專(zhuān)利名稱(chēng)：分壓控制系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)以及用于分壓控制系統(tǒng)的噴頭板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以規(guī)定的分壓比來(lái)輸出作用氣體的分壓控制系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)、以及分壓控制系統(tǒng)所使用的噴頭板。
背景技術(shù)：
一直以來(lái)，例如，在將作用氣體提供給晶片的流量控制系統(tǒng)中，為了均勻地對(duì)晶片提供作用氣體，要控制提供給晶片的中心區(qū)域和邊緣區(qū)域的作用氣體的流量。圖6是現(xiàn)有的流量控制系統(tǒng)100的概略構(gòu)成圖。圖7和圖8是現(xiàn)有的噴頭板122的平面圖。
流量控制系統(tǒng)100中，例如，流量控制裝置101A，101B，101C，101D分別連接O2，Ar，C4F8，CO等氣體供給源。流量控制裝置101A～101D具有流量控制閥102A，102B，102C，102D和流量計(jì)103A，103B，103C，103D，基于流量計(jì)103A～103D所檢測(cè)出的流量來(lái)進(jìn)行流量控制閥102A～102D的開(kāi)度調(diào)整。
流量控制裝置101A～101D通過(guò)作用氣體供給管路104與流量控制裝置110連接，將作用氣體提供給蝕刻裝置120。流量控制裝置110中，流量控制閥111A，111B并聯(lián)連接作用氣體供給管路104，流量計(jì)112A，112B串聯(lián)連接流量控制閥111A，111B。流量控制閥111A，111B和流量計(jì)112A，112B與控制器113連接，基于流量計(jì)112A，112B所檢測(cè)的流量來(lái)控制流量控制閥111A，111B。該流量控制裝置110的流量控制閥111A，111B分別與內(nèi)設(shè)于蝕刻裝置120內(nèi)的噴頭板122的中心噴頭125和邊緣噴頭126連接。
噴頭板122配置在對(duì)晶片W進(jìn)行加熱的下部電極121的上方。如圖7和圖8所示，噴頭板122在與晶片W相對(duì)的面上設(shè)置多個(gè)氣體孔123，通過(guò)安裝正圓狀的間隔環(huán)124，區(qū)分為圓形的中心噴頭125和環(huán)形的邊緣噴頭126。圖7所示的噴頭板122A中，氣體孔123A布置成正方形，相對(duì)晶片W從中心向其周?chē)渲贸烧叫螤?。另外，圖8所示的噴頭板122B中，氣體孔123B布置成同心圓狀，相對(duì)晶片W從中心向其周?chē)渲贸赏膱A狀。
因此，流量控制系統(tǒng)100中，例如，如果打開(kāi)流量控制裝置101B的流量控制閥102B，Ar就從作用氣體供給管路104分支到流量控制裝置110的流量控制閥111A，111B，從中心噴頭125和邊緣噴頭126提供到晶片W上。此時(shí)，流量控制裝置110基于流量計(jì)112A，112B的檢測(cè)流量來(lái)控制流量控制閥111A，111B的開(kāi)閉操作，從中心噴頭125和邊緣噴頭126以規(guī)定流量排出Ar，所以，能夠?qū)琖整體均勻地提供Ar(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)平10-121253號(hào)公報(bào)(段落0032，段落0037，段落0039，圖1，圖5，圖7，圖8)。
但是，現(xiàn)有技術(shù)的流量控制系統(tǒng)100具有對(duì)設(shè)定變更等的響應(yīng)性能差，從而不能對(duì)晶片W均勻提供作用氣體的情況。流量控制系統(tǒng)100中，通常將流量控制裝置110設(shè)置在蝕刻裝置120中，將氣體供給源或者流量控制裝置101A～101D設(shè)置在從蝕刻裝置120離開(kāi)的氣體箱中，作用氣體供給管路104的配管容積大。而且，流量控制裝置110基于流量計(jì)112A，112B所輸出的流量來(lái)控制流量控制閥111A，111B，要有控制時(shí)間。為此，在流量控制系統(tǒng)100中，例如，在利用流量控制裝置101A～101D來(lái)改變作用氣體的流量的情況下，需要直到在作用氣體供給管路104中流動(dòng)的作用氣體的流量穩(wěn)定為止的時(shí)間，此外，要有流量控制裝置110的控制時(shí)間，所以與設(shè)定改變等對(duì)應(yīng)的響應(yīng)性能變差。這里，為了防止作用氣體的化學(xué)反應(yīng)蝕刻處理要短時(shí)間進(jìn)行。因此，流量控制系統(tǒng)100具有下列情況，即在蝕刻處理結(jié)束時(shí)作用氣體的控制結(jié)束，不能對(duì)晶片W均勻提供作用氣體。
