KR20040024869A - 유량제어장치를 구비한 가스공급설비로부터의 챔버에의가스 분류 공급방법 - Google Patents

유량제어장치를 구비한 가스공급설비로부터의 챔버에의가스 분류 공급방법 Download PDF

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Abstract

유량제어장치를 구비한 가스공급설비로부터 소정유량(Q)의 처리용 가스를 정확하고 또한 신속하게, 소망의 유량비(Q1/Q2)로 챔버 내에 분류 공급할 수 있도록 한다.
구체적으로는, 유량제어장치를 구비한 가스공급설비로부터 소정유량(Q)의 가스를 복수의 분기 공급라인 및 그 단말에 고정한 샤워 플레이트를 통해서 감압된 챔버(C) 내에 소정의 유량비(Q1/Q2)로 분류 공급할 때에, 상기 복수의 분기 공급라인(GL1, GL2)에 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)를 설치함과 아울러, 유량이 큰 쪽의 압력식 분류량 제어기의 컨트롤 밸브(CV)의 개도를 완전개방으로 하는 분류량 제어판(FRC)으로부터의 초기유량 설정신호에 의해, 상기 양 분류량 제어기(FV1, FV2)의 개도 제어를 시작하고, 상기 컨트롤 밸브(CV)의 하류측 압력(P3', P3")을 각각 조정함으로써 샤워 플레이트(3, 4)에 형성한 오리피스 구멍(3a, 4a)을 통해서, 식 Q1=C1P3' 및 Q2=C2P3"(단, C1, C2는 오리피스 구멍의 단면적이나 오리피스 구멍 상류측의 가스 온도에 의해 결정되는 정수)에 의해 나타내어지는 소망의 분류량(Q1, Q2)으로 상기 챔버(C) 내에 총량(Q)=Q1+Q2의 가스를 분류 공급한다.

Description

유량제어장치를 구비한 가스공급설비로부터의 챔버에의 가스 분류 공급방법{METHOD FOR SUPPLYING GAS WHILE DIVIDING TO CHAMBER FROM GAS SUPPLY FACILITY EQUIPPED WITH FLOW CONTROLLER}
반도체 제조장치의 챔버에 공급하는 가스의 유량제어에는, 소위 압력식 유량제어장치가 널리 이용되고 있다.
도7은 실리콘 산화막을 형성하기 위한 챔버(C)에 압력식 유량제어장치(FCS)를 사용해서 처리용 가스(G)를 공급하는 경우의 일례를 나타내는 것이며, 진공 펌프(Vp)에 의해 감압된 챔버(C) 내에 압력식 유량제어장치(FCS)를 통해서 소정유량(Q)의 처리용 가스(G)가 공급되고, 가스 방출기(D)를 통해서 지지장치(I) 상의 웨이퍼(H)에 유량(Q)의 처리용 가스(G)가 방출되고 있다.
한편, 상기 압력식 유량제어장치(FCS)는 「임계팽창 압력조건인 P1>약2×P2의 조건이 유지되고 있을 때, 오리피스(L)를 유통하는 가스유량(Q)은 오리피스 상류측의 가스 압력(P1)에만 의해 결정되고, Q=CP1(C는 오리피스(L)의 구경이나 가스 온도에 의해 결정되는 정수)이 되는 관계식으로 나타내어진다.」는 것을 이용하는 것이며, 컨트롤 밸브(CV)에 의해 상기 압력(P1)을 조정함으로써, 오리피스 하류측의 유량(Q)을 소망의 설정값으로 유지하도록 하고 있다.
또한, 도7에 있어서 P0은 처리용 가스(G)의 공급 압력, PM은 압력계, F는 필터, CPU는 연산유닛, Qs는 유량설정의 입력신호, Qe는 제어유량의 출력신호이다.
또한, 압력식 유량제어장치 그 자체는 일본 특허공개 평8-338546호나 일본 특허공개 평11-63265호 등에 의해 공지되어 있기 때문에, 여기에서는 그 상세한 설명은 생략한다.
상기 압력식 유량제어장치(FCS)에서는, 상술한 대로 「오리피스 상류측의 가스 압력(P1)과 오리피스 하류측의 가스 압력(P2)이 상기 임계팽창 압력조건의 범위 내에 있는 것」이 필수조건으로 되어 있고, 예를 들면, 오리피스 상류측의 가스 압력(P1)에 비교해서 오리피스 하류측의 가스 압력(P2)의 상승이 크면, 임계팽창 압력조건이 무너져, 유량제어가 불가능해진다는 난점이 있다.
또, 오리피스 하류측의 압력(P2)이 상승하고, P1/P2가 상기 임계팽창 압력조건의 한계값에 가까워져 오면, 현실적으로는 유량제어 정밀도가 저하한다. 그 때문에, 오리피스 하류측의 압력(P2)이 상승하면, 사용가능한 유량제어 범위가 제약된다는 난점이 있다.
이와 같이, 압력식 유량제어장치에 의한 가스유량의 제어에는, 오리피스(L)의 하류측의 압력(P2)이 상승했을 때에 여러가지 문제를 보인다는 난점이 있지만, 상기 압력식 유량제어장치(FCS)를 사용한 챔버에의 가스공급방법은, 고정밀도의 가스유량제어를 간단히 행할 수 있고, 또한, 가스공급원에 고정밀도의 압력조정장치를 별도로 설치할 필요가 없기 때문에 가스공급설비비의 대폭적인 인하가 가능해져, 뛰어난 실용적 효용을 갖는 것이다.
한편, 최근 반도체제조에 사용하는 실리콘웨이퍼의 외경이 커지고 있고, 예를 들면 웨이퍼(H)의 외경이 300㎜φ가 되면, 웨이퍼의 중심부(센터부분)와 외주연부(엣지부분)에의 처리가스의 공급량을 각각 개별로 조정할 필요가 생기게 된다.
이것에 대응하는 방책으로서, 상기 센터부분에의 처리가스의 공급과 엣지부분에의 처리가스의 공급을 도8에 나타내는 바와 같이 각각 별개의 공급라인(GL1, GL2)을 사용해서 행하도록 하면, 압력식 유량제어장치(FCS)를 사용한 가스공급라인(GL1, GL2)이어도, 가스공급원(S)으로부터 소정의 유량(Q1, Q2)으로써 처리가스(G)를 문제 없이 공급할 수 있다.
그러나, 1기의 챔버(C)에 대하여, 각각 독립한 압력식 유량제어장치(FCS1, FCS2)를 갖는 가스공급라인(GL1, GL2)을 사용해서 가스의 공급을 행하는 것은, 반도체 제조설비의 대형화나 설비비의 앙등을 초래할뿐만 아니라, 관리 등도 번거롭게 되어, 바람직한 방책이 아니다.
그 때문에, 도9에 나타내는 바와 같이, 1기의 압력식 유량제어장치(FCS)로부터 2계통의 가스공급라인(GL1, GL2)을 분기시키고, 각 가스공급라인(GL1, GL2)에 설치한 유량제어밸브(V1, V2)를 조정함으로써, 각 가스공급라인(GL1, GL2)의 유량(Q1, Q2)을 제어하도록 한 방식이 바람직하게 된다.
