JP5459895B2

JP5459895B2 - ガス分流供給ユニット

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Publication number: JP5459895B2
Application number: JP2007267578A
Authority: JP
Inventors: 一寿伊藤; 康典西村; 桂一西川; 彰仁杉野
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2007-10-15
Filing date: 2007-10-15
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2027-10-15
Also published as: KR101021906B1; KR20090038360A; CN101414162B; JP2009095706A; US20090095364A1; CN101414162A

Description

本発明は、ガスや薬液等の流体を分流して供給する流体分流供給ユニット及び分流制御プログラムに関する。

例えば、半導体製造工程で使用するＣＶＤ装置や不純物ドーピング装置では、処理室に複数のウエハを並べて配置し、処理室内を真空引きした後、ガスを処理室に導入して、処理室内の各ウエハに薄膜を形成したり、不純物をイオン化して各ウエハに導入することが行われている。各ウエハの品質を安定させるためには、処理室内のガス濃度を均一にする必要がある。

ところが、近時、半導体業界では、１枚当たりのウエハから製造されるチップ収容量を多くすることで生産性を高める傾向にある。そのために、ウエハのサイズが２００ｍｍから３００ｍｍに移行しつつあり、将来的には、４５０ｍｍに移行すると考えられている。ウエハのサイズが大きくなれば、当然処理室の容積が大きくなる、処理室の容積が大きくなると、１箇所からガスを供給しても、ガスが処理室全体に均一に行き渡らない。そこで、処理室の複数箇所にノズルを配置し、各ノズルにガスを分流するガス分流供給ユニットを処理室の上流側に配置している。

従来のガス分流供給ユニットは、各ノズルから噴出するガス流量を調整するため、各ノズルに対応してマスフローコントローラを備えていた。しかし、１種類ガスのために複数のマスフローコントローラを設けるのは、イニシャルコストやランニングコストがかかって高価になる。そのため、例えば特許文献１に記載される技術では、各ノズルからガスを間欠的に供給して、処理室にガスを均一に供給することを提案している。

図１１は、従来の基板処理装置１００の一部断面正面図である。
基板処理装置１００は、耐圧筐体１０１と処理室１０２の間の図示しないシャッタが開かれ、複数のウエハ１０３を収容するボート１０４を、ボート１０４の下端部に配置したシールキャップ１０５でシャッタ開口部を塞ぐように、耐圧筐体１０１から処理室１０２内へ移動させるようになっている。処理室１０２には、長さが異なる第１ノズル１０６ａと、第２ノズル１０６ｂと、第３１０６ｃが配置されている。第１〜第３ノズル１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃは、処理室１０２内に位置する先端部にガスを吐出する吐出口が設けられている。

第１〜第３ノズル１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃの後端部は、ガス分流供給ユニット１１０に接続されている。ガス分流供給ユニット１１０は、ガス供給源１１１にメイン開閉弁１１２と可変流量制御弁１１３が配置されている。そして、可変流量制御弁１１３には、第１開閉弁１１４ａと、第２開閉弁１１４ｂと、第３開閉弁１１４ｃとが並列に接続している。第１〜第３開閉弁１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃは、第１〜第３ノズル１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃにそれぞれ接続されている。メイン開閉弁１１２と、可変流量制御弁１１３と、第１〜第３開閉弁１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃは、ガスコントローラ１１５に接続され、動作を制御される。

図１２は、従来のガス供給シーケンスフローを示すタイムチャートである。
上記ガス分流供給ユニット１１０は、メイン開閉弁１１２を開くと共に、可変流量制御弁１１３を全開にしてガスを第１設定流量に制御し、第２及び第３開閉弁１１４ｂ，１１４ｃを閉じた状態で第１開閉弁１１４ａを開く。第１開閉弁１１４ａを開いてから一定時間（例えば５ｓｅｃ）経過したら、第１開閉弁１１４ａを閉じる。第１開閉弁１１４ａを閉じてから所定時間Ａが経過したら、第２開閉弁１１４ｂを開く。可変流量制御弁１１３は、第１開閉弁１１４ａが閉じてから第２開閉弁１１４ｂが開くまでの間（期間Ａ）内に、弁開度を全開から全開時の２分の１に小さくし、ガス流量を第１設定流量から第２設定流量に変更する。

