(57)【要約】流量調整装置と流量調整方法であって、パルスショット式という新たな方式を用いることにより、従来の制約から解放させることを課題とする。パルスショット（第１遮断弁１２の開閉動作を行った後に第２遮断弁（１７）の開閉動作を行うこと）を繰り返すとともに、圧力センサー（１４）で計測されたガス充填容積（１３）のプロセスガスの充填後圧力・排出後圧力Ｐなどに基づいて、単位時間あたりの、第２遮断弁（１７）から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑを算出し、さらに、パルスショットの態様を変化させることにより、単位時間あたりの、第２遮断弁（１７）から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑを調整する。
2003034169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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ーと、を備えるパルスショット式流量調整装置であって、
前記第１遮断弁の開閉動作を行った後に前記第２遮断弁の開閉動作を行うパルスショットを繰り返すとともに、前記圧力センサーで計測された前記ガス充填容積の充填後圧力・排出後圧力に基づいて、前記第２遮断弁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の態様を変化させることにより、前記第２遮断弁から排出されるガスの体積流量を調整すること、を特徴とするパルスショット式流量調整装置。
【請求項２】
請求項１に記載するパルスショット式流量調整装置であって、
前記パルスショット毎に前記第２遮断弁から排出されるガスの体積を算出して積算することにより、前記第２遮断弁から排出されるガスの体積流量を算出すること、を特徴とするパルスショット式流量調整装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載するパルスショット式流量調整装置であって、
前記パルスショットを繰り返して行う所定周期に基づいて、前記第２遮断弁から排出されるガスの体積流量を算出すること、を特徴とするパルスショット式流量調整装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載するパルスショット式流量調整装置であって、
前記パルスショットを繰り返して行う所定周期を変化させることにより、前記パルスショットの態様を変化させること、を特徴とするパルスショット式流量調整装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載するパルスショット式流量調整装置であって、
前記第１遮断弁又は前記第２遮断弁の開動作持続時間を変化させることにより、前記パルスショットの態様を変化させること、を特徴とするパルスショット式流量調整装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載するパルスショット式流量調整装置であって、
前記ガス充填容積の温度を計測する温度センサーを備え、
前記温度センサーで計測された前記ガス充填容積の温度にも基づいて、前記第２遮断弁から排出されるガスの体積流量を算出すること、を特徴とするパルスショット式流量調整装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載するパルスショット式流量調整装置であって、
前記第１遮断弁の開閉動作を行った後から前記第２遮断弁の開閉動作を行うまでの間（充填時）における断熱変化に伴う圧力変化の変化率に基づき充填後の熱平衡状態における充填後推定圧力を推定し、その充填後推定圧力を前記充填後圧力として用い、
前記第２遮断弁の開閉動作を行った後から前記第１遮断弁の開閉動作を行うまでの間（排出時）における断熱変化に伴う圧力変化の変化率に基づき排出後の熱平衡状態における排出後推定圧力を推定し、その排出後推定圧力を前記排出後圧力として用いること、を特徴とするパルスショット式流量調整装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一つに記載するパルスショット式流量調整装置であって、
前記第１遮断弁は、前記圧力センサーで計測される前記ガス充填容積の圧力が所定値以上になった場合には閉じられること、を特徴とするパルスショット式流量調整装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一つに記載するパルスショット式流量調整装置であって、
半導体製造装置で使用されること、を特徴とするパルスショット式流量調整装置。
【請求項１０】
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ーと、を備えるパルスショット式流量調整方法であって、
前記第１遮断弁の開閉動作を行った後に前記第２遮断弁の開閉動作を行うパルスショットを繰り返すとともに、前記圧力センサーで計測された前記ガス充填容積の充填後圧力・排出後圧力に基づいて、前記第２遮断弁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の態様を変化させることにより、前記第２遮断弁から排出されるガスの体積流量を調整すること、を特徴とするパルスショット式流量調整方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載するパルスショット式流量調整方法であって、
前記パルスショット毎に前記第２遮断弁から排出されるガスの体積を算出して積算することにより、前記第２遮断弁から排出されるガスの体積流量を算出すること、を特徴とするパルスショット式流量調整方法。
【請求項１２】
請求項１０又は請求項１１に記載するパルスショット式流量調整方法であって、
前記パルスショットを繰り返して行う所定周期に基づいて、前記第２遮断弁から排出されるガスの体積流量を算出すること、を特徴とするパルスショット式流量調整方法。
【請求項１３】
請求項１０乃至請求項１２のいずれか一つに記載するパルスショット式流量調整方法であって、
前記パルスショットを繰り返して行う所定周期を変化させることにより、前記パルスショットの態様を変化させること、を特徴とするパルスショット式流量調整方法。
【請求項１４】
請求項１０乃至請求項１３のいずれか一つに記載するパルスショット式流量調整方法であって、
前記第１遮断弁又は前記第２遮断弁の開動作持続時間を変化させることにより、前記パルスショットの態様を変化させること、を特徴とするパルスショット式流量調整方法。
【請求項１５】
請求項１０乃至請求項１４のいずれか一つに記載するパルスショット式流量調整方法であって、
前記ガス充填容積の温度を計測する温度センサーを備え、
前記温度センサーで計測された前記ガス充填容積の温度にも基づいて、前記第２遮断弁から排出されるガスの体積流量を算出すること、を特徴とするパルスショット式流量調整方法。
【請求項１６】
請求項１０乃至請求項１５のいずれか一つに記載するパルスショット式流量調整方法であって、
前記第１遮断弁の開閉動作を行った後から前記第２遮断弁の開閉動作を行うまでの間（充填時）における断熱変化に伴う圧力変化の変化率に基づき充填後の熱平衡状態における充填後推定圧力を推定し、その充填後推定圧力を前記充填後圧力として用い、
前記第２遮断弁の開閉動作を行った後から前記第１遮断弁の開閉動作を行うまでの間（排出時）における断熱変化に伴う圧力変化の変化率に基づき排出後の熱平衡状態における排出後推定圧力を推定し、その排出後推定圧力を前記排出後圧力として用いること、を特徴とするパルスショット式流量調整方法。
【請求項１７】
請求項１０乃至請求項１６のいずれか一つに記載するパルスショット式流量調整方法であって、
前記第１遮断弁を、前記圧力センサーで計測される前記ガス充填容積の圧力が所定値以上になった場合に閉じること、を特徴とするパルスショット式流量調整方法。
【請求項１８】
請求項１０乃至請求項１７のいずれか一つに記載するパルスショット式流量調整方法であって、
半導体製造装置で使用されること、を特徴とするパルスショット式流量調整方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
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とパルスショット式流量調整方法に関する。
背景技術
従来、半導体製造装置等のガス供給システムにおいては、ガスの流量をコントロールするために、例えば、サーマル式マスフローコントローラ、ソニック型フローコントローラ、コリオリ式フローコントローラ、羽根車式フローコントローラ、超音波式フローコントローラ、カルマン渦式フローコントローラなどを使用していた。
しかしながら、これらを使用してガスの流量をコントロールするためには、（１）ガスの乱流を強制的に抑える必要があること、（２）測定子をガスの流路に介在させる必要があること、（３）ガスの圧力を制限する必要があることなど、多くの制約を受けていた。
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされた流量調整装置と流量調整方法であって、パルスショット式という新たな方式を用いることにより、従来の制約から解放させることを課題とする。
発明の開示
本発明の目的は、上述した問題点を解決するためになされた流量調整装置と流量調整方法であって、パルスショット式という新たな方式を用いることにより、従来の制約から解放させることにある。
