JP2017059199A - 流量制御器の出力流量を求める方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス供給系に既存の要素を用いて流量制御器の出力流量を求める。【解決手段】一実施形態では、処理容器内の上流にあるガス供給系の第３のバルブが開かれた状態で、複数の流量制御器のうち測定対象の流量制御器によって流量が調整されたガスの処理容器内への供給が開始される。次いで、処理容器内へのガスの供給が継続している状態で、複数の流量制御器のうち圧力測定用の流量制御器内の圧力計の測定圧力値が安定した後に、第３のバルブが閉じられる。第３のバルブが閉じられた後に、測定対象の流量制御器を介して供給されるガスが溜められるガス供給系の既知の容積、及び、圧力測定用の流量制御器内の圧力計の測定圧力値の時間に対する上昇率から、測定対象の流量制御器の出力流量が算出される。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、流量制御器の出力流量を求める方法に関するものである。

半導体デバイスといった電子デバイスの製造においては、基板処理装置が用いられる。基板処理装置の処理容器には、基板を処理するためのガスがガス供給系から供給される。ガス供給系は、一般的に、複数種のガスから選択される一以上のガスを基板処理装置の処理容器に供給するように構成されている。また、ガス供給系は、複数種のガスの流量を個別に調整するために、複数種のガスそれぞれに専用の複数の流量制御器を有している。

流量制御器としては、圧力制御式の流量制御器が知られている。このタイプの流量制御器は、目標値である設定流量と、当該流量制御器の圧力計の測定圧力値から求められる算出流量との誤差を減少させるように動作する。しかしながら、流量制御器の算出流量は、その使用時間の経過につれて、流量制御器の実際の出力流量に対して大きな誤差を有する流量となる。したがって、流量制御器の出力流量を求める必要がある。流量制御器の出力流量を求める手法としては、ビルドアップ手法と呼ばれる手法が知られている。ビルドアップ手法については、特許文献１に記載されている。

ビルドアップ手法では、基板処理装置の処理容器内に測定対象の流量制御器を介してガスが供給され、処理容器の内部の圧力、処理容器の内部の温度、及び、処理容器の内部の既知の容積から、測定対象の流量制御器の出力流量が算出される。

特許第５２８６４３０号明細書

しかしながら、処理容器の内部の容積は非常に大きいので、上述した従来のビルドアップ手法には、誤差要因が含まれる。例えば、従来のビルドアップ手法は、処理容器の内部の温度差、及び／又は、処理容器の経時変化等の影響を受ける。処理容器を利用せず、ガス供給系内に流量測定器を設けて流量制御器の出力流量を求める策が考えられるが、かかる策はガス供給系のコストアップをもたらす。

したがって、ガス供給系に既存の要素を用いて流量制御器の出力流量を求めることが望まれている。

一態様では、基板処理装置の処理容器内にガスを供給するためのガス供給系の流量制御器の出力流量を求める方法が提供される。ガス供給系は、複数の第１の配管、複数の第１のバルブ、複数の流量制御器、複数の第２の配管、複数の第２のバルブ、第３の配管、及び、第３のバルブを備える。複数の第１の配管は、複数のガスソースにそれぞれ接続される配管である。複数の第１のバルブは、複数の第１の配管に設けられている。複数の流量制御器は、圧力制御式の流量制御器であり、複数の第１の配管の下流に設けられている。複数の第２の配管は、複数の流量制御器の下流に設けられている。複数の第２のバルブは、複数の第２の配管に設けられている。第３の配管は、複数の第２の配管の下流に設けられている。第３のバルブは、第３の配管に設けられている。この方法は、（ａ）第３のバルブが開かれた状態で、複数の流量制御器のうち測定対象の流量制御器によって流量が調整されたガスの前記処理容器内への供給を開始する第１工程と、（ｂ）処理容器内へのガスの供給が継続している状態で、複数の流量制御器のうち圧力測定用の流量制御器内の圧力計の測定圧力値が安定した後に、第３のバルブを閉じる第２工程と、（ｃ）第２工程において第３のバルブが閉じられた後に、測定対象の流量制御器を介して供給されるガスが溜められるガス供給系の既知の容積、及び、圧力測定用の流量制御器内の圧力計の測定圧力値の時間に対する上昇率から、測定対象の流量制御器の出力流量を算出する第３工程と、を含む。

一態様に係る方法では、ガス供給系に既存の複数の流量制御器のうち一つの流量制御器が圧力測定用の流量制御器として用いられ、当該圧力測定用の流量制御器によって測定される測定圧力値の時間に対する上昇率、及び、ガス供給系内の既知の容積から流量制御器の出力流量が求められる。したがって、この方法によれば、ガス供給系に既存の要素を用いて流量制御器の出力流量を求めることが可能となる。

