专利名称：腔室的内压控制装置和内压被控制式腔室的制作方法
技术领域：
本发明涉及在半导体制造装置等中使用的腔室的内压控制装置和内压被控制式腔室。
背景技术：
近年来，在半导体制造装置等中，较多使用具备所谓压力式流量控制装置的气体供给装置作为向处理腔室供给气体的装置。
图8表示其一例，构成为设置压力式流量控制装置C1、C2、C3和流体切换阀D1、D2、D3，利用来自控制装置B的信号自动进行向处理腔室E供给的流体的切换及其流量调节(特开平11-212653号等)。
此外，上述压力式流量控制装置C1、C2、C3构成为，如图9所示，通过把流通节流孔Ka的流体保持在临界条件下(P1/P2为大约2以上)，在运算装置M中使节流孔流通流量Qc为Qc＝KP1进行运算，开闭控制阀V0(调节节流孔上游侧压力P1)使Qc与设定流量Qs的差Qy为零。此外，A/D为信号变换器，AP为放大器(特开平8-338546号)。
再者，上述处理腔室E，如图10所示，通过具备自动压力调节器APC和传导阀CV的比较大口径的真空排气管线Ex使真空泵VP连续运转，由此将其内压保持为设定值(10-6-102Torr)。
另外，作为上述真空泵VP，广泛使用涡轮分子泵等一次真空泵(高真空泵)VP1和涡管泵等二次真空泵(低真空泵)VP2的组合体，1台压缩比较大的排气容量的真空泵的排气系统由于在制造成本等方面存在问题所以几乎不提供使用。
再者，腔室E的内压保持只专门借助真空排气系统侧的运转控制进行，具体来说通过调节自动压力调节器APC和传导阀CV的开度来保持规定的设定内压。
但是，在上述图10的处理腔室E中，因为不仅需要使高压缩度且排气流量大的涡轮分子泵等一次真空泵VP1等连续运转，而且需要减轻一次真空泵VP1和二次真空泵VP2的负荷，所以必须把真空排气系统Ex的管径设置得比较粗，除此以外，需要传导阀CV或自动压力调节器APC等。其结果为，存在真空腔室E的设备费和运行成本大幅上升，不能将其降低的问题。
再者，在上述图10的处理腔室E中，由于只由自动压力调节器APC等的运转控制来控制腔室内压，所以所谓压力控制的响应性较差，腔室内压的调节太需要时间，结果出现处理腔室的运转率降低或处理产品的质量产生离散的问题。
另一方面，为了提高腔室E的内压控制的响应性，考虑在排气侧的控制的基础上控制向腔室E内供给的气体流量的方法。
但是，通过调节向腔室E内的气体供给流量，为了高精度且大范围地调节腔室内压，需要大幅提高向腔室E内供给的气体的流量控制精度。
另外，如上述图8所示的向腔室的流体供给装置，由于具备其使用的压力式流量控制装置C1-C3不受腔室E侧的内压变动的影响的特性，所以只要保持临界条件，即使腔室内压变动也可以进行比较稳定的供给气体的流量控制，起到优异的实用效果。
但是，这种流体供给装置仍留有多个应解决的问题，其中特别亟待解决的问题是提高低流量范围中的流量控制精度。
例如，如果使额定流量是1SLM(换算为标准状态的气体流量)的压力式流量控制装置的流量控制精度为设定10％以下且0.1％F.S.，则可能在设定1％的控制流量值中最大含有1SCCM的误差。因此，如果控制流量为额定流量的10％以下(例如，10-100SCCM以下)，则不能无视上述1SCCM的的误差的影响，结果如果是额定容量为1SLM的流量控制装置，则存在100SCCM以下的小流量范围不能进行高精度流量控制的问题。
