JP7789639B2 - Substrate Processing Equipment - Google Patents
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Description
本開示の例示的実施形態は、基板処理装置に関する。 An exemplary embodiment of the present disclosure relates to a substrate processing apparatus.
ドライエッチング装置において、半導体基板を温度制御する技術として、特許文献１に記載された技術がある。 Patent Document 1 describes a technology for controlling the temperature of semiconductor substrates in dry etching equipment.
本開示は、基板面内の温度分布に特異点が発生することを抑制する技術を提供する。 This disclosure provides technology that prevents singular points from occurring in the temperature distribution within the substrate surface.
本開示の一つの例示的実施形態における基板処理装置は、チャンバと、チャンバ内に配置された基板支持部であって、基板支持部は、同心円状に配置された複数の環状冷媒流路と、複数の温度センサとを有し、複数の環状冷媒流路の各々は、当該環状冷媒流路に冷媒が流入する入口部分及び当該環状冷媒流路から冷媒が流出する出口部分を有する出入口構造体を有し、入口部分及び出口部分は平面視で互いに重複するように構成され、出入口構造体は、複数の環状冷媒流路のうちの他の環状冷媒流路の出入口構造体に対して同心円の周方向にずれた位置に配置され、複数の温度センサは、平面視で複数の環状冷媒流路の周方向及び径方向の少なくとも一方に沿って配置されている、基板支持部と、複数の環状冷媒流路の各々に冷媒を供給し、複数の温度センサにより検出された温度に基づいて複数の環状冷媒流路の各々に流れる冷媒の流量を独立制御するように構成される、冷媒供給ユニットと、を備える。 In one exemplary embodiment of the present disclosure, a substrate processing apparatus includes a chamber; a substrate support portion disposed within the chamber, the substrate support portion having a plurality of concentrically arranged annular refrigerant flow paths and a plurality of temperature sensors, each of the plurality of annular refrigerant flow paths having an inlet portion through which the refrigerant flows into the annular refrigerant flow path and an outlet portion through which the refrigerant flows out of the annular refrigerant flow path, the inlet portion and the outlet portion being configured to overlap each other in a planar view, the inlet portion being offset in the circumferential direction of the concentric circle relative to the inlet portion and outlet portion of other annular refrigerant flow paths, and the plurality of temperature sensors being disposed along at least one of the circumferential direction and the radial direction of the plurality of annular refrigerant flow paths in a planar view; and a refrigerant supply unit configured to supply refrigerant to each of the plurality of annular refrigerant flow paths and independently control the flow rate of the refrigerant flowing through each of the plurality of annular refrigerant flow paths based on temperatures detected by the plurality of temperature sensors.
本開示の一つの例示的実施形態によれば、基板面内の温度分布に特異点が発生することを抑制する技術を提供することができる。 One exemplary embodiment of the present disclosure provides a technology that suppresses the occurrence of singular points in the temperature distribution within the substrate surface.
以下、本開示の各実施形態について説明する。 Each embodiment of the present disclosure is described below.
一つの例示的実施形態において、チャンバと、チャンバ内に配置された基板支持部であって、基板支持部は、同心円状に配置された複数の環状冷媒流路と、複数の温度センサとを有し、複数の環状冷媒流路の各々は、当該環状冷媒流路に冷媒が流入する入口部分及び当該環状冷媒流路から冷媒が流出する出口部分を有する出入口構造体を有し、入口部分及び出口部分は平面視で互いに重複するように構成され、出入口構造体は、複数の環状冷媒流路のうちの他の環状冷媒流路の出入口構造体に対して同心円の周方向にずれた位置に配置され、複数の温度センサは、平面視で複数の環状冷媒流路の周方向及び径方向の少なくとも一方に沿って配置されている、基板支持部と、複数の環状冷媒流路の各々に冷媒を供給し、複数の温度センサにより検出された温度に基づいて複数の環状冷媒流路の各々に流れる冷媒の流量を独立制御するように構成される、冷媒供給ユニットと、を備える、基板処理装置が提供される。 In one exemplary embodiment, a substrate processing apparatus is provided, comprising: a chamber; a substrate support disposed within the chamber, the substrate support having a plurality of concentrically arranged annular refrigerant flow paths and a plurality of temperature sensors; each of the plurality of annular refrigerant flow paths has an inlet structure with an inlet portion through which the refrigerant flows into the annular refrigerant flow path and an outlet portion through which the refrigerant flows out of the annular refrigerant flow path; the inlet and outlet portions are configured to overlap in a planar view; the inlet and outlet structure is disposed at a position offset in the circumferential direction of the concentric circle relative to the inlet and outlet structures of other annular refrigerant flow paths; and a refrigerant supply unit configured to supply refrigerant to each of the plurality of annular refrigerant flow paths and independently control the flow rate of the refrigerant flowing through each of the plurality of annular refrigerant flow paths based on temperatures detected by the plurality of temperature sensors.
一つの例示的実施形態において、複数の環状冷媒流路の各々に含まれる出入口構造体は、３６０°／Ｎ（Ｎは、前記出入口構造体の個数）間隔で周方向にずれて配置されている。 In one exemplary embodiment, the inlet/outlet structures included in each of the multiple annular refrigerant flow paths are circumferentially offset at intervals of 360°/N (where N is the number of inlet/outlet structures).
一つの例示的実施形態において、基板支持部は、複数の環状冷媒流路のうち隣り合う２つの環状冷媒流路の間に配置された環状空間を有する。 In one exemplary embodiment, the substrate support has an annular space disposed between two adjacent annular coolant channels among the plurality of annular coolant channels.
一つの例示的実施形態において、基板処理装置は、環状空間に接続された真空ポンプをさらに備える。 In one exemplary embodiment, the substrate processing apparatus further includes a vacuum pump connected to the annular space.
一つの例示的実施形態において、基板処理装置は、環状空間に伝熱ガスを供給するように構成される伝熱ガス供給ユニットをさらに備える。 In one exemplary embodiment, the substrate processing apparatus further includes a heat transfer gas supply unit configured to supply a heat transfer gas to the annular space.
一つの例示的実施形態において、複数の環状冷媒流路のうちの一の環状冷媒流路を流れる冷媒の方向は、当該一の環状冷媒流路の隣りにある、複数の環状冷媒流路のうちの他の環状冷媒流路を流れる冷媒の方向とは反対である。 In one exemplary embodiment, the direction of refrigerant flow through one of the plurality of annular refrigerant flow paths is opposite to the direction of refrigerant flow through other annular refrigerant flow paths adjacent to the one of the plurality of annular refrigerant flow paths.
一つの例示的実施形態において、複数の温度センサは、周方向に沿って４つ以上の温度センサを含む。 In one exemplary embodiment, the plurality of temperature sensors includes four or more temperature sensors arranged circumferentially.
一つの例示的実施形態において、複数の温度センサは、径方向に沿って２つ以上の温度センサを含む。 In one exemplary embodiment, the plurality of temperature sensors includes two or more temperature sensors arranged along a radial direction.
一つの例示的実施形態において、出入口構造体の入口部分は、環状冷媒流路の外部から環状冷媒流路の入口側の空間に通じる冷媒入口管を含み、出入口構造体の出口部分は、環状冷媒流路の出口側の空間から環状冷媒流路の外部に通じる冷媒出口管を含む。 In one exemplary embodiment, the inlet portion of the inlet/outlet structure includes a refrigerant inlet pipe that leads from the outside of the annular refrigerant flow path to a space on the inlet side of the annular refrigerant flow path, and the outlet portion of the inlet/outlet structure includes a refrigerant outlet pipe that leads from the space on the outlet side of the annular refrigerant flow path to the outside of the annular refrigerant flow path.
一つの例示的実施形態において、冷媒入口管と冷媒出口管は、二重管を構成している。 In one exemplary embodiment, the refrigerant inlet pipe and the refrigerant outlet pipe form a double pipe.
一つの例示的実施形態において、二重管は、冷媒入口管の内部を冷媒出口管が通るように構成されている。 In one exemplary embodiment, the double pipe is configured so that the refrigerant outlet pipe passes inside the refrigerant inlet pipe.
一つの例示的実施形態において、冷媒入口管と冷媒出口管は、一方の管が他方の管の周囲を螺旋状に通るように構成されている。 In one exemplary embodiment, the refrigerant inlet and outlet tubes are configured so that one tube passes helically around the other tube.
一つの例示的実施形態において、冷媒出口管が冷媒入口管の周囲を螺旋状に通っている。 In one exemplary embodiment, the refrigerant outlet tube spirals around the refrigerant inlet tube.
一つの例示的実施形態において、冷媒入口管と冷媒出口管は、環状冷媒流路から離れるにつれて、互いに離れる部分を含む。 In one exemplary embodiment, the refrigerant inlet and outlet tubes include portions that diverge from each other as they move away from the annular refrigerant flow path.
以下、図面を参照して、本開示の各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または同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づいて上下左右等の位置関係を説明する。図面の寸法比率は実際の比率を示すものではなく、また、実際の比率は図示の比率に限られるものではない。 Each embodiment of the present disclosure will be described in detail below with reference to the drawings. Note that identical or similar elements in each drawing will be given the same reference numerals, and redundant explanations will be omitted. Unless otherwise specified, positional relationships such as up, down, left, and right will be described based on the positional relationships shown in the drawings. Dimensional ratios in the drawings do not represent actual ratios, and actual ratios are not limited to the ratios shown.
＜プラズマ処理装置１の一例＞
以下に、プラズマ処理システムの構成例について説明する。図１は、容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置１は、基板をプラズマ処理するプラズマ処理方法を実行する。プラズマ処理装置１は、基板処理装置の一例である。
<An example of plasma processing apparatus 1>
An example of the configuration of a plasma processing system will be described below. Fig. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of a capacitively coupled plasma processing apparatus. A plasma processing apparatus 1 according to an exemplary embodiment executes a plasma processing method for plasma processing a substrate. The plasma processing apparatus 1 is an example of a substrate processing apparatus.
