(57)【要約】【課題】混合流体の目標総流量又は目標混合比が変更された場合に生じる各成分流体の実流量が変化する変化区間においても混合流体の実総流量又は実混合比を一定に保つことができる流量比率制御装置を提供する。【解決手段】前記各流量制御装置に設定される各目標流量が、変更前目標流量値から変更後目標流量値へと目標流量値が連続的に変化する連続変化区間をそれぞれ具備し、各連続変化区間の時間の長さが、各流量制御装置のうち目標流量に対する成分流体の実流量の応答速度の最も遅い流量制御装置が、前記連続変化区間において目標流量に対して成分流体の実流量を実質的に追従させることができる追従可能時間以上に設定した。【選択図】図1
2016201109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の成分流体が個別に流れる複数の供給ラインと、前記複数の供給ラインの下流端部が接続され、複数の成分流体が混合された混合流体が流れる混合ラインとからなる流路構造において、混合流体中の各成分流体が目標混合比となるように各供給ラインを流れる各成分流体の流量を個別に制御する流量比率制御装置であって、
各供給ラインに個別に設けられ、設定された目標流量となるように成分流体の流量を制御する複数の流量制御装置と、
各流量制御装置に各成分流体の目標流量を設定する目標流量設定部と、を備え、
前記各流量制御装置に設定される各目標流量が、
変更前目標流量値から変更後目標流量値へと目標流量値が連続的に変化する連続変化区間をそれぞれ具備し、
各連続変化区間の時間の長さが、各流量制御装置のうち目標流量に対する成分流体の実流量の応答速度の最も遅い流量制御装置が、前記連続変化区間において目標流量に対して成分流体の実流量を実質的に追従させることができる追従可能時間以上に設定されていることを特徴とする流量比率制御装置。
【請求項２】
各目標流量における連続変化区間の開始時点と終了時点が実質的に同じ時刻に設定されており、各連続変化区間の時間の長さが前記追従可能時間以上で実質的に同じ長さに設定されている請求項１記載の流量比率制御装置。
【請求項３】
前記目標流量設定部が、受け付けられた混合流体の目標総流量と混合流体中の各成分流体の目標混合比に基づいて、前記各流量制御装置に各成分流体の目標流量を設定するように構成されており、
前記目標流量設定部が、
前記応答速度が最も遅い流量制御装置の前記追従可能時間を記憶する追従可能時間記憶部と、
前記追従可能時間と、変化前後の目標総流量の値又は変化前後の目標混合比の値に基づいて、前記連続変化区間内の目標流量をランプ関数として設定する目標流量関数設定部と、を備えた請求項１又は２記載の流量比率制御装置。
【請求項４】
前記連続変化区間における目標流量の時間変化率が、前記応答速度の最も遅い流量制御装置が目標流量に対して成分流体の実流量を実質的に誤差なく追従させることができる時間変化率よりも小さく設定するように構成されている請求項１乃至３いずれかに記載の流量比率制御装置。
【請求項５】
複数の成分流体が個別に流れる複数の供給ラインと、前記複数の供給ラインの下流端部が接続され、複数の成分流体が混合された混合流体が流れる混合ラインとからなる流路構造において、混合流体中の各成分流体が目標混合比となるように各供給ラインを流れる各成分流体の流量を個別に制御するものであり、各供給ラインに個別に設けられ、設定された目標流量となるように成分流体の流量を制御する複数の流量制御装置を具備する流量比率制御装置に用いられるプログラムであって、
各流量制御装置に各成分流体の目標流量を設定する目標流量設定部としての機能をコンピュータに発揮させるものであり、
前記各流量制御装置に設定される各目標流量が、
変更前目標流量値から変更後目標流量値へと目標流量値が連続的に変化する連続変化区間をそれぞれ具備し、
各連続変化区間の時間の長さが、各流量制御装置のうち目標流量に対する成分流体の実流量の応答速度の最も遅い流量制御装置が、前記連続変化区間において目標流量に対して成分流体の実流量を実質的に誤差なく追従させることができる追従可能時間以上に設定されていることを特徴とする流量比率制御装置用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の成分流体の流量を個別に制御して、複数の成分流体が混合された混合流体の総流量又は混合流体における各成分流体の混合比を制御する流量比率制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体製造装置のチャンバ内等に供給される複数の成分ガスからなる混合ガスはその総流量と各成分ガスの混合比が予め決められた値で保たれていることが求められる。
