特開 2024-122352 濃度制御装置、原料気化システム、濃度制御方法及び濃度制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024122352

(43)【公開日】2024-09-09

(54)【発明の名称】濃度制御装置、原料気化システム、濃度制御方法及び濃度制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   G05D 21/00 20060101AFI20240902BHJP

   G05B 11/36 20060101ALI20240902BHJP

   G05B 17/02 20060101ALI20240902BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20240902BHJP

【ＦＩ】

G05D21/00 A

G05B11/36 N

G05B17/02

H01L21/304 651H

H01L21/304 648G

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023029849

(22)【出願日】2023-02-28

(71)【出願人】

【識別番号】000127961

【氏名又は名称】株式会社堀場エステック

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(74)【代理人】

【識別番号】100206151

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 惇志

(74)【代理人】

【識別番号】100218187

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 治子

(74)【代理人】

【識別番号】100227673

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 光起

(72)【発明者】

【氏名】瀧尻 興太郎

【テーマコード（参考）】

5F157

5H004

5H309

【Ｆターム（参考）】

5F157CB14

5F157CD46

5F157CE52

5F157CE82

5F157CF14

5F157CF42

5F157CF44

5F157CF60

5F157CF99

5F157DB37

5F157DC01

5F157DC11

5H004GA01

5H004GA30

5H004GB01

5H004HA04

5H004HB04

5H004KC27

5H004LA03

5H309AA02

5H309BB05

5H309BB16

5H309CC06

5H309DD12

5H309EE03

5H309FF01

5H309GG07

5H309JJ06

(57)【要約】

【課題】高速かつオーバーシュートを抑えた濃度制御を可能とする。
【解決手段】気化タンク２内に収容された液体又は固体の原料にキャリアガスを導入して気化し、それによって生じた原料ガスを供給する原料気化システム１００に用いられる濃度制御装置１０であって、キャリアガスの流量を制御する流量制御機器５と、原料ガスの濃度を測定する濃度測定部６と、原料ガスの目標濃度値と濃度測定部６の測定濃度値とに基づいて、モデル予測制御により流量制御機器５に入力する流量操作量を制御する流量制御部１１とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

気化タンク内に収容された液体又は固体の原料にキャリアガスを導入して気化し、それによって生じた原料ガスを供給する原料気化システムに用いられる濃度制御装置であって、
前記キャリアガスの流量を制御する流量制御機器と、
前記原料ガスの濃度を測定する濃度測定部と、
前記原料ガスの目標濃度値と前記濃度測定部の測定濃度値とに基づいて、モデル予測制御により前記流量制御機器に入力する流量操作量を制御する流量制御部とを備える、濃度制御装置。

【請求項2】

前記流量制御部は、前記モデル予測制御の予測モデルとして、前記原料ガス導出路に設けられた前記濃度測定部への到達時間に基づいたむだ時間を含むモデルを用いるものである、請求項１に記載の濃度制御装置。

【請求項3】

前記流量制御部は、前記モデル予測制御の予測モデルに含まれるシステムの時定数よりも前記原料ガスの濃度に関する参照軌道の時定数を遅くしている、請求項１又は２に記載の濃度制御装置。

【請求項4】

液体又は固体の原料が収容される気化タンクと、
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、
前記気化タンクから前記原料が気化した原料ガスを導出する原料ガス導出路と、
請求項１乃至３の何れか一項に記載の濃度制御装置とを備える、原料気化システム。

【請求項5】

気化タンク内に収容された液体又は固体の原料にキャリアガスを導入して気化し、それによって生じた原料ガスを供給する原料気化システムに用いられる濃度制御方法であって、
前記キャリアガスの流量を流量制御機器により制御し、
前記原料ガスの濃度を濃度測定部により測定し、
前記原料ガスの目標濃度値と前記濃度測定部の測定濃度値とに基づいて、モデル予測制御により前記流量制御機器に入力する流量操作量を制御する、濃度制御方法。