プラズマ処理システムは、容量結合型のプラズマ処理装置１及び制御部２を含む。容量結合型のプラズマ処理装置１は、基板処理チャンバとしてのプラズマ処理チャンバ（単に「チャンバ」ともいう）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１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（基板処理空間）１０ｓを有する。プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓに供給するための少なくとも１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１つのガス排出口とを有する。プラズマ処理チャンバ１０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とは電気的に絶縁される。 The plasma processing system includes a capacitively coupled plasma processing apparatus 1 and a control unit 2. The capacitively coupled plasma processing apparatus 1 includes a plasma processing chamber (also simply referred to as a "chamber") 10 serving as a substrate processing chamber, a gas supply unit 20, a power supply 30, and an exhaust system 40. The plasma processing apparatus 1 also includes a substrate support unit 11 and a gas inlet unit. The gas inlet unit is configured to introduce at least one processing gas into the plasma processing chamber 10. The gas inlet unit includes a showerhead 13. The substrate support unit 11 is disposed within the plasma processing chamber 10. The showerhead 13 is disposed above the substrate support unit 11. In one embodiment, the showerhead 13 forms at least a portion of the ceiling of the plasma processing chamber 10. The plasma processing chamber 10 has a plasma processing space (substrate processing space) 10s defined by the showerhead 13, a sidewall 10a of the plasma processing chamber 10, and the substrate support unit 11. The plasma processing chamber 10 has at least one gas supply port for supplying at least one processing gas to the plasma processing space 10s and at least one gas exhaust port for exhausting gas from the plasma processing space. The plasma processing chamber 10 is grounded. The showerhead 13 and the substrate support 11 are electrically insulated from the plasma processing chamber 10.
基板支持部１１は、本体部５０及びリングアセンブリ５１を含む。本体部５０は、基板Ｗを支持するための中央領域５０ａと、リングアセンブリ５１を支持するための環状領域５０ｂとを有する。ウェハは基板Ｗの一例である。本体部５０の環状領域５０ｂは、平面視で本体部５０の中央領域５０ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部５０の中央領域５０ａ上に配置され、リングアセンブリ５１は、本体部５０の中央領域５０ａ上の基板Ｗを囲むように本体部５０の環状領域５０ｂ上に配置される。従って、中央領域５０ａは、基板Ｗを支持するための基板支持面とも呼ばれ、環状領域５０ｂは、リングアセンブリ５１を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。 The substrate support 11 includes a main body 50 and a ring assembly 51. The main body 50 has a central region 50a for supporting a substrate W and an annular region 50b for supporting the ring assembly 51. A wafer is an example of a substrate W. The annular region 50b of the main body 50 surrounds the central region 50a of the main body 50 in a planar view. The substrate W is disposed on the central region 50a of the main body 50, and the ring assembly 51 is disposed on the annular region 50b of the main body 50 so as to surround the substrate W on the central region 50a of the main body 50. Therefore, the central region 50a is also called a substrate support surface for supporting the substrate W, and the annular region 50b is also called a ring support surface for supporting the ring assembly 51.
一実施形態において、本体部５０は、基台６０及び静電チャック６１を含む。基台６０は、導電性部材を含む。基台６０の導電性部材は下部電極として機能し得る。静電チャック６１は、基台６０の上に配置される。静電チャック６１は、セラミック部材６１ａと、セラミック部材６１ａ内に配置される静電電極６１ｂとを含む。セラミック部材６１ａは、中央領域５０ａを有する。一実施形態において、セラミック部材６１ａは、環状領域５０ｂも有する。なお、環状静電チャックや環状絶縁部材のような、静電チャック６１を囲む他の部材が環状領域５０ｂを有してもよい。この場合、リングアセンブリ５１は、環状静電チャック又は環状絶縁部材の上に配置されてもよく、静電チャック６１と環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。また、ＲＦ又はＤＣ電極がセラミック部材６１ａ内に配置されてもよく、この場合、ＲＦ又はＤＣ電極が下部電極として機能する。後述するバイアスＲＦ信号又はＤＣ信号がＲＦ又はＤＣ電極に接続される場合、ＲＦ又はＤＣ電極はバイアス電極とも呼ばれる。なお、基台６０の導電性部材とＲＦ又はＤＣ電極との両方が２つの下部電極として機能してもよい。 In one embodiment, the main body 50 includes a base 60 and an electrostatic chuck 61. The base 60 includes a conductive member. The conductive member of the base 60 may function as a lower electrode. The electrostatic chuck 61 is disposed on the base 60. The electrostatic chuck 61 includes a ceramic member 61a and an electrostatic electrode 61b disposed within the ceramic member 61a. The ceramic member 61a has a central region 50a. In one embodiment, the ceramic member 61a also has an annular region 50b. Note that another member surrounding the electrostatic chuck 61, such as an annular electrostatic chuck or an annular insulating member, may also have the annular region 50b. In this case, the ring assembly 51 may be disposed on the annular electrostatic chuck or the annular insulating member, or may be disposed on both the electrostatic chuck 61 and the annular insulating member. Alternatively, an RF or DC electrode may be disposed within the ceramic member 61a, in which case the RF or DC electrode functions as the lower electrode. When a bias RF signal or DC signal, which will be described later, is connected to the RF or DC electrode, the RF or DC electrode is also called a bias electrode. Note that both the conductive member of the base 60 and the RF or DC electrode may function as two lower electrodes.
リングアセンブリ５１は、１又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、１又は複数の環状部材は、１又は複数のエッジリングと少なくとも１つのカバーリングとを含む。エッジリングは、導電性材料又は絶縁材料で形成され、カバーリングは、絶縁材料で形成される。 The ring assembly 51 includes one or more annular members. In one embodiment, the one or more annular members include one or more edge rings and at least one cover ring. The edge rings are formed of a conductive or insulating material, and the cover rings are formed of an insulating material.
また、基板支持部１１は、静電チャック６１、リングアセンブリ５１及び基板のうち少なくとも１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。一実施形態において、流路が基台６０内に形成され、１又は複数のヒータが静電チャック６１のセラミック部材６１ａ内に配置される。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と中央領域５０ａとの間に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。一実施形態において、基板支持部１１は、後述の環状冷媒流路１１０や環状空間１８０を有する基板温調部材１００を含み得る。一実施形態において、基板温調部材１００は、基台６０に含み得る。 The substrate support 11 may also include a temperature adjustment module configured to adjust at least one of the electrostatic chuck 61, the ring assembly 51, and the substrate to a target temperature. The temperature adjustment module may include a heater, a heat transfer medium, a flow path, or a combination thereof. A heat transfer fluid such as brine or gas flows through the flow path. In one embodiment, the flow path is formed in the base 60, and one or more heaters are disposed in the ceramic member 61a of the electrostatic chuck 61. The substrate support 11 may also include a heat transfer gas supply unit configured to supply a heat transfer gas between the back surface of the substrate W and the central region 50a. In one embodiment, the substrate support 11 may include a substrate temperature adjustment member 100 having an annular refrigerant flow path 110 or an annular space 180, described below. In one embodiment, the substrate temperature adjustment member 100 may be included in the base 60.
基板支持部１１には、図示しないリフター（リフトピン）が設けられている。一実施形態において、リフターは、基板支持部１１を上下方向に貫通する複数の貫通孔に配置され、図示しない駆動装置により貫通孔内を上下方向に移動する。一実施形態において、基板Ｗは、図示しない搬送アームによってチャンバ１０内に搬入出される。リフターは、基板支持部１１上で基板Ｗを支持し昇降させ、搬送アームとの間で基板Ｗをやり取りし、基板Ｗを基板支持部１１上に載置することができる。 The substrate support 11 is provided with lifters (lift pins), not shown. In one embodiment, the lifters are arranged in multiple through-holes that penetrate the substrate support 11 in the vertical direction, and are moved vertically within the through-holes by a drive device, not shown. In one embodiment, the substrate W is carried in and out of the chamber 10 by a transport arm, not shown. The lifter supports and raises and lowers the substrate W on the substrate support 11, exchanges the substrate W with the transport arm, and can place the substrate W on the substrate support 11.
シャワーヘッド１３は、ガス供給部２０からの少なくとも１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１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１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、上部電極を含む。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。 The shower head 13 is configured to introduce at least one processing gas from the gas supply unit 20 into the plasma processing space 10s. The shower head 13 has at least one gas supply port 13a, at least one gas diffusion chamber 13b, and multiple gas inlets 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 from the multiple gas inlets 13c. The shower head 13 also includes an upper electrode. In addition to the shower head 13, the gas inlet may also include one or more side gas injectors (SGIs) attached to one or more openings formed in the sidewall 10a.
ガス供給部２０は、少なくとも１つのガスソース２１及び少なくとも１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１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１つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する１又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。 The gas supply unit 20 may include at least one gas source 21 and at least one flow controller 22. In one embodiment, the gas supply unit 20 is configured to supply at least one process gas from a corresponding gas source 21 to the showerhead 13 via a corresponding flow controller 22. Each flow controller 22 may include, for example, a mass flow controller or a pressure-controlled flow controller. Additionally, the gas supply unit 20 may include one or more flow modulation devices that modulate or pulse the flow rate of the at least one process gas.
電源３０は、少なくとも１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１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を、少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極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１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、プラズマ処理チャンバ１０において１又はそれ以上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生成部の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を少なくとも１つの下部電極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。 The power supply 30 includes an RF power supply 31 coupled to the plasma processing chamber 10 via at least one impedance matching circuit. 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 at least one lower electrode and/or at least one upper electrode. This causes a plasma to be formed from at least one processing gas supplied to the plasma processing space 10s. Therefore, the RF power supply 31 can function as at least a part of a plasma generating unit configured to generate a plasma from one or more processing gases in the plasma processing chamber 10. Furthermore, by supplying a bias RF signal to the at least one lower electrode, a bias potential is generated on the substrate W, which can attract ion components in the formed plasma to the substrate W.
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１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に結合され、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、１０ＭＨｚ～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、少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給される。 In one embodiment, the RF power supply 31 includes a first RF generating unit 31a and a second RF generating unit 31b. The first RF generating unit 31a is coupled to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode via at least one impedance matching circuit and is configured to generate a source RF signal (source RF power) for plasma generation. In one embodiment, the source RF signal has a frequency in the range of 10 MHz to 150 MHz. In one embodiment, the first RF generating unit 31a may be configured to generate multiple source RF signals having different frequencies. The generated one or more source RF signals are supplied to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode.
第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つの下部電極に結合され、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。バイアスＲＦ信号の周波数は、ソースＲＦ信号の周波数と同じであっても異なっていてもよい。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号の周波数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、１００ｋＨｚ～６０ＭＨｚ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、少なくとも１つの下部電極に供給される。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１つがパルス化されてもよい。 The second RF generator 31b is coupled to at least one lower electrode via at least one impedance matching circuit and is configured to generate a bias RF signal (bias RF power). The frequency of the bias RF signal may be the same as or different from the frequency of the source RF signal. In one embodiment, the bias RF signal has a frequency lower than the frequency of the source RF signal. In one embodiment, the bias RF signal has a frequency in the range of 100 kHz to 60 MHz. In one embodiment, the second RF generator 31b may be configured to generate multiple bias RF signals having different frequencies. The generated one or more bias RF signals are supplied to at least one lower electrode. Also, in various embodiments, at least one of the source RF signal and the bias RF signal may be pulsed.
