JPS62204528A - Dry process processor - Google Patents

Dry process processor

Info

Publication number
JPS62204528A
JPS62204528A JP4616386A JP4616386A JPS62204528A JP S62204528 A JPS62204528 A JP S62204528A JP 4616386 A JP4616386 A JP 4616386A JP 4616386 A JP4616386 A JP 4616386A JP S62204528 A JPS62204528 A JP S62204528A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
control
processing
processing chamber
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4616386A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshinao Kawasaki
義直 川崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP4616386A priority Critical patent/JPS62204528A/en
Publication of JPS62204528A publication Critical patent/JPS62204528A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To improve the processing capacity of a dry process processor by calculating the gradient of pressure change in a processing chamber, and calculating to predict the brake amount of exhaust means to enhance the control responsiveness of dry process processing pressure. CONSTITUTION:A processing chamber 1 opens CV15 to exhaust gas, and a sample is conveyed thereto. An entire control microcomputer 14 feeds a flow rate set signal to MFC8-10, and inputs processing gas from valves 11, 12, 13, 3. A pressure control microcomputer 19 fully closes the CV15 by a command from the computer 14, and measures the pressure of the chamber 1 by a pressure sensor 21. After a predetermined time is elapsed, it calculates a gradient dp/dt, obtains a control target pressure from the computer 14 and predetermined exhausting velocity by dp/dt, obtains initial opening by the program of the computer 19, and calculates a predetermined time tv from full closure of the CV15 to the initial opening. The operation starting pressure Ps of the CV15 is predicted by using an equation (1), and when the pressure arrives at Ps, the CV15 starts moving to the predetermined opening. Thereafter, the pressure is controlled by a normal PLD control.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ドライプロセス処理装置に係り、特に半導体
素子基板等の試料をプラズマ処理するのに好適なドライ
プロセス処理装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a dry process apparatus, and particularly to a dry process apparatus suitable for plasma processing samples such as semiconductor element substrates.

〔従来の装置〕[Conventional device]

従来の装置は1例えば、特開昭60−80225号公報
に記載のように、ガス圧力が処理条件として設定される
ことを利用し、この設定圧力条件と可変コンダクタンス
バルブの開閉の割合の関係をプログラムとしてメモリに
記憶し、このプログラム値に従ってガス供給量と排気速
度を制御するようになっている。
For example, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 60-80225, a conventional device utilizes the fact that gas pressure is set as a processing condition, and calculates the relationship between this set pressure condition and the opening/closing ratio of a variable conductance valve. The program is stored in the memory, and the gas supply amount and exhaust speed are controlled according to the program values.

この場合、処理室の圧力制御に要する時間を短縮するた
めに、処理室へのガス導入時点でプロセス処理条件で決
まる設定ガス流蚤値によらずマスフローコントローラの
流し得る最大流量に設定し。
In this case, in order to shorten the time required to control the pressure in the processing chamber, the maximum flow rate that can be flowed by the mass flow controller is set at the time of gas introduction into the processing chamber, regardless of the set gas flow value determined by the process processing conditions.

可変コンダクタンスバルブを全開の状態つまり排気速度
を零にし、その後、処理室の圧力が制御目標圧力の±2
0%になった時点でガス流量をブロセス処理条件におけ
る設定値に、また、可変コンダクタンスバルブの開度を
プログラムされた設定値に変更している。また、2回目
以降の処理においては、可変コンダクタンスバルブの開
度を前回処理でのガス圧力安定時の開度にメモリの内容
を書き替える。
The variable conductance valve is fully opened, that is, the pumping speed is set to zero, and then the pressure in the processing chamber is set to ±2 of the control target pressure.
When it reaches 0%, the gas flow rate is changed to the set value under the process conditions, and the opening degree of the variable conductance valve is changed to the programmed set value. In addition, in the second and subsequent processes, the contents of the memory are rewritten as the opening degree of the variable conductance valve to the opening degree when the gas pressure was stable in the previous process.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記従来技術では、プロセス処理条件が異なる毎に、そ
の第1回目の処理においては、最適な制御を行なうこと
ができず、圧力制御時間が長くなってしまうという問題
がある。また、ある程度の制御性を確保しようとすれば
、プロセス処理条件が異なる度に、好ましいと推定され
る可変コンダクタンスバルブの開度な予め設定してお(
必要があり、プロセス処理条件を確立するための予備実
験や、半導体製造プロセスにおいては、非メモリLSI
の製造のように頻繁薔こ処理条件の異なるプロセスに利
用する場合、操作者に多大の負担をかけることOこなる
という問題がある。
In the above-mentioned conventional technology, there is a problem that optimal control cannot be performed in the first treatment each time the process conditions are different, and the pressure control time becomes longer. In addition, in order to ensure a certain degree of controllability, it is necessary to preset the opening degree of the variable conductance valve that is estimated to be preferable each time the process processing conditions change (
There is a need for non-memory LSIs in preliminary experiments to establish process conditions and in semiconductor manufacturing processes.
When used in processes such as the production of products that frequently require different coating conditions, there is a problem in that it places a large burden on the operator.

