KR20220146588A

KR20220146588A - 펄스샷식 유량 조정 장치, 펄스샷식 유량 조정 방법 및 프로그램

Info

Publication number: KR20220146588A
Application number: KR1020227033402A
Authority: KR
Inventors: 토시카즈 오기수
Original assignee: 씨케이디 가부시키 가이샤
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2021-03-02
Publication date: 2022-11-01
Also published as: US11829167B2; JP2021162909A; TW202142984A; TWI806010B; CN115362426A; JP7122335B2; US20230259146A1; WO2021199847A1

Abstract

제1 및 제2 차단 밸브(11, 13), 탱크(12), 압력 센서(14) 및 컨트롤러(15)를 구비하는 펄스샷식유량 조정 장치(pulse shot-type flow controller)(1)에, 프로세스를 복수 회 행하게 한다. 컨트롤러(15)는, 1회째의 프로세스에서, 체적 유량을 목표 유량으로 조정했을 때의 펄스샷에서 측정한 충전 후 압력(P1)을 최적 압력(Px)으로서 기억한다(Y1). 그리고, 2회째 이후의 프로세스에서는, 최초의 펄스 샷을 행하기 전에, 탱크(12)의 압력을 최적 압력(Px)으로 조정한 후(Y2, Y3), 최초의 펄스 샷을 행한다(Y4).

Description

펄스샷식 유량 조정 장치, 펄스샷식 유량 조정 방법 및 프로그램

본 발명은 가스의 체적 유량을 조정하기위한 펄스샷식 유량 조정 장치(Pulse shot-type flow controller), 펄스샷식 유량 조정 방법 및 프로그램에 관한 것이다.

종래, 반도체 제조 장치 등의 가스 공급 시스템에서는, 가스의 유량을 정확하게 제어하기 위해, 예를 들면, 열식 매스 플로우 컨트롤러(thermal mass flow controller)를 사용하고 있었다. 그러나, 근년, 100℃이상의 고온 가스가 제어 대상이 되는 경우가 있다. 열식 매스 플로우 컨트롤러는 이러한 고온 가스의 제어에 대응하지 못할 수 있었다.

예를 들면 특허문헌 1에는, 고온 가스의 유량을 제어할 수 있는 펄스샷식 유량 조정 장치가 개시되어 있다. 펄스샷식 유량 조정 장치는 가스원(gas 源)에 접속되는 제1 차단 밸브, 제1 차단 밸브에 접속되는 제2 차단 밸브, 제1 차단 밸브와 제2 차단 밸브 사이에 설치된 가스 충전 용적(gas 充塡容積), 가스 충전 용적의 압력을 측정하는 압력 센서 및 컨트롤러를 구비한다.

펄스샷식 유량 조정 장치의 컨트롤러는, 도5에 도시한 바와 같이, 제1 차단 밸브에 개폐 동작을 행한 후, 제2 차단 밸브에 개폐 동작을 행하게 하는 펄스샷을 반복한다. 이와 함께, 컨트롤러는 압력 센서를 이용하여, 제1 차단 밸브에 개폐 동작을 실시한 후에 가스가 충전된 가스 충전 용적의 압력(충전 후 압력) P1과, 제2 차단 밸브에 개폐 동작을 실시하게 한 후에 가스가 토출된 후의 가스 충전 용적의 압력(토출 후 압력) P2와의 차압 D1에 기초하여, 다음의 펄스샷에서 제1 차단 밸브의 개방 동작을 유지하여 가스의 충전을 행하는 충전 시간을 변경함으로써, 펄스샷의 양태를 변화시키고, 가스의 유량을 목표 유량으로 조정한다.

특허문헌 1: 일본특허 제4197648호 공보

그러나, 종래 기술에는 문제가 있었다. 즉, 종래의 펄스샷식 유량 조정 장치는, 예를 들어, 펄스샷을 반복하여 가스를 공급하는 프로세스(process)를 반복하는 경우, 가스의 사용 조건이 프로세스마다 다를 수 있었다. 한편, 종래의 펄스샷식 유량 조정 장치는 각 프로세스에서의 최초의 펄스샷의 양태를 동일하게 하여, 도6에 나타낸 바와 같이, 펄스샷에 있어서의 차압 D1에 따라 서서히 펄스샷의 양태를 변화시키고 있었다. 그 때문에, 종래의 펄스샷식 유량 조정 장치는, 프로세스를 개시하고 나서, 가스의 유량을 목표 유량으로 조정하기까지의 응답 시간이 길어지는 경우가 있었다.

본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 펄스샷을 반복하여 가스의 유량을 목표 유량으로 제어하는 펄스샷식 유량 조정 장치에 대하여, 응답성을 개선할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 양태는 다음과 같은 구성을 갖는다. (1) 가스원에 접속된 제1 차단 밸브, 상기 제1 차단 밸브에 접속된 제2 차단 밸브, 상기 제1 차단 밸브와 상기 제2 차단 밸브 사이의 가스 충전 용적, 상기 가스 충전 용적의 압력을 계측하는 압력 센서를 갖는 펄스샷식 유량 조정 장치에 있어서, 가스를 목표 유량으로 제어하는 프로세스를 복수 회 행하고, 상기 제1 차단 밸브와 상기 제2 차단 밸브와 상기 압력 센서는, 상기 펄스샷식 유량 조정 장치의 동작을 제어하는 컨트롤러에 통신 가능하게 접속되고, 상기 컨트롤러는, 각 프로세스에서, 상기 제1 차단 밸브에 개폐 동작을 행하게 한 후에, 상기 제2 차단 밸브에 개폐 동작을 행하게 하는 펄스샷을 반복함과 함께, 상기 제1 차단 밸브에 개폐 동작을 행하게 하여 상기 가스 충전 용적에 가스를 충전한 후에, 상기 압력 센서를 이용하여 계측된 충전 후 압력과, 상기 제2 차단 밸브에 개폐 동작을 행하게 하여 상기 가스 충전 용적으로부터 가스를 토출한 후에, 상기 압력 센서를 이용하여 계측된 토출 후 압력에 기초하여, 상기 가스 충전 용적으로부터 배출되는 가스의 체적 유량을 산출하는 한편, 상기 펄스샷을 반복하여 행하는 양태를 변화시킴으로써, 상기 체적 유량을 목표 유량으로 조정하는 유량 제어 처리를 실행하고, 상기 컨트롤러는, 상기 유량 제어 처리에서 상기 체적 유량을 상기 목표 유량으로 조정한 펄스샷을 행했을 때에 상기 압력 센서가 계측한 상기 충전 후 압력을, 최적 압력으로서 기억하는 최적 압력 기억 처리를 실행하고, 상기 컨트롤러는, 상기 최적 압력 기억 처리를 실행한 프로세스 이후에 행하는 프로세스에서, 최초의 펄스샷을 행하기 전에, 상기 가스 충전 용적의 압력을 상기 최적 압력 기억 처리에서 기억한 상기 최적 압력으로 제어하고 나서 상기 제 2 차단 밸브에 개폐 동작을 행하게 하는 압력 제어 처리를 실행하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 펄스샷식 유량 조정 장치는, 어느 프로세스에서 체적 유량을 목표 유량으로 조정했을 때의 충전 후 압력을 최적 압력으로서 기억한다. 그리고, 그 이후의 프로세스에서, 최초의 펄스샷을 행하기 전에, 가스 충전 용적의 압력을 최적 압력으로 제어하고나서 제2 차단 밸브에 개폐 동작을 행하게 한다. 이에 따라, 탱크가, 체적 유량을 목표 유량으로 제어한 펄스샷을 행한 후의 상태와 동일하게 된다. 그 때문에, 최초의 펄스샷에서는, 가스원의 원압(元壓) 등의 변화에 관계없이, 체적 유량을 목표 유량으로 조정했을 때와 마찬가지로 탱크에 가스를 충전할 수 있어, 체적 유량을 목표 유량으로 조정할 가능성이 있다 높다. 따라서, 상기 구성의 펄스샷식 유량 조정 장치에 의하면, 프로세스를 개시하고 나서 가스의 유량을 목표 유량으로 안정시키기까지의 응답 시간이 짧아져, 응답성을 개선할 수 있다.

(2) (1)에 기재된 펄스샷식 유량 조정 장치에 있어서, 상기 최적 압력 기억 처리는, 전원이 투입된 후, 1회째의 프로세스에서 실행되고, 상기 압력 제어 처리는, 상기 전원이 투입된 후, 2회째 이후의 프로세스에 있어서의 최초의 펄스샷 전에 실행되는 것이 바람직하다.

상기 구성의 펄스샷식 유량 조정 장치는, 전원 투입 후, 1회째의 프로세스에서 최적 압력 기억 처리를 실행함으로써, 2회째 이후의 각 프로세스에서 응답성을 개선할 수 있다.

(3) (2)에 기재된 펄스샷식 유량 조정 장치에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 압력 제어 처리 직후에 행하는 프로세스에 있어서의 상기 유량 제어 처리에서, 상기 최적 압력 기억 처리를 실행하고, 상기 최적 압력을 갱신하는 것이 바람직하다.

상기 구성의 펄스샷식 유량 조정 장치에서는, 각 프로세스에서 최적 압력을 갱신함으로써, 최적 압력이 외란을 반영한 값으로 되므로, 최초의 펄스샷에서 체적 유량을 목표 유량, 혹은, 목표 유량으로 근사하는 값으로 조정할 가능성이 보다 더욱 높아진다.

