TW201438095A - 真空裝置、其壓力控制方法及蝕刻方法 - Google Patents

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Abstract

[課題]在主要藉由APC閥進行處理容器內之壓力調節的真空裝置中，抑制壓力急遽變化。[解決手段]依照步驟S1~步驟S5之程序，可抑制處理容器(1)內的壓力變化。在步驟S1中，EC81將取得APC閥(55)之開合度，在步驟S2中，藉由EC81之開合度判定部(123)來判斷在步驟S1中所取得之APC閥(55)之開合度是否超出第1臨界值。在步驟S2中，開合度被判定為超出第1臨界值後(Yes)後，超出計數器(124)在步驟S3中，計數累計1次超出計數值。接下來，在步驟S4中，進行在超出計數器(124)所計數之超出計數值的累計值是否超出第2臨界值的判定，超出計數值被判定為超出第2臨界值(Yes)時，流量控制部(121a)會經由MC83對質流控制器(MFC)(43)送出控制訊號，以使處理氣體的流量減少預定量。

Description

真空裝置、其壓力控制方法及蝕刻方法
本發明係關於對被處理體進行電漿處理等用之真空裝置、其壓力控制方法及蝕刻方法。
在FPD(平板顯示器)之製造工程中，係對FPD用基板進行電漿蝕刻、電漿灰化、電漿成膜等各種電漿處理。作為進行該電漿處理的裝置，已知有例如平行平板型之電漿處理裝置或感應耦合電漿(ICP：lnductively Coupled Plasma)處理裝置等。該些電漿處理裝置，係構成為將處理容器內減壓至真空狀態而進行處理的真空裝置。
作為真空裝置之壓力控制的傳統技術，在專利文獻1中提出一種固定保持排氣路徑之傳導度，並同時藉由質流控制器(MFC)使供給至處理容器內之氣體流量產生變化的方法。又，在專利文獻2中，提出一種藉由從排氣路徑之節流閥使固定流量之鎮流氣體(ballast gases)流往上流側而調節處理容器內部之壓力的方法。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2002-57089號公報(圖3等)
[專利文獻2]日本特開平10-11152號公報(圖1等)
近年來，為了處理大型FPD用基板，處理容器亦變得大型化。因此，對處理容器內進行減壓排氣用之真空泵僅有一個是不足夠的，必需要有複數個。在該些真空泵的排氣方向上流側，設有自動壓力控制(Adaptive Pressure Control)閥(下述稱為「APC閥」)，而藉由自動調節排氣路徑之傳導度來調節處理容器內的壓力。例如，在電漿蝕刻裝置中，採用一種進行製程時藉由質流控制器對處理容器內供給固定流量的處理氣體，並同時藉由APC閥調節排氣路徑之傳導度，而控制成所期望之製程壓力的方法。
然而，進行電漿蝕刻時，在處理氣體被消耗且氣體容積縮減的製程中，氣體容積會在蝕刻結束不久後急遽變大。該現象因為在存在著蝕刻對象膜的期間，當蝕刻有所進展而蝕刻對象膜消失時，被消耗於與該對象膜產生反應的處理氣體並不會被消耗而引起的。當體積急遽產生變化時，APC閥之開合度將形成為全開狀態，而APC閥之壓力控制將追趕不上。該結果，會產生伴隨著蝕刻結束而導致處理容器內之壓力急遽上升的問題。蝕刻結束後 之壓力急遽上升係產生自由基過剩的原因，且會有形成於基板表面之圖案形狀崩潰等不良影響的情況。為了對應上述的壓力變化，因此必須增加真空泵及APC閥之設置個數來確保足夠的排氣能力，而造成零件數增加與成本上升的原因之一。
因此，本發明之目的主要是在藉由APC閥進行處理容器內之壓力調節的真空裝置中，抑制壓力急遽變化。
本發明之真空裝置係具備：處理容器，可收容被處理體並使內部保持真空；氣體供給源，經由氣體供給路徑對前述處理容器內供給處理氣體；流量調節裝置，設於前述氣體供給路徑，並調節前述處理氣體的供給流量；壓力檢測裝置，檢測前述處理容器內的壓力；排氣裝置，經由排氣路徑而連接於前述處理容器；APC閥，設於前述排氣路徑，並根據前述壓力檢測裝置所檢測之壓力值自動地調節開合度；開合度監視部，對前述APC閥之開合度進行監測；及流量控制部，根據由前述開合度監視部之監測結果，調節由前述流量調節裝置所供給之氣體流量。
