JP7061932B2 - 流量測定方法および流量測定装置 - Google Patents

Description

本開示は、流量測定方法および流量測定装置に関するものである。

チャンバの内部空間に配置された基板が、内部空間に供給されたガスによって処理される基板処理が知られている。このような基板処理では、ガスの流量が基板に影響を及ぼすために、流量制御器を用いてガスの流量が高精度に制御されている。ガスの流量の測定手法として、ビルドアップ法が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１２－３２９８３号公報

本開示は、ガスの流量を高精度に測定する流量測定方法および流量測定装置を提供する。

開示する流量測定方法は、流量制御器に接続される第１流路と、前記第１流路に接続される第２流路とに充填されているガスの第１圧力を測定することと、前記第１圧力が測定された後で、前記流量制御器を介して前記第１流路と前記第２流路とにガスが供給された後に、前記第１流路と前記第２流路とに充填されているガスの第２圧力と温度とを測定することと、前記第１流路と前記第２流路との間が接続されていない状態で前記第２流路からガスが排気された後に、前記第２流路に充填されているガスの第３圧力を測定することと、前記第３圧力が測定された後に、前記第１流路と前記第２流路とが接続された状態で、前記第１流路と前記第２流路とに充填されているガスの第４圧力を測定することと、前記第１圧力と前記第２圧力と前記第３圧力と前記第４圧力と前記温度とに基づいて、前記流量制御器を介して前記第１流路と前記第２流路とに供給されたガスの量を算出することとを備えている。

本開示によれば、ガスの流量を高精度に測定することができる。

図１は、基板処理システムの一例を示す概略図である。 図２は、流量制御器の一例を示す図である。 図３は、流量測定方法の一例を示すシーケンスチャートである。 図４は、ステップＳ４で生成される複数のガスパルスのうちの１つのガスパルスで流量制御器を介して第１のガス流路に供給されるガスの流量の変化の一例を示すグラフである。

以下に、開示する流量測定方法および流量測定装置の実施例について、図面に基づいて詳細に説明する。

［基板処理システム１０の構成］
図１は、基板処理システム１０の一例を示す概略図である。基板処理システム１０は、複数のプロセスモジュールを備え、図１に示されているように、複数のチャンバ１２－１～１２－Ｎ（数Ｎは、２以上の整数。）と複数のガス供給部１４－１～１４－（Ｎ＋１）とを備えている。複数のチャンバ１２－１～１２－Ｎのうちの１つのチャンバ１２－１の内部には、基板処理のために基板が収容される処理空間が形成されている。複数のチャンバ１２－１～１２－Ｎのうちのチャンバ１２－１と異なる他のチャンバ１２－ｉ（ｉ＝２，３，４，…，Ｎ）も、チャンバ１２－１と同様に、内部に処理空間が形成されている。

複数のガス供給部１４－１～１４－（Ｎ＋１）のうちの複数のガス供給部１４－１～１４－Ｎは、複数のチャンバ１２－１～１２－Ｎに対応している。複数のガス供給部１４－１～１４－Ｎのうちのチャンバ１２－１対応するガス供給部１４－１は、筐体１７と複数の流量制御器１８－１～１８－Ｍ（数Ｍは、２以上の整数。）と複数の一次バルブ１９－１～１９－Ｍと複数の二次バルブ２０－１～２０－Ｍと第１のガス流路２１とバルブ２２とを備えている。複数の流量制御器１８－１～１８－Ｍと複数の一次バルブ１９－１～１９－Ｍと複数の二次バルブ２０－１～２０－Ｍとバルブ２２とは、筐体１７の内部に配置されている。

複数の流量制御器１８－１～１８－Ｍは、互いに異なる複数のガスをそれぞれ供給する複数のガスソース（図示されていない）に対応している。複数の流量制御器１８－１～１８－Ｍのうちの１つの流量制御器１８－１は、いわゆるマスフローコントローラであり、複数のガスソースのうちの流量制御器１８－１に対応するガスソースに接続されている。複数の一次バルブ１９－１～１９－Ｍは、複数の流量制御器１８－１～１８－Ｍに対応している。複数の一次バルブ１９－１～１９－Ｍのうちの流量制御器１８－１に対応する一次バルブ１９－１は、流量制御器１８－１の一次側に接続され、流量制御器１８－１とガスソースとを接続する流路の途中に設けられている。

複数の二次バルブ２０－１～２０－Ｍは、複数の流量制御器１８－１～１８－Ｍに対応している。複数の二次バルブ２０－１～２０－Ｍのうちの流量制御器１８－１に対応する二次バルブ２０－１は、流量制御器１８－１が一次バルブ１９－１と二次バルブ２０－１との間に設けられるように、流量制御器１８－１に接続されている。複数の流量制御器１８－１～１８－Ｍのうちの流量制御器１８－１と異なる他の流量制御器１８－ｊ（ｊ＝２，３，４，…，Ｍ）に関しても、流量制御器１８－１と同様に形成され、一次バルブ１９－ｊと二次バルブ２０－ｊとの間に設けられている。