(4) (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 펄스샷식 유량 조정 장치에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 유량 제어 처리에서, 각 펄스샷에서 상기 제1 차단 밸브의 개방 동작을 지속하는 개방 동작 지속 시간을 계측하고, 상기 체적 유량을 상기 목표 유량으로 조정한 펄스샷을 행했을 때의 상기 개방 동작 지속 시간을 최적 충전 시간으로서 기억하는 최적 충전 시간 기억 처리를 실행하고, 또한, 상기 컨트롤러는, 상기 최적 충전 시간 기억 처리를 실행한 프로세스 이후에 행하는 프로세스에 있어서의 상기 유량 제어 처리에서, 상기 최초의 펄스샷을 행하는 경우, 상기 최적 충전 시간 기억 처리에서 기억한 상기 최적 충전 시간을 이용하여 상기 제1 차단 밸브에 개폐를 행하게 하는 충전 시간 제어 처리를 실행하는 것이 바람직하다.

상기 구성의 펄스샷식 유량 조정 장치는, 프로세스 전의 압력 제어에 더하여, 각 프로세스의 최초의 펄스샷에서 제1 차단 밸브를 최적 충전 시간에 따라 제어하므로, 최초의 펄스샷에서부터 체적 유량을 목표 유량 혹은 목표 유량에 근사하는 값으로 조정할 확률이 더욱 높아져, 응답성이 개선된다.

(5) (4)에 기재된 펄스샷식 유량 조정 장치에 있어서, 상기 최적 충전 시간 기억 처리를 상기 최적 압력 기억 처리로 프로세스에서 행하는 것이 바람직하다.

상기 구성의 펄스샷식 유량 조정 장치는, 최적 압력과 최적 충전 시간을 동일한 프로세스에서 기억함으로써, 최적 충전 시간을 프로세스와 다른 테스트 모드로 기억할 필요가 없어, 가스나 시간을 절약할 수 있다.

(6) (4) 또는 (5)에 기재된 펄스샷식 유량 조정 장치에 있어서, 상기 최적 충전 시간은, 전원이 투입된 후, 1회째의 프로세스에서 기억되고, 상기 전원이 투입된 후, 2회째 이후의 프로세스에서 사용되는 것이 바람직하다.

상기 구성의 펄스샷식 유량 조정 장치는, 전원 투입 후, 1회째의 프로세스에서 최적 충전 시간 기억 처리를 실행함으로써, 2회째 이후의 각 프로세스에서 응답성을 개선할 수 있다.

(7) (4) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 펄스샷식 유량 조정 장치에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 충전 시간 제어 처리를 행하는 프로세스에 있어서의 상기 유량 제어 처리에서, 상기 최적 충전 시간 기억 처리를 실행하고, 상기 최적 충전 시간을 갱신하는 것이 바람직하다.

상기 구성의 펄스샷식 유량 조정 장치에서는, 각 프로세스에서 최적 충전 시간을 갱신함으로써, 최적 충전 시간이 외란을 반영한 값으로 되므로, 최초의 펄스샷에서 체적 유량을 목표 유량, 혹은 목표 유량에 근사하는 값으로 조정할 수 있는 확률이 보다 더욱 높아진다.

본 발명의 다른 양태는, (8) 가스원에 접속된 제1 차단 밸브, 상기 제1 차단 밸브에 접속된 제2 차단 밸브, 상기 제1 차단 밸브와 상기 제2 차단 밸브 사이의 가스 충전 용적, 상기 가스 충전 용적의 압력을 계측하는 압력 센서를 가지고, 상기 제1 차단 밸브와 상기 제2 차단 밸브와 상기 압력 센서에 통신 가능하게 접속된 컨트롤러를 이용하여 동작을 제어하는 펄스샷식 유량조정장치에, 가스를 목표 유량으로 제어하는 프로세스를 복수 회 행하게 하고, 각 프로세스에서, 상기 제1 차단 밸브에 개폐 동작을 행하게 한 후에, 상기 제 2 차단 밸브에 개폐 동작을 행하게 하는 펄스샷을 반복함과 함께, 상기 제1 차단 밸브에 개폐 동작을 행하게 하여 상기 가스 충전 용적에 가스를 충전한 후에, 상기 압력 센서를 이용하여 계측된 충전 후 압력과, 상기 제2 차단 밸브에 개폐 동작을 행하게 하여 상기 가스 충전 용적으로부터 가스를 토출한 후에, 상기 압력 센서를 이용하여 계측된 토출 후 압력에 기초하여, 상기 가스 충전 용적으로부터 배출되는 가스의 체적 유량을 산출하는 한편, 상기 펄스샷을 반복하여 행하는 양태를 변화시킴으로써, 상기 체적 유량을 목표 유량으로 조정하는 유량 제어 공정을 행하게 하고, 상기 유량 제어 공정에서 상기 체적 유량을 상기 목표 유량으로 조정한 펄스샷을 행했을 때에 상기 압력 센서가 계측한 상기 충전 후 압력을, 최적 압력으로서 기억하는 최적 압력 기억 공정을 행하게 하고, 상기 최적 압력 기억 공정을 행한 프로세스 이후에 행하는 프로세스에서, 최초의 펄스샷을 행하기 전에, 상기 가스 충전 용적의 압력을 상기 최적 압력 기억 공정에서 기억한 상기 최적 압력으로 제어하는 압력 제어 공정을 행하게 하는 것을 특징으로 하는 펄스샷식 유량 조정 방법이다.

또한, 본 발명의 다른 양태는, (9) 가스원에 접속된 제1 차단 밸브, 상기 제1 차단 밸브에 접속된 제2 차단 밸브, 상기 제1 차단 밸브와 상기 제2 차단 밸브 사이의 가스 충전 용적, 상기 가스 충전 용적의 압력을 계측하는 압력 센서를 갖는 펄스샷식 유량 조정 장치의 동작을 제어하는 컨트롤러에 짜넣어지는 프로그램에 있어서, 상기 펄스샷식 유량 조정 장치가 가스를 목표 유량으로 제어하는 프로세스를 복수 회 행하는 경우, 각 프로세스에서, 상기 제1 차단 밸브에 개폐 동작을 행하게 한 후에, 상기 제2 차단 밸브에 개폐 동작을 행하게 하는 펄스샷을 반복함과 함께, 상기 제1 차단 밸브에 개폐 동작을 행하게 하여 상기 가스 충전 용적에 가스를 충전한 후에, 상기 압력 센서를 이용하여 계측된 충전 후 압력과, 상기 제2 차단 밸브에 개폐동작을 행하게 하여 상기 가스 충전 용적으로부터 가스를 토출한 후에, 상기 압력 센서를 이용하여 계측된 토출 후 압력에 기초하여, 상기 가스 충전 용적으로부터 배출되는 가스의 체적 유량을 산출하는 한편, 상기 펄스샷을 반복하여 행하는 양태를 변화시킴으로써, 상기 체적 유량을 목표 유량으로 조정하는 유량 제어 처리를 실행하게 하고, 상기 컨트롤러에, 상기 유량 제어 처리에서 상기 체적 유량을 상기 목표 유량으로 조정한 펄스샷을 행했을 때에 상기 압력 센서가 계측한 상기 충전 후 압력을, 최적 압력으로서 기억하는 최적 압력 기억 처리를 실행시키고, 또한, 상기 컨트롤러에, 상기 최적 압력 기억 처리를 실행한 프로세스 이후에 행하는 프로세스에서, 최초의 펄스샷을 행하기 전에, 상기 가스 충전 용적의 압력을 상기 최적 압력 기억 처리에서 기억한 상기 최적 압력으로 제어하는 압력 제어 처리를 실행시키는 것을 특징으로 하는 프로그램이다.

따라서, 본 발명에 의하면, 펄스샷을 반복하여 가스의 유량을 목표 유량으로 제어하는 펄스샷식 유량 조정 장치에 대해서, 응답성을 개선할 수 있는 기술을 실현할 수 있다.

[도1] 본 발명의 실시 형태에 관계되는 펄스샷식 유량 조정 장치의 개략 구성도이다.
[도2] 펄스샷을 설명하는 도면이다.
[도3] 유량 변동 및 압력 변동을 설명하는 개념도이다.
[도4] 유량 제어 처리의 수순을 설명하는 플로우차트이다.
[도5] 종래의 펄스샷식 유량 조정 장치의 시퀀스도이다.
[도6] 종래의 펄스샷식 유량 조정 장치의 유량 제어 예를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명에 관계되는 펄스샷식 유량 조정 장치, 펄스샷식 유량 조정 방법 및 프로그램의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.

<펄스샷 제어 장치의 개략 구성>

도1에 도시한 바와 같이, 본 형태에서는, 챔버(230)에 공급하는 가스의 유량을 제어하는 펄스샷식 유량 조정 장치(이하 「유량 조정 장치」라고 약칭함)에, 본 발명을 적용하고 있다.

챔버(230)는, 예를 들어 진공 펌프(240)에 의해 진공 분위기로 되어, 원자층 퇴적법(Atomic Layer Deposition, 이하 「ALD」라고 약기함)을 이용하여 웨이퍼에 소정의 막을 성막한다. ALD에서는, (a) 원료 가스의 투입, (b) 불활성 가스에 의한 퍼지(purge), (c) 반응 가스의 투입, (d) 불활성 가스에 의한 퍼지를 행하는 사이클을 반복함으로써, 웨이퍼에 성막하는 막의 막 두께를 0.1㎛ 단위로 조정할 수 있다.

