(57)【要約】【課題】高圧力調整時間を長くすることなく、圧力調整範囲が広くガス流量の制約が少ないプラズマ処理装置を提供すること。【解決手段】真空を維持することが可能な真空容器と、前記真空容器内にあり、プラズマによって処理される基板が載置される電極と、前記電極に高周波電力を印加する高周波電源と、真空容器内にガスを供給しつつ排気するガス供排気装置からなるプラズマ処理装置であって、前記ガス供排気装置は圧力調整弁と真空ポンプを有し、前記真空容器の真空度によって前記圧力調整弁の開度の制御を行う圧力コントローラと、前記真空ポンプの回転数を制御するターボ分子ポンプコントローラを備えることで解決できる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空を維持することが可能な真空容器と、前記真空容器内にあり、プラズマによって処理される基板が載置される電極と、前記電極に高周波電力を印加する高周波電源と、真空容器内にガスを供給しつつ排気するガス供排気装置からなるプラズマ処理装置であって、
前記ガス供排気装置は圧力調整弁と真空ポンプを有し、前記真空容器の真空度によって前記圧力調整弁の開度の制御を行う圧力コントローラと、前記真空ポンプの回転数を制御するターボ分子ポンプコントローラを備えること
を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
真空容器内に導入するガスの供給量と圧力から、前記真空ポンプの回転数を決定する演算手段を備えたこと
を特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記演算手段がガスの種類を含む演算によって前記真空ポンプの回転数を決定すること
を特徴とする請求項２記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体部品や液晶部品、光ディスク部品や電子部品デバイスなどの製造に利用されるプラズマ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体などの電子デバイスは、急速に細密化が進んでおり、高精度の加工処理が求められている。このような微細加工技術では、プラズマ処理方法を利用した加工処理が一般的となっており、例えば、ドライエッチング法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法などが用いられる。
【０００３】
以下、上述したプラズマ処理方法のうち、特にドライエッチング法を取り上げ説明する。図３は従来のドライエッチング装置の概略図である。以下、具体的な動作手順を説明する。
【０００４】
まず、真空容器３１内にガス供給装置３２からガスを導入し、同時にガス排気装置３３であるポンプで真空容器３１内の排気を行う。続けて、真空容器３１内を所定の圧力に制御しながら、高周波電源３４により、高周波電力を供給することによって、真空容器３１内にプラズマを発生させる。このように発生させたプラズマの作用によって、電極３５上に配置された基板３６をエッチングすることができる。
【０００５】
特に、最近では、微細化や高品質化に向けた取り組みが進んでおり、その一つの方策として、真空容器内の圧力を低く抑え、ガスの流量を高くする処理が行われつつある。例えば、液晶素子に用いられるエッチング装置では、従来、圧力が１０〜５０Ｐａ程度であり、ガスの流量が１０２〜１０３ＳＣＣＭ程度の範囲で圧力調整してきたが、近年では圧力が１〜５０Ｐａで、ガスの流量を１０２〜１０４ＳＣＣＭのような広範囲の圧力制御が必要になってきている。そのため、近年のプラズマ処理技術においては、真空排気系は低圧・大流量を実現する必要があり、配管や圧力調整弁の大口径化によるコンダクタンス増大と、ポンプの大型化による排気速度増大の傾向にある。
【０００６】
前述する従来技術としては、例えば、特開昭６３−１６０２２８号公報に開示された発明があり、真空容器の排気配管の途中に圧力調整弁を設け、圧力調整弁の開度を制御することにより、真空容器の圧力を制御する方法が示されている。また、特開２００１−３０８０１３号公報に開示された発明には、圧力調整弁を設けず、真空容器の圧力に応じて真空ポンプの回転数を可変制御する方法が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術における圧力調整弁の開度を制御する方法では、図４に示すように、領域ＩＩでは、確かに圧力調整が可能であるかも知れないが、圧力調整弁の特性上、領域Ｉなどの開度が小さい領域では、コンダクタンス変化が大きすぎ、圧力調整が難しくなるため、圧力調整範囲が狭く、プラズマ処理条件が制約を受けるという問題を生じることになる。また、ドライエッチング装置に用いられているターボ分子ポンプは、過負荷となるため、ガスの流量に１０００〜２０００ＳＣＣＭ程度の制約があるという問題もある。
【０００８】
