JP2021162909A - パルスショット式流量調整装置、パルスショット式流量調整方法、及び、プログラム - Google Patents

パルスショット式流量調整装置、パルスショット式流量調整方法、及び、プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】パルスショットを繰り返してガスの流量を目標流量に制御するパルスショット式流量調整装置について、応答性を改善できる技術を提供すること。
【解決手段】第１及び第２遮断弁とタンクと圧力センサとコントローラを備えるパルスショット式流量調整装置に、プロセスを複数回行わせる。コントローラは、１回目のプロセスで、体積流量を目標流量に調整したときのパルスショットで測定した充填後圧力を最適圧力として記憶する（Ｙ１）。そして、２回目以降のプロセスでは、最初のパルスショットを行う前に、タンクの圧力を最適圧力に調整した後（Ｙ２、Ｙ３）、最初のパルスショットを行う（Ｙ４）。
【選択図】図３

Description

本発明は、ガスの体積流量を調整するためのパルスショット式流量調整装置、パルスショット式流量調整方法、及び、プログラムに関する。
従来、半導体製造装置等のガス供給システムにおいては、ガスの流量を正確に制御するために、例えば、熱式マスフローコントローラを使用していた。しかし、近年、１００℃以上の高温ガスが制御対象になることがある。熱式マスフローコントローラは、このような高温ガスの制御に対応できないことがあった。
例えば特許文献１には、高温ガスの流量を制御できるパルスショット式流量調整装置が開示されている。パルスショット式流量調整装置は、ガス源に接続される第１遮断弁と、第１遮断弁に接続される第２遮断弁と、第１遮断弁と第２遮断弁との間に設けられたガス充填容積と、ガス充填容積の圧力を測定する圧力センサと、コントローラと、を備える。
パルスショット式流量調整装置のコントローラは、図９に示すように、第１遮断弁に開閉動作を行わせた後、第２遮断弁に開閉動作を行わせるパルスショットを繰り返す。これとともに、コントローラは、圧力センサを用いて、第１遮断弁に開閉動作を行わせた後にガスが充填されたガス充填容積の圧力（充填後圧力）Ｐ１と、第２遮断弁に開閉動作を行わせた後にガスが吐出された後のガス充填容積の圧力（吐出後圧力）Ｐ２との差圧Ｄ１に基づいて、次のパルスショットで第１遮断弁の開動作を維持してガスの充填を行う充填時間を変更することで、パルスショットの態様を変化させ、ガスの流量を目標流量に調整する。
特許第４１９７６４８号公報
しかしながら、従来技術には問題があった。すなわち、従来のパルスショット式流量調整装置は、例えば、パルスショットを繰り返してガスを供給するプロセスを繰り返す場合、ガスの使用条件がプロセス毎に異なることがあった。一方、従来のパルスショット式流量調整装置は、各プロセスにおける最初のパルスショットの態様を同じにして、図１０に示すように、パルスショットにおける差圧Ｄ１に応じて徐々にパルスショットの態様を変化させていた。そのため、従来のパルスショット式流量調整装置は、プロセスを開始してから、ガスの流量を目標流量に調整するまでの応答時間が長くなることがあった。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、パルスショットを繰り返してガスの流量を目標流量に制御するパルスショット式流量調整装置について、応答性を改善できる技術を提供することを目的とする。
本発明の一態様は、次のような構成を有している。（１）ガス源に接続された第１遮断弁と、前記第１遮断弁に接続された第２遮断弁と、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁の間のガス充填容積と、前記ガス充填容積の圧力を計測する圧力センサと、を有するパルスショット式流量調整装置において、ガスを目標流量に制御するプロセスを複数回行い、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁と前記圧力センサとが、前記パルスショット式流量調整装置の動作を制御するコントローラに通信可能に接続され、前記コントローラは、各プロセスにて、前記第１遮断弁に開閉動作を行わせた後に、前記第２遮断弁に開閉動作を行わせるパルスショットを繰り返すとともに、前記第１遮断弁に開閉動作を行わせ、前記ガス充填容積にガスを充填した後に、前記圧力センサを用いて計測された充填後圧力と、前記第２遮断弁に開閉動作を行わせ、前記ガス充填容積からガスを吐出した後に、前記圧力センサを用いて計測された吐出後圧力とに基づいて、前記ガス充填容積から排出されるガスの体積流量を算出する一方、前記パルスショットを繰り返して行う態様を変化させることにより、前記体積流量を目標流量に調整する流量制御処理を実行し、前記コントローラは、前記流量制御処理にて前記体積流量を前記目標流量に調整したパルスショットを行ったときに前記圧力センサが計測した前記充填後圧力を、最適圧力として記憶する最適圧力記憶処理を実行し、前記コントローラは、前記最適圧力記億処理を実行したプロセス以降に行うプロセスにて、最初のパルスショットを行う前に、前記ガス充填容積の圧力を前記最適圧力記憶処理にて記憶した前記最適圧力に制御してから前記第２遮断弁に開閉動作を行わせる圧力制御処理を実行すること、を特徴とする。
上記構成のパルスショット式流量調整装置は、あるプロセスで体積流量を目標流量に調整したときの充填後圧力を最適圧力として記憶する。そして、それ以降のプロセスで、最初のパルスショットを行う前に、ガス充填容積の圧力を最適圧力に制御してから第２遮断弁に開閉動作を行わせる。これにより、タンクが、体積流量を目標流量に制御したパルスショットを行った後の状態と同じになる。そのため、最初のパルスショットでは、ガス源の元圧等の変化に関係なく、体積流量を目標流量に調整したときと同様にタンクにガスを充填でき、体積流量を目標流量に調整する可能性が高い。よって、上記構成のパルスショット式流量調整装置によれば、プロセスを開始してからガスの流量を目標流量に安定させるまでの応答時間が短くなり、応答性を改善できる。
（２）（１）に記載するパルスショット式流量調整装置において、前記最適圧力記憶処理は、電源が投入された後、１回目のプロセスにて実行され、前記圧力制御処理は、前記電源が投入された後、２回目以降のプロセスにおける最初のパルスショットの前に、実行されること、が好ましい。
上記構成のパルスショット式流量調整装置は、電源投入後、１回目のプロセスで最適圧力記憶処理を実行することで、２回目以降の各プロセスで応答性を改善できる。
（３）（２）に記載するパルスショット式流量調整装置において、前記コントローラは、前記圧力制御処理の直後に行うプロセスにおける前記流量制御処理にて、前記最適圧力記憶処理を実行し、前記最適圧力を更新すること、が好ましい。
上記構成のパルスショット式流量調整装置では、各プロセスで最適圧力を更新することで、最適圧力が外乱を反映した値になるので、最初のパルスショットで体積流量を目標流量、あるいは、目標流量に近似する値に調整できる可能性がより一層高くなる。
