CN109716257A - 流量比率控制装置、流量比率控制装置用程序及流量比率控制方法 - Google Patents

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Abstract

为了提供一种不仅能达成目标流量比率而且能对到达成该目标流量比率为止所耗费的时间进行控制的流量比率控制装置，本流量比率控制装置包括：主流道；多个分支流道，从所述主流道的末端分支；多个流体控制装置，设于各个分支流道上，分别包括阀以及配置于所述阀的下游侧的压力式流量传感器；以及动作设定部，基于目标流量比率进行设定，以使多个流体控制装置中的任意一个流体控制装置以流速控制模式进行动作，并且使除此以外的流体控制装置以流量控制模式进行动作，所述流速控制模式是用于对比各个阀更靠上游侧的流体的流速进行控制的模式，所述流量控制模式是基于所述目标流量来控制流量的模式。

Description

流量比率控制装置、流量比率控制装置用程序及流量比率控 制方法
技术领域
本发明涉及一种流量比率控制装置，其对在从主流道分支的多个分支流道中流动的流体的流量比率进行控制，以使该流量比率成为目标流量比率。
背景技术
在半导体制造工序(process)中，为了使腔室(chamber)内的气体浓度均匀化，使用流量比率控制装置(比率控制器(ratio controller))从腔室的多个部位以规定的流量比率导入气体。
所述流量比率控制装置包括：主流道，包含多个成分的混合气体在该主流道中流动；多个分支流道，从所述主流道的末端分支，与腔室连接；以及质量流量控制器(massflow controller)，分别设于各个分支流道上(参照专利文献1)。多个质量流量控制器中的一个质量流量控制器进行压力控制，以使压力成为预定的目标压力，其它的质量流量控制器进行流量控制，以使流量成为根据目标流量比率和在各个分支流道中流动的气体流量的总和计算出的各个目标流量。这样，各个分支流道的质量流量控制器进行动作，由此实现目标流量比率。
但是，在近年的半导体制造工序中，不仅要求能够准确地控制气体的流量比率，而且也要求缩短到能够达成该流量比率为止所耗费的时间，并且要求能够使该时间总是固定。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公表公报特表2008-538656号
发明内容
本发明要解决的技术问题
本发明是鉴于如上所述的问题而做出的发明，本发明的目的在于提供一种不仅能够达成目标流量比率，而且能够对到达成该目标流量比率为止所耗费的时间进行控制的流量比率控制装置、流量比率控制装置用程序及流量比率控制方法。
解决技术问题的技术方案
即，本发明的流量比率控制装置，其包括：主流道；多个分支流道，从所述主流道的末端分支；多个流体控制装置，设于各个所述分支流道上，分别包括阀以及配置于所述阀的下游侧的压力式的流量传感器；目标接收部，接收目标流量比率，所述目标流量比率是在各个所述分支流道中流动的流体的流量的分配比率；目标流量计算部，基于由各个所述流量传感器测量的在各个所述分支流道中流动的流体的测量流量的总和以及所述目标流量比率，计算出各个所述分支流道的目标流量；以及动作设定部，基于所述目标流量比率进行设定，以使多个流体控制装置中的任意一个流体控制装置以流速控制模式进行动作，并且使以流速控制模式进行动作的所述一个流体控制装置以外的流体控制装置以流量控制模式进行动作，所述流速控制模式是用于对比各个所述阀更靠上游侧的流体的流速进行控制的模式，所述流量控制模式是基于所述目标流量来控制流量的模式。
按照这样的流量比率控制装置，能够各别地进行控制，以使通过设于分支流道上的一个流体控制装置控制流体的流速，并且通过剩余的流体控制装置来使在各个分支流道中流动的流体流量实现目标流量比率。
此外，由于各个流体控制装置包括压力式流量传感器，因此在流量传感器中无流道分支，因而在比层流元件更靠上游侧，流体容易滞留，能够缩短到达到实现目标流量或流速所需的压力为止的时间。
此外，在对包含多个成分的气体的流量比率进行控制的情况下，也能够使气体以必要充分的时间在主流道中流动从而实现气体的混合，并能够使在各个分支流道中流动的气体成分一致。
为了使到实现所希望的流速为止的时间尽可能短，只要采用如下的方式即可：所述动作设定部构成为基于所述目标流量比率使设于流量比最大的分支流道上的流体控制装置以所述流速控制模式进行动作。如果是这样的构成，则流量最多的分支流道的流体控制装置对流速进行控制，因此能够使对流速造成影响的流体的量最大，能够缩短到实现目标流速为止所耗费的时间。
