特許 7227246 １つまたは複数のヒータ層を有する基板処理システムのプリント回路制御基板アセンブリ

(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】

(24)【登録日】2023-02-13

(45)【発行日】2023-02-21

(54)【発明の名称】１つまたは複数のヒータ層を有する基板処理システムのプリント回路制御基板アセンブリ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20230214BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20230214BHJP

   H05K 3/46 20060101ALI20230214BHJP

【ＦＩ】

H01L21/02 Z

H01L21/68 R

H05K3/46 B

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2020529320

(86)(22)【出願日】2018-11-09

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-02-15

(86)【国際出願番号】 US2018059951

(87)【国際公開番号】W WO2019108365

(87)【国際公開日】2019-06-06

【審査請求日】2021-11-09

(31)【優先権主張番号】15/825,682

(32)【優先日】2017-11-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】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】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ペープ・エリク

(72)【発明者】

【氏名】ジン・チャンギョウ

(72)【発明者】

【氏名】エグレー・フレッド

【審査官】堀江 義隆

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／０２９８７６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１４３２９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１１２６７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０５Ｋ ３／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板処理チャンバと、基板を保持するため前記基板処理チャンバ内に設けられる静電チャック（ＥＳＣ）とを備える基板処理システムにおいて、
複数のプリント回路基板層を備えるプリント回路基板アセンブリ（ＰＣＢＡ）であって、前記複数のプリント回路基板層の１つまたは複数は、前記ＥＳＣの動作を制御する回路を搭載するように構成され、
前記複数のプリント回路基板層は、第１のプリント回路基板層であって、前記第１のプリント回路基板層の第１の領域をカバーする第１の金属トレースを含む第１のプリント回路基板層を備え、前記第１の金属トレースは、前記複数のプリント回路基板層の他の１つまたは複数の層に熱を供給し、前記回路をあらかじめ定められた温度範囲内に維持するために使用される、ＰＣＢＡ。

【請求項2】

請求項１に記載のＰＣＢＡであって、
前記複数のプリント回路基板層は、第２のプリント回路基板層であって、前記第２のプリント回路基板層の第２の領域をカバーする第２の金属トレースを含む第２のプリント回路基板層をさらに備え、前記第１および第２の金属トレースは、前記複数のプリント回路基板層の他の１つまたは複数の層に熱を供給し、前記回路を前記あらかじめ定められた温度範囲内に維持するために使用される、ＰＣＢＡ。

【請求項3】

請求項１に記載のＰＣＢＡであって、
前記第１の領域は、前記第１のプリント回路基板層の実質的にすべてをカバーする、ＰＣＢＡ。

【請求項4】

請求項１に記載のＰＣＢＡであって、
前記ＥＳＣの動作を制御する前記回路は、前記第１のプリント回路基板層に搭載された第１の回路を含む、ＰＣＢＡ。

【請求項5】

請求項２に記載のＰＣＢＡであって、
前記第２の領域は、前記第２のプリント回路基板層の実質的にすべてをカバーする、ＰＣＢＡ。

【請求項6】

請求項２に記載のＰＣＢＡであって、
前記ＥＳＣの動作を制御する前記回路は、前記第２のプリント回路基板層上の第２の回路を含む、ＰＣＢＡ。

【請求項7】

請求項４に記載のＰＣＢＡであって、
前記第１の金属トレースは、前記第１のプリント回路基板層に搭載された前記第１の回路を接続する、ＰＣＢＡ。

【請求項8】

請求項６に記載のＰＣＢＡであって、
前記第２の金属トレースは、前記第２のプリント回路基板層に搭載された前記第２の回路を接続する、ＰＣＢＡ。

【請求項9】

請求項２に記載のＰＣＢＡであって、
前記複数のプリント回路基板層は、接地層、電源層、および信号層を備え、前記第１および第２のプリント回路基板層は、前記接地層、前記電源層、および前記信号層の間に散在している、ＰＣＢＡ。

【請求項10】

請求項１に記載のＰＣＢＡであって、
前記複数のプリント回路基板層は、スタックに配置され、前記第１のプリント回路基板層は、前記スタックの中央寄りに配置される、ＰＣＢＡ。

【請求項11】

請求項１０に記載のＰＣＢＡであって、
前記複数のプリント回路基板層の２つ以上は、ビアを含み、前記ビアは、前記第１のプリント回路基板層内の前記第１の金属トレースから前記スタック内の他のプリント回路基板層に前記熱を伝導する、ＰＣＢＡ。

【請求項12】

請求項２に記載のＰＣＢＡであって、
前記複数のプリント回路基板層は、スタックに配置され、前記第１および第２のプリント回路基板層は、前記スタックの中央寄りに配置される、ＰＣＢＡ。

【請求項13】

請求項１２に記載のＰＣＢＡであって、
前記複数のプリント回路基板層の２つ以上は、ビアを含み、前記ビアは、前記第１のプリント回路基板層内の前記第１の金属トレースおよび第２のプリント回路基板層内の前記第２の金属トレースから前記スタック内の他のプリント回路基板層に前記熱を伝導する、ＰＣＢＡ。

