JP2004005308A

JP2004005308A - 流量制御装置を備えたガス供給設備からのチャンバーへのガス分流供給方法。

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Publication number: JP2004005308A
Application number: JP2002161086A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Sugiyama; 杉山　一彦; Shinichi Ikeda; 池田　信一; Koji Nishino; 西野　功二; Ryosuke Doi; 土肥　亮介; Toyomi Uenoyama; 上野山　豊己
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Fujikin Inc
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Fujikin Inc
Priority date: 2002-06-03
Filing date: 2002-06-03
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2022-06-03
Also published as: EP1521154A1; TW200307863A; TW565756B; KR100556195B1; US20050005994A1; IL160393A0; WO2003102707A1; IL160393A; CN1543596A; CA2457986A1; US7059363B2; JP3856730B2; KR20040024869A; CN100426169C

Abstract

【課題】流量制御装置を備えたガス供給設備から所定流量Ｑの処理用ガスを正確且つ迅速に、所望の流量比Ｑ_１／Ｑ_２でもってチャンバー内へ分流供給できるようにする。
【解決手段】複数の分岐供給ラインＧＬ_１、ＧＬ_２に圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２を介設すると共に、流量の大きい方の圧力式分流量制御器のコントロールバルブＣＶの開度を全開とする分流量制御盤ＦＲＣからの初期流量設定信号により、前記両分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の開度制御を開始し、前記コントロールバルブＣＶの下流側圧力Ｐ_３′、Ｐ_３″を夫々調整することによりシャワープレート３、４に設けたオリフィス孔３ａ、４ａを通して、式Ｑ_１＝Ｃ_１Ｐ_３′及びＱ_２＝Ｃ_２Ｐ_３″（但し、Ｃ_１、Ｃ_２はオリフィス孔の断面積やオリフィス孔上流側のガス温度により決まる定数）により表わされる所望の分流量Ｑ_１、Ｑ_２でもって前記チャンバーＣ内へ総量Ｑ＝Ｑ_１＋Ｑ_２のガスを分流供給する。
【選択図】　　　図１

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】流量制御装置を備えたガス供給設備１から所定流量ＱのガスＧを複数の分岐供給ラインＧＬ_１、ＧＬ_２及びその端末に固定したシャワープレート３、４を通して、チャンバーＣ内へ所定の流量比Ｑ_１／Ｑ_２でもって分流供給する方法であって、前記複数の分岐供給ラインＧＬ_１、ＧＬ_２に圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２を介設すると共に、供給流量の大きい方の圧力式分流量制御器のコントロールバルブＣＶの開度を全開とする分流量制御盤ＦＲＣからの初期流量設定信号により、前記両分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の開度制御を開始し、前記コントロールバルブＣＶの下流側圧力Ｐ_３′、Ｐ_３″を夫々調整することによりシャワープレート３、４に設けたオリフィス孔３ａ、４ａを通して、式Ｑ_１＝Ｃ_１Ｐ_３′及びＱ_２＝Ｃ_２Ｐ_３″（但しＣ_１、Ｃ_２はオリフィス孔の断面積やオリフィス上流側のガス温度により決まる定数）により表わされる所望の分流量Ｑ_１、Ｑ_２でもって前記チャンバーＣ内へ総量Ｑ＝Ｑ_１＋Ｑ_２のガスを分流供給することを特徴とする流量制御装置を備えたガス供給設備からのチャンバーへのガス分流供給方法。
【請求項２】ＣＰＵを備えた分流量制御盤ＦＲＣに起動・停止信号入力端子Ｔ_２、初期流量設定比信号入力端子Ｔ_３、シャワープレートの組合せ識別信号入力端子Ｔ_４、各圧力式分流制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の制御流量信号出力端子Ｔ_７１・Ｔ_７２、各圧力式分流制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の流量設定入力信号と制御流量出力信号との偏差により信号を発信する入・出力異常警報出力端子Ｔ_９１、Ｔ_９２を設けると共に、前記シャワープレート３、４の複数の組合せについて、各シャワープレート３、４を流量比Ｑ_１／Ｑ_２でもって総量Ｑ＝Ｑ_１＋Ｑ_２のガスＧが流通する際の各圧力式分流制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２のコントロールバルブＣＶの下流側圧力Ｐ_３′、Ｐ_３″を、前記Ｑ_１＝Ｃ_１Ｐ_３′及びＱ_２＝Ｃ_２Ｐ_３″の演算式によって複数の総流量Ｑについて流量比Ｑ_１／Ｑ_２をパラメータとして算出し、供給流量の大きい方の圧力式分流量制御器ＦＶ_１への初期流量設定信号をコントロールバルブ全開時の入力信号電圧Ｖ_０とするとともに、他方の圧力式分流量制御器ＦＶ_２の初期流量設定信号を前記Ｐ_３″／Ｐ_３′×Ｖ_０とし、次に、各シャワープレート３、４の組合せの識別信号を前記入力端子４へ、また前記両圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２への初期流量設定信号の比Ｐ_３′／Ｐ_３″を初期流量比設定信号入力端子Ｔ_３へ夫々入力したあと、両圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の各コントロールバルブＣＶを全開状態にした状態でガス供給設備１からのガス供給流量Ｑを所望流量に設定し、次に、前記起動（スタート）信号入力端子Ｔ_２へ起動信号を入力し（ステップ５）、起動信号の入力が確認される（ステップ６）と、前記シャワープレートの組合せ識別信号及び前記初期流量設定比信号の存否を確認し（ステップ７）、その後前記初期流量設定比信号から求めた両圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の初期流量設定信号Ｖ_０、Ｖ_０×Ｐ_３″／Ｐ_３′をステップ的に同比率で増加させ（ステップ８、１０）、その時の流量設定入力信号と制御流量出力信号との偏差をチェックし（ステップ９）、前記入・出力偏差が設定範囲内になれば、各分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２への流量設定信号を入・出力偏差が設定範囲内になる一段前のステップ変化時の流量設定信号の値に戻し（ステップ１１）、引き続き各分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２への流量設定信号を同比率でランプ変化させる（ステップ１３、１４）と共に入・出力信号の偏差を連続的にチェックし（ステップ１５）、ランプ変化時の入・出力信号の偏差が設定範囲内になれば、その時の流量設定信号を各分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２への流量設定信号として固定・保持し（ステップ１６）、当該各流量設定信号の下でガスＧの分流供給をするようにした請求項１に記載の流量制御装置を備えたガス供給設備からのチャンバーへのガス分流供給方法。
