JP2002013500A - Vacuum pressure control system in process chamber - Google Patents
Vacuum pressure control system in process chamberInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造プロセ
スの１工程である酸化膜プロセスを行うためのシステム
であって、プロセスチャンバと、該プロセスチャンバに
ガスを供給するためのガス供給装置と、該プロセスチャ
ンバ内を所定真空圧に維持するためのガス排気装置とを
有するプロセスチャンバ内真空圧力制御システムに関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a system for performing an oxide film process, which is one step of a semiconductor manufacturing process, comprising: a process chamber; a gas supply device for supplying a gas to the process chamber; The present invention relates to a vacuum pressure control system in a process chamber having a gas exhaust device for maintaining a predetermined vacuum pressure in the process chamber.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、半導体製造プロセスの中の酸
化膜プロセスにおいては、ＰＹＲＯと呼ばれる半導体製
造装置を用いて、薄い酸化膜をつける工程が行われてい
る。ＰＹＲＯと呼ばれる装置は、プロセスチャンバと、
プロセスチャンバを高温にするヒータ、ガス供給系の装
置と、ガス排気系装置から構成される。ウエハを入れて
プロセスを行うプロセスチャンバは、石英が用いられ
る。ＰＹＲＯに使用される酸化プロセスを行ためのＨ2
ガス、Ｏ2ガス、Ｎ2ガスはガス供給装置でマスフロコン
トローラにて質量流量を正確に制御し、Ｈ2ガス、Ｏ2ガ
スを燃焼させてプロセスチャンバに送り込む外部燃焼装
置に送られ燃焼させてからプロセスチャンバに供給され
る。プロセスチャンバは８００℃〜９００℃に温度制御
されている。一方、プロセスガスは、排気装置である工
場ダクト（−１０００Ｐａ〜−２０００Ｐａ程度の低真
空）により回収される。2. Description of the Related Art Conventionally, in an oxide film process in a semiconductor manufacturing process, a step of forming a thin oxide film using a semiconductor manufacturing apparatus called PYRO has been performed. An apparatus called PYRO comprises a process chamber,
It comprises a heater for raising the temperature of the process chamber, a gas supply system, and a gas exhaust system. Quartz is used for a process chamber in which a wafer is placed and a process is performed. H 2 for conducting the oxidation process used for PYRO
Gas, O 2 gas, and N 2 gas are precisely controlled in mass flow rate by a mass flow controller in a gas supply device, and are sent to an external combustion device that burns H 2 gas and O 2 gas and sends them to a process chamber for combustion. Before being supplied to the process chamber. The temperature of the process chamber is controlled between 800C and 900C. On the other hand, the process gas is collected by a factory duct (low vacuum of about -1000 Pa to -2000 Pa) as an exhaust device.
【０００３】従来のプロセスチャンバ内真空圧力制御シ
ステムを図７に示す。酸化膜を均一に成膜するために
は、プロセス時間、温度、プロセス圧力を正確に制御し
なければならない。圧力を制御するためには、プロセス
チャンバ１０１と工場ダクト１０９の間に排気圧コント
ローラと呼ばれる比例制御弁であるバタフライ弁１０６
と、差圧センサ１０７と、制御装置１０８を設け、プロ
セスチャンバ１０１の圧力を差圧センサ１０７で計測
し、制御装置１０８により目標圧力と比較演算し、最適
な弁開度を制御することでプロセス圧力を制御する。つ
まり、工場ダクト１０９の排気能力に対し、バタフライ
弁１０６の開度を変えることで排気能力を制御し、プロ
セスチャンバ１０１の真空圧力を制御する方法がとられ
ている。差圧センサ１０７は、２つの計測ポートを持
ち、一方１０７ａは、プロセスチャンバに接続され、も
う一方は、リファレンスポート１０７ｂとして、大気圧
に開放されている。そうすることで大気圧基準からの微
減圧を計測し、計測結果は、電圧信号（ＤＣ０〜１０
Ｖ）で出力される。FIG. 7 shows a conventional vacuum pressure control system in a process chamber. In order to form an oxide film uniformly, the process time, temperature, and process pressure must be accurately controlled. In order to control the pressure, a butterfly valve 106 which is a proportional control valve called an exhaust pressure controller is provided between the process chamber 101 and the factory duct 109.
, A differential pressure sensor 107, and a control device 108, the pressure of the process chamber 101 is measured by the differential pressure sensor 107, the control device 108 compares the pressure with a target pressure, and controls the optimal valve opening degree. Control pressure. That is, the exhaust capacity is controlled by changing the opening of the butterfly valve 106 with respect to the exhaust capacity of the factory duct 109, and the vacuum pressure of the process chamber 101 is controlled. The differential pressure sensor 107 has two measurement ports, one 107a is connected to the process chamber, and the other is open to the atmospheric pressure as a reference port 107b. By doing so, the slight pressure reduction from the atmospheric pressure standard is measured, and the measurement result is a voltage signal (DC0 to DC10).
V).
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら近年、半
導体の高集積化、システム化にともない、酸化膜プロセ
スにおいても、より薄い酸化膜を均一に成膜する必要が
でてきた。そのような要請の元では、従来のシステムに
は次のような問題があった。 （１）酸化膜を均一に成膜する重要な要素として、プロ
セスチャンバの微減圧を正確に制御する必要がある。一
方、大気圧力は気象により５０００Ｐａ程度の変動があ
る。酸化膜プロセスは、従来ではそのときの大気圧基準
で、大気圧より若干低い−５０Ｐａ〜−２００Ｐａで制
御し行われてきた。ところがこの方式だと、気象により
大気圧は変動するため、実際のプロセス圧力は大きく違
ってくる。（大気圧基準での計測制御のため大気圧力が
変動すればその分プロセスチャンバの圧力はシフトして
しまう）この大気圧力の変動が、酸化膜の膜圧に影響す
ることが確認されている。従来のＰＹＲＯの排気系の真
空圧力制御装置の圧力センサは、大気圧基準のセンサの
ため大気圧の変動の影響を直接うけてしまう問題があっ
た。However, in recent years, with the increase in the degree of integration and systematization of semiconductors, it has become necessary to uniformly form a thinner oxide film even in an oxide film process. Under such a request, the conventional system has the following problems. (1) As an important factor for forming an oxide film uniformly, it is necessary to accurately control the slight decompression of the process chamber. On the other hand, the atmospheric pressure fluctuates by about 5000 Pa due to weather. Conventionally, the oxide film process has been controlled at -50 Pa to -200 Pa slightly lower than the atmospheric pressure on the basis of the atmospheric pressure at that time. However, in this method, the atmospheric pressure fluctuates due to weather, and the actual process pressure greatly differs. (If the atmospheric pressure fluctuates due to measurement control based on the atmospheric pressure, the pressure in the process chamber shifts accordingly.) It has been confirmed that the fluctuation in the atmospheric pressure affects the film pressure of the oxide film. The conventional pressure sensor of the vacuum pressure control device of the PYRO exhaust system has a problem that it is directly affected by the fluctuation of the atmospheric pressure because it is a sensor based on the atmospheric pressure.
【０００５】大気圧の変動が半導体製造工程に与える悪
影響については、従来、例えば特開平１０−３３５２０
１号公報や特開平５−３２５００号公報において開示さ
れている。それら先行技術は、いずれも大気圧変動を計
測して、その条件下で薬液塗布条件を変化させて膜厚を
所定の厚みにするための発明であった。しかし、大気圧
の変動に対応して薬液塗布の条件変化させるためには、
事前にたくさんの実験を重ね、それらのデータをテーブ
ル等として記憶しておく必要があった。そのため、多く
の時間と労力を必要としていた。特に、新しい薬液等を
使用する場合には、新しい薬液自体の実験と平行して、
事前のデータを得なければならず、多大な労力を必要と
する問題があった。[0005] The influence of the fluctuation of the atmospheric pressure on the semiconductor manufacturing process has been described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-33520.
