特許 6543228 ガス分流制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6543228

(24)【登録日】2019年6月21日

(45)【発行日】2019年7月10日

(54)【発明の名称】ガス分流制御システム

(51)【国際特許分類】

   G05D 7/06 20060101AFI20190628BHJP

   G01F 1/00 20060101ALI20190628BHJP

   G01F 1/68 20060101ALI20190628BHJP

【ＦＩ】

   G05D7/06 B

   G01F1/00 X

   G01F1/68 Z

【請求項の数】5

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2016-158308(P2016-158308)

(22)【出願日】2016年8月11日

(65)【公開番号】特開2018-26024(P2018-26024A)

(43)【公開日】2018年2月15日

【審査請求日】2018年3月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000106760

【氏名又は名称】ＣＫＤ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】特許業務法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】河野 哲兒郎

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 稔

【審査官】 山村 秀政

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２４８７７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０４９５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００４−５１１９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５０３６０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｄ ７／０６

Ｇ０１Ｆ １／００

Ｇ０１Ｆ １／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入口ラインと、前記入口ラインから分岐するＮ本（Ｎ≧２）のガス供給ラインとを有し、前記入口ラインに入力した所定流量のガスを前記複数のガス供給ラインに等しい分流比で分流させるガス分流制御システムにおいて、
前記Ｎ本のガス供給ラインのうちの１本のガス供給ラインに配設され、前記１本のガス供給ラインを遮断又は開放する開閉バルブと、
前記Ｎ本のガス供給ラインのうち、前記１本のガス供給ライン以外の他のガス供給ラインにそれぞれ配設され、流量を測定するＮ−１個の質量流量計と、
前記他のガス供給ラインの前記質量流量計の二次側にそれぞれ配設され、流量を制御するＮ−１個の制御バルブと、
前記１本のガス供給ラインと前記他のガス供給ラインの一つである共用ラインとを連通させるものであって、一端が前記共用ラインに配設された質量流量計と制御バルブとの間に接続し、他端が前記開閉バルブの二次側に接続するバイパスラインと、
前記バイパスラインに配設され、前記バイパスラインを開閉するバイパスバルブと、
前記開閉バルブと前記Ｎ−１個の質量流量計と前記Ｎ−１個の制御バルブと前記バイパスバルブに接続するコントローラとを有すること、
前記コントローラは、
前記Ｎ−１個の制御バルブと前記バイパスバルブとを開き、前記開閉バルブを閉じた状態で前記入口ラインに前記所定流量のガスを供給された場合に、前記Ｎ−１個の質量流量計の出力に基づいて前記入口ラインに実際に入力したガスの全体実流量を測定する全体実流量測定手段と、
前記共用ライン以外の他のガス供給ラインに配設される質量流量計が前記全体実流量に対してＮ分の１を測定し、前記共用ラインに配設される質量流量計が前記全体実流量に対してＮ分の２を測定するように、前記共用ライン以外の他のガス供給ラインに配設される制御バルブに流量を制御させる第１流量制御手段と、
前記バイパスバルブを閉じ、前記開閉バルブを開いた場合に、前記共用ラインに配設される質量流量計が前記全体実流量に対してＮ分の１を測定するように、前記共用ラインに配設される制御バルブに流量を制御させる第２流量制御手段と、
前記Ｎ−１個の質量流量計について、前記全体実流量のＮ分の１の流量にあたる出力をモニタリングし、前記入口ラインに入力する前記ガスの流量精度を検定する流量検定手段とを有すること、
前記Ｎ−１個の制御バルブと前記開閉バルブとバイパスバルブは、前記１本のガス供給ラインと、前記１本のガス供給ライン以外の他のガス供給ラインと、前記バイパスラインとの流量損失が同程度になるように、ＣＶ値が設定されていること、
を特徴とするガス分流制御システム。

【請求項2】

入口ラインと、前記入口ラインから分岐するＮ本（Ｎ≧２）のガス供給ラインとを有し、前記入口ラインに入力した所定流量のガスを前記複数のガス供給ラインに等しい分流比で分流させるガス分流制御システムにおいて、
前記Ｎ本のガス供給ラインのうちの１本のガス供給ラインに配設され、前記１本のガス供給ラインを遮断又は開放する開閉バルブと、
前記Ｎ本のガス供給ラインのうち、前記１本のガス供給ライン以外の他のガス供給ラインにそれぞれ配設され、流量を測定するＮ−１個の質量流量計と、
前記他のガス供給ラインの前記質量流量計の二次側にそれぞれ配設され、流量を制御するＮ−１個の制御バルブと、
前記開閉バルブと前記Ｎ−１個の質量流量計と前記Ｎ−１個の制御バルブに接続するコントローラとを有すること、
前記コントローラは、
前記Ｎ−１個の制御バルブを開き、前記開閉バルブを閉じた状態で前記入口ラインに前記所定流量のガスを供給された場合に、前記Ｎ−１個の質量流量計の出力に基づいて前記入口ラインに実際に入力したガスの全体実流量を測定する全体実流量測定手段と、
前記全体実流量のＮ分の１のサンプル流量を算出するサンプル流量算出手段と、
前記開閉バルブを開き、前記Ｎ−１個の質量流量計がそれぞれサンプル流量を測定するように前記Ｎ−１個の制御バルブに流量を制御させる流量制御手段と、
前記Ｎ−１個の質量流量計について、前記全体実流量のＮ分の１の流量にあたる出力をモニタリングし、前記入口ラインに入力する前記ガスの流量精度を検定する流量検定手段とを有すること、
前記Ｎ−１個の制御バルブと前記開閉バルブは、前記１本のガス供給ラインと、前記１本のガス供給ライン以外の他のガス供給ラインとの流量損失が同程度になるように、ＣＶ値が設定されていること、
を特徴とするガス分流制御システム。

【請求項3】

入口ラインと、前記入口ラインから分岐するＮ本（Ｎ≧２）のガス供給ラインとを有し、前記入口ラインに入力した所定流量のガスを前記複数のガス供給ラインに等しい分流比で分流させるガス分流制御システムにおいて、
前記Ｎ本のガス供給ラインのうちの１本のガス供給ラインに配設され、前記１本のガス供給ラインを遮断又は開放する開閉バルブと、
前記Ｎ本のガス供給ラインのうち、前記１本のガス供給ライン以外の他のガス供給ラインにそれぞれ配設され、流量を測定するＮ−１個の質量流量計と、
前記他のガス供給ラインの前記質量流量計の二次側にそれぞれ配設され、流量を制御するＮ−１個の制御バルブと、
前記開閉バルブと前記Ｎ−１個の質量流量計と前記Ｎ−１個の制御バルブに接続すると共に、前記入口ラインに前記ガスを供給するガス供給システムを制御するホストコントローラに接続するコントローラとを有すること、
前記コントローラは、
Ｎ−１個の制御バルブの１個を開き、その開いた制御バルブ以外の制御バルブと前記開閉バルブを閉じるバルブ制御手段と、
前記ホストコントローラが前記所定流量のＮ分の１のガスを前記入口ラインに供給するように前記ガス供給システムを制御した場合に、前記バルブ制御手段により開かれた制御バルブの一次側に配設される質量流量計の出力を読み取ってサンプル流量を記憶するサンプル流量記憶手段と、
前記ホストコントローラが前記所定流量のガスを前記入口ラインに供給するように前記ガス供給システムを制御した場合に、前記開閉バルブを開き、前記Ｎ−１個の質量流量計が前記サンプル流量を測定するように前記Ｎ−１個の制御バルブに流量を制御させる流量制御手段と、
前記Ｎ−１個の質量流量計について、前記流量制御手段において前記サンプル流量を測定するときの出力をモニタリングし、前記入口ラインに入力する前記ガスの流量精度を検定する流量検定手段とを有すること、
前記Ｎ−１個の制御バルブと前記開閉バルブは、前記１本のガス供給ラインと、前記１本のガス供給ライン以外の他のガス供給ラインとの流量損失が同程度になるように、ＣＶ値が設定されていること、
を特徴とするガス分流制御システム。