ALD에서는 종류가 다른 가스가 섞이면 굳어지는 경우가 있다. 그 때문에, 원료 가스의 가스원(211)에 접속하는 배관(200)과, 반응 가스의 가스원(311)에 접속하는 배관(300)과, 불활성 가스의 가스원(411)에 접속하는 배관(400)이, 별도로 챔버(230)에 접속되어 있다.

또한, 원료 가스는, 예를 들면 TMA(트리메틸알루미늄)이다. 반응 가스는, 예를 들면 H₂O(수증기)이다. 불활성 가스는, 예를 들면 N₂ 가스이다. TMA는, 상온에서는 고형의 재료이며, 챔버(230)에 공급되는 경우에 기화되어 120℃이상의 고온 가스가 된다.

ALD를 이용하여 성막하는 경우, 각종 가스는 공급 시간에 의해 공급량을 관리할 수 있다. 또한, ALD에서는, 상술한 (a)~(d)를 행하는 사이클을, 예를 들면, 웨이퍼 1매당 수백 회 반복한다. 이 경우, 예를 들어, (a) (c)에서 TMA 및 H₂O를 챔버(230)에 공급하는 공급 시간은 각각 수십 msec이고, (b) (d)에서 N₂ 가스를 챔버(230)에 공급하는 공급 시간(퍼지 시간)은 각각 수 sec 내지 수십 sec이다. 따라서, 챔버(230)에 공급하는 가스는, 고정밀도, 고빈도, 고속으로 제어할 필요가 있다. 따라서, 배관(200, 300, 400)에는 제1 차단 밸브(11)와 제2 차단 밸브(13)를 교대로 개폐하여 유량을 제어하는 유량 조정 장치(1A, 1B, 1C)가 배설되어 있다.

유량 조정 장치(1)의 구성을 도1을 참조하여 구체적으로 설명한다. 유량 조정 장치(1A~1C)는 마찬가지로 구성되어 있으므로, 이하의 설명에서는 배관(200)에 배설된 유량 조정 장치(1A)에 대하여 설명한다. 또, 특별히 구별할 필요가 없는 경우, 「유량 조정 장치(1)」라고 총칭한다.

유량 조정 장치(1)는 제1 차단 밸브(11), 탱크(12), 제2 차단 밸브(13) 및 압력 센서(14)를 구비한다. 제1 차단 밸브(11)는 탱크(12)의 상류 측에 배설되고, 가압된 가스원(211)에 접속되어 있다. 제2 차단 밸브(13)는 탱크(12)의 하류 측에 배설되고, 진공 분위기로 된 챔버(230)에 접속되어 있다. 탱크(12)는, 제1 차단 밸브(11)와 제2 차단 밸브(13)가 폐쇄됨으로써 밀폐 공간이 된다. 본 형태의 탱크(12)는, 예를 들면 5~1000cc의 용적을 갖는다. 탱크(12)는 「가스 충전 용적」의 일례이다. 또한, 탱크(12) 대신에, 배관에 의해 가스 충전 용적을 구성해도 된다. 압력 센서(14)는 고온용 진공 압력계이다. 필터(16)는, 제1 차단 밸브(11)의 상류 측에 배설되어, 유량 조정 장치(1)에 유입하는 가스로부터 이물을 제거한다.

제1 차단 밸브(11)와 제2 차단 밸브(13)는 에어 오퍼레이트식의(air-operated) 개폐 밸브(開閉弁)이다. 그리고, 제1 차단 밸브(11)와 제2 차단 밸브(13)는 120℃이상의 고온가스에서도 제어가능한 밸브이다. 또, 제1 차단 밸브(11) 및 제2 차단 밸브(13)에는, 예를 들면 수 msec 주기로 개폐 동작을 할 수 있는 고속 밸브가 사용된다. 또한, 배관에 사용되는 밸브의 구경은, 일반적으로 배관 지름의 1/4 인치이다. 그러나, 제1 차단 밸브(11) 및 제2 차단 밸브(13)는, 예를 들면 구경이 배관 지름의 8분의 3인치인 것이 선정되어, Cv값이 크게 되어 있다. 제1 차단 밸브(11)와 제2 차단 밸브(13)의 Cv값은, 예를 들면 0.6이다. 이와 같이, Cv값이 크고, 고속 또한 고빈도로 동작할 수 있는 제1 차단 밸브(11)와 제2 차단 밸브(13)를, 탱크(12)의 상류 측과 하류 측에 배치함으로써, 유량 조정 장치(1)는, 제1 차단 밸브(11) 및 제2 차단 밸브(13)의 개폐 동작에 수반하는 맥동이 억제된다. 또, 유량 조정 장치(1)는, 오리피스부(orifice部)를 갖는 열식 매스 플로우 컨트롤러보다 가스가 흐르기 쉽고, 가스를 챔버(230)에 신속하게 공급할 수 있게 된다.

유량 조정 장치(1)는, 프로세스 중, 제1 차단 밸브(11)에 개폐 동작을 행한 후, 제2 차단 밸브(13)에 개폐 동작을 행하게 하는 펄스샷을 고속으로 반복하면서, 가스를 목표 유량으로 제어한다. 본 명세서에서, "목표 유량"은 단위 시간당 제2 차단 밸브(13)로부터 배출되는 가스의 체적 유량으로 정의된다. 그 때문에, 유량 조정 장치(1)는 챔버(230)의 근방에 배설되어 있다. 예를 들어, 제2 차단 밸브(13)와 챔버(230)는 직접 혹은 2m 이하의 배관을 통해 접속되어 있다. 또한, 제1 차단 밸브(11) 및 제2 차단 밸브(13)는 에어 오퍼레이트식의 개폐 밸브에 한정되지 않고, 예를 들면 전자식 개폐 밸브여도 된다.

본 형태의 유량 조정 장치(1)는 컨트롤러 (15)에 의해 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤러(15)는 제1 차단 밸브(11), 제2 차단 밸브(13) 및 압력 센서(14)에 통신 가능하게 접속되어 있다. 컨트롤러(15)는 「컨트롤러」의 일례이다.

컨트롤러(15)는 주지의 마이크로 컴퓨터이며, CPU(21)와 메모리(22)를 포함한다. 메모리(22)는 비휘발성 메모리 및 휘발성 메모리를 포함한다. 메모리(22)는 각종 프로그램이나 데이터를 기억하고 있다. CPU(21)는, 메모리(22)에 데이터를 일시적으로 기억시키면서, 메모리(22)에 기억되어 있는 프로그램을 실행하고, 각종 처리를 실행한다.

예를 들면, 메모리(22)에는, 유량 조정 장치(1)의 동작을 제어하기 위한 제어 프로그램(31)이 기억되어 있다. 제어 프로그램(31)은 어떤 프로세스에서 최적 압력을 취득하고, 다음 프로세스를 행하기 전에 탱크(12)의 압력을 최적 압력으로 제어하고 나서, 다음 프로세스를 행하는 유량 제어 처리를 실행한다. 유량 제어 처리에 대해서는 후술한다. 또한, 제어 프로그램(31)은 「프로그램」의 일례이다.

또, 메모리(22)의 비 휘발성 메모리에는, 제어 프로그램(31)에 사용되는 데이터가 기억되어 있다. 예를 들어, 메모리(22)는, 체적 유량을 목표 유량으로 조정하기에 최적인 압력을 나타내는 최적 압력을 기억하고 있다. 또, 예를 들면, 메모리(22)는, 체적 유량을 목표 유량으로 조정하기에 최적인 충전 시간을 나타내는 최적 충전 시간을 기억하고 있다. 최적 압력 및 최적 충전 시간은, 제어 프로그램(31)의 인스톨(install) 시에 초기값이 기억되어 있어도 좋고, 블랭크(blank)이어도 좋다. 또, 최적 압력과 최적 충전 시간은, 유량 조정 장치(1)의 전원 투입 또는 전원 차단된 경우에 블랭크로 되어도 좋다. 최적 압력 및 최적 충전 시간은 프로세스 실행 시 수시로 갱신된다.

컨트롤러(15)는, 더욱이, 시간을 측정하는 계시부(23)와, 외부와의 통신을 제어하는 통신 인터페이스(24) (이하, 「통신 IF(24)」라고 약칭함)를 포함한다. 컨트롤러(15)는 통신 IF(24)를 통해 반도체 제조 장치의 동작을 제어하는 상위 컨트롤러(500)에 통신 가능하게 접속되어 있다. 컨트롤러(15)는 상위 컨트롤러(500)에 유선으로 접속되어도 좋고, 무선 통신 가능하게 접속되어도 좋다.

이러한 유량 조정 장치(1)에서는, 필터(16)와 제1 차단 밸브(11)와 제2 차단 밸브(13)와 압력 센서(14)와 컨트롤러(15)가 서로 접속된 상태로 도시하지 않은 케이스에 내설됨으로써, 유닛 화할 수도 있다. 이 경우, 유량 조정 장치(1)는 취급하기 쉽고, 통신 IF(24)를 상위 컨트롤러(500)에 접속하는 것 이외의 배선 작업을 행할 필요가 없다.

그러나, 컨트롤러(15)는, 예를 들면 상위 컨트롤러(500) 등의 외부 컨트롤러에 짜넣어져, 도시하지 않은 케이스의 외부에 있어도 된다. 또, 예를 들면 제어 프로그램(31)을 상위 컨트롤러(500)에 짜넣음으로써, 상위 컨트롤러(500)에 컨트롤러(15)의 기능을 갖게 하고, 상위 컨트롤러(500)를 「유량 조정 장치의 동작을 제어하는 컨트롤러」로 해도 된다.