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、少なくとも１つの下部電極に接続され、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のバイアスＤＣ信号は、少なくとも１つの下部電極に印加される。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、少なくとも１つの上部電極に接続され、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、少なくとも１つの上部電極に印加される。 The power supply 30 may also include a DC power supply 32 coupled to the plasma processing chamber 10. The DC power supply 32 includes a first DC generator 32a and a second DC generator 32b. In one embodiment, the first DC generator 32a is connected to at least one lower electrode and configured to generate a first DC signal. The generated first bias DC signal is applied to the at least one lower electrode. In one embodiment, the second DC generator 32b is connected to at least one upper electrode and configured to generate a second DC signal. The generated second DC signal is applied to the at least one upper electrode.
種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。この場合、ＤＣに基づく電圧パルスのシーケンスが少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に印加される。電圧パルスは、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせのパルス波形を有してもよい。一実施形態において、ＤＣ信号から電圧パルスのシーケンスを生成するための波形生成部が第１のＤＣ生成部３２ａと少なくとも１つの下部電極との間に接続される。従って、第１のＤＣ生成部３２ａ及び波形生成部は、電圧パルス生成部を構成する。第２のＤＣ生成部３２ｂ及び波形生成部が電圧パルス生成部を構成する場合、電圧パルス生成部は、少なくとも１つの上部電極に接続される。電圧パルスは、正の極性を有してもよく、負の極性を有してもよい。また、電圧パルスのシーケンスは、１周期内に１又は複数の正極性電圧パルスと１又は複数の負極性電圧パルスとを含んでもよい。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。 In various embodiments, at least one of the first and second DC signals may be pulsed. In this case, a sequence of DC-based voltage pulses is applied to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode. The voltage pulses may have a rectangular, trapezoidal, triangular, or combination thereof pulse waveform. In one embodiment, a waveform generator for generating the sequence of voltage pulses from the DC signal is connected between the first DC generator 32a and at least one lower electrode. Thus, the first DC generator 32a and the waveform generator constitute a voltage pulse generator. When the second DC generator 32b and the waveform generator constitute a voltage pulse generator, the voltage pulse generator is connected to at least one upper electrode. The voltage pulses may have positive or negative polarity. Furthermore, the sequence of voltage pulses may include one or more positive voltage pulses and one or more negative voltage pulses within one period. The first and second DC generators 32a and 32b may be provided in addition to the RF power supply 31, or the first DC generator 32a may be provided instead of the second RF generator 31b.
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。 The exhaust system 40 may be connected to, for example, a gas exhaust port 10e provided at the bottom of the plasma processing chamber 10. The exhaust system 40 may include a pressure regulating valve and a vacuum pump. The pressure in the plasma processing space 10s is adjusted by the pressure regulating valve. The vacuum pump may include a turbomolecular pump, a dry pump, or a combination thereof.
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（プラズマ処理）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。制御部２は、電源３０、冷媒供給ユニット１０２、真空ポンプ１９０、伝熱ガス供給ユニット２００、排気システム４０などを制御してプラズマ処理を実行可能である。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からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部２ａ２に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部２ａ２に格納され、処理部２ａ１によって記憶部２ａ２から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ２ａに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース２ａ３に接続されている通信回線であってもよい。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。 The control unit 2 processes computer-executable instructions that cause the plasma processing apparatus 1 to perform the various processes described in this disclosure. The control unit 2 may be configured to control each element of the plasma processing apparatus 1 to perform the various processes (plasma processing) described herein. The control unit 2 may control the power supply 30, the coolant supply unit 102, the vacuum pump 190, the heat transfer gas supply unit 200, the exhaust system 40, etc. to perform plasma processing. In one embodiment, part or all of the control unit 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 memory unit 2a2, and a communication interface 2a3. The processing unit 2a1 may be configured to read a program from the memory unit 2a2 and execute the read program to perform various control operations. This program may be stored in the memory unit 2a2 in advance or may be obtained via a medium when needed. The acquired program is stored in the memory unit 2a2 and read from the memory unit 2a2 and executed by the processing unit 2a1. The medium may be various storage media readable by the computer 2a, or a communication line connected to the communication interface 2a3. The memory 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).
図２は、基板支持部１１の温調モジュールの構成の一例を示す説明図である。図３は、平面視の基板支持部１１の内部構成の一例を示す横断面の説明図である。図２示すように、一実施形態において、プラズマ処理装置１は、基板温調部材１００と、複数の温度センサ１０１と、冷媒供給ユニット１０２を含む。 Figure 2 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of the temperature control module of the substrate support unit 11. Figure 3 is an explanatory diagram of a cross section showing an example of the internal configuration of the substrate support unit 11 in a plan view. As shown in Figure 2, in one embodiment, the plasma processing apparatus 1 includes a substrate temperature control member 100, multiple temperature sensors 101, and a coolant supply unit 102.
一実施形態において、基板温調部材１００は、基板支持部１１の円盤状の基台６０に含まれる。図３に示すように、基板温調部材１００は、基板支持部１１に同心円状に配置された複数の環状冷媒流路１１０を有する。一実施形態において、複数の環状冷媒流路１１０は、基板支持部１１の基台６０の内部に配置されている。一実施形態において、基板温調部材１００は、５つの環状冷媒流路１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅを有する。環状冷媒流路１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅは、基板支持部１１の中心Ｐから径方向Ｘに向けて等間隔に配置されている。環状冷媒流路１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅは、それぞれ、冷媒を出入りさせる出入口構造体１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅ（まとめて「出入口構造体１２０」ともいう。）を有している。 In one embodiment, the substrate temperature adjustment member 100 is included in the disk-shaped base 60 of the substrate support 11. As shown in FIG. 3, the substrate temperature adjustment member 100 has multiple annular refrigerant flow paths 110 arranged concentrically on the substrate support 11. In one embodiment, the multiple annular refrigerant flow paths 110 are arranged inside the base 60 of the substrate support 11. In one embodiment, the substrate temperature adjustment member 100 has five annular refrigerant flow paths 110a, 110b, 110c, 110d, and 110e. The annular refrigerant flow paths 110a, 110b, 110c, 110d, and 110e are arranged at equal intervals from the center P of the substrate support 11 in the radial direction X. The annular refrigerant flow paths 110a, 110b, 110c, 110d, and 110e each have an inlet/outlet structure 120a, 120b, 120c, 120d, and 120e (collectively referred to as "inlet/outlet structures 120") that allow the refrigerant to enter and exit.
出入口構造体１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅは、環状冷媒流路１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅに冷媒が流入する入口部分１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ、１３０ｅ（まとめて「入口部分１３０」ともいう。）と、環状冷媒流路１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅを通過した冷媒が流出する出口部分１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄ、１４０ｅ（まとめて「出口部分１４０」ともいう。）とを有する。出入口構造体１２０における入口部分１３０と出口部分１４０は、平面視で互いに重複するように配置されている。一実施形態において、入口部分１３０と出口部分１４０は、入口部分１３０の熱と出口部分１４０の熱が互いに干渉するように配置され得る。 The inlet/outlet structures 120a, 120b, 120c, 120d, and 120e each have an inlet portion 130a, 130b, 130c, 130d, and 130e (collectively referred to as "inlet portion 130") through which refrigerant flows into the annular refrigerant flow paths 110a, 110b, 110c, 110d, and 110e, and an outlet portion 140a, 140b, 140c, 140d, and 140e (collectively referred to as "outlet portion 140") through which refrigerant flows out after passing through the annular refrigerant flow paths 110a, 110b, 110c, 110d, and 110e. The inlet portion 130 and the outlet portion 140 of the inlet/outlet structure 120 are arranged to overlap each other in a plan view. In one embodiment, the inlet portion 130 and the outlet portion 140 may be positioned so that the heat from the inlet portion 130 and the heat from the outlet portion 140 interfere with each other.
出入口構造体１２０は、他の環状冷媒流路１１０の出入口構造体１２０に対して、環状冷媒流路１１０（基板支持部１１）の周方向Ｙにずれるように配置されている。一実施形態において、出入口構造体１２０は、環状冷媒流路１１０（基板支持部１１）の径方向Ｘの同一直線上にはなく、３６０°／Ｎ（Ｎは、出入口構造体１２０の個数）間隔で周方向Ｙにずれて配置されている。一実施の形態において、出入口構造体１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅは、周方向Ｙに７２°間隔で配置されている。 The inlet/outlet structures 120 are arranged so as to be offset in the circumferential direction Y of the annular refrigerant flow path 110 (substrate support portion 11) relative to the inlet/outlet structures 120 of other annular refrigerant flow paths 110. In one embodiment, the inlet/outlet structures 120 are not collinear in the radial direction X of the annular refrigerant flow path 110 (substrate support portion 11), but are arranged so as to be offset in the circumferential direction Y at intervals of 360°/N (N is the number of inlet/outlet structures 120). In one embodiment, the inlet/outlet structures 120a, 120b, 120c, 120d, and 120e are arranged at 72° intervals in the circumferential direction Y.
一実施形態において、環状冷媒流路１１０は、径方向Ｘの隣りにある環状冷媒流路１１０に対し冷媒の流れる方向が逆向きになるように構成されている。一実施形態において、平面視で、環状冷媒流路１１０ａ、１１０ｃ、１１０ｅでは、冷媒が右回りに流れ、環状冷媒流路１１０ａ、１１０ｃ、１１０ｅでは、冷媒が左回りに流れる。 In one embodiment, the annular refrigerant flow path 110 is configured so that the refrigerant flows in the opposite direction to the annular refrigerant flow path 110 adjacent to it in the radial direction X. In one embodiment, in a plan view, the refrigerant flows clockwise in the annular refrigerant flow paths 110a, 110c, and 110e, and the refrigerant flows counterclockwise in the annular refrigerant flow paths 110a, 110c, and 110e.
