JP6063803B2 - 真空装置及びバルブ制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、被処理体にプラズマ処理等を行うための真空装置及びバルブ制御方法に関する。

ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）の製造工程においては、ＦＰＤ用基板に対してプラズマエッチング、プラズマアッシング、プラズマ成膜等の種々のプラズマ処理が行われている。このようなプラズマ処理を行う装置として、例えば平行平板型のプラズマ処理装置や、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）処理装置などが知られている。これらのプラズマ処理装置は、処理容器内を真空状態に減圧して処理を行う真空装置として構成されている。

近年では、大型のＦＰＤ用基板を処理するために処理容器も大型化している。そのため、処理容器内を減圧排気するための真空ポンプを複数個配備することが一般的になっている。これらの真空ポンプの排気方向上流側には、自動圧力制御（Adaptive Pressure Control）バルブ（以下、「ＡＰＣバルブ」という。）が設けられ、排気経路のコンダクタンスを自動調節することによって、処理容器内の圧力を調節している。例えば、プラズマエッチング装置では、プロセス時に、マスフローコントローラによって一定流量の処理ガスを処理容器内に供給しながら、ＡＰＣバルブによって排気経路のコンダクタンスを調節し、所望のプロセス圧力に制御する方法が採用されている。

真空装置の圧力制御に関する従来技術として、特許文献１では、複数の排気路に接続される真空排気手段と、複数の排気路のうちの一部分の排気路に設けられたゲートバルブと、ゲートバルブが設けられた排気路以外の排気路に対応して設けられたＡＰＣバルブと、を備えた真空装置が提案されている。

特開２００９−１６３８２号公報（図２など）

従来、複数系統の排気路にそれぞれＡＰＣバルブを配備する場合、その中の１つをマスタバルブとし、他をスレーブバルブとして構成していた。各スレーブバルブは、マスタバルブに連動して作動する。つまり、すべてのＡＰＣバルブは互いに同期して開閉動作を行う構成がとられていた。

ところで、ＡＰＣバルブの特性として、バルブの開度が一定レベルを超えると、開度１％当たりのコンダクタンスの変化量が大きくなり、圧力の制御性が低下する。従って、通常はＡＰＣバルブの開度の上限を３０％程度に設定して使用している。その結果、真空ポンプの実効排気速度がＡＰＣバルブの開度に制約されてしまい、排気能力が大きな真空ポンプを使用しても、十分にその性能を引き出すことができなかった。そのため、必要な排気速度を得るためには、さらに排気能力が大きな真空ポンプを使用せざるを得ず、装置コストを増加させる一因となっていた。例えば、エッチングレートを向上させるために大流量のエッチングガスを必要とするプラズマエッチングプロセスが知られている。このようなプラズマエッチングプロセスにおいて、従来のＡＰＣバルブと真空ポンプの組み合わせによる複数系統の排気では、ＡＰＣバルブは同期して同じ開度に設定されることから、上述の開度による制約のため、排気系のコンダクタンスを十分に上げることができなかった。そのため、高真空条件で処理ガスを大流量、大排気量で使用する処理が困難であるか、あるいは、真空ポンプのスペックをより排気能力の高いものに代替する必要があった。

従って、本発明の目的は、処理ガスを大流量で使用するプロセスへの対応が可能な真空装置を提供することである。

本発明の真空装置は、被処理体を収容するとともに、内部を真空保持可能な処理容器と、前記処理容器内にガス供給路を介して処理ガスを供給するガス供給源と、前記ガス供給路に設けられ、前記処理ガスの供給流量を調節する流量調節装置と、前記処理容器内の圧力を検出する圧力検出装置と、を備えている。また、本発明の真空装置は、前記処理容器に接続され、第１のバルブが設けられた複数の第１の排気路と、前記処理容器に接続され、第２のバルブが設けられた複数の第２の排気路と、前記第１の排気路又は第２の排気路に接続された排気装置と、前記処理容器内の圧力が所定の値になるように、前記圧力検出装置により検出された検出圧力値と設定圧力値とに基づき、前記第１のバルブ及び前記第２のバルブをそれぞれ制御する制御部と、を備えている。さらに、本発明の真空装置において、前記第１のバルブは、前記第１の排気路のコンダクタンスを可変に調節するバルブであり、前記第２のバルブは、前記第２の排気路の開閉の切り替えを行うバルブである。そして、本発明の真空装置において、前記制御部は、複数の前記第１の排気路にそれぞれ設けられた前記第１のバルブの開度を統括して調節する開度調節部と、複数の前記第２の排気路にそれぞれ設けられた前記第２のバルブの開閉の切り替えを統括して行う開閉切替部を含むものである。

本発明の真空装置は、前記第１の排気路及び前記第２の排気路の両方に、一つの前記排気装置が接続されていてもよい。

本発明の真空装置において、前記制御部は、前記第１の排気路において前記第１のバルブによってコンダクタンスを調節したときの排気ガス流量をＶ１１とし、前記第１の排気路において前記第１のバルブの開度を全開にしたときの排気ガス流量をＶ１２とし、前記第２の排気路における排気ガス流量をＶ２としたとき、下記の式（１）；
ｎ×Ｖ１１≦ｍ×Ｖ２≦ｎ×Ｖ１２…（１）
（ここで、ｎは前記第１の排気路の本数を示し、ｍは前記第２の排気路の本数を示す。）
の関係が成立するように前記第１のバルブの開度及び前記第２のバルブの開閉を調節するものであってもよい。