【請求項6】

気化タンク内に収容された液体又は固体の原料にキャリアガスを導入して気化し、それによって生じた原料ガスを供給する原料気化システムにおいて前記原料ガスの濃度を制御するものであり、前記キャリアガスの流量を制御する流量制御機器と、前記原料ガスの濃度を測定する濃度測定部とを備える濃度制御装置に用いられる濃度温度制御プログラムであって、
前記原料ガスの目標濃度値と前記濃度測定部の測定濃度値とに基づいて、モデル予測制御により前記流量制御機器に入力する流量操作量を制御する流量制御部としての機能をコンピュータに備えさせる、濃度制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、濃度制御装置、原料気化システム、濃度制御方法及び濃度制御プログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体製造プロセスの洗浄工程では、ウエハの乾燥時に発生するウォーターマークの低減が課題となっている。また、乾燥工程では、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を窒素などのキャリアガスとともにウエハに吹き付けて乾燥させており、近年ではその濃度管理が重要となっている。また、濃度管理には、原料が収容された気化タンクの温度や窒素などのキャリアガスの流量を一定に制御しているが、プロセスの再現性の要求の高まりから、リアルタイムな濃度の管理が重要となっている。

【0003】

ここで、従来の原料気化システムでは、特許文献１に示すように、例えば非分散赤外吸収分光法（ＮＤＩＲ）を用いた分析計によってＩＰＡの濃度を測定し、ＰＩＤ制御によりキャリアガスの流量を制御するものが考えられている。

【0004】

しかしながら、配管中のガス置換による応答のむだ時間などにより、所望の応答時間を満たすためのＰＩＤの調整が必要であり、実現可能な応答性能の判断が難しく、ＰＩＤの調整工数などの増加が問題となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４０３４３４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

そこで、本発明は上述した問題を解決すべくなされたものであり、応答性能を向上しつつ制御パラメータの調整工数を削減することを課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

すなわち、本発明に係る濃度制御装置は、気化タンク内に収容された液体又は固体の原料にキャリアガスを導入して気化し、それによって生じた原料ガスを供給する原料気化システムに用いられる濃度制御装置であって、前記キャリアガスの流量を制御する流量制御機器と、前記原料ガスの濃度を測定する濃度測定部と、前記原料ガスの目標濃度値と前記濃度測定部の測定濃度値とに基づいて、モデル予測制御により前記流量制御機器に入力する流量操作量を制御する流量制御部とを備えることを特徴とする。

【0008】

このような濃度制御装置であれば、モデル予測制御により流量制御機器に入力する流量操作量を制御しているので、従来のＰＩＤ制御に比べて、応答性能を向上させることができる。また、モデル予測制御では、１回の制御対象の同定実験を行えば良く、ＰＩＤ制御におけるパラメータの最適化が不要となり、大幅に調整工数を短縮することができる。

【0009】

前記流量制御部は、前記モデル予測制御の予測モデルとして、前記原料ガス導出路に設けられた前記濃度測定部への到達時間に基づいたむだ時間を含むモデルを用いるものであることが望ましい。
この構成であれば、原料ガス導出路のガス置換による応答のむだ時間を考慮したモデル予測制御により、高速かつオーバーシュートを抑えた濃度制御が可能となる。

【0010】

前記流量制御部は、前記モデル予測制御の予測モデルに含まれるシステムの時定数よりも前記原料ガスの濃度に関する参照軌道の時定数を遅くしていることが望ましい。
この構成であれば、参照軌道の時定数を制御対象の時定数よりも遅くているので、参照軌道に対して制御対象の予測軌道を一致させるように流量操作量を制御することができる。

【0011】

また、本発明に係る原料気化システムは、液体又は固体の原料が収容される気化タンクと、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、前記気化タンクから前記原料が気化した原料ガスを導出する原料ガス導出路と、上述した濃度制御装置とを備えることを特徴とする。

【0012】

また、本発明に係る濃度制御方法は、気化タンク内に収容された液体又は固体の原料にキャリアガスを導入して気化し、それによって生じた原料ガスを供給する原料気化システムに用いられる濃度制御方法であって、前記キャリアガスの流量を流量制御機器により制御し、前記原料ガスの濃度を濃度測定部により測定し、前記原料ガスの目標濃度値と前記濃度測定部の測定濃度値とに基づいて、モデル予測制御により前記流量制御機器に入力する流量操作量を制御することを特徴とする。

【0013】

さらに、本発明に係る濃度制御プログラムは、気化タンク内に収容された液体又は固体の原料にキャリアガスを導入して気化し、それによって生じた原料ガスを供給する原料気化システムにおいて前記原料ガスの濃度を制御するものであり、前記キャリアガスの流量を制御する流量制御機器と、前記原料ガスの濃度を測定する濃度測定部とを備える濃度制御装置に用いられる濃度温度制御プログラムであって、前記原料ガスの目標濃度値と前記濃度測定部の測定濃度値とに基づいて、モデル予測制御により前記流量制御機器に入力する流量操作量を制御する流量制御部としての機能をコンピュータに備えさせることを特徴とする。

