TW201336007A - 半導體製造裝置之氣體分流供給裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題在於謀求半導體製造裝置之氣體分流供給裝置的大幅小型化，同時往併行相同製程而同時進行的複數製程室，由一個氣體供給源高精度地流量控制製程氣體同時可以分流供給。本發明之解決手段係具備：形成連接於製程氣體入口(11)的壓力式流量控制部(1a)的控制閥(3)、連通至控制閥(3)的下游側之氣體供給主管(8)、設於控制閥(3)的下游側之氣體供給主管(8)的孔口(6)、並列狀地連接於氣體供給主管(8)的下游側之複數分歧管路(9a)、(9n)、中介設於各分歧管路(9a)、(9n)的分歧管路開閉閥(10a)、(10n)、設於前述控制閥(3)與孔口(6)之間的製程氣體通路之壓力感測器(5)、設於前述各分歧管路(9a)、(9n)的出口側的分流氣體出口(11a)、(11n)、被輸入來自前述壓力感測器(5)的壓力訊號，演算流通過前述孔口(6)的製程氣體的總流量(Q)，往此演算流量值與設定流量值之差減少的方向使前述控制閥(3)進行開閉動作的控制訊號(Pd)往閥驅動部(3a)輸出，同時輸出往前述分歧管路開閉閥(10a)、(10n)輸出使各分歧管路開閉閥(10a)、(10n)分別依序開放一定時間後將此閉鎖之開閉控制訊號(Od1)、(Odn)的演算控制部(7)；藉由前述壓力式流量控制部(1a)進行通過孔口(6)的製程氣體的流量控制，同時為藉由前述分歧管路開閉閥(10a)、(10n)的開閉將製程氣體進行分流供給的構成。

Description

半導體製造裝置之氣體分流供給裝置
本發明係關於半導體製造裝置之氣體分流供給裝置的改良，係於壓力式流量控制裝置的下游側並列狀連結複數高速開閉閥，藉由控制各高速開閉閥的開閉順序及開閉時間，精度佳地往進行相同製程的複數製程室分流供給所要量的製程氣體，同時藉由在前述壓力式流量控制裝置有機地組合熱式質量流量控制裝置，可以任意檢查分流供給中的製程氣體的實際流量之半導體製造裝置之氣體分流供給裝置。
於半導體控制裝置之氣體供給裝置，由從前就已經廣泛利用熱式流量控制裝置或壓力式流量控制裝置FCS。
圖8係顯示使用於該氣體供給裝置的壓力式流量控制裝置的構成者，此壓力式流量控制裝置FCS係由控制閥CV、溫度檢測器T、壓力檢測器P、孔口OL及演算控制部CD等所構成，此外，演算控制部CD係由溫度補正．流量演算電路CDa、比較電路CDb、輸出入電路CDc及輸出電路CDd等所構成。
此外，於該壓力式流量控制裝置，來自壓力檢測器P及溫度檢測器T的檢測值被變換為數位訊號往溫度補正．流量演算電路CDa輸入，在此處進行檢測壓力的溫度補正及流量演算之後，流量演算值Qt往比較電路CDb輸 入。另一方面，設定流量輸入訊號Qs由端子In輸入，在輸出入電路CDc被變換為數位值之後往比較電路CDb輸入，在此與來自前述溫度補正．流量演算電路CDa的流量演算值Qt比較。接著，在設定流量輸入訊號Qs比流量演算值Qt更大的場合，往控制閥CV的驅動部輸出控制訊號Pd，控制閥CV透過其驅動機構CVa往開放方向驅動。亦即，直到設定流量輸入訊號Qs與演算流量值Qt之差(Qs-Qt)成為零為止往開閥方向驅動。
又，前述壓力式流量控制裝置FCS本身係屬公知，孔口OL的下游側壓力P2(亦即，製程室側的壓力P2)與孔口的上游側壓力P1(亦即，控制閥CV的出口側的壓力P1)之間被保持著P1/P2≧約2的關係(所謂的臨界膨脹條件)的場合，流通於孔口OL的氣體Go的流量Q為Q=KP1(其中K為常數)，藉由控制壓力P1可以高精度控制流量Q，同時即使控制CV的上游側的氣體Go的壓力大幅改變，控制流量值也幾乎不改變，具有優異的特性。
於是，往一座或者複數座之製程室分流供給氣體的型式之半導體製造裝置用氣體供給設備，如圖9及圖10所示，於各供給線GL1、GL2各別設置壓力式流量控制裝置FCS1、FCS2藉此調整各供給線GL1、GL2的氣體流量Q1、Q2。
因此，有必要於製程氣體的每一分流路設置壓力式流量控制裝置，會有要謀求半導體製造裝置用氣體供給裝置的小型化或低成本化是困難的之基本上的問題。