第１のガス流路２１は、複数の第１の端部２１ａと第２の端部２１ｂと第３の端部２１ｃとが形成されている。複数の第１の端部２１ａは、複数の二次バルブ２０－１～２０－Ｍにそれぞれ接続されている。第２の端部２１ｂは、バルブ２２に接続されている。第１のガス流路２１のうちの複数の二次バルブ２０－１～２０－Ｍとバルブ２２とを接続する部分は、筐体１７の内部に配置されている。

基板処理システム１０は、複数のバルブ３０－１～３０－（Ｎ＋１）をさらに備えている。複数のバルブ３０－１～３０－（Ｎ＋１）のうちの複数のバルブ３０－１～３０－Ｎは、複数のチャンバ１２－１～１２－Ｎに対応している。複数のバルブ３０－１～３０－Ｎのうちのチャンバ１２－１に対応するバルブ３０－１の一端は、ガス供給部１４－１の第１のガス流路２１の第３の端部２１ｃに接続されている。バルブ３０－１の他端は、バルブ３０－１が第１のガス流路２１とチャンバ１２－１との間に設けられるように、チャンバ１２－１に接続されている。

複数のガス供給部１４－１～１４－Ｎのうちのガス供給部１４－１と異なる他のガス供給部１４－ｉも、ガス供給部１４－１と同様に、形成されている。すなわち、ガス供給部１４－ｉは、筐体１７と複数の流量制御器１８－１～１８－Ｍと複数の一次バルブ１９－１～１９－Ｍと複数の二次バルブ２０－１～２０－Ｍと第１のガス流路２１とバルブ２２とを備えている。複数のバルブ３０－１～３０－Ｎのうちのチャンバ１２－ｉに対応するバルブ３０－ｉは、第１のガス流路２１とチャンバ１２－ｉとの間に設けられ、一端が第３の端部２１ｃに接続され、他端がチャンバ１２－ｉに接続されている。

複数のガス供給部１４－１～１４－（Ｎ＋１）のうちのガス供給部１４－（Ｎ＋１）は、２つの流量制御器１８－１～１８－２と２つの一次バルブ１９－１～１９－２と２つの二次バルブ２０－１～２０－２と第１のガス流路２１とバルブ２２とを備えている。２つの流量制御器１８－１～１８－２は、２つの一次バルブ１９－１～１９－２を介して、互いに異なる２つの液体をそれぞれ供給する２つの液体ソース（図示されていない）にそれぞれ接続されている。複数のバルブ３０－１～３０－（Ｎ＋１）のうちのバルブ３０－（Ｎ＋１）の一端は、ガス供給部１４－（Ｎ＋１）の第１のガス流路２１の第３の端部２１ｃに接続されている。バルブ３０－（Ｎ＋１）の他端は、チャンバ１２－１に接続されている。ガス供給部１４－（Ｎ＋１）の流量制御器１８－１は、いわゆるマスフローコントローラであり、液体を気化させる機能を有している。

基板処理システム１０は、複数の圧力制御弁３２－１～３２－Ｎと複数のターボ分子ポンプ３４－１～３４－Ｎと複数の排気装置１６－１～１６－Ｎと複数の排気流路３６－１～３６－Ｎと複数のバルブ３８－１～３８－Ｎとをさらに備えている。複数の圧力制御弁３２－１～３２－Ｎは、複数のチャンバ１２－１～１２－Ｎに対応している。複数の圧力制御弁３２－１～３２－Ｎのうちのチャンバ１２－１に対応する圧力制御弁３２－１は、いわゆる自動圧力制御弁であり、チャンバ１２－１の内部空間の圧力を調整するように構成されている。複数の圧力制御弁３２－１～３２－Ｎのうちの圧力制御弁３２－１と異なる他の圧力制御弁３２－ｉも、圧力制御弁３２－１と同様に、チャンバ１２－ｉの内部空間の圧力を調整するように構成されている。

複数のターボ分子ポンプ３４－１～３４－Ｎは、複数のチャンバ１２－１～１２－Ｎに対応している。複数のターボ分子ポンプ３４－１～３４－Ｎのうちのチャンバ１２－１に対応するターボ分子ポンプ３４－１は、圧力制御弁３２－１を介してチャンバ１２－１の処理空間に接続されている。複数のターボ分子ポンプ３４－１～３４－Ｎのうちのターボ分子ポンプ３４－１と異なる他のターボ分子ポンプ３４－ｉも、ターボ分子ポンプ３４－１と同様に、圧力制御弁３２－ｉを介してチャンバ１２－ｉの処理空間に接続されている。

