WO2022224887A1 - ガス供給システム、基板処理装置、及びガス供給システムの運用方法 - Google Patents

ガス供給システム、基板処理装置、及びガス供給システムの運用方法 Download PDF

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gas supply
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pressure
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栄一 菅原
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東京エレクトロン株式会社
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    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally

Definitions

  • Exemplary embodiments of the present disclosure relate to a gas supply system, a substrate processing apparatus, and a method of operating the gas supply system.
  • Patent Document 1 discloses a plasma processing apparatus as a type of substrate processing apparatus.
  • a plasma processing apparatus includes a chamber and a mounting table.
  • a mounting table is provided in the chamber.
  • the mounting table is configured to support a substrate mounted thereon.
  • the plasma processing apparatus is configured to supply a heat transfer gas to a gap between the mounting table and the substrate to promote heat exchange between the mounting table and the substrate.
  • the present disclosure provides a technique for suppressing the consumption of heat transfer gas.
  • a gas delivery system comprising a gas supply line and a gas recovery line.
  • a gas supply line is configured to supply a heat transfer gas to a gap between the substrate support and the back surface of the substrate.
  • the gas supply line includes a first portion, a second portion, a third portion and a pressure controller.
  • the second portion is downstream with respect to the first portion.
  • a pressure controller is configured to regulate the pressure of the heat transfer gas and is connected between the first portion and the second portion.
  • a third portion connects the second portion and the gap.
  • a gas recovery line connects to the first portion and the second portion.
  • a gas recovery line includes a pump connected between the first portion and the second portion. The gas recovery line shares the third portion with the gas supply line.
  • a gas recovery line is configured to return the heat transfer gas from the second portion to the first portion.
  • FIG. 1 schematically illustrates a substrate processing apparatus according to one exemplary embodiment
  • FIG. 1 schematically illustrates a substrate processing apparatus according to one exemplary embodiment
  • FIG. 1 illustrates a gas delivery system according to one exemplary embodiment
  • FIG. 4 is a flow chart illustrating a gas delivery sequence according to one exemplary embodiment
  • 4 is a flow chart illustrating a gas shutdown sequence according to one exemplary embodiment
  • FIG. 4 illustrates a gas supply system according to another exemplary embodiment
  • FIG. 5 illustrates a gas supply system according to yet another exemplary embodiment
  • 4 is a flow chart illustrating a gas supply sequence according to another exemplary embodiment
  • 4 is a flow chart illustrating a gas shutdown sequence according to another exemplary embodiment
  • FIG. 5 illustrates a gas supply system according to yet another exemplary embodiment
  • 4 is a flow chart illustrating a gas delivery sequence in accordance with yet another exemplary embodiment
  • FIG. 4 is a flow chart illustrating a gas shutdown sequence in accordance with yet another exemplary embodiment
  • FIG. 5 illustrates a gas supply system according to yet another exemplary embodiment
  • 4 is a flow chart illustrating a gas delivery sequence in accordance with yet another exemplary embodiment
  • FIG. 4 is a flow chart illustrating a gas shutdown sequence in accordance with yet another exemplary embodiment
  • FIG. FIG. 5 illustrates a gas supply system according to yet another exemplary embodiment
  • a gas delivery system comprising a gas supply line and a gas recovery line.
  • a gas supply line is configured to supply a heat transfer gas to a gap between the substrate support and the back surface of the substrate.
  • the gas supply line includes a first portion, a second portion, a third portion and a pressure controller.
  • the second portion is downstream with respect to the first portion.
  • a pressure controller is configured to regulate the pressure of the heat transfer gas and is connected between the first portion and the second portion.
  • a third portion connects the second portion and the gap.
  • a gas recovery line connects to the first portion and the second portion.
  • a gas recovery line includes a pump connected between the first portion and the second portion. The gas recovery line shares the third portion with the gas supply line.
  • a gas recovery line is configured to return the heat transfer gas from the second portion to the first portion.
  • the heat transfer gas supplied to the gap between the substrate support and the back surface of the substrate is returned to the first portion of the gas supply line and reused. Therefore, consumption of heat transfer gas is suppressed.
  • the gas supply line and the gas return line share a third section with each other, and the heat transfer gas is returned to the first section from the second section, which connects to the third section. Therefore, an unintended increase in gas pressure in the third portion and the gap can be suppressed.
  • the gas return line may further include a gas passageway connected between the second portion and the pump, and an orifice that reduces the cross-sectional area of the gas passageway. good.
  • the gas recovery line may further include another gas flow path connected between the second portion and the pump.
  • the gas recovery line further includes a gas flow path connected between the second portion and the pump, and a valve capable of adjusting the opening of the gas flow path. good too.
  • the opening of the valve may be set to be less than fully open when the heat transfer gas is being supplied to the gap from the gas supply line.
  • the third portion may include a valve connected between the second portion and the substrate support.
  • the first portion may include a tank for storing heat transfer gas.
  • a gas recovery line may be configured to return the heat transfer gas to the tank.
  • the gas supply system may further comprise a pressure regulator.
  • the pressure regulator is configured to regulate the pressure of the heat transfer gas in the portion of the gas supply line upstream to the pressure controller.
  • the pressure regulator may include a pressure gauge and valve.
  • a pressure gauge is configured to measure the pressure of the heat transfer gas within the tank.
  • a valve is connected between the source of heat transfer gas and the first portion and opens and closes in response to the pressure measured by the pressure gauge.
  • the pressure regulator may set the pressure in the portion of the gas supply line upstream to the pressure controller to a pressure higher than the required supply pressure of the pressure controller.
  • the gas supply system may further comprise another gas supply line and another gas recovery line.
  • Another gas supply line is configured to supply a heat transfer gas to the gap.
  • Another gas supply line includes the first portion, another second portion, another pressure controller, and another third portion.
  • Another second portion is downstream with respect to the first portion.
  • Another pressure controller is configured to regulate the pressure of the heat transfer gas and is connected between the first portion and another second portion.
  • Another third portion connects another second portion and the gap.
  • Another gas recovery line is connected to the first portion and the separate second portion.
  • Another gas recovery line is connected between the first portion and another second portion.
  • Another gas recovery line is configured to return heat transfer gas from another second portion to the first portion.
  • a substrate processing apparatus comprises a substrate support and a gas supply system according to any of the exemplary embodiments described above.
  • the substrate support is configured to support a substrate placed thereon.
  • a gas supply system is configured to supply a heat transfer gas to a gap between the substrate support and the backside of the substrate.
  • a method of operating the gas supply system of any of the exemplary embodiments described above includes supplying a heat transfer gas to a gap between the substrate support and the back surface of the substrate via a gas supply line.
  • the method of operation further includes partially withdrawing the heat transfer gas from the second portion to the first portion with the gas recovery line as the heat transfer gas is being supplied to the gap.
  • FIG 1 and 2 are diagrams schematically showing a substrate processing apparatus according to one exemplary embodiment.
  • the substrate processing apparatus is a plasma processing system.
  • the plasma processing system includes a plasma processing apparatus 1 and a controller 2.
  • the plasma processing apparatus 1 includes a plasma processing chamber 10 , a substrate support 11 and a plasma generation section 12 .
  • Plasma processing chamber 10 has a plasma processing space.
  • the plasma processing chamber 10 also has at least one gas inlet for supplying at least one process gas to the plasma processing space and at least one gas outlet for exhausting gas from the plasma processing space.
  • the gas supply port is connected to a gas supply section 20, which will be described later, and the gas discharge port is connected to an exhaust system 40, which will be described later.
  • the substrate support 11 is arranged in the plasma processing space and has a substrate support surface for supporting the substrate.
  • the plasma generation unit 12 is configured to generate plasma from at least one processing gas supplied into the plasma processing space.
  • Plasma formed in the plasma processing space includes capacitively coupled plasma (CCP), inductively coupled plasma (ICP), ECR plasma (Electron-Cyclotron-resonance plasma), helicon wave excited plasma (HWP: Helicon Wave Plasma), surface wave plasma (SWP: Surface Wave Plasma), or the like.
  • Various types of plasma generators may also be used, including alternating current (AC) plasma generators and direct current (DC) plasma generators.
  • the AC signal (AC power) used in the AC plasma generator has a frequency within the range of 100 kHz to 10 GHz. Therefore, AC signals include RF (Radio Frequency) signals and microwave signals.
  • the RF signal has a frequency within the range of 200 kHz-150 MHz.
  • the controller 2 processes computer-executable instructions that cause the plasma processing apparatus 1 to perform the various steps described in this disclosure. Controller 2 may be configured to control elements of plasma processing apparatus 1 to perform the various processes described herein. In one embodiment, part or all of the controller 2 may be included in the plasma processing apparatus 1 .
  • the control unit 2 may include, for example, a computer 2a.
  • the computer 2a may include, for example, a processing unit (CPU: Central Processing Unit) 2a1, a storage unit 2a2, and a communication interface 2a3. Processing unit 2a1 can be configured to perform various control operations based on programs stored in storage unit 2a2.
  • the storage unit 2a2 may include RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), or a combination thereof.
  • the communication interface 2a3 may communicate with the plasma processing apparatus 1 via a communication line such as a LAN (Local Area Network).
  • the capacitively coupled plasma processing apparatus 1 includes a plasma processing chamber 10, a gas supply section 20, a power supply 30 and an exhaust system 40. As shown in FIG. Further, the plasma processing apparatus 1 includes a substrate support section 11 and a gas introduction section. The gas introduction is configured to introduce at least one process gas into the plasma processing chamber 10 .
  • the gas introduction section includes a showerhead 13 .
  • a substrate support 11 is positioned within the plasma processing chamber 10 .
  • the showerhead 13 is arranged above the substrate support 11 . In one embodiment, showerhead 13 forms at least a portion of the ceiling of plasma processing chamber 10 .
  • the plasma processing chamber 10 has a plasma processing space 10 s defined by a showerhead 13 , side walls 10 a of the plasma processing chamber 10 and a substrate support 11 . Side wall 10a is grounded.
  • the showerhead 13 and substrate support 11 are electrically insulated from the housing of the plasma processing chamber 10 .
  • the substrate support section 11 includes a body section 111 and a ring assembly 112 .
  • the body portion 111 has a central region (substrate support surface) 111 a for supporting the substrate (wafer) W and an annular region (ring support surface) 111 b for supporting the ring assembly 112 .
  • the annular region 111b of the body portion 111 surrounds the central region 111a of the body portion 111 in plan view.