한편, 현재 범용되고 있는 가스공급설비의 압력식 유량제어장치(FCS)에는, 일반적으로 오리피스 하류측 압력(P2)이 O∼1OOTorr의 범위에서 최적상태의 사용이 가능한 유량제어 특성의 것이 많이 사용되고 있다. 그 때문에, 이것 등의 압력식 유량제어장치(FCS)에 있어서는, 상술한 바와 같이 오리피스 하류측 압력(P2)이 약 100Torr를 넘으면, 유량제어 정밀도의 점에서 유량제어 범위가 대폭 제한되게 된다.
예를 들면, 도9에 있어서, 유량(Q)=300SCCM의 처리가스(G)를 공급라인(GL1) 및 공급라인(GL2)을 통해서 Q1=130SCCM, Q2=170SCCM의 유량으로 챔버(C)에 공급한다고 한다. 만약, 가스공급설비가 압력식 유량제어장치(FCS)를 사용하지 않는 가스공급설비이면, 우선 양 제어밸브(V1, V2)를 폐쇄하고, 다음에 유량제어장치의 처리가스유량을 Q=300SCCM으로 설정한 뒤, 제어밸브(V1, V2)의 개도를 조정하여, 자동적 또는 유량계(도시생략)를 참조하면서 각 유량(Q1, Q2)을 설정값으로 조정하는 방법을 채용할 수 있다.
그러나, 가스공급설비의 유량제어장치에, 도9와 같이 압력식 유량제어장치(FCS)가 사용되고 있는 경우에는, 양 제어밸브(V1, V2)를 완전폐쇄로 한 상태에서 우선 압력식 유량제어장치(FCS)의 유량(Q)(300SCCM)을 설정하고, 그 후, 양 제어밸브(V1, V2)의 개도를 조정해서 각 분기 공급라인(GL1, GL2)의 유량(Q1)(130SCCM) 및 유량(Q2)(170SCCM)을 고정밀도로서 신속하게 조정하는 것은 곤란하다.
왜냐하면, 양 제어밸브(V1, V2)의 개도가 낮을 때에는 양 제어밸브(V1, V2) 상류측 압력(P2)이 상승하고, P1/P2의 값이 상기 압력식 유량제어장치(FCS)의 한계값으로부터 벗어날 가능성이 있고, 그 결과, 압력식 유량제어장치(FCS)에 의한 제어유량(Q) 그 자체가, 설정유량(Q=300SCCM)으로부터 크게 다른 유량값이 되기 때문이다.
본 발명은 종전의 압력식 유량제어장치(FCS)를 구비한 가스공급설비로부터의 챔버(C)에의 가스의 분류공급방법에 있어서, 압력식 유량제어장치(FCS)에 의해 조정된 일정 유량(Q)의 가스(G)를 소정의 유량(Q1, Q2)으로서 분기 공급라인(GL1, GL2)으로 분류시키는 경우에 나타나는 상술과 같은 문제, 즉, ①단지 각 분기 공급라인(GL1, GL2)에 설치한 유량제어밸브(V1, V2)를 완전폐쇄(또는 완전교축)상태로부터 순차 개방해 간다는 제어방법에서는, 압력식 유량제어장치(FCS)에 의한 제어유량(Q) 그 자체가 설정값으로부터 크게 벗어난 유량이 될 가능성이 있어,유량(Q)뿐만 아니라 유량(Q1, Q2)의 조정도 현저하게 곤란해지는 것, 및 ②만일 Q1, Q2의 조정이 잘 되었다고 해도, 유량제어 정밀도가 낮거나, 또는 유량제어에 시간이 너무 걸리는 것 등의 문제를 해결하고자 하는 것이며, 압력식 유량제어장치(FCS)를 구비한 가스공급장치로부터의 가스의 분류공급이어도, 고정밀도로 신속하게, 소정유량(Q)의 가스를 임의의 유량비(Q1/Q2)로서 분기 공급할 수 있도록 한, 압력식 유량제어장치를 구비한 가스공급설비로부터의 챔버에의 가스 분류 공급방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 반도체 제조장치 등에 있어서 사용되는 것이며, 압력식 유량제어장치를 구비한 가스공급설비로부터 반도체제조용 챔버에 가스를 자동적으로 분류시켜서 공급하는 방법의 개량에 관한 것이다.
도1은 본 발명에 관한 유량제어장치를 구비한 가스공급장치에 의한 챔버에의 가스 분류 공급방법을 설명하는 전체계통도.
도2는 압력식 분류량 제어기(FV1)의 구성도.
도3은 압력식 분류량 제어기(FV1)의 유량설정신호와 유량제어 압력 및 유량 출력신호의 관계를 나타내는 특성곡선.
도4는 도1의 분류 공급에 있어서, 사용하는 샤워 플레이트(3, 4)의 조합을 패턴1로 한 경우의, 양 압력식 분류량 제어기의 유량제어 압력(P3', P3")과 전체유량(Q)과 분류비(Q1/Q2)의 관계를 나타내는 선도(계산값).
도5는 사용하는 샤워 플레이트(3, 4)의 조합을 패턴2로 한 경우의, 도4와 동일한 관계를 나타내는 선도(계산값).
도6은, 챔버에의 가스의 분류 공급방법을 설명하는 압력식 유량제어장치에 의한 가스의 분류 제어의 플로우차트.
도7은 종전의 압력식 유량제어장치(FCS)를 사용한 챔버(C)에의 처리가스의 공급방법을 나타내는 설명도.
도8은 단독의 가스공급원(S)으로부터 복수의 압력식 유량제어장치를 사용해서 챔버(C)에 처리가스를 분류 공급하는 경우의 설명도.
도9는 압력식 유량제어장치를 구비한 가스공급원으로부터 제어밸브를 사용해서 챔버(C)에 처리가스를 분류 공급하는 경우의 설명도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 가스공급설비 S 처리용 가스공급원
V0가스원밸브 FCS 압력식 유량제어장치
G 처리용 가스 2 분류량 제어장치
FV1압력식 분류량 제어기(No1 분류량 제어기)
FV2압력식 분류량 제어기(No2 분류량 제어기)
FRC 분류량 제어판 C 챔버
D 가스 방출기 Dc 센터부용 가스 방출기
3 센터부용 샤워 플레이트 3a 오리피스 구멍
De 엣지용 가스 방출기 4 엣지부용 샤워 플레이트
4a 오리피스 구멍, GL1센터부용 분기 공급라인
GL2엣지부용 분기 공급라인 Q 총가스유량
Q1분류유량 Q2분류유량
EL1·EL2신호 접속 라인 T1전원입력단자(DC15V)
T2기동·정지신호 입력단자
T3초기의 유량설정비신호의 입력단자(4비트 입력)
T4샤워플레이트의 조합 식별신호 입력단자(2비트)
T5자동영점조정용 신호의 입력단자
T61·T62자동영점설정 에러신호의 출력단자
T71·T72제어유량신호 출력단자
T81·T82는 유량설정신호 입력단자
T91·T92입·출력 이상경보 출력단자
5 스타트(기동)의 스텝 6 스타트신호의 확인의 스텝
7 패턴 식별신호 및 초기유량 설정신호의 확인의 스텝
8 유량설정신호의 스텝변화의 시작의 스텝
9 입·출력신호의 편차의 판별 스텝
10 유량설정신호의 스텝형상 감소의 스텝
11 1단 전의 유량설정신호로의 전환의 스텝
12 입·출력신호의 편차의 판별 스텝
13 유량설정신호의 램프 변화의 시작의 스텝
14 유량설정신호의 램프 변화의 스텝
15 입·출력신호의 편차의 판별 스텝
16 유량설정신호의 유지 스텝
17 유량설정신호의 유지 확인 스텝.