为了能够测量流体的流速，并基于流速自身来实现流速控制，只要采用如下方式即可：所述流量比率控制装置还包括：主压力传感器，设置在比各个所述阀更靠上游侧；以及流速计算部，基于由所述主压力传感器测量的流体压力、由所述流量传感器测量的在各个所述分支流道中流动的流体的测量流量的总和、以及所述主流道的截面面积，计算出流体的流速。
例如，为了能够通过被设定为流速控制模式的流体控制装置，一边由用户手动地对所希望的流速进行不断摸索，一边适当地进行流速控制，只要采用如下的方式即可：所述流速计算部构成为将计算出的流速输出至外部，被设定为所述流速控制模式的流体控制装置接收目标开度并对所述阀进行控制，以使该阀的开度成为所述目标开度，被设定为所述流量控制模式的流体控制装置对所述阀进行控制，以使所述目标流量与由所述流量传感器测量的测量流量的偏差变小。按照这样的方式，能够将从所述流速计算部输出至外部的流速作为值或时间图显示于显示器等显示装置上，用户能够一边确认当前的流速，一边将以流速控制模式进行动作的流体控制装置的阀的开度调节为适当的值以成为目标流速。
为了能够降低各个阀的开度相对于施加电压的迟滞(hysteresis)的影响，以实现高速、高精度的流速控制或流量控制，只要采用如下的方式即可：控制各个所述阀具备位置传感器，所述位置传感器对阀体相对于阀座的位置进行测量。
为了学习过去的控制实绩，当存在已设定过的目标流量比率时，使各个阀立即再现相同的状态，以使流速与流量比率在短时间内成为所希望的状态，只要采用如下的方式即可：所述流量比率控制装置还包括：设定存储部，当在各个所述分支流道中流动的流体的流量比率稳定在所述目标流量比率时，存储稳定状态开度数据，所述稳定状态开度数据是将所述目标流量比率和稳定在所述目标流量比率的状态下的各个所述阀的所述位置传感器的输出取得了关联的数据；以及前馈控制部，当包含与所述目标接收部接收到的目标流量比率相同的目标流量比率的稳定状态开度数据存在时，控制各个所述阀的开度，以使各个所述阀的开度在流量比率控制开始时成为所述稳定状态开度数据的各个所述阀的所述位置传感器的输出。
为了进一步缩短到流体的流速成为所希望的值为止所耗费的时间，只要采用如下的方式即可：从所述主流道到各个所述分支流道的各个所述阀为止的流道的流导大致固定。如果是这样的方式，则能够消除对压力上升所需的流体流入造成妨碍的流体阻力，能够降低到流速成为所希望的值为止所耗费的时间。
作为本发明的流量比率控制装置的另一表现，可以列举如下的装置。即，本发明的流量比率控制装置，其包括：主流道；第一分支流道，从所述主流道的末端分支；第二分支流道，从所述主流道的末端分支；第一流体控制装置，设于所述第一分支流道上，包括第一阀以及配置于所述第一阀的下游侧的压力式的第一流量传感器；第二流体控制装置，设于所述第二分支流道上，具备第二阀以及配置于所述第二阀的下游侧的压力式的第二流量传感器；目标接收部，接收目标流量比率，所述目标流量比率是在所述第一分支流道和所述第二分支流道中流动的流体的流量的分配比率；目标流量计算部，基于由所述第一流量传感器、所述第二流量传感器测量的流体的测量流量以及所述目标流量比率，计算出所述第一分支流道和所述第二分支流道的目标流量；以及动作设定部，基于所述目标流量比率，设定所述第一流体控制装置、所述第二流体控制装置的控制模式，所述动作设定部使所述第一流体控制装置、所述第二流体控制装置以流速控制模式或流量控制模式进行动作，所述流速控制模式是用于对比各个阀更靠上游侧的流体的流速进行控制的模式，所述流量控制模式是基于所述目标流量来控制流量的模式
为了使现有的流量比率控制装置也能够实现与本发明同样的动作，只要将流量比率控制装置用程序安装到现有的流量比率控制装置即可，所述流量比率控制装置用程序，其用于流量比率控制装置，所述流量比率控制装置包括：主流道；多个分支流道，从所述主流道的末端分支；以及多个流体控制装置，设于各个所述分支流道上，分别包括阀以及配置于所述阀的下游侧的压力式的流量传感器，所述流量比率控制装置用程序使计算机发挥作为目标接收部、目标流量计算部以及动作设定部的功能：所述目标接收部接收目标流量比率，所述目标流量比率是在各个所述分支流道中流动的流体的流量的分配比率，所述目标流量计算部基于由各个所述流量传感器测量的在各个所述分支流道中流动的流体的测量流量的总和以及所述目标流量比率，计算出各个所述分支流道的目标流量，所述动作设定部基于所述目标流量比率进行设定，以使多个流体控制装置中的任意一个流体控制装置以流速控制模式进行动作，并且使以流速控制模式进行动作的所述一个流体控制装置以外的流体控制装置以流量控制模式进行动作，所述流速控制模式是用于对比各个所述阀更靠上游侧的流体的流速进行控制的模式，所述流量控制模式是基于所述目标流量来控制流量的模式。