【請求項14】

請求項１に記載のＰＣＢＡであって、
前記第１のプリント回路基板層は、複数の金属トレースを有し、前記複数の金属トレースの各々は、前記第１のプリント回路基板層における対応する領域をカバーする、ＰＣＢＡ。

【請求項15】

請求項１４に記載のＰＣＢＡであって、
前記複数の金属トレースの各々によって提供される熱の量は、独立して制御される、ＰＣＢＡ。

【請求項16】

請求項２に記載のＰＣＢＡであって、
前記第１および第２のプリント回路基板層の各々は、複数の金属トレースを有し、前記複数の金属トレースの各々は、前記第１および第２のプリント回路基板層のそれぞれにおける対応する領域をカバーする、ＰＣＢＡ。

【請求項17】

請求項１６に記載のＰＣＢＡであって、
前記複数の金属トレースの各々によって提供される熱の量は、独立して制御される、ＰＣＢＡ。

【請求項18】

基板処理チャンバと、基板を保持するため前記基板処理チャンバ内に設けられる静電チャック（ＥＳＣ）とを備える基板処理システムにおいて、
複数のプリント回路基板層を備えるプリント回路基板アセンブリ（ＰＣＢＡ）であって、前記複数のプリント回路基板層の１つまたは複数は、前記ＥＳＣの動作を制御する１つまたは複数の集積回路（ＩＣ）を搭載するように構成され、
前記複数のプリント回路基板層は、
第１のプリント回路基板層であって、前記第１のプリント回路基板層の第１の領域をカバーする第１の金属トレースを含む第１のプリント回路基板層と、
第２のプリント回路基板層であって、前記第２のプリント回路基板層の第２の領域をカバーする第２の金属トレースを含む第２のプリント回路基板層と
を備え、
前記第１および第２の金属トレースは、電流が前記第１の金属トレースを第１の方向に流れ、かつ電流が前記第２の金属トレースを前記第１の方向と反対の第２の方向に流れるように配置され、
前記第１の金属トレースおよび前記第２の金属トレースは、前記複数のプリント回路基板層の他の１つまたは複数の層に熱を供給し、前記１つまたは複数のＩＣをあらかじめ定められた温度範囲内に維持するために使用される、
ＰＣＢＡ。

【請求項19】

基板処理チャンバと、基板を保持するため前記基板処理チャンバ内に設けられる静電チャック（ＥＳＣ）とを備える基板処理システムにおいて、
複数のプリント回路基板層を備えるプリント回路基板アセンブリ（ＰＣＢＡ）であって、前記複数のプリント回路基板層の１つまたは複数は、前記ＥＳＣの動作を制御するコントローラを搭載するように構成され、前記コントローラは、処理ガスの供給、圧力設定、真空設定、電力設定、無線周波数（ＲＦ）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体供給設定、位置および動作設定、ならびにウエハ搬送の少なくとも１つを制御するコントローラであり、
前記複数のプリント回路基板層は、第１のプリント回路基板層であって、前記第１のプリント回路基板層の第１の領域をカバーする第１の金属トレースを含む第１のプリント回路基板層を備え、前記第１の金属トレースは、前記複数のプリント回路基板層の他の１つまたは複数の層に熱を供給し、前記コントローラをあらかじめ定められた温度範囲内に維持するために使用される、
ＰＣＢＡ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年１１月２９日出願の米国実用特許出願第１５／８２５，６８２号の優先権を主張する。上記で参照された出願の全体の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示は、基板処理システムに関し、より具体的には、基板処理システムにおける静電チャックに関し、さらに具体的には、基板処理システムにおけるプリント回路基板アセンブリに関し、さらにより具体的には、プリント回路基板アセンブリのはんだ接合部の疲労を温度制御により低減または減衰する装置および方法に関する。

【背景技術】

【0003】

ここで提供される背景の説明は、本開示の内容を概ね提示することを目的とする。この背景技術のセクションで説明されている範囲内における、現時点で名前を挙げられている発明者らによる研究、ならびに出願の時点で先行技術として別途みなされ得ない説明の態様は、明示または暗示を問わず、本開示に対抗する先行技術として認められない。

【0004】

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および／または他の処理を実施するために使用され得る。基板は、基板処理システムの処理チャンバ内の台座に配置することができる。例えば、プラズマエッチャでのエッチング中、１つまたは複数の前駆体を含むガス混合物が処理チャンバに導入され、プラズマが打たれて基板をエッチングする。

【0005】

処理チャンバ内の台座は、エッチング中に基板をあらかじめ定められた位置に保持するための静電チャック（ＥＳＣ）を備えることができる。ＥＳＣは、ＥＳＣの動作を制御するために、台座に搭載された加熱装置および他の回路を必要とし得る。回路は、プリント回路基板アセンブリ（ＰＣＢＡ）に設けられてもよい。ＰＣＢＡは比較的複雑であり、ＰＣＢＡ内の単一のプリント回路基板上には２５０から３００もの構成要素がある。これらの構成要素は、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、中央処理装置（ＣＰＵ）、および／または分圧回路などの様々な種類の測定回路を含むことができる。ＰＣＢＡはまた、各々に回路が搭載される複数の層を含み得る。一部の層は主に接地層であってもよく、他の層は電源層であってもよく、さらに他の層は信号層であってもよく、ＥＳＣの動作を制御する様々なタイプの信号を提供する。

