TWI731159B - 流量比率控制裝置、儲存流量比率控制裝置用程式的程式記錄媒體以及流量比率控制方法 - Google Patents

Abstract

提供一種流量比率控制裝置，包括：主流路；多個分支流路，從所述主流路的末端分支；多個流體控制裝置，設於各分支流路中，分別具備閥、及配置於所述閥的下游側的壓力式流量感測器；以及動作設定部，基於目標流量比率來設定使多個流體控制裝置中的任一個流體控制裝置，以流速控制模式進行動作，且使除此以外的流體控制裝置，以流量控制模式進行動作，所述流速控制模式是用於對較各閥為上游側的流體流速進行控制的模式，所述流量控制模式是基於所述目標流量來控制流量的模式。

Description

流量比率控制裝置、儲存流量比率控制裝置用 程式的程式記錄媒體以及流量比率控制方法

本發明是有關於一種流量比率控制裝置，其對在從主(main)流路分支的多個分支流路中流動的流體的流量比率進行控制，以使其成為目標流量比率。

在半導體製造製程(process)中，為了使腔室(chamber)內的氣體濃度均勻化，使用流量比率控制裝置(比率控制器(ratio controller))來從腔室的多個部位以規定的流量比率來導入氣體。

所述流量比率控制裝置具備：主流路，供包含多個成分的混合氣體流動；多個分支流路，從所述主流路的末端分支，且連接於腔室；以及質量流量控制器(mass flow controller)，分別設於各分支流路中(參照專利文獻1)。多個質量流量控制器中的一個質量流量控制器進行壓力控制，以達到預定的目標壓力，其他的質量流量控制器進行流量控制，以達到根據目標流量比率和在各分支流路中流動的氣體流量總和算出的各別目標流量。如此，各分支流路的質量流量控制器進行動作，藉此實現目標流量比率。

此外，近年的半導體製造製程中，不僅要求可準確地控制氣體的流量比率，而且亦要求縮短直至可達成該流量比率為止 所耗費的時間，且要求可使該時間始終為固定。

[現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特表2008-538656號公報

本發明是有鑒於如上所述的問題 而完成，其目的在於提供一種不僅可達成目標流量比率，而且可對直至達成該目標流量比率為止所耗費的時間進行控制的流量比率控制裝置、流量比率控制裝置用程式以及流量比率控制方法。

即，本發明的流量比率控制裝置的特徵在於包括：主流路；多個分支流路，從所述主流路的末端分支；多個流體控制裝置，設於各分支流路中，分別具備閥、及配置於所述閥的下游側的壓力式流量感測器；目標受理部，受理在各分支流路中流動的流體流量的分配比率的目標流量比率；目標流量計算部，基於由各流量感測器所測定的在各分支流路中流動的流體的測定流量的總和、及所述目標流量比率，算出對各分支流路的目標流量；以及動作設定部，基於所述目標流量比率來設定使多個流體控制裝置中的任一個流體控制裝置，以流速控制模式進行動作，且使以流速控制模式進行動作的一個流體控制裝置以外的流體控制裝置，以流量控制模式進行動作，所述流速控制模式是用於對較各閥為上游側的流體流速進行控制的模式，所述流量控制模式是基 於所述目標流量來控制流量的模式。

若為此種結構，則可各別地進行控制，以藉由設於分支流路中的一個流體控制裝置來控制流體的流速，且藉由剩餘的流體控制裝置來使在各分支流路中流動的流體流量實現目標流量比率。

而且，由於各流體控制裝置具備壓力式流量感測器，因此在流量感測器中無流路分支，因而流體容易較層流元件而滯留於上游側，可縮短直至達到實現目標流量或流速所需的壓力為止的時間。

而且，在對包含多個成分的氣體的流量比率進行控制的情況下，亦可使氣體以必要充分的時間在主流路中流動而實現氣體的混合，以使在各分支流路中流動的氣體成分一致。

若要使直至實現所期望的流速為止的時間儘可能短，只要所述動作設定部構成為：基於所述目標流量比率來使設於流量比最大的分支流路中的流體控制裝置以所述流速控制模式進行動作即可。若為此種結構，則流量最多的分支流路的流體控制裝置對流速進行控制，因此對流速造成影響的流體量最大，可縮短直至實現目標流速為止所耗費的時間。

若要可測定流體的流速，並基於流速自身來實現流速控制，只要如下即可，即，更包括：主壓力感測器，較各閥設於上游側；以及流速計算部，基於由所述主壓力感測器所測定的流體壓力、由流量感測器所測定的在各分支流路中流動的流體的測定 流量的總和、及主流路的剖面積，來算出流體的流速。