複数の排気装置１６－１～１６－Ｎは、複数のチャンバ１２－１～１２－Ｎに対応している。複数の排気流路３６－１～３６－Ｎは、複数のチャンバ１２－１～１２－Ｎに対応している。複数の排気装置１６－１～１６－Ｎのうちのチャンバ１２－１に対応する排気装置１６－１は、複数の排気流路３６－１～３６－Ｎのうちのチャンバ１２－１に対応する排気流路３６－１を介してターボ分子ポンプ３４－１に接続されている。排気装置１６－１は、いわゆるドライポンプである。複数のバルブ３８－１～３８－Ｎは、複数のチャンバ１２－１～１２－Ｎに対応している。複数のバルブ３８－１～３８－Ｎのうちのチャンバ１２－１に対応するバルブ３８－１は、排気流路３６－１の途中に設けられている。

複数の排気装置１６－１～１６－Ｎのうちの排気装置１６－１と異なる排気装置１６－ｉも、排気装置１６－１と同様に形成され、排気流路３６－ｉを介してターボ分子ポンプ３４－ｉに接続されている。複数のバルブ３８－１～３８－Ｎのうちのバルブ３８－１と異なる他のバルブ３８－ｉも、バルブ３８－１と同様に、排気流路３６－ｉの途中に設けられている。

基板処理システム１０は、流量測定システム４０をさらに備えている。流量測定システム４０は、第２のガス流路４２と第１のバルブ５１と第３のガス流路４３と第２のバルブ５２と圧力センサ４７と圧力センサ４８と温度センサ４９とを備えている。第２のガス流路４２は、複数の第４の端部４２ａと第５の端部４２ｂとが形成されている。複数の第４の端部４２ａは、複数のガス供給部１４－１～１４－（Ｎ＋１）のバルブ２２にそれぞれ接続されている。第５の端部４２ｂは、第１のバルブ５１に接続されている。

第３のガス流路４３は、第６の端部４３ａと第７の端部４３ｂとが形成されている。第６の端部４３ａは、第１のバルブ５１が第２のガス流路４２と第３のガス流路４３との間に設けられるように第１のバルブ５１に接続されている。第７の端部４３ｂは、第２のバルブ５２に接続されている。圧力センサ４７と圧力センサ４８とは、第３のガス流路４３のうちの互いに異なる２つの位置にそれぞれ配置されている。圧力センサ４７と圧力センサ４８とは、それぞれ第３のガス流路４３に充填される気体の圧力を測定するように構成されている。温度センサ４９は、第３のガス流路４３に充填される気体の温度を測定するように構成されている。

流量測定システム４０は、第４のガス流路４４と第３のバルブ５３と第４のバルブ５４とをさらに備えている。第４のガス流路４４は、第１の部分流路４４ｄと第２の部分流路４４ｅとを含んでいる。第１の部分流路４４ｄは、第８の端部４４ａと第９の端部４４ｂとが形成されている。第２の部分流路４４ｅは、第１の部分流路４４ｄから分岐している流路であり、第１０の端部４４ｃが形成されている。第４のバルブ５４は、第２の部分流路４４ｅの途中に設けられている。

第８の端部４４ａは、第２のバルブ５２が第３のガス流路４３と第４のガス流路４４との間に設けられるように、第２のバルブ５２に接続されている。第９の端部４４ｂは、第３のバルブ５３に接続されている。このとき、排気流路３６－１は、バルブ３８－１と排気装置１６－１との間で分岐し、第３のバルブ５３が第４のガス流路４４と排気流路３６－１との間に設けられるように、第３のバルブ５３に接続されている。複数の排気流路３６－１～３６－Ｎのうちの排気流路３６－１と異なる他の排気流路３６－ｉも、排気流路３６－１と同様に、第３のバルブ５３が第４のガス流路４４と排気流路３６－ｉとの間に設けられるように、第３のバルブ５３に接続されている。

流量測定システム４０は、複数のバルブ５８－１～５８－Ｎをさらに備えている。複数のバルブ５８－１～５８－Ｎは、複数のチャンバ１２－１～１２－Ｎに対応している。複数のバルブ５８－１～５８－Ｎのうちのチャンバ１２－１に対応するバルブ５８－１は、第３のバルブ５３と排気流路３６－１との間に設けられている。複数のバルブ５８－１～５８－Ｎのうちのバルブ５８－１と異なる他のバルブ５８－ｉは、バルブ５８－１と同様に、第３のバルブ５３と排気流路３６－ｉとの間に設けられている。

