JP2023065188A - Fluid supply device and gas supply method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、静電チャック装置用のガス供給システムに用いられる流体供給装置及びこれを用いたガス供給方法に関するものである。 The present invention relates to a fluid supply device used in a gas supply system for an electrostatic chuck device and a gas supply method using the same.
従来、プラズマエッチング装置、プラズマCVD装置等のプラズマ処理装置を用いた半導体製造工程においては、真空チャンバー内でシリコンウエハ等の試料を固定するために静電チャック装置が用いられている。この静電チャック装置は、静電力により対象物を吸着する吸着プレートと、吸着プレートの裏面に接触する金属製のベースプレートとを備えている。静電チャック装置を用いて、シリコンウエハの裏面(被吸着面)を吸着プレートで吸着することにより、シリコンウエハを固定するともに、例えばシリコンウエハに加わるプラズマ熱をベースプレート側に逃がして冷却し、表面温度分布の均一化を図ることができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor manufacturing process using a plasma processing apparatus such as a plasma etching apparatus and a plasma CVD apparatus, an electrostatic chuck device is used to fix a sample such as a silicon wafer in a vacuum chamber. This electrostatic chuck device includes an attraction plate that attracts an object by electrostatic force, and a metal base plate that contacts the back surface of the attraction plate. Using an electrostatic chuck device, the silicon wafer is fixed by attracting the back surface (surface to be attracted) of the silicon wafer with an attraction plate, and the plasma heat applied to the silicon wafer, for example, is released to the base plate side to cool the surface. A uniform temperature distribution can be achieved.
吸着プレートの吸着面やシリコンウエハの被吸着面には微細な凹凸が存在している。そのため、静電チャック装置によりシリコンウエハを吸着している状態であっても被吸着面と吸着面との間には厚さ10μm程の微小な空間が生じ、物理的な接触面積が小さくなることで熱伝導の効率が低下している。そこで従来、吸着プレートの吸着面に開口する複数のガス供給口を備えるガス供給システムを用いて、シリコンウエハの被吸着面と吸着プレートの吸着面との間の空間に熱伝導性ガス(所謂バックサイドガス)を供給することで、シリコンウエハに加わるプラズマ熱を吸着プレート側に効率よく逃がすようにしている(特許文献1)。 The suction surface of the suction plate and the suction surface of the silicon wafer have minute unevenness. Therefore, even when the silicon wafer is chucked by the electrostatic chuck device, a minute space with a thickness of about 10 μm is generated between the surface to be chucked and the chucking surface, and the physical contact area is reduced. , the efficiency of heat transfer is reduced. Therefore, conventionally, a gas supply system having a plurality of gas supply ports that open to the adsorption surface of the adsorption plate is used to fill the space between the adsorption surface of the adsorption plate and the adsorption surface of the silicon wafer with a thermally conductive gas (so-called back gas). By supplying the side gas, plasma heat applied to the silicon wafer is efficiently released to the adsorption plate side (Patent Document 1).
ところで、上記したプラズマ処理装置を用いた半導体製造工程においては、ウエハ等の対象物の表面温度の均一性を高めることが求められている。このウエハの表面温度の均一性は、吸着面と被吸着面との間の複数領域における熱伝導性ガスの圧力や流量に依存している。そのため、上記したガス供給システムにおいて、各領域に対応する複数のガス供給流路を備え、この複数の流路を流れる熱伝導性ガスの流量や圧力をガス制御機器により個別に調整して各ガス供給流路から供給できるようにすることが望まれている。 By the way, in the semiconductor manufacturing process using the plasma processing apparatus described above, it is required to improve the uniformity of the surface temperature of an object such as a wafer. The uniformity of the wafer surface temperature depends on the pressure and flow rate of the thermally conductive gas in a plurality of regions between the chucking surface and the chucked surface. Therefore, in the above-described gas supply system, a plurality of gas supply channels corresponding to each region are provided, and the flow rate and pressure of the thermally conductive gas flowing through the plurality of channels are individually adjusted by a gas control device to control each gas. It is desirable to be able to supply from the supply channel.
また上記したガス供給システムでは、ウエハ等の裏面に供給される熱伝導性ガスの圧力が大きすぎるとウエハが吸着面から離れてしまう恐れがあるため、ガス供給流路を流れる過剰な熱伝導性ガスを排気させる排気流路が通常設けられる。 In the gas supply system described above, if the pressure of the thermally conductive gas supplied to the rear surface of the wafer or the like is too high, the wafer may separate from the adsorption surface. An exhaust channel is typically provided for exhausting gas.
しかしながら、ガス供給システムが搭載される半導体製造装置では、これらの流路やガス制御機器を設置できる物理的なスペースが限られている。そのため、この限られたスペースにおいて、複数のガス供給流路や排気流路、更には各種のガス制御機器を効率よく設置することが求められる。 However, in a semiconductor manufacturing apparatus equipped with a gas supply system, the physical space in which these flow paths and gas control equipment can be installed is limited. Therefore, it is required to efficiently install a plurality of gas supply channels, exhaust channels, and various gas control devices in this limited space.
