CN112286238A - 气体供给系统、基板处理系统及气体供给方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种气体供给系统、基板处理系统及气体供给方法，为了控制多个气体并执行工艺而进行了改进。向基板处理装置的腔室供给气体的气体供给系统，具备：第1流路，连接第1气体的第1气源与腔室；第2流路，连接第2气体的第2气源与第1流路；控制阀，设置于第2流路，并将第2气体的流量控制为规定量；节流孔，设置于控制阀的下游且为第2流路的末端；开闭阀，设置于第1流路与第2流路的末端的连接部位，并控制从节流孔的出口向第1流路供给的第2气体的供给定时；排气机构，连接于第2流路中控制阀与节流孔之间的流路，并排出第2气体；及控制器，使控制阀、开闭阀及排气机构动作。

Description

气体供给系统、基板处理系统及气体供给方法
本申请为中国申请号201710555971.6发明名称为“气体供给系统、基板处理系统及气体供给方法”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种气体供给系统、基板处理系统及气体供给方法。
背景技术
在专利文献1中公开有压力式流量控制装置。压力式流量控制装置具备：将气体的流量控制为规定量的控制阀；设置于控制阀的下游的节流孔；配置于控制阀与节流孔之间的温度传感器及压力传感器；以及根据传感器检测值及目标值控制控制阀的开闭量的控制电路。在压力式流量控制装置中，通过控制电路运算根据传感器检测值进行了温度校正的流量。并且，通过控制电路对所运算的流量与目标值进行比较，从而以差值变小的方式控制控制阀。
专利文献1：国际公开第2015/064035号
然而，在基板处理工艺中，有时使用多个气体进行处理。例如，使多个气源的气体汇合供给至腔室或按步骤切换所利用的气体。
为了实现这种工艺，例如，如图28所示，可设想在控制气体供给源100的气体流量的压力式流量控制装置FC3的下游侧配置开闭阀102，并在选择被混合的气体或切换向腔室供给的气体时利用开闭阀102。并且，例如，如图29所示，可设想相对于第1气体的流路103，使第2气体的流路104在连接部位105汇合，并作为混合气体而供给至腔室。
然而，在图28所示的结构中，在关闭开闭阀102时气体停留在流路103中节流孔101与开闭阀102之间的流路。这种残留气体无法控制压力及流量，因此在打开开闭阀102时，在流量未被控制的状态下向腔室供给气体。并且，在图29所示的结构中，在流路103中流动的第1气体的压力大于在流路104中流动的第2气体的压力的情况下，有可能在第2气体填满开闭阀102A与连接部位105之间的流路为止耗费时间。如此，为了控制多个气体并执行工艺，气体供给系统有待改进。
发明内容
本发明的一个方面所涉及的气体供给系统为向基板处理装置的腔室供给气体的气体供给系统，该气体供给系统具备：第1流路，连接第1气体的第1气源与腔室；第2流路，连接第2气体的第2气源与第1流路；控制阀，设置于第2流路，并将第2气体的流量控制为规定量；节流孔，设置于控制阀的下游且为第2流路的末端；开闭阀，设置于第1流路与第2流路的末端的连接部位，并控制从节流孔的出口向第1流路供给的第2气体的供给定时；排气机构，连接于第2流路中控制阀与节流孔之间的流路，并排出第2气体；及控制器，使控制阀、开闭阀及排气机构动作。
在该气体供给系统中，节流孔设置于控制阀的下游且为第2流路的末端，开闭阀设置于第1流路与第2流路的末端的连接部位。即，在第1流路与第2流路的末端的连接部位配置有节流孔及开闭阀，因此能够对从节流孔至开闭阀为止的流路进行最小化。由此，能够避免在打开开闭阀时停留在从节流孔至开闭阀为止的流路的气体在未被流量控制的状态下供给至腔室。而且，开闭阀设置于第1流路与第2流路的末端的连接部位，因此能够对从开闭阀至连接部位为止的流路进行最小化。由此，即使在第1流路中流动的气体的压力大于在第2流路中流动的气体的压力的情况下，也能够避免第2气体填满开闭阀与连接部位之间的流路为止耗费时间的情况。而且，排出第2气体的排气机构连接于第2流路中控制阀与节流孔之间的流路，因此例如，关闭开闭阀且使排气机构作动，从而能够在停止向腔室的供给的状态下用规定的目标压力的气体填满控制阀与节流孔之间的流路。因此，能够省略从打开开闭阀至用规定的目标压力的气体填满控制阀与节流孔之间的流路为止的时间，因此响应性优异。
在一实施方式中，开闭阀可以具有密封部件，该密封部件在进行关闭控制时以密封节流孔的出口的方式按压于节流孔，在进行打开控制时从节流孔分离。通过如此构成，能够开闭节流孔的出口。
在一实施方式中，开闭阀可以具有：固定支承密封部件的缸体；对缸体沿密封部件按压节流孔的方向弹性施力的施力部件；及使缸体沿与按压的方向相反的方向移动的驱动部。在如此构成的情况下，驱动部使通过施力部件并经由缸体而按压于节流孔的密封部件沿与按压的方向相反的方向移动，从而能够打开节流孔的出口。
在一实施方式中，节流孔及开闭阀也可以配置于比设置在腔室的进气块更靠下游侧。节流孔及开闭阀位于比进气块更靠下游侧，即比进气块更靠腔室侧，从而与位于比进气块更靠上游侧的情况相比，能够在更接近腔室的位置进行气体的控制。因此，能够提高向腔室供给的气体的响应性。
在一实施方式中，节流孔及开闭阀可以配置于比设置在腔室的进气块更靠上游侧。在如此构成的情况下，能够对位于从控制阀至开闭阀为止的构成要件进行单元化，因此容易管理各构成要件。
在一实施方式中，排气机构可以具有：小排气流路，连接于第2流路且成为第1排气量；大排气流路，连接于第2流路且成为大于第1排气量的第2排气量；及第1排气阀，设置于大排气流路且控制排气定时。在如此构成的情况下，能够按排气流路控制排气定时，因此能够在控制阀与节流孔之间的流路中精确地进行压力调整。
在一实施方式中，排气机构还可以具有设置于小排气流路且控制排气定时的第2排气阀。在如此构成的情况下，能够按排气流路控制排气定时，因此能够在控制阀与节流孔之间的流路中更精确地进行压力调整。
在一实施方式中，排气机构可以在控制阀与节流孔之间的流路中连接于节流孔侧。在如此构成的情况下，与排气机构在控制阀与节流孔之间的流路中连接于控制阀侧的情况相比，能够降低压力调整的误差。
在一实施方式中，也可以为如下：气体供给系统还具备压力检测器，该压力检测器检测第2流路中控制阀与节流孔之间的流路中的第2气体的压力，压力检测器在控制阀与节流孔之间的流路中位于节流孔侧，控制阀根据压力检测器的检测结果控制第2气体的流量。在如此构成的情况下，与压力检测器在控制阀与节流孔之间的流路中位于控制阀侧的情况相比，能够降低流量调整的误差。
在一实施方式中，也可以为如下：气体供给系统还具备温度检测器，该温度检测器检测第2流路中控制阀与节流孔之间的流路中的第2气体的温度，温度检测器在控制阀与节流孔之间的流路中位于节流孔侧，控制阀根据温度检测器的检测结果控制第2气体的流量。在如此构成的情况下，与温度检测器在控制阀与节流孔之间的流路中位于控制阀侧的情况相比，能够降低流量调整的误差。
在一实施方式中，在以目标供给定时向第1流路供给目标流量的第2气体的情况下，控制器可以在成为目标供给定时为止的规定期间内，在关闭开闭阀且使排气机构动作的状态下，控制控制阀而使目标流量的第2气体流通，在成为目标供给定时时打开开闭阀。通过如此构成，能够省略从打开开闭阀至用规定的目标压力的气体填满控制阀与节流孔之间的流路为止的时间，因此响应性优异。
在一实施方式中，也可以为如下：气体供给系统还具备获取控制阀的控制值的控制部，控制阀具有：阀芯；阀座；及与控制电压相应地伸展，且通过使阀芯与阀座靠近或分离而进行控制阀的开闭的压电元件，控制部根据压电元件的控制电压判定开闭阀的开闭。气体的供给动作能够通过控制压力值进行确认，但在始终进行了恒定的流量输出的情况下，很难进行气体供给的正常动作判断。还可以设想在开闭阀的致动器中设置磁接近传感器等来判定开闭阀的开闭的方式，但组件件数增加，从而结构变得复杂。在该气体供给系统中，控制阀的压电元件以追踪开闭阀的开闭的方式动作。因此，通过使用控制阀的压电元件的控制电压，能够简单地判定阀门的开闭。
在一实施方式中，控制部可以对所获取的控制电压与预先确定的控制电压的基准值进行比较，根据比较结果输出警报。通过如此构成，能够在开闭阀不进行预先确定的动作时输出警报。
本发明的另一方面所涉及的基板处理系统具备上述气体供给系统，能够使用上述气体供给系统处理基板。