No. 1 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-32500. Each of these prior arts is an invention for measuring a change in atmospheric pressure and changing a chemical application condition under the condition to make a film thickness to a predetermined thickness. However, in order to change the conditions of chemical solution application in response to changes in atmospheric pressure,
It was necessary to repeat many experiments in advance and store those data as a table or the like. Therefore, much time and effort was required. In particular, when using a new chemical solution, etc., in parallel with the experiment of the new chemical solution itself,
Prior data had to be obtained, and there was a problem that required a great deal of labor.
【０００６】（２）また、絶対圧基準のセンサを用い、
計測制御すれば大気圧の変動の影響は受けないが、工場
ダクトの排気能力は大気圧から−１０００Ｐａ〜−２０
００Ｐａ程度の能力しかないため、大気圧がそれ以上変
動した場合は、真空側に制御できない問題があった。例
えば、９８４２０Ｐａ（７４０Ｔｏｒｒ）に制御目標に
した場合、大気圧が、９８４２０Ｐａ付近であれば、バ
タフライ弁の弁開度を制御することで圧力制御ができる
が、大気圧が、たとえば１０１０８０Ｐａ（７６０Ｔｏ
ｒｒ）のときは、２６６０Ｐａの差圧分だけ工場ダクト
で排気しなければならない。ところが工場ダクトの能力
は一般的には、最大でも−２０００Ｐａ程度しかなく、
たとえバタフライ弁を全開にしても目標とする真空圧力
に到達することはできない。(2) Also, using a sensor based on absolute pressure,
If measured and controlled, it will not be affected by changes in atmospheric pressure, but the exhaust capacity of the factory duct will be -1000 Pa to -20 from atmospheric pressure.
Since there is only a capacity of about 00 Pa, if the atmospheric pressure fluctuates further, there is a problem that the vacuum cannot be controlled. For example, when the control target is 98420 Pa (740 Torr), if the atmospheric pressure is around 98420 Pa, pressure control can be performed by controlling the valve opening of the butterfly valve.
In the case of rr), the air must be exhausted from the factory duct by a pressure difference of 2660 Pa. However, the capacity of a factory duct is generally only about -2000Pa at the maximum,
Even if the butterfly valve is fully opened, the target vacuum pressure cannot be reached.
【０００７】また、制御目標を１０３７４０Ｐａ（７８
０Ｔｏｒｒ）にした場合で、大気圧が１０１０８０（７
６０Ｔｏｒｒ）のときは大気圧より高い圧力制御のた
め、工場ダクトの能力は問題にはならない。よって、バ
タフライ弁の弁開度を制御することで圧力制御は可能で
あるが、装置側に不都合がある。大気圧より高い圧力な
ると、プロセスチャンバがチャンバ内圧力によって内側
から押されることになる。リークがあった場合は、真空
圧のときは、大気圧を吸い込むことになるが、大気圧よ
り高い場合は逆に、外部へのリークとなる。安全面を考
慮すれば、外部に対しガスがリークする方向にあること
は好ましくない。また、ウエハの出し入れ口は大気圧よ
り＋５０００Ｐａ程度の耐圧しかないため、気象の状態
が低気圧の場合は、口が開いてしまいプロセスガスが外
部にリークする恐れがある。このように、従来の排気系
で絶対圧力制御するためには、工場ダクトの能力、装置
側プロセスチャンバの陽圧方向の耐圧、の問題があり、
実現できなかった。The control target is set at 103740 Pa (78
0 Torr) and the atmospheric pressure is 101080 (7
At 60 Torr), the capacity of the factory duct does not matter because of the pressure control higher than the atmospheric pressure. Therefore, although pressure control is possible by controlling the valve opening of the butterfly valve, there is a disadvantage on the device side. When the pressure becomes higher than the atmospheric pressure, the process chamber is pushed from the inside by the pressure in the chamber. If there is a leak, the atmospheric pressure is sucked in the case of a vacuum pressure, but if it is higher than the atmospheric pressure, on the contrary, it is leaked to the outside. From the viewpoint of safety, it is not preferable that the gas leaks to the outside. Further, since the wafer inlet / outlet has only a pressure resistance of about +5000 Pa from the atmospheric pressure, when the weather is low, the opening may be opened and the process gas may leak to the outside. Thus, in order to control the absolute pressure with the conventional exhaust system, there are problems of the capacity of the factory duct and the pressure resistance of the process chamber on the positive side in the positive pressure direction.
Could not be realized.
【０００８】（３）一方、真空ポンプを設置すれば、絶
対圧力センサと、真空圧力制御装置と組み合わせ、絶対
圧力制御が可能であるが、ＰＹＲＯと呼ばれる装置は、
プロセスチューブ内に存在する余分なイオンと飛ばすた
めにＣＬガスを流す。ＣＬガスはＨ2と反応し、ＨＣＬ
なる。ＨＣＬは、金属を腐食させるため、排気系の配管
は通常は腐食の発生しないテフロン（登録商標）が用い
られる。ところが、真空ポンプはＨＣＬに耐えるテフロ
ンや、ＰＶＣ（塩化ビニル）では製造することができな
いため、絶対圧力が制御できても、耐食性の問題があ
る。(3) On the other hand, if a vacuum pump is installed, an absolute pressure sensor can be combined with a vacuum pressure control device to perform absolute pressure control. However, a device called PYRO is:
A CL gas is flowed in order to skip extra ions existing in the process tube. CL gas reacts with H 2 and HCL
Become. Since HCL corrodes metals, Teflon (registered trademark), which does not normally cause corrosion, is used for exhaust system piping. However, since a vacuum pump cannot be made of Teflon or PVC (vinyl chloride) that can withstand HCL, there is a problem of corrosion resistance even if the absolute pressure can be controlled.
【０００９】本発明は、上記課題を解決して、半導体の
高集積化、システム化にともない、酸化膜プロセスにお
いても、より薄い酸化膜を均一に成膜することを可能と
するプロセスチャンバ内真空圧力制御システムを提供す
ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and in accordance with high integration and systemization of semiconductors, a vacuum in a process chamber capable of uniformly forming a thinner oxide film even in an oxide film process. It is an object to provide a pressure control system.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明のプロセスチャン
バ内真空圧力制御システムは、次のような構成を有して
いる。 （１）半導体製造プロセスの１工程である酸化膜プロセ
スを行うためのシステムであって、プロセスチャンバ
と、該プロセスチャンバにガスを供給するためのガス供
給装置と、該プロセスチャンバ内を所定真空圧に維持す
るためのガス排気装置とを有するプロセスチャンバ内真
空圧力制御システムであって、ガス排気装置がエジェク
タと、エジェクタへ供給する圧力ガス供給圧力を制御し
てエジェクタの吸引流量を制御するエジェクタ制御手段
とを有する。A vacuum pressure control system in a process chamber according to the present invention has the following configuration. (1) A system for performing an oxide film process, which is one step of a semiconductor manufacturing process, comprising a process chamber, a gas supply device for supplying a gas to the process chamber, and a predetermined vacuum pressure in the process chamber. A vacuum pressure control system in a process chamber having a gas exhaust device for maintaining an ejector, wherein the gas exhaust device controls an ejector and a pressure gas supply pressure supplied to the ejector to control a suction flow rate of the ejector. Means.