【請求項4】

請求項１に記載するガス分流制御システムにおいて、
前記開閉バルブ及び前記バイパスバルブは前記制御バルブよりＣＶ値が小さいこと
を特徴とするガス分流制御システム。

【請求項5】

請求項２又は請求項３に記載するガス分流制御システムにおいて、
前記開閉バルブは前記制御バルブよりＣＶ値が小さいこと
を特徴とするガス分流制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、入口ラインと、前記入口ラインから分岐するＮ本（Ｎ≧２）のガス供給ラインとを有し、前記入口ラインに入力した所定流量のガスを前記複数のガス供給ラインに等しい分流比で分流させるガス分流制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体集積回路の形成方法には、バッチ処理と枚葉処理がある。バッチ処理は、１つのチャンバ内に２０〜３０枚のウエハを設置してプロセス（ＣＶＤやエッチング等）を行うものである。一方、枚葉処理は、１つのチャンバに１枚のウエハを設置してプロセスを行うものである。近年、半導体製造分野では三次元集積回路などの高集積化が進み、半導体製造工程では、バッチ処理より精度良く回路を形成できる枚葉処理が主流になりつつある。

【0003】

しかし、枚葉処理は、１つのチャンバで１枚のウエハしか処理できないため、バッチ処理より生産性が悪い。そのため、枚葉処理用の複数のチャンバの上流側にガス分流制御システムを配設し、各チャンバにガスを等分に供給して同じプロセスを同時に行うことにより、スループットをアップさせることが行われている。ガスを所定の分流比に分流させるシステムとしては、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載されるものがある。

【0004】

例えば、特許文献１に記載されるガス分流制御システムは、複数のガスを混合した混合ガスをインレットに受け入れ、インレットに接続する第１フローラインと第２フローラインと第３フローラインを介して第１チャンバと第２チャンバと第３チャンバに等しい流量で分割する。第１フローラインには、第１マスフローメータと絞り弁が配設されている。第２フローラインには、第２マスフローコントローラが配設されている。また、第３フローラインには、第３マスフローコントローラが配設されている。第２コントローラは、第２マスフローコントローラの流量を第１マスフローメータの流量に対して所定の比に維持するように、第２マスフローコントローラを調節する。また、第３コントローラは、第３マスフローコントローラの流量を第１マスフローメータ及び第２マスフローコントローラの流量に対して所定の比に維持するように、第３マスフローコントローラを調節する。つまり、特許文献１記載のシステムは、絞り弁のある第１フローラインの流量により、第２及び第３フローラインの第２及び第３マスフローコントローラを制御することにより、第１〜第３チャンバに所定の分流比で混合ガスを供給する。

【0005】

また、例えば特許文献２に記載されるガス分流制御システムは、複数のマスフローコントローラから供給されるガスを混合した混合ガスが混合マニホールドから供給され、その混合ガスをチャンバ内の異なるゾーンに接続する第１ガスラインと第２ガスラインに分流させる。第１ガスラインには、固定オリフィスやニードルバルブなどの流量制限装置が配設されている。第２ガスラインには、混合ガスの流量を制御するコントロールバルブと、混合ガスの流量を測定する流量測定装置が配設されている。コントローラは、流量分割設定値と、複数のマスフローコントローラの読み取り値を合計した全体流量とに基づいて第２ガスラインにおける目標ガス流量を計算すると、第２ガスラインの流量制限装置のガス流量を読み取って目標ガス流量と比較し、それらの流量誤差を減少させるようにコントロールバルブを操作する。そして、コントローラは、混合ガスの全体流量と流量測定装置によって測定された実流量とを比較することで、所望の供給流量が得られるように、流量制限装置を絞る程度を調節する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】米国特許第６４１８９５４号明細書

【特許文献2】米国特許第６５０８９１３号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、従来のガス分流制御システムには、以下の問題があった。
特許文献１記載のガス分流制御システムは、全てのフローラインに流量計（マスフローメータ又はマスフローコントローラ）を設置しており、設置コストが高かった。しかも、特許文献１記載のガス分流制御システムは、流量計（マスフローメータ又はマスフローコントローラ）とそれに接続する配管の設置スペースを必要とし、サイズが大きくなってしまっていた。

【0008】

また、特許文献２記載のシステムは、複数のマスフローコントローラの読み取り値を合計した全体流量と、混合マニホールドから出力される流量とが異なる場合に、分流の精度が悪かった。例えば、３台のマスフローコントローラの読み取り値を合計した全体流量が３Ｌ／ｍｉｎであるのに対して、混合マニホールドから実際に出力される流量が２．７Ｌ／ｍｉｎであるときに、流量分割設定値が１：１に設定されている場合、コントローラは、第１及び第２ガスラインにガスを全体流量の２分の１の流量（１．５Ｌ／ｍｉｎ）ずつ流そうとする。しかし、混合マニホールドはガスを２．７Ｌ／ｍｉｎしか出力していないため、コントローラが第２ガスラインにガスを１．５Ｌ／ｍｉｎ流すようにコントロールバルブを制御すると、第１ガスラインにはガスを１．２Ｌ／ｍｉｎしか流せない。この場合、第１ガスラインと第２ガスラインにガスを流量分割設定値に従って等分に分流させることができない。

【0009】

また、特許文献１及び特許文献２記載のガス分流制御システムは、入力するガスの流量精度のズレを検知する方法が何ら記載されていない。一般的には、流量精度の検定は、プロセスを開始する前に１回だけ行う。そのため、従来のガス分流制御システムは、例えばガスを５分に１回（１日に３００回）分流させる場合に、途中で（例えば１００回目の分流制御時に）、入力するガスの流量精度にズレが生じても、それを検知できない。この場合、ガスの流量精度にズレが生じた後もプロセスがパラメータ等を変更することなく継続され、チャンバ内で製造される製品の品質を低下させることがあった。

【0010】

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、入力するガスの流量精度を毎回検定できると共に、ガスを精度良く分流させることができる小型且つ安価なガス分流制御システム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】

【0011】

本発明の一態様は、次のような構成を有している。
（１）入口ラインと、前記入口ラインから分岐するＮ本（Ｎ≧２）のガス供給ラインとを有し、前記入口ラインに入力した所定流量のガスを前記複数のガス供給ラインに等しい分流比で分流させるガス分流制御システムにおいて、前記Ｎ本のガス供給ラインのうちの１本のガス供給ラインに配設され、前記１本のガス供給ラインを遮断又は開放する開閉バルブと、前記Ｎ本のガス供給ラインのうち、前記１本のガス供給ライン以外の他のガス供給ラインにそれぞれ配設され、流量を測定するＮ−１個の質量流量計と、前記他のガス供給ラインの前記質量流量計の二次側にそれぞれ配設され、流量を制御するＮ−１個の制御バルブと、前記１本のガス供給ラインと前記他のガス供給ラインの一つである共用ラインとを連通させるものであって、一端が前記共用ラインに配設された質量流量計と制御バルブとの間に接続し、他端が前記開閉バルブの二次側に接続するバイパスラインと、前記バイパスラインに配設され、前記バイパスラインを開閉するバイパスバルブと、前記開閉バルブと前記Ｎ−１個の質量流量計と前記Ｎ−１個の制御バルブと前記バイパスバルブに接続するコントローラとを有すること、前記コントローラは、前記Ｎ−１個の制御バルブと前記バイパスバルブとを開き、前記開閉バルブを閉じた状態で前記入口ラインに前記所定流量のガスを供給された場合に、前記Ｎ−１個の質量流量計の出力に基づいて前記入口ラインに実際に入力したガスの全体実流量を測定する全体実流量測定手段と、前記共用ライン以外の他のガス供給ラインに配設される質量流量計が前記全体実流量に対してＮ分の１を測定し、前記共用ラインに配設される質量流量計が前記全体実流量に対してＮ分の２を測定するように、前記共用ライン以外の他のガス供給ラインに配設される制御バルブに流量を制御させる第１流量制御手段と、前記バイパスバルブを閉じ、前記開閉バルブを開いた場合に、前記共用ラインに配設される質量流量計が前記全体実流量に対してＮ分の１を測定するように、前記共用ラインに配設される制御バルブに流量を制御させる第２流量制御手段と、前記Ｎ−１個の質量流量計について、前記全体実流量のＮ分の１の流量にあたる出力をモニタリングし、前記入口ラインに入力する前記ガスの流量精度を検定する流量検定手段とを有すること、前記Ｎ−１個の制御バルブと前記開閉バルブとバイパスバルブは、前記１本のガス供給ラインと、前記１本のガス供給ライン以外の他のガス供給ラインと、前記バイパスラインとの流量損失が同程度になるように、ＣＶ値が設定されていること、を特徴とする。