在本發明之真空裝置中，前述流量控制部係亦可以藉由比較前述APC閥之開合度與預定臨界值，使前述處理氣體之供給流量減少的方式來控制前述流量調節 裝置。
本發明之真空裝置更具備：計數器部，用於計數前述APC閥之開合度超出第1臨界值的次數，前述流量控制部係亦可以在前述計數值超出第2臨界值時，使前述處理氣體之供給流量減少的方式來控制前述流量調節裝置。
本發明之真空裝置更具備：開合度演算部，在預定經過時間的範圍內，演算前述APC閥之開合度的增加率，前述流量控制部係亦可以在前述開合度之增加率超出第3臨界值時，使前述處理氣體之供給流量減少的方式來控制前述流量調節裝置。
本發明之真空裝置係亦可為對被處理體進行蝕刻的蝕刻裝置。
本發明之真空裝置係被處理體亦可為FPD用基板。
本發明之壓力控制方法係在真空裝置中控制前述處理容器之壓力的方法，該真空裝置係具備：處理容器，可收容被處理體並使內部保持真空狀態；氣體供給源，經由氣體供給路徑對前述處理容器內供給處理氣體；流量調節裝置，設於前述氣體供給路徑，並調節前述處理氣體的供給流量；壓力檢測裝置，檢測前述處理容器內的壓力；排氣裝置，經由排氣路徑而連接於前述處理容器；及APC閥，設於前述排氣路徑，而根據由前述壓力檢測裝置所檢測之壓力值自動地調節開合度。該壓力控制方法 係對前述APC閥之開合度進行監測，並根據該結果來調節由前述流量調節裝置所供給之氣體流量。
本發明之壓力控制方法，係亦可以藉由比較前述APC閥之開合度與預定臨界值，使前述處理氣體之供給流量減少的方式來予以控制。
本發明之壓力控制方法，係亦可以在計數前述APC閥之開合度超出第1臨界值之次數，且該前述計數值超出第2臨界值時，使前述處理氣體之供給流量減少的方式來予以控制。
本發明之壓力控制方法，係亦可以在預定經過時間的範圍內，而前述APC閥之開合度的增加率超出第3臨界值時，使前述處理氣體之供給流量減少的方式來予以控制。
本發明之壓力控制方法，係前述真空裝置亦可為對被處理體進行蝕刻的蝕刻裝置。
本發明之壓力控制方法，係被處理體亦可為FPD用基板。
本發明之蝕刻方法係使用蝕刻裝置來對被處理體進行蝕刻處理，而該蝕刻裝置係具備：處理容器，構成為可收容被處理體並使內部保持真空狀態；氣體供給源，經由氣體供給路徑對前述處理容器內供給處理氣體；流量調節裝置，設於前述氣體供給路徑，並調節前述處理氣體的供給流量；壓力檢測裝置，檢測前述處理容器內的壓力；排氣裝置，經由排氣路徑而連接於前述處理容器； 及APC閥，設於前述排氣路徑，而根據由前述壓力檢測裝置所檢測之壓力值自動地調節開合度。該蝕刻方法係亦可為對前述APC閥之開合度進行監測，並根據該結果來調節由前述流量調節裝置所供給之氣體流量者。
本發明之蝕刻方法，係亦可藉由比較前述APC閥之開合度與預定臨界值，使前述處理氣體的供給流量減少。
本發明之蝕刻方法，係亦可在計數前述APC閥之開合度超出第1臨界值之次數，且該計數值超出第2臨界值時，使前述處理氣體的供給流量減少。
本發明之蝕刻方法，係亦可為以在預定經過時間的範圍內，而前述APC閥之開合度的增加率超出第3臨界值時，使前述處理氣體之供給流量減少的方式來予以控制者。
根據本發明，主要是在藉由APC閥進行處理容器內之壓力調節的真空裝置中，對APC閥之開合度進行監測，而根據該結果來調節導入至處理容器內之處理氣體的流量。例如在開合度上升的情況下，使氣體流量減少，並藉由抑制處理氣體流量來抵消處理容器內的壓力上升，藉此能夠緩和處理容器內的壓力上升。又，由於APC閥之開合度的上升係在處理容器內之壓力上升之前，因此，相較於根據處理容器內之壓力測量結果使處理氣體流 量產生變化，而更具有優良的回應性。因此，根據本發明，在大型之真空裝置中，亦能夠以不增加真空泵及APC閥之設置個數的情況，來確實地進行處理容器內的壓力控制。
1‧‧‧處理容器
1a‧‧‧底壁
1b‧‧‧側壁
1c‧‧‧蓋體
11‧‧‧基座
12‧‧‧基材
13，14‧‧‧密封構件
15‧‧‧絕緣構件
31‧‧‧噴頭
33‧‧‧氣體擴散空間
35‧‧‧氣體吐出孔
37‧‧‧氣體導入口
39‧‧‧處理氣體供給管
41‧‧‧閥
43‧‧‧質流控制器
45‧‧‧氣體供給源
51‧‧‧排氣用開口
53‧‧‧排氣管
53a‧‧‧凸緣部
55‧‧‧APC閥
57‧‧‧排氣裝置
61‧‧‧壓力計
71‧‧‧供電線
73‧‧‧匹配箱(M.B.)