作為改善響應(yīng)性能的對(duì)策，考慮到使用由流量控制裝置110的改變，利用絕對(duì)值來(lái)控制從中心噴頭125和邊緣噴頭126排出的作用氣體的壓力。但是，利用絕對(duì)值來(lái)控制作用氣體的壓力的系統(tǒng)，在流量控制閥111A，111B一級(jí)側(cè)設(shè)置大型管道等，需要以對(duì)應(yīng)于絕對(duì)值的壓力存下作用氣體，存在白白浪費(fèi)作用氣體的問(wèn)題。此外，以壓力絕對(duì)值來(lái)控制作用氣體的系統(tǒng)其對(duì)設(shè)定改變等的響應(yīng)性能變差。即，例如，在改變從流量控制閥111A，111B輸出的作用氣體的壓力比的情況下，必須改變存入大型管道等的作用氣體的壓力，要有控制時(shí)間。另外，在改變作用氣體的種類(lèi)的情況下，由于作用氣體的特性，從作用氣體供給管路104提供給流量控制裝置110的作用氣體的流量發(fā)生變化，所以迅速確定從流量控制閥111A，111B輸出的作用氣體的流量是困難的。
另外，噴頭板122的氣體孔123的布置也成為不能對(duì)晶片W均勻提供作用氣體的因素。即，在如圖7所示那樣將氣體孔123A布置為正方形的情況下，氣體孔123A的間隔是恒定的，所以作用氣體的排出密度理論上是恒定的，但是，在安裝間隔環(huán)124時(shí)破壞氣體孔123A的可能性變高。即，如圖9所示，間隔環(huán)124A盡管不破壞氣體孔123A，但間隔環(huán)124B，124C，124D會(huì)破壞某一個(gè)氣體孔123A。如果破壞了氣體孔123A，氣體孔123A的間隔有偏差，作用氣體的排出密度不均勻。另一方面，如果使得不破壞氣體孔123A那樣來(lái)安裝間隔環(huán)124，間隔環(huán)124的形狀就有變形，在噴頭板122A上安裝間隔環(huán)124就困難。另外，如圖8所示在將氣體孔123B布置成同心圓狀的情況下，使得不破壞氣體孔123B那樣來(lái)安裝間隔環(huán)124是容易的，然而氣體孔123B的間隔是散亂的，作用氣體的排出密度不均勻。

發(fā)明內(nèi)容
這里，本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而作出的，其第一目的在于，提供一種分壓控制系統(tǒng)，其能夠減少作用氣體的白白浪費(fèi)，同時(shí)能夠提高對(duì)設(shè)定改變等的響應(yīng)性能。另外，本發(fā)明的第二目的在于，提供一種流量控制系統(tǒng)，其具有較好的響應(yīng)性能，能夠以正確的分壓比來(lái)輸出作用氣體。另外，本發(fā)明的第三目的在于，提供一種分壓控制系統(tǒng)所使用的噴頭板，其能夠使得供給對(duì)象物體上的作用氣體的排出密度均勻。
本發(fā)明的分壓控制系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)上述第一目的，具有下述的構(gòu)成。
(1)其特征在于，具有并聯(lián)設(shè)置在作用氣體供給管路中，可變地控制作用氣體壓力的多個(gè)壓力控制部件；相對(duì)各個(gè)壓力控制部件串聯(lián)連接，檢測(cè)作用氣體的壓力的壓力檢測(cè)部件；基于壓力檢測(cè)部件的檢測(cè)結(jié)果來(lái)按比例控制壓力控制部件的操作，由此相對(duì)控制多個(gè)壓力控制部件的輸出壓力的控制部件。
(2)根據(jù)(1)所述的分壓控制系統(tǒng)，其特征在于，控制部件基于壓力檢測(cè)部件的檢測(cè)結(jié)果，由多個(gè)壓力控制部件來(lái)確定控制對(duì)象。
(3)根據(jù)(1)或(2)所述的發(fā)明，其特征在于，具有零點(diǎn)確認(rèn)部件，其在全部打開(kāi)壓力控制部件停止作用氣體的供給時(shí)，確認(rèn)壓力檢測(cè)部件的檢測(cè)的壓力是否在相對(duì)零點(diǎn)的容許范圍內(nèi)。
另外，為了實(shí)現(xiàn)上述第二目的，本發(fā)明的流量控制系統(tǒng)具有下面的構(gòu)成。
(4)其特征在于，包括具有與氣體供給源連接的流量控制閥、檢測(cè)流量控制閥輸出的流量的流量檢測(cè)部件，基于流量檢測(cè)部件的檢測(cè)結(jié)果來(lái)控制流量控制閥的流量控制裝置；與流量控制裝置連接的作用氣體供給管路；分壓控制系統(tǒng)，具有與作用氣體供給管路并聯(lián)設(shè)置的、可變地控制作用氣體的壓力的多個(gè)壓力控制部件；相對(duì)各個(gè)壓力控制部件串聯(lián)連接，檢測(cè)作用氣體的壓力的壓力檢測(cè)部件；基于壓力檢測(cè)部件的檢測(cè)結(jié)果來(lái)按比例控制壓力控制部件的操作，由此相對(duì)地控制多個(gè)壓力控制部件的輸出壓力的控制部件。
(5)根據(jù)(4)所述的發(fā)明，其特征在于，具有零點(diǎn)確認(rèn)部件，其在全部打開(kāi)壓力控制部件、停止作用氣體的供給時(shí)，確認(rèn)壓力檢測(cè)部件的檢測(cè)的壓力是否在相對(duì)零點(diǎn)的容許范圍內(nèi)。
另外，為了實(shí)現(xiàn)上述第三個(gè)目的，本發(fā)明的分壓控制系統(tǒng)所使用的噴頭板具有以下的構(gòu)成。
(6)一種用于分壓控制系統(tǒng)的噴頭板，由間隔部件隔開(kāi)，分割成多個(gè)區(qū)域，各個(gè)區(qū)域與分壓控制系統(tǒng)連接，控制從各個(gè)區(qū)域向供給對(duì)象物排出的作用氣體，其特征在于，排出作用氣體的氣體孔配置為正三角形，相對(duì)供給對(duì)象物體從中心向周?chē)渲脼榱切巍?br> 具有上述構(gòu)成的發(fā)明具有如下的作用。