【０００３】
このような混合ガスを得るために特許文献１の流量比率制御装置では、各成分ガスが個別に流れる供給ラインと、各供給ラインの下流端部が合流して接続される混合ガスラインとからなる流路機構において、各供給ラインにそれぞれ流量制御装置を設けて、各成分ガスの流量を個別に制御している。
【０００４】
各流量制御装置に設定される目標流量は、時間的に一定に保たれている目標総流量の値及び目標混合比の値から算出されるものである。このため、各成分ガスの目標流量も時間に対して一定の値をとることになるので、各流量制御装置により各成分ガスの実流量を目標流量で一定に安定させることで混合ガスの目標総流量及び目標混合比が達成される。
【０００５】
ところで、このような流量比率制御装置では制御途中に混合ガスの目標総流量又は目標混合比をある値から別の値に変更したい場合がある。このような場合、流量比率制御装置に入力される目標総流量又は目標混合比は不連続に変化させて入力されているため、各流量制御装置に設定される目標流量も変更された目標総流量又は目標混合比に応じた値に瞬間的に変更されている。
【０００６】
しかしながら、各流量制御装置の目標流量に対する成分ガスの実流量の応答速度は有限であるため、目標流量がある目標流量値から別の目標流量値にステップ状に変化する変化区間が存在すると、実流量は目標流量の通りには追従しない。また、各流量制御装置は流れている成分ガスの特性の違いや流量制御装置ごとの器差等もあるため、変化区間における目標流量に対する実流量のずれ量も大きくことなることがある。目標総流量又は目標混合比の変更条件によってはある成分ガスの目標流量は増加し、別の成分ガスの目標流量は減少することになり、立ち上がりのステップ応答と立下りのステップ応答の特性は大きく異なりやすい。
【０００７】
したがって、目標総流量又は目標混合比が変更されるとその時点から所定期間内においては各成分ガスが変動している間は混合ガスの総流量や混合比は安定せず、しばらく時間が経過して各成分ガスの流量が一定の値で安定しないと所望の混合ガスを得ることができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１７５６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、混合流体の目標総流量又は目標混合比が変更されてからの所定期間内においても混合流体の実総流量又は実混合比を目標総流量又は目標混合比に保つことができる流量比率制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明の流量比率制御装置は複数の成分流体が個別に流れる複数の供給ラインと、前記複数の供給ラインの下流端部が接続され、複数の成分流体が混合された混合流体が流れる混合ラインとからなる流路構造において、混合流体中の各成分流体が目標混合比となるように各供給ラインを流れる各成分流体の流量を個別に制御する流量比率制御装置であって、各供給ラインに個別に設けられ、設定された目標流量となるように成分流体の流量を制御する複数の流量制御装置と、各流量制御装置に各成分流体の目標流量を設定する目標流量設定部と、を備え、前記各流量制御装置に設定される各目標流量が、変更前目標流量値から変更後目標流量値へと目標流量値が連続的に変化する連続変化区間をそれぞれ具備し、各連続変化区間の時間の長さが、各流量制御装置のうち目標流量に対する成分流体の実流量の応答速度の最も遅い流量制御装置が、前記連続変化区間において目標流量に対して成分流体の実流量を実質的に追従させることができる追従可能時間以上に設定されていることを特徴とする。
【００１１】
ここで、目標流量に対して成分流体の実流量を実質的に追従させることができるとは、混合流体の実総流量又は実混合比において許容できる程度の誤差しか発生しない程度にしか各成分流体の目標流量と実流量に誤差が生じないことをいう。
【００１２】
このようなものであれば、各供給ラインに設けられている流量制御装置のうち最も応答速度の遅い流量制御装置に合わせて目標流量に対して成分流体の実流量が追従するように連続変化区間の時間の長さが設定されているので、すべての流量制御装置において連続変化区間においては目標流量に対して各成分流体の実流量を実質的に追従させることができる。
【００１３】
