KR20140059128A - 진공 장치, 그 압력 제어 방법 및 에칭 방법 - Google Patents

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Abstract

주로 APC 밸브에 의해서 처리 용기 내의 압력 조절을 행하는 진공 장치에서, 급격한 압력 변동을 억제한다.
스텝 S1~스텝 S5까지의 순서에 따라, 처리 용기(1) 내의 압력 변동을 억제할 수 있다. 스텝 S1에서는, EC(81)가 APC 밸브(55)의 개방도를 취득하고, 스텝 S2에서는, EC(81)의 개방도 판정부(123)에 의해서, 스텝 S1에서 취득된 APC 밸브(55)의 개방도가 제 1 임계값을 넘었는지 여부를 판단한다. 스텝 S2에서, 개방도가 제 1 임계값을 넘었다고(예) 판정된 경우는, 스텝 S3에서 초과 카운터(124)가 초과 카운트값을 1 카운트 적산한다. 다음으로, 스텝 S4에서는, 초과 카운터(124)에서 카운트된 초과 카운트값의 적산값이 제 2 임계값을 넘었는지 여부의 판정을 행하고, 초과 카운트값이 제 2 임계값을 넘었다고(예) 판정된 경우에는, 유량 제어부(121a)는, MC(83)를 거쳐서 매스플로우 콘트롤러(MFC)(43)에 대해, 처리 가스의 유량을 소정량 줄이도록 제어 신호를 송출한다.

Description

진공 장치, 그 압력 제어 방법 및 에칭 방법{VACCUM APPARATUS, PRESSURE CONTROLLING METHOD THEREOF AND ETCHING METHOD}
본 발명은 피처리체에 플라즈마 처리 등을 행하기 위한 진공 장치, 그 압력 제어 방법 및 에칭 방법에 관한 것이다.
FPD(플랫 패널 디스플레이)의 제조 공정에서는, FPD용 기판에 대해 플라즈마 에칭, 플라즈마 애싱, 플라즈마 성막 등의 여러 플라즈마 처리가 행해지고 있다. 이러한 플라즈마 처리를 행하는 장치로서, 예를 들면 평행 평판형의 플라즈마 처리 장치나, 유도 결합 플라즈마(ICP: Inductively Coupled Plasma) 처리 장치 등이 알려져 있다. 이러한 플라즈마 처리 장치는 처리 용기 내를 진공 상태로 감압하여 처리를 행하는 진공 장치로서 구성되어 있다.
진공 장치의 압력 제어에 관한 종래 기술로서, 특허문헌 1에서는, 배기 경로의 컨덕턴스를 일정하게 유지하면서, 매스플로우 콘트롤러(MFC)에 의해서 처리 용기 내에 공급하는 가스의 유량을 변화시키는 방법이 제안되어 있다. 또한, 특허문헌 2에서는, 배기 경로의 스로틀 밸브보다 상류측에 일정 유량의 밸러스트 가스를 흘리는 것에 의해서 처리 용기의 내부의 압력을 조절하는 방법이 제안되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2002-57089호 공보(도 3 등) 특허문헌 2: 일본 특허 공개 평10-11152호 공보(도 1 등)
최근에는, 대형의 FPD용 기판을 처리하기 위해서 처리 용기도 대형화되고 있다. 그 때문에, 처리 용기 내를 감압 배기하기 위한 진공 펌프가 하나로는 부족하여, 복수개가 필요하게 되어 있다. 이들 진공 펌프의 배기 방향 상류측에는, 자동 압력 제어(Adaptive Pressure Control) 밸브(이하, 「APC 밸브」라고 함)가 마련되고, 배기 경로의 컨덕턴스를 자동 조절하는 것에 의해서, 처리 용기 내의 압력을 조절하고 있다. 예를 들면, 플라즈마 에칭 장치에서는, 프로세스시에, 매스플로우 콘트롤러에 의해서 일정 유량의 처리 가스를 처리 용기 내에 공급하면서, APC 밸브에 의해서 배기 경로의 컨덕턴스를 조절하여, 소망하는 프로세스 압력으로 제어하는 방법이 채용되고 있다.
그런데, 플라즈마 에칭 중에 처리 가스가 소비되어 가스 체적이 작아지는 프로세스에서는, 에칭 종료 직후에 급격하게 가스 체적이 커진다. 이 현상은, 에칭 대상막이 존재하고 있는 동안은 해당 대상막과의 반응에 소비되고 있던 처리 가스가, 에칭이 진행되고, 에칭 대상막이 소실하면 소비되지 않게 되기 때문에 일어난다. 이러한 급격한 체적 변동이 생기면, APC 밸브의 개방도가 전체 개방된 된 채로 되어, APC 밸브에 의한 압력 제어가 따라잡지 못하게 된다. 그 결과, 에칭의 종료와 함께 처리 용기 내의 압력이 급격하게 상승하게 된다고 하는 문제가 생기고 있었다. 에칭 종료 후의 급격한 압력 상승은, 과잉의 래디컬의 발생 원인으로 되어 기판 표면에 형성된 패턴 형상이 붕괴되는 등의 폐해가 생기는 일이 있다. 상기와 같은 압력 변동에 대응하기 위해서는, 진공 펌프 및 APC 밸브의 설치 개수를 증가시켜 충분한 배기 능력을 확보할 필요가 있어, 부품 점수의 증가와 비용 상승의 한 요인으로 되어 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 주로 APC 밸브에 의해서 처리 용기 내의 압력 조절을 행하는 진공 장치에서, 급격한 압력 변동을 억제하는 것이다.
본 발명의 진공 장치는, 피처리체를 수용함과 아울러, 내부를 진공 유지 가능한 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에 가스 공급로를 거쳐서 처리 가스를 공급하는 가스 공급원과, 상기 가스 공급로에 마련되고, 상기 처리 가스의 공급 유량을 조절하는 유량 조절 장치와, 상기 처리 용기 내의 압력을 검출하는 압력 검출 장치와, 상기 처리 용기에 배기로를 거쳐서 접속된 배기 장치와, 상기 배기로에 마련되고, 상기 압력 검출 장치에 의해 검출된 압력값에 근거하여, 자동적으로 개방도를 조절하는 APC 밸브와, 상기 APC 밸브의 개방도를 모니터링하는 개방도 감시부와, 상기 개방도 감시부의 모니터링 결과에 근거하여, 상기 유량 조절 장치에 의해 공급되는 가스 유량을 조절하는 유량 제어부를 구비하고 있다.
본 발명의 진공 장치에서, 상기 유량 제어부는, 상기 APC 밸브의 개방도를 소정의 임계값과 비교하는 것에 의해서, 상기 처리 가스의 공급 유량을 감소시키도록 상기 유량 조절 장치를 제어하여도 좋다.
본 발명의 진공 장치는, 상기 APC 밸브의 개방도가, 제 1 임계값을 넘은 회수를 카운트하는 카운터부를 더 구비하고, 상기 유량 제어부는, 상기 카운트의 값이 제 2 임계값을 넘은 경우에, 상기 처리 가스의 공급 유량을 감소시키도록 상기 유량 조절 장치를 제어하여도 좋다.
본 발명의 진공 장치는, 소정의 경과 시간의 범위 내에서, 상기 APC 밸브의 개방도의 증가율을 연산하는 개방도 연산부를 더 구비하고, 상기 유량 제어부는, 상기 개방도의 증가율이 제 3 임계값을 초과한 경우에, 상기 처리 가스의 공급 유량을 감소시키도록 상기 유량 조절 장치를 제어하여도 좋다.