この課題を解決するためになされた本発明に係るパルスショット式流量調整装置は、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ーと、を備えるパルスショット式流量調整装置であって、前記第１遮断弁の開閉動作を行った後に前記第２遮断弁の開閉動作を行うパルスショットを繰り返すとともに、前記圧力センサーで計測された前記ガス充填容積の充填後圧力・排出後圧力に基づいて、前記第２遮断弁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の態様を変化させることにより、前記第２遮断弁から排出されるガスの体積流量を調整すること、を特徴とするものである。
また、本発明に係るパルスショット式流量調整装置においては、前記パルスショット毎に前記第２遮断弁から排出されるガスの体積を算出して積算することにより、前記第２遮断弁から排出されるガスの体積流量を算出することが望ましい。
また、本発明に係るパルスショット式流量調整装置においては、前記パルスショットを繰り返して行う所定周期に基づいて、前記第２遮断弁から排出されるガスの体積流量を算出することが望ましい。
また、本発明に係るパルスショット式流量調整装置においては、前記パルスショットを繰り返して行う所定周期を変化させることにより、前記パルスショットの態様を変化させることが望ましい。
また、本発明に係るパルスショット式流量調整装置においては、前記第１遮断弁又は前記第２遮断弁の開動作持続時間を変化させることにより、前記パルスショットの態様を変化させることが望ましい。
また、本発明に係るパルスショット式流量調整装置においては、前記ガス充填容積の温度を計測する温度センサーを備え、前記温度センサーで計測された前記ガス充填容積の温度にも基づいて、前記第２遮断弁から排出されるガスの体積流量を算出することが望ましい。
また、本発明に係るパルスショット式流量調整装置においては、前記第１遮断弁の開閉動作を行った後から前記第２遮断弁の開閉動作を行うまでの間（充填時）における断熱変化に伴う圧力変化の変化率に基づき充填後の熱平衡状態における充填後推定圧力を推定し、その充填後推定圧力を前記充填後圧力として用い、
前記第２遮断弁の開閉動作を行った後から前記第１遮断弁の開閉動作を行うまでの間（排出時）における断熱変化に伴う圧力変化の変化率に基づき排出後の熱平衡状態における排出後推定圧力を推定し、その排出後推定圧力を前記排出後圧力として用いることが望ましい。
また、本発明に係るパルスショット式流量調整装置においては、前記第１遮断弁は、前記圧力センサーで計測される前記ガス充填容積の圧力が所定値以上になった場合に閉じられることが望ましい。
また、本発明に係るパルスショット式流量調整装置は、半導体製造装置で使用されることが望ましい。
あるいは、上記課題を解決するためになされた本発明に係るパルスショット式流量調整方法は、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ーと、を備えるパルスショット式流量調整方法であって、前記第１遮断弁の開閉動作を行った後に前記第２遮断弁の開閉動作を行うパルスショットを繰り返すとともに、前記圧力センサーで計測された前記ガス充填容積の充填後圧力・排出後圧力に基づいて、前記第２遮断弁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の態様を変化させることにより、前記第２遮断弁から排出されるガスの体積流量を調整すること、を特徴としている。
また、本発明に係るパルスショット式流量調整方法においては、前記パルスショット毎に前記第２遮断弁から排出されるガスの体積を算出して積算することにより、前記第２遮断弁から排出されるガスの体積流量を算出することが望ましい。
また、本発明に係るパルスショット式流量調整方法においては、前記パルスショットを繰り返して行う所定周期に基づいて、前記第２遮断弁から排出されるガスの体積流量を算出することが望ましい。
また、本発明に係るパルスショット式流量調整方法においては、前記パルスショットを繰り返して行う所定周期を変化させることにより、前記パルスショットの態様を変化させることが望ましい。
また、本発明に係るパルスショット式流量調整方法においては、記第１遮断弁又は前記第２遮断弁の開動作持続時間を変化させることにより、前記パルスショットの態様を変化させることが望ましい。
また、本発明に係るパルスショット式流量調整方法においては、前記ガス充填容積の温度を計測する温度センサーを備え、前記温度センサーで計測された前記ガス充填容積の温度にも基づいて、前記第２遮断弁から排出されるガスの体積流量を算出することが望ましい。
また、本発明に係るパルスショット式流量調整方法においては、前記第１遮断弁の開閉動作を行った後から前記第２遮断弁の開閉動作を行うまでの間（充填時）における断熱変化に伴う圧力変化の変化率に基づき充填後の熱平衡状態における充填後推定圧力を推定し、その充填後推定圧力を前記充填後圧力として用い、
前記第２遮断弁の開閉動作を行った後から前記第１遮断弁の開閉動作を行うまでの間（排出時）における断熱変化に伴う圧力変化の変化率に基づき排出後の熱平衡状態における排出後推定圧力を推定し、その排出後推定圧力を前記排出後圧力として用いることが望ましい。
また、本発明に係るパルスショット式流量調整方法においては、前記第１遮断弁を、前記圧力センサーで計測される前記ガス充填容積の圧力が所定値以上になった場合に閉じることが望ましい。
また、本発明に係るパルスショット式流量調整方法においては、半導体製造装置で使用されることが望ましい。
このような特徴を有する本発明のパルスショット式流量調整装置とパルスショット式流量調整方法は、以下に説明するパルスショット式という新たな方式を用いることにより、ガスの体積流量を調整する。
すなわち、第１遮断弁及び第２遮断弁が閉状態にあるときに、第１遮断弁の開閉動作を行った後に第２遮断弁の開閉動作を行うパルスショットを１回行うと、第１遮断弁と第２遮断弁の間のガス充填容積の圧力が、第１遮断弁の開動作で上昇し、第２遮断弁の開動作で下降する。従って、ｉ回目のパルスショットにおいて、ガス充填容積の充填後圧力をＰｉｆｉｌｌ、ガス充填容積の排出後圧力をＰｉｒｅｄｕ、第２遮断弁から排出されるガスの体積Ｑｉとすると、ｉ回目のパルスショットで第２遮断弁から排出されるガスの体積Ｑｉは、大気圧に換算すれば、以下の式（１）で求められる。
Ｑｉ＝Ｖ（Ｐｉｆｉｌｌ−Ｐｉｒｅｄｕ）／１．０３３２＊α
…  式（１）
尚、「Ｖ」は、ガス充填容積の容積であり、「α」は修正係数（第１および第２遮断弁の流量特性などから発生する偏差の修正項）である。
そして、本発明のパルスショット式流量調整装置とパルスショット式流量調整方法では、パルスショットを繰り返すことから、例えば、ｉ回目からｊ回目のパルスショットにおいて、第２遮断弁から排出されるガスの体積流量Ｑ（ｉ，ｊ）は、以下の式（２）で求められる。
Ｑ（ｉ，ｊ）＝Ｑｉ＋Ｑｉ＋１＋…＋Ｑｊ−１＋Ｑｊ    …  式（２）
また、パルスショットが所定周期Ｆで繰り返されている場合には、所定周期Ｆの逆数をｒ（回／秒）とすると、例えば、（ｉ＋１）回目のパルスショットから１秒間あたりの、第２遮断弁から排出されるガスの体積流量Ｑ（ｉ＋１，ｉ＋ｒ）は、以下の式（３）で求められる。
Ｑ（ｉ＋１，ｉ＋ｒ）＝Ｑｉ＋１＋Ｑｉ＋２＋…＋Ｑｉ＋ｒ−１＋Ｑｉ＋ｒ
…  式（３）
もっとも、各パルスショットの第２遮断弁から排出されるガスの体積Ｑｉ＋１，Ｑｉ＋２，…，Ｑｉ＋ｒ−１，Ｑｉ＋ｒが等しいとすれば、式（３）は、例えば、以下の式（４）に簡略して求めることができる。
Ｑ（ｉ＋１，ｉ＋ｒ）＝ｒ×Ｑｉ＋１        …  式（４）
さらに、式（４）の考え方を応用すれば、（ｉ＋１）回目のパルスショットからＳ秒間の、第２遮断弁から排出されるガスの体積流量Ｑ（Ｓ）は、以下の式（５）で求めることができる。
Ｑ（Ｓ）＝Ｓ×Ｑ（ｉ＋１，ｉ＋ｒ）        …  式（５）
尚、式（５）においては、式（３）のＱ（ｉ＋１，ｉ＋ｒ）を使用してもよいし、式（４）のＱ（ｉ＋１，ｉ＋ｒ）を使用してもよい。
また、上述した式（１）〜式（５）によれば、パルスショットの態様を変化させることにより、第２遮断弁から排出されるガスの体積流量Ｑをコントロールすることができる。
この点、具体的に言えば、例えば、パルスショットが所定周期Ｆで繰り返されている場合には、パルスショットを繰り返す所定周期Ｆを変化させれば、所定周期Ｆの逆数ｒ（回／秒）も変化するので、例えば、ｉ回目のパルスショットの直後の１秒間あたりの、第２遮断弁から排出されるガスの体積流量Ｑ（ｉ＋１，ｉ＋ｒ）をコントロールすることができ、ひいては、第２遮断弁から排出されるガスの体積流量Ｑをコントロールすることができる。
また、上述した式（１）によれば、ｉ回目のパルスショットで第２遮断弁から排出されるガスの体積Ｑｉは、ガス充填容積の充填後圧力Ｐｉｆｉｌｌやガス充填容積の排出後圧力Ｐｉｒｅｄｕに左右される。この点、第１遮断弁の開動作持続時間を変化させれば、ガス充填容積の充填後圧力Ｐｉｆｉｌｌを変化させることができる場合があり、また、第２遮断弁の開動作持続時間を変化させれば、ガス充填容積の排出後圧力Ｐｉｒｅｄｕを変化させることができる場合があるので、第１遮断弁の開動作持続時間や第２遮断弁の開動作持続時間を変化させることにより、ｉ回目のパルスショットで第２遮断弁から排出されるガスの体積Ｑｉをコントロールでき、ひいては、第２遮断弁から排出されるガスの体積流量Ｑをコントロールすることができる。
また、上述した式（１）において、ガスの温度を考慮すれば、ｉ回目のパルスショットで第２遮断弁から排出されるガスの体積Ｑｉは、２０℃換算すると、以下の式（６）で求められる値になる。
Ｑｉ（Ｔ＝２０）＝Ｑｉ×２９３／（Ｔｉ＋２７３）
…  式（６）
尚、「Ｔｉ」は、ｉ回目のパルスショットにおけるガス充填容積の温度（℃）であり、「Ｑｉ（Ｔ＝２０）」は、ｉ回目のパルスショットで第２遮断弁から排出されるガスの体積Ｑｉを２０℃換算した値である。