したがって、混合流体の目標総流量又は目標混合比が変化された場合でも、各成分流体の目標流量にステップ状の急激な変化を発生させず、かつ、各流量制御装置が無理なく流量制御を実現できるように連続変化区間の目標流量を設定でき、連続変化区間においても混合流体の実総流量又は実混合比を目標総流量又は目標混合比に近い値で保つことができる。
【００１４】
各成分流体がほぼ同時に変更後目標流量値で安定となり、常に混合流体の目標総流量又は目標混合比で一定に保つことができるようにするには、各目標流量における連続変化区間の開始時点と終了時点が実質的に同じ時刻に設定されており、各連続変化区間の時間の長さが前記追従可能時間以上で実質的に同じ長さに設定されていればよい。
【００１５】
ここで、各目標流量における連続変化区間の開始時点と終了時点が実質的に同じ時刻に設定されている、又は、各連続変化区間の時間の長さが実質的に同じに長さに設定されているとは、混合流体の実総流量又は実混合比において許容できる程度の誤差しか発生しない程度にしか各開始時点と各終了時点がずれておらず、その時間の長さもずれていないことを言う。
【００１６】
各成分流体の流量が変動している間でも混合流体の実目標総流量又は実混合比を一定に保つことができる各成分流体の連続変化区間における目標流量を簡単な演算で設定できるようにして実装を容易にするには、前記目標流量設定部が、受け付けられた混合流体の目標総流量と混合流体中の各成分流体の目標混合比に基づいて、前記各流量制御装置に各成分流体の目標流量を設定するように構成されており、前記応答速度が最も遅い流量制御装置の前記追従可能時間を記憶する追従可能時間記憶部と、前記追従可能時間と、変化前後の目標総流量の値又は変化前後の目標混合比の値に基づいて、前記連続変化区間内の目標流量をランプ関数として設定する目標流量関数設定部と、を備えたものであればよい。
【００１７】
連続変化区間において各成分流体の実流量が目標流量に追従するようにする具体的な設定態様としては、前記目標流量設定部が、前記連続変化区間における目標流量の時間変化率が前記応答速度の最も遅い流量制御装置が目標流量に対して成分流体の実流量を実質的に誤差なく追従させることができる時間変化率よりも小さく設定するように構成されているものが挙げられる。
【００１８】
既存の流量比率制御装置において、プログラムを変更するだけで本発明の効果を享受できるようにするには、複数の成分流体が個別に流れる複数の供給ラインと、前記複数の供給ラインの下流端部が接続され、複数の成分流体が混合された混合流体が流れる混合ラインとからなる流路構造において、混合流体中の各成分流体が目標混合比となるように各供給ラインを流れる各成分流体の流量を個別に制御するものであり、各供給ラインに個別に設けられ、設定された目標流量となるように成分流体の流量を制御する複数の流量制御装置を具備する流量比率制御装置に用いられるプログラムであって、各流量制御装置に各成分流体の目標流量を設定する目標流量設定部としての機能をコンピュータに発揮させるものであり、前記各流量制御装置に設定される各目標流量が、変更前目標流量値から変更後目標流量値へと目標流量値が連続的に変化する連続変化区間をそれぞれ具備し、各連続変化区間の時間の長さが、各流量制御装置のうち目標流量に対する成分流体の実流量の応答速度の最も遅い流量制御装置が、前記連続変化区間において目標流量に対して成分流体の実流量を実質的に誤差なく追従させることができる追従可能時間以上に設定されていることを特徴とする流量比率制御装置用プログラムを用いればよい。プログラムは、電子的に配信されるものであってもよいし、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤ、フラッシュメモリ等の記憶媒体に記憶されたものであってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
このように本発明によれば、最も応答速度の遅い流量制御装置に合わせて連続変化区間における目標流量の変化が設定されているので、すべての成分流体の実流量を目標流量通りに追従させ応答速度の差が表れないようにし、目標流量が変化している連続変化区間においても混合流体の実総流量又は実混合比を目標の通りに一定に保つことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る流量比率制御装置を示す模式図。
【図２】同実施形態における目標流量設定部により設定される目標流量の特性を示す模式的グラフ。
【図３】同実施形態における目標混合比を一定に保った状態で目標総流量を変化させた場合に設定される各成分ガスの目標流量を示す模式的グラフ。
