JP5157767B2 - 流量制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体、特に半導体製造装置において供給されるプロセスガスの質量流量を制御する流量制御装置に関する。

半導体製品等を製造する工程において、例えばＣＶＤ装置のチャンバー内には半導体ウエハが載置され、成膜に必要な原料や化学反応物質を含むプロセスガスが供給される。チャンバーにはプロセスガスを流す流路を形成するガス管等を介してプロセスガスの供給源が接続されている。プロセスガスの供給量を高い精度で制御するために、流路の途中、言い換えれば、チャンバーとプロセスガス供給源との間に流量制御装置（マスフローコントローラ）が配設されている。

流量制御装置を用いてプロセスガスの供給量を高い精度で制御できるものの、例えば流量制御装置自体の経時的劣化や、プロセスガスによる付着物（主に固形物）等の生成によっては当該制御の精度が低下する場合がある。そこで、流量制御装置の下流側でプロセスガス等の流体の圧力や流量を計測して、実際にチャンバーへ供給される量を計測することで、その制御の精度の低下を防止する手段が講じられている流量制御装置がある（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１に記載の流量制御装置は、ガスボンベ（プロセスガス供給源）用の減圧弁を通過したガスの圧力を計測する第１の圧力計と、真空処理室（チャンバー）内の圧力を計測する第２の圧力計とを備える。そして、第１の圧力計及び第２の圧力計からデータ収集装置８に格納される圧力データＰ１及び圧力データＰ２に基づいて、比較演算器が真空処理室へ供給される予め設定されたガス流量に対応した制御弁を駆動する弁制御電圧値を算出し、弁制御信号として制御弁に指令する。

特許文献２に記載の流量制御装置は、メインバルブによって流量制御されたガス導出側のガス導出管部にガス流量測定装置部を備えている。そして、ガス流量測定装置部が具備する流量感知センサによってガス導出管部を流れる流量を表す信号が出力されることで、ガス導出管部の流量が表示される。同時に、この信号と、ガス流量測定装置から出力された、メインバルブより上流側の流量を表す信号と共に、比較回路に入力されて比較されることで、異常表示が行われる。このように、実際に流量制御装置より下流側に流れる流量が計測されているので、所定の設定が変更されることによって適正な流量に修正される。

特開２００１−５１７２３号公報（段落００１６〜段落００２１、図１） 特公平６−２００４５号公報（第２頁右欄第２１行〜第２８行目、第２図）

特許文献１及び特許文献２に記載の流量制御装置は、流量制御装置より下流側の流量又は圧力を現時点で計測することによって、チャンバーへ供給するプロセスガス等の変動した流量が適切な流量に修正される。しかしながら、チャンバーへ供給される流量は補正されているものの、流量が適正な値に補正されている間に生じる、実際の供給量（チャンバーへ供給される総量）と目標の供給量との差異量（ズレ量）は補正されていない。

本発明は上記背景より、チャンバーへ供給されるプロセスガス等の流体の供給量（総量）を補正することができる流量制御装置を提案するものである。

請求項１に係る流量制御装置の発明は、流路を流れる流体の流量を調整する弁機構と、前記流路を流れる流体の流量を検出すると共に、検出された流量検出値を表す流量検出信号を出力する流量検出手段と、前記流量検出信号を受けて、この流量検出信号が表す流量検出値と、外部又は内部に設けられた記憶手段に記憶された、前記流路に流す流体の目標の流量設定値とに基づいて前記弁機構を制御する弁機構制御手段を備える制御手段とを有し、前記流路に設置される流量制御装置であって、前記流路の、前記弁機構より下流側に設置され、設置箇所において流れる流体の圧力値を検出すると共に、検出された圧力検出値を表す圧力検出信号を出力する圧力検出手段を有し、予め前記流路に前記流体が流され、前記弁機構制御手段が前記流量設定値と前記流量検出値とが一致するように前記弁機構を制御したときに、前記圧力検出手段が検出した圧力基準値の時間変化を示した、圧力基準値−時間テーブルが前記記憶手段に記憶され、前記制御手段は、前記圧力検出信号を受けて、この圧力検出信号が表す圧力検出値と、この圧力検出値の検出時に対応する、前記圧力基準値−時間テーブルの時間の前記圧力基準値に基づいて前記弁機構を制御する弁機構補正制御手段を備えることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、前記弁機構補正制御手段は、前記圧力検出値と前記圧力検出値に対応する前記圧力基準値から、前記圧力検出値の正否を判定するための判定値を算出する判定部と、前記判定値が前記圧力検出値の異常を示すとき、前記流量設定値を補正し、その補正値である補正流量設定値を算出する流量補正制御部とを有し、この補正流量設定値と前記流量検出値とに基づいて前記弁機構を制御することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、前記弁機構補正制御手段は、前記判定値が異常を示すときに、前記流量設定値を補正する期間を示す補正期間フラグを前記記憶手段に記憶させる補正期間フラグ手段を有し、前記流量補正制御部は、前記判定値が正常を示すとき、前記補正期間フラグに基づいて前記流量設定値を補正することを特徴とする。
請求項４に係る発明は、前記弁機構補正制御手段は、前記判定値が異常を示した工程が終了した以降に、前記流量設定値を補正する工程であることを示す補正工程フラグを前記記憶手段に記憶させる補正工程フラグ手段を有し、前記流量補正制御部は、前記補正期間フラグ及び前記補正工程フラグに基づいて前記流量設定値を補正することを特徴とする。

本発明は、流路の弁機構より下流側に設置され、設置箇所において流れる流体の圧力値を検出すると共に、検出された圧力検出値を表す圧力検出信号を出力する圧力検出手段を有し、予め流路に流体が流されて弁機構制御手段が流量設定値と流量検出値とが一致するように弁機構を制御したときに、圧力検出手段が検出した圧力基準値の時間変化を示した、圧力基準値−時間テーブルが記憶手段に記憶され、制御手段は、圧力検出信号を受けて、この圧力検出信号が表す圧力検出値と、この圧力検出値の検出時に対応する、圧力基準値−時間テーブルの時間の圧力基準値に基づいて弁機構を制御する弁機構補正制御手段を備えるので、チャンバーへ供給されるプロセスガス等の流体の供給量（総量）を補正することができる。

（実施の形態１）
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。図１に、ＣＶＤ装置等のチャンバーにプロセスガスを供給する半導体製造装置に適用された流量制御装置の具体例を示す。

［流量制御装置の構成］
半導体製造装置１００は、例えば、図１に示すように、半導体製品（図示せず）を成膜処理等によって製造する空間を区画するチャンバー２と、チャンバー２に供給するプロセスガス（以下、ガスという）等を貯留するプロセスガス供給源３（以下、供給源３という）と、供給源３とチャンバー２との間に介在し、ガスを流動させる流路を形成するガス管４と、流路途中に設置された流量制御装置１と、例えば、当該半導体製造装置１００を含む製造ライン全体の稼働を制御するホストコンピュータ等の上位の外部システム５とを備える。チャンバー２は真空引きされて所定の減圧雰囲気の状態で維持されており、ガスは減圧雰囲気状態のチャンバー２に供給される。

図面では流量制御装置１はガス管４の途中に設置されているが、流路途中、つまり供給源３とチャンバー２との間に設置されて、流路を構成すればよいので、例えばガス管４と供給源３との間、或いはガス管４とチャンバー２との間に設置されることも可能である。本実施の形態では、ガス管４は流量制御装置より上流側の第１ガス管４Ａと、下流側の第２ガス管４Ｂとで構成されている。両ガス管４Ａ、４Ｂの材質や形状・大きさ等は、チャンバー２内での製品の製造方法や製造される対象製品等に応じて適宜に選定される。

流量制御装置１の上流側及び下流側には、ガスの流れを遮断するための第１開閉弁６Ａ、第２開閉弁６Ｂが設置されている。図面では、第１開閉弁６Ａは第１ガス管の途中に介設され、第２開閉弁６Ｂは第２ガス管の途中に介設されている。両開閉弁６Ａ、６Ｂは、ニードルバルブ、シャットオフバルブ、比例ソレノイドバルブ等で構成されており、両開閉弁６Ａ、６Ｂの形式は問われない。

流量制御装置１は、ガスを流す流路と、この流路を流れるガスの流量を検出する流量検出手段２０と、流路を流れるガスの流量を制御する流量制御弁機構（以下、弁機構という）３０と、流量制御装置１の動作を制御する制御手段１０と、弁機構３０より下流側における流路を流れるガスの圧力を検出する圧力検出手段４０とを備える。

外部システム５は、該当する半導体製造装置１００に供給すべきガスの流量の目標値である流量設定値Ｒ０を表す流量設定信号Ｓ０を制御手段１０に送信する機能を有し、必ずしも製造ライン全体の稼働を制御するホストコンピュータ等に限るものではない。例えば、外部システム５は、流量制御装置１に外付けされたコンピュータ、あるいは流量制御装置１の内部に設けられたマイコン等でもよい。

制御手段１０はこの流量設定信号Ｓ０を受信すると、流路を流れるガスの流量が流量設定値Ｒ０に一致するように弁機構３０の作動をＰＩＤ制御等によって制御する。つまり、制御手段１０は、外部システム５から指示されて、流路に流れる流量が流量設定値Ｒ０になるように後述する弁口３３（弁機構３０）の開度を制御する。