すなわち、本発明のパルスショット式流量調整装置とパルスショット式流量調整方法においては、パルスショット式という新たな方式を用いており、つまり、第１遮断弁の開閉動作を行った後に第２遮断弁の開閉動作を行うパルスショットを繰り返すとともに、圧力センサーで計測されたガス充填容積の充填後圧力・排出後圧力に基づいて、第２遮断弁から排出されるガスの体積流量を算出し、さらに、パルスショットの態様を変化させることにより、第２遮断弁から排出されるガスの体積流量を調整しているので、（１）ガスの乱流に影響されることがなく、ガスの乱流を強制的に抑える層流管などの装置が不要となり、（２）細管などの測定子をガスの流路に介在させることが不要となり、（３）ガスの圧力が制限されることがなく、レギュレータなどの装置が不要となって、構成パーツがシンプルになるなど、従来の制約から解放させることができる。
また、半導体製造装置では、腐食性ガスが使用され、ガス置換が行われ、ガス流路の切換などに遮断弁を使用することが多いので、本発明のパルスショット式流量調整装置とパルスショット式流量調整方法を半導体製造装置で使用すれば、（４）細管などの測定子を使用しないので、腐食による目詰まりなどの異常が発生せず、（５）デッドボリュームがないので、ガス置換を確実に実行でき、（６）第１遮断弁や第２遮断弁をガス流路の切換などに流用することにより、ガス流路の切換などに使用するための遮断弁を削減することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。第１図に、パルスショット式流量調整装置１の概要を示す。第１図では、パルスショット式流量調整装置１は、手動弁１１と、第１遮断弁１２、ガス充填容積１３、圧力センサー１４、温度センサー１５、第２遮断弁１７、コントローラ１９などから構成されている。この点、第１遮断弁１２と、圧力センサー１４、温度センサー１５、第２遮断弁１７は、コントローラ１９に接続されている。従って、第１遮断弁１２及び第２遮断弁１７の開閉動作は、コントローラ１９でそれぞれ制御することができる。また、圧力センサー１４は、ガス充填容積１３に対して設けられており、ガス充填容積１３の圧力を電気信号に変換するものである。さらに、温度センサー１５は、ガス充填容積１３に対して設けられており、ガス充填容積１３の温度を電気信号に変換するものである。従って、コントローラ１９は、圧力センサー１４及び温度センサー１５を介して、ガス充填容積１３の圧力や温度を検出することができる。
また、ここで、ガス充填容積１３とは、第１遮断弁１２及び第２遮断弁１７がともに閉状態にあるときに、第１遮断弁１２と第２遮断弁１７との間に形成される密閉空間をいう。具体的に言えば、例えば、第４図に示すように、第１遮断弁１２と第２遮断弁１７との間を、第１遮断弁１２や、圧力センサー１４、第２遮断弁１７などの各ブロック機器と、各流路ブロック２１，２２，２３，２４とで構成する場合には、第１遮断弁１２のベースブロック１２Ｂの出口側流路と、流路ブロック２２の流路、圧力センサー１４のベースブロック１４Ｂの流路、流路ブロック２３の流路、第２遮断弁１７のベースブロック１７Ｂの入口側流路などが、ガス充填容積１３に相当することになる。
尚、第１図（及び後述する第７図）では、ガス充填容積１３の存在を強調するため、ガス充填容積１３は、上記の定義とは若干異なる記載がなされている。
また、パルスショット式流量調整装置１は、第１図に示すように、半導体製造装置に組み込まれており、この点、手動弁１１の上流側は、加圧されたプロセスガス源に接続されており、また、第２遮断弁１７の下流側は、真空引きされた真空槽に接続されている。
そして、第１図のパルスショット式流量調整装置１は、コントローラ１９によって、パルスショット（第１遮断弁１８の開閉動作を行った後に第２遮断弁１７の開閉動作を行うこと）を繰り返すことにより、つまり、パルスショット式という新たな方式により、例えば、０．１〜１００Ｌ／ｍｉｎのプロセスガスを真空槽へ供給する。
このとき、第１図のパルスショット式流量調整装置１では、コントローラ１９において、圧力センサー１４で計測されたガス充填容積１３のプロセスガスの充填後圧力Ｐｆｉｌｌ・排出後圧力Ｐｒｅｄｕに基づいて、かつ、温度センサー１５で計測されたガス充填容積１３のプロセスガスの温度Ｔに基づいて、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑを算出している。
具体的に言えば、第１遮断弁１２及び第２遮断弁１７が閉状態にあるときに、パルスショット（第１遮断弁１２の開閉動作を行った後に第２遮断弁１７の開閉動作を行うこと）を１回行うと、第１遮断弁１２と第２遮断弁１７との間にあるガス充填容積１３のプロセスガスの圧力が、第１遮断弁１２の開動作で上昇し、第２遮断弁１７の開動作で下降する。
従って、例えば、第２図に示すように、１回目のパルスショットにおいて、ガス充填容積１３のプロセスガスの充填後圧力をＰ１ｆｉｌｌ、ガス充填容積１３のプロセスガスの排出後圧力をＰ１ｒｅｄｕ、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積Ｑ１とすると、第１図のパルスショット式流量調整装置１では、１回目のパルスショットで第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積Ｑ１を、以下の式（１）′により、大気圧に換算して求める。
Ｑ１＝Ｖ（Ｐ１ｆｉｌｌ−Ｐ１ｒｅｄｕ）／１．０３３２＊α
…  式（１）′
尚、「Ｖ」は、ガス充填容積１３の容積であり、「α」は修正係数（第１遮断弁１２および第２遮断弁１７の流量特性などから発生する偏差の修正項）である。
さらに、第１図のパルスショット式流量調整装置１では、上述した式（１）′において、ガス充填容積１３のプロセスガスの温度Ｔを考慮し、１回目のパルスショットで第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積Ｑ１を、以下の式（６）′により、２０℃換算する。
Ｑ１（Ｔ＝２０）＝Ｑ１×２９３／（Ｔ１＋２７３）
…  式（６）′
尚、「Ｔ１」は、１回目のパルスショットにおけるガス充填容積１３のプロセスガスの温度（℃）である。また、「Ｑ１（Ｔ＝２０）」は、１回目のパルスショットで第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積Ｑ１を２０℃換算した値である。
また、第２図に示すように、２回目のパルスショットにおいて、ガス充填容積１３のプロセスガスの充填後圧力をＰ２ｆｉｌｌ、ガス充填容積１３のプロセスガスの排出後圧力をＰ２ｒｅｄｕ、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積Ｑ２とすると、第１図のパルスショット式流量調整装置１では、上述した式（１）′と同様にして、２回目のパルスショットで第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積Ｑ２を、以下の式（１）″により、大気圧に換算して求める。
Ｑ２＝Ｖ（Ｐ２ｆｉｌｌ−Ｐ２ｒｅｄｕ）／１．０３３２＊α
…  式（１）″
さらに、第１図のパルスショット式流量調整装置１では、上述した式（１）″においても、ガス充填容積１３のプロセスガスの温度Ｔを考慮し、２回目のパルスショットで第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積Ｑ２を、以下の式（６）″により、２０℃換算する。
Ｑ２（Ｔ＝２０）＝Ｑ２×２９３／（Ｔ２＋２７３）
…  式（６）″
尚、「Ｔ２」は、２回目のパルスショットにおけるガス充填容積１３のプロセスガスの温度（℃）である。また、「Ｑ２（Ｔ＝２０）」は、２回目のパルスショットで第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積Ｑ２を２０℃換算した値である。
そして、第１図のパルスショット式流量調整装置１では、上述したパルスショット（第１遮断弁１２の開閉動作を行った後に第２遮断弁１７の開閉動作を行うこと）を繰り返すことから、例えば、ｉ回目からｊ回目のパルスショットにおいて、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑ（ｉ，ｊ）は、２０℃換算すれば、以下の式（２）′で求められる。
Ｑ（ｉ，ｊ）（Ｔ＝２０）＝Ｑｉ（Ｔ＝２０）＋…
＋Ｑｊ−１（Ｔ＝２０）＋Ｑｊ（Ｔ＝２０）  …  式（２）′
尚、「Ｑ（ｉ，ｊ）（Ｔ＝２０）」は、ｉ回目からｊ回目のパルスショットにおいて第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑ（ｉ，ｊ）を２０℃換算した値である。
従って、第１図のパルスショット式流量調整装置１では、式（２）′を使用することにより、例えば、単位時間あたりの、第２遮断弁１７から排出されたプロセスガスの体積流量Ｑを、現在や過去のいずれの時点のものであっても、２０℃換算で求めることができる。
また、第１図のパルスショット式流量調整装置１において、第２図に示すように、パルスショットが所定周期Ｆ（例えば、０．１秒）で繰り返されている場合には、所定周期Ｆの逆数をｒ（回／秒）とすると、例えば、（ｉ＋１）回目のパルスショットから１秒間あたりの、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑ（ｉ＋１，ｉ＋ｒ）は、２０℃換算すれば、以下の式（３）′で求められる。
Ｑ（ｉ＋１，ｉ＋ｒ）（Ｔ＝２０）＝Ｑｉ＋１（Ｔ＝２０）＋…
＋Ｑｉ＋ｒ（Ｔ＝２０）    …  式（３）′
尚、「Ｑ（ｉ＋１，ｉ＋ｒ）（Ｔ＝２０）」は、パルスショットが所定周期Ｆ（すなわち、ｒ（回／秒））で繰り返されている場合において、（ｉ＋１）回目のパルスショットから１秒間あたりに、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑ（ｉ＋１，ｉ＋ｒ）を２０℃換算した値である。
もっとも、第１図において、例えば、パルスショット式流量調整装置１の上流側のプロセスガス源やパルスショット式流量調整装置１の下流側の真空槽の圧力条件が安定している場合には、（ｉ＋１）回目から（ｉ＋ｒ）回目までの各パルスショットで、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積Ｑｉ＋１（Ｔ＝２０），…，Ｑｉ＋ｒ（Ｔ＝２０）の値は等しくなる。