本発明は上記要求に応えるべくなされたものであり、静電チャック装置の吸着面に熱伝導性ガスを供給するガス供給システムにおいて、複数の流路及びガス制御機器を効率よく配置し、省スペース化できるようにすることを主たる課題とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to meet the above requirements, and provides a gas supply system for supplying a thermally conductive gas to an adsorption surface of an electrostatic chuck device, in which a plurality of flow paths and gas control devices are efficiently arranged to save space. The main task is to make it possible to
すなわち本発明にかかる流体供給装置は、静電チャック装置の吸着面に熱伝導性ガスを供給するためのものであり、ガス制御機器が途上に設けられて内部を流れる前記熱伝導性ガスを制御できるように構成された複数の流路が形成されたブロック体を備えるものであって、前記複数の流路が前記ブロック体の内部で二層構造を成すように形成されており、当該複数の流路のうち、前記吸着面に熱伝導性ガスを供給する複数のガス供給流路が、前記二層構造における一方の層を構成するように形成され、前記複数のガス供給流路内の熱伝導性ガスを排気する排気流路が、前記二層構造における他方の層を構成するように形成されていることを特徴とする。 That is, the fluid supply device according to the present invention is for supplying a thermally conductive gas to the adsorption surface of the electrostatic chuck device, and the gas control device is provided midway to control the thermally conductive gas flowing inside. A block body having a plurality of flow paths formed therein, wherein the plurality of flow paths are formed to form a two-layer structure inside the block body, and the plurality of flow paths Among the flow paths, a plurality of gas supply flow paths for supplying a thermally conductive gas to the adsorption surface are formed so as to constitute one layer in the two-layer structure, and heat is generated in the plurality of gas supply flow paths. An exhaust passage for exhausting the conductive gas is formed so as to constitute the other layer in the two-layer structure.
このようなものであれば、複数のガス供給流路と排気流路とガス制御機器とをブロック体に集積化させることで、流体供給装置全体を小型化することができる。そしてブロック体の内部において、複数の流路を二層構造を成すように形成し、複数のガス供給流路が一方の層を構成するように形成するとともに、排気流路が他方の層を構成するように形成するようにしているので、これらの流路の全てを同一層内に配置する場合に比べて、ブロック体における各流路の合計占有面積を小さくできる。さらに、複数のガス供給流路と排気流路とを二層に形成することで、これらを同一層に形成する場合に比べて、各ガス供給流路と排気流路とを近づけることができるので、これらを接続する流路の流路長を短くできる。またこの二層を接続する流路の端部を例えばブロック体から開口するようにしておけば、セラミックスリストリクタ等の流体抵抗素子を任意の位置に差し込むができように設計を変更することもできる。このようにして、限られたスペースにおいて複数の流路及びガス制御機器を効率よく配置し、省スペース化することができる。 With such a configuration, by integrating a plurality of gas supply channels, exhaust channels, and gas control devices in a block body, the size of the entire fluid supply device can be reduced. Inside the block body, a plurality of channels are formed to form a two-layer structure, with a plurality of gas supply channels forming one layer and an exhaust channel forming the other layer. As compared with the case where all these flow paths are arranged in the same layer, the total area occupied by each flow path in the block body can be reduced. Furthermore, by forming a plurality of gas supply channels and exhaust channels in two layers, each gas supply channel and exhaust channel can be brought closer to each other than when they are formed in the same layer. , the channel length of the channel connecting them can be shortened. The design can also be changed so that a fluid resistance element such as a ceramics restrictor can be inserted at an arbitrary position by opening the end of the flow path connecting the two layers, for example, from the block body. . In this way, it is possible to efficiently arrange a plurality of flow paths and gas control devices in a limited space, thereby saving space.
なお、本明細書において、「複数の流路が前記ブロック体の内部で二層構造を成すように形成されている」とは、ブロック体における、ガス制御機器が取付けられる機器取付面側から視た平面視において、その面内方向に沿って熱伝導性ガスを流すように形成された複数の流路が、奥行き方向に沿って互いにずれて形成されていることを意味する。二層構造をなす各流路は、平面視において互いに重複する部分を有していても、有していなくてもよい。 In the present specification, "a plurality of flow paths are formed so as to form a two-layer structure inside the block" means that when viewed from the device mounting surface side of the block on which the gas control device is mounted, In a plan view, it means that a plurality of flow paths formed so as to flow the thermally conductive gas along the in-plane direction are formed offset from each other along the depth direction. Each channel having a two-layer structure may or may not have overlapping portions in plan view.
また本明細書において「複数のガス供給流路が一方の層を構成するように形成され、排気流路が他方の層を構成するように形成されている」とは、一方の層に排気流路が形成され、他方の層にガス供給流路が形成されることを妨げるものではない。すなわち、複数のガス供給流路とともに排気流路の一部が一方の層を構成するように形成されるものや、ガス供給流路とともにガス供給流路が他方の層を構成するように形成されるものを含むことを意図している。 Further, in this specification, the phrase "a plurality of gas supply channels are formed to constitute one layer and an exhaust channel is formed to constitute the other layer" means that one layer is provided with an exhaust flow channel. This does not preclude the formation of channels and the formation of gas supply channels in the other layer. That is, a plurality of gas supply channels and a part of the exhaust channel are formed so as to constitute one layer, and a gas supply channel and a gas supply channel are formed so as to constitute the other layer. intended to include
前記ガス供給装置は、平面視において、前記複数のガス供給流路と前記排気流路とが重複するように形成されているのが好ましい。
このようにすれば、平面視における各流路の合計占有面積をより小さくし、より一層の省スペース化を図ることができる。
It is preferable that the gas supply device is formed such that the plurality of gas supply channels and the exhaust channel overlap in plan view.
In this way, the total area occupied by each flow path in a plan view can be made smaller, and space can be further saved.
前記ガス供給装置は、前記ブロック体内に、前記各ガス供給流路と前記排気流路との重複部においてこれらの流路を互いに接続する接続流路が形成されているのが好ましい。
このようにすれば、各ガス供給流路と排気流路とを最短距離で接続することができるようになるので、より一層の省スペース化を図ることができる。
In the gas supply device, it is preferable that a connection channel for connecting each gas supply channel and the exhaust channel is formed in the block body at an overlapping portion of the gas supply channel and the exhaust channel.
In this way, each gas supply channel and the exhaust channel can be connected at the shortest distance, so that further space saving can be achieved.
前記各ガス供給流路の一部が、前記ガス制御機器が取り付けられる前記ブロック体の取付面に開口しており、流体抵抗素子が前記取付面上の開口部から各ガス供給流路内に挿入されているのが好ましい。
このようにしておけば、ガス供給システムの用途や目的に合わせて流体抵抗素子の位置を変える等して、ガス供給装置の流路構成を柔軟に変更できる。
A part of each gas supply channel is open to the mounting surface of the block on which the gas control device is mounted, and a fluid resistance element is inserted into each gas supply channel from an opening on the mounting surface. preferably.