본 발명의 진공 장치는 피처리체에 대해 에칭을 행하는 에칭 장치이어도 좋다.
본 발명의 진공 장치는 피처리체가 FPD용 기판이어도 좋다.
본 발명의 압력 제어 방법은, 피처리체를 수용함과 아울러, 내부를 진공 상태로 유지 가능하게 구성된 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에 가스 공급로를 거쳐서 처리 가스를 공급하는 가스 공급원과, 상기 가스 공급로에 마련되고, 상기 처리 가스의 공급 유량을 조절하는 유량 조절 장치와, 상기 처리 용기 내의 압력을 검출하는 압력 검출 장치와, 상기 처리 용기에 배기로를 거쳐서 접속된 배기 장치와, 상기 배기로에 마련되고, 상기 압력 검출 장치에 의해 검출된 압력값에 근거하여, 자동적으로 개방도를 조절하는 APC 밸브를 구비한 진공 장치에서 상기 처리 용기 내의 압력을 제어하는 방법이다. 이 압력 제어 방법은, 상기 APC 밸브의 개방도를 모니터링하고, 그 결과에 근거하여, 상기 유량 조절 장치에 의해 공급되는 가스 유량을 조절한다.
본 발명의 압력 제어 방법은, 상기 APC 밸브의 개방도를 소정의 임계값과 비교하는 것에 의해서, 상기 처리 가스의 공급 유량을 감소시키도록 제어하여도 좋다.
본 발명의 압력 제어 방법은, 상기 APC 밸브의 개방도가 제 1 임계값을 넘은 회수를 카운트하고, 해당 카운트값이 제 2 임계값을 넘은 경우에, 상기 처리 가스의 공급 유량을 감소시키도록 제어하여도 좋다.
본 발명의 압력 제어 방법은, 소정의 경과 시간의 범위 내에서, 상기 APC 밸브의 개방도의 증가율이 제 3 임계값을 넘은 경우에, 상기 처리 가스의 공급 유량을 감소시키도록 제어하여도 좋다.
본 발명의 압력 제어 방법은, 상기 진공 장치가, 피처리체에 대해 에칭을 행하는 에칭 장치이어도 좋다.
본 발명의 압력 제어 방법은 피처리체가 FPD용 기판이어도 좋다.
본 발명의 에칭 방법은, 피처리체를 수용함과 아울러, 내부를 진공 상태로 유지 가능하게 구성된 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에 가스 공급로를 거쳐서 처리 가스를 공급하는 가스 공급원과, 상기 가스 공급로에 마련되고, 상기 처리 가스의 공급 유량을 조절하는 유량 조절 장치와, 상기 처리 용기 내의 압력을 검출하는 압력 검출 장치와, 상기 처리 용기에 배기로를 거쳐서 접속된 배기 장치와, 상기 배기로에 마련되고, 상기 압력 검출 장치에 의해 검출된 압력값에 근거하여, 자동적으로 개방도를 조절하는 APC 밸브를 구비한 에칭 장치를 이용해서 피처리체를 에칭 처리한다. 이 에칭 방법은, 상기 APC 밸브의 개방도를 모니터링하고, 그 결과에 근거하여, 상기 유량 조절 장치에 의해 공급되는 가스 유량을 조절하는 것이어도 좋다.
본 발명의 에칭 방법은, 상기 APC 밸브의 개방도를 소정의 임계값과 비교하는 것에 의해서, 상기 처리 가스의 공급 유량을 감소시켜도 좋다.
본 발명의 에칭 방법은, 상기 APC 밸브의 개방도가 제 1 임계값을 넘은 회수를 카운트하고, 해당 카운트값이 제 2 임계값을 넘은 경우에, 상기 처리 가스의 공급 유량을 감소시켜도 좋다.
본 발명의 에칭 방법은, 소정의 경과 시간의 범위 내에서, 상기 APC 밸브의 개방도의 증가율이 제 3 임계값을 넘은 경우에, 상기 처리 가스의 공급 유량을 감소시키도록 제어하는 것이어도 좋다.
본 발명에 의하면, 주로 APC 밸브에 의해서 처리 용기 내의 압력 조절을 행하는 진공 장치에서, APC 밸브의 개방도를 모니터링하고, 그 결과에 근거하여, 처리 용기 내에 도입하는 처리 가스의 유량을 조절한다. 예를 들면, 개방도가 상승한 경우는 가스 유량을 감소시키고, 처리 용기 내의 압력 상승을 처리 가스 유량의 억제에 의해서 상쇄함으로써, 처리 용기 내의 압력 상승을 완화할 수 있다. 또한, APC 밸브의 개방도의 상승은, 처리 용기 내의 압력 상승에 선행하기 때문에, 처리 용기 내의 압력 계측 결과에 근거하여 처리 가스 유량을 변화시키기보다도 응답성이 뛰어나다. 따라서, 본 발명에 의하면, 대형의 진공 장치에 대해서도, 진공 펌프 및 APC 밸브의 설치 개수를 늘리는 일없이, 처리 용기 내의 압력 제어를 확실히 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 플라즈마 에칭 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 플라즈마 에칭 장치의 제어부의 하드웨어 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3은 도 2에서의 장치 콘트롤러의 하드웨어 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 4는 도 2에서의 장치 콘트롤러의 기능 구성을 나타내는 기능 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 압력 제어 방법의 순서의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 종래 방법에 따라 에칭 대상막을 플라즈마 에칭 처리했을 때의 처리 용기 내의 압력 및 APC 밸브의 개방도의 시간 변화를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6과 동일한 플라즈마 에칭 처리의 과정에서, 처리 용기 내에서 생성하는 플라즈마의 발광의 시간 변화를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시 형태의 압력 제어 방법에 따른 APC 밸브의 개방도의 시간 변화와 처리 가스 유량의 시간 변화를 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시 형태의 압력 제어 방법을 실제의 플라즈마 에칭 처리에 적용한 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시 형태에서의 장치 콘트롤러의 기능 구성을 나타내는 기능 블럭도이다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 압력 제어 방법의 순서의 일례를 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
[제 1 실시 형태]
도 1은 본 발명의 처리 장치의 제 1 실시 형태로서의 플라즈마 에칭 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도이다. 도 2는 도 1의 주요부를 확대하여 나타내는 단면도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 에칭 장치(100)는 피처리체로서, 예를 들면 FPD용의 유리 기판(이하, 간단히 「기판」이라고 기재함) S에 대해 에칭을 행하는 용량 결합형의 평행 평판 플라즈마 에칭 장치로서 구성되어 있다. 또, FPD로서는, 액정 디스플레이(LCD), 일렉트로루미네선스(Electro Luminescence; EL) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등이 예시된다.
이 플라즈마 에칭 장치(100)는, 내측이 양극 산화 처리(알루마이트 처리)된 알루미늄으로 이루어지는 각기둥(角筒) 형상으로 성형된 처리 용기(1)를 가지고 있다. 처리 용기(1)의 본체(용기 본체)는, 바닥벽(1a), 4개의 측벽(1b)(2개만 도시)에 의해 구성되어 있다. 또한, 처리 용기(1)의 본체의 상부에는, 덮개(1c)가 접합되어 있다. 도시는 생략하지만, 측벽(1b)에는 기판 반송용 개구와, 이것을 밀봉하는 게이트 밸브가 마련되어 있다.
덮개(1c)는 도시하지 않은 개폐 기구에 의해 측벽(1b)에 대해 개폐 가능하게 구성되어 있다. 덮개(1c)를 닫은 상태에서 덮개(1c)와 각 측벽(1b)의 접합 부분은 O링(3)에 의해서 밀봉되고, 처리 용기(1) 내의 기밀성이 유지되어 있다.