一実施形態では、測定対象の流量制御器及び圧力測定用の流量制御器は、複数の流量制御器のうち一つの流量制御器であってもよい。当該一つの流量制御器は、オリフィス、オリフィスの上流側にあるコントロールバルブ、コントロールバルブとオリフィスの間のガスラインの圧力を測定する第１の圧力計、及び、オリフィスの下流にある第２の圧力計を有する。この実施形態の第１工程では、複数の第１のバルブ一つの流量制御器の上流にある第１のバルブのみが開かれ、複数の第２のバルブ一つの流量制御器の下流にある第２のバルブのみが開かれた状態が形成される。第２工程では、当該一つの流量制御器の第２の圧力計によって測定される測定圧力値が安定した後に、第３のバルブが閉じられる。第３工程では、圧力測定用の流量制御器内の圧力計の測定圧力値の時間に対する上昇率として、第２の圧力計の測定圧力値の時間に対する上昇率が用いられる。

別の実施形態では、測定対象の流量制御器は、複数の流量制御器のうち第１の流量制御器であり、圧力測定用の流量制御器は、複数の流量制御器のうち第１の流量制御器とは別の第２の流量制御器であってもよい。第１の流量制御器及び第２の流量制御器の各々は、オリフィス、オリフィスの上流側にあるコントロールバルブ、及び、該コントロールバルブと該オリフィスの間のガスラインの圧力を測定する圧力計を有する。この実施形態の第１工程では、複数の第１のバルブのうち第１の流量制御器の上流にある第１のバルブのみが開かれ、複数の第２のバルブのうち第１の流量制御器の下流にある第２のバルブ及び第２の流量制御器の下流にある第２のバルブのみが開かれた状態が形成される。また、この実施形態の方法は、（ｄ）第１工程の実行後、且つ、第２工程の実行前に、処理容器内へのガスの供給が継続している状態で第２の流量制御器の圧力計の測定圧力値が安定したときの当該測定圧力値を第１の測定圧力値として取得する工程と、（ｅ）第２工程の実行後、第３工程の実行前、且つ、第１の測定圧力値が取得された時点から所定時間が経過したときに、第１の流量制御器の下流にある第２のバルブを閉じる工程と、を更に含む。第２工程では、第１の測定圧力値の取得直後に第３のバルブが閉じられる。第３工程では、測定圧力値の時間に対する上昇率として、第２の流量制御器の圧力計の測定圧力値が安定したときの該測定圧力値である第２の測定圧力値と第１の測定圧力値との差を上記所定時間で除した値が用いられる。

別の態様においても、基板処理装置の処理容器内にガスを供給するためのガス供給系の流量制御器の出力流量を求める方法が提供される。ガス供給系は、複数の第１の配管、複数の第１のバルブ、複数の流量制御器、複数の第２の配管、複数の第２のバルブ、第３の配管、及び、第３のバルブを備える。複数の第１の配管は、複数のガスソースにそれぞれ接続される配管である。複数の第１のバルブは、複数の第１の配管に設けられている。複数の流量制御器は、圧力制御式の流量制御器であり、複数の第１の配管の下流に設けられている。複数の第２の配管は、複数の流量制御器の下流に設けられている。複数の第２のバルブは、複数の第２の配管に設けられている。第３の配管は、複数の第２の配管の下流に設けられている。第３のバルブは、第３の配管に設けられている。複数の流量制御器のうちの一つの流量制御器は、オリフィス、該オリフィスの上流側にあるコントロールバルブ、該コントロールバルブと該オリフィスの間のガスラインの圧力を測定する第１の圧力計、及び、前記オリフィスの下流にある第２の圧力計を有する。この態様の方法は、（ａ）複数の第１のバルブのうち上記一つの流量制御器の上流にある第１のバルブ、複数の第２のバルブのうち当該一つの流量制御器の下流にある第２のバルブ、及び、第３のバルブが開かれた状態で、当該一つの流量制御器によって流量が調整されたガスの処理容器内への供給を開始する第１工程と、（ｂ）処理容器内へのガスの供給が継続している状態で上記一つの流量制御器の第２の圧力計の測定圧力値が安定した後に、当該一つの流量制御器の下流にある第２のバルブを閉じる第２工程と、（ｃ）第２工程において上記一つの流量制御器の下流にある第２のバルブが閉じられた後に、当該一つの流量制御器を介して供給されるガスが溜められるガス供給系の既知の容積、及び、当該一つの流量制御器の第２の圧力計の測定圧力値の時間に対する上昇率から、当該一つの流量制御器の出力流量を算出する第３工程と、を含む。この態様の方法においては、一つの流量制御器の下流にある第２のバルブの上流側の既知の容積が利用されて、当該一つの流量制御器の出力流量が求められる。

以上説明したように、ガス供給系に既存の要素を用いて流量制御器の出力流量を求めることが可能となる。

基板処理装置の処理容器内にガスを供給するためのガス供給系の流量制御器の出力流量を求める方法の一実施形態を示す流れ図である。 ガス供給系を例示する図である。 工程ＳＴ２の実行後のガス供給系のバルブの状態を示す図である。 基板処理装置の処理容器内にガスを供給するためのガス供給系の流量制御器の出力流量を求める方法の別の実施形態を示す流れ図である。 工程ＳＴ２３の実行後のガス供給系のバルブの状態を示す図である。 基板処理装置の処理容器内にガスを供給するためのガス供給系の流量制御器の出力流量を求める方法の更に別の実施形態を示す流れ図である。 工程ＳＴ３２の実行後のガス供給系のバルブの状態を示す図である。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

