半导体制造装置的气体分流供给装置制造方法
半导体制造装置的气体分流供给装置制造方法
【专利摘要】一种半导体制造装置的气体分流供给装置，具备：操纵阀(3)，其形成压力式流量控制部(1a)；气体供给主管(8)，其连通于操纵阀(3)的下游侧；节流孔(6)，其设于操纵阀(3)下游侧的气体供给主管(8)；多个分支管路(9a、9n)，其并列状地连接于气体供给主管(8)的下游侧；分支管路开闭阀(10a、10n)，其间置于各分支管路(9a、9n)；压力传感器(5)；分流气体出口(11a、11n)，其设于各分支管路(9a、9n)的出口侧；以及运算控制部(7)，其中，对阀驱动部(3a)输出使所述操纵阀(3)朝运算流量值与设定流量值之差减少的方向开闭动作的控制信号Pd，并且对分支管路开闭阀(10a、10n)输出使各分支管路开闭阀(10a、10n)各自依次打开一定时间之后使其封闭的开闭控制信号(Od1、Odn)，利用压力式流量控制部(1a)进行流通过节流孔(6)的过程气体的流量控制，并且通过分支管路开闭阀(10a、10n)的开闭来分流供给过程气体。
【专利说明】半导体制造装置的气体分流供给装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造装置用气体供给装置的改良，涉及一种半导体制造装置的气体分流供给装置，其中，将多个高速开闭阀并列状地连结于压力式流量控制装置的下游侦牝并控制各高速开闭阀的开闭顺序以及开闭时间，从而对进行相同处理的多个处理腔精度较好地分流供给所需量的过程气体，并且将热式质量流量控制装置有机地组合到所述压力式流量控制装置，从而能够任意地检查分流供给中的过程气体的实际流量。
【背景技术】
[0002]在半导体控制装置的气体供给装置中，一直以来广泛地利用热式流量控制装置、压力式流量控制装置FCS。
[0003]图8示出在该气体供给装置中使用的压力式流量控制装置的构成，该压力式流量控制装置FCS由操纵阀CV、温度检测器T、压力检测器P、节流孔OL以及运算控制部⑶等构成，另外，运算控制部⑶由温度补偿、流量运算电路⑶a、比较电路⑶b、输入输出电路⑶c以及输出电路CDd等构成。
[0004]另外，在该压力式流量控制装置中，来自压力检测器P以及温度检测器T的检测值转换为数字信号并输入温度补偿、流量运算电路CDa，在此进行检测压力的温度补偿以及流量运算，之后对比较电路⑶b输入流量运算值Qt。另一方面，从端子In输入设定流量输入信号Qs，在输入输出电路CDc中转换为数字值之后输入比较电路CDb，在此与来自所述温度补偿、流量运算电路⑶a的流量运算值Qt比较。而且，在设定流量输入信号Qs比流量运算值Qt大的情况下，对操纵阀CV的驱动部输出控制信号Pd，操纵阀CV经由其驱动机构CVa而被向打开方向驱动。即，被向开阀方向驱动，直到设定流量输入信号Qs与运算流量值Qt之差(Qs - Qt)变为零。
[0005]此外，上述压力式流量控制装置FCS本身是公知的，具有如下优秀的特征，即，在节流孔OL的下游侧压力P2 (即，处理腔侧的压力P2)与节流孔OL的上游侧压力P1 (即，操纵阀CV的出口侧压力P1)之间保持Ρ/Ρ2≥约2的关系(所谓临界膨胀条件)的情况下，流通过节流孔OL的气体Go的流量Q为Q = KP1 (其中K为常数)，能够通过控制压力P1而以高精度控制流量Q，并且即使操纵阀CV的上游侧气体Go的压力较大地变化，流量控制值也几乎不变化。
[0006]于是，在对一个或多个处理腔分流供给气体的型式的半导体制造装置用气体供给设备中，如图9以及图10所示，对各供给管线GLpGL2分别设置压力式流量控制装置FCSpFCS2,由此来调整各供给管线GLp GL2的气体流量Qp Q2。
[0007]因此，需要对每个处理腔的分流路设置压力式流量控制装置，存在难以谋求半导体制造装置用气体供给装置的小型化、低成本化的基本问题。
[0008]此外，在图9中，S为气体供给源，G为过程气体，C为腔，D为2区分型气体放出器，H为晶片，I为晶片保持台(日本特开2008-009554号)，另外在图10中，RG为压力调整器，MFM1' MFM2 为热式流量计，P2A、P2B、P1 为压力计，V1J2' V3> V4, VV1, VV2 为阀，VP1' VP2 为排气泵(日本特开2000-305630)。
[0009]另外，为了解决上述图9以及图10的气体供给装置中的如上所述的问题，如图11所示，开发有如下分流供给装置(日本特开2003-323217号)，其中，对各分支气体供给管路GLp GL2间置音速喷嘴或节流孔SR、SN2，利用控制部ACQ来调整设于气体供给源侧的自动调压器ACP以将各节流孔SR、SN2的一次侧压力P1保持为节流孔SR、SN2的二次侧压力P2的约3倍，从而获得根据节流孔SN。SN2的口径确定的既定的分流量Qp Q2。
[0010]然而，在上述日本特开2003-323217号的流量控制系统(分流供给装置)中，各自单独地设置自动调压器ACP、控制部ACQ以及节流孔SNpSN2,并且将一次侧压力P1保持为2次侧压力P2的3倍以使流量QpQ2为与一次侧压力P1成比例的流量，使流通过节流孔SR、SN2的气体流为临界状态的流。
[0011]其结果，需要将自动调压器ACP、控制部ACQ以及节流孔SNp SN2等适当地组装一体化，存在不仅气体供给装置的制造花费劳力，而且还难以谋求气体供给装置的小型、紧凑化的难点。
[0012]另外，控制部ACQ以及自动调压器ACP的控制系统不采用所述反馈控制，其结果，自动调压器ACP难以迅速地调整因开闭阀V1J2的开闭动作而产生的一次侧压力波动，存在流量Q1 (或流量Q2)容易产生波动的问题。
[0013]而且，由于利用自动调压器ACP来调整一次侧压力P1，并且在将节流孔的I次侧压力P1与2次侧压力P2之比Ρ/Ρ2保持为约3以上的状态下控制分流量Q1、Q2,故在所述P1/P2的值接近约2，气体流变为所谓非临界膨胀条件下的气体流的情况下，存在难以进行正确的分流量控制的问题。
[0014]此外，作为供给流量QpQ2的各分流路的切换控制用，在节流孔SNpSN2之外，一定需要开闭阀VpV2，难以实现气体供给设备的小型紧凑化以及制造成本的大幅降低。
[0015]现有技术文献专利文献
专利文献1:日本特开2008 — 009554号公报；
专利文献2:日本特开2000 - 305630号公报；
专利文献3:日本特开2003 — 323217号公报。
【发明内容】
[0016]发明要解决的问题
本发明用于解决以往的使用压力式流量控制装置的气体分流供给装置中的如上所述的问题，即:(A)在对各气体供给管线(各分流管线)设置压力式流量控制装置的情况下，难以谋求气体供给装置的小型化、低成本化，另外(B)在利用设于气体供给源侧的自动调压器来调整各节流孔的I次侧压力P1,并且通过各节流孔供给与压力P1成比例的各分流气体流量Qp Q2的情况下，气体供给装置的组装制造花费劳力，难以实现装置的小型、紧凑化，在任意分流路的开闭时节流孔I次侧压力P1产生波动，其他分流路的分流量容易波动，若节流孔I次侧压力P1与2次侧压力P2之比Ρ/Ρ2变为临界膨胀条件外的值(例如在02、N2的情况下约为2以下)则难以实现分流流量％、Q2的高精度控制，提供一种半导体制造装置的气体分流供给装置，其是谋求了构造的简化和小型的气体分流供给装置，能够对过程气体经济地并且高精度地进行流量控制且分流供给至进行相同处理的多个处理腔，并且通过使压力式流量控制装置和热式流量控制装置有机地一体化，在偏离临界膨胀条件的状态下也能够进行高精度的气体分流供给，而且，能够根据需要来任意地进行供给中的过程气体的实际流量监视。
[0017]用于解决问题的方案
本发明人等作为解决上述问题的方案，想到了如下系统，其首先利用压力式流量控制装置来控制来自气体供给源的供给流量，并且，将该受控流量的气体每隔短时间依次切换供给至多个分流路，从而每隔单位时间对各分流路各自供给同量的气体。即，去除所述图11所记载的气体供给系统中的各节流孔SNpSN2,并且在自动调压器ACP的下游侧设置I个节流孔以构成压力式流量控制装置，而且，通过交替地每隔短时间自动切换各开闭阀V1J2，从而对各分流路将来自压力式流量控制装置的流出流量Q的1/2 (分流路为2的情况)的流量供给至各分流路。
[0018]另外，与此同时，对于过程气体对现实的半导体制造用处理腔的供给方式和工艺处理的结果等的关系进行了许多调查。