본원 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서, 종전의 이런 종류의 가스공급설비로부터의 가스의 분류공급제어에 있어서의 상투적인 수단, 즉 분기라인에 설치한 각 유량제어밸브(V1, V2)를 완전폐쇄 또는 완전교축 상태로부터 순차 개방해 간다는 방책으로부터 발상을 완전히 전환하여, 양쪽의 유량제어밸브(V1, V2)를 완전개방 또는 완전개방에 가까운 상태로 한 곳에서부터 양 유량제어밸브(V1, V2)를 폐쇄방향을 향해서 단계적으로 개도를 제어함으로써, 압력식 유량제어장치(FCS)에 의해 총유량(Q)을 고정밀도로 유량제어하면서, 각 분기 공급라인(GL1, GL2)의 유량(Q1, Q2)을 신속하고 또한 고정밀도로 소망의 유량비(Q1/Q2)로 조정하는 것을 착상했다. 그리고, 이 착상에 기초해서 다수의 가스분류 시험을 실시했다.
본원 발명은 상기 착상 및 분류 시험의 결과를 기초로 해서 창작된 것이며,청구항 1의 발명은 유량공급장치를 구비한 가스공급설비(1)로부터 소정유량(Q)의 가스(G)를 복수의 분기 공급라인(GL1, GL2) 및 그 단말에 고정한 샤워 플레이트(3, 4)를 통해서, 감압된 챔버(C) 내에 소정의 유량비(Q1/Q2)로서 분류 공급하는 방법이며, 상기 복수의 분기 공급라인(GL1, GL2)에 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)를 설치 함과 아울러, 유량이 큰 쪽의 압력식 분류량 제어기의 컨트롤 밸브(CV)의 개도를 완전개방으로 하는 분류량 제어판(FRC)으로부터의 초기유량 설정제어신호에 의해, 상기 양 분류량 제어기(FV1, FV2)의 개도 제어를 시작하고, 상기 컨트롤 밸브(CV)의 하류측 압력(P3', P3")을 각각 조정함으로써 샤워 플레이트(3, 4)에 설치한 오리피스 구멍(3a, 4a)을 통해서, 식 Q1=C1P3' 및 Q2=C2P3"(단 C1, C2는 오리피스 구멍(3a, 4a)의 단면적이나 오리피스 상류측의 가스 온도에 의해 결정되는 정수)에 의해 나타내어지는 소망의 분류량(Q1, Q2)으로서 상기 챔버(C) 내에 총량(Q)=Q1+Q2인 가스를 분류공급하는 것을 발명의 기본구성으로 하는 것이다.
청구항 2의 발명은 청구항 1의 발명에 있어서, CPU를 구비한 분류량 제어판(FRC)에, 기동·정지신호 입력단자(T2), 초기유량 설정비신호 입력단자(T3), 샤워 플레이트의 조합식별신호 입력단자(T4), 각 압력식 분류 제어기(FV1, FV2)의 제어유량신호 출력단자(T71·T72), 각 압력식 분류 제어기(FV1, FV2)의 유량설정 입력신호와 제어유량 출력신호의 편차에 의해 신호를 발신하는 입·출력 이상경보 출력단자(T91, T92)를 설치한다. 그리고, 상기 샤워 플레이트(3, 4)의 복수의 조합에 대해서, 각 샤워 플레이트(3, 4)를 유량비(Q1/Q)로서 총량(Q)=Q1+Q2인 가스(G)가 유통될 때의 각 압력식 분류 제어기(FV1, FV2)의 컨트롤 밸브(CV)의 하류측 압력(P3', P3")을, 상기 Q1=C1P3' 및 Q2=C2P3"의 연산식에 의해 복수의 총유량(Q)에 대해서 유량비(Q1/Q2)를 파라미터로서 산출하고, 유량이 큰 쪽의 압력식 분류량 제어기(FV1)에의 초기유량 설정신호를 컨트롤 밸브 완전개방시의 입력신호전압(V0)으로 함과 아울러, 다른 쪽의 압력식 분류량 제어기(FV2)의 초기유량 설정신호를 상기 P3"/P3'×V0로 한다. 다음에, 각 샤워 플레이트(3, 4)의 조합의 식별신호를 상기 입력단자(4)에, 또 상기 양 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)에의 초기유량 설정신호의 비(P3'/P3")를 초기유량비 설정신호 입력단자(T3)에 각각 입력한 뒤, 양 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)의 각 컨트롤 밸브(CV)를 완전개방상태로 한 상태로 가스공급설비(1)로부터의 가스공급 유량(Q)을 소망 유량으로 설정한다. 그 후, 상기 기동(스타트)신호 입력단자(T2)에 기동신호를 입력하고(스텝5), 기동신호의 입력이 확인되면(스텝6), 상기 샤워 플레이트의 조합 식별신호 및 상기 초기유량 설정비신호의 존재여부를 확인하고(스텝7), 그 후 상기 초기유량 설정비신호로부터 구한 양 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)의 초기유량 설정신호(V0, V0×P3"/P3')를 스텝적으로 동비율로 증가시키고(스텝8, 10), 그 때의 유량설정 입력신호와 제어유량 출력신호의 편차를 체크하고(스텝9), 상기 입·출력 편차가 설정 범위 내가 되면, 각 분류량 제어기(FV1, FV2)에의 유량설정신호를 입·출력 편차가 설정 범위 내가 되기 1단 전의 스텝 변화시의 유량설정신호의 값으로 되돌아가고(스텝11), 계속해서 각 분류량 제어기(FV1, FV2)에의 유량설정신호를 동비율로 램프 변화시킴(스텝13, 14)과 아울러 입·출력신호의 편차를 연속적으로 체크하고(스텝15), 램프 변화시의 입·출력신호의 편차가 설정 범위 내가 되면, 그 때의 유량설정신호를 각 분류량 제어기(FV1, FV2)에의 유량설정신호로서 고정·유지하고(스텝16), 상기 각 유량설정신호 하에서 가스(G)의 분류공급을 하도록 한 것이다.
청구항 3의 발명은 청구항 2의 발명에 있어서, 유량설정신호의 스텝 변화를, 초기유량 설정값(100%)으로부터 0.5초마다 50%, 30%, 20%, 10% 및 5%의 순서대로 스텝적으로 양 유량설정신호를 동비율로 증가시키는 것으로 한 것이다.
청구항 4의 발명은 청구항 2의 발명에 있어서 유량설정신호의 램프 변화를, 0.5초사이에 양 유량설정신호의 10%를 동비율로 증가시키는 것으로 한 것이다.
청구항 5의 발명은 청구항 2의 발명에 있어서, 입·출력의 편차가 있는 일정시간 이상 연속해서 없어지면, 그 때의 각 유량설정신호를 각 분류량 제어기(FV1, FV2)의 유량설정신호로서 고정·유지하도록 한 것이다.
청구항 6의 발명은 청구항 1 또는 청구항 2의 발명에 있어서, 압력식 분류량제어기(FV1, FV2)의 하류측의 가스압을 1OOTorr이하로, 총유량(Q)을 1OOsccm∼1600sccm으로, 분류유량비(Q1/Q2)를 1/4, 1/2, 1/1, 2/1, 3/1 및 4/1로 하도록 한 것이다.