本发明的另一方面所涉及的气体供给方法为使用气体供给系统向基板处理装置的腔室供给气体的气体供给方法，该气体供给系统具备：第1流路，连接第1气体的第1气源与腔室；第2流路，连接第2气体的第2气源与第1流路；控制阀，设置于第2流路，并将第2气体的流量控制为规定量；节流孔，设置于控制阀的下游且第2流路的末端；开闭阀，设置于第1流路与第2流路的末端的连接部位，并控制从节流孔的出口向第1流路供给的第2气体的供给定时；排气机构，连接于第2流路中控制阀与节流孔之间的流路，并排出第2气体；及控制器，使控制阀、开闭阀及排气机构动作，该气体供给方法具备：准备步骤，在关闭开闭阀且使排气机构动作的状态下，控制控制阀而使目标流量的第2气体流通；及供给步骤，在进行准备步骤的过程中成为目标供给定时时，打开开闭阀，并向第1流路供给目标流量的第2气体。
根据本发明的另一方面所涉及的气体供给方法，发挥与上述气体供给系统相同的效果。
发明效果
根据本发明的各种方面及实施方式，能够提供一种为了控制多种气体并执行工艺而进行改进的气体供给系统。
附图说明
图1为第1实施方式所涉及的气体供给系统的概要图。
图2为示意地表示开闭阀的剖视图。
图3为示意地表示开闭阀的下部结构的图。
图4为示意地表示第1实施方式所涉及的基板处理系统的剖视图。
图5为表示第1气体用二次阀门及第2气体用开闭阀的开闭定时的图。
图6为表示通过第2气体用控制阀、开闭阀及排气阀的第2气体的流量的图。
图7为第2实施方式所涉及的气体供给系统的概要图。
图8为表示通过第2气体用控制阀、开闭阀及排气阀的第2气体的流量的图。
图9为第3实施方式所涉及的气体供给系统的概要图。
图10为表示多个开闭阀的开闭定时的一例的图。
图11为表示多个开闭阀的开闭定时的另一例的图。
图12为对制法及向与制法对应的控制电路的输入进行说明的图。
图13为对相对于输入的阀门的开闭控制的一例进行说明的图。
图14为对相对于输入的阀门的开闭控制的另一例进行说明的图。
图15为对相对于输入的阀门的开闭控制的另一例进行说明的图。
图16为第4实施方式所涉及的气体供给系统的概要图。
图17为表示控制阀的结构的一例的图。
图18为对开闭阀的开闭确认进行说明的图。
图19为对压力检测器的检测位置对流量控制带来的影响进行评价时的系统概要图。
图20为在图19的系统结构中进行评价的评价结果。
图21为对压力检测器的检测位置对流量控制带来的影响进行评价时的系统概要图。
图22为在图21的系统结构中进行评价的评价结果。
图23为对温度检测器的检测位置对流量控制带来的影响进行评价时的系统概要图。
图24为在图23的系统结构中进行评价的评价结果。
图25为以图24的25℃的数据为基准对图24的图表进行变换的结果。
图26为表示对针对流量控制带来的影响进行评价的构成要件的概要图。
图27为图26所示的各构成要件的评价结果。
图28为现有的气体供给系统的概要图。
图29为现有的气体供给系统的概要图。
标号说明
1、1A、1B、1C-气体供给系统，10-等离子体处理装置(基板处理装置)，12-腔室，51-排气装置，C1-控制器，55-进气块，U1-单元，U2-单元，74-密封部件，76-缸体，78-施力部件，81-驱动部，126-压电元件，128d-阀座，130-阀芯，C2-控制电路(控制部)，E、EA、EB-排气机构，EL-排气流路，EL1-小排气流路，EL2-大排气流路，GS1-第1气源，GS2-第2气源，GS3-第3气源，L1-第1流路，L2-第2流路，L3-第3流路，PP1、PP2、PP3、PP4、PP5-连接部位，FC1、FC3-压力式流量控制装置，OL1、OL2、OL3、OL5-节流孔，VL2、VL5-开闭阀，PM-压力检测器，TM-温度检测器，L21-末端，VL1、VL41、VL7-控制阀，VL3、VL4-排气阀。
具体实施方式
以下，参考附图对各种实施方式进行详细说明。在各附图中，对相同或相应部分标注相同的符号。
[第1实施方式]
图1为第1实施方式所涉及的气体供给系统1的概要图。图1所示的气体供给系统1为向基板处理装置的腔室12供给气体的系统。气体供给系统1具备第1流路L1及第2流路L2。第1流路L1连接第1气体的第1气源GS1与腔室12。第2流路连接第2气体的第2气源GS2与第1流路L1。第2流路L2在连接部位PP1与第1流路L1汇合。第1流路L1及第2流路L2例如由配管形成。第1气体可以以大于第2气体的大流量供给至腔室12。第1气体及第2气体是任意的气体。作为一例，第1气体可以为载气。载气例如为Ar气体、N2气体等。
在第1流路L1中的第1气源GS1的下游侧且为与第2流路L2的连接部位的上游侧可以配置有压力式流量控制装置FC1。在压力式流量控制装置FC1的上游侧设有未图示的一次阀门，在压力式流量控制装置FC1的下游侧设有未图示二次阀门。压力式流量控制装置FC1具有控制阀、压力检测器、温度检测器及节流孔等。控制阀设置于一次阀门的下游。节流孔设置于控制阀的下游且为二次阀门的上游。并且，压力检测器以测量控制阀与节流孔之间的流路中的压力的方式构成，温度检测器以测量控制阀与节流孔之间的流路中的温度的方式构成。压力式流量控制装置FC1根据通过压力检测器及温度检测器测量的压力及温度控制控制阀，从而调整节流孔的上游的流路的压力。在节流孔的上游侧压力P1与下游侧压力P2之间保持有P1/P2≥约2的所谓临界膨胀条件的情况下，在节流孔中进行流通的气体流量Q成为Q＝KP1(其中K为常数)，并且在没有满足临界膨胀条件的情况下，在节流孔中进行流通的气体流量Q成为Q＝KP2 m(P1-P2)n(其中K、m、n为常数)。因此，能够通过控制上游侧压力P1而以高精度控制气体流量Q，而且，即使控制阀的上游侧气体的压力大幅发生变化，也能够发挥控制流量值几乎不发生变化的优异的特性。第1气源GS1的第1气体通过压力式流量控制装置FC1而其流量得到调整，且通过与第2流路L2的连接部位PP1后供给至腔室12。
在第2流路L2中的第2气源GS2的下游侧依次配置有控制阀VL1、节流孔OL1及开闭阀VL2。
控制阀VL1设置于第2流路L2且将第2气体的流量控制为规定量。控制阀VL1具有与压力式流量控制装置FC1所具备的控制阀相同的功能。控制阀VL1与节流孔OL1之间的流路的压力及温度可以通过压力检测器PM及温度检测器TM检测。
压力检测器PM检测第2流路L2中控制阀VL1与节流孔OL1之间的流路中的第2气体的压力。压力检测器PM可以位于控制阀VL1与节流孔OL1之间的流路中的节流孔OL1侧。即，压力检测器PM与节流孔OL1之间的流路的长度可以短于控制阀VL1与压力检测器PM之间的流路的长度。在控制阀VL1与节流孔OL1之间的流路中，压力检测器PM位于节流孔OL1侧，从而与位于控制阀侧的情况相比，能够降低流量调整的误差。
温度检测器TM检测第2流路L2中控制阀VL1与节流孔OL1之间的流路中的第2气体的温度。温度检测器TM可以在控制阀VL1与节流孔OL1之间的流路中位于节流孔OL1侧。即，温度检测器TM与节流孔OL1之间的流路的长度可以短于控制阀VL1与温度检测器TM之间的流路的长度。在控制阀VL1与节流孔OL1之间的流路中，温度检测器TM位于节流孔OL1侧，从而与位于控制阀侧的情况相比，能够降低流量调整的误差。
控制阀VL1根据压力检测器PM及温度检测器TM的检测结果控制第2气体的流量。作为更具体的一例，控制电路C2确定控制阀VL1的动作。控制电路C2输入通过压力检测器PM检测的压力及通过温度检测器TM检测的温度，并进行所检测的压力的温度校正及流量运算。并且，控制电路C2对所设定的目标流量及所计算的流量进行比较，从而以差值变小的方式确定控制阀VL1的动作。另外，在第2气源GS2与控制阀VL1之间可以设有一次阀门。
节流孔OL1设置于控制阀VL1的下游且为第2流路L2的末端L21。节流孔OL1具有与压力式流量控制装置FC1所具备的节流孔相同的功能。开闭阀VL2设置于第1流路L1与第2流路L2的末端L21的连接部位PP1，并控制从节流孔OL1的出口向第1流路L1供给的第2气体的供给定时。开闭阀VL2具有使第1气体通过且控制第2气体的供给定时的功能。对开闭阀VL2的结构的详细内容进行后述。第2气源GS2的第2气体通过控制阀VL1及节流孔OL1而其流量得到调整，且在与第1流路L1的连接部位PP1通过开闭阀VL2的打开动作供给至第1流路L1，并通过第1流路L1后供给至腔室12。