流量比率控制装置用程序既可以采用电子发送，也可以存储于光盘(CompactDisc，CD)、数字通用光盘(Digital Versatile Disc，DVD)、闪存(flash memory)等存储介质中并以流量比率控制装置用程序存储介质的形式来使用。
本发明的流量比率控制方法，其使用流量比率控制装置，所述流量比率控制装置包括：主流道；多个分支流道，从所述主流道的末端分支；以及多个流体控制装置，设于各个所述分支流道上，分别包括阀以及配置于所述阀的下游侧的压力式的流量传感器，所述流量比率控制方法包括下述工序：接收目标流量比率，所述目标流量比率是在各个所述分支流道中流动的流体的流量的分配比率；基于由各个所述流量传感器测量的在各个所述分支流道中流动的流体的测量流量的总和以及所述目标流量比率，计算出各个所述分支流道的目标流量；以及基于所述目标流量比率进行设定，以使多个流体控制装置中的任意一个流体控制装置以流速控制模式进行动作，并且使以流速控制模式进行动作的所述一个流体控制装置以外的流体控制装置以流量控制模式进行动作，所述流速控制模式是用于对比各个所述阀更靠上游侧的流体的流速进行控制的模式，所述流量控制模式是基于所述目标流量来控制流量的模式。
发明效果
这样，按照本发明的流量比率控制装置，能够对各个阀的上游侧的流体流速进行控制，在此基础上，也能够控制在各个分支流道中流动的流体的流量比率。因此，能够缩短到达到所希望的流速为止所耗费的时间，并且如果条件相同，则也能够使该耗费的时间在每次都为大致相同的长度。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的流量比率控制装置的示意图。
图2是表示同实施方式的流量控制模式的质量流量控制器的示意图。
图3是表示同实施方式的流速控制模式的质量流量控制器的示意图。
图4是表示同实施方式的流量比率控制装置的功能框图。
图5是本发明的另一个实施方式的流量比率控制装置的功能框图。
图6是本发明的另一个实施方式的流量比率控制装置的功能框图。
附图标记说明
100 流量比率控制装置
ML 主流道
BL 分支流道
10 质量流量控制器(流体控制装置)
3 阀
4 流量传感器
61 目标接收部
62 目标流量计算部
63 动作设定部
64 流量计算部
66 设定存储部
67 前馈控制部
具体实施方式
边参照各图边说明本发明的一个实施方式的流量比率控制装置100。图1所示的流量比率控制装置100用于在半导体制造工序中将混合气体从设于腔室的多个导入口分别以预定的流量比率导入腔室，所述混合气体包含用于在收容有晶片(wafer)的真空腔室内进行成膜的各种成分。
所述流量比率控制装置100包括：主流道ML，上游侧与气体源(gas source)GS连接；主压力传感器MP，设于所述主流道ML上；分支流道BL，从所述主流道ML分支为多个；作为流体控制装置的多个质量流量控制器10，设于各个分支流道BL上；以及主控制器COM，总括各个质量流量控制器10的控制。此外，所述流量比率控制装置100构成为不仅能够以使在各个分支流道BL中流动的混合气体的流量比率成为目标流量比率的方式进行控制，而且能够以使在所述主压力传感器MP所处部位的混合气体的流速成为所希望的值的方式进行控制。此外，所述主控制器COM基于从用户接收到的、在各个分支流道BL中流动的混合气体的目标流量比率，向各个质量流量控制器10输入指令，使其中的一个质量流量控制器10执行用于进行流速控制的流速控制模式，向其它质量流量控制器10输入根据目标流量比率计算出的各个目标流量，并使其它质量流量控制器10执行流量控制模式。
对各部分进行详述。
所述气体源GS贮藏着混合有多个成分的状态的混合气体，向所述主流道ML供给混合气体。
所述主流道ML是一根中空的配管，在配管内不存在会成为流道阻力的层流元件43等构件。即，使从所述气体源GS到设在所述各个分支流道BL上的各个质量流量控制器10为止的流道为中空的，在内部不存在成为其它的流体阻力的构件，使作为配管的流导(conductance)成为大致固定。
所述主压力传感器MP测量在所述主流道ML中流动的混合气体的压力。基于由该主压力传感器MP测量的压力，对设有主压力传感器MP的部位的混合气体的流速进行监控(monitoring)。