さらに、上記従来技術では、マスフローコントローラの
流量と可変コンダクタンスバルブの開度を予め設定され
た値に変える起点となる圧力を制御目標圧力の一定範囲
(±20%)に予め定数として設定するようにしている
ため、設定流量や制御目標圧力が変った場合、マスフロ
ー流量が、最大流量から設定流量へ安定するまでの時間
や可変コンダクタンスバルブが全閉状態から所定の開度
に開(までの所要時間が異なるため、圧力が設定値に対
して大幅にオーバーシュートしたり、アンダーランする
結果となり、結局圧力制御に時間がかかってしまうとい
う問題もある。
Furthermore, in the above conventional technology, the pressure that is the starting point for changing the flow rate of the mass flow controller and the opening degree of the variable conductance valve to preset values is set in advance as a constant within a certain range (±20%) of the control target pressure. Therefore, if the set flow rate or control target pressure changes, the time required for the mass flow rate to stabilize from the maximum flow rate to the set flow rate, or the time required for the variable conductance valve to open from the fully closed state to the specified opening degree. As a result, the pressure significantly overshoots or underruns the set value, resulting in a problem that pressure control takes a long time.

本発明の目的は、いかなるプロセス処理条件暑こおいて
も、操作者に負担をかけることなく、ドライプロセス処
理圧力の制御応答性を高め、処理能力を向上できるドラ
イプロセス処理装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a dry process processing apparatus that can improve the control response of the dry process pressure and improve the processing capacity without putting a burden on the operator under any hot process conditions. be.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、可変コンダクタンスバルブを全開状態層こ
しプロセスガスを処理室に導入後、処理室の圧力を測定
し、その圧力変化の勾配をリアルタイムに計算し、その
勾配値と処理室の容積から実際暑こ処理室に流入してい
る処理ガスの流量を求める手段と、該流値と設定値であ
る制御目標圧力とで決まる所要排気速度により予めプロ
グラミングされた所要排気速度と可変コンダクタンスバ
ルブの開度との相関関係薔こより処理室が制御目標圧力
と一致する該バルブの開度を計算薔こで求める手段と該
バルブが全閉状態から上記番こより求めた開度に開くま
での所要時間を予ill +、、該時間内に上昇する圧
力値を逆算する手段と、制御目標圧力から該圧力値を差
引いた圧力値に処理室内圧力が到達した時点で可変コン
ダクタンスバルブを全開から所定開度へ開(動作を開始
する手段とを具備することにより達成される。
The above purpose is to measure the pressure in the processing chamber after introducing the strained process gas into the processing chamber with the variable conductance valve fully open, calculate the gradient of the pressure change in real time, and calculate the actual value from the gradient value and the volume of the processing chamber. A means for determining the flow rate of the processing gas flowing into the heat treatment chamber, and a required exhaust speed and opening degree of the variable conductance valve programmed in advance based on the required exhaust speed determined by the flow value and the control target pressure which is the set value. The process chamber calculates the opening degree of the valve that matches the control target pressure using this method, and also predicts the time required for the valve to open from the fully closed state to the opening degree determined from the above number. ill +,, means to back-calculate the pressure value that increases within the time, and to open the variable conductance valve from fully open to a predetermined opening degree when the processing chamber pressure reaches the pressure value obtained by subtracting the pressure value from the control target pressure. (This is achieved by providing a means for starting the operation.

〔作  用〕[For production]

容積Vの処理室に、可変コンダクタンスバルブを全閉状
態にし排気速度が零の条件で、複数のプロセスガスな流
入している時、圧力変化の勾配を計測することにより、
実際のガスa mの総fEtQは次式で求められる。
By measuring the gradient of pressure change when multiple process gases are flowing into a processing chamber with a volume of V with the variable conductance valve fully closed and the exhaust speed at zero,
The actual total fEtQ of gas am is determined by the following equation.

0         ・・・・・・・・・・・・・・・
 (1)Q=V丁 導入ガス流量が変動しなければ、所定の時刻lio ’
2での実測圧力をP1eP2とすればとして圧力勾配を
求めることができる。
0 ・・・・・・・・・・・・・・・
(1) Q=V-T If the introduced gas flow rate does not fluctuate, the predetermined time lio'
If the actually measured pressure at 2 is P1eP2, the pressure gradient can be determined.

これを11)式に代入すれば 今、制御目標圧力をpcとすれば、この圧力暑こ保つた
めの排気速度をSとすれば、Sは次式により求められる
Substituting this into equation 11), if the control target pressure is pc, and the exhaust speed for keeping this pressure hot is S, then S can be found from the following equation.

真空ポンプの排気速度は、これに対し十分大きい、例え
ば上記S′の2〜5倍のものを選定しておけば、配管の
コンダクタンスと可変フンダクタンスバルブの開度に応
じて、処理室端での排気速度は予め計算又は実測により
求めることができる。
If the evacuation speed of the vacuum pump is selected to be sufficiently high, for example, 2 to 5 times the above S', the pumping speed at the end of the processing chamber will depend on the conductance of the piping and the opening degree of the variable fundance valve. The pumping speed can be determined in advance by calculation or actual measurement.

したがって、可変コンダクタンスバルブの開度と処理室
端での排気速度の相関関係を予め、記憶装置内に記憶し
ておけば、(4)式で示される所要排気速度に対する可
変コンダクタンスバルブの開度な容易に求めることがで
きる。
Therefore, if the correlation between the opening degree of the variable conductance valve and the exhaust speed at the end of the processing chamber is stored in advance in the storage device, the opening degree of the variable conductance valve can be determined for the required exhaust speed shown by equation (4). can be easily determined.

一方、可変コンダクタンスバルブは、その駆動系が決ま
れば、開閉の加減速度や最大速度は一義的に決定される
ものであるから、全閉状態から上記開度に開(に要する
時間tvは容易求められる。
On the other hand, for a variable conductance valve, once its drive system is determined, the opening/closing acceleration/deceleration and maximum speed are uniquely determined, so the time tv required to open from the fully closed state to the above opening degree can be easily determined. It will be done.