【0012】

上記構成では、複数のガス供給ラインのうちの１本が流量計を配設されないので、流量計の数がガス供給ラインの数より１個少ない。そのため、上記構成では、全てのガス供給ラインに流量計を配設する場合より、設置コストを安価にでき、また、流量計とそれに接続する配管の設置スペースを省いてシステムを小型化できる。

【0013】

かかるガス分流制御システムは、流量計を配設されない１本のガス供給ラインについては、流量をフィードバック制御できない。そこで、上記構成では、１本のガス供給ラインに配設される開閉バルブの二次側と、他のガス供給ラインの一つである共用ラインに配設される流量計と制御バルブとの間とを、バイパスラインで接続している。バイパスラインには、バイパスバルブが配設されている。この流路構成により、入口ラインが共用ラインに配設される流量計とバイパスバルブを介して１本のガス供給ラインに導通する流路と、入口ラインが開閉バルブを介して１本のガス供給ラインに導通する流路とを切り換えることが可能になる。

【0014】

このような流路構成を有するガス分流制御システムは、コントローラが制御バルブとバイパスバルブを開き、開閉バルブを閉じた状態で、所定流量のガスが入口ラインに供給されると、１本のガス供給ライン以外の他のガス供給ラインにそれぞれガスが流入する。他のガス供給ラインには、それぞれ流量計が配設されており、ガスの流量を測定される。そこで、コントローラは、これらＮ−１個の流量計の出力に基づいて、入口ラインに実際に入力したガスの全体実流量を測定する。

【0015】

この時点では、バイパスバルブが開閉バルブに代替して開いているため、共用ラインの流量計は、共用ラインに流れるガスと１本のガス供給ラインに流れるガスの流量を測定する。そこで、コントローラは、共用ライン以外の他のガス供給ラインに配設される流量計が全体実流量のＮ分の１の流量を測定し、共用ラインに配設される流量計が全体実流量に対してＮ分の２の流量を測定するように、共用ライン以外の他のガス供給ラインに配設される制御バルブの流量を制御する。

【0016】

その後、コントローラは、バイパスバルブを閉じ、開閉バルブを開く。これにより、ガスが、入口ラインから１本のガス供給ラインにも流入するようになる。そこで、コントローラは、共用ラインの流量計により測定される流量が全体実流量に対してＮ分の１になるように、共用ラインの制御バルブの流量を制御する。これにより、共用ラインに流れるガスの流量は、全体実流量に対してＮ分の２からＮ分の１に絞られる。そして、残った全体実流量に対してＮ分の１のガスが、１本のガス供給ラインを流れるようになる。

【0017】

よって、上記構成のガス分流制御システムは、複数のガス供給ラインのうちの１本のガス供給ラインに流量計を配設していなくても、入口ラインに入力したガスを複数のガス供給ラインにＮ分の１ずつ等しく分流させることができる。この場合、ガス分流制御システムは、Ｎ−１個の流量計の出力に基づいて入口ラインに実際に入力するガスの全体実流量を測定し、それに基づいてガスを複数のガス供給ラインに等分に分流させるので、入口ラインに実際に入力するガスの流量が設定流量とずれていても、精度良くガスを等分に分流させることができる。

【0018】

また、上記ガス分流制御システムは、例えば、半導体製造工程において分流制御を５分に１回行う場合、１日に３００回、Ｎ分の１にあたる流量計の出力をモニタリングする。コントローラは、例えば１日に３００回行う分流制御の途中で（例えば１００回目の分流制御時に）、モニタリングした流量計の出力が直近の出力（前回の出力でも、直近数回分の出力の平均値でも良い。）に対して変動した場合には、入口ラインに入力されるガスの流量精度にズレが生じたことを検知する。よって、上記構成のガス分流制御システムによれば、Ｎ−１個の流量計の出力に基づいてガスの流量精度を分流制御時に毎回検定するので、プロセス開始前等に１日１回流量検定を行う場合に比べ、ガスの流量精度のズレを早期に検知できる。これにより、製品品質の低下を未然に防止することが可能になる。

【0019】

（２）入口ラインと、前記入口ラインから分岐するＮ本（Ｎ≧２）のガス供給ラインとを有し、前記入口ラインに入力した所定流量のガスを前記複数のガス供給ラインに等しい分流比で分流させるガス分流制御システムにおいて、前記Ｎ本のガス供給ラインのうちの１本のガス供給ラインに配設され、前記１本のガス供給ラインを遮断又は開放する開閉バルブと、前記Ｎ本のガス供給ラインのうち、前記１本のガス供給ライン以外の他のガス供給ラインにそれぞれ配設され、流量を測定するＮ−１個の質量流量計と、前記他のガス供給ラインの前記質量流量計の二次側にそれぞれ配設され、流量を制御するＮ−１個の制御バルブと、前記開閉バルブと前記Ｎ−１個の質量流量計と前記Ｎ−１個の制御バルブに接続するコントローラとを有すること、前記コントローラは、前記Ｎ−１個の制御バルブを開き、前記開閉バルブを閉じた状態で前記入口ラインに前記所定流量のガスを供給された場合に、前記Ｎ−１個の質量流量計の出力に基づいて前記入口ラインに実際に入力したガスの全体実流量を測定する全体実流量測定手段と、前記全体実流量のＮ分の１のサンプル流量を算出するサンプル流量算出手段と、前記開閉バルブを開き、前記Ｎ−１個の質量流量計がそれぞれサンプル流量を測定するように前記Ｎ−１個の制御バルブに流量を制御させる流量制御手段と、前記Ｎ−１個の質量流量計について、前記全体実流量のＮ分の１の流量にあたる出力をモニタリングし、前記入口ラインに入力する前記ガスの流量精度を検定する流量検定手段とを有すること、前記Ｎ−１個の制御バルブと前記開閉バルブは、前記１本のガス供給ラインと、前記１本のガス供給ライン以外の他のガス供給ラインとの流量損失が同程度になるように、ＣＶ値が設定されていること、を特徴とする。

【0020】

上記構成では、流量計の数がガス供給ラインの数より１個少ない上に、バイパスラインとバイパスバルブを必要としないので、上記（１）より更に設置コストを安価にしてシステムを小型化できる。

【0021】

また、上記（２）のガス分流制御システムは、上記（１）と同様にして全体実流量を測定し、測定した全体実流量のＮ分の１のサンプル流量を算出する。その後、コントローラは、開閉バルブを開き、Ｎ−１個の流量計がそれぞれサンプル流量を測定するようにＮ−１個の制御バルブの流量を制御する。これにより、Ｎ−１本の他のガス供給ラインには、全体実流量に対してＮ分の１のガスがそれぞれ流れ、１本のガス供給ラインには、残りの全体実流量に対してＮ分の１のガスが流れるようになる。

【0022】

よって、上記（２）のガス分流制御システムは、複数のガス供給ラインのうちの１本のガス供給ラインに流量計を配設していなくても、入口ラインに入力したガスを複数のガス供給ラインにＮ分の１ずつ等しく分流させることができる。この場合、ガス分流制御システムは、Ｎ−１個の流量計の出力に基づいて入口ラインに実際に入力するガスの全体実流量を測定し、全体実流量のＮ分の１のサンプル流量を算出し、サンプル流量に基づいてガスを複数のガス供給ラインに等分に分流させるので、入口ラインに実際に入力するガスの流量が設定流量とずれていても、精度良くガスを等分に分流させることができる。

【0023】

また、上記（２）のガス分流制御システムは、（１）と同様、Ｎ−１個の流量計の出力に基づいてガスの流量精度を分流制御時に毎回検定するので、プロセス開始前等に１日１回流量検定を行う場合に比べ、ガスの流量精度のズレを早期に検知できる。これにより、製品品質の低下を未然に防止することが可能になる。