例如，若要可藉由被設定為流速控制模式的流體控制裝置，一邊由用戶手動地對所期望的流速進行試行錯誤，一邊適當地進行流速控制，只要如下即可，即，將所述流速計算部構成為將所算出的流速輸出至外部，使被設定為所述流速控制模式的流體控制裝置受理目標開度而對所述閥進行控制，以達到所述目標開度，使被設定為所述流量控制模式的流體控制裝置對所述閥進行控制，以使所述目標流量與由流量感測器所測定的測定流量的偏差變小。若為此種結構，則可將從所述流速計算部輸出至外部的流速作為值或時距圖而顯示於顯示器(display)等顯示裝置上，用戶可一邊確認當前的流速，一邊將以流速控制模式進行動作的流體控制裝置的閥的開度調節為適當的值以達到目標流速。

若要可降低各閥的開度相對於施加電壓的遲滯(hysteresis)的影響，以實現高速、高精度的流速控制或流量控制，只要控制各閥具備對閥體相對於閥座的位置進行測定的位置感測器即可。

學習過去的控制實績，當存在已設定有目標流量比率時，若要使各閥立即再現相同的狀態，以使流速與流量比率在短時間成為所期望的狀態，則只要如下即可，即，更包括：設定儲存部，當在各分支流路中流動的流體的流量比率穩定為所述目標流量比率時，儲存所述目標流量比率及穩定狀態開度資料，所述穩定狀態開度資料是穩定為所述目標流量比率的狀態下的各閥的 位置感測器的輸出所關聯的資料；以及前饋控制部，當包含與所述目標受理部所受理的目標流量比率相同的目標流量比率的穩定狀態開度資料存在時，在流量比率控制開始時控制各閥的開度，使各閥的開度成為所述穩定狀態開度資料的各閥的位置感測器的輸出。

若要進一步縮短直至流體的流速達到所期望的值為止所耗費的時間，只要從所述主流路直至各分支流路的各閥為止的流路的流導構成為大致固定即可。若為此種結構，則可消除對壓力上升所需的流體流入造成妨礙的流體阻力，降低直至流速達到所期望的值為止所耗費的時間。

作為本發明的流量比率控制裝置的另一表現，列舉如下所述者。即，本發明的流量比率控制裝置的特徵在於包括：主流路；第1分支流路，從所述主流路的末端分支；第2分支流路，從所述主流路的末端分支；第1流體控制裝置，設於所述第1分支流路中，具備第1閥、及配置於第1閥下游側的壓力式的第1流量感測器；第2流體控制裝置，設於所述第2分支流路中，具備第2閥、及配置於第2閥下游側的壓力式的第2流量感測器；目標受理部，受理在所述第1分支流路及所述第2分支流路中流動的流體流量的分配比率的目標流量比率；目標流量計算部，基於由所述第1流量感測器、所述第2流量感測器所測定的流體的測定流量及所述目標流量比率，算出對所述第1分支流路與所述第2分支流路的目標流量；以及動作設定部，基於所述目標流量 比率來設定所述第1流體控制裝置、所述第2流體控制裝置的控制模式，所述動作設定部使所述第1流體控制裝置、所述第2流體控制裝置，以流速控制模式或流量控制模式進行動作，所述流速控制模式是用於對較第1閥或較第2閥為上游側的流體流速進行控制的模式，所述流量控制模式是基於所述目標流量來控制流量的模式。

若要使現有的流量比率控制裝置實現與本發明同樣的動作，則只要安裝(install)至儲存流量比率控制裝置用程式的程式記錄媒體中即可，該儲存流量比率控制裝置用程式記錄媒體的特徵在於，所述流量比率控制裝置包括：主流路；多個分支流路，從所述主流路的末端分支；以及多個流體控制裝置，設於各分支流路中，分別具備閥、及配置於所述閥的下游側的壓力式流量感測器，所述流量比率控制裝置用程式使電腦發揮作為下述部分的功能：目標受理部，受理在各分支流路中流動的流體流量的分配比率的目標流量比率；目標流量計算部，基於由各流量感測器所測定的在各分支流路中流動的流體的測定流量的總和、及所述目標流量比率，算出對各分支流路的目標流量；以及動作設定部，基於所述目標流量比率來設定使多個流體控制裝置中的任一個流體控制裝置，以流速控制模式進行動作，且使以流速控制模式進行動作的一個流體控制裝置以外的流體控制裝置，以流量控制模式進行動作，所述流速控制模式是用於對較各所述閥為上游側的流體流速進行控制的模式，所述流量控制模式是基於所述目標流 量來控制流量的模式。

流量比率控制裝置用程式既可採用電子配送，亦可儲存於光碟(Compact Disc，CD)、數位多功能光碟(Digital Versatile Disc，DVD)、快閃記憶體(flash memory)等記錄媒體中而以流量比率控制裝置用程式記錄媒體的形式來使用。