第7図は、可変コンダクタンスバルブを全開にした状態
からガスを処理室に導入した時、処理室内圧力の上昇カ
ーブを時間の関数で示したものである0可変コンダクタ
ンスバルブが全閉状態の間は、ご(初期の不安定部分を
除き(1)式からも明らかなように、圧力は一定の勾配
をもって直線的に増加する。しかし可変コンダクタンス
パルブが開き、排気速度がSxになったとすると、可変
コンダクタンスバルブの動作開始点の圧力をPS l動
作開始後の経過時間をΔtとすれば、△を経過後の圧力
Ptは次式となる。
Figure 7 shows the rise curve of the pressure in the processing chamber as a function of time when gas is introduced into the processing chamber with the variable conductance valve fully open. , (excluding the initial unstable part, as is clear from equation (1), the pressure increases linearly with a constant gradient. However, if the variable conductance valve opens and the pumping speed becomes Sx, then the variable The pressure at the operation start point of the conductance valve is PS l.If the elapsed time after the start of operation is Δt, the pressure Pt after Δ has elapsed is expressed by the following equation.

P1= (P3−Q/3x) exp(−讐X△t ’
) +毀3−(51即ち圧力上昇カーブは、直線から外
れて、経過時間の指数関数の逆数蕃こ比例して圧力の上
昇速度が減少する。
P1= (P3-Q/3x) exp(-enX△t'
)+3-(51) In other words, the pressure increase curve deviates from a straight line, and the rate of pressure increase decreases in proportion to the reciprocal of the exponential function of the elapsed time.

したがって、制御目標圧力piに比べて、比較的低い圧
力点Aから該バルブを開くと、2点鎖線で示すように、
Ptに達するまでに時間がかかり、逆に0点のようにp
tに近い圧力から該バルブの開動作を開始すると破線で
示す如くオーバーシュートし、フィードバック制御をか
けて圧力を下げるため振動を起こし、やはり圧力制御に
要する時間が長くなってしまう。以上の説明で明らかな
ように、ガス流量や制御目標圧力によって、圧力制御時
間が最短となる。適切なる該バルブの開動作開始圧力P
3が存在する。したがって、予め設定される各種処理条
件や、処理中の実測データに基づいて、適切なるP、を
予測し、計測中の処理室内圧力がPsに達した時点から
、該バルブの開動作を開始すればよい。
Therefore, when the valve is opened from a pressure point A that is relatively low compared to the control target pressure pi, as shown by the two-dot chain line,
It takes time to reach Pt, and conversely, P
When the opening operation of the valve is started from a pressure close to t, an overshoot occurs as shown by the broken line, and feedback control is applied to lower the pressure, causing vibration, which also increases the time required for pressure control. As is clear from the above explanation, the pressure control time becomes the shortest depending on the gas flow rate and control target pressure. Appropriate opening operation start pressure P of the valve
3 exists. Therefore, it is necessary to predict an appropriate P based on various processing conditions set in advance and actual measurement data during processing, and to start opening the valve from the time when the pressure in the processing chamber being measured reaches Ps. Bye.

例えば、該バルブが全開の状態のまま圧力が直線的に増
加し、制御目標圧力に達する点をD点とすると、圧力P
a(即ちB点からD点まで)に達するまでの所要時間t
Aは となる。
For example, if the pressure increases linearly with the valve fully open and the point where it reaches the control target pressure is point D, then the pressure P
The time required to reach a (i.e. from point B to point D) t
A becomes.

したがって、tAIIW間に、可変コンダクタンスバル
ブが、全開から所要開開に開(ようなPsを予測する。
Therefore, during tAIIW, the variable conductance valve is expected to open from fully open to the required open position (Ps).

即ち (7)式に13)式を用いて整理すればとしてPsが求
められる。
That is, by rearranging equation (7) using equation (13), Ps can be obtained.

このように、処理中に実測した圧力Pl+P2と設定圧
力(制御目標圧力)および可変コンダクタンスバルブの
応答時間tyにより、該バルブの動作を開始するべき圧
力Psを予41することにより、あらゆる処理条件につ
いて、短時間暑こ圧力制御を完了することができる。
In this way, by predicting the pressure Ps at which the valve should start operating based on the pressure Pl+P2 actually measured during processing, the set pressure (control target pressure), and the response time ty of the variable conductance valve, it is possible to adjust the pressure Ps at which the valve should start operating. , can complete hot water pressure control in a short time.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図〜第7図により説明す
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 7.

第1図で、ドライプロセス処理を行う処理室1には処理
ガスを供給する供給管2と開閉バルブ3゜処理室l内を
排気する排管4が設けられている。
In FIG. 1, a processing chamber 1 for performing a dry process is provided with a supply pipe 2 for supplying processing gas, an on-off valve 3, and an exhaust pipe 4 for exhausting the inside of the processing chamber 1.