청구항 7의 발명은 청구항 1 또는 청구항 2의 발명에 있어서, 분류유량(Q1) 또는 (Q2)이 큰 쪽의 압력식 분류량 제어기(FV1) 또는 (FV2)의 초기유량 설정신호를 그 컨트롤 밸브(CV)를 완전개방으로 할 때의 전압입력으로 함과 아울러, 상기 컨트롤 밸브(CV)의 완전개방시의 제어 전압입력을 Ov로, 또 제어 전압범위를 0∼5v로 하도록 한 것이다.
또한, 청구항 8의 발명은 청구항 2의 발명에 있어서, 분류량 제어판(FRC)의 각 단자의 입·출력신호를 시리얼 통신에 의한 입·출력신호로 하도록 한 것이다.
도면에 기초해서 본 발명의 실시예를 설명한다.
도1은 본 발명에 관한 압력식 유량제어장치를 구비한 가스공급설비로부터의 챔버에의 가스 분류 공급방법을 설명하는 전체계통도이다.
도1에 있어서, 도면부호1은 가스공급설비이며, 처리용 가스(G)의 공급원(S)과 가스원밸브(V0)와 압력식 유량제어장치(FCS) 등으로 형성되어 있다.
또, 도면부호2는 분류량 제어장치이며, 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2) 및 분류량 제어판(FRC) 등으로 형성되어 있다.
또한, 도1에 있어서, 도면부호C는 챔버, D는 가스 방출기, Dc는 센터부용 가스 방출기, De는 엣지부용 가스 방출기, GL1은 센터부용 분기 공급라인, GL2는 엣지부용 분기 공급라인, Q는 총 가스유량, Q1·Q2는 분류량, P2는 압력식 유량제어장치(FCS)의 오리피스 하류측의 압력, P3'·P3"은 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)의 출구측의 압력, P3은 챔버(C) 내의 압력, 3은 센터부용 가스 방출기(Dc)의 샤워 플레이트, 3a는 샤워 플레이트에 형성한 오리피스 구멍, 4는 엣지부용 가스 방출기(De)의 샤워 플레이트, 4a는 샤워 플레이트에 형성한 오리피스 구멍이다.
또한, 도1에 있어서 도면부호EL1·EL2는 분류량 제어판(FRC)과 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)의 신호접속라인, T1은 전원입력단자, T2는 기동·정지신호 입력단자, T3은 초기의 유량비 설정신호의 입력단자, T4는 오리피스 플레이트의 조합 식별신호의 입력단자, T5는 자동영점조정용 신호의 입력단자, T61, T62는 자동영점 설정 에러 신호의 출력단자, T71·T72는 제어유량신호의 출력단자(P3'·P3" 상당의 출력전압), T81·T82는 유량설정신호의 입력단자, T91·T92는 입·출력 이상경보의 출력단자이다.
상기 가스공급설비(1)는 처리용 가스공급원(공급 압력 250KPaG 이상)(S) 및 상기 도7에 나타낸 복수의 압력식 유량제어장치(FCS) 등으로 형성되어 있고, 압력식 유량제어장치(FCS)의 제어장치(CPU)에 소정의 유량설정신호(Qs)를 입력함으로써, 컨트롤 밸브(CV)에 의해 오리피스(L)의 상류측 압력(P1)이 조정되어, 오리피스 하류측의 유량(Q)이 자동적으로 설정유량(Qs)으로 조정된다.
또한, 제어장치(CPU)로부터는, 조정된 유량에 대응하는 제어유량 출력신호(Qe)가 출력되고, 만일, 유량설정 입력신호(Qs)와 상기 제어유량 출력신호(Qc) 사이의 편차가 규정시간을 초과해서 설정값을 오버하면, 도7에는 도시되어 있지 않지만, 후술하는 바와 같이 CPU로부터 입·출력 편차 이상신호가 발신된다.
상기 분류량 제어장치(2)는 복수의 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)와, 이것들을 제어하는 분류량 제어판(FRC)과, 각 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)에 접속된 오리피스 플레이트(3, 4) 등으로 형성되어 있다.
또한, 도1의 실시예에서는 압력식 분류량 제어기를 2대로 하고 있지만, 이것을 2대 이상으로 해도 좋은 것은 물론이며, 이 경우에는 오리피스 플레이트쪽도 당연히 2장 이상 또는 2개소 이상의 공급구가 된다.
또, 상기 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)는 상기 도7에 나타낸 압력식 유량제어장치(FCS)의 기본구성에 있어서의 오리피스 플레이트(L)를 제거하고, 그 대체로서 센터부용 오리피스 플레이트(3)(또는 엣지용 오리피스 플레이트(4))의 오리피스 구멍(3a(또는 4a))을 활용하도록 한 것이다.
즉, 상기 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)는 도2에 나타내는 바와 같은 구성으로 되어 있고, 본 실시예에 있어서는 컨트롤 밸브(CV)로서 전자밸브구동형의 메탈다이어프램밸브가 사용되고 있어, 유량(Q1, Q2)이 대유량인 경우에도 쉽게 대응할 수 있도록 하고 있다.
또한, 상기 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)의 작동은 유량제어장치(FCS)의 경우와 완전히 동일하며, 도2에 있어서 챔버(C) 내의 압력(P3)과 센터부용 오리피스 플레이트(3)의 오리피스 구멍(3a)으로부터 상류측의 압력(P3') 사이에 P3'>2P3의 관계가 유지되어 있으면, 컨트롤 밸브(CV)에 의해 압력(P3')을 조정함으로써, Q1=CP3'에 의해 분류유량(Q1)이 제어되게 된다. 또한, C는 오리피스 구멍(3a)의 단면적이나 그 형태, 가스 온도 등으로 결정되는 정수이다.
도2을 참조하여, 상기 분류량 제어판(FRC)은, 전원입력단자(T1), 기동·정지(양 FV1, FV2의 컨트롤 밸브(CV) 중 어느 한쪽을 완전개방으로, 또 다른쪽을 설정된 개도로 한다) 신호의 입력단자(T2), 초기의 유량설정비신호 입력단자(T3), 후술하는 샤워 플레이트의 조합 식별번호의 입력단자(T4), 자동영점조정 신호의 입력단자(T5), 자동영점조정 에러신호의 출력단자(T61·T62), 제어유량신호의 출력단자(T71·T72), 설정유량신호(Q1, Q2)의 입력단자(T81·T82), 입·출력 이상경보의 출력단자(T91·T92) 등이 설치되어 있고, 신호 접속라인(EL1, EL2)을 통해서각 압력식 유량제어기(FV1, FV2)와 접속되어 있다.
즉, 상기 입력단자(T2)에 기동신호가 입력되면, 각 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)는 미리 설정된 초기의 설정유량비에 의해 작동한다(즉, 후술하는 바와 같이 분류량(Q1, Q2)이 큰 쪽의 분류량 제어기의 컨트롤 밸브(CV)가 완전개방으로, 다른쪽의 분류량 제어기의 컨트롤 밸브(CV)의 개도가 완전개방×미리 계산된 1 이하의 계수로 각각 조정된다.)
또, 입력단자(T2)의 정지신호가 입력되면, 양 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)의 컨트롤 밸브(CV)는 완전폐쇄상태가 된다.
