JP3751012B2 - 半導体プラズマ装置における圧力系の制御方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば半導体製造工程に使用される半導体プラズマ装置における圧力系の制御方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体製造装置の製造工程においては、半導体ウエハやＬＣＤ用ガラス等の被処理体（以下にウエハ等という）を薬液やリンス液（洗浄液）等の処理液が貯留された処理槽に順次浸漬して洗浄を行う洗浄処理方法が広く採用されている。また、このような洗浄処理においては、洗浄後のウエハ等の表面に例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等の揮発性を有する有機溶剤の蒸気からなる乾燥ガスを接触させ、乾燥ガスの蒸気を凝縮あるいは吸着させて、ウエハ等の水分の除去及び乾燥を行う乾燥処理が施されている。
【０００３】
従来のこの種の乾燥処理装置は、キャリアガス例えば窒素（Ｎ2）等の不活性ガスの供給部と、乾燥ガス例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を加熱して蒸気を生成する蒸気発生器と、この蒸気発生器で生成された蒸気すなわち乾燥ガスを乾燥処理室に供給すべく開閉弁を介設する供給管路と、供給管路を加熱するヒータとを具備してなる。したがって、乾燥処理においては、使用されるＮ2ガスや乾燥ガス等の温度制御は重要であるため、従来では、Ｎ2ガス供給管路、乾燥ガス供給管路や蒸気発生器中に配設されるヒータの温度制御を行なっている。
【０００４】
また、半導体製造工程において、ウエハ等に微細なパターンを形成するためにドライエッチング技術は必須とされている。このドライエッチングは、真空中で反応性ガスを用いてプラズマを生成し、そのプラズマ中のイオン，中性ラジカル，原子，分子を用いて、ウエハ等上の種々の材料をエッチングするものである。そのため、エッチング材料により種々のガスが用いられている。
【０００５】
一般に、この種のエッチング装置は、密閉の処理室を有する容器にエッチングガス導入部を設けると共に、処理室内を所定の減圧雰囲気（真空）にするための真空排気口が形成され、また処理室内に対峙して配置されるサセプタを兼用する平板電極の一方に高周波電源を接続し、他方の平板電極を容器にアースしている。そして、エッチングする材料や使用する反応性ガスの種類によって処理室内を所定の減圧雰囲気にした状態で、両電極間に高周波電力によってプラズマ放電を発生させ、この発生したプラズマ中のイオン，電子及び中性の活性種によってウエハ等のエッチングを行なう。したがって、エッチング処理においては、処理室内を所定の減圧雰囲気にするための圧力制御は重要であるため、従来では、真空排気口に接続する排出管路に圧力調整手段を配設して処理室内の圧力を制御している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のこの種の乾燥処理やエッチング処理においては、ガスの種類やガスの供給状態別に制御定数を変更させて温度制御や圧力制御を行なうものではなかった。このため、例えば熱あるいは圧力負荷の厳しい状態の制御定数を使用して熱あるいは圧力負荷の緩い状態を制御する場合はよいが、逆の事態が起きると、途端に制御が破綻をきたすという問題があった。この場合、負荷の重軽だけならまだよいが、負荷状態が全く異なる状態間では制御定数の共通化は基本的にできないという不都合がある。
【０００７】
この発明は上記事情に鑑みなされたもので、使用するガスの流れの有無による負荷に応じた制御定数を予め記憶して、各状態に応じて制御定数を選択して圧力等を制御するようにした半導体プラズマ装置における圧力系の制御方法及びその装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、所定のガスの流れの有無による流量負荷に応じた制御定数と、プラズマ生成手段によって処理室に生成されるプラズマのプラズマ生成の有無に応じた制御定数とを予め記憶しておき、 上記ガスの上記流量負荷の検知信号に基づき、上記制御定数を選択して上記処理室の圧力を調整する圧力調整手段を制御して上記処理室を所定の圧力に保ち、 上記ガスの上記流量負荷の検知信号と、上記プラズマ生成有無の検知信号とに基づき、上記制御定数を選択して上記圧力調整手段を制御して上記処理室を所定の圧力に保つことを特徴とする。
【０００９】
請求項１記載の発明において、上記ガスは異なる種類の複数のガスであっても圧力調整可能である（請求項２）。
【００１０】
また、上記ガスの上記流量負荷の検知信号に基づき、上記ガスの流れが有ると判断される場合に、検知された上記流量負荷の大きさに応じて制御定数を選択して上記圧力調整手段を制御して上記処理室を所定の圧力に保つことが可能である（請求項３）。
【００１１】
また、上記ガスの上記流量負荷の検知信号と、上記プラズマ生成有無の検知信号とに基づき、上記ガスの流れが有り、上記プラズマ生成が無いと判断される場合に、予め記憶された制御定数を選択して上記圧力調整手段を制御して上記処理室を所定の圧力に保つことが可能である（請求項４）。
【００１２】
また、上記ガスの上記流量負荷の検知信号と、上記プラズマ生成有無の検知信号とに基づき、上記ガスの流れが有り、上記プラズマ生成が有ると判断される場合に、予め記憶された制御定数を選択して上記圧力調整手段を制御して上記処理室を所定の圧力に保つことが可能である（請求項５）。
【００１３】
請求項６記載の発明は、処理室内にガスを供給する供給管路と、 上記処理室に接続される排出管路と、 上記排出管路に介設されて上記処理室内の圧力を調整する圧力調整手段と、 上記供給管路に介設されて上記ガスの流量負荷を検知するガス負荷検知手段と、 プラズマ生成手段によって上記処理室に生成されるプラズマのプラズマ生成有無を検知するプラズマ生成有無検知手段と、 上記ガスの流れの有無と、上記処理室に生成されるプラズマのプラズマ生成有無とに応じた制御定数を予め記憶する制御手段とを具備し、 上記ガス負荷検知手段によって上記ガスの上記流量負荷を検知すると共に、上記プラズマ生成有無検知手段によって上記処理室に生成されるプラズマのプラズマ生成有無を検知し、これら検知信号を上記制御手段に伝達し、上記ガスの流れの有無に応じた制御定数の選択及び、上記ガスの流れの有無と、上記処理室に生成されるプラズマの生成有無とに応じた制御定数の選択による上記制御手段からの制御信号に基づいて上記処理室が所定圧力になるように上記圧力調整手段を制御する、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項１，３〜６記載の発明によれば、所定のガスの流れの有無による流量負荷に応じた制御定数と、プラズマ生成手段によって処理室に生成されるプラズマのプラズマ生成の有無に応じた制御定数とを予め記憶しておき、ガスの流量負荷の検知信号に基づき、制御定数を選択して処理室の圧力を調整する圧力調整手段を制御し、ガスの流量負荷の検知信号と、プラズマ生成有無の検知信号とに基づき、制御定数を選択して処理室の圧力を調整することにより、処理室に供給されるガスの流量負荷の検知結果と、プラズマ生成有無の検知結果に基づき、制御定数を選択して処理室の圧力を最適状態に制御することができる。この場合、ガスは異なる種類の複数のガスであっても圧力制御可能である（請求項２）。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
◎参考実施形態
図１はこの発明に係るガスの制御装置を半導体ウエハの洗浄・乾燥処理システムに適用した場合の構成図である。
【００１６】
上記洗浄・乾燥処理システムは、キャリアガス例えば窒素（Ｎ2）ガスの供給源１に供給管路２ａを介して接続するＮ2ガス加熱手段としてのＮ2ガス加熱器３（以下に単に加熱器という）と、この加熱器３に供給管路２ｂを介して接続する一方、乾燥ガス用液体例えばＩＰＡの供給源４に供給管路２ｃを介して接続する混合ガス（蒸気）発生手段としての蒸気発生器５と、この蒸気発生器５と乾燥処理室６（以下に単に処理室という）とを接続する供給管路２ｄに配設される流量制御手段７とを具備してなる。この場合、Ｎ2ガス供給源１と加熱器３とを接続する供給管路２ａには開閉弁８ａが介設されている。また、ＩＰＡ供給源４と蒸気発生器５とを接続する供給管路２ｃには開閉弁８ｂが介設され、この開閉弁８ｂのＩＰＡ供給源側には分岐路９及び開閉弁８ｃを介してＩＰＡ回収部１０が接続されている。また、図１に二点鎖線で示すように、蒸気発生器５には、必要に応じてＩＰＡのドレン管５ａが接続され、このドレン管５ａにドレン弁５ｃが介設されると共に、チェッキ弁５ｄを介設する分岐路５ｂが接続されている。このようにドレン管５ｃ、ドレン弁５ｄ等を接続することにより、蒸気発生器５内をクリーニングする際の洗浄液等の排出に便利となる。
【００１７】
上記加熱器３は、図２（ａ）に示すように、Ｎ2ガスの供給管路２ａに連通する導入管１１と、この導入管１１内に挿入され、導入管１１の内壁面との間に螺旋状流路１２を形成する流路形成管１３と、この流路形成管１３の内方に挿入される加熱手段例えばカートリッジヒータ１４とで主要部が構成されている。この場合、導入管１１は、一端に供給管路２ａと接続する流入口１１ａを有し、他端部の側面に、供給管路２ｂに接続する流出口１１ｂが設けられている。また、流路形成管１３は、図２（ｂ）に示すように、その外周面に例えば台形ねじのような螺旋状の凹凸溝１５が形成されて、この螺旋状凹凸溝１５と導入管１１の内壁面１１ｃとで螺旋状流路１２が形成されている。なお、螺旋状流路１２は必ずしもこのような構造である必要はなく、例えば導入管１１の内壁面に螺旋状凹凸溝を形成し、流路形成管１３の外周面を平坦面としてもよく、導入管１１の内壁面及び流路形成管１３の外周面の双方に螺旋状凹凸溝を形成して螺旋状流路を形成するようにしてもよく、あるいはコイルスプングを用いて螺旋状流路１２を形成してもよい。