【図４】同実施形態における目標総流量を一定に保った状態で目標混合比を変化させた場合に設定される各成分ガスの目標流量を示す模式的グラフ。
【図５】同実施形態における複数の連続変化区間の関係を示す模式的グラフ。
【図６】本発明の別の実施形態における各成分ガスの目標流量値の例を示す模式的グラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の一実施形態に係る流量比率制御装置１００について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１に示すように前記流量比率制御装置１００は、半導体製造装置のチャンバＣ内に複数の成分ガス（成分流体）からなる混合ガス（混合流体）を予め定められた目標総流量と目標混合比を保ちながら供給するために用いられるものである。
【００２３】
より具体的には、本実施形態の流量比率制御装置１００は、各成分ガスが個別に流れる供給ラインＳＬ１、ＳＬ２と、各供給ラインＳＬ１、ＳＬ２の下流端部が合流して接続される混合ラインＭＬとからなる流路機構において用いられる。この流量比率制御装置１００は、各供給ラインＳＬ１、ＳＬ２にそれぞれ設けられた流量制御装置により、混合ガスの目標総流量及び混合ガスを構成する成分ガスの目標混合比が同時に満たされるように各成分ガスの流量を個別に制御している。
【００２４】
本実施形態では、混合ガスは窒素ガスと酸素ガスが混合されたものであり、窒素ガスを希釈成分ガス、酸素ガスを少量成分ガスとして用いている。混合ガスは２種類のガスで構成されるので、本実施形態では供給ラインＳＬ１、ＳＬ２は２本だけ設けてあり、各供給ラインＳＬ１、ＳＬ２の下流端部は各ガスが混合されて混合ガスとして流れる混合ラインＭＬに共通して合流させてある。以下の説明では窒素の流れる供給ラインＳＬを第１供給ラインＳＬ１、酸素の流れる供給ラインＳＬを第２供給ラインＳＬ２として説明する。
【００２５】
以下では前記流量比率制御装置１００の各部の詳細について説明する。
【００２６】
前記流量比率制御装置１００は、第１供給ラインＳＬ１を流れる成分ガスについて流量制御する流量制御装置である第１マスフローコントローラＭ１と、第２供給ラインＳＬ２を流れる成分ガスについて流量制御する流量制御装置である第２マスフローコントローラＭ２と、第１マスフローコントローラＭ１と第２マスフローコントローラＭ２のそれぞれに混合ガスの目標総流量及び目標混合比に応じて各成分ガスの目標流量を設定する目標流量設定部１０と、第１マスフローコントローラＭ１及び第２マスフローコントローラＭ２で実測される各成分ガスの流量に基づいて混合ガスの実総流量、実混合比を表示する現在状態表示部２０と、を備えたものである。
【００２７】
第１マスフローコントローラＭ１と第２マスフローコントローラＭ２は基本的には同じ構成を有するものであり、流量センサ（図示しない）と、バルブ（図示しない）と、コンピュータによりその機能が実現されるバルブ制御部（図示しない）とを備え、前記バルブ制御部は設定されている目標流量と流量センサで測定される測定流量の偏差が小さくなるようにバルブの開度をフィードバック制御するように構成してある。本実施形態の各マスフローコントローラＭ１、Ｍ２は、いわゆるアナログマスフローコントローラであって、目標流量としての入力、流量センサで得られた測定流量の出力等は０〜５Ｖのアナログ電圧により行われる。
【００２８】
前記目標流量設定部１０、及び、前記現在状態表示部２０は、マスフローコントローラＭ１、Ｍ２内のコンピュータとは別のコンピュータにおいてメモリに格納された流量比率制御装置１００用プログラムが実行されることにより、ＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ等の入出力手段が協業してその機能が実現されるものである。以下では前記目標流量設定部１０の詳細について説明する。
【００２９】
より具体的には、前記目標流量設定部１０は、各マスフローコントローラＭ１、Ｍ２に対して混合ガスの目標総流量及び目標混合比に応じた各成分ガスの目標流量を対応するアナログ電圧を入力することにより適宜設定して各マスフローコントローラＭ１、Ｍ２を制御するものである。ここで、混合ガスの目標総流量は各成分ガスの流量の和であること、目標混合比が少量成分ガスである酸素の流量を目標総流量で割った値であることから各マスフローコントローラＭ１、Ｍ２で流すべき成分ガスの目標流量を変数とした連立方程式を立てることができる。前記目標流量設定部１０はこの連立方程式を解くことで、受け付けられている混合ガスの目標総流量及び目標混合比に対応する各成分ガスの目標流量を算出している。