第２開閉弁１１４ｂを開いてから一定時間（例えば５ｓｅｃ）が経過したら、第２開閉弁１１４ｂを閉じる。第２開閉弁１１４ｂを閉じてから所定時間Ｂが経過したら、第３開閉弁１１４ｃを開く。可変流量制御弁１１３は、第２開閉弁１１４ｂが閉じてから第３開閉弁１１４ｃが開くまでの間（期間Ｂ）内に、弁開度を全開時の２分の１から全開時の４分の１に小さくし、ガス流量を第２設定流量から第３設定流量に変更する。

第３開閉弁１１４ｃを開いてから一定時間（例えば５ｓｅｃ）が経過したら、第３開閉弁１１４ｃを閉じる。第３開閉弁１１４ｃを閉じてから所定時間Ｃが経過したら、第１開閉弁１１４ａを開く。可変流量制御弁１１３は、第３開閉弁１１４ｃが閉じてから第１開閉弁１１４ａが開くまでの間（期間Ｃ）内に、弁開度を全開時の４分の１から全開に大きくし、ガス流量を第３設定流量から第１設定流量に変更する。

ガス分流供給ユニット１１０は、上記のように、可変流量調整弁１１３の弁開度を変えてガス流量を第１〜第３設定流量に変更しながら第１〜第３開閉弁１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃを一定時間ずつ順番に繰り返して開閉する。第１〜第３ノズル１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃは、先端部の高さが異なるので、第１〜第３開閉弁１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃの開閉動作に合わせて、処理室１０２のトップエリアと、センタエリアと、ボトムエリアにガスを順番に供給する。このとき、ガスは、処理室１０２内に行き渡りやすいトップエリアに最も多く供給され、処理室１０２内に行き渡りにくいボトムエリアに最も少なく供給される。よって、従来のガス分流供給ユニット１１０は、ウエハ１０３群の全長にわたって均一にガスを供給することができ、膜厚や膜質を各ウエハ１０３で均一にすることができる。

特開２００７−２７１８２号公報

しかしながら、従来のガス分流供給ユニット１１０は、可変流量制御弁１１３でガス流量を第１〜第３設定流量に変更しながら、第１〜第３開閉弁１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃを開閉するため、可変流量制御弁１１３の流量が安定するまで、第１〜第３開閉弁１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃを開くのを待たなければならなかった。そのため、従来のガス分流供給ユニット１１０は、開閉弁を閉じてから次の開閉弁を開くまでの時間Ａ，Ｂ，Ｃが無駄であった。具体的には、通常、コントローラ１１５が可変流量制御弁１１３に設定流量変更指令を与えてから、可変流量制御弁が指定された設定流量にガス流量を安定させるのに１．５秒以上必要であり、図１１に示すガス分流供給ユニット１１０は、第１〜第３開閉弁１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃを１回ずつ開閉させる１サイクルのうちに、４．５秒以上も無駄な時間が生じていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、分流される流体流量を瞬時に管理し、所定の分流比で流体を素早く出力することができる流体分流供給ユニット及び分流制御プログラムを提供することを目的とする。

本発明に係るガス分流供給ユニットは、次のような構成を有している。
（１）ガスを分流して複数のノズルに供給するガス分流供給ユニットにおいて、前記ガスの流量を制御する流量制御機器と、前記流量制御機器の二次側に入口側が接続され、出口側が前記複数のノズルに各々接続される複数の開閉弁と、を有し、前記複数の開閉弁の各々の動作周期は、５ｍｓ〜５００ｍｓであること、前記複数の開閉弁に一定の流量のガスが供給され、前記複数の開閉弁の動作周期を１サイクルとして、所定の分流比に応じて、前記複数の開閉弁が前記１サイクルの中で時分割してデューティ制御されることにより、前記分流比を任意に設定できること、前記複数の開閉弁の二次側にタンクをそれぞれ配置することにより、前記複数のノズルの各々の出口から一定流量で前記ガスを出力できる。

尚、開閉弁は、デューティ制御しやすいように、応答性がよいものが望ましい。例えば、開閉弁は、板バネに可動鉄心と弁シートとを一体に設け、板バネの弾性力で弁シートを、第１ポートと第２ポートとの間に設けた弁座に押し付け、ソレノイドに固設した固定鉄心を励磁して可動鉄心を板バネの弾性力に抗して引き上げ、弁シートを弁座から離間させるものであることが望ましい。このような電磁弁は、応答性が良く、高頻度で弁開閉動作せることができるからである。