【0024】

（３）入口ラインと、前記入口ラインから分岐するＮ本（Ｎ≧２）のガス供給ラインとを有し、前記入口ラインに入力した所定流量のガスを前記複数のガス供給ラインに等しい分流比で分流させるガス分流制御システムにおいて、前記Ｎ本のガス供給ラインのうちの１本のガス供給ラインに配設され、前記１本のガス供給ラインを遮断又は開放する開閉バルブと、前記Ｎ本のガス供給ラインのうち、前記１本のガス供給ライン以外の他のガス供給ラインにそれぞれ配設され、流量を測定するＮ−１個の質量流量計と、前記他のガス供給ラインの前記質量流量計の二次側にそれぞれ配設され、流量を制御するＮ−１個の制御バルブと、前記開閉バルブと前記Ｎ−１個の質量流量計と前記Ｎ−１個の制御バルブに接続すると共に、前記入口ラインに前記ガスを供給するガス供給システムを制御するホストコントローラに接続するコントローラとを有すること、前記コントローラは、Ｎ−１個の制御バルブの１個を開き、その開いた制御バルブ以外の制御バルブと前記開閉バルブを閉じるバルブ制御手段と、前記ホストコントローラが前記所定流量のＮ分の１のガスを前記入口ラインに供給するように前記ガス供給システムを制御した場合に、前記バルブ制御手段により開かれた制御バルブの一次側に配設される質量流量計の出力を読み取ってサンプル流量を記憶するサンプル流量記憶手段と、前記ホストコントローラが前記所定流量のガスを前記入口ラインに供給するように前記ガス供給システムを制御した場合に、前記開閉バルブを開き、前記Ｎ−１個の質量流量計が前記サンプル流量を測定するように前記Ｎ−１個の制御バルブに流量を制御させる流量制御手段と、前記Ｎ−１個の質量流量計について、前記流量制御手段において前記サンプル流量を測定するときの出力をモニタリングし、前記入口ラインに入力する前記ガスの流量精度を検定する流量検定手段とを有すること、前記Ｎ−１個の制御バルブと前記開閉バルブは、前記１本のガス供給ラインと、前記１本のガス供給ライン以外の他のガス供給ラインとの流量損失が同程度になるように、ＣＶ値が設定されていること、を特徴とする。

【0025】

上記構成では、流量計の数がガス供給ラインの数より１個少ない上に、バイパスラインとバイパスバルブを必要としないので、上記（１）より更に設置コストを安価にしてシステムを小型化できる。

【0026】

また、上記（３）のガス分流制御システムは、ホストコントローラとコントローラとが連携してガスを分流制御する。すなわち、コントローラが、Ｎ−１個の制御バルブの１個を開け、それ以外の制御バルブと開閉バルブを閉じることで、Ｎ本のガス供給ラインの一つのみにガスが流れるようにする。この状態で、ホストコントローラが入口ラインに入力させるガスの流量を所定流量のＮ分の１に制御すると、Ｎ−１個の流量計の１つにより、所定流量のＮ分の１のガスが流れるときの流量計の出力が検出されるので、コントローラがそれを読み取ってサンプル流量として記憶する。そして、ホストコントローラが入口ラインに入力させるガスを所定流量に制御すると、コントローラは、Ｎ−１個の流量計がサンプル流量を測定するようにＮ−１個の制御バルブの流量を制御する。これにより、Ｎ−１本の他のガス供給ラインには、全体実流量に対してＮ分の１のガスがそれぞれ流れ、１本のガス供給ラインには、残りの全体実流量に対してＮ分の１のガスが流れるようになる。

【0027】

よって、上記（３）のガス分流制御システムは、複数のガス供給ラインのうちの１本のガス供給ラインに流量計を配設していなくても、コントローラがホストコントローラと連携して、入口ラインに入力したガスを複数のガス供給ラインにＮ分の１ずつ等しく分流させることができる。この場合、ガス分流制御システムは、ホストコントローラが設定流量のＮ分の１の流量を入口ラインに実際に入力させた状態で、Ｎ−１個の流量計のうちの１つの流量計でＮ分の１となるサンプル流量を実測し、その後、ホストコントローラが所定流量のガスを入口ラインに入力させたときに、実測したサンプル流量に基づいてＮ−１個の制御バルブを制御してガスを複数のガス供給ラインに等分に分流させるので、入口ラインに実際に入力するガスの流量が設定流量とずれていても、精度良くガスを等分に分流させることができる。

【0028】

また、上記（３）のガス分流制御システムは、（１）と同様に、Ｎ−１個の流量計の出力に基づいてガスの流量精度を分流制御時に毎回検定するので、プロセス開始前等に１日１回流量検定を行う場合に比べ、ガスの流量精度のズレを早期に検知できる。これにより、製品品質の低下を未然に防止することが可能になる。

【0029】

（４）（１）に記載の構成において、前記開閉バルブ及び前記バイパスバルブは前記制御バルブよりＣＶ値が小さいことが好ましい。

【0030】

上記構成では、開閉バルブとバイパスバルブがＮ−１個の制御バルブよりＣＶ値が小さいので、バイパスバルブを開き、開閉バルブを閉じた状態で、ガスを共用ラインの流量計から制御バルブ側とバイパスバルブ側に流す場合と、バイパスバルブを閉じ、開閉バルブを開いた状態で、ガスを入口ラインから共用ラインと１本のガス供給ラインとに分流させる場合とで、流量損失を同程度にできる。よって、上記構成によれば、ガス供給ラインの数（Ｎ）より少ないＮ−１個の流量計の出力をモニタリングしながら、ガスを精度良く等分に分流させることができる。

【0031】

（５）（２）又は（３）に記載の構成において、前記開閉バルブは前記制御バルブよりＣＶ値が小さいことが好ましい。

【0032】

上記構成では、開閉バルブが制御バルブよりＣＶ値が小さいので、流量計を備えない１本のガス供給ラインと、流量計を備える他のガス供給ラインとで、流量損失を同程度にできる。よって、上記構成によれば、ガス供給ラインの数（Ｎ）より少ないＮ−１個の流量計の出力をモニタリングしながら、ガスを精度良く等分に分流させることができる。

【発明の効果】

【0033】

よって、本発明によれば、入力するガスの流量精度を毎回検定できると共に、ガスを精度良く分流させることができる小型且つ安価なガス分流制御システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】本発明の第１実施形態に係るガス分流制御システムの概略構成図であって、特に３系統のものを示す。

【図2】ガス分流制御方法のフローである。

【図3】本発明の第２実施形態に係るガス分流制御システムの概略構成図であって、特に３系統のものを示す。

【図4】ガス分流制御方法のフローである。

【図5】本発明の第３実施形態に係るガス分流制御システムの概略構成図である。

【図6】ガス分流制御方法を説明する図である。

【図7】ガス分流制御システムの第１変形例を示す。

【図8】ガス分流制御システムの第２変形例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0035】

以下に、本発明に係るガス分流制御システムの実施形態について図面に基づいて説明する。

【0036】

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るガス分流制御システム１０の概略構成図であって、特に３系統のものを示す。ガス分流制御システム１０は、例えば、第１チャンバ６Ａと第２チャンバ６Ｂと第３チャンバ６Ｃにウエハを１枚ずつ設置して同じプロセスを同時に行うガス供給システム１に組み込まれる。

【0037】

ガス供給システム１は、第１〜第４ガス供給源２Ａ〜２Ｄが第１〜第４ガスライン３Ａ〜３Ｄを介して出口ライン５に接続されている。第１〜第４マスフローコントローラ４Ａ〜４Ｄ（以下「第１〜第４ＭＦＣ４Ａ〜４Ｄ」ともいう。）は、第１〜第４ガスライン３Ａ〜３Ｄにそれぞれ配設され、ホストコントローラ７に接続されている。第１〜第４ＭＦＣ４Ａ〜４Ｄは、ホストコントローラ７から入力した流量制御指令に基づいて第１〜第４ガス供給源２Ａ〜２Ｄから供給される第１〜第４ガスの流量を制御する。流量を制御された第１〜第４ガスは、出口ライン５で混合され、ガス分流制御システム１０に供給される。尚、第１〜第４ガスは、全て異なるガスであっても良いし、同じガスであっても良い。

【0038】

ガス分流制御システム１０は、出口ライン５と第１〜第３チャンバ６Ａ〜６Ｃとの間に配設され、出口ライン５から供給されたガス（第１〜第４ガスのうちの一つでも、第１〜第４ガスのうちの２つ以上を混合した混合ガスでも良い。以下同じ。）を等分に分割して第１〜第３チャンバ６Ａ〜６Ｃに供給する。