本發明的流量比率控制方法使用流量比率控制裝置，所述流量比率控制裝置包括：主流路；多個分支流路，從所述主流路的末端分支；以及多個流體控制裝置，設於各分支流路中，分別具備閥、及配置於所述閥的下游側的壓力式流量感測器，所述流量比率控制方法的特徵在於包括下述步驟：受理在各分支流路中流動的流體流量的分配比率的目標流量比率；基於由各流量感測器所測定的在各分支流路中流動的流體的測定流量的總和、及所述目標流量比率，算出對各分支流路的目標流量；以及基於所述目標流量比率來設定使多個流體控制裝置中的任一個流體控制裝置，以流速控制模式進行動作，且使以流速控制模式進行動作的一個流體控制裝置以外的流體控制裝置，以流量控制模式進行動作，所述流速控制模是用於對較各所述閥為上游側的流體流速進行控制的模式，所述流量控制模式是基於所述目標流量來控制流量的模式。

如此，根據本發明的流量比率控制裝置，亦對各閥上游側的流體流速進行控制，在此基礎上，亦可控制在各分支流路中 流動的流體的流量比率。因此，可縮短直至達到所期望的流速為止所耗費的時間，且若條件相同，則亦可使該耗費時間在每次為大致相同的長度。

2:塊體

21:內部流路

3:閥

4:流量感測器

5:閥控制部

7:顯示器

10:質量流量控制器(流體控制裝置)

31:閥座

32:閥體

33:壓電致動器

34:位置感測器

41:上游側壓力感測器

42:下游側壓力感測器

43:層流元件

44:流量輸出電路

61:目標受理部

62:目標流量計算部

63:動作設定部

64:流量計算部

65:學習控制部

66:設定儲存部

67:前饋控制部

68:流速控制部

100:流量比率控制裝置

BL:分支流路

COM:主控制器

FVS:流速感測器

GS:氣體源

ML:主流路

MP:主壓力感測器

圖1是表示本發明的一實施形態的流量比率控制裝置的示意圖。

圖2是表示本發明的一實施形態中的流量控制模式的質量流量控制器的示意圖。

圖3是表示本發明的一實施形態中的流速控制模式的質量流量控制器的示意圖。

圖4是表示本發明的一實施形態的流量比率控制裝置的功能方塊圖。

圖5是本發明的另一實施形態的流量比率控制裝置的功能方塊圖。

圖6是本發明的又一實施形態的流量比率控制裝置的功能方塊圖。

一邊參照各圖，一邊說明本發明的一實施形態的流量比率控制裝置100。圖1所示的流量比率控制裝置100是被用於：在半導體製造製程中，在收容有晶圓(wafer)的真空腔室內，將包含用於成膜的各種成分的混合氣體從設於腔室的多個導入口分別 以預定的流量比率予以導入。

所述流量比率控制裝置100具備：主流路ML，上游側連接於氣體源(gas source)GS；主壓力感測器MP，設於所述主流路ML中；分支流路BL，從所述主流路ML分支為多個；作為流體控制裝置的多個質量流量控制器10，設於各分支流路BL中；以及主(master)控制器COM，統括各質量流量控制器10的控制。並且，所述流量比率控制裝置100是構成為，不僅可控制在各分支流路BL中流動的混合氣體的流量比率達到目標流量比率，而且可控制所述主壓力感測器MP所處部位的混合氣體的流速達到所期望的值。而且，所述主控制器COM基於從用戶受理的在各分支流路BL中流動的混合氣體的目標流量比率，對各質量流量控制器10輸入指令，使其中的一個質量流量控制器10執行用於進行流速控制的流速控制模式，而對其他質量流量控制器10輸入根據目標流量比率所算出的各別目標流量，以使其執行流量控制模式。

對各部分進行詳述。

所述氣體源GS貯藏著混合有多個成分的狀態的混合氣體，向所述主流路ML供給混合氣體。

所述主流路ML是一根中空的配管，在配管內不存在會造成流路阻力的層流元件43等構件。即，從所述氣體源GS直至所述各分支流路BL上所設的各質量流量控制器10為止的流路是設為中空，內部不存在其他造成流體阻力的構件，作為配管的流導為大致固定。

所述主壓力感測器MP是對在所述主流路ML中流動的混合氣體的壓力進行測定。基於由該主壓力感測器MP所測定的壓力，對設有主壓力感測器MP的部位的混合氣體的流速進行監控(monitoring)。

各分支流路BL是從所述主流路ML的一個末端分別分支，上游側連接於所述主流路ML。而且，各分支流路BL的下游側在腔室中連接於不同部位。另外，本實施形態中，設有四條分支流路BL，但只要設有兩條以上的分支流路BL即可。以下的說明中，在有必要的情況下，從圖1中的上側起依序稱作第1~第4分支流路BL。