（２）（１）に記載の発明において、前記複数の開閉弁の弁開閉動作をデューティ制御するコントローラを有する。

上記構成を有する本発明の流体分流供給ユニット及び流体制御プログラムは、流量制御機器で流体を設定流量に調整した状態で、開閉弁の動作周期を１サイクルとして、分流比に応じて１サイクルを時分割して複数の開閉弁の弁開閉動作をデューティ制御することによって、流体を異なる流量で分流供給する。このとき、流体分流供給ユニットは、流量制御機器の設定流量を変えずに、各開閉弁の弁開時間によって流量を調整する。このように、本発明の流体分流供給ユニット及び流体制御プログラムは、流量制御機器の設定流量を安定させるためにある開閉弁を閉じてから次の開閉弁を開くまでの間に待ち時間を設ける必要がないので、分流される流体流量を瞬時に管理し、所定の分流比で流体を素早く出力することができる。

また、本発明の流体分流供給ユニットは、各開閉弁が出力する流体が一旦タンクに貯められた後、二次側へ出力されるので、分流供給する流体に脈動が生じにくく、流量制御しやすい。

また、本発明の流体分流供給ユニットは、複数の開閉弁の弁開閉動作をデューティ制御するコントローラを有するので、流体分流供給ユニットを例えば半導体製造装置に組み付けるときに、プログラムを上位装置に読み込ませて諸事項を設定する必要がなく、半導体製造装置等の外部装置に簡単に取り付けて動作させることができる。

次に、本発明に係るの一実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
＜流体分流供給ユニット＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る流体分流供給ユニット１の回路図である。
流体分流供給ユニット１は、従来技術と同様、基板処理装置に接続される。流体分流供給ユニット１は、手動弁２と、逆止弁３と、フィルタ４と、手動式のレギュレータ５と、圧力計６と、入力側エアオペレイトバルブ７と、「流量制御機器」の一例であるマスフローコントローラ８と、出力側エアオペレイトバルブ９と、第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと、第１〜第３フィルタ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃが接続され、「流体」の一例であるプロセスガスを供給するプロセスガスライン１５を形成している。プロセスガスライン１５は、入力側エアオペレイトバルブ７とマスフローコントローラ８との間に、パージガスライン１６が接続している。パージガスライン１６は、共通パージライン１７から分岐し、逆止弁１２とパージバルブ１３とが配置されている。

第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、分流コントローラ２１を介してガスコントローラ１１５に接続され、弁開閉動作を制御される。分流コントローラ２１は、流体分流供給ユニット１の製造時に、流体分流供給ユニット１を収納するガスボックス（図示せず）に設置されている。

このような流体分流供給ユニット１は、手動弁２がガス供給源１１１に接続され、第１〜第３フィルタ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃが、処理室１０２（図１１参照）の第１〜第３ノズル１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃにそれぞれ接続される。また、流体分流供給ユニット１は、分流コントローラ２１が、基板処理装置１００（図１１参照）の全体動作を制御するガスコントローラ１１５に接続される。更に、流体分流供給ユニット１は、圧力計６、入力側エアオペレイトバルブ７、マスフローコントローラ８、出力側エアオペレイトバルブ９、パージバルブ１３が、ガスコントローラ１１５に接続され、直接動作を制御される。

＜流体分流供給ユニットの具体的構成＞
図２は、図１に示す流体分流供給ユニット１を具現化したものの上面図である。図３は、図２に示す流体分流供給ユニット１のＡ−Ａ断面図であって、図中一点鎖線はガス流路を示す。
流体分流供給ユニットは、上面に開口する２つのポートに接続するようにＶ字流路２５ａが形成された流路ブロック２５の上に、入力配管２６、手動弁２、逆止弁３、フィルタ４、レギュレータ５、圧力計６、共通流路ブロック２７、マスフローコントローラ８、出力側エアオペレイトバルブ９、第１〜第３分岐ブロック２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ、第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ、第１〜第３フィルタ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ、第１〜第３出力配管２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃがぞれぞれ載せられ、それぞれ上方から複数本のボルト３０で各流路ブロック２５にねじ固定されている。