[0019]其结果，明白了，过程气体对处理腔的供给不一定必须以一定的均等流量来供给，将既定时间内的过程气体总供给量保持为设定值是工艺处理方面最重要的要素。
[0020]S卩，确认了，即使是交替地每隔短时间自动切换上述各开闭_VpV2，从而对各分流路间歇地供给过程气体的气体供给方式，若能够将在既定时间内供给至各分流路的总气体供给量以高精度控制为设定值，则足够用于实用。
[0021]本发明是基于发明人等的如上所述的构思和各种试验结果而完成的，权利要求1的发明的发明基本构成具备:操纵阀3，其形成连接于过程气体入口 11的压力式流量控制部Ia ;气体供给主管8，其连通于操纵阀3的下游侧；节流孔6，其设于操纵阀3下游侧的气体供给主管8 ;多个分支管路9a、9n，其并列状地连接于气体供给主管8的下游侧；分支管路开闭阀10&、1011，其间置于各分支管路9&、911 ;压力传感器5，其设于所述操纵阀3与节流孔6之间的过程气体通路；分流气体出口 lla、lln，其设于所述各分支管路9a、9n的出口侧；以及运算控制部7，在该运算控制部7中，输入来自所述压力传感器5的压力信号，运算流通过所述节流孔6的过程气体的总流量Q，对阀驱动部3a输出使所述操纵阀3朝该运算流量值与设定流量值之差减少的方向开闭动作的控制信号Pd，并且对所述分支管路开闭阀10a、10n输出使各分支管路开闭阀10a、10n各自依次打开一定时间之后使其封闭的开闭控制信号0da、0dn，构成为利用所述压力式流量控制部Ia进行流通过节流孔6的过程气体的流量控制，并且通过所述分支管路开闭阀10a、10n的开闭来分流供给过程气体。
[0022]权利要求2的发明的发明基本构成具备:操纵阀3，其构成连接于过程气体入口 11的压力式流量控制部Ia ;热式流量传感器2，其构成连接于操纵阀3下游侧的热式质量流量控制部Ib ;气体供给主管8，其连通于热式流量传感器2的下游侧；多个分支管路9a、9n，其并列状地连接于气体供给主管8的下游侧；分支管路开闭阀10a、10η，其间置于各分支管路9a、9n ;节流孔6，其设于所述操纵阀3下游侧的气体供给主管8 ;温度传感器4，其设于所述操纵阀3与节流孔6之间的过程气体通路附近；压力传感器5，其设于所述操纵阀3与节流孔6之间的过程气体通路；分流气体出口 11a、lln，其设于所述分支管路9a、9n的出口侧；运算控制部7，其包括压力式流量运算控制部7a和热式流量运算控制部7b，在所述压力式流量运算控制部7a中输入来自所述压力传感器5的压力信号以及来自温度传感器4的温度信号，运算流通过所述节流孔6的过程气体的总流量Q，并且对阀驱动部3a输出使所述操纵阀3朝运算的流量值与设定流量值之差减少的方向开闭动作的控制信号Pd，并且对所述分支管路开闭阀10a、1n输出使各分支管路开闭阀10a、1n各自依次打开一定时间之后使其封闭的开闭控制信号Oda、Odn，在热式流量运算控制部7b中输入来自所述热式流量传感器2的流量信号2c，根据该流量信号2c运算并且显示流通过气体供给主管8的过程气体的总流量Q，构成为在流通过所述节流孔6的过程气体流为满足临界膨胀条件的气体流时，利用所述压力式流量控制部Ia来进行过程气体的流量控制，另外，在过程气体流为不满足临界膨胀条件的气体流时，利用所述热式质量流量控制部Ib来进行过程气体的流量控制，并且，利用所述分支管路开闭阀10a、10n的开闭来分流供给过程气体。
[0023]权利要求3的发明在权利要求1或权利要求2的发明中，使多个所述分支管路开闭阀10a、10n的打开时间相同，并对各分支管路9a、9n供给相同流量的过程气体Qa、Qn。
[0024]权利要求4的发明在权利要求1或权利要求2的发明中，使过程气体仅流通到多个分支管路9a、9n之中的任意分支管路。
[0025]权利要求5的发明在权利要求1的发明中，使操纵阀3、节流孔6、压力传感器5、温度传感器4、分支管路9a、9n、分支管开闭阀10a、10η、气体供给主管8 一体地组装并形成于一个机体。
[0026]权利要求6的发明在权利要求2的发明中，使操纵阀3、热式流量传感器2、节流孔
6、压力传感器5、温度传感器4、气体供给主管8、分支管路9a、9b，分支管路开闭阀10a、10n一体地组装并形成于一个机体。
[0027]权利要求7的发明在权利要求2的发明中，利用压力式流量控制部Ia来进行过程气体的流量控制，并且利用热式流量控制部Ib来显示过程气体的实际流量。
[0028]权利要求8的发明在权利要求2的发明中，将压力传感器5设于操纵阀3的出口侧与热式流量传感器2的入口侧之间。
[0029]权利要求9的发明在权利要求2的发明中，采用如下运算控制部7，若利用压力式流量运算控制部7a运算的流体流量与利用热式质量运算控制部7b运算的流体流量之差超过设定值则该运算控制部7进行警报显示。
[0030]发明的效果
在本发明中，为利用一个压力式流量控制部，或者一个压力式流量控制部和I个热式流量控制部来通过并列状地连接的多个分支管路开闭阀10a、10n对多个处理腔供给过程气体的构成，故能够实现气体分流供给装置的大幅的构造简化和小型紧凑化。另外，在使多个分支管路开闭阀10a、10n为相同分支管路开闭阀并使其打开时间相同的情况下，能够对进行相同处理的多个处理腔同时以高精度分流供给受到流量控制的相同流量的过程气体，能够实现气体分流供给装置的进一步小型化。
[0031]另外，由于为将构成气体分流供给装置的各部件一体地组装于一个机体的构成，故能够实现气体分流供给装置的大幅小型化。
[0032]而且，由于为根据运算控制部来进行各分支管路开闭阀10a、10n的自动开闭控制的构成，故不仅能够仅对任意分支管路供给过程气体，而且还能够简单地执行进行气体供给的分支管路相互的切换。
[0033]此外，由于为设置热式流量控制部的构成，故即使为非临界膨胀条件下的过程气体，也能够利用该热式流量控制部进行高精度的流量控制，而且在临界膨胀条件下利用压力式流量控制部进行流量控制期间，也能够利用热式流量控制部来任意地进行实际流量的检查。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1是示出本发明所涉及的半导体制造装置的气体分流供给装置的基本构成的说明图。
[0035]图2是本发明的实施方式所涉及的半导体制造装置的气体分流供给装置的构成概要图。
[0036]图3是本发明的实施方式所涉及的其他半导体制造装置的气体分流供给装置的构成概要图。
[0037]图4是本发明的实施方式所涉及的又一其他半导体制造装置的气体分流供给装置的构成概要图。
[0038]图5是示出气体分流供给装置的第一实施例的构成系统图。
[0039]图6是示出气体分流供给装置的第二实施例的构成系统图。
[0040]图7是示出气体分流供给装置的第三实施例的构成系统图。
[0041]图8是以前的压力式流量控制装置的构成说明图。
[0042]图9是使用以前的压力式流量控制装置的气体分流供给装置的构成说明图。
[0043]图10是使用以前的压力式流量控制装置的其他气体分流供给装置的构成说明图。
[0044]图11是使用以前的自动调压器的流量控制系统的概要图。
【具体实施方式】
[0045]以下，基于【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0046]图1是示出本发明所涉及的半导体制造装置的气体分流供给装置的基本构成的说明图。本发明所涉及的气体分流供给装置的主要部分由压力式流量控制部Ia以及多个分支管路开闭阀10a、IOn构成，如后所述，利用压力式流量控制部Ia将在气体供给主管8内流通的过程气体流量Q自动控制为设定流量。
[0047]另外，并列地连结的各分支管路9a、9n内的分支管路开闭阀10a、10n的开闭通过来自压力式流量控制部Ia的开闭控制信号0da、0dn来控制，如图中的时间图TM所示，在各自依次打开一定时间之后封闭。即，各分支管路开闭阀10a、IOn不会同时变为打开状态，始终仅有任一分支管路开闭阀打开，其他分支管路开闭阀保持为封闭状态。其结果，与Q/n相当的流量的过程气体分流供给到连接于各分支管路的处理腔CHa、CHn。
[0048]图2是本发明所涉及的半导体制造装置的气体分流供给装置的第一实施方式的构成说明图，该气体分流供给装置的主要部分由与以前的压力式流量控制装置相当的压力式流量控制部Ia构成。
[0049]此外，在图2中，3为操纵阀，4为温度传感器，5为压力传感器，6为节流孔，7为形成压力式流量控制部Ia的运算控制部。另外，由于压力式流量控制部Ia的构成是公知的，故在此省略其说明。