【００１８】
上記のように、Ｎ2ガス供給源１側の供給管路２ａに接続する導入管１１と、この導入管１１内に挿入される流路形成管１３又はコイルスプリングとの間に螺旋状流路１２を形成し、流路形成管１３内にカートリッジヒータ１４を挿入することにより、Ｎ2ガスの流路とカートリッジヒータ１４との接触する流路長さを長くすると共に、螺旋状の流れを形成して、それがない場合に比べ流速を早めることができ、その結果レイノルズ数（Ｒｅ数）及びヌッセルト数（Ｎｕ数）を増大して、境界層を乱流領域に入れ、加熱器３の伝熱効率の向上を図ることができる。したがって、１本のカートリッジヒータ１４で効率よくＮ2ガスを所定温度例えば２００℃に加熱することができるので、加熱器３を小型化することができる。なお、加熱温度を更に高める必要がある場合は、導入管１１の外側に外筒ヒータを配設すればよい。
【００１９】
上記蒸気発生器５は、図３に示すように、キャリアガスの供給管路２ｂに接続する例えばステンレス鋼製のパイプ状本体２０にて形成されており、このパイプ状本体２０の内周面にキャリアガスの流れ方向に沿って漸次狭小となる先細ノズル部２１ａと、この先細ノズル部２１ａの狭小部２１ｂから流れ方向に沿って徐々に拡開する末広ノズル部２１ｃとからなるラバールノズル２１が形成されている。このラバールノズル２１は、ラバールノズル２１の流入側圧力（一次圧力）と流出側圧力（二次圧力）との圧力差によって衝撃波が形成される。例えば、一次圧力（Kgf/cm2G）とＮ2ガスの通過流量（Nl/min）を適宜選択することによって衝撃波を形成することができる。この場合、ラバールノズル２１の一次側と二次側を接続する分岐路２２に圧力調整弁２３を介設して、この圧力調整弁２３の調節によって衝撃波の発生条件を適宜設定している。なお、一次側圧力を高めることが可能であれば、圧力調整弁２３を用いなくても衝撃波形成が可能となる。
【００２０】
なお、一次側でＮ2ガスの圧力あるいは流量を所定の高い圧力範囲で調整することが可能であれば、圧力調整弁２３を用いなくても衝撃波形成が可能となる。すなわち、図１１に示すように、Ｎ2ガス供給源１にＮ2ガスの圧力あるいは流量を調節するＮ2ガス圧力調整手段１ａを接続することによって分岐路２２及び圧力調整弁２３を除去することができる。この場合、所定の高い圧力範囲のＮ2ガスを供給できるようにＮ2ガス供給源１は通常よりも高い圧力のＮ2ガスを供給できる必要がある。Ｎ2ガス圧力調整手段１ａによってＮ2ガス供給源１から供給されるＮ2ガスの高圧の程度を調整することによって、衝撃波形成部２１の流入側圧力（一次圧力）と流出側圧力（二次圧力）との圧力差を調節し衝撃波の発生条件を適宜設定することができる。
【００２１】
このように形成されるラバールノズル２１の末広ノズル部２１ｃの途中にはＩＰＡ供給口２４が開設されている。この供給口２４にＩＰＡ供給管すなわち供給管路２ｃを介してＩＰＡ供給源４が接続されている。また、末広ノズル部２１ｃの流出側のパイプ状本体２０内に内筒ヒータ２５が挿入され、その外側には外筒ヒータ２６が配設されて、これら内筒ヒータ２５と外筒ヒータ２６とで蒸気発生器５の加熱手段が構成されている。なおこの場合、ラバールノズル２１及びＩＰＡ供給口２４付近にヒータを設けてもよい。
【００２２】
上記のように構成することにより、ＩＰＡ供給源４から供給されるＩＰＡをラバールノズル２１の供給口２４から供給すると、ラバールノズル２１で形成された衝撃波によってＩＰＡが霧状にされ、その後ヒータ２５，２６の加熱によってＩＰＡ蒸気が生成される。
【００２３】
なお、上記説明では、供給口２４をラバールノズル２１の二次側すなわち衝撃波発生後側に設けた場合について説明したが、必ずしもこのような構成とする必要はなく、供給口２４をラバールノズル２１の一次側すなわち衝撃波発生前の位置に設けて、Ｎ2ガスとＩＰＡとを混合した後に衝撃波によって霧状にしてもよい。
【００２４】
上記流量制御手段７は、図１に示すように、供給管路２ｄに介設される開度調整弁例えばダイヤフラム弁３０と、上記処理室６内の圧力を検出する検出手段である圧力センサ３１からの信号と予め記憶された情報とを比較演算する制御手段例えばＣＰＵ４０（中央演算処理装置）からの信号に基いてダイヤフラム弁３０の作動圧を制御する制御弁例えばマイクロバルブ３２とを具備してなる。
【００２５】
この場合、マイクロバルブ３２は、例えば図４に示すように、上記ダイヤフラム弁３０の作動流体例えば空気の流入路３３に排出路３４を連通し、この排出路３４と対向する面に可撓性部材３５を介して制御液体例えば熱伸縮性オイル３６を収容する室３７を形成すると共に、室３７における可撓性部材３５と対向する面に配設される複数の抵抗ヒータ３８を配設してなる。なおこの場合、可撓性部材３５は、上部材３５ａと下部材３５ｃとの間に介在される中部材３５ｂを有すると共に、下部材３５ｃと接合する台座３５ｄを有しており、可撓性部材３５の撓み変形によって中部材３５ｂが排出路３４を開閉し得るように構成されている。なお、このマイクロバルブ３２は全体がシリコンにて形成されている。
【００２６】
このように構成することにより、上記ＣＰＵ４０からの信号をデジタル／アナログ変換させて抵抗ヒータ３８に伝達されると、抵抗ヒータ３８が加熱されると共に、制御液体すなわちオイル３６が膨脹収縮し、これにより可撓性部材３５が流入側に出没移動して排出路３４の上部が開状態となり、制御流体すなわちガス圧力を調節することができる。したがって、マイクロバルブ３２によって遅延制御された流体すなわち空気によってダイヤフラム弁３０を作動して予め記憶された情報と処理室６内の圧力を比較し、ダイヤフラム弁３０の作動を制御してＮ2ガスを処理室６内に供給することができ、処理室６内の圧力回復の時間制御を行うことができる。
【００２７】
また、上記処理室６は、図５に示すように、例えばフッ化水素酸等の薬液や純水等の洗浄液を貯留（収容）し、貯留した洗浄液にウエハＷを浸漬する洗浄槽５０の上部に形成されており、その上方に設けられたウエハＷの搬入・搬出用の開口部５０ａに蓋体５１が開閉可能に装着されている。また、処理室６と洗浄槽５０との間には、複数例えば５０枚のウエハＷを保持してこのウエハＷを洗浄槽５０内及び処理室６内に移動する保持手段例えばウエハボート５２が設けられている。また、処理室６内には、処理室６内に供給されたＩＰＡガスを冷却する冷却管５３を配設してもよい。なお、洗浄槽５０は、底部に排出口５４を有する内槽５５と、この内槽５５からオーバーフローした洗浄液を受け止める外槽５６とで構成されている。なおこの場合、内槽５５の下部に配設される薬液又は純水の供給ノズル５７から内槽５５内に供給され貯留される薬液又は純水にウエハＷが浸漬されて洗浄されるようになっている。また、外槽５６の底部に設けられた排出口５６ａに排出管５６ｂが接続されている。このように構成することにより、洗浄処理されたウエハＷはウエハボート５２によって処理室６内に移動され、処理室６内に供給されるＩＰＡガスと接触し、ＩＰＡガスの蒸気を凝縮あるいは吸着させて、ウエハＷの水分の除去及び乾燥が行なわれる。
【００２８】
なお、供給管路２ｄには、上記ダイヤフラム弁３０の下流側（二次側）にフィルタ６０が介設されており、パーティクルの少ない乾燥ガスを供給できるように構成されている。また、供給管路２ｄの外側には保温用ヒータ６２が配設されてＩＰＡガスの温度を一定に維持し得るように構成されている。更に、供給管路２ｄの処理室６側にはＩＰＡガスの温度センサ６１（温度検出手段）が配設されて、供給管路２ｄ中を流れるＩＰＡガスの温度が測定されるようになっている。
【００２９】
一方、図１に示すように、上記供給管路２ａには、この供給管路２ａを流れるＮ2ガスの流れの有無による負荷を検知するガス負荷検知手段例えば流量検知センサ４１（以下に流量センサ４１という）が介設され、上記供給管路２ｄには、この供給管路２ｄを流れるＩＰＡガスの流れの有無による負荷を検知するガス負荷検知手段例えば流量検知センサ４２（以下に流量センサ４２という）が介設されている。また、ＩＰＡ供給管路２ｃにはＩＰＡの流れの有無を検知し得るＩＰＡ供給ポンプ４３（流体流れ検知手段）が介設されている。
【００３０】
上記流量検知センサ４１，４２及びＩＰＡ供給ポンプ４３によって検知された負荷検知信号は、上記ＣＰＵ４０に伝達され、ＣＰＵ４０において予め記憶されたＮ2ガス，ＩＰＡガス及びＩＰＡの流れの有無による流量負荷に応じた情報、すなわち、ガスの流れの有無に応じて、対応する複数の制御モード、各々の制御モード毎に採用する比例動作、積分動作及び微分動作の３動作を含むＰＩＤ制御定数（制御定数）に基づいて演算処理され、その制御信号によって上記Ｎ2ガス加熱器３、蒸気発生器５のヒータ２５，２６及び保温ヒータ６２が制御される。ＰＩＤ制御定数（以下にＰＩＤ定数という）はＣＰＵ４０内のデータテーブルに格納されている。
【００３１】
次に、上記洗浄・乾燥処理システムにおけるＮ2ガス、ＩＰＡ及びＩＰＡガス（乾燥ガス；混合ガス）の温度制御について、図６ないし図８のフローチャートを参照して説明する。
【００３２】
☆Ｎ2ガス加熱器の温度制御
