｃにおいて、ＶＣＴ＿ＩＮ入力信号は、レベルシフト／減算モジュール６０５に向かわされ、該モジュールは、極性制御回路３０１と、統合器回路３０３との間に電気的に接続される。ＶＣＴ＿ＩＮ制御信号によって、レベルシフト／減算モジュール６０５は、正電源６０１及び負電源６０３のＶＰＯＳ出力及びＶＮＥＧ出力のそれぞれの制御を行う。

【0077】

電源システム２１３Ｃには、センタタップ電源はないが、正電源６０１及び負電源６０３のそれぞれが、センタタップ電圧と同様な中心の電圧設定値から電圧にして等距離にあるように独立に制御可能であることが、理解されるべきである。一実施形態では、正電源６０１が、バイポーラ四象限能力を有するように定められる。別の一実施形態では、正電源６０１及び負電源６０３の両方が、バイポーラ四象限能力を有するように定められる。また、ベース板電源５０１が、正電源６０１及び負電源６０３とは別個に定められて動作されることも理解されるべきである。

【0078】

図７は、本発明の一実施形態にしたがった、基板クランプシステムを動作させるための方法のフローチャートを示している。図７の方法は、図５の電源システム２１３Ｂを使用して実行に移せることが、理解されるべきである。方法は、基板１０９を静電チャック１０３上に置くための動作７０１を含む。方法は、また、センタタップ電圧Ｖ_ＣＴを生成するための動作７０３も含む。方法は、また、正クランプ電圧ＶＰＯＳ及び負クランプ電圧ＶＮＥＧを、正クランプ電圧ＶＰＯＳ及び負クランプ電圧ＶＮＥＧのそれぞれがセンタタップ電圧Ｖ_ＣＴから等距離であるように生成するための動作７０５も含む。方法は、また、正クランプ電圧ＶＰＯＳ及び負クランプ電圧ＶＮＥＧを静電チャック１０３内のそれぞれのクランプ電極２０１、２０３に供給するための動作７０７も含む。方法は、更に、センタタップ電圧Ｖ_ＣＴを生成することとは独立にベース板電圧Ｖ_ｂｐを生成するための動作７０９も含む。方法は、また、ベース板電圧Ｖ_ｂｐを静電チャック１０３のベース板２０９に供給するための動作７１１も含む。

【0079】

一実施形態では、センタタップ電圧Ｖ_ＣＴは、センタタップ電源５０３によって生成される。また、この実施形態では、正クランプ電圧ＶＰＯＳ及び負クランプ電圧ＶＮＥＧは、クランプ電源３０７によって、クランプ電源３０７の正出力端子及び負出力端子においてそれぞれ生成される。また、一実施形態では、方法は、センタタップ電圧Ｖ_ＣＴをセンタタップ電源５０３からクランプ電源３０７のセンタタップ位置ＶＣＴに伝送するための動作を含む。また、一実施形態では、方法は、センタタップ電源の出力にバイアス電流Ｉ_Bを流れさせて、センタタップ電源５０３が電流ソースになる必要性を防ぐために、クランプ電源３０７の負出力端子に電流を誘導するための動作を含む。

【0080】

一実施形態では、方法は、静電チャック１０３のベース板２０９にＲＦ電力を供給するための動作を含む。一実施形態では、ＲＦ電力は、パルス方式でベース板２０９に供給される。別の一実施形態では、ＲＦ電力は、実質的に連続した方式でベース板２０９に供給される。方法は、また、ベース板電圧Ｖ_ｂｐを、供給ＲＦ電力の最大ピーク間電圧Ｖ_ｐｐの２分の１の電圧の符号をマイナスにした電圧に実質的に等しいように制御するための動作も含むことができる。方法は、また、センタタップ電圧Ｖ_ＣＴを、供給ＲＦ電力の平均ピーク間電圧Ｖ_ｐｐの２分の１の電圧の符号をマイナスにした電圧に実質的に等しいように制御するための動作も含むことができる。該方法では、ベース板電圧Ｖ_ｂｐ及びセンタタップ電圧Ｖ_ＣＴは、互いに独立に生成されて制御される。