【0006】

基板処理チャンバ内の条件は、実装されるプロセス、および処理動作間に存在し得る条件に応じて、大きく変化する可能性がある。変化する条件には温度が含まれ、温度はＰＣＢＡ内の回路の動作温度範囲外まで変化する可能性がある。そのような温度条件は、ＰＣＢＡ回路が故障するか、その他の理由で動作を停止する可能性があるほど長い時間存在することがある。加えて、温度は短時間（例えば４分以内）での非常に広い範囲（例えば－４０℃～＋７０℃）にわたる変化を、長期間（ときには数日）にわたって継続的に繰り返す可能性がある。この周期的変化は、ＰＣＢＡの寿命の間ずっと起こると予測されている。温度が低くなると（－６０℃、または－８０℃、または－１４０℃まで下がることもある）、周期的変化の範囲がさらに広くなる可能性がある。

【0007】

さらに、温度の変動が大きいと、ＰＣＢＡ内の材料が大幅に膨張または収縮してしまう。ＰＣＢＡ内の様々な材料は、熱膨張係数が異なる（おそらく大きく異なる）。結果として、はんだ付けまたは他の方法で互いに取り付けられ得るこれらの材料は、異なる程度に膨張または収縮する可能性があり、それによってはんだまたは他の取付部にひずみを起こして疲労を引き起こす。このような疲労により、はんだ付けされた接続部が破損または場合によって緩む可能性があり、ＰＣＢＡの故障を招いて、結果として基板処理チャンバのダウンタイムを引き起こす。

【0008】

はんだ接合部の疲労などの影響を回避するために、ＰＣＢＡを比較的一定の温度に保つことが望ましい。しかし、例えば、ＰＣＢＡを加熱すると、基板処理チャンバの周囲部分が不要に加熱されることにもなり得る。

【0009】

ＰＣＢＡは、電圧または電流測定回路などの測定回路を含むことがあり、その性能は温度の関数として大きく変動する可能性がある。測定値自体が、温度の関数として大きく変化する可能性がある。ＰＣＢＡの測定回路の温度変動に制約がない場合、測定値の変動が、測定値自体の変動の結果なのか、または測定回路の性能の変化の結果なのか、それともその２つの組み合わせの結果なのかが明確でない場合がある。

【0010】

上記を考慮して、基板処理チャンバ内の他の場所の条件に影響を及ぼすことなく、局所的にＰＣＢＡを加熱する機構を提供することが望ましいであろう。また、ＰＣＢＡの温度または特定の構成要素の温度をあらかじめ定められた範囲内に維持することを促進する機構を提供することが望ましいであろう。

【発明の概要】

【0011】

１つの特徴によれば、基板処理システムは、基板処理チャンバと、基板処理チャンバ内に配置された台座と、台座上に配置された静電チャック（ＥＳＣ）とを含む。ＥＳＣは、ＥＳＣの動作を制御する回路を搭載する複数のプリント回路基板層で構成されるＰＣＢＡを含む。プリント回路基板層の１つまたは複数は、１つまたは複数の金属トレースを有するヒータ層を含む。この金属トレースは、銅であってもよく、１つまたは複数の残りのプリント回路基板層に熱を供給して回路をあらかじめ定められた温度範囲内に維持するよう十分にヒータ層の表面の一部またはすべてをカバーする。熱は、様々な他のプリント回路基板層の間で直接伝導されてもよいし、またはプリント回路基板層の様々な層に形成されるビアを通して伝導されてもよい。

【0012】

１つの特徴によれば、ＰＣＢＡの層には、電流が流れるとＰＣＢＡの一部または全体に熱を供給する１つまたは複数の金属トレース（一態様では、銅）が設けられる。

【0013】

１つの特徴において、単一の金属トレースが、単一のコントローラを有する単一の加熱素子として、前記層に設けられる。別の特徴において、複数の金属トレースが、単一のコントローラと並列の複数の加熱素子として、前記層に設けられる）。別の特徴において、１つまたは複数の金属トレースが、複数のコントローラを有する複数の加熱素子として、その層上の回路を接続する。

【0014】

１つの特徴において、ＰＣＢＡの様々な層の温度は、特定の帯域内で制御されるだろう。別の特徴において、帯域内の温度は、ＰＣＢＡの１つまたは複数の領域で維持されるだろうが、必ずしもＰＣＢＡの全領域で維持されるとは限らない。

【0015】

本開示を適用可能な他の分野は、詳細な説明、特許請求の範囲および図面から明らかになるであろう。詳細な説明および特定の例は、例示のみを目的としており、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0016】