【0014】

なお、濃度制御プログラムは、電子的に配信されるものであってもよいし、ＣＤ、ＤＶＤ又はフラッシュメモリ等のプログラム記録媒体に記録されたものであってもよい。

【発明の効果】

【0015】

このように本発明によれば、応答性能を向上しつつ制御パラメータの調整工数を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態に係る原料気化システムの構成を模式的に示す図である。

【図2】同実施形態のモデル予測制御の仕組みを示す図である。

【図3】キャリアガスをステップ状に流した場合の原料ガス（ＩＰＡ）の濃度の応答結果を示す図である。

【図4】従来のＰＩＤ制御により濃度制御を行う制御ブロック図である。

【図5】従来のＰＩＤ制御による濃度制御の実験結果を示す図である。

【図6】従来のＰＩＤ制御においてＰＩＤパラメータを調整した後の実験結果を示す図である。

【図7】同実施形態のＭＰＣによる濃度制御を行うアルゴリズムを示す図である。

【図8】同実施形態のＭＰＣによる濃度制御の実験結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に、本発明に係る濃度制御装置を組み込んだ原料気化システムの一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に示すいずれの図についても、わかりやすくするために、適宜省略し又は誇張して模式的に描かれている。同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略する。

【0018】

＜１．原料気化システム１００の基本構成＞
本実施形態の原料気化システム１００は、例えば乾燥工程等の半導体製造プロセスを行う半導体製造装置に用いられるものであり、例えば乾燥工程を行うチャンバに濃度制御された原料ガスを供給するものである。

【0019】

具体的に原料気化システム１００は、図１に示すように、例えばイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の液体又は固体の原料が収容される気化タンク２と、気化タンク２に例えば窒素（Ｎ_２）等のキャリアガスを供給するキャリアガス供給路３と、気化タンク２から原料が気化した原料ガスを導出する原料ガス導出路４と、キャリアガス供給路３に設けられた第１流量制御機器５と、原料ガス導出路４に設けられた濃度測定部６とを備えている。

【0020】

ここで、第１流量制御機器５は、流量センサと、流体制御バルブとを有するマスフローコントローラである。流量センサは、差圧式のものや熱式のものなどが考えられる。また、流体制御バルブは、流量センサの測定流量値と、後述の第１流量制御部１１により出力される流量操作量ｑ_{Ｃ ＳＥＴ}とに基づいて、バルブ制御部（不図示）によりその弁開度が制御される。

【0021】

また、濃度測定部６は、非分散赤外吸収分光法（ＮＤＩＲ）を用いたものである。具体的に濃度測定部６は、原料ガスが導入される測定セルと、当該測定セルに赤外光を照射する赤外光源と、測定セルを通過した赤外光を検出する赤外線検出器と、赤外線検出器により検出された光強度信号に基づいて原料ガスの濃度を算出する濃度演算部とを有している。

【0022】

なお、第１流量制御機器５、濃度測定部６及び後述する第１流量制御部１１により、本発明に係る濃度制御装置１０が構成される。

【0023】

本実施形態では、原料ガス導出路４に原料ガスを希釈するための希釈ガスを供給する希釈ガス供給路７が接続されており、当該希釈ガス供給路７には、希釈ガスの流量を制御する第２流量制御機器８が設けられている。

【0024】

ここで、第２流量制御機器８は、流量センサと、流体制御バルブとを有するマスフローコントローラである。流量センサは、差圧式のものや熱式のものなどが考えられる。また、流体制御バルブは、流量センサの測定流量値と、後述の第２流量制御部１２により出力される流量操作量ｑ_{Ｄ ＳＥＴ}とに基づいて、バルブ制御部（不図示）によりその弁開度が制御される。

【0025】

そして、原料気化システム１００は、濃度測定部６により測定された原料ガスの濃度測定値ｃ_ＯＵＴ及び目標濃度値ｃ_ＳＥＴに基づいて、第１流量制御機器５を制御して、原料ガスの濃度ｃ_ＯＵＴを制御する制御装置ＣＴＬを有している。また、本実施形態の制御装置ＣＴＬは、気化タンク２に供給するキャリアガスの流量ｑ_Ｃと、希釈ガス供給路７から原料ガス導出路４に供給する希釈ガスの流量ｑ_Ｄとの合計流量（ｑ_Ｃ＋ｑ_Ｄ）が一定になるように制御する。