【００３０】
さらに本実施形態の前記目標流量設定部１０は、受け付けられた混合ガスの目標総流量又は目標混合比がステップ状に変化するものである場合に、各マスフローコントローラＭ１、Ｍ２に設定される目標流量には実質的に不連続な変化が生じないように連続変化区間ＣＰを設定するように構成してある。
【００３１】
ここで、本実施形態の前記目標流量設定部１０の特徴について従来のものと比較しながら説明する。従来においては目標総流量又は目標混合比がステップ状に変化している場合には各マスフローコントローラに設定される目標流量も受け付けられた目標総流量及び目標混合比をそのまま単純に連立方程式により変換したものであった。このため、図２（ａ）に示すように示すように各マスフローコントローラＭ１、Ｍ２に設定される目標流量も目標総流量又は目標混合比と同様にステップ状に変化する指令として各マスフローコントローラに設定されていた。したがって、図２（ａ）において細線で示すように各成分ガスの実流量は各マスフローコントローラＭ１、Ｍ２の応答速度に応じた遅れやオーバーシュートが発生し、各成分ガスの実流量は目標流量通りには追従しない変動区間が発生していた。この変動区間において各成分ガスの実流量は目標流量とは異なる値となっているため、目標総流量又は目標混合比のいずれか又は両方が達成されておらず、この変動区間で生成される混合ガスが半導体製造時において問題を起こす可能性がある。
【００３２】
一方、本実施形態の前記目標流量設定部１０は混合ガスの目標総流量又は目標混合比にステップ状の変化がある場合には、図２（ｂ）に示すように目標総流量又は目標混合比にステップが生じている時刻から所定時間の間は目標流量が変更前目標流量値から変更後目標流量値へと目標流量値が連続的に変化する連続変化区間ＣＰを挿入したものを目標流量とするように構成してある。ここで、変更前目標流量値、変更後目標流量値は連続変化区間ＣＰが無い場合にはステップ状の変化をなす程度にその差が存在するものである。そして、変更前目標流量値、変更後目標流量値のみからなるステップ関数を目標流量としてマスフローコントローラＭ１、Ｍ２に設定すると、マスフローコントローラＭ１、Ｍ２により実現される実流量は時間遅れやオーバーシュートが存在し、混合ガスの実総流量又は実混合比を目標通りに一定に保つことができない程度のステップとなる。
【００３３】
さらに、前記目標流量設定部１０は各成分ガスの目標流量における各連続変化区間ＣＰ内における目標流量値の変化は、図２（ｂ）に示すように各マスフローコントローラＭ１、Ｍ２の応答速度によって目標流量値の変化に対してほぼ誤差なく成分ガスの実流量値が追従するように設定してある。より具体的には、各連続変化区間ＣＰの時間の長さが、各マスフローコントローラＭ１、Ｍ２のうち目標流量に対する成分ガスの実流量の応答速度の最も遅いマスフローコントローラが、前記連続変化区間ＣＰにおいて目標流量に対して成分ガスの実流量を実質的に追従させることができる追従可能時間以上に設定してある。また、本実施形態では連続変化区間ＣＰの長さは目標流量のステップの大きさに関わらず、つねに前記追従可能時間以上の一定時間長さで揃えてある。言い換えると、応答速度の速いマスフローコントローラに対しては連続変化区間ＣＰにおいては目標流量の時間変化率は制御的な余裕を大きく取った目標流量の設定にしてある。このようにして連続変化区間ＣＰにおいてはいずれのマスフローコントローラＭ１、Ｍ２によって各成分ガスの実流量がほぼ誤差なく目標流量に追従するようにしてある。
【００３４】
以上のような機能を実現するために前記目標流量設定部１０は、前記応答速度が最も遅いマスフローコントローラの前記追従可能時間を記憶する追従可能時間記憶部１１と、前記追従可能時間と、変化前後の目標総流量の値又は変化前後の目標混合比の値に基づいて、前記連続変化区間ＣＰ内の目標流量をランプ関数として設定する目標流量関数設定部１２と、を備えている。
【００３５】
前記追従可能時間記憶部１１は、例えば混合ガスの目標総流量又は目標混合比のステップの変化量としてあり得るもので最も大きいものを基準として目標流量に実流量を誤差なく追従させることができる目標流量値の変化量に基づいて定めた追従可能時間を記憶している。例えば、変更前目標流量値から変更後目標流量値に到達するまでの時間、すなわち、連続変化区間ＣＰの時間の長さをできる限り小さくし、高速の流量制御を実現しつつ、目標総流量と目標混合比を保てるようにするために、目標流量のステップの大きさごとに追従可能時間をそれぞれ記憶しているように前記追従可能時間記憶部１１を構成してもよい。