図１は、基板処理装置の処理容器内にガスを供給するためのガス供給系の流量制御器の出力流量を求める方法の一実施形態を示す流れ図である。図１に示す方法ＭＴ１は、例えば、図２に示すガス供給系に適用可能である。

図２に示すガス供給系ＧＰは、複数の第１の配管Ｌ１、複数の第１のバルブＶ１、複数の流量制御器ＦＣ、複数の第２の配管Ｌ２、複数の第２のバルブＶ２、第３の配管Ｌ３、及び、第３のバルブＶ３を備えている。

複数の第１の配管Ｌ１の一端は、複数のガスソースＧＳにそれぞれ接続されている。複数のガスソースＧＳは、基板処理装置ＳＰにおいて基板の処理に利用されるガスのソースである。複数の第１の配管Ｌ１には、複数の第１のバルブＶ１がそれぞれ設けられている。

複数の第１の配管Ｌ１の下流、且つ、複数の第１のバルブＶ１の下流には、複数の流量制御器ＦＣが設けられている。複数の流量制御器ＦＣは、複数の第１の配管Ｌ１の下流側の他端にそれぞれ接続されている。複数の流量制御器ＦＣの下流には複数の第２の配管Ｌ２が設けられている。これらの第２の配管Ｌ２の一端は、複数の流量制御器ＦＣにそれぞれ接続されている。複数の第２の配管Ｌ２には、複数の第２のバルブＶ２がそれぞれ設けられている。

複数の第２の配管Ｌ２の下流、且つ、複数の第２のバルブＶ２の下流には、第３の配管Ｌ３が設けられている。第３の配管Ｌ３には、複数の第２の配管Ｌ２の他端が接続されている。第３のバルブＶ３は、第３の配管Ｌ３に設けられている。第３の配管Ｌ３の他端、即ち第３のバルブＶ３の下流の第３の配管Ｌ３の端部は、基板処理装置ＳＰの処理容器ＰＣに接続されている。処理容器ＰＣの下流には、圧力調整弁ＡＰＣを介して排気装置ＥＡが設けられている。

また、ガス供給系ＧＰは、配管ＬＰ１、バルブＶＰ１、配管ＬＰ２、バルブＶＰ２、複数の配管ＬＰ４、及び、複数のバルブＶＰ４を更に備えている。配管ＬＰ１の一端は、Ｎ_２ガスといったパージガスのソースに接続されている。配管ＬＰ１には、バルブＶＰ１が設けられている。配管ＬＰ１は、バルブＶＰ１の下流において、配管ＬＰ２と配管ＬＰ３に接続されている。配管ＬＰ２の一端は、バルブＶＰ１の下流において配管ＬＰ１に接続されており、配管ＬＰ２の他端は、第３の配管Ｌ３に接続されている。配管ＬＰ２にはバルブＶＰ２が設けられている。配管ＬＰ３の一端は、バルブＶＰ１の下流において配管ＬＰ１に接続されている。配管ＬＰ３には、複数の配管ＬＰ４の一端が接続されている。複数の配管ＬＰ４の他端は、複数の第１のバルブＶ１の下流において複数の第１の配管Ｌ１に接続されている。これらの配管ＬＰ４には、複数のバルブＶＰ４がそれぞれ設けられている。

複数の流量制御器ＦＣは、圧力制御式の流量制御器である。複数の流量制御器ＦＣの各々は、コントロールバルブＣＶ、オリフィスＯＦ、及び、圧力計Ｐ１を有している。また、複数の流量制御器ＦＣの各々は、オリフィスＯＦの上流側のガスラインＧＬ１、及び、オリフィスＯＦの下流側のガスラインＧＬ２を提供している。ガスラインＧＬ１は、対応の第１の配管Ｌ１に接続されており、ガスラインＧＬ２は、対応の第２の配管Ｌ２に接続されている。

コントロールバルブＣＶは、オリフィスＯＦの上流側のガスラインＧＬ１に設けられている。コントロールバルブＣＶとオリフィスＯＦの間において、ガスラインＧＬ１には、当該ガスラインＧＬ１の圧力を計測する圧力計Ｐ１が接続されている。

一実施形態では、複数の流量制御器ＦＣは流量制御器ＦＣ１及び流量制御器ＦＣ２を含んでいる。流量制御器ＦＣ１は、圧力計Ｐ２を更に有している。一方、複数の流量制御器ＦＣのうち流量制御器ＦＣ２は、圧力計Ｐ２を有していない。圧力計Ｐ２は、ガスラインＧＬ２の圧力を計測するために、ガスラインＧＬ２に接続されている。

流量制御器ＦＣ２は、ガスラインＧＬ１の圧力がガスラインＧＬ２の圧力の２倍以上である条件下で、当該流量制御器ＦＣ２を流れるガスの流量を制御する。具体的に、流量制御器ＦＣ２は、圧力計Ｐ１の測定圧力値から求められる算出流量と設定流量との差を減少させるよう、コントロールバルブＣＶを制御する。なお、設定流量は、例えば、後述の制御部Ｃｎｔから設定される。