  • the substrate W is arranged on the central region 111 a of the main body 111
  • the ring assembly 112 is arranged on the annular region 111 b of the main body 111 so as to surround the substrate W on the central region 111 a of the main body 111 .
  • body portion 111 includes a base and an electrostatic chuck.
  • the base includes an electrically conductive member.
  • the conductive member of the base functions as a lower electrode.
  • An electrostatic chuck is arranged on the base.
  • the upper surface of the electrostatic chuck has a substrate support surface 111a.
  • Ring assembly 112 includes one or more annular members. At least one of the one or more annular members is an edge ring.
  • the substrate supporter 11 may include a temperature control module configured to control at least one of the electrostatic chuck, the ring assembly 112, and the substrate W to a target temperature.
  • the temperature control module may include heaters, heat transfer media, flow paths, or combinations thereof.
  • the showerhead 13 is configured to introduce at least one processing gas from the gas supply unit 20 into the plasma processing space 10s.
  • the showerhead 13 has at least one gas supply port 13a, at least one gas diffusion chamber 13b, and a plurality of gas introduction ports 13c.
  • the processing gas supplied to the gas supply port 13a passes through the gas diffusion chamber 13b and is introduced into the plasma processing space 10s through a plurality of gas introduction ports 13c.
  • showerhead 13 also includes a conductive member.
  • a conductive member of the showerhead 13 functions as an upper electrode.
  • the gas introduction part may include one or more side gas injectors (SGI: Side Gas Injector) attached to one or more openings formed in the side wall 10a.
  • SGI Side Gas Injector
  • the gas supply unit 20 may include at least one gas source 21 and at least one flow controller 22.
  • gas supply 20 is configured to supply at least one process gas from respective gas sources 21 through respective flow controllers 22 to showerhead 13 .
  • Each flow controller 22 may include, for example, a mass flow controller or a pressure controlled flow controller.
  • gas supply 20 may include at least one flow modulation device for modulating or pulsing the flow rate of at least one process gas.
  • Power supply 30 includes an RF power supply 31 coupled to plasma processing chamber 10 via at least one impedance matching network.
  • the RF power supply 31 is configured to supply at least one RF signal (RF power), such as a source RF signal and a bias RF signal, to the conductive members of the substrate support 11 and/or the conductive members of the showerhead 13. be done.
  • RF power RF signal
  • the RF power supply 31 can function as at least part of the plasma generator 12 .
  • a bias potential is generated in the substrate W, and ion components in the formed plasma can be drawn into the substrate W.
  • the RF power supply 31 includes a first RF generator 31a and a second RF generator 31b.
  • the first RF generator 31a is coupled to the conductive member of the substrate support 11 and/or the conductive member of the showerhead 13 via at least one impedance matching circuit to provide a source RF signal for plasma generation (source RF electrical power).
  • the source RF signal has a frequency within the range of 13 MHz to 150 MHz.
  • the first RF generator 31a may be configured to generate multiple source RF signals having different frequencies. The generated one or more source RF signals are provided to conductive members of the substrate support 11 and/or conductive members of the showerhead 13 .
  • the second RF generator 31b is coupled to the conductive member of the substrate support 11 via at least one impedance matching circuit and configured to generate a bias RF signal (bias RF power).
  • the bias RF signal has a lower frequency than the source RF signal.
  • the bias RF signal has a frequency within the range of 400 kHz to 13.56 MHz.
  • the second RF generator 31b may be configured to generate multiple bias RF signals having different frequencies.
  • One or more bias RF signals generated are provided to the conductive members of the substrate support 11 .
  • at least one of the source RF signal and the bias RF signal may be pulsed.
  • Power supply 30 may also include a DC power supply 32 coupled to plasma processing chamber 10 .
  • the DC power supply 32 includes a first DC generator 32a and a second DC generator 32b.
  • the first DC generator 32a is connected to a conductive member of the substrate support 11 and configured to generate the first DC signal.
  • the generated first DC signal is applied to the conductive member of substrate support 11 .
  • the first DC signal may be applied to other electrodes, such as electrodes in an electrostatic chuck.
  • the second DC generator 32b is connected to the conductive member of the showerhead 13 and configured to generate the second DC signal.
  • the generated second DC signal is applied to the conductive members of showerhead 13 .
  • the first and second DC signals may be pulsed. Note that the first and second DC generators 32a and 32b may be provided in addition to the RF power supply 31, and the first DC generator 32a may be provided instead of the second RF generator 31b. good.
  • the exhaust system 40 may be connected to a gas exhaust port 10e provided at the bottom of the plasma processing chamber 10, for example.
  • Exhaust system 40 may include a pressure regulating valve and a vacuum pump.
  • the pressure regulating valve regulates the pressure in the plasma processing space 10s.
  • Vacuum pumps may include turbomolecular pumps, dry pumps, or combinations thereof.
  • FIG. 3 is a diagram of a gas supply system according to one exemplary embodiment.
  • the gas supply system 50 shown in FIG. 3 can be employed in a substrate processing apparatus such as the plasma processing apparatus 1, for example.
  • the gas supply system 50 includes a gas supply line 51 and a gas recovery line 52 .
  • the gas supply line 51 is configured to supply a heat transfer gas (for example, helium gas) to the gap between the substrate supporting portion 11 and the back surface of the substrate W. As shown in FIG.
  • the gas supply line 51 includes a first portion P1, a second portion P2, a third portion P3, and a pressure controller PC.
  • the first part P1 provides a gas flow path connected to a source GS of heat transfer gas.
  • the second portion P2 is downstream of the first portion P1.
  • the second portion P2 provides a gas flow path for the heat transfer gas.
  • a pressure controller PC is connected between the first part P1 and the second part P2.
  • a third portion P3 is downstream of the second portion P2 and provides a gas flow path for the heat transfer gas.
  • the third portion P3 connects the second portion P2 and the gap between the substrate supporting portion 11 and the back surface of the substrate W to each other.
  • heat transfer gas is directed from source GS to substrate support 11 and substrate W through first portion P1, pressure controller PC, second portion P2, and third portion P3. It is supplied to the gap between the back surface.
  • the first portion P1 may include the tank TA.
  • Tank TA is a vessel in which heat transfer gas is stored.
  • valve V1 and pressure regulator PR may be connected between first portion P1 and source GS.
  • the valve V1 may be an open/close valve or a valve whose opening degree can be adjusted.
  • the pressure regulator PR is configured to regulate the pressure of the heat transfer gas in the upstream (primary) portion of the gas supply line 51 with respect to the pressure controller PC.
  • pressure regulator PR may be a pressure regulator.
  • the pressure regulator PR may set the pressure of the heat transfer gas in the portion of the gas supply line 51 upstream to the pressure controller PC to a pressure higher than the required supply pressure of the pressure controller PC.
  • the required supply pressure of the pressure controller PC can be greater than or equal to the maximum pressure of the heat transfer gas output by the pressure controller PC.
  • the pressure of the heat transfer gas that the pressure regulator PR outputs to the upstream portion of the pressure controller PC in the gas supply line 51 is designated to the pressure regulator PR by the controller 2, for example.
  • the pressure controller PC is configured to control the pressure of the heat transfer gas output downstream (secondary side) in the gas supply line 51 .
  • the pressure of the heat transfer gas that the pressure controller PC outputs to its downstream side is designated to the pressure controller PC by the controller 2, for example.
  • a valve V21 may be connected between the first portion P1 and the pressure controller PC.
  • a valve V22 may also be connected between the pressure controller PC and the second part P2.
  • Each of the valve V21 and the valve V22 may be an open/close valve, or may be a valve whose opening degree is adjustable.
  • the gas recovery line 52 is connected to the first portion P1 and the second portion P2.
  • Gas recovery line 52 includes a gas flow path connected between first portion P1 and second portion P2.
  • Gas recovery line 52 further includes pump PU.
  • Pump PU is connected between first portion P ⁇ b>1 and second portion P ⁇ b>2 and forms part of the gas flow path of gas recovery line 52 .
  • a gas recovery line 52 is configured to return heat transfer gas from the second portion P2 to the first portion P1.
  • gas recovery line 52 is configured to return heat transfer gas from second portion P2 to tank TA.
  • Gas recovery line 52 shares third portion P3 with gas supply line 51 .
  • gas recovery line 52 may include first recovery line 521 and second recovery line 522 .
  • a first recovery line 521 provides a gas flow path connecting the second portion P2 and the pump PU.
  • First recovery line 521 further includes valve V3 and orifice OF.
  • Valve V3 and orifice OF partially configure the gas flow path of first recovery line 521 .
  • the valve V3 may be an open/close valve or a valve whose opening degree can be adjusted.
  • the orifice OF reduces the cross-sectional area of the gas flow path of the first recovery line 521 .
  • the second recovery line 522 provides another gas flow path connecting the second portion P2 and the pump PU. That is, the first recovery line 521 and the second recovery line 522 are connected in parallel between the second portion P2 and the pump PU.
  • Second recovery line 522 further includes valve V4.
  • Valve V4 partially configures the gas flow path of second recovery line 522 .
  • the valve V4 may be an open/close valve or a valve whose opening degree can be adjusted.
  • the second collection line 522 does not include an orifice. That is, the minimum cross-sectional area of the gas flow path of the second recovery line 522 is larger than the minimum cross-sectional area of the gas flow path of the first recovery line 521 .
  • the operating method includes a step of supplying a heat transfer gas to the gap between the substrate supporting portion 11 and the back surface of the substrate W through the gas supply line 51 .
  • the method of operation further includes partially withdrawing the heat transfer gas from the second portion P2 to the first portion P1 by the gas recovery line 52 as the heat transfer gas is being supplied to the gap.
  • FIG. 4 is a flow chart illustrating a gas delivery sequence according to one exemplary embodiment.
  • Each part of the gas supply system 50 can be controlled by the controller 2 in the gas supply sequence.
  • the heat transfer gas is supplied to the gap between the substrate supporting portion 11 and the back surface of the substrate W through the gas supply line 51 . Further, the heat transfer gas is partially returned from the second portion P2 to the first portion P1 by the gas recovery line 52 by executing the gas supply sequence.
  • valve V1 is first opened (step 401).
  • Valve V21, valve V22, and valve V3 are then opened (step 402).
  • the pressure controller PC controls the pressure of the heat transfer gas (step 403).
  • the pump PU is operated to return a portion of the heat transfer gas from the second portion P2 back to the first portion P1.