從氣體供給源供給的作用氣體，在打開(kāi)流量控制裝置的流量控制閥的同時(shí)，被提供給作用氣體供給管路。此時(shí)，流量控制裝置利用流量檢測(cè)部件檢測(cè)流量控制閥輸出的流量，基于該檢測(cè)結(jié)果來(lái)控制流量控制閥，由此將作用氣體以規(guī)定的流量提供給作用氣體供給管路。
作用氣體從作用氣體供給管路分支輸出到分壓控制系統(tǒng)的壓力控制部件。分壓控制系統(tǒng)通過(guò)壓力檢測(cè)部件來(lái)檢測(cè)壓力控制部件的輸出壓力，基于壓力檢測(cè)部件的檢測(cè)結(jié)果來(lái)按比例控制壓力控制部件。分壓控制系統(tǒng)的壓力控制部件，相對(duì)作用氣體供給管路并聯(lián)連接，所以如按比例控制某些壓力控制部件并改變輸出壓力，其它的壓力控制部件的輸出壓力也相對(duì)改變。由此，分壓控制系統(tǒng)與從作用氣體供給管路供給的作用氣體的流量沒(méi)有關(guān)系，能夠以規(guī)定的分壓比從壓力控制部件輸出作用氣體。
為此，流量控制系統(tǒng)設(shè)置在例如離開(kāi)流量控制裝置和分壓控制系統(tǒng)的位置，在作用氣體供給管路的配管容積大的情況下，利用流量控制裝置來(lái)設(shè)定變更作用氣體的流量時(shí)，分壓控制系統(tǒng)不管從作用氣體供給管路供給的作用氣體的流量，基于由壓力檢測(cè)部件檢測(cè)的壓力來(lái)按比例控制壓力控制部件，以規(guī)定的分壓比來(lái)輸出作用氣體，所以縮短了控制時(shí)間。因此，根據(jù)本發(fā)明的流量控制系統(tǒng)，與設(shè)定變更等相對(duì)應(yīng)的響應(yīng)性能好，能夠以正確的分壓比來(lái)輸出作用氣體。
另外，分壓控制系統(tǒng)基于壓力控制部件輸出的壓力以相對(duì)的壓力來(lái)控制作用氣體，所以如以絕對(duì)的壓力來(lái)控制作用氣體的情況那樣，不必在壓力控制部件的一級(jí)側(cè)設(shè)置大型管道來(lái)存入作用氣體。另外，分壓控制系統(tǒng)在改變由各個(gè)壓力控制部件輸出的作用氣體的壓力比的情況下，能夠僅對(duì)應(yīng)地控制壓力控制部件，另外，在改變作用氣體的種類(lèi)的情況下，由于以相對(duì)的壓力來(lái)控制作用氣體，所以與作用氣體的種類(lèi)無(wú)關(guān)，能夠迅速確定由各個(gè)壓力控制部件輸出的作用氣體的壓力比。因此，根據(jù)分壓控制系統(tǒng)，能夠減少作用氣體的白白浪費(fèi)，同時(shí)能夠提高相對(duì)設(shè)定變更等的響應(yīng)性能。
這里，在分壓控制作用氣體的情況下，例如，將輸出壓力最小的壓力控制部件確定為控制對(duì)象，如果這樣操作控制，就能夠相牽制地控制多個(gè)壓力控制部件。
該分壓控制系統(tǒng)和流量控制系統(tǒng)具有零點(diǎn)確認(rèn)部件，確認(rèn)控制狀態(tài)是否為恒定。
零點(diǎn)確認(rèn)部件在全部打開(kāi)全部的壓力控制部件的狀態(tài)來(lái)停止作用氣體的供給時(shí)，殘留在作用氣體供給管路中的作用氣體通過(guò)壓力控制部件流向下游，隨之，各個(gè)壓力檢測(cè)部件檢測(cè)的壓力也向零點(diǎn)下降，所以基于其壓力的下降來(lái)確認(rèn)零點(diǎn)位置。通過(guò)這樣，流量控制系統(tǒng)和分壓控制系統(tǒng)能夠最早發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的故障。
下面，說(shuō)明用于分壓控制系統(tǒng)中的噴頭板的作用。
用于分壓控制系統(tǒng)的噴頭板中由分隔部件隔開(kāi)的區(qū)域分別與分壓控制系統(tǒng)連接，控制從各個(gè)區(qū)域輸出的作用氣體的壓力。噴頭板中，排出作用氣體的氣體孔配置為三角形，所以相鄰的氣體孔的間隔基本上恒定。而且，該氣體孔相對(duì)供給對(duì)象物體從中心向周?chē)渲脼榱切?，所以，例如，在利用正圓形間隔部件來(lái)分割噴頭板時(shí)，難于破壞氣體孔。因此，由間隔部件破壞氣體孔的概率降低，能夠在供給對(duì)象物體上將作用氣體的排出密度均勻化。


圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的分壓控制系統(tǒng)的方框圖。
圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的流量控制系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖。
圖3是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的零點(diǎn)確認(rèn)的一個(gè)例子的圖，縱軸表示壓力，橫軸表示時(shí)間。
圖4是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的噴頭板的平面圖。
圖5是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的間隔部件的配置例子的圖。
圖6是現(xiàn)有的流量控制系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖。
圖7是現(xiàn)有的噴頭板的平面圖。
圖8是現(xiàn)有的噴頭板的平面圖。
圖9是表示將氣體孔布置成正方形的噴頭板中間隔部件的配置例子的圖。
