JP2019104975A - 濃度制御装置、ガス制御システム、成膜装置、濃度制御方法、及び濃度制御装置用プログラム - Google Patents

濃度制御装置、ガス制御システム、成膜装置、濃度制御方法、及び濃度制御装置用プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】気化タンクから材料ガスを間欠的に導出する濃度制御装置において、材料ガスの供給期間の開始直後における材料ガスの濃度のオーバーシュートを抑えるように、キャリアガスや希釈ガスの流量を制御する。【解決手段】濃度モニタ５０からの出力信号に基づいて材料ガスの濃度を算出する濃度算出部３２と、材料ガスが供給される第１供給期間における第１の所定時刻に濃度算出部３２が算出する実濃度と、当該第１供給期間における第１の所定時刻に流量制御機器４０から出力される実流量又は当該第１供給期間における第１の所定時刻の流量制御機器４０の設定流量と、予め設定された目標濃度とに基づいて、第１供給期間よりも後の第２供給期間における開始から第２の所定時刻までの期間である初期区間における流量制御機器４０の初期設定流量を算出する設定流量算出部３３とを具備するようにした。【選択図】図４

Description

本発明は、例えば半導体製造プロセス等に用いられる濃度制御装置、ガス制御システム、成膜装置、濃度制御方法、及び濃度制御装置用プログラムに関するものである。
従来、半導体製造プロセス等に用いられるガスの濃度を制御するものとして、特許文献１に示すように、液体又は固体の材料を気化する気化装置とともに用いられる濃度制御装置がある。
この気化装置は、液体又は固体の材料を貯留する気化タンクにキャリアガスを間欠的に供給することで、その材料が気化してなる材料ガスを気化タンクから間欠的に導出し、導出された材料ガスに希釈ガスを混合してなる混合ガスを例えば半導体製造プロセスに用いられるチャンバ等に供給している。かかる構成により、混合ガスの供給期間とその供給を停止する停止期間とが繰り返され、濃度制御装置は、供給期間においてはキャリアガスや希釈ガスの流量を制御することによって、混合ガスに含まれる材料ガスの濃度が予め設定された目標濃度に近づくようにフィードバック制御している。
しかしながら、上述した構成では、供給期間と停止期間とが繰り返されるので、停止期間中は気化タンク内の材料ガス濃度が徐々に高くなり、供給期間が開始された直後は、混合ガス中の材料ガスの濃度がオーバーシュートするという問題がある。
特開２０１４−２２４３０７号公報
そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであって、供給期間の開始直後における材料ガス濃度のオーバーシュートを抑えるように、キャリアガスや希釈ガスの流量を制御することをその主たる課題とするものである。
すなわち、本発明に係る濃度制御装置は、液体又は固体の材料を貯留する気化タンクと、前記気化タンクにキャリアガスを供給するキャリアガス供給路と、前記材料が気化して前記気化タンクから導出された材料ガスが流れる材料ガス導出路と、前記材料ガス導出路に合流して、当該材料ガス導出路に希釈ガスを供給する希釈ガス供給路と、前記キャリアガス供給路及び前記希釈ガス供給路の少なくとも一方に設けられた流量制御機器と、前記材料ガス導出路における前記希釈ガス供給路との合流点よりも下流側に設けられた濃度モニタとを具備し、前記材料ガスの供給と停止とを繰り返す気化装置に用いられるものである。
そして、この濃度制御装置は、前記濃度モニタからの出力信号に基づいて前記材料ガスの濃度を算出する濃度算出部と、前記材料ガスが供給される供給期間（以下、第１供給期間という）における第１の所定時刻に前記濃度算出部が算出する実濃度と、当該第１供給期間における第１の所定時刻に前記流量制御機器から出力される実流量又は当該第１供給期間における第１の所定時刻の前記流量制御機器の設定流量と、予め設定された目標濃度とに基づいて、前記第１供給期間よりも後の供給期間（以下、第２供給期間という）における開始から第２の所定時刻までの期間である初期区間における前記流量制御機器の初期設定流量を算出する設定流量算出部とを具備することを特徴とするものである。
