(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体供給源に接続する主流路と、前記主流路から分岐した第１及び第２副流路とを有し、前記第１副流路に配置された第１開閉弁と前記第２副流路に配置された第２開閉弁を代わる代わる開閉して流体を分流供給する流体分流供給ユニットにおいて、
前記第１及び前記第２開閉弁は、一次側圧力と動作周期とが一定である場合に、出力流量が動作周期に対して弁開するパルスＯＮ時間に比例する流量特性をそれぞれ有し、
前記第１及び前記第２開閉弁の一次側圧力を一定に調整する圧力調整手段と、
前記主流路に配置されて当該ユニットを流れる前記流体のユニット総流量を測定するマスフローメータと、
前記第１及び前記第２開閉弁が出力する流量として設定された第１及び第２設定流量を、前記第１及び前記第２開閉弁の前記流量特性にそれぞれ照合して、前記第１及び前記第２開閉弁の前記パルスＯＮ時間を決定し、その決定したパルスＯＮ時間に従って前記第１及び前記第２開閉弁を開閉して流量制御を行う流量制御手段と、
前記マスフローメータが測定した前記ユニット総流量と、前記第１及び前記第２設定流量を合計した指令総流量との偏差をゼロにするように前記パルスＯＮ時間を補正する補正手段と、
を有することを特徴とする流体分流供給ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載する流体分流供給ユニットにおいて、
前記主流路に前記流体を供給して、前記第１及び前記第２開閉弁の前記流量特性を取得する流量特性取得手段を有することを特徴とする流体分流供給ユニット。
【請求項３】
請求項２に記載する流体分流供給ユニットにおいて、
前記流量特性取得手段は、前記圧力調整手段によって前記一次側圧力を変更し、前記第１及び前記第２開閉弁の各々について前記流量特性を２以上取得することを特徴とする流体分流供給ユニット。
【請求項４】
請求項３に記載する流体分流供給ユニットにおいて、
前記第１及び前記第２設定流量を設定変更する流量設定変更手段と、
前記第１及び第２開閉弁の一次側圧力を測定する圧力測定手段と、を有し、
前記流量制御手段は、前記流量設定変更手段により前記第１及び前記第２設定流量が設定変更された場合に、前記設定変更された前記第１及び前記第２設定流量を前記第１及び前記第２開閉弁の前記２以上の流量特性に照合させて、圧力がパルスＯＮ時間に比例する圧力特性を前記第１及び前記第２開閉弁毎に導き出し、前記圧力特性に前記圧力測定手段が測定した圧力を当てはめて、前記第１及び前記第２開閉弁の前記パルスＯＮ時間を決定するものであることを特徴とする流体分流供給ユニット。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載する流体分流供給ユニットにおいて、
前記マスフローメータと前記第１及び前記第２開閉弁との間に、前記第１及び前記第２開閉弁の開閉に伴う脈動を緩衝させることが可能な容積を有する一次側タンクを配置していることを特徴とする流体分流供給ユニット。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載する流体分流供給ユニットにおいて、
前記第１及び前記第２開閉弁の二次側に、前記第１及び前記第２開閉弁の開閉に伴う脈動を緩衝させることが可能な容積を有する二次側タンクを配置していることを特徴とする流体分流供給ユニット。
【請求項７】
請求項４乃至請求項６の何れか１つに記載する流体分流供給ユニットにおいて、
前記圧力測定手段が測定した圧力と、前記第１又は前記第２開閉弁のパルスＯＮ時間とが、前記第１又は前記第２開閉弁の前記圧力特性上にあるか否かを判断し、前記圧力特性上にないと判断した場合に故障を検出する故障検定手段を有することを特徴とする流体分流供給ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスや薬液等の流体を分流して供給する流体分流供給ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体製造工程で使用するＣＶＤ装置や不純物ドーピング装置では、処理室に複数のウエハを並べて配置し、処理室内を真空引きした後、ガスを処理室に導入して、処理室内の各ウエハに薄膜を形成したり、不純物をイオン化して各ウエハに導入することが行われている。各ウエハの品質を安定させるためには、処理室内のガス濃度を均一にする必要がある。
【０００３】
近時、半導体業界では、１枚当たりのウエハから製造されるチップ収容量を多くすることで生産性を高める傾向にある。そのために、ウエハのサイズが２００ｍｍから３００ｍｍに移行しつつあり、将来的には、４５０ｍｍに移行すると考えられている。ウエハのサイズが大きくなれば、当然処理室の容積が大きくなる、処理室の容積が大きくなると、１箇所からガスを供給しても、ガスが処理室全体に均一に行き渡らない。そこで、処理室の複数箇所にノズルを配置し、各ノズルにガスを分流するガス分流供給ユニットを処理室の上流側に配置している。
【０００４】
従来のガス分流供給ユニットは、各ノズルから噴出するガス流量を調整するため、各ノズルに対応してマスフローコントローラを備えていた。しかし、１種類ガスのために複数のマスフローコントローラを設けるのは、イニシャルコストやランニングコストがかかって高価になる。そのため、例えば特許文献１に記載される技術では、主流路にマスフローコントローラを配置し、主流路から分岐する第１及び第２副流路に配置した開閉弁を各ノズルに接続して、マスフローコントローラで流量調整したガスを各ノズルから処理室に分流供給することを提案している。
【０００５】
図２２は、従来の基板処理装置１００の一部断面正面図である。
基板処理装置１００は、耐圧筐体１０１と処理室１０２の間の図示しないシャッタが開かれ、複数のウエハ１０３を収容するボート１０４を、ボート１０４の下端部に配置したシールキャップ１０５でシャッタ開口部を塞ぐように、耐圧筐体１０１から処理室１０２内へ移動させるようになっている。処理室１０２には、長さが異なる第１ノズル１０６ａと第２ノズル１０６ｂが配置されている。第１及び第２ノズル１０６ａ，１０６ｂは、処理室１０２内に位置する先端部にガスを吐出する吐出口が設けられている。
【０００６】
第１及び第２ノズル１０６ａ，１０６ｂの後端部は、ガス分流供給ユニット１１０に接続されている。ガス分流供給ユニット１１０は、ガス供給源１１１にメイン開閉弁１１２と可変流量制御弁１１３が配置されている。そして、可変流量制御弁１１３には、第１開閉弁１１４ａと第２開閉弁１１４ｂが並列に接続している。第１及び第２開閉弁１１４ａ，１１４ｂは、第１及び第２ノズル１０６ａ，１０６ｂにそれぞれ接続されている。メイン開閉弁１１２と、可変流量制御弁１１３と、第１及び第２開閉弁１１４ａ，１１４ｂは、ガスコントローラ１１５に接続され、動作を制御される。
【０００７】
このようなガス分流供給ユニット１１０は、メイン開閉弁１１２を開くと共に、可変流量制御弁１１３によってガスを第１設定流量に制御し、第２開閉弁１１４ｂを閉じた状態で第１開閉弁１１４ａを開く。第１開閉弁１１４ａを開いてから一定時間（例えば５ｓｅｃ）経過したら、第１開閉弁１１４ａを閉じる。第１開閉弁１１４ａを閉じてから所定時間が経過したら、第２開閉弁１１４ｂを開く。可変流量制御弁１１３は、第１開閉弁１１４ａが閉じてから第２開閉弁１１４ｂが開くまでの間（期間Ａ）内に、ガス流量を第１設定流量から第２設定流量に変更するように弁開度を変更して流量を安定させる。
【０００８】
第２開閉弁１１４ｂを開いてから一定時間（例えば５ｓｅｃ）が経過したら、第２開閉弁１１４ｂを閉じる。第２開閉弁１１４ｂを閉じてから所定時間が経過したら、第１開閉弁１１４ａを開く。可変流量制御弁１１３は、第２開閉弁１１４ｂが閉じてから第１開閉弁１１４ａが開くまでの間（期間Ｂ）内に、ガス流量を第２設定流量から第１設定流量に変更するように弁開度を変更して流量を安定させる。
【０００９】
ガス分流供給ユニット１１０は、上記のように、可変流量制御弁１１３の弁開度を変えてガス流量を第１，第２設定流量に変更しながら第１及び第２開閉弁１１４ａ，１１４ｂを交互に開閉する。第１及び第２ノズル１０６ａ，１０６ｂは、先端部の高さが異なるので、第１及び第２開閉弁１１４ａ，１１４ｂの開閉動作に合わせて、処理室１０２の第１エリアと第２エリアにガスを交互に供給する。このとき、ガスは、処理室１０２内に行き渡りやすい第１エリアに最も多く供給され、処理室１０２内に行き渡りにくい第２エリアに最も少なく供給される。よって、従来のガス分流供給ユニット１１０は、ウエハ１０３群の全長にわたって均一にガスを供給することができ、膜厚や膜質を各ウエハ１０３で均一にすることができる。
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−２７１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来のガス分流供給ユニット１１０は、１個の可変流量制御弁１１３によって、第１及び第２開閉弁１１４ａ，１１４ｂから出力する流体の流量を制御していた。そのため、ガス分流供給ユニット１１０は、可変流量制御弁１１３の流量が安定するまで、第１及び第２開閉弁１１４ａ，１１４ｂを開くことができず、開閉弁を閉じてから次の開閉弁を開くまでの時間が無駄であった。具体的には、通常、コントローラ１１５が可変流量制御弁１１３に設定流量変更指令を与えてから、可変流量制御弁１１３が指定された設定流量にガス流量を安定させるのに１．５秒以上必要である。図２２に示すガス分流供給ユニット１１０は、第１及び第２開閉弁１１４ａ，１１４ｂを１回ずつ開閉させる１サイクルのうちに、３．０秒以上も無駄な時間が生じていた。
【００１２】
また、従来の分流供給ユニット１１０は、第１及び第２開閉弁１１４ａ，１１４ｂが可変流量制御弁１１３に直接配管で接続されている。可変流量制御弁１１３の一次側には、常にガス供給源１１１の圧力がかかっているが、流量制御を行っているため、可変流量制御弁１１３と第１及び第２開閉弁１１４ａ，１１４ｂとの間の圧力はガス供給源１１１の圧力より低くなっている。一方、第１及び第２開閉弁１１４ａ，１１４ｂの二次側は真空にされている。よって、第１及び第２開閉弁１１４ａ，１１４ｂの一次側圧力と二次側圧力との差圧は小さい。第１及び第２開閉弁１１４ａ，１１４ｂの二次側圧力は、弁の開閉により圧力変動を起こす。この圧力変動が、第１及び第２開閉弁１１４ａ，１１４ｂを流れる流量に大きく影響し、第１及び第２開閉弁１１４ａ，１１４ｂが出力する流量を不安定にする。よって、従来の分流供給ユニット１１０は、流量制御の精度が低かった。
【００１３】
上述したように、基板処理では、回路の集積化などが進むにつれ、ガス供給量がウエハの品質に与える影響が大きくなっている。よって、流量制御の精度を向上させることは、産業界から強く望まれている。
【００１４】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、無駄な待ち時間を減らしつつ、流量制御の精度を向上させることができる流体分流供給ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る流体分流供給ユニットは、次のような構成を有している。