そこで、第１図のパルスショット式流量調整装置１では、パルスショット式流量調整装置１の上流側のプロセスガス源やパルスショット式流量調整装置１の下流側の真空槽の圧力条件が安定している場合には、式（３）′を、例えば、以下の式（４）′に簡略して使用している。
Ｑ（ｉ＋１，ｉ＋ｒ）（Ｔ＝２０）＝ｒ×Ｑｉ＋１（Ｔ＝２０）
…  式（４）′
従って、第１図のパルスショット式流量調整装置１では、式（４）′を使用することにより、（ｉ＋１）回目のパルスショットから１秒間あたりの、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑ（ｉ＋１，ｉ＋ｒ）を、（ｉ＋１）回目から（ｉ＋ｒ）回目までの各パルスショットで第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積Ｑｉ＋１（Ｔ＝２０），…，Ｑｉ＋ｒ（Ｔ＝２０）のいずれか一つを用いて、２０℃換算で求めることができる。
さらに、第１図のパルスショット式流量調整装置１では、式（４）′の考え方を応用して、（ｉ＋１）回目のパルスショットからＳ秒間の、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑ（Ｓ）を、以下の式（５）′により、２０℃換算で求めている。
Ｑ（Ｓ）（Ｔ＝２０）＝Ｓ×Ｑ（ｉ＋１，ｉ＋ｒ）（Ｔ＝２０）
…  式（５）′
尚、「Ｑ（Ｓ）（Ｔ＝２０）」は、パルスショットが所定周期Ｆ（すなわち、ｒ（回／秒））で繰り返されている場合において、（ｉ＋１）回目のパルスショットからＳ秒間あたりに、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑ（Ｓ）を２０℃換算した値である。
そして、式（５）′では、Ｑ（ｉ＋１，ｉ＋ｒ）（Ｔ＝２０）について、式（３）′のものを使用してもよいし、式（４）′のものを使用してもよい。
従って、第１図のパルスショット式流量調整装置１では、式（５）′を使用することにより、（ｉ＋１）回目のパルスショットからＳ秒間あたりの、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑ（Ｓ）を、（ｉ＋１）回目から（ｉ＋ｒ）回目までの各パルスショットで第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積Ｑｉ＋１，…，Ｑｉ＋ｒの総和を用いて、２０℃換算で求めることもできるし、また、（ｉ＋１）回目から（ｉ＋ｒ）回目までの各パルスショットにおいて第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積Ｑｉ＋１、…、Ｑｉ＋ｒのいずれか一つを用いて、２０℃換算で求めることもできる。
また、第１図のパルスショット式流量調整装置１では、上述した式（１）′〜式（５）′に基づき、パルスショット（第１遮断弁１２の開閉動作を行った後に第２遮断弁１７の開閉動作を行うこと）の態様を変化させることにより、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑをコントロールする。
この点、具体的に言えば、例えば、第１図のパルスショット式流量調整装置１において、第２図に示すように、パルスショットが所定周期Ｆで繰り返されている場合には、パルスショットを繰り返す所定周期Ｆを変化させれば、所定周期Ｆの逆数ｒ（回／秒）も変化するので、式（３）′，式（４）′，式（５）′により、例えば、（ｉ＋１）回目のパルスショットから１秒間あたりの、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑ（ｉ＋１，ｉ＋ｒ）（Ｔ＝２０）をコントロールすることができる。
従って、第１図のパルスショット式流量調整装置１では、パルスショット（第１遮断弁１２の開閉動作を行った後に第２遮断弁１７の開閉動作を行うこと）を繰り返す所定周期Ｆを変化させることにより、例えば、（ｉ＋１）回目のパルスショットから１秒間あたりの、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑ（ｉ＋１，ｉ＋ｒ）（Ｔ＝２０）をコントロールすることができ、ひいては、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑをコントロールすることができる。
また、上述した式（１）′によれば、１回目のパルスショットで第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積Ｑ１は、ガス充填容積１３のプロセスガスの充填後圧力Ｐ１ｆｉｌｌやガス充填容積１３のプロセスガスの排出後圧力Ｐ１ｒｅｄｕに左右される。
そこで、第１図のパルスショット式流量調整装置１では、例えば、第２図において、第２遮断弁１７の開動作持続時間ｔ１を変化させれば、ガス充填容積１３のプロセスガスの排出後圧力Ｐ１ｒｅｄｕを変化させることができるので、第２遮断弁１７の開動作持続時間ｔ１を変化させることにより、１回目のパルスショットで第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積Ｑ１をコントロールすることができる。また、同様にして、第２遮断弁１７の開動作持続時間ｔ２を変化させれば、ガス充填容積１３のプロセスガスの排出後圧力Ｐ２ｒｅｄｕを変化させることができるので、第２遮断弁１７の開動作持続時間ｔ２を変化させることにより、２回目のパルスショットで第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積Ｑ２をコントロールできる。
従って、第１図のパルスショット式流量調整装置１では、パルスショット（第１遮断弁１２の開閉動作を行った後に第２遮断弁１７の開閉動作を行うこと）を構成する第２遮断弁１７の開動作持続時間ｔ１，ｔ２，…を変化させることにより、各パルスショットで第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積Ｑ１，Ｑ２，…をコントロールすることができ、ひいては、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑをコントロールすることができる。
また、第１図のパルスショット式流量調整装置１において、第２図や第３図に示すように、パルスショットが所定周期Ｆで繰り返され、所定周期Ｆの逆数がｒ（回／秒）であるとする場合には、同様にして、（ｉ＋１）回目から（ｉ＋ｒ）回目までの各パルスショットの第２遮断弁１７の開動作持続時間ｔｉ＋１，ｔｉ＋２，ｔｉ＋３，…，ｔｉ＋ｒを変化させれば、（ｉ＋１）回目から（ｉ＋ｒ）回目までの各パルスショットのガス充填容積１３のプロセスガスの排出後圧力Ｐｉ＋１ｒｅｄｕ，Ｐｉ＋２ｒｅｄｕ，Ｐｉ＋３ｒｅｄｕ，…，Ｐｉ＋ｒｒｅｄｕ（図示せず）を変化させることができるので、（ｉ＋１）回目から（ｉ＋ｒ）回目までの各パルスショットで第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積Ｑｉ＋１（Ｔ＝２０），Ｑｉ＋２（Ｔ＝２０），Ｑｉ＋３（Ｔ＝２０），…，Ｑｉ＋ｒ（Ｔ＝２０）をコントロールでき、ひいては、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑをコントロールすることができる。
尚、第１図のパルスショット式流量調整装置１において、パルスショット式流量調整装置１の上流側のプロセスガス源やパルスショット式流量調整装置１の下流側の真空槽の圧力条件が安定している場合には、（ｉ＋１）回目以降の各パルスショットの第２遮断弁１７の開動作持続時間ｔｉ＋１，ｔｉ＋２，ｔｉ＋３，…，ｔｉ＋ｒ，…を一律に同じ値に変化させれば、（ｉ＋１）回目以降の各パルスショットのガス充填容積１３のプロセスガスの排出後圧力Ｐｉ＋１ｒｅｄｕ，Ｐｉ＋２ｒｅｄｕ，Ｐｉ＋３ｒｅｄｕ，…，Ｐｉ＋ｒｒｅｄｕ，…（図示せず）が一律に同じ値に変化し、（ｉ＋１）回目以降の各パルスショットで第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積Ｑｉ＋１（Ｔ＝２０），Ｑｉ＋２（Ｔ＝２０），Ｑｉ＋３（Ｔ＝２０），…，Ｑｉ＋ｒ（Ｔ＝２０），…も一律に同じ値に変化するので、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑを比較的容易にコントロールすることができる。
次に、第１図のパルスショット式流量調整装置１が実施するパルスショット式流量調整方法の一例について、第５図に基づいて説明する。第５図に示すパルスショット式流量調整方法は、パルスショット式流量調整装置１のコントローラ１９により行われるフィードバック制御である。すなわち、先ず、Ｓ１０において、単位時間あたりの、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑが、「流量指令値」として入力される。一方、Ｓ１１では、現在の、単位時間あたりの、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑが、「計算流量値」として取得される。そして、Ｓ１２において、「流量指令値」と「計算流量値」との差からなる制御偏差を求める。
次に、Ｓ１３では、Ｓ１２で求めた制御偏差を「０」にするために、上述した式（１）′〜式（５）′，式（６）′，式（６）″に基づき、各パルスショット（第１遮断弁１２の開閉動作を行った後に第２遮断弁１７の開閉動作を行うこと）の所定周期を変更するか、各パルスショット（第１遮断弁１２の開閉動作を行った後に第２遮断弁１７の開閉動作を行うこと）での第２遮断弁１７の開動作持続時間を変更するかを決定し、その決定内容を、パルスショット式流量調整装置１のコントローラ１９に内蔵された制御回路に伝達する。ここで、各パルスショットの所定周期を変更すると決定した場合には、Ｓ１４に進んで、パルスショット式流量調整装置１のコントローラ１９に内蔵された基本パルス出力回路を介して、各パルスショットの所定周期を変更する。一方、各パルスショットの第２遮断弁１７の開動作持続時間を変更するとした場合には、Ｓ１５に進んで、パルスショット式流量調整装置１のコントローラ１９に内蔵されたデューティ比可変回路を介して、各パルスショットでの第２遮断弁１７の開動作持続時間を変更する。