[0050]所述各分支管路开闭阀10a、10n为常闭(normal close)型的电磁开闭阀或压电元件驱动阀，通过通电来开阀，并且通过使驱动电压消失来利用弹簧的弹性力闭阀。
[0051]此外,在电磁开闭阀的情况下,在气体压力IMPa以及口径1mm的情况下,至少能够以0.005秒以下的高速使阀从全闭到全开，而且，优选地，能够在0.005秒以下使阀从全开到全闭。
[0052]在本实施方式中，在电磁开闭阀中，使用国际公开编号W098/25062号所公开的株式会社富士金产的螺线管开闭型电磁阀，或者，在压电元件驱动阀中，使用日本特开2008-249002号所公开的株式会社富士金产的压电兀件驱动型电气控制阀。此外，由于电磁开闭阀以及压电元件驱动阀本身是公知的，故省略详细说明。
[0053]图3是本发明所涉及的半导体制造装置的气体分流供给装置的第二实施方式的构成说明图，该气体分流供给装置I由压力式流量控制部Ia和热式流量控制部Ib这两部分构成。
[0054]S卩，该气体分流供给装置I由以下部件构成:形成热式流量控制部Ib的热式流量传感器部2、形成压力式流量控制部Ia的操纵阀3、温度传感器4、压力传感器5、节流孔6、形成压力式流量控制部Ia的运算控制部7a以及热式流量控制部Ib的运算控制部7b的运算控制部7、气体供给主管8等，在流通过节流孔6的气体处于临界膨胀条件下时，例如为
02、N2气体且节流孔6的上游侧压力P1和下游侧压力P2处于P1A32 > 2的关系时，由压力式流量控制部Ia来进行总流量Q的流量控制，并且根据来自压力式流量控制部Ia的开闭控制信号Oda、Odn，各分支管路开闭阀10a、10n的开闭如图1的时间图TM所示，各自在依次打开一定时间之后封闭。
[0055]上述各分支管路开闭阀10a、10n不会同时变为打开状态，始终仅有任一分支管路开闭阀打开，其他分支管路开闭阀保持为封闭状态。其结果，与Q/n相当的流量的过程气体Qa、Qn分流供给到连接于各分支管路的处理腔CHa、CHn。
[0056]另外，在流通过节流孔6的气体处于偏离临界膨胀条件的状态时，由热式流量控制部Ib进行过程气体流量Qn的流量控制，并且各分支管路开闭阀10a、1n与上述同样地按照图1的时间图TM各自依次打开一定时间之后封闭，从而流量Qa、Qn的分流气体供给到各腔 CHa、CHn。
[0057]图4是本发明的第三实施方式所涉及的构成说明图，除了所述第二实施方式中的热式流量传感器2的位置朝操纵阀3的上游侧移动这一点之外，其他构成与第一图的情况完全相同。
[0058]此外，在所述图3以及图4中，3a是压电型阀驱动部，8是气体供给主管，9a、9n是分支管路，10a、1n是分支管路开闭阀，11是过程气体入口，11a、Iln是分流气体出口，12是吹扫气体入口，13是信号输入输出端子，F是过滤器，14a、14η是自动开闭阀，15是过程气体，15a是自动开闭阀，16是吹扫气体,16a是自动开闭阀，17是输入输出信号。
[0059]图5示出在本发明中使用的气体分流供给装置的第一实施例，气体分流供给装置I将压力式流量控制部Ia作为主体而构成。
[0060]另外，图6示出在本发明中使用的气体分流供给装置的第二实施例，气体分流供给装置I由压力式流量控制部Ia和热式流量控制部Ib这两个部分构成。
[0061]所述压力式流量控制部Ia由操纵阀3、温度传感器4、压力传感器5、多个节流孔6和形成运算控制部7的压力式流量运算控制部7a构成。
[0062]另外，所述热式流量控制部Ib由热式流量传感器2和形成运算控制部7的热式流量运算控制部7b构成。
[0063]如上所述，所述压力式流量控制部Ia由操纵阀3、温度传感器4、压力传感器5、节流孔6以及压力式流量运算控制部7a等构成，从输入端子7?输入流量设定信号，另外，从输出端子7a2输出由压力式流量控制部Ia运算的流通过节流孔6的总过程气体流量(即，流通过气体供给主管8的过程气体流量Q)的流量输出信号。
[0064]此外，由于在本实施例中设分流供给路径为两个，故设有2个分支管路开闭阀10a、10η，但是分流供给路径的数量(即分支管路开闭阀数)通常为2个以上。
[0065]另外，各分支管路开闭阀10a、10n的口径、其打开时间，即图1的时间图TM根据所需要的对各处理腔CHa、CHn的气体供给流量来适当地决定，但优选为使各分支管路开闭阀10a、1n的口径相同，以对各处理腔CHa、CHn供给相同流量的分流气体Qa、Qn的构成。
[0066]使用所述节流孔6的压力式流量控制部Ia本身是作为日本特许第3291161号等周知的技术，基于利用压力检测传感器5检测到的压力，利用压力式流量运算控制部7a运算在临界膨胀条件下流通过节流孔的流体流量，并对操纵阀3的阀驱动部3a输出与从输入端子7&1输入的设定流量信号与所述运算的流量信号之差成比例的控制信号Pd。
[0067]此外，由于压力式质量流量控制部la、其流量运算控制部7a的构成是公知的，故在此省略其详细说明。
[0068]另外，在该压力式流量控制部Ia当然设有公知的零点调整机构、流量异常检测机构、气体种类转换机构(CF值转换机构)等各种附属机构。
[0069]而且，在图5以及图6中，11为过程气体入口，11a、Iln为分流气体出口，8为器械本体内的气体供给主管。
[0070]构成所述气体分流供给装置I的热式流量控制部Ib由热式流量传感器2和热式流量运算控制部7b构成，在热式流量运算控制部7b各自设有输入端子Tb1以及输出端子7b2。而且,从输入端子Tb1输入流量设定信号,从输出端子7b2输出由热式流量传感器2检测到的流量信号(实际流量信号)。
[0071]此外，由于热式流量控制部Ib本身是公知的，故在此省略其详细说明。另外，在本实施例中，作为热式流量运算控制部lb，使用搭载于株式会社富士金产的FCS-T1000系列的热式流量运算控制部。
[0072]另外，图6虽未示出，但当然能够在热式流量运算控制部7b与压力式流量运算控制部7a之间适当地进行所述实际流量信号、运算流量信号的输入、输出，监视两者的异同及其差异的大小，或者在两者之差超过一定值的情况下发出警告等。
[0073]图7示出本发明的气体分流供给装置I的第三实施例，操纵阀3和热式流量传感器2的安装位置与所述实施例1的气体分流供给装置的情况相反。
[0074]另外，虽然在图6以及图7中未图示，但还能够构成为在节流孔6下游侧另外设置压力传感器，监视流通过节流孔6的流体是否处于临界膨胀条件下并发送警报，或者将流量控制从压力式流量控制部Ia自动切换为基于热式流量控制部Ib的控制。
[0075]而且，当然，各分流管路开闭阀10a、10n根据来自运算控制部7的信号而适当地被开闭驱动。
[0076]在所述图3以及图4的实施方式中，通过试验确认了，虽然各自调换了热式流量传感器2和操纵阀3的位置，但为了减少过程气体15的供给源侧的压力波动等的影响以进行更高精度的流量控制，采用将热式流量传感器2设于操纵阀3下游侧的构成(图3以及图5)更为理想。
[0077]另外，在图1~图7的实施方式以及实施例中，通过试验确认了，虽然使温度传感器4以及压力传感器5的安装位置(检测位置)各自变化，但几乎没有因温度传感器4、压力传感器5的安装位置引起的流量控制精度等的波动，因而温度传感器4的安装位置若为操纵阀3或热式流量传感器2的下游侧，则可以是气体供给主管8的任意位置。
[0078]而且，在所述图5至图7中，操纵阀3、温度传感器4、压力传感器5、节流孔6、热式流量传感器2、气体供给主管8、分支管路9a、9n、分支管路开闭阀10a、10η、过程气体入口
11、分流气体出口 IlaUln等以各自独立的状态示出，但现实中在一个机体本体(省略图示)，一体地形成并且组装固定有形成压力式流量控制部Ia以及热式流量控制部Ib的上述各部件。
[0079]接着，说明本发明的气体分流供给装置的动作。参照图3至图7，首先利用吹扫气体16进行气体分流供给装置I内部的吹扫处理，在其结束时，使开闭阀15a、16a关闭，使分支管路开闭阀10a、10n打开，利用连接于各腔CHa、CHn的真空泵等(未图示)来进行CHa、CHn内的减压。另外，从运算控制部7的压力式流量运算控制部7a的输入端子7?输入设定流量信号，并且向热式流量运算控制部7b的输入端子了匕也输入既定的设定流量信号。
[0080]之后，使过程气体供给侧的开闭阀15a打开，并且使压力式流量运算控制部7a动作，从而打开操纵阀3，从分流气体出口 IlaUln通过气体供给主管8、分流管路开闭阀10a、10η、节流孔6a、6n对各处理腔CHa、CHn供给与设定流量信号对应的总流量Q = Qa + Qn的分流气体。