図６に示すように、まず、Ｎ2ガス加熱器３におけるＮ2ガスの流量や供給タイミング等をセットしたプロセスモードを確認した後（ステップＡ）、流量センサ４１によってＮ2ガスは流れているか否かを確認する（ステップＢ）。Ｎ2ガスが流れていない場合は、ＣＰＵ４０からの制御信号によってヒートアップモードにし（ステップＣ）、予めオートチューニングにより得たＰＩＤ定数（Ｐ11，Ｉ11，Ｄ11）に基づいてＮ2ガス加熱器３をヒートアップモードに対する温度制御を行なう（ステップＤ，Ｅ）。このようにしてプロセスモードが終了したか否かが判断され（ステップＦ）、プロセスモード終了の場合はヒートアップモードに対する温度制御を終了し、終了していない場合は再度プロセスモードを確認する（ステップＡ）。
【００３３】
一方、供給管路２ａにＮ2ガスが流れている場合は、Ｎ2ガスフローモードになり（ステップＧ）、予めオートチューニングにより得たＰＩＤ定数（Ｐ21，Ｉ21，Ｄ21）に基づいてＮ2ガス加熱器３をＮ2ガスフローモードに対する温度制御を行なう（ステップＨ，Ｉ）。このようにしてプロセスモードが終了したか否かが判断され（ステップＪ）、プロセスモード終了の場合はＮ2ガスフローモードに対する温度制御を終了し、終了していない場合は再度プロセスモードを確認した後（ステップＡ）、上述の手順を繰り返してＮ2ガス加熱器の温度制御を行なう。
【００３４】
したがって、Ｎ2ガス供給源１から供給管路２ａにＮ2ガスが供給されたか否かの状態に応じて、予め記憶されたＰＩＤ定数（制御定数）を選択してＮ2ガス加熱器３を予備加熱あるいは加熱してＮ2ガスの温度を最適状態にすることができる。
【００３５】
なお、上述の説明においては、Ｎ2ガスフローモード（ステップＨ，Ｉ）において、流量センサ４１によって検出したＮ2ガスの流れの有無に基づいたＰＩＤ定数（Ｐ２１，Ｉ２１，Ｄ２１）のみをデータテーブルに予め記憶した場合の例を示したが、流量センサ４１によって検出した流量負荷の大きさ、すなわちＮ2ガスの流量の大きさに応じて多段階的にＰＩＤ定数を予め記憶しておくことも可能である。これによって、データテーブルにはＮ2ガスの流量負荷の大きさに応じて採用されるＰＩＤ定数が予め記憶されているので、流量負荷の大きさに応じて多段階的に高精度なＰＩＤ定数を設定選択することができ、選択したＰＩＤ定数に基づいてＮ2ガス加熱器３を高精度に制御することができ、Ｎ2ガスの温度を最適状態に高精度に制御することができる。
【００３６】
☆蒸気発生器の温度制御
図７に示すように、まず、蒸気発生器５におけるＮ2ガス及びＩＰＡの流量や供給タイミング等をセットしたプロセスモードを確認した後（ステップＡ）、流量センサ４１によってＮ2ガスは流れているか否かを確認する（ステップＢ）。Ｎ2ガスが流れていない場合は、ＣＰＵ４０からの制御信号によってヒートアップモードにし（ステップＣ）、予めオートチューニングにより得たＰＩＤ定数（Ｐ12，Ｉ12，Ｄ12）に基づいて蒸気発生器５のヒータ２５，２６をヒートアップモードに対する温度制御を行なう（ステップＤ，Ｅ）。このようにしてプロセスモードが終了したか否かが判断され（ステップＦ）、プロセスモード終了の場合はヒートアップモードに対する温度制御を終了し、終了していない場合は再度プロセスモードを確認する（ステップＡ）。
【００３７】
一方、供給管路２ａにＮ2ガスが流れている場合は、次に、ＩＰＡ供給ポンプ４３の駆動の有無によってＩＰＡが供給されているか否かが判断され（ステップＧ）、ＩＰＡが供給されていない場合は、ＣＰＵ４０からの制御信号によってＮ2ガスフローモードとなり（ステップＨ）、予めオートチューニングにより得たＰＩＤ定数（Ｐ22，Ｉ22，Ｄ22）に基づいてＮ2ガスが通過する蒸気発生器５のヒータ２５，２６をＮ2ガスフローモードに対する温度制御を行なう（ステップＩ，Ｊ）。このようにしてプロセスモードが終了したか否かが判断され（ステップＫ）、プロセスモード終了の場合は加熱を終了し、終了していない場合は再度プロセスモードを確認する（ステップＡ）。
【００３８】
更に、供給管路２ｃを介してＩＰＡが流れている場合は、ＣＰＵ４０からの制御信号によってＮ2＋ＩＰＡフローモードになり（ステップＬ）、予めオートチューニングにより得たＰＩＤ定数（Ｐ32，Ｉ32，Ｄ32）に基づいて蒸気発生器５のヒータ２５，２６を加熱する（ステップＭ，Ｎ）。このようにしてプロセスモードが終了したか否かが判断され（ステップＯ）、プロセスモード終了の場合は加熱を終了し、終了していない場合は再度プロセスモードを確認した後（ステップＡ）、上述の手順を繰り返して蒸気発生器５のヒータ２５，２６のＮ2＋ＩＰＡフローモードに対する温度制御を行なう。
【００３９】
したがって、Ｎ2ガス供給源１から供給管路２ａにＮ2ガスが供給されたか否かの状態、あるいは、ＩＰＡ供給源４から供給管路２ｃを介して蒸気発生器５にＩＰＡが供給されたか否かに応じて、予め記憶されたＰＩＤ定数（制御定数）を選択してＮ2ガス加熱器３又は蒸気発生器５のヒータ２５，２６を温度制御してＮ2ガスの温度及び乾燥ガスの温度を最適状態にすることができる。
【００４０】
なお、上述の説明においては、Ｎ2＋ＩＰＡフローモード（ステップＬ）において、流量センサ４１によって検出したＮ2ガスの流れの有無とＩＰＡ供給ポンプ４３の駆動の有無とに基づいたＰＩＤ定数（Ｐ３２，Ｉ３２，Ｄ３２）のみをデータテーブルに予め記憶した場合の例を示したが、Ｎ2ガスの流量の大きさとＩＰＡ供給量の大きさとに応じて多段階的にＰＩＤ定数を予め記憶しておくことも可能である。これによって、データテーブルにはＮ2ガスの流量負荷の大きさとＩＰＡ供給量の大きさとに応じて採用されるＰＩＤ定数が予め記憶されているので、Ｎ2ガス及びＩＰＡの流量負荷の大きさに応じて多段階的に高精度なＰＩＤ定数を設定選択することができ、選択したＰＩＤ定数に基づいて蒸気発生器５のヒータ２５，２６を高精度に制御することができ、Ｎ2ガスの温度及び乾燥ガスの温度を最適状態に高精度に制御することができる。
【００４１】
☆乾燥ガスの温度制御
図８に示すように、まず、蒸気発生器５におけるＮ2ガス及びＩＰＡの流量や供給タイミング等をセットしたプロセスモードを確認した後（ステップＡ）、流量センサ４１によってＮ2ガスは流れているか否かを確認する（ステップＢ）。Ｎ2ガスが流れていない場合は、ＣＰＵ４０からの制御信号によってヒートアップモードにし（ステップＣ）、予めオートチューニングにより得たＰＩＤ定数（Ｐ13，Ｉ13，Ｄ13）に基づいて保温ヒータ６２をヒートアップモードに対する温度制御を行なう（ステップＤ，Ｅ）。このようにしてプロセスモードが終了したか否かが判断され（ステップＦ）、プロセスモード終了の場合はヒートアップモードに対する温度制御を終了し、終了していない場合は再度プロセスモードを確認する（ステップＡ）。
【００４２】
一方、供給管路２ａにＮ2ガスが流れている場合は、次に、ＩＰＡ供給ポンプ４３の駆動の有無によってＩＰＡが供給されているか否かが判断され（ステップＧ）、ＩＰＡが供給されていない場合は、ＣＰＵ４０からの制御信号によってＮ2ガスフローモードとなり（ステップＨ）、予めオートチューニングにより得たＰＩＤ定数（Ｐ23，Ｉ23，Ｄ23）に基づいてＮ2ガスが通過する保温ヒータ６２をＮ2ガスフローモードに対する温度制御を行なう（ステップＩ，Ｊ）。このようにしてプロセスモードが終了したか否かが判断され（ステップＫ）、プロセスモード終了の場合はＮ2ガスフローモードに対する温度制御を終了し、終了してない場合は再度プロセスモードを確認する（ステップＡ）。
【００４３】
更に、供給管路２ｃを介してＩＰＡが流れている場合は、流量センサ４２によって乾燥ガス（Ｎ2＋ＩＰＡ）の通過が検知されてＣＰＵ４０からの制御信号によってＮ2＋ＩＰＡフローモードになり（ステップＬ）、予めオートチューニングにより得たＰＩＤ定数（Ｐ33，Ｉ33，Ｄ33）に基づいて保温ヒータ６２をＮ2＋ＩＰＡフローモードに対する温度制御を行なう（ステップＭ，Ｎ）。このようにしてプロセスモードが終了したか否かが判断され（ステップＯ）、プロセスモード終了の場合はＮ2＋ＩＰＡフローモードに対する温度制御を終了し、終了していない場合は再度プロセスモードを確認した後（ステップＡ）、上述の手順を繰り返して保温ヒータ６２の温度制御を行なう。
【００４４】
したがって、Ｎ2ガス供給源１から供給管路２ａにＮ2ガスが供給されたか否かの状態、ＩＰＡ供給源４から供給管路２ｃを介して蒸気発生器５にＩＰＡが供給されたか否かの状態、あるいは、供給管路２ｄを乾燥ガスが流れているか否かの状態に応じて、予め記憶されたＰＩＤ定数（制御定数）を選択してＮ2ガス加熱器３の温度制御、また蒸気発生器５のヒータ２５，２６の温度制御、あるいは保温ヒータ６２を温度制御してＮ2ガスの温度及び乾燥ガスの温度を最適状態にすることができる。
【００４５】
なお、上述の説明においては、Ｎ2＋ＩＰＡフローモード（ステップＬ）において、流量センサ４２によって乾燥ガス（Ｎ2＋ＩＰＡ）の通過の有無に基づいたＰＩＤ定数（Ｐ３３，Ｉ３３，Ｄ３３）のみをデータテーブルに予め記憶した場合の例を示したが、流量センサ４２によって乾燥ガス（Ｎ2＋ＩＰＡ）の通過流量の大きさに応じて多段階的にＰＩＤ定数を予め記憶しておくことも可能である。これによって、データテーブルには乾燥ガス（Ｎ2＋ＩＰＡ）の通過流量の大きさに応じて採用されるＰＩＤ定数が予め記憶されているので、乾燥ガス（Ｎ2＋ＩＰＡ）の通過流量の大きさに応じて多段階的に高精度なＰＩＤ定数を設定選択することができ、選択したＰＩＤ定数に基づいて保温ヒータ６２を高精度に制御することができ、Ｎ2ガスの温度及び乾燥ガスの温度を最適状態に高精度に制御することができる。
【００４６】
◎実施形態
図９はこの発明に係る圧力系の制御装置の実施形態の概略構成図である。実施形態は、この発明に係る圧力系の制御装置をエッチング装置の圧力制御に適用した場合である。
【００４７】