特开平11-212653号公报[专利文献2]特开平8-338546号公报发明内容本发明要解决具备以往的压力式流量控制装置的真空腔室的内压控制中的上述问题，即(1)腔室的内压控制的响应性低，(2)气体供给装置的压力式流量控制装置，由于小流量范围中的流量控制精度降低所以流量控制范围限定为大约1-100％的范围，1％以下的流量范围的高精度流量控制较难。其结果为，难以通过控制向腔室的供给气体量，来高精度调整腔室内压，(3)难以实现真空腔室的真空排气系统的设备的小型化、设备费和运行成本的降低等问题，发明的主要目的在于提供一种腔室内压控制装置，使用在所需最大设定流量的0.1％-100％的较大范围，可以与真空腔室的内压变动无关地进行高精度流量控制的流体供给装置，可以在较大压力范围内以高精度和高响应性进行真空腔室的内压控制，并且提供一种内压被控制式腔室，通过应用该腔室内压控制装置来高精度地控制内压。
技术方案1的发明的基本构成是，一种腔室的内压控制装置，具有供给气体输入部、供给气体输出部、配置在该气体输入部和气体输出部之间的气体流量控制部、和把接收上述供给气体输出的腔室的压力数据给予上述气体流量控制部的机构，其中，上述气体流量控制部具备并列状连接的多台压力式流量控制装置、和控制上述多台压力式流量控制装置的动作的控制装置，上述压力式流量控制装置形成为包含节流孔、节流孔上游侧的压力检测器、设在压力检测器上游侧的控制阀、和运算控制部，该运算控制部根据压力检测器的检测压力P1利用Qc＝KP1(其中K是常数)运算通过节流孔的气体流量Qc，把与设定流量Qs的差Qy作为驱动用信号向控制阀输出，从而作成在将节流孔上游侧压力P1保持为下游侧压力P2的大约2倍以上的状态下使用的压力式流量控制装置，并且把上述多台中的一台压力式流量控制装置作为对向腔室供给的最大流量的至多10％的气体流量范围进行控制的装置，把其余的压力式流量控制装置作为控制其余的气体流量范围的装置，把上述压力数据输入上述控制装置而调节对上述压力式流量控制装置的控制信号，从而控制对上述气体输出部的气体供给量。
技术方案2的发明，在技术方案1的发明中，如下构成控制装置具备设定向腔室供给的气体流量的输入设定部、把向该输入设定部的输入值变换为流量控制信号的第1信号变换部、把腔室内的检测压力变换为流量控制信号的第2信号变换部、和来自两信号变换部的流量控制信号的比较补正部，从上述比较补正部向各压力式流量控制装置发送补正后的控制信号，来控制对腔室的气体供给量。
技术方案3的发明，在技术方案1的发明中，并列状连接的压力式流量控制装置为2台，一台为控制小流量范围的小流量量程的压力式流量控制装置，另一台为控制大流量范围的大流量量程的压力式流量控制装置，再者，技术方案4的发明，小流量用的压力式流量控制装置的流量控制范围为向腔室供给的最大流量的0.1-10％，大流量用的压力式流量控制装置的流量控制范围为向腔室供给的最大流量的10-100％。
技术方案5的发明，在技术方案1或技术方案3的发明中，构成为利用从控制装置的信号变换部发送的控制信号，使多台压力式流量控制装置从控制流量范围小的压力式流量控制装置起依次工作。
技术方案6的发明，在技术方案1的发明中，通过使气体流入真空排气系统，而作成排气速度可变的真空排气系统。
技术方案7的发明，在技术方案1的发明中，构成为至少设置4组并列状连接的多台压力式流量控制装置，从而向腔室供给多种气体。
技术方案8的发明，在技术方案2的发明中，构成为在控制装置上设置向分担各流量范围的压力式流量控制装置发送的控制信号的上升率设定装置，从上述控制信号发送起经过规定的时间后，该压力式流量控制装置供给设定流量的气体流量。
