多重气体提供方法及多重气体提供装置与流程

本发明涉及多重气体提供方法及多重气体提供装置，更详细地涉及利用控制阀及流量仪提供通过分支线路的气体的方法及装置。

背景技术：

最近，半导体制造中使用的硅晶片趋向大型化，由此在半导体制造装置中也通过多个分支线路进行向腔体的处理用气体的供给的同时，要求比较精密地控制各分支线路之间的气体流量比。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种能够准确地控制通过分支线路供给的气体的多重气体提供方法及多重气体提供装置。

本发明的其它目的根据下面的详细说明和附图会更加清楚。

根据本发明的一实施例的多重气体提供方法，在从供给一种以上的气体的主供给线路分支并提供上述气体的多个分支线路上分别设置多个控制阀及多个流量仪；通过与上述流量仪及上述控制阀分别连接的控制器调节上述气体的供给量来提供上述气体；上述控制器具有如下的第1控制方式：以各分支线路为基准，以通过上述流量仪测量的流量相对于部分请求量的比率为基准控制各上述控制阀；上述第1控制方式在上述所测量的流量相对于上述部分请求量的比率为已设定的范围以外时，调节上述控制阀的开度，上述控制阀的开度调节单位随着上述测量的流量和上述部分请求量的差异增减。

上述第1控制方式可以如下：上述控制阀为完全开放状态时，上述控制阀的开度调节单位为第1调节单位；上述控制阀为完全封闭状态时，上述控制阀的开度调节单位为第2调节单位；上述第1及第2调节单位大于上述控制阀为完全开放状态和完全封闭状态之间的上述控制阀的开度调节单位，上述第1调节单位大于上述第2调节单位。

上述控制器可以具有如下的第2控制方式：以各分支线路为基准，在通过上述流量仪测量的流量与上述部分请求量相比为已设定的数值以上时，将上述控制阀的开度以第3调节单位为基准减少；通过上述流量仪测量的流量与上述部分请求量相比小于已设定的数值时，将上述控制阀的开度以第3调节单位为基准增加。

上述控制器可以具有如下的第3控制方式：在上述第2控制方式持续已设定的时间以上的状态下，在通过上述流量仪测量的流量为已设定范围以内时固定上述控制阀的开度，通过上述流量仪测量的流量为已设定的范围以外时回归到上述第2控制方式。

上述控制器可以具有如下的第3控制方式：在上述第2控制方式持续已设定的时间以上的状态下，在通过上述流量仪测量的作为流量的总和即整体提供量为已设定的范围以内时固定上述控制阀的开度，上述整体提供量为已设定的范围以外时回归到上述第2控制方式。

上述控制器可以将各上述控制阀调节为完全开放状态之后，计算通过上述流量仪测量的流量的总和即整体提供量，上述整体提供量与上述部分请求量的总和即整体请求量相比为已设定的数值以下时，将设置在与上述主供给线路连接的一个以上的辅助供给线路上来调节上述气体的流量的流量调节仪的开度增加。

根据本发明的一实施例，多重气体提供装置包括：主供给线路，供给一种以上的气体；多个分支线路，从上述主供给线路分支，提供从上述主供给线路供给的上述气体；多个控制阀，分别设置在上述分支线路上；多个流量仪，分别设置在上述分支线路上并位于上述控制阀的后端，对通过上述分支线路提供的上述气体的流量进行测量；及控制器，分别连接在上述流量仪及控制阀，驱动上述控制阀；上述控制器具有如下的第1控制方式：以上述分支线路为基准，以通过上述流量仪测量的流量相对于部分请求量的比率为基准，控制各上述控制阀；上述第1控制方式在上述测量的流量相对于上述部分请求量的比率为已设定的范围以外时调节上述控制阀的开度，上述控制阀的开度调节单位随着上述所测量的流量和上述部分请求量的差异增减。