By doing so, it is possible to flexibly change the flow channel configuration of the gas supply device by, for example, changing the position of the fluid resistance element according to the use and purpose of the gas supply system.
前記流体抵抗素子の具体的態様としては、管状部材と、当該管状部材内に挿入され、抵抗となる流路を形成する流路形成部材とを含むものが挙げられる。 A specific embodiment of the fluid resistance element includes a tubular member and a channel forming member that is inserted into the tubular member and forms a channel that acts as resistance.
前記ブロック体の内部に、前記複数のガス供給流路が接続され、当該複数のガス供給流路に前記熱伝導性ガスを導入する共通ガス流路が形成されているのが好ましい。
このようにすれば、例えば各ガス供給流路に導入される熱伝導性ガスの圧力を測定する圧力センサ等のガス制御機器を各ガス供給流路に個別に設けるのではなく、共通ガス流路に設けて共通化できるので、ブロック体に取付けるガス制御機器の数を減らすことができるので、より一層の省スペース化を図ることができる。
It is preferable that the plurality of gas supply channels are connected to the inside of the block body, and a common gas channel for introducing the thermally conductive gas to the plurality of gas supply channels is formed.
In this way, gas control devices such as pressure sensors for measuring the pressure of the thermally conductive gas introduced into each gas supply channel are not individually provided in each gas supply channel. Since the gas control devices can be installed in the block body in common, the number of gas control devices to be attached to the block can be reduced, thereby further saving space.
また共通ガス流路を備える構成においては、平面視において、前記ガス供給流路が前記共通ガス流路から左右に分岐して延びるように形成されているのが好ましい。
このようにすれば、ガス供給流路が多数ある場合に、共通ガス流路の左右にバランスよくガス供給流路を形成することで、各ガス供給流路に導入される熱伝導性ガスの圧力や流量のバラツキを小さくできる。またこのようにガス供給流路を左右にバランスよく(例えば左右対称に)形成することで全体としてコンパクトにでき、各ガス供給流路から静電チャック装置の吸着面への距離を短くすることができる。このような効果は、ガス供給流路の本数が多い程より顕著になる。
Further, in a configuration including a common gas flow path, it is preferable that the gas supply flow path is formed so as to branch off from the common gas flow path to the left and right in a plan view.
In this way, when there are a large number of gas supply channels, by forming the gas supply channels on the left and right sides of the common gas channel in a well-balanced manner, the pressure of the thermally conductive gas introduced into each gas supply channel can be reduced. and variation in flow rate can be reduced. In addition, by forming the gas supply channels in a well-balanced manner (for example, symmetrically) in this way, the overall size can be made compact, and the distance from each gas supply channel to the adsorption surface of the electrostatic chuck device can be shortened. can. Such an effect becomes more remarkable as the number of gas supply passages increases.
前記複数のガス供給流路の出口ポートが、前記ブロック体の相対向する前記左右の側面に設けられているのが好ましい。
このようにすれば、ガス供給流路が多数ある場合に、複数の出口ポートが全て1つの側面に設けられている場合に比べて配管の取り回しをより簡単にすることができる。
It is preferable that the outlet ports of the plurality of gas supply channels are provided on the opposite left and right side surfaces of the block body.
In this way, when there are a large number of gas supply flow paths, piping can be laid out more easily than when a plurality of outlet ports are all provided on one side surface.
前記ブロック体に、前記二層構造をなす前記複数の流路が重なる方向である厚み方向に沿ってガス制御機器のケーブルを挿通させるための貫通孔が形成されているのが好ましい。
このようにすれば、ブロック体の一面(例えば上面)に取り付けられたガス制御機器のケーブルを、ブロック体の貫通孔に通して、その下面側に設けた制御装置等に接続することができるので、ケーブルの取り回しをスッキリさせて、より省スペース化を図ることができる。
It is preferable that the block body is formed with a through-hole for inserting a cable of a gas control device along a thickness direction, which is a direction in which the plurality of flow paths forming the two-layer structure overlap.
By doing so, the cable of the gas control device attached to one surface (for example, the upper surface) of the block can be passed through the through hole of the block and connected to the control device or the like provided on the lower surface side. , Cables can be routed neatly, and more space can be saved.
また本発明のガス供給方法は、静電チャック装置の吸着面に熱伝導性ガスを供給する方法であり、ガス制御機器が途上に設けられて内部を流れる前記熱伝導性ガスを制御できるように構成された複数の流路が形成されたブロック体を備える流体供給装置であって、前記複数の流路が前記ブロック体の内部で二層構造を成すように形成されており、当該複数の流路のうち、前記吸着面に熱伝導性ガスを供給する複数のガス供給流路が、前記二層構造における一方の層を構成するように形成され、前記複数のガス供給流路内の熱伝導性ガスを排気する排気流路が、前記二層構造における他方の層を構成するように形成されている流体供給装置を用いて、前記静電チャック装置の前記吸着面に前記熱伝導性ガスを供給することを特徴とする。
このようなガス供給方法であれば、前記した本発明の流体供給装置と同様の作用効果を奏することができる。
Further, the gas supply method of the present invention is a method of supplying a thermally conductive gas to the adsorption surface of an electrostatic chuck device, and a gas control device is provided midway so as to control the thermally conductive gas flowing inside. A fluid supply device comprising a block body in which a plurality of configured flow paths are formed, wherein the plurality of flow paths are formed to form a two-layer structure inside the block body, and the plurality of flow paths are Among the channels, a plurality of gas supply channels for supplying a thermally conductive gas to the adsorption surface are formed so as to constitute one layer in the two-layer structure, and heat conduction is achieved in the plurality of gas supply channels. The thermally conductive gas is applied to the adsorption surface of the electrostatic chuck device by using a fluid supply device in which an exhaust passage for exhausting the thermal gas is formed so as to constitute the other layer in the two-layer structure. It is characterized by supplying
With such a gas supply method, the same effects as those of the fluid supply device of the present invention described above can be obtained.