75‧‧‧高頻電源
100‧‧‧電漿蝕刻裝置
[圖1]模式地表示本發明之第1實施形態之電漿蝕刻裝置之構成的剖面圖。
[圖2]表示本發明之一實施形態之電漿蝕刻裝置之控制部之硬體構成的方塊圖。
[圖3]表示圖2之裝置控制器之硬體構成的方塊圖。
[圖4]表示圖2之裝置控制器之機能構成的機能方塊圖。
[圖5]表示本發明之第1實施形態之壓力控制方法之程序之一例的流程圖。
[圖6]表示藉由傳統方法對蝕刻對象膜進行電漿蝕刻處理後之處理容器內之壓力及APC閥之開合度之經過時間變化的圖面。
[圖7]表示與圖6相同，在電漿蝕刻處理的過程中，於處理容器內產生之電漿發光經過時間變化的圖面。
[圖8]說明由本發明之第1實施形態之壓力控制方法所造成之APC閥之開合度經過時間變化與處理氣體流量經過時間變化的圖面。
[圖9]表示將本發明之第1實施形態之壓力控制方法適用於實際進行電漿蝕刻處理之實驗結果的圖面。
[圖10]表示本發明之第2實施形態之裝置控制器之機能構成的機能方塊圖。
[圖11]表示本發明之第2實施形態之壓力控制方法之程序之一例的流程圖。
以下，參照圖面來詳細說明關於本發明之實施形態。
[第1實施形態]
圖1係表示作為本發明之處理裝置之第1實施形態之電漿蝕刻裝置之概略構成的剖面圖。圖2係放大表示圖1之主要部份的剖面圖。如圖1所示，電漿蝕刻裝置100，係構成為對被處理體例如FPD用玻璃基板(以下僅記述為「基板」)S進行蝕刻之電容耦合型平行平板電漿蝕刻裝置。另外，FPD舉例有液晶顯示器(LCD)、電致發光(Electro Luminescence；EL)顯示器、電漿顯示器面板(PDP)等。
該電漿蝕刻裝置100，係具有由內側經陽極氧化處理(耐酸鋁處理)之鋁所構成而形成為方筒狀的處理容器1。處理容器1之本體(容器本體)，係藉由底壁1a、4個側壁1b(僅圖示2個)而予以構成。又，在處理容器1之 本體的上部接合有蓋體1c。雖省略圖示，但在側壁1b設有基板搬送用開口與密封基板搬送用開口之閘閥。
蓋體1c係藉由未圖示之開關機構而構成為可相對於側壁1b進行開關。在關閉蓋體1c的狀態下，蓋體1c與各側壁1b之接合部份係以O形環3來密封，而維持處理容器1內的氣密性。
在處理容器1內的底部配置有框狀之絕緣構件10。在絕緣構件10上，設有可載置基板S之載置台的基座11。亦為下部電極之基座11係具備有基材12。基材12係由例如鋁或不鏽鋼(SUS)等導電性材料而形成。基材12被配置於絕緣構件10上，在兩構件的接合部份配備有O形環等密封構件13以維持氣密性。絕緣構件10與處理容器1之底壁1a之間亦藉由O形環等密封構件14來維持氣密性。基材12之側部外周係被絕緣構件15圍繞。藉此，便可確保基座11側面的絕緣性，而防止電漿處理時的異常放電。
在基座11的上方，設有與該基座11呈平行且對向而具有上部電極功能之噴頭31。噴頭31係被支撐於處理容器1之上部的蓋體1c。噴頭31係中空狀，其內部設有氣體擴散空間33。又，在噴頭31的下面(對向於基座11之面)，形成有吐出處理氣體之複數個氣體吐出孔35。該噴頭31為接地狀態，而與基座11一同構成一對平行平板電極。
在噴頭31之上部中央附近設有氣體導入口 37。在該氣體導入口37連接有處理氣體供給管39。在該處理氣體供給管39中，係經由2個閥41，41及質流控制器(MFC)43，而連接有供給蝕刻用處理氣體之氣體供給源45。處理氣體除了例如鹵素系氣體或O2氣體以外，可使用Ar氣體等稀有氣體等。
在前述處理容器1內的底壁1a，形成有貫穿於複數個部位(例如8個地方)之排氣用開口51。在各排氣用開口51中連接有排氣管53。排氣管53係其端部具有凸緣部53a，而在該凸緣部53a與底壁1a之間介設有O形環(省略圖示)之狀態下被加以固定。在排氣管53中，設有APC閥55，且排氣管53係與排氣裝置57連接。排氣裝置57係具備例如渦輪分子泵等真空泵，藉此便能夠將處理容器1內真空抽吸至預定的減壓環境。設於各排氣管53總共8個的APC閥55，係由1個主閥與7個從動閥而構成，而各從動閥係與主閥連動來進行動作。亦即，8個APC閥55彼此同步而進行開關動作。
又，在電漿蝕刻裝置100中設有計測處理容器1內壓力的壓力計61。壓力計61係被連接於8個APC閥55中的主閥，並即時將處理容器1內之壓力的測量結果提供至APC閥55。APC閥55係根據壓力計61的測量結果使開合度產生變化，自動調節排氣管53之傳導度。
在基座11之基材12中，連接有供電線71。該供電線71係經由匹配箱(M.B.)73連接有高頻電源75。藉此，便能夠從高頻電源75將例如13.56MHz之高頻電 力供應至作為下部電極的基座11。此外，供電線71係經由底壁1a所形成之作為貫穿開口部的供電用開口77而被導入至處理容器1內。