本発明の真空装置は、前記第２のバルブとして、前記第２の排気路のコンダクタンスを可変に調節するバルブを用い、開閉動作のみを行うものであってもよい。

本発明の真空装置は、被処理体に対して、エッチングを行うエッチング装置であってもよい。

本発明の真空装置は、被処理体が、ＦＰＤ用基板であってもよい。

本発明のバルブの制御方法は、真空装置におけるバルブの制御方法である。本発明のバルブの制御方法において、前記真空装置は、被処理体を収容するとともに、内部を真空保持可能な処理容器と、前記処理容器内にガス供給路を介して処理ガスを供給するガス供給源と、前記ガス供給路に設けられ、前記処理ガスの供給流量を調節する流量調節装置と、
前記処理容器内の圧力を検出する圧力検出装置と、を備えている。また、本発明のバルブの制御方法において、前記真空装置は、前記処理容器に接続され、第１のバルブが設けられた複数の第１の排気路と、前記処理容器に接続され、第２のバルブが設けられた複数の第２の排気路と、前記第１の排気路又は第２の排気路に接続された排気装置と、を備えている。さらに、本発明のバルブの制御方法において、前記真空装置は、前記処理容器内の圧力が所定の値になるように、前記圧力検出装置により検出された検出圧力値と設定圧力値とに基づき、前記第１のバルブ及び前記第２のバルブをそれぞれ制御する制御部と、を備えている。また、本発明のバルブの制御方法において、前記第１のバルブは、前記第１の排気路のコンダクタンスを可変に調節するバルブであり、前記第２のバルブは、前記第２の排気路の開閉の切り替えを行うバルブであり、前記制御部は、複数の前記第１の排気路にそれぞれ設けられた前記第１のバルブの開度を統括して調節する開度調節部と、複数の前記第２の排気路にそれぞれ設けられた前記第２のバルブの開閉の切り替えを統括して行う開閉切替部を含むものである。そして、本発明のバルブの制御方法は、全ての前記第２のバルブの開度を同期して全開にするステップと、前記圧力検出装置により検出された検出圧力値と設定圧力値に基づき、全ての前記第１のバルブの開度を同期して調節するステップと、を備えている。

本発明のバルブの制御方法は、前記第１の排気路において前記第１のバルブによってコンダクタンスを調節したときの排気ガス流量をＶ１１とし、前記第１の排気路において前記第１のバルブの開度を全開にしたときの排気ガス流量をＶ１２とし、前記第２の排気路における排気ガス流量をＶ２としたとき、下記の式（１）；
ｎ×Ｖ１１≦ｍ×Ｖ２≦ｎ×Ｖ１２…（１）
（ここで、ｎは前記第１の排気路の本数を示し、ｍは前記第２の排気路の本数を示す。）
の関係が成立するように前記第１のバルブの開度及び前記第２のバルブの開閉を調節するものであってもよい。

本発明によれば、大型の真空装置において、装置コストを抑制しながら、大流量の処理ガスを使用したプロセスを行うことが可能になる。

本発明の第１の実施の形態に係るプラズマエッチング装置の構成を模式的に示す断面図である。 図１のプラズマエッチング装置の底壁の平面図である。 図１のプラズマエッチング装置の制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。 図３におけるモジュールコントローラのハードウェア構成を示すブロック図である。 図３におけるモジュールコントローラの機能構成を示す機能ブロック図である。 本発明の作用を説明する処理ガス流量と圧力との関係を示す特性図である。 本発明の第２の実施の形態に係るプラズマエッチング装置の構成を簡略化して示す模式図である。 図７のプラズマエッチング装置の底壁の平面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の処理装置の第１の実施の形態としてのプラズマエッチング装置の概略構成を示す断面図である。図１に示したように、プラズマエッチング装置１００は、被処理体として、例えばＦＰＤ用のガラス基板（以下、単に「基板」と記す）Ｓに対してエッチングを行なう容量結合型の平行平板プラズマエッチング装置として構成されている。なお、ＦＰＤとしては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネセンス（Electro Luminescence；ＥＬ）ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等が例示される。

このプラズマエッチング装置１００は、内側が陽極酸化処理（アルマイト処理）されたアルミニウムからなる角筒形状に成形された処理容器１を有している。処理容器１の本体（容器本体）は、底壁１ａ、４つの側壁１ｂ（２つのみ図示）により構成されている。また、処理容器１の本体の上部には、蓋体１ｃが接合されている。図示は省略するが、側壁１ｂには基板搬送用開口と、これを封止するゲートバルブが設けられている。