[0081]此外,节流孔6的口径基于节流孔I次侧压力P1和所需流量Q = Qa、Qn来预先决定，通过利用操纵阀3的开度调整来控制节流孔I次侧压力P1,总流量Q = Qa + Qn被流量控制为设定流量。
[0082]另外，本发明所涉及的气体分流供给装置I主要用于对多个进行相同处理的处理腔CHa、CHn供给过程气体的情况。因此，所述分流管路开闭阀10a、10n的口径通常选定为同一口径。另外，各分流管路开闭阀10a、10n的时间图TM中的阀打开时间根据对处理腔CHa、CHn的所需气体分流供给量来适当地设定。
[0083]在临界膨胀条件在所述节流孔6的一次侧压力P1与二次侧压力P2之间成立的情况下，利用压力式流量控制部Ia来进行流量控制。另外，热式流量控制部Ib在必要的情况下动作，进行在气体供给主管8内流通的过程气体Q的实际流量的检查、显示等。
[0084]另一方面，在根据处理腔CHa、CHn侧的压力条件等，流通过节流孔6的过程气体流变为所述临界膨胀条件外的状态(P1A32 ( 2)的情况下，从基于压力式流量控制部Ia的流量控制自动切换至基于热式流量控制部Ib的流量控制，通过热式流量运算控制部7b代替压力式流量运算控制部7a动作来进行过程气体流量的控制。
[0085]其结果，即使流通过节流孔6的过程气体流变为临界膨胀条件外的状态，也能够与所述P1A32的压力条件无关地进行高精度的流量控制。
[0086]另外，在上述各实施例等中，说明了对多个各分流管路9a、9n全部供给过程气体流，但当然也能够仅对必要的分流管路供给气体。
[0087]而且，在上述各实施例等中，虽然为设置压力式流量控制部Ia和热式流量控制部Ib双方的构成，但当然能够为删除热式流量控制部Ib且仅具备压力式流量控制部Ia的气体分流供给装置，在该情况下，能够实现气体分流供给装置的进一步的小型紧凑化。
[0088]产业上的利用可能性
本发明不仅能够作为半导体制造装置的气体分流供给设备，还能够广泛地适用于化学品制造装置等的气体分流供给设备。
[0089]符号说明
TM各分支管路开闭阀的动作时间图
CHa、CHn处理腔
Q总过程气体流量
Qa、Qn分流气体
P1节流孔上游侧压力
P2节流孔下游侧压力
Oda、Odn各分支管路开闭阀的开闭控制信号 I半导体制造装置的气体分流供给装置 Ia压力式流量控制部 Ib热式流量控制部 2热式流量传感器 3操纵阀
3a压电型阀驱动部 4温度传感器 5压力传感器 6节流孔 7运算控制部 7a压力式流量运算控制部 7b热式流量运算控制部 8气体供给主管 9a、9n分支管路 1aUOn分支管路开闭阀 11过程气体入口 IlaUln分流气体出口 12吹扫气体入口 13输入输出信号端子 14a、14η开闭阀 15过程气体 15a开闭阀 16吹扫气体16a开闭阀17输入输出信号
【权利要求】
1.一种半导体制造装置的气体分流供给装置，其特征在于，具备:操纵阀(3)，其形成连接于过程气体入口(11)的压力式流量控制部(Ia);气体供给主管(8)，其连通于操纵阀(3)的下游侧；节流孔(6)，其设于操纵阀(3)下游侧的气体供给主管(8);多个分支管路(9a)、(9n)，其并列状地连接于气体供给主管(8)的下游侧；分支管路开闭阀(1a)、(1n)，其间置于各分支管路(9a)、(9n);压力传感器(5)，其设于所述操纵阀(3)与节流孔(6)之间的过程气体通路；分流气体出口(Ila)、(Iln)，其设于所述各分支管路(9a)、(9n)的出口侧；以及运算控制部(7)，在该运算控制部(7)中，输入来自所述压力传感器(5)的压力信号，运算流通过所述节流孔(6)的过程气体的总流量(Q)，对阀驱动部(3a)输出使所述操纵阀(3)朝该运算流量值与设定流量值之差减少的方向开闭动作的控制信号(Pd)，并且对所述分支管路开闭阀(10a)、(1n)输出使各分支管路开闭阀(10a)、(1n)各自依次打开一定时间之后使其封闭的开闭控制信号(Oda)、(Odn)，构成为利用所述压力式流量控制部(Ia)进行流通过节流孔(6)的过程气体的流量控制，并且通过所述分支管路开闭阀(10a)、(1n)的开闭来分流供给过程气体。
2.—种半导体制造装置的气体分流供给装置，其特征在于，具备:操纵阀(3)，其构成连接于过程气体入口(11)的压力式流量控制部(Ia);热式流量传感器(2)，其构成连接于操纵阀(3)下游侧的热式质量控制部(Ib);气体供给主管(8)，其连通于热式流量传感器(2)的下游侧；多个分支管路(9a)、(9n)，其并列状地连接于气体供给主管(8)的下游侧；分支管路开闭阀(10a)、(1n)，其间置于各分支管路(9a)、(9n);节流孔(6)，其设于所述操纵阀(3)下游侧的气体供给主管(8);温度传感器(4)，其设于所述操纵阀(3)与节流孔(6)之间的过程气体通路附近；压力传感器(5)，其设于所述操纵阀(3)与节流孔(6)之间的过程气体通路；分流气体出口(11a)、(IIn)，其设于所述分支管路(9a)、(9n)的出口侧；以及运算控制部(7)，其 包括压力式流量运算控制部(7a)和热式流量运算控制部(7b)，在该压力式流量运算控制部(7a)中输入来自所述压力传感器(5)的压力信号以及来自温度传感器(4)的温度信号，运算流通过所述节流孔(6)的过程气体的总流量(Q)，并且对阀驱动部(3a输出使所述操纵阀(3)朝运算的流量值与设定流量值之差减少的方向开闭动作的控制信号(Pd)且对所述分支管路开闭阀(10a、(10η输出使各分支管路开闭阀(10a、(10η各自依次打开一定时间之后使其封闭的开闭控制信号(Oda)、(Odn)，在该热式流量运算控制部(7b)中输入来自所述热式流量传感器(2)的流量信号(2c)，根据该流量信号(2c)运算并且显示流通过气体供给主管(8)的过程气体的总流量(Q)，构成为在流通过所述节流孔(6)的过程气体流为满足临界膨胀条件的气体流时，利用所述压力式流量控制部(Ia)来进行过程气体的流量控制，另外，在过程气体流为不满足临界膨胀条件的气体流时，利用所述热式质量流量控制部(Ib)来进行过程气体的流量控制，并且，利用所述分支管路开闭阀(10a)、(1n)的开闭来分流供给过程气体。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的半导体制造装置的气体分流供给装置，其中，使多个所述分支管路开闭阀(10a)、(1n)的打开时间相同，并对各分支管路(9a)、(9n)供给相同流量的过程气体(Qa)、(Qn)。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的半导体制造装置的气体分流供给装置，其中，仅使过程气体流通到多个分支管路(9a)、(9n)之中的任意分支管路。
5.根据权利要求1所述的半导体制造装置的气体分流供给装置，其中，使操纵阀(3)、节流孔(6)、压力传感器(5)、温度传感器(4)、分支管路(9a)、(9n)、分支管开闭阀(10a)、(1n)、气体供给主管(8) —体地组装并形成于一个机体。
6.根据权利要求2所述的半导体制造装置的气体分流供给装置，其中，使操纵阀(3)、热式流量传感器(2)、节流孔(6)、压力传感器(5)、温度传感器(4)、气体供给主管(8)、分支管路(9a)、(9n)、分支管路开闭阀(1a)、(1n) —体地组装并形成于一个机体。
7.根据权利要求2所述的半导体制造装置的气体分流供给装置，其中，构成为利用压力式流量控制部(Ia)来进行过程气体的流量控制，并且利用热式流量控制部(Ib)来显示过程气体的实际流量。
8.根据权利要求2所述的半导体制造装置的气体分流供给装置，其中，将压力传感器(5)设于操纵阀(3)的出口侧与热式流量传感器(2)的入口侧之间。
9.根据权利要求2所述的半导体制造装置的气体分流供给装置，其中，采用如下运算控制部(7)，若利用压力式流量运算控制部(7a)运算的流体流量与利用热式质量运算控制部(7b)运算的流体流量之差超过设定值则该运算控制部(7)进行警报显示。
【文档编号】G05D11/03GK104081304SQ201280068410
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2012年10月17日 优先权日:2012年1月30日
【发明者】西野功二, 土肥亮介, 池田信一, 平田薰, 森崎和之 申请人:株式会社富士金
