TWI296744B - - Google Patents

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1296744 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於被利用於半導體製造裝置等之中的腔室 之氣體供給裝置及使用其之腔室之內壓控制方法。 【先前技術】 近年來’於半導體製造裝置等之中，作爲處理腔室之 氣體供給裝置，大多利用所謂的壓力式流量控制裝置。 第8圖係表示其中一例的圖；設置壓力式流量控制裝 置C!、C2、C3和流體切換閥〇2、〇3、D4，藉由從控制裝 置B傳來的訊號，構成可以自動地進行供給至處理腔室e 之流體得切換及其流量調整（日本特開平Π - 2 1 2 6 5 3號等） 〇 再者，前述壓力式流量控制裝置C!、C2、C3，如第9 圖所示’藉由使流過孔口的流體保持在臨界條件下（P ! /P2 約爲2以上），於運算裝置μ中，將孔口流通流量Qc以 Qc = KP】的公式來算出，並構成使得其與設定流量Qs之間 的差異能夠成爲0，來開閉控制閥V(調整孔口上游側壓力 P】）。再者，A/D爲訊號轉換器、AP爲放大器（日本特開平 8 - 3 3 5 4 6 號）。 又，前述處理腔室E，如第10圖所示，藉由使真空泵 VP2連續地運轉，通過具備自動壓力調整器APC及 氣導閥CV之較大口徑的真空排氣管線Ex，使其內壓保持 在設定値（1(Τ6〜1 02Tor〇。 -5- (2) 1296744 再者，作爲前述真空泵，廣泛地使用渦輪式分子泵等 的一次真空泵（高真空泵）VPi和渦旋泵等的二次真空泵（低 真空泵）VP2的組合；藉由一台大壓縮比的大排氣容量的真 空泵所構成的排氣系統，由於有製造成本方面的問題點， 所以不常加以利用。 前述第8圖所示的腔室之流體供給裝置，其所使用的 壓力式流量控制裝置C !〜Cn由於具備不受腔室側的內壓 變動之影響的特性，只要臨界條件被保持，即使腔室內壓 變動，能夠進行比較安定的供給氣體的流量控制，發揮優 異的實用效果。 但是，此種流體供給裝置，仍殘留許多要解決的問題 ，其中最急需解決者，爲提高在低流量區域中的流量控制 精度之問題。 例如，若將額定流量爲1 SLM(換算成標準狀態的氣體 流量）之壓力式流量控制裝置的流量控制精度，設定爲1 〇% 以下之〇 . 1 % F . S .，則在設定1 %的控制流量値中，有包含最 大爲1 SCCM之誤差的可能性。因此，控制流量若爲額定 流量的1 〇 %以下（例如1 〇〜1 〇 〇 S C C Μ以下），前述1 S C C Μ的 誤差的影響無法忽視；結果，若是額定流量爲1 SLM的流 量控制裝置，100SCCM以下之小流量區域，會有無法進 行高精度的流量控制之問題。 又，對於前述第1 〇圖的處理腔室E而言，需要使高壓 縮度且排氣流量大的渦輪式分子泵等的一次真空泵VP !等 ，連續地運轉。 -6 - (3) 1296744 進而’由於需要減輕一次真空泵VP!和二次真空泵 VP2等的負載，真空排氣管線Ex的管徑必須較粗，而且尙 需要氣導閥CV和自動壓力調整器APC等。結果，真空（ 處理）腔室E的設備費和運轉費用等的費用增加，會有無 法降低該費用的問題。 - [專利文獻]日本特開平i ^2:^6 5 3號公報 _ [專利文獻]日本特開平8 - 3 3 8 5 4 6號公報 【發明內容】 (發明所欲解決之課題） 本發明係鑒於習知的具備壓力式流量控制裝置之真空 、 腔室之氣體供給裝置以及在前述真空腔室之真空排氣系統 、 中的上述問題點，亦即（1)對於氣體供給裝置而言，由於 在小流量區域中的流量控制精度低，流量控制範圍被限定 在大約1〜100%的範圍內，1%以下的流量範圍的高精度的 控制是困難的；以及（2)對於真空腔室的真空排氣系統而 φ 言，設備的小型化、設備費和運轉費用的降低難以達成等 的問題需要解決之問題，而開發出來，其目的在於提供一 種 本發明的主要目的在於提供一種流體供給裝置及使用 該流體供給裝置之真空腔室之內壓控制方法’在規定最大 設定流量的0.1 %〜100%的整個寬廣範圍內，能夠與真空 腔室的內壓變動沒有關係地進行高精度的流量控制。 1296744 (4) (解決課題所用的手段） 申請專利範圍第1項的發明，爲本發明的基本構成， 係針對由並聯狀地連接之複數台的壓力式流量控制裝置、 及控制前述複數台的壓力式流量控制裝置之動作的控制裝 置所構成，並將所要求的氣體一邊控制流量一邊供給至藉 由真空泵而被排氣的腔室內之形態的腔室之氣體供給裝置 ，其特徵爲： 使前述壓力式流量控制裝置，由孔口、孔口上游側的 壓力檢測器、設在壓力檢測器的上游側之控制閥、及運算 控制部所形成；該運算控制部係根據壓力檢測器的檢測壓 力P!，利用Qc = KP!(但是K爲常數）來運算通過孔口的氣 體流量Qc，並將與設定流量Qs之間的差異Qy，作爲驅 動用訊號而往控制閥輸出；且將壓力式流量控制裝置，作 成使孔口上游側壓力P!和下游側壓力P2的比Ρ!/Ρ2保持在 大約2倍以上的狀態來使用；並且，使前述一台的壓力式 流量控制裝置，成爲控制供給至腔室內的最大流量之至多 1 〇%爲止的氣體流量區域的裝置；其餘的壓力式流量控制 裝置則成爲控制剩餘的氣體流量區域之裝置，而能夠在整 個寬廣的流量區域，進行高精度的流量控制。 申請專利範圍第2項的發明，係針對申請專利範圍第i 項的發明，其中使並聯狀地連接之壓力式流量控制裝置爲 2台’其中一台爲控制小流量區域的小流量用壓力式流量 控制裝置，另一台則爲控制大流量區域的大流量用壓力式 流量控制裝置。 1296744 (5) 申請專利範圍第3項的發明，係針對E 項的發明，其中使並聯狀地連接之壓力式 2台，且使小流量用壓力式流量控制裝置白 爲最大流量的〇 . 1 %〜1 〇 % ;又，使大流量 制裝置的流量控制區域爲最大流量的1 〇% 申請專利範圍第4項的發明，係針對E 項的發明，其中藉由從控制裝置的訊號轉 訊號，使複數台壓力式流量控制裝置，構 域小的壓力式流量控制裝置開始，依序地 申請專利範圍第5項的發明，係針對E 項的發明，其中在控制裝置中，設置往分 壓力式流量控制裝置發出訊號之控制訊號 構，構成在從前述控制訊號的發訊開始， 後，該壓力式流量控制裝置供給設定流量 申請專利範圍第6項的發明，爲本發弓 其特徵爲：針對由具備壓力式流量控 給裝置，而被供給氣體，並藉由真空泵而 之真空排氣管路，使其內部連續地減壓之 前述真空泵連續地運轉，並從氣體供給裝 氣體，分別求出在使前述氣導閥開度最大 的氣體流量和腔室內壓之間的關係；接著 和氣體供給量之間的關係，決定在前述具 之腔室中的往腔室之氣體供給流量和腔室 ，並藉由將從前述氣體供給裝置供給中的 請專利範圍第1 流量控制裝置爲 流量控制區域 壓力式流量控 10 0%° 請專利範圍第1 換部發出的控制 成從控制流量區 動作。 請專利範圍第1 擔各流量區域之 的上升率設定機 規定的時間經過 之氣體流量。 }的基本構成， 制裝置之氣體供 通過具備氣導閥 室；首先，使 置供給所要求的 時和開度最小時 ，根據這些腔室 備真空排氣系統 內壓的控制範圍 氣體流量，調整 -9- (6) 1296744 成對應由該氣體供給流量和腔室內壓之間的關係線圖所求 出之應該設定的內壓之氣體供給流量，構成將腔室內壓保 持在所要求的設定壓力。 申請專利範圍第7項的發明，係針對申請專利範圍第6 項的發明，其中藉由調整真空排氣系統的氣導閥的開度和 從氣體供給裝置來的供給氣體流量兩者，使得可以將腔室 內壓保持在設定壓力。 申請專利範圍第8項的發明，係使氣體供給裝置，成 爲申請專利範圍第1項的氣體供給裝置。 【實施方式】 (實施發明的最佳形態） 以下，根據圖面來說明本發明的各實施例。 第1圖係表示關於本發明的腔室之氣體供給裝置的第1 實施例的圖；表示該氣體供給裝置的基本型。 在第1圖中，符號（以下同）A爲氣體供給裝置、Gs爲 供給氣體、FCS(A)爲小流量用壓力式流量控制裝置、 FCS(B)爲大樓量用壓力式流量控制裝置、e爲腔室、（^爲 小流量用壓力式流量控制裝置FCS(A)的控制流量、（^2爲 大流量用壓力式流量控制裝置FCS(B)的控制流量、Q爲 供給至腔室E之供給流量、P爲腔室內的壓力、CV爲氣 導閥、VP爲真空泵、Vl〜v3爲控制閥、Ll爲氣體供給管 、La、L3爲排氣管路、1爲控制裝置、1 a爲流量輸入設定 部、1 b爲訊號轉換部、1 c、ϊ d爲控制訊號。 -10- (7) 1296744 前述壓力式流量控制裝置FCS(A)及FCS(B)，基本上 是與第9圖所示之習知的壓力式流量控制裝置相同；其基 本構成爲：藉由在孔口上游側壓力P 1和下游側壓力p22 間，使流體的臨界條件亦即PJP2成立大約2以上的條件， 來使流過孔口的氣體流量，根據Qc = KPi (但是K爲常數） 來運算’藉由此運算値Qc和設定値Qs之間的差異訊號 Qy ’來自動開閉控制設於上游側的控制閥V，藉以調整壓 力P !，來將孔口的實際通過流量控制成爲前述設定値Qs 〇 再者，在本實施例中，作爲小流量用壓力式流量控制 裝置FCS(A)，係使用額定流量爲100SCCM者；又，作爲 大流量用壓力式流量控制裝置FCS(B)，係使用額定流量 3000SCCM者。構成可以從最小5SCCM至最大3100SCCM 爲止的整個流量範圍內，連續且高精度地進行流量控制。 又，由於前述壓力式流量控制裝置FCS(A)、FCS(B) 的構成爲習知，所以在此省略其說明。 前述處理腔室E的內容量被設定爲丨丨公升（1)，藉由 具有3 00公升（l)/min的排氣流量之真空泵VP，通過設有 自動壓力調整器APC及氣導閥CV之真空排氣管路L2〜 L3，連續地被真空吸引，腔室e的內部被保持在1 (Γ2〜 1 (^Torr的中度真空。 前述氣導閥CV係用來調整真空排氣系統的管路氣導 。又’由於氣導閥CV爲習知，故省略其詳細的說明。 前述氣體供給管L!，係使用外徑6.35mmV、內徑 -11 - 1296744 (8) 4.2πιηιψ的不銹鋼管；又，排氣管路L2、L3，係使用外徑 2 8 m m ψ、內徑2 4 m m ψ的不錄鋼管。 前述控制裝置1係由··輸入設定部1 a和訊號轉換部1 b 所構成；利用輸入設定部1 a，設定相對於額定最大流量知 希望的流量（％)。 亦即，在該輸入設定部1 a，設置：小流量用壓力式流 量控制裝置FCS(A)的控制訊號U的上升率設定機構la'、 及大流量用壓力式流量控制裝置FCS(B)的控制訊號Id的 上升率設定機構1 a〃 ；在處理腔室E中所需要的處理氣體 (供給氣體）Gs的流量，係如後述般地藉由流量％設定機構 1 a來設定。 