このように構成された濃度制御装置であれば、第１供給期間における第１の所定時刻に算出された実濃度と、当該第１供給期間における第１の所定時刻に流量制御機器から出力される実流量又は当該第１供給期間における第１の所定時刻の流量制御機器の設定流量と、予め設定された目標濃度とに基づいて算出した初期設定流量を、第２供給期間の初期区間に流量制御機器に設定することができるので、第２供給期間の開始直後のオーバーシュートを低減させることができる。
第２供給期間の開始直後のオーバーシュートをより確実に低減するためには、前記第２供給期間の初期区間においては、前記流量制御機器を流れる流量が前記初期設定流量となるように制御することが好ましい。
前記第２供給期間の初期区間を過ぎた後は、前記流量制御機器の設定流量を制御することによって前記濃度算出部により算出された実濃度が前記目標濃度に近づくようにフィードバック制御するように構成されていることが好ましい。
このような構成であれば、第２供給期間の初期区間を過ぎた後においても、制御の安定化を図れる。
具体的な実施態様としては、前記設定流量算出部が、前記第１供給期間の初期区間における第１の所定時刻に前記濃度算出部が算出した実濃度に対する前記目標濃度の比率を前記第１供給期間の初期区間における第１の所定時刻に前記流量制御機器から出力される実流量に掛け合わせて、前記第２供給期間の初期区間における前記初期設定流量を算出する態様が挙げられる。
また、別の実施態様としては、前記キャリアガスの流量又は前記希釈ガスの流量と、前記材料ガス導出路における前記希釈ガス供給路との合流点よりも下流側を流れる前記材料ガスの濃度との関係を示す流量−濃度関係データを記憶する流量−濃度関係データ記憶部をさらに具備し、前記設定流量算出部が、前記流量−濃度関係データを用いて前記第２供給期間の初期区間における前記初期設定流量を算出する態様が挙げられる。
前記設定流量算出部が、前記材料ガスの供給が既に行われた複数の前記供給期間それぞれに応じて算出した初期設定流量を平均した平均初期設定流量を算出することが好ましい。
この平均初期設定流量を流量制御機器に設定することで、算出したそれぞれの初期設定流量の誤差を低減させることができ、第２供給期間の開始直後のオーバーシュートをより確実に低減させることができる。
流量と濃度との関係が初期設定流量の算出式と合致しない場合、連続する供給期間における初期濃度の増大と減少とが交互に繰り返されることがある。
そこで、前記平均初期設定流量は、連続する偶数回の供給期間それぞれに応じて前記設定流量算出部が算出した前記初期設定流量を平均したものであることが好ましい。
このような構成であれば、連続する偶数回の推定流量を平均化しているので、初期濃度の増大分と減少分とを相殺することができる。
また、本発明に係るガス制御システムは、液体又は固体の材料を貯留する気化タンクと、前記気化タンクにキャリアガスを供給するキャリアガス供給路と、前記材料が気化して前記気化タンクから導出された材料ガスが流れる材料ガス導出路と、前記材料ガス導出路に合流して、当該材料ガス導出路に希釈ガスを供給する希釈ガス供給路と、前記キャリアガス供給路及び前記希釈ガス供給路の少なくとも一方に設けられた流量制御機器と、前記材料ガス導出路における前記希釈ガス供給路との合流点よりも下流側に設けられた濃度モニタとを具備し、前記材料ガスの供給と停止とを繰り返す気化装置と、前記濃度モニタからの出力信号に基づいて前記材料ガスの濃度を算出する濃度算出部と、前記材料ガスが供給される供給期間（以下、第１供給期間という）における第１の所定時刻に前記濃度算出部が算出する初期濃度と、当該第１供給期間における第１の所定時刻に前記流量制御機器から出力される実流量又は当該第１供給期間における第１の所定時刻の前記流量制御機器の設定流量と、予め設定された目標濃度とに基づいて、前記第１供給期間よりも後の供給期間（以下、第２供給期間という）における開始から第２の所定時刻までの期間である初期区間における前記流量制御機器の初期設定流量を算出する設定流量算出部とを具備することを特徴とするものである。
上述したガス制御システムと、前記材料ガスが供給されるチャンバとを具備する成膜装置も本発明の１つである。