【专利摘要】一种半导体制造装置的气体分流供给装置，具备：操纵阀(3)，其形成压力式流量控制部(1a)；气体供给主管(8)，其连通于操纵阀(3)的下游侧；节流孔(6)，其设于操纵阀(3)下游侧的气体供给主管(8)；多个分支管路(9a、9n)，其并列状地连接于气体供给主管(8)的下游侧；分支管路开闭阀(10a、10n)，其间置于各分支管路(9a、9n)；压力传感器(5)；分流气体出口(11a、11n)，其设于各分支管路(9a、9n)的出口侧；以及运算控制部(7)，其中，对阀驱动部(3a)输出使所述操纵阀(3)朝运算流量值与设定流量值之差减少的方向开闭动作的控制信号Pd，并且对分支管路开闭阀(10a、10n)输出使各分支管路开闭阀(10a、10n)各自依次打开一定时间之后使其封闭的开闭控制信号(Od1、Odn)，利用压力式流量控制部(1a)进行流通过节流孔(6)的过程气体的流量控制，并且通过分支管路开闭阀(10a、10n)的开闭来分流供给过程气体。
【专利说明】半导体制造装置的气体分流供给装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造装置用气体供给装置的改良，涉及一种半导体制造装置的气体分流供给装置，其中，将多个高速开闭阀并列状地连结于压力式流量控制装置的下游侦牝并控制各高速开闭阀的开闭顺序以及开闭时间，从而对进行相同处理的多个处理腔精度较好地分流供给所需量的过程气体，并且将热式质量流量控制装置有机地组合到所述压力式流量控制装置，从而能够任意地检查分流供给中的过程气体的实际流量。
【背景技术】
[0002]在半导体控制装置的气体供给装置中，一直以来广泛地利用热式流量控制装置、压力式流量控制装置FCS。
[0003]图8示出在该气体供给装置中使用的压力式流量控制装置的构成，该压力式流量控制装置FCS由操纵阀CV、温度检测器T、压力检测器P、节流孔OL以及运算控制部⑶等构成，另外，运算控制部⑶由温度补偿、流量运算电路⑶a、比较电路⑶b、输入输出电路⑶c以及输出电路CDd等构成。
[0004]另外，在该压力式流量控制装置中，来自压力检测器P以及温度检测器T的检测值转换为数字信号并输入温度补偿、流量运算电路CDa，在此进行检测压力的温度补偿以及流量运算，之后对比较电路⑶b输入流量运算值Qt。另一方面，从端子In输入设定流量输入信号Qs，在输入输出电路CDc中转换为数字值之后输入比较电路CDb，在此与来自所述温度补偿、流量运算电路⑶a的流量运算值Qt比较。而且，在设定流量输入信号Qs比流量运算值Qt大的情况下，对操纵阀CV的驱动部输出控制信号Pd，操纵阀CV经由其驱动机构CVa而被向打开方向驱动。即，被向开阀方向驱动，直到设定流量输入信号Qs与运算流量值Qt之差(Qs - Qt)变为零。
[0005]此外，上述压力式流量控制装置FCS本身是公知的，具有如下优秀的特征，即，在节流孔OL的下游侧压力P2 (即，处理腔侧的压力P2)与节流孔OL的上游侧压力P1 (即，操纵阀CV的出口侧压力P1)之间保持Ρ/Ρ2≥约2的关系(所谓临界膨胀条件)的情况下，流通过节流孔OL的气体Go的流量Q为Q = KP1 (其中K为常数)，能够通过控制压力P1而以高精度控制流量Q，并且即使操纵阀CV的上游侧气体Go的压力较大地变化，流量控制值也几乎不变化。
[0006]于是，在对一个或多个处理腔分流供给气体的型式的半导体制造装置用气体供给设备中，如图9以及图10所示，对各供给管线GLpGL2分别设置压力式流量控制装置FCSpFCS2,由此来调整各供给管线GLp GL2的气体流量Qp Q2。
[0007]因此，需要对每个处理腔的分流路设置压力式流量控制装置，存在难以谋求半导体制造装置用气体供给装置的小型化、低成本化的基本问题。
[0008]此外，在图9中，S为气体供给源，G为过程气体，C为腔，D为2区分型气体放出器，H为晶片，I为晶片保持台(日本特开2008-009554号)，另外在图10中，RG为压力调整器，MFM1' MFM2 为热式流量计，P2A、P2B、P1 为压力计，V1J2' V3> V4, VV1, VV2 为阀，VP1' VP2 为排气泵(日本特开2000-305630)。
[0009]另外，为了解决上述图9以及图10的气体供给装置中的如上所述的问题，如图11所示，开发有如下分流供给装置(日本特开2003-323217号)，其中，对各分支气体供给管路GLp GL2间置音速喷嘴或节流孔SR、SN2，利用控制部ACQ来调整设于气体供给源侧的自动调压器ACP以将各节流孔SR、SN2的一次侧压力P1保持为节流孔SR、SN2的二次侧压力P2的约3倍，从而获得根据节流孔SN。SN2的口径确定的既定的分流量Qp Q2。
[0010]然而，在上述日本特开2003-323217号的流量控制系统(分流供给装置)中，各自单独地设置自动调压器ACP、控制部ACQ以及节流孔SNpSN2,并且将一次侧压力P1保持为2次侧压力P2的3倍以使流量QpQ2为与一次侧压力P1成比例的流量，使流通过节流孔SR、SN2的气体流为临界状态的流。
[0011]其结果，需要将自动调压器ACP、控制部ACQ以及节流孔SNp SN2等适当地组装一体化，存在不仅气体供给装置的制造花费劳力，而且还难以谋求气体供给装置的小型、紧凑化的难点。
[0012]另外，控制部ACQ以及自动调压器ACP的控制系统不采用所述反馈控制，其结果，自动调压器ACP难以迅速地调整因开闭阀V1J2的开闭动作而产生的一次侧压力波动，存在流量Q1 (或流量Q2)容易产生波动的问题。
[0013]而且，由于利用自动调压器ACP来调整一次侧压力P1，并且在将节流孔的I次侧压力P1与2次侧压力P2之比Ρ/Ρ2保持为约3以上的状态下控制分流量Q1、Q2,故在所述P1/P2的值接近约2，气体流变为所谓非临界膨胀条件下的气体流的情况下，存在难以进行正确的分流量控制的问题。
[0014]此外，作为供给流量QpQ2的各分流路的切换控制用，在节流孔SNpSN2之外，一定需要开闭阀VpV2，难以实现气体供给设备的小型紧凑化以及制造成本的大幅降低。
[0015]现有技术文献专利文献
专利文献1:日本特开2008 — 009554号公报；
专利文献2:日本特开2000 - 305630号公报；
专利文献3:日本特开2003 — 323217号公报。
【发明内容】
[0016]发明要解决的问题
本发明用于解决以往的使用压力式流量控制装置的气体分流供给装置中的如上所述的问题，即:(A)在对各气体供给管线(各分流管线)设置压力式流量控制装置的情况下，难以谋求气体供给装置的小型化、低成本化，另外(B)在利用设于气体供给源侧的自动调压器来调整各节流孔的I次侧压力P1,并且通过各节流孔供给与压力P1成比例的各分流气体流量Qp Q2的情况下，气体供给装置的组装制造花费劳力，难以实现装置的小型、紧凑化，在任意分流路的开闭时节流孔I次侧压力P1产生波动，其他分流路的分流量容易波动，若节流孔I次侧压力P1与2次侧压力P2之比Ρ/Ρ2变为临界膨胀条件外的值(例如在02、N2的情况下约为2以下)则难以实现分流流量％、Q2的高精度控制，提供一种半导体制造装置的气体分流供给装置，其是谋求了构造的简化和小型的气体分流供给装置，能够对过程气体经济地并且高精度地进行流量控制且分流供给至进行相同处理的多个处理腔，并且通过使压力式流量控制装置和热式流量控制装置有机地一体化，在偏离临界膨胀条件的状态下也能够进行高精度的气体分流供给，而且，能够根据需要来任意地进行供给中的过程气体的实际流量监视。
[0017]用于解决问题的方案
本发明人等作为解决上述问题的方案，想到了如下系统，其首先利用压力式流量控制装置来控制来自气体供给源的供给流量，并且，将该受控流量的气体每隔短时间依次切换供给至多个分流路，从而每隔单位时间对各分流路各自供给同量的气体。即，去除所述图11所记载的气体供给系统中的各节流孔SNpSN2,并且在自动调压器ACP的下游侧设置I个节流孔以构成压力式流量控制装置，而且，通过交替地每隔短时间自动切换各开闭阀V1J2，从而对各分流路将来自压力式流量控制装置的流出流量Q的1/2 (分流路为2的情况)的流量供给至各分流路。
[0018]另外，与此同时，对于过程气体对现实的半导体制造用处理腔的供给方式和工艺处理的结果等的关系进行了许多调查。
[0019]其结果，明白了，过程气体对处理腔的供给不一定必须以一定的均等流量来供给，将既定时间内的过程气体总供给量保持为设定值是工艺处理方面最重要的要素。