又，前述輸入設定部1 a的控制訊號的上升率設定機 構1 a 1 a ’如後所述，係在將流量設定爲從最小設定 流量0 %至最大設定流量1 0 〇 %之間的任意的流量，而使兩 壓力式流量控制裝置FCS(A)、FCS(B)動作時，用來調整 施加在各壓力式流量控制裝置FCS(A)、FCS(B)上的控制 訊號1 c、1 d的上升率之機構；例如，在以設定流量 5 0 3(^^4(輸入設定値1.613%)供給氣體〇5中，要增量至 20003(^河（輸入設定64.516%)的情況，係從僅小流量用壓 力式流量控制裝置FCS(A)動作，被切換成兩壓力式流量 控制裝置FCS(A)、FCS(B)動作；而大流量用壓力式流量 控制裝置F C S (B )側，從0至到達1 9 〇 〇 S C C Μ爲止，需要設 計若干的時間延遲（0 — 1 0 0 %的流量變化大約爲3 〇 s e c )，因 此傳送至F C S ( B )的控制控制訊號1 d的上升率被調整。 -12- (9) 1296744 前述訊號轉換部1 b，係將對應流量的輸入設定（％)之 控制訊號lc、Id，輸出至各壓力式流量控制裝置FCS(A) 、FCS(B)者。

再者，最大流量爲100 SC CM的壓力式流量控制裝置 FCS(A)的控制訊號，係被設定爲從OV(OSCCM)至 5V(100SCCM)的値；又，最大流量爲3000SCCM的壓力式 流量控制裝置F C S (B )的控制訊號，也被設定爲從從 OV(OSCCM)至5V(3 000SCCM)的値；而對應各自分擔的控 制流量之控制訊號1 c、1 d，係從訊號轉換部1 b，被輸入兩 壓力式流量控制裝置FCS(A)、FCS(B)中。

第2圖係表示前述控制裝置1的輸入設定部1 a中的流 量輸入設定（％)和控制訊號1 c、1 d的關係之線圖。在第2 圖中，曲線L係表示小流量（100 SCCM)用壓力式流量控制 裝置FCS(A)的控制訊號lc ;又，曲線Η係表示大流量 (3 0 00 3(：014)用壓力式流量控制裝置？€3(8)的控制訊號1€1 ;例如，在設定流量爲50SCCM(設定流量 % = 5 0/3 1 00= 1.6 1 3 %)時，僅 FCS(A)動作，控制訊號 lc = 5V x5 0/ 1 00 = 2.5V 被輸入至 FCS(A)中。 同樣的，在設定流量爲2000SCCM(設定流量％ = 2000/3 1 00 = 64.52%)時，FCS(A)側的設定流量 ％係 100%，輸出100SCCM的流量，控制訊號〗c = 5Vx 1 00/ 1 00 = 5 V被輸入FCS(A)中；又，FCS(B)側則係輸出 1 900SCCM，控制訊號 ld = 5Vxl 90 0/3 000 = 3.1 7V 被輸入 FCS(B)中 〇 -13- (10) 1296744 第3圖係表示在第1圖的流體供給裝置A中的各壓力 式流量控制裝置FCS(A)、FCS(B)的分擔控制流量Ql、q2 和往腔室E的全部供給流量Q之間的關係的圖；全部流 量 Q 成爲 Q = 100/3 ·設定。/。（僅 FCS(A)動作，Q = l〇〇sCCM 以下的情況）；或是Q = 3 0 0 0 / 9 7 ·設定