蓋体１ｃは、図示しない開閉機構により、側壁１ｂに対して開閉可能に構成されている。蓋体１ｃを閉じた状態で蓋体１ｃと各側壁１ｂとの接合部分は、Ｏリング３によってシールされ、処理容器１内の気密性が保たれている。

処理容器１内の底部には、枠形状の絶縁部材１０が配置されている。絶縁部材１０の上には、基板Ｓを載置可能な載置台であるサセプタ１１が設けられている。下部電極でもあるサセプタ１１は、基材１２を備えている。基材１２は、例えばアルミニウムやステンレス鋼（ＳＵＳ）などの導電性材料で形成されている。基材１２は、絶縁部材１０の上に配置され、両部材の接合部分にはＯリングなどのシール部材１３が配備されて気密性が維持されている。絶縁部材１０と処理容器１の底壁１ａとの間も、Ｏリングなどのシール部材１４により気密性が維持されている。基材１２の側部外周は、絶縁部材１５により囲まれている。これによって、サセプタ１１の側面の絶縁性が確保され、プラズマ処理の際の異常放電が防止されている。

サセプタ１１の上方には、このサセプタ１１と平行に、かつ対向して上部電極として機能するシャワーヘッド３１が設けられている。シャワーヘッド３１は処理容器１の上部の蓋体１ｃに支持されている。シャワーヘッド３１は中空状をなし、その内部には、ガス拡散空間３３が設けられている。また、シャワーヘッド３１の下面（サセプタ１１との対向面）には、処理ガスを吐出する複数のガス吐出孔３５が形成されている。このシャワーヘッド３１は接地されており、サセプタ１１とともに一対の平行平板電極を構成している。

シャワーヘッド３１の上部中央付近には、ガス導入口３７が設けられている。このガス導入口３７には、処理ガス供給管３９が接続されている。この処理ガス供給管３９には、２つのバルブ４１，４１およびマスフローコントローラ（ＭＦＣ）４３を介して、エッチングのための処理ガスを供給するガス供給源４５が接続されている。処理ガスとしては、例えばハロゲン系ガスやＯ_２ガスのほか、Ａｒガス等の希ガスなどを用いることができる。

前記処理容器１内の底壁１ａには、複数の箇所（例えば８か所）に貫通した排気用開口５１が形成されている。各排気用開口５１には、それぞれ排気管５３が接続されている。各排気管５３は、その端部にフランジ部５３ａを有しており、このフランジ部５３ａと底壁１ａとの間にＯリング（図示省略）を介在させた状態で固定されている。各排気管５３には、ＡＰＣバルブ５５及び排気装置５７が接続されている。

ここで、図２を参照しながら、プラズマエッチング装置１００における排気路とＡＰＣバルブ５５Ａ，５５Ｂの配置例について説明する。図２は、図１のプラズマエッチング装置１００における底壁１ａの平面図である。説明の便宜上、図２には、８つの排気用開口５１に、４本の第１の排気管５３Ａ及び４本の第２の排気管５３Ｂの配置を示した。排気管５３は、第１の排気路としての複数（例えば４本）の第１の排気管５３Ａと、第２の排気路としての複数（例えば４本）の第２の排気管５３Ｂと、を含んでいる。第１の排気管５３Ａには、第１のバルブとしてのＡＰＣバルブ５５Ａが設けられている。第２の排気管５３Ｂには、第２のバルブとしてのＡＰＣバルブ５５Ｂが設けられている。ＡＰＣバルブ５５Ａは、制御部８０からの制御信号に基いて開度を変化させ、第１の排気管５３Ａのコンダクタンスを自動調節する。ＡＰＣバルブ５５Ｂは、全開又は全閉の２ポジションの切り替え動作のみを行うように設定されており、制御部８０からの制御信号に基いて第２の排気管５３Ｂの開放もしくは閉鎖を行う。

図２に示すように、２本の第１の排気管５３Ａ，５３Ａが隣接して配置され、底壁１ａの中心を基準に、対向する２つの短辺付近に２本ずつ対称に配置されている。従って、ＡＰＣバルブ５５Ａも同様の配置である。また、２本の第２の排気管５３Ｂ，５３Ｂが隣接して配置され、底壁１ａの中心を基準に、対向する２つの長辺付近に２本ずつ対称に配置されている。従って、ＡＰＣバルブ５５Ｂも同様の配置である。第１の排気管５３Ａ及び第２の排気管５３Ｂは、それぞれ排気装置５７に接続されている。排気装置５７は、例えばターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており、これにより処理容器１内を所定の減圧雰囲気まで真空引きすることが可能に構成されている。

プラズマエッチング装置１００には、処理容器１内の圧力を計測する圧力計６１が設けられている。圧力計６１は、制御部８０と接続されており、処理容器１内の圧力の計測結果をリアルタイムで制御部８０へ提供する。

サセプタ１１の基材１２には、給電線７１が接続されている。この給電線７１には、マッチングボックス（Ｍ．Ｂ．）７３を介して高周波電源７５が接続されている。これにより、高周波電源７５から例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が、下部電極としてのサセプタ１１に供給される。なお、給電線７１は、底壁１ａに形成された貫通開口部としての給電用開口７７を介して処理容器１内に導入されている。