本発明に係る濃度制御方法は、液体又は固体の材料を貯留する気化タンクと、前記気化タンクにキャリアガスを供給するキャリアガス供給路と、前記材料が気化して前記気化タンクから導出された材料ガスが流れる材料ガス導出路と、前記材料ガス導出路に合流して、当該材料ガス導出路に希釈ガスを供給する希釈ガス供給路と、前記キャリアガス供給路及び前記希釈ガス供給路の少なくとも一方に設けられた流量制御機器と、前記材料ガス導出路における前記希釈ガス供給路との合流点よりも下流側に設けられた濃度モニタとを具備し、前記材料ガスの供給と停止とを繰り返す気化装置に用いられる濃度制御方法であって、前記濃度モニタからの出力信号に基づいて前記材料ガスの濃度を算出するステップと、前記材料ガスが供給される供給期間（以下、第１供給期間という）における第１の所定時刻に算出する初期濃度と、当該第１供給期間における第１の所定時刻に前記流量制御機器から出力される実流量又は当該第１供給期間における第１の所定時刻の前記流量制御機器の設定流量と、予め設定された目標濃度とに基づいて、前記第１供給期間よりも後の供給期間（以下、第２供給期間という）における開始から第２の所定時刻までの期間である初期区間における前記流量制御機器の初期設定流量を算出するステップとを備えることを特徴とする方法である。
本発明に係る濃度制御装置用プログラムは、液体又は固体の材料を貯留する気化タンクと、前記気化タンクにキャリアガスを供給するキャリアガス供給路と、前記材料が気化して前記気化タンクから導出された材料ガスが流れる材料ガス導出路と、前記材料ガス導出路に合流して、当該材料ガス導出路に希釈ガスを供給する希釈ガス供給路と、前記キャリアガス供給路及び前記希釈ガス供給路の少なくとも一方に設けられた流量制御機器と、前記材料ガス導出路における前記希釈ガス供給路との合流点よりも下流側に設けられた濃度モニタとを具備し、前記材料ガスの供給と停止とを繰り返す気化装置に用いられる濃度制御装置用プログラムであって、前記濃度モニタからの出力信号に基づいて前記材料ガスの濃度を算出する濃度算出部と、前記材料ガスが供給される供給期間（以下、第１供給期間という）における第１の所定時刻に前記濃度算出部が算出する初期濃度と、当該第１供給期間における第１の所定時刻に前記流量制御機器から出力される実流量又は当該第１供給期間における第１の所定時刻の前記流量制御機器の設定流量と、予め設定された目標濃度とに基づいて、前記第１供給期間よりも後の供給期間（以下、第２供給期間という）における開始から第２の所定時刻までの期間である初期区間における前記流量制御機器の初期設定流量を算出する設定流量算出部としての機能をコンピュータに発揮させることを特徴とするプログラムである。
このようなガス制御システム、成膜装置、濃度制御方法、及び濃度制御装置用プログラムであれば、上述した濃度制御装置と同様の作用効果を発揮させることができる。
このように構成した本発明によれば、材料ガスを間欠的に供給する構成において、供給期間の開始直後における材料ガス濃度のオーバーシュートを抑えるように、キャリアガスや希釈ガスの流量を制御することができる。
本実施形態のガス制御システムの全体構成を模式的に示す図。 同実施形態のガス制御システムにおける材料ガスの間欠的な流れを示すグラフ。 同実施形態の濃度制御装置の機能を示す機能ブロック図。 同実施形態の初期設定流量の算出方法を説明するためのグラフ。 同実施形態の濃度制御装置の動作を示すフローチャート。
以下に、本発明に係る濃度制御装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態のガス制御システム１００は、例えば半導体製造ライン等に組み込まれて半導体製造プロセスに用いられるチャンバＣＨに所定濃度のガスを供給するためのものである。なお、このガス制御システム１００は、チャンバＣＨとともに半導体製造等に用いられる成膜装置を構成している。
具体的にこのガス制御システム１００は、図１に示すように、液体又は固体の材料を貯留する気化タンク１０と、気化タンク１０にキャリアガスを供給するキャリアガス供給路Ｌ１と、材料が気化した材料ガスを気化タンク１０から導出する材料ガス導出路Ｌ２と、材料ガスを希釈する希釈ガスを材料ガス導出路Ｌ２に供給する希釈ガス供給路Ｌ３と、チャンバＣＨへの材料ガスの供給とその停止とを切り替えるための切替機構２０と、チャンバＣＨに供給される材料ガスの濃度を制御する濃度制御装置３０とを具備している。
キャリアガス供給路Ｌ１には、キャリアガスの流量を制御する第１流量制御機器４０が設けられている。この第１流量制御機器４０は、例えば熱式の流量センサと、ピエゾバルブ等の流量調整弁と、ＣＰＵやメモリ等を備えた制御回路とを具備したマスフローコントローラである。
材料ガス導出路Ｌ２には、混合ガスに含まれる材料ガスの濃度を測定するための濃度モニタ５０が設けられている。本実施形態の濃度モニタ５０は、混合ガスに含まれる材料ガスの濃度（ｖｏｌ％）が、混合ガスの圧力（全圧）に対する混合ガスに含まれる材料ガスの圧力（分圧）の比率で表されることを利用したものであり、具体的には全圧を測定する圧力計５１と、分圧を測定する例えば非分散型赤外吸収法を用いた分圧計５２とを備えている。