各質量流量控制器10是構成為可對單獨通過的流體流量進行控制的相同流體機器。即，各質量流量控制器10如圖1至圖3所示，具備：塊體(block)2，形成有內部流路21；閥3，相對於所述內部流路21而設；壓力式流量感測器4，相對於所述內部流路21而較所述閥3設於下游側；以及控制板(board)，負責所述閥3等的控制。即，質量流量控制器10是將該些要素封裝(package)化而成，可執行基於單獨設定的目標流量與由所述流量感測器4所測定的測定流量的偏差的、流量反饋(feedback)控制。

對質量流量控制器10的各部的詳細進行說明。另外，與第1~第4分支流量對應地，將設於各分支流路BL中的質量流量控制器10分別稱為第1~第4質量流量控制器10。而且，對於 構成各質量流量控制器10的各構成要素，有時亦以同樣的命名規則來稱呼。

所述閥3具備閥座31、相對於閥座31而接觸/分離的閥體32、使閥體32移動的例如壓電致動器(piezo actuator)33、以及對閥體32相對於閥座31的位置即開度進行檢測的位置感測器。所述壓電致動器33若為單個，則相對於所施加的電壓的方向，位移具有遲滯，但藉由反饋由所述位置感測器所測定的閥體32的位置來控制施加電壓，可實質上忽略該遲滯。所述位置感測器例如是渦流式的非接觸型位移感測器。所述位移感測器具備探針(probe)、及與所述探針相向的測定對象面，所述探針或所述測定對象面中的任一者與所述閥體32大致同步地移動實質上相同的量，而另一者固定於規定位置。

所述流量感測器4具備上游側壓力感測器41、層流元件43、下游側壓力感測器42以及流量輸出電路44，所述流量輸出電路44基於由上游側壓力感測器41、下游側壓力感測器42所測定的各測定壓力來輸出流量。藉由層流元件43而在其前後產生差壓，因此所述流量輸出電路44構成為，根據由所述上游側壓力感測器41與所述下游側壓力感測器42所測定的差壓，來算出在設有所述流量感測器4的分支流路BL中流動的流體流量並予以輸出。如圖1所示，壓力式流量感測器4並非構成為如熱式的流量感測器4般使一部分流體旁通(bypass)，而是使所有流體通過層流元件43而通過至具有下游側壓力感測器42的下游側。

所述控制板是具備中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)、記憶體(memory)、A/D‧D/A轉換器(converter)、輸入/輸出部件等的所謂電腦(computer)，執行保存於記憶體中的程式，藉由各種機器協同作業而至少發揮作為閥控制部5的功能。

所述閥控制部5負責閥3的控制，本實施形態中構成為，根據來自前述主控制器COM的指令，來執行流量控制模式或流速控制模式這至少兩種控制模式中的任一種。本實施形態中，目標流量比率最大的分支流路BL即主管線(line)以外的分支流路BL即從(slave)管線中所設的質量流量控制器10的閥控制部5是以流量控制模式進行動作。更具體而言，主管線以外的從管線中所設的質量流量控制器10的閥控制部5是基於如圖2所示般各別地設定的目標流量、及由所述流量感測器4所測定的在分支流路BL中流動的混合氣體的測定流量的偏差，來進行流量反饋控制，以使該偏差變小。更具體而言，所述閥控制部5基於目標流量與測定流量的偏差來算出目標開度，並控制對閥3的施加電壓，以使所述位置感測器34所呈現的開度達到目標開度。換言之，主管線中所設的質量流量控制器10的閥控制部5不以流量控制模式來動作，多個從管線中所設的質量流量控制器10的閥控制部5分別各別地以流量控制模式進行動作。並且，若注視於從管線中所設的各別的質量流量控制器10，則各質量流量控制器10的控制系統各別地形成測定流量的反饋環(loop)。

另一方面，主管線中所設的質量流量控制器10的閥控 制部5以圖3所示的流速控制模式進行動作。即，若注視於主管線中所設的質量流量控制器10，則其閥控制部5並未為了閥的控制而進行由流量感測器4所測定的測定流量的反饋，而是進行基於所述位置感測器34的輸出的控制，以達到作為外部輸入而輸入的目標開度。換言之，在流速控制模式下，質量流量控制器10內的用於閥控制的測定流量的反饋環斷開，僅形成位置感測器34的測定開度的反饋環。

所述主控制器COM是具備CPU、記憶體、A/D‧D/A轉換器、輸入/輸出部件、顯示器7等的所謂電腦，執行保存於記憶體的規定區域中的流量比率控制裝置100用程式，藉由與各種機器協同作業，從而如圖4的功能方塊圖所示般至少發揮作為目標受理部61、目標流量計算部62、動作設定部63、流速計算部64、學習控制部65的功能。