又，於圖9，S為氣體供給源，G為製程氣體，C為處理室，D為2區分型氣體放出器，H為晶圓，I為晶圓保持台(日本公報特開2008-009554號)，此外於圖10，RG為壓力調整器，MFM1、MFM2為熱式流量計、P2A，P2B，P1為壓力計，V1，V2，V3，V4，VV1，VV2為閥、VP1，VP2為排氣泵(日本公報特開2000-305630)。
此外，為了解決前述圖9及圖10之氣體供給裝置之前述種種問題，如圖11所示，開發出於各分歧氣體供給線GL1、GL2中介設置音速噴嘴或者孔口SN1、SN2，藉由控制部ACQ調整設於氣體供給源側的自動調壓器ACP，藉由把各孔口SN1、SN2之一次側壓力P1保持為孔口SN1、SN2的二次側壓力P2的約3倍而得到藉由孔口SN1、SN2的口徑而決定的特定的分流量Q1、Q2之分流供給裝置(日本公報特開2003-323217號)
但是，於前述特開2003-323217號之流量控制系統(分流供給裝置)，分別單獨設置自動調壓器ACP，控制部ACQ以及孔口SN1、SN2，同時為了使流量Q1、Q2成為比例於一次側壓力P1的流量而把一次側壓力P1保持為2次側壓力P2的3倍，使流過孔口SN1、SN2的氣體流程為臨界狀態之流動。
結果，有必要適當組合自動調壓器ACP、控制部ACQ及孔口SN1、SN2等而進行一體化，不僅在氣體供給裝置的製造上增添麻煩，而且會有很難謀求氣體供給裝置的小型、精簡化之難點。
此外，控制部ACQ及自動調壓器ACP之控制系未採用所謂的反饋控制，結果，藉由開閉閥V1、V2的開閉動作而產生的一次側壓力P1的變動要由自動調壓器ACP迅速地調整是有困難的，流量Q1(或者流量Q2)會有容易產生變動的問題。
進而，藉由自動調壓器ACP調整一次測壓力P1，使孔口P1與2次側壓力P2之比P1/P2在保持於約3以上的狀態下控制分流量Q1、Q2，所以前述P1/P2之值接近於約2，氣體流成為所謂非臨界膨脹條件下的氣體流的場合，會有正確地分流量控制變得困難的問題。
而且，作為供給流量Q1、Q2之各分流路的切換控制用，除了孔口SN1、SN2以外，還絕對必須要有開閉閥V1、V2，要使氣體供給設備小型精簡化以及要大幅降低製造成本會變得困難。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-009554號公報
[專利文獻2]日本特開2000-305630號公報
[專利文獻3]日本特開2003-323217號公報
本發明，係有鑑於使用從前的壓力式流量控制裝置之氣體分流供給裝置之如前所述的問題，亦即(1)於各氣體 供給線(各分流線)設置壓力式流量控制裝置的場合，要謀求氣體供給裝置的小型化、低成本化是困難的，此外(2)藉由設於氣體供給源側的自動調壓器調整各孔口的1次側壓力P1，通過各孔口而供給比例於壓力P1的各分流氣體流量Q1、Q2的場合，在氣體供給裝置的組裝製造時會增加麻煩使得裝置的小型、精簡化為困難，而無法解決於任一分流路之開閉時於孔口1次側壓力P1產生變動使其他分流路的分流量容易變動，以及孔口1次側壓力P1與2次側壓力P2之比P1/P2成為臨界膨脹條件以外的數值(例如O2或N2的場合為約2以下)的話，分流流量Q1、Q2的高精度控制變得困難等問題，目標是謀求構造的簡化與小型之氣體分流供給裝置，可以經濟地而且高精度地往進行相同製程的多數製程室進行製程氣體的流量控制而進行分流供給，同時藉由有機地一體化壓力式流量控制裝置與熱式流量控制裝置，於偏離臨界膨脹條件的狀態下，也可以進行高精度的氣體分流供給，而且，可以因應必要而任意地進行供給中的製程氣體的實際流量監視之半導體製造裝置的氣體分流供給裝置。
本案發明人等，對於解決前述課題的手段，首先想到藉由壓力式流量控制裝置來控制來自氣體供給源的供給流量，同時藉由使此被控制流量的氣體每隔短時間依序切換往複數之分流路而進行供給，而於每一單位時間往各分流 路分別供給同量的氣體之系統。亦即，係除了前述圖11所記載的氣體供給系統之各孔口SN1、SN2以外，藉由於自動調壓器ACP的下游側設1座之孔口構成壓力式流量控制裝置，接著，藉由交互於每一短時間自動切換各開閉閥V1、V2而使往各分流路之來自壓力式流量控制裝置的流出流量Q的1/2(分流路為2的場合)之流量往各分流路供給者。