<펄스샷에 대해서>

이어서, 유량 조정 장치(1)가 행하는 펄스샷에 대하여 설명한다. 도2는 펄스샷을 설명하는 도면이다. 유량 조정 장치(1)는, 제1 차단 밸브(11)에 개방 동작을 행하게 하고 나서, 다음에 제1 차단 밸브(11)에 개방 동작을 행하게 할 때까지를 펄스샷의 1 사이클로 하여, 펄스샷을 반복한다. 예를 들면, ALD에 사용하여 웨이퍼에 성막하는 경우, 1매의 웨이퍼에 대해서 상술한 (a)~(d)의 사이클을 수백회 반복한다. 이 경우, 예를 들면, (a)의 프로세스에서는, 1회당, TMA를 챔버(230)에 수십 msec 공급한다.

각 펄스샷에서는, 제2 차단 밸브(13)가 폐쇄 동작을 하고 있는 상태에서, 제1 차단 밸브(11)가 개방 동작을 행하고, 가스원(211)로부터 공급되는 가스가 탱크(12)에 충전된다. 제1 차단 밸브(11)가 폐쇄 동작을 행하면, 탱크(12)는 가스의 출입을 제한할 수 있는 밀폐 공간이 된다. 그 후, 제2 차단 밸브(13)가 개폐 동작을 행하면, 탱크(12)에 충전된 가스가 제2 차단 밸브(13)로부터 토출되어, 챔버(230)에 공급된다. 탱크(12)에는 제1 차단 밸브(11)만으로부터 가스가 공급된다. 따라서, 유량 조정 장치(1)는, 제2 차단 밸브(13)의 개방 동작을 유지하는 토출 시간 t3가 일정한 경우, 제1 차단 밸브(11)의 개방 동작을 유지하는 충전 시간 t1을 변화시킴으로써, 제2 차단 밸브(13)로부터 토출되는 가스의 체적 유량을 변화시키는 것이 가능하다.

유량 조정 장치(1)는, 가스가 충전된 후의 탱크(12)의 압력을 나타내는 충전 후 압력 P1과, 가스가 토출된 후의 탱크(12)의 압력을 나타내는 토출 후 압력 P2의 차압에 기초하여, 충전 시간 t1이 펄스샷마다 조정된다.

즉, 유량 조정 장치(1)는, 제1 차단 밸브(11)에 폐쇄 동작을 행하게 한 후, 제2 차단 밸브(13)에 개방 동작을 행하게 하기 전에, 탱크(12)의 압력을 압력 센서(14)를 이용하여 계측하고, 충전 후 압력 P1을 취득한다. 제1 차단 밸브(11)는, 폐쇄 동작을 행하는 경우, 응답 지연이 생기는 경우가 있다. 또, 탱크(12)에서는, 제1 차단 밸브(11)에 폐쇄 동작을 행하게 한 직후의 압력이, 단열 압축에 의해 불안정하다. 그래서, 유량 조정 장치(1)는, 제1 차단 밸브(11)에 폐쇄 동작을 행하게 하고 나서 제1 제정(制定) 시간 t2가 경과했을 때에, 충전 후 압력 P1을 취득한다.

또, 유량 조정 장치(1)는, 제2 차단 밸브(13)에 폐쇄 동작을 행하게 한 후, 제1 차단 밸브(11)에 개방 동작을 행하게 하기 전에, 탱크(12)의 압력을 압력 센서(14)를 이용하여 계측하고, 토출 후 압력 P2를 취득한다. 제2 차단 밸브(13)는 폐쇄 동작을 행하는 경우, 응답 지연이 생기는 경우가 있다. 또, 탱크(12)에서는, 제2 차단 밸브(13)에 폐쇄 동작을 행하게 한 직후의 압력이, 단열 팽창에 의해 불안정하다. 그래서, 유량 조정 장치(1)는, 제2 차단 밸브(13)에 폐쇄 동작을 행하게 하고 나서 제2 제정 시간 t4가 경과했을 때에, 토출 후 압력 P2을 취득한다.

유량 조정 장치(1)는, 이와 같이 하여 취득한 충전 후 압력 P1과 토출 후 압력 P2의 차압에 기초하여, 유량 조정 장치(1)는 현재의 가스의 체적 유량을 산출한다. 그리고, 유량 조정 장치(1)는, 상위 컨트롤러(500)로부터 지시된 가스의 목표 유량과 산출한 현재의 가스의 체적 유량의 차분에 따라, 다음의 펄스샷에서 사용하는 충전 시간 t1을 조정하고, 펄스샷의 양태를 변화시킨다.

유량 조정 장치(1)는, 예를 들면 체적 유량이 목표 유량보다 적으면, 다음의 펄스샷의 충전 시간 t1을 길게 한다. 이에 의해, 다음의 펄스샷 시에 탱크(12)에 충전되는 가스가 증가하고, 체적 유량이 많아진다. 한편, 유량 조정 장치(1)는, 체적 유량이 목표 유량보다 많으면, 다음의 펄스샷의 충전 시간 t1을 짧게 한다. 이에 의해, 다음의 펄스샷 시에 탱크(12)에 충전되는 가스가 감소하고, 체적 유량이 적어진다. 더욱이, 체적 유량이 목표 유량과 일치하면, 다음의 펄스샷의 충전 시간 t1을 금회의 펄스샷과 동일하게 한다. 이에 따라, 다음의 펄스샷 시에 탱크(12)에 충전되는 가스가 금회의 펄스샷과 동일하게 되어, 체적 유량이 유지된다.

펄스샷을 행하는 경우에, 가스의 충전을 개시할 때의 탱크(12)의 압력이 변동하는 경우가있다. 충전 시간 t1이 동일한 경우, 가스의 충전을 개시할 때의 압력에 의해, 충전 후 압력 P1에 편차가 생겨, 체적 유량을 목표 유량으로 조정하기까지 시간이 걸린다.

그래서, 본 형태에서는, 예를 들어 도3에 도시하는 바와 같이, 어느 프로세스에서 가스의 체적 유량을 목표 유량으로 조정했을 때의 충전 후 압력 P1을 최적 압력 Px로서 메모리(22)에 기억하고(Y1부 참조), 그 프로세스 이후에 행하는 프로세스에서 최초의 펄스샷을 행하기 전에, 탱크(12)의 압력을 최적 압력으로 제어하고 나서(Y2부 참조), 가스를 토출한다(Y3부 참조). 이에 의해, 최초의 펄스샷에서는, 가스의 충전을 개시할 때의 탱크(12)의 압력이, 체적 유량을 목표 유량으로 조정한 펄스샷을 행하는 경우와 동일하게 될 수 있다. 그 때문에, 각 프로세스에서는, 프로세스 개시 시점으로부터 가스의 체적 유량을 단계적으로 증가시켜 목표 유량으로 조정하지 않아도, 최초의 펄스샷에서부터 체적 유량을 목표 유량으로 조정하는데 필요한 가스를 탱크(12)에 단번에 충전하여 탱크(12)의 압력을 조정할 수 있다(Y4부). 따라서, 각 프로세스에서는, 최초의 펄스샷에서부터 가스를 목표 유량으로 제어하여 챔버(230)에 공급할 수 있어, 응답성이 개선된다(Y5부 참조).

<펄스샷 제어 장치의 동작 설명: 제어 처리>

이어서, 유량 조정 장치(1)에 의한 유량 제어의 수순에 대하여 구체적으로 설명한다. 도4는 유량 제어 처리의 수순을 나타내는 플로우차트이다. 유량 조정 장치(1)는, 전원이 투입된 것을 계기로, CPU(21)가 제어 프로그램(31)을 기동하고, 도4에 나타내는 유량 제어 처리를 실행한다.

CPU(21)는, 우선, 유량 제어 개시 지시를 수신했는지의 여부를 판단한다(S101). 예를 들어, 상위 컨트롤러(500)는 유량 조정 장치(1A)에 유량 제어 개시 지시를 송신하고, TMA를 챔버(230)에 공급하는 프로세스를 개시한다. 상위 컨트롤러(500)는, 1매의 웨이퍼의 1층분의 성막이 완료되면, 유량 조정 장치(1A)에 유량 제어 종료 지시를 송신하고, 프로세스를 종료시킨다. 또한, 유량 조정 장치(1)가 조작부를 갖는 경우, CPU(21)는 조작부를 통해 유량 제어 개시 지시나 유량 제어 종료 지시를 수신할 수 있다.

유량 조정 장치(1)의 CPU(21)는, 예를 들면, 통신 IF(24)를 이용하여, 상위 컨트롤러(500)로부터 송신된 유량 제어 개시 지시를 수신하지 않는 경우, 유량 제어 개시 지시를 접수하고 있지 않다고 판단한다(S101: NO). 이 경우, CPU(21)는 프로세스를 개시하지 않고 그대로 대기한다.

한편, CPU(21)는, 예를 들면, 통신 IF(24)를 이용하여, 상위 컨트롤러(500)로부터 송신된 유량 제어 개시 지시를 수신한 경우, 유량 제어 개시 지시를 접수했다고 판단한다(S101: YES). 이 경우, CPU(21)는, 전원 투입 후, 1회째의 프로세스인지의 여부를 판단한다(S103). CPU(21)는 전원이 투입되고 나서 단절되기까지의 사이에 실행된 프로세스의 횟수(이하, 「프로세스 실행 횟수」라고 함)를 카운트하는 기능을 갖는다. CPU(21)는, 전원 투입시 또는 전원 단절시에 프로세스 실행 횟수를 리셋하고, 유량 제어 개시 지시를 접수할 때마다 프로세스 실행 횟수를 카운트한다. CPU(21)는, 프로세스 실행 횟수가 「1」인 경우, 전원 투입 후, 최초의 프로세스라고 판단한다(S103: YES).