发明效果

根据本发明的一实施例，可以准确地控制通过分支线路供给的气体。另外，没有单独的frc的情况下，可以通过流量仪和控制阀准确地控制气体流量比。

附图说明

图1及图2是简要地表示根据本发明的一实施例的多重气体提供装置的图。

图3是表示图2所示的控制器的初始控制方式的流程图。

图4及图5是表示图2所示的控制器的第一控制方式的流程图。

图6是表示图2所示的控制器的第2控制方式的流程图。

图7是表示图2所示的控制器的第3控制方式的流程图。

图8是表示通过图1所示的多重气体提供装置控制各分支线路的流量的过程的图表。

其中，附图标记说明如下：

m：主供给线路

①②：分支线路

具体实施方式

下面，参照图1及图8更详细地说明本发明的优选实施例。本发明的实施例可以变形为各种形态，本发明的范围不应解释为限定于下面说明的实施例。本实施例是为了对本发明所属技术领域的普通技术人员更详细地说明本发明而提供的。因此，为了强调更清楚的说明，附图中出现的各因素的形状可能被夸张。

图1及图2是简要地表示根据本发明的一实施例的多重气体提供装置的图。如图1所示，多重气体提供装置包括主供给线路m及分支线路主供给线路m的前端与多个辅助供给线路连接，主供给线路m的后端分别连接到多个分支线路各辅助供给线路中可以流过彼此不同的气体，通过各辅助供给线路向主供给线路m供给的气体在混合器内充分混合后被供给到各分支线路mfc(流量调节仪)设置在各辅助供给线路，通过各辅助供给线路调节供给到混合器的气体的流量。

分支线路①②…从主供给线路m分支，如图1所示，可以由n个分支线路构成。如前说明，通过混合器混合的气体流入到分支线路可以通过分支线路供给到期望的地方。

在各分支线路上设置控制阀和流量仪(例如，mfm；massflowmeter)，控制阀及流量仪分别连接在控制器。流量仪可以测量通过各分支线路排出的(或供给的)气体的流量，测量的值被传递到控制器。控制器根据从流量仪传递的测量值调节控制阀的开度，由此可以调节通过各分支线路排出的气体的流量。控制器可以是plc控制器，可以通过pid方式控制控制阀。

过去，通过主供给线路供给的气体通过分配器(frc)分配到分支线路，但是分配器被限定于4通道，受到无法使用于5通道以上的分支线路的限制。但是，上述控制阀-流量仪方式通过控制器整合所有通道来实现分配(frc)功能。下面，通过图3至图7说明如下。

图3是表示图2所示的控制器的初始控制方式的流程图。首先，如图3所示，驱动控制阀将各分支线路(或通道)开放到初始位置(例如，完全开放)之后，加上通过位于控制阀后端的流量仪测量的分支线路的流量来计算整体提供量。然后，计算要通过各分支线路供给的部分请求量的总和即整体请求量，比较整体提供量和整体请求量，在整体提供量与整体请求量相比为已设定的数值以下时，增加mfc(流量调节仪)的开度来增加整体提供量，从而可以将整体提供量和整体请求量调节为近似的水平。

例如，已设定的数值可以是0.001％，换言之，整体提供量小于整体请求量，其差异(整体请求量-整体提供量)为整体请求量的0.001％以上的情况下可以增加mfc(流量调节仪)的开度，增加通过辅助供给线路供给到主供给线路m的气体的整体流量，可以将如前说明的整体提供量和整体请求量调节为近似的水平。

图4及图5是表示图2所示的控制器的第一控制方式的流程图。首先，当整体提供量与整体请求量相比超过已设定的数值时，可以适用图4及图5所示的第1控制方式。首先，控制阀完全开放时，将控制阀的开度设定为50％，在控制阀完全封闭的情况下，将控制阀的开度设定为3％。这时，50％和3％是例示性的数值，根据需要可以应用其它数值，在完全开放时，控制阀的设定开度(例如50％)可能大于完全封闭时控制阀的设定开度(例如3％)。

