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JP7540958B2 - Concentration control system, concentration control program, and concentration control method - Google Patents
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JP7540958B2 - Concentration control system, concentration control program, and concentration control method - Google Patents

Concentration control system, concentration control program, and concentration control method Download PDF

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Description

本発明は、濃度制御システム、濃度制御プログラム、及び濃度制御方法に関するものである。 The present invention relates to a concentration control system, a concentration control program, and a concentration control method.

例えば、半導体製造プロセスに用いられる材料ガスの濃度制御システムとしては、特許文献1に示すように、基板を収容するチャンバ内に供給される材料ガスの二次元濃度分布を所望の目標濃度分布に制御するべくなされたものがある。 For example, as shown in Patent Document 1, a concentration control system for material gas used in semiconductor manufacturing processes is designed to control the two-dimensional concentration distribution of material gas supplied into a chamber that contains a substrate to a desired target concentration distribution.

具体的にこのシステムは、チャンバの内部空間が、シャワーヘッド(多数の小孔が形成された平板部材)によって、材料ガスが供給される上部空間と、基板を収容する下部空間とに仕切られており、さらに上方空間が仕切板によって複数の部屋に区切られている。そして、それぞれの部屋の下方に設定された供給エリアへの材料ガスの流量及び濃度を独立して制御できるようにすることで、下部空間に供給される材料ガスの二次元濃度分布を制御できるようにしている。 Specifically, in this system, the internal space of the chamber is divided by a showerhead (a flat plate member with many small holes) into an upper space where the material gas is supplied, and a lower space where the substrate is housed, and the upper space is further divided into multiple rooms by partition plates. By making it possible to independently control the flow rate and concentration of the material gas to the supply areas set below each room, it is possible to control the two-dimensional concentration distribution of the material gas supplied to the lower space.

ところで、目標濃度分布として、ある供給エリア(以下、一の供給エリアという)から供給される材料ガスの濃度を、他の供給エリアから供給される材料ガスの濃度よりも高くする、言い換えれば、目標濃度分布として、一の供給エリアにピークを持たせることが必要となる場合がある。 However, as a target concentration distribution, it may be necessary to make the concentration of material gas supplied from one supply area (hereinafter referred to as one supply area) higher than the concentration of material gas supplied from other supply areas; in other words, it may be necessary to have a peak in one supply area as a target concentration distribution.

しかしながら、一の供給エリアには、一の供給エリアに隣り合う他の供給エリアに供給される材料ガスの一部が流れ込むので、例えば他の供給エリアに供給する流量を変えれば、一の供給エリアに現れていたピークが移動してしまう。 However, some of the material gas supplied to another supply area adjacent to the first supply area flows into the first supply area, so if the flow rate supplied to the other supply area is changed, the peak that appeared in the first supply area will shift.

このことから、材料ガスの二次元濃度分布を所望の目標濃度分布に制御するためには、それぞれの供給エリアに供給される材料ガスの流量及び濃度を制御しなければならないが、これらの制御パラメータは互いに独立しておらず、相互に影響を及ぼし合うことから、制御が非常に困難となる。 For this reason, in order to control the two-dimensional concentration distribution of the material gas to the desired target concentration distribution, the flow rate and concentration of the material gas supplied to each supply area must be controlled; however, these control parameters are not independent of each other and affect each other, making control extremely difficult.

特開2019-192865号公報JP 2019-192865 A

そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであって、基板を収容するチャンバに供給される材料ガスの二次元濃度分布を、例えばピークのある所望の目標濃度分布に制御できるようにすることをその主たる課題とするものである。 The present invention has been made to solve the above problems, and its main objective is to make it possible to control the two-dimensional concentration distribution of the material gas supplied to a chamber that houses a substrate to a desired target concentration distribution, for example one that has a peak.

すなわち、本発明に係る濃度制御システムは、基板を収容するチャンバ内に供給される材料ガスの二次元濃度分布を所定の目標濃度分布に制御する濃度制御システムであって、前記チャンバ内に設定された複数の供給エリアそれぞれに対応して設けられた材料ガス供給系と、前記材料ガス供給系を制御することで、前記二次元濃度分布を前記目標濃度分布に制御する制御装置とを備え、前記制御装置が、前記材料ガス供給系を制御して前記供給エリア別の材料ガス流量を調整した後、前記材料ガス供給系を制御して前記供給エリア別の材料ガス濃度を調整するように構成されていることを特徴とするものである。 In other words, the concentration control system according to the present invention is a concentration control system that controls the two-dimensional concentration distribution of a material gas supplied into a chamber that houses a substrate to a predetermined target concentration distribution, and is characterized in that it includes a material gas supply system provided corresponding to each of a plurality of supply areas set in the chamber, and a control device that controls the material gas supply system to control the two-dimensional concentration distribution to the target concentration distribution, and is configured to control the material gas supply system to adjust the material gas flow rate for each supply area, and then control the material gas supply system to adjust the material gas concentration for each supply area.

このような濃度制御システムによれば、まず供給エリア別の材料ガス流量を調整することにより、二次元濃度分布のピークを目標濃度分布のピークの位置まで移動させることができ、その後、例えば材料ガス流量を固定したまま、供給エリア別の材料ガス濃度を調整することにより、ピークの位置を移動させずに或いは無視できる程度の移動に留まらせつつ、ピークの濃度値を変えることができる。その結果、チャンバに供給される材料ガスの二次元濃度分布を所望の目標濃度分布に制御することが可能となる。 According to such a concentration control system, the peak of the two-dimensional concentration distribution can be moved to the position of the peak of the target concentration distribution by first adjusting the material gas flow rate for each supply area, and then, for example, by adjusting the material gas concentration for each supply area while keeping the material gas flow rate fixed, the peak concentration value can be changed without moving the position of the peak or while keeping the movement to a negligible extent. As a result, it is possible to control the two-dimensional concentration distribution of the material gas supplied to the chamber to the desired target concentration distribution.

より具体的な態様としては、例えば目標濃度分布が一の供給エリアにピークを有する場合、前記制御装置が、前記一の供給エリアと隣り合う他の前記供給エリアの材料ガス流量を調整して、二次元濃度分布のピークを前記一の供給エリア内で移動させる態様を挙げることができる。
このような構成であれば、二次元濃度分布のピークを目標濃度分布のピークの位置に移動させることができる。
A more specific example is when the target concentration distribution has a peak in one supply area, the control device adjusts the material gas flow rate in another supply area adjacent to the one supply area, thereby moving the peak of the two-dimensional concentration distribution within the one supply area.
With this configuration, the peak of the two-dimensional concentration distribution can be moved to the position of the peak of the target concentration distribution.

二次元濃度分布をより精度良く目標濃度分布に制御するためには、前記制御装置が、前記供給エリア別の材料ガス濃度を調整して、前記供給エリアそれぞれにおいて算出された算出平均濃度を、前記目標濃度分布における前記供給エリアそれぞれの目標平均濃度に近づけるように制御することが好ましい。 In order to more accurately control the two-dimensional concentration distribution to the target concentration distribution, it is preferable that the control device adjusts the material gas concentration for each supply area to control the calculated average concentration calculated in each supply area to approach the target average concentration for each supply area in the target concentration distribution.

本発明のアプリケーションの一例であるプラズマ処理においては、チャンバ内に発生させたプラズマの密度分布は必ずしも一様になるとは限らず、例えばチャンバの中心部と外周部とではプラズマ密度に差がある場合がある。このことに鑑みれば、材料ガスの目標濃度分布としては、チャンバの中心部や外周部にピークを持たせることが必要となる場合がある。なお、このように目標濃度分布のピークを所望の位置に持たせる必要性は、必ずしもプラズマ処理に限らず、例えばプラズマレスのエッチングやCVD等の種々の基板処理においても求められることである。
そこで、前記複数の供給エリアが、前記チャンバの中心部に設定された中心エリアと、その中心エリアを取り囲む少なくも1つの環状エリアとからなることが望ましい。
このような構成であれば、チャンバの中心部や環状エリアに二次元濃度分布のピークを持たすことができる。
In plasma processing, which is an example of the application of the present invention, the density distribution of the plasma generated in the chamber is not necessarily uniform, and for example, there may be a difference in plasma density between the center and the outer periphery of the chamber. In view of this, it may be necessary to have a peak in the center or the outer periphery of the chamber as the target concentration distribution of the material gas. Note that the need to have a peak of the target concentration distribution at a desired position is not necessarily limited to plasma processing, but is also required in various substrate processing such as plasmaless etching and CVD.
Therefore, it is desirable that the plurality of supply areas include a central area set in the center of the chamber and at least one annular area surrounding the central area.
With this configuration, the two-dimensional concentration distribution can have a peak in the center or annular area of the chamber.

前記中心エリア及び前記環状エリアが、前記チャンバの周方向に分割された複数の分割エリアからなり、前記材料ガス供給系が、前記複数の分割エリアそれぞれに対応して設けられていることが望ましい。
これならば、中心エリアや環状エリアを複数の分割エリアに細分化しているので、二次元濃度分布のより細やかな制御が可能となる。
It is preferable that the central area and the annular area are composed of a plurality of divided areas divided in the circumferential direction of the chamber, and the material gas supply system is provided corresponding to each of the plurality of divided areas.
In this case, since the central area and the annular area are divided into a plurality of divided areas, more precise control of the two-dimensional concentration distribution is possible.

より具体的な実施態様としては、前記制御装置が、前記材料ガス供給系を制御して、前記分割エリア別の材料ガス濃度を調整することで、前記二次元濃度分布を前記目標濃度分布に近づけるように制御する態様を挙げることができる。 A more specific embodiment is one in which the control device controls the material gas supply system to adjust the material gas concentration for each divided area, thereby controlling the two-dimensional concentration distribution to approach the target concentration distribution.

複数の供給エリアを設定するための具体的な構成としては、前記チャンバが、前記材料ガスが供給される内部空間を有したチャンバ本体と、前記内部空間を覆うとともに、前記各供給エリアに対応した複数の供給ポートが形成された蓋部材と、前記蓋部材の前記内部空間側に設けられ、前記複数の供給ポートを仕切る仕切部材とを有する構成を挙げることができる。 A specific example of a configuration for setting multiple supply areas is one in which the chamber has a chamber body having an internal space to which the material gas is supplied, a lid member that covers the internal space and has multiple supply ports formed therein corresponding to each of the supply areas, and a partition member that is provided on the internal space side of the lid member and separates the multiple supply ports.