% + 700/97 SCCM(FCS(A)、FCS(B)兩方動作，Q=l〇〇SCCM 以上的情況）。 第4圖的（a)〜（c)係表示前述輸入設定部1 a的控制訊 號上升率設定機構1 a'、1 a 〃的必要性之實驗資料；係表 示使100SCCM的FCS(A)和3000SCCM的FCS(B)兩方動作 ，將全部流量由0 % ( 0 S C C N )往1 0 0 °/〇 ( 3 1 0 0 S C C Μ)增力□時的 流量控制訊號1 c和流量控制訊號1 d的施加狀況、及腔室 內的壓力P之控制流量Q的追隨性的關係之圖。再者， 在該實驗中，腔室排氣系統的氣導閥CV，係被調整成全 開狀態（真空泵VP連續地以全力運轉的狀態）。 亦即’第4圖（a)係表示將輸入設定部la的設定訊號， 以大約6 0 s e c的時間由〇往1 〇 〇 %變化的情況之腔室壓力p 的變化狀態之圖。 又，第4圖（b)係表示將輸入設定部ia的設定訊號，以 大約3 0 s e c的時間由〇往1 〇 〇 %變化的情況之腔室壓力p的 變化狀態之圖；進而，第4圖（c)係表示將輸入設定部]a的 設定訊號，階級狀地變化的情況之腔室壓力P的變化狀態 之圖。 在第4圖（a)和第4圖（b )中，腔室壓力P係以與設定流 (11) 1296744 量％ ( S E T)大約成比例的狀態下，連續地增加；判明所謂 的壓力控制完全地被實現。 相對於此，在第4圖（c)中，相對於設定流量％ ( s e τ)的 階級變化（亦即控制訊號1 c (或是流量q i)及控制訊號1 d (或 是流量Q2)的階級變化）’腔室壓力P(往腔室E的供給流 量Q)無法階級地變化，判明大約2 0秒的時間，腔室壓力p 的控制無法追隨。 【實施例2】 第5圖係表示關於本發明的流體供給裝置之第2實施例 之設定流量和流量輸出之關係的線圖；在該第2實施例中 ，使用額定流量爲100SCCM、3000SCCM及5000SCCM之3 台的壓力式流量控制裝置FCS(A)、FCS(B)、FCS(C)，構 成可以在5SCCM〜8100SCCM的寬廣流量範圍，進行高精 度的流量控制。 在第5圖中，曲線L係表示1 0 0 S C C Μ之壓力式流量控 制裝置F C S (A)的流量特性、曲線Η係表示3 0 0 0 S C C Μ之 壓力式流量控制裝置FCS(B)的流量特性、曲線Μ係表示 5 000 SC CM的壓力式流量控制裝置FCS(C)的流量特性；又 ’ Q係表示往腔室E的供給流量。 亦即，供給流量Q在1 0 0〜3 1 0 0 S C C Μ以下時，

Q =(3100- 1 00)/(40-1) · (SET%-1)+100 = (3 000/3 9)· SET% + (900/3 9)，以此公式求出流量 Q -15- 1296744 (12) 又，供給流量Q在3 1 Ο 0〜8 1 Ο 0 S C C Μ時， 係根據 Q =(5000/60)· SET%-(14000/60)之公式，求 出流量Q。 再者，於前述第1圖的第1實施例和第5圖的第2實施例 中，供給氣體Gs的種類爲一種；而在供給氣體GS有二 種以上時，係將與氣體種類的數量相同之如第1實施例或 第2實施例的構成之氣體供給裝置A，分別並排地設置複 數台，藉由任意地將各氣體供給裝置A進行切換動作， 能夠將複數種類的氣體供給至腔室E。 進而，於前述第1實施例或第2實施例中，供給氣體 Gs爲單獨種類的氣體，但是供給氣體Gs例如當然也可以 是Ar和CF4的混合氣體（混合比率爲任意比率）。 (使用氣體供給裝置之腔室之內壓控制方法） 【實施例3】 第6圖係用來表示使用關於本發明的氣體供給裝置之 腔室E之內壓調整方法的系統圖。 參照第6圖，首先，使氣導閥CV全開，使真空排氣 系統的流路阻力最小，而且使真空泵VP動作，將腔室E 內真空吸引至對應真空泵VP之排氣能力所能夠到達的真 空度。 