처리 용기(1) 내의 바닥부에는, 프레임 형상의 절연 부재(10)가 배치되어 있다. 절연 부재(10) 위에는, 기판 S를 탑재 가능한 탑재대인 서셉터(11)가 마련되어 있다. 하부 전극이기도 한 서셉터(11)는 기재(基材)(12)를 구비하고 있다. 기재(12)는, 예를 들면 알루미늄이나 스테인레스강(SUS) 등의 도전성 재료로 형성되어 있다. 기재(12)는, 절연 부재(10) 상에 배치되고, 양 부재의 접합 부분에는 O링 등의 밀봉 부재(13)가 배치되어 기밀성이 유지되어 있다. 절연 부재(10)와 처리 용기(1)의 바닥벽(1a) 사이도 O링 등의 밀봉 부재(14)에 의해 기밀성이 유지되어 있다. 기재(12)의 측부 외주는 절연 부재(15)에 의해 둘러싸여 있다. 이것에 의해서, 서셉터(11)의 측면의 절연성이 확보되어, 플라즈마 처리시의 이상 방전이 방지되고 있다.
서셉터(11)의 위쪽에는, 이 서셉터(11)와 평행하고, 또한 대향하여 상부 전극으로서 기능하는 샤워 헤드(31)가 마련되어 있다. 샤워 헤드(31)는 처리 용기(1)의 상부의 덮개(1c)에 지지되어 있다. 샤워 헤드(31)는 중공 형상을 이루고, 그 내부에는, 가스 확산 공간(33)이 마련되어 있다. 또한, 샤워 헤드(31)의 하면(下面)(서셉터(11)와의 대향면)에는, 처리 가스를 토출하는 복수의 가스 토출 구멍(35)이 형성되어 있다. 이 샤워 헤드(31)는 접지되어 있고, 서셉터(11)와 함께 1쌍의 평행 평판 전극을 구성하고 있다.
샤워 헤드(31)의 상부 중앙 부근에는, 가스 도입구(37)가 마련되어 있다. 이 가스 도입구(37)에는, 처리 가스 공급관(39)이 접속되어 있다. 이 처리 가스 공급관(39)에는, 2개의 밸브(41, 41) 및 매스플로우 콘트롤러(MFC)(43)를 거쳐서, 에칭을 위한 처리 가스를 공급하는 가스 공급원(45)이 접속되어 있다. 처리 가스로서는, 예를 들면 할로겐계 가스나 O2 가스 외에, Ar 가스 등의 희가스 등을 이용할 수 있다 .
상기 처리 용기(1) 내의 바닥벽(1a)에는, 복수의 개소(예를 들면 8개소)에 관통한 배기용 개구(51)가 형성되어 있다. 각 배기용 개구(51)에는, 배기관(53)이 접속되어 있다. 배기관(53)은, 그 단부에 플랜지부(53a)를 갖고 있고, 이 플랜지부(53a)와 바닥벽(1a) 사이에 O링(도시 생략)을 개재시킨 상태로 고정되어 있다. 배기관(53)에는, APC 밸브(55)가 마련되어 있고, 또 배기관(53)은 배기 장치(57)에 접속되어 있다. 배기 장치(57)는, 예를 들면 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 구비하고 있고, 이것에 의해 처리 용기(1) 내를 소정의 감압 분위기까지 진공 흡입하는 것이 가능하게 구성되어 있다. 각 배기관(53)에 마련된 합계 8개의 APC 밸브(55)는 1개의 마스터 밸브와 7개의 슬레이브 밸브에 의해 구성되고, 각 슬레이브 밸브는 마스터 밸브에 연동해 동작한다. 즉, 8개의 APC 밸브(55)는 서로 동기하여 개폐 동작을 행한다.
또한, 플라즈마 에칭 장치(100)에는, 처리 용기(1) 내의 압력을 계측하는 압력계(61)가 마련되어 있다. 압력계(61)는, 8개의 APC 밸브(55) 중의 마스터 밸브와 접속되어 있고, 처리 용기(1) 내의 압력의 계측 결과를 실시간으로 APC 밸브(55)에 제공한다 . APC 밸브(55)는, 압력계(61)의 계측 결과에 근거하여, 개방도를 변화시키고, 배기관(53)의 컨덕턴스를 자동 조절한다.
서셉터(11)의 기재(12)에는, 급전선(71)이 접속되어 있다. 이 급전선(71)에는, 매칭 박스(M. B.)(73)를 거쳐서 고주파 전원(75)이 접속되어 있다. 이것에 의해, 고주파 전원(75)으로부터 예를 들면 13.56㎒의 고주파 전력이 하부 전극으로서의 서셉터(11)에 공급된다. 또, 급전선(71)은 바닥벽(1a)에 형성된 관통 개구부로서의 급전용 개구(77)를 거쳐서 처리 용기(1) 내에 도입되고 있다.
플라즈마 에칭 장치(100)의 각 구성부는 제어부(80)에 접속되어 제어되는 구성으로 되어 있다. 도 2를 참조하여, 본 실시 형태의 플라즈마 에칭 장치(100)를 그 일부분으로 포함하는 기판 처리 시스템의 제어부(80)에 대해 설명한다. 도 2는 제어부(80)의 하드웨어 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 제어부(80)는 장치 콘트롤러(Equipment Controller; 이하, 「EC」라고 기재하는 경우가 있음)(81)와, 복수(도 2에서는 2개만 도시하고 있지만, 이것에 한정하는 것은 아님)의 모듈 콘트롤러(Module Controller; 이하, 「MC」라고 기재하는 경우가 있음)(83)와, EC(81)와 MC(83)를 접속하는 스위칭 허브(HUB)(85)를 구비하고 있다.
EC(81)는, 복수의 MC(83)를 통괄하여, 기판 처리 시스템의 전체의 동작을 제어하는 주제어부(마스터 제어부)이다. 복수의 MC(83)는, 각각 EC(81)의 제어 하에서, 플라즈마 에칭 장치(100)를 비롯한 각 모듈의 동작을 제어하는 부제어부(슬레이브 제어부)이다. 스위칭 허브(85)는 EC(81)로부터의 제어 신호에 따라, EC(81)에 접속되는 MC(83)를 전환한다.
EC(81)는, 기판 처리 시스템에서 실행되는 기판 S에 대한 각종 처리를 실현하기 위한 제어 프로그램과, 처리 조건 데이터 등이 기록된 레시피에 근거하여, 각 MC(83)에 제어 신호를 보내는 것에 의해서 기판 처리 시스템의 전체의 동작을 제어한다.
제어부(80)는 서브네트워크(87)와, DIST(Distribution) 보드(88)와, 입출력(이하, I/O라고 기재함) 모듈(89)을 더 구비하고 있다. 각 MC(83)는 서브네트워크(87) 및 DIST 보드(88)를 거쳐서 I/O 모듈(89)에 접속되어 있다.
I/O 모듈(89)은 복수의 I/O부(90)를 가지고 있다. I/O부(90)는 플라즈마 에칭 장치(100)를 비롯한 각 모듈의 각 엔드 디바이스에 접속되어 있다. 도시하지 않지만, I/O부(90)에는, 디지털 신호, 아날로그 신호 및 시리얼 신호의 입출력을 제어하기 위한 I/O 보드가 마련되어 있다. 각 엔드 디바이스에 대한 제어 신호는 각각 I/O부(90)로부터 출력된다. 또한, 각 엔드 디바이스로부터의 출력 신호는 각각 I/O부(90)에 입력된다. 플라즈마 에칭 장치(100)에서, I/O부(90)에 접속된 엔드 디바이스로서는, 예를 들면, 매스플로우 콘트롤러(MFC)(43), APC 밸브(55), 압력계(61), 배기 장치(57) 등을 들 수 있다.