流量制御器ＦＣ１は、ガスラインＧＬ１の圧力がガスラインＧＬ２の圧力の２倍以上である条件下では、流量制御器ＦＣ２と同様にコントロールバルブＣＶを制御する。また、流量制御器ＦＣ１は、ガスラインＧＬ１の圧力がガスラインＧＬ２の圧力の２倍よりも小さい条件下では、圧力計Ｐ１の測定圧力値と圧力計Ｐ２の測定圧力値との間の差圧から求められる算出流量と設定流量との差を減少させるよう、コントロールバルブＣＶを制御する。

また、図２に示すように、ガス供給系ＧＰは、制御部Ｃｎｔを更に備え得る。制御部Ｃｎｔは、基板処理装置ＳＰの制御部でもあり、例えば、コンピュータ装置等から構成される。この制御部Ｃｎｔは、基板処理装置ＳＰにおける基板処理のために記憶装置に記憶されたレシピに従って、基板処理装置ＳＰの各部及びガス供給系ＧＰの各部を制御する。また、制御部Ｃｎｔは、流量制御器の出力流量を求める方法の種々の実施形態においても、ガス供給系ＧＰのバルブの制御を行う。また、制御部Ｃｎｔは、当該方法の種々の実施形態において、圧力計Ｐ１の測定圧力値又は圧力計Ｐ２の測定圧力値を受けて、流量制御器の出力流量を算出する。

以下、再び図１を参照する。図１に示すように、方法ＭＴ１では、流量制御器ＦＣ１の圧力計Ｐ２の測定圧力値を用いて、当該流量制御器ＦＣ１の出力流量を求める方法である。即ち、方法ＭＴ１では、一つの流量制御器ＦＣ１が、測定対象の流量制御器であり、また、圧力測定用の流量制御器でもある。この方法ＭＴ１は、工程ＳＴ１で開始する。

工程ＳＴ１では、流量制御器ＦＣ１によって流量が調整されたガスの処理容器ＰＣへの供給が開始される。この工程ＳＴ１では、流量制御器ＦＣ１の上流にある第１のバルブＶ１、及び、流量制御器ＦＣ１の下流にある第２のバルブＶ２が開かれ、その他の第１のバルブＶ１、その他の第２のバルブＶ２、バルブＶＰ１、バルブＶＰ２、及び、複数のバルブＶＰ４は閉じられた状態が形成される。また、工程ＳＴ１では、第３のバルブＶ３が開かれる。これにより、流量制御器ＦＣ１の上流のガスソースＧＳからのガスが、第１の配管Ｌ１、流量制御器ＦＣ１、第２の配管Ｌ２、及び、第３の配管Ｌ３を介して、処理容器ＰＣ内に供給される。この工程ＳＴ１では、排気装置ＥＡが作動され、圧力調整弁ＡＰＣが開かれる。なお、工程ＳＴ１におけるガス供給系ＧＰのバルブ、流量制御器ＦＣ１、圧力調整弁ＡＰＣ等の制御は、制御部Ｃｎｔによって実行されてもよい。

続く工程ＳＴ２では、工程ＳＴ１において開始された処理容器ＰＣ内へのガスの供給が継続している状態で、圧力計Ｐ２の測定圧力値が監視される。そして、圧力計Ｐ２の測定圧力値が安定した後に、第３のバルブＶ３が閉じられる。なお、例えば、所定時間内における圧力計Ｐ２の測定圧力値の最小値と最大値との差が所定値以下であれば、圧力計Ｐ２の測定圧力値が安定したものと判定することができる。この工程ＳＴ２では、測定圧力値が制御部Ｃｎｔに送られて、当該測定圧力値の監視が制御部Ｃｎｔによって行われてもよく、また、第３のバルブＶ３の制御が制御部Ｃｎｔによって実行されてもよい。

工程ＳＴ２において、第３のバルブＶ３が閉じられると、ガス供給系ＧＰの各バルブの状態は図３に示す状態となる。図３において、バルブを示す図形のうち黒塗りされている図形は閉じられているバルブを示しており、バルブを示す図形のうち白抜きされている図形は開かれているバルブを示している。

工程ＳＴ２の実行後には、図３において太線で示す流路内に、流量制御器ＦＣ１を経由して供給されるガスが溜められる。具体的に、流量制御器ＦＣ１のガスラインＧＬ２、当該ガスラインＧＬ２の下流の第２の配管Ｌ２の内部、第３のバルブＶ３の上流の第３の配管Ｌ３の内部、及び、流量制御器ＦＣ１以外の流量制御器ＦＣの下流、且つ、第２のバルブＶ２の下流の第２の配管Ｌ２の内部にガスが溜められる。工程ＳＴ２の実行後にガスが溜められるガス供給系ＧＰ内の流路の容積は、方法ＭＴ１の実行前に予め測定された容積であり、既知の容積Ｖｋである。