【請求項３】流量設定信号のステップ変化を、初期流量設定値（１００％）から０．５秒毎に５０％、３０％、２０％、１０％及び５％の順にステップ的に両流量設定信号を同比率で増加させるものとした請求項２に記載の流量制御装置を備えたガス供給設備からのチャンバーへのガス分流供給方法。
【請求項４】流量設定信号のランプ変化を、０．５秒間に両流量設定信号の１０％を同比率で増加させるものとした請求項２に記載の流量制御装置を備えたガス供給設備からのチャンバーへのガスの分流供給方法。
【請求項５】入・出力の偏差がある一定時間以上連続して無くなれば、その時の各流量設定信号を各分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の流量設定信号として固定・保持するようにした請求項２に記載の流量制御装置を備えたガス供給設備からのチャンバーへのガス分流供給方法。
【請求項６】チャンバーＣの内圧を５〜３０Ｔｏｒｒに、圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の下流側のガス圧を１００Ｔｏｒｒ以下に、総流量Ｑを１００ｓｃｃｍ〜１６００ｓｃｃｍに、分流流量比Ｑ_１／Ｑ_２を１／４、１／２、１／１、２／１、３／１及び４／１とするようにした請求項１又は請求項２に記載の流量制御装置を備えたガス供給設備からのチャンバーへのガス分流供給方法。
【請求項７】分流流量Ｑ_１又はＱ_２の大きい方の圧力式分流量制御器ＦＶ_１又はＦＶ_２の初期流量設定信号をそのコントロールバルブＣＶを全開にするときの電圧入力とすると共に、当該コントロールバルブＣＶの全開時の制御電圧入力を０ｖに、また制御電圧範囲を０〜５ｖとするようにした請求項１又は請求項２に記載の流量制御装置を備えたガス供給設備からのチャンバーへのガス分流供給方法。
【請求項８】分流量制御盤ＦＲＣの各端子の入・出力信号をシリアル通信による入・出力信号とするようにした請求項２に記載の流量制御装置を備えたガス供給設備からのチャンバーへのガス分流供給方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体製造装置等に於いて使用されるものであり、圧力式流量制御装置を備えたガス供給設備からチャンバーへガスを自動分流供給する方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
半導体製造装置のチャンバーへ供給するガスの流量制御には、所謂圧力式流量制御装置が広く利用されている。
図７はシリコン酸化膜を形成するためのチャンバーＣへ圧力式流量制御装置ＦＣＳを用いて処理用ガスＧを供給する場合の一例を示すものであり、真空ポンプＶｐにより減圧されたチャンバーＣ内へ圧力式流量制御装置ＦＣＳを通して所定流量Ｑの処理用ガスＧが供給され、ガス放出器Ｄを通して支持装置Ｉ上のウエハーＨへ流量Ｑの処理用ガスＧが放出されている。
【０００３】
一方、前記圧力式流量制御装置ＦＣＳは、「臨界膨脹圧力条件Ｐ_１＞約２×Ｐ_２が保持されているとき、オリフィスＬを流通するガス流量Ｑは、オリフィス上流側のガス圧力Ｐ_１のみによって決まり、Ｑ＝ＣＰ_１（ＣはオリフィスＬの口径やガス温度により決まる定数）なる関係式で表わされる。」ことを利用するものであり、コントロールバルブＣＶにより前記圧力Ｐ_１を調整することにより、オリフィス下流側の流量Ｑを所望の設定値に保持するようにしている。
尚、図７に於いてＰ_０は処理用ガスＧの供給圧力、Ｐ_Ｍは圧力計、Ｆはフィルタ、ＣＰＵは演算ユニット、Ｑｓは流量設定の入力信号、Ｑｅは制御流量の出力信号である。
また、圧力式流量制御装置そのものは特開平８−３３８５４６号や特開平１１−６３２６５号等により公知であるため、ここではその詳細な説明は省略する。
【０００４】
上記圧力式流量制御装置ＦＣＳでは、前述の通りオリフィス上流側のガス圧力Ｐ_１とオリフィス下流側のガス圧力Ｐ_２とが前記臨界膨脹圧力条件の枠内にあることが必須条件となっており、例えばオリフィス上流側のガス圧力Ｐ_１に比較してオリフィス下流側のガス圧力Ｐ_２の上昇が大きいと、臨界膨脹圧力条件が崩れて流量制御が不能になると云う難点がある。
また、オリフィス下流側の圧力Ｐ_２が上昇し、Ｐ_１／Ｐ_２が前記臨界膨脹圧力条件の限界値に近づいてくると、現実には流量制御精度が低下する。そのため、オリフィス下流側の圧力Ｐ_２が上昇すると、使用可能な流量制御範囲が制約されると云う難点がある。
【０００５】
このように、圧力式流量制御装置によるガス流量の制御には、オリフィスＬの下流側の圧力Ｐ_２が上昇したときに様々な問題を生ずると云う難点があるものの、当該圧力式流量制御装置ＦＣＳを用いたチャンバーへのガス供給方法は、高精度なガス流量制御を簡単に行なえるうえ、ガス供給源に高精度な圧力調整装置を別に設ける必要が無いためガス供給設備費の大幅な引下げが可能となり、優れた実用的効用を有するものである。
【０００６】
一方、近年半導体製造に用いるシリコンウエハの外径が大きくなりつつあり、例えばウエハーＨの外径が３００ｍｍφになれば、ウエハーの中心部（センター部分）と外周縁部（エッジ部分）への処理ガスの供給量を夫々個別に調整する必要が生じてくる。
これに対応する方策として、前記センター部分への処理ガスの供給とエッジ部分への処理ガスの供給を図８に示すように夫々別個の供給ラインＧＬ_１、ＧＬ_２を用いて行なうようにすれば、圧力式流量制御装置ＦＣＳを用いたガス供給ラインＧＬ_１、ＧＬ_２であってもガス供給源Ｓから所定の流量Ｑ_１、Ｑ_２でもって処理ガスＧを問題なく供給することが出来る。
【０００７】
しかし、一基のチャンバーＣに対して、夫々独立した圧力式流量制御装置ＦＣＳ_１、ＦＣＳ_２を有するガス供給ラインＧＬ_１、ＧＬ_２を用いてガスの供給を行なうことは、半導体製造設備の大形化や設備費の高騰を招くだけでなく、メンテナンス等にも手数が掛かることになり、好ましい方策でない。
【０００８】
そのため、図９に示すように、一基の圧力式流量制御装置ＦＣＳから二系統のガス供給ラインＧＬ_１、ＧＬ_２を分岐させ、各ガス供給ラインＧＬ_１、ＧＬ_２に設けた流量制御弁Ｖ_１、Ｖ_２を調整することにより、各ガス供給ラインＧＬ_１、ＧＬ_２の流量Ｑ_１、Ｑ_２を制御するようにした方式が望ましいことになる。
【０００９】
而して、現在汎用されているガス供給設備の圧力式流量制御装置ＦＣＳには、一般にオリフィス下流側圧力Ｐ_２が０〜１００Ｔｏｒｒの範囲で最適状態の使用が可能な流量制御特性のものが多く使用されている。そのため、これ等の圧力式流量制御装置ＦＣＳに於いては、前述したようにオリフィス下流側圧力Ｐ_２が約１００Ｔｏｒｒを超えると、流量制御精度の点から流量制御範囲が大幅に制限されることになる。
【００１０】
例えば、いま図９に於いて、流量Ｑ＝３００ＳＣＣＭの処理ガスＧを供給ラインＧＬ_１及び供給ラインＧＬ_２を通してＱ_１＝１３０ＳＣＣＭ、Ｑ_２＝１７０ＳＣＣＭの流量でチャンバーＣへ供給するとする。もしも、ガス供給設備が圧力式流量制御装置ＦＣＳを用いないガス供給設備であれば、先ず両制御弁Ｖ_１、Ｖ_２を閉にし、次に流量制御装置の処理ガス流量をＱ＝３００ＳＣＣＭに設定したあと、制御弁Ｖ_１、Ｖ_２の開度を調整して、自動的又は流量計（図示省略）を参照しつつ各流量Ｑ_１、Ｑ_２を設定値に調整する方法を採用することができる。
【００１１】