（１）流体供給源に接続する主流路と、前記主流路から分岐した第１及び第２副流路とを有し、前記第１副流路に配置された第１開閉弁と前記第２副流路に配置された第２開閉弁を代わる代わる開閉して流体を分流供給する流体分流供給ユニットにおいて、前記第１及び前記第２開閉弁は、一次側圧力と動作周期とが一定である場合に、出力流量が動作周期に対して弁開するパルスＯＮ時間に比例する流量特性をそれぞれ有し、前記第１及び前記第２開閉弁の一次側圧力を一定に調整する圧力調整手段と、前記主流路に配置されて当該ユニットを流れる前記流体のユニット総流量を測定するマスフローメータと、前記第１及び前記第２開閉弁が出力する流量として設定された第１及び第２設定流量を、前記第１及び前記第２開閉弁の前記流量特性にそれぞれ照合して、前記第１及び前記第２開閉弁の前記パルスＯＮ時間を決定し、その決定したパルスＯＮ時間に従って前記第１及び前記第２開閉弁を開閉して流量制御を行う流量制御手段と、前記マスフローメータが測定した前記ユニット総流量と、前記第１及び前記第２設定流量を合計した指令総流量との偏差をゼロにするように前記パルスＯＮ時間を補正する補正手段と、を有する。
【００１６】
（２）（１）に記載の発明において、前記主流路に前記流体を供給して、前記第１及び前記第２開閉弁の前記流量特性を取得する流量特性取得手段を有する。
【００１７】
（３）（２）に記載の発明において、前記流量特性取得手段は、前記圧力調整手段によって前記一次側圧力を変更し、前記第１及び前記第２開閉弁の各々について前記流量特性を２以上取得する。
【００１８】
（４）（３）に記載の発明において、前記第１及び前記第２設定流量を設定変更する流量設定変更手段と、前記第１及び第２開閉弁の一次側圧力を測定する圧力測定手段と、を有し、前記流量制御手段は、前記流量設定変更手段により前記第１及び前記第２設定流量が設定変更された場合に、前記設定変更された前記第１及び前記第２設定流量を前記第１及び前記第２開閉弁の前記２以上の流量特性に照合させて、圧力がパルスＯＮ時間に比例する圧力特性を前記第１及び前記第２開閉弁毎に導き出し、前記圧力特性に前記圧力測定手段が測定した圧力を当てはめて、前記第１及び前記第２開閉弁の前記パルスＯＮ時間を決定するものである。
【００１９】
（５）（１）乃至（４）の何れか１つに記載の発明において、前記マスフローメータと前記第１及び前記第２開閉弁との間に、前記第１及び前記第２開閉弁の開閉に伴う脈動を緩衝させることが可能な容積を有する一次側タンクを配置している。
【００２０】
（６）（１）乃至（５）の何れか１つに記載の発明において、前記第１及び前記第２開閉弁の二次側に、前記第１及び前記第２開閉弁の開閉に伴う脈動を緩衝させることが可能な容積を有する二次側タンクを配置している。
【００２１】
（７）（４）乃至（６）の何れか１つに記載の発明において、前記圧力測定手段が測定した圧力と、前記第１又は前記第２開閉弁のパルスＯＮ時間とが、前記第１又は前記第２開閉弁の前記圧力特性上にあるか否かを判断し、前記圧力特性上にないと判断した場合に故障を検出する故障検定手段を有する。
【発明の効果】
【００２２】
上記構成を有する本発明の流体分流供給ユニットは、流体供給源に接続する主流路にマスフローメータを配置し、主流路から分岐した第１及び第２副流路に第１及び第２開閉弁をそれぞれ配置している。
【００２３】
第１及び第２開閉弁は、一次側圧力と動作周期とが一定である場合に、出力流量が動作周期に対して弁開するパルスＯＮ時間に比例する流量特性をそれぞれ有する。流量制御手段は、第１及び第２開閉弁が出力する流量として設定された第１及び第２設定流量を、第１及び第２開閉弁の流量特性にそれぞれ照合して、第１及び第２開閉弁のパルスＯＮ時間を決定し、決定したパルスＯＮ時間に従って第１及び第２開閉弁を代わる代わる開閉して流量制御を行う。このとき、圧力調整手段が第１及び第２開閉弁の一次側圧力を一定に調整し、マスフローメータが当該ユニットを流れる流体のユニット総流量を測定している。これにより、流体分流供給ユニットは、第１及び第２開閉弁から流体を分流供給する。
【００２４】
補正手段は、マスフローメータが測定したユニット総流量と、第１及び第２設定流量を合計した指令総流量との偏差をゼロにするように、パルスＯＮ時間を補正する。ユニット総流量は、第１及び第２開閉弁が実際に出力した流量に等しい。そのため、ユニット総流量と指令総流量との偏差には、第１及び第２開閉弁が第１及び第２設定流量で流体を出力しているか否かを監視するという意義がある。流体分流供給ユニットは、補正されたパルスＯＮ時間に従って第１及び第２開閉弁を開弁することにより、第１及び第２開閉弁から出力する流量を第１及び第２設定流量にフィードバック制御する。
【００２５】
このように本発明の流体分流供給ユニットは、ユニット総流量に基づいて第１及び第２開閉弁が出力する流量を監視し、ユニット総流量と指令総流量との偏差をゼロにするようにパルスＯＮ時間を補正して第１及び第２開閉弁が出力する流量を第１及び第２設定流量に制御するので、流量制御の精度が向上する。
【００２６】
また、流体分流供給ユニットは、流体供給源の圧力が第１及び第２開閉弁の一次側に直接作用し、第１及び第２開閉弁の一次側圧力と二次側圧力との差圧が大きい。そのため、第１及び第２開閉弁が弁を開閉する際に生じる圧力変動が、第１及び第２開閉弁の流量に影響しにくく、第１及び第２開閉弁は、パルスＯＮ時間に従って開閉する際に、流体が流量特性に従った流量を出力する。よって、流体分流供給ユニットは、マスフローコントローラを使用する場合のように流量が安定するのを待って第１及び第２開閉弁を開閉する必要がなく、無駄な待ち時間を減らすことができる。
【００２７】
例えば、流体分流供給ユニットを基板処理装置に使用する場合、ウエハに供給するプロセスガスの流量を正確に制御するので、ウエハの品質を安定させることができる。また、処理室にプロセスガスを分流供給する間の無駄時間が少ないため、プロセス時間の短縮及びプロセスガスの変質を防ぐことが可能になる。近年、ウエハに形成する回路の集積化が進み、プロセスガスの管理がシビアになっていることを鑑みれば、本発明の流体分流供給ユニットは半導体産業に大きく貢献する。
【００２８】
ここで、本発明の流体分流供給ユニットは、主流路に流体を供給して、第１及び第２開閉弁の流量特性を取得する流量特性取得手段を有し、分流供給時と同様の条件で流量特性を取得している。よって、流体分流供給ユニットは、流路長や流路内のＣｖ値、バルブ特性などの第１及び第２開閉弁の個体差を流量特性に反映させ、流量制御をより精度良く行うことができる。
【００２９】
また、本発明の流体分流供給ユニットは、流量特性取得手段が、圧力調整手段によって第１及び第２開閉弁の一次側圧力を変更し、第１及び第２開閉弁の各々について流量特性を２以上取得する。そのため、第１及び第２開閉弁の一次側圧力が、流量特性取得時の圧力に一致していなくても、２以上の流量特性から第１及び第２開閉弁の一次側圧力に適した流量特性を生成してパルスＯＮ時間を決定できるので、迅速な流量制御を行うことができる。
【００３０】
また、本発明の流体分流供給ユニットは、流量設定変更手段により第１及び第２設定流量が設定変更された場合に、流体制御手段が、設定変更された第１及び第２設定流量を第１及び第２開閉弁の２以上の流量特性に照合させて、圧力がパルスＯＮ時間に比例する圧力特性を第１及び第２開閉弁毎に導き出す。流量制御手段は、その圧力特性に圧力測定手段が測定した圧力を当てはめて、第１及び第２開閉弁のパルスＯＮ時間を決定する。このように、本発明の流体分流供給ユニットによれば、第１及び第２開閉弁の一次側圧力に応じてパルスＯＮ時間を変更して第１及び第２開閉弁の流量を変更するので、流量変更を瞬時に行うことができる。
【００３１】
また、本発明の流体分流供給ユニットは、マスフローメータと第１及び第２開閉弁との間に配置され、第１及び第２開閉弁の開閉に伴う脈動を緩衝させることが可能な容積を有する一次側タンクを配置している。そのため、流体分流供給ユニットは、流量の脈動を抑制して流量を安定させるので、第１及び第２開閉弁の開閉動作の影響を受けてマスフローメータの流量測定精度が低下しない。また、流体分流供給ユニットは、第１及び第２開閉弁の一次側圧力の脈動を抑制して一次側圧力を安定させ、圧力調整手段の動作頻度を減らすので、圧力調整手段を長寿命化することができる。
【００３２】
尚、一次側タンクには、中空部を備えるタンクだけでなく、マスフローメータから第１及び第２開閉弁までの流路配管容積によって構成しても良い。また、一次側タンクは、主流路におけるマスフローメータの二次側に単独で配置するものだけでなく、例えば、第１及び第２副流路における第１及び第２開閉弁の一次側に配置したタンク群によって構成されるものや、主流路におけるマスフローメータの二次側に複数設置されるタンク群であっても良い。
【００３３】
また、本発明の流体分流供給ユニットは、第１及び第２開閉弁の二次側に、第１及び第２開閉弁の開閉に伴う脈動を緩衝させることが可能な容積を有する二次側タンクを配置している。そのため、流体分流供給ユニットは、第１及び第２開閉弁の二次側に発生する流量の脈動を抑制し、例えば第１及び第２開閉弁を基板処理装置の処理室に接続した場合に、連続的に所定量ずつ流体を処理室に供給して流体濃度を均一にさせやすい。また、流体分流供給ユニットは、第１及び第２開閉弁の二次側に発生する圧力の脈動を抑制し、例えば配管内や処理室に残存するパーティクルを巻き上げることを防止して安定したプロセスを行うことができる。
【００３４】
尚、二次側タンクには、中空部を備えるタンクだけでなく、第１及び第２開閉弁から処理室などの流体供給先までの流路配管容積によって構成しても良い。また、二次側タンクは、複数のタンク群で構成しても良い。
【００３５】
また、本発明の流体分流供給ユニットは、故障検定手段が、圧力測定手段が測定した圧力と、第１又は第２開閉弁のパルスＯＮ時間とが、第１又は第２開閉弁の圧力特性上にあるか否かを判断し、圧力特性上にないと判断した場合に故障を検出する。よって、本発明の流体供給分流ユニットによれば、故障を生じたまま流量制御を行うことがなく、流量制御の精度をより一層向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
次に、本発明に係る流体分流供給ユニットの一実施形態について図面を参照して説明する。
【００３７】
＜流体分流供給ユニットの概略説明＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る流体分流供給ユニット１の回路図である。
流体分流供給ユニット１は、従来技術と同様、図２２に示す基板処理装置１００に使用される。流体分流供給ユニット１は、主流路１６から第１及び第２副流路１９Ａ，１９Ｂが分岐している。
【００３８】
主流路１６には、手動弁２と、逆止弁３と、フィルタ４と、「圧力調整手段」の一例であるレギュレータ５と、「圧力測定手段」の一例である圧力計６と、入力側エアオペレイトバルブ７と、マスフローメータ８と、出力側エアオペレイトバルブ９と、一次側タンク１０とが配置されている。
【００３９】
主流路１６は、入力側エアオペレイトバルブ７とマスフローメータ８との間に、共通パージガスライン１８から分岐したパージガスライン１７が接続している。パージガスライン１７には、逆止弁１４とパージバルブ１５とが配置されている。