外部システム５から制御手段１０に送信される流量設定信号Ｓ０の形態はアナログ信号又はデジタル信号のいずれでも良く、流量設定信号Ｓ０が持つ情報である流量設定値Ｒ０の単位は電圧値（Ｖ）、あるいは流量値（ｃｃ／ｍｉｎ）等で表される。

流量設定値Ｒ０が電圧値（Ｖ）で表される場合には、流量設定値Ｒ０の範囲を、例えば「０Ｖ〜５Ｖ」と設定し、流量値（ｃｃ／ｍｉｎ）で表される場合には、流量設定値Ｒ０の範囲を例えば「０ｃｃ／ｍｉｎ〜１００ｃｃ／ｍｉｎ」と設定することが可能である。この場合、「０Ｖ」又は「０ｃｃ／ｍｉｎ」は、流量制御装置１が流路を流れる流体の流量を「０」（最小）に制御することを示し、「５Ｖ」又は「１００ｃｃ／ｍｉｎ」は、流量制御装置１が流路を流れる流体の流量を最大（フルスケール）に制御することを示す。

流量検出手段２０の内部には流路が形成されており、この流路は複数のバイパス管２１Ａが束ねられて構成されるバイパス管群２１と、流路を流れるガスの流量を計測するためにこのバイパス管群２１の両端に形成される開口部の流路方向外側でバイパス管群２１を迂回するセンサ管２２とで構成される。センサ管２２は、バイパス管群２１を流れるガス流量に対して常に一定の比率の流量が流れるように設けられている。

センサ管２２の外面には、直列に接続された、一対の電気抵抗線ｒ１、ｒ４が巻装されており、この電気抵抗線ｒ１、ｒ４には、この電気抵抗線ｒ１、ｒ４と共にいわゆるブリッジ回路を形成するための基準電気抵抗線が接続されている。電気抵抗線ｒ１、ｒ４は、温度によって電気抵抗値が変化する性質を有している。当該ブリッジ回路に一定の電流が流されると、電気抵抗線ｒ１、ｒ４は発熱し、この時、センサ管２２にガスを流すと、そのガスによって電気抵抗線の熱が奪われ、電気抵抗線ｒ１、ｒ４に温度差が生じ、その結果電気抵抗線ｒ１、ｒ４間に電位差が生じる。

センサ回路２３は、電気抵抗線ｒ１、ｒ４間に発生した電位差を検出し、流量検出信号Ｓ１として、制御手段１０に出力する。ここで、流量検出信号Ｓ１が表す電位差が、例えば０Ｖ〜５Ｖの範囲で設定された電圧値である場合、出力された流量検出信号Ｓ１は増幅回路１８で増幅処理されて、Ａ／Ｄ変換回路を介して制御手段１０に入力されることが可能である。

制御手段１０は、流量検出手段２０のセンサ回路２３から出力された、流路に流れている現時点の流体の流量値（流量検出値Ｒ１）を表す流量検出信号Ｓ１を制御手段１０の記憶手段（ＲＡＭ１３）に読み込む。ここで、例えば外部システム５から制御手段１０に送信される流量設定信号Ｓ０の形態がアナログ信号で、センサ回路２３から出力された流量検出信号Ｓ１の形態がデジタル信号の場合、制御手段１０は、流量検出信号Ｓ１をアナログ信号に換算する処理を行い、外部システム５から受信した流量設定信号Ｓ０で表される流量設定値Ｒ０（例えば、６０ｃｃ／ｍｉｎ）に一致するように、弁機構３０を制御するための演算処理を行う。

弁機構３０は、バイパス管群２１の下流側に設けられた流量制御弁３１を備えている。この流量制御弁３１は、流路を流れる流体の流量を直接制御する弁としての機能を発揮し、例えばＮｉ−Ｃｏ合金等からなる金属薄板で構成される、屈曲可能なダイヤフラム３２を先端に備える。一方、流路のダイヤフラム３２に対向する位置には金属製薄板等からなる弁口３３が形成されており、制御手段１０はダイヤフラム３２を弁口３３に向けて適宜に屈曲変形させることによって、弁口３３の弁開度を任意に制御する。つまり、制御手段１０は、弁口３３の弁開度を制御するための演算処理を行う。

図面では、ダイヤフラム３２を屈曲変形させる手段としてアクチュエータ３４が使用され、アクチュエータ３４は、ダイヤフラム３２の弁口３３と反対側（図において上側）に接続されている。アクチュエータ３４は、圧電アクチュエータや電磁アクチュエータ等の様々な型式からなるが、諸条件等に応じて適宜に設定される。図面では、アクチュエータ３４は積層型圧電アクチュエータからなり、先端部（図において下端部）に、例えば金属製の押し台３５が取り付けられて、ダイヤフラム３２に対向している。アクチュエータ３４は複数の圧電素子３４ａがその厚さ方向に積層されており、アクチュエータ３４に電圧が印加されることによって、圧電素子３４ａの厚さ方向（図において上下方向）に変位（伸縮）する。

また、ダイヤフラム３２の押し台３５に対向する面（図において上面）には、例えば金属製の受け台３６が取り付けられており、押し台３５及び受け台３６の相互に対向する面の中央部には、例えば剛球等からなる伝達部材３７を収容するために、断面がＶ型形状の凹部３５ａ、３６ａが形成されている。

伝達部材３７は、アクチュエータ３４の伸縮による推力を直線的に且つ均一にダイヤフラム３２に伝達させる機能を有する。図面では、アクチュエータ３４がその伸縮方向に最も短い状態で、押し台３５及び受け台３６の凹部３５ａ、３６ａに伝達部材３７が接して介在しているので、アクチュエータ３４とダイヤフラム３２とは全体的に剛的に、且つ連続的に接続している。

圧電素子３４ａは、例えば電極で挟まれたＰＺＴセラミック板（図示せず）からなり、アクチュエータ３４に電圧が印加されることにより、その電圧値に応じて材軸方向（厚さ方向、図１において上下方向）に微少に伸縮する。アクチュエータ３４の伸縮は微少ではあるが、アクチュエータ３４とダイヤフラム３２とが伝達部材３７を介して剛的に、且つ連続的に接続しているので、アクチュエータ３４の伸縮による推力が直線的に且つ均一にダイヤフラム３２に伝達される。なお、弁機構３０を構成するアクチュエータ３４、押し台３５、受け台３６、ダイヤフラム３２、伝達部材３７等は、ケース３９に収容されている。

制御手段１０は、弁口３３（弁機構３０）の弁開度を制御するための演算処理によって、流量制御弁３１を駆動制御する情報（以下、バルブ駆動制御情報という）を求め、このバルブ駆動制御情報を表す、アナログ信号又はデジタル信号からなるバルブ駆動制御信号Ｓ３を、アクチュエータ３４に通信的に接続されたバルブ駆動回路３８に出力する。ここでは、バルブ駆動制御情報とは、アクチュエータ３４に印加される電圧値に関する情報を指す。

なお、積層型圧電アクチュエータは、一般的に０Ｖ〜１５０Ｖ程度の直流電圧が当該アクチュエータに印加されることによって、この印加された電圧値に応じて微少に変位（伸縮）する。ここで、制御手段１０は、例えばアクチュエータ３４に実際に印加される電圧値の範囲が「０Ｖ〜１５０Ｖ」である場合、一旦「０Ｖ〜５Ｖ」の範囲に換算された電圧値（バルブ駆動制御情報）を表す、アナログ信号（又はデジタル信号）からなるバルブ駆動制御信号Ｓ３をバルブ駆動回路３８に出力する処理を行うことがある。

一方、バルブ駆動回路３８は、バルブ駆動制御信号Ｓ３が表す電圧値を、アクチュエータ３４に微少な変位を発生させるための実際の電圧値に変換し、この電圧値を表すバルブ駆動電圧信号Ｓ４をアクチュエータ３４に出力する。アクチュエータ３４がバルブ駆動電圧信号Ｓ４の示す実際の電圧値に応じて変位する結果、弁機構３０の弁開度が変化し、流路を流れる流体の流量が制御される。

なお、図１には示されていないが、流路４の上流側には半導体製造装置１００に供給するプロセスガスを収容したタンク等の供給源３が接続されている。

圧力検出手段４０は、弁機構３０より下流側の流路に設けられており、例えば、圧力トランデューサから構成される。圧力検出手段４０は、制御手段１０の制御によって流路を流れる流体の圧力を検出し、この検出した圧力検出値Ｐ１を表す圧力検出信号Ｓ２を、例えばＡ／Ｄ変換回路を介して制御手段１０に出力する（図２参照）。

圧力検出手段４０から制御手段１０に送信される圧力検出信号Ｓ２の形態はアナログ信号又はデジタル信号のいずれでも良く、圧力検出信号Ｓ２が表す圧力検出値Ｐ１の単位は電圧値（Ｖ）、あるいは、圧力値（ｋＰａ）で表される。

圧力検出値Ｐ１が電圧値（Ｖ）で表される場合には、圧力検出値Ｐ１の範囲を、例えば「０（Ｖ）〜５（Ｖ）」と設定し、圧力値（ｋＰａ）で表される場合には、圧力検出値Ｐ１の範囲を例えば「０（ｋＰａ）〜１００（ｋＰａ）」と設定することが可能である。