共通流路ブロック２７は、逆止弁１２とパージバルブ１３とを接続するＶ字流路２７ａと、パージバルブ１３と入力側エアオペレイトバルブ７とを接続するＶ字流路２７ｂが上面から穿設されている。Ｖ字流路２７ａ，２７ｂの下方には、圧力計６が載置される流路ブロック２５を入力側エアオペレイトバルブ７に連通させるプロセスガス流路２７ｃが形成されている。更に、共通流路ブロック２７は、入力側エアオペレイトバルブ７をマスフローコントローラ８が載置された流路ブロック２５に連通させる共通出力流路２７ｄが形成されている。

共通流路ブロック２７に取り付けられた逆止弁１２は、パージガス配管３１が上方から接続され、パージガスをパージバルブ１３側へのみ流すようにしている。パージバルブ１３は、エアオペレイト式の２ポート開閉弁であって、パージガスの供給と遮断を制御する。

入力側エアオペレイトバルブ７は、エアオペレイト式の３ポート開閉弁である。入力側エアオペレイトバルブ７は、プロセスガス流路２７ｃの開口部分に弁座が設けられ、その弁座に弁体を当接又は離間させることにより、プロセスガス流路２７ｃと共通出力流路２７ｄとの連通又は遮断を制御する。尚、Ｖ字流路２７ｂと共通出力流路２７ｄとは、入力側エアオペレイトバルブ７の弁室を介して常時連通している。

第３分岐ブロック２８Ｃは、流路ブロック２５，２５を連通させる流路上に分岐配管３２が接続している。分岐配管３２は、第１及び第２分岐ブロック２８Ａ，２８Ｂの上面に接続している。第１及び第２分岐ブロック２８Ａ，２８Ｂは、流路ブロック２５の上面に開口する一方のポートに連通するように、分岐配管３２がボルト３０でねじ固定されている。

図４は、図２に示す開閉弁１０Ａ（１０Ｂ，１０Ｃ）の断面図である。
第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、同じ構造をなす。よって、ここでは、第１開閉弁１０Ａの構成を例に挙げて説明し、第２，第３開閉弁１０Ｂ，１０Ｃの構成の説明を省略する。

第１開閉弁１０Ａは、指示流量を満足できるＣＶ値を有し、高頻度で弁開閉できる電磁弁である。第１開閉弁１０Ａの動作周期は、弁開閉時に生じる脈動が小さく、かつ、デューティ制御に対する応答性を確保できる周期とすることが好ましい。この観点からすれば、第１開閉弁１０Ａの動作周期は、５ｍｓ〜５００ｍｓとすることが望ましい。動作周期は、第１開閉弁１０Ａをデューティ制御する際に基準となる１サイクル（１００％）となる。

第１開閉弁１０Ａは、可動鉄心３５と弁シート３６を固定した板ばね３７の外周縁をボンネット３８とボディ３９との間で狭持し、ボンネット３８に内設されたソレノイド４０に固定鉄心４１を固設した電磁弁を使用している。ボディ３９は、下面に第１ポート４２と第２ポート４３が開口し、第１ポート４２と第２ポート４３との間に弁座４４が設けられている。弁座４４には、板ばね３７のばね力によって弁シート３６が当接し、弁シール力が得られるようになっている。このような第１開閉弁１０Ａは、第１ポート４２が流路ブロック２５を介して第１分岐ブロック２８Ａに接続され、第２ポート４３が第１フィルタ１１Ａに接続される。

このような図２及び図３に示す流体分流供給ユニット１は、入力配管２６がガス供給源１１１（図１１参照）に接続するプロセスガス配管に接続される。また、パージガス配管３１が、共通パージガス配管に接続される。更に、第１〜第３出力配管２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃが、第１〜第３ノズル１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ（図１１参照）の後端部に接続される。これにより、流体分流供給ユニット１は、基板処理装置１００（図１１参照）に物理的に組み付けられる。

流体分流供給ユニット１は、圧力計６、入力側エアオペレイトバルブ７、マスフローコントローラ８、出力側エアオペレイトバルブ９、パージバルブ１３、分流コントローラ２１に接続する配線をまとめたコネクタ（図示せず）を備え、その図示しないコネクタをガスコントローラ１１５に接続することにより、基板処理装置１００に電気的に接続される。

＜分流コントローラ＞
図５は、図１に示す分流コントローラ２１の電気ブロック図である。
分流コントローラ２１は、周知のマイクロコンピュータであって、データの加工演算を行うＣＰＵ５１に、不揮発性の読み出し専用メモリであるＲＯＭ５２と、揮発性の読み書き可能なメモリであるＲＡＭ５３と、不揮発性の読み書き可能なＮＶＲＡＭ５４と、信号の入出力を制御する入出力インターフェース（以下「Ｉ／Ｏ」と略記する。）５５とが接続されている。