최초의 프로세스라고 판단한 CPU(21)는, 탱크(12)에 가스를 충전한다(S105). 즉, 제1 차단 밸브(11)와 제2 차단 밸브(13)는, 유량 제어 개시 지시를 접수했을 때, 닫혀 있다. 그래서, CPU(21)는 제1 차단 밸브(11)가 개방 동작을 행하게 한다. CPU(21)는 계시부(23)를 이용하여 제1 차단 밸브(11)의 개방 동작을 유지하는 시간 (이하, 「제1 개방 동작 유지 시간」이라고 함)을 계측한다. CPU(21)는, 제1 개방 동작 유지 시간이 충전 시간 t1이 될 때까지, 제1 차단 밸브(11)의 개방 동작을 유지한다. 1회째의 프로세스에서의 최초의 펄스샷의 충전 시간 t1에는, 예를 들면, 메모리(22)에 기억되어 있는 최적 충전 시간 tx가 대입된다. 또한, 이 충전 시간 t1은, 제어 프로그램(31)에 미리 등록된 고정 값이나, 목표 유량에 따라 자동적으로 설정되는 변동 값이어도 된다. 또, 충전 시간 t1은, 상위 컨트롤러(500)로부터 수신한 시간, 또는 유량 조정 장치(1)가 조작부를 갖는 경우에는 조작부를 통해 입력된 시간과 같은 가변 값일 수 있다. CPU(21)는, 계시부(23)를 이용하여 충전 시간 t1이 경과한 것을 검지하면, 제1 차단 밸브(11)에 폐쇄 동작을 행하게 한다. 가스의 충전 종료와 동시에, CPU(21)는 계시부(23)를 리셋한다.

가스의 충전을 완료한 CPU(21)는 탱크(12)의 압력이 안정되었는지의 여부를 판단한다(S107). 즉, CPU(21)는 제1 제정 시간 t2가 경과했는지의 여부를 판단한다. 본 형태에서는, 토출 시간 t3와 제2 제정 시간 t4를 일정하게 하고 있다. 또, 펄스샷의 주기를 일정하게 하고 있다. 따라서, 충전 시간 t1이 결정됨으로써, 제1 제정 시간 t2가 자동적으로 결정된다. CPU(21)는 제1 차단 밸브(11)에 폐쇄 동작을 행하게 한 후, 계시부(23)를 이용하여 시간을 계측하기 시작한다. CPU(21)는, 계시부(23)를 이용하여 계측하는 시간이 제1 제정 시간 t2에 도달하지 않은 경우, 탱크(12)의 압력이 안정되어 있지 않다고 판단하고(S107: NO), 대기한다.

한편, CPU(21)는, 계시부(23)를 이용하여 계측하는 시간이 제1 제정 시간 t2에 도달하면, 탱크(12)의 압력이 안정되었다고 판단한다(S107: YES). 그러면, CPU(21)는 충전 후 압력 P1을 취득한다(S109). 즉, CPU(21)는 압력 센서(14)를 이용하여 제1 제정 시간 t2가 경과했을 때의 탱크(12)의 압력을 계측하고, 계측한 압력을 충전 후 압력 P1으로서 메모리(22)에 일시적으로 기억한다.

충전 후 압력 P1을 취득한 CPU(21)는, 제2 차단 밸브(13)로부터 가스를 토출한다(S111). 즉, CPU(21)는, 충전 후 압력 P1을 취득하면 바로, 제2 차단 밸브(13)에 개방 동작을 행하게 한다. 그리고, CPU(21)는, 토출 시간 t3 동안, 제2 차단 밸브(13)에 개방 동작을 유지시킨다. 챔버(230)는, 진공 펌프(240)에 의해 진공 분위기가 되어, 탱크(12)보다 저압이다. 따라서, 탱크(12)에 충전된 가스는 제2 차단 밸브(13)의 개방 동작과 동시에 탱크(12)로부터 챔버(230) 측으로 배출된다. 토출 시간 t3는 상술한 바와 같이 미리 정해져 있다. CPU(21)는, 계시부(23)를 이용하여, 제2 차단 밸브(13)의 개방 동작을 유지하는 시간인 제2 개방 동작 유지 시간을 계측한다. CPU(21)는 제2 개방 동작 유지 시간이 토출 시간 t3로 될 때까지, 제2 차단 밸브(13)의 개방 동작을 유지한다. CPU(21)는, 토출 시간 t3가 경과하면, 제2 차단 밸브(13)에 폐쇄 동작을 행하게 하여, 가스의 토출을 종료한다. 가스의 토출 종료와 동시에, CPU(21)는 계시부(23)를 리셋한다.

가스의 토출을 종료한 CPU(21)는 탱크(12)의 압력이 안정되었는지의 여부를 판단한다(S113). 요컨대, CPU(21)는 제2 제정 시간 t4가 경과했는지의 여부를 판단한다. CPU(21)는 제2 차단 밸브(13)를 폐쇄한 후, 계시부(23)를 이용하여 시간을 계측하기 시작한다. CPU(21)는, 계시부(23)를 이용하여 계측하는 시간이 제2 제정 시간 t4에 도달하지 않은 경우, 압력이 안정되어 있지 않다고 판단하고, 대기한다(S113: NO).

한편, CPU(21)는, 계시부(23)를 이용하여 계측하는 시간이 제2 제정 시간 t4에 도달하면, 압력이 안정되었다고 판단한다(S113: YES). 그 후, CPU(21)는 토출 후 압력 P2를 취득한다 (S115). 즉, CPU(21)는 압력 센서(14)를 이용하여 제2 제정 시간 t4가 경과했을 때의 탱크(12)의 압력을 계측하고, 계측한 압력을 토출 후 압력 P2로서 메모리(22)에 일시적으로 기억한다.

그 다음, CPU(21)는 당해 펄스샷에 의해 제2 차단 밸브(13)로부터 배출되는 가스의 체적 유량 QA를 산출한다(S523). 예를 들면, 유량 조정 장치(1)는, 하기 수식 1을 이용하여, 현재의, 단위 시간당의, 제2 차단 밸브(13)로부터 토출되는 가스의 체적 유량 QA를 구한다.

[수식1]

체적 유량 = 토출량 × 펄스샷 횟수

펄스샷의 횟수는 프로세스의 시간과 펄스샷의 주기에 따라 결정된다. 토출량은, 하기 수식 2에 의해 구해진다. Δ는 차압이다. P는 대기압(101.3kPa)이다. V는 탱크(12)의 용적(cc)이다. T는 유체 온도(℃이다. T는 챔버(230)에 공급되는 가스의 온도이다.

[수식2]

토출량 = ΔP/P×V×273/(273+T)

ΔP: 차압=(P2-P3) [kPa]

P: 대기압=101.3 [kPa]

V: Tank 용적 [cc]

T: 유체 온도 [℃]

유량 조정 장치(1)에서, P, V는 기정 값이다. 또, 예를 들면 T를 20℃로 한 경우, 토출량을 20℃환산으로 구하는 것으로 한다. 차압 Δ는, S109에서 취득한 충전 후 압력 P1과, S115에서 취득한 토출 후 압력 P2의 차이다. 따라서, 토출량은, 충전 후 압력 P1과 토출 후 압력 P2의 차압 Δ에 따라 변동한다.

CPU(21)는 S109, S115에서 메모리(22)에 일시적으로 기억된 충전 후 압력 P1과 토출 후 압력 P2를, 상기 수식 2에 대입하여 토출량을 구한다. CPU(21)는 수식 1의 펄스샷의 횟수에 당해 프로세스에서의 펄스샷의 횟수를 대입하고, 수식 2에서 구한 토출량에 곱하여 체적 유량 QA를 산출한다.

그 다음, CPU(21)는 산출된 체적 유량 QA와 목표 유량 Q의 편차를 산출한다(S119). 상위 컨트롤러(500)는, 예를 들면, 유량 조정 장치(1)에 송신하는 유량 제어 개시 지시에, 실행 대상이 되는 프로세스의 목표 유량 Q를 붙이고 있다. CPU(21)는 유량 제어 개시 지시에 붙여진 목표 유량 Q와 S117에서 산출된 체적 유량 QA를 비교하여, 체적 유량 QA와 목표 유량 Q의 편차를 산출한다.

그 후, CPU(21)는 PID 연산에 의해 다음의 충전 시간 t1new를 산출한다(S121). 즉, CPU(21)는 하기 수식 3에서 다음의 충전 시간 t1new를 산출한다. Kp는 비례 승수이다. Ki는 적분 승수이다. Kd는 미분 승수이다. e(t)는 금회의 편차이다. e(t-1)은 전회의 편차이다.

[수식3]

Kp: 비례 승수

Ki: 적분 승수

Kd: 미분 승수

e(t): 금회의 편차

e(t-1): 전회의 편차

탱크(12)는, 제1 차단 밸브(11)의 개폐 동작에 의해, 탱크(12)에 가스를 충전하는 충전량이 조정된다. 그 때문에, 토출 시간 t3와 제2 제정 시간 t4를 일정하게 한 경우, 충전 시간 t1을 변화시킴으로써, 제2 차단 밸브(13)로부터 배출하는 가스의 체적 유량 QA를 조정할 수 있다. 따라서, 다음의 충전 시간 t1new를 산출함으로써, 다음의 펄스샷의 양태가 현재의 펄스샷의 양태와 바뀌어, 체적 유량 QA를 목표 유량 Q에 가깝게 할 수 있게 된다.