  • the heat transfer gas at the specified pressure is supplied to the gap between the substrate support 11 and the back surface of the substrate W.
  • the heat transfer gas is also partially returned from the second portion P2 to the first portion P1 by the gas recovery line 52 .
  • FIG. 5 is a flow chart illustrating a gas shutdown sequence according to one exemplary embodiment.
  • Each part of the gas supply system 50 can be controlled by the controller 2 in the gas stop sequence.
  • the controller 2 By executing the gas stop sequence, the supply of the heat transfer gas by the gas supply system 50 is stopped.
  • valves V21 and V3 are first closed (step 501).
  • Valve V4 is then opened (step 502).
  • valves V22 and V4 are closed (step 504).
  • Valve V1 is then closed (step 505).
  • the pump PU is activated to return the heat transfer gas to the first portion P1. Due to this gas stop sequence, the supply of the heat transfer gas to the gap between the substrate supporting portion 11 and the back surface of the substrate W is stopped. Also, the heat transfer gas in the second portion P2, the third portion P3, and the gas recovery line 52 of the gas supply system 50 is returned into the first portion P1 (eg, tank TA).
  • the heat transfer gas supplied to the gap between the substrate supporting portion 11 and the back surface of the substrate W is returned to the first portion P1 of the gas supply line 51, and used. Therefore, consumption of heat transfer gas is suppressed.
  • the gas supply line 51 and the gas recovery line 52 share a third portion P3 with each other, and the heat transfer gas is returned to the first portion P1 from the second portion P2 connected to the third portion P3. be Therefore, an unintended increase in gas pressure in the third portion P3 and the gap can be suppressed. Further, the gas supply line 51 and the gas recovery line 52 share the third portion P3, thereby simplifying the gas line configuration.
  • FIG. 6 is a diagram of a gas supply system according to another exemplary embodiment;
  • a gas supply system 50B shown in FIG. 6 can be employed in a substrate processing apparatus such as the plasma processing apparatus 1, for example.
  • pressure regulator PR includes valve V1 and pressure gauge PM.
  • a pressure gauge PM is arranged to measure the pressure in the tank TA. The opening/closing or degree of opening of the valve V1 is controlled by the controller 2 so that the pressure measured by the pressure gauge PM becomes a specified pressure.
  • Each other configuration of the gas supply system 50B is identical to the corresponding configuration of the gas supply system 50B.
  • the operation method, gas supply sequence, and gas stop sequence described above can also be applied to the gas supply system 50B.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a gas supply system according to yet another exemplary embodiment
  • a gas supply system 50C shown in FIG. 7 can be employed in a substrate processing apparatus such as the plasma processing apparatus 1, for example.
  • a third portion P3 of gas delivery system 50C includes valve V6.
  • the valve V6 partially configures the gas flow path of the third portion P3.
  • the valve V6 may be an open/close valve or a valve whose opening degree can be adjusted.
  • Gas supply system 50C does not include valve V22.
  • Each of the other configurations of gas supply system 50C are identical to the corresponding configurations of gas supply system 50C.
  • the operation method described above can also be applied to the gas supply system 50C.
  • FIG. 8 is a flow chart showing a gas supply sequence according to another exemplary embodiment.
  • valve V1 in the gas supply sequence applied to the gas supply system 50C, valve V1 is first opened (step 801).
  • Valve V21, valve V3, and valve V6 are then opened (step 802).
  • the valve V4 is closed while the gas supply sequence is being executed.
  • the pressure controller PC then controls the pressure of the heat transfer gas (step 803).
  • the pump PU is operated to return a portion of the heat transfer gas from the second portion P2 back to the first portion P1.
  • FIG. 9 is a flow chart showing a gas shutdown sequence according to another exemplary embodiment.
  • valves V21, V3, and V6 are first closed (step 901).
  • Valve V4 is then opened (step 902).
  • valve V4 is closed (step 904).
  • Valve V1 is then closed (step 905).
  • the pump PU is activated to return the heat transfer gas to the first portion P1.
  • the gas supply system 50C prevents the process gas in the plasma processing chamber 10 from returning to the first portion P1 during execution of the gas stop sequence.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a gas supply system according to yet another exemplary embodiment
  • a gas supply system 50D shown in FIG. 10 can be employed in a substrate processing apparatus such as the plasma processing apparatus 1, for example.
  • the gas recovery line 52 does not include the first recovery line 521 and the second recovery line 522, and is a single gas line connected between the second portion P2 and the pump PU. Provides a flow path.
  • the gas recovery line 52 includes a valve V3C whose opening can be adjusted. Valve V3C forms part of the single gas flow path of gas recovery line 52 .
  • Each other configuration of gas supply system 50D is identical to the corresponding configuration of gas supply system 50.
  • FIG. Moreover, the operation method described above can also be applied to the gas supply system 50D.
  • FIG. 11 is a flow chart showing a gas supply sequence according to yet another exemplary embodiment.
  • valve V1 in the gas supply sequence applied to the gas supply system 50D, valve V1 is first opened (step 1101).
  • Valve V21, valve V22, and valve V3C are then opened (step 1102).
  • the opening of valve V3C is set to less than full opening to return a small amount of heat transfer gas from second portion P2 to first portion P1.
  • the pressure controller PC then controls the pressure of the heat transfer gas (step 1103).
  • the pump PU is operated to return a portion of the heat transfer gas from the second portion P2 back to the first portion P1.
  • FIG. 12 is a flow chart showing a gas shutdown sequence according to yet another exemplary embodiment.
  • the valve V21 in the gas stop sequence applied to the gas supply system 50D, the valve V21 is first closed (step 1202).
  • Valve V3C is then opened (step 1202).
  • the opening of the valve V3C is set to a higher opening than that during execution of the gas supply sequence, for example, fully open.
  • valves V22 and V3C are closed (step 1204).
  • Valve V1 is then closed (step 1205).
  • the pump PU is activated to return the heat transfer gas to the first portion P1.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a gas supply system according to yet another exemplary embodiment
  • a gas supply system 50E shown in FIG. 13 can be employed in a substrate processing apparatus such as the plasma processing apparatus 1, for example.
  • the gas supply system 50E further includes a gas supply line 51E and a gas recovery line 52E.
  • the gas supply line 51E like the gas supply line 51, is configured to supply a heat transfer gas to the gap between the substrate supporting portion 11 and the back surface of the substrate W.
  • the gas supply line 51E includes a second portion P2E, a pressure controller PCE and a third portion P3E. Gas supply line 51E shares first portion P1 with gas supply line 51 .
  • the second portion P2E is downstream of the first portion P1.
  • the second portion P2E provides a gas flow path for the heat transfer gas.
  • a pressure controller PCE is connected between the first part P1 and the second part P2E.
  • the pressure controller PCE is configured to control the pressure of the heat transfer gas output downstream thereof in the gas supply line 51E.
  • the pressure of the heat transfer gas that the pressure controller PCE outputs to its downstream side is designated by the controller 2 to the pressure controller PCE, for example.
  • pressure controller PCE is connected to first part P1 via valve V21.
  • the pressure controller PCE is also connected to the second part P2E via valve V22E.
  • the valve V22E may be an open/close valve or a valve whose degree of opening can be adjusted.
  • the third portion P3E is downstream of the second portion P2E and provides a gas flow path for the heat transfer gas.
  • the third portion P3E connects the second portion P2E and the gap between the substrate supporting portion 11 and the back surface of the substrate W to each other.
  • heat transfer gas is directed from source GS to substrate support 11 and substrate W through first portion P1, pressure controller PCE, second portion P2E, and third portion P3E. It is supplied to the gap between the back surface.
  • the gas recovery line 52E is connected to the first portion P1 and the second portion P2E.
  • Gas recovery line 52E includes a gas flow path connected between first portion P1 and second portion P2E.
  • Gas recovery line 52E shares pump PU with gas recovery line 52 .
  • the pump PU partially configures the gas flow path of the gas recovery line 52 and the gas flow path of the gas recovery line 52E.
  • a gas recovery line 52E is configured to return heat transfer gas from the second portion P2E to the first portion P1.
  • gas recovery line 52E is configured to return gas from second portion P2E to tank TA.
  • Gas recovery line 52E shares a third portion P3E with gas supply line 51E.
  • the gas recovery line 52E may include a first recovery line 521E and a second recovery line 522E.
  • the first recovery line 521E provides a gas flow path connecting the second portion P2E and the pump PU.
  • First collection line 521E further includes valve V3E and orifice OFE.
  • Valve V3E and orifice OFE partially form the gas flow path of first recovery line 521E.
  • the valve V3E may be an open/close valve or a valve whose opening degree can be adjusted.
  • the orifice OFE reduces the cross-sectional area of the gas flow path of the first recovery line 521E.
  • the second recovery line 522E provides another gas flow path connecting the second portion P2E and the pump PU. That is, the first recovery line 521E and the second recovery line 522E are connected in parallel between the second portion P2E and the pump PU. Second recovery line 522E further includes valve V4E. Valve V4E partially configures the gas flow path of second recovery line 522E.
  • the valve V4E may be an open/close valve or a valve whose opening degree can be adjusted. Note that the second recovery line 522E does not include an orifice. That is, the minimum cross-sectional area of the gas channel of the second recovery line 522E is larger than the minimum cross-sectional area of the gas channel of the first recovery line 521E.
  • each other configuration of the gas supply system 50E is identical to the corresponding configuration of the gas supply system 50.
  • the operation method described above can also be applied to the gas supply system 50E.
  • the operating method includes a step of supplying a heat transfer gas to the gap between the substrate supporting portion 11 and the back surface of the substrate W through the gas supply lines 51 and 51E.
  • the method of operation includes partially recovering the heat transfer gas from the second portions P2 and P2E to the first portion P1 by the gas recovery lines 52 and 52E as the heat transfer gas is supplied to the gap. Including further.
  • each part of the gas supply system 50E can be controlled by the controller 2.
  • the heat transfer gas is supplied to the gap between the substrate supporting portion 11 and the back surface of the substrate W through the gas supply lines 51 and 51E.
  • the gas supply sequence is also performed such that the heat transfer gas is partially returned from the second portions P2 and P2E to the first portion P1 by the gas recovery lines 52 and 52E.
  • FIG. 14 is a flow chart showing a gas supply sequence according to yet another exemplary embodiment.
  • valve V1 in the gas supply sequence applied to the gas supply system 50E, valve V1 is first opened (step 1401).