各个分支流道BL从所述主流道ML的一个末端分别分支，上游侧与所述主流道ML连接。此外，各个分支流道BL的下游侧在腔室中与不同的部位连接。另外，在本实施方式中，设有四条分支流道BL，但是只要设有两条以上的分支流道BL即可。在以下的说明中，在有必要的情况下，从图1中的上侧起依次称作第一分支流道BL～第四分支流道BL。
各个质量流量控制器10是构成为能够单独对通过的流体的流量进行控制的相同的流体设备。即，如图1至图3所示，各个质量流量控制器10包括：块体(block)，形成有内部流道；阀3，相对于所述内部流道设置；压力式流量传感器4，相对于所述内部流道设置在比所述阀3更靠下游侧；以及控制板(board)，负责所述阀3等的控制。即，质量流量控制器10是将这些部件封装(package)而构成的设备，即使单独也能够执行基于设定的目标流量与由所述流量传感器4测量的测量流量的偏差的、流量反馈(feedback)控制。
对质量流量控制器10的各个部分的详细进行说明。另外，与第一分支流量～第四分支流量对应地，将设于各个分支流道BL上的质量流量控制器10分别称为第一质量流量控制器10～第四质量流量控制器10。此外，对于构成各个质量流量控制器10的各个构成部件，有时也以同样的命名规则来称呼。
所述阀3具备阀座31、相对于阀座31接触分离的阀体32、使阀体32移动的例如压电致动器(piezo actuator)33、以及检测阀体32相对于阀座31的位置即开度的位置传感器。所述压电致动器33在单体的情况下相对于所施加的电压的方向，位移具有迟滞，但通过反馈由所述位置传感器测量的阀体32的位置来控制施加电压，能够实质上忽略该迟滞。所述位置传感器例如是涡流式的非接触型位移传感器。所述位移传感器具备探针(probe)以及与所述探针相对的测量对象面，所述探针或所述测量对象面中的任意一方与所述阀体32大致同步地移动实质上相同的量，而另一方固定于规定位置。
所述流量传感器4具备上游侧压力传感器41、层流元件43、下游侧压力传感器42以及流量输出电路44，所述流量输出电路44基于由上游侧压力传感器41、下游侧压力传感器42测量的各个测量压力来输出流量。由于通过层流元件43而在其前后产生压差，所以所述流量输出电路44根据由所述上游侧压力传感器41与所述下游侧压力传感器42测量的压差，计算出在设有所述流量传感器4的分支流道BL中流动的流体流量并将其输出。如图1所示，压力式流量传感器4并非构成为如热式的流量传感器4那样使一部分流体分流(bypass)，而是使所有的流体通过层流元件43并通向具有下游侧压力传感器42的下游侧。
所述控制板是具备中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、存储器(memory)、A/C和D/C转换器(converter)、输入输出部件等的所谓的计算机(computer)，通过执行存储于存储器中的程序并使各种设备协同动作而至少发挥作为阀控制部5的功能。
所述阀控制部5负责阀3的控制，在本实施方式中构成为：根据来自前述主控制器COM的指令，来执行流量控制模式或流速控制模式这至少两种控制模式中的任意一种。在本实施方式中，设置在目标流量比率最大的分支流道BL即主管线(line)以外的分支流道BL即从管线上的质量流量控制器10的阀控制部5以流量控制模式进行动作。更具体而言，如图2所示，设置在主管线以外的从管线上的质量流量控制器10的阀控制部5基于个别地设定的目标流量与由所述流量传感器4测量的在分支流道BL中流动的混合气体的测量流量的偏差，以使该偏差变小的方式进行流量反馈控制。更具体而言，所述阀控制部5基于目标流量与测量流量的偏差来计算目标开度，以使所述位置传感器34表示的开度成为目标开度的方式控制对阀3施加的施加电压。换言之，设置在主管线上的质量流量控制器10的阀控制部5不以流量控制模式进行动作，设置在多个从管线上的质量流量控制器10的阀控制部5分别单独地以流量控制模式进行动作。此外，在关注设置在从管线上的个别的质量流量控制器10的情况下，各个质量流量控制器10的控制系统单独地形成测量流量的反馈环。
另一方面，设置在主管线上的质量流量控制器10的阀控制部5以图3所示的流速控制模式进行动作。即，在关注设置在主管线上的质量流量控制器10的情况下，其阀控制部5不进行用于阀控制的、由流量传感器4测量的测量流量的反馈，而是进行基于所述位置传感器34的输出的控制，以使阀开度成为作为外部输入而输入的目标开度。换言之，在流速控制模式下，质量流量控制器10内的用于阀控制的测量流量的反馈环断开，仅形成位置传感器34的测量开度的反馈环。