その後、Ｓ１６において、圧力センサー１４で計測されたガス充填容積１３のプロセスガスの充填後圧力Ｐｆｉｌｌ・排出後圧力Ｐｒｅｄｕに基づいて、かつ、温度センサー１５で計測されたガス充填容積１３のプロセスガスの温度Ｔに基づいて、上述した式（１）′〜式（５）′，式（６）′，式（６）″などにより、単位時間あたりの、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑを算出し、Ｓ１１での「計算流量値」とする。
これにより、パルスショット式流量調整装置１では、単位時間あたりの、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑについて、フィードバック制御することが可能となるが、条件によっては、例えば、第６図に示すように、不感帯が存在することもある。
尚、第６図の「デューティ比」とは、第２遮断弁１７において、当該開動作から次回の開動作までの時間間隔に対する当該開動作の持続時間の割合（％）をいう。
以上、詳細に説明したように、パルスショット式流量調整装置１と、パルスショット式流量調整装置１で実施されるパルスショット式流量調整方法においては、パルスショット（第１遮断弁１２の開閉動作を行った後に第２遮断弁１７の開閉動作を行うこと）を繰り返すとともに、圧力センサー１４で計測されたガス充填容積１３のプロセスガスの充填後圧力Ｐｆｉｌｌ・排出後圧力Ｐｒｅｄｕなどに基づいて、上述した式（１）′〜式（５）′などより、単位時間あたりの、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑを算出し（Ｓ１６）、さらに、パルスショットの態様（第１遮断弁１２の開閉動作を行った後に第２遮断弁１７の開閉動作を行うこと）を変化させることにより（Ｓ１４，Ｓ１５）、つまり、パルスショット式という新たな方式を用いることにより、単位時間あたりの、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑを調整している。
従って、パルスショット式流量調整装置１と、パルスショット式流量調整装置１で実施されるパルスショット式流量調整方法においては、図１に示すように、（１）プロセスガスの乱流に影響されることがなく、プロセスガスの乱流を強制的に抑える層流管などの装置が不要となり、（２）細管などの測定子をプロセスガスの流路に介在させることが不要となり、（３）プロセスガスの圧力が制限されることがなく、レギュレータなどの装置が不要となって、構成パーツがシンプルになるなど、従来の制約から解放させることができる。
また、半導体製造装置では、腐食性ガスが使用され、ガス置換が行われ、ガス流路の切換などに遮断弁を使用することが多いが、この点、パルスショット式流量調整装置１と、パルスショット式流量調整装置１で実施されるパルスショット式流量調整方法は、第１図に示すように、半導体製造装置で使用されていることから、（４）細管などの測定子を使用しないので、腐食による目詰まりなどの異常が発生せず、（５）デッドボリュームがないので、ガス置換を確実に実行でき、（６）第１遮断弁１２や第２遮断弁１７をガス流路の切換などに流用することにより、ガス流路の切換などに使用するための遮断弁を削減することができる。
ここで、本出願人による実験を通じて、充填・排出サイクルの周期が１秒を下回るような高頻度のパルスショットを行ったときには、ガス充填容積１３におけるプロセスガスの圧力波形は、第８図に示すようなものになることを突き止めた。すなわち、このような高頻度のパルスショットを行うと、充填時には断熱圧縮によりガス充填容積１３のプロセスガスの温度上昇が発生し、排出時には断熱膨張によりガス充填容積１３のプロセスガスの温度下降が発生する。このために、ガス充填容積１３におけるプロセスガスの圧力波形は、第８図に示すようなものになるのである。
これは、充填時・排出時においてそれぞれの温度変化が発生した後、ガス充填容積１３において熱交換が起こるからである。そして、充填・排出サイクルの周期が短くなると、充填・排出後の封止状態においても熱交換が継続し、温度、圧力ともに変化し続ける。したがって、その間において圧力の測定を行っても意味がなく、熱交換が完了、あるいは精度的に問題のない温度まで戻ってから圧力を測定して、流量計算に使用する必要がある。
しかしながら、それでは高頻度のパルスショット行う場合には、高精度の流量測定が行えない。この問題を解消するために、温度変化分を見込み、一定のタイミングで圧力を測定し、修正係数を乗算して使用する方法もあるが、断熱圧縮・膨張による温度変化は、ガス種固有の比熱比と充填・排出前後の圧力比によって決まるため一定でなく、事前に必要な条件での流量検定により、修正係数を求めておく必要があり実用的でない。
そして、本発明におけるパルスショット方式においても、流量が変化すると、ガス充填容積１３のプロセスガスの平均温度が変化する。これは、一定流量発生時には、排出時の断熱膨張による温度下降したプロセスガスが密封時にガス充填容積１３により暖められ、それが再び充填による断熱圧縮をガス充填容積１３内で受けるため、断熱膨張前より温度上昇を起こす。この上昇分の温度とガス充填容積１３、その外気、および周辺装置との間で、平衡状態となる温度まで変化する。そして、断熱膨張による温度低下の程度が、流量によって異なるため、平衡状態温度も変わる。
このため、この温度上昇分の精度劣化を許容するか、あるいは、この温度上昇分が影響のない温度まで回復するのを待つ必要があるが、これでは低頻度のパルスショットしか行うことができず、やはり実用的でない。
そこで、温度センサー１５の測定値を利用することが考えられる。気体の状態方程式からいえば、ガス充填容積１３における充填・排出後の密封状態において、任意の時点での瞬間的な圧力と温度を計測することができれば状態方程式化することができ、その時点でのガス充填容積１３におけるプロセスガスのモル数を特定することができ、ひいては第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑを算出することができるからである。
すなわち、充填後のガス充填容積内におけるプロセスガスの状態方程式は
Ｐｆｉｌｌ＊Ｖ＝ｎｆｉｌｌ＊Ｒ＊Ｔｆｉｌｌ
となるから、充填後のガス充填容積内におけるプロセスガスのモル数は、
ｎｆｉｌｌ＝（Ｐｆｉｌｌ＊Ｖ）／（Ｒ＊Ｔｆｉｌｌ）
となる。なお、「ｎｆｉｌｌ」は、充填時のガス充填容積内におけるプロセスガスのモル数であり、「Ｒ」は、気体定数であり、「Ｔｆｉｌｌ」は充填後のガス充填容積内におけるプロセスガスの温度である。
一方、排出後のガス充填容積内におけるプロセスガスの状態方程式は
Ｐｒｅｄｕ＊Ｖ＝ｎｒｅｄｕ＊Ｒ＊Ｔｒｅｄｕ
であるから、排出後のガス充填容積内におけるプロセスガスのモル数は
ｎｒｅｄｕ＝（Ｐｒｅｄｕ＊Ｖ）／（Ｒ＊Ｔｒｅｄｕ）
となる。なお、「ｎｒｅｄｕ」は、排出後のガス充填容積内におけるプロセスガスのモル数であり、「Ｔｒｅｄｕ」は排出後のガス充填容積内におけるにプロセスガスの温度である。
これらより、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスのモル数ｎｅｘは
ｎｅｘ＝ｎｆｉｌｌ−ｎｒｅｄｕ
＝（Ｐｆｉｌｌ＊Ｖ）／（Ｒ＊Ｔｆｉｌｌ）
−（Ｐｒｅｄｕ＊Ｖ）／（Ｒ＊Ｔｒｅｄｕ）
＝Ｖ／Ｒ（Ｐｆｉｌｌ／Ｔｆｉｌｌ−Ｐｒｅｄｕ／Ｔｒｅｄｕ）
となる。したがって、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積Ｖｅｘは
Ｖｅｘ＝ｎｅｘ＊Ｒ＊２７３．１５／１０１．３
＝２．６９６２＊Ｒ＊ｎｅｘ
＝２．６９６２＊Ｖ＊（Ｐｆｉｌｌ／Ｔｆｉｌｌ−Ｐｒｅｄｕ／Ｔｒｅｄｕ）
となる。よって、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑは
Ｑ＝Ｖｅｘ＊ｒ＊６０
＝１６１．１７＊ｒ＊Ｖ
＊（Ｐｆｉｌｌ／Ｔｆｉｌｌ−Ｐｒｅｄｕ／Ｔｒｅｄｕ）
…式  （７）
となる。
したがって、ガス充填容積１３における充填・排出後の密封状態において、任意の時点での瞬間的な圧力と温度を計測することができれば、式（７）により、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑを算出することができるのである。
しかしながら、密度の低いガス温度の高速測定は極めて困難であり実用的でない。なぜなら、特に、腐食性のあるガスの温度を測定するための温度センサーは、一般的に、耐食性のある金属、樹脂、あるいはセラミックスなどで被覆されており、熱量が大きく、速い応答性が得られない。また、極細の熱電対や半導体シリコン製温度センサーでは、速い応答性が得られるが、腐食性ガスの温度測定を行うことができない。このように、現状では、高速の断熱圧縮・膨張に伴う温度変化をリアルタイムで測定することができる耐食性温度センサーが存在しないからである。つまり、温度センサー１５によってガス充填容積１３内のプロセスガスの温度変化をリアルタイムに測定することは現状では不可能なのである。
これに対して、圧力の測定であれば、１秒以下の応答性で測定が可能である。そこで、本実施の形態に係るパルスショット式流量調整装置１と、パルスショット式流量調整装置１で実施されるパルスショット式流量調整方法では、温度変化に比例する圧力変化を測定することにより、高精度の流量測定を可能としている。
すなわち、まず、充填後の封止状態で、圧力値と圧力変化率から、熱平衡状態における圧力を推定する。例えば、圧力変化カーブの接線を一定時間間隔で計測した圧力値から求め、事前に求めた時定数後の圧力を演算し、それを充填後の熱平衡時における圧力とする。