上記エッチング装置は、密閉可能な処理室７１を有する容器７０と、この容器７０に設けられたガス導入部と異なる種類のガス供給源（図示せず）とを接続するガス供給管路７２ａ〜７２ｃと、処理室７１に設けられた真空排気口に接続する排出管路すなわち排気管路７３と、排気管路７３に接続する真空排気装置例えば真空ポンプ７４とを具備してなる。
【００４８】
この場合、上記容器７０内には処理室７１へのガスの供給を兼ねる上下方向に対峙する上部平板電極７５とサセプタを兼用する下部平板電極７６が配置されており、ウエハＷを載置する下部平板電極７６には高周波電源７７が接続され、上部平板電極７５は容器７０を介して接地されている。
【００４９】
また、上記ガス供給管路７２ａ〜７２ｃには、それぞれ各種ガス流量を検知制御するマスフローコントローラ７８ａ〜７８ｃとエアー操作開閉弁７９ａ〜７９ｃが介設されており、マスフローコントローラ７８ａ〜７８ｃにて検知制御された検知信号は制御手段例えばＣＰＵ４０Ａに伝達されるように構成されている。
【００５０】
一方、排気管路７３の真空排気口側には、処理室７１内の圧力調整手段としてのコントロールバルブ８０が介設されると共に、その下流側にターボ分子ポンプ８１が介設されている。この場合、コントロールバルブ８０はＣＰＵ４０Ａからの制御信号に基づいて開度が調節されるように構成されている。
【００５１】
また、上記容器７０の側壁には処理室７１内を監視するための窓８２が設けられており、この窓８２の外側には、上記高周波電源７７からの高周波電力の印加によって発生するプラズマ発光の有無を検出するためのモノクロメータ８３が配設され、このモノクロメータ８３にて検知された検知信号がＣＰＵ４０Ａに伝達されるように構成されている。また、容器７０と排気管路７３におけるターボ分子ポンプ８１と真空ポンプ７４との間には、各部の圧力を測定するための圧力計８４，８５がそれぞれ設置されている。
【００５２】
上記のように構成されるエッチング装置において、図示しない搬送手段によって下部平板電極７６上にウエハＷを載置した後、ＣＰＵ４０Ａからの制御信号に基づいてコントロールバルブ８０を調整すると共に、真空ポンプを駆動して処理室７１内を所定の減圧雰囲気にし、そして、所定のガス供給源からガスを処理室７１内に供給する一方、高周波電源７７から高周波電力を印加して電極７５，７６間にプラズマ放電を発生させ、この発生したプラズマ中のイオン，電子及び中性の活性種によってウエハＷのエッチングを行なう。
【００５３】
この際、各種ガスの流量やプラズマの点火により処理室７１内の圧力が変化する。したがって、この発明では、ＣＰＵ４０Ａに予め記憶された各ガスの流量の有無による負荷に応じたＰＩＤ定数（制御定数）を選択してコントロールバルブ８０を制御することにより、処理圧力を最適圧力に制御している。すなわち、上述した参考実施形態と同様に、ガスの流れの有無に応じて、対応する複数の制御モード、各々の制御モード毎に採用する比例動作、積分動作及び微分動作の３動作を含むＰＩＤ定数（制御定数）に基づいて演算処理され、その制御信号によって処理室７１内の圧力が最適圧力に制御される。
【００５４】
次に、実施形態の圧力制御の形態について、図１０のフローチャートを参照して説明する。まず、使用されるガスの種類や流量及び供給タイミング等をセットしたプロセスモードを確認した後（ステップＡ）、マスフローコントローラ７８ａ〜７８ｃによってガスは流れているか否かを確認する（ステップＢ）。ガスが流れていない場合は、ＣＰＵ４０Ａからの制御信号によって真空到達モード（処理室７１内のリークが正常かどうかをチェックするモード。）にし（ステップＣ）、予めオートチューニングにより得たＰＩＤ定数（Ｐ1，Ｉ1，Ｄ1）に基づいてコントロールバルブ８０の開度を調節する（ステップＤ，Ｅ）。このようにしてプロセスモードが終了したか否かが判断され（ステップＦ）、プロセスモード終了の場合はコントロールバルブ８０の開度調節を終了し、終了していない場合は再度プロセスモードを確認する（ステップＡ）。
【００５５】
一方、ガス供給管路７２ａ〜７２ｃにガスが流れている場合は、次に、高周波電源７７の高周波電力の印加によってプラズマが発生されているか否かがモノクロメータ８３によって判断され（ステップＧ）、プラズマ発生のない場合は、ＣＰＵ４０Ａからの制御信号によってガスフローモードとなり（ステップＨ）、予めオートチューニングにより得たＰＩＤ定数（Ｐ2，Ｉ2，Ｄ2）に基づいてコントロールバルブ８０の開度を調節する（ステップＩ，Ｊ）。このようにしてプロセスモードが終了したか否かが判断され（ステップＫ）、プロセスモード終了の場合はコントロールバルブ８０の開度調節を終了し、終了していない場合は再度プロセスモードを確認する（ステップＡ）。
【００５６】
更に、モノクロメータ８３によってプラズマ発光が確認されてプラズマが発生している場合にはプラズマモードになり（ステップＬ）、予めオートチューニングにより得たＰＩＤ定数（Ｐ3，Ｉ3，Ｄ3）に基づいてコントロールバルブ８０の開度を調節する（ステップＭ，Ｎ）。このようにしてプロセスモードが終了したか否かが判断され（ステップＯ）、プロセスモード終了の場合はコントロールバルブ８０の開度調節を終了し、終了していない場合は再度プロセスモードを確認した後（ステップＡ）、上述の手順を繰り返してコントロールバルブ８０の開度を調節する。
【００５７】
したがって、ガス供給源から供給管路７２ａ〜７２ｃを介して処理室７１内にガスが供給されたか否かの状態、あるいは、プラズマが発生しているか否かの状態に応じて、予め記憶されたＰＩＤ定数（制御定数）を選択してコントロールバルブ８０の開度を調節して処理室７１内の処理圧力を最適状態にすることができる。
【００５８】
◎その他の実施形態
上記実施形態では、この発明に係る圧力系の制御装置をプラズマエッチング装置に適用した場合について説明したが、プラズマ処理以外のエッチング装置あるいは処理室内を所定の圧力に制御して各種ガスを供給して処理する装置例えばＣＶＤ装置やスパッタ装置等にも適用できることは勿論である。
【００５９】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば、以下のような優れた効果が得られる。
【００６０】
所定のガスの流れの有無による流量負荷に応じた制御定数と、プラズマ生成手段によって処理室に生成されるプラズマのプラズマ生成の有無に応じた制御定数とを予め記憶しておき、ガスの流量負荷の検知信号に基づき、制御定数を選択して処理室の圧力を調整する圧力調整手段を制御し、ガスの流量負荷の検知信号と、プラズマ生成有無の検知信号とに基づき、制御定数を選択して処理室の圧力を調整するので、処理室に供給されるガスの流量負荷の検知結果と、プラズマ生成有無の検知結果に基づき、制御定数を選択して処理室の圧力を最適状態に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係るガス系の制御装置の参考実施形態を示す概略構成図である。
【図２】 参考実施形態におけるキャリアガス加熱器の断面図（ａ）及びその要部の一部断面図（ｂ）である。
【図３】 参考実施形態における蒸気発生器の一例を示す断面図である。
【図４】 参考実施形態における流量制御手段及びその制御弁の一例を示す断面図である。
【図５】 参考実施形態における処理室を示す概略断面図である。
【図６】 参考実施形態におけるキャリアガス加熱器の温度制御方法を示すフローチャートである。
【図７】 参考実施形態における蒸気発生器の温度制御方法を示すフローチャートである。
【図８】 参考実施形態における乾燥ガス供給部の温度制御を示すフローチャートである。
【図９】 この発明に係る圧力系の制御装置の実施形態を示す概略構成図である。
【図１０】 実施形態における圧力制御方法を示すフローチャートである。
【図１１】 図１に示したガス系の制御装置の別の例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
Ｗ 半導体ウエハ
４０Ａ ＣＰＵ（制御手段）
７１ 処理室
７２ａ〜７２ｃ ガス供給管路
７３ 排気管路（排出管路）
７８ａ〜７８ｃ マスフローコントローラ（ガス負荷検知手段）
８０ コントロールバルブ（圧力調整手段）
８３ モノクロメータ（プラズマ生成有無検知手段）
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば半導体製造工程に使用される半導体プラズマ装置における圧力系の制御方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体製造装置の製造工程においては、半導体ウエハやＬＣＤ用ガラス等の被処理体（以下にウエハ等という）を薬液やリンス液（洗浄液）等の処理液が貯留された処理槽に順次浸漬して洗浄を行う洗浄処理方法が広く採用されている。また、このような洗浄処理においては、洗浄後のウエハ等の表面に例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等の揮発性を有する有機溶剤の蒸気からなる乾燥ガスを接触させ、乾燥ガスの蒸気を凝縮あるいは吸着させて、ウエハ等の水分の除去及び乾燥を行う乾燥処理が施されている。
【０００３】
従来のこの種の乾燥処理装置は、キャリアガス例えば窒素（Ｎ2）等の不活性ガスの供給部と、乾燥ガス例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を加熱して蒸気を生成する蒸気発生器と、この蒸気発生器で生成された蒸気すなわち乾燥ガスを乾燥処理室に供給すべく開閉弁を介設する供給管路と、供給管路を加熱するヒータとを具備してなる。したがって、乾燥処理においては、使用されるＮ2ガスや乾燥ガス等の温度制御は重要であるため、従来では、Ｎ2ガス供給管路、乾燥ガス供給管路や蒸気発生器中に配設されるヒータの温度制御を行なっている。