ＮＶＲＡＭ５４には、マスフローコントローラ８に並列に接続された第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの弁開閉動作を制御する分流コントローラ２１に、開閉弁１０の動作周期を１サイクルとして、分流比に応じて１サイクルを時分割して第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの弁開閉動作をデューティ制御する分流制御プログラム５９が記憶されている。

分流コントローラ２１には、第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃから分流されるガスの分流比を設定するための分流比設定手段５６が設けられている。分流比設定手段５６は、Ｉ／Ｏ５５に接続されている。また、Ｉ／Ｏ５５には、第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが接続されている。更に、Ｉ／Ｏ５５には、データやメッセージを表示する表示部５７と、メッセージや警報などを音声出力する音声出力部５８が接続されている。

＜動作説明＞
次に、上記流体分流供給ユニット１の動作について説明する。図６は、図１に示す流体分流供給ユニット１のガス供給シーケンスフローを示すタイムチャートである。
流体分流供給ユニット１は、半導体製造装置のガスコントローラ１１５が入力側エアオペレイトバルブ７やマスフローコントローラ８、出力側エアオペレイトバルブ９、パージバルブ１３などの制御を開始して基板処理装置１００を起動させると、分流コントローラ２１のＣＰＵ５１がＮＶＲＡＭ５４から分流制御プログラム５９を読み出してＲＡＭ５３にコピーし、実行する。

ガスコントローラ１１５は、プロセス時には、パージバルブ１３、入力側エアオペレイトバルブ７、出力側エアオペレイトバルブ９を弁閉した状態で、図示しないシャッタを開け、耐圧筐体１０１から処理室１０２へ複数のウエハ１０３を移動させる。このとき、分流コントローラ２１は、第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを弁閉させている。

流体分流供給ユニット１は、ガス供給源１１１から手動弁２に供給されたプロセスガスをフィルタ４で濾過して、レギュレータ５に供給する。ガスコントローラ１１５は、入力側エアオペレイトバルブ７を弁開させ、設定圧力に調整されたプロセスガスをマスフローコントローラ８に供給する。ガスコントローラ１１５は、マスフローコントローラ８の流量が、処理室１０２に供給するプロセスガスの総流量（設定流量）ｄｓｃｃｍに安定したら、出力側エアオペレイトバルブ９を弁開する。

プロセスガスは、第３分岐ブロック２８Ｃ、分岐配管３２、第１及び第２分岐ブロック２８Ａ，２８Ｂ、流路ブロック２５を介して、第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに到達する。このとき、第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、マスフローコントローラ８によって調整された設定流量ｄｓｃｃｍずつプロセスガスを供給される。

分流コントローラ２１は、出力側エアオペレイトバルブ９が開くと同時に、第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの弁開閉動作をデューティ制御する。つまり、分流コントローラ２１は、第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの動作周期を１サイクルとして、分流比（ａ：ｂ：ｃ）に応じて１サイクルを時分割し、第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを弁開閉動作させる。

つまり、分流コントローラ２１は、第１開閉弁１０Ａを、１サイクルのうち、ａ／（ａ＋ｂ＋ｃ）秒間だけ弁開させた後、第１開閉弁１０Ａを閉じる。
分流コントローラ２１は、第１開閉弁１０Ａを閉じたら直ぐに、第２開閉弁１０Ｂを開く。分流コントローラ２１は、第２開閉弁１０Ｂを、１サイクルのうち、ｂ／（ａ＋ｂ＋ｃ）秒間だけ弁開させた後、第２開閉弁１０Ｂを閉じる。
更に、分流コントローラ２１は、第２開閉弁１０Ｂを閉じたら直ぐに、第３開閉弁１０Ｃを開く。分流コントローラ２１は、第３開閉弁１０Ｃを、１サイクルのうち、ｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ）秒間だけ弁開させた後、第３開閉弁１０Ｃを閉じる。
以上のようにして第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを１サイクル分制御する。

分流コントローラ２１は、第３開閉弁１０Ｃを閉じたら、第１開閉弁１０Ａを開く。そして、上記と同様にして、第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを繰り返しデューティ制御する。

第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、同一構造であり、弁開時間によって第２ポート４３から出力するプロセスガスの流量が異なる。このため、処理室１０２は、第１〜第３出力配管２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃから第１〜第３ノズル１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃを介してトップエリア、センタエリア、ボトムエリアに出力されるプロセスガスの流量が異なる。