【００４０】
一方、第１及び第２副流路１９Ａ，１９Ｂには、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂと、第１及び第２フィルタ１２Ａ，１２Ｂと、第１及び第２二次側タンク１３Ａ，１３Ｂと、が配置されている。
【００４１】
流体分流供給ユニット１は、主流路１６の手動弁２に「流体供給」の一例であるガス供給源１１１が接続される。一方、第１及び第２副流路１９Ａ，１９Ｂの第１及び第２二次側タンク１３Ａ，１３Ｂには、第１及び第２ノズル１０６ａ，１０６ｂの後端部がそれぞれ接続される。よって、流体分流供給ユニット１は、図２２に示す基板処理装置１００の処理室１０２の直前に配置される。これは、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂと処理室１０２との間の管路を短くすることによりプロセスガスに対する外乱の影響を抑制し、第１及び第２ノズル１０６ａ，１０６ｂから処理室１０２へプロセスガスを供給し始めてから第１及び第２設定流量Ｑａ，Ｑｂで供給するまでの立ち上がり時間を早くするためである。
【００４２】
流体分流供給ユニット１は、各流路１６，１７，１９Ａ，１９Ｂに配置される流体機器を一体化したガス供給集積ユニット２０と、当該流体分流供給ユニット１の動作を司る分流コントローラ２１とを、製造時に一つのガスボックス（図示せず）に収容している。
【００４３】
このような流体分流供給ユニット１は、ガス供給源１１１からプロセスガスを供給され、処理室１０２に接続する真空ポンプによって第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの二次側が真空引きされる。この状態で、流体分流供給ユニット１は、図１０のガス供給シーケンスに示すように、例えば、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂに対して動作周期ｔの２分の１ずつを弁開可能時間ｔ’ａ，ｔ’ｂとして割り当てる。そして、その弁開可能時間ｔ’ａ，ｔ’ｂ内で、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂが出力すべき流量として設定された第１及び第２設定流量Ｑａ，Ｑｂに応じてパルスＯＮ時間ａ’，ｂ’をそれぞれ決定する。このようにして動作周期ｔ内で決定したパルスＯＮ時間ａ’，ｂ’に従って第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂを開閉させ、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂから出力する流量を制御する。第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂが出力するプロセスガスは、フィルタ４で異物を除去されているが、更に、第１及び第２フィルタ１２Ａ，１２Ｂにおいて異物を除去される。第１及び第２二次側タンク１３Ａ，１３Ｂは、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂから供給されたプロセスガスを一旦溜めてから、処理室１０２へ出力する。
【００４４】
第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂを開閉して流量制御を行う間、レギュレータ５が第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの一次側圧力Ｐ１を一定に調整し、マスフローメータ８が当該ユニット１を流れるプロセスガスのユニット総流量Ｑを測定している。分流コントローラ２１は、ユニット総流量Ｑと、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの第１及び第２設定流量Ｑａ，Ｑｂを合計した指令設定総流量Ｑｎとの偏差ＱＰを算出し、算出した偏差ＱＰをゼロにするようにパルスＯＮ時間ａ’，ｂ’を補正する。
【００４５】
尚、流体分流供給ユニット１は、入力側エアオペレイトバルブ７を閉じ、パージバルブ１５、出力側エアオペレイトバルブ９、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂを開くことにより、共通パージライン１８からパージガスを導入して適宜パージを行う。
【００４６】
以下、流体分流供給ユニット１の構成を具体的に説明する。
【００４７】
＜ガス集積ユニットの構成＞
図２は、図１に示すガス供給集積ユニット２０を具現化したものの上面図である。図３は、図２に示すガス供給集積ユニット２０のＡＡ断面図であって、図中一点鎖線はガス流路を示す。
ガス供給集積ユニット２０は、入力配管２６、手動弁２、逆止弁３、フィルタ４、レギュレータ５、圧力計６、共通流路ブロック２７、マスフローメータ８、出力側エアオペレイトバルブ９、一次側タンク１０が、Ｖ字流路２５ａを形成された流路ブロック２５にボルト３０で各々固定され、直列一体に連結されている。
【００４８】
共通流路ブロック２７の上面には、逆止弁１４とパージバルブ１５と入力側エアオペレイトバルブ７とが上方からボルト３０で固定されている。逆止弁１４とパージバルブ１５と入力側エアオペレイトバルブ７は、Ｖ字流路２７ａ，２７ｂを介して連通している。入力側エアオペレイトバルブ７は、Ｖ字流路２７ａ，２７ｂの下方に形成されたプロセスガス流路２７ｃを介して、圧力計６に連通する。また、入力側エアオペレイトバルブ７は、共通出力流路２７ｄを介してマスフローメータ８に連通する。入力側エアオペレイトバルブ７は、エアオペレイト式の３ポート開閉弁であって、パージバルブ１５には常時連通し、圧力計６には弁開時のみ連通する。
【００４９】
また、ガス供給集積ユニット２０は、第１及び第２分岐ブロック２８Ａ，２８Ｂ、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂ、第１及び第２フィルタ１２Ａ，１２Ｂ、第１及び第２二次側タンク１３Ａ，１３Ｂ、第１及び第２出力配管２９Ａ，２９Ｂが流路ブロック２５にボルト３０で各々固定され、直列一体に連結されている。
【００５０】
第１分岐ブロック２８Ａは、流路ブロック２５を介して一次側タンク１０を第１開閉弁１１Ａに連通させる。また、第１分岐ブロック２８Ａは、分岐配管３２を介して第２分岐ブロック２８Ｂに連通し、一次側タンク１０を第２開閉弁１１Ｂに連通させる。よって、ガス供給集積ユニット２０は、マスフローメータ８と第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂとの間に、一次側タンク１０が配置されている。
【００５１】
一次側タンク１０は、第１及び前記第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの開閉に伴う脈動を緩衝させることが可能な容積を有する。
一方、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの二次側に配置される第１及び第２二次側タンク１３Ａ，１３Ｂは、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの開閉に伴う脈動を緩衝させることが可能な容積を有する。
【００５２】
＜開閉弁の構成＞
ここで、流量調整を行う第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの構成をより詳細に説明する。図４は、図２に示す開閉弁１１Ａ（１１Ｂ）の断面図である。
第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂは、同じ構造をなす。よって、ここでは、第１開閉弁１１Ａの構成を例に挙げて説明し、第２開閉弁１１Ｂの構成の説明を省略する。
【００５３】
第１開閉弁１１Ａは、可動鉄心３５と弁シート３６を固定した板ばね３７の外周縁をボンネット３８とボディ３９との間で狭持し、ボンネット３８に内設されたソレノイド４０に固定鉄心４１を固設した電磁弁を使用している。ボディ３９は、下面に第１ポート４２と第２ポート４３が開口し、第１ポート４２と第２ポート４３との間に弁座４４が設けられている。弁座４４には、板ばね３７のばね力によって弁シート３６が当接し、弁シール力が得られるようになっている。このような第１開閉弁１１Ａは、第１ポート４２が流路ブロック２５を介して第１分岐ブロック２８Ａに接続され、第２ポート４３が第１フィルタ１２Ａに接続される。
【００５４】
第１開閉弁１１Ａは、可動鉄心３５の移動量が小さい。そして、第１開閉弁１１Ａは、可動鉄心３５の自重と板ばね３７のばね力との合力と、固定鉄心４１の吸引力と、のバランスによって、可動鉄心３５を上下動させて弁開閉を行う。よって、第１開閉弁１１Ａは、指示流量を満足できるＣＶ値を有し、高頻度で応答性よく弁開閉動作を行える。
【００５５】
尚、流体分流供給ユニット１の分流制御において、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの動作周期ｔは、弁開閉時に生じる脈動が小さく、かつ、デューティ制御に対する応答性を確保できる周期とすることが好ましい。この観点からすれば、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの動作周期ｔは、１０ｍｓ以上５００ｍｓ以下とすることが望ましい。
【００５６】
＜マスフローメータの構成及び流量測定精度＞
次に、流量補正で使用されるマスフローメータ８の構成と流量測定精度について具体的に説明する。
マスフローメータ８は、周知の質量流量計であって、流量制御を行わない点がマスフローコントローラと相違している。マスフローメータ８は、プロセスガスをバイパスするバイパス流路と、プロセスガスの流量を測定するためのセンサ流路とを並列に設けている。センサ流路は、金属製の細いパイプで構成され、そのパイプの周りに２つの熱式質量流量センサ素子（例えば自己抵抗体）が巻回されている。２つの熱式質量流量センサ素子は、センサ流路を流れる流体の質量流量に比例した温度変化を捉える。２つの熱式質量流量センサ素子に接続するブリッジ回路は、温度変化を電気信号に変換する。マスフローメータ８は、その変換された電気信号に増幅や補正等の処理を行い、流量出力信号として分流コントローラ２１へ出力する。
【００５７】
このようなマスフローメータ８は、プロセスガスの流れが止まっている場合には、２つの熱式質量流量センサ素子に温度差がないため、測定する流量がゼロとなる。これに対して、マスフローメータ８は、プロセスガスが流れる場合には、２つの熱式質量流量センサ素子に温度差が生じるので、温度差に応じた流量を測定する。
【００５８】
第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの一次側に配置されたマスフローメータ８は、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの開閉に伴ってプロセスガスに生じる脈動の影響を受け、、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂが共に弁閉しているときに流量を誤検出するおそれがある。よって、従来は、マスフローメータ８の流量測定精度が低いと考えられていた。