供給エリア別の材料ガス流量や材料ガス濃度を個別に調整するためには、前記ガス供給系が、前記各供給エリアそれぞれに接続された材料ガス供給路と、前記各材料ガス供給路に設けられた第1流体制御機器と、前記各材料ガス供給路に接続された希釈ガス供給路と、前記各希釈ガス供給路に設けられた第2流体制御機器とを有していることが好ましい。 In order to individually adjust the material gas flow rate and material gas concentration for each supply area, it is preferable that the gas supply system has a material gas supply line connected to each of the supply areas, a first fluid control device provided in each of the material gas supply lines, a dilution gas supply line connected to each of the material gas supply lines, and a second fluid control device provided in each of the dilution gas supply lines.

二次元濃度分布を得るための実施態様としては、前記チャンバの周壁に形成された入射窓に向かって前記チャンバの周囲の複数箇所からレーザ光を射出するレーザ射出機構と、前記複数箇所から射出されて前記チャンバ内を通過し、前記チャンバの周壁に形成された射出窓から射出する各レーザ光を検出するレーザ検出機構と、前記レーザ検出機構により検出された前記各レーザ光の光強度信号を取得するとともに、その光強度信号に基づいて、前記チャンバ内における前記材料ガスの二次元濃度分布を算出する二次元濃度分布算出部とを有している構成を挙げることができる。 Examples of an embodiment for obtaining a two-dimensional concentration distribution include a laser emission mechanism that emits laser light from multiple locations around the chamber toward an entrance window formed in the peripheral wall of the chamber, a laser detection mechanism that detects each laser light that is emitted from the multiple locations, passes through the chamber, and exits from an exit window formed in the peripheral wall of the chamber, and a two-dimensional concentration distribution calculation unit that acquires a light intensity signal of each laser light detected by the laser detection mechanism and calculates a two-dimensional concentration distribution of the material gas in the chamber based on the light intensity signal.

また、本発明に係る濃度制御プログラムは、基板を収容するチャンバ内に供給される材料ガスの二次元濃度分布を所定の目標濃度分布に制御する濃度制御システムに用いられるプログラムであって、前記濃度制御システムが、前記チャンバ内に設定された複数の供給エリアそれぞれに対応して設けられた材料ガス供給系と、前記材料ガス供給系を制御することで、前記二次元濃度分布を前記目標濃度分布に制御する制御装置とを備え、前記制御装置に、前記材料ガス供給系を制御して前記供給エリア別の材料ガス流量を調整させた後、前記材料ガス供給系を制御して前記供給エリア別の材料ガス濃度を調整させることを特徴とするものである。 The concentration control program according to the present invention is a program used in a concentration control system that controls the two-dimensional concentration distribution of a material gas supplied into a chamber that houses a substrate to a predetermined target concentration distribution, and the concentration control system includes a material gas supply system provided corresponding to each of a plurality of supply areas set in the chamber, and a control device that controls the material gas supply system to control the two-dimensional concentration distribution to the target concentration distribution, and is characterized in that the control device controls the material gas supply system to adjust the material gas flow rate for each supply area, and then controls the material gas supply system to adjust the material gas concentration for each supply area.

さらに、本発明に係る濃度制御方法は、基板を収容するチャンバ内に供給される材料ガスの二次元濃度分布を所定の目標濃度分布に制御する方法であり、前記チャンバ内に設定された複数の供給エリアそれぞれに対応して設けられた材料ガス供給系を制御することで、前記二次元濃度分布を前記目標濃度分布に制御する濃度制御方法であって、前記材料ガス供給系を制御して前記供給エリア別の材料ガス流量を調整した後、前記材料ガス供給系を制御して前記供給エリア別の材料ガス濃度を調整することを特徴とする方法である。 Furthermore, the concentration control method according to the present invention is a method for controlling the two-dimensional concentration distribution of a material gas supplied into a chamber that houses a substrate to a predetermined target concentration distribution, and is a concentration control method for controlling the two-dimensional concentration distribution to the target concentration distribution by controlling a material gas supply system provided corresponding to each of a plurality of supply areas set in the chamber, characterized in that the material gas supply system is controlled to adjust the material gas flow rate for each supply area, and then the material gas supply system is controlled to adjust the material gas concentration for each supply area.

これらの濃度制御プログラムや濃度制御方法によれば、上述した濃度制御システムと同様の作用効果を発揮させることできる。 These concentration control programs and methods can achieve the same effects as the concentration control system described above.

このように構成した本発明によれば、基板を収容するチャンバに供給される材料ガスの二次元濃度分布を所望の目標濃度分布に制御することができる。 The present invention configured in this way makes it possible to control the two-dimensional concentration distribution of the material gas supplied to the chamber housing the substrate to a desired target concentration distribution.

本実施形態の濃度制御システムの構成を模式的に示す図。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a concentration control system according to an embodiment of the present invention. 同実施形態のレーザ射出機構及びレーザ検出機構の構成を模式的に示す図。FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a laser emission mechanism and a laser detection mechanism of the embodiment. 同実施形態のチャンバの構成を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of a chamber in the embodiment. 同実施形態のチャンバの構成を示す分解斜視図。FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of a chamber in the embodiment. 同実施形態のチャンバに形成された光路を模式的に示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a schematic diagram of an optical path formed in the chamber of the embodiment. 同実施形態の仕切部材の構成を示す斜視図。FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of a partition member of the embodiment. 同実施形態の制御装置の機能を示す機能ブロック図。FIG. 2 is a functional block diagram showing functions of a control device according to the embodiment. 同実施形態の目標濃度分布を示すグラフ。6 is a graph showing a target concentration distribution in the embodiment; 同実施形態の制御装置の濃度制御動作を示すフローチャート。4 is a flowchart showing a concentration control operation of the control device of the embodiment. その他の実施形態における仕切部材の構成を模式的に示す斜視図。FIG. 11 is a perspective view illustrating a configuration of a partition member according to another embodiment. その他の実施形態における制御装置の濃度制御動作を示すフローチャート。10 is a flowchart showing a concentration control operation of a control device in another embodiment.

以下に、本発明に係る濃度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。 Below, one embodiment of the concentration control system according to the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施形態の濃度制御システムは、半導体製造プロセスに用いられるものであり、ウエハ等の基板に対してエッチング等の基板処理に資するものである。なお、基板への成膜や洗浄等の基板処理にこの濃度制御システムを用いても構わない。 The concentration control system of this embodiment is used in the semiconductor manufacturing process and is useful for substrate processing such as etching of substrates such as wafers. This concentration control system may also be used for substrate processing such as film formation and cleaning of substrates.

具体的にこの濃度制御システム100は、図1に示すように、基板(不図示)を収容するチャンバ10と、チャンバ10に例えばCHなどの材料ガスを供給する材料ガス供給路L1と、チャンバ10に供給された材料ガスを排出する材料ガス排出路L2とを具備している。なお、材料ガスとしては、CHに限らず、SiFやCFなど適宜変更して構わない。 1, the concentration control system 100 includes a chamber 10 that accommodates a substrate (not shown), a material gas supply line L1 that supplies a material gas such as CH4 to the chamber 10, and a material gas exhaust line L2 that exhausts the material gas supplied to the chamber 10. Note that the material gas is not limited to CH4 , and may be changed as appropriate to SiF4 , CFx , or the like.

チャンバ10は、基板を収容する内部空間Sが形成されたものであり、この内部空間Sには基板を加熱するためのヒータHが設けられている。そして、この実施形態では、ヒータHによって基板を加熱するとともに、チャンバ10に材料ガスを供給しながら、該チャンバ10の内部空間Sにプラズマを発生させることで、上述した基板処理が行われる。なお、基板処理としては、必ずしも基板を加熱する必要やプラズマを発生させる必要はなく、チャンバ10としては、例えばプラズマレスの基板処理など種々の基板処理に用いて構わない。 The chamber 10 has an internal space S formed therein for accommodating a substrate, and a heater H is provided in this internal space S for heating the substrate. In this embodiment, the substrate is heated by the heater H, and a plasma is generated in the internal space S of the chamber 10 while a material gas is supplied to the chamber 10, thereby performing the substrate processing described above. Note that substrate processing does not necessarily require heating the substrate or generating plasma, and the chamber 10 may be used for various substrate processing, such as plasmaless substrate processing.

このチャンバ10には、材料ガスが供給される複数の供給ポートP1と、内部空間Sに供給された材料ガスを排出する排出ポートP2とが形成されている。 This chamber 10 is formed with multiple supply ports P1 through which the material gas is supplied and an exhaust port P2 through which the material gas supplied to the internal space S is exhausted.

材料ガス供給路L1は、一端が上述した供給ポートP1に接続されるとともに、他端が材料ガスのガス源Z1に接続されている。ここでは、複数の供給ポートP1それぞれに材料ガス供給路L1が接続されており、これら複数の材料ガス供給路L1は、互いに並列に設けられている。これにより、各材料ガス供給路L1を流れる材料ガスの流量等を独立して制御することができる。 One end of the material gas supply path L1 is connected to the above-mentioned supply port P1, and the other end is connected to the material gas source Z1. Here, a material gas supply path L1 is connected to each of the multiple supply ports P1, and these multiple material gas supply paths L1 are arranged in parallel with each other. This makes it possible to independently control the flow rate of the material gas flowing through each material gas supply path L1.

各材料ガス供給路L1には、1又は複数の開閉弁V1と、材料ガスの流量や圧力等の物理量を制御する第1流体制御機器MFC1とが設けられている。ここでの第1流体制御機器MFC1は、材料ガス供給路L1に流れる材料ガスの流量を制御する差圧式又は熱式のマスフローコントローラであり、材料ガス供給路L1に流れる実流量を算出し、その実流量が予め入力された目標流量に近づくように、流体制御弁(不図示)を制御するものである。 Each material gas supply line L1 is provided with one or more on-off valves V1 and a first fluid control device MFC1 that controls physical quantities such as the flow rate and pressure of the material gas. The first fluid control device MFC1 here is a differential pressure or thermal mass flow controller that controls the flow rate of the material gas flowing through the material gas supply line L1, calculates the actual flow rate flowing through the material gas supply line L1, and controls a fluid control valve (not shown) so that the actual flow rate approaches a pre-input target flow rate.