此外，與此同時，累積了往現實的半導體製造用製程室之製程氣體的供給態樣與製程處理結果等之賦予關聯的多數調查工作。
結果，判明了往製程室之製程氣體的供給，並不一定要以一定的均等流量來進行供給，在特定時間內把製程氣體的總供給量保持於設定值，裁示製程處理上最重要的要素。
亦即，確認了藉由交互於每一短時間內自動切換前述各開閉閥V1、V2，即使是間歇地往各分流路供給製程氣體的氣體供給態樣，只要可以把特定時間內往各分流路供給的總氣體供給量高精度地控制於設定值，就可以充分地供作實際應用。
本發明，係由發明人等根據如前所述的想法與各種試驗的結果而創新的發明案，請求項第1項的發明以具備：形成連接於製程氣體入口11的壓力式流量控制部1a的控制閥3、連通至控制閥3的下游側之氣體供給主管8、設於控制閥3的下游側之氣體供給主管8的孔口6、並列狀 地連接於氣體供給主管8的下游側之複數分歧管路9a、9n、中介設於各分歧管路9a、9n的分歧管路開閉閥10a、10n、設於前述控制閥3與孔口6之間的製程氣體通路之壓力感測器5、設於前述各分歧管路9a、9n的出口側的分流氣體出口11a、11n、被輸入來自前述壓力感測器5的壓力訊號，演算流通過前述孔口6的製程氣體的總流量Q，往此演算流量值與設定流量值之差減少的方向使前述控制閥3進行開閉動作的控制訊號Pd往閥驅動部3a輸出，同時輸出往前述分歧管路開閉閥10a、10n輸出使各分歧管路開閉閥10a、10n分別依序開放一定時間後將此閉鎖之開閉控制訊號Oda、Odn的演算控制部7；藉由前述壓力式流量控制部1a進行通過孔口6的製程氣體的流量控制，同時為藉由前述分歧管路開閉閥10a、10n的開閉將製程氣體進行分流供給的構成為本發明的基本構成。
請求項第2項的發明，係以具備：構成連接於製程氣體入口11的壓力式流量控制部1a的控制閥3、構成連接於控制閥3的下游側的熱式質量控制部1b的熱式流量感測器2、連通至熱式流量感測器2的下游側的氣體供給主管8、並列狀連接於氣體供給主管8的下游側的複數分歧管路9a、9n、中介設於各分歧管路9a、9n的分歧管路開閉閥10a、10n、設於前述控制閥3的下游側的氣體供給主管8之孔口6、設於前述控制閥3與孔口6之間的製程氣體通路附近的溫度感測器4、設於前述控制閥3與孔口 6之間的製程氣體通路的壓力感測器5、設於前述分歧管路9a、9n的出口側的分流氣體出口11a、11n、被輸入來自前述壓力感測器5的壓力訊號及來自溫度感測器4的溫度訊號，演算流通過前述孔口6的製程氣體的總流量Q，同時往演算的流量值與設定流量值之差值減少的方向使前述控制閥3開閉動作的控制訊號Pd往閥驅動部3a輸出，同時往前述分歧管路開閉閥10a、10n輸出使各分歧管路開閉閥10a、10n分別依序開放一定時間後將此閉鎖之開閉控制訊號Oda、Odn的壓力式流量演算控制部7a及被輸入來自前述熱式流量感測器2的流量訊號2c由該流量訊號2c演算顯示流通過氣體供給主管8的製程氣體的總流量Q之熱式流量演算控制部7b所構成的演算控制部7；流通過前述孔口6的製程氣體流為滿足臨界膨脹條件的氣體流時藉由前述壓力式流量控制部1a進行製程氣體的流量控制，或者在製程氣體流為未滿足臨界膨脹條件的氣體流時藉由前述熱式質量流量控制部1b進行製程氣體的流量控制，同時藉由前述分歧管路開閉閥10a、10n的開閉將製程氣體進行分流供給的構成為發明的基本構成。
請求項第3項之發明係於請求項第1項或第2項之發明，使複數之前述分岐管路開閉閥10a、10n之開放時間為相同，對各分岐管路9a、9n供給同流量之製程氣體Qa、Qn。
請求項第4項之發明係於請求項第1項或第2項之發明，僅往複數分岐管路9a、9n內的任意的分岐管路使製 程氣體流通。
請求項第5項之發明係於請求項第1項之發明，把控制閥3、孔口6、壓力感測器5、溫度感測器4、分岐管路9a、9n、分岐管開閉閥10a、10n、氣體供給主管8一體地組裝於一個軀體而形成。
請求項第6項之發明係於請求項第2項之發明，把控制閥3、熱式流量感測器2、孔口6、壓力感測器5、溫度感測器4、、氣體供給主管8、分岐管路9a、9n、分岐管開閉閥10a、10n一體地組裝於一個軀體而形成。