【０００４】
また、半導体製造工程において、ウエハ等に微細なパターンを形成するためにドライエッチング技術は必須とされている。このドライエッチングは、真空中で反応性ガスを用いてプラズマを生成し、そのプラズマ中のイオン，中性ラジカル，原子，分子を用いて、ウエハ等上の種々の材料をエッチングするものである。そのため、エッチング材料により種々のガスが用いられている。
【０００５】
一般に、この種のエッチング装置は、密閉の処理室を有する容器にエッチングガス導入部を設けると共に、処理室内を所定の減圧雰囲気（真空）にするための真空排気口が形成され、また処理室内に対峙して配置されるサセプタを兼用する平板電極の一方に高周波電源を接続し、他方の平板電極を容器にアースしている。そして、エッチングする材料や使用する反応性ガスの種類によって処理室内を所定の減圧雰囲気にした状態で、両電極間に高周波電力によってプラズマ放電を発生させ、この発生したプラズマ中のイオン，電子及び中性の活性種によってウエハ等のエッチングを行なう。したがって、エッチング処理においては、処理室内を所定の減圧雰囲気にするための圧力制御は重要であるため、従来では、真空排気口に接続する排出管路に圧力調整手段を配設して処理室内の圧力を制御している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のこの種の乾燥処理やエッチング処理においては、ガスの種類やガスの供給状態別に制御定数を変更させて温度制御や圧力制御を行なうものではなかった。このため、例えば熱あるいは圧力負荷の厳しい状態の制御定数を使用して熱あるいは圧力負荷の緩い状態を制御する場合はよいが、逆の事態が起きると、途端に制御が破綻をきたすという問題があった。この場合、負荷の重軽だけならまだよいが、負荷状態が全く異なる状態間では制御定数の共通化は基本的にできないという不都合がある。
【０００７】
この発明は上記事情に鑑みなされたもので、使用するガスの流れの有無による負荷に応じた制御定数を予め記憶して、各状態に応じて制御定数を選択して圧力等を制御するようにした半導体プラズマ装置における圧力系の制御方法及びその装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、所定のガスの流れの有無による流量負荷に応じた制御定数と、プラズマ生成手段によって処理室に生成されるプラズマのプラズマ生成の有無に応じた制御定数とを予め記憶しておき、 上記ガスの上記流量負荷の検知信号に基づき、上記制御定数を選択して上記処理室の圧力を調整する圧力調整手段を制御して上記処理室を所定の圧力に保ち、 上記ガスの上記流量負荷の検知信号と、上記プラズマ生成有無の検知信号とに基づき、上記制御定数を選択して上記圧力調整手段を制御して上記処理室を所定の圧力に保つことを特徴とする。
【０００９】
請求項１記載の発明において、上記ガスは異なる種類の複数のガスであっても圧力調整可能である（請求項２）。
【００１０】
また、上記ガスの上記流量負荷の検知信号に基づき、上記ガスの流れが有ると判断される場合に、検知された上記流量負荷の大きさに応じて制御定数を選択して上記圧力調整手段を制御して上記処理室を所定の圧力に保つことが可能である（請求項３）。
【００１１】
また、上記ガスの上記流量負荷の検知信号と、上記プラズマ生成有無の検知信号とに基づき、上記ガスの流れが有り、上記プラズマ生成が無いと判断される場合に、予め記憶された制御定数を選択して上記圧力調整手段を制御して上記処理室を所定の圧力に保つことが可能である（請求項４）。
【００１２】
また、上記ガスの上記流量負荷の検知信号と、上記プラズマ生成有無の検知信号とに基づき、上記ガスの流れが有り、上記プラズマ生成が有ると判断される場合に、予め記憶された制御定数を選択して上記圧力調整手段を制御して上記処理室を所定の圧力に保つことが可能である（請求項５）。
【００１３】
請求項６記載の発明は、処理室内にガスを供給する供給管路と、 上記処理室に接続される排出管路と、 上記排出管路に介設されて上記処理室内の圧力を調整する圧力調整手段と、 上記供給管路に介設されて上記ガスの流量負荷を検知するガス負荷検知手段と、 プラズマ生成手段によって上記処理室に生成されるプラズマのプラズマ生成有無を検知するプラズマ生成有無検知手段と、 上記ガスの流れの有無と、上記処理室に生成されるプラズマのプラズマ生成有無とに応じた制御定数を予め記憶する制御手段とを具備し、 上記ガス負荷検知手段によって上記ガスの上記流量負荷を検知すると共に、上記プラズマ生成有無検知手段によって上記処理室に生成されるプラズマのプラズマ生成有無を検知し、これら検知信号を上記制御手段に伝達し、上記ガスの流れの有無に応じた制御定数の選択及び、上記ガスの流れの有無と、上記処理室に生成されるプラズマの生成有無とに応じた制御定数の選択による上記制御手段からの制御信号に基づいて上記処理室が所定圧力になるように上記圧力調整手段を制御する、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項１，３〜６記載の発明によれば、所定のガスの流れの有無による流量負荷に応じた制御定数と、プラズマ生成手段によって処理室に生成されるプラズマのプラズマ生成の有無に応じた制御定数とを予め記憶しておき、ガスの流量負荷の検知信号に基づき、制御定数を選択して処理室の圧力を調整する圧力調整手段を制御し、ガスの流量負荷の検知信号と、プラズマ生成有無の検知信号とに基づき、制御定数を選択して処理室の圧力を調整することにより、処理室に供給されるガスの流量負荷の検知結果と、プラズマ生成有無の検知結果に基づき、制御定数を選択して処理室の圧力を最適状態に制御することができる。この場合、ガスは異なる種類の複数のガスであっても圧力制御可能である（請求項２）。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
◎参考実施形態
図１はこの発明に係るガスの制御装置を半導体ウエハの洗浄・乾燥処理システムに適用した場合の構成図である。
【００１６】
上記洗浄・乾燥処理システムは、キャリアガス例えば窒素（Ｎ2）ガスの供給源１に供給管路２ａを介して接続するＮ2ガス加熱手段としてのＮ2ガス加熱器３（以下に単に加熱器という）と、この加熱器３に供給管路２ｂを介して接続する一方、乾燥ガス用液体例えばＩＰＡの供給源４に供給管路２ｃを介して接続する混合ガス（蒸気）発生手段としての蒸気発生器５と、この蒸気発生器５と乾燥処理室６（以下に単に処理室という）とを接続する供給管路２ｄに配設される流量制御手段７とを具備してなる。この場合、Ｎ2ガス供給源１と加熱器３とを接続する供給管路２ａには開閉弁８ａが介設されている。また、ＩＰＡ供給源４と蒸気発生器５とを接続する供給管路２ｃには開閉弁８ｂが介設され、この開閉弁８ｂのＩＰＡ供給源側には分岐路９及び開閉弁８ｃを介してＩＰＡ回収部１０が接続されている。また、図１に二点鎖線で示すように、蒸気発生器５には、必要に応じてＩＰＡのドレン管５ａが接続され、このドレン管５ａにドレン弁５ｃが介設されると共に、チェッキ弁５ｄを介設する分岐路５ｂが接続されている。このようにドレン管５ｃ、ドレン弁５ｄ等を接続することにより、蒸気発生器５内をクリーニングする際の洗浄液等の排出に便利となる。
【００１７】
上記加熱器３は、図２（ａ）に示すように、Ｎ2ガスの供給管路２ａに連通する導入管１１と、この導入管１１内に挿入され、導入管１１の内壁面との間に螺旋状流路１２を形成する流路形成管１３と、この流路形成管１３の内方に挿入される加熱手段例えばカートリッジヒータ１４とで主要部が構成されている。この場合、導入管１１は、一端に供給管路２ａと接続する流入口１１ａを有し、他端部の側面に、供給管路２ｂに接続する流出口１１ｂが設けられている。また、流路形成管１３は、図２（ｂ）に示すように、その外周面に例えば台形ねじのような螺旋状の凹凸溝１５が形成されて、この螺旋状凹凸溝１５と導入管１１の内壁面１１ｃとで螺旋状流路１２が形成されている。なお、螺旋状流路１２は必ずしもこのような構造である必要はなく、例えば導入管１１の内壁面に螺旋状凹凸溝を形成し、流路形成管１３の外周面を平坦面としてもよく、導入管１１の内壁面及び流路形成管１３の外周面の双方に螺旋状凹凸溝を形成して螺旋状流路を形成するようにしてもよく、あるいはコイルスプングを用いて螺旋状流路１２を形成してもよい。
【００１８】
上記のように、Ｎ2ガス供給源１側の供給管路２ａに接続する導入管１１と、この導入管１１内に挿入される流路形成管１３又はコイルスプリングとの間に螺旋状流路１２を形成し、流路形成管１３内にカートリッジヒータ１４を挿入することにより、Ｎ2ガスの流路とカートリッジヒータ１４との接触する流路長さを長くすると共に、螺旋状の流れを形成して、それがない場合に比べ流速を早めることができ、その結果レイノルズ数（Ｒｅ数）及びヌッセルト数（Ｎｕ数）を増大して、境界層を乱流領域に入れ、加熱器３の伝熱効率の向上を図ることができる。したがって、１本のカートリッジヒータ１４で効率よくＮ2ガスを所定温度例えば２００℃に加熱することができるので、加熱器３を小型化することができる。なお、加熱温度を更に高める必要がある場合は、導入管１１の外側に外筒ヒータを配設すればよい。
【００１９】