  • Valve V21, valve V22, valve V22E, valve V3, and valve V3E are then opened (step 1402). It should be noted that the valves V4 and V4E are closed while the gas supply sequence is being executed.
  • the pressure of the heat transfer gas is then controlled by pressure controllers PC and PCE (step 1403).
  • the pump PU is operated to return a portion of the heat transfer gas from the second portions P2 and P2E to the first portion P1.
  • the heat transfer gas at the specified pressure is supplied to the gap between the substrate support 11 and the back surface of the substrate W. As shown in FIG. Heat transfer gas is also partially returned to the first portion P1 from the second portions P2 and P2E by gas return lines 52 and 52E.
  • each part of the gas supply system 50E can be controlled by the controller 2.
  • the controller 2 By executing the gas stop sequence, the supply of the heat transfer gas by the gas supply system 50E is stopped.
  • FIG. 15 is a flow chart showing a gas shutdown sequence according to yet another exemplary embodiment.
  • valves V21, V3, and V3E are first closed (step 1501). Valves V4 and V4E are then opened (step 1502). Then, after waiting a desired amount of time (step 1503), valves V22, V22E, V4, and V4E are closed (step 1504). Valve V1 is then closed (step 1505).
  • the pump PU is activated to return the heat transfer gas to the first portion P1. Due to this gas stop sequence, the supply of the heat transfer gas to the gap between the substrate supporting portion 11 and the back surface of the substrate W is stopped. Also, the heat transfer gas in the second portions P2 and P2E, the third portions P3 and P3E, and the gas recovery lines 52 and 52E of the gas supply system 50 is transferred into the first portion P1 (e.g., tank TA). returned.
  • the first portion P1 e.g., tank TA
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a gas supply system according to yet another exemplary embodiment
  • a gas supply system 50F shown in FIG. 16 differs from the gas supply system 50 in that it further includes a pressure intensifier PI, a filter FT, and a check valve CV.
  • a pressure intensifier PI, a filter FT and a check valve CV are connected between the pump PU and the first part P1 (eg tank TA).
  • Pump PU may be a turbomolecular pump.
  • each of the gas supply systems according to the various embodiments described above may further include a pressure intensifier PI, a filter FT, and a check valve CV, similar to the gas supply system 50F.
  • the pressure intensifier PI increases the pressure of the gas recovered by the gas recovery line 52 .
  • the gas pressurized by the pressure intensifier PI is returned to the first portion P1 (eg tank TA).
  • the pressure intensifier PI may be a dry pump, compressor, or the like.
  • the check valve CV is provided to prevent backflow of gas from the gas supply line 51 to the gas recovery line 52 .
  • a filter FT is connected between the check valve CV and the pressure intensifier PI. The filter FT is configured to trap and remove components other than the heat transfer gas.
  • the components removed by the filter FT are oil in the pressure intensifier PI, mechanical dust in the exhaust system, dust from the back surface of the substrate and the substrate support (e.g., electrostatic chuck), degassing from the piping, and residues in the chamber. May contain gas.
  • gas supply systems of the various embodiments described above may be employed in substrate processing apparatuses other than plasma processing apparatuses.
  • gas supply system 50E includes two gas supply lines and two gas recovery lines
  • the gas supply system includes three or more gas supply lines and three or more gas recovery lines. May contain lines.
  • an exhaust device may be connected to the second recovery line 522 between the valve V4 and the pump PU.
  • At least one other gas supply line may be connected to the gas flow path of the gas supply line 51 between the valve V21 and the pressure controller PC.
  • At least one additional gas supply line is provided to supply heat transfer gas to a gap between the substrate support of the at least one additional substrate processing apparatus and the back surface of the substrate.
  • At least one further gas supply line like gas supply line 51, may include a pressure controller, a valve, a second portion, and a third portion. The pressure controller, the valve, the second portion, and the third portion in the at least one other gas supply line are between the valve V21 and the substrate support of the at least one other substrate processing apparatus and the back surface of the substrate. connected across the gap.
  • a first recovery line and a second recovery line may be connected between the second portion of at least one other gas supply line and the pump PU, similar to the gas recovery line 52 .

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Abstract

開示されるガス供給システムは、ガス供給ライン及びガス回収ラインを備える。ガス供給ラインは、基板支持部と基板の裏面との間の間隙に伝熱ガスを供給する。ガス供給ラインは、第１の部分、第２の部分、第３の部分、及び圧力制御器を含む。第２の部分は、第１の部分に対して下流側にある。圧力制御器は、伝熱ガスの圧力を調整するように構成されており、第１の部分と第２の部分との間で接続されている。第３の部分は、第２の部分と間隙とを接続する。ガス回収ラインは、第１の部分と第２の部分に接続する。ガス回収ラインは、第１の部分と第２の部分との間で接続されたポンプを含む。ガス回収ラインは、第３の部分をガス供給ラインと共有している。ガス回収ラインは、伝熱ガスを第２の部分から第１の部分に戻す。

Description

ガス供給システム、基板処理装置、及びガス供給システムの運用方法
　本開示の例示的実施形態は、ガス供給システム、基板処理装置、及びガス供給システムの運用方法に関するものである。
　基板処理装置が基板に対する加工のために用いられている。下記の特許文献１は、基板処理装置の一種としてプラズマ処理装置を開示している。プラズマ処理装置は、チャンバ及び載置台を備える。載置台は、チャンバ内に設けられている。載置台は、その上に載置される基板を支持するように構成されている。プラズマ処理装置は、載置台と基板との間の熱交換を促進するために、載置台と基板との間の間隙に伝熱ガスを供給するように構成されている。