【0026】

＜２．制御装置ＣＴＬの具体的構成＞
本実施形態の制御装置ＣＴＬは、ＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、各種入出力機器を備えたいわゆるコンピュータである。そして、メモリに格納されている濃度制御プログラムが実行されて、各種機器が協働することによって、第１流量制御機器５の動作を制御する第１流量制御部１１と、第２流量制御機器８の動作を制御する第２流量制御部１２としての機能を発揮する。

【0027】

第１流量制御部１１は、原料ガスの目標濃度値ｃ_ＳＥＴと濃度測定部６の測定濃度値ｃ_ＯＵＴとに基づいて、モデル予測制御（Model Predictive Controller：ＭＰＣ）により第１流量制御機器５に入力する流量操作量ｑ_{Ｃ ＳＥＴ}を制御するものである。

【0028】

ここで、モデル予測制御は、図２に示すように、各時刻で未来の応答を予測しながら最適化を行う制御手法であり、第１流量制御部１１の内部に予測モデル（制御対象モデル）を持つことで、制御対象の現時刻からある有限区間に渡る未来の振る舞いを予測するものである。

【0029】

図２において、目標指令ｒ（ｔ）は、原料ガスの目標濃度値ｃ_ＳＥＴであり、制御入力ｕ（ｔ）は、第１流量制御機器５に入力される流量操作量ｑ_{Ｃ ＳＥＴ}であり、制御出力ｙ（ｔ）は、濃度測定部６により測定される原料ガスの濃度ｃ_ＯＵＴである。この制御対象から測定された濃度測定値ｃ_ＯＵＴを第１流量制御部１１の内部における予測モデルに適用し、最適化器にて現在の時刻から所定の時刻における追従誤差を最小化するように新たな制御入力ｕ（ｔ）を決定する。

【0030】

ここで、第１流量制御部１１は、モデル予測制御の予測モデルとして、原料ガス導出路４に設けられた濃度測定部６への到達時間に基づいたむだ時間を含むモデルを用いている。このむだ時間は、気化タンク２から濃度測定部６までの原料ガス導出路４におけるガス置換に伴う応答のむだ時間である。むだ時間の詳細は後述する。

【0031】

また、第１流量制御部１１は、モデル予測制御の予測モデルに含まれるシステム（伝達関数）の時定数よりも原料ガスの濃度に関する参照軌道の時定数を遅くしている。システム（伝達関数）の時定数及び参照軌道の時定数の詳細は後述する。

【0032】

第２制御部１２は、キャリアガス流量ｑ_Ｃと希釈ガス流量ｑ_Ｄとの合計流量（ｑ_Ｃ＋ｑ_Ｄ）が一定となるように、第２流量制御機器８に入力する流量操作量ｑ_{Ｄ ＳＥＴ}を制御するものである。具体的に第２流量制御部１２は、キャリアガス及び希釈ガスの全流量設定値ｑ_{Ｔ ＳＥＴ}と第１流量制御機器５の流量操作量ｑ_{Ｃ ＳＥＴ}との差分（ｑ_{Ｔ ＳＥＴ}－ｑ_{Ｃ ＳＥＴ}）を第２流量制御機器８の流量操作量ｑ_{Ｄ ＳＥＴ}（希釈ガスの設定流量値）とする。

【0033】

以下、従来のＰＩＤ制御による濃度制御と、本実施形態の制御装置ＣＴＬのＭＰＣによる濃度制御の詳細について説明する。

【0034】

＜３．制御対象について＞
制御対象は、図１に示すものであり、制御したい物理量は、濃度測定部６により測定される濃度測定値ｃ_ＯＵＴと全流量ｑ_Ｔ（キャリアガス流量ｑ_Ｃと希釈ガス流量ｑ_Ｄの合計流量）である。

【0035】

ここで、流量制御には、マスフローコントローラを用いており、マスフローコントローラの流量の応答性能は、濃度出力の応答より十分高速な応答性を有している。

【0036】

原料ガス（ＩＰＡ）の濃度ｃ_ＯＵＴは、濃度測定部６（ＮＤＩＲ）によって測定され、以下の式で示すことができる。操作量としてキャリアガス流量ｑ_Ｃを用いるが、その流量が分母にあるため、濃度ｃ_ＯＵＴは非線形性を有した特性となる。なお、以下の式において、ｑ_Ｖは、原料ガス流量である。