【００５９】
＜マスフローメータの流量測定精度の検証＞
ところが発明者らは、流体分流供給ユニット１を利用して実験装置を作り、マスフローメータ８の流量精度を調べる実験を行ったところ、従来の常識を覆して、マスフローメータ８の流量精度が良いことを発見した。
【００６０】
実験では、流体分流供給ユニット１のうち一次側タンク１０にタンク容積６０ｃｃのタンクを使用し、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの二次側に流量計をそれぞれ設置して、実験装置を製作した。実験では、実験装置に窒素ガスを供給し、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの二次側を処理室１０２に接続した場合と同様に真空ポンプで真空状態にした。そして、レギュレータ５により第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの一次側圧力Ｐ１を０．１ＭＰａに固定すると共に、動作周期ｔを１００ｍｓに固定した状態で、第１及び第２開閉弁１１ａ，１１ｂのパルスＯＮ時間ａ’，ｂ’を設定し、マスフローメータ８が測定するユニット総流量Ｑと、流量計が測定する第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの実流量をサンプリングした。そして、ユニット総流量Ｑを平均したユニット平均総流量Ｑｍと、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂが出力する流量とを合計した実流量とを比較した。
【００６１】
同様の実験を、動作周期ｔを５０ｍｓ、１５０ｍｓにした場合についても、パルスＯＮ時間ａ’，ｂ’を変えて行った。
これらの実験結果を図１１に示す。
【００６２】
図１１に示すように、動作周期ｔを５０ｍｓ、１００ｍｓ、１５０ｍｓの何れにしても、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの実流量とユニット平均総流量Ｑｍがほぼ一致する。第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの実流量は、マスフローメータ８に実際に流れたガスの流量に一致する。よって、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂを開閉しても、マスフローメータ８は、ユニット平均総流量Ｑｍが、実際のガスの平均流量（総流量）にほぼ一致し、流量を精度良く測定することが可能である。
【００６３】
この理由について発明者は次のように考えた。
第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂは、動作周期ｔが１０ｍｓ以上５００ｍｓ以下の高頻度で動作しても、応答性が良く、Ｄｕｔｙ制御に対するＣＶ値が十分に確保されている。そのため、マスフローメータ８は、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの開閉に伴う脈動の影響を受けて誤差を生じても、その誤差が微小であり、マスフローメータ８が測定するユニット総流量Ｑを平均したユニット平均総流量Ｑｍが実際の平均総流量（総流量）に落ち着くと考えられる。
【００６４】
＜分流コントローラの電気ブロック構成＞
次に、分流コントローラ２１の電気ブロック構成について図５を参照して説明する。
分流コントローラ２１は、周知のマイクロコンピュータであって、データの加工演算を行うＣＰＵ５１に、読み出し専用の不揮発性メモリであるＲＯＭ５２と、読み書き可能な揮発性メモリであるＲＡＭ５３と、読み書き可能な不揮発性メモリであるＮＶＲＡＭ５４と、ＣＰＵ５１と外部装置との間の信号入出力を制御する入出力インターフェース（以下「Ｉ／Ｏ」と略記する。）５５とが接続されている。
【００６５】
Ｉ／Ｏ５５には、ガスコントローラ１１５と、データ等を入力する入力部６０と、操作指示や動作状態などを表示する表示部５７と、アラームなどを出力する音声出力部５８と、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂと、マスフローメータ８と、圧力計６とが接続している。
【００６６】
入力部６０は、流量特性取得指示入力手段６１と、流量設定変更手段６２と、分流制御開始・終了指示入力手段６３と、検定指示入力手段６４とを備える。
【００６７】
流量特性取得指示入力手段６１は、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの各々について図１４に示すような流量特性を取得する指示を入力するものである。ここで、流量特性とは、開閉弁の動作周期を一定に固定した場合に、開閉弁の出力流量が、動作周期内で開閉弁を弁開させるパルスＯＮ時間（若しくはパルスＯＮ時間を動作周期で割ったＤｕｔｙ値）と比例関係にあることをいう。開閉弁の出力流量は、Ｄｕｔｙ値が２０％以上９０％以下の範囲でパルスＯＮ時間と比例関係になるので、この範囲を利用して流量特性とする。
【００６８】
流量設定変更手段６２は、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの第１及び第２設定流量Ｑａ，Ｑｂを設定変更するものである。流量設定変更手段６２は、第１及び第２設定流量Ｑａ，Ｑｂを直接入力するものでも良いし、流体分流供給ユニット１が処理室１０２に供給すべきプロセスガスの設定総流量から第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの分流比に応じて第１及び第２設定流量Ｑａ，Ｑｂを算出しても良い。
【００６９】
分流制御開始・終了指示入力手段６３は、プロセスガスの分流供給の開始指示と終了指示を入力するものである。
検定指示入力手段６４は、流体分流供給ユニット１の故障検定を開始する指示を入力するものである。
【００７０】
上記流量特性取得指示、第１及び第２設定流量Ｑａ，Ｑｂの設定変更、分流制御開始指示、分流制御終了指示、故障検定開始指示は、作業者が分流コントローラの操作ボタン等を操作して入力するものでも良いし、分流コントローラ２１が、基板処理装置１００の動作制御に連動してガスコントローラ１１５から受信する制御信号を受信して入力しても良い。
【００７１】
これに対して、ＮＶＲＡＭ５４には、一次側設定圧力記憶手段７１と、流量特性記憶手段７２と、パルスＯＮ時間記憶手段７３と、圧力特性記憶手段７７とが設けられている。また、ＮＶＲＡＭ５４には、流量特性計測プログラム７４と、分流制御プログラム７５と、故障検定プログラム７６が、格納されている。
【００７２】
一次側設定圧力記憶手段７１は、一次側設定圧力Ｐｎを記憶するものである。一次側設定圧力Ｐｎとは、流体分流供給ユニット１全体から出力すべき総流量として想定される設定総流量に対し、十分捕らえられる第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの一次側の圧力をいう。プロセスガスは、圧力が不足すると、所望の流量を出すことができない。一方、基板処理装置１００では、プロセスガスの供給量が予め決められており、流体分流供給ユニット１では、プロセスガスの特性や流路径、流路長の影響を加味して、処理室１０２へのプロセスガス供給量から一次側設定圧力Ｐｎを予め想定できる。そこで、一次側設定圧力記憶手段７１は、制御の可能性があるプロセスガスについて、一次側設定圧力Ｐｎをそれぞれ記憶している。
【００７３】
流量特性記憶手段７２は、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂ毎に、図１４に示すような流量特性を記憶するものである。
パルスＯＮ時間記憶手段７３は、プロセスガスを分流供給する際に、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂを動作周期ｔ内に弁開させる時間（パルスＯＮ時間）ａ’，ｂ’を記憶するものである。
圧力特性記憶手段７７は、開閉弁の一次側圧力がパルスＯＮ時間に比例する圧力特性を、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂ毎に記憶するものである。
【００７４】
流量特性計測プログラム７４は、流体分流供給ユニット１に実際のプロセスで使用するガスを流して、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの各々について流量特性を計測するものである。
分流制御プログラム７５は、プロセスガスの分流供給を制御するものである。
故障検定プログラム７６は、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂやマスフローメータ８の故障を検出するものである。
【００７５】
＜全体動作説明＞
次に、上記流体分流供給ユニット１の動作について説明する。
流体分流供給ユニット１は、基板処理装置１００（図２２）に組み付けられると、先ず第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの流量特性を取得する。その後、流体分流供給ユニット１は、第１及び第２設定流量Ｑａ，Ｑｂに基づいて第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１ＢのパルスＯＮ時間ａ’，ｂ’を算出する。そして、流体分流供給ユニット１は、基板処理装置２００が処理室１０２にウエハ１０３を搬送して処理を行う際に、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１ＢをパルスＯＮ時間ａ’，ｂ’に従って代わる代わる間欠的に開閉させ、プロセスガスを処理室１０２へ分流供給する。
【００７６】
＜流量特性の取得＞
分流コントローラ２１は、流量特性取得指示を流量特性取得指示入力手段６１に入力すると、図６に示す流量特性計測プログラム７４をＮＶＲＡＭ５４から読み出してＲＡＭ５３にコピーし、実行する。
【００７７】
分流コントローラ２１は、先ず、流量特性計測済みの開閉弁数ｎに０をセットして初期化する（ステップ１（以下「Ｓ１」と略記する）。そして、分流コントローラ２１は、流量特性計測済みの開閉弁数ｎに１を加算し、１個目の開閉弁について流量特性を計測することを確認する（Ｓ２）。そして、Ｓ３において、ｎが１かを確認し、流量特性を計測する対象が１個目の開閉弁か確認する。
【００７８】
この時点では、１個目の開閉弁について流量特性を計測するので（Ｓ３：Ｙｅｓ）、第１開閉弁１１Ａに電圧を印加してからマスフローメータ８が流量を検出するまでの時間と、マスフローメータ８が測定する流量が安定した後に第１開閉弁１１Ａへの電圧印加を停止してから、マスフローメータ８が流量を検出しなくなるまでの時間を測定することにより、第１開閉弁１１Ａの弁開時と弁閉時の応答時間を測定する（Ｓ４）。そして、測定した応答時間に基づいて、弁開閉時に生じる脈動が小さく、かつ、デューティ制御に対する応答性を確保できる周期を、第１開閉弁１１Ａの動作周期ｔに設定する（Ｓ５）。
【００７９】