【0081】

図８は、本発明の一実施形態にしたがった、基板クランプシステムを動作させるための方法のフローチャートを示している。図８の方法は、図６の電源システム２１３Ｃを使用して実行に移せることが、理解されるべきである。方法は、基板１０９を静電チャック１０３上に置くための動作８０１を含む。方法は、また、正クランプ電圧ＶＰＯＳ及び負クランプ電圧ＶＮＥＧのそれぞれが、（ＶＣＴ＿ＩＮによって設定された）中心の電圧設定値から等距離であるように、正クランプ電圧ＶＰＯＳを生成するように正電源を独立に動作させる及び負クランプ電圧ＶＮＥＧを生成するように負電源を独立に動作させるための動作８０３も含む。方法は、また、正クランプ電圧ＶＰＯＳ及び負クランプ電圧ＶＮＥＧを静電チャック１０３内のそれぞれのクランプ電極２０１、２０３に供給するための動作８０５も含む。方法は、更に、正クランプ電圧ＶＰＯＳ及び負クランプ電圧ＶＮＥＧを生成することとは独立にベース板電圧Ｖ_ｂｐを生成するための動作８０７も含む。方法は、また、ベース板電圧Ｖ_ｂｐを静電チャック１０３のベース板２０９に供給するための動作８０９も含む。