EC(81)는, LAN(Local Area Network)(91)을 거쳐서, 기판 처리 시스템이 설치되어 있는 공장 전체의 제조 공정을 관리하는 MES(Manufacturing Execution System)로서의 컴퓨터(93)에 접속되어 있다. 컴퓨터(93)는, 기판 처리 시스템의 제어부(80)와 연동하여 공장에서의 공정에 관한 실시간 정보를 기간 업무 시스템에 피드백함과 아울러, 공장 전체의 부하 등을 고려하여 공정에 관한 판단을 행한다. 컴퓨터(93)는, 예를 들면 다른 컴퓨터(95) 등의 정보 처리 기기에 접속되어 있어도 좋다.
다음으로, 도 3을 참조하여, EC(81)의 하드웨어 구성의 일례에 대해 설명한다. EC(81)는 주제어부(101)와, 키보드, 마우스 등의 입력 장치(102)와, 프린터 등의 출력 장치(103)와, 표시 장치(104)와, 기억 장치(105)와, 외부 인터페이스(106)와, 이들을 서로 접속하는 버스(107)를 구비하고 있다. 주제어부(101)는 CPU(중앙 처리 장치)(111), RAM(Random Access Memory)(112) 및 ROM(Read Only Memory)(113)을 가지고 있다. 기억 장치(105)는, 정보를 기억할 수 있는 것이면, 그 형태는 묻지 않지만, 예를 들면 하드디스크 장치 또는 광디스크 장치이다. 또한, 기억 장치(105)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체(115)에 대해 정보를 기록하고, 또한 기록 매체(115)로부터 정보를 판독하도록 되어 있다. 기록 매체(115)는, 정보를 기억할 수 있는 것이면, 그 형태는 묻지 않지만, 예를 들면 하드디스크, 광디스크, 플래시 메모리 등이다. 기록 매체(115)는 본 실시 형태에 따른 플라즈마 에칭 방법의 레시피를 기록한 기록 매체이어도 좋다.
EC(81)에서는, CPU(111)가, RAM(112)을 작업 영역으로서 이용하고, ROM(113) 또는 기억 장치(105)에 저장된 프로그램을 실행하는 것에 의해, 본 실시 형태의 플라즈마 에칭 장치(100)에서 기판 S에 대한 플라즈마 에칭 처리를 실행할 수 있도록 되어 있다. 또, 도 2에서의 컴퓨터(93, 95)의 하드웨어 구성도, 예를 들면, 도 3에 나타낸 구성으로 되어 있다. 또한, 도 2에 나타낸 MC(83)의 하드웨어 구성은, 예를 들면, 도 3에 나타낸 구성 혹은 도 3에 나타낸 구성으로부터 불필요한 구성요소를 제외한 구성으로 되어 있다.
다음으로, 도 4를 참조하여 EC(81)의 기능 구성에 대해 설명한다. 도 4는 EC(81)의 기능 구성을 나타내는 기능 블럭도이다. 또, 이하의 설명에서는, EC(81)의 하드웨어 구성이 도 3에 나타낸 구성으로 되어 있는 것으로 하고, 도 3 중의 부호도 참조한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, EC(81)는 처리 제어부(121)와, 개방도 감시부(122)와, 개방도 판정부(123)와, 초과 카운터(124)와, 입출력 제어부(125)를 구비하고 있다. 이들은 CPU(111)가, RAM(112)을 작업 영역으로서 이용하여, ROM(113) 또는 기억 장치(105)에 저장된 프로그램을 실행하는 것에 의해서 실현된다.
처리 제어부(121)는, 미리 기억 장치(105)에 보존되어 있는 레시피나 파라미터 등에 근거하여, 각 MC(83)에 제어 신호를 송신하는 것에 의해, 플라즈마 에칭 장치(100)에서 소망하는 플라즈마 에칭 처리가 행해지도록 제어한다. 또한, 처리 제어부(121)는 유량 제어부(121a)를 가지고 있다.
개방도 감시부(122)는, APC 밸브(55)의 개방도를 모니터링하고, 그 정보를 실시간으로 취득한다. 구체적으로는, APC 밸브(55)의 개방도는, 예를 들면 0~1000까지의 1000단계로 구분되어 있고, 디지털 인풋(DI) 정보로서 APC 밸브(55)로부터 MC(83)를 거쳐서 실시간으로 개방도 감시부(122)에 송출된다. 또, 개방도 감시부(122)는, EC(81)가 아니고, APC 밸브(55)에 부속되는 기능으로서 가지고 있어도 좋다. 그 경우, 플라즈마 에칭 장치(100)의 MC(83)가 APC 밸브(55)로부터의 디지털 인풋(DI) 정보로서 개방도를 취득하고, EC(81)에 송신하는 구성을 채용할 수 있다.
개방도 판정부(123)는, 개방도 감시부(122)(또는 APC 밸브(55)의 개방도 감시 기능)가 실시간으로 취득한 APC 밸브(55)의 개방도를 참조하고, 개방도가 소정의 임계값(예를 들면, 제 1 임계값)을 넘는지 여부의 판정을 행한다. 여기서, 제 1 임계값은 파라미터로서 미리 기억 장치(105)에 보존되어 있는 것을 개방도 판정부(123)가 참조한다.
초과 카운터(124)는, 개방도 판정부(123)의 판정 결과를 참조하여, 개방도가 제 1 임계값을 넘은 경우에, 그 회수를 1 카운트씩 적산해 나간다.
입출력 제어부(125)는, 입력 장치(102)로부터의 입력의 제어나, 출력 장치(103)에 대한 출력의 제어나, 표시 장치(104)에서의 표시의 제어나, 외부 인터페이스(106)를 거쳐서 행하는 외부와의 데이터 등의 입출력의 제어를 행한다.
유량 제어부(121a)는, 밸브(41, 41) 및 매스플로우 콘트롤러(MFC)(43)를 제어하여, 가스 공급원(45)으로부터 처리 용기(1) 내로 공급되는 처리 가스의 유량을 제어한다. 또한, 유량 제어부(121a)는, 초과 카운터(124)에서 카운트된 초과 카운트값이, 소정의 임계값(제 2 임계값)을 넘었는지 여부의 판정을 행함과 아울러, 초과 카운트값이 제 2 임계값을 넘은 경우에는, MC(83)를 거쳐서, 매스플로우 콘트롤러(MFC)(43)에 대해, 처리 가스의 유량을 소정량 줄이도록 제어 신호를 송출한다. 이것에 의해서, 매스플로우 콘트롤러(MFC)(43)는 처리 가스의 유량을 소정량 감소시킨다. 여기서, 제 2 임계값은 파라미터 혹은 레시피의 일부로서 미리 기억 장치(105)에 보존되어 있는 것을 유량 제어부(121a)가 참조한다. 또한, 처리 가스의 감소량(V0-V1)도, 파라미터 혹은 레시피의 일부로서 미리 기억 장치(105)에 보존되어 있는 것을 유량 제어부(121a)가 참조한다.
다음으로, 이상과 같이 구성되는 플라즈마 에칭 장치(100)에서의 처리 동작에 대해 설명한다. 우선, 도시하지 않은 게이트 밸브가 개방된 상태에서 기판 반송용 개구를 거쳐서, 피처리체인 기판 S가, 도시하지 않은 반송 장치의 포크에 의해 처리 용기(1) 내로 반입되고, 서셉터(11)로 인도된다. 그 후, 게이트 밸브가 닫히고, 배기 장치(57)에 의해서, 처리 용기(1) 내가 소정의 진공도까지 진공 흡인된다.