同様に、排出後の封止状態で、圧力値と圧力変化率から、熱平衡状態における圧力を推定する。例えば、圧力変化カーブの接線を一定時間間隔で計測した圧力値から求め、事前に求めた時定数後の圧力を演算し、それを排出後の熱平衡時における圧力とする。
なお、密封時の圧力変化は単純な１次応答とは限らないため、熱平衡状態における圧力は、ガス種、１次圧力、排出による圧力降下量などにより、適切な時定数を切り替えて使用して演算することなる。
そして、このようにして演算された充填・排出それぞれの圧力（充填後推定圧力、排出後推定圧力）を充填後圧力Ｐｆｉｌｌ、排出後圧力Ｐｒｅｄｕとし、また、温度センサー１５から求めた平均温度を平衡温度として、式（７）により、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑを算出する。
そこで、上記の考え方に基づき、パルスショット式流量調整装置１のコントローラ１９において実行される第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑを算出する方法について説明する。まず、時定数の求め方について、第９図および第１０図を用いて説明する。なお、ここにおける圧力変化は、一次応答から外れているため、正解な意味での時定数とは言えないが、概念的に近いため便宜上「時定数」という言葉を使用する。
まずは、ガス充填容積１３に対するプロセスガスの充填時における時定数を求める場合について、第９図を参照しつつ説明する。最初に、第１遮断弁１２の閉時点をｔ０（時間の基準点とする）とし、第１遮断弁１２の応答遅れ時間（約１ｍｓｅｃ）に余裕を見込んで、確実に、第１遮断弁の閉止後の圧力変化を検出することができる時間ｔ１が経過した後（例えば、３ｍｓｅｃ経過後、ｔ１＝３ｍｓｅｃ）に、１回目の圧力測定を圧力センサー１４により行う。このときの測定値を（ｔ１，ｐ１）と表示する。さらに一定時間が経過した後（例えば、１ｍｓｅｃ経過後、ｔ２＝４ｍｓｅｃ）に、２回目の圧力測定を圧力センサー１４により行う。このときの測定値を（ｔ２，ｐ２）と表示する。その後、さらに一定時間が経過した後（例えば、１ｍｓｅｃ経過後、ｔ３＝５ｍｓｅｃ）に、３回目の圧力測定を圧力センサー１４により行う。このときの測定値を（ｔ３，ｐ３）と表示する。
なお、圧力測定の時間間隔は、同一時間である必要はないが、固定した時間であることが必要である。また、各測定点における圧力は、ノイズ等の影響を受けにくくするために、複数回の測定（例えば、１０μｓｅｃごとに８回測定）を行い、その平均値を使用するようにするとよい。
さらに、充分な時間が経過した後（例えば、１ｓｅｃ経過後、ｔ４＝１００５ｍｓｅｃ）に、４回目の圧力測定を圧力センサー１４により行う。このときの測定値を（ｔ４，ｐ４）と表示する。
そして、上記の測定結果から充填時における圧力変化の時定数ΔＴｓを求める。ここでは、一例として、ｔ２時点における時定数を求める。まず、（ｔ１，ｐ１），（ｔ２，ｐ２），（ｔ３，ｐ３），（ｔ４，ｐ４）より、（ｔ２，ｐ２）を通る接線Ｌの式を次式により求める。
接線Ｌ：Ｐ＝（ｐ３−ｐ１）／（ｔ３−ｔ１）
＊（ｔ−ｔ２）＋ｐ２                    …  式（８）
なお、ここでは簡易な方法により接線Ｌの式を求めているが、これ以外にも例えば、最小二乗法を使用して接線Ｌの式を求めてもよい。
続いて、接線Ｌがｐ４と一致する時間を求め、そこからｔ２を減算する。その結果として算出されたものが、ｔ２時点における時定数ΔＴｓとなる。式で表すと次式のようになる。
ΔＴｓ＝（ｐ４−ｐ２）＊（ｔ３−ｔ１）／（ｐ３−ｐ１）−ｔ２
なお、第９図中に示すΔＰ（＝ｐ４−ｐ２）は、ｐ２から平衡温度における圧力ｐ４までの圧力降下分であり、これはそのまま温度低下量を反映している。
次に、ガス充填容積１３におけるプロセスガスの排出時の時定数を求める場合について、第１０図を参照しつつ説明する。最初に、第２遮断弁１７の閉時点をｔ０′（時間の基準点とする）とし、第２遮断弁１７の応答遅れ時間（約１ｍｓｅｃ）に余裕を見込んで、確実に、第２遮断弁１７の閉止後の圧力変化を検出することができる時間ｔ１′が経過した後（例えば、３ｍｓｅｃ経過後、ｔ１′＝３ｍｓｅｃ）に、１回目の圧力測定を圧力センサー１４により行う。このときの測定値を（ｔ１′，ｐ１′）と表示する。さらに一定時間が経過した後（例えば、１ｍｓｅｃ経過後、ｔ２′＝４ｍｓｅｃ）に、２回目の圧力測定を圧力センサー１４により行う。このときの測定値を（ｔ２′，ｐ２′）と表示する。その後、さらに一定時間が経過した後（例えば、１ｍｓｅｃ経過後、ｔ３′＝５ｍｓｅｃ）に、３回目の圧力測定を圧力センサー１４により行う。このときの測定値を（ｔ３′，ｐ３′）と表示する。
なお、圧力測定の時間間隔は、同一時間である必要はないが、固定した時間であることが必要である。また、各測定点における圧力は、ノイズ等の影響を受けにくくするために、複数回の測定（例えば、１０μｓｅｃごとに８回測定）を行い、その平均値を使用するようにするとよい。
さらに、充分な時間が経過した後（例えば、１ｓｅｃ経過後、ｔ４′＝１００５ｍｓｅｃ）に、４回目の圧力測定を圧力センサー１４により行う。このときの測定値を（ｔ４′，ｐ４′）と表示する。
そして、上記の測定結果から排出時における圧力変化の時定数ΔＴｅを求める。ここでは、一例として、ｔ２′時点における時定数を求める。まず、（ｔ１′，ｐ１′），（ｔ２′，ｐ２′），（ｔ３′，ｐ３′），（ｔ４′，ｐ４′）より、（ｔ２′，ｐ２′）を通る接線Ｌ′の式を次式により求める。
接線Ｌ′：Ｐ＝（ｐ３′−ｐ１′）／（ｔ３′−ｔ１′）
＊（ｔ−ｔ２′）＋ｐ２′              …  式（９）
なお、ここでは簡易な方法により接線Ｌ′の式を求めているが、これ以外にも例えば、最小二乗法を使用して接線Ｌ′の式を求めてもよい。
続いて、接線Ｌ′がｐ４′と一致する時間を求め、そこからｔ２′を減算する。その結果として算出されたものが、ｔ２′時点における時定数ΔＴｓとなる。式で表すと次式のようになる。
ΔＴｓ＝（ｐ４′−ｐ２′）＊（ｔ３′−ｔ１′）
／（ｐ３′−ｐ１′）−ｔ２′
なお、第１０図中に示すΔＰ′（＝ｐ４′−ｐ２′）は、ｐ２′から平衡温度における圧力ｐ４′までの圧力降下分であり、これはそのまま温度低下量を反映している。
そして、上記のようにして算出された時定数ΔＰ，ΔＰ′を用いて、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑを算出する。この算出方法について、第１０図を参照しつつ説明する。なお、プロセスガスの体積流量Ｑを算出もコントローラ１９により行われる。
プロセスガスの体積流量Ｑは、パルスショット１周期ごとに次の演算を行うことにより算出する。まず、第１遮断弁１２を開き、ガス充填容積１３に対し規定時間のプロセスガスの充填を行う。そして、第１遮断弁１２を閉じた時点から規定時間ｔ１が経過した後に、圧力センサー１４により圧力ｐ１を測定する。同様に、第１遮断弁１２を閉じた時点から規定時間ｔ２が経過した後に、圧力センサー１４により圧力ｐ２を測定する。また、第１遮断弁１２を閉じた時点から規定時間ｔ３が経過した後に、圧力センサー１４により圧力ｐ３を測定する。そして、この３点における時間と圧力の組み合わせから、（ｔ２，ｐ２）を通る接線Ｌの式を式（８）により求める。
そして、既知の時定数ΔＴｓ後の圧力Ｐｓを次式により求め、これを充填後の安定圧力（充填後推定圧力）Ｐｓとする。
Ｐｓ＝（ｐ３−ｐ１）／（ｔ３−ｔ１）＊ΔＴｓ＋ｐ２
その後、調整された所定時間が経過した後に、第２遮断弁１７を開きプロセスガスの排気を行ってから、第２遮断弁１７を閉じる。そして、第２遮断弁１７を閉じた時点から規定時間ｔ１′が経過した後に、圧力センサー１４により圧力ｐ１′を測定する。同様に、第２遮断弁１７を閉じた時点から規定時間ｔ２′が経過した後に、圧力センサー１４により圧力ｐ２′を測定する。また、第２遮断弁１７を閉じた時点から規定時間ｔ３′が経過した後に、圧力センサー１４により圧力ｐ３′を測定する。そして、この３点における時間と圧力の組み合わせから、（ｔ２′，ｐ２′）を通る接線Ｌ′の式を式（９）により求める。
そして、既知の時定数ΔＴｅ後の圧力Ｐｅを次式により求め、これを排出後の安定圧力（排出後推定圧力）Ｐｅとする。
Ｐｅ＝（ｐ３′−ｐ１′）／（ｔ３′−ｔ１′）＊ΔＴｅ＋ｐ２′
以上のようにして求めたＰｓ，Ｐｅを使用して、１サイクルのパルスショットにおいて第２遮断弁１７から排出される体積流量ΔＱを次式により求める。
ΔＱ＝Ｖ（Ｐｓ−Ｐｅ）／Ｔ
なお、「Ｔ」は、ガス充填容積１３における平均温度（絶対温度）である。
ここでは、安定時の圧力Ｐｓ，Ｐｅを推定したが、ｔ２、ｔ２′時点での温度Ｔ２，Ｔ２′を推定し、１サイクルのパルスショットにおいて第２遮断弁１７から排出される体積流量ΔＱを次式から求めることもできる。
すなわち、Ｔ２＝Ｔ＊ｐ２／Ｐｓ、Ｔ２′＝Ｔ＊ｐ２′／Ｐｅであるから
ΔＱ＝Ｖ（ｐ２／Ｔ２−ｐ２′／Ｔ２′）
として体積流量ΔＱを求めることができる。
そして、上記のようにして算出された体積流量ΔＱに基づき、コントローラ１９により流量調整が行われる。具体的には、流量指令値から演算される１サイクルのパルスショットにおいて第２遮断弁１７から排出される体積流量ΔＱｏに対するΔＱの偏差をもとに、次サイクルのパルスショットにおいて第２遮断弁１７に印加するパルス幅を適宜増減させる。つまり、ΔＱがΔＱｏより少ないようであれば、パルス幅を増加させ、ΔＱがΔＱｏより多いようであれば、パルス幅を減少させる。パルス幅の増減方法としては、偏差に対し比例的に与える比例制御、偏差を一定率で加算していく積分制御、および急な偏差の変化に対して大きめの修正動作を与える微分制御などを適宜組み合わせればよい。
続いて、２種類のガス（Ｎ２とＡｒ）をパルスショット式流量調整装置１に規定流量（８００ｓｃｃｍ）流したときに、コントローラ１９において算出される体積流量Ｑを調べたので、その結果を第１３図〜第１５図に示す。なお、第１３図は、充填時における各種データを表示したものであり、第１４図は、排出時における各種データを表示したものであり、第１５図は、算出結果を表示したものである。また、そのときにおける圧力波形を第１２図に示す。