請求項第7項之發明係於請求項第2項之發明，係藉由壓力式流量控制部1a進行製程氣體的流量控制，同時藉由熱式流量控制部1b顯示製程氣體的實際流量的方式構成。
請求項第8項之發明係於請求項第2項之發明，係把壓力感測器5，設於控制閥3的出口側與熱式流量感測器2的入口側之間。
請求項第9項之發明係於請求項第2項之發明，係作為以壓力式流量演算控制部7a演算的流體流量與以熱式質量演算控制部7b演算的流體流量間的差超過設定值時進行警報顯示的演算控制部7。
在本發明，採用藉由一座壓力式流量控制部，或者一座壓力式流量控制部與1座熱式流量控制部，通過並列狀 地連接的複數分岐管路開閉閥10a、10n往複數製程室供給製程氣體的構成，所以可以達成氣體分流供給裝置的大幅度的構造簡化與小型精簡化。此外，在把複數之分岐管路開閉閥10a、10n作為同一分岐管路開閉閥而使其開放時間為相同的場合，往進行相同製程的複數製程室同時以高精度分流供給進行了流量控制的相同流量的製程氣體，使得氣體分流供給裝置之進一步小型化成為可能。
此外，因為採用把構成氣體分流供給裝置的各構建一體地組裝於一個軀體之構成，所以氣體分流供給裝置的大幅度小型化成為可能。
進而，因為採用由演算控制部進行各分岐管路開閉閥10a、10n的自動開閉控制之構成，所以可以僅往任意的分岐管路供給製程氣體，而且進行氣體供給的分岐管路相互間的切換也能夠簡單地進行。
而且，因為採設置熱式流量控制部的構成，所以即使是非臨界膨脹條件下的製程氣體也可以藉由該熱式流量控制部而進行高精度的流量控制，而且在臨界膨脹條件下藉由壓力式流量控制部進行流量控制時，也可以使用熱式流量控制部任意地進行實際流量的檢查等。
以下，根據圖面說明本發明之實施型態。
圖1係相關於本發明的半導體製造裝置的氣體分流供給裝置之基本構成的說明圖。相關於本發明的氣體分流供 給裝置係由壓力式流量控制部1a及複數分岐管路開閉閥10a、10n構成其主要部，如稍後所述藉由壓力式流量控制部1a使流通於氣體供給主管8內的製程氣體流量Q被自動控制於設定流量。
此外，被並列地連結的各分岐管路9a、9n內的分岐管路開閉閥10a、10n，藉由來自壓力式流量控制部1a的開閉控制訊號Oda、Odn控制岐開閉，如圖中的計時圖TM所示，分別依序開放僅一定時間後就被閉鎖。亦即，各分岐管路開閉閥10a、10n，不會同時成為開放狀態，總是僅有某一分岐管路開閉閥被開放而其他的分岐管路開閉閥保持於閉鎖狀態。結果，往被連接於各分岐管路的製程室CHa、CHn，被分流供給相當於Q/n的流量的製程氣體。
圖2係相關於本發明的半導體製造裝置之氣體分流供給裝置之相關於第1實施型態的構成說明圖，該氣體分流供給裝置，藉由相當於從前的壓力式流量控制裝置的壓力式流量控制部1a而構成其主要部分。
又，於圖2，3為控制閥，4為溫度感測器，5為壓力感測器，6為孔口，7為形成壓力式流量控制部1a的演算控制部。此外，壓力式流量控制部1a的構成係屬公知，在此處省略其說明。
前述各分歧管路開閉閥10a、10n為常關型之電磁開閉閥或者壓電元件驅動閥，藉由通電而開閥，同時藉由使驅動電壓消失而藉由彈簧的彈力而閉閥。
又，電磁開閉閥的場合，於氣體壓力1MPa及口徑10mm下，可以至少0.005秒以下的高速使閥由全閉到全開，而且在0.005秒以下使閥由全開到全閉者為較佳。
於本實施型態，於電磁開閉閥使用國際公開號WO98/25062號所揭示的(股)FUJIKIN公司製造的螺線管開閉型電磁閥，此外，於壓電元件驅動閥使用日本特開2008-249002號所揭示的(股)FUJIKIN公司製造的壓電元件驅動型電氣控制閥。又，電磁開閉閥及壓電元件驅動閥係屬公知，所以省略詳細說明。
圖3係相關於本發明的半導體製造裝置之氣體分流供給裝置之相關於第2實施型態的構成說明圖，該氣體分流供給裝置1，係由壓力式流量控制部1a與熱式流量控制部1b兩個部份所構成。