技术方案9的内压被控制式腔室的发明的基本构成为，包含由真空泵排气的腔室和一边向该腔室供给所希望的气体一边进行流量控制的气体供给机构，上述气体供给机构，具备并列状连接的多台压力式流量控制装置，和控制上述多台压力式流量控制装置的动作的控制装置，上述压力式流量控制装置形成为包含节流孔、节流孔上游侧的压力检测器、设在压力检测器上游侧的控制阀、和运算控制部，该运算控制部根据压力检测器的检测压力P1由Qc＝KP1(其中K是常数)运算通过节流孔的气体流量Qc，把与设定流量Qs的差Qy作为驱动用信号向控制阀输出，作成在将节流孔上游侧压力P1保持为下游侧压力P2的大约2倍以上的状态下使用的压力式流量控制装置，并且，把上述多台中的一台压力式流量控制装置作为对向腔室供给的最大流量的至多10％的气体流量范围进行控制的装置，把其余的压力式流量控制装置作为控制其余的气体流量范围的装置，进而在上述腔室中设置压力检测器并向上述控制装置输入该压力检测器的检测值，调节对压力式流量控制装置的控制信号，从而控制对腔室的气体供给量，由此在大范围内高精度地控制内压。
在本发明的腔室的内压控制装置中，由于构成为把需要的流量范围分割成多个流量范围，最大流量的10％以下的小流量范围由小流量用的压力式流量控制装置进行流量控制，所以可以在较大流量范围进行高精度的流量控制。
再者，在分担各流量范围的压力式流量控制装置进行的流量控制基础上，由于为对控制信号的上升率施加限制的构成，所以也可以进行向腔室供给的气体流量Q的连续控制。
其结果为，可以迅速且正确地调节向腔室供给的气体流量，可以容易地把腔室内压调整·保持为规定的设定压力。因此，可以取消以往的自动压力调整器APC并大幅减少腔室的真空排气系统的设备费。
再者，真空泵只要装备只达成预先确定的腔室的最低压力的排气容量的机构即可，不需要像以往的腔室的真空排气系统那样，对真空泵的排气容量的估计大量余量。其结果为，可以大幅削减真空排气系统的设备费。
图1是本发明的腔室的内压控制装置的第1实施方式的整体系统图。
图2是表示图1的腔室内压控制装置中的输入设定(％)和控制信号(％)的关系的线图。
图3是表示图1的腔室内压控制装置中的流量设定(％)、各压力式流量控制装置的流量SCCM和向腔室E的供给流量Q的关系的线图。
图4是表示图1的腔室内压控制装置中的对各压力式流量控制装置的控制信号的输入状态，和各压力式流量控制装置的流量输出Q1、Q2和腔室E内的压力P的关系的线图，(a)表示在60秒期间使2台压力式流量控制装置的流量从0％变化到100％的情况，(b)表示在30秒期间使流量从0％变化到100％的情况，(c)表示分步使流量从0％变化到100％的情况。
图5是表示使用3台压力式流量控制装置的本发明的第2实施方式的腔室内压控制装置的流量设定(％)、和控制流量Q的关系的线图。
图6是表示使用多个气体供给设备的腔室内压控制装置的实施方式的整体系统图。
图7是表示图1中所示的腔室内压控制装置中能够控制的腔室内压P和供给流量Q的关系的线图。
图8是使用以往的压力式流量控制装置的向腔室的流体供给装置的说明图。
图9是压力式流量控制装置的构成图。
图10是表示以往的处理腔室的真空排气系统的说明图。
符号说明A气体供给装置，Gs供给气体，FCS(A)小流量用压力式流量控制装置，FCS(B)大流量用压力式流量控制装置，Q1小流量用压力式流量控制装置的控制流量，Q2大流量用压力式流量控制装置的控制流量，Q向腔室供给的流量，P腔室压力，E处理腔室，V调节阀，VP真空泵，V1-V3控制阀，L1气体供给管，L2·L3排气管，1控制装置，1a流量输入设定部(流量％设定装置)，1a′·1a控制信号上升率设定装置，1b·1c信号变换部，1d比较补正部，1p压力检测信号，1g·1e′·1f·1f′控制信号，1h切换操作部，2压力检测器，3压力计，4压力式流量控制装置，5切换阀具体实施方式
以下，基于附图来说明本发明的各实施方式。
实施例1图1是表示本发明的腔室的内压控制装置的第1实施方式的图，表示该内压控制装置的基本类型。