しかし、ガス供給設備の流量制御装置に、図９のように圧力式流量制御装置ＦＣＳが用いられている場合には、両制御弁Ｖ_１、Ｖ_２を全閉にした状態で先ず圧力式流量制御装置ＦＣＳの流量Ｑ（３００ＳＣＣＭ）を設定し、その後、両制御弁Ｖ_１、Ｖ_２の開度を調整して各分岐供給ラインＧＬ_１、ＧＬ_２の流量Ｑ_１（１３０ＳＣＣＭ）及びＱ_２（１７０ＳＣＣＭ）を高精度でもって迅速に調整することは困難である。
何故なら、両制御弁Ｖ_１、Ｖ_２の開度が低いときには両制御弁Ｖ_１、Ｖ_２の上流側圧力Ｐ_２が上昇し、Ｐ_１／Ｐ_２の値が前記圧力式流量制御装置ＦＣＳの限界値から外れる可能性があり、その結果、圧力式流量制御装置ＦＣＳによる制御流量Ｑそのものが、設定流量（Ｑ＝３００ＳＣＣＭ）から大きく異なる流量値となるからである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従前の圧力式流量制御装置ＦＣＳを備えたガス供給設備からのチャンバーＣへのガスの分流供給方法に於いて、圧力式流量制御装置ＦＣＳにより調整された一定流量ＱのガスＧを、所定の流量Ｑ_１、Ｑ_２でもって分岐供給ラインＧＬ_１、ＧＬ_２へ分流させる場合に生ずる上述の如き問題、即ち単に各分岐供給ラインＧＬ_１、ＧＬ_２に介設した流量制御弁Ｖ_１、Ｖ_２を全閉（又は深か絞り）状態から順次開放して行くと云う制御方法では、圧力式流量制御装置ＦＣＳによる制御流量Ｑそのものが設定値から大きく外れた流量となる可能性があり、流量Ｑのみならず流量Ｑ_１、Ｑ_２の調整も著しく困難になるうえ、万一うまく調整できたとしても、流量制御精度が低かったり、或いは流量制御に時間が掛かり過ぎると云う問題を解決せんとするものであり、圧力式流量制御装置ＦＣＳを備えたガス供給装置からのガスの分流供給であっても、高精度で迅速に、所定流量Ｑのガスを任意の流量比Ｑ_１／Ｑ_２でもって分岐供給できるようにした、圧力式流量制御装置を備えたガス供給設備からのチャンバーへのガス分流供給方法を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本願発明者等は上記課題を解決するため、従前のこの種ガス供給設備からのガスの分流供給制御に於ける常とう手段、即ち分岐ラインに介設した各流量制御弁Ｖ_１、Ｖ_２を全閉又は深か絞り状態から順次開放して行くと云う方策から発想を全く転換し、両方の流量制御弁Ｖ_１、Ｖ_２を全開又は全開に近い状態としたところから両流量制御弁Ｖ_１、Ｖ_２を閉鎖方向へ向けて段階的に開度制御することにより、圧力式流量制御装置ＦＣＳによって総流量Ｑを高精度で流量制御しつつ、各分岐供給ラインＧＬ_１、ＧＬ_２の流量Ｑ_１、Ｑ_２を迅速且つ高精度で所望の流量比Ｑ_１／Ｑ_２に調整することを着想すると共に、この着想に基づいて多数のガス分流試験を実施した。
【００１４】
本願発明は上記着想及び分流試験の結果を基にして創作されたものであり、請求項１の発明は、流量供給装置を備えたガス供給設備１から所定流量ＱのガスＧを複数の分岐供給ラインＧＬ_１、ＧＬ_２及びその端末に固定したシャワープレート３、４を通して、減圧されたチャンバーＣ内へ所定の流量比Ｑ_１／Ｑ_２でもって分流供給する方法であって、前記複数の分岐供給ラインＧＬ_１、ＧＬ_２に圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２を介設すると共に、流量の大きい方の圧力式分流量制御器のコントロールバルブＣＶの開度を全開とする分流量制御盤ＦＲＣからの初期流量設定制御信号により、前記両分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の開度制御を開始し、前記コントロールバルブＣＶの下流側圧力Ｐ_３′、Ｐ_３″を夫々調整することによりシャワープレート３、４に設けたオリフィス孔３ａ、４ａを通して、式Ｑ_１＝Ｃ_１Ｐ_３′及びＱ_２＝Ｃ_２Ｐ_３″（但しＣ_１、Ｃ_２はオリフィス孔の断面積やオリフィス上流側のガス温度により決まる定数）により表わされる所望の分流量Ｑ_１、Ｑ_２でもって前記チャンバーＣ内へ総量Ｑ＝Ｑ_１＋Ｑ_２のガスを分流供給することを発明の基本構成とするものである。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１の発明に於いて、ＣＰＵを備えた分流量制御盤ＦＲＣに起動・停止信号入力端子Ｔ_２、初期流量設定比信号入力端子Ｔ_３、シャワープレートの組合せ識別信号入力端子Ｔ_４、各圧力式分流制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の制御流量信号出力端子Ｔ_７１・Ｔ_７２、各圧力式分流制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の流量設定入力信号と制御流量出力信号との偏差により信号を発信する入・出力異常警報出力端子Ｔ_９１、Ｔ_９２を設けると共に、前記シャワープレート３、４の複数の組合せについて、各シャワープレート３、４を流量比Ｑ_１／Ｑでもって総量Ｑ＝Ｑ_１＋Ｑ_２のガスＧが流通する際の各圧力式分流制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２のコントロールバルブＣＶの下流側圧力Ｐ_３′、Ｐ_３″を、前記Ｑ_１＝Ｃ_１Ｐ_３′及びＱ_２＝Ｃ_２Ｐ_３″の演算式によって複数の総流量Ｑについて流量比Ｑ_１／Ｑ_２をパラメータとして算出し、流量の大きい方の圧力式分流量制御器ＦＶ_１への初期流量設定信号をコントロールバルブ全開時の入力信号電圧Ｖ_０とするとともに、他方の圧力式分流量制御器ＦＶ_２の初期流量設定信号を前記Ｐ_３″／Ｐ_３′×Ｖ_０とし、次に、各シャワープレート３、４の組合せの識別信号を前記入力端子４へ、また前記両圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２への初期流量設定信号の比Ｐ_３′／Ｐ_３″を初期流量比設定信号入力端子Ｔ_３へ夫々入力したあと、両圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の各コントロールバルブＣＶを全開状態にした状態でガス供給設備１からのガス供給流量Ｑを所望流量に設定し、次に、前記起動（スタート）信号入力端子Ｔ_２へ起動信号を入力し（ステップ５）、起動信号の入力が確認される（ステップ６）と、前記シャワープレートの組合せ識別信号及び前記初期流量設定比信号の存否を確認し（ステップ７）、その後前記初期流量設定比信号から求めた両圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の初期流量設定信号Ｖ_０、Ｖ_０×Ｐ_３″／Ｐ_３′をステップ的に同比率で増加させ（ステップ８、１０）、その時の流量設定入力信号と制御流量出力信号との偏差をチェックし（ステップ９）、前記入・出力偏差が設定範囲内になれば、各分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２への流量設定信号を入・出力偏差が設定範囲内になる一段前のステップ変化時の流量設定信号の値に戻し（ステップ１１）、引き続き各分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２への流量設定信号を同比率でランプ変化させる（ステップ１３、１４）と共に入・出力信号の偏差を連続的にチェックし（ステップ１５）、ランプ変化時の入・出力信号の偏差が設定範囲内になれば、その時の流量設定信号を各分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２への流量設定信号として固定・保持し（ステップ１６）、当該各流量設定信号の下でガスＧの分流供給をするようにしたものである。