【００１１】（２）（１）に記載するプロセスチャンバ
内真空圧力制御システムにおいて、前記エジェクタがノ
ズルを直列に配置した多段式エジェクタであることを特
徴とする。 （３）（１）に記載するプロセスチャンバ内真空圧力制
御システムにおいて、前記エジェクタへの圧力ガス供給
圧力を電空変換器にて制御する。 （４）（３）に記載するプロセスチャンバ内真空圧力制
御システムにおいて、前記電空変換器が給気側電磁弁と
排気側電磁弁を備え、前記エジェクタ制御手段が、前記
給気側電磁弁と前記排気側電磁弁とを同時にデューティ
比制御するＰＷＭ制御（パルスワイドモジュール制御）
を行うことを特徴とする。 （５）（３）に記載するプロセスチャンバ内真空圧力制
御システムにおいて、前記電空変換器がノズルフラッパ
を用いたものであることを特徴とする。(2) In the vacuum pressure control system in a process chamber described in (1), the ejector is a multistage ejector in which nozzles are arranged in series. (3) In the vacuum pressure control system in a process chamber described in (1), a pressure gas supply pressure to the ejector is controlled by an electropneumatic converter. (4) In the vacuum pressure control system in a process chamber described in (3), the electropneumatic converter includes a supply-side solenoid valve and an exhaust-side solenoid valve, and the ejector control unit includes the supply-side solenoid valve and the supply-side solenoid valve. PWM control for controlling the duty ratio of the exhaust side solenoid valve at the same time (pulse wide module control)
Is performed. (5) In the vacuum pressure control system in a process chamber described in (3), the electropneumatic converter uses a nozzle flapper.
【００１２】（６）（１）乃至（５）に記載するプロセ
スチャンバ内真空圧力制御システムのいずれか１つにお
いて、前記プロセスチャンバの圧力を計測する圧力セン
サを備え、前記エジェクタ制御手段が、前記圧力センサ
の計測値をフィードバックし、目標真空圧力値と、前記
計測値を比較演算処理し、最適な操作量を前記電空変換
器に与える閉ループ制御を行なうことを特徴とする。 （７）（６）に記載するプロセスチャンバ内真空圧力制
御システムにおいて、大気圧を観測する大気圧センサ
と、プロセスチャンバ内の圧力を計測する差圧式キャパ
シタンスマノメータを組合せ演算処理し、プロセスチャ
ンバ内を絶対圧力制御することを特徴とする。(6) In any one of the vacuum pressure control systems in a process chamber described in (1) to (5), the system further comprises a pressure sensor for measuring a pressure in the process chamber, and the ejector control means comprises: The measurement value of the pressure sensor is fed back, a target vacuum pressure value is compared with the measurement value, and a closed loop control for giving an optimal operation amount to the electropneumatic converter is performed. (7) In the vacuum pressure control system in the process chamber described in (6), an atmospheric pressure sensor for observing the atmospheric pressure and a differential pressure capacitance manometer for measuring the pressure in the process chamber are combined and processed, and the inside of the process chamber is processed. It is characterized by absolute pressure control.
【００１３】真空ポンプは、大型でありプロセスチャン
バの近傍に設置することはできないため、長い配管を設
ける必要があり、設備が大型化し、コストアップとな
る。また、真空ポンプは耐食性の問題がある。それと比
較して、エジェクタは、プロセスチャンバの近傍に設置
することが可能であり、低真空圧を発生させるには便利
である。また、可動する部品が無く、テフロン等の耐食
性樹脂で容易に構成できる。しかし、エジェクタで発生
する真空は、エジェクタに流される圧力空気の流量によ
り決定されるため、一般に不安定であり、かつ応答性の
悪いものであった。本発明の（１）から（５）のプロセ
スチャンバ内真空圧力制御システムでは、エジェクタへ
の圧力ガス供給流量を電空変換器で制御している。さら
に、その電空変換器が給気側電磁弁と排気側電磁弁を備
え、エジェクタ制御手段が、給気側電磁弁と排気側電磁
弁とを同時にデューティ比制御するＰＷＭ制御（パルス
ワイドモジュール制御）を行うか、その電空変換器をノ
ズルフラッパにより制御しているので、エジェクタへの
圧力空気の供給流量を正確かつ高い応答性で制御するこ
とができるため、プロセスチャンバ内の真空圧力を精度
良くかつ高い応答性で制御することができる。[0013] Since the vacuum pump is large and cannot be installed near the process chamber, it is necessary to provide a long pipe, which increases the size of the equipment and increases the cost. Further, the vacuum pump has a problem of corrosion resistance. In comparison, the ejector can be located near the process chamber, which is convenient for generating a low vacuum pressure. In addition, there are no moving parts, and it can be easily made of a corrosion-resistant resin such as Teflon. However, since the vacuum generated by the ejector is determined by the flow rate of the pressurized air flowing through the ejector, it is generally unstable and has poor response. In the process chamber vacuum pressure control system of (1) to (5) of the present invention, the supply flow rate of the pressure gas to the ejector is controlled by the electropneumatic converter. Further, the electropneumatic converter includes a supply side solenoid valve and an exhaust side solenoid valve, and the ejector control means performs PWM control (pulse wide module control) for simultaneously controlling the duty ratio of the supply side solenoid valve and the exhaust side solenoid valve. ) Or the electro-pneumatic converter is controlled by the nozzle flapper, so that the supply flow rate of the pressurized air to the ejector can be controlled accurately and with high responsiveness, so that the vacuum pressure in the process chamber can be accurately controlled. Control can be performed with high responsiveness.
【００１４】とくに、エジェクタとして多段エジェクタ
を用いることにより、圧力ガスを２回、３回と複数回利
用できるので、圧力ガスを無駄に消費することを防止で
き、省エネ化したシステムを実現できる。また、給気側
電磁弁と排気側電磁弁とは、常に同時並列状態で駆動す
ることにより、電磁弁への通電開始時に発生する時間遅
れを防止することができ、応答性の高いシステムを実現
することができる。また、デューティ比制御することに
より、制御しやすいシステムを実現することができる。In particular, by using a multistage ejector as the ejector, the pressure gas can be used a plurality of times, two or three times, so that the waste of the pressure gas can be prevented, and a system that saves energy can be realized. In addition, the supply-side solenoid valve and the exhaust-side solenoid valve are always driven in parallel at the same time, thereby preventing the time delay that occurs at the start of energizing the solenoid valve and realizing a highly responsive system. can do. Further, by controlling the duty ratio, a system that can be easily controlled can be realized.