所述主控制器COM是具备CPU、存储器、A/C和D/C转换器、输入输出部件、显示器7等的所谓的计算机，通过执行存储于存储器的规定区域中的流量比率控制装置100用程序并与各种设备协同动作，如图4的功能框图所示，至少发挥作为目标接收部61、目标流量计算部62、动作设定部63、流速计算部64、学习控制部65的功能。
对各部分进行说明。
所述目标接收部61通过前述的输入输出部件接收在各个分支流道BL中流动的流体的流量的分配比率即目标流量比率。目标流量比率例如是每个分支流道BL的流量比的值。
所述目标流量计算部62构成为与各个质量流量控制器10进行通信，依次获取与流量相关的信息。更具体而言，所述目标流量计算部62基于由各个质量流量控制器10的各个流量传感器4测量的在各个分支流道BL中流动的流体的测量流量的总和、以及所述目标流量比率，分别计算各个分支流道BL的目标流量。在此，在各个分支流道BL中流动的混合气体的测量流量的总和也是在所述主流道ML中流动的混合气体的流量。在以下的说明中，对于各个分支流量，也将混合气体的测量流量的总和称作总流量。所述目标流量计算部62针对各个分支流道BL，根据目标流量比率，分别计算相对于总流量应占的流量来作为目标流量。
所述动作设定部63设定为仅使各个质量流量控制器10中的一个以流速控制模式进行动作，而使其它剩余的质量流量控制器10以流量控制模式进行动作。对于使哪个质量流量控制器10以流速控制模式进行动作，是基于接收到的目标流量比率来决定的。在本实施方式中，以使设置于在实现目标流量比率的情况下流动的混合气体的流量成为最大的分支流道BL上的质量流量控制器10以流速控制模式进行动作的方式，从所述动作设定部63向符合指令的质量流量控制器10输出指令。在此，有可能存在目标流量比率依第一分支流道BL～第四分支流道BL的顺序而变小的情况、或在第二分支流道BL中流动的流量所占的比例为最大的情况等各种情况。因此，根据目标流量比率，以流速控制模式进行动作的质量流量控制器10可能是第一质量流量控制器10～第四质量流量控制器10中的任意一个。本实施方式的动作设定部63使设置在流动的流量为最大的分支流道BL上的质量流量控制器10以流速控制模式进行动作，以使从所述主流道ML到各个质量流量控制器10的阀3为止的流道中的每单位时间的混合气体的流入量最大幅度地变化。因此，能够使在主流道ML中流动的混合气体的流速在短时间内变化到例如音速。
此外，所述动作设定部63对于以流速控制模式进行动作的质量流量控制器10以外的质量流量控制器10，输出以前述的流量控制模式进行动作的指令以及由所述目标流量计算部62计算出的与各个分支流道BL对应的目标流量。例如，在以使第一质量流量控制器10以流速控制模式进行动作的方式输出了指令的情况下，向第二质量流量控制器10～第四质量流量控制器10分别输出以使这些质量流量控制器以流量控制模式进行动作的指令以及对应的目标流量。
所述流速计算部64基于由所述主压力传感器MP测量的测量压力，计算出设有该主压力传感器MP处的混合气体的流速。具体而言，所述流速计算部64将所述主流道ML中的混合气体的质量流量除以测量压力和主流道ML的配管的截面面积，计算出流速。另外，由各个质量流量控制器10的流量传感器4测量到的测量流量的总和被用作在所述主流道ML中流动的混合气体的质量流量。
所述流速计算部64构成为将依次计算出的流速输出至外部，将表示流速的信号向外部输出到所述主控制器COM的显示器7，显示当前的流速。另外，所述流速计算部64例如也可以输出与流速对应的模拟电信号，并可以输入到数据记录器(data logger)等。用户看到所述显示器7显示的混合气体的流速，判断相对于目标流速是大还是小，变更被设定为流速控制模式的质量流量控制器10的阀3的目标开度。具体而言，在用户通过所述主控制器COM具备的输入输出部件在显示器7所显示的混合气体的流速相对于目标流速小的情况下，以使目标开度变大的方式变更设定值。此外，相反地，在显示器7所显示的混合气体的流速相对于目标流速大的情况下，以使目标开度变小的方式变更设定值。另外，相对于目标开度的变更量的混合气体的流速的变化量会受到气体种类、气体源GS的供给压力等各种参数的影响而不固定，因此用户只要一点一点地变更目标开度来进行流速调整即可。此外，对于由用户向所述主控制器COM输入的目标开度，即使用户未指定是对哪个质量流量控制器10进行设定，也自动地向以流速控制模式进行动作的质量流量控制器10传递。这样，以流速控制模式进行动作的质量流量控制器10的阀3的开度发生变更，从所述主流道ML到各个分支流道BL的阀3为止的流道的流导被调整，作为结果，其流速受到控制。