制御手段１０はこの圧力検出信号Ｓ２を受信すると、圧力検出値Ｐ１をＲＡＭ１３等の記憶手段に記憶すると共に、現時点（圧力検出信号Ｓ２が受信された時点）でチャンバー２に目標のガス供給量が供給されているか否かを判定する。チャンバー２に目標のガス供給量が供給されていない場合、目標のガス供給量をチャンバー２へ供給するために、制御手段１０は、後述するプログラムによって、流量設定値Ｒ０を補正して補正流量設定値Ｒ０’を算出し、流量制御装置１を流れるガス等の流量が補正流量設定値Ｒ０’に一致するように弁機構３０の作動をＰＩＤ制御等によって制御する処理を行う。

［制御手段の構成］
制御手段１０は、流路を流れるガス等の流体の流量を外部システム５から流量設定信号Ｓ０により指示された流量設定値Ｒ０になるように制御すると共に、現時点でチャンバー２へ目標のガス供給量が供給されているか否かを判定し、目標のガス供給量がチャンバー２へ供給されるように当該流量を制御する。制御手段１０は、例えばＣＰＵを備えたマイクロコンピュータからなる制御装置（制御基板）から構成されており、この制御手段１０のハードウエアの構成を表す具体例を図２に示す。

制御手段１０は、制御基板上において、流量制御装置１の動作を制御するＣＰＵ１１がバス１７によって、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、Ａ／Ｄ変換回路１４、Ｄ／Ａ変換回路１５、通信用Ｉ／Ｆ回路１６に接続されてなる。なお、図示されていないが、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、Ａ／Ｄ変換回路１４及びＤ／Ａ変換回路１５とバス１７との間には、所定の入出力用Ｉ／Ｆ回路が接続されている。

ＲＯＭ１２には、ＣＰＵ１１に流量制御装置１の動作を制御させるためのプログラムが記憶されている。ＲＯＭ１２として、例えば、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、あるいはフラッシュメモリ等が使用される。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に記憶されているプログラムを解析・実行して流量制御装置１の動作を制御する。

ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１がプログラムを実行する際に演算処理するための計算領域、及び後述する基準データを予め記憶させておくための記憶手段（メモリ）であって、制御手段１０の電源がＯＦＦにされても、その記憶内容が記憶され続ける機能を有する。なお、後述する圧力特性情報Ｋはフラッシュメモリに記憶されてもよい。また、ＲＡＭ１３としてＣＰＵ１１に内蔵されているＣＰＵ内蔵ＲＡＭを使用することで、プログラムの高速処理が実行されるようにすることが可能である。

Ａ／Ｄ変換回路１４には流量検出手段２０及び圧力検出手段４０が、Ｄ／Ａ変換回路１５にはバルブ駆動回路３８が接続されている。なお、流量検出手段２０から出力される流量検出信号Ｓ１が表す流量検出値Ｒ１が電圧値である場合、この電圧値が微少である等必要に応じて、流量検出手段２０とＡ／Ｄ変換回路１４との間に増幅回路１８を接続させることが可能である。

通信用Ｉ／Ｆ回路１６は、外部の装置とのデータ通信を行うためのＩ／Ｆ回路であって、それぞれ外部システム５、流量設定値Ｒ０や流量検出値Ｒ１等の所定の情報を必要に応じてモニタリングするためのモニタ装置１９に接続される。モニタ装置１９として、例えばパーソナルコンピュータの出力装置等が使用される。

［圧力特性情報のデータ構成］
続いて、制御手段１０のＲＡＭ１３に記憶されている圧力特性情報Ｋのデータ構成例について説明する。流量制御装置１がガス等の流体の流量を制御しているときに、ＲＯＭ１２に記憶されている制御プログラムＰｍは、圧力検出手段４０によって検出される、弁機構３０より下流側の流路を実際に流れるガスの圧力検出値Ｐ１からチャンバー２へ供給される現時点での供給量が正常（許容範囲内）か否かを判定する処理と、この判定処理の結果に基づいてチャンバー２へ供給されるガスの供給量（総量）を補正するために、流量を制御する処理とをＣＰＵ１１に実行させる。この圧力特性情報Ｋは、ＣＰＵ１１がこの判定処理及び補正処理を実行する際に参照する、予めＲＡＭ１３に記録されたデータテーブル（圧力基準値−時間テーブル）であり、圧力と時間との関係を示す。

制御手段１０は、外部システム５から所定の流量設定値Ｒ０を指示され、流量が流量設定値Ｒ０になるように弁機構３０を制御する。このとき、圧力検出手段４０によって、弁機構３０より下流側を流れるガスの圧力を計測して、検出された圧力検出値Ｐ１の時間変化（圧力検出値（ｋＰａ）と時間（ｓ）との関係）が求められると、図３（ａ）に示すようになることが知られている。

図３（ａ）に示す線図は、制御手段１０が外部システム５に指示された所定の（基準の）流量設定値Ｒ０（以下、基準流量設定値Ｒｓ）に基づいてガスの流量を制御したときに圧力検出手段４０が検出した基準となる圧力検出値Ｐ０（以下、圧力基準値Ｐｓという）と、基準時間ｔｓ（ｓ）との関係を示している。なお、図３（ａ）において、線Ｌ１は基準流量設定値Ｒｓが例えばフルスケールの１００（ｃｃ／ｍｉｎ）に、線Ｌ２は基準流量設定値Ｒｓが５０（ｃｃ／ｍｉｎ）に、線Ｌ３は基準流量設定値Ｒｓが１０（ｃｃ／ｍｉｎ）に設定された場合の圧力基準値Ｐｓと基準時間ｔｓとの関係を示す。

圧力特性情報Ｋを取得するためには、例えば、流量制御装置１を製造して出荷する前に、あるいはこの流量制御装置１を半導体製造装置１００装置等のガス管４に設置した初期の時点に、基準流量設定値Ｒｓごとに実稼働テストを行うことが必要である。

ここで、圧力特性情報Ｋを取得するための実稼働テストの諸条件は、チャンバー２内で実際に製品を製作するときの条件に一致させることが望ましい。諸条件とは、例えばガス管４の内径、チャンバー２を真空引きするための減圧雰囲気の大きさ、チャンバー２内で製品が製作される際のガスの消費量等である。これは、圧力特性情報Ｋが用いられるのはチャンバー２内で実際に製品が製作されているときであるからである。したがって、圧力特性情報Ｋの信頼性を高めるために、基準流量設定値Ｒｓも、実際に使用される流量設定値Ｒ０に一致させることが望ましい。

実稼働テストの際には、最初に圧力検出手段４０に検出される圧力検出値Ｐ１を所定の時間間隔（例えば、１０ミリ秒（以下、ｍｓという））で収集する作業を行う。このとき収集された圧力検出値Ｐ１が、基準流量設定値Ｒｓに対する圧力基準値Ｐｓになる。次いで、この基準流量設定値Ｒｓごとに収集された、圧力基準値Ｐｓ及び時間ｔｓに関する情報を、基準流量設定値Ｒｓに対する時間ｔｓと圧力基準値Ｐｓとの関係を示すデータテーブルとしてＲＡＭ１３の所定の記憶領域に予め記憶する操作を行う。

図３（ａ）に示す、時間ｔ＝０（ｓ）〜およそ１５（ｓ）の区間Ａでは、圧力基準値Ｐｓ＝０（ｋＰａ）であることから、この区間Ａは、弁機構３０より下流側の流路にガスが流される前の状態、すなわち弁機構３０の弁開度＝０（％）である状態を示す。

一方、図３（ａ）に示す、時間ｔ＝およそ１５（ｓ）以降の区間Ｂでは、圧力基準値Ｐｓが時間の経過に伴って上昇していることから、弁機構３０より下流側の流路には基準流量設定値Ｒｓでガス等が流され、弁機構３０が基準流量設定値Ｒｓに対応するように制御されている状態にあることを示す。

一定の基準流量設定値Ｒｓでガスが流されると、圧力基準値Ｐｓの上昇率（変化量）は一定になる。これは、弁機構３０より下流側の流路の圧力がチャンバー２内の圧力に反映されるからである。すなわち、チャンバー２の容積が一定であるので、チャンバー２に一定の流量でガス等が供給されると、チャンバー２内の圧力が一定の割合で上昇するからである。さらに、上述したように、チャンバー２内が真空引きされ、真空引きによる減圧雰囲気の大きさが一定であると共に、製品の製作によるガスの消費量が一定であれば、チャンバー２内の圧力の上昇率は一定に維持される。よって、圧力基準値Ｐｓの変化量（圧力変化量）も一定である。

［プログラムの構成］
続いて、制御手段１０のＲＯＭ１２に記憶されている、ＣＰＵ１１に流量制御装置１の動作を制御させるプログラムの構成の具体例を図４に示す。ＲＯＭ１２に記憶されているメイン制御プログラムＰｍは、各プログラムＰ１〜Ｐ８の作動を統括して制御するメインプログラムであって、ＣＰＵ１１はメイン制御プログラムＰｍによりプログラムを実行することによって流量制御装置１を制御する。