다음으로, 밸브(41)를 개방하여, 처리 가스를 가스 공급원(45)으로부터 처리 가스 공급관(39), 가스 도입구(37)를 거쳐서 샤워 헤드(31)의 가스 확산 공간(33)으로 도입한다. 이 때, 매스플로우 콘트롤러(43)에 의해서 처리 가스의 유량 제어가 행해진다. 가스 확산 공간(33)에 도입된 처리 가스는, 또 복수의 토출 구멍(35)을 거쳐서 서셉터(11) 상에 탑재된 기판 S에 대해 균일하게 토출되고, 처리 용기(1) 내의 압력이 소정의 값으로 유지된다.
이 상태에서 고주파 전원(75)으로부터 고주파 전력이 매칭 박스(73)를 거쳐서 서셉터(11)로 인가된다. 이것에 의해, 하부 전극으로서의 서셉터(11)와 상부 전극으로서의 샤워 헤드(31) 사이에 고주파 전계가 생기고, 처리 가스가 해리되어 플라즈마화된다. 이 플라즈마에 의해, 기판 S에 에칭 처리가 실시된다.
에칭 처리를 실시한 후, 고주파 전원(75)으로부터의 고주파 전력의 인가를 정지하고, 가스 도입을 정지한 후, 처리 용기(1) 내를 소정의 압력까지 감압한다. 다음으로, 게이트 밸브를 개방하고, 서셉터(11)로부터 도시하지 않은 반송 장치의 포크에 기판 S를 주고받고, 처리 용기(1)의 기판 반송용 개구로부터 기판 S를 반출한다. 이상의 조작에 의해, 기판 S에 대한 플라즈마 에칭 처리가 종료된다.
상기 플라즈마 에칭 처리의 과정에서, 본 실시 형태의 플라즈마 에칭 장치(100)에서는, 제어부(80)가, APC 밸브(55)의 개방도를 모니터링하고, 개방도의 상승을 압력 상승의 시그널로서 검출한다. 이 검출 결과에 근거하여, 매스플로우 콘트롤러(MFC)(43)로의 피드백 제어를 행하는 것에 의해서, 처리 가스의 공급량을 억제하여, 처리 용기(1) 내의 압력 상승을 완화시킨다.
이하, 도 5~도 9를 참조하면서, 본 실시 형태의 압력 제어 방법에 대해 구체적으로 설명한다. 도 5는 제어부(80)에 의해 실행되는 본 실시 형태의 압력 제어 방법의 순서의 일례를 나타내는 흐름도이다. 도 5는 APC 밸브(55)의 개방도를 모니터링하는 것에 의해서, 매스플로우 콘트롤러(MFC)(43)의 유량을 억제하는 처리를 1회 행할 때까지의 순서를 나타내고 있다.
우선, 스텝 S1에서는, EC(81)가 APC 밸브(55)의 개방도를 취득한다. 상기와 같이, APC 밸브(55)의 개방도 취득은, EC(81)의 개방도 감시부(122)가 MC(83)를 거쳐서 행하여도 좋고, APC 밸브(55)에 부속되는 개방도 감시부(도시하지 않음)를 이용하여, MC(83)를 거쳐서 EC(81)에 송신하여도 좋다.
다음으로, 스텝 S2에서는, EC(81)의 개방도 판정부(123)에 의해서, 스텝 S1에서 취득된 APC 밸브(55)의 개방도가 제 1 임계값을 넘는지 여부를 판단한다. 개방도 판정부(123)는 취득된 개방도와 미리 설정된 파라미터인 제 1 임계값을 비교한다.
스텝 S2에서, 개방도가 제 1 임계값을 넘었다고(예) 판정된 경우는, 다음으로, 스텝 S3에서 개방도 판정부(123)로부터의 판정 결과에 근거하여, 초과 카운터(124)가 초과 카운트값을 1 카운트 적산한다.
다음으로, 스텝 S4에서는, 유량 제어부(121a)가, 초과 카운터(124)에서 카운트된 초과 카운트값의 적산값이 제 2 임계값을 넘었는지 여부의 판정을 행한다. 그리고, 초과 카운트값이 제 2 임계값을 넘었다고(예) 판정된 경우에는, 스텝 S5에서는, 유량 제어부(121a)가 MC(83)를 거쳐서 매스플로우 콘트롤러(MFC)(43)에 대해, 처리 가스의 유량을 소정량 줄이도록 제어 신호를 송출한다. 본 실시 형태에서, 초과 카운터(124)를 이용하여 제 1 임계값을 넘은 회수를 카운트하는 이유는 다음과 같다. 플라즈마 에칭 처리 동안, 처리 용기(1) 내의 압력은 일정한 진폭으로 변동하고 있다. 그 때문에, 제 1 임계값을 1회 넘은 것만으로는, 큰 압력 변동으로 된다고는 할 수 없어, 적정한 압력 제어를 행할 수 없는 경우가 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 초과 카운터(124)에 의해서, 제 1 임계값을 넘은 회수를 카운트하고, 제 2 임계값과 비교하는 것에 의해서, 플라즈마 에칭 장치(100)에서, 신뢰성이 높은 압력 제어를 실현시키고 있다.
한편, 스텝 S2에서, 개방도는 제 1 임계값을 넘지 않았다고(아니오) 판정된 경우는, 다시 스텝 S1로 되돌아와, 스텝 S1 및 스텝 S2의 순서를 반복한다. 스텝 S1과 스텝 S2의 순서는 스텝 S2에서 개방도가 제 1 임계값을 넘었다고(예) 판정되거나 혹은 플라즈마 에칭 처리가 종료될 때까지 반복된다 .
또한, 스텝 S4에서, 초과 카운트값은 제 2 임계값을 넘지 않았다고(아니오) 판정된 경우는, 다시 스텝 S1로 되돌아와, 스텝 S1로부터 스텝 S4의 순서를 반복한다. 이 스텝 S1로부터 스텝 S4까지의 순서는, 스텝 S4로 개방도의 증가율이 제 2 임계값을 넘었다고(예) 판정되거나 혹은 플라즈마 에칭 처리가 종료될 때까지 반복된다.
상기 스텝 S1~스텝 S5까지의 순서에 따라, 처리 용기(1) 내의 압력 변동을 억제할 수 있다. 또, 상기와 같이, 신뢰성이 높은 압력 제어를 행함에 있어, 초과 카운터(124)를 이용하여 제 1 임계값을 넘은 회수를 카운트하는 것은 유리하지만, 예를 들면, 제 1 임계값을 플라즈마 에칭시의 처리 용기(1) 내의 통상의 압력 변동 폭보다 크게 하는 것에 의해서 제 1 임계값을 넘었는지 여부의 판단으로 처리 가스의 유량을 조절하는 것도 가능하다.
<작용>
플라즈마 에칭 장치(100)에서는, 특별한 제어를 행하지 않는 경우, 에칭이 진행하고, 기판 S 상의 에칭 대상막이 소실한 직후에, 처리 용기(1) 내의 압력이 급격하게 상승하는 일이 있다. 우선, 이 현상에 대해서, 도 6 및 도 7을 참조하면서 설명한다. 도 6은 플라즈마 에칭 장치(100)를 이용하여 에칭 대상막을 에칭했을 때의 처리 용기(1) 내의 압력 및 APC 밸브(55)의 개방도의 시간 변화를 나타내는 특성도이다. 도 7은 도 6과 같은 플라즈마 에칭 처리의 과정에서, 처리 용기(1) 내에서 생성하는 플라즈마의 발광의 시간 변화를 나타내는 특성도이다. 또, 에칭 대상막으로서는, 기판 S 상에 티탄층, 알루미늄층, 티탄층이 이 순서대로 적층된 것을 이용하고, 에칭 가스로서는, 염소 가스를 이용하였다. 도 7에서는, 파장 335㎚에서의 Ti의 발광의 강도 및 파장 396㎚에서의 Al의 발광의 강도를 나타내고 있다.