所述学习控制部65在某个目标流量比率与目标流速的组合初次达成的情况下，从各个位置传感器34的输出来获取该时点的各个质量流量控制器10的阀3的开度并将其存储。此外，所述学习控制部65在由所述目标接收部61接收到相同的目标流量比率的情况下，对各个质量流量控制器10的阀3的开度进行前馈控制，以使与该目标流量比率对应的各个阀3的开度成为初始值。
更具体而言，所述学习控制部65包含设定存储部66以及前馈控制部67。
所述设定存储部66在各个分支流道BL中流动的流体流量的比率稳定在所述目标流量比率的情况下，存储将所述目标流量比率和稳定在该目标流量比率的状态下的各个阀3的位置传感器34的输出取得了关联的稳定状态开度数据。对于是否稳定在目标流速、目标流量比率，在稳定状态经过了规定时间以上、或者用户判断为到达了稳定状态的情况下，可以通过对主控制器COM进行输入而成为触发。
所述前馈控制部67构成为在存在有包含与所述目标接收部61接收到的目标流量比率相同的目标流量比率的稳定状态开度数据的情况下，在流量比率控制开始时，以使各个阀3的开度成为该稳定状态开度数据所表示的各个阀3的位置传感器34的输出的方式控制各个阀3的开度。该前馈控制部67的控制与各个质量流量控制器10开始流量控制或流速控制同时执行、或者在这些控制之前执行。
按照这样构成的流量比率控制装置100，通过各个质量流量控制器10中的设置在流动的流量最大的分支流道BL上的质量流量控制器10来控制混合气体的流速，在实现了该流速控制的状态下通过其它的质量流量控制器10的流量控制能够实现目标流量比率。因此，能够使与流速控制相关的混合气体的量在短时间流入，能够比以往缩短到流速达到例如音速为止的时间。此外，由于能够缩短到流速达到音速为止的时间，因此即使在半导体制造的方法(recipe)发生变更而使目标流量比率发生变更的情况下，也能够立即以所希望的流量比率从各个分支流道BL并从腔室的多个导入口导入混合气体。因此，与以往相比，能够缩短到能实现腔室内的混合气体的浓度均匀性为止的无用时间，能够降低方法变更时的控制延迟和控制不良。
此外，各个质量流量控制器10的阀3具备位置传感器34，因此能够抑制因动作方向造成的迟滞，并且通过所述学习控制部65的基于前次实绩的前馈控制，能够立即向稳定时的开度变更。因此，能够缩短流量比率控制开始时的上升时间，能够立即达成目标流量比率与目标流速这两者。
进而，本实施方式构成为用户能够边观察显示器7显示的测量流速边变更以流速控制模式进行动作的质量流量控制器10的阀3的开度，因此即使在开度与流速的关系不明的情况下以及线性差的情况下，也能够选择适当的开度。
除此以外，在从所述气体源GS到各个分支流道BL的阀3为止的流道上没有减小流导的流体阻力元件，这也有助于在短时间内实现高流速。
此外，本时实施方式的流量控制装置对于混合气体的流速，也能够固定地将其保持在所希望的值，因此也能够设为比通常慢的流速，以使从气体源GS供给的混合气体的各个成分充分混合。因此，不仅能够实现高速化，而且对于混合气体的质量，也能够比以往进一步提高。
对其它实施方式进行说明。
如图5的功能框图所示，主控制器COM也可以具备流速控制部68，该流速控制部68基于由流速计算部64计算出的流速和目标流速来控制质量流量控制器10中的一个质量流量控制器的阀3的开度，并控制流速。按照这样的构成，即使用户等人不介入流量比率控制装置100，也能够自动地实现理想的流速和流量比率。
此外，也可以取代主压力传感器而配置流速传感器，以能够无运算处理地直接测量流速。更具体而言，如图6的功能框图所示，也可以实际测量从气体源GS到各个质量流量控制器10的阀3为止的流道中的流体的流速自身，并控制主管线上配置的质量流量控制器10的阀3的开度。换言之，也可以取代如图1、图4、图5所示的各个实施方式那样地设置主压力传感器MP，而设置例如超音波式或热线式的流速传感器FVS，用户观察该流速传感器FVS的测量流量，用户以使测量流速成为目标流速的方式对设置在主管线上的质量流量控制器10的阀3的开度进行适当调整。此外，也可以如图6所示，将流速传感器FVS的输出反馈给流速控制部68，以使测量流速成为目标流速的方式控制设置在主管线上的质量流量控制器10的阀3的开度。对于流速传感器FVS，如果为所述的以外的传感器，可以采用基于法拉第的电磁定律的电磁式的流速传感器、使用皮托管的流速传感器等各种流速传感器。此外，也可以取代主压力传感器MP而设置流量传感器，基于测量到的测量流量与例如柏努利定理(Bernoulli's theorem)来换算为流速。