气体供给系统1具备连接于第2流路L2中控制阀VL1与节流孔OL1之间的流路的、排出第2气体的排气机构E。排气机构E经由排气流路EL连接于第2流路L2。排气流路EL连接于第2流路L2中控制阀VL1与节流孔OL1之间的连接部位PP2。排气机构E可以在控制阀VL1与节流孔OL1之间的流路中连接于节流孔OL1侧。即，连接部位PP2与节流孔OL1之间的流路的长度短于控制阀VL1与连接部位PP2之间的流路的长度。在控制阀VL1与节流孔OL1之间的流路中，排气机构E连接于节流孔OL1侧，从而与连接于控制阀VL1侧的情况相比，能够降低压力调整的误差。
排气机构E可以具备节流孔OL2及排气阀VL3(第2排气阀的一例)。节流孔OL2具有与压力式流量控制装置FC1所具备的节流孔相同的功能。另外，将具备节流孔OL2的排气流路EL还称为小排气流路。排气流路EL连接于对腔室12进行排气的排气装置51。另外，排气流路EL可以连接于其他排气装置。排气阀VL3设置于排气流路EL且可以控制排气定时。在排气阀VL3被打开的情况下，存在于控制阀VL1与节流孔OL1之间的流路的第2气体中在节流孔OL2中被流量控制的第2气体从排气流路EL排出。
气体供给系统1具备使控制阀VL1、开闭阀VL2及排气机构E动作的控制器C1。控制器C1为具备处理器、存储部、输入装置及显示装置等的计算机。控制器C1输入存储于存储部的制法，并向使控制阀VL1动作的控制电路C2输出信号。并且，控制器C1输入存储于存储部的制法，并控制开闭阀VL2的开闭动作。并且，控制器C1输入存储于存储部的制法，并控制排气机构E。例如，控制器C1可以经由控制电路C2使排气阀VL3动作。
节流孔OL1及开闭阀VL2可以配置于比设置在腔室12的进气块55更靠下游侧。例如，进气块55配置于第1流路L1中的压力式流量控制装置FC1的下游侧且为与第2流路L2的连接部位PP1的上游侧。同样地，进气块55配置于控制阀VL1与节流孔OL1之间。进气块55在其内部形成有流路，且连接进气块55的上游侧的配管与进气块55的下游侧的配管或腔室12。进气块55对腔室12进行大气释放时被切断，且使所连接的配管分割或使腔室12与配管分离。另外，在比进气块55更靠下游侧(腔室12侧)，可以排气至大气以下。并且，第1流路的进气块55可以为与第2流路的进气块55相同的部件，也可以为不同部件。在比进气块55更靠下游侧，即在比进气块55更靠腔室12侧具有节流孔OL1及开闭阀VL2，从而与位于比进气块55更靠上游侧的情况相比，能够在更接近腔室12的位置进行气体的控制。因此，能够提高向腔室12供给的气体的响应性。
以进气块55为基准，设置于第2气源GS2侧的控制阀VL1及控制电路C2可以被单元化(图中的单元U1)。以进气块55为基准，设置于腔室12侧的节流孔OL1及开闭阀VL2可以被单元化(图中的单元U2)。单元化是指作为1个构成要件而被一体化。另外，单元U2可以包含压力检测器PM及温度检测器TM。并且，单元U2可以包含后述的排气流路的一部分。
接着，对开闭阀VL2的结构的详细内容进行说明。图2为示意地表示开闭阀VL2的剖视图。开闭阀VL2配置于第1流路L1上。如图2所示，开闭阀VL2具备下部主体部71及上部主体部72。在下部主体部71与上部主体部72之间配置有发挥阀功能的密封部件74。下部主体部71在其内部划分使气体流通的流路。上部主体部72具备使密封部件74动作的构成要件。密封部件74可以由具有挠性的部件构成。密封部件74例如可以为弹性部件、隔板及波纹管等。
下部主体部71在其内部划分成为第1流路L1的一部分的流路。作为具体的一例，下部主体部71具有入口71a及出口71b，且具有从入口71a延伸至出口71b的内部流路71c。下部主体部71在其内部具有第2流路L2的末端L21。即，设置于末端L21的节流孔OL1容纳于下部主体部71的内部。在下部主体部71的内部，第1流路L1与第2流路L2汇合。开闭阀VL2通过密封部件74而开闭第2流路L2的末端L21，从而控制第2气体汇合到第1流路的定时。
作为具体的一例，在内部流路71c内形成有用于支承节流孔OL1的节流孔支承部71d。节流孔支承部71d从内部流路71c的内壁朝向内部流路71c的上部主体部72侧(密封部件74侧)突出。节流孔支承部71d具有入口71e及出口71f，且具有从入口71e延伸至出口71f的内部流路71g。内部流路71g构成第2流路L2的一部分。在作为第2流路L2的末端L21的节流孔支承部71d的出口71f设有节流孔OL1。在节流孔OL1的周围设有比节流孔OL1更朝向上部主体部72侧(密封部件74侧)突出的密封部75。
上部主体部72具有控制密封部件74与节流孔OL1之间的距离的构成要件。作为具体的一例，上部主体部72具有缸体76、施力部件78及驱动部81。
缸体76固定支承密封部件74，且容纳于上部主体部72的内部。例如，缸体76将密封部件74固定于其下端。缸体76具有朝向外侧扩径的突出部76a。缸体76在其内部具有流路76b。在突出部76a的侧面与上部主体部72的内壁之间及比突出部76a更靠下方的缸体76的侧面与上部主体部72的内壁之间设有密封部件79。通过上部主体部72的内壁、缸体76的侧壁、突出部76a的下表面及密封部件79划分空间82。缸体76的流路76b与空间82连通。
施力部件78对缸体76沿密封部件74按压节流孔OL1的方向弹性施力。例如，对缸体76朝下部主体部71侧(节流孔OL1侧)施力。更具体而言，施力部件78对缸体76的突出部76a的上表面，朝向下方赋予作用力。通过施力部件78使密封部件74以密封节流孔OL1的出口73的方式按压于节流孔OL1。如此，通过施力部件78的作用使第2流路关闭(关闭控制)。施力部件78例如由弹性体构成。作为具体的一例，施力部件78为弹簧。
驱动部81使缸体76沿与按压的方向相反的方向移动。驱动部81将空气供给至缸体76的流路76b，并将空气填充于空间82。在填充于空间82的空气的压力大于施力部件78的作用力的情况下，缸体76与密封部件74一同上升。即，通过驱动部81使密封部件74从节流孔OL1分离。如此，通过驱动部81第2流路被打开(打开控制)。
下部主体部71的内部流路71c具有不会通过密封部件74的动作而被堵塞的结构。即，第1流路L1不会通过密封部件74的动作而被堵塞，始终处于连通的状态。图3为示意地表示开闭阀VL2的下部结构的图。如图3所示，内部流路71c以包围节流孔支承部71d的周围的方式被划分。第1气体在密封部件74按压于节流孔OL1时，通过节流孔支承部71d的侧方，在密封部件74从节流孔OL1分离时，通过节流孔支承部71d的侧方及上方。如此，密封部件74不影响第1流路L1的流通而实现第2流路L2的开闭。
以上，在气体供给系统1中，节流孔OL1设置于控制阀VL1的下游且为第2流路L2的末端L21，开闭阀VL2设置于第1流路L1与第2流路L2的末端L21的连接部位PP1。即，在第1流路L1与第2流路L2的末端L21的连接部位PP1配置有节流孔OL1及开闭阀VL2，因此能够对从节流孔OL1至开闭阀VL2为止的流路进行最小化。由此，能够避免在打开开闭阀VL2时停留在从节流孔OL1至开闭阀VL2为止的流路的气体在未被流量控制的状态下供给至腔室。
并且，在气体供给系统1中，开闭阀VL2设置于第1流路L1与第2流路L2的末端L21的连接部位PP1，因此能够对从开闭阀VL2至连接部位PP1为止的流路进行最小化。由此，即使在第1流路L1中流动的气体的压力大于在第2流路L2中流动的气体的压力的情况下，也能够避免第2气体填满开闭阀VL2与连接部位PP1之间的流路为止耗费时间的情况。
而且，在气体供给系统1中，排出第2气体的排气机构E连接于第2流路L2中控制阀VL1与节流孔OL1之间的流路，因此例如，关闭开闭阀VL2且使排气机构E作动，从而能够在停止向腔室12的供给的状态下用规定的目标压力的气体填满控制阀VL1与节流孔OL1之间的流路。因此，能够省略从打开开闭阀VL2至用规定的目标压力的气体填满控制阀VL1与节流孔OL1之间的流路为止的时间，因此响应性优异。
以下，作为具备气体供给系统1的基板处理装置(基板处理系统)，对一实施方式的等离子体处理装置进行说明。图4为示意地表示一实施方式所涉及的等离子体处理装置的图。图4所示的等离子体处理装置10为电容耦合型等离子体处理装置，作为等离子体处理，例如为用于等离子体蚀刻的装置。
等离子体处理装置10具备腔室12。腔室12具有大致圆筒形状。腔室12例如由铝构成，在其内壁面实施有阳极氧化处理。该腔室12被安全接地。并且，在腔室12的侧壁上端以从该侧壁沿上方延伸的方式搭载有接地导体12a。接地导体12a具有大致圆筒形状。并且，在腔室12的侧壁设有基板(以下，称为“晶片W”)的搬入搬出口12g，该搬入搬出口12g通过闸阀54可开闭。