對各部分進行說明。

所述目標受理部61是經由前述的輸入/輸出部件來受理在各分支流路BL中流動的流體流量的分配比率即目標流量比率。目標流量比率例如是每個分支流路BL的流量比的值。

所述目標流量計算部62構成為，與各質量流量控制器10進行通信，逐次獲取與流量相關的資訊。更具體而言，所述目標流量計算部62基於由各質量流量控制器10的各流量感測器4所測定的在各分支流路BL中流動的流體的測定流量的總和、及所述目標流量比率，分別算出對各分支流路BL的目標流量。此處， 在各分支流路BL中流動的混合氣體的測定流量的總和亦是在所述主流路ML中流動的混合氣體的流量。以下的說明中，對於各分支流量，亦將混合氣體的測定流量的總和稱作總(total)流量。所述目標流量計算部62針對各分支流路BL，根據目標流量比率，分別算出相對於總流量應占的流量來作為目標流量。

所述動作設定部63是設定為，僅使各質量流量控制器10中的一個以流速控制模式進行動作，而使其他剩餘的質量流量控制器10以流量控制模式進行動作。對於哪個質量流量控制器10以流速控制模式進行動作，是基於所受理的目標流量比率來決定。本實施形態中，從所述動作設定部63對適合指令的質量流量控制器10輸出指令，以使在實現目標流量比率時所流動的混合氣體的流量為最大的分支流路BL上所設的質量流量控制器10以流速控制模式進行動作。此處，目標流量比率有可能存在依第1~第4分支流路BL的順序而變小的情況、或在第2分支流路BL中流動的流量所占的比例為最大的情況等各種情況。因此，根據目標流量比率，以流速控制模式進行動作的質量流量控制器10可能為第1~第4質量流量控制器10中的任一個。本實施形態的動作設定部63使所流動的流量為最大的分支流路BL中所設的質量流量控制器10以流速控制模式進行動作，以使從所述主流路ML直至各質量流量控制器10的閥3為止的流路中的每單位時間的混合氣體的流入量最大幅度地變化。因此，可使在主流路ML中流動的混合氣體的流速在短時間變化至例如音速為止。

而且，所述動作設定部63對於以流速控制模式進行動作的質量流量控制器10以外的質量流量控制器10，輸出以前述的流量控制模式進行動作的指令、與由所述目標流量計算部62所算出的與各分支流路BL對應的目標流量。例如，在輸出有指令以使第1質量流量控制器10以流速控制模式進行動作的情況下，則對第2~第4質量流量控制器10分別輸出指令與對應的目標流量，以使其以流量控制模式進行動作。

所述流速計算部64基於由所述主壓力感測器MP所測定的測定壓力，算出設有該主壓力感測器MP之處的混合氣體的流速。具體而言，所述流速計算部64將所述主流路ML處的混合氣體的質量流量除以測定壓力和主流路ML的配管的橫剖面積，算出流速。另外，由各質量流量控制器10的流量感測器4所測定的測定流量的總和被用作在所述主流路ML中流動的混合氣體的質量流量。

所述流速計算部64構成為，將逐次算出的流速輸出至外部，將表示流速的信號輸出外部至所述主控制器COM的顯示器7，以顯示當前的流速。另外，所述流速計算部64例如亦可輸出與流速相應的類比(analog)電信號，以可輸入至資料記錄器(data logger)等。用戶看到所述顯示器7所顯示的混合氣體的流速，判斷相對於目標流速為大抑或是小，以對設定為流速控制模式的質量流量控制器10的閥3的目標開度進行變更。具體而言，用戶在經由所述主控制器COM所具備的輸入/輸出部件，在相對於目標 流速而顯示器7所顯示的混合氣體的流速小的情況下，變更設定值以增大目標開度。而且，相反地，在相對於目標流速而顯示器7所顯示的混合氣體的流速大的情況下，變更設定值以減小目標開度。另外，混合氣體的流速相對於目標開度變更量的變化量會受到氣體種類或氣體源GS的供給壓力等各種參數的影響而並非固定，因此用戶只要逐次少量地變更目標開度來進行流速調整即可。而且，對於由用戶對所述主控制器COM輸入的目標開度，即使用戶未指定是對哪個質量流量控制器10進行設定，亦可自動地傳遞至以流速控制模式進行動作的質量流量控制器10。如此，以流速控制模式進行動作的質量流量控制器10的閥3的開度受到變更，從所述主流路ML直至各分支流路BL的閥3為止的流路的流導受到調整，作為結果，其流速受到控制。

所述學習控制部65在某目標流量比率與目標流速的組合初次達成的情況下，根據各位置感測器34的輸出來獲取此時刻的各質量流量控制器10中的閥3的開度並予以儲存。並且，所述學習控制部65在由所述目標受理部61受理相同目標流量比率的情況下，對各質量流量控制器10的閥3的開度進行前饋控制，以使與該目標流量比率對應的各閥3的開度成為初始值。