在所述实施方式中，流体控制装置为质量流量控制器，但是也可以将其它流体控制装置设于各个分支流道上。例如也可以将并未如质量流量控制器那样封装化了的一套阀、流量传感器作为流体控制装置来处理。此外，流量比率受到控制的流体并不限于混合气体，也可以为单一种类的气体，还可以为液体。
在所述实施方式中构成为基于目标流量比率，对设置在流动的流体流量为最多的分支流道上的流体控制装置的阀的开度、流道的流导、进而流速进行控制，但是例如也可以将流动的流体流量为各个分支流道中的第二或者第三的分支流道作为主管线并将除此以外的分支流道作为从管线，利用设置在主管线上的流体控制装置来进行流导或流速的控制。此外，流体控制装置并不限于压力式的质量流量控制器，例如也可以使用具备热式的流量传感器的热式的质量流量控制器。
对于在前述的各个实施方式中说明过的目标接收部、目标流量计算部、动作设定部等通过计算机来实现其功能的各个部分，除了通过主控制器来实现该机构以外，例如也可以利用具有腔室的化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)装置等的控制器的计算资源来实现，还可以通过另外设置的计算机来实现其功能。
也可以在设置在各个分支流道上的各个控制阀的上游侧分别设置气动阀。如果是这样的结构，则可以在各个分支流道中进一步提高阀座泄漏(seat leak)性能。
也可以还具备基准流量计算部，该基准流量计算部将从气体源到设在各个分支流道上的控制阀或气动阀为止的配管中的容积作为基准容积，根据由设置在主流道上的主压力传感器测量到的压力值的变化量，来计算出向该基准容积流入或者从该基准容积流出的流体的流量。
在此，基准容积成为主流道的容积与在各个分支流道中比设有控制阀或气动阀部位更靠上游侧的容积之和。此外，如果基准容积为已知，则可以根据气体的状态方程式与基准容积的压力的时间变化量，计算出向基准容积流入的流体流量或从基准容积流出的流体流量。
例如还可以具备检定部，在将各个控制阀或气动阀完全关闭的状态下，将规定量的流体充入基准容积内直至达到规定压力为止，随后，将具有成为检定对象的质量流量控制器的分支流道的控制阀或气动阀打开，并且对该质量流量控制器输入规定的设定流量并使其进行动作，在该状态下，所述检定部对所述基准流量计算部计算出的从基准容积流出的流量与由质量流量控制器测量到的测量流量进行比较，以检定有无误差或故障等。
通过这样构成基准流量计算部及检定部，仅使用流量比率控制装置所具备的压力传感器、流量传感器就能够实施自我诊断。
除此以外，只要不违反本发明的宗旨，也可以进行各种实施方式的变形和组合。
工业实用性
这样，按照本发明，能够提供一种流量比率控制装置，其能够控制各个阀的上游侧的流体的流速，并且能够控制流过各个分支流道的流体的流量比率。

Claims (10)

1.一种流量比率控制装置，其特征在于，
所述流量比率控制装置包括：
主流道；
多个分支流道，从所述主流道的末端分支；
多个流体控制装置，设于各个所述分支流道上，分别包括阀以及配置于所述阀的下游侧的压力式的流量传感器；
目标接收部，接收目标流量比率，所述目标流量比率是在各个所述分支流道中流动的流体的流量的分配比率；
目标流量计算部，基于由各个所述流量传感器测量的在各个所述分支流道中流动的流体的测量流量的总和以及所述目标流量比率，计算出各个所述分支流道的目标流量；以及
动作设定部，基于所述目标流量比率进行设定，以使多个流体控制装置中的任意一个流体控制装置以流速控制模式进行动作，并且使以流速控制模式进行动作的所述一个流体控制装置以外的流体控制装置以流量控制模式进行动作，所述流速控制模式是用于对比各个所述阀更靠上游侧的流体的流速进行控制的模式，所述流量控制模式是基于所述目标流量来控制流量的模式。
2.根据权利要求1所述的流量比率控制装置，其特征在于，所述动作设定部构成为基于所述目标流量比率使设于流量比最大的分支流道上的流体控制装置以所述流速控制模式进行动作。
3.根据权利要求1所述的流量比率控制装置，其特征在于，
所述流量比率控制装置还包括：
主压力传感器，设置在比各个所述阀更靠上游侧；以及
流速计算部，基于由所述主压力传感器测量的流体压力、由所述流量传感器测量的在各个所述分支流道中流动的流体的测量流量的总和、以及所述主流道的截面面积，计算出流体的流速。
4.根据权利要求3所述的流量比率控制装置，其特征在于，
所述流速计算部构成为将计算出的流速输出至外部，