そして、プロセスで使用するプロセスガスに対応する一次側設定圧力Ｂを一次側設定圧力記憶手段７１から読み出す（Ｓ６）。ここでは、一次側設定圧力Ｂを０．２ＭＰａとする。読み出した一次側設定圧力Ｂは、表示部５７に表示し、作業者が確認できるようにする。作業者は、圧力計６を見ながらレギュレータ５を手動で操作し、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの一次側圧力Ｐ１を一次側設定圧力Ｂに調整する（Ｓ７）。
【００８０】
そして、図１３に示すように、第１開閉弁１１Ａを求めた動作周期ｔに固定した状態で、パルスＯＮ時間ａ’（Ｄｕｔｙ値）を変化させ、第１開閉弁１１Ａが出力する流量を測定する。本実施形態では、第１開閉弁１１Ａの出力流量は、流体分流供給ユニット１をそのまま使用して流量特性を簡単に得られるようにマスフローメータ８で測定するが、流量測定精度を上げるために、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの二次側に膜流量計等の流量計を配置して流量を測定しても良い。そして、図１４に示すように、流量とパルスＯＮ時間とが比例関係になる範囲（例えばＤｕｔｙ値が２０％以上９０％以下となる範囲）を流量特性としてＲＡＭ５３に取得する（Ｓ８）。そして、取得した流量特性を一次側設定圧力Ｂに関連付けて流量特性記憶手段７２に記憶する（Ｓ９）。
【００８１】
そして、一次側設定圧力Ｂの前後の圧力Ａ（例えば０．３ＭＰａ），Ｃ（例えば０．１ＭＰａ）について、流量特性を取得したか否かを判断する（Ｓ１０）。まだ取得していない場合には（Ｓ１０：Ｎｏ）、レギュレータ５で第１開閉弁１１Ａの一次側圧力Ｐ１を一次側設定圧力Ａに変更した後（Ｓ１１）、Ｓ８へ戻る。
【００８２】
Ｓ８乃至Ｓ１１の処理を繰り返し、第１開閉弁１１Ａについて、一次側設定圧力Ａ，Ｂ，Ｃ毎に各々流量特性を取得したら（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、流量特性取得済み開閉弁数ｎがバルブ総数Ｎであるか確認する（Ｓ１２）。第１開閉弁１１Ａの流量特性のみを取得した時点では、ｎ＝１，Ｎ＝２であり、ｎ＝Ｎではない（Ｓ１２：Ｎｏ）。よって、Ｓ２へ戻り、ｎに１を加算して第２開閉弁１１Ｂについて流量特性を取得することを確認する。この時点では、ｎは２であって、１でないので、２個目の開閉弁について応答時間の測定と動作周期の設定を行わないと判断し（Ｓ３：Ｎｏ）、Ｓ６へそのまま進み、第２開閉弁１１Ｂの流量特性の計測を開始する。つまり、分流コントローラ２１は、第２開閉弁１１Ｂについて応答時間の測定や動作周期の設定を特に行わずに、第１開閉弁１１Ａの応答時間と動作周期をそのまま利用して第２開閉弁１１Ｂの流量特性を取得する（Ｓ６〜Ｓ１１参照）。このように、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの応答時間と動作周期を同じにすることにより、副流路１９を増設して開閉弁の数が増えた場合でも、各開閉弁の動作周期を一定にしてパルスＯＮ時間のみを変更すれば、流量変更を直ぐに行うことが可能になるからである。
【００８３】
第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂについて一次側設定圧力Ａ，Ｂ，Ｃの流量特性を取得すると、ｎ＝Ｎになる（Ｓ１２：Ｙｅｓ）。そこで、表示部５７への表示やガスメータ１１５へ送信する信号により、流量特性の取得が終了したことを、作業者やガスコントローラ１１５に通知する（Ｓ１３）。その後、処理を終了する。
【００８４】
以上により、流量特性記憶手段７２には、バルブ特性や流路長、流路径、流路内ＣＶ値などの第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの個体差を考慮した流量特性が記憶される。
【００８５】
＜分流制御＞
流体分流供給ユニット１は、基板処理装置１００が動作を開始し、分流制御開始指示を分流制御開始・終了指示入力手段６３に入力すると、分流コントローラ２１が図７に示す分流制御プログラム７５をＮＶＲＡＭ５４から読み出してＲＡＭ５３にコピーし、実行する。
【００８６】
図７に示すように、分流コントローラ２１は、基板処理装置１００に組み付けた後で第１及び第２設定流量Ｑａ，Ｑｂを設定されて最初に分流供給するとき、又は、分流供給を既に行った後で第１及び第２設定流量Ｑａ，Ｑｂを変更されたときに（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、パルスＯＮ時間ａ’，ｂ’を設定する（Ｓ２２）。
【００８７】
具体的には、図８に示すように、分流コントローラ２１は、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの第１及び第２設定流量Ｑａ，Ｑｂを流量設定変更手段６２から入力する（Ｓ３１）。そして、プロセスガスに対応する一次側設定圧力Ｐｎを一次側設定圧力記憶手段７１から読み出す。読み出した一次側設定圧力Ｐｎは表示部５７に表示して作業者が確認できるようにする。作業者は、レギュレータ５を手動で操作して第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの一次側圧力Ｐ１を一次側設定圧力Ｐｎに調整する（Ｓ３２）。
【００８８】
分流コントローラ２１は、図１４に示すように、第１及び第２設定流量Ｑａ，Ｑｂを、流量特性記憶手段７２に記憶されている第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの流量特性にそれぞれ照合し、圧力Ａ，Ｂ，Ｃ、それに対応するパルスＯＮ時間（Ｄｕｔｙ値）を抽出する。そして、図１５に示すように、抽出した圧力とパルスＯＮ時間（Ｄｕｔｙ値）とから、圧力がパルスＯＮ時間に比例する圧力特性を求め、圧力特性記憶手段７７に記憶する（Ｓ３３）。
【００８９】
そして、分流コントローラ２１は、圧力計６が測定した圧力値を取得する（Ｓ３４）。そして、取得した圧力値を、圧力特性記憶手段７７に記憶した図１５の圧力特性に照合し、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの各々についてパルスＯＮ時間ａ’，ｂ’を決定する（Ｓ３５）。ここで決定されるパルスＯＮ時間ａ’，ｂ’は、流量とパルスＯＮ時間とが比例関係となる範囲（例えばＤｕｔｙ値２０％以上９０％以下の範囲）であって、且つ、一つの開閉弁が開いている際に必ず他の開閉弁は閉じている状態でなければならない。なぜならば、流量とパルスＯＮ時間とが比例関係にない場合や、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの両方が開いている場合では、流量誤差が大きくなるからである。そして、決定した第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１ＢのパルスＯＮ時間ａ’，ｂ’をパルスＯＮ時間記憶手段７３に記憶する（Ｓ３６）。
【００９０】
その後、図７に示すように、分流コントローラ２１は、パルスＯＮ時間記憶手段７３に記憶されているパルスＯＮ時間ａ’，ｂ’に従って、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂを動作させる（Ｓ２３）。
【００９１】
これにより、流体分流供給ユニット１は、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂが代わる代わる間欠的にプロセスガスを出力する。第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂから出力されたプロセスガスは、フィルタ１２Ａ，１２Ｂで異物を除去された後に第１及び第２二次側タンク１３Ａ，１３Ｂに溜められ、その後、第１及び第２ノズル１０６ａ，１０６ｂから処理室１０２へ出力される。
【００９２】
プロセスガスは、第１及び第２二次側タンク１３Ａ，１３Ｂ内で第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの開閉に伴う流量や圧力の脈動を緩衝される。しかも、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂは、動作周期ｔが１０ｍｓ以上５００ｍｓ以下の高頻度で開閉する。よって、流体分流供給ユニット１は、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂが間欠的に開閉しても、弁開時に出力されたプロセスガスが弁閉時に管路や第１及び第２二次側タンク１３Ａ，１３Ｂ内で流量と圧力が均されて、第１及び第２ノズル１０６ａ，１０６ｂを介して処理室１０２へ第１及び第２設定流量Ｑａ，Ｑｂずつ連続して供給する。
【００９３】
分流コントローラ２１は、マスフローメータ８が計測するユニット総流量Ｑを取得する（Ｓ２４）。流体機器ユニット１は、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの開閉時に生じる脈動の影響を受けてマスフローメータ８の出力流量に脈動が生じる可能性も考えられる。そこで、取得したユニット総流量Ｑを平均して、ユニット平均総流量Ｑｍを算出する（Ｓ２５）。そして、ユニット平均総流量Ｑｍから、上記ある所定時間内に開閉した第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの第１及び第２設定流量Ｑａ，Ｑｂを合計した指令総流量Ｑｎを減算し、偏差ＱＰを算出する（Ｓ２６）。そして、偏差ＱＰよりＰＩＤ制御して、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１ＢのパルスＯＮ時間ａ’，ｂ’を補正する（Ｓ２７）。
【００９４】
例えば、動作周期ｔを１００ｍｓ、第１設定流量Ｑａを０．６０ＳＬＭ、第２設定流量Ｑｂを０．４０ＳＬＭ、マスフローメータ８から流量を取得するある所定時間を１００ｍｓとする。この場合、マスフローメータ８が１００ｍｓ間流量を測定する間に、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂは１回ずつ開閉し、指令総流量が１．００ＳＬＭとなる。マスフローメータ８が１００ｍｓ内に測定したユニット総流量Ｑを平均したユニット平均総流量Ｑｍが１．０５ＳＬＭである場合、偏差が０．０５ＳＬＭとなる。そこで、この偏差０．０５ＳＬＭがゼロになるように、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１ＢのパルスＯＮ時間ａ’，ｂ’を短くするように補正する。
【００９５】
尚、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの開閉に伴い、プロセスガスの流量や圧力に脈動が生じる。しかし、マスフローメータ８のユニット平均総流量Ｑｍは、図１１に示すように、ユニットを流れるプロセスガスの流量とほぼ一致する。また、一次側タンク１０が、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂで生じた流量と圧力の脈動をタンク内で緩衝させ、マスフローメータ８に伝達しにくい。よって、流体分流供給ユニット１は、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂが開閉時に脈動を生じても、マスフローメータ８でユニットを流れるプロセスガスの流量、すなわち第１および第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂが実際に出力する流量を監視して適宜パルスＯＮ時間ａ’，ｂ’を補正し、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの出力流量をフィードバック制御することが可能である。