流量測定システム４０は、基準器６０と基準圧力センサ７０とをさらに備えている。基準器６０は、タンク６２と圧力センサ６３と温度センサ６４とバルブ６５とバルブ６６とを備えている。タンク６２は、内部空間が形成されている。圧力センサ６３は、タンク６２の内部空間に充填される気体の圧力を測定するように構成されている。温度センサ６４は、タンク６２の内部空間に充填される気体の温度を測定するように構成されている。バルブ６５は、第４のガス流路４４の第２の部分流路４４ｅとタンク６２との間に設けられている。バルブ６６は、タンク６２に接続されている。

基準圧力センサ７０は、バルブ６６を介してタンク６２の内部空間に接続されている。基準圧力センサ７０は、タンク６２の内部空間に接続されているときには、タンク６２の内部空間に充填される気体の圧力を測定するように構成されている。

基板処理システム１０は、主制御部７１をさらに備えている。主制御部７１は、コンピュータ装置であり、プロセッサと記憶装置と入力装置と表示装置とを備えている。プロセッサは、たとえばＣＰＵから形成され、主制御部７１にインストールされるコンピュータプログラムを実行することにより、情報処理し、記憶装置と入力装置と表示装置とを制御する。プロセッサは、コンピュータプログラムを実行することにより、さらに、基板処理システム１０の各部及び流量測定システム４０の各部を制御する。記憶装置は、コンピュータプログラムを記録し、プロセッサにより利用される情報を記録する。入力装置は、たとえばキーボードから形成され、ユーザに操作されることにより生成される情報をプロセッサに出力する。表示装置は、プロセッサにより生成された情報をユーザに認識されることができるように出力する。

図２は、流量制御器１８－１の一例を示す図である。流量制御器１８－１は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器であり、流路８２とオリフィス部材８３とコントロールバルブ８４と圧力センサ８５と温度センサ８６と圧力センサ８７と制御部８８とを備えている。流路８２は、一次バルブ１９－１と二次バルブ２０－１との間に設けられ、一端が一次バルブ１９－１に接続され、他端が二次バルブ２０－１に接続されている。オリフィス部材８３は、流路８２の途中に設けられ、流路８２の断面積を部分的に縮小させている。コントロールバルブ８４は、流路８２のうちの一次バルブ１９－１とオリフィス部材８３との間に設けられている。圧力センサ８５は、流路８２のうちのコントロールバルブ８４とオリフィス部材８３との間に設けられている。圧力センサ８５は、流路８２のうちのコントロールバルブ８４とオリフィス部材８３との間に充填される気体の圧力を測定するように構成されている。温度センサ８６は、流路８２のうちのコントロールバルブ８４とオリフィス部材８３との間に充填される気体の温度を測定するように構成されている。圧力センサ８７は、流路８２のうちのオリフィス部材８３と二次バルブ２０－１との間に充填される気体の圧力を測定するように構成されている。

制御部８８は、流路８２のうちのオリフィス部材８３より一次バルブ１９－１の側に充填される気体の圧力が測定されるように、圧力センサ８５を制御する。制御部８８は、流路８２のうちのオリフィス部材８３より二次バルブ２０－１の側に充填される気体の圧力が測定されるように、圧力センサ８７を制御する。制御部８８は、オリフィス部材８３より一次バルブ１９－１の側の圧力がオリフィス部材８３より二次バルブ２０－１の側の圧力の２倍以上である場合に、圧力センサ８５により測定された圧力に基づいて流量を算出する。制御部８８は、オリフィス部材８３より一次バルブ１９－１の側の圧力がオリフィス部材８３より二次バルブ２０－１の側の圧力の２倍よりも小さい場合に、圧力センサ８５により測定された圧力と圧力センサ８７により測定された圧力とに基づいて流量を算出する。制御部８８は、その算出された流量と設定流量との差が減少するように、コントロールバルブ８４の開度を制御する。なお、流量制御器１８－１は、オリフィス部材８３の一次側（上流側）における圧力がオリフィス部材８３の下流側（二次側）における流路８２の圧力の２倍以上である状態で利用される場合には、圧力センサ８７を有していなくてもよい。

［流量測定方法］
図３は、流量測定方法の一例を示すシーケンスチャートである。図３のシーケンスチャートの横軸は、時間を示している。縦軸は、第３のガス流路４３の圧力と、第１のバルブ５１の開閉状態と、第２のバルブ５２の開閉状態と、第３のバルブ５３の開閉状態とを示している。縦軸は、さらに、バルブ３０－１の開閉状態と、流量制御器１８－１のガスの出力状態とを示している。