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項２の発明に於いて、流量設定信号のステップ変化を、初期流量設定値（１００％）から０．５秒毎に５０％、３０％、２０％、１０％及び５％の順にステップ的に両流量設定信号を同比率で増加させるものとしたものである。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項２の発明に於いて流量設定信号のランプ変化を、０．５秒間に両流量設定信号の１０％を同比率で増加させるものとしたものである。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項２の発明に於いて、入・出力の偏差がある一定時間以上連続して無くなれば、その時の各流量設定信号を各分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の流量設定信号として固定・保持するようにしたものである。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項１又は請求項２の発明に於いて、圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の下流側のガス圧を１００Ｔｏｒｒ以下に、総流量Ｑを１００ｓｃｃｍ〜１６００ｓｃｃｍに、分流流量比Ｑ_１／Ｑ_２を１／４、１／２、１／１、２／１、３／１及び４／１とするようにしたものである。
【００２０】
請求項７の発明は、請求項１又は請求項２の発明に於いて、分流流量Ｑ_１又はＱ_２の大きい方の圧力式分流量制御器ＦＶ_１又はＦＶ_２の初期流量設定信号をそのコントロールバルブＣＶを全開にするときの電圧入力とすると共に、当該コントロールバルブＣＶの全開時の制御電圧入力を０ｖに、また制御電圧範囲を０〜５ｖとするようにしたものである。
また、請求項８の発明は、請求項２の発明に於いて、分流量制御盤ＦＲＣの各端子の入・出力信号をシリアル通信による入・出力信号とするようにしたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明に係る圧力式流量制御装置を備えたガス供給設備からのチャンバーへのガス分流供給方法を説明する全体系統図である。
図１に於いて、１はガス供給設備であり、処理用ガスＧの供給源Ｓとガス元弁Ｖ_０と圧力式流量制御装置ＦＣＳ等から形成されている。
また、２は分流量制御装置であり、圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２及び分流量制御盤ＦＲＣ等から形成されている。
【００２２】
更に、図１に於いて、Ｃはチャンバー、Ｄはガス放出器、Ｄｃはセンター部用ガス放出器、Ｄｅはエッジ部用ガス放出器、ＧＬ_１はセンター部用分岐供給ライン、ＧＬ_２はエッジ部用分岐供給ライン、Ｑは総ガス流量、Ｑ_１・Ｑ_２は分流量、Ｐ_２は圧力式流量制御装置ＦＣＳのオリフィス下流側の圧力、Ｐ_３′・Ｐ_３″は圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の出口側の圧力、Ｐ_３はチャンバーＣ内の圧力、３はセンター部用ガス放出器Ｄｃのシャワープレート、３ａはシャワープレートに設けたオリフィス孔、４はエッジ部用ガス放出器Ｄｅのシャワープレート、４ａはシャワープレートに設けたオリフィス孔である。
【００２３】
加えて、図１に於いてＥＬ_１・ＥＬ_２は分流量制御盤ＦＲＣと圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２との信号接続ライン、Ｔ_１は電源入力端子、Ｔ_２は起動・停止信号入力端子、Ｔ_３は初期の流量比設定信号の入力端子、Ｔ_４はオリフィスプレートの組み合せ識別信号の入力端子、Ｔ_５は自動零点調整用信号の入力端子、Ｔ_６１、Ｔ_６２は自動零点設定エラー信号の出力端子、Ｔ_７１・Ｔ_７２は制御流量信号の出力端子（Ｐ_３′・Ｐ_３″相当の出力電圧）、Ｔ_８１・Ｔ_８２は流量設定信号の入力端子、Ｔ_９１・Ｔ_９２は入・出力異常警報の出力端子である。
【００２４】
前記ガス供給設備１は、処理用ガス供給源（供給圧力２５０ＫＰａＧ以上）Ｓ及び前記図７に示した複数の圧力式流量制御装置ＦＣＳ等から形成されており、圧力式流量制御装置ＦＣＳの制御装置（ＣＰＵ）へ所定の流量設定信号Ｑｓを入力することにより、コントロールバルブＣＶによってオリフィスＬの上流側圧力Ｐ_１が調整され、オリフィス下流側の流量Ｑが自動的に設定流量Ｑｓに調整される。
また、制御装置（ＣＰＵ）からは、調整された流量に対応する制御流量出力信号Ｑｅが出力され、万一、流量設定入力信号Ｑｓと前記制御流量出力信号Ｑｃとの間の偏差が規定時間を越えて設定値をオーバーすれば、図７には図示されていないが、後述するようにＣＰＵから入・出力偏差異常信号が発信される。
【００２５】
前記分流量制御装置２は、複数の圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２と、これ等を制御する分流量制御盤ＦＲＣと、各圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２に接続されたオリフィスプレート３、４等から形成されている。
尚、図１の実施形態では圧力式分流量制御器を２台としているが、これを２台以上としてもよいことは勿論であり、この場合にはオリフィスプレートの方も当然２枚以上或いは２個所以上の供給口となる。
【００２６】
又、前記圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２は前記図７に示した圧力式流量制御装置ＦＣＳの基本構成に於けるオリフィスプレートＬを取り除き、その代替としてセンター部用オリフィスプレート３（又はエッジ用オリフィスプレート４）のオリフィス孔３ａ（又は４ａ）を活用するようにしたものである。
即ち、当該圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２は図２に示すような構成になっており、本実施態様に於いてはコントロールバルブＣＶとして電磁弁駆動型のメタルダイヤフラムバルブが使用されており、流量Ｑ_１、Ｑ_２が大流量の場合でも容易に対応できるようにしている。
【００２７】
尚、上記圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の作動は、流量制御装置ＦＣＳの場合と全く同一であり、図２に於いてチャンバーＣ内の圧力Ｐ_３とセンター部用オリフィスプレート３のオリフィス孔３ａより上流側の圧力Ｐ_３′との間にＰ_３′＞２Ｐ_３の関係が保持されていれば、コントロールバルブＣＶによって圧力Ｐ_３′を調整することにより、Ｑ_１＝ＣＰ_３′によって分流流量Ｑ_１が制御されることになる。尚、Ｃはオリフィス孔３ａの断面積やその形態、ガス温度等から決まる定数である。
【００２８】
図２を参照して、前記分流量制御盤ＦＲＣは、電源入力端子Ｔ_１、起動・停止（両ＦＶ_１、ＦＶ_２のコントロールバルブＣＶを全開にする）信号の入力端子Ｔ_２、初期の流量設定比信号入力端子Ｔ_３、後述するシャワープレートの組合せ識別番号の入力端子Ｔ_４、自動零点調整信号の入力端子Ｔ_５、自動零点調整エラー信号の出力端子Ｔ_６１・Ｔ_６２、制御流量信号の出力端子Ｔ_７１・Ｔ_７２、設定流量信号Ｑ_１、Ｑ_２の入力端子Ｔ_８１・Ｔ_８２、入・出力異常警報の出力端子Ｔ_９１・Ｔ_９２等が設けられており、信号接続ラインＥＬ_１、ＥＬ_２を介して各圧力式流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２と接続されている。