また、各材料ガス供給路L1には、材料ガスを希釈する例えば窒素ガス等の希釈ガスが流れる希釈ガス供給路L3が接続されており、これら複数の希釈ガス供給路L3は、互いに並列に設けられている。これにより、各希釈ガス供給路L3を流れる希釈ガスの流量等を独立して制御することができる。 In addition, each material gas supply line L1 is connected to a dilution gas supply line L3 through which a dilution gas, such as nitrogen gas, flows to dilute the material gas, and these multiple dilution gas supply lines L3 are arranged in parallel with each other. This allows the flow rate of the dilution gas flowing through each dilution gas supply line L3 to be controlled independently.

各希釈ガス供給路L3は、一端が材料ガス供給路L1に接続されるとともに、他端が希釈ガスのガス源Z2に接続されており、1又は複数の開閉弁V2と、希釈ガスの流量や圧力等の物理量を制御する第2流体制御機器MFC2とが設けられている。ここでの第2流体制御機器MFC2は、上述した第1流体制御機器MFC1と同様、希釈ガスの流量を制御する差圧式又は熱式のマスフローコントローラであり、希釈ガス供給路L3に流れる実流量を算出し、その実流量が予め入力された目標流量に近づくように、流体制御弁(不図示)を制御するものである。 Each dilution gas supply line L3 has one end connected to the material gas supply line L1 and the other end connected to a dilution gas source Z2, and is provided with one or more on-off valves V2 and a second fluid control device MFC2 that controls physical quantities such as the flow rate and pressure of the dilution gas. Like the first fluid control device MFC1 described above, the second fluid control device MFC2 here is a differential pressure or thermal mass flow controller that controls the flow rate of the dilution gas, and calculates the actual flow rate flowing through the dilution gas supply line L3 and controls a fluid control valve (not shown) so that the actual flow rate approaches a pre-input target flow rate.

材料ガス排出路L2は、一端が上述した排出ポートP2に接続されており、他端がチャンバ10の外部に位置する例えば吸引ポンプPに接続されている。この材料ガス排出路L2には、調圧弁等の調圧手段V3や開閉弁V4が設けられている。 One end of the material gas exhaust passage L2 is connected to the exhaust port P2 described above, and the other end is connected to, for example, a suction pump P located outside the chamber 10. This material gas exhaust passage L2 is provided with a pressure adjustment means V3 such as a pressure adjustment valve and an opening/closing valve V4.

本実施形態の濃度制御システム100は、図2に示すように、チャンバ10の周囲の複数箇所からチャンバ10内にレーザ光を射出するレーザ射出機構20と、複数箇所から射出されてチャンバ10内を通過した各レーザ光を検出するレーザ検出機構30と、レーザ検出機構30により検出された各レーザ光の光強度信号を取得して、濃度制御システム100の動作を制御する制御装置40とをさらに具備している。 As shown in FIG. 2, the concentration control system 100 of this embodiment further includes a laser emission mechanism 20 that emits laser light into the chamber 10 from multiple locations around the chamber 10, a laser detection mechanism 30 that detects each laser light emitted from the multiple locations and passing through the chamber 10, and a control device 40 that acquires a light intensity signal of each laser light detected by the laser detection mechanism 30 and controls the operation of the concentration control system 100.

まず、チャンバ10をより詳細について説明すると、本実施形態のチャンバ10は、図3~図5に示すように、上述した内部空間Sを有するチャンバ本体11と、内部空間Sを上方から覆う上側蓋部材12と、上側蓋部材12の下方に設けられて多数の小孔h1が形成された多孔部材13と、多孔部材13の下方に設けられて内部空間Sを下方から覆う下側蓋部材14とを有している。 First, the chamber 10 will be described in more detail. As shown in Figures 3 to 5, the chamber 10 of this embodiment has a chamber body 11 having the above-mentioned internal space S, an upper lid member 12 that covers the internal space S from above, a porous member 13 that is provided below the upper lid member 12 and has a large number of small holes h1 formed therein, and a lower lid member 14 that is provided below the porous member 13 and covers the internal space S from below.

チャンバ本体11は、図4に示すように、例えば回転体形状の内部空間Sを形成する内周面111と、レーザ光を透過させる入射窓W1及び射出窓W2が形成された外周面112とを有している。また、チャンバ本体11の底壁の中央部には、上述した排出ポートP2が1つ形成されている。なお、排出ポートP2の数や配置は適宜変更して構わない。 As shown in FIG. 4, the chamber body 11 has an inner circumferential surface 111 that forms an internal space S having a shape of a rotating body, and an outer circumferential surface 112 on which an entrance window W1 and an exit window W2 that transmit the laser light are formed. In addition, one exhaust port P2 described above is formed in the center of the bottom wall of the chamber body 11. The number and arrangement of the exhaust ports P2 may be changed as appropriate.

本実施形態のチャンバ本体11は、外周面112が多角形状をなしており、外周面112のうちの互いに対向する一対の辺部の一方に入射窓W1が形成され、他方に射出窓W2が形成されている。ここでの外周面112は八角形であり、連続する半数(4つ)の辺部に入射窓W1が形成され、それ以外の連続する半数(4つ)の辺部に射出窓W2が形成されている。なお、外周面の形状はこれに限られるものではなく適宜変更して良いし、入射窓W1や射出窓W2の数は配置も適宜変更して構わない。 The chamber body 11 of this embodiment has a polygonal outer peripheral surface 112, with an entrance window W1 formed on one of a pair of opposing sides of the outer peripheral surface 112 and an exit window W2 formed on the other. The outer peripheral surface 112 here is octagonal, with entrance windows W1 formed on half (four) of the consecutive sides and exit windows W2 formed on the remaining half (four) of the consecutive sides. Note that the shape of the outer peripheral surface is not limited to this and may be changed as appropriate, and the number and arrangement of the entrance windows W1 and exit windows W2 may also be changed as appropriate.

さらにチャンバ本体11には、図5に示すように、内周面111と外周面112とを貫通するレーザ光路Xが形成されている。ここでは、外周面112の1つの辺部に対して複数本のレーザ光路Xが形成されており、これら複数本のレーザ光路Xが対向する辺部まで延びている。つまり、外周面112の互いに対向する一対の辺部に対して複数本のレーザ光路Xが形成されており、ここでは一対の辺部に対して8本、合計32本のレーザ光路Xが形成されている。なお、一対の辺部に対する本数や合計本数は適宜変更して構わない。 Furthermore, as shown in FIG. 5, the chamber body 11 has laser optical paths X formed therein that penetrate the inner peripheral surface 111 and the outer peripheral surface 112. Here, multiple laser optical paths X are formed for one side of the outer peripheral surface 112, and these multiple laser optical paths X extend to the opposing side. In other words, multiple laser optical paths X are formed for a pair of opposing sides of the outer peripheral surface 112, and here, eight laser optical paths X are formed for each pair of sides, for a total of 32 laser optical paths X. Note that the number of paths for each pair of sides and the total number may be changed as appropriate.

これらのレーザ光路Xは、いずれも同一平面状に形成されている。具体的には、各レーザ光路Xは、内部空間Sの中心軸Oに直交する平面に沿って、言い換えれば内部空間Sに収容された基板に沿って形成されている。 All of these laser optical paths X are formed on the same plane. Specifically, each laser optical path X is formed along a plane perpendicular to the central axis O of the internal space S, in other words, along the substrate contained in the internal space S.

上側蓋部材12は、図3及び図4に示すように、チャンバ10の上壁を構成しており、上述した複数の供給ポートP1が形成された例えば円形平板状のものである。複数の供給ポートP1は、例えば上面視において列状に配置されており、ここでは5つの供給ポートP1が配置されている。ただし、供給ポートP1の数や配置は適宜変更して構わない。 As shown in Figures 3 and 4, the upper cover member 12 constitutes the upper wall of the chamber 10 and is, for example, a circular flat plate in which the above-mentioned multiple supply ports P1 are formed. The multiple supply ports P1 are, for example, arranged in a row when viewed from above, and five supply ports P1 are arranged here. However, the number and arrangement of the supply ports P1 may be changed as appropriate.

多孔部材13は、図3及び図4に示すように、上側蓋部材12の下方に隙間を隔てて配置されたものである。これにより、内部空間Sは多孔部材13よりも上方の上部空間S1と、多孔部材13よりも下方の下部空間S2とに仕切られている。この多孔部材13は、厚み方向に貫通する多数の小孔h1が形成された所謂シャワーヘッドとも称されるものであり、供給ポートP1から上部空間S1に供給された材料ガスが、これら多数の小孔h1に分散しながら下部空間S2の全体に行き渡るようにしてある。 As shown in Figures 3 and 4, the porous member 13 is disposed below the upper cover member 12 with a gap therebetween. This divides the internal space S into an upper space S1 above the porous member 13 and a lower space S2 below the porous member 13. This porous member 13 is also called a shower head, in which numerous small holes h1 are formed through it in the thickness direction, and the material gas supplied from the supply port P1 to the upper space S1 is dispersed into the numerous small holes h1 and spreads throughout the entire lower space S2.

下側蓋部材14は、図3及び図4に示すように、内部空間Sに供給された材料ガスを排出ポートP2に導く複数の貫通孔h2が形成されており、ここでは基板(不図示)が載置される基板保持部材としても用いられる。この下側蓋部材14は、例えば円形平板状のものであり、下面には例えばカートリッジヒータ等のヒータHが複数設けられている。 As shown in Figures 3 and 4, the lower cover member 14 has multiple through holes h2 that guide the material gas supplied to the internal space S to the exhaust port P2, and is also used here as a substrate holding member on which a substrate (not shown) is placed. This lower cover member 14 is, for example, a circular flat plate, and has multiple heaters H, such as cartridge heaters, provided on its underside.