このように構成した本発明によれば、静電チャック装置の吸着面に熱伝導性ガスを供給するガス供給システムにおいて、複数の流路及びガス制御機器を効率よく配置し、省スペース化できる。 According to the present invention configured as described above, in a gas supply system for supplying a thermally conductive gas to the chucking surface of an electrostatic chuck device, a plurality of flow paths and gas control devices can be efficiently arranged to save space.
以下に本発明にかかる流体供給装置3について図面を参照して説明する。
A
本実施形態の流体供給装置3は、静電力によりウエハW等の対象物を吸着する静電チャック装置1の吸着面1sに熱伝導性ガスを供給する静電チャック装置1用のガス供給システム2の一部を構成するものである。
The
まずこの静電チャック装置1は、図1に示すように、例えばプラズマを用いた半導体製造装置の真空チャンバーVC内に配置され、処理対象となるウエハWを静電吸着するためのものである。具体的にこの静電チャック装置1は、セラミックスやガラス等の絶縁体からなる円形平板状をなし、ウエハWを静電吸着する吸着面1sを有する吸着プレート11と、当該吸着プレート11内に埋設された内部電極12と、当該内部電極12に電圧を印加する電源13とを備えている。電源13によって内部電極12に電圧を印加することによって、吸着プレート11内で誘電分極現象が生じ、吸着プレート11の上面が概略平面状の吸着面1sとなる。なお、真空チャンバーVCは、真空ポンプによって真空排気されるように構成されている。
First, as shown in FIG. 1, the
吸着プレート11の吸着面1sには複数の吸着領域が予め設定されており、各吸着領域には熱伝導性ガスを吹き出すための複数のガス供給口2pが形成されている。各ガス供給口2pは、吸着プレート11を板厚方向に貫通するように設けた貫通孔により形成されている。
A plurality of adsorption areas are set in advance on the
ガス供給システム2は、静電チャック装置1の吸着面1sとウエハWの被吸着面との間の空間に熱伝導性ガス(所謂バックサイドガス)を供給するためのものである。このガス供給システム2は、流量及び圧力を領域毎に個別に調整した熱伝導性ガスを各吸着領域に設けられたガス供給口2pから供給できるように構成されている。なお、熱伝導性ガスは、例えばヘリウムガスやアルゴンガス等の単ガスでもよく、複数のガスを任意の比率で混合した混合ガス等の任意のものであってよい。
The
このガス供給システム2は、ガス供給源から供給された熱伝導性ガスを、流量及び圧力を調整して静電チャック装置1の各吸着領域に供給するための流体供給装置3と、流体供給装置3の各機器を制御する制御装置Cとを備えている。この流体供給装置3の流体回路構造を、周辺回路も含め、図2を参照しながら説明する。
This
この流体供給装置3には、熱伝導性ガスが流れる共通ガス流路31と、上流端が共通ガス流路31に接続している互いに並列な複数のガス供給流路32と、上流端が共通ガス流路31に接続している排気流路33と、各ガス供給流路32と排気流路33とを接続する接続流路34とが設けられている。各流路の途上には、圧力センサや流体制御バルブ、開閉バルブOV等のガス制御機器が配されている。
The
共通ガス流路31は、ガス供給源から供給された熱伝導性ガスを各ガス供給流路32に導入するものである。共通ガス流路31は、その上流端にガス導入ポートPi(入口ポートともいう)が接続されたものであり、このガス導入ポートPiに接続した外部配管を介して、前記ガス供給源から熱伝導性ガスが送り込まれる。
The
共通ガス流路31は、各ガス供給流路32に導入される熱伝導性ガスの総流量を制御できるように構成されている。具体的に共通ガス流路31には、流路を開閉する開閉バルブOVと、共通ガス流路31を流れる熱伝導性ガスの流量を変更する第1流体制御バルブFV1と、各ガス供給流路32に導入される熱伝導性ガスの圧力を測定するための第1圧力センサPS1が上流から順に設けられている。これらの開閉バルブOV、第1流体制御バルブFV1及び第1圧力センサPS1は、各ガス供給流路32間で共通化されているともいえる。
The
各ガス供給流路32は、吸着面1sにおける各吸着領域に対応して設けられたものである。各ガス供給流路32はいずれもその上流端が、共通ガス流路31における第1流体制御バルブFV1よりも下流に接続されるとともに、下流端がガス供給ポートPs(出口ポートともいう)に接続されている。そして各ガス供給流路32は、共通ガス流路31から導入された熱伝導性ガスを、ガス供給ポートPsに接続した外部配管を介して各吸着領域に供給するように構成されている。
Each
各ガス供給流路32には、流体抵抗素子R、流体抵抗素子Rの下流側における熱伝導性ガスの圧力を測定する第2圧力センサPS2、通過する熱伝導性ガスの流量を変更する第2流体制御バルブFV2及び第2流体制御バルブFV2の下流側における熱伝導性ガスの圧力を測定する第3圧力センサPS3が上流からこの順に設けられている。
Each
排気流路33は、共通ガス流路31及びガス供給流路32を流れる過剰な熱伝導性ガスを所定の流量で排気するためのものである。排気流路33は、その上流端が共通ガス流路31における第1流体制御バルブFV1よりも下流に接続されるとともに、下流端がガス排気ポートPeに接続されており、ガス排気ポートPeに接続された外部配管に設けられた真空ポンプによって排気されるように構成されている。この排気流路33には、流体抵抗素子R、流体抵抗素子Rの下流側の熱伝導性ガスの圧力を測定する第4圧力センサPS4、通過する熱伝導性ガスの流量を変更する第3流体制御バルブFV3及び第3流体制御バルブFV3の下流側における熱伝導性ガスの圧力を測定する第5圧力センサPS5が上流から順に設けられている。
The
接続流路34は、ガス供給流路32を流れる熱伝導性ガスの一部を排気流路33に導入するためのものであり、その上流端がガス供給流路32における第2流体制御バルブFV2よりも下流に接続され、その下流端が排気流路33に接続されている。接続流路34には流体抵抗素子Rが設けられている。
The
前記した各流路に設けられた流体抵抗素子Rは、熱伝導性ガスが流れる際の抵抗となるものであり、一次側圧力と二次側圧力とガスの温度とに基づいて通過するガスの質量流量が定まる固有の流量特性を備えるものであり、例えば層流素子抵抗体等である。 The fluid resistance element R provided in each of the flow passages described above serves as a resistance when the thermally conductive gas flows. It has an inherent flow rate characteristic that determines the mass flow rate, and is, for example, a laminar flow element resistor.