電漿蝕刻裝置100之各構成部，係形成為被連接於控制部80而加以控制之構成。參照圖2，對使本實施形態之電漿蝕刻裝置100包含於該一部份之基板處理系統的控制部80進行說明。圖2係表示控制部80之硬體構成的方塊圖。如圖2所示，控制部80係具備有：裝置控制器(Equipment Controller；以下，有記述為「EC」之情況)81；複數個(在圖2中雖僅圖示2個，但並不限於此)模組控制器(Module Controller；以下，有記述為「MC」之情況)83；及交換集線器(HUB)85，連接EC81與MC83。
EC81係總括複數個MC83而控制基板處理系統整體之動作的主控制部(主控制部)。複數個MC83係各別在EC81的控制下，控制以電漿蝕刻裝置100為首之各模組動作的副控制部(從動控制器)。交換集線器85係因應來自EC81的控制信號來切換連接於EC81的MC83。
EC81係根據實現對在基板處理系統所執行之基板S之各種處理用的控制程式與記錄有處理條件資料等的處理程式，將控制信號發送至各MC83，藉此來控制基板處置系統整體的動作。
控制部80更具備子網路87、DIST(Distribution)板88、及輸出入(以下稱作為I/O)模組89。 各MC83係經由子網路87及DIST板88而連接於I/O模組89。
I/O模組89係具有複數個I/O部90。I/O部90係與以電漿蝕刻裝置100為首之各模組的各終端設備連接。雖未圖示，但在I/O部90中設有控制數位訊號、類比訊號及串聯訊號之輸出入用的I/O板。對各終端設備之控制訊號係各別從I/O部90輸出。又，來自各終端設備之輸出訊號係各別從I/O部90輸出。在電漿蝕刻裝置100中，舉出質流控制器(MFC)43、APC閥55、壓力計61、排氣裝置57等來作為與I/O部90連接之終端設備。
EC81係經由LAN(Local Area Network)91，連接到作為管理設置有基板處理系統100之工場整體之製造製程之MES(Manufacturing Execution System)的電腦93。電腦93係與基板處理系統100之控制部80合作，而將有關工廠之製程的即時資訊反饋至基幹業務系統，且考慮工廠整體的負荷等執行有關製程的判斷。電腦93係亦可與例如其他電腦95等資訊處理機構連接。
接下來，參照圖3，說明EC81之硬體構成的一例。EC81係具備主控制部101、如鍵盤或滑鼠等之輸入裝置102、如印表機等之輸出裝置103、顯示裝置104、記憶裝置105、外部介面106及彼此連接該些裝置之匯流排107。主控制部101係具有CPU(中央處理裝置)111、RAM(隨機存取記憶體)112及ROM(唯讀記憶體)113。若記憶裝置105為可記憶資訊者，則不限於任何 形態，例如可以是硬碟裝置或光碟裝置。又，記憶裝置105係對於電腦可讀取之記錄媒體115記錄資訊，又可由記錄媒體115讀取資訊。若記錄媒體115為可記憶資訊者，則不限於任何形態，例如可以是硬碟、光碟、快閃記憶體等。記錄媒體115係亦可為記錄本實施形態之電漿蝕刻方法之處理程式的記錄媒體。
在EC81中，CPU111使用RAM112作為工作區並執行儲存於ROM113或記憶裝置105之程式，藉此，能夠在本實施形態之電漿蝕刻裝置100中對基板S執行電漿蝕刻處理。另外，圖2之電腦93、95之硬體構成亦形成為例如圖3所示的構成。又，如圖2所示之MC83之硬體構成，係形成為例如圖3所示之構成，或者從圖3所示之構成去除了所不需要之構成要素的構成。
接下來，參照圖4，說明EC81的機能構成。圖4係表示EC81之機能構成的機能方塊圖。另外，在以下的說明中，EC81之硬體構成係形成為圖3所示之構成者，亦可參照圖3中的符號。如圖4所示，EC81係具備處理控制部121、開合度監視部122、開合度判定部123、超出計數器124及輸出入控制部125。該等係藉由CPU111使用RAM112作為工作區並執行儲存於ROM113或記憶裝置105之程式來予以實現。
處理控制部121係根據事先保存於記憶裝置105之處理程式或參數等將控制訊號發送至各MC83，藉此，以在電漿蝕刻裝置100進行所期望之電漿蝕刻處理的 方式來加以控制。又，處理控制部121係具有流量控制部121a。
開合度監視部122係對APC閥55之開合度進行監測並即時取得該資訊。具體而言，APC閥55之開合度係被劃分成例如0~1000之1000個階段，即時將作為數位輸入(DI)資訊從APC閥55經由MC83送出至開合度監視部122。此外，開合度監視部122係不止具有EC81之功能，亦具有附屬於APC閥55之功能。該情況下，電漿蝕刻裝置100之MC83係可取得來自APC閥55之數位輸入(DI)資訊的開合度，並採用發送至EC81之構成。
開合度判定部123係參照開合度監視部122(或APC閥55之開合度監測功能)所即時取得之APC閥55的開合度，來進行開合度是否超出預定臨界值(例如第1臨界值)的判定。在此，第1臨界值是指開合度判定部123參照作為參數而事先保存於記憶裝置105者。
超出計數器124係參照開合度判定部123之判定結果，而在開合度超出第1臨界值時，每計數1次該次數而進行累計。