在腔室12的底部上设有大致圆筒状的支承部14。支承部14例如由绝缘材料构成。支承部14在腔室12内从腔室12的底部沿铅垂方向延伸。并且，在腔室12内设有载置台PD。载置台PD被支承部14支承。
载置台PD在其上表面保持晶片W。载置台PD具有下部电极LE及静电卡盘ESC。下部电极LE包含第1板18a及第2板18b。第1板18a及第2板18b例如由铝之类的金属构成，且呈大致圆盘形状。第2板18b设置于第1板18a上，且电连接于第1板18a。
在第2板18b上设有静电卡盘ESC。静电卡盘ESC具有将作为导电膜的电极配置在一对绝缘层或绝缘片之间的结构。在静电卡盘ESC的电极中经由开关23电连接有直流电源22。该静电卡盘ESC通过来自直流电源22的直流电压所产生的库仑力等静电力而吸附晶片W。由此，静电卡盘ESC能够保持晶片W。
在第2板18b的周缘部上以包围晶片W的边缘及静电卡盘ESC的方式配置有聚焦环FR。聚焦环FR用于提高等离子体处理的均匀性而被设置。聚焦环FR例如可以由硅、石英或SiC之类的材料构成。
在第2板18b的内部设有制冷剂流路24。制冷剂流路24构成温度调节机构。制冷剂从设置于腔室12的外部的冷却器单元经由配管26a供给至制冷剂流路24。供给至制冷剂流路24的制冷剂经由配管26b返回冷却器单元。如此，制冷剂以循环的方式供给至制冷剂流路24。通过控制该制冷剂的温度而控制被静电卡盘ESC支承的晶片W的温度。
并且，在等离子体处理装置10设有气体供给管路28。气体供给管路28将来自导热气体供给机构的导热气体，例如将He气体供给至静电卡盘ESC的上表面与晶片W的背面之间。
并且，在等离子体处理装置10设有作为加热元件的加热器HT。加热器HT例如被嵌入第2板18b内。在加热器HT中连接有加热器电源HP。电力从加热器电源HP供给至加热器HT，从而载置台PD的温度得到调整，载置于该载置台PD上的晶片W的温度得到调整。另外，加热器HT可以内置于静电卡盘ESC。
并且，等离子体处理装置10具备上部电极30。上部电极30在载置台PD的上方与该载置台PD相对配置。下部电极LE与上部电极30相互大致平行地设置。在上部电极30与载置台PD之间提供有用于对晶片W进行等离子体处理的处理空间S。
上部电极30经由绝缘性遮蔽部件32被支承于腔室12的上部。在一实施方式中，上部电极30可以以距离载置台PD的上表面即晶片载置面的在铅垂方向上的距离可变的方式构成。上部电极30可以包含顶板34及支承体36。顶板34面向处理空间S，在该顶板34设有多个吐气孔34a。该顶板34可以由硅、氧化硅构成。或者，顶板34可以通过对导电性(例如，铝)母材施以陶瓷涂层而形成。
支承体36装卸自如地支承顶板34，例如可以由铝之类的导电性材料构成。该支承体36可以具有水冷结构。在支承体36的内部设有气体扩散室36a。在气体扩散室36a中连接有气体供给系统1的汇合管(第1流路L1)。
在支承体36形成有连接气体扩散室36a与在该气体扩散室36a的下方延伸的多个吐气孔34a的多个连通孔36b。这种结构的上部电极30构成喷淋头SH。
并且，在等离子体处理装置10中，沿腔室12的内壁装卸自如地设有沉淀挡板46。沉淀挡板46还设置于支承部14的外周。沉淀挡板46防止进行等离子体处理的副产物(沉淀)附着于腔室12，且可以通过对铝材被覆Y2O3等陶瓷而构成。
在腔室12的底部侧且为支承部14与腔室12的侧壁之间设有排气板48。排气板48例如可以通过对铝材被覆Y2O3等陶瓷而构成。在排气板48形成有多个贯穿孔。在该排气板48的下方且为腔室12中设有排气口12e。在排气口12e经由排气管52连接有排气装置50及排气装置51。在一实施方式中，排气装置50为涡轮分子泵，排气装置51为干式真空泵。排气装置50相对于腔室12设置于比排气装置51更靠上游侧。在这些排气装置50与排气装置51之间的配管中连接有气体供给系统1的排气流路EL。在排气装置50与排气装置51之间连接有排气流路EL，从而可抑制从排气流路EL向腔室12内的气体的逆流。
并且，等离子体处理装置10还具备第1高频电源62及第2高频电源64。第1高频电源62为生成等离子体生成用第1高频的电源，生成27～100MHz的频率，在一例中生成40MHz的高频。第1高频电源62经由匹配器66连接于下部电极LE。匹配器66具有用于对第1高频电源62的输出阻抗及负载侧(下部电极LE侧)的输入阻抗进行匹配的电路。
第2高频电源64为生成用于将离子引入晶片W的第2高频即偏置用高频的电源，生成400kHz～13.56MHz的范围内的频率，在一例中生成3.2MHz的第2高频。第2高频电源64经由匹配器68连接于下部电极LE。匹配器68具有用于对第2高频电源64的输出阻抗及负载侧(下部电极LE侧)的输入阻抗进行匹配的电路。
并且，在一实施方式中，图1所示的控制器C1为了在等离子体处理装置10中执行的等离子体处理，控制该等离子体处理装置10的各部。
在该等离子体处理装置10中，能够通过激发供给至腔室12内的气体而生成等离子体。并且，能够通过活性物质处理晶片W。并且，能够通过气体供给系统1，例如将第1气体以第1流量进行供给的同时将第2气体以少于第1流量的第2流量间断且响应性良好地供给至腔室12内。因此，可提高对晶片W交替进行不同的等离子体处理的工艺的处理能力。
接着，对基于气体供给系统1的气体供给方法进行说明。气体供给方法可以通过控制器C1使构成要件进行动作而实现。图5为表示第1气体用二次阀门及第2气体用开闭阀VL2的开闭定时的图。如图5所示，控制器C1打开第1气体用二次阀门。接着，控制器C1在打开第1气体用二次阀门的状态下，开闭阀VL2反复进行开闭。作为这种工艺的一例，第1气体为载气，第2气体为等离子体处理中所需要的处理气体。
气体供给系统1与开闭阀VL2的开闭控制相应地对控制阀VL1及排气阀VL3进行开闭控制。具体而言，在以目标供给定时向第1流路L1供给目标流量的第2气体的情况下，控制器C1在成为目标供给定时为止的规定期间内，在关闭开闭阀VL2且使排气机构E动作的状态下，控制控制阀VL1而使目标流量的第2气体流通，在成为目标供给定时时打开开闭阀。
图6为表示通过第2气体用控制阀VL1、开闭阀VL2及排气阀VL3的第2气体的流量的图。在图6中，利用虚线表示处理工艺的步骤，并示出整个处理工艺的步骤总计为15个的情况。通过开闭阀VL2进行利用图5进行说明的开闭动作，如图6所示，第2气体在开闭阀VL2中间断地进行流通。在图6中，控制器C1在步骤3、5、8及12(目标供给定时的一例)中打开开闭阀VL2。控制器C1在步骤3的上一步骤即步骤2(成为目标供给定时为止的规定期间的一例)中，在关闭开闭阀VL2的状态下，打开控制阀VL1及排气阀VL3，并使排气机构E动作(准备步骤)。即，在步骤2中，通过控制阀VL1的第2气体不供给至第1流路L1而通过排气流路EL后进行排气。此时，第2流路内的气体的压力及流量通过控制阀VL1被控制成设定的目标值。控制器C1能够以任意的方式使控制阀VL1与排气阀VL3同步。例如，在向控制阀VL1的输入流量大于0的情况下，控制器C1可以以打开排气流路EL的排气阀VL3的方式进行控制。在向控制阀VL1的输入流量为0的情况下，控制器C1可以关闭排气流路EL的排气阀VL3。
控制器C1在进行准备步骤的过程中，在成为目标供给定时即步骤3时，打开开闭阀VL2，将目标流量的第2气体供给至第1流路(供给步骤)。如此，关闭开闭阀VL2且使排气机构E作动，从而能够在停止向腔室12的供给的状态下用规定的目标压力的气体填满控制阀VL1与节流孔OL1之间的流路。因此，能够省略从打开开闭阀VL2至用规定的目标压力的气体填满控制阀VL1与节流孔OL1之间的流路为止的时间，因此响应性优异。
[第2实施方式]
第2实施方式所涉及的气体供给系统1A与第1实施方式所涉及的气体供给系统1相比，在代替排气机构E而具备排气机构EA的方面及基于控制器C1的气体供给方法上不同。在第2实施方式中，以与第1实施方式的不同点为中心进行说明，并省略重复说明。
图7为第2实施方式所涉及的气体供给系统1A的概要图。排气机构EA作为排气流路EL具有小排气流路EL1及大排气流路EL2。小排气流路EL1及大排气流路EL2连接于第2流路中控制阀VL1与节流孔OL1之间的流路。小排气流路EL1的排气量小于大排气流路EL2。具体而言，在小排气流路EL1设有节流孔OL2，且将排气量控制成第1排气量。在小排气流路EL1可以设有控制排气定时的排气阀VL3(第2排气阀的一例)。大排气流路EL2以大于第1排气量的第2排气量进行排气。在大排气流路EL2没有设置进行流量控制的设备。在大排气流路EL2可以设有控制排气定时的排气阀VL4(第1排气阀的一例)。排气机构EA与第1实施方式所涉及的排气机构E同样地，可以通过控制器C1并经由控制电路C2进行控制。气体供给系统1A的其他结构与气体供给系统1相同。气体供给系统1A能够适用于等离子体处理装置10。