ガス供給部は、複数の処理ガス源5. 6. 7と、外
部からの指令によりおのおののガス流量を設定された流
麗に制御するマスフローコントローラ(以下、MFCと
略)8.9.10と、これらのガスを混合あるいは供給
停止するためのバルブ11.12゜13から成っている
。MFC8,9,10はおのおの内部1こD/A、A/
D変換器(図示省略)を具備し、処理装置全体を制御す
るマイク、ロコンピュータ14とデータの送受信が行え
るよう接続されている。ガスrILffiの設定は、全
体制御用マイクロコンピュータ14により行い、各MF
Cs〜10からは、ガスMtfAの計測データをマイク
ロコンピュータ14に送り返しマイクロコンピュータ1
4はこれによりMF08〜10の動作を監視している。
The gas supply unit includes a plurality of processing gas sources 5. 6. 7, a mass flow controller (hereinafter abbreviated as MFC) 8.9.10 that smoothly controls the flow rate of each gas set according to an external command, and a valve 11.10 that mixes these gases or stops supplying them. It consists of 12°13. MFC8, 9, 10 each have one internal D/A, A/
It is equipped with a D converter (not shown) and is connected to a microphone and computer 14 that control the entire processing device so as to be able to send and receive data. The gas rILffi is set by the overall control microcomputer 14, and each MF
From Cs~10, the measurement data of gas MtfA is sent back to the microcomputer 14.
4 monitors the operations of MF08 to MF10.

排気部は、可変フンダクタンスバルブ(以下、Cvと略
)巧と真空排気装置16から成っている。
The exhaust section consists of a variable conductance valve (hereinafter abbreviated as Cv) and a vacuum exhaust device 16.

CV 15は駆動モータ17により駆動され、モータ1
7には、CVisの開度を検出するためのエンコーグ1
8’4連結しており、その信号は圧力制御用マイクロコ
ンピュータ19に送られる。
CV 15 is driven by drive motor 17, motor 1
7 is encoder 1 for detecting the opening degree of CVis.
8'4 are connected, and the signal is sent to the pressure control microcomputer 19.

駆動モータ17は、圧力制御用マイクロコンピュータ1
910制御されたドライバー加により動かされる。
The drive motor 17 is connected to the pressure control microcomputer 1.
910 controlled driver application.

処理室lに取付けた圧力センサラの信号はA/D変換器
nを介してマイクロコンピュータ19に送られる。
A signal from a pressure sensor installed in the processing chamber l is sent to the microcomputer 19 via an A/D converter n.

全体制御用マイクロコンピュータ14は圧力設定データ
を圧力制御用マイクロコンピュータ19に送る。
The overall control microcomputer 14 sends pressure setting data to the pressure control microcomputer 19.

以上の構成において、圧力制御時の各部の動作について
以下に説明する。
In the above configuration, the operation of each part during pressure control will be described below.

処理室1は、CV 15を全UUの状態にして10−’
Torr〜10  Torrの低圧に排気される。次に
処理室14こ図示しない搬送装置により、図示しない試
料を搬入する。搬入が終了すると、全体制御用マイクロ
コンピュータ14は、各MF08〜10ニオのおのの流
量に対する設定信号を送り、バルブ11゜12.13お
よびバルブ3を開いて処理ガスを処理室1へ導入する。
Processing chamber 1 has CV 15 in full UU state and is 10-'
It is evacuated to a low pressure of Torr to 10 Torr. Next, a sample (not shown) is carried into the processing chamber 14 by a transport device (not shown). When the loading is completed, the overall control microcomputer 14 sends a setting signal for the flow rate of each of MF08 to MF10, opens valves 11, 12, and 3, and introduces the processing gas into the processing chamber 1. .

これと同時に、圧力制御用マイクロコンピュータ19は
、全体制御用マイクロコンピュータの指令により、第2
図に示す圧力制御を開始する。
At the same time, the pressure control microcomputer 19 starts the second
Start the pressure control shown in the figure.

即ち、直ちにCV 15を全開にし、圧力センサー21
で処理室1の圧力をサンプリング計測する。そして、一
定時間経過後、時刻tit ’2 におけるサンプリン
グ圧力値P1+”2により、圧力勾配dp/dtを計算
する。そして、全体制御用マイクロコンビ、−夕14か
らの制御目標圧力とdp/dt  により所要排気速度
を求め、予め圧力制御用マイクロコンピュータ19に記
憶されている排気速度とCV 15の開度の相関関係を
求めるプログラムにより、所要開度(即ち初期開度)を
求め、CVisが全開から該初期開度に至る所要時間t
yを計算する。これらの計算結果から(8)式を用いて
CVisの動作開始圧力Psを予11する。圧力センサ
ー21によるサンプリング圧力がP3に達すると、CV
 15は所定開度に移動を開始する。この後は、通常の
PID制御により圧力制御を行う。
That is, immediately open the CV 15 fully, and press the pressure sensor 21.
The pressure in the processing chamber 1 is sampled and measured. After a certain period of time has elapsed, the pressure gradient dp/dt is calculated using the sampling pressure value P1+''2 at time tit'2.Then, the pressure gradient dp/dt is calculated from the sampling pressure value P1+''2 at time tit'2. The required opening (that is, the initial opening) is determined by a program that calculates the required exhaust speed and calculates the correlation between the exhaust speed and the opening of the CV 15, which is stored in advance in the pressure control microcomputer 19. Required time t to reach the initial opening degree
Calculate y. From these calculation results, the operation start pressure Ps of the CVis is estimated using equation (8). When the sampling pressure by the pressure sensor 21 reaches P3, CV
15 starts moving to a predetermined opening degree. After this, pressure control is performed using normal PID control.

コノ場合、処理室1の容積V=1401!、CMi5の
開度と処理室l出口での排気速度の相関関係がSF、ガ
スを用いて10−3Torr 〜l O−” Torr
の圧力範囲で第3図に示す関係となっている装置につい
て、ガス流量と制御目標圧力をパラメータとして、実験
を行った。
In this case, the volume of processing chamber 1 is V=1401! , the correlation between the opening degree of CMi5 and the exhaust speed at the exit of the processing chamber l is 10-3 Torr ~ l O-'' Torr using SF gas.
An experiment was conducted using the gas flow rate and control target pressure as parameters for the apparatus having the relationship shown in FIG. 3 in the pressure range of .