【００２９】
即ち、前記入力端子Ｔ_２へ起動信号が入力されると、各圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２は予かじめ設定された初期の設定流量比によって作動する（即ち、後述するように分流量Ｑ_１、Ｑ_２の大きい方の分流量制御器のコントロールバルブＣＶが全開に、他方の分流量制御器のコントロールバルブＣＶの開度が全開×予かじめ計算された１以下の係数に夫々調整される。）
また、入力端子Ｔ_２の停止信号が入力されると、両圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２のコントロールバルブＣＶは全開状態となる。
更に、前記入力端子Ｔ_２へ起動信号が入力される前に、一般には自動零点調整信号入力端子Ｔ_５へ零点調整信号が入力され、両圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の自動零点調整が行なわれる。当該自動零点調整が規定通り実施されない場合には、自動零点調整エラー信号出力端子Ｔ_６１・Ｔ_６２へ警報が出力される。
【００３０】
前記初期流量比設定信号入力端子Ｔ_３へは、各分岐供給ラインＧＬ_１、ＧＬ_２への供給流量比Ｑ_１／Ｑ_２を基にして、後述する表１に記載の各数値を用いて演算した初期流量比設定信号が入力される。
尚、本実施形態では、前記流量比Ｑ_１／Ｑ_２は１／１、１／２、１／３、１／４、２／１、３／１及び４／１の何れかに設定可能であり、これを基にして演算した初期流量比設定信号が４Ｂｉｔのディジタル信号の型で入力端子Ｔ_３へ入力される。尚、流量比Ｑ_１／Ｑ_２と初期流量設定比信号とが同一の値でないことは、勿論である。
また、前記表１に記載の各数値は、後述するように、各分岐ガス供給ラインの末端に接続されるシャワープレート３、４のオリフィス孔３ａ・４ａの口径やその数から、前記所定の流量Ｑ_１、Ｑ_２のガスＧを放出させるのに必要とするオリフィス孔３ａ・４ａの上流側の制御圧力Ｐ_３′、Ｐ_３″を演算し、その演算した必要とする各上流側制御圧力Ｐ_３′とＰ_３″との比Ｐ_３″／Ｐ_３′を示すものである。
【００３１】
前記端子Ｔ_４へは各ガス放出器Ｄｃ、Ｄｅのシャワープレート（オリフィスプレート）３、４の組合せを識別表示する信号が入力される。即ち、本実施形態では、前記センター部用シャワープレート３として４２０個のオリフィス孔３ａを有するものと、４８０個のオリフィス孔３ａを有するものの二種類が用意されている。同様にエッジ部用シャワープレート４としてオリフィス孔４ａが３６０個のものと４７６個のものが二種類用意されている。
【００３２】
前記シャワープレート３、４の組合せとしては４２０個のオリフィス孔３ａを有するシャワープレート３と３６０個のオリフィス孔４ａを有するシャワープレート４との組合せ（以下パターン１と呼ぶ）及び４８０個のオリフィス孔３ａを有するシャワープレート３と４７６個のオリフィス孔４ａを有するシャワープレート４との組合せ（以下パターン２と呼ぶ）の二種類が予かじめ決められており、前記パターン１及びパターン２を表示する２Ｂｉｔのディジタル信号が前記端子４へ入力される。
【００３３】
前記制御流量出力信号端子Ｔ_７１・Ｔ_７２は、作動中の両圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の制御流量（実流量）Ｑ_１、Ｑ_２を表示するための出力端子であり、制御流量（実流量）Ｑ_１、Ｑ_２が電圧出力（０〜５ｖ）の型で出力される。
【００３４】
前記流量設定信号入力端子Ｔ_８１・Ｔ_８２は、各分岐供給ラインＧＬ_１、ＧＬ_２へ供給する流量Ｑ_１、Ｑ_２に対応する０〜５ｖの電圧信号の入力端子である。
尚、上流側の圧力式流量制御装置ＦＣＳで総流量Ｑが設定され、且つ端子Ｔ_３へ流量比Ｑ_１／Ｑを基にして演算した初期流量設定比信号が入力されるため、各分流量Ｑ_１、Ｑ_２の流量設定信号の大きさは内部のＣＰＵで自動的に演算することが出来る。その結果、前記入力端子Ｔ_８１・Ｔ_８２への流量Ｑ_１、Ｑ_２の流量設定信号を予かじめ入力することは現実には不要となるが、万一上流側の圧力式流量制御装置ＦＣＳにより総流量Ｑを高精度で設定出来ない場合や処理用ガス供給源Ｓから直接に各圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２へガス供給を行なう場合に備え、各圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２に夫々流量Ｑ_１、Ｑ_２を単独で設定できる方がベターである。そのため、前記入力端子Ｔ_８１・Ｔ_８２を設ける方がより望ましい。
【００３５】
前記入・出力異常警報出力端子Ｔ_９１・Ｔ_９２は、流量Ｑ_１、Ｑ_２の設定流量信号と制御流量信号（実流量Ｑ_１、Ｑ_２）とを対比し、設定流量信号と実際の制御流量信号との間の偏差が所定時間経過後に於いても規定値以上の値であれば、異常信号が発せられる。
尚、上記実施形態に於いては、所定の大きさの入・出力信号を分流量制御盤ＦＲＣの各端子に直接入・出力するようにしているが、各端子の入・出力信号をシリアル通信による入・出力信号としてもよいことは勿論である。
【００３６】
尚、前記両圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２に於ける分流量の制御は、前述の通りコントロールバルブＣＶにより、その下流側圧力Ｐ_３′、Ｐ_３″を調整することにより行なわれており、本実施形態では、流量Ｑ_１、Ｑ_２の設定信号（０〜５ｖ）と制御圧力Ｐ_３（Ｔｏｒｒ）と実流量（制御流量）の出力信号（０〜５ｖ）との間に、図３の如き特性を備えた圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２が使用されている。
【００３７】
また、図４は、センター部用ガス放出器Ｄｃのシャワープレート３として内径０．２ｍｍφのオリフィス孔４２０個を有するもの及びエッジ部用ガス放出器Ｄｅのシャワープレート４として内径０．２ｍｍφのオリフィス孔３６０個を有するものを組み合せ使用した場合（パターン１）に於けるトータル流量（全流量）Ｑとセンター部用の圧力式分流量制御器ＦＶ_１の制御圧力（Ｐ_３′）とエッジ部用圧力式分流量制御器ＦＶ_２の制御圧力（Ｐ_３″）との関係を、流量比（Ｃ／Ｅ＝Ｑ_１／Ｑ_２）をパラメータにして計算した数値をグラフ表示したものであり、例えばＱ_１／Ｑ＝１でＱ＝１６００、１２００、８００、４００及び１００ＳＣＣＭとした場合、センター部側の制御圧力Ｐ_３′とエッジ部側の制御圧力Ｐ_３″との比Ｐ_３″／Ｐ_３′の平均値は０．９６１となる。
【００３８】
同様に、図５は、センター部用ガス放出器Ｄｃのシャワープレート３として内径０．２ｍｍφのオリフィス孔４８０個を有するもの及びエッジ部用ガス放出器Ｄｅシャワープレート４として内径０．２ｍｍφのオリフィス孔４ａを４７６個を有するものを組み合せ使用した場合（パターン２）に於ける図４と同一の計算値をグラフ表示したものであり、例えばＱ_１／Ｑ_２＝１でＱ＝１６００、１２００、８００、４００及び１００ＳＣＣＭの場合、センター部側の制御圧力Ｐ_３′とエッジ部側の制御圧力Ｐ_３″との比Ｐ_３″／Ｐ_３′の平均値は０．９９９となる。
【００３９】