流量測定方法では、初期的に、第１のバルブ５１と第３のバルブ５３とが開放され、第２のバルブ５２とバルブ３０－１と第４のバルブ５４とが閉鎖されている。主制御部７１は、まず、バルブ３０－１を開放することにより、第１のガス流路２１とチャンバ１２－１の処理空間とを接続する。主制御部７１は、さらに、ガス供給部１４－１を制御することにより、複数のガスソースのうちの流量制御器１８－１に対応する１つのガスソースから第１のガス流路２１にガスを供給する（ステップＳ１）。流量制御器１８－１の内部に溜まっていた気体は、ガスソースから第１のガス流路２１にガスが供給されることにより、そのガスに置換される。主制御部７１は、流量制御器１８－１の内部に溜まっていた気体が十分にパージされた後に、ガス供給部１４－１を制御することにより、ガスソースから第１のガス流路２１にガスが供給されることを停止する。

主制御部７１は、ガスソースから第１のガス流路２１にガスが供給されることが停止された後に、ターボ分子ポンプ３４－１を制御することにより、チャンバ１２－１の処理空間に充填されている気体を排気する（ステップＳ２）。第１のガス流路２１と第２のガス流路４２と第３のガス流路４３とは、チャンバ１２－１の処理空間から排気されることにより、所定の真空度になるように真空引きされる。主制御部７１は、第１のガス流路２１と第２のガス流路４２と第３のガス流路４３とが所定の真空度になった後に、バルブ３０－１を閉鎖することにより、第１のガス流路２１をチャンバ１２－１の処理空間から遮断する。主制御部７１は、第１のガス流路２１がチャンバ１２－１の処理空間から遮断された後に、圧力センサ４７を制御することにより、第１のガス流路２１と第２のガス流路４２と第３のガス流路４３との内部の圧力Ｐ１を測定する（ステップＳ３）。

主制御部７１は、圧力Ｐ１が測定された後に、ガス供給部１４－１を制御することにより、ガスソースから第１のガス流路２１にガスを供給する（ステップＳ４）。そのガスは、所定の処理が所定の回数だけ繰り返されることにより、すなわち、複数のガスパルスが生成されることにより、第１のガス流路２１に供給される。複数のガスパルスの各々のガスパルスは、流量制御器１８－１を介してガスを第１のガス流路２１に供給することと、ガスの供給が始まったタイミングから所定の時間が経過した後に、ガスの供給を停止することとにより形成されている。主制御部７１は、流量制御器１８－１の温度センサ８６を制御することにより、流路８２に充填されるガスの温度Ｔｓｔｒａｙを測定する。

流量制御器１８－１を介して第１のガス流路２１に供給されたガスは、所定の時間が経過することにより、第１のガス流路２１と第２のガス流路４２と第３のガス流路４３とに均一に拡散する。第１のガス流路２１と第２のガス流路４２と第３のガス流路４３とに充填されたガスの圧力は、そのガスが十分に拡散することにより、安定化する。主制御部７１は、流量制御器１８－１を介して第１のガス流路２１に供給されたガスが十分に拡散した後に、圧力センサ４７を制御することにより、第１のガス流路２１と第２のガス流路４２と第３のガス流路４３との内部の圧力Ｐ２を測定する。主制御部７１は、さらに、温度センサ４９を制御することにより、第３のガス流路４３の内部の温度Ｔｆｖを測定する（ステップＳ５）。

主制御部７１は、圧力Ｐ２が測定された後に、第１のバルブ５１を閉鎖することにより、第３のガス流路４３を第１のガス流路２１と第２のガス流路４２とから遮断する（ステップＳ６）。主制御部７１は、圧力Ｐ２が測定された後に、さらに、第３のバルブ５３を閉鎖することにより、第３のガス流路４３を複数の排気装置１６－１～１６－Ｎから遮断する。

主制御部７１は、第１のバルブ５１と第３のバルブ５３とが閉鎖された後に、第２のバルブ５２を開放することにより、第３のガス流路４３を第４のガス流路４４に接続する。第３のガス流路４３に充填されていたガスの一部は、第３のガス流路４３が第４のガス流路４４に接続されることにより、第４のガス流路４４のうちの第２のバルブ５２と第３のバルブ５３と第４のバルブ５４とにより囲われた部分に排気される。主制御部７１は、第３のガス流路４３に充填されていたガスの一部が第４のガス流路４４に排気された後に、第２のバルブ５２を閉鎖することにより、第３のガス流路４３を第４のガス流路４４から遮断する。