輸出入控制部125可進行以下控制，其包括：來自輸入裝置102之輸入的控制；或對輸出裝置103輸出的控制；或顯示裝置104之顯示的控制；或經由外部介面106而執行與外部之資料等輸出入的控制。
流量控制部121a係控制閥41、41及質流控制器(MFC)43，並控制從氣體供給源45供給至處理容器1 內之處理氣體的流量。又，流量控制部121a係進行由超出計數器124所計數之超出計數值是否超出預定臨界值(第2臨界值)的判定，並在超出計數值超出第2臨界值時，經由MC83對質流控制器(MFC)43送出控制訊號，以使處理氣體之流量減少預定量。藉此，質流控制器(MFC)43會使處理氣體之流量減少預定量。在此，第2臨界值是指流量控制部121a參照作為參數或處理程式之一部份而事先保存於記憶裝置105者。又，處理氣體之減少量(V0-V1)也是流量控制部121a參照作為參數或處理程式之一部份而事先保存於記憶裝置105者。
接下來，針對上述方式構成之電漿蝕刻裝置100的處理動作加以說明。首先，在未圖示之閘閥為開放的狀態下，經由基板搬送用開口，作為被處理體之基板S被未圖示之搬送裝置的夾盤搬入至處理容器1內而收授至基座11。之後，閘閥被關閉，處理容器1內藉由排氣裝置57被真空抽吸至預定真空度。
接下來，打開閥41，而從氣體供給源45將處理氣體經由處理氣體供給管39、氣體導入口37導入至噴頭31之氣體擴散空間33。此時，藉由質流控制器43進行處理氣體的流量控制。被導入至氣體擴散空間33之處理氣體會更進一步經由複數個吐出孔35而被均勻地吐出至載置於基座11上的基板S，處理容器1內的壓力會被維持於預定值。
在該情況下，從高頻電源75將高頻電力經由 匹配箱73而施加至基座11。藉此，在作為下部電極之基座11與作為上部電極之噴頭31之間會產生高頻電場，而使得處理氣體解離並電漿化。藉由該電漿，對基板S施予蝕刻處理。
施予蝕刻處理後，停止來自高頻電源75之高頻電力的施加，停止氣體導入後，使處理容器1內減壓至預定壓力。接下來，打開閘閥，從基座11將基板S收授至未圖示之搬送裝置的夾盤，並從處理容器1之基板搬送用開口搬出基板S。藉由以上之操作，則對基板S所進行之電漿蝕刻處理便結束。
在上述電漿蝕刻處理的過程中，本實施形態之電漿蝕刻裝置100之控制部80對APC閥55的開合度進行監測，並檢測開合度之上升來作為壓力上升之訊號。根據該檢測結果，對質流控制器(MFC)43進行反饋控制，藉此來抑制處理氣體的供給量，而使處理容器1內的壓力上升緩和。
以下，參照圖5~圖9的同時，具體說明本實施形態之壓力控制方法。圖5係表示由控制部80所執行之本實施形態之壓力控制方法之程序之一例的流程圖。圖5係表示藉由對APC閥55之開合度進行監測而直至進行1次抑制質流控制器(MFC)43之流量之處理的程序。
首先，在步驟S1中，EC81將取得APC閥55的開合度。如上述，APC閥55之開合度取得係亦可由EC81之開合度監視部122經由MC83來進行，或亦可利 用附屬於APC閥55之開合度監視部(未圖示)，經由MC83發送至EC81。
接下來，在步驟S2中，係藉由EC81的開合度判定部123來判斷在步驟S1所取得之APC閥55之開合度是否超出第1臨界值。開合度判定部123係比較所取得之開合度與事先設定之參數亦即第1臨界值。
在步驟S2，開合度被判定超出第1臨界值後(Yes)時，接下來，超出計數器124係根據步驟S3之來自開合度判定部123的判定結果來計數累計1次超出計數值。
接下來，在步驟S4中，流量控制部121a會進行由超出計數器124所計數之超出計數值的累計值是否超出第2臨界值的判定。且，超出計數值被判定為超出第2臨界值(Yes)時，在步驟S5中，流量控制部121a將經由MC83對質流控制器(MFC)43送出控制訊號，以使處理氣體的流量減少預定量。在本實施形態中，使用超出計數器124計數超出第1臨界值之次數的理由如下。在電漿蝕刻處理期間，處理容器1內之壓力係以固定之振幅來進行變化。因此，在僅超出一次第1臨界值時未必會造成較大的壓力變化，而是有無法進行合適之壓力控制的情況。在此，本實施形態係藉由超出計數器124來計數超出第1臨界值之次數，並藉由與第2臨界值進行比較，使可靠性高的壓力控制實現於電漿蝕刻裝置100。
另一方面，在步驟S2中，開合度被判定為未 超出第1臨界值(No)時，則再一次回到步驟S1並重覆步驟S1及步驟S2的程序。步驟S1及步驟S2之程序，係被重複直至在步驟S2中開合度被判定為超出第1臨界值(Yes)或電漿蝕刻處理結束為止。
另一方面，在步驟S4中，超出計數值被判定為未超出第2臨界值(No)時，則再一次回到步驟S1並重覆步驟S1~步驟S4的程序。該步驟S1~步驟S4之程序，係被重複直至在步驟S4中開合度之增加率被判定為超出第2臨界值(Yes)或電漿蝕刻處理結束為止。