通信処理プログラムＰ１は、外部システム５及びモニタ装置１９との通信を行うためのプログラムであって、サブプログラムとして外部システム５との通信処理を行う外部システムとの通信プログラムＰ１１、モニタ装置１９との通信処理を行うモニタ装置との通信プログラムＰ１２とを備えている。

流量検出信号入力プログラムＰ２は、流量検出手段２０が検出した流量を表す流量検出信号Ｓ１を読み込んでＲＡＭ１３に一旦記憶する処理を行うプログラムである。圧力検出信号入力プログラムＰ３は、圧力検出手段４０が検出した圧力検出値Ｐ１を表す圧力検出信号Ｓ２を読み込んでＲＡＭ１３に一旦記憶する処理を行うプログラムである。

バルブ駆動制御情報入力プログラムＰ４は、バルブ駆動回路３８がアクチュエータ３４に印加した実際の電圧値を表すバルブ駆動電圧信号Ｓ４を、バルブ駆動電圧信号Ｓ５として受信しＲＡＭ１３に一旦記憶する処理を行うためのプログラムである。

なお、バルブ駆動回路３８は、制御手段１０が演算して求めたバルブ駆動制御信号Ｓ３が表す電圧値を、バルブ駆動電圧信号Ｓ４が表す電圧値に変換する処理を行う。したがって、バルブ駆動制御情報入力プログラムＰ４は、制御手段１０がバルブ駆動回路３８に出力したバルブ駆動制御信号Ｓ３が表す電圧値に基づいて、バルブ駆動電圧信号Ｓ４を求める処理を行うようにしてもよい。

流量制御プログラムＰ５は、外部システム５から流量設定信号Ｓ０により受信した流量設定値Ｒ０に基づいて、流路を流れる流体の流量を流量設定値Ｒ０に一致するように制御、いわゆるＰＩＤ制御を実施するためのプログラムである。

供給量補正プログラム（弁機構補正制御手段）Ｐ６は、チャンバー２へ供給される流体の供給量を補正する処理を行うためのプログラムである。供給量補正プログラムＰ６は、サブプログラムとして、圧力検出手段４０によって出力される圧力検出信号Ｓ２とＲＡＭ１３に記憶されている圧力特性情報Ｋとから、ガス等の流体の（単位時間当たりの）圧力変化量が正常か異常かを（圧力変化量の正否の）判定、すなわち、チャンバー２へ実際に供給されているガス等の流体の供給量が正常か異常かを判定する判定プログラムＰ６１と、判定プログラム（判定手段）Ｐ６１の判定結果に基づいて流体の流量を補正制御する流量補正制御プログラム（流量補正制御手段）Ｐ６２とを備える。

（圧力変化量の正否の判定）
判定プログラムＰ６１の圧力変化量差分値算出部（以下、差分値算出部という）ｐａは、半導体製造装置１００が通常に稼働している際に、圧力検出手段４０から圧力検出信号Ｓ２を受けて、現時点の圧力検出値Ｐ１を読み込み、この圧力検出値Ｐ１の１つ前の圧力検出値Ｐ２を減算して圧力検出値変化量Ａを算出する処理を行う。これと共に、当該圧力検出信号Ｓ２が圧力検出手段４０から出力された時間に対応する、圧力特性情報Ｋのデータテーブルの時間における圧力基準値Ｐｋとその１つ前の圧力基準値Ｐｋ−１を参照し、この圧力基準値Ｐｋからその１つ前の圧力基準値Ｐｋ−１を減算することで圧力基準値変化量Ｂを算出し、ＲＡＭ１３に記憶する処理を行う。

本実施の形態のように、前後する圧力検出値間の時間的間隔（例えば、１０ｍｓ）と、圧力特性情報Ｋにおいて前後する圧力基準値間の時間間隔（例えば、１０ｍｓ）とが同一である場合、圧力検出値変化量Ａ及び圧力基準値変化量Ｂを、それぞれの傾き（圧力の単位時間当たりの変化量）として扱うことができる。前後する圧力検出値間の時間間隔と、圧力特性情報Ｋにおける前後する圧力基準値間の時間間隔とが相違する場合は、圧力検出値変化量Ａを圧力検出間の時間間隔で除した値（圧力の単位時間当たりの変化量）と、圧力基準値変化量Ｂを圧力基準値の時間的間隔で除した値（圧力の単位時間当たりの変化量）とを算出する。

次いで、差分値算出部ｐａは、圧力検出値変化量Ａが許容範囲以内であるか否かを判定する。以下に、その具体的な方法を説明する。例えば、圧力検出値変化量Ａと圧力基準値変化量Ｂとの差分である圧力変化量差分値Ｄ１を算出し、ＲＡＭ１３に記憶する処理を行う。

判定プログラムＰ６１は、差分値算出部ｐａによってＲＡＭ１３に記憶された圧力変化量差分値Ｄ１の絶対値Ｄ１’を算出し、この絶対値Ｄ１’と、予めＲＡＭ１３に記憶された圧力変化量差分値Ｄ１の許容値（許容範囲）を示す許容圧力変化量差分値（以下、許容差分値という）Ｄａとの差分より求められる判定値Ｘ（Ｄａ−Ｄ１’）を算出する処理を行う判定値算出部ｐｂを有する。

判定値算出部ｐｂはさらに、この判定値Ｘが「０」を超えるが否かによって、ガス等の流体の（単位時間当たりの）圧力変化量が正常か異常か（許容範囲内か否か）を判定する。具体的には、判定値Ｘ≧０の場合、正常である（許容範囲内である）と判定され、流量の補正制御を行う必要がないことが示されている。判定値Ｘ＜０の場合、異常である（許容範囲外である）と判定され、流量の補正制御を行う必要があることが示される。

ここで、判定値Ｘ＜０と判定された場合、判定値算出部ｐｂは、所定の流量設定値Ｒ０が与えられて流量制御がスタートした時間（図３（ｂ）において、ｔ＝０）を基準として、最初に判定値Ｘ＜０と判定された時間（ｔ１）を、ＲＡＭ１３の所定領域に記憶する。上記の判定処理は繰り返されるのであるが、判定値Ｘ＜０と判定された後で最初に判定値Ｘ≧０と判定されるときには、判定値Ｘ≧０と判定された時間（ｔ２）をＲＡＭ１３等の所定の記憶領域に記憶する。ここで、再度判定値≧０と判定されたということは、ガス等のチャンバー２への供給量が正常に戻ったことを表す。

このとき、補正期間フラグプログラムＰ７１がＲＡＭ１３の所定領域に、流量の補正制御を実行する期間であることを示す補正期間フラグを立てる。また、判定値算出部ｐｂは、時間ｔ１及び時間ｔ２における圧力検出値Ｐ１、Ｐ２もＲＡＭ１３等の所定の記憶領域に記憶する。

このように、圧力検出値の（単位時間当たりの）変化量を用いることによって、ガス等のチャンバー２への供給量が正常か異常か否かを判定できる理由を以下に説明する。
例えば、流路を形成する壁面等にプロセスガス等によって付着物が生成されると、その生成位置における、流路の径（例えば、ガス管４の内径）が縮径される。半導体製造装置１００が供給源３とチャンバー２との圧力差によってチャンバー２にガス等の流体を供給する構成である。ここで、例えば流路に付着物が生成されると、その部分での圧力損失が増大する。この圧力損失の増大は、一定流量を流すために必要な、前記付着物生成箇所の前後の必要差圧の増大を招くことになる。

付着物等の生成位置は開閉弁で起こり易いことが経験的に知られている。したがって、第２開閉弁６Ｂで付着物が生成した場合、その箇所での圧力損失の増大が、その箇所よりも流量制御装置１側での、圧力変化量の上昇を招くことになり、これにより、ガス等が停滞する。この結果、この圧力変化量上昇中は、ガス等が第２開閉弁６Ｂより流量制御装置１側で停滞している分、チャンバー２へのガス等の供給量が減少する。つまり、チャンバー２へは流量設定値Ｒ０より小さい流量でガス等が供給される。このように、付着物の有無によって、圧力検出値の（単位時間当たりの）変化量が変化すると共に、チャンバー２へのガス等の供給量（流量）も変化するので、圧力検出値の変化量を用いてガス等がチャンバー２へ適正に供給されているか否かを判定することができる。

圧力変化量が上昇して、第２開閉弁６Ｂより流量制御装置１側の圧力が所定の圧力値に達すると、第２開閉弁６Ｂより流量制御装置１側の圧力変化量は、付着物がないときの値に戻り、チャンバー２へはガス等が再び流量設定値Ｒ０で供給される。つまり、圧力変化量が上昇している間にチャンバー２へ適切に供給されなかった分が補充されれば、ガス等のチャンバー２への供給量は補正されることになる。

（流量制御装置の流量補正制御）
流量補正制御プログラム（流量補正制御手段）Ｐ６２は、ＲＡＭ１３に記憶されている補正期間フラグに基づいて、付着物より上流側、つまり第２開閉弁６Ｂより上流側で付着物によってガス等が余分に停滞している体積Ｖ、換言すれば、圧力変化量上昇中にチャンバー２へ供給されなかったガスの体積Ｖを計算する処理を行う。ここでは、式（１）が実行される。