또한, 상기 입력단자(T2)에 기동신호가 입력되기 전에, 일반적으로 자동영점조정신호 입력단자(T5)에 영점조정 신호가 입력되고, 양 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)의 자동영점조정이 행해진다. 상기 자동영점조정이 규정대로 실시되지 않는 경우에는, 자동영점조정 에러신호 출력단자(T61·T62)에 경보가 출력된다.
상기 초기유량비 설정신호 입력단자(T3)에는, 각 분기 공급라인(GL1, GL2)에의 공급 유량비(Q1/Q2)를 기초로 하여, 후술하는 표 1에 기재된 각 수치를 사용해서 연산한 초기유량비 설정신호가 입력된다.
또한, 본 실시예에서는, 상기 유량비(Q1/Q2)는 1/1, 1/2, 1/3, 1/4, 2/1,3/1 및 4/1 중 어느 하나로 설정할 수 있으며, 이것을 기초로 해서 연산한 초기유량비 설정신호가 4비트인 디지털 신호의 형태로 입력단자(T3)에 입력된다. 또한, 유량비(Q1/Q2)와 초기유량 설정비신호가 동일한 값이 아닌 것은 물론이다.
또, 상기 표1에 기재된 각 수치는 후술하는 바와 같이, 각 분기 가스공급라인의 말단에 접속되는 샤워 플레이트(3, 4)의 오리피스 구멍(3a·4a)의 구경이나 그 수로부터, 상기 소정의 유량(Q1, Q2)의 가스(G)를 방출시키는 데에 필요로 하는 오리피스 구멍(3a·4a)의 상류측의 제어 압력(P3', P3")을 연산하고, 그 연산된 필요로 하는 각 상류측 제어 압력(P3')과 제어 압력(P3")의 비(P3"/P3')를 나타내는 것이다.
상기 단자(T4)에는 각 가스 방출기(Dc, De)의 샤워 플레이트(오리피스 플레이트)(3, 4)의 조합을 식별표시하는 신호가 입력된다. 즉, 본 실시예에서는, 상기 센터부용 샤워 플레이트(3)로서 420개의 오리피스 구멍(3a)을 갖는 것과, 480개의 오리피스 구멍(3a)을 갖는 것의 2종류가 준비되어 있다. 마찬가지로 엣지부용 샤워 플레이트(4)로서 오리피스 구멍(4a)이 360개인 것과 476개인 것이 2종류 준비되어 있다.
상기 샤워 플레이트(3, 4)의 조합으로서는 420개의 오리피스 구멍(3a)을 갖는 샤워 플레이트(3)와 360개의 오리피스 구멍(4a)을 갖는 샤워 플레이트(4)의 조합(이하 패턴1이라고 칭한다) 및 480개의 오리피스 구멍(3a)을 갖는 샤워플레이트(3)와 476개의 오리피스 구멍(4a)을 갖는 샤워 플레이트(4)의 조합(이하 패턴2라고 칭한다)의 2종류가 미리 결정되어 있고, 상기 패턴1 및 패턴2를 표시하는 2비트의 디지털 신호가 상기 단자(4)에 입력된다.
상기 제어유량 출력신호단자(T71·T72)는 작동 중의 양 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)의 제어유량(실유량)(Q1, Q2)을 표시하기 위한 출력단자이며, 제어유량(실유량)(Q1, Q2)이 전압출력(0∼5v)의 형태로 출력된다.
상기 유량설정신호 입력단자(T81·T82)는 각 분기 공급라인(GL1, GL2)에 공급하는 유량(Q1, Q2)에 대응하는 0∼5v의 전압신호의 입력단자이다.
또한, 상류측의 압력식 유량제어장치(FCS)에서 총유량(Q)이 설정되고, 또한 단자(T3)에 유량비(Q1/Q)를 기초로 해서 연산한 초기유량 설정비신호가 입력되기 때문에, 각 분류량(Q1, Q2)의 유량설정신호의 크기는 내부의 CPU에서 자동적으로 연산할 수 있다. 그 결과, 상기 입력단자(T81·T82)에의 유량(Q1, Q2)의 유량설정 신호를 미리 입력하는 것은 현실에서는 불필요하게 되지만, 만일 상류측의 압력식 유량제어장치(FCS)에 의해 총유량(Q)을 고정밀도로 설정할 수 없을 경우나 처리용 가스공급원(S)으로부터 직접 각 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)에 가스공급을 행하는 경우에 구비하고, 각 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)에 있어서, 각각 유량(Q1, Q2)을 단독으로 설정할 수 있는 쪽이 더 낫다. 그 때문에, 상기 입력단자(T81·T82)를 설치하는 쪽이 보다 바람직하다.
상기 입·출력 이상경보 출력단자(T91·T92)는 유량(Q1, Q2)의 설정유량신호와 제어유량신호(실유량(Q1, Q2))를 대비하여, 설정유량신호와 실제의 제어유량신호 사이의 편차가 소정시간경과 후에 있어서도 규정값 이상의 값이면, 이상신호가 발생하게 된다.
또한, 상기 실시예에 있어서는, 소정의 크기의 입·출력신호를 분류량 제어판(FRC)의 각 단자에 직접 입·출력하도록 하고 있지만, 각 단자의 입·출력신호를 시리얼 통신에 의한 입·출력신호로 해도 좋은 것은 물론이다.
또한, 상기 양 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)에 있어서의 분류량의 제어는, 상술한 대로 컨트롤 밸브(CV)에 의해, 그 하류측 압력(P3', P3")을 조정함으로써 행해지고 있으며, 본 실시예에서는, 유량(Q1, Q2)의 설정신호(0∼5v)와 제어 압력(P3(Torr))과 실유량(제어유량)의 출력신호(0∼5v) 사이에, 도3과 같은 특성을 구비한 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)가 사용되고 있다.
또한, 도4는 센터부용 가스 방출기(Dc)의 샤워 플레이트(3)로서 내경 0.2㎜φ의 오리피스 구멍 420개를 갖는 것 및 엣지부용 가스 방출기(De)의 샤워 플레이트(4)로서 내경 0.2㎜φ의 오리피스 구멍 360개를 갖는 것을 조합시켜 사용한 경우(패턴1)에 있어서의 토탈유량(전체유량)(Q)과 센터부용 압력식 분류량 제어기(FV1)의 제어 압력(P3')과 엣지부용 압력식 분류량 제어기(FV2)의 제어압력(P3")의 관계를, 유량비(C/E=Q1/Q2)를 파라미터로 하여 계산한 수치를 그래프 표시한 것이며, 예를 들면 Q1/Q=1이고 Q=1600, 1200, 800, 400 및 100SCCM으로 했을 경우, 센터 일부측의 제어 압력(P3')과 엣지부측의 제어 압력(P3")의 비(P3"/P3')의 평균치는 O.961이 된다.
마찬가지로, 도5는 센터부용 가스 방출기(Dc)의 샤워 플레이트(3)로서 내경 0.2㎜φ인 오리피스 구멍 480개를 갖는 것 및 엣지부용 가스 방출기(De) 샤워 플레이트(4)로서 내경 0.2㎜φ인 오리피스 구멍(4a)을 476개를 갖는 것을 조합시켜 사용한 경우(패턴2)에 있어서의 도4와 동일한 계산값을 그래프 표시한 것이며, 예를 들면 Q1/Q2=1이고 Q=1600, 1200, 800, 400 및 100SCCM인 경우, 센터부측의 제어 압력(P3')과 엣지부측의 제어 압력(P3")의 비(P3"/P3')의 평균치는 O.999가 된다.