また前記した各流路に設けられた第1流体制御バルブFV1、第2流体制御バルブFV2、第3流体制御バルブFV3は、制御装置Cからの制御信号に応じてそのバルブ開度を変更することにより、各流路を流れる熱伝導性ガスの流量を変更するものであり、例えばピエゾアクチュエータバルブ、ソレノイドアクチュエータバルブ、サーマルアクチュエータバルブ等である。 Further, the first fluid control valve FV1, the second fluid control valve FV2, and the third fluid control valve FV3 provided in each of the flow paths described above change their valve opening degrees according to the control signal from the control device C. change the flow rate of the heat-conducting gas flowing through each flow path, such as a piezo actuator valve, a solenoid actuator valve, a thermal actuator valve, or the like.
制御装置Cは、CPUや内部メモリ等を内蔵する汎用乃至専用のコンピュータであり、内部メモリに記憶された所定のプログラムに基づきCPU及びその周辺機器が協働することによって、流量算出部C1及び弁制御部C2としての機能を少なくとも発揮する。 The control device C is a general-purpose or dedicated computer that incorporates a CPU, internal memory, etc. Based on a predetermined program stored in the internal memory, the CPU and its peripheral devices cooperate to operate the flow rate calculation unit C1 and the valve It exhibits at least the function as the control section C2.
流量算出部C1は、共通ガス流路31から各ガス供給流路32に導入される熱伝導性ガスの流量Qin、共通ガス流路31から排気流路33に導入される熱伝導性ガスの流量Qvac1、各ガス供給流路32から排気流路に導入される熱伝導性ガスの流量Qvac2を個別に算出するものである。具体的にこの流量算出部C1は、各ガス供給流路32に設けられた流体抵抗素子Rが備える固有の流量特性と、各流体抵抗素子Rの一次側圧力及び二次側圧力とに基づいて、各流路に導入される熱伝導性ガスの流量Qin、Qvac1、Qvac2を算出するように構成されている。
The flow rate calculator C1 calculates the flow rate Q in of the thermally conductive gas introduced from the
具体的に流量算出部C1は、ガス供給流路32に設けられた流体抵抗素子Rの流量特性を示す流量特性関数と、第1圧力センサPS1から取得した一次側圧力と、第2圧力センサPS2から取得した二次側圧力とに基づいて質量流量Qinを算出する。この流量特性関数は、例えば、流体抵抗素子Rにかかる一次側の圧力と、流体抵抗素子Rにかかる二次側の圧力と、流体抵抗素子Rを通過する熱伝導性ガスの温度とを入力変数とし、流体抵抗素子Rを通過する質量流量を出力変数とする関数で表されるマップ等であり、メモリの所定領域に予め記憶されている。なお算出される質量流量Qinは、各ガス供給流路32に設けられた流体抵抗素子Rを通過する熱伝導性ガスの質量流量である。
Specifically, the flow rate calculator C1 calculates the flow rate characteristic function indicating the flow rate characteristic of the fluid resistance element R provided in the
また流量算出部C1は、排気流路33に設けられた流体抵抗素子Rの流量特性を示す流量特性関数と、第1圧力センサPS1から取得した一次側圧力と、第4圧力センサPS4から取得した二次側圧力とに基づいて質量流量Qvac1を算出する。この算出される質量流量Qvac1は、排気流路33に設けられた流体抵抗素子Rを通過する熱伝導性ガスの質量流量である。
The flow rate calculation unit C1 also includes a flow rate characteristic function indicating the flow rate characteristic of the fluid resistance element R provided in the
また流量算出部C1は、接続流路34に設けられた流体抵抗素子Rの流量特性を示す流量特性関数と、第3圧力センサPS3から取得した一次側圧力と、第5圧力センサPS5から取得した二次側圧力とに基づいて質量流量Qvac2を算出する。この算出される質量流量Qvac2は、接続流路34に設けられた流体抵抗素子Rを通過する熱伝導性ガスの質量流量である。
In addition, the flow rate calculation unit C1 includes a flow rate characteristic function indicating the flow rate characteristic of the fluid resistance element R provided in the
そして弁制御部C2は、第1流体制御バルブFV1、第2流体制御バルブFV2及び第3流体制御バルブFV3に制御信号を送信し、そのバルブ開度を制御するものである。具体的にこの弁制御部C2は、流量算出部C1が算出した各質量流量Qin、Qvac1、Qvac2と、各質量流量に対して予め設定された所定の目標値とを比較し、流量算出部C1が算出した各質量流量Qin、Qvac1、Qvac2をそれぞれの目標値に一致させるように、各流体制御バルブFV1、FV2、FV3の開度等をフィードバック制御する。 The valve control section C2 sends control signals to the first fluid control valve FV1, the second fluid control valve FV2 and the third fluid control valve FV3 to control the valve opening degrees. Specifically, the valve control unit C2 compares each of the mass flow rates Q in , Q vac1 , and Q vac2 calculated by the flow rate calculation unit C1 with a predetermined target value set in advance for each mass flow rate. The opening degrees of the fluid control valves FV1, FV2 and FV3 are feedback-controlled so that the mass flow rates Qin , Qvac1 and Qvac2 calculated by the calculator C1 match their respective target values.