本開示は、詳細な説明および添付の図面からより完全に理解されるであろう。

【0017】

【図1】図１は、基板処理チャンバの高レベル図である。

【0018】

【図2】図２は、ＰＣＢＡが内部に含まれている、基板処理チャンバ内の台座の高レベル分解図である。

【0019】

【図3】図３は、複数の層を示すため、若干分解した状態のＰＣＢＡを示した図である。

【0020】

【図4】図４は、一態様によるＰＣＢＡのより詳細な分解図である。

【0021】

【図5】図５は、一態様による金属トレースを示すＰＣＢＡの１つの層の図である。

【0022】

【図6】図６は、一態様による金属トレースを示すＰＣＢＡの１つの層の図である。

【0023】

【図7】図７は、一態様によるＰＣＢＡの１つの層の図である。

【0024】

【図8】図８は、一態様によるＰＣＢＡの別の層の図である。

【0025】

図面において、参照番号は、類似の要素および／または同一の要素を識別するために再度利用されることがある。

【発明を実施するための形態】

【0026】

図１は、台座１１０を含む基板処理チャンバ１００を示しており、台座１１０上に静電チャック（ＥＳＣ）１１５を搭載することができる。ウエハまたは基板１２０は、ＥＳＣ１１５上に位置決めされる。チャンバ１００の頂部において、導管１３０がプラズマをシャワーヘッド１３５に送り、シャワーヘッド１３５はプラズマをチャンバ１００内に分配する。図１では、導管１３０およびシャワーヘッド１３５は、プラズマ分配装置の単なる例として提供されている。正確な分配構造は、重要ではない。

【0027】

図２は、ＥＳＣ１１５の切断図であり、各半分を１１５Ａ、１１５Ｂで示す。ヒータ（例えば、コイルヒータまたはピクセル化されたヒータ）を含む様々な構造が、ＥＳＣ１１５内に含まれている。一態様では、ＰＣＢＡ２００をＥＳＣ１１５の底部寄りに設けてもよい。例示のため、ＰＣＢＡ２００のいくつかの層が図示されている。一態様では、本明細書でより詳細に後述するように、ＰＣＢＡ２００は、複数の層を備えた複雑な構造を有する。これらの層は、層ごとに異なる回路または他のアイテムを、層の片側または両側に有することができる。一部の層は、層内に形成されるビアを通して互いに接続されてもよい。

【0028】

図３は、一態様による、層２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、…、２００Ｎ、２００Ｏ、２００Ｐを有するＰＣＢＡ２００を示す。ここでは例示として、１６層を含むＰＣＢＡ２００が示されている。層の数は、これより多くても少なくてもよい。一態様では、後述するように、接地層、電源層、および信号層に加えて、１つまたは複数のヒータ層が含まれる。層２００Ａ、２００Ｂ、および２００Ｃのそれぞれに形成されるビア２５０は、後述するように、適切な層との接続を容易にすることができる。

【0029】

一態様では、例えば、ＰＣＢＡ全体の上半分と下半分にある外側層が接地面を構成し、内側層が様々な種類の電源回路、または信号回路を含むことができるという点で、層間に対称性があり得る。また、これらの層は、様々なビアを使用して互いに接続することができる。

【0030】

異なる層の構成および／または機能をより詳しく見ると、一態様では、図４において、頂部層２００Ａおよび底部層２００Ｐが、様々な構成要素がはんだ付けされるはんだ付けパッド、またはフットプリントを含む信号層を構成し得る。層２００Ｂおよび２００Ｏは、接地層とすることができる。層２００Ｃ、２００Ｄおよび層２００Ｍ、２００Ｎは、信号層とすることができる。層２００Ｅおよび２００Ｌは、さらなる接地層とすることができる。層２００Ｆおよび２００Ｋは、ヒータ層とすることができる。層２００Ｇは、さらなる接地層とすることができる。層２００Ｈ～２００Ｊは、送電層とすることができる。

【0031】

一態様では、ヒータ層２００Ｆの上にラミネート２１０Ａがあり、ヒータ層２００Ｋの下にラミネート２１０Ｂがある。これらのラミネートの厚さは、ＰＣＢＡ内の残りの層の間に存在するが図示されていないラミネート（例えば、層２００Ｐと２００Ｏの間のラミネート、層２００Ｏと２００Ｎの間のラミネート）の厚さより薄くてもよい。

【0032】

一態様では、層２００Ｂおよび２００Ｅは、接地面である。これらの接地面は、ビア２５０などの様々なビアを通して互いに接続することができる（層２００Ｈおよび２００Ｉに示したビア２５０は単なる例示にすぎない）。当業者には理解されるように、ＰＣＢＡ内の任意の層に、ＰＣＢＡ内の様々な層を適切に接続する任意の数のビア２５０があってもよい。

【0033】

一態様では、層２００Ｂおよび２００Ｅと同様に、層２００Ｌおよび２００Ｏは、接地面であり、同じくビア２５０などの様々なビアを通して互いに接続することができる。

【0034】

一態様では、ラミネート２１０Ａは、ヒータ層２００Ｆから接地層２００Ｅへの熱伝達を容易にする。ラミネート２１０Ｂは、ヒータ層２００Ｋから接地層２００Ｌへの熱伝達を容易にする。これら２つの薄いラミネートは、接地層２００Ｅ、２００Ｌへの熱伝達を容易にする。これらの層２００Ｅ、２００Ｌからの熱は、ビアを通して他の接地層２００Ｅおよび２００Ｌに、接地層２００Ｂ、２００Ｏに吸収されるため、これらの接地層２００Ｂ、２００Ｏからの熱を使用して、頂部層２００Ａおよび底部層２００Ｐを加熱することができる。