【0039】

ガス分流制御システム１０の構成を具体的に説明する。ガス分流制御システム１０は、入口ライン１１が出口ライン５に接続されている。ガス分流制御システム１０は、第１〜第３チャンバ６Ａ〜６Ｃと同数の３本のガス供給ライン１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ（以下「第１ガス供給ライン１２Ａ、第２ガス供給ライン１２Ｂ、第３ガス供給ライン１２Ｃ」ともいう。）を備える。第１〜第３ガス供給ライン１２Ａ〜１２Ｃは、入口ライン１１から分岐し、第１〜第３チャンバ６Ａ〜６Ｃにそれぞれ接続されている。第１〜第３ガス供給ライン１２Ａ〜１２Ｃは、流量を等分にしやすいように同じ流路径を有する。

【0040】

第１ガス供給ライン１２Ａは、上流側から順に、流量を測定する第１質量流量計１３Ａ（「流量計」の一例。以下「第１ＭＦＭ１３Ａ」ともいう。）と、流量を制御する第１制御バルブ１４Ａ（「制御バルブの一例）が配設されている。第２ガス供給ライン１２Ｂは、上流側から順に、流量を測定する第２質量流量計１３Ｂ（「流量計」の一例。以下「第２ＭＦＭ１３Ｂ」ともいう。）と、流量を制御する第２制御バルブ１４Ｂ（「制御バルブの一例）が配設されている。第３ガス供給ライン１２Ｃには、流路を遮断又は開放する開閉バルブ１５が配設されている。本実施形態では、第３ガス供給ライン１２Ｃが「１本のガス供給ライン」の一例であり、第１及び第２ガス供給ライン１２Ａ，１２Ｂが「他のガス供給ライン」の一例である。

【0041】

第１及び第２制御バルブ１４Ａ，１４Ｂと開閉バルブ１５は、第１〜第３ガス供給ライン１２Ａ〜１２Ｃの流量損失が同程度になるように、ＣＶ値が設定されている。具体的には、第１及び第２制御バルブ１４Ａ，１４Ｂは、同じＣＶ値を有する。一方、開閉バルブ１５は、第３ガス供給ライン１２Ｃが質量流量計を配設されていないので、第１及び第２制御バルブ１４Ａ，１４ＢよりＣＶ値が小さくされている。例えば、開閉バルブ１５は、第１及び第２制御バルブ１４Ａ，１４Ｂより弁座開口部（口径）が小さくされている。

【0042】

バイパスライン１６は、第３ガス供給ライン１２Ｃと、その隣の第２ガス供給ライン１２Ｂとを連通させている。バイパスライン１６は、第１〜第３ガス供給ライン１２Ａ〜１２Ｃと同じ流路径を有する。バイパスライン１６は、第２ガス供給ライン１２Ｂの第２ＭＦＭ１３Ｂと第２制御バルブ１４Ｂとの間に一端が接続され、第３ガス供給ライン１２Ｃの開閉バルブ１５の二次側に他端が接続されている。よって、本実施形態では、第２ガス供給ライン１２Ｂが「共用ライン」の一例である。

【0043】

バイパスライン１６には、バイパスバルブ１７が配設されている。バイパスバルブ１７は、開閉バルブ１５と同じＣＶ値を有する。これは、入口ライン１１に入力したガスが、バイパスバルブ１７を介して第３チャンバ６Ｃに流れる場合と、開閉バルブ１５を介して第３チャンバ６Ｃに流れる場合とで、流量損失を同程度にするためである。

【0044】

コントローラ１８は、周知のマイクロコンピュータであり、ＣＰＵ、入出力インターフェース、メモリなどを備える。コントローラ１８は、第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂと、第１及び第２制御バルブ１４Ａ，１４Ｂと、開閉バルブ１５と、バイパスバルブ１７に電気的に接続され、第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂが測定する流量（出力）をモニタリングしたり、第１及び第２制御バルブ１４Ａ，１４Ｂや開閉バルブ１５やバイパスバルブ１７の動作を制御する制御信号を出力したりする。コントローラ１８は、ホストコントローラ７にも電気的に接続されている。

【0045】

次に、上記ガス分流制御システム１０を用いたガス分流制御方法について図２を参照しながら説明する。図２は、ガス分流制御方法のフローである。

【0046】

図２に示すように、コントローラ１８は、等分制御の開始を指示する等分制御開始指令を入力すると、ガスを第１〜第３チャンバ６Ａ〜６Ｃに等分に供給する動作を開始する。具体的には、ホストコントローラ７は、第１〜第４ＭＦＣ４Ａ〜４Ｄに第１〜第４ガスライン３Ａ〜３Ｄを遮断させた状態で、ガスを３等分する等分制御開始指令をガス分流制御システム１０のコントローラ１８に出力する。コントローラ１８は、等分制御開始指令を入力すると、ステップ１（以下「Ｓ１」と略記する。）において、第１及び第２制御バルブ１４Ａ，１４Ｂ（全て（Ｎ−１個）の制御バルブ）とバイパスバルブ１７を開き、開閉バルブ１５を閉じる。

【0047】

そして、Ｓ２において、コントローラ１８は、全体実流量を測定する。ホストコントローラ７は、等分制御開始指令を出力してから所定時間（例えば数ｍｓｅｃ）が経過したら、第１〜第４ＭＦＣ４Ａ〜４Ｄに設定値に応じた流量制御指令を出力し、ガスを出口ライン５からガス分流制御システム１０に供給する。例えば、ホストコントローラ７は、第１ＭＦＣ４Ａに第１ガスの流量を２Ｌ／ｍｉｎに制御する流量制御指令を出力し、第２ＭＦＣ４Ｂに第２プロセスガスの流量を１Ｌ／ｍｉｎに制御する流量制御指令を出力し、第３及び第４ＭＦＣ４Ｃ，４Ｄに第３及び第４ガスの流量を０に制御する流量制御指令を出力する。これにより、第１及び第２ガスは、第１及び第２ＭＦＣ４Ａ，４Ｂにより流量制御されて出口ライン５に供給され、出口ライン５を流れる間に混合される。この場合、ガス分流制御システム１０には、混合ガスが３Ｌ／ｍｉｎずつ供給される。

【0048】

ガス分流制御システム１０は、Ｓ１において、第１及び第２制御バルブ１４Ａ，１４Ｂとバイパスバルブ１７が開き、開閉バルブ１５が閉じているので、入口ライン１１に入力した混合ガスが、第１ＭＦＭ１３Ａと第２ＭＦＭ１３Ｂに分かれて流れる。

【0049】

コントローラ１８は、Ｓ２において、第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂの出力を読み取って、入口ライン１１に実際に入力した混合ガスの全体実流量を測定する。例えば、コントローラ１８は、第１ＭＦＭ１３Ａの出力電圧と第２ＭＦＭ１３Ｂの出力電圧との合計値（例えば６Ｖ）を、全体実流量として測定する。

【0050】

それから、コントローラ１８は、Ｓ３において、第２ＭＦＭ１３Ｂ（第３ガス供給ライン１２Ｃ（１本のガス供給ライン）にバイパスライン１６を介して連通する第２ガス供給ライン１２Ｂ（共用ライン）に配設された流量計）に全体実流量の３分の２（Ｎ分の２）が流れ、第１ＭＦＭ１３Ａ（第１ガス供給ライン１２Ａ（共用ライン以外の他のガス供給ライン）に配設された流量計）に全体実流量の３分の１（Ｎ分の１）が流れるように、第１制御バルブ１４Ａ（共用ライン以外の他のガス供給ラインに配設された制御バルブ）を制御する。つまり、第２ガス供給ライン１２Ｂは、第３ガス供給ライン１２Ｃ（１本のガス供給ライン）と連通し、第１ガス供給ライン１２Ａよりガスが流れやすいため、先に、第１ガス供給ライン１２Ａの流量をホストコントローラ７から指示された分流比（３分の１）に制御する。例えば、コントローラ１８は、第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂの出力電圧の合計値が６Ｖである場合、第１ＭＦＭ１３Ａの出力電圧が２Ｖ、第２ＭＦＭ１３Ｂの出力電圧が４Ｖになるように、第１制御バルブ１４Ａに弁開度を制御する弁開度制御信号を出力する。これにより、入口ライン１１に実際に入力した混合ガスのうちの３分の１が第１チャンバ６Ａに供給され、残りの３分の２が第２ＭＦＭ１３Ｂから第２制御バルブ１４Ｂ側とバイパスバルブ１７側に分割され、第２及び第３チャンバ６Ｂ，６Ｃに供給される。