依照上述步驟S1~步驟S5之程序，可抑制處理容器1內的壓力變化。另外，如上述，進行可靠性高的壓力控制後，使用超出計數器124來計數超出第1臨界值之次數係有利的，例如亦可藉由使第1臨界值大於電漿蝕刻時之處理容器1內之一般壓力變化幅度，以是否超出第1臨界值的判斷來調節處理氣體的流量。
<作用>
在電漿蝕刻裝置100中不特別進行控制的情況下，存在有進行蝕刻而基板S上之蝕刻對象膜消失後，處理容器1內之壓力急遽上升的情況。首先，參照圖6及圖7說明該現象。圖6係表示使用電漿蝕刻裝置100，對蝕刻對象膜進行蝕刻後之處理容器1內之壓力及APC閥55之開合度經過時間變化之特性圖。圖7係表示在與圖6相同的電漿蝕刻處理過程中，在處理容器1內產生之電漿發光經過 時間變化的特性圖。另外，在基板S上使用層積有鈦層、鋁層、鈦層該順序者作為蝕刻對象膜，而使用氯氣作為蝕刻氣體。在圖7中，表示波長335nm之Ti之發光強度及波長396nm之Al之發光強度。
參照圖6，電漿蝕刻在橫軸為10秒前後開始而在125秒前後結束。可了解到在電漿蝕刻期間，處理容器1內之壓力係大致維持不變，但在結束期間時的100~110秒之間轉為上升，而直至蝕刻結束為止將繼續上升。另一方面，APC閥55之開合度係在蝕刻結束期間時的100~110秒之間急遽增加，並在110秒以後維持為固定(開合度為全開狀態)。
另一方面，參照圖7，在橫軸為25秒前後藉由上層Ti膜的蝕刻進展可觀察到Ti之發光。接下來，伴隨著中間Al膜之蝕刻，Al之發光將成為主導，在100秒前後Al之發光消失的前後，由下層Ti膜之蝕刻產生之Ti的發光將形成為最大量。另外，如圖7所示，各膜之成份發光重疊是因為沒有在大面積之基板S的表面均勻地進行蝕刻，而是藉由例如從基板S之外周朝中心進行蝕刻，並在基板S之面內同時進行上下層積之2層膜的蝕刻。由圖7，從Ti之發光形成為最大量後之100秒~110秒期間，可視為藉由3層構造之蝕刻對象膜之最下層Ti膜被蝕刻而消失，而形成於基板S之基底膜會開始慢慢露出之階段。且，在該100秒~110秒期間，如圖6所示，可了解到當APC閥55之開合度急遽上升而開合度全開時，其後則無 法進行壓力控制，而處理容器1內之壓力將轉為上升。
由圖6及圖7，可了解到處理容器1內的壓力上升的原因為存在著蝕刻對象膜的期間被消耗於與該對象膜產生反應的處理氣體，隨著蝕刻進展蝕刻對象膜會消失而不會消耗。像這樣急遽產生壓力變化時，如圖6所示，APC閥55的開合度會維持全開的狀態，而無法進行APC閥55之處理容器1內的壓力控制。又，由圖6及圖7可了解到APC閥55之開合度上升係比處理容器1內之壓力上升更早產生。
在此，在本實施形態之壓力控制方法及利用該方法之電漿蝕刻方法中，依照圖5所示之步驟S1~步驟S5的程序，在處理容器內的壓力上升之前，對開合度上升開始之APC閥55的開合度進行監測，並根據該結果，使導入至處理容器1內之處理氣體的流量產生變化。在此，圖8係模式地表示實施本實施形態之壓力控制方法時之APC閥之開合度及處理氣體流量經過時間變化的說明圖。圖8中的C1、C2、C3...係表示超出計數器124計數並累計APC閥55之開合度超出第1臨界值Th之次數的區間。又，圖8之橫軸的t1、t2、t3係表示在由超出計數器124產生之計數值超出第2臨界值時，EC81經由MC83對質流控制器(MFC)43送出控制訊號，而使處理氣體之流量減少預定量的時序。
依照圖5所示之步驟S1~步驟S5的程序，首先，對在處理容器1內之壓力上升之前之APC閥55的開 合度上升進行監測，並根據該結果，在區間C1中，超出計數器124將計數並累計APC閥55之開合度超出第1臨界值Th之次數。在由超出計數器124產生之計數值超出第2臨界值的時間點t1下，質流控制器(MFC)43使處理氣體的流量從V0減少至V1。
接下來，再次依照圖5中步驟S1~步驟S5之程序，對APC閥55的開合度上升進行監測，並根據該結果，在區間C2中，累計APC閥55之開合度超出第1臨界值Th的次數。且，在由超出計數器124產生之計數值超出第2臨界值的時間點t2下，質流控制器(MFC)43使處理氣體的流量從V1減少至V2。之後，壓力上升繼續的情況下，在直至電漿蝕刻處理結束之前，重複執行相同的處理。
如上述，在本實施形態之壓力控制方法及利用該方法的電漿蝕刻方法中，藉由抑制處理氣體流量來抵消處理容器1內的壓力上升，藉此能夠緩和處理容器1內的壓力上升。
圖9係表示在電漿蝕刻裝置100中將本實施形態之壓力控制方法適用於實際電漿蝕刻處理的實驗結果。在該實驗中，使用Ti/Al/Ti之層積膜作為蝕刻對象膜，而使用Cl2(氯)作為處理氣體(蝕刻氣體)。依照上述步驟S1~步驟S5之程序，對APC閥55之開合度上升進行監測，並因應開合度之上升使導入至處理容器1內的處理氣體流量減少。具體來說，藉由重複步驟S1~步驟S5的 程序，如圖9所示，使處理氣體的流量從3500ml/min(sccm)階梯式地下降至1700ml/min(sccm)。該結果，處理容器1內的壓力係大致在10mTorr(1.3Pa)前後穩定地推移。因此，由圖9可確認本實施形態之壓力控制方法的有效性。