S121에서 다음의 충전 시간 t1new를 산출한 CPU(21)는, S117에서 산출된 체적 유량 QA와 당해 프로세스의 목표 유량 Q가 동일한지의 여부를 판단한다(S123). CPU(21)는, 동일하지 않다고 판단하는 경우(S123: NO), 유량 제어 종료 지시를 접수했는지의 여부를 판단한다(S129). CPU(21)는, 통신 IF(24)를 이용하여, 상위 컨트롤러(500)로부터 송신된 유량 제어 종료 지시를 수신하지 않는 경우, 유량 제어 종료 지시를 접수하고 있지 않다고 판단한다(S129: NO). 이 경우, CPU(21)는 충전 시간 t1에 S121에서 산출된 다음의 충전 시간 t1new를 대입함으로써 충전 시간 t1을 변경한다(S131). 그 후, CPU(21)는, S105의 처리로 되돌아가, 다음의 펄스샷을 행한다.

CPU(21)는, S105~S131의 처리를 반복함으로써, 체적 유량 QA와 목표 유량 Q를 동일하게 하면(S123: YES), 최적 압력 Px를 메모리(22)에 기억한다(S125). 즉, CPU(21)는, 체적 유량 QA를 목표 유량 Q로 조정했을 때의 펄스샷에서 측정한 충전 후 압력 P1을, 최적 압력 Px로서 메모리(22)에 기억한다. 요컨대, 당해 펄스샷에서 측정된 충전 후 압력 P1을 최적 압력 Px로서 기억한다. 이 경우, 예를 들면 이미 메모리(22)에 최적 압력 Px가 기억되어 있는 경우에는, CPU(21)는, 충전 후 압력 P1을 기존의 최적 압력 Px에 덮어쓴다. 또, 예를 들면, 전원 투입시에 메모리(22)의 최적 압력 Px가 블랭크로 되는 경우에는, 충전 후 압력 P1을 최적 압력 Px로서 신규로 기억한다.

그 다음, CPU(21)는 최적 충전 시간 tx를 메모리(22)에 기억한다(S127). 즉, CPU(21)는, 체적 유량 QA를 목표 유량 Q로 조정했을 때의 펄스샷에서 사용한 충전 시간 t1을, 최적 충전 시간tx로서 메모리(22)에 기억한다. 요컨대, 당해 펄스샷에서 사용된 충전 시간 t1을 최적 충전 시간 tx로서 기억한다. 이 경우에, 예를 들면, 이미 메모리(22)에 최적 충전 시간 tx가 기억되어 있는 경우에는, CPU(21)는 충전 시간 t1을 기존의 최적 충전 시간 tx에 덮어쓴다. 또, 예를 들면, 전원 투입시에 메모리(22)의 최적 충전 시간 tx가 블랭크로 되는 경우에는, 충전 시간 t1을 최적 충전 시간 tx로서 신규로 기억한다. 또한, S125, S127의 처리는 역순이어도 된다.

그 후, CPU(21)는, 유량 제어 종료 지시를 접수했는지의 여부를 판단한다(S129). CPU(21)는, 통신 IF(24)를 이용하여, 상위 컨트롤러(500)로부터 송신된 유량 제어 종료 지시를 수신한 경우, 유량 제어 종료 지시를 접수했다고 판단하고(S129: YES), S101의 처리로 되돌아간다. 요컨대, 다음의 유량 제어 개시 지시를 접수하여, 차회의 처리를 개시할 때까지 대기한다.

CPU(21)는, 최초의 프로세스를 실행한 후, 유량 제어 개시 지시를 접수했다고 판단한 경우(S101: YES), 프로세스 실행 횟수에는 2 이상의 자연수가 설정되어 있다. 이 경우, CPU(21)는, 전원 투입 후, 1회째의 프로세스가 아니라고 판단하고(S103: NO), 탱크(12)의 압력이 최적 압력 Px보다 낮은지 여부를 판단한다(S135). 즉, CPU(21)는, 압력 센서(14)가 계측하는 압력을 취득하고, 메모리(22)에 기억되어 있는 최적 압력 Px와 비교한다.

CPU(21)는, 탱크(12)의 압력이 최적 압력 Px보다 낮다고 판단하는 경우(S135: YES), 폐쇄 동작하고 있는 제1 차단 밸브(11) 및 제2 차단 밸브(13) 중, 제1 차단 밸브(11)에 개방 동작을 행하게 한다(S137). 이에 따라, 가스원(211)으로부터 공급되는 가스가 탱크(12)에 충전되기 시작한다.

제1 차단 밸브(11)에 개방 동작을 하게 한 CPU(21)는, S135의 처리로 되돌아 간다. CPU(21)는, 탱크(12)의 압력이 최적 압력 Px보다 낮은 동안, 제1 차단 밸브(11)의 개방 동작을 유지한다(S135: YES, S137). 이에 따라, 탱크(12)에 가스가 계속 충전되어, 탱크(12)의 압력이 상승한다.

CPU(21)는, 압력이 최적 압력 Px 이상이 되고, 탱크(12)의 압력이 목표 압력 Px보다 낮지 않다고 판단하는 경우(S135: NO), 제1 차단 밸브(11)에 폐쇄 동작을 행하게 한다(S139). 이에 따라, 탱크(12)는 가스의 출입이 없는 밀폐 공간이 되고, 가스원(211)의 원압 등에 관계없이 탱크(12)의 압력이 최적 압력 Px로 조정된다.

그 후, CPU(21)는 S147~S161의 처리를 상술한 S107~S121의 처리를 마찬가지로 행하여, 탱크(12)에 충전된 가스를 제2 차단 밸브(13)로부터 토출한다. 이것에 의해, 탱크(12)는, 최초의 펄스샷을 실시하기 전에, 체적 유량 QA를 목표 유량 Q로 조정한 펄스샷을 행한 후와 동일한 압력으로 된다.

CPU(21)는 S163~S169의 처리를 S123~S129와 마찬가지로 행하여, S141의 처리로 진행한다. 또한, 압력 제어 시에는 S163~S129의 처리를 행하지 않고, S161의 처리 후, S141의 처리로 진행해도 좋다.

탱크(12)의 압력을 제어하여 S141로 진행한 CPU(21)는, 최초의 펄스샷인지의 여부를 판단한다. S135~S139, S147~S169의 처리를 실행하여 탱크(12)의 압력을 제어한 후에 행하는 펄스샷은, 당해 프로세스에 있어서의 최초의 펄스샷이다. 이 경우(S141: YES), CPU(21)는 메모리(22)에 기억되어 있는 최적 충전 시간 tx를 충전 시간 t1에 대입한다(S143). 그리고, CPU(21)는, 충전 시간 t1에 따라 가스를 탱크(12)에 충전한다. S145의 처리는, S105와 마찬가지이므로 설명을 생략한다. 탱크(12)는, 체적 유량 QA를 목표 유량 Q로 조정했을 때의 펄스샷을 행한 직후의 상태와 동일하다. 그리고, 충전 시간 t1은, 그 펄스샷에 사용한 충전 시간과 동일하다. 따라서, 탱크(12)에는, 체적 유량 QA를 목표 유량 Q로 조정하는데 필요한 가스가 충전되어 있을 가능성이 높다.

충전을 완료한 CPU(21)는 S147~S169의 처리를, 상술한 S107~S129와 마찬가지로 행한다. 그에 따라, 최초의 펄스샷에서 탱크(12)에 충전된 가스가 제2 차단 밸브(13)로부터 배출된다. 탱크(12)에는, 체적 유량 QA를 목표 유량 Q로 조정하는데 필요한 가스가 충전되어 있을 가능성이 높다. 그리고, 토출 시간 t3은 일정하다. 따라서, 최초의 펄스샷에서는 체적 유량 QA를 목표 유량 Q로 조정할 가능성이 높다.

CPU(21)는, 체적 유량 QA와 목표 유량 Q가 동일하면(S163: YES), 당해 펄스샷의 충전 후 압력 P1을 이용하여 최적 압력 Px를 갱신한다(S165). 즉, 2회째 이후의 프로세스를 실행하는 경우, 메모리(22)에는, 최적 압력 Px가 이미 기억되어 있다. 그래서, CPU(21)는 당해 펄스샷에서 취득한 충전 후 압력 P1을 메모리(22)에 기억되어 있는 기존의 최적 압력 Px에 덮어쓴다.

또, CPU(21)는, 당해 펄스샷에서 사용한 충전 시간 t1을 사용하여 최적 충전 시간 tx를 갱신하고(S167), S169의 처리로 진행한다. 즉, 2회째 이후의 처리를 실행하는 경우, 메모리(22)에는 최적 충전 시간 tx가 이미 기억되어 있다. 그래서, CPU(21)는 당해 펄스샷에서 사용한 충전 시간 t1을 메모리(22)에 기억되어 있는 기존의 최적 충전 시간 tx에 덮어쓴다. 또한, S165와 S167의 처리는 역순이어도 좋다. 또, S165, S167의 처리는 당해 펄스샷에서 사용한 충전 시간 t1과 기존의 최적 충전 시간 tx가 다른 경우에만 실행하여도 좋다.