尚、流体分流供給ユニット１は、メンテナンス時に、流路内をパージする。すなわち、流体分流供給ユニット１は、入力側エアオペレイトバルブ７を閉じると共に、パージバルブ１３を開き、パージバルブ１３からマスフローコントローラ８、出力側エアオペレイトバルブ９、第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ、第１〜第３フィルタ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ、第１〜第３ノズル１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃを介して処理室１０２へとパージガスを流し、ガスを置換する。パージ作業が終了したら、マスフローコントローラ８や第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃなどを取り外し、メンテナンスを行う。

＜具体的事例＞
例えば、処理室１０２のトップエリアに供給するプロセスガスの流量を２０ｍｓｃｃｍ、センタエリアに供給するプロセスガスの流量を５０ｓｃｃｍ、ボトムエリアに供給するプロセスガスの流量を３０ｓｃｃｍとする。この場合には、マスフローコントローラ８の設定流量を、処理室１０２に供給するプロセスガスの総流量１００ｓｃｃｍとする。

第１〜第３バルブ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの動作周期を１００ｍｓｅｃとした場合、分流コントローラ２１は、流体分流供給ユニット１が、第１〜第３出力配管２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃから第１〜第３ノズル１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃを介して処理室１０２に供給するプロセスガスの流量（２０ｓｃｃｍ、５０ｓｃｃｍ、３０ｓｃｃｍ）に従って、第１開閉弁１０Ａを１サイクルの２０％（２０ｍｓｅｃ）で弁開閉させ、第２開閉弁２０Ｂを１サイクルの５０％（５０ｍｓｅｃ）で弁開閉させ、第３開閉弁２０Ｃを１サイクルの３０％（３０ｍｓｅｃ）で開閉させる。

これにより、流体分流供給ユニット１は、第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃから第１〜第３ノズル１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃへ、所定の分流比（２０：５０：３０）に従って異なる流量でプロセスガスを供給する。

＜第１実施形態に係る流体分流供給ユニットの作用効果＞
以上説明したように、第１実施形態に係る流体分流供給ユニット１及び流体制御プログラム５９は、マスフローコントローラ８でプロセスガスを設定流量ｄｓｃｃｍに調整した状態で、開閉弁の動作周期を１サイクルとして、分流比ａ：ｂ：ｃに応じて１サイクルを時分割して第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの弁開閉動作をデューティ制御することによって、プロセスガスを異なる流量で処理室１０２に分流供給する。このとき、流体分流供給ユニット１は、マスフローコントローラ８の設定流量を変えずに、各開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの弁開時間によって、プロセスガスの流量を調整する。このように、第１実施形態の流体分流供給ユニット１及び流体制御プログラム５９は、マスフローコントローラ８の設定流量を安定させるために、例えば第１開閉弁１０Ａを閉じてから次の第２開閉弁１０Ｂを開くまでの間に待ち時間を設ける必要がないので、分流されるプロセスガスの流量を瞬時に管理し、所定の分流比ａ：ｂ：ｃでプロセスガスを素早く出力することができる。

また、第１実施形態の流体分流供給ユニット１は、第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの弁開閉動作をデューティ制御する分流コントローラ２１を有する。そのため、流体分流供給ユニット１は、例えば、基板処理装置１００のガスコントローラ１１５に分流コントローラ２１を配線で繋げば、分流制御プログラム５９をガスコントローラ１１５に読み込ませて諸事項を設定しなくても、流体分流供給ユニット１を基板処理装置１００に簡単に組み付けて動作させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の流体分流供給ユニットの第２実施形態について説明する。

＜流体分流供給ユニットの全体構成＞
図７は、本発明の第２実施形態に係る流体分流供給ユニット１Ａの回路図である。
第２実施形態に係る流体分流供給ユニット１Ａは、第１〜第３タンク６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃを備える点が第１実施形態と異なり、その他の点は第１実施形態と共通している。よって、ここでは、第１実施形態と相違する点を中心に説明し、第１実施形態と共通する点は、図面に第１実施形態と同一符号を付し、説明を適宜省略する。

流体分流供給ユニット１Ａは、第１〜第３フィルタ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの二次側に、第１〜第３タンク６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃをそれぞれ配置している。第１〜第３タンク６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃは、同一容積を有する。尚、第１〜第３タンク６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃは、分流比（デューティ比）に見合うように異なる容積のタンクとしても良い。