希釈ガス供給路Ｌ３は、材料ガス導出路Ｌ２における濃度モニタ５０の上流側に接続されており、希釈ガスの流量を制御する第２流量制御機器６０が設けられている。この第２流量制御機器６０は、第１流量制御機器４０と同様、例えば熱式の流量センサと、ピエゾバルブ等の流量調整弁と、ＣＰＵやメモリ等を備えた制御回路とを具備したマスフローコントローラである。
切替機構２０は、バルブ切替信号を受け付けて開閉する複数のバルブＶ１〜Ｖ３を有しており、これらのバルブＶ１〜Ｖ３を例えばユーザが予め設定したタイミングで開閉することで、気化タンク１０へのキャリアガスの供給と停止とが繰り返される。これにより、図２に示すように、材料ガスが気化タンク１０から間欠的に導出されてチャンバＣＨに間欠的に供給される。すなわち、本実施形態のガス制御システム１００では、材料ガス（具体的には材料ガスと希釈ガスが混合されてなる混合ガス）をチャンバＣＨへ供給する供給期間と、その供給を停止する停止期間とが繰り返されるように構成されている。
ここでの切替機構２０は、キャリアガス供給路Ｌ１及び材料ガス導出路Ｌ２を接続する迂回流路Ｌ４と、キャリアガス供給路Ｌ１における迂回流路Ｌ４との接続箇所よりも下流側に設けられた第１バルブＶ１と、材料ガス導出路Ｌ２における迂回流路Ｌ４との接続箇所よりも上流側に設けられた第２バルブＶ２と、迂回流路Ｌ４に設けられた第３バルブＶ３とを有している。
そして、第１バルブＶ１及び第２バルブＶ２が開かれるとともに第３バルブＶ３が閉じられることで供給期間となり、第１バルブＶ１及び第２バルブＶ２が閉じられるとともに第３バルブＶ３が開かれることで停止期間となる。
濃度制御装置３０は、キャリアガスや希釈ガスの流量を制御することにより、チャンバＣＨに供給される材料ガスの濃度を制御するものである。
具体的にこの濃度制御装置３０は、ＣＰＵ、メモリ、ＡＣ／ＤＣコンバータ、入力手段等を有したコンピュータであり、前記メモリに格納されたプログラムをＣＰＵによって実行することによって、図３に示すように、目標濃度受付部３１、濃度算出部３２、設定流量算出部３３としての機能を有するものである。
目標濃度受付部３１は、例えばキーボード等の入力手段によるユーザの入力操作や他機器から送信された目標濃度を示す目標濃度信号を受け付けるものである。
濃度算出部３２は、濃度モニタ５０から出力された出力信号に基づいて混合ガスに含まれる材料ガスの濃度（以下、実濃度ともいう）を算出するものである。具体的には、圧力計５１及び分圧計５２それぞれから出力信号を取得して、圧力計５１により検出された全圧に対する分圧計５２により検出された分圧の比率を、混合ガスに含まれる材料ガスの実濃度（ｖｏｌ％）として算出する。
設定流量算出部３３は、濃度算出部３２から出力される実濃度信号と、目標濃度受付部３１が受け付けた目標濃度信号を取得して、実濃度が目標濃度に近づくように、第１流量制御機器４０のフィードバック制御時用の設定流量（以下、ＦＢ設定流量という）を算出するものである。
そして本実施形態では、設定流量算出部３３が、図４に示すように、目標濃度受付部３１が受け付けた目標濃度Ｃｇと、材料ガスが供給される供給期間（以下、第１供給期間という）の初期区間における所定時刻に濃度算出部３２が算出する実濃度Ｃ１と、当該第１供給期間の初期区間における所定時刻に第１流量制御機器４０から出力されるキャリアガスの実流量Ｑ１とに基づいて、第１供給期間よりも後の供給期間（以下、第２供給期間という）の初期区間における第１流量制御機器４０の初期設定流量Ｑ２を算出するように構成されている。
ここで、「第１供給期間の初期区間」とは、第１供給期間の開始から予め設定された第１所定時間Ｔ１が経過した第１の所定時刻までの期間である。第１の所定時刻は、第１供給期間において実濃度のピークが最初に現れる時刻又はその前後に設定されており、ここでは実濃度の最初のピークが落ち切るまでの時刻に設定されている。
また、「第２供給期間の初期区間」とは、第２供給期間の開始から予め設定された第２所定時間Ｔ２が経過した第２の所定時刻までの期間であり、ここでは第２所定時間Ｔ２を第１所定時間Ｔ１と同じ時間に設定してある。つまり、第２の所定時刻は、第１の所定時刻と同様、第２供給期間において実濃度のピークが最初に現れる時刻又はその前後に設定されており、ここでは実濃度の最初のピークが落ち切るまでの時刻に設定されている。