被设定为所述流速控制模式的流体控制装置接收目标开度并对所述阀进行控制，以使该阀的开度成为所述目标开度，
被设定为所述流量控制模式的流体控制装置对所述阀进行控制，以使所述目标流量与由所述流量传感器测量的测量流量的偏差变小。
5.根据权利要求1所述的流量比率控制装置，其特征在于，
各个所述阀具备位置传感器，所述位置传感器对阀体相对于阀座的位置进行测量。
6.根据权利要求5所述的流量比率控制装置，其特征在于，
所述流量比率控制装置还包括：
设定存储部，当在各个所述分支流道中流动的流体的流量比率稳定在所述目标流量比率时，存储稳定状态开度数据，所述稳定状态开度数据是将所述目标流量比率和稳定在所述目标流量比率的状态下的各个所述阀的所述位置传感器的输出取得了关联的数据；以及
前馈控制部，当包含与所述目标接收部接收到的目标流量比率相同的目标流量比率的稳定状态开度数据存在时，控制各个所述阀的开度，以使各个所述阀的开度在流量比率控制开始时成为所述稳定状态开度数据的各个所述阀的所述位置传感器的输出。
7.根据权利要求1所述的流量比率控制装置，其特征在于，从所述主流道到各个所述分支流道的各个所述阀为止的流道的流导大致固定。
8.一种流量比率控制装置，其特征在于，
所述流量比率控制装置包括：
主流道；
第一分支流道，从所述主流道的末端分支；
第二分支流道，从所述主流道的末端分支；
第一流体控制装置，设于所述第一分支流道上，包括第一阀以及配置于所述第一阀的下游侧的压力式的第一流量传感器；
第二流体控制装置，设于所述第二分支流道上，包括第二阀以及配置于所述第二阀的下游侧的压力式的第二流量传感器；
目标接收部，接收目标流量比率，所述目标流量比率是在所述第一分支流道和所述第二分支流道中流动的流体的流量的分配比率；
目标流量计算部，基于由所述第一流量传感器、所述第二流量传感器测量的流体的测量流量以及所述目标流量比率，计算出所述第一分支流道和所述第二分支流道的目标流量；以及
动作设定部，基于所述目标流量比率，设定所述第一流体控制装置、所述第二流体控制装置的控制模式，
所述动作设定部使所述第一流体控制装置、所述第二流体控制装置以流速控制模式或流量控制模式进行动作，所述流速控制模式是用于对比各个阀更靠上游侧的流体的流速进行控制的模式，所述流量控制模式是基于所述目标流量来控制流量的模式。
9.一种流量比率控制装置用程序，其特征在于，所述流量比率控制装置用程序用于流量比率控制装置，所述流量比率控制装置包括：主流道；多个分支流道，从所述主流道的末端分支；以及多个流体控制装置，设于各个所述分支流道上，分别包括阀以及配置于所述阀的下游侧的压力式的流量传感器，
所述流量比率控制装置用程序使计算机发挥作为目标接收部、目标流量计算部以及动作设定部的功能，
所述目标接收部接收目标流量比率，所述目标流量比率是在各个所述分支流道中流动的流体的流量的分配比率，
所述目标流量计算部基于由各个所述流量传感器测量的在各个所述分支流道中流动的流体的测量流量的总和以及所述目标流量比率，计算出各个所述分支流道的目标流量，
所述动作设定部基于所述目标流量比率进行设定，以使多个流体控制装置中的任意一个流体控制装置以流速控制模式进行动作，并且使以流速控制模式进行动作的所述一个流体控制装置以外的流体控制装置以流量控制模式进行动作，所述流速控制模式是用于对比各个所述阀更靠上游侧的流体的流速进行控制的模式，所述流量控制模式是基于所述目标流量来控制流量的模式。
10.一种流量比率控制方法，其特征在于，所述流量比率控制方法使用流量比率控制装置，所述流量比率控制装置包括：主流道；多个分支流道，从所述主流道的末端分支；以及多个流体控制装置，设于各个所述分支流道上，分别包括阀以及配置于所述阀的下游侧的压力式的流量传感器，
所述流量比率控制方法包括下述工序：
接收目标流量比率，所述目标流量比率是在各个所述分支流道中流动的流体的流量的分配比率；
基于由各个所述流量传感器测量的在各个所述分支流道中流动的流体的测量流量的总和以及所述目标流量比率，计算出各个所述分支流道的目标流量；以及
基于所述目标流量比率进行设定，以使多个流体控制装置中的任意一个流体控制装置以流速控制模式进行动作，并且使以流速控制模式进行动作的所述一个流体控制装置以外的流体控制装置以流量控制模式进行动作，所述流速控制模式是用于对比各个所述阀更靠上游侧的流体的流速进行控制的模式，所述流量控制模式是基于所述目标流量来控制流量的模式。
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