上記蒸気発生器５は、図３に示すように、キャリアガスの供給管路２ｂに接続する例えばステンレス鋼製のパイプ状本体２０にて形成されており、このパイプ状本体２０の内周面にキャリアガスの流れ方向に沿って漸次狭小となる先細ノズル部２１ａと、この先細ノズル部２１ａの狭小部２１ｂから流れ方向に沿って徐々に拡開する末広ノズル部２１ｃとからなるラバールノズル２１が形成されている。このラバールノズル２１は、ラバールノズル２１の流入側圧力（一次圧力）と流出側圧力（二次圧力）との圧力差によって衝撃波が形成される。例えば、一次圧力（Kgf/cm2G）とＮ2ガスの通過流量（Nl/min）を適宜選択することによって衝撃波を形成することができる。この場合、ラバールノズル２１の一次側と二次側を接続する分岐路２２に圧力調整弁２３を介設して、この圧力調整弁２３の調節によって衝撃波の発生条件を適宜設定している。なお、一次側圧力を高めることが可能であれば、圧力調整弁２３を用いなくても衝撃波形成が可能となる。
【００２０】
なお、一次側でＮ2ガスの圧力あるいは流量を所定の高い圧力範囲で調整することが可能であれば、圧力調整弁２３を用いなくても衝撃波形成が可能となる。すなわち、図１１に示すように、Ｎ2ガス供給源１にＮ2ガスの圧力あるいは流量を調節するＮ2ガス圧力調整手段１ａを接続することによって分岐路２２及び圧力調整弁２３を除去することができる。この場合、所定の高い圧力範囲のＮ2ガスを供給できるようにＮ2ガス供給源１は通常よりも高い圧力のＮ2ガスを供給できる必要がある。Ｎ2ガス圧力調整手段１ａによってＮ2ガス供給源１から供給されるＮ2ガスの高圧の程度を調整することによって、衝撃波形成部２１の流入側圧力（一次圧力）と流出側圧力（二次圧力）との圧力差を調節し衝撃波の発生条件を適宜設定することができる。
【００２１】
このように形成されるラバールノズル２１の末広ノズル部２１ｃの途中にはＩＰＡ供給口２４が開設されている。この供給口２４にＩＰＡ供給管すなわち供給管路２ｃを介してＩＰＡ供給源４が接続されている。また、末広ノズル部２１ｃの流出側のパイプ状本体２０内に内筒ヒータ２５が挿入され、その外側には外筒ヒータ２６が配設されて、これら内筒ヒータ２５と外筒ヒータ２６とで蒸気発生器５の加熱手段が構成されている。なおこの場合、ラバールノズル２１及びＩＰＡ供給口２４付近にヒータを設けてもよい。
【００２２】
上記のように構成することにより、ＩＰＡ供給源４から供給されるＩＰＡをラバールノズル２１の供給口２４から供給すると、ラバールノズル２１で形成された衝撃波によってＩＰＡが霧状にされ、その後ヒータ２５，２６の加熱によってＩＰＡ蒸気が生成される。
【００２３】
なお、上記説明では、供給口２４をラバールノズル２１の二次側すなわち衝撃波発生後側に設けた場合について説明したが、必ずしもこのような構成とする必要はなく、供給口２４をラバールノズル２１の一次側すなわち衝撃波発生前の位置に設けて、Ｎ2ガスとＩＰＡとを混合した後に衝撃波によって霧状にしてもよい。
【００２４】
上記流量制御手段７は、図１に示すように、供給管路２ｄに介設される開度調整弁例えばダイヤフラム弁３０と、上記処理室６内の圧力を検出する検出手段である圧力センサ３１からの信号と予め記憶された情報とを比較演算する制御手段例えばＣＰＵ４０（中央演算処理装置）からの信号に基いてダイヤフラム弁３０の作動圧を制御する制御弁例えばマイクロバルブ３２とを具備してなる。
【００２５】
この場合、マイクロバルブ３２は、例えば図４に示すように、上記ダイヤフラム弁３０の作動流体例えば空気の流入路３３に排出路３４を連通し、この排出路３４と対向する面に可撓性部材３５を介して制御液体例えば熱伸縮性オイル３６を収容する室３７を形成すると共に、室３７における可撓性部材３５と対向する面に配設される複数の抵抗ヒータ３８を配設してなる。なおこの場合、可撓性部材３５は、上部材３５ａと下部材３５ｃとの間に介在される中部材３５ｂを有すると共に、下部材３５ｃと接合する台座３５ｄを有しており、可撓性部材３５の撓み変形によって中部材３５ｂが排出路３４を開閉し得るように構成されている。なお、このマイクロバルブ３２は全体がシリコンにて形成されている。
【００２６】
このように構成することにより、上記ＣＰＵ４０からの信号をデジタル／アナログ変換させて抵抗ヒータ３８に伝達されると、抵抗ヒータ３８が加熱されると共に、制御液体すなわちオイル３６が膨脹収縮し、これにより可撓性部材３５が流入側に出没移動して排出路３４の上部が開状態となり、制御流体すなわちガス圧力を調節することができる。したがって、マイクロバルブ３２によって遅延制御された流体すなわち空気によってダイヤフラム弁３０を作動して予め記憶された情報と処理室６内の圧力を比較し、ダイヤフラム弁３０の作動を制御してＮ2ガスを処理室６内に供給することができ、処理室６内の圧力回復の時間制御を行うことができる。
【００２７】
また、上記処理室６は、図５に示すように、例えばフッ化水素酸等の薬液や純水等の洗浄液を貯留（収容）し、貯留した洗浄液にウエハＷを浸漬する洗浄槽５０の上部に形成されており、その上方に設けられたウエハＷの搬入・搬出用の開口部５０ａに蓋体５１が開閉可能に装着されている。また、処理室６と洗浄槽５０との間には、複数例えば５０枚のウエハＷを保持してこのウエハＷを洗浄槽５０内及び処理室６内に移動する保持手段例えばウエハボート５２が設けられている。また、処理室６内には、処理室６内に供給されたＩＰＡガスを冷却する冷却管５３を配設してもよい。なお、洗浄槽５０は、底部に排出口５４を有する内槽５５と、この内槽５５からオーバーフローした洗浄液を受け止める外槽５６とで構成されている。なおこの場合、内槽５５の下部に配設される薬液又は純水の供給ノズル５７から内槽５５内に供給され貯留される薬液又は純水にウエハＷが浸漬されて洗浄されるようになっている。また、外槽５６の底部に設けられた排出口５６ａに排出管５６ｂが接続されている。このように構成することにより、洗浄処理されたウエハＷはウエハボート５２によって処理室６内に移動され、処理室６内に供給されるＩＰＡガスと接触し、ＩＰＡガスの蒸気を凝縮あるいは吸着させて、ウエハＷの水分の除去及び乾燥が行なわれる。
【００２８】
なお、供給管路２ｄには、上記ダイヤフラム弁３０の下流側（二次側）にフィルタ６０が介設されており、パーティクルの少ない乾燥ガスを供給できるように構成されている。また、供給管路２ｄの外側には保温用ヒータ６２が配設されてＩＰＡガスの温度を一定に維持し得るように構成されている。更に、供給管路２ｄの処理室６側にはＩＰＡガスの温度センサ６１（温度検出手段）が配設されて、供給管路２ｄ中を流れるＩＰＡガスの温度が測定されるようになっている。
【００２９】
一方、図１に示すように、上記供給管路２ａには、この供給管路２ａを流れるＮ2ガスの流れの有無による負荷を検知するガス負荷検知手段例えば流量検知センサ４１（以下に流量センサ４１という）が介設され、上記供給管路２ｄには、この供給管路２ｄを流れるＩＰＡガスの流れの有無による負荷を検知するガス負荷検知手段例えば流量検知センサ４２（以下に流量センサ４２という）が介設されている。また、ＩＰＡ供給管路２ｃにはＩＰＡの流れの有無を検知し得るＩＰＡ供給ポンプ４３（流体流れ検知手段）が介設されている。
【００３０】
上記流量検知センサ４１，４２及びＩＰＡ供給ポンプ４３によって検知された負荷検知信号は、上記ＣＰＵ４０に伝達され、ＣＰＵ４０において予め記憶されたＮ2ガス，ＩＰＡガス及びＩＰＡの流れの有無による流量負荷に応じた情報、すなわち、ガスの流れの有無に応じて、対応する複数の制御モード、各々の制御モード毎に採用する比例動作、積分動作及び微分動作の３動作を含むＰＩＤ制御定数（制御定数）に基づいて演算処理され、その制御信号によって上記Ｎ2ガス加熱器３、蒸気発生器５のヒータ２５，２６及び保温ヒータ６２が制御される。ＰＩＤ制御定数（以下にＰＩＤ定数という）はＣＰＵ４０内のデータテーブルに格納されている。
【００３１】
次に、上記洗浄・乾燥処理システムにおけるＮ2ガス、ＩＰＡ及びＩＰＡガス（乾燥ガス；混合ガス）の温度制御について、図６ないし図８のフローチャートを参照して説明する。
【００３２】
☆Ｎ2ガス加熱器の温度制御
図６に示すように、まず、Ｎ2ガス加熱器３におけるＮ2ガスの流量や供給タイミング等をセットしたプロセスモードを確認した後（ステップＡ）、流量センサ４１によってＮ2ガスは流れているか否かを確認する（ステップＢ）。Ｎ2ガスが流れていない場合は、ＣＰＵ４０からの制御信号によってヒートアップモードにし（ステップＣ）、予めオートチューニングにより得たＰＩＤ定数（Ｐ11，Ｉ11，Ｄ11）に基づいてＮ2ガス加熱器３をヒートアップモードに対する温度制御を行なう（ステップＤ，Ｅ）。このようにしてプロセスモードが終了したか否かが判断され（ステップＦ）、プロセスモード終了の場合はヒートアップモードに対する温度制御を終了し、終了していない場合は再度プロセスモードを確認する（ステップＡ）。
【００３３】
一方、供給管路２ａにＮ2ガスが流れている場合は、Ｎ2ガスフローモードになり（ステップＧ）、予めオートチューニングにより得たＰＩＤ定数（Ｐ21，Ｉ21，Ｄ21）に基づいてＮ2ガス加熱器３をＮ2ガスフローモードに対する温度制御を行なう（ステップＨ，Ｉ）。このようにしてプロセスモードが終了したか否かが判断され（ステップＪ）、プロセスモード終了の場合はＮ2ガスフローモードに対する温度制御を終了し、終了していない場合は再度プロセスモードを確認した後（ステップＡ）、上述の手順を繰り返してＮ2ガス加熱器の温度制御を行なう。
【００３４】
したがって、Ｎ2ガス供給源１から供給管路２ａにＮ2ガスが供給されたか否かの状態に応じて、予め記憶されたＰＩＤ定数（制御定数）を選択してＮ2ガス加熱器３を予備加熱あるいは加熱してＮ2ガスの温度を最適状態にすることができる。
【００３５】