【００９６】
分流コントローラ２１は、分流制御終了指示を分流制御開始・終了指示入力手段６３に入力するまで（Ｓ２８：Ｎｏ）、Ｓ２３〜Ｓ２８の処理を繰り返し、プロセスガスを処理室１０２へ分流供給する。分流コントローラ２１は、分流制御終了指示を入力すると（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、処理を終了する。
【００９７】
＜故障検定処理＞
流体分流供給ユニット１は、上記分流供給を繰り返し行うと、マスフローメータ８に異物が析出したり、熱式質量流量センサ素子が破損したり、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂに異物がかみ込むなどの故障を生じることがある。基板処理装置１００を停止させて故障点検を行うと、機器や配管の組立や点検終了後のパージなどに時間を要し、生産性が低下する。そのため、流体分流供給ユニット１は、基板処理装置１００に組み付けたまま故障点検できるようにしている。
【００９８】
分流コントローラ２１は、故障検定指示を検定指示入力手段６４に入力すると、図９に示す故障検定プログラム７６をＮＶＲＡＭ５４から読み出してＲＡＭ５３にコピーし、実行する。
【００９９】
図９に示すように、分流コントローラ２１は、検定済み開閉弁数ｍに０をセットして初期化する（Ｓ４１）。そして、検定済み開閉弁数ｍに１を加算し、第１開閉弁１１Ａの故障検定を行うことを認識する（Ｓ４２）。
【０１００】
分流コントローラ２１は、パルスＯＮ時間記憶手段７３に設定されている第１開閉弁１１Ａの現在のパルスＯＮ時間ａ’を取得し、それに従って第１開閉弁１１Ａを駆動する（Ｓ４３）。そして、圧力計６が測定した現在の圧力値Ｐと、第１開閉弁１１Ａの現在のパルスＯＮ時間ａ’を取得してＲＡＭ５３に記憶する（Ｓ４４）。そして、マスフローメータ８が測定するユニット総流量Ｑを取得する（Ｓ４５）。
【０１０１】
そして、取得したユニット総流量Ｑを流量特性記憶手段７２に記憶されている第１開閉弁１１Ａの流量特性（図１４参照）と照合し、圧力Ａ，Ｂ，Ｃに対応するパルスＯＮ時間（Ｄｕｔｙ値）を取得する。その取得した圧力とパルスＯＮ時間とから、圧力がパルスＯＮ時間に対して比例する圧力特性（図１５参照）を作成する（Ｓ４６）。これにより、第１開閉弁１１Ａが検定時に出力している流量に応じた圧力特性が生成される。
【０１０２】
そして、現在の圧力値Ｐと、現在の第１開閉弁１１ＡのパルスＯＮ時間ａ’が、作成した圧力特性上にあるか確認する（Ｓ４７）。この圧力特性は、現在の圧力値Ｐ１とは無関係に作成した検定時のユニット総流量Ｑを基準に作成されたものである。一方、現在の圧力値Ｐと現在のパルスＯＮ時間ａ’は、流体分流供給ユニット１が正常に動作するとき（基板処理装置１００への組み付け時や第１及び第２設定流量Ｑａ，Ｑｂの設定変更時）を基準に取得されたものである。よって、現在の圧力値Ｐと現在のパルスＯＮ時間ａ’を検定時に作成した圧力特性と比較することにより、第１開閉弁１１Ａが正常時と同様に動作しているか確認できる。しかも、検定時の圧力特性に対して現在の圧力値Ｐを１点照合するだけで、第１開閉弁１１Ａの異常を確認できる。
【０１０３】
現在の圧力値Ｐ１が作成した圧力特性上にある場合には（Ｓ４７：Ｙｅｓ）、第１開閉弁１１Ａに故障がないので、Ｓ４９へ進む。
一方、現在の圧力値Ｐ１が作成した圧力特性上にない場合には（Ｓ４７：Ｎｏ）、第１開閉弁１１Ａに故障がある可能性が高いので、音声出力部５８からアラームを鳴らす等して、作業者に異常を報知する（Ｓ４８）。その後、Ｓ４９へ進む。
【０１０４】
Ｓ４９において、分流コントローラ２１は、検定済み開閉弁数ｍが、開閉弁の総数Ｍ（本実施形態では２個）か否かを判断することにより、全ての開閉弁について故障検定したかを確認する。この時点では、第２開閉弁１１Ｂの故障検定を終えておらず、ｍはＭより少ないので（Ｓ４９：Ｎｏ）、Ｓ４２〜Ｓ４９の処理を繰り返して、第２開閉弁１１Ｂの故障検定を行う。
【０１０５】
第２開閉弁１１Ｂの故障検定が終了し、検定済み開閉弁数ｍが開閉弁の総数Ｍと等しくなったら（Ｓ４９：Ｙｅｓ）、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの故障を検出したか否かを判断する（Ｓ５０）。故障を検出しなかった場合には（Ｓ５０：Ｎｏ）、故障なしと判断する。
【０１０６】
これに対して、故障を検出した場合には（Ｓ５０：Ｙｅｓ）、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの全部について故障を検出したか否かを判断する（Ｓ５１）。第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの何れか一方について故障を検出した場合には（Ｓ５１：Ｎｏ）、故障を検出した開閉弁のみが故障していると判断する。
一方、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの全部について故障を検出した場合には（Ｓ５１：Ｙｅｓ）、マスフローメータ８が故障したと判断する。第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂが同時に故障するのは稀だからである。
【０１０７】
＜流量精度の確認＞
発明者らは、流体分流供給ユニット１の流量制御の精度を確認する実験を行った。
実験では、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの二次側に流量計を設置し、一次側タンク１０と第１及び第２二次側タンク１３Ａ，１３Ｂにタンク容積６０ｃｃのタンクを使用した。実験は、手動弁２にテストガスを供給し、第１及び第２二次側タンク１３Ａ，１３Ｂを真空ポンプに接続して第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの二次側を真空にした。そして、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの一次側圧力Ｐ１をレギュレータ５で０．１ＭＰａに調整し、動作周期ｔを１００ｍｓに固定して第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１ＢをパルスＯＮ時間ａ’，ｂ’で開閉させて、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの出力流量を流量計で計測した。この第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの出力流量を第１及び第２設定流量Ｑａ，Ｑｂと比較して誤差を求め、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの誤差を積算してユニット全体の流量誤差を調べた。
【０１０８】
また、実験では、一次側圧力Ｐ１を０．２ＭＰａと０．３ＭＰａにした場合の流量誤差を、一次側圧力Ｐ１を０．１ＭＰａとした場合と同様にして求めた。
【０１０９】
この実験結果を図１２に示す。
図１２に示すように、流体分流供給ユニット１は、流量誤差が最大約±１％生じる。
【０１１０】
また、発明者は、マスフローメータ８をマスフローコントローラに変更した実験装置を製作した。そして、マスフローコントローラで流量調整し、動作周期１００ｍｓを分流比に応じて時分割することにより第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１ＢのパルスＯＮ時間を設定し、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂを交互に開閉した場合の流量誤差を、上記と同様にして調べた。その結果、流量誤差は、最大５％であった。
【０１１１】
よって、流体分流供給ユニット１のように、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１ＢをパルスＯＮ時間ａ’，ｂ’に従って開閉させて代わる代わる流量調整を行い、マスフローメータ８が測定する流量に基づいてパルスＯＮ時間ａ’，ｂ’を適宜補正すると、マスフローコントローラで流量調整する場合より、流量誤差が約５分の１に減少させることが可能である。
【０１１２】
これは、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂで流量を制御する場合、二次側が処理室１０２に接続して真空にされる一方、一次側がプロセスガスを供給されて一次側設定圧力Ｐｎにされているため、一次側圧力Ｐ１と二次側圧力Ｐ２との差圧が大きい。そのため、プロセスガスに流量や圧力の脈動が生じても、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂは、応答性よく、プロセスガスの供給と遮断を行うことが可能である。そして、このような第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１ＢをパルスＯＮ時間ａ’，ｂ’によって一定間隔で開閉して流量制御を行うので、弁開時の流量が安定する。よって、流体分流供給ユニット１は、流量誤差が小さいと考えられる。
【０１１３】
一方、マスフローコントローラで流量を制御する場合、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの一次側圧力Ｐ１と二次側圧力Ｐ２との差圧が小さい。そのため、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの開閉に伴ってプロセスガスの流量と圧力に脈動が生じると、その脈動がマスフローコントローラの流量調整部分に影響して流量誤差を生じさせる。また、プロセスガスは、マスフローコントローラから第１及び第２開閉弁までの流路長や、流路内のＣＶ値が異なる。そのため、マスフローコントローラで流量調整されたプロセスガスは、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂに到達するまでに流量をばらつかせ、第１及び第２開閉弁から設定流量で正確に出力されないと考えられる。
【０１１４】
＜一次側タンクの機能について＞
発明者らは、一次側タンク１０の機能について調べる実験を行った。
実験では、一次側タンク１０のタンク容積を０ｃｃ、６０ｃｃ、１２０ｃｃとする実験装置を製作した。そして、テストガスを手動弁２に供給し、第１及び第２二次側タンク１３Ａ，１３Ｂを真空ポンプに接続して第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの二次側を真空にした。そして、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの動作周期ｔを２００ｍｓに固定し、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１ＢのパルスＯＮ時間ａ’，ｂ’を２０ｍｓにした場合のマスフローメータ８の出力流量を測定した。また、パルスＯＮ時間ａ’，ｂ’を４０ｍｓ、６０ｍｓ、８０ｍｓ、９０ｍｓ、１００ｍｓとした場合についても、同様にマスフローメータ８の出力流量を測定した。