一実施形態において、複数の温度センサ１０１は基板支持部１１に設けられている。図２に示すように、一実施形態において、温度センサ１０１は、基板支持部１１の基台６０の上部に配置されている。図３に示すように、複数の温度センサ１０１は、径方向Ｘに隣り合う環状冷媒流路１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅの間に配置されている。また温度センサ１０１は、最外周の環状冷媒流路１１０ｅの外側に配置されている。 In one embodiment, multiple temperature sensors 101 are provided on the substrate support 11. As shown in FIG. 2, in one embodiment, the temperature sensors 101 are arranged on the upper part of the base 60 of the substrate support 11. As shown in FIG. 3, the multiple temperature sensors 101 are arranged between adjacent annular refrigerant channels 110a, 110b, 110c, 110d, and 110e in the radial direction X. The temperature sensors 101 are also arranged outside the outermost annular refrigerant channel 110e.
一実施形態において、複数の温度センサ１０１は、基板支持部１１の中心Ｐを中心とする同一円周上の周方向Ｙに沿って２つ以上の温度センサを含む。同一円周上にある複数の温度センサ１０１は、等間隔に配置され得る。複数の温度センサ１０１は、基板支持部１１の径方向Ｘに沿って２つ以上の温度センサを含む。一実施形態において、複数の温度センサ１０１は、基板支持部１１の径方向Ｘにおける同一半径上に５つの温度センサを含む。同一半径上の複数の温度センサ１０１は、およそ等間隔に配置され得る。一実施形態において、複数の温度センサ１０１は、後述の環状空間１８０の上方に配置されている。 In one embodiment, the multiple temperature sensors 101 include two or more temperature sensors along the circumferential direction Y on the same circumference centered on the center P of the substrate support 11. The multiple temperature sensors 101 on the same circumference may be arranged at equal intervals. The multiple temperature sensors 101 include two or more temperature sensors along the radial direction X of the substrate support 11. In one embodiment, the multiple temperature sensors 101 include five temperature sensors on the same radius in the radial direction X of the substrate support 11. The multiple temperature sensors 101 on the same radius may be arranged at approximately equal intervals. In one embodiment, the multiple temperature sensors 101 are arranged above the annular space 180 described below.
一実施形態において、図２に示すように、冷媒供給ユニット１０２は、チラー１６０と、第１の冷媒流路１６１と、流量制御ユニット１６２と、第２の冷媒流路１６３を含む。 In one embodiment, as shown in FIG. 2, the refrigerant supply unit 102 includes a chiller 160, a first refrigerant flow path 161, a flow control unit 162, and a second refrigerant flow path 163.
第１の冷媒流路１６１は、チラー１６０と各出入口構造体１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅとを接続している。第１の冷媒流路１６１は、環状冷媒流路１１０における出入口構造体１２０の入口部分１３０に通じている。 The first refrigerant flow path 161 connects the chiller 160 to each of the inlet/outlet structures 120a, 120b, 120c, 120d, and 120e. The first refrigerant flow path 161 leads to the inlet portion 130 of the inlet/outlet structure 120 in the annular refrigerant flow path 110.
一実施形態において、流量制御ユニット１６２は、第１の冷媒流路１６１に設けられている。一実施形態において、流量制御ユニット１６２は、温度センサ１０１により検出された温度に基づいて、各出入口構造体１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅに供給される冷媒の流量を調整することができる。 In one embodiment, the flow control unit 162 is provided in the first refrigerant flow path 161. In one embodiment, the flow control unit 162 can adjust the flow rate of the refrigerant supplied to each of the inlet/outlet structures 120a, 120b, 120c, 120d, and 120e based on the temperature detected by the temperature sensor 101.
第２の冷媒流路１６３は、各出入口構造体１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅとチラー１６０とを接続している。第２の冷媒流路１６３は、環状冷媒流路１１０における出入口構造体１２０の出口部分１４０に通じている。 The second refrigerant flow path 163 connects each of the inlet/outlet structures 120a, 120b, 120c, 120d, and 120e to the chiller 160. The second refrigerant flow path 163 leads to the outlet portion 140 of the inlet/outlet structure 120 in the annular refrigerant flow path 110.
チラー１６０は、冷媒を目標温度に設定し、当該冷媒を第１の冷媒流路１６１を通じて各環状冷媒流路１１０に供給することができる。チラー１６０は、各環状冷媒流路１１０を通過した冷媒を第２の冷媒流路１６３を通じてチラー１６０に戻すことができる。 The chiller 160 can set the refrigerant to a target temperature and supply the refrigerant to each annular refrigerant flow path 110 through the first refrigerant flow path 161. The chiller 160 can return the refrigerant that has passed through each annular refrigerant flow path 110 to the chiller 160 through the second refrigerant flow path 163.
なお、冷媒供給ユニット１０２は、上記構成に限定されるものではなく、例えば環状冷媒流路１１０毎にチラー１６０を有していてよい。かかる場合、環状冷媒流路１１０毎に個別に、チラー１６０から環状冷媒流路１１０に冷媒が供給されてよい。 The refrigerant supply unit 102 is not limited to the above configuration, and may have a chiller 160 for each annular refrigerant flow path 110, for example. In such a case, refrigerant may be supplied from the chiller 160 to each annular refrigerant flow path 110 individually.
一実施形態において、基板支持部１１は、径方向Ｘに隣り合う環状冷媒流路１１０の間に配置された複数の環状空間１８０を含み得る。一実施形態において、複数の環状空間１８０は、基板支持部１１の基台６０の内部に配置されている。一実施形態において、複数の環状空間１８０は、環状冷媒流路１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅの間に配置された４つの環状空間１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ、１８０ｄを含む。図３に示すように、環状空間１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ、１８０ｄは、基板支持部１１の中心Ｐを中心とする同心円状に配置されている。 In one embodiment, the substrate support 11 may include multiple annular spaces 180 arranged between adjacent annular refrigerant channels 110 in the radial direction X. In one embodiment, the multiple annular spaces 180 are arranged inside the base 60 of the substrate support 11. In one embodiment, the multiple annular spaces 180 include four annular spaces 180a, 180b, 180c, and 180d arranged between the annular refrigerant channels 110a, 110b, 110c, 110d, and 110e. As shown in FIG. 3 , the annular spaces 180a, 180b, 180c, and 180d are arranged concentrically around the center P of the substrate support 11.
図２に示すように、環状空間１８０は、環状空間１８０を真空にする（真空断熱する）ための真空ポンプ１９０と、環状空間１８０に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給ユニット２００に接続されている。一実施形態において、真空ポンプ１９０と環状空間１８０は、第１の流路２１０により接続されている。第１の流路２１０には弁２１１が設けられている。伝熱ガス供給ユニット２００と環状空間１８０は、第２の流路２２０により接続されている。第２の流路２２０には弁２２１が設けられている。一実施形態において、真空ポンプ１９０による真空引きと、伝熱ガス供給ユニット２００による伝熱ガスの供給とを選択的に行うことができる。真空ポンプ１９０は、環状空間１８０の全体を一括して真空引きすることができてよい。伝熱ガス供給ユニット２００は、環状空間１８０の全体に一括して伝熱ガスを供給できてよい。 As shown in FIG. 2 , the annular space 180 is connected to a vacuum pump 190 for evacuating the annular space 180 (vacuum insulating it), and a heat transfer gas supply unit 200 for supplying heat transfer gas to the annular space 180. In one embodiment, the vacuum pump 190 and the annular space 180 are connected by a first flow path 210. A valve 211 is provided on the first flow path 210. The heat transfer gas supply unit 200 and the annular space 180 are connected by a second flow path 220. A valve 221 is provided on the second flow path 220. In one embodiment, vacuuming by the vacuum pump 190 and supplying heat transfer gas by the heat transfer gas supply unit 200 can be selectively performed. The vacuum pump 190 may be capable of vacuuming the entire annular space 180 all at once. The heat transfer gas supply unit 200 may be capable of supplying heat transfer gas all at once to the entire annular space 180.
図４は、基板支持部１１に設けられた出入口構造体１２０の一例を模式的に示す。図５は、出入口構造体１２０の横断面の一例を示す。 Figure 4 shows a schematic diagram of an example of a gateway structure 120 provided on the substrate support 11. Figure 5 shows an example of a cross section of the gateway structure 120.
一実施形態において、図４に示すように、出入口構造体１２０は、基板支持部１１における環状冷媒流路１１０の一部を構成する。出入口構造体１２０は、環状冷媒流路１１０を構成する他の部分と別体に形成されてよいし、一体に形成されてもよい。一実施形態において、出入口構造体１２０は、略直方体状の立体形状を有する。出入口構造体１２０は、周方向Ｙの一方の部分に環状冷媒流路１１０の入口側の空間Ａ１を有し、周方向Ｙの他方の部分に環状冷媒流路１１０の出口側の空間Ａ２を備えている。出入口構造体１２０において、環状冷媒流路１１０の入口側の空間Ａ１と環状冷媒流路１１０の出口側の空間Ａ２は、互いに通気しないように遮断されている。 In one embodiment, as shown in FIG. 4, the inlet/outlet structure 120 constitutes part of the annular refrigerant flow path 110 in the substrate support 11. The inlet/outlet structure 120 may be formed separately from the other parts of the annular refrigerant flow path 110, or may be formed integrally with them. In one embodiment, the inlet/outlet structure 120 has a three-dimensional shape that is approximately a rectangular parallelepiped. The inlet/outlet structure 120 has a space A1 on the inlet side of the annular refrigerant flow path 110 in one part in the circumferential direction Y, and a space A2 on the outlet side of the annular refrigerant flow path 110 in the other part in the circumferential direction Y. In the inlet/outlet structure 120, the space A1 on the inlet side of the annular refrigerant flow path 110 and the space A2 on the outlet side of the annular refrigerant flow path 110 are isolated from each other so as not to communicate with each other.
出入口構造体１２０は、環状冷媒流路１１０の外部から環状冷媒流路１１０の入口側の空間Ａ１に通じる冷媒入口管３００と、環状冷媒流路１１０の出口側の空間Ａ２から出入口構造体１２０の外部に通じる冷媒出口管３０１とを有している。一実施形態において、入口部分１３０は、冷媒入口管３００を含み、出口部分１４０は、冷媒出口管３０１を含む。冷媒入口管３００の流路と冷媒出口管３０１の流路は、互いに通気しないように遮断されている。 The inlet/outlet structure 120 has a refrigerant inlet pipe 300 that connects from the outside of the annular refrigerant flow path 110 to the space A1 on the inlet side of the annular refrigerant flow path 110, and a refrigerant outlet pipe 301 that connects from the space A2 on the outlet side of the annular refrigerant flow path 110 to the outside of the inlet/outlet structure 120. In one embodiment, the inlet section 130 includes the refrigerant inlet pipe 300, and the outlet section 140 includes the refrigerant outlet pipe 301. The flow paths of the refrigerant inlet pipe 300 and the refrigerant outlet pipe 301 are isolated from each other so as not to communicate with each other.