在图1中，A是气体供给装置，Gs是来自供给气体输入部的供给气体，FCS(A)是小流量用压力式流量控制装置，FCS(B)是大流量用压力式流量控制装置，E是腔室，P是腔室内压，Q1是小流量用压力式流量控制装置FCS(A)的控制流量，Q2是大流量用压力式流量控制装置FCS(B)的控制流量，Q是向腔室E供给的流量，V是调节阀，VP是真空泵，V1-V3是控制阀，L1是气体供给管，L2·L3是排气管路，1是控制装置，1a是输入设定部(流量％设定装置)，1b是第1信号变换部，1c是第2信号变换部，1d是比较补正部，1e·1f·1e′·1f′·1g是控制信号，2是压力检测器，3是压力计，4是压力式流量控制装置。
即，由气体供给装置A和控制装置1构成的气体流量控制部对来自上述供给气体输入部的供给气体Gs进行流量控制，该气体Gs经过气体供给管L1等构成的供给气体输出部供给至腔室E。
再者，由上述供给气体输入部、气体流量控制部和供给气体输出部等形成向腔室E供给气体的机构。
上述压力式流量控制装置FCS(A)和FCS(B)基本上与图9中所示的以往的压力式流量控制装置相同，其基本构成为通过使作为流体的临界条件的、P1/P2为大约2以上的条件在节流孔上游侧压力P1和下游侧压力P2之间成立，由Qc＝KP1(其中K为常数)运算在节流孔流通的气体流量，根据该运算值Qc和设定值Qs的差信号Qy而自动开闭控制设在上游侧的控制阀V0来调节压力P1，由此把节流孔Ka的实际通过流量控制在上述设定值Qs。
此外，在本实施方式中，构成为，使用额定流量为100SCCM的装置作为小流量用压力式流量控制装置FCS(A)，再者使用额定流量为3000SCCM的装置作为大流量用压力式流量控制装置FCS(B)，在从最小5SCCM到最大3100SCCM的整个流量量程，连续进行高精度的流量控制。
再者，由于上述压力式流量控制装置FCS(A)和FCS(B)的构成公知，所以在这里省略其详细说明。
上述处理腔室E的内容量设定为111，且利用具有3001/min的排气流量的真空泵VP通过设有调节阀V的真空排气线L2·L3连续进行抽真空，腔室E的内部保持为10-2-102Torr的中真空。
上述压力式流量控制装置4，调节向真空泵VP(或排气管路L3)供给的气体Gv的流量，由该气体Gv的供给降低真空泵VP的排气能力，来控制腔室E的内压。此外，通过向真空泵VP供给气体Gv，可以减小对腔室E的内压的影响，并且可以提高内压调节的响应性。作为气体Gv，可以和供给气体Gs相同，也可以不同(惰性气体)。
在上述气体供给管L1、再者排气管L2、和排气管L3上分别使用外径6.35mmΦ，内径4.35mmΦ的不锈钢管、外径60.5mmΦ，内径54.9mmΦ的不锈钢管、和外径28mmΦ，内径24mmΦ的不锈钢管。
上述控制装置1，由输入设定部1a(流量％设定装置)、第1·第2信号变换部1b·1c、和比较补正部1d形成，由输入设定部1a(流量％设定装置)设定相对于额定最大流量的所希望的流量(％)。
即，使真空泵VP在规定条件下连续正常运转的情况的腔室E的内压P和向腔室E流入的气体供给量Q的关系，如后面说明的那样预先判定。其结果为，对于腔室E的内压控制，首先通过参照预先求得的表中数值求得相对于腔室E的设定内压P的所需要的气体供给量Q，然后把对应于该所需要的气体供给量Q的流量％设定值向输入设定部1a输入。
具体来说，在该输入设定部1a上设置有流量％设定装置，用相对于两压力式流量控制装置FCS(A)和FCS(B)的合计最大流量的流量(％)、表示对应于设定压力P的所需要的流量Q；和两流量用压力式流量控制装置FCS(A)和FCS(B)的控制信号1e·1f的上升率设定装置1a’·1a”，为了把处理腔室E的内压P控制在设定值所需的处理气体Gs的流量由输入设定部1a的流量％设定装置来设定。