＜流体分流供給ユニットの具体的構成＞
図８は、図７に示す流体分流供給ユニット１Ａを具現化したものの上面図である。図９は、図８に示す流体分流供給ユニット１ＡのＢ−Ｂ断面図であって、図中一点鎖線はガス流路を示す。
第１〜第３タンク６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃは、入力ポートが流路ブロック２５を介してフィルタ１１に連通し、出力ポートが流路ブロック２５を介して第１〜第３出力配管２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃにそれぞれ連通している。

＜動作説明＞
流体分流供給ユニット１Ａは、第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが出力したプロセスガスから、第１〜第３フィルタ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃで不純物の除去しする。流体分流供給ユニット１Ａは、流量調整したプロセスガスを第１〜第３タンク６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃに一旦貯めてから、第１〜第３出力配管２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃから第１〜第３ノズル１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃを介して処理室１０２に供給する。

ここで、出願人らは、タンク６１の有無及びタンク６１の容積と、第１〜第３出力配管２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃが出力するガスの流量変動との関係について調べる実験を行った。
実験では、図８に示す流体分流供給ユニット１Ａから第１〜第３タンク６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃを取り除いた実験装置Ｘと、容積が５００ｃｃの第１〜第３タンク６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃを取り付けた実験装置Ｙと、容積が５Ｌの第１〜第３タンク６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃを取り付けた実験装置Ｚとを使用した。そして、各実験装置Ｘ，Ｙ，Ｚは、動作周期が１５０ｍｓｅｃの第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを使用した。

実験では、第１開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃからガスを５０ｍｓｅｃずつ出力するものとし、マスフローコントローラ８の設定流量を１００ｓｃｃｍとした。このため、実験装置Ｘ，Ｙ，Ｚは、分流コントローラ２１によって、第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを１サイクルの３３．３３％でそれぞれ弁開閉動作させて、実験が行われた。尚、実験では、窒素ガスを使用した。実験では、実験装置Ｘ，Ｙ，Ｚの第１開閉弁１０Ａと連通する第１出力配管２９Ａに流量計を取り付け、第１出力配管２９Ａから出力される窒素ガスの流量を測定した。

図１０は、流体分流供給ユニットの二次側流量変動を調べる実験の実験結果を示す図である。図中開閉指令信号は、開閉弁１０に開閉を指示する信号を示す。図中実線は、実験装置Ｘが出力するガスの二次側流量変動を示す。図中点線は、実験装置Ｙが出力する二次側流量変動を示す。図中太線は、実験装置Ｚが出力する二次側流量変動を示す。
図１０に示すように、第１〜第３タンク６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃがない実験装置Ｘは、図中実線に示すように、第１〜第３タンク６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃを備える実験装置Ｙ，Ｚと比べて、開閉弁１０の開閉動作に合わせて出力しており、脈動が大きい。そして、第１〜第３タンク６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃは、図中点線及び太線に示すように、容積が大きいほど、ガスの二次側流量変動に脈動を生じにくい。

以上の実験より、流体分流供給ユニット１Ａは、第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの二次側に配置する第１〜第３タンク６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃの容積を大きくするほど、第１〜第３出力配管２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃから第１〜第３ノズル１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃに一定流量でガスを出力することができることが判明した。

＜第２実施形態に係る流体分流供給ユニットの作用効果＞
第２実施形態に係る流体分流供給ユニット１Ａは、第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの二次側に第１〜第３タンク６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃを配置することにより、第１〜第３出力配管２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃから第１〜第３ノズル１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃを介して処理室１０２に供給するガスに脈動を小さくすることができるので、ガスの流量制御をしやすい。この効果は、第１〜第３タンク６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃの容積を大きくする程、得られやすい。

また、第２実施形態に係る流体分流供給ユニット１Ａは、分流供給するガスの脈動が小さくなるので、流体分流供給ユニット１Ａの流路や第１〜第３ノズル１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ、処理室１０２内に堆積した堆積物がガス流量の脈動によって巻上がることを防止できる。

また、基板処理装置１００が、プラズマＣＶＤ処理やプラズマドーピング処理を行う場合には、処理室１０２に供給するプロセスガスの流量が脈動すると、プラズマに悪影響を及ぼし、製品品質を不安定にする恐れがある。この点、第２実施形態の流体分流供給ユニット１Ａは、処理室１０２に出力するガスの流量に生じる脈動を低減できるので、プラズマへの悪影響を小さくして、製品品質を安定させることができる。