CPU(21)는, 체적 유량 QA와 목표 유량 Q가 동일하지 않다고 판단하는 경우(S163: NO), S165, S167의 처리를 행하지 않고, S169의 처리를 행한다. 유량 제어 종료 지시를 접수하지 않은 경우(S169: NO), CPU(21)는 S141의 처리로 되돌아가 다음의 펄스샷을 행한다.

이 경우에 행하는 펄스샷은, 2회째 이후의 펄스샷이며, 최초의 펄스샷은 아니다(S141: NO). 그래서, CPU(21)는 충전 시간 t1에 S161에서 산출한 다음의 충전 시간 t1new를 대입하고 나서(S171), S145의 처리로 진행한다. CPU(21)는, S145~S169의 처리를 행하여 가스를 제2 차단 밸브(13)로부터 배출한다.

최초의 펄스샷에서 체적 유량 QA를 목표 유량 Q로 조정할 수 없었다고 해도, 최초의 펄스샷은 체적 유량 QA를 목표 유량 Q로 조정했을 때의 펄스샷과 마찬가지의 조건에서 행해진다. 그 때문에, 최초의 펄스샷에서의 체적 유량 QA는, 목표 유량 Q에 근사한 값이 되고, 다음의 펄스샷에서 체적 유량 QA를 목표 유량 Q에 일치시킬 가능성이 높다.

2회째 이후의 펄스샷에서도, 체적 유량 QA가 목표 유량 Q와 같으면, 당해 펄스샷에서 취득한 충전 후 압력 P1을 이용하여 최적 압력 Px를 갱신하고, 당해 펄스샷에서 사용한 충전 시간 t1으로 최적 충전 시간 tx를 갱신한다(S165, S167). 따라서, 메모리(22)의 최적 압력 Px나 최적 충전 시간 tx는, 가스원(211)의 원압의 변화 등을 반영한 값으로 수시로 갱신된다.

PU(21)는, 유량 제어 종료 지시를 접수하면(S169: YES), S101의 처리로 되돌아 간다. 그리고, CPU(21)는 다음의 프로세스를 행하기 위한 유량 제어 개시 지시를 접수하기를 기다린다(S101: NO).

다음의 프로세스에서는, 전회의 프로세스에서 메모리(22)에 기억한 최적 압력 Px를 이용하여 S135~S169의 처리를 행하고, 최초의 펄스샷을 행하기 전에 탱크(12)의 압력을, 체적 유량 QA를 목표 유량 Q로 조정한 펄스샷을 행한 후의 상태로 한다. 따라서 다음의 프로세스에서는, 최초의 펄스샷에서부터 체적 유량 QA를 목표 유량 Q로 조정할 가능성이 높다.

또한, S125, S165의 처리는, 「최적 압력 기억 처리」의 일례이다. S127, S167의 처리는 「최적 충전 시간 기억 처리」의 일례이다. S135~S139, S147~S161의 처리는 「압력 제어 처리」의 일례이다. S141~S171의 처리는 「유량 제어 처리」의 일례이다. S143, S171의 처리는 「충전 시간 제어 처리」의 일례이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 형태의 유량 조정 장치(1)는, 예를 들면 전원 투입 후, 1회째의 프로세스에서, 체적 유량 QA를 목표 유량 Q로 조정했을 때의 충전 후 압력 P1을 최적 압력 Px로서 기억한다. 그리고, 2회째 이후의 프로세스에서, 최초의 펄스샷을 행하기 전에, 탱크(12)의 압력을 최적 압력 Px로 제어하고 나서, 제2 차단 밸브(13)에 개폐 동작을 행하게 한다. 이것에 의해, 탱크(12)가, 체적 유량 QA를 목표 유량 Q로 제어한 펄스샷을 행한 후의 상태와 동일하게 된다. 그 때문에, 최초의 펄스샷에서는, 가스원의 원압 등의 변화에 관계없이, 체적 유량을 목표 유량으로 조정했을 때와 마찬가지로 탱크(12)에 가스를 충전할 수 있어, 체적 유량을 목표 유량으로 조정할 가능성 높다. 따라서, 본 형태의 유량 조정 장치(1)에 의하면, 프로세스를 개시하고 나서 가스의 체적 유량 QA를 목표 유량 Q로 안정시키기까지의 응답 시간이 짧아져, 응답성을 개선할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고 다양한 응용이 가능하다. 챔버(230)에서는, ALD 이외의 방법으로 웨이퍼에 막을 성막해도 된다. 또, 유량 조정 장치(1)는 반도체 제조 장치에 한정되지 않고, 다른 장치에 적용해도 된다.

예를 들면, 도4의 S103의 처리에 있어서의 판단 기준은, 전원 투입 후, 1회째의 프로세스가 아니어도 좋다. 요컨대, 전원 투입 후, 1회째의 프로세스에서 최적 압력 기억 처리를 행하지 않아도 좋다. 단, 상기 형태와 같이, 전원 투입 후, 1회째의 프로세스에서 S125의 최적 압력 기억 처리를 실행함으로써, 2회째 이후의 각 프로세스에서 응답성을 개선할 수 있다. 또, 상기 형태와 같이, 전원 투입 후, 1회째의 프로세스에서 S127의 최적 충전 기억 처리를 실행함으로써, 2회째 이후의 각 프로세스에서 응답성을 개선할 수 있다. 이에 의해, 반도체 제조 장치의 고스루풋화(高 throughput 化)에 공헌할 수 있다.

예를 들면, 도4의 S165의 처리를 생략하고, 유량 제어 처리의 실행 중에 최적 압력 Px를 갱신하지 않아도 좋다. 단, 상기 형태의 S165의 처리를 실행하고, 각 프로세스에서 최적 압력 Px를 갱신함으로써, 최적 압력 Px가 외란을 반영한 값으로 되므로, 최초의 펄스샷에서 체적 유량 QA를 목표 유량 Q, 혹은 목표 유량 Q에 근사하는 값으로 조정할 가능성이 보다 더욱 높아진다. 특히, 상기 형태와 같이, 펄스샷마다 최적 압력을 갱신함으로써, 최적 압력 Px의 최적화를 촉진할 수 있다.

예를 들면, 도4의 S127의 처리를 생략하고, 최적 충전 시간 tx를 기억하지 않아도 좋다. 그리고, S143의 처리를 생략하고, 최초의 펄스샷에서 충전 시간 t1에 최적 충전 시간 tx를 사용하지 않아도 좋다. 단, 상기 형태와 같이, S127, S143의 처리를 실행하고, 프로세스 전의 압력 제어에 더하여, 각 프로세스의 최초의 펄스샷에서 제1 차단 밸브(11)를 최적 충전 시간 tx로 제어함으로써, 최초의 펄스샷에서부터 체적 유량 QA를 목표 유량 Q, 혹은 목표 유량 Q에 근사하는 값으로 조정할 확률이 보다 한층 높아져, 응답성이 개선된다.

도4의 S167의 처리를 생략하고, 유량 제어 처리의 실행 중에 최적 충전 시간 tx를 갱신하지 않아도 좋다. 단, 상기 형태와 같이, S167의 처리를 실행하고, 각 프로세스에서 최적 충전 시간 tx를 갱신함으로써, 최적 충전 시간 tx가 외란을 반영한 값으로 되기 때문에, 최초의 펄스샷에서 체적 유량 QA를 목표 유량 Q, 혹은 목표 유량 Q에 근사하는 값으로 조정할 수 있는 확률이 보다 더욱 높아진다.

예를 들면, 도4의 S127의 처리를 생략하고, 프로세스와 다른 테스트 모드에서, 최적 충전 시간 tx를 기억하여도 좋다. 단, 상기 형태와 같이, S127의 처리를 S125의 처리를 행하는 프로세스, 요컨대, 전원 투입 후, 1회째의 프로세스에서 실행하고, 최적 압력 Px와 최적 충전 시간 tx를 동일한 프로세스에서 기억함으로써, 최적 충전 시간 tx를 프로세스와 다른 테스트 모드에서 기억할 필요가 없어, 가스 및 시간을 절약할 수 있다.

도4의 S107, S113, S147, S153의 판단 처리는, 시간에 한정되지 않고, 압력 센서(14)가 계측하는 압력의 변동율에 기초하여 판단해도 좋다. 단, 상기 형태와 같이 제1 제정 시간 t2나 제2 제정 시간 t4를 판단 기준으로 함으로써, 펄스샷을 고속 또한 고빈도로 행하는 경우에서도 충전 후 압력 P1이나 토출 후 압력 P2를 취득하는 타이밍 관리하기 쉽다.

프로세스 실행 횟수는, 상위 컨트롤러(500)가 관리하고, 유량 제어 개시 지시에 프로세스 실행 횟수를 붙여, 유량 조정 장치(1)에 제공해도 좋다. 이 경우, 유량 조정 장치(1)는, 상위 컨트롤러(500)로부터 송신된 프로세스 실행 횟수에 기초하여, 도4의 S103의 처리에서, 제1회째의 프로세스인지 여부를 판단하면 좋다.

또한, 상기 형태에서 설명한 각 플로우차트의 처리는, 모순이 없는 범위에서 처리의 순서를 변경해도 좋다. 또한, 제어 프로그램(31)을 기억하는 기억 매체도 신규하고 유용한 발명이다.

본건에서는 토출 시간 t3을 일정하게 하고, 충전 시간 t1을 조정함으로써, 펄스샷을 반복하여 행하는 양태를 바꾸어, 체적 유량을 제어하고 있다. 이에 대하여, 충전 시간 t1을 일정하게 하고, 토출 시간 t3를 조정함으로써, 펄스샷을 반복하여 행하는 양태를 바꾸어, 체적 유량을 제어해도 좋다.