プラズマエッチング装置１００の各構成部は、制御部８０に接続されて制御される構成となっている。図３を参照して、本実施の形態のプラズマエッチング装置１００をその一部分に含む基板処理システムの制御部８０について説明する。図３は、制御部８０のハードウェア構成を示すブロック図である。図３に示したように、制御部８０は、装置コントローラ（Equipment Controller；以下、「ＥＣ」と記すことがある）８１と、複数（図２では２つのみ図示しているが、これに限るものではない）のモジュールコントローラ（Module Controller；以下、「ＭＣ」と記すことがある）８３と、ＥＣ８１とＭＣ８３とを接続するスイッチングハブ（ＨＵＢ）８５とを備えている。

ＥＣ８１は、複数のＭＣ８３を統括して、基板処理システムの全体の動作を制御する主制御部（マスタ制御部）である。複数のＭＣ８３は、それぞれ、ＥＣ８１の制御の下で、プラズマエッチング装置１００をはじめとする各モジュールの動作を制御する副制御部（スレーブ制御部）である。スイッチングハブ８５は、ＥＣ８１からの制御信号に応じて、ＥＣ８１に接続されるＭＣ８３を切り替える。

ＥＣ８１は、基板処理システムで実行される基板Ｓに対する各種処理を実現するための制御プログラムと、処理条件データ等が記録されたレシピとに基づいて、各ＭＣ８３に制御信号を送ることによって、基板処置システムの全体の動作を制御する。

制御部８０は、更に、サブネットワーク８７と、ＤＩＳＴ（Distribution）ボード８８と、入出力（以下、Ｉ／Ｏと記す。）モジュール８９と、を備えている。各ＭＣ８３は、サブネットワーク８７およびＤＩＳＴボード８８を介してＩ／Ｏモジュール８９に接続されている。

Ｉ／Ｏモジュール８９は、複数のＩ／Ｏ部９０を有している。Ｉ／Ｏ部９０は、プラズマエッチング装置１００をはじめとする各モジュールの各エンドデバイスに接続されている。図示しないが、Ｉ／Ｏ部９０には、デジタル信号、アナログ信号およびシリアル信号の入出力を制御するためのＩ／Ｏボードが設けられている。各エンドデバイスに対する制御信号は、それぞれＩ／Ｏ部９０から出力される。また、各エンドデバイスからの出力信号は、それぞれＩ／Ｏ部９０に入力される。プラズマエッチング装置１００において、Ｉ／Ｏ部９０に接続されたエンドデバイスとしては、例えば、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）４３、ＡＰＣバルブ５５Ａ，５５Ｂ、圧力計６１、排気装置５７などが挙げられる。

ＥＣ８１は、ＬＡＮ（Local Area Network）９１を介して、基板処理システム１００が設置されている工場全体の製造工程を管理するＭＥＳ（Manufacturing Execution System）としてのコンピュータ９３に接続されている。コンピュータ９３は、基板処理システム１００の制御部８０と連携して工場における工程に関するリアルタイム情報を基幹業務システムにフィードバックすると共に、工場全体の負荷等を考慮して工程に関する判断を行う。コンピュータ９３は、例えば他のコンピュータ９５などの情報処理機器に接続されていてもよい。

次に、図４を参照して、ＭＣ８３のハードウェア構成の一例について説明する。ＭＣ８３は、主制御部１０１と、キーボード、マウス等の入力装置１０２と、プリンタ等の出力装置１０３と、表示装置１０４と、記憶装置１０５と、外部インターフェース１０６と、これらを互いに接続するバス１０７とを備えている。主制御部１０１は、ＣＰＵ（中央処理装置）１１１、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１１２およびＲＯＭ（リードオンリメモリ）１１３を有している。記憶装置１０５は、情報を記憶できるものであれば、その形態は問わないが、例えばハードディスク装置または光ディスク装置である。また、記憶装置１０５は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体１１５に対して情報を記録し、また記録媒体１１５より情報を読み取るようになっている。記録媒体１１５は、情報を記憶できるものであれば、その形態は問わないが、例えばハードディスク、光ディスク、フラッシュメモリなどである。記録媒体１１５は、本実施の形態に係るプラズマエッチング方法のレシピを記録した記録媒体であってもよい。

ＭＣ８３では、ＣＰＵ１１１が、ＲＡＭ１１２を作業領域として用いて、ＲＯＭ１１３または記憶装置１０５に格納されたプログラムを実行することにより、本実施の形態のプラズマエッチング装置１００において基板Ｓに対するプラズマエッチング処理を実行できるようになっている。なお、図３におけるＥＣ８１、コンピュータ９３，９５のハードウェア構成も、例えば、図４に示した構成になっている。

次に、図５を参照して、ＭＣ８３の機能構成について説明する。図５は、ＭＣ８３の機能構成を示す機能ブロック図である。なお、以下の説明では、ＭＣ８３のハードウェア構成が図４に示した構成になっているものとして、図４中の符号も参照する。図５に示したように、ＭＣ８３は、開度調節部１２１と、開閉切替部１２３と、を備えている。これらは、ＣＰＵ１１１が、ＲＡＭ１１２を作業領域として用いて、ＲＯＭ１１３または記憶装置１０５に格納されたプログラムを実行することによって実現される。