なお、上述の説明においては、Ｎ2ガスフローモード（ステップＨ，Ｉ）において、流量センサ４１によって検出したＮ2ガスの流れの有無に基づいたＰＩＤ定数（Ｐ２１，Ｉ２１，Ｄ２１）のみをデータテーブルに予め記憶した場合の例を示したが、流量センサ４１によって検出した流量負荷の大きさ、すなわちＮ2ガスの流量の大きさに応じて多段階的にＰＩＤ定数を予め記憶しておくことも可能である。これによって、データテーブルにはＮ2ガスの流量負荷の大きさに応じて採用されるＰＩＤ定数が予め記憶されているので、流量負荷の大きさに応じて多段階的に高精度なＰＩＤ定数を設定選択することができ、選択したＰＩＤ定数に基づいてＮ2ガス加熱器３を高精度に制御することができ、Ｎ2ガスの温度を最適状態に高精度に制御することができる。
【００３６】
☆蒸気発生器の温度制御
図７に示すように、まず、蒸気発生器５におけるＮ2ガス及びＩＰＡの流量や供給タイミング等をセットしたプロセスモードを確認した後（ステップＡ）、流量センサ４１によってＮ2ガスは流れているか否かを確認する（ステップＢ）。Ｎ2ガスが流れていない場合は、ＣＰＵ４０からの制御信号によってヒートアップモードにし（ステップＣ）、予めオートチューニングにより得たＰＩＤ定数（Ｐ12，Ｉ12，Ｄ12）に基づいて蒸気発生器５のヒータ２５，２６をヒートアップモードに対する温度制御を行なう（ステップＤ，Ｅ）。このようにしてプロセスモードが終了したか否かが判断され（ステップＦ）、プロセスモード終了の場合はヒートアップモードに対する温度制御を終了し、終了していない場合は再度プロセスモードを確認する（ステップＡ）。
【００３７】
一方、供給管路２ａにＮ2ガスが流れている場合は、次に、ＩＰＡ供給ポンプ４３の駆動の有無によってＩＰＡが供給されているか否かが判断され（ステップＧ）、ＩＰＡが供給されていない場合は、ＣＰＵ４０からの制御信号によってＮ2ガスフローモードとなり（ステップＨ）、予めオートチューニングにより得たＰＩＤ定数（Ｐ22，Ｉ22，Ｄ22）に基づいてＮ2ガスが通過する蒸気発生器５のヒータ２５，２６をＮ2ガスフローモードに対する温度制御を行なう（ステップＩ，Ｊ）。このようにしてプロセスモードが終了したか否かが判断され（ステップＫ）、プロセスモード終了の場合は加熱を終了し、終了していない場合は再度プロセスモードを確認する（ステップＡ）。
【００３８】
更に、供給管路２ｃを介してＩＰＡが流れている場合は、ＣＰＵ４０からの制御信号によってＮ2＋ＩＰＡフローモードになり（ステップＬ）、予めオートチューニングにより得たＰＩＤ定数（Ｐ32，Ｉ32，Ｄ32）に基づいて蒸気発生器５のヒータ２５，２６を加熱する（ステップＭ，Ｎ）。このようにしてプロセスモードが終了したか否かが判断され（ステップＯ）、プロセスモード終了の場合は加熱を終了し、終了していない場合は再度プロセスモードを確認した後（ステップＡ）、上述の手順を繰り返して蒸気発生器５のヒータ２５，２６のＮ2＋ＩＰＡフローモードに対する温度制御を行なう。
【００３９】
したがって、Ｎ2ガス供給源１から供給管路２ａにＮ2ガスが供給されたか否かの状態、あるいは、ＩＰＡ供給源４から供給管路２ｃを介して蒸気発生器５にＩＰＡが供給されたか否かに応じて、予め記憶されたＰＩＤ定数（制御定数）を選択してＮ2ガス加熱器３又は蒸気発生器５のヒータ２５，２６を温度制御してＮ2ガスの温度及び乾燥ガスの温度を最適状態にすることができる。
【００４０】
なお、上述の説明においては、Ｎ2＋ＩＰＡフローモード（ステップＬ）において、流量センサ４１によって検出したＮ2ガスの流れの有無とＩＰＡ供給ポンプ４３の駆動の有無とに基づいたＰＩＤ定数（Ｐ３２，Ｉ３２，Ｄ３２）のみをデータテーブルに予め記憶した場合の例を示したが、Ｎ2ガスの流量の大きさとＩＰＡ供給量の大きさとに応じて多段階的にＰＩＤ定数を予め記憶しておくことも可能である。これによって、データテーブルにはＮ2ガスの流量負荷の大きさとＩＰＡ供給量の大きさとに応じて採用されるＰＩＤ定数が予め記憶されているので、Ｎ2ガス及びＩＰＡの流量負荷の大きさに応じて多段階的に高精度なＰＩＤ定数を設定選択することができ、選択したＰＩＤ定数に基づいて蒸気発生器５のヒータ２５，２６を高精度に制御することができ、Ｎ2ガスの温度及び乾燥ガスの温度を最適状態に高精度に制御することができる。
【００４１】
☆乾燥ガスの温度制御
図８に示すように、まず、蒸気発生器５におけるＮ2ガス及びＩＰＡの流量や供給タイミング等をセットしたプロセスモードを確認した後（ステップＡ）、流量センサ４１によってＮ2ガスは流れているか否かを確認する（ステップＢ）。Ｎ2ガスが流れていない場合は、ＣＰＵ４０からの制御信号によってヒートアップモードにし（ステップＣ）、予めオートチューニングにより得たＰＩＤ定数（Ｐ13，Ｉ13，Ｄ13）に基づいて保温ヒータ６２をヒートアップモードに対する温度制御を行なう（ステップＤ，Ｅ）。このようにしてプロセスモードが終了したか否かが判断され（ステップＦ）、プロセスモード終了の場合はヒートアップモードに対する温度制御を終了し、終了していない場合は再度プロセスモードを確認する（ステップＡ）。
【００４２】
一方、供給管路２ａにＮ2ガスが流れている場合は、次に、ＩＰＡ供給ポンプ４３の駆動の有無によってＩＰＡが供給されているか否かが判断され（ステップＧ）、ＩＰＡが供給されていない場合は、ＣＰＵ４０からの制御信号によってＮ2ガスフローモードとなり（ステップＨ）、予めオートチューニングにより得たＰＩＤ定数（Ｐ23，Ｉ23，Ｄ23）に基づいてＮ2ガスが通過する保温ヒータ６２をＮ2ガスフローモードに対する温度制御を行なう（ステップＩ，Ｊ）。このようにしてプロセスモードが終了したか否かが判断され（ステップＫ）、プロセスモード終了の場合はＮ2ガスフローモードに対する温度制御を終了し、終了してない場合は再度プロセスモードを確認する（ステップＡ）。
【００４３】
更に、供給管路２ｃを介してＩＰＡが流れている場合は、流量センサ４２によって乾燥ガス（Ｎ2＋ＩＰＡ）の通過が検知されてＣＰＵ４０からの制御信号によってＮ2＋ＩＰＡフローモードになり（ステップＬ）、予めオートチューニングにより得たＰＩＤ定数（Ｐ33，Ｉ33，Ｄ33）に基づいて保温ヒータ６２をＮ2＋ＩＰＡフローモードに対する温度制御を行なう（ステップＭ，Ｎ）。このようにしてプロセスモードが終了したか否かが判断され（ステップＯ）、プロセスモード終了の場合はＮ2＋ＩＰＡフローモードに対する温度制御を終了し、終了していない場合は再度プロセスモードを確認した後（ステップＡ）、上述の手順を繰り返して保温ヒータ６２の温度制御を行なう。
【００４４】
したがって、Ｎ2ガス供給源１から供給管路２ａにＮ2ガスが供給されたか否かの状態、ＩＰＡ供給源４から供給管路２ｃを介して蒸気発生器５にＩＰＡが供給されたか否かの状態、あるいは、供給管路２ｄを乾燥ガスが流れているか否かの状態に応じて、予め記憶されたＰＩＤ定数（制御定数）を選択してＮ2ガス加熱器３の温度制御、また蒸気発生器５のヒータ２５，２６の温度制御、あるいは保温ヒータ６２を温度制御してＮ2ガスの温度及び乾燥ガスの温度を最適状態にすることができる。
【００４５】
なお、上述の説明においては、Ｎ2＋ＩＰＡフローモード（ステップＬ）において、流量センサ４２によって乾燥ガス（Ｎ2＋ＩＰＡ）の通過の有無に基づいたＰＩＤ定数（Ｐ３３，Ｉ３３，Ｄ３３）のみをデータテーブルに予め記憶した場合の例を示したが、流量センサ４２によって乾燥ガス（Ｎ2＋ＩＰＡ）の通過流量の大きさに応じて多段階的にＰＩＤ定数を予め記憶しておくことも可能である。これによって、データテーブルには乾燥ガス（Ｎ2＋ＩＰＡ）の通過流量の大きさに応じて採用されるＰＩＤ定数が予め記憶されているので、乾燥ガス（Ｎ2＋ＩＰＡ）の通過流量の大きさに応じて多段階的に高精度なＰＩＤ定数を設定選択することができ、選択したＰＩＤ定数に基づいて保温ヒータ６２を高精度に制御することができ、Ｎ2ガスの温度及び乾燥ガスの温度を最適状態に高精度に制御することができる。
【００４６】
◎実施形態
図９はこの発明に係る圧力系の制御装置の実施形態の概略構成図である。実施形態は、この発明に係る圧力系の制御装置をエッチング装置の圧力制御に適用した場合である。
【００４７】
上記エッチング装置は、密閉可能な処理室７１を有する容器７０と、この容器７０に設けられたガス導入部と異なる種類のガス供給源（図示せず）とを接続するガス供給管路７２ａ〜７２ｃと、処理室７１に設けられた真空排気口に接続する排出管路すなわち排気管路７３と、排気管路７３に接続する真空排気装置例えば真空ポンプ７４とを具備してなる。
【００４８】
この場合、上記容器７０内には処理室７１へのガスの供給を兼ねる上下方向に対峙する上部平板電極７５とサセプタを兼用する下部平板電極７６が配置されており、ウエハＷを載置する下部平板電極７６には高周波電源７７が接続され、上部平板電極７５は容器７０を介して接地されている。
【００４９】
また、上記ガス供給管路７２ａ〜７２ｃには、それぞれ各種ガス流量を検知制御するマスフローコントローラ７８ａ〜７８ｃとエアー操作開閉弁７９ａ〜７９ｃが介設されており、マスフローコントローラ７８ａ〜７８ｃにて検知制御された検知信号は制御手段例えばＣＰＵ４０Ａに伝達されるように構成されている。
【００５０】
一方、排気管路７３の真空排気口側には、処理室７１内の圧力調整手段としてのコントロールバルブ８０が介設されると共に、その下流側にターボ分子ポンプ８１が介設されている。この場合、コントロールバルブ８０はＣＰＵ４０Ａからの制御信号に基づいて開度が調節されるように構成されている。
【００５１】
また、上記容器７０の側壁には処理室７１内を監視するための窓８２が設けられており、この窓８２の外側には、上記高周波電源７７からの高周波電力の印加によって発生するプラズマ発光の有無を検出するためのモノクロメータ８３が配設され、このモノクロメータ８３にて検知された検知信号がＣＰＵ４０Ａに伝達されるように構成されている。また、容器７０と排気管路７３におけるターボ分子ポンプ８１と真空ポンプ７４との間には、各部の圧力を測定するための圧力計８４，８５がそれぞれ設置されている。