Ｖ＝（ΔＰ／Ｐ０）・Ｖａ・・・（１）

ここで、Ｐ０は大気圧、Ｖａは第２開閉弁６Ｂと流量制御弁３１間の流路の体積を表す。ΔＰは、上記の判定値Ｘ≧０と再度判定された時間ｔ２の圧力検出値Ｐ２から、最初に判定値Ｘ＜０と判定された時間ｔ１の圧力検出値Ｐ１を減算した値である。付着物が生成した場合、チャンバー２へ供給されなかったガス等の供給量は流路に対する付着物の大きさ（流路断面に対する付着物の占有率：ガス管４の開口率）に起因するが、式（１）が計算されることによって、付着物の大きさを算出せずに、圧力変化量から補充するガス等の供給量を算出することができる。

（作業時間（ガス等が供給される時間）が流量制御装置に与えられていない場合）
通常、流量制御装置１はそれ自身を流れるガス等の流量を制御するが、ガス等を流す時間情報（流し始める時間や流し終わる時間）はホストコンピュータ等の外部システムによって決定され（又は、記憶され）、流量制御装置１にはガス等の流量制御を開始する合図としての信号及び流量制御を終了する合図としての信号のみが送られることが多い。したがって、一般的には流量制御装置１は、ガス等が流される時間間隔の情報を持っていない。このような場合、流量補正制御プログラムＰ６２は、補正期間フラグに基づいて補正期間Ｔ１（秒）を用いて流量設定値Ｒ０を補正する。

補正期間Ｔ１とは、ガス等がチャンバー２へ正常に供給されていない場合に設けられる、ガス等の流量を補正制御する期間であり、予めＲＡＭ１３の所定領域に記憶されている。具体的には、制御手段１０は時間ｔ２から補正期間Ｔ１経過するまでガス等の流量の補正制御を実行する。時間ｔ２の後に補正期間Ｔ１（例えば、１２０秒）が経過すると同時にガス等の供給が完全に完了することもあり得るが、補正期間Ｔ１は補正を行うために最低限必要な期間であるため、補正期間Ｔ１の経過がガス等の供給の完了を意味しない。つまり、補正期間Ｔ１はガス等の供給が完了する以前に補正が完了する時間に設定される。圧力変化量が上昇する期間が終了して直ぐに、ガス等の供給量の補充が開始されるので、チャンバー２内で製造される製品の品質の劣化を抑えることができる。

流量補正制御プログラムＰ６２は、流量設定値Ｒ０を補正して流量を補正制御する、つまり、流量設定値Ｒ０を補正して補正流量設定値Ｒ０’を算出する。流量補正制御プログラムＰ６２が、補正期間フラグに基づいて、上記所定の記憶領域に予め設定されている補正期間Ｔ１を読み出して、以下の式（２）を実行することで流量設定値Ｒ０を補正して、補正流量設定値Ｒ０’を算出する。

具体的には、流量補正制御プログラムＰ６２の流量補正値算出部ｐｃが、ガス等のチャンバー２への供給量の不足分に対応する補正値Ｒｈを算出して、補正流量設定値算出部ｐｄが流量設定値Ｒ０に補正値Ｒｈを加算することによって、補正流量設定値Ｒ０’を算出すると共に、ＲＡＭ１３等の所定の記憶領域に記憶する。式（２）の右辺の第２項（（６０／Ｔ１）・（ΔＰ／Ｐ０）・Ｖ）が補正値Ｒｈを表す。なお、補正流量設定値Ｒ０’の算出処理を、流量補正値算出部ｐｃと補正流量設定値算出部ｐｄとで分けて実行しても、補正流量設定値算出部ｐｄのみで実行してもよい。この結果、補正期間Ｔ１をかけてチャンバー２へのガス等の供給量の不足分が補充される。なお、「ＳＣＣＭ」とは、０℃、１ａｔｍにおけるガスの流量（ｃｃ／分）を表す。

Ｒ０’＝Ｒ０＋（６０／Ｔ１）・（ΔＰ／Ｐ０）・Ｖ （ＳＣＣＭ）・・・（２）

（作業時間（ガスが供給される時間）が流量制御装置に与えられている場合）
一方、外部システム５やホストコンピュータ等によって、ガス等をチャンバー２へ供給し終わる時間（ガス等の供給終了時間）ｔ３が流量制御装置１に予め与えられてガス等を流すことも考えられる。この場合、例えば補正期間Ｔ１の代わりに、ガス等を供給終了時間ｔ３からガス等のチャンバー２への供給が正常に戻った時間ｔ２を減算した補正期間Ｔ２（ｔ３―ｔ２）を用いることができる。つまり、チャンバー２へのガス等の供給が正常に戻った後、ガス等の供給が完了するまでの間にガス等の供給量の不足分を補充する。この場合、補正期間Ｔ１をかけて不足分を補充するよりも長い時間をかけてチャンバー２への供給量が補充されるので、補充（設定流量値Ｒ０の補正）によるガス等の供給圧力の急激な上昇を抑えることができる。

次いで、バルブ駆動補正制御部ｐｅが、ＲＡＭ１３に記憶されている補正流量設定値Ｒ０’及び現時点の流量検出値Ｒ１に基づいて、現時点の流体の流量がこの補正流量設定値Ｒ０’になるように、アクチュエータ３４を駆動させる補正電圧値Ｖ３を求め、当該補正電圧値Ｖ３を表すバルブ補正駆動信号Ｓ７をバルブ駆動回路３８に出力する。

補正流量設定値Ｒ０’及び現時点の流量検出値Ｒ１に基づく補正電圧値Ｖ３の求め方として、例えばＰＩＤ制御を用いることができる。具体的には、補正流量設定値Ｒ０’と流量検出値Ｒ１とを関連付けした基準制御情報を予めＲＡＭ１３に登録しておく。この場合、流量補正制御プログラムＰ６２のバルブ駆動補正制御部ｐｅによってＣＰＵ１１は、補正流量設定値Ｒ０’と流量検出値Ｐ１との差異量に基づいてＲＡＭ１３に登録されているＰＩＤ制御の基準制御情報を参照して、ＰＩＤ制御による流量の制御を行う。

このように、本実施の形態では、チャンバー２へガス等が正常に供給されていないことが判明した製品製造工程中に、その結果に基づいて当該流量を補正制御することによって、ガス等の流体のチャンバー２への供給量を補正することができる。チャンバー２内で製作される製品に関して、最終的なガス供給量は重要な要件であり、チャンバー２へのガス供給量を補正することは製品の品質向上を意味する。特に、製品によってはガス供給時間が数十秒程度と短く、ガス供給量が少ないものもあり、このような製品に対してはガス供給量を補正することは一層効果的である。

フラグ処理プログラムＰ７は、供給量補正プログラムＰ６が流量の補正制御を処理する際に、補正の時期を知る手がかかりになる補正フラグをＲＡＭ１３の所定領域に立てる。フラグ処理プログラムＰ７は、一工程（一回のガス供給）の中で補正する期間であることを示す補正期間フラグを立てる補正期間フラグプログラムＰ７１と、補正する工程であることを示す補正工程フラグを立てる補正工程フラグプログラムＰ７２とからなる。

補正期間フラグプログラムＰ７１は、各工程において、上記の判定値Ｘが異常と判定されたことを条件に補正期間フラグを立てる。そして、所定の期間（予め設定された補正をする期間（例えば補正期間Ｔ１））が経過した後に、後述するメイン制御プログラムＰｍのタイマー機能を用いて、当該補正期間フラグを消去する。

一方、補正工程フラグプログラムＰ７２は、全工程を通じて最初に圧力変化量が異常と判定されたときに、補正工程フラグを立てる。補正工程フラグを立てる時期は特に限定されないが、少なくとも、圧力変化量の異常が判定された工程終了後以降で、その次の工程において圧力変化量が異常と判定される前である必要がある。その次の工程で流量を補正制御するためである。そして、補正工程フラグは、例えば、付着物等の除去等により流量の補正制御を行う必要がなくなったときに、外部システム５やホストコンピュータへの人為的な入力によって、または自動的に消去される。

モニタリング処理プログラムＰ８は、半導体製造装置１００が稼働しているときに流量制御装置１が収集した流量検出値Ｒ１、圧力検出値Ｐ１、及び演算して求めた情報等をモニタ装置１９にリアルタイムに送信する処理を行うプログラムである。モニタ装置１９はこれらの検出値を受信すると、受信した検出値を時系列的にグラフ表示する処理を行う。

なお、半導体製造装置１００が稼働しているときには、メイン制御プログラムＰｍは、流量検出信号入力プログラムＰ２、圧力検出信号入力プログラムＰ３、及びバルブ駆動制御情報入力プログラムＰ４、流量制御プログラムＰ５、供給量補正プログラム５等を、例えば、１０ｍｓごとに作動させる制御を行う。また、メイン制御プログラムＰｍは、タイマー機能を有しており、時間を計測することができると同時に、所定の時間計算を実行することができる。

［流量制御の手順］
続いて、制御手段１０が上記したプログラムにより、流路を流れるガス等の流体の流量を制御する手順の一例を、図５に基づいて説明する。図５は、制御手段１０が外部システム５から流量設定信号Ｓ０により流量設定値Ｒ０を受信したときに、メイン制御プログラムＰｍが流路を流れる流体の流量を制御する手順を示すフローチャートである。