更具體而言，所述學習控制部65包含設定儲存部66與前饋控制部67。

所述設定儲存部66在各分支流路BL中流動的流體流量的比率穩定為所述目標流量比率的情況下，儲存所述目標流量比 率、及穩定為該目標流量比率的狀態下的各閥3的位置感測器34的輸出所關聯的穩定狀態開度資料。對於是否穩定為目標流速、目標流量比率，可藉由穩定狀態經過了規定時間以上、或者在用戶判斷為已達到穩定狀態的情況下對主控制器COM進行輸入而觸發(trigger)。

所述前饋控制部67構成為，當包含與所述目標受理部61所受理的目標流量比率相同的目標流量比率的穩定狀態開度資料存在的情況下，在流量比率控制開始時控制各閥3的開度，使各閥3的開度達到該穩定狀態開度資料中所示的各閥3的位置感測器34的輸出。藉由該前饋控制部67的控制是與各質量流量控制器10開始流量控制或流速控制同時、或者在該些控制之前執行。

根據如此般構成的流量比率控制裝置100，藉由各質量流量控制器10中的所流動的流量最大的分支流路BL中所設的質量流量控制器10來控制混合氣體的流速，在實現了該流速控制的狀態下，可藉由其他質量流量控制器10的流量控制來實現目標流量比率。因此，可使與流速控制相關的混合氣體的量在短時間流入，可較以往縮短直至流速達到例如音速為止的時間。而且，由於可縮短直至流速達到音速為止的時間，因此即使在半導體製造的配方有所變更而目標流量比率受到變更的情況下，亦可立即以所期望的流量比率來從各分支流路BL而從腔室的多個導入口導入混合氣體。因此，與以往相比，可縮短直至可實現腔室內的混合氣體的濃度均勻性為止的無用時間，可降低配方變更時的控制 延遲或控制不良。

而且，各質量流量控制器10的閥3具備位置感測器34，因此可抑制因動作方向造成的遲滯，並且藉由所述學習控制部65基於前次實績的前饋控制，可即時地變更為穩定時的開度。因此，亦可縮短流量比率控制開始時的上升時間，可即時地達成目標流量比率與目標流速這兩者。

進而，本實施形態構成為用戶可一邊觀察顯示器7所顯示的測定流速，一邊變更以流速控制模式進行動作的質量流量控制器10的閥3的開度，因此即使在開度與流速的關係不明的情況或線性差的情況下，亦可選擇適當的開度。

除此以外，在從所述氣體源GS直至各分支流路BL的閥3為止的流路中，無減小流導的流體阻力元件，亦有助於在短時間實現高流速。

此外，本實施形態的流量控制裝置對於混合氣體的流速，亦可固定地確保為所期望的值，因此亦可設為較通常慢的流速，以使從氣體源GS供給的混合氣體的各成分充分混合。因此，不僅可實現高速化，而且對於混合氣體的品質，亦可較以往進一步提高。

對其他實施形態進行說明。

如圖5的功能方塊圖所示，主控制器COM亦可具備流速控制部68，該流速控制部68基於由流速計算部64所算出的流速與目標流速來控制質量流量控制器10中的一個閥3的開度，以 控制流速。若為此種結構，則即使用戶等人不介入流量比率控制裝置100，亦可自動地實現理想的流速與流量比率。

而且，亦可取代主壓力感測器而配置流速感測器，以可無運算處理地直接測定流速。更具體而言，如圖6的功能方塊圖所示，亦可實測從氣體源GS直至各質量流量控制器10的閥3為止的流路中的流體的流速自身，以控制主管線中所配置的質量流量控制器10的閥3的開度。換言之，亦可取代如圖1、圖4、圖5所示的各實施形態般設置主壓力感測器MP，而設置例如超音波式或熱線式的流速感測器FVS，用戶觀察該流速感測器FVS的測定流量，且用戶對主管線中所設的質量流量控制器10的閥3的開度進行適當調整，以使達到目標流速。而且，亦可如圖6所示般，將流速感測器FVS的輸出反饋給流速控制部68，來控制主管線中所設的質量流量控制器10的閥3的開度達到目標流速。對於流速感測器FVS，若為所述者以外，則可採用基於法拉第(Faraday)的電磁定律的電磁式的流速感測器、使用皮托管(Pitot tube)的流速感測器等各種流速感測器。而且，亦可取代主壓力感測器MP而設置流量感測器，基於所測定的測定流量與例如柏努利定理(Bernoulli's theorem)來換算為流速。

所述實施形態中，流體控制裝置為質量流量控制器，但亦可將其他流體控制裝置設於各分支流路中。例如亦可將並未如質量流量控制器般經封裝化的一整套閥、流量感測器作為流體控制裝置來處理。而且，流量比率受控制的流體並不限於混合氣體， 亦可為單一種類的氣體，還可為液體。