続く工程ＳＴ３では、工程ＳＴ２の実行後の複数の時点における圧力計Ｐ２の測定圧力値から圧力上昇率（ｄＰ／ｄｔ）が求められる。例えば、複数の測定圧力値とそれら複数の測定圧力値が取得された時点との関係を近似する直線の傾きが、圧力上昇率として求められる。そして、工程ＳＴ３では、下記の式（１）の演算により、流量制御器ＦＣ１の出力流量Ｑが算出される。

Ｑ＝（ｄＰ／ｄｔ）×Ｖｋ÷Ｔ×Ｃ …（１）

なお、式（１）において、Ｔは温度であり、上述したガスが溜められる流路の測定温度であってもよく、所定の温度であってもよい。また、Ｃは定数であり、２２．４（リットル）／Ｒで特定される値を有する。なお、Ｒは、気体定数である。

この工程ＳＴ３では、圧力計Ｐ２の測定圧力値が制御部Ｃｎｔに送られて、圧力上昇率の算出、及び、出力流量Ｑの算出が、制御部Ｃｎｔによって行われてもよい。また、全ての流量制御器ＦＣが、流量制御器ＦＣ１と同様の構造を有する場合には、方法ＭＴ１が全ての流量制御器ＦＣに対して順に実行されてもよい。

以下、基板処理装置の処理容器内にガスを供給するためのガス供給系の流量制御器の出力流量を求める方法の別の実施形態について説明する。図４は、基板処理装置の処理容器内にガスを供給するためのガス供給系の流量制御器の出力流量を求める方法の別の実施形態を示す流れ図である。図４に示す方法ＭＴ２は、図１に示したガス供給系ＧＰに適用可能な方法である。この方法ＭＴ２では、一つの流量制御器ＦＣが、測定対象の流量制御器であり、また、別の流量制御器ＦＣが圧力測定用の流量制御器である。測定対象の流量制御器及び圧力測定用の流量制御器の各々は、流量制御器ＦＣ１の構造又は流量制御器ＦＣ２の構造の何れの構造を有していてもよい。以下では、流量制御器ＦＣ１が測定対象の流量制御器であり、流量制御器ＦＣ２が圧力測定用の流量制御器である場合を例にとって、方法ＭＴ２の説明を行う。

図４に示すように、方法ＭＴ２は、工程ＳＴ２１で開始する。工程ＳＴ２１では、流量制御器ＦＣ１によって流量が調整されたガスの処理容器ＰＣへの供給が開始される。この工程ＳＴ２１では、流量制御器ＦＣ１の上流の第１のバルブＶ１、流量制御器ＦＣ１の下流の第２のバルブＶ２、及び、流量制御器ＦＣ２の下流の第２のバルブＶ２が開かれ、その他の第１のバルブＶ１、その他の第２のバルブＶ２、バルブＶＰ１、バルブＶＰ２、及び、複数のバルブＶＰ４は閉じられた状態が形成される。また、工程ＳＴ２１では、第３のバルブＶ３が開かれる。これにより、流量制御器ＦＣ１の上流のガスソースＧＳからのガスが、第１の配管Ｌ１、流量制御器ＦＣ１、第２の配管Ｌ２、及び、第３の配管Ｌ３を介して、処理容器ＰＣ内に供給される。この工程ＳＴ２１では、排気装置ＥＡが作動され、圧力調整弁ＡＰＣが開かれる。なお、工程ＳＴ２１におけるガス供給系ＧＰのバルブ、流量制御器ＦＣ１、圧力調整弁ＡＰＣ等の制御は、制御部Ｃｎｔによって実行されてもよい。

続く工程ＳＴ２２では、工程ＳＴ２１において開始された処理容器ＰＣ内へのガスの供給が継続している状態で、流量制御器ＦＣ２の圧力計Ｐ１の測定圧力値が監視される。そして、流量制御器ＦＣ２の圧力計Ｐ１の測定圧力値が安定したときの当該測定圧力値が測定圧力値Ｐｍ１として取得される。なお、工程ＳＴ２２では、流量制御器ＦＣ２の圧力計Ｐ１の測定圧力値が制御部Ｃｎｔに送られて、当該測定圧力値の監視及び測定圧力値Ｐｍ１の取得が制御部Ｃｎｔによって実行されてもよい。

続く工程ＳＴ２３では、工程ＳＴ２２の測定圧力値Ｐｍ１の取得直後に第３のバルブＶ３が閉じられる。この工程ＳＴ２３における第３のバルブＶ３の制御は、制御部Ｃｎｔによって実行されてもよい。

工程ＳＴ２３において第３のバルブＶ３が閉じられると、ガス供給系ＧＰの各バルブの状態は図５に示す状態となる。図５において、バルブを示す図形のうち黒塗りされている図形は閉じられているバルブを示しており、バルブを示す図形のうち白抜きされている図形は開かれているバルブを示している。なお、図５に示す状態では、流量制御器ＦＣ２のコントロールバルブＣＶは開かれている。