【００１５】本発明の（６）及び（７）のプロセスチャ
ンバ内真空圧力制御システムでは、プロセスチャンバの
圧力を計測する圧力センサを備え、エジェクタ制御手段
が、プロセスチャンバ内の圧力を計測する圧力センサの
計測値をフィードバックし、目標真空圧力値と、計測値
を比較演算処理し、最適な操作量を前記電空変換器に与
える閉ループ制御を行ない、また、大気圧を観測する大
気圧センサと、プロセスチャンバ内の圧力を計測する差
圧式キャパシタンスマノメータを組合せ演算処理し、プ
ロセスチャンバ内を絶対圧力制御しているので、大気圧
の変動をリアルタイムで計測してフィードバック制御し
ているため、大気圧が変動してもプロセスチャンバ内の
真空圧力を目標圧力値に精度良くかつ高い応答性で維持
することができる。In the vacuum pressure control system in the process chamber according to (6) or (7) of the present invention, the pressure sensor for measuring the pressure in the process chamber is provided, and the ejector control means measures the pressure in the process chamber. The feedback of the measured value, the target vacuum pressure value, the comparison value processing of the measured value, performs a closed loop control to give the optimal operation amount to the electro-pneumatic converter, also, an atmospheric pressure sensor to observe the atmospheric pressure, The differential pressure capacitance manometer that measures the pressure inside the process chamber is combined and processed, and the absolute pressure inside the process chamber is controlled.The atmospheric pressure fluctuation is measured in real time and feedback control is performed. Even if it fluctuates, the vacuum pressure in the process chamber can be maintained at the target pressure value with high accuracy and high responsiveness
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】次に、本発明に係るプロセスチャ
ンバ内真空圧力制御システムの一実施形態について図面
を参照して説明する。図１に本発明のプロセスチャンバ
内真空圧力制御システムの構成を示す。図２に３段エジ
ェクタの詳細図を示す。内部にウエハを入れて低真空に
して酸化膜をつけるプロセスチャンバ１１には、外部燃
焼装置である燃焼トーチ１２が接続している。プロセス
チャンバ中央ブロック１１は、石英で作られている。燃
焼トーチ１２には、酸化プロセスを行ためのＨ2ガス、
Ｏ2ガス、Ｎ2ガスが、各々のマスフロコントローラ１
３，１４，１５により質量流量を正確に制御して供給さ
れる。Ｈ2ガス、Ｏ2ガスは、燃焼トーチ１２で燃焼され
てからプロセスチャンバ１１の入力ポートに送り込まれ
る。ここで、プロセスチャンバは、図示しないヒータに
より８００℃〜９００℃に温度制御されている。Next, an embodiment of a vacuum pressure control system in a process chamber according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of a vacuum pressure control system in a process chamber according to the present invention. FIG. 2 shows a detailed view of the three-stage ejector. A combustion torch 12, which is an external combustion device, is connected to a process chamber 11 in which a wafer is placed and a low vacuum is applied to form an oxide film. The process chamber center block 11 is made of quartz. The combustion torch 12 has H 2 gas for performing an oxidation process,
O 2 gas and N 2 gas are supplied to each mass flow controller 1
The mass flow rate is precisely controlled and supplied by 3, 14, and 15. H 2 gas and O 2 gas are burned by the combustion torch 12 and then sent to the input port of the process chamber 11. Here, the temperature of the process chamber is controlled at 800 ° C. to 900 ° C. by a heater (not shown).
【００１７】一方、プロセスチャンバ１１の出力ポート
には、エジェクタ１６の吸引ポート３３が接続されてい
る。エジェクタ１６は、３段の多段エジェクタである。
すなわち、第１ノズル４０、第２ノズル４１、第３ノズ
ル４２、第４ノズル４３が直列的に付設されている。第
１ノズル４０の入口は、圧力ガス供給ポート３１が形成
されたＡ室１６Ａと連通している。第１ノズル４０の出
口は、第２ノズル４１の入口に連通している。そして、
第１ノズル４０の出口と第２ノズル４１の入口の間に
は、吸引口４０ａが形成されている。吸引口４０ａは、
第１吸引孔３２を介して吸引室１６Ｆに連通している。
吸引室１６Ｆには、吸引ポート３３が形成されている。
第２ノズル４１の出口は、第３ノズル４２の入口に連通
している。そして、第２ノズル４１の出口と第３ノズル
４２の入口の間には、吸引口４１ａが形成されている。
吸引口４１ａは、第２吸引孔３４を介して吸引室１６Ｆ
に連通している。第２吸引孔３４には、逆流を防止する
ためのチェック弁３５が取り付けられている。On the other hand, a suction port 33 of the ejector 16 is connected to an output port of the process chamber 11. The ejector 16 is a three-stage multistage ejector.
That is, the first nozzle 40, the second nozzle 41, the third nozzle 42, and the fourth nozzle 43 are provided in series. The inlet of the first nozzle 40 communicates with the A chamber 16A in which the pressure gas supply port 31 is formed. The outlet of the first nozzle 40 communicates with the inlet of the second nozzle 41. And
A suction port 40a is formed between the outlet of the first nozzle 40 and the inlet of the second nozzle 41. The suction port 40a is
The first suction hole 32 communicates with the suction chamber 16F.
A suction port 33 is formed in the suction chamber 16F.
The outlet of the second nozzle 41 communicates with the inlet of the third nozzle 42. A suction port 41a is formed between the outlet of the second nozzle 41 and the inlet of the third nozzle 42.
The suction port 41a is connected to the suction chamber 16F through the second suction hole 34.
Is in communication with A check valve 35 for preventing backflow is attached to the second suction hole 34.
【００１８】第３ノズル４２の出口は、第４ノズル４３
の入口に連通している。そして、第３ノズル４２の出口
と第４ノズル４３の入口の間には、吸引口４２ａが形成
されている。吸引口４２ａは、第３吸引孔３６，３８を
介して吸引室１６Ｆに連通している。第３吸引孔３６，
３８には、逆流を防止するためのチェック弁３７，３９
が取り付けられている。第４ノズル４３の出口は、排気
室１６Ｅに連通している。排気室１６Ｅには、排気ポー
ト４４が形成されている。排気ポート４４は、図示しな
い工場用ダクトに接続している。The outlet of the third nozzle 42 is connected to the fourth nozzle 43
Communicating with the entrance. A suction port 42a is formed between the outlet of the third nozzle 42 and the inlet of the fourth nozzle 43. The suction port 42a communicates with the suction chamber 16F via the third suction holes 36 and 38. Third suction hole 36,
38 includes check valves 37 and 39 for preventing backflow.
Is attached. The outlet of the fourth nozzle 43 communicates with the exhaust chamber 16E. An exhaust port 44 is formed in the exhaust chamber 16E. The exhaust port 44 is connected to a factory duct (not shown).
【００１９】エジェクタ１６の圧力ガス供給ポート３１
には、電空変換器１７の出力ポートが接続している。電
空変圧器１７の構成については、後で詳細に説明する。
電空変換器１７のパイロット弁ポートには、供給用電磁
弁２０の出力ポートと、排気用電磁弁２１の入力ポート
が連通している。供給用電磁弁２０の入力ポートは、圧
力ガスである圧力エア源に接続している。また、排気用
電磁弁２１の出力ポートは排気ダクトに接続している。
一方、プロセスチャンバ１１の出力ポートには、プロセ
スチャンバ１１内の圧力を計測する差圧式キャパシタン
スマノメータである圧力センサ１８が接続されている。
圧力センサ１８の電気信号は、制御手段１９に接続され
ている。圧力センサ１８は、プロセスチャンバ１１の出
力ポートと大気圧との差圧を測定し、制御手段に入力す
る。また、大気圧を測定するための大気圧センサ２２が
設けられている。大気圧センサ２２の電気信号は、制御
手段１９に接続されている。制御手段１９は、圧力セン
サ１８からの信号及び大気圧センサ２２からの信号を演
算処理することにより、プロセスチャンバ１１内の絶対
圧力を求めている。The pressure gas supply port 31 of the ejector 16
Is connected to the output port of the electropneumatic converter 17. The configuration of the electropneumatic transformer 17 will be described later in detail.
The output port of the supply solenoid valve 20 and the input port of the exhaust solenoid valve 21 communicate with the pilot valve port of the electropneumatic converter 17. The input port of the supply solenoid valve 20 is connected to a pressure air source which is a pressure gas. The output port of the exhaust electromagnetic valve 21 is connected to an exhaust duct.
On the other hand, a pressure sensor 18 which is a differential pressure capacitance manometer for measuring the pressure in the process chamber 11 is connected to an output port of the process chamber 11.
The electric signal of the pressure sensor 18 is connected to the control unit 19. The pressure sensor 18 measures a differential pressure between the output port of the process chamber 11 and the atmospheric pressure and inputs the measured pressure to the control means. Further, an atmospheric pressure sensor 22 for measuring the atmospheric pressure is provided. The electric signal of the atmospheric pressure sensor 22 is connected to the control unit 19. The control unit 19 obtains the absolute pressure in the process chamber 11 by arithmetically processing the signal from the pressure sensor 18 and the signal from the atmospheric pressure sensor 22.