1 펄스샷식 유량 조정 장치
11 제1 차단 밸브
12 탱크
13 제2 차단 밸브
14 압력 센서
15 컨트롤러

Claims

가스원에 접속된 제1 차단 밸브, 상기 제1 차단 밸브에 접속된 제2 차단 밸브, 상기 제1 차단 밸브와 상기 제2 차단 밸브 사이의 가스 충전 용적, 상기 가스 충전 용적의 압력을 계측하는 압력 센서를 갖는 펄스샷식 유량 조정 장치에 있어서,
가스를 목표 유량으로 제어하는 프로세스를 복수 회 행하고,
상기 제1 차단 밸브와 상기 제2 차단 밸브와 상기 압력 센서는, 상기 펄스샷식 유량 조정 장치의 동작을 제어하는 컨트롤러에 통신 가능하게 접속되고,
상기 컨트롤러는, 각 프로세스에서,
상기 제1 차단 밸브에 개폐 동작을 행하게 한 후에, 상기 제2 차단 밸브에 개폐 동작을 행하게 하는 펄스샷을 반복함과 함께, 상기 제1 차단 밸브에 개폐 동작을 행하게 하여 상기 가스 충전 용적에 가스를 충전한 후에, 상기 압력 센서를 이용하여 계측된 충전 후 압력과, 상기 제2 차단 밸브에 개폐 동작을 행하게 하여 상기 가스 충전 용적으로부터 가스를 토출한 후에, 상기 압력 센서를 이용하여 계측된 토출 후 압력에 기초하여, 상기 가스 충전 용적으로부터 배출되는 가스의 체적 유량을 산출하는 한편, 상기 펄스샷을 반복하여 행하는 양태를 변화시킴으로써, 상기 체적 유량을 목표 유량으로 조정하는 유량 제어 처리를 실행하고,
상기 컨트롤러는,
상기 유량 제어 처리에서 상기 체적 유량을 상기 목표 유량으로 조정한 펄스샷을 행했을 때에 상기 압력 센서가 계측한 상기 충전 후 압력을, 최적 압력으로서 기억하는 최적 압력 기억 처리를 실행하고,
상기 컨트롤러는,
상기 최적 압력 기억 처리를 실행한 프로세스 이후에 행하는 프로세스에서, 최초의 펄스샷을 행하기 전에, 상기 가스 충전 용적의 압력을 상기 최적 압력 기억 처리에서 기억한 상기 최적 압력으로 제어하고 나서 상기 제2 차단 밸브에 개폐 동작을 행하게 하는 압력 제어 처리를 실행하는 것을 특징으로 하는 펄스샷식 유량 조정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 최적 압력 기억 처리는, 전원이 투입된 후, 1회째의 프로세스에서 실행되고,
상기 압력 제어 처리는, 상기 전원이 투입된 후, 2회째 이후의 프로세스에 있어서의 최초의 펄스샷 전에 실행되는 것을 특징으로 하는 펄스샷식 유량 조정 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 압력 제어 처리 직후에 행하는 프로세스에 있어서의 상기 유량 제어 처리에서, 상기 최적 압력 기억 처리를 실행하고, 상기 최적 압력을 갱신하는 것을 특징으로 하는 펄스 샷식 유량 조정 장치.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
상기 유량 제어 처리에서, 각 펄스샷에서 상기 제1 차단 밸브의 개방 동작을 지속하는 개방 동작 지속 시간을 계측하고, 상기 체적 유량을 상기 목표 유량으로 조정한 펄스샷을 행했을 때의 상기 개방 동작 지속 시간을 최적 충전 시간으로서 기억하는 최적 충전 시간 기억 처리를 실행하고,
또한, 상기 컨트롤러는,
상기 최적 충전 시간 기억 처리를 실행한 프로세스 이후에 행하는 프로세스에 있어서의 상기 유량 제어 처리에서, 상기 최초의 펄스샷을 행하는 경우, 상기 최적 충전 시간 기억 처리에서 기억한 상기 최적 충전 시간을 이용하여 상기 제1 차단 밸브에 개폐를 행하게 하는 충전 시간 제어 처리를 실행하는 것을 특징으로 하는 펄스샷식 유량 조정 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 최적 충전 시간 기억 처리를 상기 최적 압력 기억 처리로 프로세스에서 행하는 것을 특징으로 하는 펄스샷식 유량 조정 장치.
청구항 4 또는 5에 있어서,
상기 최적 충전 시간은, 전원이 투입된 후, 1회째의 프로세스에서 기억되고, 상기 전원이 투입된 후, 2회째 이후의 프로세스에서 사용되는 것을 특징으로 하는 펄스샷식 유량 조정 장치.
청구항 4 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 충전 시간 제어 처리를 행하는 프로세스에 있어서의 상기 유량 제어 처리에서, 상기 최적 충전 시간 기억 처리를 실행하고, 상기 최적 충전 시간을 갱신하는 것을 특징으로 하는 펄스 샷식 유량 조정 장치.
가스원에 접속된 제1 차단 밸브, 상기 제1 차단 밸브에 접속된 제2 차단 밸브, 상기 제1 차단 밸브와 상기 제2 차단 밸브 사이의 가스 충전 용적, 상기 가스 충전 용적의 압력을 계측하는 압력 센서를 가지고, 상기 제1 차단 밸브와 상기 제2 차단 밸브와 상기 압력 센서에 통신 가능하게 접속된 컨트롤러를 이용하여 동작을 제어하는 펄스샷식 유량조정장치에,
가스를 목표 유량으로 제어하는 프로세스를 복수 회 행하게 하고,
각 프로세스에서, 상기 제1 차단 밸브에 개폐 동작을 행하게 한 후에, 상기 제 2 차단 밸브에 개폐 동작을 행하게 하는 펄스샷을 반복함과 함께, 상기 제1 차단 밸브에 개폐 동작을 행하게 하여 상기 가스 충전 용적에 가스를 충전한 후에, 상기 압력 센서를 이용하여 계측된 충전 후 압력과, 상기 제2 차단 밸브에 개폐 동작을 행하게 하여 상기 가스 충전 용적으로부터 가스를 토출한 후에, 상기 압력 센서를 이용하여 계측된 토출 후 압력에 기초하여, 상기 가스 충전 용적으로부터 배출되는 가스의 체적 유량을 산출하는 한편, 상기 펄스샷을 반복하여 행하는 양태를 변화시킴으로써, 상기 체적 유량을 목표 유량으로 조정하는 유량 제어 공정을 행하게 하고,
상기 유량 제어 공정에서 상기 체적 유량을 상기 목표 유량으로 조정한 펄스샷을 행했을 때에 상기 압력 센서가 계측한 상기 충전 후 압력을, 최적 압력으로서 기억하는 최적 압력 기억 공정을 행하게 하고,
상기 최적 압력 기억 공정을 행한 프로세스 이후에 행하는 프로세스에서, 최초의 펄스샷을 행하기 전에, 상기 가스 충전 용적의 압력을 상기 최적 압력 기억 공정에서 기억한 상기 최적 압력으로 제어하는 압력 제어 공정을 행하게 하는 것을 특징으로 하는 펄스샷식 유량 조정 방법.
가스원에 접속된 제1 차단 밸브, 상기 제1 차단 밸브에 접속된 제2 차단 밸브, 상기 제1 차단 밸브와 상기 제2 차단 밸브 사이의 가스 충전 용적, 상기 가스 충전 용적의 압력을 계측하는 압력 센서를 갖는 펄스샷식 유량 조정 장치의 동작을 제어하는 컨트롤러에 짜넣어지는 프로그램에 있어서,
상기 펄스샷식 유량 조정 장치가 가스를 목표 유량으로 제어하는 프로세스를 복수 회 행하는 경우, 각 프로세스에서,
상기 제1 차단 밸브에 개폐 동작을 행하게 한 후에, 상기 제2 차단 밸브에 개폐 동작을 행하게 하는 펄스샷을 반복함과 함께, 상기 제1 차단 밸브에 개폐 동작을 행하게 하여 상기 가스 충전 용적에 가스를 충전한 후에, 상기 압력 센서를 이용하여 계측된 충전 후 압력과, 상기 제2 차단 밸브에 개폐동작을 행하게 하여 상기 가스 충전 용적으로부터 가스를 토출한 후에, 상기 압력 센서를 이용하여 계측된 토출 후 압력에 기초하여, 상기 가스 충전 용적으로부터 배출되는 가스의 체적 유량을 산출하는 한편, 상기 펄스샷을 반복하여 행하는 양태를 변화시킴으로써, 상기 체적 유량을 목표 유량으로 조정하는 유량 제어 처리를 실행하게 하고,
상기 컨트롤러에,
상기 유량 제어 처리에서 상기 체적 유량을 상기 목표 유량으로 조정한 펄스샷을 행했을 때에 상기 압력 센서가 계측한 상기 충전 후 압력을, 최적 압력으로서 기억하는 최적 압력 기억 처리를 실행시키고,
또한, 상기 컨트롤러에,
상기 최적 압력 기억 처리를 실행한 프로세스 이후에 행하는 프로세스에서, 최초의 펄스샷을 행하기 전에, 상기 가스 충전 용적의 압력을 상기 최적 압력 기억 처리에서 기억한 상기 최적 압력으로 제어하는 압력 제어 처리를 실행시키는 것을 특징으로 하는 프로그램.