接着，对基于气体供给系统1A的气体供给方法进行说明。气体供给方法可以通过控制器C1构成要件进行动作而实现。第1气体用二次阀门及第2气体用开闭阀VL2的开闭定时与图5相同。气体供给系统1A与开闭阀VL2的开闭控制相应地对控制阀VL1及排气阀VL3、VL4进行开闭控制。具体而言，在以目标供给定时向第1流路L1供给目标流量的第2气体的情况下，控制器C1在成为目标供给定时为止的规定期间内，在关闭开闭阀VL2且使排气机构EA动作的状态下，控制控制阀VL1且使目标流量的第2气体流通，在成为目标供给定时时打开开闭阀。
图8为表示通过第2气体用控制阀VL1、开闭阀VL2及排气阀VL3、VL4的第2气体的流量的图。另外，仅对有关控制阀VL1的流量，图示出向控制阀VL1的输入流量(输入)与输出流量(输出)。在图8中，利用虚线表示处理工艺的步骤，示出整个处理工艺的步骤总计为15个的情况。通过开闭阀VL2进行利用图5进行说明的开闭动作，如图8所示，由此使第2气体在开闭阀VL2中间断地进行流通。在图8中，控制器C1在步骤3、5、8及12(目标供给定时的一例)中打开开闭阀VL2。控制器C1进行在第1实施方式的气体供给方法中进行说明的准备步骤及供给步骤。
在此，控制器C1以如下方式控制排气机构EA。在向控制阀VL1的输入流量大于0的情况下，控制器C1打开小排气流路EL1的排气阀VL3。在向控制阀VL1的输入流量为0的情况下，控制器C1关闭小排气流路EL1的排气阀VL3。控制器C1利用向控制阀VL1的输入流量与输出流量的关联性，进行大排气流路EL2的排气阀VL4的开闭控制。作为具体的一例，在与输出流量相比输入流量成为规定量以下的情况下，控制器C1打开大排气流路EL2的排气阀VL4，在除此以外的情况下关闭大排气流路EL2的排气阀VL4。在图8中示出，在步骤2及步骤7中表示在与输出流量相比输入流量不是规定量以下的情况，在步骤10及步骤14中表示在与输出流量相比输入流量为规定量以下的情况。如图8所示，控制器C1在步骤10及步骤14中打开大排气流路EL2的排气阀VL4，而增大排气量。如此，能够按排气流路控制排气定时，因此能够在控制阀VL1与节流孔OL1之间的流路中精确地进行压力调整。
[第3实施方式]
第3实施方式所涉及的气体供给系统1B与第1实施方式所涉及的气体供给系统1相比，在还具备使第3气体汇合到第1流路L1的结构的方面及基于控制器C1的气体供给方法上不同。在第3实施方式中，以与第1实施方式的不同点为中心进行说明，并省略重复说明。
图9为第3实施方式所涉及的气体供给系统1B的概要图。气体供给系统1B具备连接第3气体的第3气源GS3与第1流路L1的第3流路L3。
在第3流路L3中的第3气源GS3的下游侧依次配置有控制阀VL41、节流孔OL3及开闭阀VL5。关于控制阀VL41，其结构与控制阀VL1相同，且通过与控制电路C2相同结构的控制电路(未图示)进行控制。关于节流孔OL3，其结构与节流孔OL1相同。开闭阀VL5设置于第1流路L1与第3流路L3的连接部位PP3，且与开闭阀VL2结构相同。关于第3气源GS3的第3气体，其流量通过控制阀VL41及节流孔OL3得到调整，且在与第1流路L1的连接部位PP3通过开闭阀VL5的打开动作供给至第1流路L1，并通过第1流路L1后供给至腔室12。
气体供给系统1B具备连接于第3流路L3中控制阀VL41与节流孔OL3之间的流路的、排出第3气体的排气机构EB。排气机构EB经由排气流路EL3连接于第3流路L3。排气流路EL3连接于第3流路L3中控制阀VL41与节流孔OL3之间的连接部位PP4。排气机构EB与排气机构E结构相同。排气流路EL3在连接部位PP5连接于排气流路EL。另外，排气流路EL3可以连接于其他排气装置。
使上述第3气体汇合到第1流路L1的构成要件可以通过在第1实施方式中进行说明的控制器C1进行控制。节流孔OL3及开闭阀VL5可以配置于比设置在腔室12的进气块55更靠下游侧。以进气块55为基准，设置于腔室12侧的节流孔OL3及开闭阀VL5可以被单元化(图中的单元U3)。另外，单元U3可以包含压力检测器PM及温度检测器TM。并且单元U3可以包含排气流路EL3的一部分。气体供给系统1B的其他结构与气体供给系统1相同。气体供给系统1B能够适用于等离子体处理装置10。
接着，对基于气体供给系统1B的气体供给方法进行说明。气体供给方法可以通过控制器C1使构成要件进行动作而实现。第1气体用二次阀门的开闭定时是任意的。即，可以导入第1气体，也可以不导入第1气体。图10为表示开闭阀VL2、VL5的开闭定时的一例的图。如图10所示，控制器C1使第2气体用开闭阀VL2与第3气体用开闭阀VL5交替地开闭。即，控制器C1周期性地开闭开闭阀VL2、VL5，并且改变开闭的周期。作为这种工艺的一例，第1气体为载气，第2气体及第3气体为等离子体处理中所需要的处理气体。在另一例中，未导入第1气体，而第2气体及第3气体为等离子体处理中所需要的处理气体。图11为表示开闭阀VL2、VL5的开闭定时的另一例的图。如图11所示，控制器C1可以使第2气体用开闭阀VL2与第3气体用开闭阀VL5同步而使其开闭。
接着，对控制器C1读入处理工艺的制法并执行的具体的一例进行说明。制法预先储存于控制器C1的存储部。图12为对制法及向与制法对应的控制电路的输入进行说明的图。如图12的(A)所示，在制法中预先设定有步骤1～步骤8的处理工艺中的Ar气体(第1气体的一例)、O2气体(第2气体的一例)及C4F6气体(第3气体的一例)的流量。在该制法中，在步骤1～步骤8中供给Ar气体作为载气，在步骤3及步骤5中供给O2气体及C4F6气体作为添加气体，在步骤8中供给C4F6气体作为添加气体。若从存储部读入图12的(A)所示的制法，则控制器C1以执行图12的(B)所示的处理工艺的方式向压力式流量控制装置FC1的控制电路及控制阀VL1的控制电路输出信号。
根据制法，在添加气体的供给步骤的上一步骤中，图12的(B)所示的控制工艺被变更为供给与该供给步骤相同流量的添加气体(图中的阴影部分)。具体而言，控制器C1将第2步骤的O2气体的流量由0[sccm]变更为6[sccm]，将第2步骤的C4F6气体的流量由0[sccm]变更为7.5[sccm]。并且，控制器C1将第4步骤的O2气体的流量由0[sccm]变更为6[sccm]，将第4步骤的C4F6气体的流量由0[sccm]变更为7.5[sccm]。而且，控制器C1将第7步骤的C4F6气体的流量由0[sccm]变更为5.5[sccm]。
控制器C1及控制电路根据向与图12的(B)所示的制法对应的控制电路的输入而控制各阀门。对第2气体及第3气体的阀门的控制方法是通用的，因此以下对第2气体的控制方法进行说明，并省略第3气体的控制方法。并且，对于第2气体的控制方法，仅对具有代表性的步骤进行说明。图13为对相对于输入的阀门的开闭控制的一例进行说明的图。图13的(A)表示控制器C1的处理。如图13的(A)所示，控制器C1输入在步骤N中第2气体以流量α[sccm]进行供给的制法。控制器C1作为向与制法对应的控制电路的输入(目标设定)，变更为在步骤N-1中第2气体以流量α[sccm]进行供给。并且，控制器C1确定各步骤的阀门的开闭状态。另外，控制器C1直接控制开闭阀VL2，对于控制阀VL1及排气阀VL3，经由控制阀VL1的控制电路进行间接控制。
在步骤N-2中，控制器C1将控制阀VL1设定为关闭，将开闭阀VL2设定为关闭，将排气阀VL3设定为关闭。在步骤N-1中，控制器C1将控制阀VL1设定为打开，将开闭阀VL2设定为关闭，将排气阀VL3设定为打开。在步骤N中，控制器C1将控制阀VL1设定为打开，将开闭阀VL2设定为打开，将排气阀VL3设定为打开。在步骤N+1中，控制器C1将控制阀VL1设定为关闭，将开闭阀VL2设定为关闭，将排气阀VL3设定为关闭。
并且，在各步骤中，控制器C1以成为设定的动作的方式开闭开闭阀VL2，并且向控制电路输出信号。向控制电路输出的信号包含目标设定流量(输入)、控制阀VL1及排气阀VL3的开闭状态。控制电路根据由控制器C1输入的信号，控制控制阀VL1及排气阀VL3的开闭。