開度調節部１２１は、圧力計６１により検出された検出圧力値と、予め記憶装置１０５に保存されているレシピやパラメータ等で規定された設定圧力値とに基づいて、各ＡＰＣバルブ５５Ａに制御信号を送信することにより、プラズマエッチング装置１００の処理容器１内が所望の圧力になるように各ＡＰＣバルブ５５Ａの開度を統括して調節する。ＡＰＣバルブ５５Ａの開度は、例えば０〜１０００までの１０００段階に区分されており、所定の開度の値が、ＭＣ８３の開度調節部１２１からデジタルアウトプット（ＤＯ）情報として各ＡＰＣバルブ５５Ａに送出される。

開閉切替部１２３は、予め記憶装置１０５に保存されているレシピやパラメータ等に基づいて、各ＡＰＣバルブ５５Ｂに制御信号を送信することにより、所定のタイミングで各ＡＰＣバルブ５５Ｂの開閉の切り替えを統括して行う。ＡＰＣバルブ５５Ｂの開閉の切替指令は、ＭＣ８３の開閉切替部１２３からデジタルアウトプット（ＤＯ）情報として各ＡＰＣバルブ５５Ｂに送出される。

次に、以上のように構成されるプラズマエッチング装置１００における処理動作について説明する。まず、図示しないゲートバルブが開放された状態で基板搬送用開口を介して、被処理体である基板Ｓが、図示しない搬送装置のフォークによって処理容器１内へと搬入され、サセプタ１１へ受渡される。その後、ゲートバルブが閉じられ、排気装置５７によって、処理容器１内が所定の真空度まで真空引きされる。この場合、まず、ＭＣ８３の開閉切替部１２３から制御信号が各ＡＰＣバルブ５５Ｂへ送出され、すべてのＡＰＣバルブ５５Ｂが全開にされる。また、ＭＣ８３の開度調節部１２１が圧力計６１による検出圧力値をモニタし、各ＡＰＣバルブ５５Ａに制御信号を送信することにより、処理容器１内が所望の圧力になるように各ＡＰＣバルブ５５Ａの開度を統括して調節する。

次に、バルブ４１を開放して、処理ガスをガス供給源４５から処理ガス供給管３９、ガス導入口３７を介してシャワーヘッド３１のガス拡散空間３３へ導入する。この際、マスフローコントローラ４３によって処理ガスの流量制御が行われる。ガス拡散空間３３に導入された処理ガスは、さらに複数の吐出孔３５を介してサセプタ１１上に載置された基板Ｓに対して均一に吐出され、処理容器１内の圧力が所定の値に維持される。

この状態で高周波電源７５から高周波電力がマッチングボックス７３を介してサセプタ１１に印加される。これにより、下部電極としてのサセプタ１１と上部電極としてのシャワーヘッド３１との間に高周波電界が生じ、処理ガスが解離してプラズマ化する。このプラズマにより、基板Ｓにエッチング処理が施される。

本実施の形態のプラズマエッチング装置１００において、ＭＣ８３は、上記プラズマエッチング処理の間も、ＭＣ８３の開度調節部１２１が圧力計６１による検出圧力値をモニタし、各ＡＰＣバルブ５５Ａに制御信号を送信することにより、処理容器１内が所望の圧力になるように各ＡＰＣバルブ５５Ａの開度を統括して調節する。

また、ＭＣ８３の開閉切替部１２３は、プラズマエッチング処理の間、すべてのＡＰＣバルブ５５Ｂを全開に保持する。複数（例えば４つ）のＡＰＣバルブ５５Ｂを全開にすることによって、第２の排気管５３Ｂに接続された排気装置５７の排気能力を最大限に引き出し、大流量の処理ガスを用いるエッチングプロセスが可能になる。

エッチング処理を施した後、高周波電源７５からの高周波電力の印加を停止し、ガス導入を停止した後、処理容器１内を所定の圧力まで減圧する。次に、ゲートバルブを開放し、サセプタ１１から図示しない搬送装置のフォークに基板Ｓを受け渡し、処理容器１の基板搬送用開口から基板Ｓを搬出する。以上の操作により、一枚の基板Ｓに対するプラズマエッチング処理が終了する。

＜作用＞
次に、図６を参照しながら本実施の形態のプラズマ処理装置１００の作用について説明する。図６は、実際の実験データに基づき作成したものであり、排気装置５７を用いてプラズマエッチング装置１００の処理容器１内を減圧排気しながら処理ガスを導入した場合の圧力変化（縦軸）と、処理ガスの流量（横軸）との関係を示す特性図である。曲線Ａは、処理容器１に接続された複数（例えば８本）の排気管５３のすべてのＡＰＣバルブ５５の開度を３００（３０％）に設定した場合を示している。曲線Ｂは、処理容器１に接続された複数（例えば８本）の排気管５３のすべてのＡＰＣバルブ５５の開度を１０００（１００％）に設定した場合を示している。曲線Ａと曲線Ｂとの比較から、同じ圧力Ｐ１でも、ＡＰＣバルブ５５の開度を全開にした曲線Ｂの方が、開度を３００に設定した曲線Ａに比べて、より大流量の処理ガスを排気できることが理解される（Ｑ１＜Ｑ３）。換言すれば、曲線Ｂの場合は、曲線Ａに比べ、同じ流量でも、より低圧力での処理が可能になる。