（４）（１）から（３）の何れか１つに記載するパルスショット式流量調整装置において、前記コントローラは、前記流量制御処理にて、各パルスショットにて前記第１遮断弁の開動作を持続する開動作持続時間を計測し、前記体積流量を前記目標流量に調整したパルスショットを行ったときの前記開動作持続時間を最適充填時間として記憶する最適充填時間記憶処理を実行し、前記コントローラは、前記最適充填時間記億処理を実行したプロセス以降に行うプロセスにおける前記流量制御処理にて、前記最初のパルスショットを行う場合、前記最適充填時間記憶処理にて記憶した前記最適充填時間を用いて前記第１遮断弁に開閉を行わせる充填時間制御処理と、を実行すること、が好ましい。
上記構成のパルスショット式流量調整装置は、プロセス前の圧力制御に加え、各プロセスの最初のパルスショットにて第１遮断弁を最適充填時間に従って制御するので、最初のパルスショットから体積流量を目標流量、あるいは、目標流量に近似する値に調整する確率がより一層高くなり、応答性が改善される。
（５）（４）に記載するパルスショット式流量調整装置において、前記最適充填時間記憶処理を前記最適圧力記憶処理とプロセスで行うこと、が好ましい。
上記構成のパルスショット式流量調整装置は、最適圧力と最適充填時間とを同じプロセスで記憶することにより、最適充填時間をプロセスと別のテストモードで記憶する必要がなく、ガスや時間を節約できる。
（６）（４）または（５）に記載するパルスショット式流量調整装置において、前記最適充填時間は、電源が投入された後、１回目のプロセスにて記憶され、前記電源が投入された後、２回目以降のプロセスにて使用されること、が好ましい。
上記構成のパルスショット式流量調整装置は、電源投入後、１回目のプロセスで最適充填時間記憶処理を実行することで、２回目以降の各プロセスで応答性を改善できる。
（７）（４）から（６）の何れか１つに記載するパルスショット式流量調整装置において、前記コントローラは、前記充填時間制御処理を行うプロセスにおける前記流量制御処理にて、前記最適充填時間記憶処理を実行し、前記最適充填時間を更新すること、が好ましい。
上記構成のパルスショット式流量調整装置では、各プロセスで最適充填時間を更新することで、最適充填時間が外乱を反映した値になるので、最初のパルスショットで体積流量を目標流量、あるいは、目標流量に近似する値に調整できる確率がより一層高くなる。
本発明の別態様は、（８）ガス源に接続された第１遮断弁と、前記第１遮断弁に接続された第２遮断弁と、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁の間のガス充填容積と、前記ガス充填容積の圧力を計測する圧力センサと、を有し、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁と前記圧力センサとに通信可能に接続されたコントローラを用いて動作を制御されるパルスショット式流量調整装置に、ガスを目標流量に制御するプロセスを複数回行わせ、各プロセスにて、前記第１遮断弁に開閉動作を行わせた後に、前記第２遮断弁に開閉動作を行わせるパルスショットを繰り返すとともに、前記第１遮断弁に開閉動作を行わせ、前記ガス充填容積にガスを充填した後に、前記圧力センサを用いて計測された充填後圧力と、前記第２遮断弁に開閉動作を行わせ、前記ガス充填容積からガスを吐出した後に、前記圧力センサを用いて計測された吐出後圧力とに基づいて、前記ガス充填容積から排出されるガスの体積流量を算出する一方、前記パルスショットを繰り返して行う態様を変化させることにより、前記体積流量を目標流量に調整する流量制御工程を行わせ、前記流量制御工程にて前記体積流量を前記目標流量に調整したパルスショットを行ったときに前記圧力センサが計測した前記充填後圧力を、最適圧力として記憶する最適圧力記憶工程を行わせ、前記最適圧力記億工程を行ったプロセス以降に行うプロセスにて、最初のパルスショットを行う前に、前記ガス充填容積の圧力を前記最適圧力記憶工程にて記憶した前記最適圧力に制御する圧力制御工程を行わせること、を特徴とするパルスショット式流量調整方法である。
さらに、本発明の別態様は、（９）ガス源に接続された第１遮断弁と、前記第１遮断弁に接続された第２遮断弁と、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁の間のガス充填容積と、前記ガス充填容積の圧力を計測する圧力センサと、を有するパルスショット式流量調整装置の動作を制御するコントローラに組み込まれるプログラムであって、前記パルスショット式流量調整装置がガスを目標流量に制御するプロセスを複数回行う場合、各プロセスにて、前記第１遮断弁に開閉動作を行わせた後に、前記第２遮断弁に開閉動作を行わせるパルスショットを繰り返すとともに、前記第１遮断弁に開閉動作を行わせ、前記ガス充填容積にガスを充填した後に、前記圧力センサを用いて計測された充填後圧力と、前記第２遮断弁に開閉動作を行わせ、前記ガス充填容積からガスを吐出した後に、前記圧力センサを用いて計測された吐出後圧力とに基づいて、前記ガス充填容積から排出されるガスの体積流量を算出する一方、前記パルスショットを繰り返して行う態様を変化させることにより、前記体積流量を目標流量に調整する流量制御処理を実行させ、前記コントローラに、前記流量制御処理にて前記体積流量を前記目標流量に調整したパルスショットを行ったときに前記圧力センサが計測した前記充填後圧力を、最適圧力として記憶する最適圧力記憶処理を実行させ、前記コントローラに、前記最適圧力記億処理を実行したプロセス以降に行うプロセスにて、最初のパルスショットを行う前に、前記ガス充填容積の圧力を前記最適圧力記憶処理にて記憶した前記最適圧力に制御する圧力制御処理を実行させること、を特徴とするプログラムである。
よって、本発明によれば、パルスショットを繰り返してガスの流量を目標流量に制御するパルスショット式流量調整装置について、応答性を改善できる技術を実現できる。
本発明の実施形態に係るパルスショット式流量調整装置の概略構成図である。 パルスショットを説明する図である。 流量変動および圧力変動を説明する概念図である。 流量制御処理の手順を説明するフローチャートである。 従来のパルスショット式流量調整装置のシーケンス図である。 従来のパルスショット式流量調整装置の流量制御例を示す図である。
以下に、本発明に係るパルスショット式流量調整装置、パルスショット式流量調整方法、および、プログラムの実施形態について図面に基づいて説明する。
＜パルスショット制御装置の概略構成＞
図１に示すように、本形態では、チャンバ２３０に供給するガスの流量を制御するパルスショット式流量調整装置（以下「流量調整装置」と略す）に、本発明を適用している。
チャンバ２３０は、例えば、真空ポンプ２４０により真空雰囲気とされ、原子層堆積法（Atomic Layer Deposition、以下「ＡＬＤ」と略す）を用いてウエハに所定の膜を成膜する。ＡＬＤでは、（ａ）原料ガスの投入、（ｂ）不活性ガスによるパージ、（ｃ）反応ガスの投入、（ｄ）不活性ガスによるパージを行うサイクルを繰り返すことにより、ウエハに成膜する膜の膜厚を０．１μｍ単位で調整できる。