【0051】

その後、Ｓ４において、コントローラ１８は、バイパスバルブ１７を閉じ、開閉バルブ１５を開く。これにより、バイパスライン１６が遮断され、入口ライン１１が第３ガス供給ライン１２Ｃを介して第３チャンバ６Ｃに連通する。

【0052】

それから、Ｓ５において、コントローラ１８は、第２ＭＦＭ１３Ｂ（第２ガス供給ライン１２Ｂ（共用ライン）に配設された流量計）に全体実流量の３分の１（Ｎ分の１）が流れるように、第２制御バルブ１４Ｂ（共用ラインに配設された制御バルブ）を制御する。例えば、コントローラ１８は、第２ＭＦＭ１３Ｂの出力電圧が、Ｓ２で算出した第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂの出力電圧の合計値（６Ｖ）に対して３分の１の値（２Ｖ）になるように、第２制御バルブ１４Ｂに弁開度を制御する弁開度制御信号を出力する。これにより、第１及び第２チャンバ６Ａ，６Ｂには、入口ライン１１に実際に入力したガスが３分の１ずつ供給され、第３チャンバ６Ｃには、残り３分の１のガスが供給される。よって、ガス分流制御システム１０は、第３ガス供給ライン１２Ｃに流量計を配設していなくても、入口ライン１１に入力した混合ガスを第１〜第３チャンバ６Ａ〜６Ｃに等分に分流させることができる。

【0053】

そして、Ｓ６において、コントローラ１８は、流量検定を行う。コントローラ１８は、Ｓ５において、第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂ（全て（Ｎ−１個）の流量計）について、全体実流量のＮ分の１の流量にあたる出力をモニタリングしている。そこで、コントローラ１８は、モニタリングした出力に基づいて、入口ライン１１に実際に入力するガスの流量精度を検知する。例えば、コントローラ１８は、モニタリングした第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂの出力電圧が２Ｖで安定していれば、入口ライン１１に実際に入力するガスの流量精度が安定していることを検知する。一方、例えば、コントローラ１８は、モニタリングした第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂの出力電圧が、前回は２Ｖであったのに対して、今回が１Ｖであった場合には、入口ライン１１に入力するガスの流量精度が減少方向にずれていることを検知する。また例えば、コントローラ１８は、モニタリングした第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂの出力電圧が、前回は２Ｖであったのに対して、今回は３Ｖであった場合には、入口ライン１１に入力するガスの流量精度が増加方向にずれていることを検知する。

【0054】

コントローラ１８は、ガスの流量精度のズレを検知すると、ホストコントローラ７にズレ量を通知する。ホストコントローラ７は、ズレ量が許容範囲内であれば、第１〜第４ＭＦＣ４Ａ〜４Ｄに出力する流量制御指令を補正し、ズレ量が許容範囲外であれば、プロセスを停止する。これにより、第１〜第３チャンバ６Ａ〜６Ｃで製造される製品の品質を安定させることができる。

【0055】

Ｓ７において、コントローラ１８は、等分制御を終了する等分制御終了指令を入力したか否かを判断する。等分制御終了指令を入力するまでは（Ｓ７：ＮＯ）、第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂが全体実流量の３分の１の流量を測定するように第１及び第２制御バルブ１４Ａ，１４Ｂを制御する。一方、等分制御終了指令を入力すると（Ｓ７：ＹＥＳ）、コントローラ１８は、Ｓ８において、第１及び第２制御バルブ１４Ａ，１４Ｂ（全て（Ｎ−１個）の制御バルブ）と開閉バルブ１５を閉じることにより待機状態に戻り、処理を終了する。

【0056】

以上説明した第１実施形態のガス分流制御システム１０によれば、第１〜第３ガス供給ライン１２Ａ〜１２Ｃのうちの１本の第３ガス供給ライン１２Ｃが流量計（ＭＦＭ）を配設されないので、流量計（ＭＦＭ）の数がガス供給ラインの本数（Ｎ）より１個少ない。そのため、第１実施形態のガス分流制御システム１０では、全てのガス供給ラインに流量計を配設する場合より、設置コストを安価にでき、また、流量計とそれに接続する配管の設置スペースを省いてシステムを小型化できる。

【0057】

また、上記第１実施形態のガス分流制御システム１０は、第３ガス供給ライン１２Ｃに流量計（ＭＦＭ）を配設していなくても、第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂの出力をモニタリングしながら第１及び第２制御バルブ１４Ａ，１４Ｂとバイパスバルブ１７と開閉バルブ１５を制御することにより、入口ライン１１に入力したガスを第１〜第３ガス供給ライン１２Ａ〜１２Ｃに３分の１ずつ等しく分流させることができる。この場合、ガス分流制御システム１０は、入口ライン１１に入力するガスの全体実流量を第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂの出力（出力電圧）に基づいて測定し、それに基づいてガスを第１〜第３ガス供給ライン１２Ａ〜１２Ｃに等分に分流させるので、入口ラインに実際に入力するガスの流量が設定流量とずれていても、精度良くガスを等分に分流させることができる。例えばホストコントローラ７が第１〜第４ＭＦＣ４Ａ〜４Ｄに指示する流量を合計した設定流量が３Ｌ／ｍｉｎであるのに対して、入口ライン１１に実際に入力するガスの全体実流量が２．７Ｌ／ｍｉｎであると仮定する。この場合でも、ガス分流制御システム１０は、ホストコントローラ７から指示された分流比（入口ライン１１に入力したガスを３等分する指令）に従って、第１〜第３ガス供給ライン１２Ａ〜１２Ｃに０．９Ｌ／ｍｉｎずつガスを供給できる。

【0058】

また、本実施形態のガス分流制御システム１０は、例えば、半導体製造工程において分流制御を５分に１回行う場合、１日に３００回、３分の１にあたる第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂの出力をモニタリングする。コントローラ１８は、例えば１日に３００回行う分流制御の途中で（例えば１００回目の分流制御時に）、モニタリングした第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂの出力が直近の出力（前回の出力でも、直近数回分の出力の平均値でも良い。）に対して変動した場合には、入口ライン１１に入力されるガスの流量精度にズレが生じたことを検知する。よって、第１実施形態のガス分流制御システム１０によれば、第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂの出力に基づいてガスの流量精度を分流制御時に毎回検定するので、プロセス開始前等に１日１回流量検定を行う場合に比べ、ガスの流量精度のズレを早期に検知できる。これにより、製品品質の低下を未然に防止することが可能になる。

【0059】

また、第１実施形態のガス分流制御システム１０では、開閉バルブ１５とバイパスバルブ１７が第１及び第２制御バルブ１４Ａ，１４ＢよりＣＶ値が小さいので、バイパスバルブ１７を開き、開閉バルブ１５を閉じた状態で、ガスを第２ガス供給ライン１２Ｂの第２ＭＦＭ１３Ａから第２制御バルブ１４Ｂ側とバイパスバルブ１７側に流す場合と、バイパスバルブを閉じ、開閉バルブ１５を開いた状態で、ガスを入口ライン１１から第２ガス供給ライン１２Ｂと第３ガス供給ライン１２Ｃとに分流させる場合とで、流量損失を同程度にできる。よって、第１実施形態のガス分流制御システム１０によれば、第１〜第３ガス供給ライン１２Ａ〜１２Ｃの数（３本）より少ない２個の第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂの出力をモニタリングしながら、ガスを精度良く等分に分流させることができる。

【0060】

（第２実施形態）
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係るガス分流制御システム１０Ａの概略構成図であって、特に３系統のものを示す。図４は、ガス分流制御方法のフローである。

【0061】

第２実施形態のガス分流制御システム１０Ａは、流路構成とガス分流制御方法の一部が第１実施形態のガス分流制御システム１０と相違している。ここでは、第１実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点は第１実施形態と同じ符号を使用し、適宜説明を省略する。