亦即，該氣體分流供給裝置1，係由形成熱式流量控制部1b的熱式流量感測器部2、形成壓力式流量控制部1a的控制閥3、溫度感測器4、壓力感測器5、孔口6、形成壓力式流量控制部1a的演算控制部7a以及熱式流量控制部1b的演算控制部7b之演算控制部7，與氣體供給主管8所構成，流過孔口6的氣體在臨界膨脹條件下的場合，例如為O2或N2氣體且在孔口6的上游側壓力P1與下游側壓力P2為P1/P2>2的關係之場合，藉由壓力式流量控制部1a進行總流量Q的流量控制，同時藉由來自壓力式流量控制部1a的開閉控制訊號Oda、Odn，如圖1之計時圖TM所示的，使各分岐管路開閉閥10a、10n的開 閉，為分別僅一定時間依序開放後閉鎖。
前述各分岐管路開閉閥10a、10n，不會同時成為開放狀態，總是僅有某一分岐管路開閉閥被開放而其他的分岐管路開閉閥保持於閉鎖狀態。結果，往被連接於各分岐管路的製程室CHa、CHn，被分流供給相當於Q/n的流量的製程氣體Qa．Qn。
此外，流過孔口6的氣體不是臨界膨脹條件的狀態的場合，藉由熱式流量控制部1b進行製程氣體流量Qn的流量控制，同時各分歧管路開閉閥10a、10n，與前述同樣依照圖1的計時圖TM分別僅一定時間依序開放之後閉鎖，藉此使流量Qa．Qn之分流氣體往各處理室CHa、CHn供給去。
圖4係本發明之第3實施型態之構成說明圖，除了於前述第2實施型態之熱式流量感測器2的位置往控制閥3的上游側移動這一點以外，其他構成與第1圖的場合完全相同。
又，於前述圖3及圖4，3a為壓電型閥驅動部，8為氣體供給主管，9a．9n為分岐管路，10a、10n為分岐管路開閉閥，11為製程氣體入口，11a、11n為分流氣體出口，12為清洗氣體入口，13為訊號輸出入端子，F為過濾器，14a．14n為自動開閉閥，15為製程氣體，15a為自動開閉閥，16為清洗氣體，16a為自動開閉閥，17為輸出入訊號。
圖5係顯示在本發明使用的氣體分流供給裝置之第1 實施例，氣體分流供給裝置1以壓力式流量控制部1a構成為主體。
此外，圖6係在本發明使用的氣體分流供給裝置的第2實施例，氣體分流供給裝置1係由壓力式流量控制部1a與熱式流量控制部1b兩個部分所構成。
前述壓力式流量控制部1a係由控制閥3、溫度感測器4、壓力感測器5、複述孔口6、與形成演算控制部7的壓力式流量演算控制部7a所構成。
此外，前述熱式流量控制部1b係由熱式流量感測器2與形成演算控制部7的熱式流量演算控制部7b所構成。
前述壓力式流量控制部1a如前所述由控制閥3、溫度感測器4、壓力感測器5、孔口6及壓力式流量演算控制部7a等所構成，由輸入端子7a1輸出流量設定訊號，或者由輸入端子7a2輸出藉由壓力式流量控制部1a演算的流過孔口6的所有製程氣體流量(亦即，流過氣體供給主管8的製程氣體流量Q)之流量輸出訊號。
又，在本實施例分流供給路為2條，所以設有2個分岐管路開閉閥10a、10n，但分流供給路的數目(亦即分岐管路開閉閥數)通常為2個以上。
此外，各分岐管路開閉閥10a、10n的口徑或其開放時間，亦即圖1的計時圖TM，因應於往必要的各製程室CHa、CHn之氣體供給量而適當地決定，但以各分歧管路開閉閥10a、10n的口徑為相同，而往各製程室CHa、 CHn供給同流量的分流氣體Qa、Qn的構成為較佳。
使用前述孔口6的壓力式流量控制部1a，係日本特許第3291161號之習知技術，以根據壓力檢測感測器5檢測出的壓力為本而已壓力式流量演算控制部7a演算在臨界膨脹條件下流通過孔口的流體的流量，把比例於由輸入端子7a1輸入的設定流量訊號與前述演算的流量訊號之差的控制訊號Pd，往控制閥3的閥驅動部3a輸出。
又，壓力式質量流量控制部1a或其流量演算控制部7a的構成係屬公知，所以在此省略其詳細說明。
此外，於此壓力式流量控制部1a，當然設有公知的零點調整機構或流量異常檢測機構、氣體種類交換機構(CF值變換機構)等各種附屬機構。
進而，於圖5及圖6，11為製程氣體入口，11a．11n為分流氣體出口，8為器械本體內的氣體供給主管。
構成前述氣體分流供給裝置1的熱式流量控制部1b，係由熱式流量感測器2與熱式流量演算控制部7b所構成，於熱式流量演算控制部7b分別設有輸入端子7b1及輸出端子7b2。接著，由輸入端子7b1輸入流量設定訊號，由輸出端子7b2輸出藉由熱式流量感測器2檢測出的流量訊號(實際流量訊號)。
又，熱式流量控制部1b係屬公知，所以在此省略詳細說明。此外，在本實施型態，作為熱式流量演算控制部1b使用搭載於FUJIKIN(股)製造的FCS-T1000系列者。