[0020]S卩，确认了，即使是交替地每隔短时间自动切换上述各开闭_VpV2，从而对各分流路间歇地供给过程气体的气体供给方式，若能够将在既定时间内供给至各分流路的总气体供给量以高精度控制为设定值，则足够用于实用。
[0021]本发明是基于发明人等的如上所述的构思和各种试验结果而完成的，权利要求1的发明的发明基本构成具备:操纵阀3，其形成连接于过程气体入口 11的压力式流量控制部Ia ;气体供给主管8，其连通于操纵阀3的下游侧；节流孔6，其设于操纵阀3下游侧的气体供给主管8 ;多个分支管路9a、9n，其并列状地连接于气体供给主管8的下游侧；分支管路开闭阀10&、1011，其间置于各分支管路9&、911 ;压力传感器5，其设于所述操纵阀3与节流孔6之间的过程气体通路；分流气体出口 lla、lln，其设于所述各分支管路9a、9n的出口侧；以及运算控制部7，在该运算控制部7中，输入来自所述压力传感器5的压力信号，运算流通过所述节流孔6的过程气体的总流量Q，对阀驱动部3a输出使所述操纵阀3朝该运算流量值与设定流量值之差减少的方向开闭动作的控制信号Pd，并且对所述分支管路开闭阀10a、10n输出使各分支管路开闭阀10a、10n各自依次打开一定时间之后使其封闭的开闭控制信号0da、0dn，构成为利用所述压力式流量控制部Ia进行流通过节流孔6的过程气体的流量控制，并且通过所述分支管路开闭阀10a、10n的开闭来分流供给过程气体。
[0022]权利要求2的发明的发明基本构成具备:操纵阀3，其构成连接于过程气体入口 11的压力式流量控制部Ia ;热式流量传感器2，其构成连接于操纵阀3下游侧的热式质量流量控制部Ib ;气体供给主管8，其连通于热式流量传感器2的下游侧；多个分支管路9a、9n，其并列状地连接于气体供给主管8的下游侧；分支管路开闭阀10a、10η，其间置于各分支管路9a、9n ;节流孔6，其设于所述操纵阀3下游侧的气体供给主管8 ;温度传感器4，其设于所述操纵阀3与节流孔6之间的过程气体通路附近；压力传感器5，其设于所述操纵阀3与节流孔6之间的过程气体通路；分流气体出口 11a、lln，其设于所述分支管路9a、9n的出口侧；运算控制部7，其包括压力式流量运算控制部7a和热式流量运算控制部7b，在所述压力式流量运算控制部7a中输入来自所述压力传感器5的压力信号以及来自温度传感器4的温度信号，运算流通过所述节流孔6的过程气体的总流量Q，并且对阀驱动部3a输出使所述操纵阀3朝运算的流量值与设定流量值之差减少的方向开闭动作的控制信号Pd，并且对所述分支管路开闭阀10a、1n输出使各分支管路开闭阀10a、1n各自依次打开一定时间之后使其封闭的开闭控制信号Oda、Odn，在热式流量运算控制部7b中输入来自所述热式流量传感器2的流量信号2c，根据该流量信号2c运算并且显示流通过气体供给主管8的过程气体的总流量Q，构成为在流通过所述节流孔6的过程气体流为满足临界膨胀条件的气体流时，利用所述压力式流量控制部Ia来进行过程气体的流量控制，另外，在过程气体流为不满足临界膨胀条件的气体流时，利用所述热式质量流量控制部Ib来进行过程气体的流量控制，并且，利用所述分支管路开闭阀10a、10n的开闭来分流供给过程气体。
[0023]权利要求3的发明在权利要求1或权利要求2的发明中，使多个所述分支管路开闭阀10a、10n的打开时间相同，并对各分支管路9a、9n供给相同流量的过程气体Qa、Qn。
[0024]权利要求4的发明在权利要求1或权利要求2的发明中，使过程气体仅流通到多个分支管路9a、9n之中的任意分支管路。
[0025]权利要求5的发明在权利要求1的发明中，使操纵阀3、节流孔6、压力传感器5、温度传感器4、分支管路9a、9n、分支管开闭阀10a、10η、气体供给主管8 一体地组装并形成于一个机体。
[0026]权利要求6的发明在权利要求2的发明中，使操纵阀3、热式流量传感器2、节流孔
6、压力传感器5、温度传感器4、气体供给主管8、分支管路9a、9b，分支管路开闭阀10a、10n一体地组装并形成于一个机体。
[0027]权利要求7的发明在权利要求2的发明中，利用压力式流量控制部Ia来进行过程气体的流量控制，并且利用热式流量控制部Ib来显示过程气体的实际流量。
[0028]权利要求8的发明在权利要求2的发明中，将压力传感器5设于操纵阀3的出口侧与热式流量传感器2的入口侧之间。
[0029]权利要求9的发明在权利要求2的发明中，采用如下运算控制部7，若利用压力式流量运算控制部7a运算的流体流量与利用热式质量运算控制部7b运算的流体流量之差超过设定值则该运算控制部7进行警报显示。
[0030]发明的效果
在本发明中，为利用一个压力式流量控制部，或者一个压力式流量控制部和I个热式流量控制部来通过并列状地连接的多个分支管路开闭阀10a、10n对多个处理腔供给过程气体的构成，故能够实现气体分流供给装置的大幅的构造简化和小型紧凑化。另外，在使多个分支管路开闭阀10a、10n为相同分支管路开闭阀并使其打开时间相同的情况下，能够对进行相同处理的多个处理腔同时以高精度分流供给受到流量控制的相同流量的过程气体，能够实现气体分流供给装置的进一步小型化。
[0031]另外，由于为将构成气体分流供给装置的各部件一体地组装于一个机体的构成，故能够实现气体分流供给装置的大幅小型化。
[0032]而且，由于为根据运算控制部来进行各分支管路开闭阀10a、10n的自动开闭控制的构成，故不仅能够仅对任意分支管路供给过程气体，而且还能够简单地执行进行气体供给的分支管路相互的切换。
[0033]此外，由于为设置热式流量控制部的构成，故即使为非临界膨胀条件下的过程气体，也能够利用该热式流量控制部进行高精度的流量控制，而且在临界膨胀条件下利用压力式流量控制部进行流量控制期间，也能够利用热式流量控制部来任意地进行实际流量的检查。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1是示出本发明所涉及的半导体制造装置的气体分流供给装置的基本构成的说明图。
[0035]图2是本发明的实施方式所涉及的半导体制造装置的气体分流供给装置的构成概要图。
[0036]图3是本发明的实施方式所涉及的其他半导体制造装置的气体分流供给装置的构成概要图。
[0037]图4是本发明的实施方式所涉及的又一其他半导体制造装置的气体分流供给装置的构成概要图。
[0038]图5是示出气体分流供给装置的第一实施例的构成系统图。
[0039]图6是示出气体分流供给装置的第二实施例的构成系统图。
[0040]图7是示出气体分流供给装置的第三实施例的构成系统图。
[0041]图8是以前的压力式流量控制装置的构成说明图。
[0042]图9是使用以前的压力式流量控制装置的气体分流供给装置的构成说明图。
[0043]图10是使用以前的压力式流量控制装置的其他气体分流供给装置的构成说明图。
[0044]图11是使用以前的自动调压器的流量控制系统的概要图。
【具体实施方式】
[0045]以下，基于【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0046]图1是示出本发明所涉及的半导体制造装置的气体分流供给装置的基本构成的说明图。本发明所涉及的气体分流供给装置的主要部分由压力式流量控制部Ia以及多个分支管路开闭阀10a、IOn构成，如后所述，利用压力式流量控制部Ia将在气体供给主管8内流通的过程气体流量Q自动控制为设定流量。
[0047]另外，并列地连结的各分支管路9a、9n内的分支管路开闭阀10a、10n的开闭通过来自压力式流量控制部Ia的开闭控制信号0da、0dn来控制，如图中的时间图TM所示，在各自依次打开一定时间之后封闭。即，各分支管路开闭阀10a、IOn不会同时变为打开状态，始终仅有任一分支管路开闭阀打开，其他分支管路开闭阀保持为封闭状态。其结果，与Q/n相当的流量的过程气体分流供给到连接于各分支管路的处理腔CHa、CHn。
[0048]图2是本发明所涉及的半导体制造装置的气体分流供给装置的第一实施方式的构成说明图，该气体分流供给装置的主要部分由与以前的压力式流量控制装置相当的压力式流量控制部Ia构成。
[0049]此外，在图2中，3为操纵阀，4为温度传感器，5为压力传感器，6为节流孔，7为形成压力式流量控制部Ia的运算控制部。另外，由于压力式流量控制部Ia的构成是公知的，故在此省略其说明。
[0050]所述各分支管路开闭阀10a、10n为常闭(normal close)型的电磁开闭阀或压电元件驱动阀，通过通电来开阀，并且通过使驱动电压消失来利用弹簧的弹性力闭阀。