ここで、本実施形態の多孔部材13は、図6に示すように、上側蓋部材12の下方に設けられて複数の供給ポートP1を仕切る仕切部材15を有している。 Here, as shown in FIG. 6, the porous member 13 in this embodiment has a partition member 15 that is provided below the upper cover member 12 and separates the multiple supply ports P1.

仕切部材15は、上側蓋部材12と多孔部材13との間に介在して、複数の供給ポートP1を空間的に仕切るものであり、上側蓋部材12と多孔部材13とに当接する例えば平板状のものである。この仕切部材15は、ここでは多孔部材13と一体的に形成されているが、上側蓋部材12と一体的に設けられていても良いし、多孔部材13や上側蓋部材12とは別体のものであっても良い。 The partition member 15 is interposed between the upper cover member 12 and the porous member 13 to spatially separate the multiple supply ports P1, and is, for example, a flat plate-like member that abuts against the upper cover member 12 and the porous member 13. Here, the partition member 15 is formed integrally with the porous member 13, but it may be provided integrally with the upper cover member 12, or may be a separate member from the porous member 13 and the upper cover member 12.

この仕切部材15によって複数の供給ポートP1が空間的に仕切られることで、上部空間S1は複数の部屋aに仕切られる。ここでの仕切部材15は、上部空間S1を当該上部空間S1の中心部に位置する円状の部屋a1と、この円状の部屋a1を取り囲む少なくとも1つの環状の部屋a2とに仕切るものである。より具体的に説明すると、ここではリング状の仕切部材15が複数設けられており、これらの仕切部材15は、同心円状に位置するとともに、それぞれの仕切部材15の中心を中心軸Oが通過するように配置されている。 The partition members 15 spatially separate the multiple supply ports P1, thereby dividing the upper space S1 into multiple rooms a. The partition members 15 here divide the upper space S1 into a circular room a1 located at the center of the upper space S1, and at least one annular room a2 surrounding the circular room a1. More specifically, multiple ring-shaped partition members 15 are provided here, and these partition members 15 are positioned concentrically and arranged so that the central axis O passes through the center of each partition member 15.

かかる構成により、それぞれの供給ポートP1から供給された材料ガスは上部空間S1の何れか1つの部屋aにのみ供給され、各供給ポートP1から供給された材料ガスは、上部空間S1では混ざり合うことなく下部空間S2に導かれる。なお、この実施形態では、円状の部屋a1には1つの供給ポートP1が対応して設けられており、環状の部屋a2には複数(2つ)の供給ポートP1が対応して設けられている。 With this configuration, the material gas supplied from each supply port P1 is supplied to only one of the chambers a in the upper space S1, and the material gas supplied from each supply port P1 is guided to the lower space S2 without mixing in the upper space S1. In this embodiment, one supply port P1 is provided corresponding to the circular chamber a1, and multiple (two) supply ports P1 are provided corresponding to the annular chamber a2.

この仕切部材15によって、チャンバ10内には、複数の部屋aに対応する複数の供給エリアαが設定される。より詳細に説明すると、各供給エリアαは、チャンバ10の下部空間S2に設定された領域であり、仕切部材15によって仕切られた上部空間S1の各部屋aの下方にそれぞれに位置する領域である。言い換えれば、それぞれの供給ポートP1から供給された材料ガスが、主として1つの供給エリアαに供給されるように構成されており、ここでの供給エリアαは、上部空間S1の部屋aと同様、チャンバにお中心部に設定された円状の中心エリアα1と、その中心エリアα1を取り囲む少なくとも1又は複数の環状エリアα2、α3とからなる。 By means of this partition member 15, multiple supply areas α corresponding to multiple rooms a are set within the chamber 10. To explain in more detail, each supply area α is an area set in the lower space S2 of the chamber 10, and is an area located below each room a of the upper space S1 separated by the partition member 15. In other words, the material gas supplied from each supply port P1 is configured to be supplied mainly to one supply area α, and the supply area α here consists of a circular central area α1 set in the center of the chamber, similar to the room a of the upper space S1, and at least one or more annular areas α2, α3 surrounding the central area α1.

上述した構成において、下部空間S2に導かれた材料ガスは、下側蓋部材14の外周部に設けられた貫通孔h2に流れ込むことから、この材料ガスの流れの上流側に中心エリアα1が位置し、下流側に環状エリアα2、α3が位置していることになる。 In the above-described configuration, the material gas introduced into the lower space S2 flows into the through hole h2 provided on the outer periphery of the lower cover member 14, so that the central area α1 is located upstream of the flow of this material gas, and the annular areas α2 and α3 are located downstream.

このようにチャンバ10内に複数の供給エリアαが設定されている構成において、図1に示すように、それぞれの供給エリアαに独立して材料ガスを供給するための材料ガス供給系GSが設けられている。この材料ガス供給系GSは、上述した材料ガス供給路L1、第1流体制御機器MFC1、希釈ガス供給路L3、及び第2流体制御機器MFC2を有するものであり、複数の供給エリアαそれぞれに対応して設けられている。より詳細に説明すると、ある供給エリアαに対応する材料ガス供給系GSとは、主としてその供給エリアαに材料ガスを供給する1又は複数の供給ポートP1に接続された材料ガス供給路L1と、その材料ガス供給路L1に設けられた第1流体制御機器MFC1と、その材料ガス供給路L1に接続された希釈ガス供給路L3と、その希釈ガス供給路L3に設けられた第2流体制御機器MFC2とから構成されている。 In this configuration in which multiple supply areas α are set in the chamber 10, as shown in FIG. 1, a material gas supply system GS is provided to independently supply material gas to each supply area α. This material gas supply system GS has the above-mentioned material gas supply path L1, first fluid control device MFC1, dilution gas supply path L3, and second fluid control device MFC2, and is provided corresponding to each of the multiple supply areas α. In more detail, the material gas supply system GS corresponding to a certain supply area α is mainly composed of a material gas supply path L1 connected to one or more supply ports P1 that supply material gas to the supply area α, a first fluid control device MFC1 provided in the material gas supply path L1, a dilution gas supply path L3 connected to the material gas supply path L1, and a second fluid control device MFC2 provided in the dilution gas supply path L3.

次に、レーザ射出機構20、レーザ検出機構30、及び制御装置40について説明する。 Next, we will explain the laser emission mechanism 20, the laser detection mechanism 30, and the control device 40.

レーザ射出機構20は、図2に示すように、チャンバ10の周壁に形成された入射窓W1に向かってチャンバ10の周囲の複数箇所からレーザ光を射出するものである。具体的にこのレーザ射出機構20は、例えば半導体レーザ等のレーザ光源21と、レーザ光源21から射出されたレーザ光を複数のファイバに分光するファイバスプリッタ22とを有し、各ファイバの射出端部23が、内部空間Sを取り囲むように配置されている。ここでは、チャンバ10の外周面112が多角形状をなしており、外周面112の複数の辺部(具体的には4つの辺部)それぞれに対して、複数のファイバが設けられている。これにより、レーザ光源21から射出されたレーザ光は、四方から内部空間Sに向かって射出される。 As shown in FIG. 2, the laser emission mechanism 20 emits laser light from multiple locations around the chamber 10 toward an entrance window W1 formed in the peripheral wall of the chamber 10. Specifically, the laser emission mechanism 20 has a laser light source 21, such as a semiconductor laser, and a fiber splitter 22 that splits the laser light emitted from the laser light source 21 into multiple fibers, and the emission ends 23 of each fiber are arranged to surround the internal space S. Here, the outer peripheral surface 112 of the chamber 10 is polygonal, and multiple fibers are provided for each of the multiple sides (specifically, four sides) of the outer peripheral surface 112. As a result, the laser light emitted from the laser light source 21 is emitted toward the internal space S from all four sides.

レーザ検出機構30は、図2に示すように、複数箇所から射出されてチャンバ10内を通過し、チャンバ10の周壁に形成された射出窓W2から射出する各レーザ光を検出するものである。具体的にこのレーザ検出機構30は、各ファイバから射出されて内部空間Sを通過したレーザ光を検出する複数のレーザ検出器31を有しており、各レーザ検出器31は、内部空間Sを挟むようにファイバの射出端部23に対向配置されている。これらのレーザ検出器31により検出されたレーザ光の強度を示す光強度信号は、アンプA等を介して上述した制御装置40に出力される。 As shown in FIG. 2, the laser detection mechanism 30 detects each laser light emitted from multiple locations, passing through the chamber 10, and emitting from an emission window W2 formed in the peripheral wall of the chamber 10. Specifically, the laser detection mechanism 30 has multiple laser detectors 31 that detect the laser light emitted from each fiber and passing through the internal space S, and each laser detector 31 is arranged opposite the emission end 23 of the fiber so as to sandwich the internal space S. The light intensity signal indicating the intensity of the laser light detected by these laser detectors 31 is output to the above-mentioned control device 40 via an amplifier A or the like.

制御装置40は、上述した材料ガス供給系GSを制御することで、チャンバ10内に供給される材料ガスの二次元濃度分布を所定の目標濃度分布に制御するものである。 The control device 40 controls the above-mentioned material gas supply system GS to control the two-dimensional concentration distribution of the material gas supplied into the chamber 10 to a predetermined target concentration distribution.

より具体的説明すると、制御装置40は、物理的にはCPU、内部メモリ、入出力手段、AD変換器などを備えた専用乃至汎用のコンピュータであり、前記内部メモリに格納された濃度制御プログラムに基づいて、CPU及びその他の構成要素が協働することによって、図7に示すように、目標濃度分布受付部41、二次元濃度算出部42、流量調整部43、及び濃度調整部44などの機能を発揮するように構成されたものである。 More specifically, the control device 40 is physically a dedicated or general-purpose computer equipped with a CPU, internal memory, input/output means, an AD converter, etc., and is configured to perform functions such as a target concentration distribution receiving unit 41, a two-dimensional concentration calculation unit 42, a flow rate adjustment unit 43, and a concentration adjustment unit 44, as shown in FIG. 7, by the CPU and other components working together based on the concentration control program stored in the internal memory.