【0062】

図３に示すように、ガス分流制御システム１０Ａは、バイパスライン１６とバイパスバルブ１７を備えない点を除き、第１実施形態（図１参照）と同様に構成されている。よって、第２実施形態のガス分流制御システム１０Ａは、第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂの数が第１〜第３ガス供給ライン１２Ａ〜１２Ｃの数より１個少ない上に、バイパスライン１６とバイパスバルブ１７を必要としないので、第１実施形態のガス分流制御システム１０より更に設置コストを安価にしてシステムを小型化できる。

【0063】

ガス分流制御方法について図４を参照して説明する。図４のフローにおいて、第１実施形態と共通する処理には、図２に用いた符号と同一符号を使用している。

【0064】

コントローラ１８Ａは、図４のＳ１０において、第１及び第２制御バルブ１４Ａ，１４Ｂ（全て（Ｎ−１個）の制御バルブ）を開き、開閉バルブ１５を閉じる。そして、Ｓ２において、コントローラ１８Ａは、第１実施形態と同様にして、第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂの出力に基づいて全体実流量を測定する。その後、コントローラ１８Ａは、Ｓ１１において、第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂ（Ｎ−１個の流量計）に流れる全体実流量に対して３分の１（Ｎ分の１）のサンプル流量を算出する。例えば、Ｓ２において、第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂの出力電圧の合計値が６Ｖである場合、６Ｖの３分の１である２Ｖがサンプル流量として算出される。

【0065】

それから、Ｓ１２において、コントローラ１８Ａは、開閉バルブ１５を開く。これにより、第３ガス供給ライン１２Ｃにも、ガスが流れるようになる。

【0066】

その後、Ｓ１３において、コントローラ１８Ａは、第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂ（全て（Ｎ−１個）の流量計）がサンプル流量を測定するように、第１及び第２制御バルブ１４Ａ，１４Ｂ（全て（Ｎ−１個）の制御バルブ）を制御する。例えば、コントローラ１８Ａは、Ｓ１１で算出したサンプル流量（２Ｖ）を第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂが出力するように、第１及び第２制御バルブ１４Ａ，１４Ｂに弁開度を制御する弁開度制御信号を出力し、第１及び第２制御バルブ１４Ａ，１４Ｂに流量を制御させる。これにより、第１及び第２ガス供給ライン１２Ａ，１２Ｂには、全体実流量に対して３分の１のガスがそれぞれ流れ、第３ガス供給ライン１２Ｃには、残り３分の１のガスが流れるようになる。

【0067】

よって、第２実施形態のガス分流制御システム１０Ａは、第１〜第３ガス供給ライン１２Ａ〜１２Ｃのうちの１本の第３ガス供給ライン１２Ｃに流量計を配設していなくても、入口ライン１１に入力したガスを第１〜第３ガス供給ライン１２Ａ〜１２Ｃに３分の１ずつ等しく分流させることができる。この場合、ガス分流制御システム１０Ａは、第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂの出力に基づいて入口ライン１１に実際に入力するガスの全体実流量を測定し、全体実流量の３分の１のサンプル流量を算出し、サンプル流量に基づいてガスを第１〜第３ガス供給ライン１２Ａ〜１２Ｃに等分に分流させるので、入口ライン１１に実際に入力するガスの流量が設定流量とずれていても、精度良くガスを等分に分流させることができる。

【0068】

例えば、入口ライン１１に入力するガスの設定流量が３Ｌ／ｍｉｎであるのに対して、入口ライン１１に実際に入力するガスの全体実流量が２．７Ｌ／ｍｉｎであると仮定する。この場合、ガス分流制御システム１０Ａは、開閉バルブ１５を閉じた状態でガスを第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂを流したときの第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂの出力に基づいて全体実流量を測定し、その全体実流量を３分の１にあたるサンプル流量（０．９Ｌ／ｍｉｎ）を算出する。コントローラ１８Ａは、第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂが０．９Ｌ／ｍｉｎを測定するように第１及び第２制御バルブ１４Ａ，１４Ｂを制御するので、第３ガス供給ライン１２Ｃには残りの０．９Ｌ／ｍｉｎのガスが流れる。よって、第２実施形態のガス分流制御システム１０Ａは、入口ライン１１に実際に入力するガスの流量が設定流量とずれていても、ホストコントローラ７から指示された分流比（Ｎ分の１にあたる流量）にガスを精度良く分流させることができる。

【0069】

尚、Ｓ６において、ガス分流制御システム１０Ａは、第１実施形態と同様、全体流量のＮ分の１の流量にあたる第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂの出力電圧を入力してモニタリングし、流量検定を行う。よって、ガス分流制御システム１０Ａは、第１実施形態と同様、第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂの出力に基づいてガスの流量精度を分流制御時に毎回検定するので、プロセス開始前等に１日１回流量検定を行う場合に比べ、ガスの流量精度のズレを早期に検知できる。これにより、製品品質の低下を未然に防止することが可能になる。

【0070】

ところで、ガス分流制御システム１０Ａは、開閉バルブ１５が第１及び第２制御バルブ１４Ａ，１４ＢよりＣＶ値が小さいので、流量計（ＭＦＭ）を備えない第３ガス供給ライン１２Ｃと、第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂを備える第１及び第２ガス供給ライン１２Ａ，１２Ｂとで、流量損失を同程度にできる。よって、第２実施形態のガス分流制御システム１０Ａによれば、第１〜第３ガス供給ライン１２Ａ〜１２Ｃの数（Ｎ＝３）より第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂの出力をモニタリングしながら、ガスを精度良く等分に分流させることができる。

【0071】

（第３実施形態）
続いて、本発明の第３実施形態について図面を参照して説明する。図５は、本発明の第３実施形態に係るガス分流制御システム１０Ｂの概略構成図である。図６は、ガス分流制御方法を説明する図である。尚、図５には、第１〜第４ＭＦＣ４Ａ〜４Ｄが記載されているが、分流制御する上で第１〜第４ＭＦＣ４Ａ〜４Ｄを特に区別する必要がないので、図６では、図面を見やすくするために、第１〜第４ＭＦＣ４Ａ〜４ＤをＭＦＣと総称している。

【0072】

第３実施形態のガス分流制御システム１０Ｂは、流路構成とガス分流制御方法の一部のみが第１実施形態のガス分流制御システム１０と相違している。ここでは、第１実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点は図面に第１実施形態と共通する符号を使用し、適宜説明を省略する。

【0073】

図５に示すように、第３実施形態のガス分流制御システム１０Ｂは、バイパスライン１６とバイパスバルブ１７を備えない点を除き、第１実施形態（図１参照）と同様に構成されている。よって、第３実施形態のガス分流制御システム１０Ｂは、第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂの数が第１〜第３ガス供給ライン１２Ａ〜１２Ｃの数より１個少ない上に、バイパスライン１６とバイパスバルブ１７を必要としないので、第１実施形態のガス分流制御システム１０より更に設置コストを安価にしてシステムを小型化できる。

【0074】

次に、ガス分流制御方法について図６を参照して説明する。第３実施形態の分流制御方法は、コントローラ１８Ｂがホストコントローラ７と連携してガスを等分に分流させる点が、第１実施形態と相違している。

【0075】

具体的に説明すると、図６に示すように、ホストコントローラ７が等分制御開始指令をコントローラ１８Ｂに出力すると、コントローラ１８Ｂは、第１制御バルブ１４Ａに弁開制御信号を出力して第１制御バルブ１４Ａを開き、第２制御バルブ１４Ｂと開閉バルブ１５に弁閉制御信号を出力して第２制御バルブ１４Ｂと開閉バルブ１５を閉じる。これにより、ガスが入口ライン１１から第１ガス供給ライン１２Ａだけに流れる状態になる。

【0076】

ホストコントローラ７は、分流制御時に供給するガスの設定流量に対して３分の１（Ｎ分の１）の流量を出口ライン５から出力するように、Ｎ分の１流量制御指令をＭＦＣ（第１〜第４ＭＦＣ４Ａ〜４Ｄ）に出力する。例えば、ホストコントローラ７は、分流制御時に第１ＭＦＣ４Ａに２Ｌ／ｍｉｎ、第２ＭＦＣ４Ｂに１Ｌ／ｍｉｎ、第３及び第４ＭＦＣ４Ｃ，４Ｄに０Ｌ／ｍｉｎの設定流量制御指令を出力する場合、第１ＭＦＣ４Ａに３分の２Ｌ／ｍｉｎ、第２ＭＦＣ４Ｂに３分の１Ｌ／ｍｉｎ、第３及び第４ＭＦＣ４Ｃ，４Ｄに０Ｌ／ｍｉｎのＮ分の１流量制御指令を出力する。これにより、ガス分流制御システム１０Ｂは、分割制御時の設定流量（３Ｌ／ｍｉｎ）に対して３分の１（１Ｌ／ｍｉｎ）のガスが、入口ライン１１に供給され、第１ＭＦＭ１３Ａに流れる。