此外，於圖6雖未顯示，但當然可以在熱式流量演算 控制部7b與壓力式流量演算控制部7a之間，適當進行前述實際流量訊號或演算流量訊號的輸出入，監視二者的異同或是其差異的大小，或者是在二者之差超過一定值得場合發出警告。
圖7係顯示相關於本發明的氣體分流供給裝置1的第3實施例，係使控制閥3與熱式流量感測器2的安裝位置與前述實施例1的氣體分流供給裝置的場合相反者。
此外，於圖6及圖7雖未圖示，但也可以在孔口6的下游側另外設置壓力感測器，監視通過孔口6的流體是否在臨界膨脹條件下而發出警報，或者使流量控制由壓力式流量控制部1a自動切換為根據熱式流量控制部1b的控制之構成。
進而，當然各分流管路開閉閥10a．10n藉由來自演算控制部7的訊號適當地進行開閉驅動。
於前述圖3及圖4之實施型態，分別替換熱式流量感測器2與控制閥3的位置，但要減少製程氣體15的供給源側的壓力變動等的影響而進行更高精度的流量控制，以採用把熱式流量感測器2配設於控制閥3的下游側的構成(圖3及圖5)為較佳，且已藉由試驗而確認。
此外，於圖1~圖7之實施型態及實施例，分別使溫度感測器4及壓力感測器5的安裝位置(檢測位置)改變，但溫度感測器4或壓力感測器5的安裝位置對於流量控制精度等幾乎不會導致變動，所以溫度感測器4的安裝位置，只要是控制閥3或熱式流量感測器2的下游側即可， 可在氣體供給主管8的任何地點，且已藉由試驗確認。
進而，於前述圖5至圖7，控制閥3、溫度感測器4、壓力感測器5、孔口6、熱式流量感測器2、氣體供給主管8、分岐管路9a．9n、分岐管路開閉閥10a、10n、製程氣體入口11、分流氣體出口11a、11n等各個係以獨立的狀態來表示，在現實上是在一個軀體(省略圖示)，把形成壓力式流量控制部1a及熱式流量控制部1b的前述各構件分別一體地形成並且組裝固定。
其次，說明相關於本發明之氣體分流供給裝置的動作。參照圖3至圖7，首先進行根據清洗氣體16之氣體分流供給裝置1內部的清洗處理，此步驟結束後，關閉開閉閥15a、16a，打開分岐管路開閉閥10a、10n以連接於各處理室CHa、CHn的真空泵等(未圖示)進行CHa、CHn內的減壓。此外，由演算控制部7的壓力式流量演算控制部7a的輸入端子7a1輸入設定流量訊號，同時往熱式流量演算控制部7b的輸入端子7b1輸入特定的設定流量訊號。
其後，藉由打開製程氣體供給側的開閉閥15a同時使壓力式流量演算控制部7a動作，使控制閥3開放，通過氣體供給主管8、分流管路開閉閥10a、10n、孔口6a、6n使對應於設定流量訊號的全流量Q=Qa+Qn之分流氣體，由分流氣體出口11a、11n往各處理室CHa、CHn供給。
又，孔口6的口徑，根據孔口1次側壓力P1與所要 流量Q=Qa、Qn預先被決定，使孔口1次側壓力P1藉由控制閥3的開度調整進行控制，而使全流量Q=Qa+Qn被流量控制為設定流量。
此外，相關於本發明的氣體分流供給裝置1，主要使用於往進行複數相同製程的製程室CHa、CHn供給製程氣體的場合。因此，前述分流管路開閉閥10a、10n的口徑通常被選定為相同的口徑。此外，各分流管路開閉閥10a、10n之在計時圖TM之閥開放時間，因應於必要之往製程室CHa、CHn之氣體分流供給量而適當地設定。
前述孔口6之一次測壓力P1與二次測壓力P2之間成立臨界膨脹條件的場合，藉由壓力是流量控制部1a進行流量控制。此外，熱式流量控制部1b這一方，在必要的場合才動作，進行流通於氣體供給主管8內的製程氣體Q的實際流量的檢查或顯示等。
另一方面，藉由製程室CHa、CHn側的壓力條件等，在流通過孔口6的製程氣體流成為前述臨界膨脹條件以外的狀態(P1/P2≦2)的場合，由根據壓力是流量控制部1a的流量控制自動地切換為根據熱式流量控制部1b之流量控制，藉由替代壓力是流量演算控制部7a而使熱式流量演算控制部7b動作而進行製程氣體流量的控制。
結果，即使流過孔口6的製程氣體流成為臨界膨脹條件以外的狀態，也可以無關於前述P1/P2之壓力條件而進行高精度的流量控制。
此外，於前述各實施例等，說明了對複數之各分流管 路9a、9n的全部供給製程氣體流，但當然也可以僅往必要的分流管路供給氣體。