도 6을 참조하면, 플라즈마 에칭은 가로축의 10초 전후에 개시되고 125초 전후에서 종료하고 있다. 플라즈마 에칭 동안, 처리 용기(1) 내의 압력은 거의 일정하게 추이하고 있지만, 종료 직전의 100~110초 사이에 상승으로 변하고, 에칭 종료까지 계속 상승하고 있는 것을 알 수 있다. 한편, APC 밸브(55)의 개방도는, 에칭 종료 직전의 100~110초 사이에 급격하게 증가하고, 110초 이후는 일정(개방도가 전체 개방 상태)하게 되어 있다.
한편, 도 7을 참조하면, 가로축의 25초 전후까지 상층의 Ti막의 에칭이 진행되는 것에 의해 Ti의 발광이 관찰되고 있다. 다음으로, 중간의 Al막의 에칭에 따라 Al의 발광이 지배적으로 되고, 100초 전후에 Al의 발광이 소실하는 전후는 하층의 Ti막의 에칭에 의한 Ti의 발광이 피크로 되어 있다. 또, 도 7과 같이 각 막의 성분의 발광이 겹치는 것은, 대면적의 기판 S의 표면에서 균등하게 에칭이 진행하는 것이 아니라, 예를 들면 기판 S의 외주로부터 중심으로 향해 에칭이 진행되는 것에 의해서, 기판 S의 면 내에서, 상하에 적층된 2개의 막의 에칭이 동시 진행되기 때문이다. 도 7로부터, Ti의 발광이 피크가 된 후의 100초부터 110초 사이는, 3층 구조의 에칭 대상막의 가장 하층의 Ti막이 에칭되어 소실되어 나가는 것에 의해, 기판 S에 형성된 기초막이 서서히 노출되기 시작한 단계라고 생각할 수 있다. 그리고, 이 100초부터 110초의 사이는, 도 6에 나타내는 바와 같이, APC 밸브(55)의 개방도가 급격하게 상승하고, 개방도가 전체 개방으로 되면, 그 이후는 압력 제어가 불능으로 되어, 처리 용기(1) 내의 압력이 상승으로 변하고 있는 것을 알 수 있다.
도 6 및 도 7로부터, 처리 용기(1) 내의 압력 상승은, 에칭 대상막이 존재하고 있는 동안은 해당 대상막과의 반응에 소비되고 있던 처리 가스가, 에칭이 진행되고, 에칭 대상막이 소실되어 소비되지 않게 되는 것이 원인인 것을 안다. 이러한 급격한 압력 변동이 생기면, 도 6에 나타낸 바와 같이, APC 밸브(55)의 개방도가 전체 개방된 채로 되어, APC 밸브(55)에 의한 처리 용기(1) 내의 압력 제어가 불능으로 된다. 또한, 도 6 및 도 7로부터, APC 밸브(55)의 개방도의 상승은 처리 용기(1) 내의 압력 상승보다 선행하여 생기고 있는 것을 안다.
그래서, 본 실시 형태의 압력 제어 방법 및 그것을 이용한 플라즈마 에칭 방법에서는, 도 5에 예시한 스텝 S1~스텝 S5의 순서에 따라, 처리 용기(1) 내의 압력 상승에 선행하여 개방도의 상승이 시작되는 APC 밸브(55)의 개방도를 모니터링하고, 그 결과에 근거하여, 처리 용기(1) 내에 도입하는 처리 가스의 유량을 변화시킨다. 여기서, 도 8은 본 실시 형태의 압력 제어 방법을 실시한 경우의 APC 밸브의 개방도 및 처리 가스 유량의 시간 변화를 모식적으로 나타내는 설명도이다. 도 8 중의 C1, C2, C3, …는 APC 밸브(55)의 개방도가 제 1 임계값 Th를 넘은 회수를 초과 카운터(124)가 카운트하고 적산하고 있는 구간을 나타내고 있다. 또한, 도 8의 가로축의 t1, t2, t3은, 초과 카운터(124)에 의한 카운트값이 제 2 임계값을 넘은 경우에, EC(81)가 MC(83)를 거쳐서 매스플로우 콘트롤러(MFC)(43)에 대해 제어 신호를 송출하고, 처리 가스의 유량을 소정량 줄이는 타이밍을 나타내고 있다.
도 5에 예시한 스텝 S1~스텝 S5의 순서에 따라, 우선, 처리 용기(1) 내의 압력 상승에 선행하는 APC 밸브(55)의 개방도 상승을 모니터링하고, 그 결과에 근거하여, 구간 C1에서는, APC 밸브(55)의 개방도가 제 1 임계값 Th를 넘은 회수를 초과 카운터(124)가 카운트하고 적산해 나간다. 초과 카운터(124)에 의한 카운트값이 제 2 임계값을 넘은 시점 t1에서, 매스플로우 콘트롤러(MFC)(43)는 처리 가스의 유량을 V0으로부터 V1로 감소시킨다.
다음으로, 재차, 도 5의 스텝 S1~스텝 S5의 순서에 따라, APC 밸브(55)의 개방도 상승을 모니터링하고, 그 결과에 근거하여, 구간 C2에서 APC 밸브(55)의 개방도가 제 1 임계값 Th를 넘은 회수를 적산해 나간다. 그리고, 초과 카운터(124)에 의한 카운트값이 제 2 임계값을 넘은 시점 t2에서, 매스플로우 콘트롤러(MFC)(43)는 처리 가스의 유량을 V1로부터 V2로 감소시킨다. 이후, 압력 상승이 계속되는 경우는, 플라즈마 에칭 처리가 종료될 때까지, 동일한 처리를 반복하여 실행한다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 압력 제어 방법 및 그것을 이용한 플라즈마 에칭 방법에서는, 처리 용기(1) 내의 압력 상승을 처리 가스 유량의 억제에 의해 상쇄함으로써, 처리 용기(1) 내의 압력 상승을 완화할 수 있다.