具体的に設定流量算出部３３は、第１供給期間の初期区間における第１の所定時刻に濃度算出部３２が算出する実濃度Ｃ１と、第１供給期間の初期区間における第１の所定時刻に第１流量制御機器のＣＰＵが算出するキャリアガスの実流量Ｑ１とを取得し、所定の算出式を用いて第２供給期間の初期設定流量Ｑ２を算出する。
本実施形態では、混合ガスに含まれる材料ガスの濃度とキャアリアガスの流量とが比例関係にあると仮定して、設定流量算出部３３は、下記の算出式を用いて第１供給期間の直後の第２供給期間の初期設定流量Ｑ２を算出する。
初期設定流量Ｑ２＝実流量Ｑ１×（目標濃度Ｃｇ／実濃度Ｃ１）
本実施形態の設定流量算出部３３は、第２供給期間における初期区間においては上述した算出式により算出した初期設定流量を第１流量制御機器４０に出力する。一方、第２供給期間における初期区間を過ぎた後は、上述したＦＢ設定流量を第１流量制御機器４０に出力する。
本実施形態では、上述したようにキャリアガス流量と希釈ガス流量との合計流量が一定となるように制御しており、設定流量算出部３３は、所定の合計流量から第１流量制御機器４０に出力する設定流量を差し引いて、第２流量制御機器６０の設定流量を算出して出力する。
続いて、本実施形態の濃度制御装置３０の動作について図５のフローチャートを参照しながら説明する。なお、以下の動作説明では便宜上、第１供給期間及び第２供給期間は単に供給期間といい、第１の所定時刻及び第２の所定時刻は同じ時刻に設定されているので単に所定時刻という。
まずガス制御システム１００の動作が開始されると、濃度制御装置３０は、供給期間であるか否かを判断する。ここでは、設定流量算出部３３が、バルブ切替信号を取得して、この信号に基づいて供給期間か否かを判断する（Ｓ１）。
Ｓ１において供給期間ではないと判断した場合、すなわち停止期間である場合、設定流量算出部３３は、第１流量制御機器４０及び第２流量制御機器６０の流量を後述するＳ５において算出された初期設定流量に設定し、その初期設定流量を維持する（Ｓ２）。なお、ガス制御システム１００の動作が開始してから最初の供給期間が始まるまでの停止期間においては、例えばユーザが第１流量制御機器４０及び第２流量制御機器６０それぞれに対して予め設定した設定流量の出力を維持する。
一方、Ｓ１において供給期間であると判断した場合、設定流量算出部３３は、所定時刻以降であるか否かを判断する（Ｓ３）。
Ｓ３において所定時刻以降ではないと判断した場合、すなわち供給期間の初期区間である場合、設定流量算出部３３は、実濃度にかかわらず、第１流量制御機器４０に設定されている設定流量、つまり初期設定流量の出力を維持する（Ｓ２）。
Ｓ３において所定時刻以降であると判断した場合、設定流量算出部３３が所定時刻であるか否かを判断する（Ｓ４）。
Ｓ４において所定時刻であると判断した場合、設定流量算出部３３は次の供給期間の初期設定流量を算出する（Ｓ５）。なお、詳細な算出方法は上述した通りである。
一方、Ｓ４において所定時刻ではないと判断した場合、上述した初期設定流量の算出は行われず、設定流量算出部３３は、第１流量制御機器４０にＦＢ設定流量を出力して材料ガスの濃度をフィードバック制御する（Ｓ６）。
なお、Ｓ２やＳ６において、設定流量算出部３３は、所定の合計流量から第１流量制御機器４０に出力する設定流量を差し引いて、第２流量制御機器６０の設定流量を算出して出力する。
その後は、濃度制御装置３０による制御終了信号を受け付けたか否かを判断し（Ｓ７）、制御終了信号を受け付けるまではＳ１〜Ｓ７を繰り返し、制御終了信号を受け付けた場合は動作を終了する。
このように構成された本実施形態に係るガス制御システム１００によれば、図４に示すように、設定流量算出部３３が、目標濃度Ｃｇ、第１供給期間の初期区間における第１の所定時刻の実流量Ｑ１、及び第１供給期間の初期区間における第１の所定時刻の実濃度Ｃ１に基づいて、第２供給期間の初期設定流量Ｑ２を算出し、この初期設定流量Ｑ２を第２供給期間の初期区間に第１流量制御機器に出力しているので、第２供給期間の初期濃度Ｃ２を目標濃度Ｃｇに近づけることができ、第２供給期間の開始直後のオーバーシュートを抑えることができる。