[0051]此外,在电磁开闭阀的情况下,在气体压力IMPa以及口径1mm的情况下,至少能够以0.005秒以下的高速使阀从全闭到全开，而且，优选地，能够在0.005秒以下使阀从全开到全闭。
[0052]在本实施方式中，在电磁开闭阀中，使用国际公开编号W098/25062号所公开的株式会社富士金产的螺线管开闭型电磁阀，或者，在压电元件驱动阀中，使用日本特开2008-249002号所公开的株式会社富士金产的压电兀件驱动型电气控制阀。此外，由于电磁开闭阀以及压电元件驱动阀本身是公知的，故省略详细说明。
[0053]图3是本发明所涉及的半导体制造装置的气体分流供给装置的第二实施方式的构成说明图，该气体分流供给装置I由压力式流量控制部Ia和热式流量控制部Ib这两部分构成。
[0054]S卩，该气体分流供给装置I由以下部件构成:形成热式流量控制部Ib的热式流量传感器部2、形成压力式流量控制部Ia的操纵阀3、温度传感器4、压力传感器5、节流孔6、形成压力式流量控制部Ia的运算控制部7a以及热式流量控制部Ib的运算控制部7b的运算控制部7、气体供给主管8等，在流通过节流孔6的气体处于临界膨胀条件下时，例如为
02、N2气体且节流孔6的上游侧压力P1和下游侧压力P2处于P1A32 > 2的关系时，由压力式流量控制部Ia来进行总流量Q的流量控制，并且根据来自压力式流量控制部Ia的开闭控制信号Oda、Odn，各分支管路开闭阀10a、10n的开闭如图1的时间图TM所示，各自在依次打开一定时间之后封闭。
[0055]上述各分支管路开闭阀10a、10n不会同时变为打开状态，始终仅有任一分支管路开闭阀打开，其他分支管路开闭阀保持为封闭状态。其结果，与Q/n相当的流量的过程气体Qa、Qn分流供给到连接于各分支管路的处理腔CHa、CHn。
[0056]另外，在流通过节流孔6的气体处于偏离临界膨胀条件的状态时，由热式流量控制部Ib进行过程气体流量Qn的流量控制，并且各分支管路开闭阀10a、1n与上述同样地按照图1的时间图TM各自依次打开一定时间之后封闭，从而流量Qa、Qn的分流气体供给到各腔 CHa、CHn。
[0057]图4是本发明的第三实施方式所涉及的构成说明图，除了所述第二实施方式中的热式流量传感器2的位置朝操纵阀3的上游侧移动这一点之外，其他构成与第一图的情况完全相同。
[0058]此外，在所述图3以及图4中，3a是压电型阀驱动部，8是气体供给主管，9a、9n是分支管路，10a、1n是分支管路开闭阀，11是过程气体入口，11a、Iln是分流气体出口，12是吹扫气体入口，13是信号输入输出端子，F是过滤器，14a、14η是自动开闭阀，15是过程气体，15a是自动开闭阀，16是吹扫气体,16a是自动开闭阀，17是输入输出信号。
[0059]图5示出在本发明中使用的气体分流供给装置的第一实施例，气体分流供给装置I将压力式流量控制部Ia作为主体而构成。
[0060]另外，图6示出在本发明中使用的气体分流供给装置的第二实施例，气体分流供给装置I由压力式流量控制部Ia和热式流量控制部Ib这两个部分构成。
[0061]所述压力式流量控制部Ia由操纵阀3、温度传感器4、压力传感器5、多个节流孔6和形成运算控制部7的压力式流量运算控制部7a构成。
[0062]另外，所述热式流量控制部Ib由热式流量传感器2和形成运算控制部7的热式流量运算控制部7b构成。
[0063]如上所述，所述压力式流量控制部Ia由操纵阀3、温度传感器4、压力传感器5、节流孔6以及压力式流量运算控制部7a等构成，从输入端子7?输入流量设定信号，另外，从输出端子7a2输出由压力式流量控制部Ia运算的流通过节流孔6的总过程气体流量(即，流通过气体供给主管8的过程气体流量Q)的流量输出信号。
[0064]此外，由于在本实施例中设分流供给路径为两个，故设有2个分支管路开闭阀10a、10η，但是分流供给路径的数量(即分支管路开闭阀数)通常为2个以上。
[0065]另外，各分支管路开闭阀10a、10n的口径、其打开时间，即图1的时间图TM根据所需要的对各处理腔CHa、CHn的气体供给流量来适当地决定，但优选为使各分支管路开闭阀10a、1n的口径相同，以对各处理腔CHa、CHn供给相同流量的分流气体Qa、Qn的构成。
[0066]使用所述节流孔6的压力式流量控制部Ia本身是作为日本特许第3291161号等周知的技术，基于利用压力检测传感器5检测到的压力，利用压力式流量运算控制部7a运算在临界膨胀条件下流通过节流孔的流体流量，并对操纵阀3的阀驱动部3a输出与从输入端子7&1输入的设定流量信号与所述运算的流量信号之差成比例的控制信号Pd。
[0067]此外，由于压力式质量流量控制部la、其流量运算控制部7a的构成是公知的，故在此省略其详细说明。
[0068]另外，在该压力式流量控制部Ia当然设有公知的零点调整机构、流量异常检测机构、气体种类转换机构(CF值转换机构)等各种附属机构。
[0069]而且，在图5以及图6中，11为过程气体入口，11a、Iln为分流气体出口，8为器械本体内的气体供给主管。
[0070]构成所述气体分流供给装置I的热式流量控制部Ib由热式流量传感器2和热式流量运算控制部7b构成，在热式流量运算控制部7b各自设有输入端子Tb1以及输出端子7b2。而且,从输入端子Tb1输入流量设定信号,从输出端子7b2输出由热式流量传感器2检测到的流量信号(实际流量信号)。
[0071]此外，由于热式流量控制部Ib本身是公知的，故在此省略其详细说明。另外，在本实施例中，作为热式流量运算控制部lb，使用搭载于株式会社富士金产的FCS-T1000系列的热式流量运算控制部。
[0072]另外，图6虽未示出，但当然能够在热式流量运算控制部7b与压力式流量运算控制部7a之间适当地进行所述实际流量信号、运算流量信号的输入、输出，监视两者的异同及其差异的大小，或者在两者之差超过一定值的情况下发出警告等。
[0073]图7示出本发明的气体分流供给装置I的第三实施例，操纵阀3和热式流量传感器2的安装位置与所述实施例1的气体分流供给装置的情况相反。
[0074]另外，虽然在图6以及图7中未图示，但还能够构成为在节流孔6下游侧另外设置压力传感器，监视流通过节流孔6的流体是否处于临界膨胀条件下并发送警报，或者将流量控制从压力式流量控制部Ia自动切换为基于热式流量控制部Ib的控制。
[0075]而且，当然，各分流管路开闭阀10a、10n根据来自运算控制部7的信号而适当地被开闭驱动。
[0076]在所述图3以及图4的实施方式中，通过试验确认了，虽然各自调换了热式流量传感器2和操纵阀3的位置，但为了减少过程气体15的供给源侧的压力波动等的影响以进行更高精度的流量控制，采用将热式流量传感器2设于操纵阀3下游侧的构成(图3以及图5)更为理想。
[0077]另外，在图1~图7的实施方式以及实施例中，通过试验确认了，虽然使温度传感器4以及压力传感器5的安装位置(检测位置)各自变化，但几乎没有因温度传感器4、压力传感器5的安装位置引起的流量控制精度等的波动，因而温度传感器4的安装位置若为操纵阀3或热式流量传感器2的下游侧，则可以是气体供给主管8的任意位置。
[0078]而且，在所述图5至图7中，操纵阀3、温度传感器4、压力传感器5、节流孔6、热式流量传感器2、气体供给主管8、分支管路9a、9n、分支管路开闭阀10a、10η、过程气体入口
11、分流气体出口 IlaUln等以各自独立的状态示出，但现实中在一个机体本体(省略图示)，一体地形成并且组装固定有形成压力式流量控制部Ia以及热式流量控制部Ib的上述各部件。
[0079]接着，说明本发明的气体分流供给装置的动作。参照图3至图7，首先利用吹扫气体16进行气体分流供给装置I内部的吹扫处理，在其结束时，使开闭阀15a、16a关闭，使分支管路开闭阀10a、10n打开，利用连接于各腔CHa、CHn的真空泵等(未图示)来进行CHa、CHn内的减压。另外，从运算控制部7的压力式流量运算控制部7a的输入端子7?输入设定流量信号，并且向热式流量运算控制部7b的输入端子了匕也输入既定的设定流量信号。
[0080]之后，使过程气体供给侧的开闭阀15a打开，并且使压力式流量运算控制部7a动作，从而打开操纵阀3，从分流气体出口 IlaUln通过气体供给主管8、分流管路开闭阀10a、10η、节流孔6a、6n对各处理腔CHa、CHn供给与设定流量信号对应的总流量Q = Qa + Qn的分流气体。