本実施の形態のプラズマ処理装置１００では、処理容器１に接続された８本の排気管５３のうち、４本の第１の排気管５３Ａでは、ＡＰＣバルブ５５Ａを開度３００（３０％）に設定し、残りの４本の第２の排気管５３Ｂでは、ＡＰＣバルブ５５Ｂを開度１０００（１００％）に設定した。これにより、４本の第１の排気管５３ＡのＡＰＣバルブ５５Ａによって処理容器１内の圧力を調節しながら、残りの４本の第２の排気管５３Ｂのコンダクタンスを最大化できる。従って、図６中の曲線Ｃのように、ＡＰＣバルブの開度を３００に設定したときの曲線Ａと、ＡＰＣバルブの開度を１０００に設定したときの曲線Ｂとの間で、処理容器１内での圧力制御と処理ガスの流量制御を行うことが可能になる。すなわち、曲線Ｃは、曲線Ａに比べると、同じ圧力Ｐ１でも、より大流量の処理ガスを排気できる（Ｑ１＜Ｑ２）。また、曲線Ｃの場合は、曲線Ａに比べ、同じ流量（例えばＱ１）のときに、より低圧力での処理が可能になる（Ｐ１＜Ｐ２）。

以上のように、本実施の形態のプラズマ処理装置１００では、第１の排気管５３Ａに設けられたＡＰＣバルブ５５Ａによって処理容器１内の圧力制御を行いながら、第２の排気管５３Ｂに設けられた全開状態のＡＰＣバルブ５５Ｂによって、処理ガスの大流量化への対応を図ることができる。第１の排気管５３Ａに設けられたＡＰＣバルブ５５Ａは、コンダクタンスの制御性がよい開度３０％までの範囲内で使用することが可能になる。一方、第２の排気管５３Ｂでは、開度１００％のＡＰＣバルブ５５Ｂによってコンダクタンスを最大化できるため、第２の排気管５３Ｂに用いる排気装置５７のターボ分子ポンプを排気能力の低いもので代替するなどの低スペック化が可能になり、装置コストを低減できる。

なお、第１の排気管５３Ａに設けられたＡＰＣバルブ５５Ａと、第２の排気管５３Ｂに設けられた全開状態のＡＰＣバルブ５５Ｂとの設置個数の比率は、１：１に限らず、適宜設定できる。すなわち、開度を調節するＡＰＣバルブ５５Ａと全開状態に設定されるＡＰＣバルブ５５Ｂとの設置比率を変化させることによって、図６の曲線Ａと曲線Ｂとの間で精度よく処理容器１内での圧力制御と処理ガスの流量制御を行うことが可能になる。

また、ＭＣ８３の開度調節部１２１及び開閉切替部１２３は、第１の排気管５３ＡにおいてＡＰＣバルブ５５Ａによってコンダクタンスを所定の値に調節したときの排気ガス流量をＶ１１とし、第１の排気管５３ＡにおいてＡＰＣバルブ５５Ａの開度を全開にしたときの排気ガス流量をＶ１２とし、第２の排気管５３Ｂにおける排気ガス流量をＶ２としたとき、式（１）；
ｎ×Ｖ１１≦ｍ×Ｖ２≦ｎ×Ｖ１２…（１）
（ここで、ｎは第１の排気管５３Ａの本数を示し、ｍは第２の排気管５３Ｂの本数を示す。）
の関係が成立するようにＡＰＣバルブ５５Ａの開度及びとＡＰＣバルブ５５Ｂの開閉を調節することが好ましい。ここで、第１の排気管５３ＡにおいてＡＰＣバルブ５５Ａによってコンダクタンスを所定の値に調節する場合の開度としては、例えば開度１５％〜３０％の範囲内、好ましくは開度１５〜２５％の範囲内、より好ましくは開度２０％とすることができる。式（１）の関係を満たす場合は、処理容器１内の圧力を制御性よくコントロールしながら、十分に大きな総排気量を得ることができる。ここで、ｎ×Ｖ１１＞ｍ×Ｖ２の場合は、ｍ本の第２の排気管５３Ｂにおける合計の排気ガス流量が小さすぎて、装置全体での排気量を大きくすることができないため、大流量プロセスへの対応が困難になる。一方、ｍ×Ｖ２＞ｎ×Ｖ１２の場合は、ｍ本の第２の排気管５３Ｂにおける合計の排気ガス流量が大きくなりすぎて、ｎ本の第１の排気管５３ＡにおけるＡＰＣバルブ５５Ａによる処理容器１内の圧力制御性が低下することがある。また、上記式（１）を満たすようにすることによって、ＡＰＣバルブ５５ＡとＡＰＣバルブ５５Ｂとの設置比率を最適な配分にすることもできる。