ＡＬＤでは、種類が異なるガスが混じると固まることがある。そのため、原料ガスのガス源２１１に接続する配管２００と、反応ガスのガス源３１１に接続する配管３００と、不活性ガスのガス源４１１に接続する配管４００とが、別々にチャンバ２３０に接続されている。
なお、原料ガスは、例えばＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）である。反応ガスは、例えばＨ2Ｏ（水蒸気）である。不活性ガスは、例えばＮ2ガスである。ＴＭＡは、常温では固形の材料であり、チャンバ２３０に供給される場合に気化されて１２０℃以上の高温ガスとなる。
ＡＬＤを用いて成膜する場合、各種ガスは供給時間により供給量を管理される。また、ＡＬＤでは、上述した（ａ）〜（ｄ）を行うサイクルを、例えば、ウエハ１枚あたり数百回繰り返す。この場合、例えば、（ａ）（ｃ）においてＴＭＡとＨ2Ｏをチャンバ２３０に供給する供給時間はそれぞれ数十ｍｓｅｃであり、（ｂ）（ｄ）においてＮ2ガスをチャンバ２３０に供給する供給時間（パージ時間）はそれぞれ数ｓｅｃ〜数十ｓｅｃである。よって、チャンバ２３０に供給するガスは、高精度、高頻度、高速で制御する必要がある。そこで、配管２００，３００，４００には、第１遮断弁１１と第２遮断弁１３を交互に開閉して流量を制御する流量調整装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃが配設されている。
流量調整装置１の構成を図１を参照しつつ具体的に説明する。流量調整装置１Ａ〜１Ｃは同様に構成されているので、以下の説明では、配管２００に配設された流量調整装置１Ａについて説明する。また、特に区別する必要がない場合、「流量調整装置１」と総称する。
流量調整装置１は、第１遮断弁１１と、タンク１２と、第２遮断弁１３と、圧力センサ１４と、を備える。第１遮断弁１１は、タンク１２の上流側に配設され、加圧されたガス源２１１に接続されている。第２遮断弁１３は、タンク１２の下流側に配設され、真空雰囲気とされたチャンバ２３０に接続されている。タンク１２は、第１遮断弁１１と第２遮断弁１３とが閉鎖されることにより密閉空間となる。本形態のタンク１２は、例えば、５〜１０００ｃｃの容積を有する。タンク１２は「ガス充填容積」の一例である。なお、タンク１２の代わりに、配管によりガス充填容積を構成してもよい。圧力センサ１４は、高温用の真空圧力計である。フィルタ１６は、第１遮断弁１１の上流側に配設され、流量調整装置１に流入するガスから異物を除去する。
第１遮断弁１１と第２遮断弁１３は、エアオペレイト式の開閉弁である。そして、第１遮断弁１１と第２遮断弁１３は、１２０℃以上の高温ガスでも制御可能な弁である。また、第１遮断弁１１と第２遮断弁１３には、例えば数ｍｓｅｃ周期で開閉動作することができる高速弁が使用されている。さらに、配管に使用するバルブの口径は、一般的に配管径の４分の１インチである。しかし、第１遮断弁１１と第２遮断弁１３は、例えば口径が配管径の８分の３インチであるものが選定され、Ｃｖ値が大きくされている。第１遮断弁１１と第２遮断弁１３のＣｖ値は例えば０．６である。このように、Ｃｖ値が大きく、高速かつ高頻度で動作できる第１遮断弁１１と第２遮断弁１３とを、タンク１２の上流側と下流側に配置することで、流量調整装置１は、第１遮断弁１１と第２遮断弁１３の開閉動作に伴う脈動が抑制される。また、流量調整装置１は、絞り部を有する熱式マスフローコントローラよりガスが流れやすく、ガスをチャンバ２３０に迅速に供給することが可能になる。
流量調整装置１は、プロセス中、第１遮断弁１１に開閉動作を行わせた後、第２遮断弁１３に開閉動作を行わせるパルスショットを高速で繰り返しながら、ガスを目標流量に制御する。本明細書において、「目標流量」は、単位時間あたりの、第２遮断弁１３から排出されるガスの体積流量と定義する。そのため、流量調整装置１は、チャンバ２３０の近傍に配設されている。例えば、第２遮断弁１３とチャンバ２３０は、直接、あるいは、２ｍ以下の配管を介して接続されている。なお、第１遮断弁１１と第２遮断弁１３は、エアオペレイト式の開閉弁に限らず、例えば電磁式開閉弁でもよい。
本形態の流量調整装置１は、コントローラ１５により動作を制御される。コントローラ１５は、第１遮断弁１１と第２遮断弁１３と圧力センサ１４とに通信可能に接続されている。コントローラ１５は「コントローラ」の一例である。
コントローラ１５は、周知のマイクロコンピュータであり、ＣＰＵ２１と、メモリ２２と、を備える。メモリ２２は、不揮発性メモリと揮発性メモリを含む。メモリ２２は、各種のプログラムやデータを記憶している。ＣＰＵ２１は、メモリ２２にデータを一時的に記憶させながら、メモリ２２に記憶されているプログラムを実行し、各種処理を実行する。
例えば、メモリ２２には、流量調整装置１の動作を制御するための制御プログラム３１が記憶されている。制御プログラム３１は、あるプロセスで最適圧力を取得し、次のプロセスを行う前にタンク１２の圧力を最適圧力に制御してから、次のプロセスを行う流量制御処理を実行する。流量制御処理については、後述する。なお、制御プログラム３１は「プログラム」の一例である。
また、メモリ２２の不揮発性メモリには、制御プログラム３１に用いられるデータが記憶されている。例えば、メモリ２２は、体積流量を目標流量に調整するのに最適な圧力を示す最適圧力を記憶している。また例えば、メモリ２２は、体積流量を目標流量に調整するのに最適な充填時間を示す最適充填時間を記憶している。最適圧力と最適充填時間は、制御プログラム３１のインストール時に初期値が記憶されてもよいし、ブランクであってもよい。また、最適圧力と最適充填時間は、流量調整装置１の電源投入又は電源切断された場合にブランクにされてもよい。最適圧力と最適充填時間は、プロセス実行時に随時更新される。
コントローラ１５は、さらに、時間を計測する計時部２３と、外部との通信を制御する通信インタフェース２４（以下「通信ＩＦ２４」と略す）とを備える。コントローラ１５は、通信ＩＦ２４を介して、半導体製造装置の動作を制御する上位コントローラ５００に通信可能に接続されている。コントローラ１５は上位コントローラ５００に有線で接続されてもよいし、無線通信可能に接続されてもよい。
このような流量調整装置１では、フィルタ１６と第１遮断弁１１と第２遮断弁１３と圧力センサ１４とコントローラ１５とが互いに接続された状態で図示しないケースに内設されることで、ユニット化することもできる。その場合、流量調整装置１は、取り扱い易く、通信ＩＦ２４を上位コントローラ５００に接続する以外の配線作業を行う必要がない。
ただし、コントローラ１５は、例えば上位コントローラ５００などの外部コントローラに組み込まれ、図示しないケースの外部にあってもよい。また、例えば制御プログラム３１を上位コントローラ５００に組み込むことで、上位コントローラ５００にコントローラ１５の機能を持たせ、上位コントローラ５００を「流量調整装置の動作を制御するコントローラ」としてもよい。
＜パルスショットについて＞