尚、表１は、図４及び図５に表示したパターン１及びパターン２に於ける各流量比Ｑ_１／Ｑと、センター部側制御圧力Ｐ_３′とエッジ部側制御圧力Ｐ_３″の比（Ｐ_３″／Ｐ_１）との関係を示す計算値をまとめたものである。例えば図１に於いて、使用するシャワープレート３、４の組み合せをパターン１とし且つ流量比Ｑ_１／Ｑ_２を１とした場合にはセンター部用圧力式分流量制御器ＦＶ_１の制御圧力Ｐ_３′とエッジ部圧力式分流量制御器ＦＶ_２の制御圧力Ｐ_３″との比Ｐ_３″／Ｐ_３′は計算上０．９６１になることを示している。
また、ここでは、上記Ｑ、Ｑ_１／Ｑ_２及びＰ_３″／Ｐ_３′との関係を下記のコンダクタンスの計算式を用いて演算している。
即ち、管路に流れるガスの流量Ｑは、Ｑ＝Ｃ×（Ｐ_１−Ｐ_２）…▲１▼、Ｃ＝１８２×Ｄ^４×（Ｐ_１＋Ｐ_２）／２×１／Ｌ…▲２▼として表わされる。但し、Ｃはコンダクタンス（Ｌ／ｓｅｃ）、Ｄは配管径（ｃｍ）、Ｌは配管長さ（ｃｍ）、Ｐ_１は配管上流圧（Ｔｏｒｒ）、Ｐ_２は配管下流圧（Ｔｏｒｒ）、Ｑは流量（Ｔｏｒｒ・Ｌ／ｓｅｃ）である。
上記▲１▼及び▲２▼に於いて、Ｄとしてシャワープレートのオリフィス孔の外径を、Ｌとしてシャワープレートのオリフィス孔の長さを、下流側圧力Ｐ_２としてチャンバー内圧（Ｐ_３＝０．０１５Ｔｏｒｒ）を、流量Ｑとしてオリフィス孔１個当りの流量を夫々用いることにより、シャワープレートの上流側管路の内圧（Ｐ_３′及びＰ_３″）を演算したものである。
【００４０】
【表１】

【００４１】
以下、本願発明によるチャンバーへのガスの分流供給方法について説明する。図１及び図２を参照、分流量制御盤ＥＲＣの入力端子Ｔ_２へ起動信号が入力されていない場合には、両圧力式分流量制御器ＦＶ_１及びＦＶ_２のコントロールバルブＣＶは全開状態となっている。その結果、ガス供給源Ｓから、圧力式流量制御装置ＦＣＳにより流量Ｑに調整されて供給されて来た処理用ガスＧは、両分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２を通して、各シャワープレート３、４のノズル孔３ａ、３ｂの全面積比にほぼ対応した比率で流通する。
【００４２】
次に、前記総流量ＱのガスＧを所定の比率Ｑ_１／Ｑ_２（例えばＱ_１／Ｑ_２＝２／１）で分流供給するためには、先ず各分岐供給ラインＧＬ_１、ＧＬ_２の末端に接続されているガス放出器Ｄｃ、Ｄｅのシャワープレート３、４の組合せパターンの識別信号（パターン１）を入力端子Ｔ_４へ入力すると共に、所望の流量比Ｑ_１／Ｑ_２から、前記表１に基づいて初期の流量比設定信号を求め、これを入力端子Ｔ_３へ入力する。
即ち、シャワープレート３、４の組合せパターンがパターン１で且つ分流比Ｑ_１／Ｑ_２＝２／１の場合、センター側の圧力式分流量制御器ＦＶ_１への流量設定信号は表１から５−１．０００×５＝０Ｖとなり、またエッジ側の圧力式分流量制御器ＦＶ_２の初期流量設定信号入は表１から５−０．７３６×５＝１．３２Ｖとなる。従って、この場合には、初期流量設定比信号として、入力端子Ｔ_３へ０／１．３２が入力される。
【００４３】
尚、本実施形態では、予かじめ表１を用いて両圧力式分流量制御器へ入力する初期流量設定比を演算し、これを入力端子Ｔ_３へ入力するようにしているが、流量設定信号入力端子Ｔ_８１・Ｔ_８２を設けてこれに分流流量Ｑ_１、Ｑ_２を夫々入力すると共に、内部のＣＰＵに予かじめ表１のデータを記憶させておき、ＣＰＵ内で前記初期流量設定比０／１．３２を演算させるようにしてもよい。
また、分流供給の開始前に自動零点調整用信号を入力端子Ｔ_５へ加え、各圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の自動零点調整が行なわれることは勿論である。
【００４４】
図６を参照して、スタート（ステップ５）操作によって起動（スタート）信号が端子Ｔ_２へ加えられると、スタート信号の存否が確認される（ステップ６）。スタート信号の入力が確認されると、端子４へ入力されたシャワープレートの組合せ識別信号（パターン信号）の存否並びに端子３へ入力された初期流量設定比信号の存否が確認される（ステップ７）。
【００４５】
初期流量設定比信号の入力が確認されると、当該初期流量設定比信号のステップ状変化が開始される（ステップ８）。
即ち、初期流量設定比信号が端子Ｔ_３へ入力されると（本実施例の場合、初期流量設定比の値が０．７３６であって、ＦＶ_１の初期流量設定値＝０ｖ、ＦＶ_２の初期流量設定値＝１．３２５ｖ）、各圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２へ初期流量設定値が入力され、両圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２が初期流量設定値に応じた流量のガスを流通させると共に、その時の流量に対応する制御流量出力信号を端子Ｔ_７１・Ｔ_７２へ出力する。
【００４６】
当該各圧力式分流量制御器の制御流量出力信号はステップ９でその流量設定入力信号と対比され、入・出力信号の間に偏差があるか否かがチェックされる。
【００４７】
入・出力信号の間の偏差が所定時間の間だ設定値を越えていると、各分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２への流量設定信号をステップ状に同じ比率で増加させる（ステップ１０）。
具体的には、高流量Ｑ_１側の分流量制御器ＦＶ_１側への流量設定信号の入力値を１００％→５０％→３０％→２０％→１０％→５％／０．５秒の割合でステップ的に増加させると共に、低流量Ｑ_２側の分流量制御器ＦＶ_２への流量設定信号入力を同じ流量比になるように調整する。
即ち、本実施例では、初期流量比設定値が０．７３６（３．６８／５）（前記ＦＶ_１の初期流量設定値＝０（５−５＝０）ｖ、ＦＶ_２の初期流量設定値＝１．３２（５−３．６８＝１．３２）Ｖ）であり、前記各初期流量設定値０（５−５＝０）ｖ、１．３２（５−３．６８＝１．３２）ｖが同じ比率で５０％→３０％→２０％→１０％→５％／０．５秒の割合でステップ状に増加され、第１段の５０％変化により、初期流量比設定は２．５（５−５×０．５＝２．５）／３．１６（５−２．５×０．７３６＝３．１６）に増加され、その後０．５秒経過毎に３．５（５−５×０３）／３．８９６（５−１．５×０．７３６）（第２段）、４．０（５−５×０．２）／４．２６４（５−１×０．７３６）（第３段）、４．５（５−５×０．１）／４．６３２（５−０．５×０．７３６）（第４段）、４．７５（５−５×０．０５）／４．８１６（５−０．２５×０．７３６）（第５段）の順にステップ状変化が繰り返される。
【００４８】
前記流量設定信号入力のステップ状変化により、ステップ９の入・出力信号の偏差が設定範囲内の値になると、ステップ１１で各分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２への設定流量信号の入力値が、一段前のステップ変化の信号入力値に戻され、再度入・出力信号の偏差の存否がチェックされる（ステップ１２）。
尚、前記ステップ９の入・出力信号の偏差が、約０．５秒間に亘ってフルスケール（即ち５Ｖ）の３％に相当する値いを越える場合には、偏差の異常があると判断され、次段階のステップ状変化が行なわれる。
【００４９】
前記ステップ１２で入・出力信号間の偏差の存在が確認されると、引き続きその時の流量設定信号から、各分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２への流量設定信号入力を同じ比率でランプ変化させる（ステップ１３）ランプ制御が開始される。
当該流量設定信号のランプ変化は、具体的には高流量Ｑ_１側の分流量制御器ＦＶ_１への流量設定信号入力を１０％／０．５秒のランプ変化で変動させると共に、低流量Ｑ_２側の分流量制御器ＦＶ_２への流量設定信号入力を同一比率で連続的に増加させ（ステップ１４）、ランプ変化後の流量切低信号入力とその時の制御流量信号出力との間の偏差をステップ１５でチェックする。