このような構成によってガス供給源から供給された熱伝導性ガスは、共通ガス流路31から各ガス供給流路32に分配され、各ガス供給流路32においてそれぞれ流量及び圧力を調整されて、対応する各ガス供給ポートPsから出力される。そして、共通ガス流路31及び各ガス供給流路32を流れる過剰な熱伝導性ガスは排気流路33に導入されて、ガス排気ポートPeを介して排気される。
The thermally conductive gas supplied from the gas supply source with such a configuration is distributed from the common
次にこの流体供給装置3の物理的な構成について、図3~図9を用いて説明する。
Next, the physical configuration of this
ガス供給装置は、この流体供給装置3は、複数の流路及びガス制御機器が集積化された集積型のものである。具体的にこのガス供給装置は、前記した共通ガス流路31、ガス供給流路32、排気流路33及び接続流路34等の流路が内部に形成されたブロック体4と、そのブロック体4に取り付けられた各ガス制御機器と、さらにガス導入ポートPi、ガス供給ポートPs及びガス排気ポートPeを形成する付属配管具とを備えている。
As for the gas supply device, the
ブロック体4は、図3~図5に示すように、概略面板状をなす樹脂製のものである。ブロック体4の上面41は平面視(又は上面視)して矩形状をなしており、各ガス制御機器が取り付けられる機器取付面として機能する。具体的にこの上面41には、各流体制御バルブ及び開閉制御バルブを取り付けるためのバルブ取付部MV0~MV3(例えば凹部)と、各圧力センサPS1~PS5を取り付けるためのセンサ取付部MS1~MS5(例えば凹部)が複数形成されている。この複数の取付部は、平面視においてブロック体4の相対向する1組の側面に沿った方向を縦方向(図5における上下の方向)とし、他の相対向する1組の側面に沿った方向を横方向(図5における左右の方向)として、縦横マトリクス状に(すなわち、縦方向及び横方向に沿って格子状に)形成されている。より具体的にこの複数の取付部は、縦方向に沿って等間隔に並ぶように形成され、かつブロック体4の横方向における中心線を対称軸として左右対称となるように形成されている。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
ブロック体4の側面には前記した付属配管具が取り付けられている。具体的にはブロック体4の縦方向に沿った相対向する1組の側面に複数(ここでは合計12個)の付属配管具が取り付けられている。平面視において複数の付属配管具は、縦方向に沿って等間隔に、かつ左右対称となるように、左右の両側面に同数ずつ(6こずつ)形成されている。複数の付属配管具のうち1つがガス導入ポートPiとして、他の1つがガス排気ポートPeとして、他の10個がガス供給ポートPsとして機能する。ここでは、平面視して最左上の付属配管具がガス導入ポートPiとして機能し、最右上の付属配管具がガス排気ポートPeとして機能するようにしている。
Attached to the side surface of the
そして図5に示すように、平面視において各流路は縦方向及び横方向に沿って略直線状に形成されている。また各流路は、ブロック体4の上面41におけるバルブ取付部MV0~MV3及びセンサ取付部MS1~MS5においてその一部が開口しており、この開口を覆うようにして流体制御バルブや圧力センサが取り付けられる。
As shown in FIG. 5, each flow path is formed substantially linearly along the vertical direction and the horizontal direction in plan view. Part of each flow path is opened at the valve mounting portions MV0 to MV3 and the sensor mounting portions MS1 to MS5 on the
図5及び図6に示すように、共通ガス流路31は、ガス導入ポートPiから横方向に沿ってブロック体4の中央まで延びる導入流路部311と、ブロック体4の中央において導入流路部311に接続され、縦方向に沿って延びる中央流路部312とを備えている。また共通ガス流路31は、図7に示すように、ガス導入ポートPiと、開閉バルブOV及び第1流体制御バルブFV1を取り付けるバルブ取付部MV0,MV1と、第1圧力センサPS1を取り付けるセンサ取付部MS1と、中央流路部312とを連通するように形成されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
各ガス供給流路32は、共通ガス流路31の中央流路部312から横方向に沿って左右両側に分岐して延び、その下流端が対応するガス供給ポートPsに接続されるように形成されている。各ガス供給流路32は、いずれも横方向に沿って互いに平行となるように設けられ、且つ縦方向に等間隔になるよう設けられている。
Each
図8に示すように、各ガス供給流路32は、共通ガス流路31の中央流路部312と、第2圧力センサPS2及び第3圧力センサPS3を取り付けるセンサ取付部MS2、MS3と、第2流体制御バルブFV2を取り付けるバルブ取付部MV2と、ガス供給ポートPsとを連通させるように形成されている。そして、各ガス供給流路32における、中央流路部312と、第2圧力センサPS2に対応するセンサ取付部MS2との間には、前記した流体抵抗素子Rが設けられている。
As shown in FIG. 8, each
具体的にこの流体抵抗素子Rは、樹脂又は金属等からなる管状部材と、この管状部材内に挿入されて抵抗となる流路(以下、抵抗流路とも言う。)を形成する流路形成部材とにより構成されている。この流路形成部材は、例えばセラミック等からなる円柱状をなすものであり、抵抗流路は、流路形成部材を軸方向に貫通してなる、例えば横断面円形状の直線状のものである。そしてこの流体抵抗素子Rは、第2圧力センサPS2に対応するセンサ取付部MS2に形成されている各ガス供給流路32の開口部から挿入されて取り付けられている(挿し込まれている)。
Specifically, the fluid resistance element R consists of a tubular member made of resin, metal, or the like, and a flow path forming member that forms a flow path that is inserted into the tubular member and acts as resistance (hereinafter also referred to as a resistance flow path). It is composed of The flow path forming member is, for example, a columnar member made of ceramic or the like, and the resistance flow path is formed by axially penetrating the flow path forming member, and is, for example, linear with a circular cross section. . The fluid resistance element R is inserted (inserted) from the opening of each