【００２０】電空変換器１７、供給用電磁弁２０、及び
排気用電磁弁２１とを１つのユニットにまとめた電空変
換ユニット５０の詳細な構成を図３及び図４に示す。図
４は、図３のＡＡ断面図である。電空変換ユニット５０
の下部に、電空変換器であるパイロット式圧力比例制御
弁１７が付設されている。上部には、供給用電磁弁２０
と排気用電磁弁２１とが付設されている。パイロット式
圧力比例制御弁１７は、供給ポート５１と、排気ポート
５２と、出力ポート５３がボディに形成されている。パ
イロット弁５５がダイヤフラム構造であり、そのパイロ
ット弁５５により隔離される第１ダイヤフラム室５６
と、第２ダイヤフラム室５７とを備える。また、第２ダ
イヤフラム室５７と主弁の出力ポート５３とが連通路５
４により連通されている。これにより、第２ダイヤフラ
ム室５７には、制御対象である主弁の出力圧がかかるよ
うになっている。FIGS. 3 and 4 show a detailed configuration of the electropneumatic conversion unit 50 in which the electropneumatic converter 17, the supply electromagnetic valve 20, and the exhaust electromagnetic valve 21 are combined into one unit. FIG. 4 is an AA sectional view of FIG. Electro-pneumatic conversion unit 50
A pilot-type pressure proportional control valve 17 which is an electropneumatic converter is attached to the lower part of FIG. In the upper part, the supply solenoid valve 20
And an exhaust solenoid valve 21 are additionally provided. The pilot pressure proportional control valve 17 has a supply port 51, an exhaust port 52, and an output port 53 formed in the body. The pilot valve 55 has a diaphragm structure, and a first diaphragm chamber 56 isolated by the pilot valve 55 is provided.
And a second diaphragm chamber 57. Further, the second diaphragm chamber 57 and the output port 53 of the main valve are connected to the communication passage 5.
4 communicate with each other. Thereby, the output pressure of the main valve to be controlled is applied to the second diaphragm chamber 57.
【００２１】また、ボディには、第１弁座６１及び第２
弁座６２が形成されている。第１弁座６１と当接または
離間する第１弁体５９が摺動可能に保持されている。ま
た、第２弁座６２と当接または離間する第２弁体６０が
摺動可能に保持されている。第１弁体５９は、第１弁座
６１と当接する方向に第１復帰バネ６３により付勢され
ている。また、第２弁体６０は、第２弁座６２と当接す
る方向に第２復帰バネ６４により付勢されている。ま
た、パイロット式圧力比例制御弁１７の上部には、供給
用電磁弁２０及び排気用電磁弁２１が付設されている。
供給用電磁弁２０は、入力ポートが圧力ガス供給源に接
続し、出力ポートが図示しない流通路により第１ダイヤ
フラム室５６に連通している。また、排気用電磁弁２１
は、出力ポートが排気ダクトに接続し、入力ポートが図
示しない流通路により第１ダイヤフラム室５６に連通し
ている。The body has a first valve seat 61 and a second valve seat 61.
A valve seat 62 is formed. A first valve body 59 that contacts or separates from the first valve seat 61 is slidably held. In addition, a second valve body 60 that comes into contact with or separates from the second valve seat 62 is slidably held. The first valve body 59 is urged by a first return spring 63 in a direction in which it comes into contact with the first valve seat 61. Further, the second valve body 60 is urged by a second return spring 64 in a direction in which it comes into contact with the second valve seat 62. Above the pilot pressure proportional control valve 17, a supply solenoid valve 20 and an exhaust solenoid valve 21 are additionally provided.
The supply solenoid valve 20 has an input port connected to the pressure gas supply source, and an output port communicating with the first diaphragm chamber 56 through a flow passage (not shown). Also, the exhaust solenoid valve 21
Has an output port connected to the exhaust duct, and an input port communicating with the first diaphragm chamber 56 through a flow passage (not shown).
【００２２】供給用電磁弁２０及び排気用電磁弁２１は
パルス式電磁弁であり、それらをデューティ制御してい
るので、高い応答性で正確な開度を得ることができ、こ
れら２つの電磁弁を制御することで、正確かつ高い応答
性でパイロット弁５５を制御することが可能である。特
に、給気側電磁弁２０と排気側電磁弁２１とは、常に同
時並列状態で駆動しているので、電磁弁への通電開始時
に発生する時間遅れを防止することができ、応答性の高
いシステムを実現することができる。また、デューティ
比制御することにより、制御しやすいシステムを実現す
ることができる。The supply solenoid valve 20 and the exhaust solenoid valve 21 are pulse-type solenoid valves, and their duty is controlled, so that an accurate opening can be obtained with high responsiveness. , It is possible to control the pilot valve 55 accurately and with high responsiveness. In particular, since the supply-side solenoid valve 20 and the exhaust-side solenoid valve 21 are always driven in a simultaneous and parallel state, a time delay that occurs at the start of energization of the solenoid valve can be prevented, and the responsiveness is high. The system can be realized. Further, by controlling the duty ratio, a system that can be easily controlled can be realized.
【００２３】次に、上記構成を有するプロセスチャンバ
内真空圧力制御システムの作用を説明する。３段式のエ
ジェクタ１６は図６に示す特性をもつ。図６のグラフの
横軸には、エジェクタ１６に供給される圧力ガスの供給
圧力をとり、縦軸には、吸引流量・空気消費流量、及び
真空圧力をとっている。図に示すように、圧力ガスの供
給圧力と真空圧力とは概略リニアな関係を有している。
従って、図５が示すようにエジェクタ１６への供給流量
を制御することで真空圧力と、吸引流量を制御すること
ができる。このグラフが示す特性により、真空圧力を圧
力センサ１８により計測し、計測値と目標真空圧力とを
制御手段１９により比較演算し、エジェクタ１６に対し
て送るべき圧力ガスの最適供給圧力を求め、それに基づ
いて電空変換ユニット５０を制御することで、目標とす
る真空圧力を得ることができる。Next, the operation of the process chamber vacuum pressure control system having the above configuration will be described. The three-stage ejector 16 has the characteristics shown in FIG. The horizontal axis of the graph in FIG. 6 indicates the supply pressure of the pressure gas supplied to the ejector 16, and the vertical axis indicates the suction flow rate, the air consumption flow rate, and the vacuum pressure. As shown in the figure, the supply pressure of the pressure gas and the vacuum pressure have a substantially linear relationship.
Therefore, the vacuum pressure and the suction flow rate can be controlled by controlling the supply flow rate to the ejector 16 as shown in FIG. According to the characteristics shown in this graph, the vacuum pressure is measured by the pressure sensor 18, the measured value is compared with the target vacuum pressure by the control means 19, and the optimum supply pressure of the pressure gas to be sent to the ejector 16 is obtained. The target vacuum pressure can be obtained by controlling the electropneumatic conversion unit 50 based on this.
【００２４】エジェクタ１６は、少ない供給流量で大き
な吸引流量を発生させるために、多段式のエジェクタを
使用している。吸引ポート３３が接続されているプロセ
スチャンバの圧力が大気圧の場合は、３段の各エジェク
タがプロセスチャンバの圧力が真空方向に向かって下が
り始める。そして、吸引室１６ｆの真空圧力が高まる。
吸引室１６ｆの真空圧力が高まり、Ｄ室１６Ｄの到達真
空圧力を越えると、チェック弁３９，３７が閉じる。さ
らに、Ｃ室１６Ｃの到達真空圧力を越えるとチェック弁
３５が閉じ、その後は１段目エジェクタ部が真空圧力を
高めていく。電空変換器１７は、制御装置からの操作量
に対し、高速に応答する必要があるため、供給用電磁弁
２０と排気用電磁弁２１とを使用してパイロット圧力を
制御している。供給用電磁弁２０及び排気用電磁弁２１
は、パルスワイド制御（デューティー比制御）すること
で高速応答を実現している。The ejector 16 uses a multistage ejector in order to generate a large suction flow rate with a small supply flow rate. When the pressure in the process chamber to which the suction port 33 is connected is the atmospheric pressure, the ejectors in the three stages start decreasing the pressure in the process chamber in the vacuum direction. Then, the vacuum pressure in the suction chamber 16f increases.