[0081]此外,节流孔6的口径基于节流孔I次侧压力P1和所需流量Q = Qa、Qn来预先决定，通过利用操纵阀3的开度调整来控制节流孔I次侧压力P1,总流量Q = Qa + Qn被流量控制为设定流量。
[0082]另外，本发明所涉及的气体分流供给装置I主要用于对多个进行相同处理的处理腔CHa、CHn供给过程气体的情况。因此，所述分流管路开闭阀10a、10n的口径通常选定为同一口径。另外，各分流管路开闭阀10a、10n的时间图TM中的阀打开时间根据对处理腔CHa、CHn的所需气体分流供给量来适当地设定。
[0083]在临界膨胀条件在所述节流孔6的一次侧压力P1与二次侧压力P2之间成立的情况下，利用压力式流量控制部Ia来进行流量控制。另外，热式流量控制部Ib在必要的情况下动作，进行在气体供给主管8内流通的过程气体Q的实际流量的检查、显示等。
[0084]另一方面，在根据处理腔CHa、CHn侧的压力条件等，流通过节流孔6的过程气体流变为所述临界膨胀条件外的状态(P1A32 ( 2)的情况下，从基于压力式流量控制部Ia的流量控制自动切换至基于热式流量控制部Ib的流量控制，通过热式流量运算控制部7b代替压力式流量运算控制部7a动作来进行过程气体流量的控制。
[0085]其结果，即使流通过节流孔6的过程气体流变为临界膨胀条件外的状态，也能够与所述P1A32的压力条件无关地进行高精度的流量控制。
[0086]另外，在上述各实施例等中，说明了对多个各分流管路9a、9n全部供给过程气体流，但当然也能够仅对必要的分流管路供给气体。
[0087]而且，在上述各实施例等中，虽然为设置压力式流量控制部Ia和热式流量控制部Ib双方的构成，但当然能够为删除热式流量控制部Ib且仅具备压力式流量控制部Ia的气体分流供给装置，在该情况下，能够实现气体分流供给装置的进一步的小型紧凑化。
[0088]产业上的利用可能性
本发明不仅能够作为半导体制造装置的气体分流供给设备，还能够广泛地适用于化学品制造装置等的气体分流供给设备。
[0089]符号说明
TM各分支管路开闭阀的动作时间图
CHa、CHn处理腔
Q总过程气体流量
Qa、Qn分流气体
P1节流孔上游侧压力
P2节流孔下游侧压力
Oda、Odn各分支管路开闭阀的开闭控制信号 I半导体制造装置的气体分流供给装置 Ia压力式流量控制部 Ib热式流量控制部 2热式流量传感器 3操纵阀
3a压电型阀驱动部 4温度传感器 5压力传感器 6节流孔 7运算控制部 7a压力式流量运算控制部 7b热式流量运算控制部 8气体供给主管 9a、9n分支管路 1aUOn分支管路开闭阀 11过程气体入口 IlaUln分流气体出口 12吹扫气体入口 13输入输出信号端子 14a、14η开闭阀 15过程气体 15a开闭阀 16吹扫气体16a开闭阀17输入输出信号
【权利要求】
1.一种半导体制造装置的气体分流供给装置，其特征在于，具备:操纵阀(3)，其形成连接于过程气体入口(11)的压力式流量控制部(Ia);气体供给主管(8)，其连通于操纵阀(3)的下游侧；节流孔(6)，其设于操纵阀(3)下游侧的气体供给主管(8);多个分支管路(9a)、(9n)，其并列状地连接于气体供给主管(8)的下游侧；分支管路开闭阀(1a)、(1n)，其间置于各分支管路(9a)、(9n);压力传感器(5)，其设于所述操纵阀(3)与节流孔(6)之间的过程气体通路；分流气体出口(Ila)、(Iln)，其设于所述各分支管路(9a)、(9n)的出口侧；以及运算控制部(7)，在该运算控制部(7)中，输入来自所述压力传感器(5)的压力信号，运算流通过所述节流孔(6)的过程气体的总流量(Q)，对阀驱动部(3a)输出使所述操纵阀(3)朝该运算流量值与设定流量值之差减少的方向开闭动作的控制信号(Pd)，并且对所述分支管路开闭阀(10a)、(1n)输出使各分支管路开闭阀(10a)、(1n)各自依次打开一定时间之后使其封闭的开闭控制信号(Oda)、(Odn)，构成为利用所述压力式流量控制部(Ia)进行流通过节流孔(6)的过程气体的流量控制，并且通过所述分支管路开闭阀(10a)、(1n)的开闭来分流供给过程气体。
2.—种半导体制造装置的气体分流供给装置，其特征在于，具备:操纵阀(3)，其构成连接于过程气体入口(11)的压力式流量控制部(Ia);热式流量传感器(2)，其构成连接于操纵阀(3)下游侧的热式质量控制部(Ib);气体供给主管(8)，其连通于热式流量传感器(2)的下游侧；多个分支管路(9a)、(9n)，其并列状地连接于气体供给主管(8)的下游侧；分支管路开闭阀(10a)、(1n)，其间置于各分支管路(9a)、(9n);节流孔(6)，其设于所述操纵阀(3)下游侧的气体供给主管(8);温度传感器(4)，其设于所述操纵阀(3)与节流孔(6)之间的过程气体通路附近；压力传感器(5)，其设于所述操纵阀(3)与节流孔(6)之间的过程气体通路；分流气体出口(11a)、(IIn)，其设于所述分支管路(9a)、(9n)的出口侧；以及运算控制部(7)，其 包括压力式流量运算控制部(7a)和热式流量运算控制部(7b)，在该压力式流量运算控制部(7a)中输入来自所述压力传感器(5)的压力信号以及来自温度传感器(4)的温度信号，运算流通过所述节流孔(6)的过程气体的总流量(Q)，并且对阀驱动部(3a输出使所述操纵阀(3)朝运算的流量值与设定流量值之差减少的方向开闭动作的控制信号(Pd)且对所述分支管路开闭阀(10a、(10η输出使各分支管路开闭阀(10a、(10η各自依次打开一定时间之后使其封闭的开闭控制信号(Oda)、(Odn)，在该热式流量运算控制部(7b)中输入来自所述热式流量传感器(2)的流量信号(2c)，根据该流量信号(2c)运算并且显示流通过气体供给主管(8)的过程气体的总流量(Q)，构成为在流通过所述节流孔(6)的过程气体流为满足临界膨胀条件的气体流时，利用所述压力式流量控制部(Ia)来进行过程气体的流量控制，另外，在过程气体流为不满足临界膨胀条件的气体流时，利用所述热式质量流量控制部(Ib)来进行过程气体的流量控制，并且，利用所述分支管路开闭阀(10a)、(1n)的开闭来分流供给过程气体。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的半导体制造装置的气体分流供给装置，其中，使多个所述分支管路开闭阀(10a)、(1n)的打开时间相同，并对各分支管路(9a)、(9n)供给相同流量的过程气体(Qa)、(Qn)。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的半导体制造装置的气体分流供给装置，其中，仅使过程气体流通到多个分支管路(9a)、(9n)之中的任意分支管路。
5.根据权利要求1所述的半导体制造装置的气体分流供给装置，其中，使操纵阀(3)、节流孔(6)、压力传感器(5)、温度传感器(4)、分支管路(9a)、(9n)、分支管开闭阀(10a)、(1n)、气体供给主管(8) —体地组装并形成于一个机体。
6.根据权利要求2所述的半导体制造装置的气体分流供给装置，其中，使操纵阀(3)、热式流量传感器(2)、节流孔(6)、压力传感器(5)、温度传感器(4)、气体供给主管(8)、分支管路(9a)、(9n)、分支管路开闭阀(1a)、(1n) —体地组装并形成于一个机体。
7.根据权利要求2所述的半导体制造装置的气体分流供给装置，其中，构成为利用压力式流量控制部(Ia)来进行过程气体的流量控制，并且利用热式流量控制部(Ib)来显示过程气体的实际流量。
8.根据权利要求2所述的半导体制造装置的气体分流供给装置，其中，将压力传感器(5)设于操纵阀(3)的出口侧与热式流量传感器(2)的入口侧之间。
9.根据权利要求2所述的半导体制造装置的气体分流供给装置，其中，采用如下运算控制部(7)，若利用压力式流量运算控制部(7a)运算的流体流量与利用热式质量运算控制部(7b)运算的流体流量之差超过设定值则该运算控制部(7)进行警报显示。
【文档编号】G05D11/03GK104081304SQ201280068410
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2012年10月17日 优先权日:2012年1月30日
【发明者】西野功二, 土肥亮介, 池田信一, 平田薰, 森崎和之 申请人:株式会社富士金
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