続いて、流量調整装置１が行うパルスショットについて説明する。図２は、パルスショットを説明する図である。流量調整装置１は、第１遮断弁１１に開動作を行わせてから、次に第１遮断弁１１に開動作を行わせるまでをパルスショットの１サイクルとして、パルスショットを繰り返す。例えば、ＡＬＤに用いてウエハに成膜する場合、１枚のウエハに対して上述した（ａ）〜（ｄ）のサイクルを数百回繰り返す。この場合、例えば、（ａ）のプロセスでは、１回あたり、ＴＭＡをチャンバ２３０に数十ｍｓｅｃ供給する。
各パルスショットでは、第２遮断弁１３が閉動作している状態で、第１遮断弁１１が開動作を行い、ガス源２１１から供給されるガスがタンク１２に充填される。第１遮断弁１１が閉動作を行うと、タンク１２はガスの出入りを制限された密閉空間となる。その後、第２遮断弁１３が開閉動作を行うと、タンク１２に充填されたガスが第２遮断弁１３から吐出され、チャンバ２３０に供給される。タンク１２には、第１遮断弁１１のみから、ガスが供給される。よって、流量調整装置１は、第２遮断弁１３の開動作を維持する吐出時間ｔ３が一定である場合、第１遮断弁１１の開動作を維持する充填時間ｔ１を変化させることで、第２遮断弁１３から吐出されるガスの体積流量を変化させることが可能である。
流量調整装置１は、ガスが充填された後のタンク１２の圧力を示す充填後圧力Ｐ１と、ガスが吐出された後のタンク１２の圧力を示す吐出後圧力Ｐ２との差圧に基づいて、充填時間ｔ１がパルスショット毎に調整される。
すなわち、流量調整装置１は、第１遮断弁１１に閉動作を行わせた後、第２遮断弁１３に開動作を行わせる前に、タンク１２の圧力を圧力センサ１４を用いて計測し、充填後圧力Ｐ１を取得する。第１遮断弁１１は、閉動作を行う場合、応答遅れを生じることがある。また、タンク１２では、第１遮断弁１１に閉動作を行わせた直後の圧力が、断熱圧縮により不安定である。そこで、流量調整装置１は、第１遮断弁１１に閉動作を行わせてから第１制定時間ｔ２が経過したときに、充填後圧力Ｐ１を取得する。
また、流量調整装置１は、第２遮断弁１３に閉動作を行わせた後、第１遮断弁１１に開動作を行わせる前に、タンク１２の圧力を圧力センサ１４を用いて計測し、吐出後圧力Ｐ２を取得する。第２遮断弁１３は、閉動作を行う場合、応答遅れを生じることがある。また、タンク１２では、第２遮断弁１３に閉動作を行わせた直後の圧力が、断熱膨張により不安定である。そこで、流量調整装置１は、第２遮断弁１３に閉動作を行わせてから第２制定時間ｔ４が経過したときに、吐出後圧力Ｐ２を取得する。
流量調整装置１は、このようにして取得した充填後圧力Ｐ１と吐出後圧力Ｐ２の差圧に基づいて、流量調整装置１は現在のガスの体積流量を算出する。そして、流量調整装置１は、上位コントローラ５００から指示されたガスの目標流量と算出した現在のガスの体積流量との差分に応じて、次のパルスショットで使用する充填時間ｔ１を調整し、パルスショットの態様を変化させる。
流量調整装置１は、例えば、体積流量が目標流量より少なければ、次のパルスショットの充填時間ｔ１を長くする。これにより、次のパルスショットの際にタンク１２に充填されるガスが増加し、体積流量が多くなる。一方、流量調整装置１は、体積流量が目標流量より多ければ、次のパルスショットの充填時間ｔ１を短くする。これにより、次のパルスショットの際にタンク１２に充填されるガスが減少し、体積流量が少なくなる。さらに、体積流量が目標流量と一致すれば、次のパルスショットの充填時間ｔ１を今回のパルスショットと同じにする。これにより、次のパルスショットの際にタンク１２に充填されるガスが今回のパルスショットと同じになり、体積流量が維持される。
パルスショットを行う場合に、ガスの充填を開始する際のタンク１２の圧力がばらつくことがある。充填時間ｔ１が同じ場合、ガスの充填を開始する際の圧力によって、充填後圧力Ｐ１にばらつきが生じ、体積流量を目標流量に調整するまでに時間がかかる。
そこで、本形態では、例えば図３に示すように、あるプロセスにてガスの体積流量を目標流量に調整したときの充填後圧力Ｐ１を最適圧力Ｐｘとしてメモリ２２に記憶し（Ｙ１部参照）、そのプロセス以降に行うプロセスにて最初のパルスショットを行う前に、タンク１２の圧力を最適圧力に制御してから（Ｙ２部参照）、ガスを吐出する（Ｙ３部参照）。これにより、最初のパルスショットでは、ガスの充填を開始する際のタンク１２の圧力が、体積流量を目標流量に調整したパルスショットを行う場合と同様になり得る。そのため、各プロセスでは、プロセス開始時からガスの体積流量を段階的に増加させて目標流量に調整しなくても、最初のパルスショットから体積流量を目標流量に調整するのに必要なガスをタンク１２に一気に充填し、タンク１２の圧力を調整できる（Ｙ４部）。よって、各プロセスでは、最初のパルスショットからガスを目標流量に制御してチャンバ２３０に供給でき、応答性が改善される（Ｙ５部参照）。
＜パルスショット制御装置の動作説明：制御処理＞
続いて、流量調整装置１による流量制御の手順について具体的に説明する。図４は、流量制御処理の手順を示すフローチャートである。流量調整装置１は、電源が投入されたことを契機に、ＣＰＵ２１が制御プログラム３１を起動し、図４に示す流量制御処理を実行する。
ＣＰＵ２１は、まず、流量制御開始指示を受信したか否かを判断する（Ｓ１０１）。例えば、上位コントローラ５００は、流量調整装置１Ａに流量制御開始指示を送信し、ＴＭＡをチャンバ２３０に供給するプロセスを開始する。上位コントローラ５００は、１枚のウエハの１層分の成膜が完了すると、流量調整装置１Ａに流量制御終了指示を送信し、プロセスを終了させる。なお、流量調整装置１が操作部を有する場合、ＣＰＵ２１は流量制御開始指示や流量制御終了指示を操作部を介して受け付けてもよい。
流量調整装置１のＣＰＵ２１は、例えば。通信ＩＦ２４を用いて、上位コントローラ５００から送信された流量制御開始指示を受信しない場合、流量制御開始指示を受け付けていないと判断する（Ｓ１０１：ＮＯ）。この場合、ＣＰＵ２１は、プロセスを開始せずに、そのまま待機する。
一方、ＣＰＵ２１は、例えば、通信ＩＦ２４を用いて、上位コントローラ５００から送信された流量制御開始指示を受信した場合、流量制御開始指示を受け付けたと判断する（Ｓ１０１：ＹＥＳ）。この場合、ＣＰＵ２１は、電源投入後、１回目のプロセスか否かを判断する（Ｓ１０３）。ＣＰＵ２１は、電源が投入されてから切断されるまでの間に実行したプロセスの回数（以下「プロセス実行回数」とする）をカウントする機能を有する。ＣＰＵ２１は、電源投入時または電源切断時にプロセス実行回数をリセットし、流量制御開始指示を受け付ける度に、プロセス実行回数をカウントする。ＣＰＵ２１は、プロセス実行回数が「１」である場合、電源投入後、最初のプロセスであると判断する（Ｓ１０３：ＹＥＳ）。