ここで、流体分流供給ユニット１Ａの設置場所によっては、容積が大きい第１〜第３タンク６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ（例えば、容積が５Ｌ以上）を流体分流供給ユニット１Ａに適用できない場合もあり得る。このような場合であっても、例えば、流体分流供給ユニット１Ａから処理室１０２までの距離が長く、例えば、第１〜第３出力配管２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃと第１〜第３ノズル１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃとを接続する接続配管の全長が２ｍを超えるような場合には、第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの二次側に第１〜第３タンク６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃを配置せず、接続配管をタンクとして利用しても良い。

尚、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。

（１）例えば、上記実施形態では、マスフローコントローラ８に第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを３連接続したが、マスフローコントローラ８に２個又は４個以上の開閉弁１０を接続しても良い。
（２）例えば、上記実施の形態では、開閉弁１０の駆動方式が電磁式であったが、指示流量を満足できるＣＶ値と応答性を満たせば、開閉弁１０の駆動方式をエアオペレイト式にしても良い。
（３）例えば、上記実施の形態では、マスフローコントローラ８を流量制御機器の一例として挙げたが、マスフローコントローラ８の変わりに、マスフローマノメータを使用しても良い。
（４）例えば、上記実施の形態では、手動式のレギュレータ５を使用したが、電子レギュレータを使用しても良い。
（５）例えば、上記実施形態では、分流コントローラ２１に分流比を入力できるようにしたが、ガスコントローラ１１５から分流コントローラ２１に分流比の指示を与えるようにしても良い。
（６）上記実施形態では、ガスの分流に流体分流供給ユニットを使用したが、薬液等の液体に流体分流供給ユニットを適用しても良い。
（７）上記実施形態では、分流制御プログラム５９を分流コントローラ２１に予め記憶させているが、分流コントローラ２１を流体分流供給ユニット１に取り付けずに、分流制御プログラム５９をガスコントローラ１１５にコピーし、ガスコントローラ１１５で第１〜第３開閉弁１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃをデューティ制御するようにしても良い。

本発明の第１実施形態に係る流体分流供給ユニットの回路図である。図１に示す流体分流供給ユニットを具現化したものの上面図である。図２に示す流体分流供給ユニットのＡ−Ａ断面図であって、図中一点鎖線はガス流路を示す。図２に示す開閉弁の断面図である。図１に示す分流コントローラの電気ブロック図である。図１に示す流体分流供給ユニットのガス供給シーケンスフローを示すタイムチャートである。本発明の第２実施形態に係る流体分流供給ユニットの回路図である。図７に示す流体分流供給ユニットを具現化したものの上面図である。図８に示す流体分流供給ユニットのＢ−Ｂ断面図であって、図中一点鎖線はガス流路を示す。流体分流供給ユニットの二次側流量変動を調べる実験の実験結果を示す図である。従来の基板処理装置の一部断面正面図である。従来のガス供給シーケンスフローを示すタイムチャートである。

符号の説明

１，１Ａ流体分流供給ユニット
８マスフローコントローラ
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ第１〜第３開閉弁
２１分流コントローラ（コントローラ）
５９分流制御プログラム
６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ第１〜第３タンク

Claims

ガスを分流して複数のノズルに供給するガス分流供給ユニットにおいて、
前記ガスの流量を制御する流量制御機器と、
前記流量制御機器の二次側に入口側が接続され、出口側が前記複数のノズルに各々接続される複数の開閉弁と、を有し、
前記複数の開閉弁の各々の動作周期は５ｍｓ〜５００ｍｓであること、
前記複数の開閉弁に一定の流量のガスが供給され、前記複数の開閉弁の動作周期を１サイクルとして、所定の分流比に応じて、前記複数の開閉弁が前記１サイクルの中で時分割してデューティ制御されることにより、前記分流比を任意に設定できること、
前記複数の開閉弁の二次側にタンクをそれぞれ配置することにより、前記複数のノズルの各々の出口から一定流量で前記ガスを出力できること、
を特徴とするガス分流供給ユニット。
請求項１に記載するガス分流供給ユニットにおいて、
前記複数の開閉弁の弁開閉動作をデューティ制御するコントローラを有することを特徴とするガス分流供給ユニット。