また、圧力調整弁を設けず、真空ポンプの回転数を可変制御する方法では、ポンプの回転数が毎分数千〜数万回転という高速であるため、圧力調整をするのに長時間を要するという問題が生じることになる。更に、ポンプの回転数により流せるガス流量が変化してしまい、適用範囲が限られてしまうという問題も生じることになる。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、圧力調整時間を長くすることなく、圧力調整範囲が広くガス流量の制約が少ないプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載されたプラズマ処理装置は、真空を維持することが可能な真空容器と、前記真空容器内にあり、プラズマによって処理される基板が載置される電極と、前記電極に高周波電力を印加する高周波電源と、真空容器内にガスを供給しつつ排気するガス供排気装置からなるプラズマ処理装置であって、前記ガス供排気装置は圧力調整弁と真空ポンプを有し、前記真空容器の真空度によって前記圧力調整弁の開度の制御を行う圧力コントローラと、前記真空ポンプの回転数を制御するターボ分子ポンプコントローラを備えることを特徴とする。
【００１１】
このとき、真空容器内に導入するガスの供給量と圧力から、前記真空ポンプの回転数を決定する演算手段を備えると好適である。また、前記演算手段がガスの種類を含む演算によって前記真空ポンプの回転数を決定すれば好適となる。
【００１２】
上記解決手段によって、圧力調整時間を長くすることなく、圧力調整範囲が広くガス流量の制約が少ないプラズマ処理装置を提供できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の模式図である。同図において、１は真空容器、２はターボ分子ポンプであり、真空容器１内のガスを排気する。また、３はターボ分子ポンプ用コントローラであり、ターボ分子ポンプ２の回転数を制御するものである。４はドライ真空ポンプであり、ターボ分子ポンプ２の補助ポンプとして動作する。
【００１５】
更に、５は圧力調整弁、６は圧力コントローラ、７は真空計であり、８は論理演算装置であり、圧力やガス流量ないしはガスの種類といった処理条件により、ターボ分子ポンプ２の回転数を演算処理し、ターボ分子ポンプ用コントローラ３に回転数を指示する役割を果たす。
【００１６】
図２は、本発明の実施形態に係る圧力調整弁の開度と排気速度との関係を示す図である。
【００１７】
図２において、排気速度ＳはＳ＝１／（１／Ｃ１＋１／Ｃ２＋１／Ｓｐ）で近似的に表現することができる。なお、Ｃ１は圧力調整弁５のコンダクタンス、Ｃ２は圧力調整弁５以外の排気系のコンダクタンス、Ｓｐは真空ポンプ単体の排気速度を示す。このとき、Ｃ２は一定であるため、圧力調整弁５の開度と排気速度Ｓは、図２のように、圧力調整弁５のコンダクタンスの変化と同様の関係になる。また、ポンプの回転数を可変にすることで、ポンプの排気速度Ｓｐも変化し、この関係も変化する。このような関係において、ポンプの回転数をあげる場合、排気速度Ｓが増す方向にあり、逆に回転数を下げる場合、排気速度Ｓが小さくなる方向に変化することになる。
【００１８】
以下、本発明に係るプラズマ処理装置の具体的な動作を説明する。
【００１９】
まず、処理条件に応じてターボ分子ポンプ２の回転数を圧力調整弁５が圧力調整可能な範囲に変更しておき、真空容器１にガス導入手段（図示せず）により流量制御されたガスを導入する。続いて、真空計７で計測された圧力に応じて、圧力コントローラ６によって、圧力調整弁５の開度を制御して所定の処理圧力に調整する。
【００２０】
このとき、真空容器１の内部には、基板（図示せず）が載置されており、プラズマ発生手段（図示せず）によりエッチングなどのプラズマ処理が施される。その際、ターボ分子ポンプ２の回転数は、基板ごとの処理条件に応じて変化させることが望ましいが、プラズマ処理中に圧力やガス流量を変化させてもよい。
【００２１】
また、ターボ分子ポンプ２は、回転数を下げることで、回転駆動に対する低減ができるため、ガス流量を数倍にすることができる。例えば、排気速度Ｓが２０００Ｌ／Ｓのポンプでは、通常１０００〜１５００ＳＣＣＭが限度であるが、回転数を低下させることで３０００〜５０００ＳＣＣＭ程度流すことが可能となる。
【００２２】
以上のように、ガスの供給量と圧力及びガスの種類に応じて真空ポンプの回転数を変更することにより、ガス流量の制約が少なく、圧力調整時間を長くすることなく圧力調整範囲を広くすることが可能となる。なお、ポンプの回転数の演算に用いるパラメータはガス流量と圧力だけでも実用上、特に問題は無いが、ガスの質量や粘性の違いがポンプの排気速度に影響を与えるため、ガスの種類をも演算処理のパラメータとして用いた方が、より正確な結果が得られることが確認されている。
【００２３】
【発明の効果】
本発明のプラズマ処理装置によれば、ガスの供給量と圧力及びガスの種類に応じて真空ポンプの回転数を変化させることで、圧力調整弁の調整可能な圧力範囲を変えることができ、ガス流量の制約が少なく圧力調整時間を長くなることなく、圧力調整範囲を広くすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の模式図
【図２】本発明の実施形態に係る圧力調整弁の開度と排気速度との関係を示す図
【図３】従来技術におけるプラズマ処理装置の基本構成図
【図４】従来技術における圧力調整弁の特性を示す図
【符号の説明】
１　真空容器
２　ターボ分子ポンプ
３　ターボ分子ポンプコントローラ
４　ドライ真空ポンプ
５　圧力調整弁
６　圧力コントローラ
７　真空計
８　論理演算装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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