なお、以下の説明においては、外部システム５が流量設定信号Ｓ０として制御手段１０に送信する流量設定値Ｒ０が、「０〜１００（ｃｃ／ｍｉｎ）」の範囲のデジタル値である場合を例にして説明する。この流量設定値Ｒ０が「０」であると流路を流れる流体の流量を「０」にすることを示し、「１００」であると流量制御装置１が流路に流すことができる最大の流量（フルスケール流量）、例えば、１００（ｃｃ／ｍｉｎ）に制御することを示す。

また、外部システム５から流量設定信号Ｓ０により送信される流量設定値Ｒ０は、半導体製造装置１００等の稼働に追従させて、例えば、「０（ｃｃ／ｍｉｎ）」を送信して所定の時間ｔａが経過した後に流量設定値Ｒ０として「６０（ｃｃ／ｍｉｎ）」が送信され、さらに所定の時間ｔｂが経過した後に「３０（ｃｃ／ｍｉｎ）」が送信され、さらに所定の時間ｔｃが経過した後に「０（ｃｃ／ｍｉｎ）」が割込み通信処理により送信される。以下に、図５に示す処理手順をステップ順に説明する。

（ステップＳ１０１）（ステップＳ１０２）
メイン制御プログラムＰｍは、外部システム５から流量設定信号Ｓ０を受信して、流量設定値Ｒ０をＲＡＭ１３等の所定の記憶領域に記憶すると、この流量設定値Ｒ０が「０」であるか否かを判定する処理を行う。この判定の結果、流量設定値Ｒ０が「０」と判定されると、ステップＳ１１０に進んで流路に流れる流量を「０」に制御する処理を行う。一方、流量設定値Ｒ０が「０」を超えていると判定されると、ステップＳ１０３の処理に進む。なお、メイン制御プログラムＰｍは、流量設定信号Ｓ０を受信すると同時に、タイマー制御を開始する。

（ステップＳ１０３）
ステップＳ１０２においてＲＡＭ１３に記憶した流量設定値Ｒ０に基づいて、流量制御装置１がガス等の流量制御を実行する。

以下に説明するステップＳ１０４〜ステップＳ１０９の処理は、メイン制御プログラムＰｍにより、例えば、１０ｍｓ毎に作動するソフトウエア（タイマー）割込み処理Ｓｉにより実行されるように制御する。

（ステップＳ１０４）
ステップＳ１０４において、単位時間当たりの圧力検出値変化量（圧力検出値に係る圧力変化量：圧力検出値の傾き）が正常であるか否かを判定する。つまり、ガス等のチャンバー２への供給量が正常か否かを判定する。

（ステップＳ１０８）（ステップＳ１０９）
ステップＳ１０４において、圧力変化量が異常であると判断されると、補正期間フラグ処理（２）が行われ（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０３と同様にＲＡＭ１３に記憶された流量設定値Ｒ０に基づいて、流量制御が行われる（ステップＳ１０９）。これは、本実施の形態では、圧力変化量が異常であると認識された製品製造工程の中で、再び適正な流量のガス等がチャンバー２へ供給された後にガス等のチャンバー２への供給量を補正制御（調整）するために、ガス等をチャンバー２へ補充する量を確定させるからである。すなわち、チャンバー２へ補充する量は、圧力変化量が異常である期間が終了してから確定するからである。
また、補正期間フラグ処理（２）とは、ここでは補正期間フラグを立てる、すなわち、補正期間フラグをＲＡＭ１３に記憶すると共に、補正期間を計測することをいう。補正期間フラグの記憶はステップＳ１０８が実行される度に行われて、補正期間フラグが書き換えられるようにしても、補正期間フラグが既に記憶されていると、記憶しないように制御してもよい。
一方、ステップＳ１０４において、圧力変化量が正常であると判断されると、ステップＳ１０５に進む。

（ステップＳ１０５）
次に、ＲＡＭ１３等の所定の記憶領域に補正期間フラグが記憶されているか否かが判定される（ステップＳ１０５）。
ステップＳ１０５において、補正期間フラグが記憶されていないと判定されると、ステップＳ１０３と同様にＲＡＭ１３に記憶された流量設定値Ｒ０に基づいて、流量制御が行われる（ステップＳ１０９）。

（ステップＳ１０６）（ステップＳ１０７）
一方、ステップＳ１０５において、補正期間フラグが記憶されていると判定されると、補正期間フラグ処理（１）を行い（ステップＳ１０６）、ＲＡＭ１３に記憶されている流量設定値Ｒ０を補正して、補正流量設定値Ｒ０’を算出し、補正流量設定値Ｒ０’に基づいて流量を制御する（ステップＳ１０７）。ここで、補正期間フラグ処理（１）とは、補正期間フラグがＲＡＭ１３に記憶されてから補正期間が経過したか否かを判定し、補正期間が経過していればＲＡＭ１３に記憶された補正期間フラグを消去することをいう。

（ステップＳ１１０）
流路に流れる流量を「０」に制御する処理を行う。この流量を「０」に制御する処理は、アクチュエータ３４に印加する電圧値を「０」にする処理を行うことにより可能になる。

上記したステップＳ１０９の処理が終了、すなわち、上記したステップＳ１０３の処理がスタートして、例えば１０ｍｓが経過すると、タイマー割込み処理Ｓｉが作動して再びステップＳ１０３〜ステップＳ１０９の処理が実行されることになる。なお、このソフトウエア割込み処理Ｓｉは、外部システム５から次の流量設定信号Ｓ０に係る信号が送信されるまで繰り返されることになる。
以下に、上記のステップＳ１０３、ステップＳ１０４及びステップＳ１０７について詳細に説明する。

（ステップＳ１０３のＲ０制御について）
（ステップＳ２０１）
図６に示すように、例えばメイン制御プログラムＰｍはＣＰＵ１１に流量検出信号入力プログラムＰ２を実行させて、現時点において流量検出手段２０が検出した流路の流量の流量検出値Ｒ１に係る情報を流量検出信号Ｓ１として入力する処理を行う。この時、入力したこの流量検出値Ｒ１は０〜５Ｖの電圧値で表わされているので、０〜５Ｖの電圧値を例えば、「ｃｃ／ｍｉｎ」で表される流量値に変換する処理を行ってから、流量検出値Ｒ１をＲＡＭ１３に記憶する処理を行う。なお、制御手段１０に流量検出値Ｒ１として入力される０〜５Ｖの電圧値を、そのまま以下の処理で使用するようにしても良い。

（ステップＳ２０２）
次に、メイン制御プログラムＰｍはＣＰＵ１１に流量制御プログラムＰ５を実行させて、例えばＰＩＤ制御により流路の流量を流量設定値Ｒ０にするためのバルブ駆動信号Ｓ３に係る電圧値Ｖ１を求める演算処理を行う。続いて、この求めた電圧値Ｖ１をバルブ駆動回路３８に出力する処理を行う。

なお、ＰＩＤ制御により求めるバルブ駆動信号Ｓ３に係る電圧値Ｖ１は、流量設定値Ｒ０と流量検出値Ｒ１とを関連付けしたＰＩＤ制御を実施するための基準制御情報として予めＲＡＭ１３に記憶されている。そして、ＣＰＵ１１は流量制御プログラムＰ５を実行して、流量設定値Ｒ０とステップＳ２で入力した流量検出値Ｒ１との差異値Ｄ１（Ｄ１＝｜Ｒ０−Ｒ１｜）に基づいてＲＡＭ１３に記憶されているＰＩＤ制御の基準制御情報を参照して、ＰＩＤ制御による流量の制御をする。

（ステップＳ２０３）
ステップＳ１０１により、外部システム５から流量設定信号Ｓ０により指示された流量設定値Ｒ０（例えば、６０ｃｃ／ｍｉｎ）と、ステップＳ２０１で入力した流量検出値Ｒ１との差異値Ｄ１を算出し、この差異値Ｄ１が「０」か、あるいは予め設定した値α、例えば、「０．１ｃｃ／ｍｉｎ」以下であるか否かを判定する処理を行う。この判定処理により、差異値Ｄ１はα以下と判定された場合にはステップＳ２０４に進む。一方、差異値Ｄ１＞αと判定された場合には、ステップＳ２０１に戻る処理を行う。

このステップＳ２０３は、現時点において流路を流れている流体の流量が外部システム５から示された流量設定値Ｒ０に一致、又は流量設定値Ｒ０に対して、例えば「０．１（ｃｃ／ｍｉｎ）」以下の精度の流量に達しているか否かを判定するための処理であって、差異値Ｄ１がαを超えていると判定されるとタイマー割込み処理Ｓｉに戻る処理を行う。

なお、ステップＳ２０３の処理を行う理由は、次の通りである。例えば、流路を流れる流体の流量を「０」（０ｃｃ／ｍｉｎ）の状態から流量設定値Ｒ０である、例えば「６０ｃｃ／ｍｉｎ」になるように制御しても、流路を流れる流体の流量が直ちに「６０ｃｃ／ｍｉｎ」に達しないからである。