符號(hào)說(shuō)明3壓力傳感器；8閥門(mén)；25控制器；27控制對(duì)象確定部；30，36控制部；41A～41D流量控制裝置；42A～42D流量控制閥；43A～43D流量計(jì)；44作用氣體供給管路；45分壓控制系統(tǒng)；50A流量控制系統(tǒng)；80噴頭板；81中心噴頭；82邊緣噴頭；83間隔環(huán)；84氣體孔。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的分壓控制系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)和分壓控制系統(tǒng)所使用的噴頭板的第一實(shí)施方式。圖2是流量控制系統(tǒng)50A的概略構(gòu)成圖。
流量控制系統(tǒng)50A用于半導(dǎo)體制造裝置的蝕刻處理。流量控制系統(tǒng)50A中，例如，多個(gè)流量控制裝置41A，41B，41C，41D分別連接O2，Ar，C4F8，CO等氣體供給源。流量控制裝置41A～41D具有流量控制閥42A，42B，42C，42D和流量計(jì)(相當(dāng)于“流量檢測(cè)部件”)43A，43B，43C，43D，基于流量計(jì)43A～43D所檢測(cè)出的流量來(lái)進(jìn)行流量控制閥42A～42D的開(kāi)度調(diào)整。
由流量控制裝置41A～41D提供的作用氣體通過(guò)作用氣體供給管路44、分壓控制系統(tǒng)45從腔室51的噴頭板52排出。此時(shí)，分壓控制系統(tǒng)45控制作用氣體，使得來(lái)自噴頭板52的中心噴頭53和邊緣噴頭54的作用氣體以規(guī)定的分壓比來(lái)提供。
分壓控制系統(tǒng)45具有與中心噴頭53連接的壓力控制裝置1A和與邊緣噴頭54連接的壓力控制裝置1B。壓力控制裝置1A，1B具有壓力控制閥2和壓力傳感器3，分別與控制器(相當(dāng)于分壓控制系統(tǒng)45的“控制裝置”)25連接，使得基于壓力傳感器3的檢測(cè)結(jié)果來(lái)輸出調(diào)整任何一個(gè)。控制器25與控制半導(dǎo)體制造裝置整體的中央控制器(包含相當(dāng)于流量控制系統(tǒng)50A的“控制裝置”)46連接，常時(shí)監(jiān)視作用氣體的流量控制狀態(tài)。
圖1是分壓控制系統(tǒng)45的方框圖。
分壓控制系統(tǒng)45的控制器25與內(nèi)置于壓力控制裝置1A，1B中的閥控制器9連接，對(duì)常開(kāi)類(lèi)型的閥8進(jìn)行開(kāi)度調(diào)整。利用閥控制器9和閥8的壓力控制部件來(lái)控制輸出的作用氣體的壓力。能夠使用壓力閥等作為閥8。
控制器25具有中央運(yùn)算處理部(下面稱(chēng)為“CPU”)26，將輸出壓力大的閥8設(shè)為全開(kāi)狀態(tài)，將輸出壓力小的閥8確定為控制對(duì)象，以此控制壓力比。CPU26具有輸入向中央控制器46的裝置操作畫(huà)面輸入的壓力比命令K(這里，K＝目標(biāo)壓力P1/目標(biāo)壓力P2)，確定控制對(duì)象的控制對(duì)象確定部27?？刂茖?duì)象確定部27并聯(lián)連接運(yùn)算部28和運(yùn)算部34，該運(yùn)算部28基于壓力比命令K運(yùn)算壓力控制裝置1B側(cè)的目標(biāo)壓力P2(＝P1/K)；該運(yùn)算部34基于壓力比命令K運(yùn)算壓力控制裝置1A側(cè)的目標(biāo)壓力P1(＝KP2)。
運(yùn)算部28與控制部30連接?？刂撇?0基于來(lái)自壓力控制裝置1B的壓力傳感器3的反饋的壓力P2和從運(yùn)算部28輸入的壓力控制裝置1B側(cè)的目標(biāo)壓力P2(＝P1/K)的偏差，來(lái)確定控制信號(hào)?？刂撇?0通過(guò)D/A變換器32與壓力控制裝置1B的閥控制器9連接。壓力控制裝置1B的壓力傳感器3通過(guò)A/D變換器33與運(yùn)算部34連接，同時(shí)與控制部30的上游側(cè)反饋連接。
運(yùn)算部34與控制部36連接?？刂撇?6基于來(lái)自壓力控制裝置1A的壓力傳感器3的反饋的壓力P1和從運(yùn)算部34輸入的壓力控制裝置1A側(cè)的目標(biāo)壓力P1(＝KP2)的偏差，來(lái)確定控制信號(hào)?？刂撇?6通過(guò)D/A變換器38與壓力控制裝置1A的閥控制器9連接。壓力控制裝置1A的壓力傳感器3通過(guò)A/D變換器39與運(yùn)算部28連接，同時(shí)與控制部36的上游側(cè)反饋連接。
這樣的分壓控制系統(tǒng)45如下操作。
在圖2的流量控制系統(tǒng)50A中，在關(guān)閉流量控制裝置41A～41D的流量調(diào)整閥42A～42D，不提供任何作用氣體的情況下，對(duì)圖1所示的控制器25的CPU26輸入遮斷信號(hào)。CPU26接收該遮斷信號(hào)，通過(guò)D/A變換器32，38來(lái)停止壓力控制裝置1A，1B的閥控制器9的操作。為此，壓力控制裝置1A，1B的閥8，不提供控制信號(hào)，全部打開(kāi)。
下面，對(duì)于圖2的流量控制系統(tǒng)50A，例如對(duì)晶片W提供Ar的情況加以說(shuō)明。
流量控制系統(tǒng)50A從中央控制器46的裝置操作畫(huà)面輸入壓力比，在過(guò)程的傳送時(shí)根據(jù)接收的設(shè)定畫(huà)面的參數(shù)來(lái)控制Ar。