第１２図に示すように、ガス種により圧力変化の割合が異なる。これは、ガス種により比熱比が異なるからである。そして、今回使用したＮ２ガスとＡｒガスとでは、比熱比のより大きなＡｒガスの方が温度変化が大きいため、圧力変化も大きくなっていることがわかる。
まず、Ｎ２ガスについての体積流量Ｑの算出における各種データを考察する。Ｎ２ガスの充填時においては、第１３図に示すように、ガス充填容積１３に対しＮ２ガスを充填して第１遮断弁１２を閉じた時刻ｔ０における圧力は、ｐ１＝３５０．３９ｋＰａであった。それから３ｍｓｅｃが経過した時刻ｔ１での圧力は、ｐ１＝３５０．２２ｋＰａであった。さらに、１ｍｓｅｃが経過した時刻ｔ２での圧力は、ｐ２＝３５０．１３ｋＰａであった。またさらに、１ｍｓｅｃが経過した時刻ｔ３での圧力は、ｐ３＝３４９．９７ｋＰａであった。このように、第２遮断弁１７を閉じてから徐々にガス充填容積１３内のＮ２ガスの圧力が降下していることがわかる。そして、計測された圧力に基づき、ｔ２時点における時定数がΔＴｓ＝１６ｍｓｅｃと算出され、この時定数ΔＴｓ後の圧力がＰｓ＝３４８．１ｋＰａと算出された。
一方、Ｎ２ガスの排出時においては、第１４図に示すように、第２遮断弁１７を開けてガス充填容積１３からＮ２ガスを排出した後に第２遮断弁１７を閉じた時刻ｔ０′における圧力は、ｐ１′＝２８８．０８ｋＰａであった。それから４ｍｓｅｃが経過した時刻ｔ１′での圧力は、ｐ１′＝２８７．１７ｋＰａであった。さらに、１ｍｓｅｃが経過した時刻ｔ２′での圧力は、ｐ２′＝２８７．３９ｋＰａであった。またさらに、１ｍｓｅｃが経過した時刻ｔ３′での圧力は、ｐ３′＝２８７．５５ｋＰａであった。このように、第２遮断弁１７を閉じてから徐々にガス充填容積１３内のＮ２ガスの圧力が上昇していることがわかる。そして、計測された圧力に基づき、ｔ２′時点における時定数がΔＴｅ＝５０ｍｓｅｃと算出され、この時定数ΔＴｅ後の圧力がＰｅ＝２９６．８ｋＰａと算出された。
そして、Ｎ２ガスの平均温度はＴ＝３００Ｋであり、ガス充填容積１３の体積はＶ＝１．７５ｃｃであり、パルス周波数はｒ＝１６．６７Ｈｚであるから、第１５図に示すように、第２遮断弁１７から排出される体積流量は、Ｑ＝８０７．４ｓｃｃｍと算出された。そして、この算出結果の誤差は、０．９２％であり非常に小さい。すなわち、非常に精度よく第２遮断弁１７から排出される体積流量Ｑが算出されたと言える。
次に、Ａｒガスについての体積流量Ｑの算出における各種データを考察する。第１３図に示すように、ガス充填容積１３に対しＡｒガスを充填して第１遮断弁１２を閉じた時刻ｔ０における圧力は、ｐ１＝３５０．００ｋＰａであった。それから３ｍｓｅｃが経過した時刻ｔ１での圧力は、ｐ１＝３４９．５６ｋＰａであった。さらに、１ｍｓｅｃが経過した時刻ｔ２での圧力は、ｐ２＝３４９．４１ｋＰａであった。またさらに、１ｍｓｅｃが経過した時刻ｔ３での圧力は、ｐ３＝３４９．１２ｋＰａであった。このように、第２遮断弁１７を閉じてから徐々にガス充填容積１３内のＡｒガスの圧力が降下していることがわかる。そして、計測された圧力に基づき、ｔ２時点における時定数がΔＴｓ＝１３ｍｓｅｃと算出され、この時定数ΔＴｓ後の圧力がＰｓ＝３４６．６ｋＰａと算出された。
一方、Ａｒガスの排出時においては、第１４図に示すように、第２遮断弁１７を開けてガス充填容積１３からＡｒガスを排出した後に第２遮断弁１７を閉じた時刻ｔ０′における圧力は、ｐ１′＝２８１．９８ｋＰａであった。それから４ｍｓｅｃが経過した時刻ｔ１′での圧力は、ｐ１′＝２８２．０１ｋＰａであった。さらに、１ｍｓｅｃが経過した時刻ｔ２′での圧力は、ｐ２′＝２８２．３２ｋＰａであった。またさらに、１ｍｓｅｃが経過した時刻ｔ３′での圧力は、ｐ３′＝２８２．６６ｋＰａであった。このように、第２遮断弁１７を閉じてから徐々にガス充填容積１３内のＡｒガスの圧力が上昇していることがわかる。そして、計測された圧力に基づき、ｔ２′時点における時定数がΔＴｅ＝４２ｍｓｅｃと算出され、この時定数ΔＴｅ後の圧力がＰｅ＝２９６．１ｋＰａと算出された。
そして、Ａｒガスの平均温度はＴ＝３００Ｋであり、ガス充填容積１３の体積はＶ＝１．７５ｃｃであり、パルス周波数はｒ＝１６．６７Ｈｚであるから、第１５図に示すように、第２遮断弁１７から排出される体積流量は、Ｑ＝７９４．０ｓｃｃｍと算出された。そして、この算出結果の誤差は、０．７５％であり非常に小さい。すなわち、非常に精度よく第２遮断弁１７から排出される体積流量Ｑが算出されたと言える。
このように、比熱比の異なるガスであっても、非常に精度よく第２遮断弁１７から排出される体積流量Ｑを算出することができる。
ここで、上記の条件下において、断熱圧縮・膨張に伴う温度変化を考慮しないで、第２遮断弁１７から排出される体積流量Ｑを算出した結果、つまり式（１）′〜式（５）′などを用いて体積流量Ｑを算出した結果を第１６図に示す。この場合には、Ｎ２ガスでは充填後圧力がＰｆｉｌｌ＝３４９．５２ｋＰａと計測され、排出後圧力がＰｒｅｄｕ＝２８８．５２ｋＰａと計測されたので、圧力差が６１．００ｋＰａとなり、第２遮断弁１７から排出される体積流量は、Ｑ＝９５９ｓｃｃｍと算出された。この算出結果の誤差は１２％である。
また、Ａｒガスでは充填後圧力がＰｆｉｌｌ＝３４８．３４ｋＰａと計測され、排出後圧力がＰｒｅｄｕ＝２８４．２３ｋＰａと計測されたので、圧力差が６４．１１ｋＰａとなり、第２遮断弁１７から排出される体積流量は、Ｑ＝１００８ｓｃｃｍと算出された。この算出結果の誤差は１２．６％である。
このように高頻度のパルスショットを行う場合に、断熱圧縮・膨張に伴う温度変化を考慮しないと、第２遮断弁１７から排出される体積流量Ｑを精度よく算出することができない。また、比熱比が大きいガスに対して算出誤差が大きくなってしまう。
以上、詳細に説明したように、パルスショット式流量調整装置１において、高頻度のパルスショットを行う場合には、断熱圧縮・膨張に伴う温度変化を考慮することにより、第２遮断弁１７から排出される体積流量Ｑの誤差を１０％以上小さくすることができる。すなわち、高頻度のパルスショットを行う場合であっても、断熱膨張・圧縮による温度変化の影響を受けにくくして非常に高精度な流量調整を行うことができる。
そして、高頻度のパルスショットを行うことが可能になることにより、以下の効果が得られる。すなわち、脈動のの変化間隔をより短くすることができ、脈動による圧力変化・流量変化をより小さくすることができる。また、より小さいガス充填容積で低頻度のパルスショットのときと同じ流量を確保することができる。さらに、同じガス充填容積であれば、より大きな流量を確保することができる。また、断熱変化による温度変化の程度（比熱比）が異なる様々なガスに対し、より精度のよい流量調整を行うことができる。
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、パルスショット式流量調整装置１と、パルスショット式流量調整装置１で実施されるパルスショット式流量調整方法では、単位時間あたりの、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑを算出する際に（Ｓ１６）、温度センサー１５で計測されたガス充填容積１３のプロセスガスの温度Ｔに基づいて、上述した式（６）′，式（６）″などにより、２０℃換算している。もっとも、プロセスガスの温度膨張を無視することが許されるのであれば、２０℃換算を省略してもよい。
また、パルスショット式流量調整装置１と、パルスショット式流量調整装置１で実施されるパルスショット式流量調整方法では、Ｓ１５において、パルスショット式流量調整装置１のコントローラ１９に内蔵されたデューティ比可変回路を介して、各パルスショットでの第２遮断弁１７の開動作持続時間を変更させているが、各パルスショットでの第１遮断弁１２の開動作持続時間を変更させた場合でも、各パルスショットのガス充填容積１３のプロセスガスの充填後圧力Ｐｆｉｌｌ・排出後圧力Ｐｒｅｄｕが変化するので、単位時間あたりの、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガスの体積流量Ｑを調整することは可能である。
また、プロセスガスの体積流量の調整のためではなく、ガス充填容積１３への供給圧力制限のため、第１遮断弁１２の開動作時間を変更してもよい。パルスショット式流量調整装置１と、パルスショット式流量調整装置１で実施されるパルスショット式流量調整方法では、ガス充填容積１３へのプロセスガス充填のために、第１遮断弁１２を開いたときにガス充填容積１３への充填圧力状態を圧力センサー１４で監視することができるので、所定の制限圧力に達した時点で、第１遮断弁１２を閉じることができる。これにより、プロセスガス源から圧力センサー１４の耐圧を超えた圧力のガスが供給されたとしても、圧力センサー１４の耐圧を超えないように第１遮断弁１２を閉じることができる。なお、実際には、圧力の上昇カーブと第１遮断弁１２の閉時応答性からある程度の余裕をみて早めに第１遮断弁１２を閉じることになる。上記の作用は、圧力を制限するレギュレータ１１の作用と同じであるから、レギュレータ１１を不要にすることができる。
これにより、実質的に、１次側（ガス充填容積１３の上流側）の圧力の上限は、第１遮断弁１２の耐圧力できまり、耐圧が低い圧力センサーを使用することができる。そして、耐圧が低い圧力センサーは、耐圧が大きい圧力センサーに比べて、相対的により高い分解能を持っているので、高精度な流量測定を行うことができる。また、レギュレータ１１が不要になるため、プロセスガスの供給圧力が低い場合には、レギュレータ１１において発生する圧力損失がなくなり、より高精度な流量測定を行うことができる。