【0035】

ヒータ層２００Ｆは、図５に関して以下で説明されるように、金属トレース層を含む。一態様では、これらの金属トレース層は、銅である。別の態様では、接地層２００Ｂ、２００Ｏが頂部層２００Ａおよび底部層２００Ｐ上の信号に接地基準を提供する必要があるため、ヒータ層２００Ｆは、これらの金属トレース層を、例えば、接地層２００Ｂおよび２００Ｏとは別に含む。

【0036】

一態様では、ヒータ層２００Ｆをヒータ層２００Ｂに統合する、および／またはヒータ層２００Ｋをヒータ層２００Ｏに統合することが可能である。その結果、層を少なくすることができ、全体構造がより効率的になり得る。しかし、併合された層は、より複雑になる。

【0037】

一態様では、ヒータ層２００Ｆおよび２００Ｋは、同一のトレースを有する。各層は単一のトレースとすることができ、層２００Ｆのトレースの端部を層２００Ｋのトレースの端部に接続してもよい。ＤＣ電流を層２００Ｆのトレースの開始点に注入すると、電流は層２００Ｆのトレースの終点から流れ出て、次に層２００Ｋのトレースの終点に流入し、最終的に層２００Ｋのトレースの開始点から流れ出て帰還し、両方の層を加熱する。２つのヒータ層における電流の方向は正反対である。このようにして、他のプリント回路基板層、特にそれらの層で生成された信号に対する電磁干渉（ＥＭＩ）を低減することが可能である。別の表現をするならば、それらの他のプリント回路基板層における電磁機能（ＥＭＣ；Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）が改善される。

【0038】

図５は、（銅であり得る）金属トレース３００を有するヒータ層２００Ｆを示す。図５では複数の矢印がトレース３００を指しているが、一態様では、図５に示すように、トレース３００は１つである。図５は、回路を設けることができるヒータ層２００Ｆ上の様々な場所を通って延びるトレース３００を示す。一態様では、トレース３００は、ピン（ピン３２０など）の内側、外側、および間を通っている。これらのピンには、ドータボード（図示せず）を搭載するか、または集積回路デバイス（ＩＣ）をはんだ付けすることができる。トレース３００はプリント回路基板層２００Ｆ上の大部分の領域をカバーするので、電流をトレース３００に流すことによって生成された熱は、ヒータ層２００Ｆの表面全体に分配される。この分配方式は、前述のビア２５０の有無にかかわらず、層２００Ａ～２００Ｐの他の層全体に熱を分配させる１つの方法である。

【0039】

図５に示される金属（銅）トレース３００は１つであるが、異なる態様によれば、複数のそのようなトレース３００をヒータ層２００Ｆの異なる領域に設けてもよい。異なるトレース３００は、当業者によって認識される方法で、別々に制御されてもよい。異なるトレース３００を異なる時間に、または異なる程度に制御することにより、異なる領域が異なる量で、または異なる時間に選択的に加熱され、ＰＣＢＡ２００内のより効率的な温度制御を達成することができる。

【0040】

図６は、（銅であり得る）金属トレース３００を有するヒータ層２００Ｋを示す。図６では複数の矢印がトレース３００を指しているが、一態様では、図６に示すように、トレース３００は１つである。図６は、回路を設けることができるヒータ層２００Ｋ上の様々な場所を通って延びるトレース３００を示す。一態様では、トレース３００は、ピン（ピン３２０など）の内側、外側、および間を通っている。これらのピンには、ドータボード（図示せず）を搭載するか、または集積回路デバイス（ＩＣ）をはんだ付けすることができる。トレース３００はプリント回路基板層２００Ｋ上の大部分の領域をカバーするので、電流をトレース３００に流すことによって生成された熱は、ヒータ層２００Ｋの表面全体に分配される。この分配方式は、前述のビア２５０の有無にかかわらず、層２００Ａ～２００Ｐの他の層全体に熱を分配させる１つの方法である。

【0041】

図６に示される金属（銅）トレース３００は１つであるが、異なる態様によれば、複数のそのようなトレース３００をヒータ層２００Ｆの異なる領域に設けてもよい。異なるトレース３００は、当業者によって認識される方法で、別々に制御されてもよい。異なるトレース３００を異なる時間に、または異なる程度に制御することにより、異なる領域が異なる量で、または異なる時間に選択的に加熱され、ＰＣＢＡ２００内のより効率的な温度制御を達成することができる。図５および図６は、同様のトレース３００を示す。図６には、追加のトレース３１０が存在する。

【0042】

図７および図８は、ＰＣＢＡ２００内の他のプリント回路基板層を示し、これらのプリント回路基板層上に設けることができる異なるタイプの回路および構造を示している。一態様では、これらのプリント回路基板層は、ＰＣＢＡ２００内のどの位置にあってもよい。したがって、図７および図８のプリント回路基板層には、番号が付けられていない。