또한, 표1은 도4 및 도5에 표시한 패턴1 및 패턴2에 있어서의 각 유량비(Q1/Q)와, 센터부측 제어 압력(P3')과 엣지부측 제어 압력(P3")의 비(P3"/P1)의 관계를 나타내는 계산값을 정리한 것이다. 예를 들면 도1에 있어서, 사용하는 샤워 플레이트(3, 4)의 조합을 패턴1로 하고 또한 유량비(Q1/Q2)를 1로 한 경우에는 센터부용 압력식 분류량 제어기(FV1)의 제어 압력(P3')과 엣지부 압력식 분류량 제어기(FV2)의 제어 압력(P3")의 비(P3"/P3')는 계산상 O.961이 되는 것을 나타내고 있다.
또, 여기에서는, 상기 Q, Q1/Q2및 P3"/P3'의 관계를 하기의 컨덕턴스의 계산식을 사용해서 연산하고 있다.
즉, 관로에 흐르는 가스의 유량(Q)은, Q=C×(P1-P2)···①, C=182×D4×(P1+P2)/2×1/L···②로서 나타내진다. 단, C는 컨덕턴스(L/sec), D는 배관지름(cm), L은 배관길이(cm), P1은 배관 상류압(Torr), P2는 배관 하류압(Torr), Q는 유량(Torr·L/sec)이다.
상기 ① 및 ②에 있어서, D로서 샤워 플레이트의 오리피스 구멍의 외경을, L로서 샤워 플레이트의 오리피스 구멍의 길이를, 하류측 압력(P2)으로서 챔버 내압(P3=O.015Torr)을, 유량(Q)으로서 오리피스 구멍 1개당의 유량을 각각 사용함으로써, 샤워플레이트의 상류측 관로의 내압(P3' 및 P3")을 연산한 것이다.
이하, 본원 발명에 의한 챔버에의 가스의 분류공급방법에 대해서 설명한다.
도1 및 도2를 참조, 분류량 제어판(ERC)의 입력단자(T2)에 기동신호가 입력되어 있지 않은 경우에는, 양 압력식 분류량 제어기(FV1및 FV2)의 컨트롤밸브(CV)는 완전개방 상태로 되어 있다. 그 결과, 가스공급원(S)으로부터, 압력식 유량제어장치(FCS)에 의해 유량(Q)으로 조정되어서 공급되어 온 처리용 가스(G)는 양 분류량 제어기(FV1, FV2)를 통해서, 각 샤워 플레이트(3, 4)의 노즐 구멍(3a, 3b)의 전면적비에 대략 대응한 비율로 유통한다.
다음에, 상기 총유량(Q)의 가스(G)를 소정의 비율(Q1/Q2)(예를 들면 Q1/Q2=2/1)로 분류 공급하기 위해서는, 우선 각 분기 공급라인(GL1, GL2)의 말단에 접속되어 있는 가스 방출기(Dc, De)의 샤워 플레이트(3, 4)의 조합 패턴의 식별신호(패턴1)를 입력단자(T4)에 입력함과 아울러, 소망의 유량비(Q1/Q2)로부터, 상기 표1에 기초해서 초기의 유량비 설정신호를 구하고, 이것을 입력단자(T3)에 입력한다.
즉, 샤워 플레이트(3, 4)의 조합 패턴이 패턴1이고 또한 분류비(Q1/Q2=2/1)인 경우, 센터측의 압력식 분류량 제어기(FV1)에의 유량설정신호는 표1로부터 5-1.000×5=0V가 되고, 또 엣지측의 압력식 분류량 제어기(FV2)의 초기유량 설정신호는 표1로부터 5-0.736×5=1.32V가 된다. 따라서, 이 경우에는, 초기유량 설정비신호로서, 입력단자(T3)에 O/1.32가 입력된다.
또한, 본 실시예에서는, 미리 표1을 사용해서 양 압력식 분류량 제어기에 입력하는 초기유량 설정비를 연산하고, 이것을 입력단자(T3)에 입력하도록 하고 있지만, 유량설정신호 입력단자(T81·T82)를 설치하고 이것에 분류유량(Q1, Q2)을 각각 입력함과 아울러, 내부의 CPU에 미리 표1의 데이터를 기억시켜 두고, CPU 내에서 상기 초기유량 설정비 0/1.32를 연산시키도록 해도 좋다.
또, 분류 공급의 시작 전에 자동영점조정용 신호를 입력단자(T5)에 더하여, 각 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)의 자동영점조정이 행해지는 것은 물론이다.
도6을 참조하여, 스타트(스텝5)조작에 의해 기동(스타트)신호가 단자(T2)에 더해지면, 스타트 신호의 존재여부가 확인된다(스텝6). 스타트 신호의 입력이 확인되면, 단자(4)에 입력된 샤워 플레이트의 조합 식별신호(패턴 신호)의 존재여부 및 단자(3)에 입력된 초기유량 설정비신호의 존재여부가 확인된다(스텝7).
초기유량 설정비신호의 입력이 확인되면, 상기 초기유량 설정비신호의 스텝형상 변화가 시작된다(스텝8).
즉, 초기유량 설정비신호가 단자(T3)에 입력되면(본 실시예의 경우, 초기유량 설정비의 값이 O.736이며, FV1의 초기유량 설정값=Ov, FV2의 초기유량 설정값=1.325v), 각 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)에 초기유량 설정값이 입력되고, 양 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)가 초기유량 설정값에 따른 유량의 가스를유통시킴과 아울러, 그 때의 유량에 대응하는 제어유량 출력신호를 단자(T71·T72)에 출력한다.
상기 각 압력식 분류량 제어기의 제어유량 출력신호는 스텝9에서 그 유량설정 입력신호와 대비되어, 입·출력신호 사이에 편차가 있는지의 여부가 체크된다.
입·출력신호 사이의 편차가 소정시간 동안 설정값을 초과하고 있으면, 각 분류량 제어기(FV1, FV2)에의 유량설정신호를 스텝형상으로 같은 비율로 증가시킨다(스텝10).
구체적으로는, 고유량(Q1)측의 분류량 제어기(FV1)측에의 유량설정신호의 입력값을 100%→50%→30%→20%→10%→5%/0.5초의 비율로 스텝적으로 증가시킴과 아울러, 저유량(Q2)측의 분류량 제어기(FV2)에의 유량설정신호 입력을 같은 유량비가 되도록 조정한다.
즉, 본 실시예에서는, 초기유량비 설정값이 0.736(3.68/5)(상기 FV1의 초기유량 설정값=O(5-5=O)v, FV2의 초기유량 설정값=1.32(5-3.68=1.32)V)이며, 상기 각초기유량 설정값0(5-5=0)v, 1.32(5-3.68=1.32)v가 같은 비율로 50%→30%→20%→10%→5%/0.5초의 비율로 스텝형상으로 증가되고, 제1단의 50%변화에 의해, 초기유량비 설정은 2.5(5-5×0.5=2.5)/3.16(5-2.5×0.736=3.16)로 증가되고, 그 후 0.5초경과마다 3.5(5-5×0.3)/3.896(5-1.5×0.736)(제2단), 4.0(5-5×0.2)/4.264(5-1×0.736 )(제3단), 4.5(5-5×0.1)/4.632(5-0.5×0.736)(제4단), 4.75(5-5×0.05)/4.816(5-0.25×0.736)(제5단)의 순서대로 스텝형상 변화가 반복된다.