接著，根據預先求得之第7圖的腔室E及真空排氣系 統的壓力-流量特性曲線，求出對於壓力P之供給氣體流 量Q。 -16- 1296744 (13) 然後，使氣體供給裝置A動作，將爲了得到前述設 定壓力P所需要的流量q之氣體Gs，供給至腔室E內。 再者，藉由氣體Gs之供給所能達成之腔室E的內壓 調整的範圍，在真空泵V P的排氣能力爲一定的條件下， 藉由氣導閥C V的開度調整，能夠加以變化；如後所述’ 在使腔室內壓上升（低真空度）的情況，降低氣導閥CV的 開度而增大真空排氣系統的管路阻力；又，相反的，在使 腔室內壓降低（高真空度）的情況，則使氣導閥CV全開。 第7圖係表示於前述第6圖的腔室E及真空排氣系統中 之往腔室E的供給流量Q及腔室壓力p之間的關係之線 圖；係表示使真空泵VP在額定値下連續運轉，且將氣導 閥CV開成最大或最小狀態時的壓力-流量特性之圖。 亦即，第7圖的曲線A係表示使氣導閥CV的開度最 大時的壓力-流量特性；曲線B係表示使氣導閥CV的開 度最小時的壓力-流量特性。 又’曲線C係表示在腔室E內，於實現任意的處理 點（1)或處理點（3 )等的真空排氣系統中之任意氣導中的壓 力-流量特性。 由第7圖可知，於第6圖的腔室E及真空排氣系統中， 藉由將往腔室E之氣體供給流量Q，控制流量在5〜3丨00 S C C Μ之間，且適當地調整真空排氣系統的氣導，在 記號（1)-(4)-(5)-(3)-(2)-(7)-(6)所圍起來的流量·壓力範 圍，亦即只要是壓力，便能夠將腔室E內的壓力，在1 〇 1 〜Ο^χΙΟ^Τοη·的範圍內，進行調整。 -17- 1296744 (14) 當然，藉由改變真空排氣系統的構成（真空排氣系統 的氣導或真空排氣泵VP的排氣能力等）、或是改變流體供 給裝置A的流量控制範圍，前述第7圖的流量·壓力的調 整範圍（虛線部份的面積）發生變化，根據處理腔室E的要 求條件，流體供給裝置A的流量範圍或真空排氣泵VP的 排氣能力被適當地選擇。 再者，於半導體製造裝置中，壓力控制範圍通常爲 1(Γ2〜lC^Torr、流量控制範圍則被選定在3SCCM〜 5000SCCM的範圍。 又，作爲壓力調整用之往腔室E內之供給氣體Gs， 係利用He或Ar等的非活性氣體或是其之混合氣體。 進而，作爲前述往腔室內之供給氣體Gs，也可以例 預處理氣體本身，其之混合氣體當然也可以。 (產業上的利用可能性） 本發明能夠應用在半導體製造裝置之往處理腔室之氣 體供給量的控制及處理腔室之內壓控制等之中。 〔發明之效果〕 本發明的腔室之氣體供給裝置，由於構成將必要的流 量範圍分割成複數個流量區域，最大流量的至多1 〇 %以下 的小流量區域，係藉由小流量用壓力式流量控制裝置來進 行流量控制，所以可以在寬廣的流量區域中，進行高精度 的流量控制。 -18- 1296744 (15) 又，在藉由分擔各流量區域的壓力式流量控制裝置進 行流量控制的重疊時，由於作成對控制訊號的上升率施加 限制的構成，供給至腔室之氣體流量Q的連續控制可以 進行。 本發明的腔室之內壓控制方法，由於能夠迅速且正確 地調整往腔室之供給氣體流量，所以能夠容易地將腔室內 壓調整·保持在規定的設定壓力。結果，可以省略以往的 自動壓力調整器APC，能夠大幅地刪減腔室之真空排氣系 統的設備費用。 又，真空泵，只要是能夠達成預先決定的腔室之最低 壓力之排氣容量的設備便可以，並不需要如以往的腔室之 真空排氣系統般地預留大量的真空泵的排氣容量。結果， 可以大幅地刪減真空排氣系統的設備費用。 