特開２０１５－４１４５１号公報
　本開示は、伝熱ガスの消費を抑制する技術を提供する。
　一つの例示的実施形態において、ガス供給システムが提供される。ガス供給システムは、ガス供給ライン及びガス回収ラインを備える。ガス供給ラインは、基板支持部と基板の裏面との間の間隙に伝熱ガスを供給するように構成されている。ガス供給ラインは、第１の部分、第２の部分、第３の部分、及び圧力制御器を含む。第２の部分は、第１の部分に対して下流側にある。圧力制御器は、伝熱ガスの圧力を調整するように構成されており、第１の部分と第２の部分との間で接続されている。第３の部分は、第２の部分と上記間隙とを接続する。ガス回収ラインは、第１の部分と第２の部分に接続する。ガス回収ラインは、第１の部分と第２の部分との間で接続されたポンプを含む。ガス回収ラインは、上記第３の部分をガス供給ラインと共有している。ガス回収ラインは、伝熱ガスを第２の部分から第１の部分に戻すように構成されている。
　一つの例示的実施形態によれば、伝熱ガスの消費を抑制することが可能となる。
一つの例示的実施形態に係る基板処理装置を概略的に示す図である。 一つの例示的実施形態に係る基板処理装置を概略的に示す図である。 一つの例示的実施形態に係るガス供給システムを示す図である。 一つの例示的実施形態に係るガス供給シーケンスを示すフローチャートである。 一つの例示的実施形態に係るガス停止シーケンスを示すフローチャートである。 別の例示的実施形態に係るガス供給システムを示す図である。 更に別の例示的実施形態に係るガス供給システムを示す図である。 別の例示的実施形態に係るガス供給シーケンスを示すフローチャートである。 別の例示的実施形態に係るガス停止シーケンスを示すフローチャートである。 更に別の例示的実施形態に係るガス供給システムを示す図である。 更に別の例示的実施形態に係るガス供給シーケンスを示すフローチャートである。 更に別の例示的実施形態に係るガス停止シーケンスを示すフローチャートである。 更に別の例示的実施形態に係るガス供給システムを示す図である。 更に別の例示的実施形態に係るガス供給シーケンスを示すフローチャートである。 更に別の例示的実施形態に係るガス停止シーケンスを示すフローチャートである。 更に別の例示的実施形態に係るガス供給システムを示す図である。
　以下、種々の例示的実施形態について説明する。
　一つの例示的実施形態において、ガス供給システムが提供される。ガス供給システムは、ガス供給ライン及びガス回収ラインを備える。ガス供給ラインは、基板支持部と基板の裏面との間の間隙に伝熱ガスを供給するように構成されている。ガス供給ラインは、第１の部分、第２の部分、第３の部分、及び圧力制御器を含む。第２の部分は、第１の部分に対して下流側にある。圧力制御器は、伝熱ガスの圧力を調整するように構成されており、第１の部分と第２の部分との間で接続されている。第３の部分は、第２の部分と上記間隙とを接続する。ガス回収ラインは、第１の部分と第２の部分に接続する。ガス回収ラインは、第１の部分と第２の部分との間で接続されたポンプを含む。ガス回収ラインは、上記第３の部分をガス供給ラインと共有している。ガス回収ラインは、伝熱ガスを第２の部分から第１の部分に戻すように構成されている。
　上記実施形態によれば、基板支持部と基板の裏面との間の間隙に供給された伝熱ガスが、ガス供給ラインの第１の部分に戻されて、再利用される。したがって、伝熱ガスの消費が抑制される。また、ガス供給ライン及びガス回収ラインが互いに第３の部分を共有しており、伝熱ガスは、第３の部分に接続する第２の部分から第１の部分へ戻される。したがって、第３の部分及び間隙におけるガスの圧力の意図しない上昇が抑制され得る。
　一つの例示的実施形態において、ガス回収ラインは、第２の部分とポンプとの間で接続されたガス流路と、当該ガス流路の断面積を縮小するオリフィスと、を更に含んでいてもよい。
　一つの例示的実施形態において、ガス回収ラインは、第２の部分とポンプとの間で接続された別のガス流路を更に含んでいてもよい。
　一つの例示的実施形態において、ガス回収ラインは、第２の部分とポンプとの間で接続されたガス流路と、当該ガス流路の開度を調整可能なバルブと、を更に含んでいてもよい。一つの例示的実施形態において、ガス供給ラインから上記間隙に伝熱ガスが供給されているときに、バルブの開度は全開よりも小さい開度に設定されてもよい。
　一つの例示的実施形態において、第３の部分は、第２の部分と基板支持部との間で接続されたバルブを含んでいてもよい。
　一つの例示的実施形態において、第１の部分は、伝熱ガスを貯蔵するためのタンクを含んでいてもよい。ガス回収ラインは、タンクに伝熱ガスを戻すように構成されていてもよい。
　一つの例示的実施形態において、ガス供給システムは、圧力調整器を更に備えていてもよい。圧力調整器は、ガス供給ラインにおいて圧力制御器に対して上流側の部分の中の伝熱ガスの圧力を調整するように構成されている。一つの例示的実施形態において、圧力調整器は、圧力計及びバルブを含んでいてもよい。圧力計は、タンク内の伝熱ガスの圧力を測定するように構成されている。バルブは、伝熱ガスのソースと第１の部分との間で接続されており、圧力計によって測定された圧力に応じて開閉される。
　一つの例示的実施形態において、圧力調整器は、ガス供給ラインにおいて圧力制御器に対して上流側の部分の中の圧力を、圧力制御器の必要供給圧力よりも高い圧力に設定してもよい。
　一つの例示的実施形態において、ガス供給システムは、別のガス供給ライン及び別のガス回収ラインを更に備えていてもよい。別のガス供給ラインは、上記間隙に伝熱ガスを供給するように構成されている。別のガス供給ラインは、上記第１の部分、別の第２の部分、別の圧力制御器、及び別の第３の部分を含む。別の第２の部分は、第１の部分に対して下流側にある。別の圧力制御器は、伝熱ガスの圧力を調整するように構成されており、第１の部分と別の第２の部分との間で接続されている。別の第３の部分は、別の第２の部分と上記間隙とを接続する。別のガス回収ラインは、第１の部分と別の第２の部分に接続されている。別のガス回収ラインは、第１の部分と別の第２の部分との間で接続されている。別のガス回収ラインは、伝熱ガスを別の第２の部分から第１の部分に戻すように構成されている。
　別の例示的実施形態においては、基板処理装置が提供される。基板処理装置は、基板支持部及び上述した例示的実施形態のうち何れかのガス供給システムを備える。基板支持部は、その上に載置される基板を支持するように構成されている。ガス供給システムは、基板支持部と基板の裏面との間の間隙に伝熱ガスを供給するように構成されている。
　更に別の例示的実施形態においては、上述した例示的実施形態のうち何れかのガス供給システムの運用方法が提供される。運用方法は、ガス供給ラインにより基板支持部と基板の裏面との間の間隙に伝熱ガスを供給する工程を含む。運用方法は、伝熱ガスが当該間隙に供給されているときに、ガス回収ラインにより第２の部分から第１の部分に伝熱ガスを部分的に回収する工程を更に含む。
　以下、図面を参照して種々の例示的実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
　図１及び図２は、一つの例示的実施形態に係る基板処理装置を概略的に示す図である。一実施形態において、基板処理装置は、プラズマ処理システムである。
　一実施形態において、プラズマ処理システムは、プラズマ処理装置１及び制御部２を含む。プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、基板支持部１１、及びプラズマ生成部１２を含む。プラズマ処理チャンバ１０は、プラズマ処理空間を有する。また、プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも一つの処理ガスをプラズマ処理空間に供給するための少なくとも一つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも一つのガス排出口とを有する。ガス供給口は、後述するガス供給部２０に接続され、ガス排出口は、後述する排気システム４０に接続される。基板支持部１１は、プラズマ処理空間内に配置され、基板を支持するための基板支持面を有する。
　プラズマ生成部１２は、プラズマ処理空間内に供給された少なくとも一つの処理ガスからプラズマを生成するように構成される。プラズマ処理空間において形成されるプラズマは、容量結合プラズマ（ＣＣＰ；Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ；Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、ＥＣＲプラズマ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ－Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ－ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　ｐｌａｓｍａ）、ヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ：Ｈｅｌｉｃｏｎ　Ｗａｖｅ　Ｐｌａｓｍａ）、又は表面波プラズマ（ＳＷＰ：Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｗａｖｅ　Ｐｌａｓｍａ）等であってもよい。また、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ　Ｃｕｒｒｅｎｔ）プラズマ生成部及びＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｃｕｒｒｅｎｔ）プラズマ生成部を含む、種々のタイプのプラズマ生成部が用いられてもよい。一実施形態において、ＡＣプラズマ生成部で用いられるＡＣ信号（ＡＣ電力）は、１００ｋＨｚ～１０ＧＨｚの範囲内の周波数を有する。従って、ＡＣ信号は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号及びマイクロ波信号を含む。一実施形態において、ＲＦ信号は、２００ｋＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。
　制御部２は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部２は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置１の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部２の一部又は全てがプラズマ処理装置１に含まれてもよい。制御部２は、例えばコンピュータ２ａを含んでもよい。コンピュータ２ａは、例えば、処理部（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）２ａ１、記憶部２ａ２、及び通信インターフェース２ａ３を含んでもよい。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２に格納されたプログラムに基づいて種々の制御動作を行うように構成され得る。記憶部２ａ２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース２ａ３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１との間で通信してもよい。
　以下に、プラズマ処理装置１の一例としての容量結合プラズマ処理装置の構成例について説明する。容量結合プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、ガス供給部２０、電源３０及び排気システム４０を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持部１１及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも一つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド１３を含む。基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。シャワーヘッド１３は、基板支持部１１の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド１３は、プラズマ処理チャンバ１０の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ１０は、シャワーヘッド１３、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａ及び基板支持部１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。側壁１０ａは接地される。シャワーヘッド１３及び基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０の筐体とは電気的に絶縁される。