再者，上述输入设定部1a的两控制信号上升率设定装置1a’·1a”用于在把流量设定为从最小设定流量0％到最大设定流量100％之间的任意流量并使两压力式流量控制装置FCS(A)和FCS(B)动作时，调节向各流量用压力式流量控制装置FCS(A)和FCS(B)施加的控制信号1e·1f的上升率，例如在以设定流量50SCCM(输入设定值1.613％)供给气体Gs期间，增量为2000SCCM(输入设定值64.516％)的情况下，从只是小流量用压力式流量控制装置FCS(A)的动作切换为两压力式流量控制装置FCS(A)和FCS(B)的动作，但是在大流量压力式流量控制装置FCS(B)从0到达1900SCCM之前需要设置一些时间滞后(0-100％的流量变化为大约30sec)，因此调节对FCS(B)的控制输入信号1f的上升率。
上述第1信号变换部1b，把相当于与设定压力P对应的流量％设定输入的控制信号1e·1f向各压力式流量控制装置FCS(A)、FCS(B)输出。
即，最大流量为100SCCM、3000SCCM的压力式流量控制装置FCS(A)、FCS(B)的控制信号，分别设定为从0V(0SCCM)到5V(100SCCM)的值，和从0V(0SCCM)到5V(3000SCCM)的值，两压力式流量控制装置FCS(A)和FCS(B)分别分担的控制流量Q1、Q2对应的控制信号1e·1f从第1信号变换部1b输入比较部1d。
再者，上述第2信号变换部1c用于将来自检测腔室内压P的压力检测器2的检测信号1p变换为流量控制信号1g，变换的流量控制信号1g输入比较补正部1d。
进而，上述比较补正部1d进行来自第1信号变换部1b的设定流量控制信号1e·1f、和用来自第2信号变换部1c的压力检测值求得的流量控制信号1g的对比，在由来自压力检测器2的压力检测信号1p算出的流量控制信号1g大于设定流量控制信号1e·1f时(即，供给流量Q大，腔室内压P比设定压力更靠正压侧，真空度降低时)，向控制信号1e·1f减少的方向补正，由此，向供给流量Q的减少方向修正。再者，相反地，在由上述压力检测信号1p算出的流量控制信号1g小于设定流量控制信号1e·1f时(即，供给流量Q不足，腔室压力P比设定压力更靠负压侧真空度上升时)，向控制信号1e·1f增加的方向补正，由此，向供给流量Q的增加方向修正。
在本发明中，如上述图1的第1实施方式中所示的那样，使用由压力检测器2检测的腔室内压的压力检测信号1p作为反馈信号，补正向各压力式流量控制装置FCS(A)和FCS(B)的流量控制信号1e·1f，并向各压力式流量控制装置输入补正后的控制信号1e’·1f’，因此，腔室内压P始终迅速且以高响应性保持为设定值。
图2是表示上述控制装置1的输入设定部1a中的流量输入设定(％)和控制信号1e·1f的关系的线图。在图2中，曲线L和H分别表示小流量(100SCCM)用压力式流量控制装置FCS(A)的控制信号1e、和大流量(3000SCCM)用压力式流量控制装置的控制信号1f，例如在设定流量为50SCCM(设定流量％＝50/3100＝1.613％)时只有FCS(A)动作，向FCS(A)输入控制信号1e＝5V×50/100＝2.5V。
同样，在设定流量为2000SCCM(设定流量％＝2000/3100＝64.52％)时FCS(A)以流量设定％＝100％输出100SCCM的流量，向FCS(A)输入控制信号1e＝5V×100/100＝5V，再者，FCS(B)输出流量1900SCCM，向FCS(B)输入控制信号1f＝5V×1900/3000＝3.17V。
图3表示图1的流体供给装置A中的各压力式流量控制装置FCS(A)和FCS(B)的分担控制流量Q1、Q2和向腔室E的全部供给流量Q的关系，全部流量Q，Q＝100/3×设定％(只有FCS(A)动作，Q＝100SCCM以下时)，或者Q＝3000/97×设定％+700/97SCCM(FCS(A)、FCS(B)两者都动作，Q＝100SCCM以上时)。