【０１１５】
この実験結果を図１６、図１７、図１８に示す。
図１６に示すように、一次側タンク１０がタンク容積０ｃｃである場合には、マスフローメータ８の出力流量が脈動する。特に、脈動は、パルスＯＮ時間ａ’，ｂ’を４０ｍｓ又は６０ｍｓにした場合に大きくなる。この理由は次のように考えられる。例えばパルスＯＮ時間ａ’，ｂ’を９０ｍｓにした場合には、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂが共に閉じる時間が瞬間的であるため、弁開時に流れるガスが、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂが閉じている間に管路内で流量と圧力が均されると考えられる。逆に、例えばパルスＯＮ時間ａ’，ｂ’を２０ｍｓにした場合には、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂが共に開く時間が瞬間的であるため、弁開時に流れるガスが第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂが閉じている間に管路内で流量と圧力が均されると考えられる。これに対して、例えばパルスＯＮ時間ａ’，ｂ’を４０ｍｓ又は６０ｍｓにして、弁開時間と弁閉時間とをほぼ均等にした場合には、弁開時に流れたガスが管路内で流量と圧力が均される前に次のガスが供給され、脈動が解消されないためと考えられる。
【０１１６】
この点、図１７に示すように、一次側タンク１０がタンク容積６０ｃｃである場合には、パルスＯＮ時間ａ’，ｂ’を４０ｍｓ、６０ｍｓに設定したときに、マスフローメータ８の出力流量に生じる脈動が抑制される。
更に、図１８に示すように、一次側タンク１０がタンク容積１２０ｃｃである場合には、パルスＯＮ時間ａ’，ｂ’によらず、マスフローメータ８の出力流量が殆ど脈動しない。
【０１１７】
よって、流体分流供給ユニット１は、マスフローメータ８と第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂとの間に一次側タンク１０を配置することにより、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの開閉に伴ってマスフローメータ８が測定する流量に脈動が生じることを抑制できる。これは、脈動するガスが一次側タンク１０に溜められて互いに緩衝し、脈動を低減させるためと考えられる。脈動を抑制する効果は、タンク容積が大きい程、顕著である。尤も、タンク容積が大きいと、流体分流供給ユニット１の設置面積が大きくなり、例えば、近年の半導体製造装置のコンパクト化の流れに反する。よって、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの第１及び第２設定流量Ｑａ，Ｑｂに適したタンク容積をもつ一次側タンク１０を使用することが好ましい。
【０１１８】
更に、発明者らは、一次側タンク１０のタンク容積を６０ｃｃとし、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの動作周期ｔとマスフローメータ８の出力流量との関係を調べた。実験では、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの動作周期ｔを３００ｍｓ、１００ｍｓにそれぞれ固定し、パルスＯＮ時間ａ’，ｂ’を変更してマスフローメータ８の出力流量を上記と同様に調べた。
【０１１９】
この実験結果を図１９及び図２０に示す。
図１９に示すように、動作周期ｔを３００ｍｓに固定すると、パルスＯＮ時間ａ’，ｂ’が２０ｍｓと短くても、マスフローメータ８の出力流量に脈動が生じる。特にこの場合、脈動の周期が長くなる。
これに対して、図２０に示すように、動作周期ｔを１００ｍｓに固定すると、パルスＯＮ時間ａ’，ｂ’が第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの弁開時間と弁閉時間をほぼ均等にする１５ｍｓ、２０ｍｓｅｃであっても、マスフローメータ８の出力流量に生じる脈動が小さい。
【０１２０】
よって、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの動作周期ｔが早いほど、マスフローメータ８の出力流量に脈動が生じにくい。これは、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの動作周期ｔが早いと、弁閉時の脈動がマスフローメータ８に到達する前に、次の開閉弁が弁開し、プロセスガスが二次側へ一気に流れるためと考えられる。
【０１２１】
尚、この一次側タンク１０の機能と同様のことが、第１及び第２二次側タンク１３Ａ，１３Ｂにも言えることは、言うまでもない。
【０１２２】
＜作用効果＞
以上説明したように、本実施形態の流体分流供給ユニット１は、マスフローメータ８が測定したユニット総流量Ｑに基づいて第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂが出力する流量を監視し、ユニット総流量Ｑを平均したユニット平均総流量Ｑｍと、第１及び第２設定流量Ｑａ，Ｑｂを合計した指令総流量Ｑｎとの偏差ＱＰを求め、偏差ＱＰがゼロになるようにパルスＯＮ時間ａ’，ｂ’を補正して第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂが出力する流量を第１及び第２設定流量Ｑａ，Ｑｂにフィードバック制御するので、流量制御の精度が向上する。尚、上記実施形態では、マスフローメータ８の出力流量に脈動が生じることもあるため、ユニット平均総流量Ｑｍを算出してそれを指令総流量Ｑｎと比較して偏差ＱＰを求めたが、ユニット平均総流量Ｑｍは、実際の平均総流量とほぼ一致するため（図１１参照）、ユニット平均総流量Ｑｍをユニット総流量Ｑに置き換えても同様のことが言える。そのため、特許請求の範囲のユニット総流量にはユニット平均総流量も含まれる。
【０１２３】
また、流体分流供給ユニット１は、ガス供給源１１１の圧力が第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの一次側に直接作用し、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの一次側圧力Ｐ１と二次側圧力Ｐ２との差圧が大きい。そのため、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂが弁を開閉する際に生じる圧力変動が、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの流量に影響しにくく、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂは、パルスＯＮ時間ａ’，ｂ’に従って開閉する際に、プロセスガスが流量特性に従った流量を出力する。よって、流体分流供給ユニット１は、マスフローコントローラを使用する場合のように流量が安定するのを待って第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂを開閉する必要がなく、無駄な待ち時間を減らすことができる。
【０１２４】
例えば、流体分流供給ユニット１を基板処理装置１００に使用する場合、ウエハ１０３に供給するプロセスガスの流量を正確に制御するので、ウエハ１０３の品質を安定させることができる。また、処理室１０２にプロセスガスを分流供給する間の無駄時間が少ないため、プロセス時間の短縮及びプロセスガスの変質を防ぐことが可能になる。近年、ウエハに形成する回路の集積化が進み、プロセスガスの管理がシビアになっていることを鑑みれば、本実施形態の流体分流供給ユニット１は半導体産業に大きく貢献する。
【０１２５】
ここで、本実施形態の流体分流供給ユニット１は、主流路１６に流体を供給して、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの流量特性を取得する分流コントローラ２１を有し、分流供給時と同様の条件で流量特性を取得している。よって、流体分流供給ユニット１は、流路長や流路内のＣｖ値、バルブ特性などの第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの個体差を流量特性に反映させ、流量制御をより精度良く行うことができる。
【０１２６】
また、本実施形態の流体分流供給ユニット１は、分流コントローラ２１が、レギュレータ５によって第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの一次側圧力Ｐ１を変更し、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの各々について流量特性を２以上取得する。そのため、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの一次側圧力Ｐ１が、流量特性取得時の圧力に一致していなくても、２以上の流量特性から第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの一次側圧力Ｐ１に適した流量特性を生成してパルスＯＮ時間ａ’，ｂ’を決定できるので、迅速な流量制御を行うことができる。
【０１２７】
また、本実施形態の流体分流供給ユニット１は、第１及び第２設定流量Ｑａ，Ｑｂが設定変更された場合に、分流コントローラ２１が、設定変更された第１及び第２設定流量Ｑａ，Ｑｂを第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの２以上の流量特性に照合させて、圧力がパルスＯＮ時間ａ’，ｂ’に比例する圧力特性を第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂ毎に導き出す。分流コントローラ２１は、その圧力特性に圧力計６が測定した圧力を当てはめて、第１及び第２開閉弁のパルスＯＮ時間ａ’，ｂ’を決定する。このように、本実施形態の流体分流供給ユニット１によれば、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの一次側圧力Ｐ１に応じてパルスＯＮ時間ａ’，ｂ’を変更して第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの流量を変更するので、流量変更を瞬時に行うことができる。
【０１２８】