　基板支持部１１は、本体部１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。本体部１１１は、基板（ウェハ）Ｗを支持するための中央領域（基板支持面）１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域（リング支持面）１１１ｂとを有する。本体部１１１の環状領域１１１ｂは、平面視で本体部１１１の中央領域１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１１１の中央領域１１１ａ上に配置され、リングアセンブリ１１２は、本体部１１１の中央領域１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１の環状領域１１１ｂ上に配置される。一実施形態において、本体部１１１は、基台及び静電チャックを含む。基台は、導電性部材を含む。基台の導電性部材は下部電極として機能する。静電チャックは、基台の上に配置される。静電チャックの上面は、基板支持面１１１ａを有する。リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。１又は複数の環状部材のうち少なくとも一つはエッジリングである。また、図示は省略するが、基板支持部１１は、静電チャック、リングアセンブリ１１２、及び基板Ｗのうち少なくとも一つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。
　シャワーヘッド１３は、ガス供給部２０からの少なくとも一つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ内に導入するように構成される。シャワーヘッド１３は、少なくとも一つのガス供給口１３ａ、少なくとも一つのガス拡散室１３ｂ、及び複数のガス導入口１３ｃを有する。ガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス拡散室１３ｂを通過して複数のガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓ内に導入される。また、シャワーヘッド１３は、導電性部材を含む。シャワーヘッド１３の導電性部材は上部電極として機能する。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド１３に加えて、側壁１０ａに形成された１又は複数の開口部に取り付けられる１又は複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：Ｓｉｄｅ　Ｇａｓ　Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）を含んでもよい。
　ガス供給部２０は、少なくとも一つのガスソース２１及び少なくとも一つの流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、少なくとも一つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース２１からそれぞれに対応の流量制御器２２を介してシャワーヘッド１３に供給するように構成される。各流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部２０は、少なくとも一つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する少なくとも一つの流量変調デバイスを含んでもよい。
　電源３０は、少なくとも一つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ１０に結合されるＲＦ電源３１を含む。ＲＦ電源３１は、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のような少なくとも一つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を、基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された少なくとも一つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源３１は、プラズマ生成部１２の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を基板支持部１１の導電性部材に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Ｗに引き込むことができる。
　一実施形態において、ＲＦ電源３１は、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部３１ａは、少なくとも一つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に結合され、プラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１３ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のソースＲＦ信号は、基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に供給される。第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも一つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部１１の導電性部材に結合され、バイアスＲＦ信号（バイアスＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３１ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のバイアスＲＦ信号は、基板支持部１１の導電性部材に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち少なくとも一つがパルス化されてもよい。
　また、電源３０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ電源３２を含んでもよい。ＤＣ電源３２は、第１のＤＣ生成部３２ａ及び第２のＤＣ生成部３２ｂを含む。一実施形態において、第１のＤＣ生成部３２ａは、基板支持部１１の導電性部材に接続され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第１のＤＣ信号は、基板支持部１１の導電性部材に印加される。一実施形態において、第１のＤＣ信号が、静電チャック内の電極のような他の電極に印加されてもよい。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、シャワーヘッド１３の導電性部材に接続され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第２のＤＣ信号は、シャワーヘッド１３の導電性部材に印加される。種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号がパルス化されてもよい。なお、第１及び第２のＤＣ生成部３２ａ，３２ｂは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第１のＤＣ生成部３２ａが第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。
　排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。
　以下、図３を参照する。図３は、一つの例示的実施形態に係るガス供給システムを示す図である。図３に示すガス供給システム５０は、例えばプラズマ処理装置１のような基板処理装置において採用され得る。
　ガス供給システム５０は、ガス供給ライン５１及びガス回収ライン５２を含む。ガス供給ライン５１は、基板支持部１１と基板Ｗの裏面との間の間隙に伝熱ガス（例えば、ヘリウムガス）を供給するように構成されている。ガス供給ライン５１は、第１の部分Ｐ１、第２の部分Ｐ２、第３の部分Ｐ３、及び圧力制御器ＰＣを含む。
　第１の部分Ｐ１は、伝熱ガスのソースＧＳに接続されたガス流路を提供している。第２の部分Ｐ２は、第１の部分Ｐ１の下流にある。第２の部分Ｐ２は、伝熱ガスのガス流路を提供している。圧力制御器ＰＣは、第１の部分Ｐ１と第２の部分Ｐ２との間で接続されている。第３の部分Ｐ３は、第２の部分Ｐ２の下流にあり、伝熱ガスのガス流路を提供している。第３の部分Ｐ３は、第２の部分Ｐ２と基板支持部１１と基板Ｗの裏面との間の間隙とを互いに接続している。ガス供給ライン５１では、伝熱ガスは、ソースＧＳから、第１の部分Ｐ１、圧力制御器ＰＣ、第２の部分Ｐ２、及び第３の部分Ｐ３を介して、基板支持部１１と基板Ｗの裏面との間の間隙に供給される。
　一実施形態において、第１の部分Ｐ１は、タンクＴＡを含んでいてもよい。タンクＴＡは、その中に伝熱ガスが溜められる容器である。一実施形態において、バルブＶ１及び圧力調整器ＰＲが、第１の部分Ｐ１とソースＧＳとの間で接続されていてもよい。バルブＶ１は、開閉バルブであってもよく、その開度を調整可能なバルブであってもよい。
　圧力調整器ＰＲは、ガス供給ライン５１において圧力制御器ＰＣに対して上流側（一次側）の部分の中の伝熱ガスの圧力を調整するように構成されている。一実施形態において、圧力調整器ＰＲは、圧力レギュレータであってもよい。圧力調整器ＰＲは、ガス供給ライン５１において圧力制御器ＰＣに対して上流側の部分の中の伝熱ガスの圧力を、圧力制御器ＰＣの必要供給圧力よりも高い圧力に設定し得る。圧力制御器ＰＣの必要供給圧力は、圧力制御器ＰＣが出力する伝熱ガスの最大圧力以上であり得る。圧力調整器ＰＲがガス供給ライン５１において圧力制御器ＰＣに対して上流側の部分に出力する伝熱ガスの圧力は、例えば制御部２から圧力調整器ＰＲに指定される。
　圧力制御器ＰＣは、ガス供給ライン５１においてその下流（二次側）に出力する伝熱ガスの圧力を制御するように構成されている。圧力制御器ＰＣがその下流に出力する伝熱ガスの圧力は、例えば制御部２から圧力制御器ＰＣに指定される。
　一実施形態において、バルブＶ２１が、第１の部分Ｐ１と圧力制御器ＰＣとの間で接続されていてもよい。また、バルブＶ２２が、圧力制御器ＰＣと第２の部分Ｐ２との間で接続されていてもよい。バルブＶ２１及びバルブＶ２２の各々は、開閉バルブであってもよく、その開度を調整可能なバルブであってもよい。
　ガス回収ライン５２は、第１の部分Ｐ１と第２の部分Ｐ２に接続している。ガス回収ライン５２は、第１の部分Ｐ１と第２の部分Ｐ２との間で接続されたガス流路を含んでいる。ガス回収ライン５２は、ポンプＰＵを更に含んでいる。ポンプＰＵは、第１の部分Ｐ１と第２の部分Ｐ２との間で接続されており、ガス回収ライン５２のガス流路の一部を構成している。ガス回収ライン５２は、第２の部分Ｐ２から第１の部分Ｐ１に伝熱ガスを戻すように構成されている。一実施形態では、ガス回収ライン５２は、第２の部分Ｐ２からタンクＴＡに伝熱ガスを戻すように構成されている。ガス回収ライン５２は、第３の部分Ｐ３をガス供給ライン５１と共有している。
　一実施形態において、ガス回収ライン５２は、第１の回収ライン５２１及び第２の回収ライン５２２を含んでいてもよい。第１の回収ライン５２１は、第２の部分Ｐ２とポンプＰＵとを接続するガス流路を提供している。第１の回収ライン５２１は、バルブＶ３及びオリフィスＯＦを更に含んでいる。バルブＶ３及びオリフィスＯＦは、第１の回収ライン５２１のガス流路を部分的に構成している。バルブＶ３は、開閉バルブであってもよく、その開度を調整可能なバルブであってもよい。オリフィスＯＦは、第１の回収ライン５２１のガス流路の断面積を縮小させている。