图4的(a)-(c)是表示上述输入设定部1a的控制信号上升率设定装置1a”的必要性的实验数据，表示使100SCCM的FCS(A)和3000SCCM的FCS(B)两者都动作，使全部流量从0％(0SCCM)增加到100％(3100SCCM)的情况的流量控制信号1e和流量控制信号1f的施加状况、和腔室压力P(控制流量Q)的追随性关系。此外，在该实验中，腔室排气系统设置为全开状态(调节阀V全开，真空泵P连续全功率运转的状态)。
即，图4的(a)表示在大约60秒间使向输入设定部1a的设定信号从0％变化到100％的情况的腔室压力P的变化状态。
再者，图4的(b)表示在大约30秒间使向输入设定部1a的设定信号从0％变化到100％的情况的腔室压力P的变化状态，进而图4的(c)表示使向输入设定部1a的设定信号阶梯状地变化的情况的腔室压力P的变化状况。
在图4(a)和图4(b)中，判定腔室压力P在大致正比于流量设定％(SET)的状态下连续增加，完全实现所谓的压力控制。
与此相对，在图4的(c)中，判定相对于流量设定％(SET)的分步变化(即，控制信号1e(或流量Q1)和控制信号1f(或流量Q2)的分步变化)，向腔室E的气体供给流量Q不能分步变化，大约20秒间，腔室压力P的控制不能追随。
实施例2图5是表示本发明的流体供给装置的第2实施方式的设定流量和流量输出的关系的线图，在该第2实施方式中，构成为使用额定流量为100SCCM、3000SCCM和5000SCCM的3台压力式流量控制装置FCS(A)、FCS(B)和FCS(C)，可以在5SCCM-8100SCCM的更广的流量量程进行高精度的流量控制。
在图5中，曲线L、曲线H和曲线M分别表示100SCCM、3000SCCM和5000SCCM的各压力式流量控制装置FCS(A)、FCS(B)和FCS(C)的流量特性，再者Q表示向腔室E的供给流量。
即，在供给流量Q为100-3100SCCM以下时，用Q＝(3100-100)/(40-1)·(SET％-1)+100＝(3000/39)·SET％+(900/39)求出流量Q，再者，在供给流量Q为3100-8100SCCM时，由Q＝(5000/60)·SET％-(14000/60)给出流量Q。
此外，在上述图1的第1实施方式和图5的第2实施方式中，供给气体Gs是一种，但是在供给气体Gs是两种以上Gs1、Gs2...时，如图6所示，通过分别并列设置多台如与气体种类的个数相同数量的第1实施方式和第2实施方式的构成的气体供给装置A，并使切换阀5切换动作，来向腔室E任意供给多种气体。
进而，在上述第1实施方式和第2实施方式中，供给气体Gs或Gs1、Gs2...是单独种类的气体，但是供给气体Gs或Gs1、Gs2...的任一个当然也可以是例如Ar和CF4的混合气体(混合比例任意)。
接下来说明本发明的腔室的内压控制装置的动作。
参照图1，腔室E具有111的内容积，其真空排气系统由调节阀V、真空泵VP和管路L2、L3形成。
再者，真空泵VP使用具有3001/min的排气量的真空泵。
该腔室的内压控制装置，通过精调向腔室E的内部供给的流体的流量Q，把由具有一定排气能力的真空泵VP连续排气的腔室E内的内压P控制为10-2-102Torr左右的规定处理压力。
参照图1，首先使调节阀V为最大开度的状态并使真空排气系统的流路阻力最小，并且使真空泵VP动作，把腔室E内抽真空到对应于真空泵VP的排气能力的真空度。
接下来，从预先求得的图7的腔室E和真空排气系统的压力-流量特性曲线，求出对应于压力P的供给气体流量Q。此外，内压P和供给流量Q的关系数据化，存储在存储装置中。