しかして本実施形態の流体供給装置3では、複数の内部流路がブロック体4の厚み方向に沿って上下二層構造を成すように形成されている。より具体的には、前記複数のガス供給流路32が一方の層(上部層)を構成するように形成されており、前記排気流路33が他方の層(下部層)を構成するように形成されている。
Thus, in the
図5及び図6に示すように、排気流路33は、上流端が中央流路部312に接続され、下流端がガス排気ポートPeに接続された主排気流路部331と、各ガス供給流路32を流れる熱伝導性ガスの一部を取り出して主排気流路部331に導く副排気流路部332と、これらを連通させる連通流路部333とを有している。そして排気流路33のうち、主排気流路部331が共通ガス流路31及びガス供給流路32とともに上部層を構成するように形成され、副排気流路部332が下部層を構成するように形成されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
主排気流路部331は、平面視において、ブロック体4の中央からガス排気ポートPeに向かって、横方向に沿って略直線状に形成されている。この主排気流路部331は、中央流路部312を対称軸として導入流路部311と対称となるように形成されており、また各ガス供給流路32と互いに平行になるように形成されている。また主排気流路部331は、図7に示すように、中央流路部312と、第3流体制御バルブFV3を取り付けるバルブ取付部MV3と、第4圧力センサPS4及び第5圧力センサPS5を取り付けるセンサ取付部MS4,MS5と、ガス排気ポートPeとを連通するように形成されている。そしてこの主排気流路部331における第4圧力センサPS4に対応するセンサ取付部MS4と中央流路部312との間には流体抵抗素子Rが設けられている。この流体抵抗素子Rは、ガス供給流路32におけるものと同様に、第4圧力センサPS4に対応するセンサ取付部MS4に形成されている主排気流路部331の開口部から挿入されて取り付けられている。
The main
副排気流路部332は、図6、図8及び図9に示すように、ブロック体4の厚み方向において各ガス供給流路32よりも下側に形成されており、平面視において複数のガス供給流路32の全てと重複(具体的には交差)するように形成されている。具体的にこの副排気流路部332は、複数のガス供給流路32からの熱伝導性ガスが流れ込む流入流路部332aを備えている。この流入流路部332aは、平面視において縦方向に沿って略直線状に形成されており、複数のガス供給流路32を縦断することにより各ガス供給流路32と交差している。ここでは副排気流路部332は、中央流路部312を挟んで左右対称に形成された2つの流入流路部332aを備えており、各流入流路部332aは、中央流路部312から左右に分岐したガス供給流路32とそれぞれ交差している。そして流入流路部332aは、平面視において、第3圧力センサPS3に対応するセンサ取付部MS3において各ガス供給流路32と重複(ここでは交差)している。すなわち、流入流路部332aは、第3圧力センサPS3に対応するセンサ取付部MS3の直下を通るように形成されている。
As shown in FIGS. 6, 8, and 9, the sub-exhaust
連通流路部333は、上部層を構成する主排気流路部331と、下部層を構成する副排気流路部332とを連通させるものであり、具体的には図7に示すようにブロック体4の厚み方向に沿って形成された略直管状の流路により構成されている。主排気流路部331と副排気流路部332とは、平面視において、第5圧力センサPS5に対応するセンサ取付部MS5において重複しており、連通流路部333はその重複部に形成されている。
The
そして、排気流路33のうち副排気流路部332と各ガス供給流路32とはその重複部(ここでは交差部)において、前記した接続流路34により接続されている。具体的にこの接続流路34は、図8及び図9に示すようにブロック体4の厚み方向に沿って形成された略直管状の流路により構成されている。この接続流路34は、厚み方向に沿った下側の端部が副排気流路部332に接続されており、上側の端部がブロック体4の上面41における第3圧力センサPS3に対応するセンサ取付部MS3に開口している。そしてこの接続流路34には流体抵抗素子Rが設けられている。この流体抵抗素子Rは、ガス供給流路32や主排気流路部331におけるものと同様に、第3圧力センサPS3に対応するセンサ取付部MS3に形成されている主排気流路部331の開口部から挿入されて取り付けられている。
The
また本実施形態のブロック体4には、上面41に取り付けられた各ガス制御機器のケーブルを下面側に挿通させるためのケーブル挿通部5が設けられている。このケーブル挿通部5は、ガス供給流路32に対応する各制御機器のケーブルを挿通させるための第1ケーブル挿通部51と、共通ガス流路31と排気流路33に対応する各制御機器のケーブルを挿通させるための第2ケーブル挿通部52とを備えている。
Further, the
具体的に第1ケーブル挿通部51は、ブロック体4の厚み方向に沿って上下に貫通するように形成された貫通孔である。図5に示すように、この第1ケーブル挿通部51は、平面視において横方向に沿って延びる長孔状のものであり、各ガス供給流路32と平行になるように形成されている。各第1ケーブル挿通部51は、各ガス供給流路32の間に形成されている。
Specifically, the first
第2ケーブル挿通部52は、共通ガス流路31と排気流路33に近接するブロック体4の側面に形成された切欠き溝(凹部)である。この切欠き溝は、ブロック体4の側面において、上面41から下面にかけて形成されている。
The second
このように構成した本実施形態の流体供給装置3によれば、複数のガス供給流路32と排気流路33とガス制御機器とを集積化させることで、流体供給装置3全体を小型化することができる。そしてブロック体4の内部において、複数の流路を上下二層構造を成すように形成し、複数のガス供給流路32が一方の層を構成するように形成するとともに排気流路33が他方の層を構成するように形成するようにしているので、これらの流路の全てを同一層に配置する場合に比べて、ブロック体4における各流路の合計占有面積を小さくできる。さらに、複数のガス供給流路32と排気流路33とを上下二層に形成することで、これらを同一層に形成する場合に比べて、各ガス供給流路32と排気流路33とを近づけることができるので、これらを接続する流路の流路長を短くできる。このようにして、限られたスペースにおいて複数の流路及びガス制御機器を効率よく配置し、省スペース化することができる。
According to the
また平面視において複数のガス供給流路32と排気流路33とが重複するように形成されており、この重複部においてこれらの流路を互いに接続する接続流路34が形成されているので、各ガス供給流路32と排気流路33とを最短距離で接続することができるようになるので、より一層の省スペース化を図ることができる。
In addition, a plurality of
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments.