상기 유량설정신호 입력의 스텝형상 변화에 의해, 스텝9의 입·출력신호의 편차가 설정 범위 내의 값이 되면, 스텝11에서 각 분류량 제어기(FV1, FV2)에의 설정유량신호의 입력값이, 1단 전의 스텝 변화의 신호 입력값으로 되돌려지고, 다시 입·출력신호의 편차의 존재여부가 체크된다(스텝12).
또한, 상기 스텝9의 입·출력신호의 편차가 약 0.5초사이에 걸쳐서 풀스케일(즉 5V)의 3%에 상당하는 값을 초과할 경우에는, 편차의 이상이 있다고 판단되어, 다음단계의 스텝형상 변화가 행해진다.
상기 스텝12에서 입·출력신호간의 편차의 존재가 확인되면, 계속해서 그 때의 유량설정신호로부터, 각 분류량 제어기(FV1, FV2)에의 유량설정신호 입력을 같은 비율로 램프 변화시키는(스텝13) 램프 제어가 시작된다.
상기 유량설정신호의 램프 변화는, 구체적으로는 고유량(Q1)측의 분류량 제어기(FV1)에의 유량설정신호 입력을 10%/0.5초의 램프 변화로 변동시킴과 아울러, 저유량(Q2)측의 분류량 제어기(FV2)에의 유량설정신호 입력을 동일비율로 연속적으로 증가시키고(스텝14), 램프 변화 후의 유량설정신호 입력과 그 때의 제어유량신호 출력 사이의 편차를 스텝15에서 체크한다.
예를 들면, 상기 실시예에 있어서, 스텝10의 제4단(즉, 유량설정비4.5/4.632)에 있어서 입·출력간의 편차가 없어졌다고 하면, 각 분류량제어기(FV1, FV2)에의 유량설정신호가 스텝10의 제3단(유량설정비4.0/4.264)의 상태로 일단 되돌려지고, 압력식 분류량 제어기(FV1)에의 유량설정 입력을 4.0V 및 압력식 분류량 제어기(FV2)에의 유량설정 입력을 4.264V로 한(스텝11) 후에, 다시 스텝12에 있어서 입·출력신호간의 편차의 존재여부가 확인된 뒤, 스텝13에 있어서 유량설정신호의 램프 변화가 시작되고, 상기 압력식 분류량 제어기(FV1)에의 유량설정신호 입력4.0V가 0.5V/O.5sec의 비율로 램프 변화됨과 아울러, 압력식 분류량 제어기(FV2)에의 유량설정신호 입력4.264V도 0.5v×0.736=0.368V/0.5sec의 비율로 증가된다.
상기 램프 변화된 유량설정신호 입력과 그 때의 제어유량신호 출력의 편차가 스텝15에서 체크되고, 양자간의 편차가 연속해서 일정시간 동안, 예를 들면 0.1초동안 없어지면(즉, 규정값 이하가 되면), 스텝16에 있어서 각 분류량 제어기(FV1, FV2)에의 설정유량신호 입력이, 스텝14일 때의 유량설정 입력신호값으로 각각 고정·유지된다.
그리고, 마지막으로 스텝17에 있어서, 상기 고정·유지한 설정유량신호의 입력의 존재여부가 확인되고, 이것에 의해 가스공급원(S)으로부터의 원료 가스(유량(Q))를 분류 공급하기 위한 각 분류량 제어기(FV1, FV2)의 자동분류량 제어가 완료된다.
즉, 가스공급원(S)으로부터의 소정유량(Q)의 원료 가스(G)는 소정의유량비(Q1/Q2)로 분류되어, 가스 방출기(Dc, De)를 통해서 챔버(C) 내 웨이퍼(H)에 공급되어 간다.
본 발명에 있어서는, 압력식 유량제어장치(FCS)를 구비한 가스공급설비로부터의 유량(Q)의 처리용 가스(G)를 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)를 통해서 압력 챔버(C) 내에 분류 공급함과 아울러, 분류량이 큰 쪽의 압력식 분류량 제어기의 컨트롤 밸브(CV)의 개도를 완전개방으로 하는 분류량 제어판(FRC)으로부터의 초기유량 설정신호에 의해 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)의 유량제어를 시작함과 아울러, 상기 각 컨트롤 밸브(CV)의 하류측 압력(P3', P3")을 조정함으로써 챔버(C) 내에 설치한 샤워 플레이트(3, 4)의 오리피스 구멍(3a, 4a)을 활용하고, 양 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)의 유량(Q1, Q2)을 Q1=C1P3', Q2=C2P3"(단, C1, C2는 정수)로 나타내어지는 분류량으로서, 유량(Q)의 처리용 가스(G)를 분류 공급하는 구성으로 하고 있다.
그 결과, 본 발명에 있어서는, 압력식 유량제어장치(FCS)를 구비한 가스공급설비(1)로부터의 처리용 가스이어도, 분류시에 압력식 유량제어장치(FCS)의 오리피스 하류측의 압력(P2)이 대폭 상승하는 일이 전혀 없게 되고, 결과로서 총유량(Q)을 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)에 의한 분류 제어와 관계없이 정확하게 소망 유량값으로 제어하는 것이 가능해진다.
또, 본 발명에서는 챔버(C) 내에 설치한 샤워 플레이트(3, 4)의 오리피스 구멍(3a, 4a)을 유효하게 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)의 구성재료로서 활용하고, 양 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)를 실질적으로 압력식 유량제어장치(FCS)와 동일한 것으로 하고 있기 때문에, 본 방법 발명의 실시가 매우 쉽게 또한 저렴한 설비비로서 행할 수 있다.
또한, 본원 방법 발명에 있어서는, 초기유량 설정신호에 의해, 유량이 큰 쪽의 압력식 분류량 제어기의 컨트롤 밸브를 완전개방으로, 또 다른쪽의 압력식 분류량 제어기의 컨트롤 밸브의 개도를 완전개방×α(α는 최종유량비Q2/Q1에 따라서 미리 산정한 계산상의 개도 비율P3"/P3')로서 분류량 제어를 시작하고, 상기 유량설정신호를 우선 스텝형상으로 변화시켜 분류비(Q1/Q2)의 대충의 조정을 행함과 아울러, 입·출력신호간의 편차가 규정 내에 포함되면, 계속해서 1단 전의 스텝 조정의 유량설정신호로 되돌린 곳으로부터 유량설정신호를 램프상으로 변화시키고, 유량설정 입력신호와 제어유량 출력신호의 대비를 행하여, 양 입·출력신호간의 편차가 소정시간 내에 설정값 이하로 된 경우에, 각 유량설정신호를 양 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)에의 최종적인 유량설정신호로서 고정 유지하는 구성으로 하고 있다.
그 결과, 본 방법 발명에 있어서는, 매우 신속하고 또한 정확하게, 또한 수많은 유량비(Q2/Q1)에 대해서, 양 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)에 의한 분류 제어를 행하는 것이 가능해진다.
본 발명은 상술한 바와 같이 뛰어난 실용적 효용을 나타내는 것이다.