【0043】

本明細書で提供される開示に基づいて、当業者は温度制御の様々な例に精通することになるだろう。限定ではなく単に例として、ＰＣＢＡ２００に搭載された温度センサがあらかじめ定められた温度よりも低い温度またはあらかじめ定められた温度範囲外の温度を示すときに、ヒータ層２００Ｆ、２００Ｋをオンにすることも可能である。例えば、ＰＣＢＡ２００に搭載された測定デバイスからの読取値の変動を低減するために、ＰＣＢＡ２００の一部または全体の温度を１℃～５℃などの狭い範囲内に制御することが望ましい場合がある。

【0044】

複数のプリント回路基板層２００Ａ～２００Ｐの間にヒータ層２００Ｆ、２００Ｋを設けることには、とりわけ、以下の利点がある。第１に、熱の供給が、プリント回路基板層自体に局所的に行われる。外部から加熱する他の手法では、熱が望ましくなく、実際にチャンバ内の所望の温度と対抗する可能性がある場合でも、プリント回路基板層の外部の領域が加熱されることがある。先に触れたように、基板処理チャンバ１００内の温度にはかなりの変動があり得る。温度が非常に低い場合（例えば、－４０℃）、プリント回路基板層２００Ａ～２００Ｐを局所的に加熱し、チャンバ１００の他の部分を加熱しないことが望ましい。局所的な加熱による付随効果は、ＰＣＢＡ２００の外部の熱源を使用した加熱と比較して、電力効率が高くなることである。加えて、基板処理チャンバ１００内の他の場所において温度の周期的変化が望まれるならば、局所的な加熱によって、そのような周期的変化を可能にすることができる。その効果は、ＰＣＢＡ２００内の構成要素の加熱を、チャンバ１００内の他の構成要素の加熱から基本的に切り離すことである。例えば、エンクロージャのような構成要素は、非常に低温であること（例えば、摂氏マイナス４０度以下）が望まれる場合がある。

【0045】

第２に、プリント回路基板層２００Ａ～２００Ｐのいくつかで実施される機能は、様々な種類の電流および／または電圧測定を含む。このような測定は、異なる温度条件において変動する可能性がある。例えば、分圧回路の１つまたは複数の抵抗器の温度が上下すると、分圧器が測定する摂氏１度あたりの電流量に変動が生じる。ＰＣＢＡ２００の内部で加熱してＰＣＢＡ２００をあらかじめ定められた範囲内の温度に保つことによって、測定回路（例えば、分圧器）は安定して動作することができ、電流の変動が測定回路ではなく他の回路に起因することを意味する。この熱安定性の効果は、測定の精度および一貫性が高くなることである。

【0046】

第３に、図４を再び参照すると、ＰＣＢＡ２００内の温度範囲を制限することで、集積回路（ＩＣ）２２０をＰＣＢＡ２００内のプリント回路基板層２００Ａ～２００Ｐの適切な層に取り付けるはんだ接合部（はんだ接合部２４０など）の疲労を低減する。はんだ接合部の疲労の低減は、ＩＣ２２０が取り付けられているプリント回路基板層からＩＣ２２０が外れる可能性が低くなることを意味する。

【0047】

この今説明した利点の別の側面は、はんだ接合部だけでなく、熱膨張係数（ＴＣＥ）が大きく異なる可能性のあるＰＣＢＡ２００内の他の構成要素においても熱疲労を低減することである。

【0048】

第４に、図５および層２００Ｆなどのプリント回路基板層に搭載されたドータボードの例を再び見ると、そのようなドータボードは、大量の電流が流れる複数のピン（ばね式のポゴピンなど）を有することができる。結露および凍結などの大気条件により、回路があらかじめ定められた位置に固定され、接触が妨げられる場合がある。間隔および高電流が存在すると、アークが発生し、接点が破壊されたり、その他の理由でプリント回路基板が損傷する可能性がある。そのようなプリント回路基板をあらかじめ定められた温度範囲内に保つことで、そのような大気条件、および対応する壊滅的な損傷を防ぐことができる。

【0049】

第５に、トレース３００が全体にわたって広範に位置しているＰＣＢＡ２００内の１つまたは複数のヒータ層２００Ｆ、２００Ｋは、ＰＣＢＡ２００内の他のプリント回路基板層に対してシールド層として作用することができる。

【0050】

第６に、前述のように、１つまたは複数のヒータ層２００Ｆ、２００Ｋの異なる部分に複数のトレース３００を有することによって、ＰＣＢＡ２００の異なる領域の加熱を独立して制御することが可能となり、動作効率が一層高くなる。関連して、トレース３００がヒータ層２００Ｆ、２００Ｋの表面の大部分をカバーすることによって、１つの領域内においてもヒータ層２００Ｆ、２００Ｋ全体においても、より均一な加熱効果が得られる。特に比較的大きなＰＣＢＡ（例えば、直径が１０インチ（254mm））の場合、金属トレースの代わりに個別の抵抗器を有することで、ＰＣＢＡの隣接する領域ではなく離れたゾーンを加熱することができる。