图13的(B)表示输入了信号的控制电路的处理。如图13的(B)所示，在步骤N-2中，控制电路关闭控制阀VL1及排气阀VL3。控制器C1关闭开闭阀VL2。在步骤N-1中，控制电路打开控制阀VL1及排气阀VL3。并且，控制电路以输出流量成为流量α[sccm]的方式控制控制阀VL1(自控)。并且，通过打开排气阀VL3，排气流量通过节流孔被自动控制(自控)。控制器C1关闭开闭阀VL2。如此，在步骤N-1中，在控制阀VL1与节流孔OL1之间的流路第2气体以流量α[sccm]流通。
接下来，在步骤N中，控制电路打开控制阀VL1及排气阀VL3。并且，控制电路以输出流量成为流量α[sccm]的方式控制控制阀VL1(自控)。并且，通过打开排气阀VL3，排气流量通过节流孔被自动控制(自控)。控制器C1打开开闭阀VL2。如此，在步骤N中，在步骤N-1中调整为流量α[sccm]的第2气体供给至第1流路L1。在步骤N+1中，控制电路关闭控制阀VL1及排气阀VL3。控制器C1关闭开闭阀VL2。由此，停止向第2气体的第1流路L1的供给。如此，控制器C1进行在第1实施方式的气体供给方法中进行说明的准备步骤及供给步骤。
图14为对相对于输入的阀门的开闭控制的另一例进行说明的图。图14的(A)表示控制器C1的处理。如图14的(A)所示，控制器C1输入在步骤N中第2气体以流量α[sccm]进行供给且在步骤N+1中第2气体以流量β进行供给的制法。控制器C1作为向与制法对应的控制电路的输入(目标设定)，变更为在步骤N-1中第2气体以流量α[sccm]进行供给。另外，供给步骤即步骤N+1的上一步骤为供给步骤即步骤N，因此不变更在步骤N中设定的流量。即，在连续供给步骤的情况下，仅对初始供给步骤设定准备步骤，在以后的处理中无准备步骤而进行控制。其他的处理与在图13中进行说明的内容相同，根据图14的(A)所示的设定内容，如图14的(B)所示那样执行处理。
图15为对相对于输入的阀门的开闭控制的另一例进行说明的图。图15的(A)表示控制器C1的处理。如图15的(A)所示，控制器C1输入在步骤N中第2气体以流量α[sccm]进行供给且在步骤N+2中第2气体以流量β进行供给的制法。控制器C1作为向与制法对应的控制电路的输入(目标设定)，变更为在步骤N-1中第2气体以流量α[sccm]进行供给且在步骤N+1中第2气体以流量β进行供给。其他的处理与在图13中进行说明的内容相同，根据图15的(A)所示的设定内容，如图15的(B)所示那样执行处理。
以上，气体供给系统1B能够使多个气体汇合到第1流路L1。并且，气体供给系统1B在第2流路L2及第3流路L3各自中进行在第1实施方式的气体供给方法中进行说明的准备步骤及供给步骤，从而能够进行响应性优异的气体供给。
[第4实施方式]
第4实施方式所涉及的气体供给系统1C与第1实施方式所涉及的气体供给系统1相比，在节流孔OL1及开闭阀VL2位于比进气块55更靠上游侧的方面不同。第4实施方式中，以与第1实施方式不同点为中心进行说明，并省略重复说明。
图16为第4实施方式所涉及的气体供给系统1C的概要图。如图16所示，在气体供给系统1C中，第1流路L1与第2流路L2的连接部位PP1位于比进气块55更靠上游侧。气体供给系统1C的其他结构与气体供给系统1相同。
以进气块55为基准，设置于第2气源GS2侧的控制阀VL1、控制电路C2、节流孔OL1及开闭阀VL2可以被单元化(图中的单元U4)。另外，单元U4可以包含压力检测器PM及温度检测器TM。并且，单元U4可以包含排气流路EL的一部分。以上，气体供给系统1C能够对位于从控制阀VL1至开闭阀VL2为止的构成要件进行单元化，因此容易管理各构成要件。
以上，对各种实施方式进行了说明，但并不限定于上述实施方式而可构成各种变形方式。例如，可以组合各实施方式。并且，上述基板处理装置为电容耦合型的等离子体处理装置，但基板处理装置还可以为电感耦合型的等离子体处理装置、利用微波之类的表面波的等离子体处理装置等任意的等离子体处理装置。
并且，在气体供给系统1A、1B中，包含节流孔及开闭阀的单元可以位于比进气块55更靠上游侧。
并且，上述控制阀VL1根据配置于开闭阀VL2的上游侧的压力检测器PM的检测结果进行了动作，但并不限定于此。例如，还可以利用追加的压力检测器的检测结果。追加的压力检测器例如配置于开闭阀VL2的下游侧，且检测第1流路L1的压力。控制电路C2在第2流路L2的压力为第1流路L1的压力的两倍以上的条件下，以减少由压力检测器PM的测定压力值求出的计算流量与设定流量之差的方式控制控制阀VL1。并且，控制电路C2在第2流路L2的压力小于第1流路L1的压力的两倍的条件下，以减少由压力检测器PM的测定压力值与追加的压力检测器的测定压力值之间的差压求出的计算流量与设定流量之差的方式控制控制阀VL1。如此，上述控制阀VL1可以通过差压控制进行动作。并且，追加的压力检测器可以编入图1的单元U2。即，追加的压力检测器可以与节流孔OL1及开闭阀VL2一同被单元化。或者，追加的压力检测器可以编入图16的单元U4。即，追加的压力检测器可以与控制阀VL1、控制电路C2、节流孔OL1及开闭阀VL2一同被单元化。
并且，在上述实施方式中，上述控制阀VL1能够在开闭阀VL2的开闭确认中进行利用。图17为表示控制阀VL1的结构的一例的图。如图17所示，控制阀VL1具有驱动部122。该驱动部122具有控制电路124。在控制电路124中，从上述控制电路C2输入输出流量与设定流量的流量差ΔF。
并且，驱动部122包含压电元件126(piezo element)。压电元件126以在控制阀VL1的开闭动作中移动后述的阀芯130的方式构成。压电元件126与施加电压(控制电压的一例)相应地伸展，通过使后述的阀芯130与阀座128d靠近或分离而进行控制阀VL1的开闭。例如，控制电路124以流量差ΔF成为0的方式控制施加于压电元件126的电压即施加电压Vp。另外，控制电路124向控制电路C2输入特定相对于压电元件的施加电压Vp的信号。即，控制电路C2作为获取特定相对于压电元件的施加电压Vp的信号(控制阀VL1的控制值)的控制部而发挥作用。
控制阀VL1还具有主体128、阀芯130(隔板)、碟形弹簧132、按压件134、基底部件136、球体138及支承部件140。主体128提供流路128a、流路128b及阀腔128c。流路128a及流路128b构成上述第2流路L2的一部分。并且，主体128还提供阀座128d。
阀芯130通过碟形弹簧132并经由按压件134施力于阀座128d。在针对压电元件126的施加电压为零的情况下，阀芯130抵接于阀座128d，控制阀VL1成为关闭状态。
压电元件126的一端(在图中为下端)被基底部件136支承。压电元件126连结于支承部件140。支承部件140在其一端(在图中为下端)与按压件134结合。若电压施加于该压电元件126，则该压电元件126伸展。若压电元件126伸展，则支承部件140沿从阀座128d分离的方向移动，与此相应地，按压件134也沿从阀座128d分离的方向移动。由此，阀芯130从阀座128d分离，控制阀VL1成为打开状态。控制阀VL1的开度，即，阀芯130与阀座128d之间的距离通过施加于压电元件126的电压进行控制。
在此，控制电路C2能够根据压电元件126的施加电压判定开闭阀VL2的开闭。图18是对开闭阀的开闭确认进行说明的图。图18的(A)为气体供给的制法，图18的(B)为开闭阀VL2的开闭定时，图18的(C)为压力检测器PM检测值，图18的(D)为控制阀VL1的压电元件的控制电压。在如图18的(A)所示的制法的情况下，如图18的(B)所示，开闭阀VL2的“打开定时”与制法的“气体供给”定时相同。并且，如图18的(C)所示，不受开闭阀VL2的开闭的限制而压力检测器PM的检测值成为恒定值。这种压力恒定的状况可通过控制阀VL1的开闭，即，压电元件126的动作被实现。压电元件126的控制电压在开闭阀VL2打开的时刻TP1，由电压值VP1变化为电压值VP2，且在开闭阀VL2关闭的时刻TP2，由电压值VP2变化为电压值VP1。同样地，压电元件126的控制电压在开闭阀VL2打开的时刻TP3，由电压值VP1变化为电压值VP2，且在开闭阀VL2关闭的时刻TP4，由电压值VP2变化为电压值VP1。控制电路C2判定压电元件126的控制电压的变化，从而能够判定开闭阀VL2的开闭。因此，不追加传感器等而能够简单地判定开闭阀VL2的开闭。