最初のプロセスであると判断したＣＰＵ２１は、タンク１２にガスを充填する（Ｓ１０５）。すなわち、第１遮断弁１１と第２遮断弁１３は、流量制御開始指示を受け付けたとき、閉じている。そこで、ＣＰＵ２１は、第１遮断弁１１に開動作を行わせる。ＣＰＵ２１は、計時部２３を用いて、第１遮断弁１１の開動作を維持する時間（以下「第１開動作維持時間」とする）を計測する。ＣＰＵ２１は、第１開動作維持時間が充填時間ｔ１になるまで、第１遮断弁１１の開動作を維持する。１回目のプロセスにおける最初のパルスショットの充填時間ｔ１には、例えば、メモリ２２に記憶されている最適充填時間ｔｘが代入される。なお、この充填時間ｔ１は、制御プログラム３１に予め登録された固定値や、目標流量に応じて自動的に設定される変動値でもよい。また、充填時間ｔ１は、上位コントローラ５００から受信した時間、あるいは、流量調整装置１が操作部を有する場合には操作部を介して入力された時間のような可変値でもよい。ＣＰＵ２１は、計時部２３を用いて充填時間ｔ１が経過したことを検知すると、第１遮断弁１１に閉動作を行わせる。ガスの充填終了と同時に、ＣＰＵ２１は計時部２３をリセットする。
ガスの充填を完了したＣＰＵ２１は、タンク１２の圧力が安定したか否かを判断する（Ｓ１０７）。すなわち、ＣＰＵ２１は、第１制定時間ｔ２が経過したか否かを判断する。本形態では、吐出時間ｔ３と第２制定時間ｔ４とを一定にしている。また、パルスショットの周期を一定にしている。よって、充填時間ｔ１が決められることにより、第１制定時間ｔ２が自動的に決められる。ＣＰＵ２１は、第１遮断弁１１に閉動作を行わせた後、計時部２３を用いて、時間を計測し始める。ＣＰＵ２１は、計時部２３を用いて計測する時間が第１制定時間ｔ２に達しない場合、タンク１２の圧力が安定していないと判断し（Ｓ１０７：ＮＯ）、待機する。
一方、ＣＰＵ２１は、計時部２３を用いて計測する時間が第１制定時間ｔ２に達すると、タンク１２の圧力が安定したと判断する（Ｓ１０７：ＹＥＳ）。すると、ＣＰＵ２１は、充填後圧力Ｐ１を取得する（Ｓ１０９）。すなわち、ＣＰＵ２１は、圧力センサ１４を用いて第１制定時間ｔ２が経過したときのタンク１２の圧力を計測し、計測した圧力を充填後圧力Ｐ１としてメモリ２２に一時的に記憶する。
充填後圧力Ｐ１を取得したＣＰＵ２１は、第２遮断弁１３からガスを吐出する（Ｓ１１１）。すなわち、ＣＰＵ２１は、充填後圧力Ｐ１を取得すると直ぐに、第２遮断弁１３に開動作を行わせる。そして、ＣＰＵ２１は、吐出時間ｔ３の間、第２遮断弁１３に開動作を維持させる。チャンバ２３０は、真空ポンプ２４０により真空雰囲気にされ、タンク１２より低圧である。よって、タンク１２に充填されたガスは、第２遮断弁１３の開動作と同時にタンク１２からチャンバ２３０側へ排出される。吐出時間ｔ３は、上述したように予め定められている。ＣＰＵ２１は、計時部２３を用いて、第２遮断弁１３の開動作を維持する時間である第２開動作維持時間を計測する。ＣＰＵ２１は、第２開動作維持時間が吐出時間ｔ３になるまで、第２遮断弁１３の開動作を維持する。ＣＰＵ２１は、吐出時間ｔ３が経過すると、第２遮断弁１３に閉動作を行わせ、ガスの吐出を終了する。ガスの吐出終了と同時に、ＣＰＵ２１は計時部２３をリセットする。
ガスの吐出を終了したＣＰＵ２１は、タンク１２の圧力が安定したか否かを判断する（Ｓ１１３）。つまり、ＣＰＵ２１は、第２制定時間ｔ４が経過したか否かを判断する。ＣＰＵ２１は、第２遮断弁１３を閉じた後、計時部２３を用いて、時間を計測し始める。ＣＰＵ２１は、計時部２３を用いて計測する時間が第２制定時間ｔ４に達しない場合、圧力が安定していないと判断し、待機する（Ｓ１１３：ＮＯ）。
一方、ＣＰＵ２１は、計時部２３を用いて計測する時間が第２制定時間ｔ４に達すると、圧力が安定したと判断する（Ｓ１１３：ＹＥＳ）。すると、ＣＰＵ２１は、吐出後圧力Ｐ２を取得する（Ｓ１１５）。すなわち、ＣＰＵ２１は、圧力センサ１４を用いて第２制定時間ｔ４が経過したときのタンク１２の圧力を計測し、計測した圧力を吐出後圧力Ｐ２としてメモリ２２に一時的に記憶する。
それから、ＣＰＵ２１は、当該パルスショットにより第２遮断弁１３から排出されるガスの体積流量ＱＡを算出する（Ｓ５２３）。例えば、流量調整装置１は、下記数式１を用いて、現在の、単位時間あたりの、第２遮断弁１３から吐出されるガスの体積流量ＱＡを求める。
Figure 2021162909
パルスショットの回数は、プロセスの時間とパルスショットの周期とにより決定される。吐出量は、下記数式２により求められる。ΔＰは、差圧である。Ｐは、大気圧（１０１．３ｋＰａ）である。Ｖは、タンク１２の容積（ｃｃ）ある。Ｔは、流体温度（℃）である。Ｔは、チャンバ２３０に供給するガスの温度である。
Figure 2021162909
流体制御装置１において、Ｐ，Ｖは既定値である。また、例えばＴを２０℃とした場合、吐出量を２０℃換算で求めるものとする。差圧ΔＰは、Ｓ１０９にて取得した充填後圧力Ｐ１と。Ｓ１１５にて取得した吐出後圧力Ｐ２との差である。よって、吐出量は、充填後圧力Ｐ１と吐出後圧力Ｐ２との差圧に応じて変動する。
ＣＰＵ２１は、Ｓ１０９，Ｓ１１５にてメモリ２２に一時的に記憶した充填後圧力Ｐ１と吐出後圧力Ｐ２を、上述した数式２に代入し、吐出量を求める。ＣＰＵ２１は、数式１のパルスショットの回数に、当該プロセスにおけるパルスショットの回数を代入し、数式２で求めた吐出量に掛け合わせることで、体積流量ＱＡを算出する。
それから、ＣＰＵ２１は、算出した体積流量ＱＡと目標流量Ｑとの偏差を算出する（Ｓ１１９）。上位コントローラ５００は、例えば、流量調整装置１に送信する流量制御開始指示に、実行対象となるプロセスの目標流量Ｑを付している。ＣＰＵ２１は、流量制御開始指示に付された目標流量Ｑと、Ｓ１１７にて算出した体積流量ＱＡと、を比較し、体積流量ＱＡと目標流量Ｑとの偏差を算出する。
その後、ＣＰＵ２１は、ＰＩＤ演算により、次の充填時間ｔ１ｎｅｗを算出する（Ｓ１２１）。すなわち、ＣＰＵ２１は、下記の数式３にて次の充填時間ｔ１ｎｅｗを算出する。Ｋｐは比例乗数である。Ｋｉは積分乗数である。Ｋｄは微分乗数である。ｅ（ｔ）は今回の偏差である。ｅ（ｔ−１）は前回の偏差である。
Figure 2021162909
タンク１２は、第１遮断弁１１の開閉動作により、タンク１２にガスを充填する充填量が調整される。そのため、吐出時間ｔ３と第２制定時間ｔ４を一定とした場合、充填時間ｔ１を変化させることで、第２遮断弁１３から排出するガスの体積流量ＱＡを調整できる。よって、次の充填時間ｔ１ｎｅｗを算出することで、次のパルスショットの態様が現在のパルスショットの態様と変えられ、体積流量ＱＡを目標流量Ｑにより近づけることが可能になる。
Ｓ１２１にて次の充填時間ｔ１ｎｅｗを算出したＣＰＵ２１は、Ｓ１１７にて算出した体積流量ＱＡと当該プロセスの目標流量Ｑとが同じか否かを判断する（Ｓ１２３）。ＣＰＵ２１は、同じでないと判断する場合（Ｓ１２３：ＮＯ）、流量制御終了指示を受け付けたか否かを判断する（Ｓ１２９）。ＣＰＵ２１は、通信ＩＦ２４を用いて、上位コントローラ５００から送信された流量制御終了指示を受信しない場合、流量制御終了指示を受け付けていないと判断する（Ｓ１２９：ＮＯ）。この場合、ＣＰＵ２１は、充填時間ｔ１にＳ１２１にて算出した次の充填時間ｔ１ｎｅｗを代入することにより、充填時間ｔ１を変更する（Ｓ１３１）。その後、ＣＰＵ２１は、Ｓ１０５の処理に戻り、次のパルスショットを行う。