與流量控制裝置41B的流量控制閥42B的打開(kāi)同時(shí)將從氣體供給源供給的Ar提供給作用氣體供給管路44。此時(shí)，流量控制裝置41B利用流量計(jì)43B檢測(cè)流量控制閥41B的輸出流量，基于該檢測(cè)結(jié)果來(lái)控制流量控制閥41B，由此將Ar以規(guī)定的流量提供給作用氣體供給管路44。
Ar通過(guò)作用氣體供給管路44、分壓控制系統(tǒng)45從噴頭板52提供給晶片W。即，在分壓控制系統(tǒng)45中，為了分別全部打開(kāi)壓力控制裝置1A，1B的閥8，壓力控制裝置1A，1B的壓力傳感器3上升到大致相同的壓力，Ar從作用氣體供給管路44分支到壓力控制裝置1A，1B的閥8，從噴頭板52的中心噴頭53和邊緣噴頭54提供給晶片W。
此時(shí)，壓力控制裝置1A的壓力傳感器3檢測(cè)閥8輸出的Ar的壓力P1，通過(guò)A/D變換器39對(duì)CPU26的運(yùn)算部28輸出，同時(shí)，反饋到控制部36。
另一方面，壓力控制裝置1B的壓力傳感器3檢測(cè)閥8輸出的Ar的壓力P2，通過(guò)A/D變換器33對(duì)CPU26的運(yùn)算部34輸出，同時(shí)，反饋到控制部30。
在CPU26中，輸入任意的壓力比命令K(這里，K＝目標(biāo)壓力P1/目標(biāo)壓力P2)，判斷壓力比命令K是否小于1。在壓力比命令K比1小的情況下，即在壓力控制裝置1B側(cè)的目標(biāo)壓力P2比壓力控制裝置1A側(cè)的目標(biāo)壓力P1大的情況下，將壓力控制裝置1A的閥8判斷為控制對(duì)象，立即開(kāi)始?jí)毫刂蒲b置1A的閥8的控制。此時(shí)，由于壓力控制裝置1B的閥8全部打開(kāi)，所以壓力控制裝置1B側(cè)的壓力P2上升。這里，在CPU26中，監(jiān)視壓力控制裝置1B的壓力P2，控制壓力控制裝置1A的閥8，使得壓力比為指示值。即，CPU26的控制部36基于壓力控制裝置1A側(cè)的目標(biāo)壓力P1(＝KP2)和從壓力控制裝置1A的壓力傳感器3反饋的壓力P1的偏差，確定對(duì)壓力控制裝置1A的閥8的控制信號(hào)，使得壓力控制裝置1A側(cè)的壓力P1和壓力控制裝置1B側(cè)的壓力P2具有規(guī)定的壓力比。因此，在壓力控制裝置1A中，閥控制器9進(jìn)行閥8的開(kāi)度調(diào)整。由此，Ar從中心噴頭53和邊緣噴頭54以規(guī)定的分壓比對(duì)晶片W輸出，均勻地提供給晶片W整體。
而且，在壓力比命令K比1小的情況下，即，流體控制裝置1A側(cè)的壓力P1是壓力控制裝置1B側(cè)的壓力P2以上的情況下，與上述同樣來(lái)控制壓力控制裝置1B的閥8，由此將壓力控制裝置1B側(cè)的壓力P2瞬時(shí)達(dá)到目標(biāo)值，能夠以規(guī)定的分壓比將Ar提供給晶片W的中心區(qū)域和邊緣區(qū)域。同時(shí)，這種情況下，對(duì)于壓力控制裝置1B的目標(biāo)壓力P2，使用運(yùn)算部28中壓力控制裝置1A的壓力傳感器3所檢測(cè)的壓力P1除以壓力比命令K得到的壓力(P1/K)。
下面說(shuō)明流量控制系統(tǒng)50A改變作用氣體的流量的情況。
流量控制系統(tǒng)50A中，通常情況下，將氣體供給源或者流量控制裝置41設(shè)置在離開(kāi)腔室51的氣體箱中，將分壓控制系統(tǒng)45設(shè)置在腔室51中，所以作用氣體供給管路44的配管容積大。在這樣的流量控制系統(tǒng)50A中，如果改變流量控制裝置41B的流量控制閥42B的開(kāi)度，改變提供給作用氣體供給管路44的作用氣體的流量，則分壓控制系統(tǒng)45就不管從作用氣體供給管路44提供的Ar的流量，而基于由壓力控制裝置1A，1B的壓力傳感器3所檢測(cè)的壓力P1，P2，按比例控制壓力控制裝置1A，1B的閥門(mén)8，以規(guī)定的分壓比來(lái)輸出Ar，所以縮短了控制時(shí)間。為此，流量控制系統(tǒng)50A與設(shè)定變更等對(duì)應(yīng)的響應(yīng)性能良好，能夠以正確的分壓比輸出作用氣體。
另外，分壓控制系統(tǒng)45基于壓力控制裝置1A，1B的閥門(mén)8輸出的壓力P1，P2，以相對(duì)的壓力來(lái)控制Ar，所以如同以絕對(duì)的壓力控制作用氣體的情況，不必在壓力控制裝置1A，1B的閥門(mén)8的一級(jí)側(cè)設(shè)置大型管道等來(lái)存入Ar。另外，分壓控制系統(tǒng)45在改變從壓力控制裝置1A，1B的閥門(mén)8輸出的Ar的壓力比的情況下，能夠僅對(duì)應(yīng)控制壓力控制裝置1A，1B的閥門(mén)8中的輸出壓力P1，P2小的一方。
下面，說(shuō)明流量控制系統(tǒng)50A改變作用氣體的種類(lèi)的情況。
流量控制系統(tǒng)50A在將作用氣體的種類(lèi)變更為其它種類(lèi)的作用氣體的情況下(在本實(shí)施方式中，由Ar變更為CO)，首先，關(guān)閉流量控制裝置41B的流量控制閥42B，同時(shí)，停止對(duì)壓力控制裝置1A，1B的閥門(mén)控制器9的通電，全部打開(kāi)閥門(mén)8。通過(guò)這樣，殘留在流量控制裝置41A～41B的下游的Ar從壓力控制裝置1A，1B中向腔室51排出。之后，打開(kāi)流量控制裝置41D的流量控制閥42D，將CO從作用氣體供給管路44提供給分壓控制系統(tǒng)45，從噴頭板52的中心噴頭53和邊緣噴頭54以規(guī)定的分壓比排出CO。