【0082】

本発明は、幾つかの実施形態の見地から説明されてきたが、当業者ならば、以上の明細書を読むこと及び図面を検討することによって様々な代替、追加、置き換え、及び均等物を認識できることがわかる。本発明は、本発明の真の趣旨及び範囲に含まれるものとして、このようなあらゆる代替、追加、置き換え、及び均等物を含む。例えば以下の適用例として実施することができる。
［適用例１］
基板クランプシステムであって、
静電チャックと、
電源システムと、
を備え、
前記静電チャックは、ベース板と、前記ベース板上に配された基板支持部材とを含み、前記ベース板は、導電性材料で形成され、前記静電チャックは、前記基板支持部材内に配された第１組のクランプ電極と、前記基板支持部材内に配された第２組のクランプ電極とを含み、
前記電源システムは、クランプ電源と、センタタップ電源と、ベース板電源とを含み、前記クランプ電源は、正出力電圧と、負出力電圧とを生成するように定められ、前記正出力電圧及び前記負出力電圧は、センタタップ電圧から等距離であり、前記正出力電圧は、前記第１組のクランプ電極に電気的に接続され、前記負出力電圧は、前記第２組のクランプ電極に電気的に接続され、前記センタタップ電源は、前記クランプ電源の前記センタタップ電圧を制御するように定められ、前記ベース板電源は、前記センタタップ電圧とは独立にベース板出力電圧を生成するように定められ、前記ベース板出力電圧は、前記ベース板に電気的に接続される
基板クランプシステム。
［適用例２］
適用例１に記載の基板クランプシステムであって、
前記ベース板電源は、前記センタタップ電源とは別個に定められ、
前記ベース板電源は、前記センタタップ電源とは独立に動作するように定められる
基板クランプシステム。
［適用例３］
適用例１に記載の基板クランプシステムであって、
前記センタタップ電源は、前記センタタップ電源によって生成されて出力される前記センタタップ電圧が前記クランプ電源のセンタタップ位置に印加されるように前記クランプ電源の前記センタタップ位置に電気的に接続された出力を含む基板クランプシステム。
［適用例４］
適用例１に記載の基板クランプシステムであって、
前記センタタップ電源は、０ボルトから約−５０００ボルトまでの範囲の前記センタタップ電圧を生成するように定められる基板クランプシステム。
［適用例５］
適用例１に記載の基板クランプシステムであって、
前記センタタップ電源は、負のセンタタップ電圧を生成して出力するように定められたユニポーラ電源として定められる基板クランプシステム。
［適用例６］
適用例５に記載の基板クランプシステムであって、更に、
前記クランプ電源の前記センタタップ位置と、前記センタタップ電源の前記出力との間にバイアス電流を誘導するために、前記負出力電圧が生成される前記クランプ電源の端子と、大地基準電位との間に電気的に接続された、バイアス抵抗器を備える
基板クランプシステム。
［適用例７］
適用例６に記載の基板クランプシステムであって、
前記バイアス抵抗器は、約１０キロオームから約１０００メガオームまでの範囲の電気抵抗を有する基板クランプシステム。
［適用例８］
適用例６に記載の基板クランプシステムであって、
前記バイアス電流は、約１０マイクロアンペアから約５０マイクロアンペアまでの範囲である基板クランプシステム。
［適用例９］
適用例５に記載の基板クランプシステムであって、
前記負出力電圧が生成される前記クランプ電源の端子は、電圧とは実質的に独立した電流を提供する素子に電気的に接続される基板クランプシステム。
［適用例１０］
適用例１に記載の基板クランプシステムであって、
前記ベース板電源は、０ボルトから約−５０００ボルトまでの範囲の前記ベース板出力電圧を生成するように定められる基板クランプシステム。
［適用例１１］
適用例１に記載の基板クランプシステムであって、
前記ベース板電源は、負のベース板電圧を生成して出力するように定められたユニポーラ電源として定められる基板クランプシステム。
［適用例１２］
適用例１に記載の基板クランプシステムであって、
前記クランプ電源は、０ボルトから約１００００ボルトまでの範囲のクランプ電圧を生成するように定められ、
前記クランプ電圧は、前記正出力電圧と前記負出力電圧との間の電圧差である
基板クランプシステム。
［適用例１３］
適用例１に記載の基板クランプシステムであって、
前記クランプ電源は、前記クランプ電源によってクランプ電圧が生成されることを示すクランプ電圧入力制御信号を受信するように定められ、
前記クランプ電圧は、前記正出力電圧と前記負出力電圧との間の電圧差であり、
前記センタタップ電源は、前記センタタップ電源によって前記センタタップ電圧が生成されて出力されることを示すセンタタップ電圧入力制御信号を受信するように定められ、
前記ベース板電源は、前記ベース板電源によって前記ベース板出力電圧が生成されて出力されることを示すベース板電圧入力制御信号を受信するように定められる
基板クランプシステム。
［適用例１４］
適用例１３に記載の基板クランプシステムであって、
前記センタタップ電源は、センタタップ電流監視信号と、センタタップ電圧監視信号とを出力するように定められ、
前記ベース板電源は、ベース板電流監視信号と、ベース板電圧監視信号とを出力するように定められる