ＣＰＵ２１は、Ｓ１０５〜Ｓ１３１の処理を繰り返すことで、体積流量ＱＡと目標流量Ｑとを同じにすると（Ｓ１２３：ＹＥＳ）、最適圧力Ｐｘをメモリ２２に記憶する（Ｓ１２５）。すなわち、ＣＰＵ２１は、体積流量ＱＡを目標流量Ｑに調整したときのパルスショットで測定した充填後圧力Ｐ１を、最適圧力Ｐｘとしてメモリ２２に記憶する。つまり、当該パルスショットで測定した充填後圧力Ｐ１を最適圧力Ｐｘとして記憶する。この場合において、例えば、既にメモリ２２に最適圧力Ｐｘが記憶されている場合には、ＣＰＵ２１は、充填後圧力Ｐ１を既存の最適圧力Ｐｘに上書きする。また例えば、電源投入時にメモリ２２の最適圧力Ｐｘがブランクにされる場合には、充填後圧力Ｐ１を最適圧力Ｐｘとして新規に記憶する。
それから、ＣＰＵ２１は、最適充填時間ｔｘをメモリ２２に記憶する（Ｓ１２７）。すなわち、ＣＰＵ２１は、体積流量ＱＡを目標流量Ｑに調整したときのパルスショットで使用した充填時間ｔ１を、最適充填時間ｔｘとしてメモリ２２に記憶する。つまり、当該パルスショットで使用した充填時間ｔ１を最適充填時間ｔｘとして記憶する。この場合に、例えば、既にメモリ２２に最適充填時間ｔｘが記憶されている場合には、ＣＰＵ２１は、充填時間ｔ１を既存の最適充填時間ｔｘに上書きする。また例えば、電源投入時にメモリ２２の最適充填時間ｔｘがブランクにされる場合には、充填時間ｔ１を最適充填時間ｔｘとして新規に記憶する。なお、Ｓ１２５、Ｓ１２７の処理は逆順でもよい。
その後、ＣＰＵ２１は、流量制御終了指示を受け付けたか否かを判断する（Ｓ１２９）。ＣＰＵ２１は、通信ＩＦ２４を用いて、上位コントローラ５００から送信された流量制御終了指示を受信した場合、流量制御終了指示を受け付けたと判断し（Ｓ１２９：ＹＥＳ）、Ｓ１０１の処理に戻る。つまり、次の流量制御開始指示を受け付け、次回のプロセスを開始するまで待機する。
ＣＰＵ２１は、最初のプロセスを実行した後、流量制御開始指示を受け付けたと判断した場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、プロセス実行回数には２以上の自然数が設定されている。この場合、ＣＰＵ２１は、電源投入後、１回目のプロセスではないと判断し（Ｓ１０３：ＮＯ）、タンク１２の圧力が最適圧力Ｐｘより低いか否かを判断する（Ｓ１３５）。すなわち、ＣＰＵ２１は、圧力センサ１４が計測する圧力を取得し、メモリ２２に記憶されている最適圧力Ｐｘと比較する。
ＣＰＵ２１は、タンク１２の圧力が最適圧力Ｐｘより低いと判断する場合（Ｓ１３５：ＹＥＳ）、閉動作している第１遮断弁１１と第２遮断弁１３のうち、第１遮断弁１１に開動作を行わせる（Ｓ１３７）。これにより、ガス源２１１から供給されるガスがタンク１２に充填され始める。
第１遮断弁１１に開動作させたＣＰＵ２１は、Ｓ１３５の処理に戻る。ＣＰＵ２１は、タンク１２の圧力が最適圧力Ｐｘより低い間、第１遮断弁１１の開動作を維持する（Ｓ１３５：ＹＥＳ、Ｓ１３７）。これにより、タンク１２にガスが充填され続け、タンク１２の圧力が上昇する。
ＣＰＵ２１は、圧力が最適圧力Ｐｘ以上になり、タンク１２の圧力が目標圧力Ｐｘより低くないと判断する場合（Ｓ１３５：ＮＯ）、第１遮断弁１１に閉動作を行わせる（Ｓ１３９）。これにより、タンク１２はガスの出入りがない密閉空間となり、ガス源２１１の元圧等に関係なく、タンク１２の圧力が最適圧力Ｐｘに調整される。
その後、ＣＰＵ２１は、Ｓ１４７〜Ｓ１６１の処理を上述したＳ１０７〜Ｓ１２１の処理を同様に行い、タンク１２に充填したガスを第２遮断弁１３から吐出する。これにより、タンク１２は、最初のパルスショットを行う前に、体積流量ＱＡを目標流量Ｑに調整したパルスショットを行った後と同じ圧力になる。
ＣＰＵ２１は、Ｓ１６３〜Ｓ１６９の処理をＳ１２３〜Ｓ１２９と同様に行い、Ｓ１４１の処理に進む。なお、圧力制御時には、Ｓ１６３〜Ｓ１２９の処理を行わず、Ｓ１６１の処理後、Ｓ１４１の処理に進んでもよい。
タンク１２の圧力を制御してＳ１４１に進んだＣＰＵ２１は、最初のパルスショットであるか否かを判断する。Ｓ１３５〜Ｓ１３９、Ｓ１４７〜Ｓ１６９の処理を実行してタンク１２の圧力制御した後に行うパルスショットは、当該プロセスにおける最初のパルスショットである。この場合（Ｓ１４１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、メモリ２２に記憶されている最適充填時間ｔｘを充填時間ｔ１に代入する（Ｓ１４３）。そして、ＣＰＵ２１は、充填時間ｔ１に従ってガスをタンク１２に充填する。Ｓ１４５の処理は、Ｓ１０５と同様なので、説明を省略する。タンク１２は、体積流量ＱＡを目標流量Ｑに調整したときのパルスショットを行った直後の状態と同じである。そして、充填時間ｔ１は、そのパルスショットで使用した充填時間と同じである。よって、タンク１２には、体積流量ＱＡを目標流量Ｑに調整するのに必要なガスが充填されている可能性が高い。
充填を完了したＣＰＵ２１は、Ｓ１４７〜Ｓ１６９の処理を、上述したＳ１０７〜Ｓ１２９と同様に行う。これにより、最初のパルスショットにてタンク１２に充填したガスが第２遮断弁１３から排出される。タンク１２には、体積流量ＱＡを目標流量Ｑに調整するのに必要なガスが充填されている可能性が高い。そして、吐出時間ｔ３は一定である。よって、最初のパルスショットでは、体積流量ＱＡを目標流量Ｑに調整できる可能性が高い。
ＣＰＵ２１は、体積流量ＱＡと目標流量Ｑが同じであれば（Ｓ１６３：ＹＥＳ）、当該パルスショットの充填後圧力Ｐ１を用いて最適圧力Ｐｘを更新する（Ｓ１６５）。すなわち、２回目以降のプロセスを実行する場合、メモリ２２には、最適圧力Ｐｘが既に記憶されている。そこで、ＣＰＵ２１は、当該パルスショットで取得した充填後圧力Ｐ１を、メモリ２２に記憶されている既存の最適圧力Ｐｘに上書きする。
また、ＣＰＵ２１は、当該パルスショットで使用した充填時間ｔ１を用いて最適充填時間ｔｘを更新し（Ｓ１６７）、Ｓ１６９の処理に進む。すなわち、２回目以降のプロセスを実行する場合、メモリ２２には、最適充填時間ｔｘが既に記憶されている。そこで、ＣＰＵ２１は、当該パルスショットで使用した充填時間ｔ１を、メモリ２２に記憶されている既存の最適充填時間ｔｘに上書きする。なお、Ｓ１６５とＳ１６７の処理は逆順でもよい。また、Ｓ１６５，Ｓ１６７の処理は、当該パルスショットで使用した充填時間ｔ１と既存の最適充填時間ｔｘとが異なる場合のみ実行してもよい。
ＣＰＵ２１は、体積流量ＱＡと目標流量Ｑが同じでないと判断する場合（Ｓ１６３：ＮＯ）、Ｓ１６５，Ｓ１６７の処理を行わずに、Ｓ１６９の処理を行う。流量制御終了指示を受け付けていない場合（Ｓ１６９：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、Ｓ１４１の処理に戻り、次のパルスショットを行う。
この場合に行うパルスショットは、２回目以降のパルスショットであって、最初のパルスショットではない（Ｓ１４１：ＮＯ）。そこで、ＣＰＵ２１は、充填時間ｔ１にＳ１６１にて算出した次の充填時間ｔ１ｎｅｗを代入してから（Ｓ１７１）、Ｓ１４５の処理に進む。ＣＰＵ２１は、Ｓ１４５〜Ｓ１６９の処理を行い、ガスを第２遮断弁１３から排出する。
最初のパルスショットにて体積流量ＱＡを目標流量Ｑに調整できなかったとしても、最初のパルスショットは、体積流量ＱＡを目標流量Ｑに調整したときのパルスショットと同様の条件で行われている。そのため、最初のパルスショットでの体積流量ＱＡは、目標流量Ｑに近似した値となり、次のパルスショットで体積流量ＱＡを目標流量Ｑに一致させることができる可能性が高い。