所述實施形態構成為基於目標流量比率，對所流動的流體流量為最多的分支流路中所設的流體控制裝置的閥的開度、流路的流導、甚而流速進行控制，但例如亦可將所流動的流體流量為各分支流路中的第2、或者第3者作為主管線，將除此以外的分支流路作為從管線，利用主管線中所設的流體控制裝置來進行流導或流速的控制。進而，流體控制裝置並不限於壓力式的質量流量控制器，例如亦可使用具備熱式的流量感測器的熱式的質量流量控制器。

對於前述的各實施形態中所說明的目標受理部、目標流量計算部、動作設定部等藉由電腦來實現其功能的各部分，除了藉由主控制器來實現該機能以外，例如亦可利用具有腔室的化學氣相沈積(Chemical Vapor Deposition，CVD)裝置等的控制器的計算資源來實現，還可藉由另行設置的電腦來實現其功能。

亦可在各分支流路中所設的各控制閥的上游側分別設置空壓閥。若為此種結構，則可在各分支流路中進一步提高閥座洩漏(seat leak)性能。

亦可更具備基準流量計算部，該基準流量計算部是將從氣體源直至各分支流路中所設的控制閥或空壓閥為止的配管中的容積作為基準容積，根據由主流路中所設的主壓力感測器所測定的壓力值的變化量，來算出從該基準容積流入或者流出的流體的流量。

此處，基準容積是主流路的容積、與在各分支流路中較設有控制閥或空壓閥之處為上游側的容積之和。而且，對於向基準容積中流入的流體流量或從基準容積流出的流體流量，若基準容積為已知，則可根據氣體的狀態方程式與基準容積中的壓力的時間變化量來算出。

例如亦可更具備：檢定部，在將各控制閥或空壓閥全閉的狀態下，將規定量的流體充入基準容積內直至達到規定壓力為止，隨後，將具有成為檢定對象的質量流量控制器的分支流路的控制閥或空壓閥開放，並且對該質量流量控制器輸入規定的設定流量以使其進行動作，在此狀態下，對所述基準流量計算部所算出的從基準容積流出的流量與由質量流量控制器所測定的測定流量進行比較，以檢定有無誤差或故障等。

藉由如此般構成基準流量計算部及檢定部，僅使用流量比率控制裝置所具備的壓力感測器或流量感測器便可實施自我診斷。

除此以外，只要不違反本發明的主旨，則可進行各種實施形態的變形或組合。

10:質量流量控制器(流體控制裝置)

100:流量比率控制裝置

BL:分支流路

COM:主控制器

GS:體源

ML:主流路

MP:主壓力感測器

Claims (10)