【0051】

第７に、ヒータ層２００Ｆ、２００Ｋは、ＰＣＢＡ２００内の他の層と同じ電圧を使用して電力供給を受けることができる。あるいは、ヒータ層２００Ｆ、２００Ｋは、ＰＣＢＡ２００内の他の層におけるような電圧から導出される電圧を使用して電力供給を受けることができる。

【0052】

第８に、ヒータ層２００Ｆ、２００Ｋは、回路が結露または氷結のリスクから免れるように、ＰＣＢＡ上のすべての構成要素を含めたＰＣＢＡ全体を、凍結点より上、または音響金属板より上に保つことが可能である。

【0053】

前述の説明は、本質的に単に例示的であり、本開示、その適用、または使用を限定することを全く意図しないものである。本開示の広範な教示は、様々な形態で実装され得る。したがって、本開示は具体的な例を含むが、図面、明細書、および以下の特許請求の範囲を検討すると他の変更態様が自明となるので、本開示の真の範囲はそのような例に限定されるべきでない。本明細書で使用する場合、Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つという表現は、非排他的論理ＯＲを使用した論理（ＡまたはＢまたはＣ）の意味で解釈されるべきであり、「Ａの少なくとも１つ、Ｂの少なくとも１つ、およびＣの少なくとも１つ」の意味で解釈されるべきではない。方法における１つまたは複数のステップは、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）実行され得ることを理解されたい。

【0054】

いくつかの実施態様では、コントローラは、システムの一部であり、そのようなシステムは上述した例の一部であってもよい。そのようなシステムは、１つまたは複数の処理ツール、１つまたは複数のチャンバ、１つまたは複数の処理用プラットフォーム、および／または特定の処理構成要素（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ることができる。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、および処理後のシステム動作を制御するための電子機器と一体化されてもよい。そのような電子機器は「コントローラ」と呼ばれることがあり、１つまたは複数のシステムの様々な構成要素または副部品を制御してもよい。コントローラは、処理要件および／またはシステムのタイプに応じて、本明細書に開示されている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もよい。そのようなプロセスとしては、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）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体供給設定、位置および動作設定、ツールに対するウエハの搬入と搬出、ならびに、特定のシステムに接続または連動する他の搬送ツールおよび／またはロードロックに対するウエハの搬入と搬出が含まれる。

【0055】

広義には、コントローラは、命令を受信し、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、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もよい。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェアの形式のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されたチップ、および／または、１つまたは複数のマイクロプロセッサ、すなわちプログラム命令（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もよい。プログラム命令は、様々な個々の設定（またはプログラムファイル）の形式でコントローラに通信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、または半導体ウエハ用に、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もよい。動作パラメータは、いくつかの実施形態では、１つまたは複数の層、材料、金属、酸化物、ケイ素、二酸化ケイ素、表面、回路、および／またはウエハダイの製作における１つまたは複数の処理ステップを実現するため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もよい。

【0056】

コントローラは、いくつかの実施態様では、システムと統合されるか、システムに結合されるか、他の方法でシステムにネットワーク接続されるコンピュータの一部であってもよく、またはそのようなコンピュータに結合されてもよく、またはそれらの組み合わせであってもよい。例えば、コントローラは、「クラウド」内にあってもよいし、ファブホストコンピュータシステムのすべてもしくは一部であってもよい。これにより、ウエハ処理のリモートアクセスが可能となる。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、製作動作の現在の進捗状況を監視し、過去の製作動作の履歴を検討し、複数の製作動作から傾向または性能基準を検討し、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ステップを設定するか、または新しいプロセスを開始してもよい。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、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することができる。そのようなネットワークは、ローカルネットワークまたはインターネットを含んでいてもよい。リモートコンピュータは、パラメータおよび／また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ーフェースを含んでもよく、そのようなパラメータおよび／または設定は、その後リモートコンピュータからシステムに通信される。いくつかの例では、コントローラは命令をデータの形式で受信する。そのようなデータは、１つまたは複数の動作中に実施される各処理ステップのためのパラメータを特定するものである。パラメータは、実施されるプロセスのタイプ、およびコントローラが連動または制御するように構成されるツールのタイプに特有のものであってもよいことを理解されたい。したがって、上述したように、コントローラは、例えば、互いにネットワーク接続され共通の目的（本明細書に記載のプロセスおよび制御など）に向けて協働する１つまたは複数の個別のコントローラを備えることによって分散されてもよい。このような目的のための分散型コントローラの例として、チャンバ上の１つまたは複数の集積回路であって、（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）遠隔配置されておりチャンバにおけるプロセスを制御するよう組み合わせられる１つまたは複数の集積回路と通信するものが挙げられるであろう。

【0057】

限定はしないが、例示的なシステムは、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、洗浄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、追跡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／または製造に関連するか使用されてもよい任意の他の半導体処理システムを含んでもよい。