控制电路C2可以对所获取的控制电压与预先确定的控制电压的基准值进行比较，且根据比较结果输出警报。预先确定的控制电压的基准值是例如，按照制法制作时进行动作的压电元件126的控制电压。所测量的控制电压的基准值通过控制电路C2预先存储于能够参考的存储部。控制电路C2通过参考存储部而获取基准值，并与所获取的控制电压进行比较。比较结果是例如，所获取的控制电压与预先确定的控制电压的基准值的差值。例如，在差值为预先确定的阈值以上的情况下，控制电路C2输出警报。控制电路C2例如对显示器、扬声器输出警报信号。由此，能够在开闭阀不进行预先确定的动作时输出警报。
[实施例]
以下，对为了说明上述效果而本发明者所实施的实施例及比较例进行说明，但本发明并不限定于以下的实施例。
(压力检测器PM的检测位置的验证)
验证了检测控制阀与节流孔之间的流路中的压力的压力检测器PM的检测位置是否影响流量控制。首先，确认了压力检测器PM与节流孔的位置关系是否影响流量控制。图19为对压力检测器PM的检测位置对流量控制带来的影响进行评价时的系统概要图。如图19的(A)所示，评价系统具备流量标准仪FC2、控制阀VL7、压力检测器PM、节流孔OL5及开闭阀VL8。流量标准仪FC2与压力式流量控制装置FC1结构相同。如图19的(B)所示，作为评价方式，将从节流孔OL5至压力检测器PM为止的距离作为分离距离LL1，且在0[m]～3[m]的范围内变更分离距离LL1，从而对节流孔OL5的出口侧的流量与设定值的误差进行了评价。将结果示于图20。
图20为在图19的系统结构中进行评价的评价结果。横轴为流量设定值[％]、纵轴为流量误差[％]。流量设定值为相对于在节流孔OL5中能够流动的流量的最大值的比例。对分离距离LL1为0[m]的情况、分离距离LL1为1[m]的情况、分离距离LL1为2[m]的情况及分离距离LL1为3[m]的情况测量流量误差，并对结果进行了标绘。图中的虚线为节流孔的标准规格值。如图20所示，确认到随着分离距离LL1变长，流量误差的绝对值变大。这可认为精度降低与节流孔OL5和压力检测器PM之间的配管的长度的差压相应的量。
接着，确认了压力检测器PM与控制阀的位置关系是否影响流量控制。图21为对压力检测器PM的检测位置对流量控制带来的影响进行评价时的系统概要图。如图21的(A)所示，评价系统具备流量标准仪FC2、控制阀VL7、压力检测器PM、节流孔OL5及开闭阀VL8。流量标准仪FC2与压力式流量控制装置FC1结构相同。如图21的(B)所示，作为评价方式，将从压力检测器P M至控制阀VL7为止的距离作为分离距离LL2，且在0[m]～3[m]的范围内变更分离距离LL2，从而对节流孔OL5的出口侧的流量与设定值的误差进行了评价。将结果示于图22。
图22为在图21的系统结构中进行评价的评价结果。横轴为流量设定值[％]，纵轴为流量误差[％]。流量设定值为相对于在节流孔OL5中能够流动的流量的最大值的比例。对分离距离LL2为0[m]的情况、分离距离LL2为1[m]的情况，分离距离LL2为2[m]的情况、压力检测器PM与控制阀VL7之间为3[m]的情况进行测量，并对结果进行了标绘。图中的虚线为流量标准仪FC2的标准规格值。如图22所示，确认到流量误差不依赖于压力检测器PM与控制阀VL7之间的配管长度。根据图20及图22的结果确认到压力检测器PM在控制阀与节流孔之间的流路中位于节流孔侧时能够准确地进行流量控制。并且，确认到为了将流路误差设为0.1[％]以下，需要将节流孔OL5与压力检测器PM之间的配管的长度设为1[m]以下。
(温度检测器TM的检测位置的验证)
验证了检测控制阀与节流孔之间的流路中的温度的温度检测器TM的检测位置是否影响流量控制。图23为对温度检测器TM的检测位置对流量控制带来的影响进行评价时的系统概要图。如图19的(A)所示，评价系统配置于室温(25℃)的测定室RO1内，且具备流量标准仪FC2、控制阀VL7、压力检测器PM、温度检测器TM、节流孔OL5及开闭阀VL8。流量标准仪FC2与压力式流量控制装置FC1结构相同。关于温度检测器TM，配置于控制阀VL1的一侧且用于控制阀VL1的流量控制。关于节流孔OL5及开闭阀VL8，配置于在25℃～50℃为止的范围内能够控制温度的恒温槽RO2中。在恒温槽RO2中改变温度，并对节流孔OL5的出口侧的流量与设定值的关系进行了评价。将压力检测器PM与节流孔OL5的分离距离LL3设为2[m]。将结果示于图24及图25。
图24为在图23的系统结构中进行评价的评价结果。横轴为流量设定值[％]，纵轴为节流孔OL5的出口侧的测定流量[sccm]。流量设定值为相对于在节流孔OL5中能够流动的流量的最大值的比例。在恒温槽RO2的设定温度为25℃、30℃、40℃、50℃的情况下，对各自的节流孔OL5的出口侧的流量与设定值进行了标绘。图25为以图24的25℃的数据为基准对图24的图表进行变换的结果。横轴为流量设定值[％]，纵轴为以25℃的流量为基准的值。如图25所示，确认到节流孔OL5的温度与温度检测器TM的检测温度(25℃)之差越大，流量误差的绝对值越大。如此，确认到准确地测定节流孔的温度很重要。根据图24及图25的结果确认到温度检测器TM在控制阀与节流孔之间的流路中位于节流孔侧时能够准确地进行流量控制。
(半导体制造系统的各构成要件对流量控制的影响的验证)
对包含气体供给系统的半导体制造系统的构成要件对流量控制带来的影响进行了评价。图26为表示对针对流量控制带来的影响进行评价的构成要件的概要图。对于流量控制设备，进行了省略。图26所示的系统具备第1气源GS1、第2气源GS2及腔室12。第1气源GS1经由第1流路L1连接于腔室12。第2气源GS2连接于第2流路L2。第2流路L2在连接部位PP1与第1流路L1汇合。
评价方式设为如下。将第1气体作为Ar气体，在750[sccm]下连续向腔室12进行供给。并且，将第2气体作为O2气体，在5[sccm]下间断地向腔室12进行供给。并且，在腔室12内生成等离子体，并测定了等离子体的发光强度。关于测定发光强度，以最大发光强度为基准进行了标准化。对供给气体后测定发光强度从0％成为90％为止的时间(上升时的评价)及停止供给气体后测定发光强度从100％成为20％为止的时间(下降时的评价)进行测量，并确认了响应性。
评价部位设为如下。部位A为流量控制设备。关于流量控制设备，将具有节流孔OL1及开闭阀VL2的实施例、图29所示的气体供给系统1的压力式流量控制装置FC3作为评价对象。部位B为从流量控制设备至连接部位PP1为止的长度(追加管路长度)。关于追加管路长度，将具有节流孔OL1及开闭阀VL2的实施例(追加管路长度为0[m])及追加管路长度为0.15[m]、1.00[m]、3.00[m]的比较例作为评价对象。部位C为从第1气源GS1至腔室12为止的长度(主管路长度)，对0.15[m]、1.00[m]、3.00[m]的情况进行了评价。部位D为上部电极容量，对100[cc]、160[cc]、340[cc]的情况进行了评价。部位E为气孔数，对53个、105个的情况进行了评价。将结果示于图27。
图27为图26所示的各构成要件的评价结果。用虚线包围的部位A～C为相当于实施方式所涉及的气体供给系统所具有的部位的部分。关于部位A确认到在上升时的评价中，与比较例相比，实施例的响应性优异。即，确认到与图29所示的气体供给系统1的压力式流量控制装置FC3相比，具有节流孔OL1及开闭阀VL2的实施例的响应性优异。并且，关于部位B，在上升时的评价及下降时的评价这双方中，在追加管路长度为0[m]时，响应性最优异。即，确认到具有节流孔OL1及开闭阀VL2的实施例的响应性优异。并且，关于部位C及部位E，确认到响应性对部位依赖性较小。并且，关于部位D，确认到上部电极容积越小响应性越优异。
并且，对各部位的影响程度进行了计算。影响程度表示相对于总影响的大小，各部位的影响的大小的比例。如图27所示，确认到在部位A～E中部位B为影响最大的部位。即，确认到具有节流孔OL1及开闭阀VL2的实施例的结构能够控制影响最大的部位的参数，因此对响应性的改进非常有效。
另外，上述测定为在Ar气体供给时，即存在载气时的结果，例如，如图9所示的气体供给系统1B那样，有时可以不供给载气。这种情况下，响应性对主管路长度依赖性趋于增大。因此，在制法中有使用载气的步骤的情况下，将节流孔OL1及开闭阀VL2配置在比进气块55更靠上游侧，在制法中没有使用载气的步骤的情况下，可以将节流孔OL1及开闭阀VL2配置在比进气块55更靠下游侧。即，可以根据制法确定节流孔OL1及开闭阀VL2相对于进气块55的位置。

Claims (20)

1.一种气体供给系统，该气体供给系统具备：
第1流路(L1)，将第1气源(GS1)和基板处理腔室(12)连接；