一実施形態において、冷媒入口管３００と冷媒出口管３０１は、二重管を構成している。一実施形態において、冷媒入口管３００は、冷媒出口管３０１よりも大きな内径を有している。冷媒入口管３００は、第１の冷媒流路１６１に連通している。一実施形態において、冷媒入口管３００は、出入口構造体１２０の下面に形成された入口３５０から鉛直方向の上方に向かって進み、その後直角に曲がって環状冷媒流路１１０の入口側の空間Ａ１に通じている。 In one embodiment, the refrigerant inlet pipe 300 and the refrigerant outlet pipe 301 form a double pipe. In one embodiment, the refrigerant inlet pipe 300 has a larger inner diameter than the refrigerant outlet pipe 301. The refrigerant inlet pipe 300 communicates with the first refrigerant flow path 161. In one embodiment, the refrigerant inlet pipe 300 extends vertically upward from an inlet 350 formed on the underside of the inlet/outlet structure 120, then bends at a right angle and communicates with the space A1 on the inlet side of the annular refrigerant flow path 110.
一実施形態において、冷媒出口管３０１は、冷媒入口管３００よりも小さな外径を有し、冷媒入口管３００の内部を通っている。一実施形態において、冷媒出口管３０１は、環状冷媒流路１１０の出口側の空間Ａ２から、冷媒入口管３００の内部に入り、その後直角に曲がって下方に向かって進み、出入口構造体１２０の下面に形成された出口３５１に通じている。冷媒出口管３０１の出口３５１は、第２の冷媒流路１６３に連通している。一実施形態において、冷媒出口管３０１と冷媒入口管３００は、鉛直方向に進む部分において、同軸上に配置されている。図５に示すように、冷媒入口管３００と冷媒出口管３０１は、中心軸が一致している。 In one embodiment, the refrigerant outlet pipe 301 has a smaller outer diameter than the refrigerant inlet pipe 300 and passes through the interior of the refrigerant inlet pipe 300. In one embodiment, the refrigerant outlet pipe 301 enters the interior of the refrigerant inlet pipe 300 from space A2 on the outlet side of the annular refrigerant flow path 110, then bends at a right angle and travels downward to an outlet 351 formed on the underside of the inlet/outlet structure 120. The outlet 351 of the refrigerant outlet pipe 301 communicates with the second refrigerant flow path 163. In one embodiment, the refrigerant outlet pipe 301 and the refrigerant inlet pipe 300 are arranged coaxially in the vertical portion. As shown in FIG. 5, the refrigerant inlet pipe 300 and the refrigerant outlet pipe 301 have the same central axis.
＜プラズマ処理方法の一例＞
プラズマ処理方法は、プラズマを用いて基板Ｗ上の膜をエッチングするエッチング処理を含む。一実施形態において、プラズマ処理方法は、プラズマ処理装置１において制御部２により実行される。
<Example of plasma treatment method>
The plasma processing method includes an etching process that uses plasma to etch a film on a substrate W. In one embodiment, the plasma processing method is performed by a control unit 2 in a plasma processing apparatus 1.
先ず、基板Ｗが、搬送アームによりチャンバ１０内に搬入され、リフターにより基板支持部１１に載置され、図１に示すように基板支持部１１上に吸着保持される。 First, the substrate W is carried into the chamber 10 by the transport arm, placed on the substrate support part 11 by the lifter, and held by suction on the substrate support part 11 as shown in Figure 1.
次に、処理ガスが、ガス供給部２０によりシャワーヘッド１３に供給され、シャワーヘッド１３からプラズマ処理空間１０ｓに供給される。このとき供給される処理ガスは、基板Ｗのエッチング処理のために必要な活性種を生成するガスを含む。 Next, the processing gas is supplied to the shower head 13 by the gas supply unit 20, and then supplied from the shower head 13 to the plasma processing space 10s. The processing gas supplied at this time includes a gas that generates the activated species necessary for etching the substrate W.
１又は複数のＲＦ信号がＲＦ電源３１から上部電極及び／又は下部電極に供給される。プラズマ処理空間１０ｓ内の雰囲気はガス排出口１０ｅから排気され、プラズマ処理空間１０ｓの内部は減圧されてもよい。これにより、プラズマ処理空間１０ｓにプラズマが生成され、基板Ｗがエッチング処理される。 One or more RF signals are supplied from the RF power supply 31 to the upper electrode and/or the lower electrode. The atmosphere in the plasma processing space 10s is exhausted through the gas exhaust port 10e, and the pressure inside the plasma processing space 10s may be reduced. This generates plasma in the plasma processing space 10s, and the substrate W is etched.
プラズマ処理時には、図２に示す温調モジュールにおいて、冷媒供給ユニット１０２により、冷媒が基板支持部１１の各環状冷媒流路１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅに供給され、基板支持部１１が冷却される。冷媒は、チラー１６０から第１の冷媒流路１６１を通って出入口構造体１２０から環状冷媒流路１１０に供給される。各環状冷媒流路１１０に供給される冷媒の流量は、流量制御ユニット１６２によりそれぞれ独立制御されている。冷媒は、出入口構造体１２０の冷媒入口管３００を通って環状冷媒流路１１０の入口側の空間Ａ１に入る。環状冷媒流路１１０の空間Ａ１に入った冷媒は、環状冷媒流路１１０を一周する。環状冷媒流路１１０を通過した冷媒は、環状冷媒流路１１０の出口側の空間Ａ２から出入口構造体１２０の冷媒出口管３０１を通って基板支持部１１の外部に出る。冷媒は、第２の冷媒流路１６３を通ってチラー１６０に戻される。 During plasma processing, in the temperature control module shown in FIG. 2, a coolant is supplied by the coolant supply unit 102 to each of the annular coolant channels 110a, 110b, 110c, 110d, and 110e of the substrate support 11 to cool the substrate support 11. The coolant is supplied from the chiller 160 through the first coolant channel 161 and from the inlet/outlet structure 120 to the annular coolant channel 110. The flow rate of the coolant supplied to each annular coolant channel 110 is independently controlled by the flow control unit 162. The coolant passes through the coolant inlet tube 300 of the inlet/outlet structure 120 and enters the inlet space A1 of the annular coolant channel 110. The coolant that enters the space A1 of the annular coolant channel 110 circulates around the annular coolant channel 110. After passing through the annular coolant channel 110, the coolant exits the substrate support 11 from the outlet space A2 of the annular coolant channel 110 through the coolant outlet tube 301 of the inlet/outlet structure 120. The refrigerant is returned to the chiller 160 through the second refrigerant flow path 163.
温度センサ１０１は、基板支持部１１の温度を検出する。冷媒供給ユニット１０２は、温度センサ１０１により検出された温度に基づいて、基板支持部１１の基板支持面の温度が均一になるように各環状冷媒流路１１０に供給される冷媒の流量を制御する。 The temperature sensor 101 detects the temperature of the substrate support part 11. Based on the temperature detected by the temperature sensor 101, the coolant supply unit 102 controls the flow rate of the coolant supplied to each annular coolant flow path 110 so that the temperature of the substrate support surface of the substrate support part 11 is uniform.
プラズマ処理時には、真空ポンプ１９０により、基板支持部１１の各環状空間１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ、１８０ｄが真空引きされるか、或いは伝熱ガス供給ユニット２００により、基板支持部１１の各環状空間１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ、１８０ｄに伝熱ガスが供給される。環状空間１８０が真空引きされる場合には、環状空間１８０の断熱性が上がり、複数の環状冷媒流路１１０間の熱の移動が抑制される。環状空間１８０に伝熱ガスが供給される場合には、環状空間１８０の伝熱性が上がり、複数の環状冷媒流路１１０間の熱の移動が促進される。 During plasma processing, the vacuum pump 190 evacuates each of the annular spaces 180a, 180b, 180c, and 180d of the substrate support 11, or the heat transfer gas supply unit 200 supplies heat transfer gas to each of the annular spaces 180a, 180b, 180c, and 180d of the substrate support 11. When the annular space 180 is evacuated, the insulating properties of the annular space 180 are improved, and heat transfer between the multiple annular refrigerant flow paths 110 is suppressed. When heat transfer gas is supplied to the annular space 180, the heat transfer properties of the annular space 180 are improved, and heat transfer between the multiple annular refrigerant flow paths 110 is promoted.
本例示的実施形態によれば、基板支持部１１が、基板温調部材１００と複数の温度センサ１０１を有し、基板温調部材１００は、同心円状に複数の環状冷媒流路１１０を有し、複数の環状冷媒流路１１０の各々は、出入口構造体１２０を有し、出入口構造体１２０は、平面視で互いに重複する入口部分１３０及び出口部分１４０を有し、他の環状冷媒流路１１０の他の出入口構造体１２０に対して周方向Ｙにずれて配置されている。複数の温度センサ１０１は、平面視で複数の環状冷媒流路１１０の間に周方向Ｙ及び径方向Ｘに沿って配置されている。そして、冷媒供給ユニット１０２は、複数の環状冷媒流路１１０の各々に冷媒を供給し、複数の温度センサ１０１に基づいて環状冷媒流路１１０の各々に流れる冷媒の流量を独立制御する。 According to this exemplary embodiment, the substrate support 11 includes a substrate temperature adjustment member 100 and multiple temperature sensors 101. The substrate temperature adjustment member 100 includes multiple concentric annular refrigerant flow paths 110. Each of the multiple annular refrigerant flow paths 110 includes an inlet/outlet structure 120. The inlet/outlet structure 120 has an inlet portion 130 and an outlet portion 140 that overlap in a plan view, and is positioned offset in the circumferential direction Y with respect to other inlet/outlet structures 120 of other annular refrigerant flow paths 110. The multiple temperature sensors 101 are positioned between the multiple annular refrigerant flow paths 110 along the circumferential direction Y and the radial direction X in a plan view. The refrigerant supply unit 102 supplies refrigerant to each of the multiple annular refrigerant flow paths 110 and independently controls the flow rate of the refrigerant flowing through each annular refrigerant flow path 110 based on the multiple temperature sensors 101.