工程ＳＴ２３の実行後には、図５において太線で示す流路内に、流量制御器ＦＣ１を経由して供給されるガスが溜められる。具体的に、流量制御器ＦＣ１のガスラインＧＬ２、当該ガスラインＧＬ２の下流の第２の配管Ｌ２の内部、第３のバルブＶ３の上流の第３の配管Ｌ３の内部、流量制御器ＦＣ２の上流且つ対応の第１のバルブＶ１の下流の第１の配管Ｌ１の内部、流量制御器ＦＣ２の上流且つ対応のバルブＶＰ４の下流の配管ＬＰ４の内部、流量制御器ＦＣ２のガスラインＧＬ１及びガスラインＧＬ２、流量制御器ＦＣ２の下流の第２の配管Ｌ２の内部、並びに、流量制御器ＦＣ１及び流量制御器ＦＣ２以外の流量制御器ＦＣの下流、且つ、第２のバルブＶ２の下流の第２の配管Ｌ２の内部にガスが溜められる。このように工程ＳＴ２３の実行後にガスが溜められるガス供給系ＧＰ内の流路の容積は、方法ＭＴ２の実行前に予め測定された容積であり、既知の容積Ｖｋ２である。

なお、図５に示す状態では、流量制御器ＦＣ２のコントロールバルブＣＶが開かれているが、流量制御器ＦＣ２のコントロールバルブＣＶは閉じられていてもよい。流量制御器ＦＣ２のコントロールバルブＣＶが閉じられている場合には、既知の容積Ｖｋ２は、図５に太線で示した流路の容積よりも、流量制御器ＦＣ２の上流且つ対応の第１のバルブＶ１の下流の第１の配管Ｌ１の内部、及び、流量制御器ＦＣ２の上流且つ対応のバルブＶＰ４の下流の配管ＬＰ４の内部の分だけ、小さい容積となる。

続く工程ＳＴ２４では、工程ＳＴ２３の実行後、且つ、測定圧力値Ｐｍ１の取得時点から所定時間が経過した時点で、流量制御器ＦＣ１の下流の第２のバルブＶ２が閉じられる。この工程ＳＴ２３における第２のバルブＶ２の制御は、制御部Ｃｎｔによって実行されてもよい。

続く工程ＳＴ２５では、流量制御器ＦＣ２の圧力計Ｐ１の測定圧力値が監視される。そして、流量制御器ＦＣ２の圧力計Ｐ１の測定圧力値が安定したときの当該測定圧力値が、測定圧力値Ｐｍ２として取得される。なお、流量制御器ＦＣ２の圧力計Ｐ１の測定圧力値の所定時間内での最小値と最大値との差が所定値以下であれば、流量制御器ＦＣ２の圧力計Ｐ１の測定圧力値が安定したものと判定することができる。しかる後に、工程ＳＴ２５では、圧力上昇率（ｄＰ／ｄｔ）が求められる。圧力上昇率は、（Ｐｍ２−Ｐｍ１）／Δｔの演算により求められる。なお、Δｔは、測定圧力値Ｐｍ１が取得された時点と工程ＳＴ２４において第２のバルブＶ２が閉じられた時点との間の時間差である。

工程ＳＴ２５では、次いで、下記の式（２）の演算により、流量制御器ＦＣ１の出力流量Ｑが算出される。

Ｑ＝（ｄＰ／ｄｔ）×Ｖｋ２÷Ｔ×Ｃ …（２）

なお、式（２）において、Ｔは温度であり、上述したガスが溜められる流路の測定温度であってもよく、所定の温度であってもよい。また、Ｃは定数であり、２２．４（リットル）／Ｒで特定される値を有する。なお、Ｒは、気体定数である。

工程ＳＴ２５では、流量制御器ＦＣ２の圧力計Ｐ１の測定圧力値が制御部Ｃｎｔに送られて、当該測定圧力値の監視、圧力上昇率の算出、及び、出力流量Ｑの算出が制御部Ｃｎｔによって行われてもよい。また、方法ＭＴ２が全ての流量制御器ＦＣに対して順に実行されてもよい。

以下、基板処理装置の処理容器内にガスを供給するためのガス供給系の流量制御器の出力流量を求める方法の更に別の実施形態について説明する。図６は、基板処理装置の処理容器内にガスを供給するためのガス供給系の流量制御器の出力流量を求める方法の更に別の実施形態を示す流れ図である。図６に示す方法ＭＴ３は、図１に示したガス供給系ＧＰに適用可能な方法である。この方法ＭＴ３は、方法ＭＴ１の変形例である。

方法ＭＴ３は、工程ＳＴ３１で開始する。工程ＳＴ３１は工程ＳＴ１と同様の工程である。方法ＭＴ３では、次いで、工程ＳＴ３２が実行される。工程ＳＴ３２では、工程ＳＴ３１において開始された処理容器ＰＣ内へのガスの供給が継続している状態で、流量制御器ＦＣ１の圧力計Ｐ２の測定圧力値が監視される。そして、圧力計Ｐ２の測定圧力値が安定した後に、流量制御器ＦＣ１の下流の第２のバルブＶ２が閉じられる。なお、例えば、所定時間内における圧力計Ｐ２の測定圧力値の最小値と最大値との差が所定値以下であれば、圧力計Ｐ２の測定圧力値が安定したものと判定することができる。この工程ＳＴ３２では、測定圧力値が制御部Ｃｎｔに送られて、当該測定圧力値の監視が制御部Ｃｎｔによって行われてもよく、また、流量制御器ＦＣ１の下流の第２のバルブＶ２の制御が制御部Ｃｎｔによって実行されてもよい。