基板クランプシステム。
［適用例１５］
適用例１４に記載の基板クランプシステムであって、更に、
前記クランプ電圧入力制御信号、前記センタタップ電圧入力制御信号、及び前記ベース板電圧入力制御信号を含む入力信号を生成して伝送するように定められたコンピュータシステムであって、前記コンピュータシステムは、更に、前記センタタップ電流監視信号、前記センタタップ電圧監視信号、前記ベース板電流監視信号、及び前記ベース板電圧監視信号を含む監視信号を受信して処理するようにも定められ、前記コンピュータシステムは、前記監視信号に基づいて、前記入力信号を適切な設定値に維持するように定められる
コンピュータシステムを備える基板クランプシステム。
［適用例１６］
適用例１に記載の基板クランプシステムであって、更に、
前記ベース板への高周波電力の供給を可能にするために整合回路構成を通じて前記ベース板に電気的に通じている高周波電源を備える基板クランプシステム。
［適用例１７］
静電チャックのための電源システムであって、
正出力電圧と、負出力電圧とを生成するように定められたクランプ電源であって、前記正出力電圧及び前記負出力電圧は、センタタップ電圧から等距離であり、前記正出力電圧及び前記負出力電圧は、前記静電チャックの、交互配置された１対のクランプ電極のそれぞれに伝送される、クランプ電源と、
前記クランプ電源の前記センタタップ電圧を制御するように定められたセンタタップ電源と、
前記センタタップ電圧とは独立にベース板出力電圧を生成するように定められたベース板電源であって、前記ベース板出力電圧は、前記静電チャックのベース板に伝送される、ベース板電源と、
を備える電源システム。
［適用例１８］
適用例１７に記載の静電チャックのための電源システムであって、
前記ベース板電源は、前記センタタップ電源とは別個に定められ、
前記ベース板電源は、前記センタタップ電源とは独立に動作するように定められる
電源システム。
［適用例１９］
適用例１７に記載の静電チャックのための電源システムであって、
前記センタタップ電源は、前記センタタップ電源によって生成されて出力される前記センタタップ電圧が前記クランプ電源のセンタタップ位置に印加されるように前記クランプ電源の前記センタタップ位置に電気的に接続された出力を含む
電源システム。
［適用例２０］
適用例１７に記載の静電チャックのための電源システムであって、
前記センタタップ電源は、負のセンタタップ電圧を生成して出力するように定められたユニポーラ電源として定められ、
前記ベース板電源は、負のベース板電圧を生成して出力するように定められたユニポーラ電源として定められる
電源システム。
［適用例２１］
適用例２０に記載の静電チャックのための電源システムであって、更に、
前記クランプ電源の前記センタタップ位置と、前記センタタップ電源の前記出力との間にバイアス電流を誘導するために、前記負出力電圧が生成される前記クランプ電源の端子と、大地基準電位との間に電気的に接続された
バイアス抵抗器を備える電源システム。
［適用例２２］
基板クランプシステムを動作させるための方法であって、
静電チャック上に基板を置くことと、
センタタップ電圧を生成することと、
正クランプ電圧及び負クランプ電圧を、それぞれが前記センタタップ電圧から等距離であるように生成することと、
前記正クランプ電圧及び負クランプ電圧を、前記静電チャック内のそれぞれのクランプ電極に供給することと、
前記センタタップ電圧を生成することとは独立にベース板電圧を生成することと、
前記静電チャックのベース板に前記ベース板電圧を供給することと、
を備える方法。
［適用例２３］
適用例２２に記載の基板クランプシステムを動作させるための方法であって、
前記センタタップ電圧は、センタタップ電源によって生成され、
前記正クランプ電圧及び前記負クランプ電圧は、クランプ電源によって、前記クランプ電源の正出力端子及び負出力端子においてそれぞれ生成され、
前記方法は、更に、前記センタタップ電圧を前記センタタップ電源の出力から前記クランプ電源のセンタタップ位置に伝送する
ことを備える方法。
［適用例２４］
適用例２３に記載の基板クランプシステムを動作させるための方法であって、更に、
前記センタタップ電源の前記出力にバイアス電流を流れさせて、前記センタタップ電源が電流ソースになる必要性を防ぐために、前記クランプ電源の前記負出力端子に電流を誘導することを備える方法。
［適用例２５］
適用例２２に記載の基板クランプシステムを動作させるための方法であって、更に、
前記静電チャックの前記ベース板に高周波電力を供給することを備える方法。
［適用例２６］
適用例２５に記載の基板クランプシステムを動作させるための方法であって、更に、
前記ベース板電圧を、前記供給ＲＦ電力の最大ピーク間電圧の２分の１のマイナスに実質的に等しいように制御することと、
前記センタタップ電圧を、前記供給ＲＦ電力の平均ピーク間電圧の２分の１のマイナスに実質的に等しいように制御することと、
を備え、前記ベース板電圧及び前記センタタップ電圧は、互いに独立に生成される方法。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】