【0037】

【数1】

【0038】

図３に濃度ｃ_ＯＵＴの応答結果を示している。ここでは、濃度制御は行わず、キャリアガスをステップ状に流した場合の濃度ｃ_ＯＵＴである。キャリアガスの流量は、実際の運用条件に近い２００ｓｃｃｍとしている。

【0039】

この実験結果から同定を行い、以下の伝達関数Ｐ（ｓ）を求める。この伝達関数Ｐ（ｓ）には、むだ時間が約1秒含まれており、このむだ時間が濃度制御の応答調整を困難にしている。

【0040】

【数2】

【0041】

この伝達関数Ｐ（ｓ）は、図３に示す応答結果に基づいて、以下の一般式の各係数ａ_１、ｂ_１、ｂ_２、Ｌを演算することにより求める。なお、係数Ｌは、むだ時間を示すものである。また、ｑ_Ｃは図３におけるキャリアガス流量、ｑ_Ｖは図３における原料ガス流量、ｑ_Ｄは図３における希釈ガス流量である。

【0042】

【数3】

【0043】

＜４．ＰＩＤ制御による濃度制御＞
目標設定として原料ガスの目標濃度値ｃ_ＳＥＴとキャリアガス全流量設定値ｑ_{Ｔ ＳＥＴ}の２つの設定が制御装置ＣＴＬに入力される。応答については原料ガスの濃度ｃ_ＯＵＴ及びキャリアガス全流量ｑ_Ｔを１０秒以内に収束させ、出来るだけオーバーシュートを抑えたい。

【0044】

図４にＰＩＤ制御系のブロック線図を示している。従来法では制御装置ＣＴＬがＰＩＤ制御を行うものであり、キャリアガスの流量目標値ｑ_{Ｃ ＳＥＴ}を演算して原料ガスの濃度ｃ_ＯＵＴを制御する。

【0045】

キャリアガス全流量設定値ｑ_{Ｔ ＳＥＴ}は、以下の式に示すキャリアガスの流量目標値ｑ_{Ｃ ＳＥＴ}と希釈ガスの流量目標値ｑ_{Ｄ ＳＥＴ}との総和となる。よって本制御系の全流量制御はｑ_{Ｔ ＳＥＴ}とｑ_{Ｃ ＳＥＴ}の差分を希釈流量設定ｑ_{Ｄ ＳＥＴ}に設定する構成となっている。

【0046】

【数4】

【0047】

従来法のＰＩＤ制御による実験結果を図５に示している。ここでは、原料ガスの目標濃度値（濃度設定）ｃ_ＳＥＴを１％、目標合計流量値（全流量設定）ｑ_{Ｔ ＳＥＴ}を２０００ｓｃｃｍとし、ステップ応答の実験を行った。

【0048】

ＰＩＤパラメータを調整した結果、全流量については設定から２秒程度で安定している。しかし、濃度出力には１５秒程度の収束時間となった。

【0049】

さらに応答を１０秒に到達するように、ＰＩＤの調整を行った。図６にその結果を示す。ＰＩＤ制御では、応答時間を１０秒に調整しようとすると、オーバーシュートが大きくなる結果となった。これは、制御対象にむだ時間が含まれていることが原因であると考えられる。

【0050】

＜５．ＭＰＣによる濃度制御＞
次にＭＰＣによる濃度制御について説明する。なお、全流量ｑ_Ｔの制御については、従来のＰＩＤ制御と同様である。

【0051】

図７に第１流量制御部１１のＭＰＣのアルゴリズムを示している。ここで、ｋはサンプリング周期Ｔ_ｓで離散化された時間を表すものとする。

【0052】

予測ホライズン点数（将来を予測する時間）をＨ_Ｐとすると、参照軌道ｃ_{ｒｅｆｔｒａｊ}（ｋ＋ｉ｜ｋ）（ｉ＝１，・・・，Ｈ_Ｐ）は理想的な軌道を示し、その応答時間を時定数Ｔ_ｒｅｆによって決定する。

【0053】

【数5】

【0054】

操作量Δｑ_{Ｃ ＳＥＴ}を与えた場合の予測軌道ｃ^＾ _ＯＵＴ（ｋ＋ｉ｜ｋ）（上付きの記号^＾は、予測値を表す）は、現在の操作量の下での自由応答ｃ_ｆｒｅｅ（ｋ＋ｉ｜ｋ）と、上記の数２から計算される単位ステップ応答Ｓ（ｉ）から以下の式で表される。