如上述，根據本實施形態，主要在藉由APC閥55進行處理容器1內之壓力調節的電漿蝕刻裝置100中，對APC閥55之開合度進行監測，並根據該結果來調節導入至處理容器1內之處理氣體的流量。例如開合度上升時可使氣體流量減少，並藉由抑制處理氣體流量來抵消處理容器1內的壓力上升，而使處理容器1內的壓力上升緩和。又，APC閥55之開合度的上升係在處理容器1內之壓力上升之前，因此，相較於根據處理容器1內之壓力測量結果使處理氣體流量產生變化，而更具有優良的回應性。因此，根據本發明，在大型的真空裝置中，亦能夠以不增加包含真空泵之排氣裝置57及APC閥55之設置個數的情況，來確實地進行處理容器1內的壓力控制。又，由於能夠抑制由處理容器1內之壓力上升所產生的自由基過剩，因此亦能夠防止形成於基板S表面之圖案形成發生崩潰。
[第2實施形態]
接下來，參照圖10及圖11來說明本發明之第2實施形態之電漿蝕刻裝置、壓力控制方法及電漿蝕刻方法。在 本實施形態中，求出在預定時間內之APC閥55之開合度的增加率，而依據該增加率來判斷是否調節氣體流量。以下的說明主要係對以與第1實施形態之不同點為中心而加以說明，與第1實施形態相同的構成則省略重複之說明。
圖10係表示本實施形態之電漿蝕刻裝置之裝置控制器(EC)81A之機能構成的機能方塊圖。在以下的說明中，EC81A之硬體構成係形成為圖3所示之構成者，亦可參照圖3中的符號。如圖10所示，EC81A係具備處理控制部121、開合度監視部122、開合度演算部126及輸出入控制部125。該等係藉由CPU111使用RAM112作為工作區並執行儲存於ROM113或記憶裝置105之程式來予以實現。
處理控制部121、開合度監視部122及輸出入控制部125，係具有與第1實施形態相同的功能。
開合度演算部126係參照開合度監視部122(或APC閥55之開合度監視部)所即時取得之APC閥55的開合度，在預定之經過時間的範圍內演算APC閥55之開合度的增加率。亦即，開合度演算部126係依照作為參數或處理程式之一部份而事先保存於記憶裝置105之任意的時間間隔，並參照開合度監視部122(或APC閥55之開合度監視部)的開合度，從該差值來求出該時間間隔內之開合度的增加率。
流量控制部121a，係進行在開合度演算部126所演算之開合度的增加率是否超出預定臨界值(第3臨 界值)的判定，並在開合度之增加率超出第3臨界值時，經由MC83對質流控制器(MFC)43送出控制訊號，以使處理氣體的流量減少預定量。藉此，質流控制器(MFC)43會使處理氣體的流量減少預定量。在此，第3臨界值是指流量控制部121a參照作為參數或處理程式之一部份而事先保存於記憶裝置105者。又，處理氣體之減少量也是流量控制部121a參照作為參數或處理程式之一部份而事先保存於記憶裝置105者。
本實施形態之壓力控制方法係可包含如圖11所示之步驟S11~步驟S14之程序。圖11係表示藉由對APC閥55之開合度進行監測而直至進行1次抑制質流控制器(MFC)43之流量之處理的程序。
首先，在步驟S11中，EC81將取得APC閥55的開合度。APC閥55之開合度取得係亦可由EC81A之開合度監視部122經由MC83來進行，或亦可利用附屬於APC閥55之開合度監測功能，經由MC83發送至EC81A。
接下來，在步驟S12中，藉由EC81A的開合度演算部126，來計算在步驟S11所取得之APC閥55之開合度之預定經過時間範圍內的增加率。
接下來，在步驟S13中，流量控制部121a將進行在開合度演算部126所演算之開合度之增加率是否超出第3臨界值的判定。且，開合度之增加率被判定為超出第3臨界值(Yes)時，在接下來的步驟S14中，流量控制 部121a將經由MC83對質流控制器(MFC)43送出控制訊號，以使處理氣體的流量減少預定量。
另一方面，在步驟S13中，超出計數值被判定為未超出第3臨界值(No)時，則再一次回到步驟S11並重覆步驟S11~步驟S13之程序。步驟S11~步驟S13之程序，係被重複直至在步驟S13中開合度之增加率被判定為超出第3臨界值(Yes)或電漿蝕刻處理結束為止。
依照上述步驟S11~步驟S14之程序，可抑制處理容器1內的壓力變化。在本實施形態中雖將預定時間內之開合度的增加率設為指標，但亦可根據預定時間內之開合度的差值來進行相同的控制。
本實施形態之其他構成及效果，係與第1實施形態相同。
以上，雖為了例示目的而詳細說明了本發明實施形態，但本發明並不限於上述實施形態。本發明所屬技術領域中具通常知識者應當可在未脫離本發明思想及範疇下思及更多變化，，而該等當然亦屬於本發明範圍內。例如上述實施形態雖係以平行平板型電漿蝕刻裝置為例，但本發明亦可適用於例如感應耦合電漿裝置、表面波電漿裝置、ECR(Electron Cyclotron Resonance)電漿裝置、螺旋波電漿裝置等其他方式之電漿蝕刻裝置。又，若為具備APC閥而腔室內必須要壓力調節之真空裝置的話，則不限於乾蝕刻裝置，而亦可同等地適用於成膜裝置或灰化裝置等。