When the vacuum pressure in the suction chamber 16f increases and exceeds the ultimate vacuum pressure in the D chamber 16D, the check valves 39 and 37 close. Further, when the pressure exceeds the ultimate vacuum pressure of the C chamber 16C, the check valve 35 closes, and thereafter, the first-stage ejector increases the vacuum pressure. Since the electropneumatic converter 17 needs to respond at high speed to the operation amount from the control device, the pilot pressure is controlled using the supply solenoid valve 20 and the exhaust solenoid valve 21. Supply solenoid valve 20 and exhaust solenoid valve 21
Realizes a high-speed response by performing pulse-wide control (duty ratio control).
【００２５】ここで、供給用電磁弁２０と排気用電磁弁
２１を用いずに、図５に示すような圧電バイモルフ８１
を利用したノズルフラッパ方式の電空変換器８０でも、
本発明のプロセスチャンバ内真空圧力制御システムを実
現することができる。圧力センサとしては、８００ｈＰ
ａ〜１１００ｈＰａのレンジの大気圧力センサ２２と、
プロセスチャンバの圧力を測定するプラスマイナス６６
５０Ｐａ（プラスマイナス５０Ｔｏｒｒ）の測定域を持
つ圧力センサ１８を用いている。Here, without using the supply solenoid valve 20 and the exhaust solenoid valve 21, a piezoelectric bimorph 81 as shown in FIG.
Nozzle-flapper electropneumatic converter 80 using
The vacuum pressure control system in the process chamber of the present invention can be realized. 800hP as pressure sensor
an atmospheric pressure sensor 22 in the range of a to 1100 hPa;
Plus or minus 66 to measure process chamber pressure
The pressure sensor 18 having a measurement range of 50 Pa (plus or minus 50 Torr) is used.
【００２６】次に、電空変換器ユニット５０の作用を説
明する。始めに、パイロット式圧力比例制御弁１７の作
用を説明する。制御手段１９により、供給用電磁弁２０
から第１ダイヤフラム室５６にパイロット圧である所定
圧力の空気を供給する。そして、第１ダイヤフラム室５
６と第２ダイヤフラム室５７との圧力が等しく、パイロ
ット弁５５が図３に示すように中立位置にあるときは、
第１弁体５９が第１弁座６１に当接し、第２弁体６０が
第２弁座６２に当接しているため、出力ポート５３は、
供給ポート５１とも排気ポート５２とも連通していな
い。Next, the operation of the electropneumatic converter unit 50 will be described. First, the operation of the pilot pressure proportional control valve 17 will be described. The control means 19 controls the supply solenoid valve 20.
Supplies air at a predetermined pressure, which is a pilot pressure, to the first diaphragm chamber 56. And the first diaphragm chamber 5
6 and the pressure in the second diaphragm chamber 57 are equal and the pilot valve 55 is in the neutral position as shown in FIG.
Since the first valve body 59 is in contact with the first valve seat 61 and the second valve body 60 is in contact with the second valve seat 62, the output port 53 is
Neither the supply port 51 nor the exhaust port 52 communicates.
【００２７】そして、パイロット圧より出力ポート５３
の圧力が低下したときには、パイロット弁５５が下方向
に移動し、パイロット弁軸５８が第２弁体６０を押し下
げるため、供給ポート５１と出力ポート５３とが連通し
て、供給空気が出力ポート５３に流れる。また、出力ポ
ート５３の圧力が上昇したときは、パイロット弁５５が
上方向に移動し、パイロット弁軸５８が第１弁体５９を
押し上げるため、排気ポート５２と出力ポート５３と連
通して、出力空気が排気ポート５２に流れる。これによ
り、所定圧力の流体を出力ポート５３から流すことがで
きる。The output port 53 is set based on the pilot pressure.
Is reduced, the pilot valve 55 moves downward, and the pilot valve shaft 58 pushes down the second valve body 60, so that the supply port 51 and the output port 53 communicate with each other, and the supply air is supplied to the output port 53. Flows to When the pressure at the output port 53 rises, the pilot valve 55 moves upward, and the pilot valve shaft 58 pushes up the first valve body 59, so that the exhaust port 52 and the output port 53 communicate with each other. Air flows to exhaust port 52. This allows a fluid of a predetermined pressure to flow from the output port 53.
【００２８】以上詳細に説明したように、本実施の形態
のプロセスチャンバ内真空圧力制御システムによれば、
半導体製造プロセスの１工程である酸化膜プロセスを行
うためのシステムであって、プロセスチャンバ１１と、
プロセスチャンバ１１にガスを供給するためのガス供給
装置１２と、プロセスチャンバ１１内を所定真空圧に維
持するためのガス排気装置とを有するプロセスチャンバ
内真空圧力制御システムであって、ガス排気装置がエジ
ェクタ１６と、エジェクタ１６へ供給する圧力ガス供給
圧力を制御してエジェクタ１６の吸引流量を制御するエ
ジェクタ制御手段１７とを有しているので、大気圧が変
動しても安定して、プロセスチャンバ内の真空圧力を維
持できる。また、従来のシステムでは、遮断弁と、排気
圧力を制御する開度比例弁が必要であったが、本発明の
エジェクタを用いたシステムでは開度比例弁は必要ない
ためローコストでシステムを構築できる。As described above in detail, according to the vacuum pressure control system in the process chamber of the present embodiment,
A system for performing an oxide film process which is one step of a semiconductor manufacturing process, comprising: a process chamber 11;
A vacuum pressure control system in a process chamber having a gas supply device 12 for supplying a gas to the process chamber 11 and a gas exhaust device for maintaining the inside of the process chamber 11 at a predetermined vacuum pressure, wherein the gas exhaust device is Since it has the ejector 16 and the ejector control means 17 which controls the suction flow rate of the ejector 16 by controlling the pressure gas supply pressure supplied to the ejector 16, the process chamber is stable even if the atmospheric pressure fluctuates. The vacuum pressure inside can be maintained. Further, in the conventional system, the shutoff valve and the opening proportional valve for controlling the exhaust pressure are required. However, the system using the ejector of the present invention does not require the opening proportional valve, so that the system can be constructed at low cost. .
【００２９】また、上記プロセスチャンバ内真空圧力制
御システムにおいて、エジェクタ１６がノズルを直列に
配置した多段式エジェクタであるので、少ない量の圧力
エアで目標の真空圧力を得ることができるため、省エネ
を実現できる。また、多段エジェクタは、供給流量を多
くすれば、１３３００Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ）程度まで
吸引できる能力があるため、従来真空ポンプで排気制御
していた中間圧力領域１３３００Ｐａ〜９３１００Ｐａ
（１００Ｔｏｒｒ〜７００Ｔｏｒｒ）までの排気制御が
可能となる。また、多段エジェクタは、構造がシンプル
で可動部分もないことから故障しにくく安価であり、装
置の排気系のシステムのコストダウンに寄与する。ま
た、エジェクタ１６への圧力ガス供給圧力を電空変換器
１７にて制御しているので、エジェクタ１６への供給圧
力を精度良く、かつ高い応答性で制御することができ
る。また、電空変換器ユニット５０が給気側電磁弁２０
と排気側電磁弁２１を備え、エジェクタ制御手段１９
が、給気側電磁弁２０と排気側電磁弁２１とを同時にデ
ューティ比制御するＰＷＭ制御（パルスワイドモジュー
ル制御）を行うので、エジェクタ１６への供給圧力を精
度良く、かつ高い応答性で制御することができる。In the vacuum pressure control system in the process chamber, since the ejector 16 is a multistage ejector in which nozzles are arranged in series, a target vacuum pressure can be obtained with a small amount of pressure air, thereby saving energy. realizable. Further, since the multistage ejector has a capability of sucking up to about 13300 Pa (100 Torr) when the supply flow rate is increased, the intermediate pressure range of 13300 Pa to 93100 Pa, which has been conventionally controlled by a vacuum pump to exhaust.