　第２の回収ライン５２２は、第２の部分Ｐ２とポンプＰＵとを接続する別のガス流路を提供している。即ち、第１の回収ライン５２１と第２の回収ライン５２２は、第２の部分Ｐ２とポンプＰＵとの間で並列接続されている。第２の回収ライン５２２は、バルブＶ４を更に含んでいる。バルブＶ４は、第２の回収ライン５２２のガス流路を部分的に構成している。バルブＶ４は、開閉バルブであってもよく、その開度を調整可能なバルブであってもよい。なお、第２の回収ライン５２２は、オリフィスを含んでいない。即ち、第２の回収ライン５２２のガス流路の最小断面積は、第１の回収ライン５２１のガス流路の最小断面積よりも大きい。
　以下、ガス供給システム５０の運用方法について説明する。運用方法は、ガス供給ライン５１により基板支持部１１と基板Ｗの裏面との間の間隙に伝熱ガスを供給する工程を含む。運用方法は、伝熱ガスが当該間隙に供給されているときに、ガス回収ライン５２により第２の部分Ｐ２から第１の部分Ｐ１に伝熱ガスを部分的に回収する工程を更に含む。
　以下、図４を参照しつつ、ガス供給システム５０の運用方法におけるガス供給シーケンスについて説明する。図４は、一つの例示的実施形態に係るガス供給シーケンスを示すフローチャートである。ガス供給シーケンスにおいては、ガス供給システム５０の各部が、制御部２によって制御され得る。ガス供給シーケンスが実行されることにより、伝熱ガスがガス供給ライン５１により基板支持部１１と基板Ｗの裏面との間の間隙に供給される。また、ガス供給シーケンスが実行されることにより、伝熱ガスがガス回収ライン５２により第２の部分Ｐ２から第１の部分Ｐ１に部分的に戻される。
　図４に示すガス供給シーケンスでは、まず、バルブＶ１が開かれる（工程４０１）。次いで、バルブＶ２１、バルブＶ２２、及びバルブＶ３が開かれる（工程４０２）。なお、ガス供給シーケンスが実行されている間、バルブＶ４は閉じられている。次いで、圧力制御器ＰＣにより、伝熱ガスの圧力が制御される（工程４０３）。このガス供給シーケンスの実行中には、ポンプＰＵが、伝熱ガスの一部を第２の部分Ｐ２から第１の部分Ｐ１に戻すように作動される。このガス供給シーケンスにより、指定された圧力の伝熱ガスが、基板支持部１１と基板Ｗの裏面との間の間隙に供給される。また、伝熱ガスが、ガス回収ライン５２により第２の部分Ｐ２から第１の部分Ｐ１に部分的に戻される。
　以下、図５を参照しつつ、ガス供給システム５０の運用方法におけるガス停止シーケンスについて説明する。図５は、一つの例示的実施形態に係るガス停止シーケンスを示すフローチャートである。ガス停止シーケンスにおいては、ガス供給システム５０の各部が、制御部２によって制御され得る。ガス停止シーケンスが実行されることにより、ガス供給システム５０による伝熱ガスの供給が停止される。
　図５に示すガス停止シーケンスでは、まず、バルブＶ２１及びバルブＶ３が閉じられる（工程５０１）。次いで、バルブＶ４が開かれる（工程５０２）。そして所望の時間の待機（工程５０３）の後に、バルブＶ２２及びバルブＶ４が閉じられる（工程５０４）。次いで、バルブＶ１が閉じられる（工程５０５）。このガス停止シーケンスの実行中には、ポンプＰＵが、伝熱ガスを第１の部分Ｐ１に戻すように作動される。このガス停止シーケンスにより、基板支持部１１と基板Ｗの裏面との間の間隙への伝熱ガスの供給が停止される。また、ガス供給システム５０の第２の部分Ｐ２、第３の部分Ｐ３、及びガス回収ライン５２内の伝熱ガスが、第１の部分Ｐ１（例えば、タンクＴＡ）内に戻される。
　以上説明したガス供給システム５０によれば、基板支持部１１と基板Ｗの裏面との間の間隙に供給された伝熱ガスが、ガス供給ライン５１の第１の部分Ｐ１に戻されて、再利用される。したがって、伝熱ガスの消費が抑制される。また、ガス供給ライン５１及びガス回収ライン５２が互いに第３の部分Ｐ３を共有しており、伝熱ガスは、第３の部分Ｐ３に接続する第２の部分Ｐ２から第１の部分Ｐ１へ戻される。したがって、第３の部分Ｐ３及び上記間隙におけるガスの圧力の意図しない上昇が抑制され得る。また、ガス供給ライン５１及びガス回収ライン５２が互いに第３の部分Ｐ３を共有することにより、ガスライン構成を簡素化できる。
　一実施形態では、伝熱ガスが基板支持部１１と基板Ｗの裏面との間の間隙に供給されているときには、少量の伝熱ガスが、第２の部分Ｐ２から第１の回収ライン５２１を介して第１の部分Ｐ１へ戻される。一方、伝熱ガスの供給が停止されるときには、伝熱ガスが、第２の部分Ｐ２から第２の回収ライン５２２を介して第１の部分Ｐ１へ効率的に戻される。
　以下、図６を参照する。図６は、別の例示的実施形態に係るガス供給システムを示す図である。図６に示すガス供給システム５０Ｂは、例えばプラズマ処理装置１のような基板処理装置において採用され得る。ガス供給システム５０Ｂにおいて、圧力調整器ＰＲは、バルブＶ１及び圧力計ＰＭを含んでいる。圧力計ＰＭは、タンクＴＡ内の圧力を測定するように構成されている。バルブＶ１の開閉又は開度は、圧力計ＰＭによって測定された圧力が指定された圧力になるように、制御部２によって制御される。
　ガス供給システム５０Ｂの他の構成の各々は、ガス供給システム５０の対応の構成と同一である。上述の運用方法、ガス供給シーケンス、及びガス停止シーケンスは、ガス供給システム５０Ｂにも適用され得る。
　以下、図７を参照する。図７は、更に別の例示的実施形態に係るガス供給システムを示す図である。図７に示すガス供給システム５０Ｃは、例えばプラズマ処理装置１のような基板処理装置において採用され得る。ガス供給システム５０Ｃの第３の部分Ｐ３は、バルブＶ６を含んでいる。バルブＶ６は、第３の部分Ｐ３のガス流路を部分的に構成している。バルブＶ６は、開閉バルブであってもよく、その開度を調整可能なバルブであってもよい。ガス供給システム５０Ｃは、バルブＶ２２を含んでいない。ガス供給システム５０Ｃの他の構成の各々は、ガス供給システム５０の対応の構成と同一である。また、上述の運用方法は、ガス供給システム５０Ｃにも適用され得る。
　図８は、別の例示的実施形態に係るガス供給シーケンスを示すフローチャートである。図８に示すように、ガス供給システム５０Ｃに適用されるガス供給シーケンスでは、まず、バルブＶ１が開かれる（工程８０１）。次いで、バルブＶ２１、バルブＶ３、及びバルブＶ６が開かれる（工程８０２）。なお、ガス供給シーケンスが実行されている間、バルブＶ４は閉じられている。次いで、圧力制御器ＰＣにより、伝熱ガスの圧力が制御される（工程８０３）。このガス供給シーケンスの実行中には、ポンプＰＵが、伝熱ガスの一部を第２の部分Ｐ２から第１の部分Ｐ１に戻すように作動される。
　図９は、別の例示的実施形態に係るガス停止シーケンスを示すフローチャートである。図９に示すように、ガス供給システム５０Ｃに適用されるガス停止シーケンスでは、まず、バルブＶ２１、バルブＶ３、及びバルブＶ６が閉じられる（工程９０１）。次いで、バルブＶ４が開かれる（工程９０２）。そして所望の時間の待機（工程９０３）の後に、バルブＶ４が閉じられる（工程９０４）。次いで、バルブＶ１が閉じられる（工程９０５）。このガス停止シーケンスの実行中には、ポンプＰＵが、伝熱ガスを第１の部分Ｐ１に戻すように作動される。ガス供給システム５０Ｃによれば、ガス停止シーケンスの実行中に、プラズマ処理チャンバ１０内のプロセスガスが、第１の部分Ｐ１に戻されることが抑制される。
　以下、図１０を参照する。図１０は、更に別の例示的実施形態に係るガス供給システムを示す図である。図１０に示すガス供給システム５０Ｄは、例えばプラズマ処理装置１のような基板処理装置において採用され得る。ガス供給システム５０Ｄにおいて、ガス回収ライン５２は、第１の回収ライン５２１及び第２の回収ライン５２２を含んでおらず、第２の部分Ｐ２とポンプＰＵとの間で接続された単一のガス流路を提供している。ガス回収ライン５２は、その開度を調整可能なバルブＶ３Ｃを含んでいる。バルブＶ３Ｃは、ガス回収ライン５２の単一のガス流路の一部を構成している。ガス供給システム５０Ｄの他の構成の各々は、ガス供給システム５０の対応の構成と同一である。また、上述の運用方法は、ガス供給システム５０Ｄにも適用され得る。
　図１１は、更に別の例示的実施形態に係るガス供給シーケンスを示すフローチャートである。図１１に示すように、ガス供給システム５０Ｄに適用されるガス供給シーケンスでは、まず、バルブＶ１が開かれる（工程１１０１）。次いで、バルブＶ２１、バルブＶ２２、及びバルブＶ３Ｃが開かれる（工程１１０２）。バルブＶ３Ｃの開度は、少量の伝熱ガスを第２の部分Ｐ２から第１の部分Ｐ１に戻すために、全開よりも小さい開度に設定される。次いで、圧力制御器ＰＣにより、伝熱ガスの圧力が制御される（工程１１０３）。このガス供給シーケンスの実行中には、ポンプＰＵが、伝熱ガスの一部を第２の部分Ｐ２から第１の部分Ｐ１に戻すように作動される。
　図１２は、更に別の例示的実施形態に係るガス停止シーケンスを示すフローチャートである。図１２に示すように、ガス供給システム５０Ｄに適用されるガス停止シーケンスでは、まず、バルブＶ２１が閉じられる（工程１２０２）。次いで、バルブＶ３Ｃが開かれる（工程１２０２）。バルブＶ３Ｃの開度は、ガス供給シーケンスの実行中のその開度よりも高い開度、例えば全開に設定される。そして所望の時間の待機（工程１２０３）の後に、バルブＶ２２及びバルブＶ３Ｃが閉じられる（工程１２０４）。次いで、バルブＶ１が閉じられる（工程１２０５）。このガス停止シーケンスの実行中には、ポンプＰＵが、伝熱ガスを第１の部分Ｐ１に戻すように作動される。
　以下、図１３を参照する。図１３は、更に別の例示的実施形態に係るガス供給システムを示す図である。図１３に示すガス供給システム５０Ｅは、例えばプラズマ処理装置１のような基板処理装置において採用され得る。ガス供給システム５０Ｅは、ガス供給ライン５１Ｅ及びガス回収ライン５２Ｅを更に含んでいる。
　ガス供給ライン５１Ｅは、ガス供給ライン５１と同様に、基板支持部１１と基板Ｗの裏面との間の間隙に伝熱ガスを供給するように構成されている。ガス供給ライン５１Ｅは、第２の部分Ｐ２Ｅ、圧力制御器ＰＣＥ、及び第３の部分Ｐ３Ｅを含んでいる。ガス供給ライン５１Ｅは、第１の部分Ｐ１をガス供給ライン５１と共有している。
　第２の部分Ｐ２Ｅは、第１の部分Ｐ１の下流にある。第２の部分Ｐ２Ｅは、伝熱ガスのガス流路を提供している。圧力制御器ＰＣＥは、第１の部分Ｐ１と第２の部分Ｐ２Ｅとの間で接続されている。圧力制御器ＰＣＥは、ガス供給ライン５１Ｅにおいてその下流に出力する伝熱ガスの圧力を制御するように構成されている。圧力制御器ＰＣＥがその下流に出力する伝熱ガスの圧力は、例えば制御部２から圧力制御器ＰＣＥに指定される。一実施形態では、圧力制御器ＰＣＥは、バルブＶ２１を介して第１の部分Ｐ１に接続されている。また、圧力制御器ＰＣＥは、バルブＶ２２Ｅを介して第２の部分Ｐ２Ｅに接続されている。バルブＶ２２Ｅは、開閉バルブであってもよく、その開度を調整可能なバルブであってもよい。
　第３の部分Ｐ３Ｅは、第２の部分Ｐ２Ｅの下流にあり、伝熱ガスのガス流路を提供している。第３の部分Ｐ３Ｅは、第２の部分Ｐ２Ｅと基板支持部１１と基板Ｗの裏面との間の間隙とを互いに接続している。ガス供給ライン５１Ｅでは、伝熱ガスは、ソースＧＳから、第１の部分Ｐ１、圧力制御器ＰＣＥ、第２の部分Ｐ２Ｅ、及び第３の部分Ｐ３Ｅを介して、基板支持部１１と基板Ｗの裏面との間の間隙に供給される。
　ガス回収ライン５２Ｅは、第１の部分Ｐ１と第２の部分Ｐ２Ｅに接続している。ガス回収ライン５２Ｅは、第１の部分Ｐ１と第２の部分Ｐ２Ｅとの間で接続されたガス流路を含んでいる。ガス回収ライン５２Ｅは、ポンプＰＵをガス回収ライン５２と共有している。ポンプＰＵは、ガス回収ライン５２のガス流路及びガス回収ライン５２Ｅのガス流路を部分的に構成している。ガス回収ライン５２Ｅは、第２の部分Ｐ２Ｅから第１の部分Ｐ１に伝熱ガスを戻すように構成されている。一実施形態では、ガス回収ライン５２Ｅは、第２の部分Ｐ２ＥからタンクＴＡにガスを戻すように構成されている。ガス回収ライン５２Ｅは、第３の部分Ｐ３Ｅをガス供給ライン５１Ｅと共有している。
　一実施形態において、ガス回収ライン５２Ｅは、第１の回収ライン５２１Ｅ及び第２の回収ライン５２２Ｅを含んでいてもよい。第１の回収ライン５２１Ｅは、第２の部分Ｐ２ＥとポンプＰＵとを接続するガス流路を提供している。第１の回収ライン５２１Ｅは、バルブＶ３Ｅ及びオリフィスＯＦＥを更に含んでいる。バルブＶ３Ｅ及びオリフィスＯＦＥは、第１の回収ライン５２１Ｅのガス流路を部分的に構成している。バルブＶ３Ｅは、開閉バルブであってもよく、その開度を調整可能なバルブであってもよい。オリフィスＯＦＥは、第１の回収ライン５２１Ｅのガス流路の断面積を縮小させている。