工程ＳＴ３２において、流量制御器ＦＣ１の下流の第２のバルブＶ２が閉じられると、ガス供給系ＧＰの各バルブの状態は図７に示す状態となる。図７において、バルブを示す図形のうち黒塗りされている図形は閉じられているバルブを示しており、バルブを示す図形のうち白抜きされている図形は開かれているバルブを示している。

工程ＳＴ３２の実行後には、図７において太線で示す流路内に、流量制御器ＦＣ１を経由して供給されるガスが溜められる。具体的に、流量制御器ＦＣ１のガスラインＧＬ２、及び、当該ガスラインＧＬ２の下流の第２の配管Ｌ２の内部のうち第２のバルブＶ２の上流側の部分にガスが溜められる。工程ＳＴ３２の実行後にガスが溜められるガス供給系ＧＰ内の流路の容積は、方法ＭＴ３の実行前に予め測定された容積であり、既知の容積Ｖｋ３である。

続く工程ＳＴ３３では、工程ＳＴ３２の実行後の複数の時点における圧力計Ｐ２の測定圧力値から圧力上昇率（ｄＰ／ｄｔ）が求められる。例えば、複数の測定圧力値とそれら複数の測定圧力値が取得された時点との関係を近似する直線の傾きが、圧力上昇率として求められる。そして、工程ＳＴ３３では、下記の式（３）の演算により、流量制御器ＦＣ１の出力流量Ｑが算出される。

Ｑ＝（ｄＰ／ｄｔ）×Ｖｋ３÷Ｔ×Ｃ …（３）

なお、式（３）において、Ｔは温度であり、上述したガスが溜められる流路の測定温度であってもよく、所定の温度であってもよい。また、Ｃは定数である。

この工程ＳＴ３３では、圧力計Ｐ２の測定圧力値が制御部Ｃｎｔに送られて、圧力上昇率の算出、及び、出力流量Ｑの算出が、制御部Ｃｎｔによって行われてもよい。また、全ての流量制御器ＦＣが、流量制御器ＦＣ１と同様の構造を有する場合には、方法ＭＴ３が全ての流量制御器ＦＣに対して順に実行されてもよい。

上述の実施形態の何れの方法においても、ガス供給系の既存の圧力制御式の流量制御器の圧力計の測定圧力値を用いて、当該ガス供給系の流量制御器の出力流量を求めることが可能である。また、上述の既知の容積は、ガス供給系ＧＰ内の既存の流路の容積であり、当該容積は、処理容器ＰＣの内部の容積よりも小さい。また、当該流路の温度差は処理容器ＰＣ内の温度差よりも小さく、当該流路の温度は安定している。したがって、上述の実施形態の何れの方法においても、流量制御器の出力流量を高精度に求めることが可能である。

ＧＰ…ガス供給系、ＧＳ…ガスソース、Ｌ１…第１の配管、Ｌ２…第２の配管、Ｌ３…第３の配管、Ｖ１…第１のバルブ、Ｖ２…第２のバルブ、Ｖ３…第３のバルブ、ＦＣ，ＦＣ１，ＦＣ２…流量制御器、ＣＶ…コントロールバルブ、ＯＦ…オリフィス、Ｐ１…圧力計、Ｐ２…圧力計、ＳＰ…基板処理装置、ＰＣ…処理容器、ＡＰＣ…圧力調整弁、ＥＡ…排気装置、Ｃｎｔ…制御部。

Claims (4)