また、本実施形態の流体分流供給ユニット１は、マスフローメータ８と第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂとの間に配置され、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの開閉に伴う脈動を緩衝させることが可能な容積を有する一次側タンク１０を配置している。そのため、流体分流供給ユニット１は、流量の脈動を抑制して流量を安定させるので、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの開閉動作の影響を受けてマスフローメータ８の流量測定精度が低下しない。また、流体分流供給ユニット１は、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの一次側圧力Ｐ１の脈動を抑制して一次側圧力Ｐ１を安定させ、レギュレータ５が脈動を抑制するように分流供給時に動作し続けることがなくなり、レギュレータ５を長寿命化することができる。
【０１２９】
また、本実施形態の流体分流供給ユニット１は、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの二次側に、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの開閉に伴う脈動を緩衝させることが可能な容積を有する二次側タンク１３Ａ，１３Ｂを配置している。そのため、流体分流供給ユニット１は、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの二次側に発生する流量の脈動を抑制し、連続的に所定量ずつプロセスガスを処理室１０２に供給して処理室１０２内の流体濃度を均一にさせやすい。また、流体分流供給ユニット１は、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの二次側に発生する圧力の脈動を抑制し、配管及び処理室１０２に残存するパーティクルを巻き上げることを防止して安定したプロセスを行うことができる。
【０１３０】
また、本実施形態の流体分流供給ユニット１は、分流コントローラ２１が、圧力計６が測定した圧力と、第１又は第２開閉弁１１Ａ，１１ＢのパルスＯＮ時間ａ’，ｂ’とが、第１又は第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの圧力特性上にあるか否かを判断し、圧力特性上にないと判断した場合に故障を検出する。よって、本実施形態の流体供給分流ユニット１によれば、故障を生じたまま流量制御を行うことがなく、流量制御の精度をより一層向上させることができる。
【０１３１】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
（１）例えば、上記実施形態では、主流路１６から分岐する副流路１９を２連にしたが、図２１に示すように３連以上としても良い。この場合、開閉弁１１の数が増えるが、上記実施形態と同様に各開閉弁１１のパルスＯＮ時間を決定して開閉弁１１を開閉させ、流量制御を行う。このとき、マスフローメータ８の流量によって開閉弁１１の出力流量を監視し、パルスＯＮ時間を適宜補正して開閉弁１１の流量をフィードバック制御する。よって、副流路１９を３連以上設けても、流量制御を精度良く行える。また、このように副流路１９を３連以上設けた場合、各副流路の開閉弁１１を動作させる順序は任意で良い。
（２）上記実施形態では、図１０に示すガス供給シーケンスにおいて、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの弁開可能時間ｔ’ａ，ｔ’ｂを動作周期ｔの２分の１（ｔ／２）とした。しかし、弁開可能時間ｔ’ａ，ｔ’ｂは、バルブ数に応じて均等に割り振る必要はなく、パルスＯＮ時間が確保でき、且つ、動作周期が変化しなければ、任意の時間でもかまわない。例えば、動作周期ｔに対して、第１開閉弁１１Ａの弁開可能時間ｔ’ａをパルスＯＮ時間ａ’より長い２ｔ／３に設定し、第２開閉弁１１Ｂの弁開可能時間ｔ’ｂをパルスＯＮ時間ｂ’より長いｔ／３としても良い。
（３）例えば、上記実施形態では、流体分流供給ユニット１を基板処理装置１００に適用した。これに対して、流体を分流供給するものであれば、流体分流供給ユニット１は他の装置にも適用できる。また、流体は半導体製造用のプロセスガスに限定されず、各種ガスや液体とすることが可能である。
（４）例えば、上記実施形態では、手動式のレギュレータ５を圧力調整手段の一例とした。これに対して、電気式のレギュレータを圧力調整手段の一例とし、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの一次側圧力Ｐ１を自動調整しても良い。
（５）例えば、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの動作周期ｔが短く、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂを開閉する際の脈動が小さい場合には、一次側タンク１０又は二次側タンク１３Ａ，１３Ｂを省略して、ユニット１のコンパクト化を図っても良い。
（６）例えば、一次側タンク１０には、中空部を備えるタンクだけでなく、マスフローメータ８から第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂまでの流路配管容積によって構成しても良い。また、一次側タンク１０は、主流路１６におけるマスフローメータ８の二次側に単独で配置するものだけでなく、例えば、第１及び第２副流路１９Ａ，１９Ｂにおける第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの一次側に配置したタンク群によって構成されるものや、主流路１６におけるマスフローメータ８の二次側に複数設置されるタンク群であっても良い。
（７）例えば、二次側タンク１３Ａ，１３Ｂには、中空部を備えるタンクだけでなく、第１及び第２開閉弁から処理室などの流体供給先までの流路配管容積によって構成しても良い。また、二次側タンク１３Ａ，１３Ｂは、複数のタンク群で構成しても良い。
（８）例えば、開閉弁１１Ａ，１１Ｂは、高頻度で開閉可能なものであれば、エアオペレイトバルブなど種類を限定しない。
（９）上記実施形態では、故障検定時に異常をアラームで報知したが、表示部５７に故障を告知するメッセージを表示したり、警告灯を点灯させるなどして、作業者に異常を報知するようにしても良い。
（１０）上記実施形態では、脈動の影響を排除するために、ユニット平均総流量Ｑｍを算出して指令総流量Ｑｎとの偏差ＱＰを求めたが、第１及び第２開閉弁１１Ａ，１１Ｂの動作周期が短く脈動が小さい場合には、ユニット総流量Ｑをそのまま指令総流量Ｑｎと比較して偏差ＱＰを求めても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る流体分流供給ユニットの回路図である。
【図２】図１に示すガス集積ユニットを具現化したものの上面図である。
【図３】図２に示すガス集積ユニットのＡＡ断面図であって、図中一点鎖線はガス流路を示す。
【図４】図２に示す開閉弁の断面図である。
【図５】図１に示す分流コントローラの電気ブロック図である。
【図６】図５に示す流量特性計測プログラムのフローチャートである。
【図７】図５に示す分流制御プログラムのフローチャートである。
【図８】図７に示すパルスＯＮ時間設定プログラムのフローチャートである。
【図９】図５に示す故障検定プログラムのフローチャートである。
【図１０】図１に示す流体分流供給ユニットのガス供給シーケンスフローを示すタイムチャートである。
【図１１】図１に示すマスフローメータが計測する流量と、第１及び第２開閉弁が実際に出力する実流量との関係を示す図である。縦軸が流量（ＳＬＭ）を示し、横軸がパルスＯＮ時間（ｍｓ）を示す。
【図１２】図１に示す流体分流供給ユニットの流量精度を示す図である。縦軸が流量誤差（％Ｆ・Ｓ）を示し、横軸がＤｕｔｙ（％）を示す。
【図１３】図６に示す流量特性計測プログラムの実行時に開閉弁に与えるバルブ駆動信号を示す図である。
【図１４】図６に示す流量特性計測プログラムの実行により取得した流量特性の一例を示す図である。
【図１５】図７に示す分流制御プログラムの実行時に取得した圧力特性の一例を示す図である。
【図１６】図１に示す一次側タンクのタンク容積を０ｃｃとした場合のマスフローメータの出力を示す図である。各グラフは、第１及び第２開閉弁の動作周期ｔを２００ｍｓに固定し、パルスＯＮ時間を変えて計測したマスフローメータの出力を示す。縦軸が流量（ＳＬＭ）を示し、横軸が時間（ｓ）を示す。
【図１７】図１に示す一次側タンクのタンク容積を６０ｃｃとした場合のマスフローメータの出力を示す図である。各グラフは、第１及び第２開閉弁の動作周期ｔを２００ｍｓに固定し、パルスＯＮ時間を変えて計測したマスフローメータの出力を示す。縦軸が流量（ＳＬＭ）を示し、横軸が時間（ｓ）を示す。
【図１８】図１に示す一次側タンクのタンク容積を１２０ｃｃとした場合のマスフローメータの出力を示す図である。各グラフは、第１及び第２開閉弁の動作周期ｔを２００ｍｓに固定し、パルスＯＮ時間を変えて計測したマスフローメータの出力を示す。縦軸が流量（ＳＬＭ）を示し、横軸が時間（ｓ）を示す。
【図１９】図１に示す一次側タンクのタンク容積を６０ｃｃとし、第１及び第２開閉弁の動作周期ｔを３００ｍｓにした場合のマスフローメータの出力を、パルスＯＮ時間別に示す図である。縦軸が流量（ＳＬＭ）を示し、横軸が時間（ｓ）を示す。
【図２０】図１に示す一次側タンクのタンク容積を６０ｃｃとし、第１及び第２開閉弁の動作周期ｔを１００ｍｓにした場合のマスフローメータの出力を、パルスＯＮ時間別に示す図である。縦軸が流量（ＳＬＭ）を示し、横軸が時間（ｓ）を示す。
【図２１】図１に示す流体分流供給ユニットの変形例を示す。
【図２２】従来の基板処理装置の一部断面正面図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１  流体分流供給ユニット
５  レギュレータ（圧力調整手段）
６  圧力計
８  マスフローメータ
１１Ａ，１１Ｂ  第１，際２開閉弁
１０  一次側タンク
１３Ａ，１３Ｂ  二次側タンク
１６  主流路
１９Ａ，１９Ｂ  副流路
２１  分流コントローラ（流量制御手段、補正手段、検定手段）
Ｑ    ユニット総流量
Ｑｍ  ユニット平均総流量
Ｑａ，Ｑｂ  設定流量
Ｑａ＋Ｑｂ  指令総流量
Ｐ１  一次側圧力
【図１】
0005011195.tif 000002
【図２】
0005011195.tif 000003
【図３】
0005011195.tif 000004
【図４】
0005011195.tif 000005
【図５】
0005011195.tif 000006
【図６】
0005011195.tif 000007
【図７】
0005011195.tif 000008
【図８】
0005011195.tif 000009
【図９】
0005011195.tif 000010
【図１０】
0005011195.tif 000011
【図１１】
0005011195.tif 000012
【図１２】
0005011195.tif 000013
【図１３】
0005011195.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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