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば、前記実施形態の設定流量算出部３３は、第２供給期間における第１流量制御機器４０の初期設定流量を算出していたが、第２供給期間における第２流量制御機器６０の初期設定流量を算出しても良い。具体的には、目標濃度と、第１供給期間の初期区間における所定時刻に濃度算出部３２が算出する実濃度と、当該第１供給期間の初期区間における所定時刻に第２流量制御機器６０から出力される希釈ガスの実流量とに基づいて、第２供給期間の初期区間における第２流量制御機器６０の初期設定流量を算出する構成が挙げられる。
この場合、第１流量制御機器の初期設定流量は、所定の合計流量から第２流量制御機器の初期設定流量を差し引いた流量とすれば良い。
また、第２供給期間における初期設定流量Ｑ２の算出は、前記実施形態の算出式に限らず、例えば実流量Ｑ１の代わりに第１供給期間の初期区間における所定時刻における第１流量制御機器４０の初期設定流量Ｑ１’を用いて下記の算出式を用いても良い。
初期設定流量Ｑ２＝初期設定流量Ｑ１’×（目標濃度Ｃｇ／実濃度Ｃ１）
さらに、初期設定流量Ｑ２の算出式は、前記実施形態のものに限る必要はない。
例えば、濃度制御装置３０は、キャリアガス又は希釈ガスの流量と、材料ガス導出路における希釈ガス供給路との合流点よりも下流側を流れる材料ガスの濃度との関係を示す流量−濃度関係データを記憶する流量−濃度関係データ記憶部をさらに具備し、設定流量算出部３３が、その流量−濃度関係データを用いて第２供給期間における初期設定流量を算出する態様が挙げられる。
流量−濃度関係データとしては、例えば混合ガスに含まれる材料ガスの濃度とキャアリアガスの流量や希釈ガスの流量とが比例関係にはない場合に適用可能な算出式であり、前記実施形態とは別の例えば非線形な算出式などである。
このような流量−濃度関係データを用いれば、混合ガスに含まれる材料ガスの濃度とキャアリアガスの流量や希釈ガスの流量とが比例関係にはない場合であっても、第２供給期間における初期設定流量を精度良く算出することができる。
設定流量算出部３３による初期設定流量の算出タイミングは、前記実施形態の所定時刻に限らず、例えば所定時刻における実濃度Ｃ１や実流量Ｑ１を一時的にメモリに格納しておけば、所定時刻を過ぎた後に算出しても構わない。
前記実施形態では、第１供給期間の終了時に次の第２供給期間における初期設定流量を出力するように構成されていたが、出力タイミングはこれに限らず、例えば第１供給期間から次の第２供給期間までの停止期間の任意のタイミングであっても良いし、オーバーシュートを低減できれば、例えば第２供給期間の開始直後であっても良い。
設定流量算出部３３としては、材料ガスの供給が既に行われた複数の供給期間それぞれに対して算出した初期設定流量を平均した平均初期設定流量を算出するように構成されていても良い。
このような構成であれば、この平均初期設定流量を供給期間の初期区間における流量制御機器に設定することで、算出したそれぞれの初期設定流量の誤差を低減させることができ、供給期間の初期区間のオーバーシュートをより確実に低減させることができる。
また、流量と濃度との関係が初期設定流量の算出式と合致しない場合、連続する供給期間における初期濃度の増大と減少とが交互に繰り返されることがある。
そこで、設定流量算出部３３としては、上述した平均初期設定流量を、例えば初期設定流量を設定しようとする供給期間の直前の供給期間を含む連続する偶数回の供給期間それぞれに対して算出した初期設定流量を平均して算出することが好ましい。
このような構成であれば、連続する供給期間における初期濃度の増大分と減少分とが平均化されて相殺されるので、実濃度が目標濃度に近づくための初期設定流量をより精度良く設定することができる。
前記実施形態の濃度制御装置３０は、設定流量算出部３３が、ＦＢ設定流量と初期設定流量との両方を算出して出力するように構成されていたが、濃度制御装置としては、ＦＢ設定流量を算出する機能と初期設定流量を算出する機能とを別に備えていても良い。
また、設定流量算出部３３としては、例えば第１供給期間の初期区間における実濃度が予め設定された閾値を超えた場合に、その時の実濃度（閾値）と、その時の実流量とに基づいて、第２供給期間の初期設定流量を算出しても良い。この場合、実濃度が閾値を超えた時刻が所定時刻である。
第１流量制御機器４０や第２流量制御機器６０は、差圧式の流量センサを備えたマスフローコントローラであっても良い。
また、第１流量制御機器４０や第２流量制御機器６０としてマスフローコントローラを用いることなく、ピエゾバルブ等の流体制御弁を用いても良い。