(100 Torr to 700 Torr). Also, the multistage ejector has a simple structure and has no moving parts, so it is hard to break down and is inexpensive, which contributes to the cost reduction of the exhaust system of the apparatus. Further, since the pressure gas supply pressure to the ejector 16 is controlled by the electropneumatic converter 17, the supply pressure to the ejector 16 can be controlled with high accuracy and high responsiveness. Further, the electropneumatic converter unit 50 is connected to the supply side solenoid valve 20.
Ejector control means 19
Performs PWM control (pulse wide module control) for simultaneously controlling the duty ratio of the supply-side solenoid valve 20 and the exhaust-side solenoid valve 21, so that the supply pressure to the ejector 16 is controlled with high accuracy and high responsiveness. be able to.
【００３０】また、上記プロセスチャンバ内真空圧力制
御システムにおいて、電空変換器８０がノズルフラッパ
８１を用いたものであるので、構成をシンプルとするこ
とができる。また、上記プロセスチャンバ内真空圧力制
御システムにおいて、プロセスチャンバ１１の圧力を計
測する圧力センサ１８を備え、エジェクタ制御手段１９
が、圧力センサ１８の計測値をフィードバックし、目標
真空圧力値と、計測値を比較演算処理し、最適な操作量
を前記電空変換器に与える閉ループ制御を行なうので、
大気圧が変動しても、プロセスチャンバ内の真空圧力を
精度良く維持することができる。また、大気圧を観測す
る大気圧センサ２２と、プロセスチャンバ１１内の圧力
を計測する差圧式キャパシタンスマノメータである圧力
センサ１８を組合せ演算処理し、プロセスチャンバ１１
内を絶対圧力制御しているので、大気圧が変動しても、
プロセスチャンバ内の真空圧力を精度良く維持すること
ができる。Further, in the above-mentioned vacuum pressure control system in the process chamber, since the electropneumatic converter 80 uses the nozzle flapper 81, the configuration can be simplified. Further, the above-mentioned vacuum pressure control system in the process chamber includes a pressure sensor 18 for measuring the pressure of the process chamber 11, and an ejector control means 19.
Performs feedback control of the measured value of the pressure sensor 18, compares the target vacuum pressure value with the measured value, and performs closed loop control for providing an optimal operation amount to the electropneumatic converter.
Even if the atmospheric pressure changes, the vacuum pressure in the process chamber can be accurately maintained. Further, an atmospheric pressure sensor 22 for observing the atmospheric pressure and a pressure sensor 18 which is a differential pressure capacitance manometer for measuring the pressure in the process chamber 11 are combined and subjected to arithmetic processing.
Because the pressure inside is controlled absolutely, even if the atmospheric pressure fluctuates,
The vacuum pressure in the process chamber can be accurately maintained.
【００３１】すなわち、大気圧力が変動しても、プロセ
スチャンバの真空圧力はシフトすることなく一定に制御
できる。その結果、酸化膜の厚みを均一にすることがで
きる。酸化膜の厚みは、酸化膜を成膜する時間（プロセ
ス時間）で調整されるが、同じプロセス時間で制御した
ときに大気圧の変動があると膜圧が変動する。たとえば
晴れた日に酸化プロセスを行った時と、雨の日に酸化プ
ロセスを行った時では気圧は違うため、酸化膜の厚みが
ことなる。となると、気象条件によりプロセス時間を変
えなければならなくなる。また、一日にとっても気圧は
大きく変化するときもあり、気象条件をみてプロセス時
間を調整することは実現困難である。酸化膜工程では、
プロセス時間が一定、プロセスガスの供給流量も一定と
すれば圧力が大気方向に向かって高いときは膜圧は厚く
なり、真空方向に向かって圧力が低いときには膜圧は薄
くなる。That is, even if the atmospheric pressure fluctuates, the vacuum pressure in the process chamber can be controlled to be constant without shifting. As a result, the thickness of the oxide film can be made uniform. The thickness of the oxide film is adjusted by the time for forming the oxide film (process time). When the atmospheric pressure is changed when the same process time is used, the film pressure changes. For example, when the oxidation process is performed on a sunny day and when the oxidation process is performed on a rainy day, the thickness of the oxide film differs because the atmospheric pressure is different. Then, the process time has to be changed according to the weather conditions. In addition, the atmospheric pressure sometimes changes greatly for a day, and it is difficult to adjust the process time in view of weather conditions. In the oxide film process,
If the process time is constant and the supply flow rate of the process gas is also constant, the film pressure increases when the pressure increases toward the atmosphere, and decreases when the pressure decreases toward the vacuum.
【００３２】従来の酸化膜の工程では、酸化膜の厚みは
１０００Å〜２０００Åであったため、大気圧の変動に
よる酸化膜の膜厚のバラツキは問題にならなかった。し
かし、最近の半導体製造プロセスの微細化に伴い、酸化
膜の膜厚は薄くなり、２０Å以下の薄膜プロセスが行わ
れるようになってきた。このように酸化膜の膜厚が薄い
プロセスにおいては、大気圧変動による膜厚のバラツキ
の影響が大きくなる。酸化膜は、半導体の絶縁膜として
形成されるため、膜厚のバラツキは、半導体製造の歩留
まりに影響が出てくる。本発明によれば、工場ダクトの
排気能力に依存することなく、しかも、大気圧力の変動
に影響されない真空圧力制御装置は、半導体製造プロセ
スの微細化に貢献するために効果を発揮する。In the conventional oxide film process, the thickness of the oxide film was 1000 ° to 2000 °, so that the variation in the thickness of the oxide film due to the fluctuation of the atmospheric pressure did not matter. However, with the recent miniaturization of the semiconductor manufacturing process, the thickness of the oxide film has been reduced, and a thin film process of 20 ° or less has been performed. As described above, in a process in which the thickness of the oxide film is small, the influence of the variation in the film thickness due to the change in the atmospheric pressure becomes large. Since the oxide film is formed as a semiconductor insulating film, variations in film thickness affect the yield of semiconductor manufacturing. According to the present invention, a vacuum pressure control device that does not depend on the exhaust capacity of a factory duct and is not affected by changes in atmospheric pressure exerts an effect to contribute to miniaturization of a semiconductor manufacturing process.