도 9는 플라즈마 에칭 장치(100)에서, 본 실시 형태의 압력 제어 방법을 실제의 플라즈마 에칭 처리에 적용한 실험 결과를 나타내고 있다. 이 실험에서는, 에칭 대상막으로서 Ti/Al/Ti의 적층막, 처리 가스(에칭 가스)로서 Cl2(염소)를 이용하였다. 상기 스텝 S1~스텝 S5의 순서에 따라, APC 밸브(55)의 개방도 상승을 모니터링하고, 개방도의 상승에 따라 처리 용기(1) 내에 도입하는 처리 가스의 유량을 감소시켰다. 구체적으로는, 스텝 S1~스텝 S5의 순서를 반복하는 것에 의해서, 도 9에 나타내는 바와 같이 처리 가스의 유량을 3500㎖/min(sccm)으로부터 1700㎖/min(sccm)까지 단계적으로 저하시키고 있다. 그 결과, 처리 용기(1) 내의 압력은 거의 10mTorr(1.3㎩) 전후로 안정하게 추이하고 있다. 따라서, 도 9로부터 본 실시 형태의 압력 제어 방법의 유효성이 확인되었다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 의하면, 주로 APC 밸브(55)에 의해서 처리 용기(1) 내의 압력 조절을 행하는 플라즈마 에칭 장치(100)에서, APC 밸브(55)의 개방도를 모니터링하고, 그 결과에 근거하여, 처리 용기(1) 내에 도입하는 처리 가스의 유량을 조절한다. 예를 들면, 개방도가 상승한 경우는 가스 유량을 감소시키고, 처리 용기(1) 내의 압력 상승을 처리 가스 유량의 억제에 의해서 상쇄하고, 처리 용기(1) 내의 압력 상승을 완화할 수 있다. 또한, APC 밸브(55)의 개방도의 상승은, 처리 용기(1) 내의 압력 상승에 선행하기 때문에, 처리 용기(1) 내의 압력 계측 결과에 근거하여 처리 가스 유량을 변화시키는 것보다도 응답성이 뛰어나다. 따라서, 본 발명에 의하면, 대형의 진공 장치에 대해서도, 진공 펌프를 포함하는 배기 장치(57) 및 APC 밸브(55)의 설치 개수를 늘리는 일없이, 처리 용기(1) 내의 압력 제어를 확실히 행할 수 있다. 또한, 처리 용기(1) 내의 압력 상승에 의한 과잉의 래디컬의 발생을 억제할 수 있기 때문에, 기판 S 표면에 형성된 패턴 형성의 붕괴의 발생도 방지할 수 있다.
[제 2 실시 형태]
다음으로, 도 10 및 도 11을 참조하여, 본 발명의 제 2 실시 형태의 플라즈마 에칭 장치, 압력 제어 방법 및 플라즈마 에칭 방법에 대해 설명한다. 본 실시 형태에서는, 소정 시간 내에서의 APC 밸브(55)의 개방도의 증가율을 구하고, 해당 증가율을 기초로 가스 유량을 조절할지 여부를 판단한다. 이하의 설명에서는, 제 1 실시 형태와의 차이점을 중심으로 설명하고, 제 1 실시 형태와 동일한 구성에 대해 중복되는 설명은 생략한다.
도 10은 본 실시 형태의 플라즈마 에칭 장치에서의 장치 콘트롤러(EC)(81A)의 기능 구성을 나타내는 기능 블럭도이다. 이하의 설명에서는, EC(81A)의 하드웨어 구성이 도 3에 나타낸 구성으로 되어 있는 것으로 하고, 도 3 중의 부호도 참조한다. 도 10에 나타낸 바와 같이, EC(81A)는 처리 제어부(121)와, 개방도 감시부(122)와, 개방도 연산부(126)와, 입출력 제어부(125)를 구비하고 있다. 이들은, CPU(111)가, RAM(112)을 작업 영역으로서 이용하고, ROM(113) 또는 기억 장치(105)에 저장된 프로그램을 실행하는 것에 의해서 실현된다.
처리 제어부(121), 개방도 감시부(122) 및 입출력 제어부(125)는, 제 1 실시 형태와 동일한 기능을 가진다.
개방도 연산부(126)는, 개방도 감시부(122)(또는 APC 밸브(55)의 개방도 감시부)가 실시간으로 취득한 APC 밸브(55)의 개방도를 참조하고, 소정의 경과 시간의 범위 내에서, APC 밸브(55)의 개방도의 증가율을 연산한다. 즉, 개방도 연산부(126)는, 파라미터 혹은 레시피의 일부로서 미리 기억 장치(105)에 보존된 임의의 시간 간격에 따라, 개방도 감시부(122)(또는 APC 밸브(55)의 개방도 감시부)의 개방도를 참조하고, 그 차분으로부터 당해 시간 간격 내의 개방도의 증가율을 구한다.
유량 제어부(121a)는, 개방도 연산부(126)에서 연산된 개방도의 증가율이, 소정의 임계값(제 3 임계값)을 넘었는지 여부의 판정을 행함과 아울러, 개방도의 증가율이 제 3 임계값을 넘은 경우에는, MC(83)를 거쳐서, 매스플로우 콘트롤러(MFC)(43)에 대해, 처리 가스의 유량을 소정량 줄이도록 제어 신호를 송출한다. 이것에 의해서, 매스플로우 콘트롤러(MFC)(43)는 처리 가스의 유량을 소정량 감소시킨다. 여기서, 제 3 임계값은 파라미터 혹은 레시피의 일부로서 미리 기억 장치(105)에 보존되어 있는 것을 유량 제어부(121a)가 참조한다. 또한, 처리 가스의 감소량도, 파라미터 혹은 레시피의 일부로서 미리 기억 장치(105)에 보존되어 있는 것을 유량 제어부(121a)가 참조한다.
본 실시 형태의 압력 제어 방법은 도 11에 나타낸 스텝 S11~스텝 S14의 순서를 포함할 수 있다. 도 11은 APC 밸브(55)의 개방도를 모니터링하는 것에 의해서, 매스플로우 콘트롤러(MFC)(43)의 유량을 억제하는 처리를 1회 행할 때까지의 순서를 나타내고 있다.
우선, 스텝 S11에서는, EC(81A)가 APC 밸브(55)의 개방도를 취득한다. APC 밸브(55)의 개방도 취득은, EC(81A)의 개방도 감시부(122)가 MC(83)를 거쳐서 행하여도 좋고, APC 밸브(55)에 부속되는 개방도 감시 기능을 이용하여, MC(83)를 거쳐서 EC(81A)에 송신하여도 좋다.
다음으로, 스텝 S12에서는, EC(81A)의 개방도 연산부(126)에 의해서, 스텝 S11에서 취득된 APC 밸브(55)의 개방도의 소정 경과 시간의 범위 내에서의 증가율을 산출한다 .
다음으로, 스텝 S13에서는, 유량 제어부(121a)가, 개방도 연산부(126)에서 연산된 개방도의 증가율이 제 3 임계값을 넘었는지 여부의 판정을 행한다. 그리고, 개방도의 증가율이, 제 3 임계값을 넘었다고(예) 판정된 경우에는, 다음의 스텝 S14에서, 유량 제어부(121a)는, MC(83)를 거쳐서 매스플로우 콘트롤러(MFC)(43)에 대해, 처리 가스의 유량을 소정량 줄이도록 제어 신호를 송출한다.
한편, 스텝 S13에서, 초과 카운트값은 제 3 임계값을 넘지 않았다고(아니오) 판정된 경우는, 다시 스텝 S11로 되돌아와, 스텝 S11로부터 스텝 S13의 순서를 반복한다. 스텝 S11로부터 스텝 S13까지의 순서는, 스텝 S13로 개방도의 증가율이 제 3 임계값을 넘었다고(예) 판정되거나 혹은 플라즈마 에칭 처리가 종료될 때까지 반복된다.
상기 스텝 S11~스텝 S14까지의 순서에 따라, 처리 용기(1) 내의 압력 변동을 억제할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 소정의 시간 내의 개방도의 증가율을 지표로 했지만, 소정의 시간 내의 개방도의 차분에 근거하여 동일한 제어를 행하여도 좋다.
본 실시 형태의 다른 구성 및 효과는 제 1 실시 형태와 동일하다.