また、パルスショット式流量調整装置１と、パルスショット式流量調整装置１で実施されるパルスショット式流量調整方法では、Ｓ１３において、各パルスショット（第１遮断弁１２の開閉動作を行った後に第２遮断弁１７の開閉動作を行うこと）の所定周期を変更するか、各パルスショット（第１遮断弁１２の開閉動作を行った後に第２遮断弁１７の開閉動作を行うこと）での第２遮断弁１７の開動作持続時間を変更するかを決定しているが、両者を同時に行うように決定しても、Ｓ１２で求めた制御偏差を「０」にすることは可能である。
また、パルスショット式流量調整装置１と、パルスショット式流量調整装置１で実施されるパルスショット式流量調整方法では、第７図に示すように、第２遮断弁１７の上流側にノズル１６を設ければ、各パルスショットにおけるガス充填容積１３のプロセスガス（の圧力波形）をより安定させることができ、また、第２遮断弁１７の後流側にフィルタ１８を設ければ、第２遮断弁１７から排出されるプロセスガス（の圧力波形）をより安定させることができる。
また、高頻度のパルスショットを行う場合に必要となる時定数ΔＴｓ，ΔＴｅを、以下に述べる学習動作を行わせて自動的に求めるようにしてもよい。すなわち、まず、未知の必要ガスを供給し、第１遮断弁１２を開け、第２遮断弁１７を閉じて充填状態とする。次に、第１遮断弁１２、第２遮断弁１７ともに閉めてガス充填容積１３を密封状態として、熱平衡状態となるまで充分に放置する。そして、第２遮断弁１７を短時間だけ開け、制御流量に相当する圧力降下を発生させた後、再び第２遮断弁１７を閉じて、圧力値と圧力変化率を測定し、圧力変化カーブの接線を求める。次に、温度平衡状態まで充分に放置し、再度、平衡状態での圧力（漸近線）を測定する。そして、上記接線と漸近線とから、その制御流量時における時定数を求める。必要に応じて、これまでの処理を複数回繰り返し行い、平均値を算出してそれを時定数としてもよい。その後、充填時と排出時のそれぞれについて制御流量全般に対し数点において測定を行う。そして、ここで得られたデータをもとにして、必要な制御流量における時定数を補完して自動的に求める。
こうすることにより、任意の未知のガスについても、その物理的性質が不明であっても、必要な時定数を取得することができるので、高精度な流量制御を行うことができる。
ここで、ガスの物理的特性（粘性、比熱比など）により、ガス種が異なると同じ遮断弁（オリフィス）に対し、流れ易さが１０倍以上異なってしまい、流れにくいガス用に第１遮断弁１２おび第２遮断弁１７を設計すると、流れやすいガスでの流量制御の精度が１／１０に悪化する。例えば、流れにくいガス（Ｃ３Ｆ４）が第２遮断弁１７の開時間２５ｍｓｅｃ（無駄時間５ｍｓｅｃを含み、比例帯は２０ｍｓｅｃ）で１ＳＬＭの流量を発生させるように第２遮断弁１７（オリフィス）を設計すると、流れやすいガス（Ｈｅ）では、第２遮断弁１７の開時間７ｍｓｅｃで１ＳＬＭの流量を発生させてしまい、比例帯として２ｍｓｅｃ程度しかなく、制御分解能が１０倍に悪化し、特に小流量時の制御性を悪化させる。また、結果的に使用されない弁開時間２３ｍｓｅｃが無駄になってしまう。
一方、ガス固有の粘性・比熱比などに応じて、適切な第２遮断弁１７の開時間を設定すると、使用するガス種ごとに第２遮断弁１７の開時間の設定を変更する必要があり不便である。
そこで、第２遮断弁１７に、電流値に比例した開度（流量特性）が得られる比例弁を使用するようにしてもよい。すなわち、第２遮断弁１７の開閉動作を、単純な開閉制御ではなく、任意開度（流量特性・オリフィス）への開閉を可能とするのである。そして、必要最大流量に相当する圧力降下を発生させるのに必要となる第２遮断弁１７の開時間が、ほぼ第２遮断弁１７における開時間の最大値（制御余裕・安全度を残した最大値）となるように、第２遮断弁１７の開度（電流）を換えて適切な開度（電流）を求めて記録しておけばよい。例えば、第２遮断弁１７用として３０ｍｓｅｃの制御時間が割り当てられている場合には、第２遮断弁１７の開時間が２５ｍｓｅｃで最大流量相当の圧力降下となるように、第２遮断弁１７の開度（電流）を求めることになる。
このようにすることにより、任意のガスの供給に対し、学習により第２遮断弁１７においては適切な開度が設定されているため、流量に応じた適切な第２遮断弁１７の開時間が確保される。よって、最大流量では、割り当てられた制御時間の大半が開時間となり、小流量でも、必要な分解能を確保することができる開時間となる。したがって、異なったガス種、未知のガス種に対し、適切な第２遮断弁１７の開時間を確保することができ制御性を悪化させない。よって、どのようなガス種であっても、高精度に流量制御を行うことができる。
産業上の利用可能性
以上述べたように、本発明のパルスショット式流量調整装置とパルスショット式流量調整方法においては、パルスショット式という新たな方式を用いており、つまり、第１遮断弁の開閉動作を行った後に第２遮断弁の開閉動作を行うパルスショットを繰り返すとともに、圧力センサーで計測されたガス充填容積の充填後圧力・排出後圧力に基づいて、第２遮断弁から排出されるガスの体積流量を算出し、さらに、パルスショットの態様を変化させることにより、第２遮断弁から排出されるガスの体積流量を調整しているので、（１）ガスの乱流に影響されることがなく、ガスの乱流を強制的に抑える層流管などの装置が不要となり、（２）細管などの測定子をガスの流路に介在させることが不要となり、（３）ガスの圧力が制限されることがなく、レギュレータなどの装置が不要となって、構成パーツがシンプルになるなど、従来の制約から解放させることができる。
また、半導体製造装置では、腐食性ガスが使用され、ガス置換が行われ、ガス流路の切換などに遮断弁を使用することが多いので、本発明のパルスショット式流量調整装置とパルスショット式流量調整方法を半導体製造装置で使用すれば、（４）細管などの測定子を使用しないので、腐食による目詰まりなどの異常が発生せず、（５）デッドボリュームがないので、ガス置換を確実に実行でき、（６）第１遮断弁や第２遮断弁をガス流路の切換などに流用することにより、ガス流路の切換などに使用するための遮断弁を削減することができる。
また、高頻度のパルスショットを行う場合には、断熱圧縮・膨張に伴う温度変化を考慮することにより、非常に高精度な流量調整を行うことができる。
そして、高頻度のパルスショットを行うことが可能になることにより、以下の効果が得られる。すなわち、脈動のの変化間隔をより短くすることができ、脈動による圧力変化・流量変化をより小さくすることができる。また、より小さいガス充填容積で低頻度のパルスショットのときと同じ流量を確保することができる。さらに、同じガス充填容積であれば、より大きな流量を確保することができる。また、断熱変化による温度変化の程度（比熱比）が異なる様々なガスに対し、より精度のよい流量調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明のパルスショット式流量調整装置の概要を示した図である。
第２図は、本発明のパルスショット式流量調整装置のパルスショットにおいて、ある条件の下での、第１遮断弁及び第２遮断弁の開閉動作とガス充填容積のプロセスガスの圧力波形の関係の一例を示した図である。
第３図は、本発明のパルスショット式流量調整装置において、ある条件の下での、１秒間のガス充填容積のプロセスガスの圧力波形の一例を示した図である。
第４図は、本発明のパルスショット式流量調整装置において、ガス充填容積の構成例を示した図である。
第５図は、本発明のパルスショット式流量調整装置のフローチャート図とブロック図を兼ねた図である。
第６図は、本発明のパルスショット式流量調整装置において、ある条件の下での、第２遮断弁から排出されるプロセスガスの体積流量と第２遮断弁のデューティ比との関係の一例を示した図である。
第７図は、本発明のパルスショット式流量調整装置の概要を示した図である。
第８図は、本発明のパルスショット式流量調整装置のパルスショットにおいて、高頻度なパルスショットを行った場合における第１遮断弁及び第２遮断弁の開閉動作とガス充填容積のプロセスガスの圧力波形の関係の一例を示した図である。
第９図は、本発明のパルスショット式流量調整装置のパルスショットにおいて、高頻度なパルスショットを行った場合の充填時における時定数の算出方法を説明するための図である。
第１０図は、本発明のパルスショット式流量調整装置のパルスショットにおいて、高頻度なパルスショットを行った場合における排出時における時定数の算出方法を説明するための図である。
第１１図は、本発明のパルスショット式流量調整装置のパルスショットにおいて、高頻度なパルスショットを行った場合における充填後推定圧力および排出後推定圧力の算出方法を説明するための図である。
第１２図は、本発明のパルスショット式流量調整装置のパルスショットにおいて、高頻度なパルスショットを行ってＮ２ガスおよびＡｒガスを流したときにおけるガス充填容積内の圧力波形を示した図である。
第１３図は、本発明のパルスショット式流量調整装置のパルスショットにおいて、高頻度なパルスショットを行った場合に、断熱変化に伴う温度変化を考慮して体積流量Ｑを算出する際に、充填時に算出される各種データの値を表示した図である。
第１４図は、本発明のパルスショット式流量調整装置のパルスショットにおいて、高頻度なパルスショットを行った場合に、断熱変化に伴う温度変化を考慮して体積流量Ｑを算出する際に、排出時に算出される各種データの値を表示した図である。
第１５図は、本発明のパルスショット式流量調整装置のパルスショットにおいて、高頻度なパルスショットを行った場合に、断熱変化に伴う温度変化を考慮して体積流量Ｑを算出する際に、必要となる各種データおよび算出値を表示した図である。
第１６図は、本発明のパルスショット式流量調整装置のパルスショットにおいて、高頻度なパルスショットを行った場合に、断熱変化に伴う温度変化を考慮しないで体積流量Ｑを算出する際に、必要となる各種データおよび算出値を表示した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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