CV 15の駆動モータ17には、ステップ角0.9度
のパルスモータを用い、Cv開度0%から100チを4
000パルスで移動し、移動速度は、起動[1300P
P8−1000PPSを0.25秒で加速し、定速10
00PPs、減速時1000PPS〜300 P P 
B ’k 0.25秒で減速する台形速度とした。
The drive motor 17 of the CV 15 uses a pulse motor with a step angle of 0.9 degrees, and the CV opening degree is 4 degrees from 0% to 100 degrees.
Moves with 000 pulses, moving speed is 1300P
Accelerate P8-1000PPS in 0.25 seconds, constant speed 10
00PPs, 1000PPS to 300PPs during deceleration
B'k The trapezoidal speed was set to decelerate in 0.25 seconds.

’JE 4 txt u、SF6ガスのガス流fi15
0〜2008CCM  として、制御目標圧力Ptを0
.01〜0.09Torr  とし、マイクロコンピュ
ータが計算したPtとCV15の初期開度の関係を示し
たもので、プロセス処理条件によってCv初期開度は約
10チから40係の間で選定されていることがわかる。
'JE 4 txt u, gas flow fi15 of SF6 gas
0 to 2008CCM, control target pressure Pt is 0
.. 01 to 0.09 Torr, and shows the relationship between Pt calculated by the microcomputer and the initial opening of CV15.The initial opening of Cv is selected between approximately 10 and 40 Torr depending on the process processing conditions. I understand.

第5図は、圧力制御用マイクロコンビ、−夕19によっ
て予M1された、c v isの制御を開始すべき圧力
P、を、制御目標圧力ptで除した値と、Ptとの関係
をガス流量をパラメータとして表わしたものである。
FIG. 5 shows the relationship between the value obtained by dividing the pressure P at which cvis control should be started, which is preset by the pressure control microcombination 19, by the control target pressure pt, and Pt. The flow rate is expressed as a parameter.

第5図から明らかなように、CVisの制御を開始する
タイミングは、上記従来技術に示されている如くとても
一定範囲に限定されるものではなく、プロセス条件によ
りP@ / Ptは0.1〜0.98の広範囲にばらつ
いていることがわかる。この傾向は制御目標圧ptが低
い程強(なっている。ptが0. ITorr 以上の
比較的高圧力下のプロセス条件に限れば、Ps/Ptを
0.85〜0.98の範囲に限定することも可能と考え
られる。
As is clear from FIG. 5, the timing at which CVis control is started is not limited to a very certain range as shown in the above-mentioned prior art, and P@/Pt varies from 0.1 to 0.1 depending on the process conditions. It can be seen that it varies over a wide range of 0.98. This tendency becomes stronger as the control target pressure pt is lower.If the process conditions are limited to relatively high pressures where pt is 0.ITorr or higher, Ps/Pt is limited to a range of 0.85 to 0.98. It is also possible to do so.

次纏こ第6図は、前述の予測制御法番こより、処理室1
内圧力がガス導入後、Ptの±3チ以内に連続1.5秒
以上入るまでの時間(即ち圧力制御時間)とptを示し
たものである。図中、原点を通る2本の直線は、c v
 isが全閉(即ち排気速度が零)の状態で理論上、最
も早(制御目標圧力ptに達する時間を示すもので、上
側がガス流fl 50 SCCM。
The next summary in Figure 6 shows the process chamber 1 from the aforementioned predictive control method number.
The graph shows pt and the time required for the internal pressure to remain within ±3 degrees of Pt for 1.5 seconds or more after gas introduction (that is, pressure control time). In the figure, two straight lines passing through the origin are c v
The figure shows the time to reach the control target pressure pt theoretically at the earliest when is is fully closed (that is, the pumping speed is zero), and the upper side is the gas flow fl 50 SCCM.

下側のものがガス流量l1008CCの場合を示す。The lower one shows the case where the gas flow rate is 11008 CC.

発明者の実験結果と、この直線との差はc v tsを
制御したことによる遅れ時間で、第7図に示すtBに相
当する。このtBは零にすることが不可能であることは
理論的擾こも明らかであるが、tBが短い種制御性が良
く、短時間に圧力制御を完了することができる。従来の
方法では、tBが10〜30秒もかかるが、この場合、
第6図に示すように1〜3秒という極めて短時間に制御
が行われる。
The difference between the inventor's experimental results and this straight line is the delay time caused by controlling c v ts, and corresponds to tB shown in FIG. 7. Although it is theoretically clear that this tB cannot be reduced to zero, the short tB provides good controllability and allows pressure control to be completed in a short time. In the conventional method, tB takes 10 to 30 seconds, but in this case,
As shown in FIG. 6, control is performed in an extremely short time of 1 to 3 seconds.

以上述べたように本実施例では、処理ガス導入後、Cv
を全閉にした状態で上昇中の圧力勾配を実測し、これ盛
こよって、制御目標圧力に保持するCvの開度と、該開
度に開く動作の遅れ時間を計算し最適なCv動作υl始
圧力を子側してCvの動作を行うため、圧力がオーバシ
ュートやアンダーランすることがなく、極めて短時間に
圧力制御を行うことができる。特に、処理圧力が0.I
Torr以下の低圧プロセスガスにおいては、その効果
が顕著になり、制御遅れ時間を従来の115〜’/’t
o ”短縮できる。
As described above, in this example, after introducing the processing gas, Cv
Measure the rising pressure gradient with the valve fully closed, and based on this, calculate the Cv opening to maintain the control target pressure and the delay time for opening to that opening, and calculate the optimal Cv operation υl. Since the Cv operation is performed with the starting pressure on the slave side, the pressure does not overshoot or underrun, and the pressure can be controlled in an extremely short time. Especially when the processing pressure is 0. I
For low-pressure process gases below Torr, this effect becomes remarkable, and the control delay time can be reduced from the conventional 115~'/'t.
o” Can be shortened.