目標濃度分布受付部41は、例えばエッチング等の基板処理のレシピに応じてユーザが予め定めた目標濃度分布を示す目標濃度分布データを受け付けるものである。なお、この目標濃度分布データは、例えば入力手段を介して制御装置40に入力されても良いし、有線又は無線により制御装置40に送信されても良い。濃度分布データとしては、図8に示すように、チャンバ10の中心からの径方向に沿った距離Rと、その距離における目標濃度との相関を示すデータを挙げることができる。なお、この目標濃度分布の詳細については後述する。 The target concentration distribution receiving unit 41 receives target concentration distribution data indicating a target concentration distribution previously determined by a user in accordance with a recipe for substrate processing such as etching. The target concentration distribution data may be input to the control device 40 via an input means, for example, or may be transmitted to the control device 40 by wire or wirelessly. As shown in FIG. 8, the concentration distribution data may be data indicating the correlation between the radial distance R from the center of the chamber 10 and the target concentration at that distance. Details of this target concentration distribution will be described later.

二次元濃度算出部42は、レーザ検出機構30により検出された光強度信号を取得するとともに、この光強度信号に基づいてチャンバ10内における二次元濃度分布を算出するものである。ここでいう二次元濃度分布とは、チャンバ10内におけるレーザ光に沿った平面内の濃度分布であり、言い換えればチャンバ10内に収容された基板に沿った濃度分布である。 The two-dimensional concentration calculation unit 42 acquires the light intensity signal detected by the laser detection mechanism 30, and calculates the two-dimensional concentration distribution in the chamber 10 based on this light intensity signal. The two-dimensional concentration distribution here refers to the concentration distribution in a plane along the laser light in the chamber 10, or in other words, the concentration distribution along the substrate contained in the chamber 10.

より具体的に説明すると、二次元濃度算出部42は、各レーザ検出器31により検出された光強度信号を所定の二次元濃度分布算出用アルゴリズムに基づいて演算処理することで、互いに直交する2軸で規定される領域の二次元濃度分布を算出するように構成されており、少なくとも上述した複数の供給エリアαの二次元濃度分布を算出する。 More specifically, the two-dimensional concentration calculation unit 42 is configured to calculate the two-dimensional concentration distribution of an area defined by two mutually perpendicular axes by performing arithmetic processing on the light intensity signals detected by each laser detector 31 based on a predetermined algorithm for calculating the two-dimensional concentration distribution, and calculates the two-dimensional concentration distribution of at least the multiple supply areas α described above.

流量調整部43は、目標濃度分布受付部41が受け付けた目標濃度分布データに基づいて、それぞれの供給エリアαに供給されるエリア別の材料ガス流量を制御するものであり、具体的には上述した材料ガス供給系GSを制御する。 The flow rate adjustment unit 43 controls the material gas flow rate for each supply area α based on the target concentration distribution data received by the target concentration distribution reception unit 41, and specifically controls the material gas supply system GS described above.

より具体的に説明すると、流量調整部43は、目標濃度分布データに基づいて、複数の第1流体制御機器MFC1や複数の第2流体制御機器MFC2それぞれの目標流量を決定し、その目標流量をそれぞれの第1流体制御機器MFC1や第2流体制御機器MFC2に入力して設定するものである。 More specifically, the flow rate adjustment unit 43 determines the target flow rates of the multiple first fluid control devices MFC1 and the multiple second fluid control devices MFC2 based on the target concentration distribution data, and inputs and sets the target flow rates to the first fluid control devices MFC1 and the second fluid control devices MFC2.

濃度調整部44は、目標濃度分布受付部41が受け付けた目標濃度分布データ、及び、二次元濃度算出部42により算出された二次元濃度分布に基づいて、上述した材料ガス供給系GSを制御する。 The concentration adjustment unit 44 controls the above-mentioned material gas supply system GS based on the target concentration distribution data received by the target concentration distribution receiving unit 41 and the two-dimensional concentration distribution calculated by the two-dimensional concentration calculation unit 42.

より具体的に説明すると、濃度調整部44は、目標濃度分布データにおける各供給エリアαの濃度と、二次元濃度分布における各供給エリアαそれぞれの濃度とを比較して、各供給エリアαに対応する第1流体制御機器MFC1や第2流体制御機器MFC2の目標流量をフィードバック制御する。なお、ここでいう各供給エリアαに対応する第1流体制御機器MFC1や第2流体制御機器MFC2とは、各供給エリアαに対応する供給ポートP1(すなわち、各供給エリアαに主として材料ガスを供給する供給ポートP1)に接続された材料ガス供給路L1上の第1流体制御機器MFC1や、この材料ガス供給路L1に接続された希釈ガス供給路L3上の第2流体制御機器MFC2のことである。 More specifically, the concentration adjustment unit 44 compares the concentration of each supply area α in the target concentration distribution data with the concentration of each supply area α in the two-dimensional concentration distribution, and feedback controls the target flow rate of the first fluid control device MFC1 or the second fluid control device MFC2 corresponding to each supply area α. Note that the first fluid control device MFC1 or the second fluid control device MFC2 corresponding to each supply area α here refers to the first fluid control device MFC1 on the material gas supply path L1 connected to the supply port P1 corresponding to each supply area α (i.e., the supply port P1 that mainly supplies material gas to each supply area α), and the second fluid control device MFC2 on the dilution gas supply path L3 connected to this material gas supply path L1.

次に、目標濃度分布の詳細について説明する。
本実施形態の目標濃度分布は、図8に示すように、上述した供給エリアαのうち、ある供給エリアα(以下、一の供給エリアαという)にピークRp(すなわち、濃度の最大値)を有しており、言い換えれば、一の供給エリアαの目標濃度がその他の供給エリアαの目標濃度よりも高くなるように設定された濃度分布である。
Next, the target density distribution will be described in detail.
As shown in Figure 8, the target concentration distribution in this embodiment has a peak Rp (i.e., the maximum concentration) in a certain supply area α (hereinafter referred to as the one supply area α) among the supply areas α described above; in other words, it is a concentration distribution that is set so that the target concentration in the one supply area α is higher than the target concentrations in the other supply areas α.

この実施形態では、目標濃度分布のより具体的な一例として、図8に示す濃度分布を取り上げて説明する。すなわち、複数の供給エリアαが、上述したように、中心エリアα1(以下、第1エリアα1という)と、この第1エリアα1を取り囲む環状エリアα2(以下、第2エリアα2という)と、この第2エリアα2を取り囲む環状エリアα3(以下、第3エリアα3という)からなり、目標濃度分布が、第2エリアα2にピークRpを有するものについて説明する。 In this embodiment, the concentration distribution shown in FIG. 8 will be taken up and described as a more specific example of the target concentration distribution. That is, as described above, the multiple supply areas α are composed of a central area α1 (hereinafter referred to as the first area α1), an annular area α2 (hereinafter referred to as the second area α2) surrounding the first area α1, and an annular area α3 (hereinafter referred to as the third area α3) surrounding the second area α2, and the target concentration distribution will be described as having a peak Rp in the second area α2.

然して、本実施形態の制御装置40は、材料ガス供給系GSを制御して供給エリア別の材料ガス流量を調整した後、材料ガス供給系GSを制御して供給エリア別の材料ガス濃度を調整するように構成されている。 Thus, the control device 40 of this embodiment is configured to control the material gas supply system GS to adjust the material gas flow rate for each supply area, and then control the material gas supply system GS to adjust the material gas concentration for each supply area.

以下では、制御装置40の具体的な濃度制御動作について、図9のフローチャートを参照しながら説明する。 The specific concentration control operation of the control device 40 will be explained below with reference to the flowchart in Figure 9.

まず、目標濃度分布受付部41が目標濃度分布データを受け付けると、制御装置40は、供給エリア別の材料ガス流量や材料ガス濃度の初期値を設定するための初期制御態様を取る。 First, when the target concentration distribution receiving unit 41 receives the target concentration distribution data, the control device 40 takes an initial control mode for setting the initial values of the material gas flow rate and material gas concentration for each supply area.

具体的にこの初期制御態様において、制御装置40は、目標濃度分布データに基づいて、供給エリア別の材料ガス流量それぞれを所定の初期流量とし、且つ、供給エリア別の材料ガス濃度それぞれを所定の初期濃度とするように、材料ガス供給系GSを制御する(M1)。 Specifically, in this initial control mode, the control device 40 controls the material gas supply system GS so that the material gas flow rates for each supply area are set to predetermined initial flow rates and the material gas concentrations for each supply area are set to predetermined initial concentrations based on the target concentration distribution data (M1).

本実施形態では、それぞれの供給エリアα1~α3の初期流量が、互いに等しい流量に設定されている。
すなわち、本実施形態の制御装置40は、Q1=Q2=Q3=Qsとなるように材料ガス供給系GSを制御する。なお、Q1は第1エリアα1の材料ガス流量であり、Q2は第2エリアα2への材料ガス流量であり、Q3は第3エリアα3への材料ガス流量であり、Qsは予め設定された初期流量である。
In this embodiment, the initial flow rates of the respective supply areas α1 to α3 are set to be equal to each other.
That is, the control device 40 of this embodiment controls the material gas supply system GS so that Q1 = Q2 = Q3 = Qs, where Q1 is the material gas flow rate to the first area α1, Q2 is the material gas flow rate to the second area α2, Q3 is the material gas flow rate to the third area α3, and Qs is a preset initial flow rate.

一方、それぞれの供給エリアα1~α3の初期濃度は、目標濃度分布データに基づいて設定されている。具体的には、目標濃度分布のピークを有する供給エリアα2の初期濃度は、目標濃度分布における当該供給エリアα2の平均濃度であり、その他の供給エリアα1、α3の初期濃度は、ゼロである。
すなわち、本実施形態の制御装置40は、C1=C3=0且つC2=C2となるように材料ガス供給系GSを制御する。なお、C1は第1エリアα1の材料ガス濃度であり、C2は第2エリアα2の材料ガス濃度であり、C3は第3エリアα3の材料ガス濃度である。また、C2は目標濃度分布における第2エリアα2の平均濃度である。
On the other hand, the initial concentration of each of the supply areas α1 to α3 is set based on the target concentration distribution data. Specifically, the initial concentration of the supply area α2 having the peak of the target concentration distribution is the average concentration of the supply area α2 in the target concentration distribution, and the initial concentrations of the other supply areas α1 and α3 are zero.
That is, the control device 40 of this embodiment controls the material gas supply system GS so that C1=C3=0 and C2= C2t , where C1 is the material gas concentration in the first area α1, C2 is the material gas concentration in the second area α2, and C3 is the material gas concentration in the third area α3. Also, C2t is the average concentration in the second area α2 in the target concentration distribution.