第３のガス流路４３に残ったガスは、所定の時間が経過することにより、第３のガス流路４３に均一に拡散し、第３のガス流路４３に充填されるガスの圧力は、安定化する。主制御部７１は、第３のガス流路４３に残ったガスが十分に拡散した後に、圧力センサ４７を制御することにより、第３のガス流路４３の内部の圧力Ｐ３を測定する（ステップＳ７）。主制御部７１は、圧力Ｐ３が測定された後に、第３のバルブ５３を開放することにより、第４のガス流路４４を複数の排気装置１６－１～１６－Ｎに接続する。第４のガス流路４４のうちの第２のバルブ５２と第３のバルブ５３と第４のバルブ５４とにより囲われた部分に溜まっていたガスは、第３のバルブ５３が開放されることにより、複数の排気装置１６－１～１６－Ｎに排気される。

主制御部７１は、圧力Ｐ３が測定された後に、さらに、第１のバルブ５１を開放することにより、第３のガス流路４３を第１のガス流路２１と第２のガス流路４２とに接続する。第１のガス流路２１と第２のガス流路４２とに溜まっていたガスは、第１のバルブ５１が開放されることにより、一部が第３のガス流路４３に移動し、第１のガス流路２１と第２のガス流路４２と第３のガス流路４３とに拡散する。第１のガス流路２１と第２のガス流路４２と第３のガス流路４３とに充填されたガスの圧力は、そのガスが十分に拡散することにより、安定化する。主制御部７１は、そのガスが十分に拡散した後に、圧力センサ４７を制御することにより、第１のガス流路２１と第２のガス流路４２と第３のガス流路４３との内部の圧力Ｐ４を測定する（ステップＳ９）。

ステップＳ４で流量制御器１８－１を介して第１のガス流路２１に単位時間当たりに供給されたガスの流量Ｑは、気体定数Ｒを用いて、次（１）式により表現される。
Ｑ＝ｄＰ／ｄｔ×１／Ｒ×（Ｖｓｔｒａｙ／Ｔｓｔｒａｙ＋Ｖｅｘｔ／Ｔｅｘｔ＋Ｖｆｖ／Ｔｆｖ）…（１）
ここで、ｄＰは、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２とを用いて、次式により表現される。
ｄＰ＝Ｐ２－Ｐ１
ｄｔは、ステップＳ４で流量制御器１８－１を介してガスが第１のガス流路２１に供給された時間Δｔを示している。容積Ｖｓｔｒａｙは、流量制御器１８－１の流路８２のうちのオリフィス部材８３と二次バルブ２０－１のダイヤフラム間容積を示している。温度Ｔｓｔｒａｙは、流量制御器１８－１の流路８２を流れるガスの温度を示し、流量制御器１８－１の温度センサ８６により測定された温度を示している。容積Ｖｅｘｔは、第１のガス流路２１の容積と第２のガス流路４２の容積との和を示している。温度Ｔｅｘｔは、圧力Ｐ２が測定されるときに第１のガス流路２１と第２のガス流路４２に充填されるガスの温度を示している。容積Ｖｆｖは、第３のガス流路４３の容積を示している。温度Ｔｆｖは、圧力Ｐ２が測定されるときに第３のガス流路４３に充填されるガスの温度を示している。

さらに、ボイル＝シャルルの法則から、次（２）式が満足する。
Ｐ２×Ｖｅｘｔ／Ｔｅｘｔ＋Ｐ３×Ｖｆｖ／Ｔｆｖ＝Ｐ４×Ｖｅｘｔ／Ｔｅｘｔ＋Ｐ４×Ｖｆｖ／Ｔｆｖ…（２）
（２）式が変形されることにより、次（３）式が導かれる。
Ｖｅｘｔ／Ｔｅｘｔ＝Ｖｆｖ／Ｔｆｖ×（Ｐ４－Ｐ３）／（Ｐ２－Ｐ４）…（３）
（３）式が（１）式に代入されることにより、次（４）式が導かれる。
Ｑ＝（Ｐ２－Ｐ１）／Δｔ×１／Ｒ×｛Ｖｓｔｒａｙ／Ｔｓｔｒａｙ＋Ｖｆｖ／Ｔｆｖ×（Ｐ２－Ｐ３）／（Ｐ２－Ｐ４）｝…（４）
このため、ステップＳ４で流量制御器１８－１を介して第１のガス流路２１に供給されたガスのモル数ｎは、次（５）式により表現される。
ｎ＝（Ｐ２－Ｐ１）／Ｒ×｛Ｖｓｔｒａｙ／Ｔｓｔｒａｙ＋Ｖｆｖ／Ｔｆｖ×（Ｐ２－Ｐ３）／（Ｐ２－Ｐ４）｝…（５）
このとき、ステップＳ４で生成された複数のガスパルスの個数でモル数ｎを除算した値は、流量制御器１８－１を介して第１のガス流路２１に１つのガスパルスあたりに供給されたガスの量を示している。