濃度モニタ５０は、例えば超音波等によって材料ガスの濃度を直接測定するものであっても良い。また、濃度モニタ５０に濃度算出部３２としての機能を備えさせ、濃度モニタ５０から濃度制御装置３０に濃度を出力するようにしても良い。
バブラー方式（バブリング方式）のガス制御システムについて説明しているが、制御方法については、基本的にどのようなものであってもよく、キャリアガスを使用するものであればよい。例えば、ガス制御システム１００としては、第２流量制御機器６０を備えていないものであっても良い。この場合のガス制御システム１００は、例えば材料ガス導出路Ｌ２における濃度モニタ５０の下流にピエゾバルブ等のバルブが設けられており、このバルブの開度を制御することで材料ガスの供給量を圧力制御するように構成されたものが挙げられる。さらに、材料を液体状態で搬送し、ユースポイント（例えば、成膜室）近くで気化させて流量制御する方式であるＤＬＩ方式（直接気化方式）のものにも適用することもできる。
前記実施形態の濃度制御装置は、供給期間の開始直後における材料ガス濃度のオーバーシュートを抑えるものであったが、本発明の濃度制御装置は、供給期間の開始直後における材料ガス濃度のオーバーシュートを抑えるものであっても良い。
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
１００・・・ガス制御システム
１０ ・・・気化タンク
Ｌ１ ・・・キャリアガス供給路
Ｌ２ ・・・材料ガス導出路
Ｌ３ ・・・希釈ガス供給路
３０ ・・・濃度制御装置
３１ ・・・目標濃度受付部
３２ ・・・濃度算出部
３３ ・・・設定流量算出部
５０ ・・・濃度モニタ

Claims (11)

  1. 液体又は固体の材料を貯留する気化タンクと、前記気化タンクにキャリアガスを供給するキャリアガス供給路と、前記材料が気化して前記気化タンクから導出された材料ガスが流れる材料ガス導出路と、前記材料ガス導出路に合流して、当該材料ガス導出路に希釈ガスを供給する希釈ガス供給路と、前記キャリアガス供給路及び前記希釈ガス供給路の少なくとも一方に設けられた流量制御機器と、前記材料ガス導出路における前記希釈ガス供給路との合流点よりも下流側に設けられた濃度モニタとを具備し、前記材料ガスの供給と停止とを繰り返す気化装置に用いられるものであって、
    前記濃度モニタからの出力信号に基づいて前記材料ガスの濃度を算出する濃度算出部と、
    前記材料ガスが供給される供給期間（以下、第１供給期間という）における第１の所定時刻に前記濃度算出部が算出する実濃度と、当該第１供給期間における第１の所定時刻に前記流量制御機器から出力される実流量又は当該第１供給期間における第１の所定時刻の前記流量制御機器の設定流量と、予め設定された目標濃度とに基づいて、前記第１供給期間よりも後の供給期間（以下、第２供給期間という）における第２の所定時刻までの期間である初期区間における前記流量制御機器の初期設定流量を算出する設定流量算出部とを具備する濃度制御装置。
  2. 前記第２供給期間の初期区間においては、前記流量制御機器を流れる流量が前記初期設定流量となるように制御する請求項１記載の濃度制御装置。
  3. 前記第２供給期間の初期区間を過ぎた後は、前記流量制御機器の設定流量を制御することによって前記濃度算出部により算出された実濃度が前記目標濃度に近づくようにフィードバック制御する請求項１又は２記載の濃度制御装置。
  4. 前記設定流量算出部が、前記第１供給期間の初期区間における第１の所定時刻に前記濃度算出部が算出した実濃度に対する前記目標濃度の比率を前記第１供給期間の初期区間における第１の所定時刻に前記流量制御機器から出力される実流量に掛け合わせて、前記第２供給期間の初期区間における前記初期設定流量を算出する請求項１乃至３のうち何れか一項に記載の濃度制御装置。
  5. 前記キャリアガスの流量又は前記希釈ガスの流量と、前記材料ガス導出路における前記希釈ガス供給路との合流点よりも下流側を流れる前記材料ガスの濃度との関係を示す流量−濃度関係データを記憶する流量−濃度関係データ記憶部をさらに具備し、
    前記設定流量算出部が、前記流量−濃度関係データを用いて前記第２供給期間の初期区間における前記初期設定流量を算出する請求項１乃至３のうち何れか一項に記載の濃度制御装置。
  6. 前記設定流量算出部が、前記材料ガスの供給が既に行われた複数の供給期間それぞれに応じて算出した初期設定流量を平均した平均初期設定流量を算出する請求項１乃至５のうち何れか一項に記載の濃度制御装置。