이상, 본 발명의 실시 형태를 예시의 목적으로 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 제약되는 일은 없다. 당업자는 본 발명의 사상 및 범위를 일탈하는 일없이 많은 개변(改變)을 이룰 수 있고, 그들도 본 발명의 범위 내에 포함된다. 예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 평행 평판형의 플라즈마 에칭 장치를 예로 들었지만, 본 발명은, 예를 들면 유도 결합 플라즈마 장치, 표면파 플라즈마 장치, ECR(Electron Cyclotron Resonance) 플라즈마 장치, 헬리콘파 플라즈마 장치 등 다른 방식의 플라즈마 에칭 장치에도 적용 가능하다. 또한, APC 밸브를 구비하고, 챔버 내의 압력 조절이 필요한 진공 장치이면, 드라이 에칭 장치에 한정되지 않고, 성막 장치나 애싱 장치 등에도 동등하게 적용 가능하다.
또한, 본 발명은, FPD용 기판을 피처리체로 하는 것에 한정되지 않고, 예를 들면 반도체 웨이퍼나 태양 전지용 기판을 피처리체로 하는 경우에도 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, APC 밸브(55)의 개방도 및 처리 용기(1) 내의 압력이 상승하고, 처리 가스의 유량을 감소시키는 경우를 예로 들었지만, APC 밸브(55)의 개방도 및 처리 용기(1) 내의 압력이 하강하고, 처리 가스의 유량을 증가시키는 경우에도, 본 발명을 적용할 수 있다.
1: 처리 용기 1a: 바닥벽
1b: 측벽 1c: 덮개
11: 서셉터 12: 기재
13, 14: 밀봉 부재 15: 절연 부재
31: 샤워 헤드 33: 가스 확산 공간
35: 가스 토출 구멍 37: 가스 도입구
39: 처리 가스 공급관 41: 밸브
43: 매스플로우 콘트롤러 45: 가스 공급원
51: 배기용 개구 53: 배기관
53a: 플랜지부 55: APC 밸브
57: 배기 장치 61: 압력계
71: 급전선 73: 매칭 박스(M. B.)
75: 고주파 전원 100: 플라즈마 에칭 장치

Claims (16)

  1. 피처리체를 수용함과 아울러, 내부를 진공 유지 가능한 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 가스 공급로를 거쳐서 처리 가스를 공급하는 가스 공급원과,
    상기 가스 공급로에 마련되고, 상기 처리 가스의 공급 유량을 조절하는 유량 조절 장치와,
    상기 처리 용기 내의 압력을 검출하는 압력 검출 장치와,
    상기 처리 용기에 배기로를 거쳐서 접속된 배기 장치와,
    상기 배기로에 마련되고, 상기 압력 검출 장치에 의해 검출된 압력값에 근거하여, 자동적으로 개방도를 조절하는 자동 압력 제어 밸브와,
    상기 자동 압력 제어 밸브의 개방도를 모니터링하는 개방도 감시부와,
    상기 개방도 감시부의 모니터링 결과에 근거하여, 상기 유량 조절 장치에 의해 공급되는 가스 유량을 조절하는 유량 제어부
    를 구비한 진공 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유량 제어부는, 상기 자동 압력 제어 밸브의 개방도를 소정의 임계값과 비교하는 것에 의해서, 상기 처리 가스의 공급 유량을 감소시키도록 상기 유량 조절 장치를 제어하는
    진공 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 자동 압력 제어 밸브의 개방도가 제 1 임계값을 넘은 회수를 카운트하는 카운터부를 더 구비하며,
    상기 유량 제어부는, 상기 카운트의 값이 제 2 임계값을 넘은 경우에, 상기 처리 가스의 공급 유량을 감소시키도록 상기 유량 조절 장치를 제어하는
    진공 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    소정의 경과 시간의 범위 내에서, 상기 자동 압력 제어 밸브의 개방도의 증가율을 연산하는 개방도 연산부를 더 구비하며,
    상기 유량 제어부는, 상기 개방도의 증가율이 제 3 임계값을 넘은 경우에, 상기 처리 가스의 공급 유량을 감소시키도록 상기 유량 조절 장치를 제어하는
    진공 장치 .

  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    피처리체에 대해 에칭을 행하는 에칭 장치인
    진공 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    피처리체는 FPD용 기판인
    진공 장치.
  7. 피처리체를 수용함과 아울러, 내부를 진공 상태로 유지 가능하게 구성된 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 가스 공급로를 거쳐서 처리 가스를 공급하는 가스 공급원과,
    상기 가스 공급로에 마련되고, 상기 처리 가스의 공급 유량을 조절하는 유량 조절 장치와,
    상기 처리 용기 내의 압력을 검출하는 압력 검출 장치와,
    상기 처리 용기에 배기로를 거쳐서 접속된 배기 장치와,
    상기 배기로에 마련되고, 상기 압력 검출 장치에 의해 검출된 압력값에 근거하여, 자동적으로 개방도를 조절하는 자동 압력 제어 밸브
    를 구비한 진공 장치에서 상기 처리 용기 내의 압력을 제어하는 압력 제어 방법으로서,
    상기 자동 압력 제어 밸브의 개방도를 모니터링하고, 그 결과에 근거하여, 상기 유량 조절 장치에 의해 공급되는 가스 유량을 조절하는 것
    을 특징으로 하는 진공 장치의 압력 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 자동 압력 제어 밸브의 개방도를 소정의 임계값과 비교하는 것에 의해서, 상기 처리 가스의 공급 유량을 감소시키도록 제어하는
    진공 장치의 압력 제어 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 자동 압력 제어 밸브의 개방도가 제 1 임계값을 넘은 회수를 카운트하고, 상기 카운트값이 제 2 임계값을 넘은 경우에, 상기 처리 가스의 공급 유량을 감소시키도록 제어하는
    진공 장치의 압력 제어 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    소정의 경과 시간의 범위 내에서, 상기 자동 압력 제어 밸브의 개방도의 증가율이 제 3 임계값을 넘은 경우에, 상기 처리 가스의 공급 유량을 감소시키도록 제어하는
    진공 장치의 압력 제어 방법.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공 장치는 피처리체에 대해 에칭을 행하는 에칭 장치인
    진공 장치의 압력 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    피처리체는 FPD용 기판인
    진공 장치의 압력 제어 방법.
  13. 피처리체를 수용함과 아울러, 내부를 진공 상태로 유지 가능하게 구성된 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 가스 공급로를 거쳐서 처리 가스를 공급하는 가스 공급원과,
    상기 가스 공급로에 마련되고, 상기 처리 가스의 공급 유량을 조절하는 유량 조절 장치와,
    상기 처리 용기 내의 압력을 검출하는 압력 검출 장치와,
    상기 처리 용기에 배기로를 거쳐서 접속된 배기 장치와,
    상기 배기로에 마련되고, 상기 압력 검출 장치에 의해 검출된 압력값에 근거하여, 자동적으로 개방도를 조절하는 자동 압력 제어 밸브
    를 구비한 에칭 장치를 이용하여 피처리체를 에칭 처리하는 에칭 방법으로서,
    상기 자동 압력 제어 밸브의 개방도를 모니터링하고, 그 결과에 근거하여, 상기 유량 조절 장치에 의해 공급되는 가스 유량을 조절하는 것
    을 특징으로 하는 에칭 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 자동 압력 제어 밸브의 개방도를 소정의 임계값과 비교하는 것에 의해서, 상기 처리 가스의 공급 유량을 감소시키는
    에칭 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 자동 압력 제어 밸브의 개방도가 제 1 임계값을 넘은 회수를 카운트하고, 상기 카운트값이 제 2 임계값을 넘은 경우에, 상기 처리 가스의 공급 유량을 감소시키는
    에칭 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    소정의 경과 시간의 범위 내에서, 상기 자동 압력 제어 밸브의 개방도의 증가율이 제 3 임계값을 넘은 경우에, 상기 처리 가스의 공급 유량을 감소시키도록 제어하는
    에칭 방법.
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