（ステップＳ２０４）
ＣＰＵ１１はバルブ駆動制御情報入力プログラムＰ４を実行して、バルブ駆動回路３８がアクチュエータ３４にバルブ駆動電圧信号Ｓ４として印加（出力）したバルブ駆動電圧値Ｖ１を、バルブ駆動電圧信号Ｓ５により読み込んでＲＡＭ１３に記憶する処理を行う。

（ステップＳ１０４の「圧力変化量は正常か？」について）
以下のステップＳ３０１〜ステップＳ３０４の処理は、チャンバー２へ供給されるプロセスガス等の流体の総量（供給量）を補正する処理を行う供給量補正プログラムＰ６の判定プログラムＰ６１の制御に基づいて実行される。

（ステップＳ３０１）
供給量補正プログラムＰ６を構成する判定プログラムＰ６１の制御によって、圧力検出手段４０が検出した流路の圧力検出値Ｐ１を表す圧力検出信号Ｓ２を入力して、入力した圧力検出値Ｐ１をＲＡＭ１３に記憶する処理を行う。制御手段１０に記憶される圧力検出値Ｐ１は０〜５Ｖの電圧値として入力されるが、判定プログラムＰ６１は、この入力した電圧値を例えば「ｋＰａ」で表される圧力値に変換する処理を行ってＲＡＭ１３に記憶する処理を行う。なお、制御手段１０に圧力検出値Ｐ１として入力される０〜５Ｖの電圧値を、そのまま以下の処理で使用するようにしても良い。

（ステップＳ３０２）
ＲＡＭ１３に記憶された現時点の圧力検出値Ｐ１から、圧力検出手段４０によって前回検出された圧力検出値Ｐ２を減算して圧力検出値変化量Ａを算出すると共に、ＲＡＭ１３に記憶する処理を行う。

（ステップＳ３０３）
ＲＡＭ１３に記憶されている圧力特性値情報Ｋを参照して、圧力検出信号Ｓ２が圧力検出手段４０より出力された時間に対応する圧力基準値Ｐｋからその１つ前の圧力基準値Ｐｋ−１を減算して、圧力基準値変化量Ｂを算出すると共に、ＲＡＭ１３に記憶する処理を行う。

（ステップＳ３０４）
圧力検出値変化量Ａと圧力基準値変化量Ｂとの差分である圧力変化量差分値Ｄ１を算出し、ＲＡＭ１３に記憶する処理を行う。次いで、圧力変化量差分値Ｄ１の絶対値Ｄ１’を算出し、予めＲＡＭ１３に記憶された圧力変化量差分値Ｄ１の許容値（許容範囲）を示す許容圧力変化量差分値Ｄａからこの絶対値Ｄ１’を減算して、判定値Ｘ（Ｄａ−Ｄ１’）を算出すると共に、ＲＡＭ１３に記憶する処理を行う。

（ステップＳ３０５）
判定値≧０の場合、ステップＳ１０８に進み、判定値＜０の場合、ステップＳ１０６に進む。

（ステップＳ１０７のＲ０補正／Ｒ０’制御について）
（ステップＳ４０１）
流量補正制御プログラムＰ６２が補正流量設定値Ｒ０’を算出し、ＲＡＭ１３の所定領域に記憶する処理を行う。外部システム５やホストコンピュータ等によって、ガス等をチャンバー２へ供給する時間ｔ３が流量制御装置に予め与えられている場合、補正期間Ｔ３の代わりに、補正期間Ｔ２から補正流量設定値Ｒ０’を算出しても良い。

（ステップＳ４０２）
補正流量設定値Ｒ０’及び現時点の流量検出値Ｒ１に基づいて、現時点の流体の流量がこの補正流量設定値Ｒ０’になるように、アクチュエータ３４を駆動させる補正電圧値Ｖ３を求め、当該補正電圧値Ｖ３を表すバルブ補正駆動信号Ｓ７をバルブ駆動回路３８に出力する。

（実施の形態２）
実施の形態１では、チャンバー２へガス等の流体が適正な流量で供給されていないことが判明した製品製造工程中に、その適正に供給されていない期間が経過した後に当該流量を補正制御しているのに対して、本実施の形態では、チャンバー２へガス等の流体が適正な流量で供給されていないことが判明した次の製品製造工程からチャンバー２へ供給する流量を補正制御する。実施の形態１と同一の符号・名称については説明を省略する。

例えば、判定プログラムＰ６１が最初に圧力変化量の異常を判定して、圧力変化量の異常な期間が終了すると、流量補正制御プログラムＰ６２が、流量設定値Ｒ０を補正して補正流量設定値Ｒ０’を算出する。補正流量設定値Ｒ０’の算出は、このチャンバー２へガス等の流体が適正な流量で供給されていないことが最初に判明した製品製造工程が終了してからでも良い。

そして、このチャンバー２へガス等の流体が適正な流量で供給されていないことが最初に判明した製品製造工程が終了した時点で、補正工程フラグプログラムＰ７２が、ＲＡＭ１３の所定領域に補正工程フラグを立てる。

ここで予め設定された補正期間として、例えば、最初に圧力変化量の異常が判明した製品製造工程において判定値算出部ｐｂによってＲＡＭ１３に記憶された判定値Ｘ≧０と再度判定された時間（ｔ２）から、同じくＲＡＭ１３に記憶された最初に判定値Ｘ＜０と判定された時間（ｔ１）を減じた補正期間Ｔ３が適用される。この補正期間Ｔ３は、流量補正制御プログラムＰ６２によって、ＲＡＭ１３に記憶される（図３（ｂ）参照）。
つまり、流量補正制御プログラムＰ６２は、補正期間Ｔ３（秒）を算出し、以下の式（３）を実行して補正流量設定値Ｒ０’を算出する。ガス等のチャンバー２への供給量の不足分に対応する補正値Ｒｈは式（３）の右辺の第２項（（６０／Ｔ３）・（ΔＰ／Ｐ０）・Ｖ）であり、補正流量設定値Ｒ０’は、流量設定値Ｒ０に補正値Ｒｈを加算してなる。

Ｒ０’＝Ｒ０＋（６０／Ｔ３）・（ΔＰ／Ｐ０）・Ｖ （ＳＣＣＭ）・・・（３）

ＲＡＭ１３に記憶された時間ｔ１と時間ｔ２とを用いることは、流量制御装置１にガス等をチャンバー２へ供給する時間ｔ３が与えられていない場合において、流量補正制御を実行する期間を設けることができる点で有効である。また、製品製造工程が開始される前から第２開閉弁に付着物が生成していると、チャンバー２へガス等を供給し始めてから直ぐに圧力変化量が上昇してチャンバー２へ適正にガス等を供給することができなくなることから、早い段階でチャンバー２へのガス供給量を補正することができるので、製品の品質の低下を抑えることができる。

ところで、実施の形態２では、製品製造工程が開始される前には流路にガス等が停留していないことが前提ではあるが、圧力検出値変化量Ａによってガス等のチャンバー２への供給が適正か否かを判定し、その判定結果を契機に流量補正制御を実行しているので、仮に第２開閉弁６Ｂより流量制御装置１側に圧力変化量上昇分のガス等が停滞していたとしても、目標以上の量のガス等がチャンバー２へ余分に供給されることはない。これは、第２開閉弁６Ｂより流量制御装置１側に圧力変化量上昇分のガス等が停滞している状態で、ガス等が流量設定値Ｒ０で供給されると、第２開閉弁６Ｂより流量制御装置１側で圧力変化量が変化せずに、流量設定値Ｒ０でガス等がチャンバー２へ供給されるからである。

また、実施の形態１で示したように、例えば、外部システム５やホストコンピュータ等によって、ガス等をチャンバー２へ供給する時間ｔ３が流量制御装置に予め与えられている場合も考えられる。この場合、例えば補正期間Ｔ３の代わりに、ガス等をチャンバー２へ供給する時間ｔ３から、最初に判定値Ｘ＜０と判定された時間ｔ１を減算した補正期間Ｔ４（ｔ３―ｔ１）を用いることができる（図３（ｂ）参照）。つまり、チャンバー２へのガス等の供給の補充が必要であると判断されてから、ガス等の供給が完了するまでの間にガス等の供給の不足量を補充する。この場合、補正期間Ｔ４をかけて不足分を補充するよりも長い時間をかけて補充するので、補充（設定流量値Ｒ０の補正）によるガス等の急激な圧力変化量の上昇を抑えることができる。

［流量制御の手順］
続いて、制御手段１０が上記したプログラムにより、流路を流れる流体の流量を制御する手順の一例を、図９に基づいて説明する。図９は、制御手段１０が外部システム５から流量設定信号Ｓ０により流量設定値Ｒ０を受信したときに、メイン制御プログラムＰｍが流路を流れる流体の流量を制御する手順を示すフローチャートである。

（ステップＳ５０１）（ステップＳ５０２）
メイン制御プログラムＰｍは、外部システム５から流量設定信号Ｓ０として流量設定値Ｒ０を受信すると、この受信した流量設定値Ｒ０をＲＡＭ１３に記憶し、この流量設定値Ｒ０が「０」であるか否かを判定する処理を行う。また、メイン制御プログラムＰｍは、流量設定信号Ｓ０を受信すると同時に、タイマー制御を開始する。この判定の結果、流量設定値Ｒ０が「０」と判定されると、ステップＳ５０８に進んで流路に流れる流量を「０」に制御する処理を行う。一方、流量設定値Ｒ０が「０」を超えていると判定されると、ステップＳ５０３の処理に進む。