また本実施例では、Cvの開度を制御することにより排
気速度を制御する圧力制御法について述べたが、基本的
には排気速度を可変できる排気方法であるならば、同様
・の方法を行うことができるのは明らかである。
In addition, in this embodiment, a pressure control method was described in which the pumping speed is controlled by controlling the opening degree of Cv, but basically, if the pumping method is capable of varying the pumping speed, the same method can be used. It is clear that it can be done.

例えば、ターボ分子ポンプや、メカニカルブースターポ
ンプの回転数を制御して排気速度を可変することができ
る排気装置の構成であれば、排気速度と回転数との相関
関係をマイクロコンピュータにプログラムしておけば良
い。
For example, if the exhaust system is configured so that the pumping speed can be varied by controlling the rotational speed of a turbo molecular pump or mechanical booster pump, the correlation between the pumping speed and the rotational speed can be programmed into a microcomputer. Good.

また、本実施例では、試料を処理する前までの圧力制御
方法について述べたが、実際のドライプロセスでは、圧
力制御完了後、外部からエネルギー、例えばRFやマイ
クロ波や磁場を与えて処理室内でプラズマを発生させる
。このため気体分子の熱運動エネルギーが高くなり、結
果として第8図に示すように、放電開始後、処理室の圧
力が上昇するため、圧力制御を働かせて制御目標圧力に
下げる必要がある。通常、放電による圧力上昇率は、P
tの10〜20チに達し、処理時間の短かい枚葉式のド
ライプロセスでは、このような処理条件の変化が試料の
特性に与える影警が太き(、極力避けなければならない
。このような問題を解決する手段として、本発明を応用
することができる。
In addition, in this example, the method of controlling the pressure before processing the sample was described, but in an actual dry process, after the pressure control is completed, energy such as RF, microwave, or magnetic field is applied from outside to the inside of the processing chamber. Generate plasma. For this reason, the thermal kinetic energy of the gas molecules increases, and as a result, as shown in FIG. 8, the pressure in the processing chamber increases after the start of discharge, so it is necessary to lower the pressure to the control target pressure by applying pressure control. Usually, the rate of pressure increase due to discharge is P
In a single-wafer dry process where the t reaches 10 to 20 inches and the processing time is short, such changes in processing conditions have a large effect on the characteristics of the sample (and must be avoided as much as possible). The present invention can be applied as a means to solve such problems.

即ち、第9図に示すように、本来の制御目標圧力ptに
対し、放電開始後の圧力上昇に見合う差圧分だけ低いp
ttの圧力を、放電開始前の制御目標圧力に設定するよ
うプログラムしておき、この圧力に対して本発明による
圧力制御を行い、放電開始後、直ちに制御目標圧力なp
ttから本来のpcに戻すようプログラミングしておく
。このような方法により、放電時のオーバーシュートを
防止し、迅速な圧力制御を行えるという効果が生じる。
That is, as shown in FIG. 9, the original control target pressure pt is lowered by the differential pressure corresponding to the pressure increase after the start of discharge.
The pressure at tt is programmed to be set as the control target pressure before the start of discharge, and the pressure control according to the present invention is performed on this pressure, and the control target pressure is set immediately after the start of discharge.
Program it to return from tt to the original PC. Such a method has the effect of preventing overshoot during discharge and quickly controlling the pressure.

また本実施例では、ガス導入後の短時間で種々の計算を
行う必要があり、MFCのコントロールを含むシステム
全体の制御を行うマイクロコンピュータと、圧力を検出
して排気21g1を制御する圧力制御専用のマイクロコ
ンピュータを設ける二と蔭こより、計算処理の高速化を
図っている。
In addition, in this embodiment, it is necessary to perform various calculations in a short time after the gas is introduced, and a microcomputer that controls the entire system including MFC control and a pressure control dedicated computer that detects pressure and controls the exhaust gas 21g1 are required. By installing a second microcomputer, we aim to speed up calculation processing.

また本実施例では、Cv開度と排気速度との相関関係を
予めプログラムしておいた場合を示したが、処理装置と
長期間運転したり、あるいは長期間停止した後では、排
気装置のパイプ内部やバルブが汚れたり詰ったりして、
排気速度が低下することが考えられる。
Furthermore, in this example, a case was shown in which the correlation between the Cv opening degree and the exhaust speed was programmed in advance. If the inside or valve becomes dirty or clogged,
It is conceivable that the pumping speed will decrease.

これによる制御性の劣化を防止するためには、該相関関
係を時々調べてプログラム内容の変更を行う必要がある
In order to prevent the controllability from deteriorating due to this, it is necessary to check the correlation from time to time and change the program contents.