２回目以降のパルスショットでも、体積流量ＱＡが目標流量Ｑと同じであれば、当該パルスショットで取得した充填後圧力Ｐ１を用いて最適圧力Ｐｘを更新し、当該パルスショットで使用した充填時間ｔ１で最適充填時間ｔｘを更新する（Ｓ１６５，Ｓ１６７）。よって、メモリ２２の最適圧力Ｐｘや最適充填時間ｔｘは、ガス源２１１の元圧の変化等を反映した値に、随時書き換えられる。
ＣＰＵ２１は、流量制御終了指示を受け付けると（Ｓ１６９：ＹＥＳ）、Ｓ１０１の処理に戻る。そして、ＣＰＵ２１は、次のプロセスを行うための流量制御開始指示を受け付
けるのを待つ（Ｓ１０１：ＮＯ）。
次のプロセスでは、前回のプロセスでメモリ２２に記憶した最適圧力Ｐｘを用いてＳ１３５〜Ｓ１６９の処理を行い、最初のパルスショットを行う前にタンク１２の圧力を、体積流量ＱＡを目標流量Ｑに調整したパルスショットを行った後の状態にする。よって、次のプロセスでは、最初のパルスショットから体積流量ＱＡを目標流量Ｑに調整できる可能性が高い。
なお、Ｓ１２５、Ｓ１６５の処理は、「最適圧力記憶処理」の一例である。Ｓ１２７、Ｓ１６７の処理は「最適充填時間記憶処理」の一例である。Ｓ１３５〜Ｓ１３９、Ｓ１４７〜Ｓ１６１の処理は「圧力制御処理」の一例である。Ｓ１４１〜Ｓ１７１の処理は「流量制御処理」の一例である。Ｓ１４３、Ｓ１７１の処理は「充填時間制御処理」の一例である。
以上説明したように、本形態の流量調整装置１は、例えば、電源投入後、１回目のプロセスで、体積流量ＱＡを目標流量Ｑに調整したときの充填後圧力Ｐ１を最適圧力Ｐｘとして記憶する。そして、２回目以降のプロセスで、最初のパルスショットを行う前に、タンク１２の圧力を最適圧力Ｐｘに制御してから、第２遮断弁１３に開閉動作を行わせる。これにより、タンク１２が、体積流量ＱＡを目標流量Ｑに制御したパルスショットを行った後の状態と同じになる。そのため、最初のパルスショットでは、ガス源の元圧等の変化に関係なく、体積流量を目標流量に調整したときと同様にタンク１２にガスを充填でき、体積流量を目標流量に調整する可能性が高い。よって、本形態の流量調整装置１によれば、プロセスを開始してからガスの体積流量ＱＡを目標流量Ｑに安定させるまでの応答時間が短くなり、応答性を改善できる。
尚、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。チャンバ２３０では、ＡＬＤ以外の方法でウエハに膜を成膜してもよい。また、流量調整装置１は、半導体製造装置に限らず、他の装置に適用してもよい。
例えば、図４のＳ１０３の処理における判断基準は、電源投入後、１回目のプロセスでなくてもよい。つまり、電源投入後、１回目のプロセスで最適圧力記憶処理を行わなくてもよい。但し、上記形態のように、電源投入後、１回目のプロセスでＳ１２５の最適圧力記憶処理を実行することで、２回目以降の各プロセスで応答性を改善できる。また、上記形態のように、電源投入後、１回目のプロセスでＳ１２７の最適充填記憶処理を実行することで、２回目以降の各プロセスで応答性を改善できる。これにより、半導体製造装置の高スループット化に貢献することができる。
例えば、図４のＳ１６５の処理を省略し、流量制御処理の実行中に最適圧力Ｐｘを更新しなくてもよい。但し、上記形態のＳ１６５の処理を実行し、各プロセスで最適圧力Ｐｘを更新することで、最適圧力Ｐｘが外乱を反映した値になるので、最初のパルスショットで体積流量ＱＡを目標流量Ｑ、あるいは、目標流量Ｑに近似する値に調整できる可能性がより一層高くなる。特に、上記形態のように、パルスショット毎に最適圧力を更新することで、最適圧力Ｐｘの最適化を促進できる。
例えば、図４のＳ１２７の処理を省略し、最適充填時間ｔｘを記憶しなくてもよい。そして、Ｓ１４３の処理を省略し、最初のパルスショットで充電時間ｔ１に最適充填時間ｔｘを使用しなくてもよい。但し、上記形態のように、Ｓ１２７、Ｓ１４３の処理を実行し、プロセス前の圧力制御に加え、各プロセスの最初のパルスショットにて第１遮断弁１１を最適充填時間ｔｘに制御することで、最初のパルスショットから体積流量ＱＡを目標流量Ｑ、あるいは、目標流量Ｑに近似する値に調整する確率がより一層高くなり、応答性が改善される。
図４のＳ１６７の処理を省略し、流量制御処理の実行中に最適充填時間ｔｘを更新しなくてもよい。但し、上記形態のように、Ｓ１６７の処理を実行し、各プロセスで最適充填時間ｔｘを更新することで、最適充填時間ｔｘが外乱を反映した値になるので、最初のパルスショットで体積流量ＱＡを目標流量Ｑ、あるいは、目標流量Ｑに近似する値に調整できる確率がより一層高くなる。
例えば、図４のＳ１２７の処理を省略し、プロセスと別のテストモードで、最適充填時間ｔｘを記憶してもよい。但し、上記形態のように、Ｓ１２７の処理をＳ１２５の処理を行うプロセス、つまり、電源投入後、１回目のプロセスで実行し、最適圧力Ｐｘと最適充填時間ｔｘとを同じプロセスで記憶することにより、最適充填時間ｔｘをプロセスと別のテストモードで記憶する必要がなく、ガスや時間を節約できる。
図４のＳ１０７、Ｓ１１３、Ｓ１４７、Ｓ１５３の判断処理は、時間に限らず、圧力センサ１４が計測する圧力の変動率に基づいて判断してもよい。但し、上記形態のように第１制定時間ｔ２や第２制定時間ｔ４を判断基準にすることにより、パルスショットを高速かつ高頻度で行う場合でも充填後圧力Ｐ１や吐出後圧力Ｐ２を取得するタイミングを管理しやすい。
プロセス実行回数は、上位コントローラ５００が管理し、流量制御開始指示にプロセス実行回数を付して、流量調整装置１に提供してもよい。この場合、流量調整装置１は、上位コントローラ５００から送信されたプロセス実行回数に基づいて、図４のＳ１０３の処理にて、第１回目のプロセスか否かを判断すればよい。
なお、上記形態で説明した各フローチャートの処理は、矛盾のない範囲で処理の順番を変更してもよい。なお、制御プログラム３１を記憶する記憶媒体も、新規で有用な発明である。
本件では吐出時間ｔ３を一定とし、充填時間ｔ１を調整することによって、パルスショットを繰り返して行う態様を変え、体積流量を制御している。これに対して、充填時間ｔ１を一定とし、吐出時間ｔ３を調整することによって、パルスショットを繰り返して行う態様を変え、体積流量を制御してもよい。
１ パルスショット式流量調整装置
１１ 第１遮断弁
１２ タンク
１３ 第２遮断弁
１４ 圧力センサ
１５ コントローラ

Claims (9)

  1. ガス源に接続された第１遮断弁と、前記第１遮断弁に接続された第２遮断弁と、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁の間のガス充填容積と、前記ガス充填容積の圧力を計測する圧力センサと、を有するパルスショット式流量調整装置において、
    ガスを目標流量に制御するプロセスを複数回行い、
    前記第１遮断弁と前記第２遮断弁と前記圧力センサとが、前記パルスショット式流量調整装置の動作を制御するコントローラに通信可能に接続され、
    前記コントローラは、各プロセスにて、