このように、初期制御態様において制御装置40は、Q1=Q2=Q3=Qs、C1=C3=0、且つC2=C2となるように第1流体制御機器MFC1及び第2流体制御機器MFC2に目標流量を設定する(M1)。
なお、Q1、Q2、及びQ3は、必ずしも同じ初期流量Qsに設定されている必要はなく、それぞれ別の初期流量に設定されていても良い。また、C1及びC3は、少なくともC2よりも低い濃度であれば、必ずしもゼロである必要はないし、C1及びC3が必ずしも等しい必要もない。さらに、C2は、目標濃度分布における第2エリアα2の平均濃度に限らず、例えば目標濃度分布における第2エリアα2の最大濃度であっても良い。
Thus, in the initial control mode, the control device 40 sets the target flow rates for the first fluid control device MFC1 and the second fluid control device MFC2 so that Q1=Q2=Q3=Qs, C1=C3=0, and C2= C2t (M1).
It should be noted that Q1, Q2, and Q3 do not necessarily have to be set to the same initial flow rate Qs, and may be set to different initial flow rates. Furthermore, C1 and C3 do not necessarily have to be zero, and C1 and C3 do not necessarily have to be equal, so long as they are at least lower than C2t . Furthermore, C2t is not limited to the average concentration of the second area α2 in the target concentration distribution, and may be, for example, the maximum concentration of the second area α2 in the target concentration distribution.

次いで、流量調整部43が、材料ガス供給系GSを制御して、供給エリア別の材料ガス流量を調整する(M2、M2’)。
具体的に流量調整部43は、二次元濃度算出部42により算出される二次元濃度分布のピーク位置である実ピーク位置Rpmeasを、目標濃度分布のピーク位置である目標ピーク位置Rpに近づけるように、材料ガス供給系GSを制御する。なお、ここでの各ピーク位置Rpmeas、Rpは、内部空間Sの中心軸Oから各ピークまでの径方向に沿った距離である。
Next, the flow rate adjusting unit 43 controls the process gas supply system GS to adjust the process gas flow rate for each supply area (M2, M2').
Specifically, the flow rate adjusting unit 43 controls the material gas supply system GS so that the actual peak position Rp meas , which is the peak position of the two-dimensional concentration distribution calculated by the two-dimensional concentration calculating unit 42, approaches the target peak position Rp t , which is the peak position of the target concentration distribution. Note that each peak position Rp meas , Rp t here is the radial distance from the central axis O of the internal space S to each peak.

より具体的に説明すると、流量調整部43は、目標濃度分布のピークが位置する第2エリアα2に隣り合う供給エリアの材料ガス流量を制御するように構成されており、具体的には第2エリアα2よりも内側、すなわち材料ガスの上流側に設定されている第1エリアα1の材料ガス流量を制御する。これにより、二次元濃度算出部42により算出される二次元濃度分布のピークが、第2エリアα2内で移動する。 More specifically, the flow rate adjustment unit 43 is configured to control the material gas flow rate of the supply area adjacent to the second area α2 where the peak of the target concentration distribution is located, and specifically controls the material gas flow rate of the first area α1 which is set inside the second area α2, i.e., upstream of the material gas. This causes the peak of the two-dimensional concentration distribution calculated by the two-dimensional concentration calculation unit 42 to move within the second area α2.

そこで、本実施形態の流量調整部43は、実ピーク位置Rpmeasが目標ピーク位置Rpに近づくように、第1エリアα1に対応して設けられた第1流体制御機器MFC1や第2流体制御機器MFC2に目標流量を設定する。なお、上述した初期制御態様において、第1エリアα1の初期濃度をゼロとしていることから、ここでの流量調整部43は、第1流体制御機器MFC1の目標流量をゼロとしたまま、第2流体制御機器MFC2の目標流量を変更することになる。 Therefore, the flow rate adjustment unit 43 of this embodiment sets target flow rates for the first fluid control device MFC1 and the second fluid control device MFC2 provided corresponding to the first area α1 so that the actual peak position Rp meas approaches the target peak position Rp t. Note that, in the above-mentioned initial control mode, since the initial concentration in the first area α1 is set to zero, the flow rate adjustment unit 43 here changes the target flow rate of the second fluid control device MFC2 while keeping the target flow rate of the first fluid control device MFC1 at zero.

このように第1エリアα1の材料ガス流量を調整することにより、実ピーク位置Rpmeasと目標ピーク位置Rpとの差が所定距離を下回った場合、その調整後の材料ガス流量が、供給エリア別の材料ガス流量Q1、Q2、Q3として決定(固定)される(M3)。 In this manner, by adjusting the material gas flow rate of the first area α1, if the difference between the actual peak position Rp meas and the target peak position Rp t falls below a predetermined distance, the adjusted material gas flow rate is determined (fixed) as the material gas flow rates Q1, Q2, and Q3 for each supply area (M3).

一方、第1エリアα1の材料ガス流量Q1の調整のみでは、実ピーク位置Rpmeasと目標ピーク位置Rpとの差が所定距離を下回らない場合、流量調整部43は、実ピーク位置Rpmeasが目標ピーク位置Rpに近づくように、第2エリアα2の材料ガス流量Q2や第3エリアα3の材料ガス流量Q3を調整しても良い(M2’)。 On the other hand, if the difference between the actual peak position Rp meas and the target peak position Rp t does not fall below a predetermined distance by simply adjusting the material gas flow rate Q1 in the first area α1, the flow rate adjuster 43 may adjust the material gas flow rate Q2 in the second area α2 or the material gas flow rate Q3 in the third area α3 so that the actual peak position Rp meas approaches the target peak position Rp t (M2').

続いで、濃度調整部44が、材料ガス供給系GSを制御して、供給エリア別の材料ガス濃度を調整する。
具体的に濃度調整部44は、供給エリア別の材料ガス流量を変えることなく、供給エリア別の材料ガス濃度が、目標濃度分布における各供給エリア別の平均濃度に近づくように、材料ガス供給系GSを制御する(M4)。これにより、二次元濃度算出部42により算出される二次元濃度分布のピークや裾などの濃度値を変えることができる。
Next, the concentration adjusting unit 44 controls the process gas supply system GS to adjust the process gas concentration for each supply area.
Specifically, the concentration adjusting unit 44 controls the material gas supply system GS so that the material gas concentration in each supply area approaches the average concentration in each supply area in the target concentration distribution without changing the material gas flow rate in each supply area (M4). This makes it possible to change the concentration values of the peaks and tails of the two-dimensional concentration distribution calculated by the two-dimensional concentration calculating unit 42.

そこで、本実施形態の濃度調整部44は、流量調整部43により調整された供給エリア別の材料ガス流量Q1、Q2、Q3を変えることなく、C1=C1、C2=C2、C3=C3となるように、第1流体制御機器MFC1や第2流体制御機器MFC2に目標流量を設定する。なお、C1、C2、C3は、目標濃度分布における供給エリアα1~α3それぞれの平均濃度である。 Therefore, the concentration adjustment unit 44 of this embodiment sets target flow rates for the first fluid control device MFC1 and the second fluid control device MFC2 so that C1= C1t , C2= C2t , and C3= C3t , without changing the material gas flow rates Q1, Q2, and Q3 for each supply area adjusted by the flow rate adjustment unit 43. Note that C1t , C2t , and C3t are the average concentrations for each supply area α1 to α3 in the target concentration distribution.

その後、濃度調整部44は、二次元濃度算出部42により算出される第1エリアα1の材料ガス濃度である第1算出濃度C1measが、目標濃度分布における第1エリアα1の平均濃度である第1目標濃度C1に近づくように、第1エリアα1に対応する第1流体制御機器MFC1及び第2流体制御機器MFC2に設定する目標流量を例えばPID制御する(M5)。なお、ここでの第1算出濃度C1measは、第1エリアα1の平均濃度(算出平均濃度)であるが、例えば第1エリアα1のある点における代表濃度であっても良い。 Thereafter, the concentration adjustment unit 44 performs, for example, PID control of the target flow rates set in the first fluid control device MFC1 and the second fluid control device MFC2 corresponding to the first area α1 so that the first calculated concentration C1 meas , which is the material gas concentration in the first area α1 calculated by the two-dimensional concentration calculation unit 42, approaches the first target concentration C1 t , which is the average concentration in the first area α1 in the target concentration distribution (M5). Note that the first calculated concentration C1 meas here is the average concentration in the first area α1 (calculated average concentration), but may be, for example, a representative concentration at a certain point in the first area α1.

また、濃度調整部44は、二次元濃度算出部42により算出される第2エリアα2の材料ガス濃度である第2算出濃度C2measが、目標濃度分布における第2エリアα2の平均濃度である第2目標濃度C2に近づくように、第2エリアα2に対応する第1流体制御機器MFC1及び第2流体制御機器MFC2に設定する目標流量を例えばPID制御する(M6)。なお、ここでの第2算出濃度C2measは、第2エリアα2の平均濃度(算出平均濃度)であるが、例えば第2エリアα1のある点における代表濃度であっても良い。 The concentration adjustment unit 44 performs, for example, PID control of the target flow rates set in the first fluid control device MFC1 and the second fluid control device MFC2 corresponding to the second area α2 so that the second calculated concentration C2 meas , which is the material gas concentration in the second area α2 calculated by the two-dimensional concentration calculation unit 42, approaches the second target concentration C2 t , which is the average concentration in the second area α2 in the target concentration distribution (M6). Note that the second calculated concentration C2 meas here is the average concentration (calculated average concentration) in the second area α2, but may be, for example, a representative concentration at a certain point in the second area α1.