（ステップＳ５０３）
ステップＳ５０２においてＲＡＭ１３に記憶した流量設定値Ｒ０に基づいて、流量制御装置１がガス等の流量制御を実行する。

なお、以下に説明するステップＳ５０４〜ステップＳ５１０の処理は、メイン制御プログラムＰｍにより、例えば、１０ｍｓ毎に作動するソフトウエア（タイマー）割込み処理Ｓｉにより実行されるように制御する。

（ステップＳ５０４）
ステップＳ５０４において、前回の工程で単位時間当たりの圧力変化量（圧力検出値の傾き）に異常があったか否かを判定する。つまり、ＲＡＭ１３に補正工程フラグが記憶されているか否かを判定する。

（ステップＳ５０８）（ステップＳ５１０）
ステップＳ５０４において、異常が無かったと判定されると、補正工程フラグ処理が行われ（ステップＳ５０８）、ステップＳ５０３と同様にＲＡＭ１３に記憶された流量設定値Ｒ０に基づいて、流量制御が行われる。
補正工程フラグ処理とは、圧力変化量が正常か異常かを判定し、圧力変化量に異常があると判定されたときに、異常があっとことを示す所定のフラグをＲＡＭ１３の所定の記憶領域に記憶し、このフラグに基づいて後述するステップＳ５１１後にＲＡＭ１３の所定領域に補正工程フラグを立てる。
一方、ステップＳ５０４において、異常があったと判断されると、ステップＳ５０５に進む。

（ステップＳ５０５）
現時点において補正期間フラグが記憶されているか否かを判定する。

（ステップＳ５０９）（ステップＳ５１０）
ステップＳ５０５において、補正期間フラグが記憶されていないと判定されると、補正期間フラグ処理（４）が行われ（ステップＳ５０９）、ステップＳ５０３と同様にＲＡＭ１３に記憶された流量設定値Ｒ０に基づいて、流量制御が行われる（ステップＳ５１０）。
補正期間フラグ処理（４）とは、圧力変化量が正常か異常かを判定し、圧力変化量に異常があると判定されたときに、ＲＡＭ１３の所定領域に補正期間フラグを立てる、すなわち補正期間フラグを記憶すると共に、補正期間を計測する。

（ステップＳ５０６）（ステップＳ５０７）
一方、ステップＳ５０５において、補正期間フラグが記憶されていると判定されると、補正期間フラグ処理（３）を行い（ステップＳ５０６）、ＲＡＭ１３に記憶されている流量設定値Ｒ０を補正して、補正流量設定値Ｒ０’を算出し、補正流量設定値Ｒ０’に基づいて流量を制御する（ステップＳ５０７）。
補正期間フラグ処理（３）とは、補正期間が経過したか否かを判定し、補正期間が経過したときに、ＲＡＭ１３に記憶された補正期間フラグを消去することをいう。

（ステップＳ５１１）
流路に流れる流量を「０」に制御する処理を行う。この流量を「０」に制御する処理は、例えばアクチュエータ３４に印加する電圧値を「０」にする処理を行うことにより行われる。

上記したステップＳ５０７あるいはステップＳ５１０の処理が終了、すなわち、上記したステップＳ５０３の処理がスタートして、例えば１０ｍｓが経過すると、タイマー割込み処理Ｓｉが作動して再びステップＳ５０３〜ステップＳ５１０の処理が実行されることになる。なお、このソフトウエア割込み処理Ｓｉは、外部システム５から次の流量設定信号Ｓ０に係る信号が送信されるまで繰り返されることになる。

本発明の流量制御装置の一実施形態についての概念を表す構成図である。 図１に示す制御手段について、そのハードウエアの一例を表す構成図である。 （ａ）は圧力基準値−時間テーブルの一例を表すグラフ、（ｂ）は圧力変化量が正常である場合と異常な場合の圧力値と時間との関係を表すグラフである。 図１に示す制御手段のプログラムの一例を表す構成図である。 本発明の流量制御装置が流量を制御するための第１の実施形態について、その処理手順の一例を表すフローチャートである。 図５のＳ１０３を詳細に表わすフローチャートである。 図５のＳ１０４を詳細に表わすフローチャートである。 図５のＳ１０７を詳細に表わすフローチャートである。 本発明の流量制御装置が流量を制御するための第２の実施形態について、その処理手順の一例を表すフローチャートである。

符号の説明

１……流量制御装置、２……チャンバー、３……ガス供給源、
４……ガス管、４Ａ……第１ガス管、４Ｂ……第２ガス管、５……外部システム、
６Ａ……第１開閉弁、６Ｂ……第２開閉弁、７……連結部材、８……拘束手段、
１０……制御手段、１１……ＣＰＵ、１２……ＲＯＭ（記憶手段）、１３……ＲＡＭ、１４……Ａ／Ｄ変換回路、１５……Ｄ／Ａ変換回路、
１６……通信用Ｉ／Ｆ回路、１７……バス、１８……増幅回路、１９……モニタ装置、
２０……流量検出手段、２１……バイパス管群、２１Ａ……バイパス管、
２２……センサ管、２３……センサ回路、
３０……弁機構、３１……流量制御弁、３２……ダイヤフラム、３３……弁口、
３４……アクチュエータ、３４ａ……圧電素子、３５……押し台、３５ａ……凹部、
３６……受け台、３６ａ……凹部、３７……伝達部材、３８……バルブ駆動回路、
３９……ケース、 ４０……圧力検出手段、１００……半導体製造装置、
Ｐｍ……メイン制御プログラム、Ｐ１……通信処理プログラム、
Ｐ２……流量検出信号入力プログラム、Ｐ４……バルブ駆動制御情報入力プログラム、Ｐ５……流量制御プログラム（弁機構制御手段）、Ｐ６……供給量補正プログラム（弁機構補正制御手段）、
Ｐ７……フラグ処理プログラム、Ｐ８……モニタリング処理プログラム、
Ｐ１１……外部システムとの通信プログラム、Ｐ１２……モニタ装置との通信プログラム、
Ｐ６１……判定プログラム（判定部）、Ｐ６２……流量補正制御プログラム（流量補正制御部）、Ｐ７１……補正期間フラグプログラム、Ｐ７２……補正工程フラグプログラム、
ｐａ……圧力変化量差分値算出部、ｐｂ……判定値算出部、
ｐｃ……流量補正値算出部、ｐｄ……補正流量設定値算出部、
ｐｅ……バルブ駆動補正制御部

Claims (4)

1. 流路を流れる流体の流量を調整する弁機構と、
   前記流路を流れる流体の流量を検出すると共に、検出された流量検出値を表す流量検出信号を出力する流量検出手段と、
   前記流量検出信号を受けて、この流量検出信号が表す流量検出値と、外部又は内部に設けられた記憶手段に記憶された、前記流路に流す流体の目標の流量設定値とに基づいて前記弁機構を制御する弁機構制御手段を備える制御手段とを有し、前記流路に設置される流量制御装置であって、
   前記流路の、前記弁機構より下流側に設置され、設置箇所において流れる流体の圧力値を検出すると共に、検出された圧力検出値を表す圧力検出信号を出力する圧力検出手段を有し、
   予め前記流路に前記流体が流され、前記弁機構制御手段が前記流量設定値と前記流量検出値とが一致するように前記弁機構を制御したときに、前記圧力検出手段が検出した圧力基準値の時間変化を示した、圧力基準値−時間テーブルが前記記憶手段に記憶され、
   前記制御手段は、
   前記圧力検出信号を受けて、この圧力検出信号が表す圧力検出値と、この圧力検出値の検出時に対応する、前記圧力基準値−時間テーブルの時間の前記圧力基準値に基づいて前記弁機構を制御する弁機構補正制御手段を備えることを特徴とする流量制御装置。
2. 前記弁機構補正制御手段は、
   前記圧力検出値と前記圧力検出値に対応する前記圧力基準値から、前記圧力検出値の正否を判定するための判定値を算出する判定部と、
   前記判定値が前記圧力検出値の異常を示すとき、前記流量設定値を補正し、その補正値である補正流量設定値を算出する流量補正制御部とを有し、
   この補正流量設定値と前記流量検出値とに基づいて前記弁機構を制御することを特徴とする請求項１に記載の流量制御装置。
3. 前記弁機構補正制御手段は、前記判定値が異常を示すときに、前記流量設定値を補正する期間を示す補正期間フラグを前記記憶手段に記憶させる補正期間フラグ手段を有し、
   前記流量補正制御部は、前記判定値が正常を示すとき、前記補正期間フラグに基づいて前記流量設定値を補正することを特徴とする請求項２に記載の流量制御装置。
4. 前記弁機構補正制御手段は、前記判定値が異常を示した工程が終了した以降に、前記流量設定値を補正する工程であることを示す補正工程フラグを前記記憶手段に記憶させる補正工程フラグ手段を有し、
   前記流量補正制御部は、前記補正期間フラグ及び前記補正工程フラグに基づいて前記流量設定値を補正することを特徴とする請求項３に記載の流量制御装置。

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