進而，於前述各實施例等，是採用設置壓力式流量控制部1a與熱式流量控制部1b雙方的構成，但削除熱式流量控制部1b這一方，而採用僅具備壓力式流量控制部1a的氣體分流供給裝置當然也是可能的，在此場合，可以使氣體分流供給裝置更進一步小型精簡化。
[產業上利用可能性]
本發明不僅適用作為半導體製造裝置之氣體分流供給設備，也可以廣泛適用於化學品製造裝置等氣體分流供給設備。
1‧‧‧半導體製造裝置之氣體分流供給裝置
1a‧‧‧壓力式流量控制部
1b‧‧‧熱式流量控制部
2‧‧‧熱式流量感測器
3‧‧‧控制閥
3a‧‧‧壓電型閥驅動部
4‧‧‧溫度感測器
5‧‧‧壓力感測器
6‧‧‧孔口
7‧‧‧演算控制部
7a‧‧‧壓力式流量演算控制部
7b‧‧‧熱式流量演算控制部
8‧‧‧氣體供給主管
9a，9n‧‧‧分歧管路
10a，10n‧‧‧分歧管路開閉閥
11‧‧‧製程氣體入口
11a，11n‧‧‧分流氣體出口
12‧‧‧清洗氣體入口
13‧‧‧輸出入訊號端子
14a，14n‧‧‧開閉閥
15‧‧‧製程氣體
15a‧‧‧開閉閥
16‧‧‧清洗氣體
16a‧‧‧開閉閥
17‧‧‧輸出入訊號
TM‧‧‧各分歧管路開閉閥的動作計時圖
CHa，CHn‧‧‧製程室
Q‧‧‧全製程氣體流量
Qa，Qn‧‧‧分流氣體
P1‧‧‧孔口上游側壓力
P2‧‧‧孔口下游側壓力
Oda、Odn‧‧‧各分歧管路開閉閥之開閉控制訊號
圖1係相關於本發明的半導體製造裝置的氣體分流供給裝置之基本構成的說明圖。
圖2係相關於本發明的實施型態之半導體製造裝置之氣體分流供給裝置的構成概要圖。
圖3係相關於本發明的實施型態之其他半導體製造裝置之氣體分流供給裝置的構成概要圖。
圖4係相關於本發明的實施型態之其他半導體製造裝置之氣體分流供給裝置的構成概要圖。
圖5係顯示氣體分流供給裝置的第1實施例的構成系統圖。
圖6係顯示氣體分流供給裝置的第2實施例的構成系統圖。
圖7係顯示氣體分流供給裝置的第3實施例的構成系統圖。
圖8係從前的壓力式流量控制裝置之構成說明圖。
圖9係使用從前的壓力式流量控制裝置之氣體分流供給裝置的構成說明圖。
圖10係使用從前的壓力式流量控制裝置之其他氣體分流供給裝置的構成說明圖。
圖11係使用從前的自動調壓器之流量控制系統之概要圖。
1‧‧‧半導體製造裝置之氣體分流供給裝置
1a‧‧‧壓力式流量控制部
3‧‧‧控制閥
3a‧‧‧壓電型閥驅動部
4‧‧‧溫度感測器
5‧‧‧壓力感測器
6‧‧‧孔口
7‧‧‧演算控制部
8‧‧‧氣體供給主管
9a，9n‧‧‧分歧管路
10a，10n‧‧‧分歧管路開閉閥
11‧‧‧製程氣體入口
11a，11n‧‧‧分流氣體出口
12‧‧‧洗滌氣體入口
13‧‧‧輸出入訊號端子
14a，14n‧‧‧開閉閥
15‧‧‧製程氣體
15a‧‧‧開閉閥
16‧‧‧洗滌氣體
16a‧‧‧開閉閥
17‧‧‧輸出入訊號
CHa，CHn‧‧‧製程室
Q‧‧‧全製程氣體流量
Qa，Qn‧‧‧分流氣體
P1‧‧‧孔口上游側壓力
P2‧‧‧孔口下游側壓力
Pd‧‧‧控制訊號
Oda、Odn‧‧‧各分歧管路開閉閥之開閉控制訊號

Claims (9)

  1. 一種半導體製造裝置之氣體分流供給裝置，其特徵為具備：形成連接於製程氣體入口(11)的壓力式流量控制部(1a)的控制閥(3)、連通至控制閥(3)的下游側之氣體供給主管(8)、設於控制閥(3)的下游側之氣體供給主管(8)的孔口(6)、並列狀地連接於氣體供給主管(8)的下游側之複數分歧管路(9a)、(9n)、中介設於各分歧管路(9a)、(9n)的分歧管路開閉閥(10a)、(10n)、設於前述控制閥(3)與孔口(6)之間的製程氣體通路之壓力感測器(5)、設於前述各分歧管路(9a)、(9n)的出口側的分流氣體出口(11a)、(11n)、以及被輸入來自前述壓力感測器(5)的壓力訊號，演算流通過前述孔口(6)的製程氣體的總流量(Q)，往此演算流量值與設定流量值之差值減少的方向使前述控制閥(3)進行開閉動作的控制訊號(Pd)往閥驅動部(3a)輸出，同時輸出往前述分歧管路開閉閥(10a)、(10n)輸出使各分歧管路開閉閥(10a)、(10n)分別依序開放一定時間後將此閉鎖之開閉控制訊號(Oda)、(Odn)的演算控制部(7)；藉由前述壓力式流量控制部(1a)進行通過孔口(6)的製程氣體的流量控制，同時為藉由前述分歧管路開閉閥(10a)、(10n)的開閉將製程氣體進行分流供給的構成。