なお、本実施の形態のプラズマエッチング装置１００では、第２のＡＰＣバルブ５５Ｂについて、開度０又は１０００の切り替えを行う開閉機能のみを利用する構成としたが、第２のＡＰＣバルブ５５Ｂの一部分又は全部に代えて、例えばゲートバルブなどの開閉バルブを用いてもよい。

［第２の実施の形態］
次に、図７及び図８を参照して、本発明の第２の実施の形態のプラズマエッチング装置について説明する。以下の説明では、第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、第１の実施の形態と同一の構成について重複する説明は省略する。

図７は、本実施の形態のプラズマエッチング装置１００Ａの構成を簡略化して示す模式図である。プラズマエッチング装置１００Ａの基本構成は、第１の実施の形態のプラズマエッチング装置１００と同様であるため、詳細な構成は図示及び説明を省略する。

図８は、プラズマエッチング装置１００Ａにおける底壁１ａの平面図である。説明の便宜上、図８には、８つの排気用開口５１に、４本の第１の排気管５３Ａ及び４本の第２の排気管５３Ｂの配置を示した。第１の排気管５３Ａには、ＡＰＣバルブ５５Ａが設けられており、第２の排気管５３Ｂには、ＡＰＣバルブ５５Ｂが設けられている。本実施の形態では、図８に示すように、第１の排気管５３Ａと第２の排気管５３Ｂが隣接して配置され、底壁１ａの中心を基準に、対向する２つの短辺及び長辺に沿って２本ずつ対称に配置されている。従って、ＡＰＣバルブ５５Ａ及びＡＰＣバルブ５５Ｂも同様の配置である。

本実施の形態のプラズマエッチング装置１００Ａは、２つのＡＰＣバルブ５５Ａ，５５Ｂの排気方向の下流側に一つの排気装置５７を接続する構成としている。すなわち、プラズマエッチング装置１００Ａでは、８本の排気管５３のうち、隣接する第１の排気管５３Ａと第２の排気管５３Ｂとを合流させて合流排気管５３ＡＢとし、この合流排気管５３ＡＢに一つの排気装置５７を接続している。このような構成でも、第１の排気管５３Ａに設けられたＡＰＣバルブ５５Ａを、コンダクタンスの制御性がよい開度３０％までの範囲内で使用しながら処理容器１内の圧力制御を行うことができる。一方、第２の排気管５３Ｂでは、開度１００％のＡＰＣバルブ５５Ｂによってコンダクタンスを最大化できるため、プラズマエッチング装置１００Ａ全体の排気能力を低下させずに済み、大流量プロセスへの対応が可能になる。しかも、本実施の形態では、２つのＡＰＣバルブ５５Ａ，５５Ｂの排気方向下流位置で隣接する第１の排気管５３Ａと第２の排気管５３Ｂとを合流させ、合流排気管５３ＡＢに一つの排気装置５７を接続する構成としている。かかる構成によって、第１の実施の形態と比べても、高価なターボ分子ポンプなどを有する排気装置５７の設置数を半減させることができるので、装置コストをさらに大幅に低減できる。

本実施の形態の他の構成及び効果は、第１の実施の形態と同様である。

以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、平行平板型のプラズマエッチング装置を例に挙げたが、本発明は、例えば、誘導結合プラズマ装置、表面波プラズマ装置、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）プラズマ装置、ヘリコン波プラズマ装置など他の方式のプラズマエッチング装置にも適用可能である。また、チャンバー内の圧力調節が必要な真空装置であれば、ドライエッチング装置に限らず、例えば、成膜装置やアッシング装置などにも同等に適用可能である。

また、本発明は、ＦＰＤ用基板を被処理体とするものに限らず、例えば半導体ウエハや太陽電池用基板を被処理体とする場合にも適用できる。

１…処理容器、１ａ…底壁、１ｂ…側壁、１ｃ…蓋体、１１…サセプタ、１２…基材、１３，１４…シール部材、１５…絶縁部材、３１…シャワーヘッド、３３…ガス拡散空間、３５…ガス吐出孔、３７…ガス導入口、３９…処理ガス供給管、４１…バルブ、４３…マスフローコントローラ、４５…ガス供給源、５１…排気用開口、５３…排気管、５３ａ…フランジ部、５３Ａ…第１の排気管、５３Ｂ…第２の排気管、５５，５５Ａ，５５Ｂ…ＡＰＣバルブ、５７…排気装置、６１…圧力計、７１…給電線、７３…マッチングボックス（Ｍ．Ｂ．）、７５…高周波電源、１００，１００Ａ…プラズマエッチング装置

Claims (6)