【0058】

上述のように、ツールによって実施される１つまたは複数のプロセスステップに応じて、コントローラは、１つまたは複数の他のツール回路もしくはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接するツール、近接するツール、工場全体に位置するツール、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内のツール場所および／もしくはロードポートに対してウエハの容器を搬入および搬出する材料搬送に使用されるツールと通信してもよい。
本発明は、たとえば、以下のような態様で実現することもできる。
適用例１：
基板処理チャンバと、基板を保持するため前記基板処理チャンバ内に設けられる静電チャック（ＥＳＣ）とを備える基板処理システムにおいて、
複数のプリント回路基板層を備えるプリント回路基板アセンブリ（ＰＣＢＡ）であって、前記複数のプリント回路基板層の１つまたは複数は、前記ＥＳＣの動作を制御する回路を搭載するように構成され、
前記複数のプリント回路基板層は、第１のプリント回路基板層であって、前記第１のプリント回路基板層の第１の領域をカバーする第１の金属トレースを含む第１のプリント回路基板層を備え、前記第１の金属トレースは、前記複数のプリント回路基板層の他の１つまたは複数の層に熱を供給し、前記回路をあらかじめ定められた温度範囲内に維持するために使用される、ＰＣＢＡ。
適用例２：
適用例１のＰＣＢＡであって、
前記複数のプリント回路基板層は、第２のプリント回路基板層であって、前記第２のプリント回路基板層の第２の領域をカバーする第２の金属トレースを含む第２のプリント回路基板層をさらに備え、前記第１および第２の金属トレースは、前記複数のプリント回路基板層の他の１つまたは複数の層に熱を供給し、前記回路を前記あらかじめ定められた温度範囲内に維持するために使用される、ＰＣＢＡ。
適用例３：
適用例１のＰＣＢＡであって、
前記第１の領域は、前記第１のプリント回路基板層の実質的にすべてをカバーする、ＰＣＢＡ。
適用例４：
適用例１のＰＣＢＡであって、
前記ＥＳＣの動作を制御する前記回路は、前記第１のプリント回路基板層に搭載された第１の回路を含む、ＰＣＢＡ。
適用例５：
適用例２のＰＣＢＡであって、
前記第２の領域は、前記第２のプリント回路基板層の実質的にすべてをカバーする、ＰＣＢＡ。
適用例６：
適用例２のＰＣＢＡであって、
前記ＥＳＣの動作を制御する前記回路は、前記第２のプリント回路基板層上の第２の回路を含む、ＰＣＢＡ。
適用例７：
適用例４のＰＣＢＡであって、
前記第１の金属トレースは、前記第１のプリント回路基板層に搭載された前記第１の回路を接続する、ＰＣＢＡ。
適用例８：
適用例６のＰＣＢＡであって、
前記第２の金属トレースは、前記第２のプリント回路基板層に搭載された前記第２の回路を接続する、ＰＣＢＡ。
適用例９：
適用例２のＰＣＢＡであって、
前記複数のプリント回路基板層は、接地層、電源層、および信号層を備え、前記第１および第２のプリント回路基板層は、前記接地層、前記電源層、および前記信号層の間に散在している、ＰＣＢＡ。
適用例１０：
適用例１のＰＣＢＡであって、
前記複数のプリント回路基板層は、スタックに配置され、前記第１のプリント回路基板層は、前記スタックの中央寄りに配置される、ＰＣＢＡ。
適用例１１：
適用例１０のＰＣＢＡであって、
前記複数のプリント回路基板層の２つ以上は、ビアを含み、前記ビアは、前記第１のプリント回路基板層内の前記第１の金属トレースから前記スタック内の他のプリント回路基板層に前記熱を伝導する、ＰＣＢＡ。
適用例１２：
適用例２のＰＣＢＡであって、
前記複数のプリント回路基板層は、スタックに配置され、前記第１および第２のプリント回路基板層は、前記スタックの中央寄りに配置される、ＰＣＢＡ。
適用例１３：
適用例１２のＰＣＢＡであって、
前記複数のプリント回路基板層の２つ以上は、ビアを含み、前記ビアは、前記第１のプリント回路基板層内の前記第１の金属トレースおよび第２のプリント回路基板層内の前記第２の金属トレースから前記スタック内の他のプリント回路基板層に前記熱を伝導する、ＰＣＢＡ。
適用例１４：
適用例１のＰＣＢＡであって、
前記第１のプリント回路基板層は、複数の金属トレースを有し、前記複数の金属トレースの各々は、前記第１のプリント回路基板層における対応する領域をカバーする、ＰＣＢＡ。
適用例１５：
適用例１４のＰＣＢＡであって、
前記複数の金属トレースの各々によって提供される熱の量は、独立して制御される、ＰＣＢＡ。
適用例１６：
適用例２のＰＣＢＡであって、
前記第１および第２のプリント回路基板層の各々は、複数の金属トレースを有し、前記複数の金属トレースの各々は、前記第１および第２のプリント回路基板層のそれぞれにおける対応する領域をカバーする、ＰＣＢＡ。
適用例１７：
適用例１６のＰＣＢＡであって、
前記複数の金属トレースの各々によって提供される熱の量は、独立して制御される、ＰＣＢＡ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】