【００５０】
例えば、前記実施例において、ステップ１０の第４段（即ち、流量設定比４．５／４．６３２）に於いて入・出力間の偏差が無くなったとすると、各分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２への流量設定信号がステップ１０の第３段（流量設定比４．０／４．２６４）の状態に一旦戻され、圧力式分流量制御器ＦＶ_１への流量設定入力を４．０Ｖ及び圧力式分流量制御器ＦＶ_２への流量設定入力を４．２６４Ｖとした（ステップ１１）うえ、再度ステップ１２において入・出力信号間の偏差の存否が確認されたあと、ステップ１３に於いて流量設定信号のランプ変化が開始され、前記圧力式分流量制御器ＦＶ_１への流量設定信号入力４．０Ｖが０．５Ｖ／０．５ｓｅｃの割合でランプ変化されると共に、圧力式分流量制御器ＦＶ_２への流量設定信号入力４．２６４Ｖも０．５ｖ×０．７３６＝０．３６８Ｖ／０．５ｓｅｃの割合で増加される。
【００５１】
前記ランプ変化された流量設定信号入力とその時の制御流量信号出力との偏差がステップ１５でチェックされ、両者の間の偏差が連続して一定時間の間、例えば０．１秒間無くなれば（即ち、規定値以下になれば）、ステップ１６に於いて各分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２への設定流量信号入力が、ステップ１４の時の流量設定入力信号値に夫々固定・保持される。
【００５２】
そして、最後にステップ１７に於いて、前記固定・保持した設定流量信号の入力の存否が確認され、これによってガス供給源Ｓからの原料ガス（流量Ｑ）を分流供給するための各分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の自動分流量制御が完了する。
即ち、ガス供給源Ｓからの所定流量Ｑの原料ガスＧは、所定の流量比Ｑ_１／Ｑ_２に分流され、ガス放出器Ｄｃ、Ｄｅを通してチャンバーＣ内ウエハーＨへ供給されていく。
【００５３】
【発明の効果】
本発明に於いては、圧力式流量制御装置ＦＣＳを備えたガス供給設備からの流量Ｑの処理用ガスＧを圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２を通して圧力チャンバーＣ内へ分流供給すると共に、分流量の大きい方の圧力式分流量制御器のコントロールバルブＣＶの開度を全開とする分流量制御盤ＦＲＣからの初期流量設定信号によって圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の流量制御を開始すると共に、前記各コントロールバルブＣＶの下流側圧力Ｐ_３′、Ｐ_３″を調整することによりチャンバーＣ内に設けたシャワープレート３、４のオリフィス孔３ａ、４ａを活用し、両圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の流量Ｑ_１、Ｑ_２をＱ_１＝Ｃ_１Ｐ_３′、Ｑ_２＝Ｃ_２Ｐ_３″（但し、Ｃ_１、Ｃ_２は定数）で表わされる分流量でもって、流量Ｑの処理用ガスＧを分流供給する構成としている。
その結果、本発明に於いては、圧力式流量制御装置ＦＣＳを備えたガス供給設備１からの処理用ガスであっても、分流時に圧力式流量制御装置ＦＣＳのオリフィス下流側の圧力Ｐ_２が大幅に上昇することが皆無となり、結果として総流量Ｑを圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２による分流制御と無関係に正確に所望流量値に制御することが可能となる。
【００５４】
また、本発明ではチャンバーＣ内に設けたシャワープレート３、４のオリフィス孔３ａ、４ａを有効に圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の構成材料として活用し、両圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２を実質的に圧力式流量制御装置ＦＣＳと同一のものとしているため、本方法発明の実施が極めて容易にしかも安価な設備費でもって行なえる。
【００５５】
更に、本願方法発明にあっては、初期流量設定信号によって、流量の大きい方の圧力式分流量制御器のコントロールバルブを全開に、また他方の圧力式分流量制御器のコントロールバルブの開度を全開×α（αは最終流量比Ｑ_２／Ｑ_１に応じて予かじめ算定した計算上の開度比率Ｐ_３″／Ｐ_３′）として分流量制御を開始し、前記流量設定信号を先ずステップ状に変化させ分流比Ｑ_１／Ｑ_２の粗調整を行なうと共に、入・出力信号間の偏差が規定内に納まると引き続き１段前のステップ調整の流量設定信号に戻したところから流量設定信号をランプ状に変化させ、流量設定入力信号と制御流量出力信号との対比を行なって、両入・出力信号間の偏差が所定時間内に設定値以下となった場合に、各流量設定信号を両圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２への最終的な流量設定信号として固定保持す構成としている。
その結果、本方法発明に於いては、極めて迅速且つ正確に、しかも数多くの流量比Ｑ_２／Ｑ_１について、両圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２による分流制御を行なうことが可能となる。
本発明は上述の通り優れた実用的効用を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る流量制御装置を備えたガス供給装置によるチャンバーへのガス分流供給方法を説明する全体系統図である。
【図２】圧力式分流量制御器ＦＶ_１の構成図である。
【図３】圧力式分流量制御器ＦＶ_１の流量設定信号と流量制御圧力及び流量出力信号の関係を示す特性曲線である。
【図４】図１の分流供給に於いて、使用するシャワープレート３、４の組合せをパターン１とした場合の、両圧力式分流量制御器の流量制御圧力（Ｐ_３′、Ｐ_３″）と全流量Ｑと分流比Ｑ_１／Ｑ_２との関係を示す線図（計算値）である。
【図５】使用するシャワープレート３、４の組合せをパターン２とした場合の、図４と同一の関係を示す線図（計算値）である。
【図６】チャンバーへのガスの分流供給方法を説明する圧力式流量制御装置によるガスの分流制御のフローチャートである。
【図７】従前の圧力式流量制御装置ＦＣＳを用いたチャンバーＣへの処理ガスの供給方法を示す説明図である。
【図８】単独のガス供給源Ｓから複数の圧力式流量制御装置を用いてチャンバーＣへ処理ガスを分流供給する場合の、説明図である。
【図９】圧力式流量制御装置を備えたガス供給源から、制御弁を用いてチャンバーＣへ処理ガスを分流供給する場合の説明図である。
【符号の説明】