【００３６】
前記目標流量関数設定部１２は、受け付けられている混合ガスの目標総流量又は目標混合比におけるステップの前後の値から算出される変更前目標流量値と当該変更前目標値流量値に対して所定値以上異なる変更後目標流量値とを始点と終点とし、前記追従可能時間時間以上の時間長でランプ状に変化する目標流量の関数を前記連続変化区間ＣＰに設定する。前記目標流量関数設定部１２は、連続変化区間ＣＰ以外の区間については一定の目標流量値で保たれるように関数を設定する。なお、ランプ関数を挿入するかどうかは、目標総流量及び目標混合比から算出される変更前目標流量値と変更後目標流量値との差の絶対値が所定値以上のため実質的に連続として取り扱うことができないかどうかに基づいて決定してもよい。
【００３７】
このように本実施形態の流量比率制御装置１００は、最も応答速度の遅いマスフローコントローラを基準として連続変化区間ＣＰの長さ及び目標流量の関数を定めることにより、全てのマスフローコントローラＭ１、Ｍ２において前記連続変化区間ＣＰにおいて成分ガスの実流量が目標流量に対して実質的に誤差なく追従させることができる。
【００３８】
また、前記連続変化区間ＣＰにおいて各成分ガスの実流量が目標流量と略同じように変化する効果について図３及び図４のグラフを参照しながら説明する。
【００３９】
図３は混合ガスの目標混合比が一定に保たれた状態で目標総流量がステップ状に変更された場合の各成分ガスの目標流量及び実流量の変化を示す時系列グラフである。
【００４０】
図３においては混合ガスの総流量が２倍に設定された時点から所定時間経過後までの間には前記目標流量設定部１０が連続変化区間ＣＰを設定している。各成分ガスの変更前目標流量値及び変更後目標流量値は１：２の比が保たれるようにしてある。さらに、この間の連続変化区間ＣＰにおいてはランプ関数（一次関数）で変更前目標流量値と変更後目標流量値とを接続しているので、上記の各成分ガスの流量比は保存される。また、連続変化区間ＣＰにおいては目標流量の変化に対して各成分ガスの実流量は十分な精度で追従しているので実流量が変化して混合ガスの実総流量が変化している間も、混合ガスの実混合比は略１／２で一定に保つことができる。
【００４１】
一方、図４は混合ガスの目標総流量が一定に保たれた状態で目標混合比がステップ状に変更された場合の各成分ガスの目標流量及び実流量の変化を示す時系列グラフである。図３の場合と同様に連続変化区間ＣＰにおいてランプ状に変化する目標流量に対して全ての成分ガスの実流量が追従するように構成してあるので、混合ガスの実混合比が変化しても混合ガスの実総流量については一定の値に保つことができる。特に図４の場合には各成分ガスの増加方向は逆向きとなるため流量制御特性に違いが表れやすく、従来は実流量が変動している間は混合ガスの実総流量が一定値に安定しなかったところを本実施形態の流量比率制御装置１００であれば常に混合ガスの実総流量を略一定に保つことが可能となる。
【００４２】
本実施形態の変形例について説明する。図５に示すように流量比率制御装置１００の制御動作中に複数回のステップ状変化が目標総流量又は目標混合比で生じている場合には、各ステップ変化に対して設定される連続変化区間ＣＰの長さは常に追従可能時間以上で同じ長さに設定すればよい。例えば、目標総流量又は目標混合比の変更前後のステップ大きさで最もあり得る値の中で最大のものに基づいて連続変化区間ＣＰの長さを追従可能時間以上となるように設定すれば、目標総流量又は目標混合比がどのように変化するとしても常に成分ガスを目標流量に対して追従させ続けることができる。このような連続変化区間ＣＰの時間長については各成分ガスの流量を制御するマスフローコントローラの限界値を実験的に求めておき、制御上の不具合が発生しない範囲で設定すればよい。
【００４３】
その他の実施形態について説明する。
【００４４】
前記実施形態では成分ガスは２種類であり供給ラインも２本しかなかったが、３種類以上の成分ガスを混合して混合ガスとする場合にも本発明は用いることができる。例えば図６に示されるように最も応答速度の遅いマスフローコントローラを基準として連続変化区間の長さを設定し、変更前目標流量値と変更後目標流量値との間をランプ関数で接続するようしておけば、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