Claims (8)

  1. 유량제어장치를 구비한 가스공급설비(1)로부터 소정유량(Q)의 가스(G)를 복수의 분기 공급라인(GL1, GL2) 및 그 단말에 고정한 샤워 플레이트(3, 4)를 통해서, 챔버(C) 내에 소정의 유량비(Q1/Q2)로서 분류 공급하는 방법이며, 상기 복수의 분기 공급라인(GL1, GL2)에 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)를 설치함과 아울러, 공급 유량이 큰 쪽의 압력식 분류량 제어기의 컨트롤 밸브(CV)의 개도를 완전개방으로 하는 분류량 제어판(FRC)으로부터의 초기유량 설정신호에 의해, 상기 양 분류량 제어기(FV1, FV2)의 개도 제어를 시작하고, 상기 컨트롤 밸브(CV)의 하류측 압력(P3', P3")을 각각 조정함으로써 샤워 플레이트(3, 4)에 형성한 오리피스 구멍(3a, 4a)을 통해서, 식 Q1=C1P3' 및 Q2=C2P3"(단 C1, C2는 오리피스 구멍의 단면적이나 오리피스 상류측의 가스 온도에 의해 결정되는 정수)에 의해 나타내어지는 소망의 분류량(Q1, Q2)으로 상기 챔버(C) 내에 총량(Q)=Q1+Q2인 가스를 분류 공급하는 것을 특징으로 하는 유량제어장치를 구비한 가스공급설비로부터의 챔버에의 가스 분류 공급방법.
  2. 제 1항에 있어서, CPU를 구비한 분류량 제어판(FRC)에 기동·정지신호 입력단자(T2), 초기유량 설정비신호 입력단자(T3), 샤워 플레이트의 조합 식별신호 입력단자(T4), 각 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)의 제어유량신호 출력단자(T71·T72), 각 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)의 유량설정 입력신호와 제어유량 출력신호의 편차에 의해 신호를 발신하는 입·출력 이상경보 출력단자(T91, T92)를 설치함과 아울러, 상기 샤워 플레이트(3, 4)의 복수의 조합에 대해서, 각 샤워 플레이트(3, 4)를 유량비(Q1/Q2)로 총량(Q)=Q1+Q2인 가스(G)가 유통될 때의 각 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)의 컨트롤 밸브(CV)의 하류측 압력(P3', P3")을, 상기 Q1=C1P3' 및 Q2=C2P3"의 연산식에 의해 복수의 총유량(Q)에 대해서 유량비(Q1/Q2)를 파라미터로서 산출하고, 공급 유량이 큰 쪽의 압력식 분류량 제어기(FV1)에의 초기유량 설정신호를 컨트롤 밸브 완전개방시의 입력신호 전압(V0)으로 함과 아울러, 다른쪽의 압력식 분류량 제어기(FV2)의 초기유량 설정신호를 상기 P3"/P3'×V0로 하고, 다음에, 각 샤워 플레이트(3, 4)의 조합의 식별신호를 상기 입력단자(4)에, 또 상기 양 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)에의 초기유량 설정신호의 비(P3'/P3")를 초기유량비 설정신호 입력단자(T3)에 각각 입력한 뒤, 양 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)의 각 컨트롤 밸브(CV)를 완전개방 상태로 한 상태로 가스공급설비(1)로부터의 가스공급 유량(Q)을 소망 유량으로 설정하고, 다음에, 상기 기동(스타트)신호 입력단자(T2)에 기동신호를 입력하고(스텝5), 기동신호의 입력이 확인되면(스텝6), 상기 샤워 플레이트의 조합 식별신호 및 상기 초기유량 설정비신호의 존재여부를 확인하고(스텝7), 그 후 상기 초기유량 설정비신호로부터 구한 양 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)의 초기유량 설정신호(V0, V0×P3"/P3')를 스텝적으로 동비율로 증가시키고(스텝8, 1O), 그 때의 유량설정 입력신호와 제어유량 출력신호의 편차를 체크하여(스텝9), 상기 입·출력 편차가 설정 범위 내가 되면, 각 분류량 제어기(FV1, FV2)에의 유량설정신호를 입·출력 편차가 설정 범위 내가 되기 1단 전의 스텝 변화시의 유량설정신호의 값으로 되돌아가고(스텝11), 계속해서 각 분류량 제어기(FV1, FV2)에의 유량설정신호를 동비율로 램프 변화시킴(스텝13, 14)과 아울러 입·출력신호의 편차를 연속적으로 체크하고(스텝15), 램프 변화시의 입·출력신호의 편차가 설정 범위 내가 되면, 그 때의 유량설정신호를 각 분류량 제어기(FV1, FV2)에의 유량설정신호로서 고정·유지하고(스텝16), 상기 각 유량설정신호 하에서 가스(G)의 분류 공급을 하도록 한 것을 특징으로 하는 유량제어장치를 구비한 가스 공급설비로부터의 챔버에의 가스 분류 공급방법.
  3. 제2항에 있어서, 유량설정신호의 스텝 변화를, 초기유량 설정값(100%)으로부터 0.5초마다 50%, 30%, 20%, 10% 및 5%의 순서대로 스텝적으로 양 유량설정신호를 동비율로 증가시키는 것으로 한 것을 특징으로 하는 유량제어장치를 구비한 가스공급설비로부터의 챔버에의 가스 분류 공급방법.
  4. 제 2항에 있어서, 유량설정신호의 램프 변화를, 0.5초사이에 양 유량설정신호의 10%를 동비율로 증가시키는 것으로 한 것을 특징으로 하는 유량제어장치를 구비한 가스공급설비로부터의 챔버에의 가스 분류 공급방법.
  5. 제 2항에 있어서, 입·출력의 편차가 소정의 일정시간 이상 연속해서 없어지면, 그 때의 각 유량설정신호를 각 분류량 제어기(FV1, FV2)의 유량설정신호로서 고정·유지하도록 한 것을 특징으로 하는 유량제어장치를 구비한 가스공급설비로부터의 챔버에의 가스 분류 공급방법.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 챔버(C)의 내압을 5∼30Torr로, 압력식 분류량 제어기(FV1, FV2)의 하류측의 가스압을 1OOTorr이하로, 총유량(Q)을 1OOsccm∼1600sccm으로, 분류유량비(Q1/Q2)를 1/4, 1/2, 1/1, 2/1, 3/1 및 4/1로 하도록 한 것을 특징으로 하는 유량제어장치를 구비한 가스공급설비로부터의 챔버에의 가스 분류 공급방법.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 분류유량(Q1) 또는 (Q2)의 큰 쪽의 압력식 분류량 제어기(FV1) 또는 (FV2)의 초기유량 설정신호를 그 컨트롤 밸브(CV)를 완전개방으로 할 때의 전압입력으로 함과 아울러, 상기 컨트롤 밸브(CV)의 완전개방시의 제어 전압입력을 0v로, 또 제어 전압범위를 0∼5v로 하도록 한 것을 특징으로 하는 유량제어장치를 구비한 가스공급설비로부터의 챔버에의 가스 분류 공급방법.
  8. 제 2항에 있어서, 분류량 제어판(FRC)의 각 단자의 입·출력신호를 시리얼 통신에 의한 입·출력신호로 하도록 한 것을 특징으로 하는 유량제어장치를 구비한 가스공급설비로부터의 챔버에의 가스 분류 공급방법.
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