１はガス供給設備、Ｓは処理用ガス供給源、Ｖ_０はガス元弁、ＦＣＳは圧力式流量制御装置、Ｇは処理用ガス、２は分流量制御装置、ＦＶ_１は圧力式分流量制御器（Ｎｏ１分流量制御器）、ＦＶ_２は圧力式分流量制御器（Ｎｏ２分流量制御器）、ＦＲＣは分流量制御盤、Ｃはチャンバー、Ｄはガス放出器、Ｄｃはセンター部用ガス放出器、３はセンター部用シャワープレート、３ａはオリフィス孔、Ｄｅはエッジ用ガス放出器、４はエッジ部用シャワープレート、４ａはオリフィス孔、ＧＬ_１はセンター部用分岐供給ライン、ＧＬ_２はエッジ部用分岐供給ライン、Ｑは総ガス流量、Ｑ_１は分流流量、Ｑ_２は分流流量、ＥＬ_１・ＥＬ_２は信号接続ライン、Ｔ_１は電源入力端子（ＤＣ１５Ｖ）、Ｔ_２は起動・停止信号入力端子、Ｔ_３は初期の流量設定比信号の入力端子（４ビット入力）、Ｔ_４はシャワープレートの組合せ識別信号入力端子（２ビット）、Ｔ_５は自動零点調整用信号の入力端子、Ｔ_６１・Ｔ_６２は自動零点設定エラー信号の出力端子、Ｔ_７１・Ｔ_７２は制御流量信号出力端子、Ｔ_８１・Ｔ_８２は流量設定信号入力端子、Ｔ_９１・Ｔ_９２は入・出力異常警報出力端子、５はスタート（起動）のステップ、６はスタート信号の確認のステップ、７はパターン識別信号及び初期流量設定信号の確認のステップ、８は流量設定信号のステップ変化の開始のステップ、９は入・出力信号の偏差の判別ステップ、１０は流量設定信号のステップ状減少のステップ、１１は一段前の流量設定信号への切換へのステップ、１２は入・出力信号の偏差の判別ステップ、１３は流量設定信号のランプ変化の開始のステップ、１４は流量設定信号のランプ変化のステップ、１５は入・出力信号の偏差の判別ステップ、１６は流量設定信号の保持ステップ、１７は流量設定信号の保持確認ステップ。

Claims

流量制御装置を備えたガス供給設備１から所定流量ＱのガスＧを複数の分岐供給ラインＧＬ_１、ＧＬ_２及びその端末に固定したシャワープレート３、４を通して、チャンバーＣ内へ所定の流量比Ｑ_１／Ｑ_２でもって分流供給する方法であって、前記複数の分岐供給ラインＧＬ_１、ＧＬ_２に圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２を介設すると共に、供給流量の大きい方の圧力式分流量制御器のコントロールバルブＣＶの開度を全開とする分流量制御盤ＦＲＣからの初期流量設定信号により、前記両分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の開度制御を開始し、前記コントロールバルブＣＶの下流側圧力Ｐ_３′、Ｐ_３″を夫々調整することによりシャワープレート３、４に設けたオリフィス孔３ａ、４ａを通して、式Ｑ_１＝Ｃ_１Ｐ_３′及びＱ_２＝Ｃ_２Ｐ_３″（但しＣ_１、Ｃ_２はオリフィス孔の断面積やオリフィス上流側のガス温度により決まる定数）により表わされる所望の分流量Ｑ_１、Ｑ_２でもって前記チャンバーＣ内へ総量Ｑ＝Ｑ_１＋Ｑ_２のガスを分流供給することを特徴とする流量制御装置を備えたガス供給設備からのチャンバーへのガス分流供給方法。
ＣＰＵを備えた分流量制御盤ＦＲＣに起動・停止信号入力端子Ｔ_２、初期流量設定比信号入力端子Ｔ_３、シャワープレートの組合せ識別信号入力端子Ｔ_４、各圧力式分流制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の制御流量信号出力端子Ｔ_７１・Ｔ_７２、各圧力式分流制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の流量設定入力信号と制御流量出力信号との偏差により信号を発信する入・出力異常警報出力端子Ｔ_９１、Ｔ_９２を設けると共に、前記シャワープレート３、４の複数の組合せについて、各シャワープレート３、４を流量比Ｑ_１／Ｑ_２でもって総量Ｑ＝Ｑ_１＋Ｑ_２のガスＧが流通する際の各圧力式分流制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２のコントロールバルブＣＶの下流側圧力Ｐ_３′、Ｐ_３″を、前記Ｑ_１＝Ｃ_１Ｐ_３′及びＱ_２＝Ｃ_２Ｐ_３″の演算式によって複数の総流量Ｑについて流量比Ｑ_１／Ｑ_２をパラメータとして算出し、供給流量の大きい方の圧力式分流量制御器ＦＶ_１への初期流量設定信号をコントロールバルブ全開時の入力信号電圧Ｖ_０とするとともに、他方の圧力式分流量制御器ＦＶ_２の初期流量設定信号を前記Ｐ_３″／Ｐ_３′×Ｖ_０とし、次に、各シャワープレート３、４の組合せの識別信号を前記入力端子４へ、また前記両圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２への初期流量設定信号の比Ｐ_３′／Ｐ_３″を初期流量比設定信号入力端子Ｔ_３へ夫々入力したあと、両圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の各コントロールバルブＣＶを全開状態にした状態でガス供給設備１からのガス供給流量Ｑを所望流量に設定し、次に、前記起動（スタート）信号入力端子Ｔ_２へ起動信号を入力し（ステップ５）、起動信号の入力が確認される（ステップ６）と、前記シャワープレートの組合せ識別信号及び前記初期流量設定比信号の存否を確認し（ステップ７）、その後前記初期流量設定比信号から求めた両圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の初期流量設定信号Ｖ_０、Ｖ_０×Ｐ_３″／Ｐ_３′をステップ的に同比率で減少させ（ステップ８、１０）、その時の流量設定入力信号と制御流量出力信号との偏差をチェックし（ステップ９）、前記入・出力偏差が設定範囲内になれば、各分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２への流量設定信号を入・出力偏差が設定範囲内になる一段前のステップ変化時の流量設定信号の値に戻し（ステップ１１）、引き続き各分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２への流量設定信号を同比率でランプ変化させる（ステップ１３、１４）と共に入・出力信号の偏差を連続的にチェックし（ステップ１５）、ランプ変化時の入・出力信号の偏差が設定範囲内になれば、その時の流量設定信号を各分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２への流量設定信号として固定・保持し（ステップ１６）、当該各流量設定信号の下でガスＧの分流供給をするようにした請求項１に記載の流量制御装置を備えたガス供給設備からのチャンバーへのガス分流供給方法。
流量設定信号のステップ変化を、初期流量設定値（１００％）から０．５秒毎に５０％、３０％、２０％、１０％及び５％の順にステップ的に両流量設定信号を同比率で減少させるものとした請求項２に記載の流量制御装置を備えたガス供給設備からのチャンバーへのガス分流供給方法。
流量設定信号のランプ変化を、０．５秒間に両流量設定信号の１０％を同比率で減少させるものとした請求項２に記載の流量制御装置を備えたガス供給設備からのチャンバーへのガスの分流供給方法。
入・出力の偏差がある一定時間以上連続して無くなれば、その時の各流量設定信号を各分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の流量設定信号として固定・保持するようにした請求項２に記載の流量制御装置を備えたガス供給設備からのチャンバーへのガス分流供給方法。
チャンバーＣの内圧を５〜３０Ｔｏｒｒに、圧力式分流量制御器ＦＶ_１、ＦＶ_２の下流側のガス圧を１００Ｔｏｒｒ以下に、総流量Ｑを１００ｓｃｃｍ〜１６００ｓｃｃｍに、分流流量比Ｑ_１／Ｑ_２を１／４、１／２、１／１、２／１、３／１及び４／１とするようにした請求項１又は請求項２に記載の流量制御装置を備えたガス供給設備からのチャンバーへのガス分流供給方法。
分流流量Ｑ_１又はＱ_２の大きい方の圧力式分流量制御器ＦＶ_１又はＦＶ_２の初期流量設定信号をそのコントロールバルブＣＶを全開にするときの電圧入力とすると共に、当該コントロールバルブＣＶの全開時の制御電圧入力を５ｖに、また制御電圧範囲を０〜５ｖとするようにした請求項１又は請求項２に記載の流量制御装置を備えたガス供給設備からのチャンバーへのガス分流供給方法。
分流量制御盤ＦＲＣの各端子の入・出力信号をシリアル通信による入・出力信号とするようにした請求項２に記載の流量制御装置を備えたガス供給設備からのチャンバーへのガス分流供給方法。