【００３３】[0033]
【発明の効果】本発明のプロセスチャンバ内真空圧力制
御システムによれば、半導体製造プロセスの１工程であ
る酸化膜プロセスを行うためのシステムであって、プロ
セスチャンバと、プロセスチャンバにガスを供給するた
めのガス供給装置と、プロセスチャンバ内を所定真空圧
に維持するためのガス排気装置とを有するプロセスチャ
ンバ内真空圧力制御システムであって、ガス排気装置が
エジェクタと、エジェクタへ供給する圧力ガス供給圧力
を制御してエジェクタの吸引流量を制御するエジェクタ
制御手段とを有しているので、大気圧が変動しても安定
して、プロセスチャンバ内の真空圧力を維持できる。ま
た、従来のシステムでは、遮断弁と、排気圧力を制御す
る開度比例弁が必要であったが、本発明のエジェクタを
用いたシステムでは開度比例弁は必要ないためローコス
トでシステムを構築できる。According to the vacuum pressure control system in a process chamber of the present invention, a system for performing an oxide film process, which is one step of a semiconductor manufacturing process, comprises supplying a gas to the process chamber and the process chamber. Pressure control system in a process chamber, comprising a gas supply device for maintaining the process chamber and a gas exhaust device for maintaining a predetermined vacuum pressure in the process chamber. Ejector control means for controlling the pressure to control the suction flow rate of the ejector can stably maintain the vacuum pressure in the process chamber even if the atmospheric pressure fluctuates. Further, in the conventional system, the shutoff valve and the opening proportional valve for controlling the exhaust pressure are required. However, the system using the ejector of the present invention does not require the opening proportional valve, so that the system can be constructed at low cost. .
【図１】本発明にかかるプロセスチャンバ内真空圧力制
御システムの構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a process chamber vacuum pressure control system according to the present invention.
【図２】エジェクタ１６の構成を示す詳細断面図であ
る。FIG. 2 is a detailed sectional view showing a configuration of an ejector 16;
【図３】電空変換ユニット５０の構成を示す断面図であ
る。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an electropneumatic conversion unit 50.
【図４】図３のＡＡ断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along the line AA of FIG.
【図５】ノズルフラッパ式の電空変換器８０の構成を示
す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a nozzle flapper type electropneumatic converter 80.
【図６】エジェクタ１６の性能を示すデータ図である。FIG. 6 is a data diagram showing the performance of the ejector 16;
【図７】従来のプロセスチャンバ内真空圧力制御システ
ムの構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a conventional vacuum pressure control system in a process chamber.
１１ プロセスチャンバ １２ 燃焼トーチ １６ エジェクタ １７ 電空変換器 １８ 圧力センサ １９ エジェクタ制御手段 ２０ 供給用電磁弁 ２１ 排気用電磁弁 ５０ 電空変換ユニット Reference Signs List 11 process chamber 12 combustion torch 16 ejector 17 electropneumatic converter 18 pressure sensor 19 ejector control means 20 supply solenoid valve 21 exhaust solenoid valve 50 electropneumatic conversion unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 籠橋 宏 愛知県春日井市堀ノ内町850番地 シーケ ーディ株式会社春日井事業所内 (72)発明者 森 洋司 愛知県春日井市堀ノ内町850番地 シーケ ーディ株式会社春日井事業所内 Ｆターム(参考） 3H079 AA18 AA23 AA28 BB01 CC13 CC21 DD02 DD03 DD08 DD12 DD23 DD24 DD27 DD52 5F045 AA20 AB32 AC11 AC15 AD12 BB01 EB03 EE04 EG02 EG03 EG04 EG06 GB06 GB15 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Hiroshi Kagohashi 850, Horinouchi-cho, Kasugai-shi, Aichi Prefecture Inside of Kasugai Office of Sea-Caddy Corporation (72) Inventor Yoji Mori 850, Horinouchi-cho, Kasugai-shi, Aichi Prefecture KK On-site F term (reference) 3H079 AA18 AA23 AA28 BB01 CC13 CC21 DD02 DD03 DD08 DD12 DD23 DD24 DD27 DD52 5F045 AA20 AB32 AC11 AC15 AD12 BB01 EB03 EE04 EG02 EG03 EG04 EG06 GB06 GB15
Claims (7)
膜プロセスを行うためのシステムであって、プロセスチ
ャンバと、該プロセスチャンバにガスを供給するための
ガス供給装置と、該プロセスチャンバ内を所定真空圧に
維持するためのガス排気装置とを有するプロセスチャン
バ内真空圧力制御システムにおいて、前記ガス排気装置
がエジェクタと、前記エジェクタへ供給する圧力ガス供
給圧力を制御してエジェクタの吸引流量を制御するエジ
ェクタ制御手段とを有することを特徴とするプロセスチ
ャンバ内真空圧力制御システム。1. A system for performing an oxide film process, which is one step of a semiconductor manufacturing process, comprising: a process chamber; a gas supply device for supplying a gas to the process chamber; In a vacuum pressure control system in a process chamber having a gas exhaust device for maintaining a vacuum pressure, the gas exhaust device controls an ejector and a pressure gas supply pressure supplied to the ejector to control a suction flow rate of the ejector. A vacuum pressure control system in a process chamber, comprising: an ejector control unit.
真空圧力制御システムにおいて、 前記エジェクタがノズルを直列に配置した多段式エジェ
クタであることを特徴とするプロセスチャンバ内真空圧
力制御システム。2. The vacuum pressure control system in a process chamber according to claim 1, wherein the ejector is a multistage ejector in which nozzles are arranged in series.
真空圧力制御システムにおいて、 前記エジェクタへの圧力ガス供給圧力を電空変換器にて
制御するプロセスチャンバ内真空圧力制御システム。3. The vacuum pressure control system in a process chamber according to claim 1, wherein a supply pressure of a pressure gas to the ejector is controlled by an electropneumatic converter.
真空圧力制御システムにおいて、 前記電空変換器が給気側電磁弁と排気側電磁弁を備え、 前記エジェクタ制御手段が、前記給気側電磁弁と前記排
気側電磁弁とを同時にデューティ比制御するＰＷＭ制御
（パルスワイドモジュール制御）を行うことを特徴とす
るプロセスチャンバ内真空圧力制御システム。4. The vacuum pressure control system in a process chamber according to claim 3, wherein the electropneumatic converter includes a supply-side electromagnetic valve and an exhaust-side electromagnetic valve, and wherein the ejector control unit includes the supply-side electromagnetic valve. A vacuum pressure control system in a process chamber, which performs PWM control (pulse wide module control) for simultaneously controlling a duty ratio of a valve and the exhaust-side solenoid valve.
真空圧力制御システムにおいて、 前記電空変換器がノズルフラッパを用いたものであるこ
とを特徴とするプロセスチャンバ内真空圧力制御システ
ム。5. The vacuum pressure control system in a process chamber according to claim 3, wherein the electro-pneumatic converter uses a nozzle flapper.
スチャンバ内真空圧力制御システムのいずれか１つにお
いて、 前記プロセスチャンバの圧力を計測する圧力センサを備
え、 前記エジェクタ制御手段が、前記圧力センサの計測値を
フィードバックし、目標真空圧力値と、前記計測値を比
較演算処理し、最適な操作量を前記電空変換器に与える
閉ループ制御を行なうことを特徴とするプロセスチャン
バ内真空圧力制御システム。6. The vacuum pressure control system in a process chamber according to claim 1, further comprising a pressure sensor for measuring a pressure in the process chamber, wherein the ejector control unit controls the pressure in the process chamber. Feedbacking a measured value of a sensor, performing a comparison operation on the target vacuum pressure value and the measured value, and performing a closed loop control for giving an optimal operation amount to the electropneumatic converter, wherein a vacuum pressure control in the process chamber is performed. system.
真空圧力制御システムにおいて、 大気圧を観測する大気圧センサと、 プロセスチャンバ内の圧力を計測する差圧式キャパシタ
ンスマノメータを組合せ演算処理し、プロセスチャンバ
内を絶対圧力制御することを特徴とするプロセスチャン
バ内真空圧力制御システム。7. The process chamber vacuum pressure control system according to claim 6, wherein an atmospheric pressure sensor for observing the atmospheric pressure and a differential pressure capacitance manometer for measuring the pressure in the process chamber are combined and subjected to arithmetic processing. A vacuum pressure control system in a process chamber, wherein absolute pressure control is performed inside the process chamber.
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