基板支持部１１において環状冷媒流路１１０を流れる冷媒は、プラズマで生じる熱を吸収するため、冷媒の出口付近の温度が入口付近の温度よりも高くなる。本例示的態様によれば、出入口構造体１２０が、平面視で互いに重複する入口部分１３０及び出口部分１４０を有しているため、環状冷媒流路１１０の入口付近の冷媒に起因する熱と環状冷媒流路１１０の出口付近の冷媒に起因する熱とが基板支持部１１において互いに干渉し、基板支持部１１における冷媒の入口部分１３０付近の温度と出口部分１４０付近の温度が均される。これにより、基板支持部１１において、温度が局所的に低いクールスポットや、温度が局所的に高いホットスポットができることが抑制される。また、出入口構造体１２０は、他の環状冷媒流路１１０の出入口構造体１２０に対して周方向Ｙにずれて配置され、複数の出入口構造体１２０が周方向Ｙにずれるので、出入口構造体１２０に起因して基板支持部１１における基板支持面に温度斑ができることを抑制することができる。また、本例示的態様によれば、複数の温度センサ１０１が、平面視で複数の環状冷媒流路１１０の周方向Ｙ及び径方向Ｘに沿って配置され、冷媒供給ユニット１０２は、複数の温度センサ１０１に基づいて環状冷媒流路１１０の各々に流れる冷媒の流量を独立制御するので、基板支持部１１の基板支持面において温度を均一化することができる。 The coolant flowing through the annular coolant flow path 110 in the substrate support unit 11 absorbs heat generated by the plasma, causing the coolant's temperature near the outlet to be higher than the temperature near the inlet. According to this exemplary embodiment, the inlet/outlet structure 120 has an inlet portion 130 and an outlet portion 140 that overlap in a plan view. This causes the heat generated by the coolant near the inlet of the annular coolant flow path 110 and the heat generated by the coolant near the outlet of the annular coolant flow path 110 to interfere with each other in the substrate support unit 11, thereby equalizing the temperatures near the inlet portion 130 and the outlet portion 140 of the coolant in the substrate support unit 11. This prevents the formation of cool spots with locally low temperatures or hot spots with locally high temperatures in the substrate support unit 11. Furthermore, the inlet/outlet structure 120 is offset in the circumferential direction Y relative to the inlet/outlet structures 120 of other annular coolant flow paths 110. Since the multiple inlet/outlet structures 120 are offset in the circumferential direction Y, it is possible to prevent temperature variations on the substrate support surface of the substrate support unit 11 due to the inlet/outlet structures 120. Furthermore, according to this exemplary embodiment, multiple temperature sensors 101 are arranged along the circumferential direction Y and radial direction X of the multiple annular refrigerant flow paths 110 in a plan view, and the refrigerant supply unit 102 independently controls the flow rate of the refrigerant flowing through each annular refrigerant flow path 110 based on the multiple temperature sensors 101, thereby making it possible to uniformize the temperature on the substrate support surface of the substrate support part 11.
本例示的実施形態によれば、出入口構造体１２０は、３６０°／Ｎ（Ｎは、出入口構造体１２０の数）間隔で周方向Ｙにずれて配置されている。これにより、出入口構造体１２０に起因して基板支持部１１における基板支持面に温度斑ができることを抑制することができる。 According to this exemplary embodiment, the entrance/exit structures 120 are arranged offset in the circumferential direction Y at intervals of 360°/N (N is the number of entrance/exit structures 120). This makes it possible to prevent temperature variations on the substrate support surface of the substrate support section 11 due to the entrance/exit structures 120.
本例示的実施形態によれば、基板支持部１１は、径方向Ｘに隣り合う環状冷媒流路１１０の間に配置された環状空間１８０を有している。これにより、複数の環状冷媒流路１１０の間の熱のやり取りを制御することができる。例えば真空ポンプ１９０により環状空間１８０を真空引きすることで、複数の環状冷媒流路１１０の間の断熱性を上げることができる。また、伝熱ガス供給ユニット２００により環状空間１８０に伝熱性ガスを供給することで、複数の環状冷媒流路１１０の間の伝熱性を上げることができる。なお、プラズマ処理装置１は、環状空間１８０に接続された真空ポンプ１９０と、環状空間１８０に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給ユニット２００の両方を備えていても、いずれか一方のみを備えていてもよい。 According to this exemplary embodiment, the substrate support 11 has an annular space 180 disposed between adjacent annular refrigerant channels 110 in the radial direction X. This allows for control of heat exchange between the multiple annular refrigerant channels 110. For example, by evacuating the annular space 180 with a vacuum pump 190, the insulation between the multiple annular refrigerant channels 110 can be improved. Furthermore, by supplying a heat transfer gas to the annular space 180 with a heat transfer gas supply unit 200, the heat transfer between the multiple annular refrigerant channels 110 can be improved. The plasma processing apparatus 1 may include both the vacuum pump 190 connected to the annular space 180 and the heat transfer gas supply unit 200 that supplies a heat transfer gas to the annular space 180, or may include only one of them.
環状冷媒流路１１０の入口付近の空間を流れる冷媒は、環状冷媒流路１１０の出口付近の空間を流れる冷媒よりも温度が低い。本例示的実施形態によれば、環状冷媒流路１１０は、径方向Ｘの隣りにある環状冷媒流路１１０に対し冷媒の流れる方向が逆向きになるように構成されている。これにより、隣り合う環状冷媒流路１１０の相互間で、冷媒の温度勾配ができる向きが逆になり、この結果、基板支持部１１の基板支持面において温度を均一化することができる。 The refrigerant flowing through the space near the inlet of the annular refrigerant flow path 110 is at a lower temperature than the refrigerant flowing through the space near the outlet of the annular refrigerant flow path 110. According to this exemplary embodiment, the annular refrigerant flow path 110 is configured so that the refrigerant flows in the opposite direction to the annular refrigerant flow path 110 adjacent to it in the radial direction X. This reverses the direction of the refrigerant temperature gradient between adjacent annular refrigerant flow paths 110, thereby achieving a uniform temperature on the substrate support surface of the substrate support portion 11.
本例示的実施形態によれば、複数の温度センサ１０１は、周方向Ｙに沿って４つ以上の温度センサを含み、径方向Ｘに沿って２つ以上の温度センサを含む。冷媒供給ユニット１０２が、複数の温度センサ１０１により検出された温度に基づいて環状冷媒流路１１０の各々に流れる冷媒の流量を独立制御することで、基板支持部１１の基板支持面において温度を均一化することができる。 According to this exemplary embodiment, the multiple temperature sensors 101 include four or more temperature sensors along the circumferential direction Y and two or more temperature sensors along the radial direction X. The coolant supply unit 102 independently controls the flow rate of the coolant flowing through each annular coolant flow path 110 based on the temperatures detected by the multiple temperature sensors 101, thereby making it possible to uniformize the temperature on the substrate support surface of the substrate support portion 11.
本例示的実施形態によれば、出入口構造体１２０は、環状冷媒流路１１０の外部から環状冷媒流路１１０の入口側の空間Ａ１に通じる冷媒入口管３００と、環状冷媒流路１１０の出口側の空間Ａ２から環状冷媒流路１１０の外部に通じる冷媒出口管３０１と、をさらに有し、冷媒入口管３００と冷媒出口管３０１は、二重管を構成している。かかる場合、環状冷媒流路１１０から出る冷媒に起因する熱と環状冷媒流路１１０に入る冷媒に起因する熱が、基板支持部１１において互いに干渉しやすくなり、基板支持部１１における冷媒の入口部分１３０付近の温度と出口部分１４０付近の温度が均される。これにより、基板支持部１１において、温度が局所的に低いクールスポットや、温度が局所的に高いホットスポットができることが抑制される。 According to this exemplary embodiment, the inlet/outlet structure 120 further includes a refrigerant inlet pipe 300 that connects the outside of the annular refrigerant flow path 110 to the inlet-side space A1 of the annular refrigerant flow path 110, and a refrigerant outlet pipe 301 that connects the outlet-side space A2 of the annular refrigerant flow path 110 to the outside of the annular refrigerant flow path 110, with the refrigerant inlet pipe 300 and the refrigerant outlet pipe 301 forming a double pipe. In this case, the heat generated by the refrigerant exiting the annular refrigerant flow path 110 and the heat generated by the refrigerant entering the annular refrigerant flow path 110 tend to interfere with each other in the substrate support 11, equalizing the temperatures near the inlet portion 130 and the outlet portion 140 of the refrigerant in the substrate support 11. This prevents the formation of locally low-temperature cool spots and locally high-temperature hot spots in the substrate support 11.
本例示的実施形態によれば、二重管は、冷媒入口管３００の内部を冷媒出口管３０１が通るように構成されている。この場合、冷媒出口管３０１を通る冷媒の流速が冷媒入口管３００を通る冷媒の流速よりも速くなるため、環状冷媒流路１１０に入る前の冷媒が、環状冷媒流路１１０から出た冷媒により昇温することを抑制することができる。 According to this exemplary embodiment, the double pipe is configured so that the refrigerant outlet pipe 301 passes through the inside of the refrigerant inlet pipe 300. In this case, the flow rate of the refrigerant passing through the refrigerant outlet pipe 301 is faster than the flow rate of the refrigerant passing through the refrigerant inlet pipe 300, which prevents the refrigerant before entering the annular refrigerant flow path 110 from being heated by the refrigerant exiting the annular refrigerant flow path 110.
一実施形態において、複数の環状空間１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ、１８０ｄは、それぞれ独立して真空引きできてよい。図６は、各環状空間１８０を独立して真空引きする構成の一例を示す。一実施形態において、環状空間１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ、１８０ｄは、互いに連通していない。一実施形態において、真空ポンプ１９０は、複数の第１の流路２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄにより、環状空間１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ、１８０ｄに接続されている。一実施形態において、第１の流路２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄには、それぞれ弁２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄが設けられている。なお、真空ポンプ１９０が複数あり、各々の真空ポンプ１９０が、対応する環状空間１８０に接続されていてもよい。 In one embodiment, the multiple annular spaces 180a, 180b, 180c, and 180d may be able to be evacuated independently. Figure 6 shows an example of a configuration in which each annular space 180 is evacuated independently. In one embodiment, the annular spaces 180a, 180b, 180c, and 180d are not connected to one another. In one embodiment, the vacuum pump 190 is connected to the annular spaces 180a, 180b, 180c, and 180d by multiple first flow paths 210a, 210b, 210c, and 210d. In one embodiment, the first flow paths 210a, 210b, 210c, and 210d are provided with valves 211a, 211b, 211c, and 211d, respectively. Note that there may be multiple vacuum pumps 190, each connected to a corresponding annular space 180.