例えば、前記実施形態において、各流路における圧力センサ及び流体制御バルブの数および位置は一例を示すものであり、他の実施形態では異なる位置に異なる数で配置されていてもよい。また前記実施形態の流体供給装置3は、各ガス供給流路32に熱伝導性ガスを導入する共通ガス流路31を1つのみ備えていたが、複数本備えていてもよい。また他の実施形態の流体供給装置3は、排気流路33を複数備えていてもよい。
For example, in the above-described embodiments, the number and positions of pressure sensors and fluid control valves in each flow path are only examples, and different numbers may be arranged at different positions in other embodiments. Further, although the
また前記実施形態では、ブロック体4を平面視して最左上の付属配管具がガス導入ポートPiとして機能し、最右上の付属配管具がガス排気ポートPeとして機能するように各流路が構成されていたが、これに限らない。他の実施形態では、異なる付属配管具がガス導入ポートPi及びガス排気ポートPeとして機能するように各流路が構成されていてもよい。
Further, in the above-described embodiment, each flow path is configured such that the uppermost left accessory pipe functioning as a gas introduction port Pi and the uppermost right accessory pipe functioning as a gas exhaust port Pe when viewing the
また前記実施形態では、連通流路部333及び接続流路34は、ブロック体4の厚み方向に沿って形成されていたがこれに限らない。他の実施形態の連通流路部333及び接続流路34は、上部層と下部層を連通できれば、厚み方向に対して傾斜するように形成されていてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
また前記実施形態の副排気流路部332は、平面視において複数のガス供給流路32の全てと、その重複部において交差するように形成されていたがこれに限らない。他の実施形態では、副排気流路部332は、平面視において複数のガス供給流路32の一部又は全部と、その重複部において同一方向を向くように形成されていてもよい。
In addition, the secondary
また前記実施形態では、排気流路部332は平面視において複数のガス供給流路32の全てと重複するように形成されていたが、他の実施形態では一部のガス供給流路32とのみ重複するように形成されていてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
また他の実施形態のブロック体4には、ケーブル挿通部5が設けられてなくてもよい。
Further, the
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.
1 ・・・静電チャック装置
2 ・・・ガス供給システム
3 ・・・流体供給装置
31 ・・・共通ガス流路
32 ・・・ガス供給流路
33 ・・・排気流路
4 ・・・ブロック体
REFERENCE SIGNS
Claims (10)
前記複数の流路が前記ブロック体の内部で二層構造を成すように形成されており、当該複数の流路のうち、
前記吸着面に熱伝導性ガスを供給する複数のガス供給流路が、前記二層構造における一方の層を構成するように形成され、
前記複数のガス供給流路内の熱伝導性ガスを排気する排気流路が、前記二層構造における他方の層を構成するように形成されている流体供給装置。 A plurality of flow paths for supplying a thermally conductive gas to the chucking surface of the electrostatic chuck device, and having a gas control device installed on the way so as to control the thermally conductive gas flowing therein. A fluid supply device comprising a block body formed with
The plurality of flow paths are formed to form a two-layer structure inside the block body, and among the plurality of flow paths,
A plurality of gas supply channels for supplying a thermally conductive gas to the adsorption surface are formed so as to constitute one layer in the two-layer structure,
A fluid supply device, wherein an exhaust passage for exhausting the thermally conductive gas in the plurality of gas supply passages is formed so as to constitute the other layer in the two-layer structure.
流体抵抗素子が、前記取付面上の開口部から各ガス供給流路内に挿入されている請求項1~3のいずれか一項に記載の流体供給装置。 A part of each gas supply channel is open to the mounting surface of the block on which the gas control device is mounted,
4. The fluid supply device according to any one of claims 1 to 3, wherein a fluid resistance element is inserted into each gas supply channel from an opening on the mounting surface.
ガス制御機器が途上に設けられて内部を流れる前記熱伝導性ガスを制御できるように構成された複数の流路が形成されたブロック体を備える流体供給装置であって、
前記複数の流路が前記ブロック体の内部で二層構造を成すように形成されており、当該複数の流路のうち、
前記吸着面に熱伝導性ガスを供給する複数のガス供給流路が、前記二層構造における一方の層を構成するように形成され、
前記複数のガス供給流路内の熱伝導性ガスを排気する排気流路が、前記二層構造における他方の層を構成するように形成されている流体供給装置を用いて、前記静電チャック装置の前記吸着面に前記熱伝導性ガスを供給するガス供給方法。 A method of supplying a thermally conductive gas to an adsorption surface of an electrostatic chuck device,
A fluid supply device comprising a block body in which a plurality of flow paths are formed and a gas control device is provided on the way to control the thermally conductive gas flowing therein,
The plurality of flow paths are formed to form a two-layer structure inside the block body, and among the plurality of flow paths,
A plurality of gas supply channels for supplying a thermally conductive gas to the adsorption surface are formed so as to constitute one layer in the two-layer structure,
The electrostatic chuck device using a fluid supply device in which an exhaust channel for exhausting the thermally conductive gas in the plurality of gas supply channels is formed so as to constitute the other layer in the two-layer structure. A gas supply method for supplying the thermally conductive gas to the adsorption surface of.
Priority Applications (1)
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