本発明では、実際の処理室へのガス流入量を計測し計算
する手段を備えているので、Cvをある開度に保った状
態でガスを流し、その時の到達真空度を計測すれば、(
4)式を用いて、排気速度を求めることができる。この
ような処理プロセスをマイクロコンピュータにプログラ
ムしておけば、簡単にCv開度と排気速度の相関関係を
更新することが可能となり、これにより、排気系の劣化
の度合を自己診断することもできるという効果もある。
The present invention is equipped with a means for measuring and calculating the actual amount of gas flowing into the processing chamber, so if the gas is flowed while maintaining the Cv at a certain opening and the degree of vacuum reached at that time is measured, (
4) Using the formula, the pumping speed can be determined. If such a processing process is programmed into a microcomputer, it becomes possible to easily update the correlation between Cv opening and exhaust speed, thereby making it possible to self-diagnose the degree of deterioration of the exhaust system. There is also this effect.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、いかなるプロセス処理条件においても
、ガス導入後の圧力上昇中に最適となる圧力制御条件を
予測して制御できるので、プロセス処理条件が変わる毎
に圧力制御のためのパラメータをその都度設定する必要
がな(、操作者の負担が軽減でき、また圧力制御の応答
速度が速まるので、ドライプロセスの処理能力の向上が
計れるという効果がある。
According to the present invention, it is possible to predict and control the optimal pressure control conditions during the pressure increase after gas introduction under any process conditions, so that the parameters for pressure control can be changed every time the process conditions change. There is no need to set it each time (the burden on the operator can be reduced, and the response speed of pressure control is faster, so it has the effect of improving the throughput of the dry process.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の一実施例を示すドライプロセス処理
装置の構成図、第2図は、圧力制御フローチャート、第
3図は、実験装置のCv開度と排気速度との関係線図、
第4図は、実験で得た制御目標圧力とCv初期開度との
関係線図、第5図は、同じく制御目標圧力とCv制御開
始圧力比との関係線図、′?1g6図は、同じく制御目
標圧力とガス導人後の圧力制御時間との関係線図、第7
図は、ガス導入後の経過時間と処理室圧力との関係模式
図、9E8図は、放電を行った場合の処理室の圧力変化
の一例を示す模式図、第9図は、本発明の他の実施例を
示すガス導入後の経過時間と処理室圧力との関珍模式図
である。 l・・・・・・処理室、5ないし7・・・・・・ガス源
、8ないし10・・・・・・MFC,14・・・・・・
全体制御用マイクロコンピュータ、15・・・・−CV
、16・・・・・・真空排気装置、17・・・・・・駆
動モータ、18・・・・・・エンコーダ、19・・・・
・・圧力制御用マイクロコンピュータ、■・・・・・・
ドライバー、第1図 I〜−一一処理!、5〜7−−−−n゛ス源、8〜10
−−−−MFC/4−−−−一全イ1lJIFlfl 
q、tya コ;j’i、−7,15−−−−CV16
−−−!2flF/lJ%f、/7−−−−、#*t−
7,z8−−−− ニー/U−y”/’/−−−−M1
1iII*MTf7ryv;t3−7.20−−−− 
F?4ハ’−21−一−−IJtH−,す、22−−−
−A10−18に才2図 第3囚 第4図 剖qrasa力(X10−’Torr)4゛5図 PI 清HaN−1) Pt (X10−’Tart)
オろ図 #J@目stiη Pも (xlo−’ 7arr)オ
フ図 力“ス1Lべ株の棚間 18図 19図 〃ス博へ後の胤餅間
FIG. 1 is a configuration diagram of a dry process processing apparatus showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a pressure control flowchart, and FIG. 3 is a relationship diagram between Cv opening degree and pumping speed of the experimental equipment.
FIG. 4 is a relationship diagram between the control target pressure and the Cv initial opening degree obtained in the experiment, and FIG. 5 is a relationship diagram between the control target pressure and the Cv control start pressure ratio, '? Figure 1g6 is also the relationship diagram between the control target pressure and the pressure control time after the gas conductor, No. 7
The figure is a schematic diagram of the relationship between the elapsed time after gas introduction and the processing chamber pressure. Figure 9E8 is a schematic diagram showing an example of the pressure change in the processing chamber when electric discharge is performed. FIG. 3 is a schematic diagram of the elapsed time after gas introduction and the processing chamber pressure, showing an example of the present invention. l...Processing chamber, 5 to 7...Gas source, 8 to 10...MFC, 14...
Overall control microcomputer, 15...-CV
, 16... Vacuum exhaust device, 17... Drive motor, 18... Encoder, 19...
・・Pressure control microcomputer, ■・・・・・・
Driver, Figure 1 I~-11 processing! , 5-7---n source, 8-10
-----MFC/4----11JIFflfl
q, tya ko;j'i, -7,15---CV16
---! 2flF/lJ%f, /7---, #*t-
7,z8--- Knee/U-y”/'/---M1
1iII*MTf7ryv;t3-7.20----
F? 4ha'-21-1--IJtH-, 22--
-A10-18 Year 2 Figure 3 Prisoner Figure 4 Autopsy Qrasa Force (X10-'Torr) 4゛5 Figure PI Qing HaN-1) Pt (X10-'Tart)
Oro diagram #J @ eyes stiη P also (xlo-' 7arr) Off diagram "S 1L stock's shelf 18 Figure 19