其后，向腔室E内供给为了使气体供给装置A动作，得到上述设定压力P所需的流量Q的气体Gs。
此外，由气体Gs的供给进行的腔室E的内压调节的范围，在真空泵VP的排气能力一定的条件下可以借助调节阀V的开度调节而变化，如后边说明的那样，在使腔室内压上升(低真空度)的情况下，使调节阀V的开度减小并使真空排气系统的管路阻力增大，再者相反地，在使腔室内压下降(高真空度)的情况下，使调节阀V为全开状态。
图7是表示上述图1中向腔室E的供给流量Q和腔室内压P的关系的线图，表示使真空泵VP在额定状态下连续运转，并且使调节阀V为最大开度或最小开度的状态时的压力-流量特性。
即，图7的曲线A表示使调节阀V为最大开度时的压力-流量特性，曲线B表示使调节阀V为最小开度的状态时的压力-流量特性。
再者，曲线C是在腔室E内实现任意的处理条件(1)和处理条件(3)的真空排气系统的任意传导率中的压力-流量特性。
从图7中也可以清楚地看到，在图1的腔室E和真空排气系统中，通过把向腔室E的气体供给流量Q控制在5-3100SCCM之间，并且适当调节真空排气系统的传导率，如果为用记号(1)-(4)-(5)-(3)-(2)-(7)-(6)包围的流量·压力范围，即压力，则在101-0.8×10-1Torr的整个范围可以调节腔室E内的压力。
当然，通过改变真空排气系统的构成(真空排气系统的传导率和真空排气泵VP的排气能力等)和流体供给装置A的流量控制范围，上述图7的流量·压力的调节范围变化，根据处理腔室E要求的条件，适当选定流体供给装置A的流量范围和真空排气泵VP的排气能力。
再者，通过压力式流量控制装置4向真空泵VP(或排气管路L3)供给气体Gv，由此调节真空泵VP的排气能力，由此也可以把处理腔室E的内压保持为规定的压力值。
进而，在上述图1的实施方式中，使腔室E的内压为10-5-102Torr左右，但是通过改变压力计和压力式流量控制装置4的流量量程，也可以实现10-7-10-6Torr左右的腔室E的内压控制。
此外，在半导体制造装置等中，压力控制范围通常选定10-2-101Torr，流量控制范围Q选定为3SCCM-5000SCCM的范围。
再者，作为压力调节用而向真空泵VP内供给的气体Gv，利用He或Ar等惰性气体或其混合气体。
工业实用性本发明可以用于半导体制造装置等的处理腔室和向处理腔室的气体供给量控制或处理腔室的内压控制等。
权利要求
1.一种腔室的内压控制装置，具有供给气体输入部、供给气体输出部、配置在该气体输入部和气体输出部之间的气体流量控制部、和把接收上述供给气体输出的腔室的压力数据给予上述气体流量控制部的机构，上述气体流量控制部具备并列状连接的多台压力式流量控制装置、和控制上述多台压力式流量控制装置的动作的控制装置，上述压力式流量控制装置形成为包含节流孔、节流孔上游侧的压力检测器、设在压力检测器上游侧的控制阀、和运算控制部，该运算控制部根据压力检测器的检测压力P1，利用Qc＝KP1(其中K是常数)运算通过节流孔的气体流量Qc，把与设定流量Qs的差Qy作为驱动用信号向控制阀输出，从而作成在将节流孔上游侧压力P1保持为下游侧压力P2的大约2倍以上的状态下使用的压力式流量控制装置，并且，把上述多台中的一台压力式流量控制装置作为对向腔室供给的最大流量的至多10％的气体流量范围进行控制的装置，把其余的压力式流量控制装置作为控制其余的气体流量范围的装置，把上述压力数据输入上述控制装置而调节对上述压力式流量控制装置的控制信号，从而控制对上述气体输出部的气体供给量。
2.如权利要求1所述的腔室的内压控制装置，其特征在于，控制装置，具备设定向腔室供给的气体流量的输入设定部、把向该输入设定部输入的输入值变换为流量控制信号的第1信号变换部、把腔室内的检测压力变换为流量控制信号的第2信号变换部、和来自两信号变换部的流量控制信号的比较补正部，从上述比较补正部向各压力式流量控制装置发送补正后的控制信号，由此控制对腔室的气体供给量。