分壓控制系統(tǒng)45與上述一樣，由壓力傳感器3檢測(cè)壓力控制裝置1A，1B的閥門(mén)8輸出的CO的壓力P1，P2，基于該檢測(cè)結(jié)果以相對(duì)的壓力來(lái)控制CO。為此，分壓控制系統(tǒng)45既使在CO與Ar壓縮率等特性不同的情況下，也與該特性的改變沒(méi)有關(guān)系，能夠迅速確定壓力控制裝置1A，1B的閥門(mén)8輸出的CO的壓力比。
因此，根據(jù)本實(shí)施方式的流量控制系統(tǒng)，包括具有與氣體供給源連接的流量控制閥42A～42D、檢測(cè)流量控制閥42A～42D輸出的流量的流量計(jì)43A～43D，基于流量計(jì)43A～43D的檢測(cè)結(jié)果來(lái)控制流量控制閥42A～42D的流量控制裝置41A～41D；與流量控制裝置41A～41D連接的作用氣體供給管路44；分壓控制系統(tǒng)45，具有與作用氣體供給管路44并聯(lián)設(shè)置、可變地控制作用氣體的2個(gè)閥門(mén)8；相對(duì)各個(gè)閥門(mén)8串聯(lián)連接，檢測(cè)作用氣體的壓力P1，P2的壓力傳感器3；基于壓力傳感器3的檢測(cè)結(jié)果來(lái)按比例控制閥門(mén)8的操作，由此相對(duì)地控制2個(gè)閥門(mén)8的輸出壓力P1，P2的控制器25。所以，對(duì)設(shè)定變更等的響應(yīng)性能好，能夠以正確的分壓比輸出作用氣體。
另外，根據(jù)本實(shí)施方式的分壓控制系統(tǒng)45，具有與作用氣體供給管路44并聯(lián)設(shè)置、可變地控制作用氣體的2個(gè)閥門(mén)8；對(duì)各個(gè)閥門(mén)8串聯(lián)連接，檢測(cè)作用氣體的壓力P1、P1的壓力傳感器3；基于壓力傳感器3的檢測(cè)結(jié)果來(lái)按比例控制閥門(mén)8的操作，由此相對(duì)地控制2個(gè)閥門(mén)8的輸出壓力P1，P2的控制器25。所以，能夠減少作用氣體的白白浪費(fèi)，同時(shí)能夠提高對(duì)設(shè)定變更等的響應(yīng)性能。
另外，本實(shí)施方式的分壓控制系統(tǒng)45中，控制器25基于壓力傳感器3的檢測(cè)結(jié)果，將壓力控制裝置1A，1B的閥門(mén)8中的輸出壓力P1，P2較小的一方確定為控制對(duì)象來(lái)操作控制，所以，能夠牽制地控制壓力控制裝置1A，1B的閥門(mén)8。
此時(shí)，分壓控制系統(tǒng)45在控制從壓力控制裝置1A側(cè)輸出的壓力P1的情況下，由壓力控制裝置1B所檢測(cè)的壓力P2和壓力比命令K來(lái)運(yùn)算壓力控制裝置1A的目標(biāo)壓力P1(＝KP2)，在對(duì)壓力控制裝置1A的閥門(mén)8的開(kāi)閉操作進(jìn)行控制，而且對(duì)從壓力控制裝置1B側(cè)輸出的壓力P2進(jìn)行控制的情況下，由壓力控制裝置1A檢測(cè)的壓力P1和壓力比命令K來(lái)運(yùn)算壓力控制裝置1B的目標(biāo)壓力P2(＝P1/K)，控制壓力控制裝置1B的閥門(mén)8的開(kāi)閉操作，所以能夠縮短閥門(mén)8的控制時(shí)間，提高系統(tǒng)整體的處理能力。
該進(jìn)行分壓控制的分壓控制系統(tǒng)45和流量控制系統(tǒng)50A在控制器25具有零點(diǎn)確認(rèn)部件，確認(rèn)控制狀態(tài)是否為恒定。即，例如在停止作用氣體的分壓比控制時(shí)或者改變作用氣體的種類(lèi)時(shí)，啟動(dòng)零點(diǎn)確認(rèn)部件，進(jìn)行分壓控制系統(tǒng)45的異常檢測(cè)。
在關(guān)閉流量控制閥41A～41D時(shí)使零點(diǎn)確認(rèn)部件工作。如圖3所示，零點(diǎn)確認(rèn)部件，在關(guān)閉流量控制閥41A～41D，停止作用氣體的供給，且壓力傳感器3檢測(cè)的壓力P1，P2為規(guī)定的閾值D以下時(shí)，基于壓力傳感器3的壓力下降來(lái)確認(rèn)零點(diǎn)偏移。
具體地說(shuō)，如果在基于壓力控制裝置1A，1B的閥控制器9停止閥門(mén)8的控制時(shí)，同時(shí)關(guān)閉流量控制閥41A～41D，殘留在流量控制閥41A～41D的下游側(cè)的作用氣體從壓力控制裝置1A，1B的閥門(mén)8提供給腔室51，隨之，壓力傳感器3所檢測(cè)的壓力P1，P2向著零點(diǎn)下降。
這里，在任何一個(gè)閥門(mén)8的輸出壓力P1，P2變?yōu)橐?guī)定的閾值D以下時(shí)，利用壓力傳感器3在每一定間隔(例如500msec)檢測(cè)閥門(mén)8的輸出壓力P1，P2，判斷檢測(cè)的輸出壓力P1，P2是否在允許范圍內(nèi)。即，例如，計(jì)算壓力P1，P2的壓力差(P1-P2)，判斷壓力差是否在相對(duì)零點(diǎn)的允許誤差范圍C(例如0.1kPa)內(nèi)，以及判斷各個(gè)閥門(mén)8的輸出壓力P1，P2是否比規(guī)定的閾值B(例如-0.15kPa)小。這里，將允許誤差范圍C稱(chēng)為功能上不能允許的零點(diǎn)位置的偏差量，將閾值B稱(chēng)為壓力傳感器3原來(lái)沒(méi)有表示的值。