又，本發明不限於以FPD用基板作為被處理體，而亦可適用於以例如半導體晶圓或太陽能電池用基板作為被處理體的情況。
又，在上述實施形態中，雖係以APC閥55之開合度及處理容器1內的壓力會上升而使減少處理氣體之流量的情況為例，但本發明亦能夠適用於APC閥55之開合度及處理容器1內的壓力下降而使處理氣體之流量增加的情況。

Claims (16)

  1. 一種真空裝置，係具備：處理容器，可收容被處理體並使內部保持真空；氣體供給源，經由氣體供給路徑對前述處理容器內供給處理氣體；流量調節裝置，設於前述氣體供給路徑，並調節前述處理氣體的供給流量；壓力檢測裝置，檢測前述處理容器內的壓力；排氣裝置，經由排氣路徑而連接於前述處理容器；自動壓力控制閥，設於前述排氣路徑，而根據由前述壓力檢測裝置所檢測之壓力值自動地調節開合度；開合度監視部，對前述自動壓力控制閥之開合度進行監測；及流量控制部，根據前述開合度監視部之監測結果，來調節由前述流量調節裝置所供給之氣體流量。
  2. 如申請專利範圍第1項之真空裝置，其中，前述流量控制部係藉由比較前述自動壓力控制閥之開合度與預定臨界值，來控制前述流量調節裝置，以使前述處理氣體的供給流量減少。
  3. 如申請專利範圍第1項之真空裝置，其中，更具備：計數器部，用於計數前述自動壓力控制閥之開合度超出第1臨界值的次數，前述流量控制部，係在前述計數值超出第2臨界值時控制前述流量調節裝置，以使前述處理氣體的供給流量減 少。
  4. 如申請專利範圍第1項之真空裝置，其中，更具備：開合度演算部，在預定經過時間的範圍內，演算前述自動壓力控制閥之開合度的增加率，前述流量控制部，係在前述開合度的增加率超出第3臨界值時控制前述流量調節裝置，以使前述處理氣體的供給流量減少。
  5. 如申請專利範圍第1~4項中任一項之真空裝置，其中，該真空裝置係對被處理體進行蝕刻之蝕刻裝置。
  6. 如申請專利範圍第5項之真空裝置，其中，被處理體係FPD用基板。
  7. 一種真空裝置之壓力控制方法，係在真空裝置中控制前述處理容器內之壓力的壓力控制方法，該真空裝置係具備：處理容器，可收容被處理體並使內部保持真空狀態；氣體供給源，經由氣體供給路徑對前述處理容器內供給處理氣體；流量調節裝置，設於前述氣體供給路徑，並調節前述處理氣體的供給流量；壓力檢測裝置，檢測前述處理容器內的壓力；排氣裝置，經由排氣路徑而連接於前述處理容器；及自動壓力控制閥，設於前述排氣路徑，而根據由前述壓力檢測裝置所檢測之壓力值自動地調節開合度； 該壓力控制方法其特徵係，對前述自動壓力控制閥之開合度進行監測，並根據該結果來調節由前述流量調節裝置所供給之氣體流量。
  8. 如申請專利範圍第7項之真空裝置的壓力控制方法，其中，以藉由比較前述自動壓力控制閥之開合度與預定臨界值，使前述處理氣體的供給流量減少的方式來予以控制。
  9. 如申請專利範圍第7項之真空裝置的壓力控制方法，其中，以計數前述自動壓力控制閥之開合度超出第1臨界值之次數，並在該計數值超出第2臨界值時，使前述處理氣體之供給流量減少的方式來予以控制。
  10. 如申請專利範圍第7項之真空裝置的壓力控制方法，其中，以在預定經過時間的範圍內，而前述自動壓力控制閥之開合度的增加率超出第3臨界值時，使前述處理氣體之供給流量減少的方式來予以控制。
  11. 如申請專利範圍第7~10項中任一項之真空裝置的壓力控制方法，其中，前述真空裝置，係對被處理體進行蝕刻之蝕刻裝置。
  12. 如申請專利範圍第11項之真空裝置的壓力控制方法，其中，被處理體係FPD用基板。
  13. 一種蝕刻方法，係使用蝕刻裝置，對被處理體進 行蝕刻處理的蝕刻方法，該蝕刻裝置係具備：處理容器，可收容被處理體並使內部保持真空狀態；氣體供給源，經由氣體供給路徑對前述處理容器內供給處理氣體；流量調節裝置，設於前述氣體供給路徑，並調節前述處理氣體的供給流量；壓力檢測裝置，檢測前述處理容器內的壓力；排氣裝置，經由排氣路徑而連接於前述處理容器；及自動壓力控制閥，設於前述排氣路徑，而根據由前述壓力檢測裝置所檢測之壓力值自動地調節開合度；該蝕刻方法其特徵係，對前述自動壓力控制閥之開合度進行監測，並根據該結果來調節由前述流量調節裝置所供給之氣體流量。
  14. 如申請專利範圍第13項之蝕刻方法，其中，藉由比較前述自動壓力控制閥之開合度與預定臨界值，使前述處理氣體的供給流量減少。
  15. 如申請專利範圍第13項之蝕刻方法，其中，計數前述自動壓力控制閥之開合度超出第1臨界值之次數，並在該計數值超出第2臨界值時，使前述處理氣體之供給流量減少。
  16. 如申請專利範圍第13項之蝕刻方法，其中，以在預定經過時間的範圍內，而前述自動壓力控制閥之開合度的增加率超出第3臨界值時，使前述處理氣體之供給流量減少的方式來予以控制。
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