1. 被処理体であるＦＰＤ用基板を収容するとともに、内部を真空保持可能な処理容器と、
   前記処理容器内にガス供給路を介して処理ガスを供給するガス供給源と、
   前記ガス供給路に設けられ、前記処理ガスの供給流量を調節する流量調節装置と、
   前記処理容器内の圧力を検出する圧力検出装置と、
   前記処理容器に接続され、第１のバルブが設けられた複数の第１の排気路と、
   前記処理容器に接続され、第２のバルブが設けられた複数の第２の排気路と、
   前記第１の排気路又は第２の排気路に接続された排気装置と、
   前記処理容器内の圧力が所定の値になるように、前記圧力検出装置により検出された検出圧力値と設定圧力値とに基づき、前記第１のバルブ及び前記第２のバルブをそれぞれ制御する制御部と、
   を備え、
   前記第１のバルブは、前記処理容器内の圧力に応じて前記第１の排気路のコンダクタンスを可変に調節する自動圧力制御バルブであり、
   前記第２のバルブは、前記処理容器内の圧力に応じて前記第２の排気路のコンダクタンスを可変に調節する自動圧力制御バルブであって前記第２の排気路の開閉動作の切り替えを行うバルブであり、
   前記制御部は、複数の前記第１の排気路にそれぞれ設けられた前記第１のバルブの開度を統括して調節する開度調節部と、複数の前記第２の排気路にそれぞれ設けられた前記第２のバルブの開閉の切り替えを統括して行う開閉切替部を有し、前記ＦＰＤ用基板に対する処理を行う間、前記第１のバルブの開度を１５〜３０％、前記第２のバルブの開度を１００％に制御するものである真空装置。
2. 前記第１の排気路及び前記第２の排気路の両方に、一つの前記排気装置が接続されている請求項１に記載の真空装置。
3. 前記制御部は、前記第１の排気路において前記第１のバルブによってコンダクタンスを調節したときの排気ガス流量をＶ１１とし、前記第１の排気路において前記第１のバルブの開度を全開にしたときの排気ガス流量をＶ１２とし、前記第２の排気路における排気ガス流量をＶ２としたとき、下記の式（１）；
   ｎ×Ｖ１１≦ｍ×Ｖ２≦ｎ×Ｖ１２…（１）
   （ここで、ｎは前記第１の排気路の本数を示し、ｍは前記第２の排気路の本数を示す。）
   の関係が成立するように前記第１のバルブの開度及び前記第２のバルブの開閉を調節する請求項１又は２に記載の真空装置。
4. 前記ＦＰＤ用基板に対して、エッチングを行うエッチング装置である請求項１から３のいずれか１項に記載の真空装置。
5. 真空装置におけるバルブの制御方法であって、
   前記真空装置は、
   被処理体であるＦＰＤ用基板を収容するとともに、内部を真空保持可能な処理容器と、
   前記処理容器内にガス供給路を介して処理ガスを供給するガス供給源と、
   前記ガス供給路に設けられ、前記処理ガスの供給流量を調節する流量調節装置と、
   前記処理容器内の圧力を検出する圧力検出装置と、
   前記処理容器に接続され、第１のバルブが設けられた複数の第１の排気路と、
   前記処理容器に接続され、第２のバルブが設けられた複数の第２の排気路と、
   前記第１の排気路又は第２の排気路に接続された排気装置と、
   前記処理容器内の圧力が所定の値になるように、前記圧力検出装置により検出された検出圧力値と設定圧力値とに基づき、前記第１のバルブ及び前記第２のバルブをそれぞれ制御する制御部と、
   を備えており、
   前記第１のバルブは、前記処理容器内の圧力に応じて前記第１の排気路のコンダクタンスを可変に調節する自動圧力制御バルブであり、
   前記第２のバルブは、前記処理容器内の圧力に応じて前記第２の排気路のコンダクタンスを可変に調節する自動圧力制御バルブであって前記第２の排気路の開閉動作の切り替えを行うバルブであり、
   前記制御部は、複数の前記第１の排気路にそれぞれ設けられた前記第１のバルブの開度を統括して調節する開度調節部と、複数の前記第２の排気路にそれぞれ設けられた前記第２のバルブの開閉の切り替えを統括して行う開閉切替部を有するものであり、
   全ての前記第２のバルブの開度を同期して全開にするステップと、
   前記圧力検出装置により検出された検出圧力値と設定圧力値に基づき、全ての前記第１のバルブの開度を同期して調節するステップと、
   を含むとともに、
   前記ＦＰＤ用基板に対する処理を行う間、前記第１のバルブの開度を１５〜３０％、前記第２のバルブの開度を１００％に制御することを特徴とするバルブの制御方法。
6. 前記第１の排気路において前記第１のバルブによってコンダクタンスを調節したときの排気ガス流量をＶ１１とし、前記第１の排気路において前記第１のバルブの開度を全開にしたときの排気ガス流量をＶ１２とし、前記第２の排気路における排気ガス流量をＶ２としたとき、下記の式（１）；
   ｎ×Ｖ１１≦ｍ×Ｖ２≦ｎ×Ｖ１２…（１）
   （ここで、ｎは前記第１の排気路の本数を示し、ｍは前記第２の排気路の本数を示す。）
   の関係が成立するように前記第１のバルブの開度及び前記第２のバルブの開閉を調節する請求項５に記載のバルブの制御方法。
   

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