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、処理室に導入される処理ガスの流量を制御する手段
と、排気速度を制御できる排気手段とを有するドライプ
ロセス処理装置において、前記処理室への前記処理ガス
の導入後、前記処理室の圧力変化の勾配を計測、計算し
前記処理室への前記処理ガスの実流入量を計算する手段
と、該実流入量と設定された制御目標圧力とで決まる所
要排気速度に対する前記排気手段の制御量を前記排気手
段での排気速度と制御量との関係より予測計算する手段
と、前記排気手段の制御前の制御量から前記予測計算さ
れた制御量へ変化するのに要する遅れ時間を予測し該遅
れ時間に相関して前記排気手段の制御開始のタイミング
を予測する手段とを具備したことを特徴とするドライプ
ロセス処理装置。
1. In a dry process processing apparatus having means for controlling the flow rate of processing gas introduced into the processing chamber and exhaust means capable of controlling the exhaust speed, after the processing gas is introduced into the processing chamber, means for measuring and calculating the gradient of pressure change to calculate the actual inflow amount of the processing gas into the processing chamber; and controlling the exhaust means for a required exhaust speed determined by the actual inflow amount and a set control target pressure. means for predicting and calculating the amount from the relationship between the pumping speed of the exhaust means and the control amount; and means for predicting the delay time required for changing from the control amount before the control of the exhaust means to the predicted and calculated control amount. A dry process processing apparatus comprising means for predicting the timing of starting control of the exhaust means in correlation with the delay time.
JP4616386A 1986-03-05 1986-03-05 Dry process processor Pending JPS62204528A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4616386A JPS62204528A (en) 1986-03-05 1986-03-05 Dry process processor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4616386A JPS62204528A (en) 1986-03-05 1986-03-05 Dry process processor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS62204528A true JPS62204528A (en) 1987-09-09

Family

ID=12739344

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4616386A Pending JPS62204528A (en) 1986-03-05 1986-03-05 Dry process processor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS62204528A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63193518A (en) * 1987-02-06 1988-08-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Method and device for controlling thickness of thin film
JPH05186296A (en) * 1991-04-22 1993-07-27 Applied Materials Inc Assay of flow amount of process gas in wafer manufacturing system and device and method for said assay
JPH06177073A (en) * 1992-12-07 1994-06-24 Nippon Ee S M Kk Etching apparatus
US5783099A (en) * 1996-02-28 1998-07-21 Lg Semicon Co., Ltd. Etch-ending point measuring method for vapor etch process
JP2006222141A (en) * 2005-02-08 2006-08-24 Hitachi High-Technologies Corp Vacuum processing apparatus
JP2016219578A (en) * 2015-05-19 2016-12-22 株式会社日立ハイテクノロジーズ Plasma processing apparatus
JP2018056157A (en) * 2016-09-26 2018-04-05 株式会社ニューフレアテクノロジー Deposition device and deposition method
JP2020065019A (en) * 2018-10-19 2020-04-23 株式会社Kokusai Electric Substrate processing apparatus and manufacturing method of semiconductor device

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63193518A (en) * 1987-02-06 1988-08-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Method and device for controlling thickness of thin film
JPH05186296A (en) * 1991-04-22 1993-07-27 Applied Materials Inc Assay of flow amount of process gas in wafer manufacturing system and device and method for said assay
JPH06177073A (en) * 1992-12-07 1994-06-24 Nippon Ee S M Kk Etching apparatus
US5783099A (en) * 1996-02-28 1998-07-21 Lg Semicon Co., Ltd. Etch-ending point measuring method for vapor etch process
JP2006222141A (en) * 2005-02-08 2006-08-24 Hitachi High-Technologies Corp Vacuum processing apparatus
JP4705789B2 (en) * 2005-02-08 2011-06-22 株式会社日立ハイテクノロジーズ Vacuum processing equipment
JP2016219578A (en) * 2015-05-19 2016-12-22 株式会社日立ハイテクノロジーズ Plasma processing apparatus
JP2018056157A (en) * 2016-09-26 2018-04-05 株式会社ニューフレアテクノロジー Deposition device and deposition method
JP2020065019A (en) * 2018-10-19 2020-04-23 株式会社Kokusai Electric Substrate processing apparatus and manufacturing method of semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6678489B2 (en) Substrate processing equipment
JP6916964B2 (en) Pulse gas supply method and equipment using a shutoff valve
TWI754728B (en) Gas control system, deposition apparatus including gas control system, and program and gas control method used for gas control system
US9777377B2 (en) Film forming method and film forming device
TWI575349B (en) Flow ratio controller assembly,gas delivery system and the method of operating the same
JPH1145122A (en) Dynamic gas flow controller
TWI778095B (en) Fluid control apparatus, fluid control system, fluid control method, and program recording medium
TWI719513B (en) Flow control method and flow control device
JP2000163137A (en) Vacuum pressure control system
WO2015064035A1 (en) Pressure-type flow rate control device
TWI709013B (en) Flow control device and flow control method
US20150370245A1 (en) Substrate processing apparatus, substrate processing method, semiconductor device manufacturing method, and control program
JP6638576B2 (en) Vacuum processing device, vacuum processing method, and storage medium
JPS62204528A (en) Dry process processor
KR20140051949A (en) Methods and apparatus for processing substrates using model-based control
JP2001060578A (en) Vacuum treatment apparatus
US6167323A (en) Method and system for controlling gas system
JP5854335B2 (en) Processing chamber pressure control method and processing chamber pressure control apparatus
KR20130141428A (en) Process chamber pressure control system and method
JP2008248395A (en) Plasma treating apparatus and pressure control method of plasma treating apparatus
JP2002297244A (en) Method for controlling pressure of reaction chamber and device for the same
JP2000163136A (en) Vacuum pressure control system
JPH08134649A (en) Pressure control method and pressure controller of apparatus for producing semiconductor
US7087443B2 (en) Optimized temperature controller for cold mass introduction
US20210156027A1 (en) Liquid source vaporization apparatus, control method for a liquid source vaporization apparatus and program recording medium on which is recorded a program for a liquid source vaporization apparatus