1. 一種流量比率控制裝置，其特徵在於包括：主流路；多個分支流路，從所述主流路的末端分支；多個流體控制裝置，設於各所述分支流路中，分別具備閥、及配置於所述閥的下游側的壓力式流量感測器；目標受理部，受理在各所述分支流路中流動的流體流量的分配比率的目標流量比率；目標流量計算部，基於由各所述流量感測器所測定的在各所述分支流路中流動的流體的測定流量的總和、及所述目標流量比率，算出對各所述分支流路的目標流量；以及動作設定部，基於所述目標流量比率來設定使多個流體控制裝置中的任一個流體控制裝置，以流速控制模式進行動作，且使以流速控制模式進行動作的所述一個流體控制裝置以外的流體控制裝置，以流量控制模式進行動作，所述流速控制模式是對較各所述閥為上游側的流體流速進行控制的模式，所述流量控制模式是基於所述目標流量來控制流量的模式，以所述流速控制模式進行動作的所述流體控制裝置的所述閥構成為，基於算出的流速或測定的流速作為較各所述閥為上游側的流體流速來進行控制。
2. 如申請專利範圍第1項所述的流量比率控制裝置，其中所述動作設定部構成為基於所述目標流量比率來使設於流量 比最大的分支流路中的流體控制裝置以所述流速控制模式進行動作。
3. 如申請專利範圍第1項所述的流量比率控制裝置，更包括：主壓力感測器，較各所述閥設於上游側；以及流速計算部，基於由所述主壓力感測器所測定的流體壓力、由所述流量感測器所測定的在各所述分支流路中流動的流體的測定流量的總和、及所述主流路的剖面積，來算出流體的流速。
4. 如申請專利範圍第3項所述的流量比率控制裝置，其中所述流速計算部構成為將所算出的流速輸出至外部，被設定為所述流速控制模式的流體控制裝置受理目標開度而對所述閥進行控制，以達到所述目標開度，被設定為所述流量控制模式的流體控制裝置對所述閥進行控制，以使所述目標流量與由所述流量感測器所測定的測定流量的偏差變小。
5. 如申請專利範圍第1項所述的流量比率控制裝置，其中各所述閥具備對閥體相對於閥座的位置進行測定的位置感測器。
6. 如申請專利範圍第5項所述的流量比率控制裝置，更包括：設定儲存部，當在各所述分支流路中流動的流體的流量比率穩定為所述目標流量比率時，儲存所述目標流量比率及穩定狀態 開度資料，所述穩定狀態開度資料是穩定為所述目標流量比率的狀態下的各所述閥的所述位置感測器的輸出所關聯的資料；以及前饋控制部，當包含與所述目標受理部所受理的目標流量比率相同的目標流量比率的穩定狀態開度資料存在時，在流量比率控制開始時控制各所述閥的開度，使各所述閥的開度成為所述穩定狀態開度資料的各所述閥的所述位置感測器的輸出。
7. 如申請專利範圍第1項所述的流量比率控制裝置，其中從所述主流路直至各所述分支流路的各所述閥為止的流路的流導構成為大致固定。
8. 一種流量比率控制裝置，其特徵在於包括：主流路；第1分支流路，從所述主流路的末端分支；第2分支流路，從所述主流路的末端分支；第1流體控制裝置，設於所述第1分支流路中，具備第1閥、及配置於所述第1閥的下游側的壓力式的第1流量感測器；第2流體控制裝置，設於所述第2分支流路中，具備第2閥、及配置於所述第2閥的下游側的壓力式的第2流量感測器；目標受理部，受理在所述第1分支流路及所述第2分支流路中流動的流體流量的分配比率的目標流量比率；目標流量計算部，基於由所述第1流量感測器、所述第2流量感測器所測定的流體的測定流量及所述目標流量比率，算出對所述第1分支流路與所述第2分支流路的目標流量；以及 動作設定部，基於所述目標流量比率來設定所述第1流體控制裝置、所述第2流體控制裝置的控制模式，所述動作設定部使所述第1流體控制裝置、所述第2流體控制裝置，以流速控制模式或流量控制模式進行動作，所述流速控制模式是用於對較所述第1閥或較所述第2閥為上游側的流體流速進行控制的模式，所述流量控制模式是基於所述目標流量來控制流量的模式，以所述流速控制模式進行動作的所述第1流體控制裝置的所述第1閥構成或以所述流速控制模式進行動作的所述第2流體控制裝置的所述第2閥構成為，基於算出的流速或測定的流速作為較各所述閥為上游側的流體流速來進行控制。
9. 一種儲存流量比率控制裝置用程式的程式記錄媒體，其特徵在於，所述流量比率控制裝置包括：主流路；多個分支流路，從所述主流路的末端分支；以及多個流體控制裝置，設於各所述分支流路中，分別具備閥、及配置於所述閥的下游側的壓力式流量感測器，所述流量比率控制裝置用程式使電腦發揮作為下述部分的功能：目標受理部，受理在各所述分支流路中流動的流體流量的分配比率的目標流量比率；目標流量計算部，基於由各所述流量感測器所測定的在各所述分支流路中流動的流體的測定流量的總和、及所述目標流量比率，算出對各所述分支流路的目標流量；以及 動作設定部，基於所述目標流量比率來設定使所述多個流體控制裝置中的任一個流體控制裝置，以流速控制模式進行動作，且使以流速控制模式進行動作的所述一個流體控制裝置以外的流體控制裝置，以流量控制模式進行動作，所述流速控制模式是用於對較各所述閥為上游側的流體流速進行控制的模式，所述流量控制模式是基於所述目標流量來控制流量的模式，以所述流速控制模式進行動作的所述流體控制裝置的所述閥構成為，基於算出的流速或測定的流速作為較各所述閥為上游側的流體流速來進行控制。
10. 一種流量比率控制方法，其使用流量比率控制裝置，所述流量比率控制裝置包括：主流路；多個分支流路，從所述主流路的末端分支；以及多個流體控制裝置，設於各所述分支流路中，分別具備閥、及配置於所述閥的下游側的壓力式流量感測器，所述流量比率控制方法包括下述步驟：受理在各所述分支流路中流動的流體流量的分配比率的目標流量比率；基於由各所述流量感測器所測定的在各所述分支流路中流動的流體的測定流量的總和、及所述目標流量比率，算出對各所述分支流路的目標流量；以及基於所述目標流量比率來設定使所述多個流體控制裝置中的任一個流體控制裝置，以流速控制模式進行動作，且使以流速控制模式進行動作的所述一個流體控制裝置以外的流體控制裝置， 以流量控制模式進行動作，所述流速控制模是用於對較各所述閥為上游側的流體流速進行控制的模式，所述流量控制模式是基於所述目標流量來控制流量的模式，對使以所述流速控制模式進行動作的所述流體控制裝置的所述閥，基於算出的流速或測定的流速作為較各所述閥為上游側的流體流速進行控制。

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