在判斷壓力P1，P2的壓力差為允許誤差范圍C之外的情況下，或者判斷輸出壓力P1，P2的任何一個(gè)比規(guī)定的閾值B小的情況下，判斷輸出壓力P1，P2為允許范圍外。這種情況下，沒(méi)有顯示本來(lái)應(yīng)該顯示的壓力，檢測(cè)出異常。然后，在多次(本實(shí)施方式中是3次)連續(xù)算出異常檢測(cè)時(shí)，輸出警報(bào)等，向操作者通知分壓控制系統(tǒng)45的異常。而且，之所以需要多次異常檢測(cè)，是為了防止錯(cuò)誤檢測(cè)。通過(guò)這樣，流量控制系統(tǒng)50A和分壓控制系統(tǒng)45能夠最早發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的故障。
(第二實(shí)施方式)接著，說(shuō)明關(guān)于本發(fā)明的分壓控制系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)和分壓控制系統(tǒng)所使用的噴頭板的第二實(shí)施方式。圖4是噴頭板80的平面圖。圖5是表示間隔環(huán)83的配置例子的圖。
圖4所示的噴頭板80與第一實(shí)施方式的噴頭板52一樣內(nèi)設(shè)于腔室51中，用于以規(guī)定的分壓比對(duì)晶片(相當(dāng)于“供給對(duì)象物體”)57的中心區(qū)域和邊緣區(qū)域提供作用氣體。噴頭板80為圓板形，安裝正圓形的間隔環(huán)(相當(dāng)于“間隔部件”)83，區(qū)分為圓板形的中心噴頭81和環(huán)形的邊緣噴頭82。這樣的噴頭板80在與晶片W相對(duì)的表面上形成多個(gè)噴出作用氣體的氣體孔84。氣體孔84配置為正三角形，此外相對(duì)晶片W從中心向周?chē)渲脼榱切巍?br> 這種噴頭板80將由未圖示的分壓控制系統(tǒng)所控制的作用氣體從中心噴頭81和邊緣噴頭82的氣體孔84提供給晶片W。對(duì)于噴頭板80，由于氣體孔84配置為正三角形，所以相鄰的氣體孔84的間隔是一定的。而且，該氣體孔84相對(duì)晶片W從中心向周?chē)渲脼檎切?，所以，例如在由間隔環(huán)83劃分噴頭板80時(shí)，難于破壞氣體孔84。即，如圖5所示，間隔環(huán)83D安裝時(shí)破壞氣體孔84，但間隔環(huán)83A，83B，83C安裝時(shí)不破壞氣體孔84。因此，對(duì)于噴頭板80，與將氣體孔123A布置成正方形的噴頭板122A(參照?qǐng)D9)比較，在安裝正圓形的間隔環(huán)83時(shí)極大地降低了破壞氣體孔84的概率，容易安裝間隔環(huán)83。
因此，根據(jù)本實(shí)施方式的分壓控制系統(tǒng)所使用的噴頭板80，通過(guò)間隔環(huán)83間隔成同心圓狀，分割成多個(gè)區(qū)域，通過(guò)分壓控制系統(tǒng)來(lái)控制從各個(gè)區(qū)域提供給晶片W的作用氣體的壓力，將排出作用氣體的氣體孔84配置為正三角形，相對(duì)晶片W從中心向周?chē)渲脼榱切危越档土擞砷g隔環(huán)83破壞氣體孔84的概率，能夠在晶片W上使得作用氣體的排出密度均勻。
上面說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，能夠有各種應(yīng)用。
(1)例如，在上述實(shí)施方式中，調(diào)整2個(gè)閥門(mén)8輸出的作用氣體的壓力而成壓力比命令K。與此相對(duì)，也可以調(diào)整3個(gè)以上的閥門(mén)8輸出的作用氣體的分壓比。
(2)例如，在上述第一實(shí)施方式中，在控制開(kāi)始時(shí)全部打開(kāi)閥門(mén)8，全部打開(kāi)輸出壓力大的閥門(mén)8，將輸出壓力小的閥門(mén)8設(shè)為控制對(duì)象來(lái)進(jìn)行控制。與此相對(duì)，也可以在控制開(kāi)始時(shí)全部關(guān)閉閥門(mén)8，來(lái)控制壓力控制裝置1A，1B的閥門(mén)8。
(3)例如，在上述第一實(shí)施方式中，在半導(dǎo)體制造裝置所使用的流量控制系統(tǒng)50A中使用分壓控制系統(tǒng)45。但是，如果將以規(guī)定的分壓比來(lái)輸出作用氣體作為目的，適用對(duì)象不限于半導(dǎo)體制造裝置等。
發(fā)明效果因此，本發(fā)明的分壓控制系統(tǒng)具有并聯(lián)設(shè)置在作用氣體供給管路中，可變地控制作用氣體壓力的多個(gè)壓力控制部件；相對(duì)各個(gè)壓力控制部件串聯(lián)連接，檢測(cè)作用氣體的壓力的壓力檢測(cè)部件；基于壓力檢測(cè)部件的檢測(cè)結(jié)果來(lái)按比例控制壓力控制部件的操作，由此相對(duì)控制多個(gè)壓力控制部件的輸出壓力的控制部件，所以，能夠減少作用氣體的白白浪費(fèi)，同時(shí)能夠提高相對(duì)設(shè)定變更的響應(yīng)性能。