【圖式簡單說明】 第1圖係關於本發明的腔室之氣體供給裝置的第1實施 例的全體系統圖；係在基礎實驗中所使用的氣體供給設備 〇 第2圖係表示在第1圖的氣體供給裝置A中的輸入設 定（％)及控制訊號（％)的關係之線圖。 第3圖係表示在第1圖的氣體供給裝置A中的流量設 定（％)、各壓力式流量控制裝置的流量（％)、及往腔室E的 供給流量Q之關係的線圖。 第4圖係表示在第1圖的氣體供給裝置A中往各壓力 -19- 1296744 (16) 式流量控制裝置之控制訊號的輸入狀態、及各壓力式流量 控制裝置之流量輸出Q i、Q2和腔室E內的壓力P之間的 關係之圖；（a)係表示在60sec之間將2台的壓力式流量控 制裝置的流量由0%往100%變化的情況；（b)係表示在30sec 之間將流量由〇 %往1 〇 〇 %變化的情況；（c)係表示以階級狀 地將流量由0 %往1 0 0 %變化的情況。 第5圖係表示關於使用3台壓力式流量控制裝置之本發 明的第2實施例之氣體供給設備的設定流量（％)和控制流量 Q之關係的線圖； 第6圖係表示使用本發明的氣體供給裝置之腔室之內 壓控制方法的實施狀態的全體系統圖。 桌7圖係表不在第6圖所不的腔室之內壓控制方法中之 能夠控制的腔室內壓P及供給流量Q之間的關係的線圖 〇 第8圖係表示使用習知的壓力式流量控制裝置之腔室 的流體供給裝置的說明圖。 第9圖係壓力式流量控制裝置的構成圖。 第1 〇圖係表示習知的處理腔室的真空排氣系統的說明 圖。 【主要元件符號說明】 A :氣體供給裝置 G s :供給氣體 F C S (A ):小流量用壓力式流量控制裝置 -20- 1296744 (17) FCS(B):大流量用壓力式流量控制裝置 Q i :小流量用壓力式流量控制裝置的控制流量 Q2 :大流量用壓力式流量控制裝置的控制流量 Q :往腔室之供給流量 P :腔室內壓力 E :處理腔室 APC :自動壓力調整器 CV :氣導閥 VP :真空泵 V!〜V3 :控制閥 L i :氣體供給管 L2、L3 :排氣管路 1 :控制裝置 1 a :流量輸入設定部 la'、la〃 ：控制訊號的上升率設定機構 1 b :訊號轉換部 1 c、1 d :控制訊號

Claims (1)

1296744 (1) h年月4 0修(更)正本 ............................ Λ 1 r JL—τ - ' 訂-.1 I 十、申請專利範圍 第93 1 22995號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國96年10月29日修正 1 · 一種腔室之氣體供給裝置，係針對由並聯狀地連 接之複數台的壓力式流量控制裝置、及控制前述複數台的 壓力式流量控制裝置之動作的控制裝置所構成，並將所要 求的氣體一邊控制流量一邊供給至藉由真空泵而被排氣的 腔室內之形態的腔室之氣體供給裝置，其特徵爲： 使前述壓力式流量控制裝置，由孔口、孔口上游側的 壓力檢測器、設在壓力檢測器的上游側之控制閥、及運算 控制部所形成；該運算控制部係根據壓力檢測器的檢測壓 力Pi，利用Qc^KPi (但是K爲常數）來運算通過孔口的氣 體流量Qc，並將與設定流量Qs之間的差異Qy，作爲驅 動用訊號而往控制閥輸出；且將壓力式流量控制裝置設爲 使孔口上游側壓力Pi和下游側壓力P2的比P"P2保持在大 約2倍以上的狀態來使用；並且，使前述一台的壓力式流 量控制裝置，成爲控制供給至腔室內的最大流量之至多 1 0%爲止的氣體流量區域的裝置；其餘的壓力式流量控制 裝置則成爲控制剩餘的氣體流量區域之裝置，另外，控制 上述壓力式流量控制裝置之動作的上述控制裝置，係具備 :輸入設定部，用於設定對腔室供給之氣體流量；及訊號 轉換部，用於將上述輸入設定部之輸入値轉換爲對各壓力 1296744 (2) 式流量控制裝置之控制訊號；藉由上述訊號轉換部發出之 控制訊號，使複數台壓力式流量控制裝置從控制流量區域 小的壓力式流量控制裝置開始，依序地動作之同時，在上 述輸入設定部設置往分擔各流量區域之壓力式流量控制裝 置發出訊號之控制訊號的上升率設定機構，構成爲在從前 述控制訊號的發訊開始，規定的時間經過後，該壓力式流 量控制裝置供給設定流量之氣體流量，而能夠在寬廣的流 量區域，進行高精度的流量控制。 2 .如申請專利範圍第1項所述的腔室之氣體供給裝置 ，其中使並聯狀地連接之壓力式流量控制裝置爲2台，其 中一台爲控制小流量區域的小流量用壓力式流量控制裝置 ，另一台則爲控制大流量區域的大流量用壓力式流量控制 裝置。 3 .如申請專利範圍第1項所述的腔室之氣體供給裝置 ，其中使並聯狀地連接之壓力式流量控制裝置爲2台，且 使小流量用壓力式流量控制裝置的流量控制區域爲最大流 量的0.1%〜10% ;又，使大流量用壓力式流量控制裝置的 流量控制區域爲最大流量的10°/。〜100%。 \/4. 一種腔室之內壓控制方法，其特徵爲：針對由具 備壓力式流量控制裝置之氣體供給裝置，而被供給氣體， 並藉由真空泵而通過具備氣導閥之真空排氣管路，使其內 部連續地減壓之腔室；首先，使前述真空泵連續地運轉， 並從氣體供給裝置供給所要求的氣體，分別求出在使前述 氣導閥開度最大時和開度最小時的氣體流量和腔室內壓之 -2- 1296744 (3) 間的關係；接著，根據這些腔室和氣體供給量之間的關係 ，決定在前述具備真空排氣系統之腔室中的往腔室之氣體 供給流量和腔室內壓的控制範圍，並藉由將從前述氣體供 給裝置供給中的氣體流量，調整成對應由該氣體供給流量 和腔室內壓之間的關係線圖所求出之應該設定的內壓之氣 體供給流量，構成將腔室內壓保持在所要求的設定壓力。 5 ·如申請專利範圍第4項所述的腔室之內壓控制方法 ，其中藉由調整真空排氣系統的氣導閥的開度和從氣體供 給裝置來的供給氣體流量兩者，使得可以將腔室內壓保持 在設定壓力。 6 ·如申請專利範圍第4項所述的腔室之內壓控制方法 ，其中針對使氣體供給裝置，由並聯狀地連接之複數台的 壓力式流量控制裝置、及控制前述複數台的壓力式流量控 制裝置之動作的控制裝置所構成，並將所要求的氣體一邊 控制流量一邊供給至藉由真空泵而被排氣的腔室內之形態 的腔室之氣體供給裝置，使前述壓力式流量控制裝置，由 孔口、孔口上游側的壓力檢測器、設在壓力檢測器的上游 側之控制閥、及運算控制部所形成；該運算控制部係根據 壓力檢測器的檢測壓力Pi，利用Qc^KPi (但是K爲常數） 來運算通過孔口的氣體流量Qc，並將與設定流量Qs之間 的差異Qy，作爲驅動用訊號而往控制閥輸出；且將壓力 式流量控制裝置，作成使孔口上游側壓力P i和下游側壓 力P2的比Ρ"Ρ2保持在大約2倍以上的狀態來使用；並且， 使前述一台的壓力式流量控制裝置，成爲控制供給至腔室 -3- 1296744 (4) 內的最大流量之至多10%爲止的氣體流量區域的裝置；其 餘的壓力式流量控制裝置則成爲控制剩餘的氣體流量區域 之裝置； 進而，將前述控制裝置，作成具備設定腔室之供給的 氣體流量之輸入設定部、將該輸入設定部之輸入値轉換成 各壓力式流量控制裝置的控制訊號之訊號轉換部之構成； 而藉由從訊號轉換部往各壓力式流量控制裝置發出控制訊 號， 作成在寬廣的流量區域進行高精度的流量控制之氣體 供給裝置。