また、一実施形態において、複数の環状空間１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ、１８０ｄには、それぞれ独立して伝熱ガスを供給できてもよい。一実施形態において、第２の流路２２０は、伝熱ガス供給ユニット２００と各々の環状空間１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ、１８０ｄとを接続している。第２の流路２２０には、ガス制御ユニット４００が設けられる。ガス制御ユニット４００は、伝熱ガス供給ユニット２００から供給される伝熱ガスを各環状空間１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ、１８０ｄにそれぞれ所定の流量で供給することができる。なお、伝熱ガス供給ユニット２００が、複数の第２の流路により、各環状空間１８０に接続されていてもよい。また、伝熱ガス供給ユニット２００が複数あり、各々の伝熱ガス供給ユニット２００が、対応する環状空間１８０に接続されていてもよい。 In one embodiment, heat transfer gas may be supplied independently to each of the multiple annular spaces 180a, 180b, 180c, and 180d. In one embodiment, a second flow path 220 connects the heat transfer gas supply unit 200 to each of the annular spaces 180a, 180b, 180c, and 180d. A gas control unit 400 is provided in the second flow path 220. The gas control unit 400 can supply the heat transfer gas supplied from the heat transfer gas supply unit 200 to each of the annular spaces 180a, 180b, 180c, and 180d at a predetermined flow rate. The heat transfer gas supply unit 200 may be connected to each of the annular spaces 180 by multiple second flow paths. Alternatively, there may be multiple heat transfer gas supply units 200, each connected to a corresponding annular space 180.
本例示的実施形態によれば、プラズマ処理時において、環状空間１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ、１８０ｄのうちの一部を真空引きして、一部の環状冷媒流路１１０の相互間の断熱性を上げ、環状空間１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ、１８０ｄのうちの一部に伝熱ガスを供給して、一部の環状冷媒流路１１０の相互間の伝熱性を上げることができる。基板支持面における温度が安定している領域において、隣り合う環状冷媒流路１１０相互間の断熱性を高め、基板支持面における温度が安定していない領域において、隣り合う環状冷媒流路１１０相互間の伝熱性を高めることができる。これにより、基板支持面における温度の均一化を図ることができる。 According to this exemplary embodiment, during plasma processing, a vacuum is drawn in some of the annular spaces 180a, 180b, 180c, and 180d to increase the insulation between some of the annular refrigerant channels 110, and a heat transfer gas is supplied to some of the annular spaces 180a, 180b, 180c, and 180d to increase the heat transfer between some of the annular refrigerant channels 110. In areas where the temperature on the substrate support surface is stable, the insulation between adjacent annular refrigerant channels 110 can be increased, and in areas where the temperature on the substrate support surface is unstable, the heat transfer between adjacent annular refrigerant channels 110 can be increased. This allows for uniform temperature distribution on the substrate support surface.
図７は、出入口構造体１２０における冷媒入口管３００と冷媒出口管３０１の他の構成例を示す模式図である。一実施の形態において、出入口構造体１２０における冷媒入口管３００と冷媒出口管３０１は、環状冷媒流路１１０の空間Ａ１、Ａ２から離れるにつれて互いに離れる部分を含み得る。冷媒入口管３００は、環状冷媒流路１１０の空間Ａ１から下方に向かう部分において、鉛直方向に対し斜めに進んでよい。冷媒入口管３００は、環状冷媒流路１１０の空間Ａ１から下方に向かうにつれて、環状冷媒流路１１０の周方向Ｙの下流側（図７の右方向）に進むように斜めに進んでよい。 Figure 7 is a schematic diagram showing another example configuration of the refrigerant inlet pipe 300 and the refrigerant outlet pipe 301 in the inlet/outlet structure 120. In one embodiment, the refrigerant inlet pipe 300 and the refrigerant outlet pipe 301 in the inlet/outlet structure 120 may include portions that separate from each other as they move away from spaces A1 and A2 of the annular refrigerant flow path 110. The refrigerant inlet pipe 300 may extend obliquely relative to the vertical direction in the portion extending downward from space A1 of the annular refrigerant flow path 110. As the refrigerant inlet pipe 300 extends downward from space A1 of the annular refrigerant flow path 110, it may extend obliquely toward the downstream side of the annular refrigerant flow path 110 in the circumferential direction Y (to the right in Figure 7).
冷媒出口管３０１は、環状冷媒流路１１０の空間Ａ２から下方に向かう部分において、鉛直方向に対し斜めに進んでよい。冷媒出口管３０１は、環状冷媒流路１１０の空間Ａ１から下方に向かうにつれて、冷媒入口管３００と逆方向、すなわち、環状冷媒流路１１０の周方向Ｙの上流側（図７の左方向）に進むように斜めに進んでよい。冷媒出口管３０１は、下方に向かう途中から冷媒入口管３００の外部に出てよい。本例示的実施形態によれば、環状冷媒流路１１０に入る前の冷媒が、環状冷媒流路１１０から出た冷媒により昇温することを抑制することができる。 The refrigerant outlet pipe 301 may extend obliquely relative to the vertical direction as it extends downward from space A2 of the annular refrigerant flow path 110. As it extends downward from space A1 of the annular refrigerant flow path 110, the refrigerant outlet pipe 301 may extend obliquely in the opposite direction to the refrigerant inlet pipe 300, i.e., toward the upstream side of the circumferential direction Y of the annular refrigerant flow path 110 (to the left in Figure 7). The refrigerant outlet pipe 301 may exit the refrigerant inlet pipe 300 midway as it extends downward. According to this exemplary embodiment, it is possible to prevent the refrigerant before entering the annular refrigerant flow path 110 from being heated by the refrigerant exiting the annular refrigerant flow path 110.
冷媒出口管３０１の流路径は、下流側に向かうにつれて次第に拡径してもよい。冷媒出口管３０１の流路径は、最終的に冷媒入口管３００と同じになってもよい。冷媒入口管３００の流路径は、一定であってよい。 The flow path diameter of the refrigerant outlet pipe 301 may gradually increase toward the downstream side. The flow path diameter of the refrigerant outlet pipe 301 may ultimately become the same as that of the refrigerant inlet pipe 300. The flow path diameter of the refrigerant inlet pipe 300 may be constant.
上記実施形態において、冷媒入口管３００と冷媒出口管３０１とで構成する二重管は、中心軸が一致していたが、図８に示すように中心軸がずれていてよい。一実施形態において、冷媒出口管３０１の中心軸が、冷媒入口管３００の中心軸に対し、環状冷媒流路１１０の周方向Ｙの空間Ａ２側（図８の左側）にずれていてよい。 In the above embodiment, the double pipe formed by the refrigerant inlet pipe 300 and the refrigerant outlet pipe 301 had the same central axis, but the central axes may be offset as shown in Figure 8. In one embodiment, the central axis of the refrigerant outlet pipe 301 may be offset toward space A2 in the circumferential direction Y of the annular refrigerant flow path 110 (to the left in Figure 8) relative to the central axis of the refrigerant inlet pipe 300.
図９は、冷媒入口管３００と冷媒出口管３０１の他の構成例を示す説明図である。一実施形態において、冷媒入口管３００と冷媒出口管３０１は、一方の管が他方の管の周囲を螺旋状に通るように配置されていてよい。一実施形態において、冷媒出口管３０１が冷媒入口管３００の周囲を螺旋状に通っている。一実施形態において、入口部分１３０は、冷媒入口管３００を含み、出口部分１４０は、冷媒出口管３０１を含む。なお、本実施形態のように、冷媒入口管３００と冷媒出口管３０１のうちの一方の管が他方の管の周囲を螺旋状に通るような場合も、入口部分１３０と出口部分１４０が平面視で互いに重複する場合に含まれる。入口部分１３０と出口部分１４０が平面視で互いに重複する場合には、平面視で冷媒入口管３００と冷媒出口管３０１の少なくとも一部が互いに重なるように通っている場合、平面視で冷媒入口管３００及び冷媒出口管３０１のうちの一方が他方の周りを通るような場合、平面視で冷媒入口管３００と冷媒出口管３０１の少なくとも一部が互いに近接している場合も含まれる。 Figure 9 is an explanatory diagram showing another example configuration of the refrigerant inlet pipe 300 and the refrigerant outlet pipe 301. In one embodiment, the refrigerant inlet pipe 300 and the refrigerant outlet pipe 301 may be arranged so that one pipe passes helically around the other pipe. In one embodiment, the refrigerant outlet pipe 301 passes helically around the refrigerant inlet pipe 300. In one embodiment, the inlet portion 130 includes the refrigerant inlet pipe 300, and the outlet portion 140 includes the refrigerant outlet pipe 301. Note that a case in which one of the refrigerant inlet pipe 300 and the refrigerant outlet pipe 301 passes helically around the other pipe, as in this embodiment, is also included in cases in which the inlet portion 130 and the outlet portion 140 overlap each other in a planar view. When the inlet portion 130 and the outlet portion 140 overlap each other in a planar view, this includes cases where at least a portion of the refrigerant inlet pipe 300 and the refrigerant outlet pipe 301 pass so as to overlap each other in a planar view, cases where one of the refrigerant inlet pipe 300 and the refrigerant outlet pipe 301 passes around the other in a planar view, and cases where at least a portion of the refrigerant inlet pipe 300 and the refrigerant outlet pipe 301 are close to each other in a planar view.
一実施の形態において、出入口構造体１２０は、同一円周上の一つの環状冷媒流路１１０に複数設けられてよい。一実施の形態において、出入口構造体１２０は、各環状冷媒流路１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅに複数個ずつ設けられる。一実施の形態において、複数の出入口構造体１２０は、各環状冷媒流路１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅにおいて等間隔に設けられてよい。 In one embodiment, multiple inlet/outlet structures 120 may be provided in one annular refrigerant flow path 110 on the same circumference. In one embodiment, multiple inlet/outlet structures 120 are provided in each of the annular refrigerant flow paths 110a, 110b, 110c, 110d, and 110e. In one embodiment, the multiple inlet/outlet structures 120 may be provided at equal intervals in each of the annular refrigerant flow paths 110a, 110b, 110c, 110d, and 110e.
以上の例示的実施形態において、本プラズマ処理装置は、本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく種々の変形をなし得る。例えば、当業者の通常の創作能力の範囲内で、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態に追加することができる。また、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態の対応する構成要素と置換することができる。 In the exemplary embodiments described above, the plasma processing apparatus may be modified in various ways without departing from the scope and spirit of the present disclosure. For example, some components in one embodiment may be added to other embodiments within the scope of the ordinary creative ability of a person skilled in the art. Also, some components in one embodiment may be replaced with corresponding components in other embodiments.