【0055】

【数6】

【0056】

参照軌道ｃ_{ｒｅｆｔｒａｊ}（ｋ＋ｉ｜ｋ）と予測軌道ｃ^＾ _ＯＵＴ（ｋ＋ｉ｜ｋ）が予測ホライズンの最終ｎ点で一致するようにサンプリング周期Ｔ_ｓ毎にΔｑ_{Ｃ ＳＥＴ}を定め、次のサンプリング周期のｑ_{Ｃ ＳＥＴ}を決定する。

【0057】

【数7】

【0058】

次に、ＭＰＣの実装を行い濃度制御の実験を行った。予測軌道の時定数、予測ホライゾン、データ区間は、以下とした。
サンプリング周期Ｔ_Ｓ［ｓ］：０．１
予測軌道の時定数Ｔ_ｒｅｆ［ｓ］：２
予測ホライゾン点数Ｈ_Ｐ［ｓ］：５
データ区間ｎ：５

【0059】

また、原料ガスの目標濃度値（濃度設定）ｃ_ＳＥＴを１％、目標合計流量値（全流量設定）ｑ_{Ｔ ＳＥＴ}を２０００ｓｃｃｍで実験を行った。

【0060】

その実験結果を図８に示す。この図８から分かるように、ＭＰＣによる濃度制御によって、濃度制御の収束時間が約１０秒となりオーバーシュートが抑えられている。また全流量も１秒程度で収束しており従来法よりも収束時間を短縮で きている。

【0061】

＜６．本実施形態の効果＞
このように本実施形態における原料気化システム１００によれば、モデル予測制御により第１流量制御機器５に入力する流量操作量ｑ_{Ｃ ＳＥＴ}を制御しているので、従来のＰＩＤ制御に比べて、応答性能を向上させることができる。また、モデル予測制御では、１回の制御対象の同定実験を行えば良く、ＰＩＤ制御におけるパラメータの最適化が不要となり、大幅に調整工数を短縮することができる。

【0062】

また、モデル予測制御の予測モデルとして、原料ガス導出路４に設けられた濃度測定部６への到達時間に基づいたむだ時間を含むモデルを用いているので、原料ガス導出路４のガス置換による応答のむだ時間を考慮したモデル予測制御により、高速かつオーバーシュートを抑えた濃度制御が可能となる。

【0063】

さらに、モデル予測制御の予測モデルに含まれるシステムの時定数よりも原料ガスの濃度に関する参照軌道の時定数を遅くしているので、参照軌道に対して制御対象の予測軌道を一致させるように流量操作量を制御することができる。

【0064】

＜７．その他の実施形態＞
例えば、前記実施形態の原料はイソプロピルアルコール等の液体原料であったが、固体の原料であっても良い。

【0065】

また、気化方式はバブリングの他に、加熱方式等のその他の気化方式であっても良い。

【0066】

さらに、前記実施形態では、キャリアガス流量と希釈ガス流量との合計流量を一定に制御するものであったが、その合計流量を一定に制御しない構成としても良い。

【0067】

その上、前記実施形態では、希釈ガス供給路を有しており、原料ガスを希釈する構成としているが、希釈ガス供給路を有さない構成としても良い。

【0068】

加えて、モデル予測制御の予測モデルに含まれるシステムの時定数と、原料ガスの濃度に関する参照軌道の時定数とを同じにしても良い。

【0069】

さらに加えて、前記実施形態の濃度制御装置は、半導体製造装置のチャンバに原料ガスを供給するものであったが、その他のチャンバに原料ガスを供給するものであっても良い。

【0070】

また、前記実施形態の濃度制御装置は、原料気化システムに組み込まれたものであったが、原料気化システムとは別の装置（モジュール）としたものであっても良い。

【0071】

その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の変形や組み合わせを行っても構わない。

【符号の説明】

【0072】

１００・・・原料気化システム
１０ ・・・濃度制御装置
２ ・・・気化タンク
３ ・・・キャリアガス供給路
４ ・・・原料ガス導出路
５ ・・・第１マスフローコントローラ（第１流量制御機器）
６ ・・・濃度測定部
７ ・・・希釈ガス供給路
８ ・・・第２マスフローコントローラ（第２流量制御機器）
ＣＴＬ・・・制御装置
１１ ・・・第１流量制御部
１２ ・・・第２流量制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】