図４は、ステップＳ４で生成される複数のガスパルスのうちの１つのガスパルスで流量制御器１８－１を介して第１のガス流路２１に供給されるガスの流量の変化の一例を示すグラフである。流量制御器１８－１から第１のガス流路２１に供給されるガスの流量は、流量制御器１８－１から第１のガス流路２１にガスが供給されるようにガス供給部１４－１が制御されたタイミング９１の後で徐々に増加する。その流量は、所定の設定流量９２に到達したタイミング９３の後に、変化しないで所定の設定流量９２に概ね等しい状態で固定される。ガス供給部１４－１は、タイミング９１から所定の時間Δｔ１が経過した後のタイミング９４に、流量制御器１８－１から第１のガス流路２１へのガスの供給が停止するように、制御される。その流量は、タイミング９４の後で、徐々に減少する。その流量は、タイミング９４の後のタイミング９５の後で、０に概ね等しくなり、流量制御器１８－１から第１のガス流路２１へのガスの供給が停止する。

１つのガスパルスで第１のガス流路２１に供給されるガスの量は、過渡応答の期間９６と過渡応答の期間９７とが十分に短いときに、所定の設定流量９２に所定の時間Δｔ１に乗算した値に概ね等しい。１つのガスパルスで第１のガス流路２１に供給されるガスの量は、所定の時間Δｔ１に対する過渡応答の期間９６の長さと過渡応答の期間９７の長さとの割合が大きいときに、その値との誤差が大きくなることがある。

流量測定方法は、ステップＳ４で流量制御器１８－１を介して第１のガス流路２１に供給されたガスのモル数ｎを高精度に算出している。このため、流量測定方法は、所定の時間Δｔ１に対する過渡応答の期間９６と過渡応答の期間９７との割合が大きい場合であっても、ステップＳ４で流量制御器１８－１を介して第１のガス流路２１に供給されたガスのモル数ｎを高精度に算出することができる。流量測定方法は、さらに、モル数ｎが高精度に算出されることにより、流量制御器１８－１を介して第１のガス流路２１に１つのガスパルスあたりに供給されたガスの量を高精度に算出することができる。

複数の流量制御器１８－１～１８－Ｍのうちの流量制御器１８－１と異なる他の流量制御器１８－ｉに関しても、流量制御器１８－１と同様に、流量制御器１８－ｉを介して第１のガス流路２１に供給されるガスの量が算出される。複数のガス供給部１４－１～１４－Ｎのうちのガス供給部１４－１と異なる他のガス供給部１４－ｉに関しても、ガス供給部１４－１と同様に、複数の流量制御器１８－１～１８－Ｍの各々介して第１のガス流路２１に供給されるガスの量が算出される。

タイミング９１からタイミング９３までの過渡応答の期間９６の長さと、タイミング９４からタイミング９５までの過渡応答の期間９７の長さとは、複数の流量制御器１８－１～１８－Ｍごとに異なることがある。また、過渡応答の期間９６に第１のガス流路２１に供給されるガスの量９８と、過渡応答の期間９７に第１のガス流路２１に供給されるガスの量９９とに関しても、複数の流量制御器１８－１～１８－Ｍごとに異なることがある。

流量測定方法は、ステップＳ４で流量制御器１８－１を介して第１のガス流路２１に供給されたガスのモル数ｎを高精度に算出している。このため、流量測定方法は、複数の流量制御器１８－１～１８－Ｍごとにガスの量９８とガスの量９９とに個体差がある場合でも、流量制御器１８－１を介して第１のガス流路２１に１つのガスパルスあたりに供給されたガスの量を高精度に算出することができる。

基板処理システム１０は、既述の流量測定方法が実行された後に、複数のガス供給部１４－１～１４－（Ｎ＋１）のバルブ２２が閉鎖されている状態で、基板を処理することに利用される。基板処理システム１０は、複数のガスパルスの個数を調整することにより、流量制御器１８－１を介してチャンバ１２－１の処理空間に供給されるガスの量を高精度に調整することができる。基板処理システム１０は、流量制御器１８－１を介してチャンバ１２－１の処理空間に供給されるガスの量が高精度に調整されることにより、基板を適切に処理することができる。

ところで、既述の流量測定方法では、圧力センサ４７により測定された圧力を利用しているが、圧力センサ４７により測定された圧力と圧力センサ４８により測定された圧力との平均を利用してもよい。また、流量測定システム４０は、圧力センサ４７及び圧力センサ４８のうち少なくとも一方を有していればよい。すなわち、流量測定システム４０は、第３のガス流路４３内の圧力を測定する一以上の圧力センサを有していればよい。