さらに、前記実施形態では連続変化区間の目標流量の変化はランプ関数で表現していたが、例えばＳ字加減速やその他の補間方法を用いて連続変化区間内の目標流量の変化が連続的に発生するようにしてもよい。要するに連続変化区間において各成分ガスの実流量が目標流量に対して誤差なく追従するように最も応答速度の遅いものを基準として設定してあればよい。
【００４６】
また、追従可能時間については目標流量の変化量が大きいほど長くなるように前記追従可能時間記憶部に記憶させておいてもよい。
【００４７】
さらに、前記連続変化区間における目標流量の時間変化率が前記応答速度の最も遅い流量制御装置が目標流量に対して成分流体の実流量を実質的に誤差なく追従させることができる時間変化率よりも小さく設定するように前記目標流量設定部を構成してもよい。また、連続変化区間の開始点、終了点の設定については目標総流量又は目標混合比の変化時点を基準として、その変化時点から所定期間に設定してあればよい。これらのような場合には、各流量制御装置に設定される各目標流量中の連続変化区間の長さが揃っていなくてもよい。このようなものであっても各連続変化区間において少なくとも重畳している部分については従来よりも混合ガスの実総流量又は実混合比を目標に近い値で安定することができる。
【００４８】
前記目標流量設定部は、受け付けられた混合ガスの目標総流量及び目標混合比に基づいて自分で目標流量を算出するものに限られず、例えば目標総流量及び目標混合比を達成するように算出された各目標流量自体を受け付けるものであってもよい。例えば、前記目標流量設定部は、各目標流量中にステップ状に変化する部分を含んでいる場合には前記実施形態に示したように不連続部分に連続変化区間を挿入し、その連続変化区間の長さを最も応答速度の遅い流量制御装置に基づいて設定するものであればよい。
【００４９】
加えて、前記実施形態ではガスの混合に本願発明を用いていたが、液体の混合に本発明を用いてもよい。また、流量制御装置はパッケージ化されたマスフローコントローラだけでなく、バルブ、流量センサ、制御器をそれぞれ別々に用意して構成したものであっても構わない。
【００５０】
前記実施形態では成分ガスは一種類の成分で構成されていたが、例えば複数種類のガスが予め所定濃度で混合されたガスを成分ガスとし、このような複数種類の元素を含む成分ガスを混合して混合ガスとしても構わない。
【００５１】
前記実施形態では、前記目標流量設定部が各流量制御装置に対して同じ開始時点と終了時点を有する連続変化区間を設定するように構成されていたが、各流量制御装置において各開始時点及び終了時点が多少異なっていてもよい。例えば目標総流量又は目標混合比に対して所定の許容差が設定されている場合には、その許容差を実現できる範囲内で各流量制御装置の目標流量として設定されている連続変化区間の開始時点及び終了時点をずらしてもよい。また、各流量制御装置の目標流量として設定されている連続変化区間の長さについても多少異なっていてもよい。
【００５２】
流量比率制御装置を構成する各流量制御装置は同型のものであってもよいし、異なる形式の流量制御装置を混合して使用するものであってもよい。いずれの場合であっても、例えば予め実験等により最も実流量の応答速度の遅い流量制御装置に合わせて連続変化区間の長さを設定すればよい。また、本発明の流量比率制御装置は半導体制御装置においてのみ用いられるものではなく、その他の用途について用いても構わない。例えば多成分からなる測定機器のキャリブレーションに用いられるスパンガス等の調整に本発明の流量比率制御装置を用いても構わない。
【００５３】
また、前記実施形態の流量比率制御装置は液体やスラリーに対しても用いることができる。すなわち、本明細書において流体とは気体だけでなく、液体やスラリーを含む概念である。
【００５４】
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の変形や組み合わせを行うことができる。
【符号の説明】
【００５５】
１００・・・流量比率制御装置
ＳＬ  ・・・供給ライン
ＭＬ  ・・・混合ライン
Ｃ    ・・・チャンバ
Ｍ    ・・・マスフローコントローラ（流量制御装置）
１０  ・・・目標流量設定部
１１  ・・・追従可能時間記憶部
１２  ・・・目標流量関数設定部
【図１】
2016201109.tif 000003
【図２】
2016201109.tif 000004
【図３】
2016201109.tif 000005
【図４】
2016201109.tif 000006
【図５】
2016201109.tif 000007
【図６】
2016201109.tif 000008