然后，当控制阀处于既不是完全开放也不是完全封闭的状态时，控制器按照各分支线路根据测量的流量相对于部分请求量的比率控制控制阀。具体来说，部分请求量表示要通过各分支线路供给的气体的流量，测量的流量为通过设置在各分支线路的流量仪检测到的流量，表示实际从各分支线路排出的流量。控制器在上述比率为已设定的范围(例如超过99.5％且100.5％以下)以外的情况下，调节控制阀的开度而将测量的流量调节为近似于部分请求量的水平，上述比率越低(或测量的流量和部分请求量的差异越大)，开度调节单位可能是越大的数值。由此，可以将测量的流量(或排出的流量)调节为近似于部分请求量的水平所需的时间最小化。

例如，如图5所示，上述比率为50％以下时，将控制阀的开度以1％单位为基准来调节，在上述比率超过50％且80％以下时，将控制阀的开度以0.1％单位为基准调节，在上述比率超过80％且95％以下时，将控制阀的开度以0.03％单位为基准调节，上述比率超过95％且99.5％以下时，将控制阀的开度以0.006％单位为基准调节。这时开度调节单位的最大值(例如1％)在控制阀完全封闭时，可能小于控制阀的设定开度(例如3％)。经过这样的过程，上述比率为已设定的范围(例如，超过99.5％且100.5％以下)以内时，可以应用后述的第2控制方式。

图6是表示图2所示的控制器的第2控制方式的流程图。若前面说明的第1控制方式相当于以比率为基准控制的比率控制(proportionalcontrol)，第2控制方式相当于以偏差为基准控制的积分控制(integralcontrol)。

以各分支线路为基准，排出的流量为与部分请求量相比为已设定的数植(例如，1.5sccm)以上时，将控制阀的开度以0.003％单位为基准减小而减小排出的流量，排出的流量与部分请求量相比为小于已设定的数值(例如，1.5sccm)时，将控制阀的开度以0.003％单位为基准增加来增加排出的流量。将这样的过程持续一定时间(例如，5分钟)，若控制进入稳定化状态，则可以稳定地维持通过各分支线路排出的流量。即，将控制阀的开度以0.003％单位为基准增减的上述过程若持续5分钟以上，则可以应用后述的第3控制方式。

图7是表示图2所示的控制器的第3控制方式的流程图。首先，对各分支线路测量的流量为已设定的范围以内时(即，排出的流量稳定化而变动幅度不大时)，可以固定控制阀的开度。另外，对各分支线路测量的流量的总和即整体提供量为已设定的范围以内时(即，整体提供量稳定化而变动幅度不大时)，可以固定控制阀的开度。但是，测量的流量为已设定的范围以外时，或者整体提供量为已设定的范围以外时，可以应用前面说明的第2控制方式。

图8是表示通过图1所示的多重气体提供装置控制各分支线路的流量的过程的图表。观察图8，最初15通道(ch)(或分支线路)开放相同的量(或完全)，经过一定时间之后气体供给稳定化时，在各分支线路内测量到相同的流量(15ch相同控制)。

之后，如前说明，比较整体提供量和整体请求量，当整体提供量与整体请求量相比为已设定的数值以下时，增加设置在辅助供给线路的mfc(流量调节仪)的开度来增加整体提供量。即，出现通过mfm测量的流量的总和即整体提供量增加的区间。

然后，控制器根据部分请求量驱动各分支线路(或通道)上设置的控制阀，调节各控制阀的开度。如前面说明，在应用第1至第3控制方式的过程中出现流量增加或减少的倾斜区间，然后，若控制进入稳定化状态，则出现稳定地维持通过各分支线路排出的流量的稳定化区间。即，图8依次表示测量出同样的流量的区间、整体提供量增加的区间、倾斜区间及稳定化区间。

具体地，如图8所示，可知整体提供量从20,000sccm增加到20,700sccm，可以确认每一次通道2增加200、通道5增加50、通道7增加50、通道10增加100、通道13增加300，整体增加700sccm。

即，如上所述，不需要单独的分配器(frc)，就可通过控制阀和流量仪执行与分配器相同的功能，具有在整体流量增减的情况下也可以充分控制的优点。

本发明通过优选的实施例进行了详细说明，但是也可以是与此不同方式的实施例。因此，以下记载的权利要求的技术思想和范围不限于优选的实施例。