ところで、流量測定方法のステップＳ４では、複数のガスパルスを利用して第１のガス流路２１にガスを供給しているが、１つのガスパルスを利用して第１のガス流路２１にガスを供給してもよい。流量測定方法は、１つのガスパルスを利用して第１のガス流路２１にガスが供給された場合でも、第１のガス流路２１に供給されたガスの量を高精度に算出することができる。

ところで、第１のガス流路２１と第２のガス流路４２と第３のガス流路４３とは、流量測定方法のステップＳ２で、チャンバ１２－１を真空引きするターボ分子ポンプ３４－１を用いて真空引きされているが、他の装置で真空引きされてもよい。その装置としては、流量測定システム４０に別途に設けられる排気装置が例示される。この場合も、流量測定方法は、流量制御器１８－１を介して第１のガス流路２１に供給されるガスの量を高精度に算出することができる。

今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形体で省略、置換、変更されてもよい。

１０ ：基板処理システム
１２－１～１２－Ｎ：複数のチャンバ
１４－１～１４－（Ｎ＋１）：複数のガス供給部
１８－１～１８－Ｍ：複数の流量制御器
３０－１～３０－（Ｎ＋１）：複数のバルブ
３４－１～３４－Ｎ：複数のターボ分子ポンプ
４０ ：流量測定システム
２１ ：第１のガス流路
４２ ：第２のガス流路
４３ ：第３のガス流路
４４ ：第４のガス流路
４７ ：圧力センサ
４８ ：圧力センサ
４９ ：温度センサ
５１ ：第１のバルブ
５２ ：第２のバルブ
５３ ：第３のバルブ
７１ ：主制御部

Claims (2)

1. 第１流路が処理空間から遮断された後に、流量制御器に接続される第１流路と、前記第１流路に接続される第２流路の第１圧力を測定することと、
   前記第１圧力が測定された後で、前記流量制御器を介して前記第１流路と前記第２流路とに複数のパルス状にガスを供給し、前記第１流路と前記第２流路とに充填されたガスの圧力が安定した後の圧力である第２圧力と温度とを測定することと、
   前記第１流路と前記第２流路との間が接続されていない状態で前記第２流路からガスが排気された後に、前記第２流路に充填されているガスの第３圧力を測定することと、
   前記第３圧力が測定された後に、前記第１流路と前記第２流路とが接続された状態で、前記第１流路と前記第２流路とに充填されているガスの第４圧力を測定することと、
   前記第１圧力と前記第２圧力と前記第３圧力と前記第４圧力と前記温度とに基づいて、前記流量制御器を介して前記第１流路と前記第２流路とに供給されたガスの量を算出することと、
   前記第１圧力が測定される前で、前記流量制御器を介して供給されるガスを用いて基板が処理される処理空間が前記第１流路に接続されているときに、前記処理空間から気体が排気されることにより、前記第１流路と前記第２流路とを真空引きすること
   とを備える流量測定方法。
2. 流量制御器に接続される第１流路と、
   前記第１流路に接続される第２流路と、
   前記第１流路と前記第２流路との間に設けられるバルブと、
   前記第２流路に充填される気体の圧力を測定する圧力センサと、
   前記気体の温度を測定する温度センサと、
   制御部とを備え、
   前記制御部は、
   第１流路が処理空間から遮断された後に、前記第１流路と前記第２流路の第１圧力が測定されるように、前記圧力センサを制御し、
   前記第１圧力が測定された後で、前記流量制御器を介して前記第１流路と前記第２流路とに複数のパルス状にガスが供給されるように、前記流量制御器を制御し、
   前記第１流路と前記第２流路とにガスが供給された後に、前記第１流路と前記第２流路とに充填されたガスの圧力が安定した後の圧力である第２圧力と温度とが測定されるように、前記圧力センサを制御し、
   前記第２圧力が測定された後に、前記第１流路と前記第２流路との間が閉鎖されるように前記バルブを制御し、
   前記第１流路と前記第２流路との間が閉鎖された状態で前記第２流路からガスが排気された後に、前記第２流路に充填されているガスの第３圧力が測定されるように、前記圧力センサを制御し、
   前記第３圧力が測定された後に、前記第１流路と前記第２流路との間が開放されるように前記バルブを制御し、
   前記第１流路と前記第２流路との間が開放された後に、前記第１流路と前記第２流路とに充填されているガスの第４圧力が測定されるように、前記圧力センサを制御し、
   前記第１圧力と前記第２圧力と前記第３圧力と前記第４圧力と前記温度とに基づいて前記流量制御器を介して前記第１流路と前記第２流路とに供給されたガスの量を算出し、
   前記第１圧力が測定される前で、前記流量制御器を介して供給されるガスを用いて基板が処理される処理空間が前記第１流路に接続されているときに、前記処理空間から気体が排気されることにより、前記第１流路と前記第２流路とを真空引きする
   流量測定装置。

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