さらに、濃度調整部44は、二次元濃度算出部42により算出される第3エリアα3の材料ガス濃度である第3算出濃度C3measが、目標濃度分布における第3エリアα3の平均濃度である第3目標濃度C3に近づくように、第3エリアα3に対応する第1流体制御機器MFC1及び第2流体制御機器MFC2に設定する目標流量を例えばPID制御する(M7)。なお、ここでの第3算出濃度C3measは、第3エリアα3の平均濃度(算出平均濃度)であるが、例えば第3エリアα1のある点における代表濃度であっても良い。 Furthermore, the concentration adjustment unit 44 performs, for example, PID control of the target flow rates set in the first fluid control device MFC1 and the second fluid control device MFC2 corresponding to the third area α3 so that the third calculated concentration C3meas , which is the material gas concentration in the third area α3 calculated by the two-dimensional concentration calculation unit 42, approaches the third target concentration C3t , which is the average concentration in the third area α3 in the target concentration distribution (M7). Note that the third calculated concentration C3meas here is the average concentration (calculated average concentration) in the third area α3, but may be, for example, a representative concentration at a certain point in the third area α1.

その後、制御装置40は、二次元濃度算出部42により算出された各供給エリアαの平均濃度C1meas~C3measそれぞれと、目標濃度分布における各供給エリアαの平均濃度C1~C3それぞれとの例えば平方根二乗誤差等の差Eと、所定の閾値Ethとを比較して、差Eと閾値Ethと差分が所定値εを下回ったか否かを判断する(M8)。 Thereafter, the control device 40 compares the difference E, such as the square root error, between each of the average concentrations C1 meas to C3 meas of each supply area α calculated by the two-dimensional concentration calculation unit 42 and each of the average concentrations C1 t to C3 t of each supply area α in the target concentration distribution with a predetermined threshold value E th , and determines whether the difference between the difference E and the threshold value E th falls below a predetermined value ε (M8).

そして、制御装置40は、(M8)において差Eと閾値Ethとの差分が所定値εを下回っている場合には、濃度制御動作を終了し、(M8)において差Eと閾値Ethとの差分が所定値εを下回っていない場合には、(M5)~(M7)までの動作を繰り返す。 Then, if the difference between the difference E and the threshold value Eth is below the predetermined value ε at (M8), the control device 40 ends the concentration control operation, and if the difference between the difference E and the threshold value Eth is not below the predetermined value ε at (M8), the control device 40 repeats the operations from (M5) to (M7).

このように構成された濃度制御システム100によれば、制御装置40が、まず供給エリア別の材料ガス流量Q1~Q3を調整することにより、二次元濃度分布の実ピーク位置Rpmeasを目標ピーク位置Rp又はその近傍まで移動させることができ、その後、材料ガス流量Q1~Q3を固定したまま、供給エリア別の材料ガス濃度C1~C3を調整することにより、実ピーク位置Rpmeasの位置を移動させずに或いは無視できる程度の移動に留まらせつつ、二次元濃度分布の実ピーク位置Rpmeasや裾などの濃度値を変えることができる。
これにより、チャンバ10に供給される材料ガスの二次元濃度分布を所望の目標濃度分布に制御することが可能となり、例えばエッチング等の基板処理に資する。
According to the concentration control system 100 configured in this manner, the control device 40 first adjusts the material gas flow rates Q1 to Q3 for each supply area, thereby enabling the actual peak position Rp meas of the two-dimensional concentration distribution to move to the target peak position Rp t or to its vicinity, and then, by adjusting the material gas concentrations C1 to C3 for each supply area while keeping the material gas flow rates Q1 to Q3 fixed, it is possible to change the concentration values of the actual peak position Rp meas and the tail of the two-dimensional concentration distribution without moving the position of the actual peak position Rp meas or while keeping the movement to a negligible extent.
This makes it possible to control the two-dimensional concentration distribution of the material gas supplied to the chamber 10 to a desired target concentration distribution, which is useful for substrate processing such as etching.

また、供給エリアαが、中心エリアたる第1エリアα1と、環状エリアたる第2エリアα2、第3エリアα3とからなるので、材料ガス濃度を内部空間Sの中心部と外周部とのそれぞれで制御することができ、二次元濃度分布のピークを例えばチャンバ10の中心部や外周部など、径方向における種々の位置に持たせることができ、二次元濃度分布をより所望の目標濃度分布に制御しやすくなる。 In addition, since the supply area α is composed of the first area α1, which is a central area, and the second area α2 and the third area α3, which are annular areas, the material gas concentration can be controlled at both the center and the outer periphery of the internal space S, and the peaks of the two-dimensional concentration distribution can be located at various positions in the radial direction, such as the center or outer periphery of the chamber 10, making it easier to control the two-dimensional concentration distribution to a more desired target concentration distribution.

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。 The present invention is not limited to the above embodiment.

例えば、図10に示すように、前記実施形態の供給エリアαたる中心エリアα1及び環状エリアα2、α3が、チャンバ10の周方向に分割された複数の分割エリアα11~α1N、α21~α2N、α31~α3Nからなるものであり、これらの複数の分割エリアそれぞれに対応させた材料ガス供給系GSを設けても良い。なお、Nは周方向の分割数である。 For example, as shown in FIG. 10, the supply area α in the above embodiment, which is the central area α1 and the annular areas α2 and α3, may be divided in the circumferential direction of the chamber 10 into a plurality of divided areas α11-α1N, α21-α2N, and α31-α3N, and a material gas supply system GS may be provided corresponding to each of these plurality of divided areas. Note that N is the number of divisions in the circumferential direction.

かかる構成において、制御装置40としては、前記実施形態の濃度制御動作における(M8)の後に、材料ガス供給系GSを制御して、分割エリア別の材料ガス濃度を調整することで、二次元濃度分布を目標濃度分布に制御しても良い。 In such a configuration, the control device 40 may control the material gas supply system GS after (M8) in the concentration control operation of the above embodiment to adjust the material gas concentration for each divided area, thereby controlling the two-dimensional concentration distribution to the target concentration distribution.

より具体的に説明するべく、第2エリアα2を複数に分割した第1分割エリアα21~第N分割エリアα2Nの濃度制御を取り上げて詳述する。
まず、濃度制御部44は、図11に示すように、二次元濃度算出部42により算出される第1分割エリアα21の材料ガス濃度である第1分割算出濃度C21measが、目標濃度分布における第1分割エリアα21の平均濃度である第1分割目標濃度C21に一致するように、第1分割エリアα21に対応する第1流体制御機器MFC1及び第2流体制御機器MFC2に設定する目標流量を例えばPID制御する(K1)。
For a more specific explanation, the density control of the first divided area α21 to the Nth divided area α2N obtained by dividing the second area α2 into a plurality of areas will be taken up and described in detail.
First, as shown in FIG. 11, the concentration control unit 44 performs, for example, PID control on the target flow rates set in the first fluid control device MFC1 and the second fluid control device MFC2 corresponding to the first divided area α21 so that the first divided calculated concentration C21 meas , which is the material gas concentration of the first divided area α21 calculated by the two-dimensional concentration calculation unit 42, matches the first divided target concentration C21 t , which is the average concentration of the first divided area α21 in the target concentration distribution (K1).

そして、濃度制御部44は、第1分割エリアα21と同様の濃度制御を、第2分割エリアα22~第N分割エリアα28に対しても行う(K2)~(KN)。 Then, the concentration control unit 44 performs the same concentration control for the second divided area α22 to the Nth divided area α28 as for the first divided area α21 (K2) to (KN).

その後、制御装置40は、二次元濃度算出部42により算出された各分割エリアα21~2Nの平均濃度C21meas~C2Nmeasそれぞれと、目標濃度分布における各分割エリアα21~2Nの平均濃度C21~C2Nそれぞれとの例えば平方根二乗誤差等の差E2と、所定の閾値E2thとを比較して、差E2と閾値E2thと差分が所定値ε2を下回ったか否かを判断する(KX)。 Thereafter, the control device 40 compares the difference E2, such as the square root error, between the average concentrations C21 meas to C2N meas of each of the divided areas α21 to 2N calculated by the two-dimensional concentration calculation unit 42 and the average concentrations C21 t to C2N t of each of the divided areas α21 to 2N in the target concentration distribution with a predetermined threshold value E2 th , and determines whether the difference between the difference E2 and the threshold value E2 th falls below a predetermined value ε2 (KX).

そして、制御装置40は、(KX)において差E2と閾値E2thとの差分が所定値ε2を下回っている場合には、濃度制御動作を終了し、(KX)において差E2と閾値E2thとの差分が所定値ε2を下回っていない場合には、(K1)~(KN)までの動作を繰り返す。 Then, in the case where the difference between the difference E2 and the threshold value E2th in (KX) is below the predetermined value ε2, the control device 40 ends the concentration control operation, and in the case where the difference between the difference E2 and the threshold value E2th in (KX) is not below the predetermined value ε2, the control device 40 repeats the operations from (K1) to (KN).

なお、制御装置40としては、第1エリアα1を分割した複数の分割エリアα11~α1Nや、第3エリアα3を分割した複数の分割エリアα31~α3Nに対しても、第2エリアα2を分割した複数の分割エリアα21~α2Nと同様の濃度制御をするように構成されていても良い。 The control device 40 may be configured to perform the same concentration control for the multiple divided areas α11 to α1N obtained by dividing the first area α1 and the multiple divided areas α31 to α3N obtained by dividing the third area α3 as for the multiple divided areas α21 to α2N obtained by dividing the second area α2.

このように、中心エリアや環状エリアを複数の分割エリアに細分化して、それらの分割エリアを濃度制御することにより、二次元濃度分布を前記実施形態よりもさらに細やかに制御することができる。 In this way, by subdividing the central area and the annular area into multiple divided areas and controlling the density of these divided areas, it is possible to control the two-dimensional density distribution more finely than in the previous embodiment.

また、前記実施形態では、濃度制御動作を終了するか否かの判定(M8)において、各供給エリアαの平均濃度C1meas~C3measそれぞれと、目標濃度分布における各供給エリアαの平均濃度C1~C3それぞれとの平方根二乗誤差Eを用いていたが、必ずしもこれに限らず、例えば各供給エリアαの平均濃度C1meas~C3measそれぞれと、目標濃度分布における各供給エリアαの平均濃度C1~C3それぞれとの差|C1-C1meas|、|C2-C2meas|、|C3-C3meas|が、何れも所定の閾値以下になっている場合に濃度制御動作を終了するようにしても良い。 In addition, in the above embodiment, the square root error E between the average concentrations C1 meas to C3 meas of each supply area α and the average concentrations C1 t to C3 t of each supply area α in the target concentration distribution was used in the judgment (M8) of whether to terminate the concentration control operation. However, this is not necessarily limited to this, and the concentration control operation may be terminated, for example, when the differences |C1 t -C1 meas |, |C2 t -C2 meas |, and |C3 t -C3 meas | between the average concentrations C1 meas to C3 meas of each supply area α and the average concentrations C1 t to C3 t of each supply area α in the target concentration distribution are all equal to or less than a predetermined threshold value.