【0077】

そこで、コントローラ１８Ｂは、第１ＭＦＭ１３Ａの出力電圧を入力し、サンプル流量として記憶する。つまり、コントローラ１８Ｂは、ホストコントローラ７から指示された分流比（設定流量に対して３分の１）にあたる第１ＭＦＭ１３Ａの出力をメモリに記憶する。例えば、コントローラ１８Ｂは、２Ｖを記憶する。

【0078】

その後、ホストコントローラ７は、ＭＦＣ（第１〜第４ＭＦＣ４Ａ〜４Ｄ）に、設定流量を流す設定流量制御指令を出力する。例えば、ホストコントローラ７は、第１ＭＦＣ４Ａに２Ｌ／ｍｉｎ、第２ＭＦＣ４Ｂに１Ｌ／ｍｉｎ、第３及び第４ＭＦＣ４Ｃ，４Ｄに０Ｌ／ｍｉｎの設定流量制御指令を出力し、出口ライン５からガス分流制御システム１０Ｂの入口ライン１１にガスを３Ｌ／ｍｉｎ供給する。

【0079】

すると、コントローラ１８Ｂは、開閉バルブ１５に弁開制御信号を出力し、開閉バルブ１５を開く。そして、コントローラ１８Ｂは、第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂがサンプル流量を測定するように、第１及び第２制御バルブ１４Ａ，１４Ｂに弁開度を制御する弁開度制御信号を出力する。具体的には、コントローラ１８Ｂは、第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂの出力電圧をメモリに記憶した電圧（２Ｖ）に一致させるように、第１及び第２制御バルブ１４Ａ，１４Ｂの弁開度を調整する。これにより、入口ライン１１に実際に入力したガスが、第１及び第２ガス供給ライン１２Ａ，１２Ｂに３分の１ずつ流れ、第３ガス供給ライン１２Ｃに残り３分の１が流れるようになる。

【0080】

よって、第３実施形態のガス分流制御システム１０Ｂは、第１〜第３ガス供給ライン１２Ａ〜１２Ｃのうちの１本の第３ガス供給ライン１２Ｃに流量計（ＭＦＭ）を配設していなくても、コントローラ１８Ｂがホストコントローラ７と連携して、入口ライン１１に入力したガスを第１〜第３ガス供給ライン１２Ａ〜１２Ｃに３分の１ずつ等しく分流させることができる。この場合、ガス分流制御システム１０Ｂは、ホストコントローラ７が設定流量の３分の１の流量を入口ライン１１に実際に入力させた状態で、第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂのうちの１つの第１ＭＦＭ１３Ａで３分の１となるサンプル流量を実測し、その後、ホストコントローラ７が所定流量のガスを入口ライン１１に入力させたときに、実測したサンプル流量に基づいて第１及び第２制御バルブ１４Ａ，１４Ｂを制御してガスを第１〜第３ガス供給ライン１２Ａ〜１２Ｃに等分に分流させるので、入口ライン１１に実際に入力するガスの流量が設定流量とずれていても、精度良くガスを等分に分流させることができる。

【0081】

例えば、分流制御時に入口ライン１１に入力するガスの設定流量が３Ｌ／ｍｉｎであるのに対して、入口ライン１１に実際に入力するガスの全体実流量が２．７Ｌ／ｍｉｎであると仮定する。この場合、ホストコントローラ７がＮ分の１流量制御指令を出力した場合、入口ライン１１には、設定流量の３分の１にあたる１Ｌ／ｍｉｎではなく、全体実流量の３分の１にあたる０．９Ｌ／ｍｉｎで供給される。コントローラ１８Ｂは、このときの第１ＭＦＭ１３Ａの出力電圧を読み取ってメモリに記憶しておき、ホストコントローラ７が設定流量制御指令を出力するときに、第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂの出力電圧をメモリに記憶した出力電圧に一致させるように、第１及び第２制御バルブ１４Ａ，１４Ｂを制御する。これにより、ガス分流制御システム１０Ｂは、入口ライン１１に実際に入力するガスを、第１及び第２ガス供給ライン１２Ａ，１２Ｂに０．９Ｌ／ｍｉｎずつ流し、第３ガス供給ライン１２Ｃに残りの０．９Ｌ／ｍｉｎ流すようになる。そのため、ガス分流制御システム１０Ｂは、全体実流量と設定流量との間に誤差があっても、ガスを精度良く第１〜第３ガス供給ライン１２Ａ〜１２Ｃに等分に分流させることができる。

【0082】

ガス分流制御システム１０Ｂは、第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂについて、サンプル流量を測定するときの出力電圧をモニタリングし、入口ライン１１に入力するガスの流量精度を検定する流量検定を行う。よって、ガス分流制御システム１０Ｂは、第１実施形態と同様、第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂの出力に基づいてガスの流量精度を分流制御時に毎回検定するので、プロセス開始前等に１日１回流量検定を行う場合に比べ、ガスの流量精度のズレを早期に検知できる。これにより、製品品質の低下を未然に防止することが可能になる。

【0083】

ここで、ガス分流制御システム１０Ｂは、開閉バルブ１５が第１及び第２制御バルブ１４Ａ，１４ＢよりＣＶ値が小さいので、流量計（ＭＦＭ）を備えない第３ガス供給ライン１２Ｃと、第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂを備える第１及び第２ガス供給ライン１２Ａ，１２Ｂとで、流量損失を同程度にできる。よって、第３実施形態のガス分流制御システム１０Ｂによれば、第１〜第３ガス供給ライン１２Ａ〜１２Ｃの数（Ｎ＝３）より第１及び第２ＭＦＭ１３Ａ，１３Ｂの出力をモニタリングしながら、ガスを精度良く等分に分流させることができる。

【0084】

尚、コントローラ１８Ｂは、ホストコントローラ７から等分制御終了指令を入力すると、第１及び第２制御バルブ１４Ａ，１４Ｂと開閉バルブ１５に弁閉制御信号を出力して待機状態になる。

【0085】

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。

【0086】

（１）例えば、チャンバと同数であれば、ガス供給ラインの数（Ｎ）は３本に限らない。例えば、図１、図３、図５のガス分流制御システム１０，１０Ａ，１０Ｂについて、図７及び図８に示すように、第１ガス供給ライン１２Ａを省いて第２及び第３ガス供給ライン１２Ｂ，１２Ｃの２ラインで構成しても良い。また例えば、図１、図３、図５のガス分流制御システム１０，１０Ａ，１０Ｂについて、それぞれ、第１ガス供給ライン１２Ａと同じ構成のガス供給ライン（他のガス供給ラインの一例）を追加して入口ライン１１から分岐させ、ガス供給ラインを４本以上にしても良い。

【0087】

（２）第３ガス供給ライン１２Ｃと、それに隣設されていない第１ガス供給ライン１２Ａとを、バイパスライン１６を介して連通させても良い。この場合、バイパスバルブ１７は、第１ガス供給ライン１２Ａの第１ＭＦＭ１３Ａと第１制御バルブ１４Ａとの間に一端が接続され、第３ガス供給ライン１２Ｃの開閉バルブ１５の二次側に他端が接続されるようにする。

【符号の説明】

【0088】

７ ホストコントローラ
１０，１０Ａ，１０Ｂ ガス分流制御システム
１２Ａ 第１ガス供給ライン（他のガス供給ラインの一例）
１２Ｂ 第２ガス供給ライン（他のガス供給ライン、共用ラインの一例）
１２Ｃ 第３ガス供給ライン（１本のガス供給ラインの一例）
１３Ａ，１３Ｂ 第１及び第２ＭＦＭ（Ｎ−１個の流量計の一例）
１４Ａ，１４Ｂ 第１及び第２制御バルブ（Ｎ−１個の制御バルブの一例）
１５ 開閉バルブ
１６ バイパスライン
１７ バイパスバルブ
１８，１８Ａ，１８Ｂ コントローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】