另外，本發(fā)明的流量控制系統(tǒng)包括具有與氣體供給源連接的流量控制閥、檢測(cè)流量控制閥輸出的流量的流量檢測(cè)部件，基于流量檢測(cè)部件的檢測(cè)結(jié)果來(lái)控制流量控制閥的流量控制裝置；與流量控制裝置連接的作用氣體供給管路；分壓控制系統(tǒng)，其具有與作用氣體供給管路并聯(lián)設(shè)置的、可變地控制作用氣體的壓力的多個(gè)壓力控制部件；相對(duì)各個(gè)壓力控制部件串聯(lián)連接，檢測(cè)作用氣體的壓力的壓力檢測(cè)部件；基于壓力檢測(cè)部件的檢測(cè)結(jié)果來(lái)按比例控制壓力控制部件的操作，由此相對(duì)地控制多個(gè)壓力控制部件的輸出壓力的控制部件。所以，其相對(duì)設(shè)定變更等的響應(yīng)性能好，能夠以正確的分壓比來(lái)輸出作用氣體。
此外，本發(fā)明的分壓控制系統(tǒng)所使用的噴頭板由間隔部件隔開(kāi)，分割成多個(gè)區(qū)域，各個(gè)區(qū)域與分壓控制系統(tǒng)連接，控制從各個(gè)區(qū)域向供給對(duì)象物排出的作用氣體，排出作用氣體的氣體孔配置為正三角形，相對(duì)供給對(duì)象物體從中心向周?chē)渲脼榱切?，所以，由間隔部件破壞氣體孔的概率降低，能夠在供給對(duì)象物體上將作用氣體的排出密度均勻化。
權(quán)利要求
1.一種分壓控制系統(tǒng)，其特征在于，具有并聯(lián)設(shè)置在作用氣體供給管路中，可變地控制作用氣體壓力的多個(gè)壓力控制部件；相對(duì)各個(gè)所述壓力控制部件串聯(lián)連接，檢測(cè)作用氣體的壓力的壓力檢測(cè)部件；基于所述壓力檢測(cè)部件的檢測(cè)結(jié)果來(lái)按比例控制所述壓力控制部件的操作，由此相對(duì)地控制所述多個(gè)壓力控制部件的輸出壓力的控制部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分壓控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制部件基于所述壓力檢測(cè)部件的檢測(cè)結(jié)果，由所述多個(gè)壓力控制部件來(lái)確定控制對(duì)象。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分壓控制系統(tǒng)，其特征在于，具有零點(diǎn)確認(rèn)部件，其在使全部所述壓力控制部件為全開(kāi)、停止作用氣體的供給時(shí)，確認(rèn)所述壓力檢測(cè)部件的檢測(cè)的壓力是否在相對(duì)零點(diǎn)的容許范圍內(nèi)。
4.一種流量控制系統(tǒng)，其特征在于，包括具有與氣體供給源連接的流量控制閥、檢測(cè)所述流量控制閥輸出的流量的流量檢測(cè)部件，基于所述流量檢測(cè)部件的檢測(cè)結(jié)果來(lái)控制所述流量控制閥的流量控制裝置；與所述流量控制裝置連接的作用氣體供給管路；以及分壓控制系統(tǒng)，該分壓控制系統(tǒng)具有與所述作用氣體供給管路并聯(lián)設(shè)置的、可變地控制作用氣體的壓力的多個(gè)壓力控制部件；相對(duì)所述各個(gè)壓力控制部件串聯(lián)連接，檢測(cè)作用氣體的壓力的壓力檢測(cè)部件；基于所述壓力檢測(cè)部件的檢測(cè)結(jié)果來(lái)按比例控制壓力控制部件的操作，由此相對(duì)地控制所述多個(gè)壓力控制部件的輸出壓力的控制部件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的流量控制系統(tǒng)，其特征在于，具有零點(diǎn)確認(rèn)部件，其在使全部所述壓力控制部件為全開(kāi)、停止作用氣體的供給時(shí)，確認(rèn)所述壓力檢測(cè)部件的檢測(cè)的壓力是否在相對(duì)零點(diǎn)的容許范圍內(nèi)。
6.一種分壓控制系統(tǒng)所使用的噴頭板，由間隔部件隔開(kāi)，分割成多個(gè)區(qū)域，各個(gè)區(qū)域與分壓控制系統(tǒng)連接，對(duì)從各個(gè)區(qū)域向供給對(duì)象物排出的作用氣體加以控制，其特征在于，排出作用氣體的氣體孔配置為正三角形，相對(duì)所述供給對(duì)象物體從中心向周?chē)渲脼榱切巍?br> 全文摘要
本發(fā)明提供一種分壓控制系統(tǒng)，其能夠減少作用氣體的白白浪費(fèi)，同時(shí)能夠提高對(duì)設(shè)定改變等的響應(yīng)性能。在分壓控制系統(tǒng)(45)中設(shè)置并聯(lián)設(shè)置在作用氣體供給管路中，可變地控制作用氣體的二個(gè)閥門(mén)(8)；相對(duì)各個(gè)閥門(mén)(8)串聯(lián)連接，檢測(cè)作用氣體的壓力的壓力傳感器(3)；基于壓力傳感器(3)的檢測(cè)結(jié)果來(lái)按比例控制閥門(mén)(8)的操作，由此相對(duì)地控制二個(gè)閥門(mén)(8)的輸出壓力P1，P2的控制器(25)。
文檔編號(hào)B01J4/00GK1573632SQ20041004792
公開(kāi)日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月9日
發(fā)明者長(zhǎng)岡秀樹(shù), 小泉浩, 大藪淳, 嵨津強(qiáng), 遠(yuǎn)藤宏紀(jì), 伊藤惠貴, 林大輔 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社