（付記１）
チャンバと、
前記チャンバ内に配置された基板支持部であって、前記基板支持部は、同心円状に配置された複数の環状冷媒流路と、複数の温度センサとを有し、前記複数の環状冷媒流路の各々は、当該環状冷媒流路に冷媒が流入する入口部分及び当該環状冷媒流路から前記冷媒が流出する出口部分を有する出入口構造体を有し、前記入口部分及び前記出口部分は平面視で互いに重複するように構成され、前記出入口構造体は、前記複数の環状冷媒流路のうちの他の環状冷媒流路の出入口構造体に対して前記同心円の周方向にずれた位置に配置され、前記複数の温度センサは、平面視で前記複数の環状冷媒流路の周方向及び径方向の少なくとも一方に沿って配置されている、前記基板支持部と、
前記複数の環状冷媒流路の各々に冷媒を供給し、前記複数の温度センサにより検出された温度に基づいて前記複数の環状冷媒流路の各々に流れる冷媒の流量を独立制御するように構成される、冷媒供給ユニットと、
を備える、基板処理装置。
(Appendix 1)
a chamber;
a substrate support disposed within the chamber, the substrate support having a plurality of concentrically arranged annular refrigerant flow paths and a plurality of temperature sensors, each of the plurality of annular refrigerant flow paths having an inlet portion through which a refrigerant flows into the annular refrigerant flow path and an outlet portion through which the refrigerant flows out of the annular refrigerant flow path, the inlet portion and the outlet portion being configured to overlap each other in a plan view, the inlet portion and the outlet portion being positioned at a position offset in a circumferential direction of the concentric circles with respect to the inlet portion and the outlet portion of another annular refrigerant flow path among the plurality of annular refrigerant flow paths, and the plurality of temperature sensors being disposed along at least one of a circumferential direction and a radial direction of the plurality of annular refrigerant flow paths in a plan view;
a refrigerant supply unit configured to supply a refrigerant to each of the plurality of annular refrigerant flow paths and to independently control a flow rate of the refrigerant flowing through each of the plurality of annular refrigerant flow paths based on temperatures detected by the plurality of temperature sensors;
A substrate processing apparatus comprising:
（付記２）
前記複数の環状冷媒流路の各々に含まれる前記出入口構造体は、３６０°／Ｎ（Ｎは、前記出入口構造体の個数）間隔で周方向にずれて配置されている、付記１に記載の基板処理装置。
(Appendix 2)
2. The substrate processing apparatus of claim 1, wherein the inlet/outlet structures included in each of the plurality of annular refrigerant flow paths are arranged circumferentially offset at intervals of 360°/N (where N is the number of the inlet/outlet structures).
（付記３）
前記基板支持部は、前記複数の環状冷媒流路のうち隣り合う２つの環状冷媒流路の間に配置された環状空間を有する、付記１又は付記２に記載の基板処理装置。
(Appendix 3)
3. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the substrate support portion has an annular space disposed between two adjacent annular coolant channels among the plurality of annular coolant channels.
（付記４）
前記環状空間に接続された真空ポンプをさらに備える、付記３に記載の基板処理装置。
(Appendix 4)
4. The substrate processing apparatus of claim 3, further comprising a vacuum pump connected to the annular space.
（付記５）
前記環状空間に伝熱ガスを供給するように構成される伝熱ガス供給ユニットをさらに備える、付記３又は４に記載の基板処理装置。
(Appendix 5)
5. The substrate processing apparatus of claim 3, further comprising a heat transfer gas supply unit configured to supply a heat transfer gas to the annular space.
（付記６）
前記複数の環状冷媒流路のうちの一の環状冷媒流路を流れる冷媒の方向は、当該一の環状冷媒流路の隣りにある、前記複数の環状冷媒流路のうちの他の環状冷媒流路を流れる冷媒の方向とは反対である、付記１から付記５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
(Appendix 6)
6. The substrate processing apparatus of claim 1, wherein a direction of the coolant flowing through one of the plurality of annular coolant flow paths is opposite to a direction of the coolant flowing through another of the plurality of annular coolant flow paths adjacent to the one annular coolant flow path.
（付記７）
前記複数の温度センサは、前記周方向に沿って４つ以上の温度センサを含む、付記１から付記６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
(Appendix 7)
7. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the plurality of temperature sensors includes four or more temperature sensors along the circumferential direction.
（付記８）
前記複数の温度センサは、前記径方向に沿って２つ以上の温度センサを含む、付記１から付記７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
(Appendix 8)
8. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the plurality of temperature sensors includes two or more temperature sensors along the radial direction.
（付記９）
前記出入口構造体の前記入口部分は、前記環状冷媒流路の外部から前記環状冷媒流路の入口側の空間に通じる冷媒入口管を含み、
前記出入口構造体の前記出口部分は、前記環状冷媒流路の出口側の空間から前記環状冷媒流路の外部に通じる冷媒出口管を含む、付記１から付記８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
(Appendix 9)
the inlet portion of the inlet/outlet structure includes a refrigerant inlet pipe that communicates from an outside of the annular refrigerant flow path to a space on an inlet side of the annular refrigerant flow path,
9. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the outlet portion of the inlet/outlet structure includes a refrigerant outlet pipe leading from a space on the outlet side of the annular refrigerant flow path to the outside of the annular refrigerant flow path.
（付記１０）
前記冷媒入口管と前記冷媒出口管は、二重管を構成している、付記９に記載の基板処理装置。
(Appendix 10)
10. The substrate processing apparatus according to claim 9, wherein the coolant inlet pipe and the coolant outlet pipe form a double pipe.
（付記１１）
前記二重管は、前記冷媒入口管の内部を前記冷媒出口管が通るように構成されている、付記１０に記載の基板処理装置。
(Appendix 11)
11. The substrate processing apparatus according to claim 10, wherein the double pipe is configured such that the refrigerant outlet pipe passes through the inside of the refrigerant inlet pipe.
（付記１２）
前記冷媒入口管と前記冷媒出口管は、一方の管が他方の管の周囲を螺旋状に通るように構成されている、付記９に記載の基板処理装置。
(Appendix 12)
10. The substrate processing apparatus of claim 9, wherein the coolant inlet pipe and the coolant outlet pipe are configured such that one pipe passes around the other pipe in a spiral shape.
（付記１３）
前記冷媒出口管が前記冷媒入口管の周囲を螺旋状に通っている、付記１２に記載の基板処理装置。
(Appendix 13)
13. The substrate processing apparatus of claim 12, wherein the coolant outlet pipe spirals around the coolant inlet pipe.
（付記１４）
前記冷媒入口管と前記冷媒出口管は、前記環状冷媒流路から離れるにつれて互いに離れる部分を含む、付記９から付記１３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
(Appendix 14)
14. The substrate processing apparatus according to claim 9, wherein the coolant inlet pipe and the coolant outlet pipe include portions that become increasingly separated from each other as the pipes move away from the annular coolant flow path.
１……プラズマ処理装置、１０……チャンバ、１１……基板支持部、１００……基板温調部材、１０１……温度センサ、１０２……冷媒供給ユニット、１１０……環状冷媒流路、１２０……出入口構造体、１３０……入口部分、１４０……出口部分、３００……冷媒入口管、３０１……冷媒出口管、Ｗ…基板
1: Plasma processing apparatus, 10: Chamber, 11: Substrate support portion, 100: Substrate temperature control member, 101: Temperature sensor, 102: Coolant supply unit, 110: Annular coolant flow path, 120: Inlet/outlet structure, 130: Inlet portion, 140: Outlet portion, 300: Coolant inlet pipe, 301: Coolant outlet pipe, W: Substrate
Claims (14)
前記チャンバ内に配置された基板支持部であって、前記基板支持部は、同心円状に配置された複数の環状冷媒流路と、複数の温度センサとを有し、前記複数の環状冷媒流路の各々は、当該環状冷媒流路に冷媒が流入する入口部分及び当該環状冷媒流路から前記冷媒が流出する出口部分を有する出入口構造体を有し、前記入口部分及び前記出口部分は平面視で互いに重複するように構成され、前記出入口構造体は、前記複数の環状冷媒流路のうちの他の環状冷媒流路の出入口構造体に対して前記同心円の周方向にずれた位置に配置され、前記複数の温度センサは、平面視で前記複数の環状冷媒流路の周方向及び径方向の少なくとも一方に沿って配置されている、前記基板支持部と、
前記複数の環状冷媒流路の各々に冷媒を供給し、前記複数の温度センサにより検出された温度に基づいて前記複数の環状冷媒流路の各々に流れる冷媒の流量を独立制御するように構成される、冷媒供給ユニットと、
を備える、基板処理装置。 a chamber;
a substrate support disposed within the chamber, the substrate support having a plurality of concentrically arranged annular refrigerant flow paths and a plurality of temperature sensors, each of the plurality of annular refrigerant flow paths having an inlet portion through which a refrigerant flows into the annular refrigerant flow path and an outlet portion through which the refrigerant flows out of the annular refrigerant flow path, the inlet portion and the outlet portion being configured to overlap each other in a plan view, the inlet portion and the outlet portion being positioned at a position offset in a circumferential direction of the concentric circles with respect to the inlet portion and the outlet portion of another annular refrigerant flow path among the plurality of annular refrigerant flow paths, and the plurality of temperature sensors being disposed along at least one of a circumferential direction and a radial direction of the plurality of annular refrigerant flow paths in a plan view;
a refrigerant supply unit configured to supply a refrigerant to each of the plurality of annular refrigerant flow paths and to independently control a flow rate of the refrigerant flowing through each of the plurality of annular refrigerant flow paths based on temperatures detected by the plurality of temperature sensors;
A substrate processing apparatus comprising:
前記出入口構造体の前記出口部分は、前記環状冷媒流路の出口側の空間から前記環状冷媒流路の外部に通じる冷媒出口管を含む、請求項１に記載の基板処理装置。 the inlet portion of the inlet/outlet structure includes a refrigerant inlet pipe that communicates from an outside of the annular refrigerant flow path to a space on an inlet side of the annular refrigerant flow path,
The substrate processing apparatus according to claim 1 , wherein the outlet portion of the inlet/outlet structure includes a coolant outlet pipe leading from a space on the outlet side of the annular coolant flow path to the outside of the annular coolant flow path.
The substrate processing apparatus of claim 9 , wherein the coolant inlet pipe and the coolant outlet pipe include portions that become increasingly separated from each other as they move away from the annular coolant flow path.
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