　第２の回収ライン５２２Ｅは、第２の部分Ｐ２ＥとポンプＰＵとを接続する別のガス流路を提供している。即ち、第１の回収ライン５２１Ｅと第２の回収ライン５２２Ｅは、第２の部分Ｐ２ＥとポンプＰＵとの間で並列接続されている。第２の回収ライン５２２Ｅは、バルブＶ４Ｅを更に含んでいる。バルブＶ４Ｅは、第２の回収ライン５２２Ｅのガス流路を部分的に構成している。バルブＶ４Ｅは、開閉バルブであってもよく、その開度を調整可能なバルブであってもよい。なお、第２の回収ライン５２２Ｅは、オリフィスを含んでいない。即ち、第２の回収ライン５２２Ｅのガス流路の最小断面積は、第１の回収ライン５２１Ｅのガス流路の最小断面積よりも大きい。
　ガス供給システム５０Ｅの他の構成の各々は、ガス供給システム５０の対応の構成と同一である。また、上述の運用方法は、ガス供給システム５０Ｅにも適用され得る。具体的に、運用方法は、ガス供給ライン５１及び５１Ｅにより基板支持部１１と基板Ｗの裏面との間の間隙に伝熱ガスを供給する工程を含む。運用方法は、伝熱ガスが当該間隙に供給されているときに、ガス回収ライン５２及び５２Ｅにより第２の部分Ｐ２及びＰ２Ｅから第１の部分Ｐ１に伝熱ガスを部分的に回収する工程を更に含む。
　ガス供給システム５０Ｅに適用されるガス供給シーケンスにおいては、ガス供給システム５０Ｅの各部が、制御部２によって制御され得る。ガス供給シーケンスが実行されることにより、伝熱ガスがガス供給ライン５１及び５１Ｅにより基板支持部１１と基板Ｗの裏面との間の間隙に供給される。また、ガス供給シーケンスが実行されることにより、伝熱ガスがガス回収ライン５２及び５２Ｅにより第２の部分Ｐ２及びＰ２Ｅから第１の部分Ｐ１に部分的に戻される。
　図１４は、更に別の例示的実施形態に係るガス供給シーケンスを示すフローチャートである。図１４に示すように、ガス供給システム５０Ｅに適用されるガス供給シーケンスでは、まず、バルブＶ１が開かれる（工程１４０１）。次いで、バルブＶ２１、バルブＶ２２、バルブＶ２２Ｅ、バルブＶ３、及びバルブＶ３Ｅが開かれる（工程１４０２）。なお、ガス供給シーケンスが実行されている間、バルブＶ４及びバルブＶ４Ｅは閉じられている。次いで、圧力制御器ＰＣ及びＰＣＥにより、伝熱ガスの圧力が制御される（工程１４０３）。このガス供給シーケンスの実行中には、ポンプＰＵが、伝熱ガスの一部を第２の部分Ｐ２及びＰ２Ｅから第１の部分Ｐ１に戻すように作動される。このガス供給シーケンスにより、指定された圧力の伝熱ガスが、基板支持部１１と基板Ｗの裏面との間の間隙に供給される。また、伝熱ガスが、ガス回収ライン５２及び５２Ｅにより第２の部分Ｐ２及びＰ２Ｅから第１の部分Ｐ１に部分的に戻される。
　ガス供給システム５０Ｅに適用されるガス停止シーケンスにおいては、ガス供給システム５０Ｅの各部が、制御部２によって制御され得る。ガス停止シーケンスが実行されることにより、ガス供給システム５０Ｅによる伝熱ガスの供給が停止される。
　図１５は、更に別の例示的実施形態に係るガス停止シーケンスを示すフローチャートである。図１５に示すように、ガス供給システム５０Ｅに適用されるガス停止シーケンスでは、まず、バルブＶ２１、バルブＶ３、及びバルブＶ３Ｅが閉じられる（工程１５０１）。次いで、バルブＶ４及びＶ４Ｅが開かれる（工程１５０２）。そして所望の時間の待機（工程１５０３）の後に、バルブＶ２２、バルブＶ２２Ｅ、バルブＶ４、及びバルブＶ４Ｅが閉じられる（工程１５０４）。次いで、バルブＶ１が閉じられる（工程１５０５）。このガス停止シーケンスの実行中には、ポンプＰＵが、伝熱ガスを第１の部分Ｐ１に戻すように作動される。このガス停止シーケンスにより、基板支持部１１と基板Ｗの裏面との間の間隙への伝熱ガスの供給が停止される。また、ガス供給システム５０の第２の部分Ｐ２及びＰ２Ｅ、第３の部分Ｐ３及びＰ３Ｅ、並びにガス回収ライン５２及び５２Ｅ内の伝熱ガスが、第１の部分Ｐ１（例えば、タンクＴＡ）内に戻される。
　以下、図１６を参照する。図１６は、更に別の例示的実施形態に係るガス供給システムを示す図である。図１６に示すガス供給システム５０Ｆは、増圧器ＰＩ、フィルタＦＴ、及び逆止弁ＣＶを更に備えている点で、ガス供給システム５０と異なっている。増圧器ＰＩ、フィルタＦＴ、及び逆止弁ＣＶは、ポンプＰＵと第１の部分Ｐ１（例えばタンクＴＡ）との間で接続されている。ポンプＰＵは、ターボ分子ポンプであってもよい。なお、上述した種々の実施形態に係るガス供給システムの各々も、ガス供給システム５０Ｆと同様に、増圧器ＰＩ、フィルタＦＴ、及び逆止弁ＣＶを更に備えていてもよい。
　増圧器ＰＩは、ガス回収ライン５２によって回収されたガスを増圧する。増圧器ＰＩによって増圧されたガスは、第１の部分Ｐ１（例えばタンクＴＡ）に戻される。増圧器ＰＩは、ドライポンプ又はコンプレッサ等であってもよい。逆止弁ＣＶは、ガス供給ライン５１からガス回収ライン５２へのガスの逆流を防止するために設けられている。フィルタＦＴは、逆止弁ＣＶと増圧器ＰＩとの間で接続されている。フィルタＦＴは、伝熱ガス以外の成分を捕捉して除去するように構成されている。フィルタＦＴによって除去される成分は、増圧器ＰＩのオイル、排気システムの機械ゴミ、基板の裏面及び基板支持部（例えば静電チャック）からのゴミ、配管内からの脱ガス、並びにチャンバ内の残留ガスを含み得る。
　以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。
　例えば、上述した種々の実施形態のガス供給システムは、プラズマ処理装置以外の他の基板処理装置において採用されてもよい。
　また、ガス供給システム５０Ｅは、二つのガス供給ラインと二つのガス回収ラインを含んでいるが、他の実施形態において、ガス供給システムは、三つ以上のガス供給ライン及び三つ以上のガス回収ラインを含んでいてもよい。
　また、バルブＶ４とポンプＰＵとの間において第２の回収ライン５２２には、排気装置が接続されていてもよい。また、バルブＶ２１と圧力制御器ＰＣとの間のガス供給ライン５１のガス流路には、少なくとも一つの別のガス供給ラインが接続していてもよい。少なくとも一つの別のガス供給ラインは、少なくとも一つの別の基板処理装置の基板支持部と基板の裏面との間の間隙に伝熱ガスを供給するように設けられている。少なくとも一つの別のガス供給ラインは、ガス供給ライン５１と同様に、圧力制御器、バルブ、第２の部分、及び第３の部分を含んでいてもよい。少なくとも一つの別のガス供給ラインにおける圧力制御器、バルブ、第２の部分、及び第３の部分は、バルブＶ２１と少なくとも一つの別の基板処理装置の基板支持部と基板の裏面との間の間隙との間で接続される。また少なくとも一つの別のガス供給ラインにおける第２の部分とポンプＰＵとの間では、ガス回収ライン５２と同様に、第１の回収ライン及び第２の回収ラインが接続されていてもよい。
　以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。
　１…プラズマ処理装置、２…制御部、１１…基板支持部、５０…ガス供給システム、５１…ガス供給ライン、Ｐ１…第１の部分、Ｐ２…第２の部分、Ｐ３…第３の部分、ＰＣ…圧力制御器、５２…ガス回収ライン、ＰＵ…ポンプ。

Claims (16)

  1. 　ガス供給ラインと、
    　ガス回収ラインと、
    　を備え、
    　前記ガス供給ラインは、基板支持部と基板の裏面との間の間隙に伝熱ガスを供給し、
    　前記ガス供給ラインは、
    　　第１の部分と、
    　　前記第１の部分に対して下流側にある第２の部分と、
    　　前記伝熱ガスの圧力を調整するように構成されており、該第１の部分と該第２の部分との間で接続された圧力制御器と、
    　　前記第２の部分と前記間隙とを接続する第３の部分と、
    　を含み、
    　前記ガス回収ラインは、前記第１の部分と前記第２の部分に接続し、前記第１の部分と前記第２の部分との間で接続されたポンプを含み、前記第３の部分を前記ガス供給ラインと共有しており、前記伝熱ガスを前記第２の部分から前記第１の部分に戻すように構成されている、
    ガス供給システム。
  2. 　前記ガス回収ラインは、
    　　前記第２の部分と前記ポンプとの間で接続されたガス流路と、
    　　前記ガス流路の断面積を縮小するオリフィスと、
    　を更に含む、請求項１に記載のガス供給システム。
  3. 　前記ガス回収ラインは、前記第２の部分と前記ポンプとの間で接続された別のガス流路を更に含む、請求項２に記載のガス供給システム。
  4. 　前記ガス回収ラインは、
    　　前記第２の部分と前記ポンプとの間で接続されたガス流路と、
    　　該ガス流路の開度を調整可能なバルブと、
    を更に含む、請求項１に記載のガス供給システム。
  5. 　前記ガス供給ラインから前記間隙に前記伝熱ガスが供給されているときに、前記バルブの開度は、全開よりも小さい開度に設定される、請求項４に記載のガス供給システム。
  6. 　前記第３の部分は、前記第２の部分と前記基板支持部との間で接続されたバルブを含む、請求項１～５の何れか一項に記載のガス供給システム。
  7. 　前記第１の部分は、前記伝熱ガスを貯蔵するためのタンクを含み、
    　前記ガス回収ラインは、前記タンクに前記伝熱ガスを戻すように構成されている、
    請求項１～６の何れか一項に記載のガス供給システム。
  8. 　前記ガス供給ラインにおいて前記圧力制御器に対して上流側の部分の中の前記伝熱ガスの圧力を調整するように構成された圧力調整器を更に備える、請求項１～７の何れか一項に記載のガス供給システム。
  9. 　前記ガス供給ラインにおいて前記圧力制御器に対して上流側の部分の中の前記伝熱ガスの圧力を調整するように構成された圧力調整器を更に備え、
    　前記圧力調整器は、
    　　前記タンク内の前記伝熱ガスの圧力を測定するように構成された圧力計と、
    　　前記伝熱ガスのソースと前記第１の部分との間で接続されたバルブであり、前記圧力計によって測定された前記圧力に応じて開閉される、該バルブと、
    　を含む、請求項７に記載のガス供給システム。
  10. 　前記圧力調整器は、前記ガス供給ラインにおいて前記圧力制御器に対して上流側の前記部分の中の圧力を、前記圧力制御器の必要供給圧力よりも高い圧力に設定する、請求項８又は９に記載のガス供給システム。
  11. 　前記間隙に前記伝熱ガスを供給する別のガス供給ラインであり、前記第１の部分、該第１の部分に対して下流側にある別の第２の部分、前記伝熱ガスの圧力を調整するように構成されており、該第１の部分と該別の第２の部分との間で接続された別の圧力制御器、及び前記別の第２の部分と前記間隙とを接続する別の第３の部分を含む、該別のガス供給ラインと、
    　前記第１の部分と前記別の第２の部分に接続する別のガス回収ラインであり、前記第１の部分と前記別の第２の部分との間で接続された前記ポンプを含み、前記伝熱ガスを前記別の第２の部分から前記第１の部分に戻すように構成された、該別のガス回収ラインと、
    を更に備える、請求項１～１０の何れか一項に記載のガス供給システム。
  12. 　前記ガス回収ラインは、前記ポンプと前記第１の部分との間で接続されており、前記第２の部分から回収したガスを増圧するように構成された増圧器を更に含む、請求項１～１１の何れか一項に記載のガス供給システム。
  13. 　前記ガス回収ラインは、前記ポンプと前記第１の部分との間で接続された逆止弁を更に含む、請求項１～１２の何れか一項に記載のガス供給システム。
  14. 　前記ガス回収ラインは、前記ポンプと前記第１の部分との間で接続されたフィルタを更に含む、請求項１～１３の何れか一項に記載のガス供給システム。
  15. 　その上に載置される基板を支持するように構成された基板支持部と、
    　請求項１～１４の何れか一項に記載のガス供給システムであり、前記基板支持部と前記基板の裏面との間の間隙に伝熱ガスを供給するように構成された、該ガス供給システムと、
    を備える基板処理装置。
  16. 　請求項１～１４の何れか一項に記載のガス供給システムの運用方法であって、
    　前記ガス供給ラインにより前記間隙に前記伝熱ガスを供給する工程と、
    　前記伝熱ガスが前記間隙に供給されているときに、前記ガス回収ラインにより前記第２の部分から前記第１の部分に前記伝熱ガスを部分的に回収する工程と、
    を含む運用方法。
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