三通阀(VL2)，配置在所述第1流路(L1)上；
第2流路(L2)，将第2气源(GS2)和所述三通阀(VL2)连接；
流量控制阀(VL1)，配置在所述第2流路(L2)上；
节流孔(OL1)，配置于所述第2流路(L2)上的、所述三通阀(VL2)和所述流量控制阀(VL1)之间；
至少一个排气流路(EL)，将所述流量控制阀(VL1)与所述节流孔(OL1)之间的所述第2流路(L2)上的连接部位(PP2)和排气装置(51)连接；以及
排气机构(E)，配置于所述至少一个排气流路(EL)上。
2.根据权利要求1所述的气体供给系统，其中，
所述节流孔(OL1)被安装于所述三通阀(VL2)，
所述三通阀(VL2)包含挠性部件(74)，所述挠性部件(74)在关闭控制时密封所述节流孔(OL1)，由此所述第2流路(L2)从所述第1流路(L1)分离，所述挠性部件(74)在打开控制时从所述节流孔(OL1)离开，由此所述第2流路(L2)与所述第1流路(L1)连通。
3.根据权利要求2所述的气体供给系统，其中，
所述三通阀(VL2)还包括：下部主体部(71)、上部主体部(72)、配置在所述下部主体部(71)内的节流孔支承部(71d)；
所述节流孔支承部(71d)朝向所述上部主体部(72)侧突出、在其端部支承所述节流孔(OL1)；
所述下部主体部(71)包括构成所述第1流路(L1)的一部分的内部流路(71c)；
所述内部流路(71c)以包围所述节流孔支承部(71d)的方式被划分、可经由所述节流孔(OL1)与所述第2流路(L2)相连通。
4.根据权利要求3所述的气体供给系统，其中，
所述三通阀(VL2)包括：
固定支承所述挠性部件(74)的缸体(76)、对所述缸体(76)向所述挠性部件(74)被按压于所述节流孔(OL1)的方向弹性施力的施力部件(78)、以及使所述缸体(76)向与所述被按压方向相反的方向移动的驱动部(81)。
5.根据权利要求1～4任一项所述的气体供给系统，其中，
所述排气机构(E)包括被配置于所述至少一个排气流路(EL)上的排气阀(VL3)。
6.根据权利要求5所述的气体供给系统，其中，
该气体供给系统还具备控制器，该控制器对所述流量控制阀(VL1)、所述三通阀(VL2)以及所述排气阀(VL3)进行控制，以使得：
在第一期间，维持所述流量控制阀(VL1)以及所述排气阀(VL3)的打开状态，通过所述三通阀(VL2)使所述第2流路(L2)从所述第1流路(L1)分离；在所述第一期间之后的第二期间，维持所述流量控制阀(VL1)以及所述排气阀(VL3)的打开状态的同时，通过所述三通阀(VL2)使所述第2流路(L2)与所述第1流路(L1)连通。
7.根据权利要求1～4任一项所述的气体供给系统，其中，
所述至少一个排气流路(EL)包括小排气流路(EL1)以及大排气流路(EL2)；
所述排气机构(EA)包括：配置在所述大排气流路(EL2)上的第1排气阀(VL4)、以及配置在所述小排气流路(EL1)上的第2排气阀(VL3)。
8.根据权利要求1～4任一项所述的气体供给系统，其中，
该气体供给系统还具备：配置在所述第2流路(L2)上的、所述流量控制阀(VL1)和所述节流孔(OL1)之间的压力检测器(PM)以及温度检测器(TM)；
所述流量控制阀(VL1)基于所述压力检测器(PM)以及所述温度检测器(TM)的检测结果来控制所述第2流路(L2)中流动的气体的流量。
9.根据权利要求1～4任一项所述的气体供给系统，其中，
该气体供给系统还具备：
配置在所述第1流路(L1)上的、所述三通阀(VL2)和基板处理腔室(12)之间的其它三通阀(VL5)；
连接第3气源(GS3)和所述其它三通阀(VL5)的第3流路(L3)；
配置在所述第3流路(L3)上的其它流量控制阀(VL41)；
配置在所述第3流路(L3)上的、所述其它三通阀(VL5)和所述其它流量控制阀(VL41)之间的其它节流孔(OL3)；
将所述其它流量控制阀(VL41)与所述其它节流孔(OL3)之间的所述第3流路(L3)上的其它连接部位(PP4)和所述排气装置(51)或者其它排气装置连接的其它排气流路(EL3)；以及
配置在所述其它排气流路(EL3)上的其它排气机构(EB)。
10.根据权利要求9所述的气体供给系统，其中，
所述三通阀(VL2)中的所述第2流路(L2)和所述第1流路(L1)的连通、以及所述其它三通阀(VL5)中的所述第3流路(L3)和所述第1流路(L1)的连通，被交替进行。
11.根据权利要求9所述的气体供给系统，其中，
所述三通阀(VL2)中的所述第2流路(L2)和所述第1流路(L1)的连通、以及所述其它三通阀(VL5)中的所述第3流路(L3)和所述第1流路(L1)的连通被同时进行。
12.一种气体供给系统，该气体供给系统具备：
三通阀(VL2)，具有第1入口、第2入口以及出口，所述三通阀(VL2)的所述第1入口被连接于第1气源(GS1)，所述三通阀(VL2)的所述出口被连接于基板处理腔室(12)；
节流孔(OL1)，被安装于所述三通阀(VL2)的所述第2入口；
流量控制阀(VL1)，具有入口以及出口，所述流量控制阀(VL1)的所述入口被连接于第2气源(GS2)，所述流量控制阀(VL1)的所述出口被连接于所述三通阀(VL2)的所述第2入口；以及
排气机构(E)，被配置于连接所述流量控制阀(VL1)与所述三通阀(VL2)之间的连接部位(PP2)和排气装置(51)的至少一个排气流路(EL)上。
13.根据权利要求12所述的气体供给系统，其中，
所述三通阀(VL2)包括挠性部件(74)、以及所述第2入口将所述第1入口和所述出口连接的内部流路(71c)；所述挠性部件(74)在关闭控制时密封所述节流孔(OL1)，由此所述三通阀(VL2)中所述第2入口从所述内部流路(71c)分离，所述挠性部件(74)在打开控制时从所述节流孔(OL1)离开，由此所述三通阀(VL2)中所述第2入口与所述内部流路(71c)连通。
14.根据权利要求13所述的气体供给系统，其中，
所述三通阀(VL2)还包括在所述第2入口支承所述节流孔(OL1)的节流孔支承部(71d)；
所述内部流路(71c)以包围所述节流孔支承部(71d)的方式被划分。
15.一种基板处理系统，该基板处理系统具备：基板处理腔室(12)、排气装置(51)、以及连接于所述基板处理腔室(12)和所述排气装置(51)的气体供给系统(1)；其中，所述气体供给系统(1)包括：
三通阀(VL2)，具有第1入口、第2入口以及出口，所述三通阀(VL2)的所述第1入口被连接于第1气源(GS1)，所述三通阀(VL2)的所述出口被连接于所述基板处理腔室(12)；
节流孔(OL1)，被安装于所述三通阀(VL2)的所述第2入口；
流量控制阀(VL1)，具有入口以及出口，所述流量控制阀(VL1)的所述入口被连接于第2气源(GS2)，所述流量控制阀(VL1)的所述出口被连接于所述三通阀(VL2)的所述第2入口；以及
排气机构(E)，被配置在连接所述流量控制阀(VL1)与所述三通阀(VL2)之间的连接部位(PP2)和所述排气装置(51)的至少一个排气流路(EL)上。
16.根据权利要求15所述的基板处理系统，其中，
所述三通阀(VL2)包括挠性部件(74)、以及所述第2入口连接所述第1入口和所述出口的内部流路(71c)，所述挠性部件(74)在关闭控制时密封所述节流孔(OL1)，由此所述三通阀(VL2)中所述第2入口从所述内部流路(71c)分离，所述挠性部件(74)在打开控制时从所述节流孔(OL1)离开，由此所述三通阀(VL2)中所述第2入口与所述内部流路(71c)连通。
17.根据权利要求16所述的基板处理系统，其中，
所述三通阀(VL2)还包括在所述第2入口支承所述节流孔(OL1)的节流孔支承部(71d)；
所述内部流路(71c)以包围所述节流孔支承部(71d)的方式被划分。
18.根据权利要求15所述的基板处理系统，其中，
所述排气装置(51)被连接于所述基板处理腔室(12)。
19.根据权利要求15～18任一项所述的基板处理系统，其中，
所述排气机构(E)包括配置于所述至少一个排气流路(EL)上的排气阀(VL3)。
20.根据权利要求15～18任一项所述的基板处理系统，其中，
所述至少一个排气流路(EL)包括小排气流路(EL1)以及大排气流路(EL2)；
所述排气机构(EA)包括：配置于所述大排气流路(EL2)上的第1排气阀(VL4)、以及配置于所述小排气流路(EL1)上的第2排气阀(VL3)。
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