    前記第１遮断弁に開閉動作を行わせた後に、前記第２遮断弁に開閉動作を行わせるパルスショットを繰り返すとともに、前記第１遮断弁に開閉動作を行わせ、前記ガス充填容積にガスを充填した後に、前記圧力センサを用いて計測された充填後圧力と、前記第２遮断弁に開閉動作を行わせ、前記ガス充填容積からガスを吐出した後に、前記圧力センサを用いて計測された吐出後圧力とに基づいて、前記ガス充填容積から排出されるガスの体積流量を算出する一方、前記パルスショットを繰り返して行う態様を変化させることにより、前記体積流量を目標流量に調整する流量制御処理を実行し、
    前記コントローラは、
    前記流量制御処理にて前記体積流量を前記目標流量に調整したパルスショットを行ったときに前記圧力センサが計測した前記充填後圧力を、最適圧力として記憶する最適圧力記憶処理を実行し、
    前記コントローラは、
    前記最適圧力記億処理を実行したプロセス以降に行うプロセスにて、最初のパルスショットを行う前に、前記ガス充填容積の圧力を前記最適圧力記憶処理にて記憶した前記最適圧力に制御してから前記第２遮断弁に開閉動作を行わせる圧力制御処理を実行すること、
    を特徴とするパルスショット式流量調整装置。
  2. 請求項１に記載するパルスショット式流量調整装置において、
    前記最適圧力記憶処理は、電源が投入された後、１回目のプロセスにて実行され、
    前記圧力制御処理は、前記電源が投入された後、２回目以降のプロセスにおける最初のパルスショットの前に、実行されること、
    を特徴とするパルスショット式流量調整装置。
  3. 請求項２に記載するパルスショット式流量調整装置において、
    前記コントローラは、前記圧力制御処理の直後に行うプロセスにおける前記流量制御処理にて、前記最適圧力記憶処理を実行し、前記最適圧力を更新すること、
    を特徴とするパルスショット式流量調整装置。
  4. 請求項１から請求項３の何れか１つに記載するパルスショット式流量調整装置において、
    前記コントローラは、
    前記流量制御処理にて、各パルスショットにて前記第１遮断弁の開動作を持続する開動作持続時間を計測し、前記体積流量を前記目標流量に調整したパルスショットを行ったときの前記開動作持続時間を最適充填時間として記憶する最適充填時間記憶処理を実行し、
    前記コントローラは、
    前記最適充填時間記億処理を実行したプロセス以降に行うプロセスにおける前記流量制御処理にて、前記最初のパルスショットを行う場合、前記最適充填時間記憶処理にて記憶した前記最適充填時間を用いて前記第１遮断弁に開閉を行わせる充填時間制御処理と、
    を実行すること、
    を特徴とするパルスショット式流量調整装置。
  5. 請求項４に記載するパルスショット式流量調整装置において、
    前記最適充填時間記憶処理を前記最適圧力記憶処理とプロセスで行うこと、
    を特徴とするパルスショット式流量調整装置。
  6. 請求項４または請求項５に記載するパルスショット式流量調整装置において、
    前記最適充填時間は、電源が投入された後、１回目のプロセスにて記憶され、前記電源が投入された後、２回目以降のプロセスにて使用されること、
    を特徴とするパルスショット式流量調整装置。
  7. 請求項４から請求項６の何れか１つに記載するパルスショット式流量調整装置において、
    前記コントローラは、前記充填時間制御処理を行うプロセスにおける前記流量制御処理にて、前記最適充填時間記憶処理を実行し、前記最適充填時間を更新すること、
    を特徴とするパルスショット式流量調整装置。
  8. ガス源に接続された第１遮断弁と、前記第１遮断弁に接続された第２遮断弁と、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁の間のガス充填容積と、前記ガス充填容積の圧力を計測する圧力センサと、を有し、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁と前記圧力センサとに通信可能に接続されたコントローラを用いて動作を制御されるパルスショット式流量調整装置に、
    ガスを目標流量に制御するプロセスを複数回行わせ、
    各プロセスにて、前記第１遮断弁に開閉動作を行わせた後に、前記第２遮断弁に開閉動作を行わせるパルスショットを繰り返すとともに、前記第１遮断弁に開閉動作を行わせ、前記ガス充填容積にガスを充填した後に、前記圧力センサを用いて計測された充填後圧力と、前記第２遮断弁に開閉動作を行わせ、前記ガス充填容積からガスを吐出した後に、前記圧力センサを用いて計測された吐出後圧力とに基づいて、前記ガス充填容積から排出されるガスの体積流量を算出する一方、前記パルスショットを繰り返して行う態様を変化させることにより、前記体積流量を目標流量に調整する流量制御工程を行わせ、
    前記流量制御工程にて前記体積流量を前記目標流量に調整したパルスショットを行ったときに前記圧力センサが計測した前記充填後圧力を、最適圧力として記憶する最適圧力記憶工程を行わせ、
    前記最適圧力記億工程を行ったプロセス以降に行うプロセスにて、最初のパルスショットを行う前に、前記ガス充填容積の圧力を前記最適圧力記憶工程にて記憶した前記最適圧力に制御する圧力制御工程を行わせること、
    を特徴とするパルスショット式流量調整方法。
  9. ガス源に接続された第１遮断弁と、前記第１遮断弁に接続された第２遮断弁と、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁の間のガス充填容積と、前記ガス充填容積の圧力を計測する圧力センサと、を有するパルスショット式流量調整装置の動作を制御するコントローラに組み込まれるプログラムであって、
    前記パルスショット式流量調整装置がガスを目標流量に制御するプロセスを複数回行う場合、各プロセスにて、
    前記第１遮断弁に開閉動作を行わせた後に、前記第２遮断弁に開閉動作を行わせるパルスショットを繰り返すとともに、前記第１遮断弁に開閉動作を行わせ、前記ガス充填容積にガスを充填した後に、前記圧力センサを用いて計測された充填後圧力と、前記第２遮断弁に開閉動作を行わせ、前記ガス充填容積からガスを吐出した後に、前記圧力センサを用いて計測された吐出後圧力とに基づいて、前記ガス充填容積から排出されるガスの体積流量を算出する一方、前記パルスショットを繰り返して行う態様を変化させることにより、前記体積流量を目標流量に調整する流量制御処理を実行させ、
    前記コントローラに、
    前記流量制御処理にて前記体積流量を前記目標流量に調整したパルスショットを行ったときに前記圧力センサが計測した前記充填後圧力を、最適圧力として記憶する最適圧力記憶処理を実行させ、
    前記コントローラに、
    前記最適圧力記億処理を実行したプロセス以降に行うプロセスにて、最初のパルスショットを行う前に、前記ガス充填容積の圧力を前記最適圧力記憶処理にて記憶した前記最適圧力に制御する圧力制御処理を実行させること、
    を特徴とするプログラム。
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