【００５２】
上記のように構成されるエッチング装置において、図示しない搬送手段によって下部平板電極７６上にウエハＷを載置した後、ＣＰＵ４０Ａからの制御信号に基づいてコントロールバルブ８０を調整すると共に、真空ポンプを駆動して処理室７１内を所定の減圧雰囲気にし、そして、所定のガス供給源からガスを処理室７１内に供給する一方、高周波電源７７から高周波電力を印加して電極７５，７６間にプラズマ放電を発生させ、この発生したプラズマ中のイオン，電子及び中性の活性種によってウエハＷのエッチングを行なう。
【００５３】
この際、各種ガスの流量やプラズマの点火により処理室７１内の圧力が変化する。したがって、この発明では、ＣＰＵ４０Ａに予め記憶された各ガスの流量の有無による負荷に応じたＰＩＤ定数（制御定数）を選択してコントロールバルブ８０を制御することにより、処理圧力を最適圧力に制御している。すなわち、上述した参考実施形態と同様に、ガスの流れの有無に応じて、対応する複数の制御モード、各々の制御モード毎に採用する比例動作、積分動作及び微分動作の３動作を含むＰＩＤ定数（制御定数）に基づいて演算処理され、その制御信号によって処理室７１内の圧力が最適圧力に制御される。
【００５４】
次に、実施形態の圧力制御の形態について、図１０のフローチャートを参照して説明する。まず、使用されるガスの種類や流量及び供給タイミング等をセットしたプロセスモードを確認した後（ステップＡ）、マスフローコントローラ７８ａ〜７８ｃによってガスは流れているか否かを確認する（ステップＢ）。ガスが流れていない場合は、ＣＰＵ４０Ａからの制御信号によって真空到達モード（処理室７１内のリークが正常かどうかをチェックするモード。）にし（ステップＣ）、予めオートチューニングにより得たＰＩＤ定数（Ｐ1，Ｉ1，Ｄ1）に基づいてコントロールバルブ８０の開度を調節する（ステップＤ，Ｅ）。このようにしてプロセスモードが終了したか否かが判断され（ステップＦ）、プロセスモード終了の場合はコントロールバルブ８０の開度調節を終了し、終了していない場合は再度プロセスモードを確認する（ステップＡ）。
【００５５】
一方、ガス供給管路７２ａ〜７２ｃにガスが流れている場合は、次に、高周波電源７７の高周波電力の印加によってプラズマが発生されているか否かがモノクロメータ８３によって判断され（ステップＧ）、プラズマ発生のない場合は、ＣＰＵ４０Ａからの制御信号によってガスフローモードとなり（ステップＨ）、予めオートチューニングにより得たＰＩＤ定数（Ｐ2，Ｉ2，Ｄ2）に基づいてコントロールバルブ８０の開度を調節する（ステップＩ，Ｊ）。このようにしてプロセスモードが終了したか否かが判断され（ステップＫ）、プロセスモード終了の場合はコントロールバルブ８０の開度調節を終了し、終了していない場合は再度プロセスモードを確認する（ステップＡ）。
【００５６】
更に、モノクロメータ８３によってプラズマ発光が確認されてプラズマが発生している場合にはプラズマモードになり（ステップＬ）、予めオートチューニングにより得たＰＩＤ定数（Ｐ3，Ｉ3，Ｄ3）に基づいてコントロールバルブ８０の開度を調節する（ステップＭ，Ｎ）。このようにしてプロセスモードが終了したか否かが判断され（ステップＯ）、プロセスモード終了の場合はコントロールバルブ８０の開度調節を終了し、終了していない場合は再度プロセスモードを確認した後（ステップＡ）、上述の手順を繰り返してコントロールバルブ８０の開度を調節する。
【００５７】
したがって、ガス供給源から供給管路７２ａ〜７２ｃを介して処理室７１内にガスが供給されたか否かの状態、あるいは、プラズマが発生しているか否かの状態に応じて、予め記憶されたＰＩＤ定数（制御定数）を選択してコントロールバルブ８０の開度を調節して処理室７１内の処理圧力を最適状態にすることができる。
【００５８】
◎その他の実施形態
上記実施形態では、この発明に係る圧力系の制御装置をプラズマエッチング装置に適用した場合について説明したが、プラズマ処理以外のエッチング装置あるいは処理室内を所定の圧力に制御して各種ガスを供給して処理する装置例えばＣＶＤ装置やスパッタ装置等にも適用できることは勿論である。
【００５９】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば、以下のような優れた効果が得られる。
【００６０】
所定のガスの流れの有無による流量負荷に応じた制御定数と、プラズマ生成手段によって処理室に生成されるプラズマのプラズマ生成の有無に応じた制御定数とを予め記憶しておき、ガスの流量負荷の検知信号に基づき、制御定数を選択して処理室の圧力を調整する圧力調整手段を制御し、ガスの流量負荷の検知信号と、プラズマ生成有無の検知信号とに基づき、制御定数を選択して処理室の圧力を調整するので、処理室に供給されるガスの流量負荷の検知結果と、プラズマ生成有無の検知結果に基づき、制御定数を選択して処理室の圧力を最適状態に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係るガス系の制御装置の参考実施形態を示す概略構成図である。
【図２】 参考実施形態におけるキャリアガス加熱器の断面図（ａ）及びその要部の一部断面図（ｂ）である。
【図３】 参考実施形態における蒸気発生器の一例を示す断面図である。
【図４】 参考実施形態における流量制御手段及びその制御弁の一例を示す断面図である。
【図５】 参考実施形態における処理室を示す概略断面図である。
【図６】 参考実施形態におけるキャリアガス加熱器の温度制御方法を示すフローチャートである。
【図７】 参考実施形態における蒸気発生器の温度制御方法を示すフローチャートである。
【図８】 参考実施形態における乾燥ガス供給部の温度制御を示すフローチャートである。
【図９】 この発明に係る圧力系の制御装置の実施形態を示す概略構成図である。
【図１０】 実施形態における圧力制御方法を示すフローチャートである。
【図１１】 図１に示したガス系の制御装置の別の例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
Ｗ 半導体ウエハ
４０Ａ ＣＰＵ（制御手段）
７１ 処理室
７２ａ〜７２ｃ ガス供給管路
７３ 排気管路（排出管路）
７８ａ〜７８ｃ マスフローコントローラ（ガス負荷検知手段）
８０ コントロールバルブ（圧力調整手段）
８３ モノクロメータ（プラズマ生成有無検知手段）
Claims (6)
- 所定のガスの流れの有無による流量負荷に応じた制御定数と、プラズマ生成手段によって処理室に生成されるプラズマのプラズマ生成の有無に応じた制御定数とを予め記憶しておき、
上記ガスの上記流量負荷の検知信号に基づき、上記制御定数を選択して上記処理室の圧力を調整する圧力調整手段を制御して上記処理室を所定の圧力に保ち、上記ガスの上記流量負荷の検知信号と、上記プラズマ生成有無の検知信号とに基づき、上記制御定数を選択して上記圧力調整手段を制御して上記処理室を所定の圧力に保つことを特徴とする半導体プラズマ装置における圧力系の制御方法。 - 請求項１記載の半導体プラズマ装置における圧力系の制御方法において、
上記ガスが異なる種類の複数のガスを含むことを特徴とする半導体プラズマ装置における圧力系の制御方法。 - 請求項１記載の半導体プラズマ装置における圧力系の制御方法において、
上記ガスの上記流量負荷の検知信号に基づき、上記ガスの流れが有ると判断される場合に、検知された上記流量負荷の大きさに応じて制御定数を選択して上記圧力調整手段を制御して上記処理室を所定の圧力に保つことを特徴とする半導体プラズマ装置における圧力系の制御方法。 - 請求項１記載の半導体プラズマ装置における圧力系の制御方法において、
上記ガスの上記流量負荷の検知信号と、上記プラズマ生成有無の検知信号とに基づき、上記ガスの流れが有り、上記プラズマ生成が無いと判断される場合に、予め記憶された制御定数を選択して上記圧力調整手段を制御して上記処理室を所定の圧力に保つことを特徴とする半導体プラズマ装置における圧力系の制御方法。 - 請求項１記載の半導体プラズマ装置における圧力系の制御方法において、
上記ガスの上記流量負荷の検知信号と、上記プラズマ生成有無の検知信号とに基づき、上記ガスの流れが有り、上記プラズマ生成が有ると判断される場合に、予め記憶された制御定数を選択して上記圧力調整手段を制御して上記処理室を所定の圧力に保つことを特徴とする半導体プラズマ装置における圧力系の制御方法。 - 処理室内にガスを供給する供給管路と、
上記処理室に接続される排出管路と、
上記排出管路に介設されて上記処理室内の圧力を調整する圧力調整手段と、
上記供給管路に介設されて上記ガスの流量負荷を検知するガス負荷検知手段と、
プラズマ生成手段によって上記処理室に生成されるプラズマのプラズマ生成有無を検知するプラズマ生成有無検知手段と、
上記ガスの流れの有無と、上記処理室に生成されるプラズマのプラズマ生成有無とに応じた制御定数を予め記憶する制御手段とを具備し、
上記ガス負荷検知手段によって上記ガスの上記流量負荷を検知すると共に、上記プラズマ生成有無検知手段によって上記処理室に生成されるプラズマのプラズマ生成有無を検知し、これら検知信号を上記制御手段に伝達し、上記ガスの流れの有無に応じた制御定数の選択及び、上記ガスの流れの有無と、上記処理室に生成されるプラズマの生成有無とに応じた制御定数の選択による上記制御手段からの制御信号に基づいて上記処理室が所定圧力になるように上記圧力調整手段を制御する、ことを特徴とする半導体プラズマ装置における圧力系の制御装置。
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