1. 基板処理装置の処理容器内にガスを供給するためのガス供給系の流量制御器の出力流量を求める方法であって、
   前記ガス供給系は、
   複数のガスソースにそれぞれ接続される複数の第１の配管と、
   前記複数の第１の配管に設けられた複数の第１のバルブと、
   前記複数の第１の配管の下流に設けられた圧力制御式の複数の流量制御器と、
   前記複数の流量制御器の下流に設けられた複数の第２の配管と、
   前記複数の第２の配管に設けられた複数の第２のバルブと、
   前記複数の第２の配管の下流に設けれており前記基板処理装置の処理容器に接続する第３の配管と、
   前記第３の配管に設けられた第３のバルブと、
   を備え、
   該方法は、
   前記第３のバルブが開かれた状態で、前記複数の流量制御器のうち測定対象の流量制御器によって流量が調整されたガスの前記処理容器内への供給を開始する第１工程と、
   前記処理容器内への前記ガスの供給が継続している状態で前記複数の流量制御器のうち圧力測定用の流量制御器内の圧力計の測定圧力値が安定した後に、前記第３のバルブを閉じる第２工程と、
   前記第２工程において前記第３のバルブが閉じられた後に、前記測定対象の流量制御器を介して供給されるガスが溜められる該ガス供給系の既知の容積、及び、前記圧力測定用の流量制御器内の圧力計の測定圧力値の時間に対する上昇率から、前記測定対象の流量制御器の出力流量を算出する第３工程と、
   を含む方法。
2. 前記測定対象の流量制御器及び前記圧力測定用の流量制御器は、前記複数の流量制御器のうち一つの流量制御器であり、
   前記一つの流量制御器は、オリフィス、該オリフィスの上流側にあるコントロールバルブ、該コントロールバルブと該オリフィスの間のガスラインの圧力を測定する第１の圧力計、及び、前記オリフィスの下流にある第２の圧力計を有し、
   前記第１工程では、前記複数の第１のバルブのうち前記一つの流量制御器の上流にある第１のバルブのみが開かれ、前記複数の第２のバルブのうち前記一つの流量制御器の下流にある第２のバルブのみが開かれた状態が形成され、
   前記第２工程では、前記一つの流量制御器の前記第２の圧力計によって測定される測定圧力値が安定した後に、前記第３のバルブが閉じられ、
   前記第３工程では、前記圧力測定用の流量制御器内の圧力計の測定圧力値の時間に対する上昇率として、前記第２の圧力計の測定圧力値の時間に対する上昇率が用いられる、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記測定対象の流量制御器は、前記複数の流量制御器のうち第１の流量制御器であり、
   前記圧力測定用の流量制御器は、前記複数の流量制御器のうち前記第１の流量制御器とは別の第２の流量制御器であり、
   前記第１の流量制御器及び前記第２の流量制御器の各々は、オリフィス、該オリフィスの上流側にあるコントロールバルブ、及び、該コントロールバルブと該オリフィスの間のガスラインの圧力を測定する圧力計を有し、
   前記第１工程では、前記複数の第１のバルブのうち前記第１の流量制御器の上流にある第１のバルブのみが開かれ、前記複数の第２のバルブのうち前記第１の流量制御器の下流にある第２のバルブ及び前記第２の流量制御器の下流にある第２のバルブのみが開かれた状態が形成され、
   該方法は、
   前記第１工程の実行後、且つ、前記第２工程の実行前に、前記処理容器内への前記ガスの供給が継続している状態で前記第２の流量制御器の前記圧力計の測定圧力値が安定したときの該測定圧力値を第１の測定圧力値として取得する工程と、
   前記第２工程の実行後、前記第３工程の実行前、且つ、前記第１の測定圧力値が取得された時点から所定時間が経過したときに、前記第１の流量制御器の下流にある前記第２のバルブを閉じる工程と、
   を更に含み、
   前記第２工程では、前記第１の測定圧力値の取得直後に前記第３のバルブが閉じられ、
   前記第３工程では、前記測定圧力値の時間に対する上昇率として、前記第２の流量制御器の前記圧力計の測定圧力値が安定したときの該測定圧力値である第２の測定圧力値と前記第１の測定圧力値との差を前記所定時間で除した値が用いられる、
   請求項１に記載の方法。
4. 基板処理装置の処理容器内にガスを供給するためのガス供給系の流量制御器の出力流量を求める方法であって、
   前記ガス供給系は、
   複数のガスソースにそれぞれ接続される複数の第１の配管と、
   前記複数の第１の配管に設けられた複数の第１のバルブと、
   前記複数の第１の配管の下流に設けられた圧力制御式の複数の流量制御器と、
   前記複数の流量制御器の下流に設けられた複数の第２の配管と、
   前記複数の第２の配管に設けられた複数の第２のバルブと、
   前記複数の第２の配管の下流に設けれており前記基板処理装置の処理容器に接続する第３の配管と、
   前記第３の配管に設けられた第３のバルブと、
   を備え、
   前記複数の流量制御器のうちの一つの流量制御器は、オリフィス、該オリフィスの上流側にあるコントロールバルブ、該コントロールバルブと該オリフィスの間のガスラインの圧力を測定する第１の圧力計、及び、前記オリフィスの下流にある第２の圧力計を有し、
   該方法は、
   前記複数の第１のバルブのうち前記一つの流量制御器の上流にある第１のバルブ、前記複数の第２のバルブのうち前記一つの流量制御器の下流にある第２のバルブ、及び、前記第３のバルブが開かれた状態で、前記一つの流量制御器によって流量が調整されたガスの前記処理容器内への供給を開始する第１工程と、
   前記処理容器内への前記ガスの供給が継続している状態で前記一つの流量制御器の前記第２の圧力計の測定圧力値が安定した後に、前記一つの流量制御器の下流にある前記第２のバルブを閉じる第２工程と、
   前記第２工程において前記一つの流量制御器の下流にある前記第２のバルブが閉じられた後に、前記一つの流量制御器を介して供給されるガスが溜められる該ガス供給系の既知の容積、及び、前記一つの流量制御器の前記第２の圧力計の測定圧力値の時間に対する上昇率から、前記一つの流量制御器の出力流量を算出する第３工程と、
   を含む方法。

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