  2. 一種半導體製造裝置之氣體分流供給裝置，其特徵為具備：構成連接於製程氣體入口(11)的壓力式流量控制部(1a)的控制閥(3)、構成連接於控制閥(3)的下游側的熱式質量控制部(1b)的熱式流量感測器(2)、連通至熱式流 量感測器(2)的下游側的氣體供給主管(8)、並列狀連接於氣體供給主管(8)的下游側的複數分歧管路(9a)、(9n)、中介設於各分歧管路(9a)、(9n)的分歧管路開閉閥(10a)、(10n)、設於前述控制閥(3)的下游側的氣體供給主管(8)之孔口(6)、設於前述控制閥(3)與孔口(6)之間的製程氣體通路附近的溫度感測器(4)、設於前述控制閥(3)與孔口(6)之間的製程氣體通路的壓力感測器(5)、設於前述分歧管路(9a)、(9n)的出口側的分流氣體出口(11a)、(11n)、以及被輸入來自前述壓力感測器(5)的壓力訊號及來自溫度感測器(4)的溫度訊號，演算流通過前述孔口(6)的製程氣體的總流量(Q)，同時往演算的流量值與設定流量值之差值減少的方向使前述控制閥(3)關閉動作的控制訊號(Pd)往閥驅動部(3a)輸出，同時往前述分歧管路開閉閥(10a)、(10n)輸出使各分歧管路開閉閥(10a)、(10n)分別依序開放一定時間後將此閉鎖之開閉控制訊號(Oda)、(Odn)的壓力式流量演算控制部(7a)及被輸入來自前述熱式流量感測器(2)的流量訊號(2c)由該流量訊號(2c)演算顯示流通過氣體供給主管(8)的製程氣體的總流量(Q)之熱式流量演算控制部(7b)所構成的演算控制部(7)；流通過前述孔口(6)的製程氣體流為滿足臨界膨脹條件的氣體流時藉由前述壓力式流量控制部(1a)進行製程氣體的流量控制，或者在製程氣體流為未滿足臨界膨脹條件的氣體流時藉由前述熱式質量流量控制部(1b)進行製程氣體的流量控制，同時藉由前述分歧管路開閉閥(10a)、(10n)的開閉將製程氣體進行分流供給的 構成。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之半導體製造裝置之氣體分流供給裝置，其中使複數之前述分岐管路開閉閥(10a)、(10n)之開放時間為相同，對各分岐管路(9a)、(9n)供給同流量之製程氣體(Qa)、(Qn)。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之半導體製造裝置之氣體分流供給裝置，其中僅往複數分岐管路(9a)、(9n)內的任意的分岐管路使製程氣體流通。
  5. 如申請專利範圍第1項之半導體製造裝置之氣體分流供給裝置，其中把控制閥(3)、孔口(6)、壓力感測器(5)、溫度感測器(4)、分岐管路(9a)、(9n)、分岐管開閉閥(10a)、(10n)、氣體供給主管(8)一體地組裝於一個軀體而形成。
  6. 如申請專利範圍第2項之半導體製造裝置之氣體分流供給裝置，其中把控制閥(3)、熱式流量感測器(2)、孔口(6)、壓力感測器(5)、溫度感測器(4)、氣體供給主管(8)、分岐管路(9a)、(9n)、分岐管開閉閥(10a)、(10n)一體地組裝於一個軀體而形成。
  7. 如申請專利範圍第2項之半導體製造裝置之氣體分流供給裝置，其係藉由壓力式流量控制部(1a)進行製程氣體的流量控制，同時藉由熱式流量控制部(1b)顯示製程氣體的實際流量的構成。
  8. 如申請專利範圍第2項之半導體製造裝置之氣體分流供給裝置，其中把壓力感測器(5)，設於控制閥(3)的 出口側與熱式流量感測器(2)的入口側之間。
  9. 如申請專利範圍第2項之半導體製造裝置之氣體分流供給裝置，其作為以壓力式流量演算控制部(7a)演算的流體流量與以熱式質量演算控制部(7b)演算的流體流量間的差超過設定值時進行警報顯示的演算控制部(7)。
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