3.如权利要求1所述的腔室的内压控制装置，其特征在于，并列状连接的压力式流量控制装置为2台，一台为控制小流量范围的小流量量程的压力式流量控制装置，另一台为控制大流量范围的大流量量程的压力式流量控制装置。
4.如权利要求1所述的腔室的内压控制装置，其特征在于，并列状连接的压力式流量控制装置为2台，小流量用的压力式流量控制装置的流量控制范围为向腔室供给的最大流量的0.1-10％，大流量用的压力式流量控制装置的流量控制范围为向腔室供给的最大流量的10-100％。
5.如权利要求1或3所述的腔室的内压控制装置，其特征在于，利用从控制装置的信号变换部发送的控制信号，使多台压力式流量控制装置从控制流量范围小的压力式流量控制装置起依次工作。
6.如权利要求1所述的腔室的内压控制装置，其特征在于，通过使气体流入真空排气系统，而作成排气速度可变的真空排气系统。
7.如权利要求1所述的腔室的内压控制装置，其特征在于，至少设置4组并列状连接的多台压力式流量控制装置，从而向腔室供给多种气体。
8.如权利要求2所述的腔室的内压控制装置，其特征在于，在控制装置上设置向分担各流量范围的压力式流量控制装置发送的控制信号的上升率设定装置，从上述控制信号发送起经过规定的时间后，该压力式流量控制装置供给设定流量的气体流量。
9.一种内压被控制式腔室，包含由真空泵排气的腔室和一边向该腔室供给所希望的气体一边进行流量控制的气体供给机构，上述气体供给机构，具备并列状连接的多台压力式流量控制装置，和控制上述多台压力式流量控制装置的动作的控制装置，上述压力式流量控制装置形成为包含节流孔、节流孔上游侧的压力检测器、设在压力检测器上游侧的控制阀、和运算控制部，该运算控制部根据压力检测器的检测压力P1，由Qc＝KP1(其中K是常数)运算通过节流孔的气体流量Qc，把与设定流量Qs的差Qy作为驱动用信号向控制阀输出，作成在将节流孔上游侧压力P1保持为下游侧压力P2的大约2倍以上的状态下使用的压力式流量控制装置，并且，把上述多台中的一台压力式流量控制装置作为对向腔室供给的最大流量的至多10％的气体流量范围进行控制的装置，把其余的压力式流量控制装置作为控制其余的气体流量范围的装置，进而在上述腔室上设置压力检测器并且向上述控制装置输入该压力检测器的检测值，调节对压力式流量控制装置的控制信号，从而控制对腔室的气体供给量，由此在大范围内高精度地控制腔室内压。
全文摘要
本发明提供一种腔室内压控制装置，通过防止流量的控制精度在小流量范围大幅下降，并在整个流量控制范围可以进行高精度的流量控制，来调节向腔室供给的气体流量并在较大压力范围高精度控制腔室内压。具体来说，向腔室供给气体的装置，由并列状连接的多台压力式流量控制装置，和控制多台压力式流量控制装置的动作的控制装置形成，一边控制流量一边向由真空泵排气的腔室供给所希望的气体，其中，把一台压力式流量控制装置作为控制向腔室供给的最大流量的至多10％的气体流量范围的装置，把其余的压力式流量控制装置作为控制其余的气体流量范围的装置，进而在腔室上设置压力检测器并且向控制装置输入该压力检测器的检测值，调节向压力式流量控制装置的控制信号来控制向腔室的气体供给量，由此来控制腔室内压。
文档编号G05D7/06GK1864112SQ200480029178
公开日2006年11月15日 申请日期2004年9月14日 优先权日2003年10月6日
发明者大见忠弘, 寺本章伸, 宇野富雄, 土肥亮介, 西野功二, 中村修, 松本笃咨, 永濑正明, 池田信一 申请人:株式会社富士金, 大见忠弘