さらに、チャンバ10としては、前記実施形態では外周面112が多角形状であったが、外周面112は三角形状、矩形状、円形状、楕円形状など適宜変更して構わない。 Furthermore, while the chamber 10 has a polygonal outer surface 112 in the above embodiment, the outer surface 112 may be modified as appropriate to have a triangular, rectangular, circular, elliptical, or other shape.

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible without departing from the spirit of the invention.

100 ・・・濃度制御システム
10 ・・・チャンバ
GS ・・・材料ガス供給系
L1 ・・・材料ガス供給路
L2 ・・・材料ガス排出路
L3 ・・・希釈ガス供給路
S ・・・内部空間
P1 ・・・供給ポート
MFC1・・・第1流体制御機器
MFC2・・・第2流体制御機器
15 ・・・仕切部材
α ・・・供給エリア
20 ・・・レーザ射出機構
30 ・・・レーザ検出機構
40 ・・・制御装置
41 ・・・目標濃度分布受付部
42 ・・・二次元濃度算出部
43 ・・・流量調整部
44 ・・・濃度調整部
REFERENCE SIGNS LIST 100 Concentration control system 10 Chamber GS Material gas supply system L1 Material gas supply path L2 Material gas exhaust path L3 Dilution gas supply path S Internal space P1 Supply port MFC1 First fluid control device MFC2 Second fluid control device 15 Partition member α Supply area 20 Laser emission mechanism 30 Laser detection mechanism 40 Control device 41 Target concentration distribution receiving unit 42 Two-dimensional concentration calculation unit 43 Flow rate adjustment unit 44 Concentration adjustment unit

Claims (11)

基板を収容するチャンバ内に供給される材料ガスの二次元濃度分布を所定の目標濃度分布に制御する濃度制御システムであって、
前記チャンバ内に設定された複数の供給エリアそれぞれに対応して設けられた材料ガス供給系と、
前記材料ガス供給系を制御することで、前記二次元濃度分布を前記目標濃度分布に制御する制御装置とを備え、
前記制御装置が、前記材料ガス供給系を制御して前記供給エリア別の材料ガス流量を調整した後、前記材料ガス供給系を制御して前記供給エリア別の材料ガス濃度を調整するように構成されている、濃度制御システム。
A concentration control system for controlling a two-dimensional concentration distribution of a material gas supplied into a chamber that accommodates a substrate to a predetermined target concentration distribution, comprising:
a source gas supply system provided corresponding to each of a plurality of supply areas set in the chamber;
a control device that controls the process gas supply system to change the two-dimensional concentration distribution to the target concentration distribution;
The control device is configured to control the material gas supply system to adjust the material gas flow rate for each supply area, and then control the material gas supply system to adjust the material gas concentration for each supply area.
前記目標濃度分布が一の前記供給エリアにピークを有しており、
前記制御装置が、前記一の供給エリアと隣り合う他の前記供給エリアの材料ガス流量を調整して、二次元濃度分布のピークを前記一の供給エリア内で移動させる、請求項1記載の濃度制御システム。
the target concentration distribution has a peak in one of the supply areas,
The concentration control system according to claim 1 , wherein the control device adjusts a flow rate of the material gas in another supply area adjacent to the one supply area to move a peak of the two-dimensional concentration distribution within the one supply area.
前記制御装置が、前記供給エリア別の材料ガス濃度を調整して、前記供給エリアそれぞれにおいて算出された算出平均濃度を、前記目標濃度分布における前記供給エリアそれぞれの目標平均濃度に近づけるように制御する、請求項1又は2記載の濃度制御システム。 The concentration control system according to claim 1 or 2, wherein the control device adjusts the material gas concentration for each supply area to control the calculated average concentration calculated in each supply area to approach the target average concentration for each supply area in the target concentration distribution. 前記複数の供給エリアが、前記チャンバの中心部に設定された中心エリアと、その中心エリアを取り囲む少なくも1つの環状エリアとからなる、請求項1乃至3のうち何れか一項に記載の濃度制御システム。 The concentration control system according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of supply areas comprises a central area set in the center of the chamber and at least one annular area surrounding the central area. 前記中心エリア及び前記環状エリアが、前記チャンバの周方向に分割された複数の分割エリアからなり、
前記材料ガス供給系が、前記複数の分割エリアそれぞれに対応して設けられている、請求項4記載の濃度制御システム。
the central area and the annular area are composed of a plurality of divided areas divided in a circumferential direction of the chamber,
5. The concentration control system according to claim 4, wherein the process gas supply system is provided corresponding to each of the plurality of divided areas.
前記制御装置が、前記材料ガス供給系を制御して、前記分割エリア別の材料ガス濃度を調整することで、前記二次元濃度分布を前記目標濃度分布に近づけるように制御する、請求項5記載の濃度制御システム。 The concentration control system of claim 5, wherein the control device controls the material gas supply system to adjust the material gas concentration for each divided area, thereby controlling the two-dimensional concentration distribution to approach the target concentration distribution. 前記チャンバが、
前記材料ガスが供給される内部空間を有したチャンバ本体と、
前記内部空間を覆うとともに、前記各供給エリアに対応した複数の供給ポートが形成された蓋部材と、
前記蓋部材の前記内部空間側に設けられ、前記複数の供給ポートを仕切る仕切部材とを有する、請求項1乃至6のうち何れか一項に記載の濃度制御システム。
The chamber comprises:
a chamber body having an internal space to which the material gas is supplied;
A cover member that covers the internal space and has a plurality of supply ports formed therein corresponding to each of the supply areas;
The concentration control system according to claim 1 , further comprising: a partition member provided on the interior space side of the lid member to separate the plurality of supply ports.
前記ガス供給系が、
前記各供給エリアそれぞれに接続された材料ガス供給路と、
前記各材料ガス供給路に設けられた第1流体制御機器と、
前記各材料ガス供給路に接続された希釈ガス供給路と、
前記各希釈ガス供給路に設けられた第2流体制御機器とを有している、請求項1乃至7のうち何れか一項に記載の濃度制御システム。
The gas supply system comprises:
a source gas supply passage connected to each of the supply areas;
a first fluid control device provided in each of the process gas supply paths;
a dilution gas supply line connected to each of the material gas supply lines;
The concentration control system according to claim 1 , further comprising: a second fluid control device provided in each of the dilution gas supply paths.
前記チャンバの周壁に形成された入射窓に向かって前記チャンバの周囲の複数箇所からレーザ光を射出するレーザ射出機構と、
前記複数箇所から射出されて前記チャンバ内を通過し、前記チャンバの周壁に形成された射出窓から射出する各レーザ光を検出するレーザ検出機構と、
前記レーザ検出機構により検出された前記各レーザ光の光強度信号を取得するとともに、その光強度信号に基づいて、前記チャンバ内における前記材料ガスの二次元濃度分布を算出する二次元濃度分布算出部とを有している、請求項1乃至8のうち何れか一項に記載の濃度制御システム。
a laser emission mechanism that emits laser light from a plurality of points around the chamber toward an entrance window formed in a peripheral wall of the chamber;
a laser detection mechanism that detects each laser light emitted from the plurality of locations, passing through the chamber, and exiting from an exit window formed in a peripheral wall of the chamber;
9. The concentration control system according to claim 1, further comprising: a two-dimensional concentration distribution calculation unit that acquires a light intensity signal of each of the laser lights detected by the laser detection mechanism and calculates a two-dimensional concentration distribution of the material gas in the chamber based on the light intensity signal.
基板を収容するチャンバ内に供給される材料ガスの二次元濃度分布を所定の目標濃度分布に制御する濃度制御システムに用いられるプログラムであって、
前記濃度制御システムが、前記チャンバ内に設定された複数の供給エリアそれぞれに対応して設けられた材料ガス供給系と、前記材料ガス供給系を制御することで、前記二次元濃度分布を前記目標濃度分布に制御する制御装置とを備え、
前記制御装置に、前記材料ガス供給系を制御して前記供給エリア別の材料ガス流量を調整させた後、前記材料ガス供給系を制御して前記供給エリア別の材料ガス濃度を調整させる、濃度制御プログラム。
A program used in a concentration control system for controlling a two-dimensional concentration distribution of a material gas supplied into a chamber that accommodates a substrate to a predetermined target concentration distribution, comprising:
the concentration control system includes a source gas supply system provided corresponding to each of a plurality of supply areas set in the chamber, and a control device that controls the source gas supply system to control the two-dimensional concentration distribution to the target concentration distribution,
a concentration control program for causing the control device to control the material gas supply system to adjust the material gas flow rate for each of the supply areas, and then to control the material gas supply system to adjust the material gas concentration for each of the supply areas;
基板を収容するチャンバ内に供給される材料ガスの二次元濃度分布を所定の目標濃度分布に制御する方法であり、前記チャンバ内に設定された複数の供給エリアそれぞれに対応して設けられた材料ガス供給系を制御することで、前記二次元濃度分布を前記目標濃度分布に制御する濃度制御方法であって、
前記材料ガス供給系を制御して前記供給エリア別の材料ガス流量を調整した後、前記材料ガス供給系を制御して前記供給エリア別の材料ガス濃度を調整する、濃度制御方法。
A method for controlling a two-dimensional concentration distribution of a material gas supplied into a chamber that accommodates a substrate to a predetermined target concentration distribution, the method controlling the two-dimensional concentration distribution to the target concentration distribution by controlling a material gas supply system provided corresponding to each of a plurality of supply areas set in the chamber, the method comprising:
the process includes controlling the material gas supply system to adjust the material gas flow rate for each of the supply areas, and then controlling the material gas supply system to adjust the material gas concentration for each of the supply areas.
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