  7. 前記平均初期設定流量が、連続する偶数回の供給期間それぞれに応じて前記設定流量算出部が算出した前記初期設定流量を平均したものである請求項６記載の濃度制御装置。
  8. 液体又は固体の材料を貯留する気化タンクと、前記気化タンクにキャリアガスを供給するキャリアガス供給路と、前記材料が気化して前記気化タンクから導出された材料ガスが流れる材料ガス導出路と、前記材料ガス導出路に合流して、当該材料ガス導出路に希釈ガスを供給する希釈ガス供給路と、前記キャリアガス供給路及び前記希釈ガス供給路の少なくとも一方に設けられた流量制御機器と、前記材料ガス導出路における前記希釈ガス供給路との合流点よりも下流側に設けられた濃度モニタとを具備し、前記材料ガスの供給と停止とを繰り返す気化装置と、
    前記濃度モニタからの出力信号に基づいて前記材料ガスの濃度を算出する濃度算出部と、
    前記材料ガスが供給される供給期間（以下、第１供給期間という）における第１の所定時刻に前記濃度算出部が算出する実濃度と、当該第１供給期間における第１の所定時刻に前記流量制御機器から出力される実流量又は当該第１供給期間における第１の所定時刻の前記流量制御機器の設定流量と、予め設定された目標濃度とに基づいて、前記第１供給期間よりも後の供給期間（以下、第２供給期間という）における開始から第２の所定時刻までの期間である初期区間における前記流量制御機器の初期設定流量を算出する設定流量算出部とを具備するガス制御システム。
  9. 請求項８記載のガス制御システムと、
    前記材料ガスが供給されるチャンバとを具備する成膜装置。
  10. 液体又は固体の材料を貯留する気化タンクと、前記気化タンクにキャリアガスを供給するキャリアガス供給路と、前記材料が気化して前記気化タンクから導出された材料ガスが流れる材料ガス導出路と、前記材料ガス導出路に合流して、当該材料ガス導出路に希釈ガスを供給する希釈ガス供給路と、前記キャリアガス供給路及び前記希釈ガス供給路の少なくとも一方に設けられた流量制御機器と、前記材料ガス導出路における前記希釈ガス供給路との合流点よりも下流側に設けられた濃度モニタとを具備し、前記材料ガスの供給と停止とを繰り返す気化装置に用いられる濃度制御方法であって、
    前記濃度モニタからの出力信号に基づいて前記材料ガスの濃度を算出するステップと、
    前記材料ガスが供給される供給期間（以下、第１供給期間という）における第１の所定時刻に算出する実濃度と、当該第１供給期間における第１の所定時刻に前記流量制御機器から出力される実流量又は当該第１供給期間における第１の所定時刻の前記流量制御機器の設定流量と、予め設定された目標濃度とに基づいて、前記第１供給期間よりも後の供給期間（以下、第２供給期間という）における開始から第２の所定時刻までの期間である初期区間における前記流量制御機器の初期設定流量を算出するステップとを備える濃度制御方法。
  11. 液体又は固体の材料を貯留する気化タンクと、前記気化タンクにキャリアガスを供給するキャリアガス供給路と、前記材料が気化して前記気化タンクから導出された材料ガスが流れる材料ガス導出路と、前記材料ガス導出路に合流して、当該材料ガス導出路に希釈ガスを供給する希釈ガス供給路と、前記キャリアガス供給路及び前記希釈ガス供給路の少なくとも一方に設けられた流量制御機器と、前記材料ガス導出路における前記希釈ガス供給路との合流点よりも下流側に設けられた濃度モニタとを具備し、前記材料ガスの供給と停止とを繰り返す気化装置に用いられる濃度制御装置用プログラムであって、
    前記濃度モニタからの出力信号に基づいて前記材料ガスの濃度を算出する濃度算出部と、
    前記材料ガスが供給される供給期間（以下、第１供給期間という）における第１の所定時刻に前記濃度算出部が算出する実濃度と、当該第１供給期間における第１の所定時刻に前記流量制御機器から出力される実流量又は当該第１供給期間における第１の所定時刻の前記流量制御機器の設定流量と、予め設定された目標濃度とに基づいて、前記第１供給期間よりも後の供給期間（以下、第２供給期間という）における開始から第２の所定時刻までの期間である初期区間における前記流量制御機器の初期設定流量を算出する設定流量算出部としての機能をコンピュータに発揮させる濃度制御装置用プログラム。
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