CN101501597A - 使用了质量流量控制装置的流量控制 - Google Patents

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Abstract

一种质量流量控制器，在产品(质量流量控制器)出厂后，可对与多种实际使用气体和多个流量范围对应的质量流量控制器进行规格变更。在质量流量控制装置的初始状态下，采用校正气体来测量与流量设定信号相对的实际流量，由此求出校正气体特性数据，并将该校正气体特性数据存储在控制单元中。另一方面，按照多种实际气体来测量与流量设定信号相对的实际流量，由此求出实际气体特性数据，并将该实际气体特性数据保存在存储介质中，然后在质量流量控制装置运转前，从上述存储介质中读出实际使用气体的实际气体特性数据，另外，读出存储在上述控制单元中的校正气体特性数据。并且以上述实际气体特性数据为基础，将上述校正气体特性数据转换为控制流量补正数据，并将控制流量补正数据写入控制单元。根据该控制流量补正数据补正实际气体流量。

Description

使用了质量流量控制装置的流量控制
技术领域
本发明涉及对气体等流量比较小的流体的质量流量进行测量的质量流量控制装置中的流量控制。
背景技术
一般，为了制造半导体集成电路等半导体产品等，而在各种半导体制造装置中，对半导体硅片(wafer)等反复进行例如CVD成膜或蚀刻操作等。在该情况下，需要高精度地控制微量的工艺气体(process gas)的供给量，所以采用例如质量流量控制器(mass flow controller)这样的质量流量控制装置。以下，在本说明书中以质量流量控制器为例进行说明。
在这种半导体制造装置中，对多种工艺气体进行从微小流量到大流量的处理。因此，在该种半导体制造装置中，希望采用适合各个半导体制造装置中所使用的气体、且适合各个半导体制造装置的使用流量范围的质量流量控制装置。另外，还希望利用流量控制阀对流量设定信号所表示的质量流量(以下，仅称作“流量”。)进行控制而实际流出的流量(以下，称作“实际流量”。)高精度一致。因而，希望校正流量设定信号和实际气体流量的关系。
因此，在某现有技术中，半导体制造装置具有：流入多个气体的室(chamber)；与多个气体对应而设置的多个质量流量控制器；对多个气体流量进行测量的质量流量表(mass flow meter)；以及控制多个气体的流向的多个阀(valve)，在该半导体制造装置中进行如下的处理。即，在半导体制造装置运转时对上述多个阀的开闭进行控制，以使多个气体直接流入上述室中。另一方面，在质量流量控制器进行检查时，根据在检查对象的质量流量控制器中所设定的流量及转换系数(conversion factor)来计算气体的实际流量。并且，按照多个质量流量表中的具有最优流量范围的质量流量表来控制上述多个阀的开闭，以便流入气体。
在上述现有技术的半导体制造装置中，根据转换系数来计算使用气体的实际流量。通常，在质量流量控制器的制造中，在出厂前的初始状态下，按照每一个质量流量控制器例如将氮气作为校正气体来进行调整，以使与流量设定信号相对的实际流量的直线性在基准值内。但是，在调整中所使用的氮气、和在实际出厂目的地在半导体制造装置中所使用的实际使用气体(例如，氩气)的气体物理性质不同。因此，当在出厂目的地的半导体制造装置中原样使用将氮气作为校正气体进行了调整的质量流量控制器时，具有无法取得与氮气相同精度的直线性的问题。
因此，如上述现有技术那样，按照气体种类采用预定的一个转换系数来进行补正。但是，当在出厂目的地的半导体制造装置中实际流入了实际使用气体(以下，称作“实际气体”。)时，有时因为转换系数而产生不能完全弥补的偏差。另外，当满标度(full scale)流量从微小流量到大流量的幅度大时，即使是在规定流量范围内可适用的质量流量控制器，关于串行100％满标度流量和10％满标度流量也大多在控制精度上产生偏差。在这样的情况下不能仅利用一个转换系数来进行一样的补正。
这里，若进行如针对与一个流量区域的流量范围相应地进行调整的质量流量控制器流入1种气体这样的专用设备的使用方法、且进行预先使用了实际气体的校正(流量传感器的输出特性的调整)，则此后的实际气体的流量控制成为高精度。但是，如这样使用1机种对应1气体的方法过于浪费。实际上，当考虑实际气体的种类和流量范围的数量时，需要200种以上的质量流量控制器。由此，对于制造方来说难以进行对应，而且对于用户方来说也难以对这些机种进行库存管理。
本发明用于处理上述问题点的至少一部分，其目的是在流量控制装置中进行高精度的流量控制。
另外，为了参考，将日本国专利申请、日本专利2006-212226号的公开内容写入该说明书内。
发明内容
在作为本发明一个方式的质量流量控制装置的流量控制补正方法中，进行如下这样的处理。质量流量控制装置设有：质量流量检测单元，其检测在流路中流过的气体的质量流量并输出流量信号；流量控制阀机构，其利用阀驱动信号改变阀开度，由此来控制质量流量；以及控制单元，其根据从外部输入的流量设定信号和上述流量信号来控制上述流量控制阀机构；在该质量流量控制装置中进行如下的处理。即，在上述质量流量控制装置的初始状态下，采用校正气体，求出对与上述外部所输入的流量设定信号相对的实际流量进行测量的校正气体特性数据，并将该校正气体特性数据存储到上述控制单元中。另一方面，按照多种实际气体，求出对与上述外部所输入的流量设定信号相对的实际流量进行测量的实际气体特性数据，并将该实际气体特性数据保存到存储介质中。然后，在上述质量流量控制装置运转之前，经由计算机从上述存储介质中读出实际使用的实际使用气体的实际气体特性数据。另外，读出在上述质量流量控制装置的控制单元中存储的校正气体特性数据。并且，以上述实际气体特性数据为基础，将上述校正气体特性数据转换为控制流量补正数据，并将上述控制流量补正数据写入上述控制单元。以该控制流量补正数据为基础来补正实际气体流量。
例如，可采用如下的方式。针对初始状态的质量流量控制装置(质量流量控制器)，通常采用作为校正气体使用的气体(例如氮气)，求出对与流量设定信号相对的实际流量进行测量的校正气体特性数据，并将其存储到质量流量控制器中。即，测定并存储流量传感器的输出特性。另一方面，按照具有多种的实际使用气体，求出对与流量设定信号相对的实际流量进行测量的实际气体特性数据，并将其保存到个人计算机(PC)或CD-ROM等存储介质中。该存储介质作为所谓转换软件提供给用户。
用户在质量流量控制器运转时，连接个人计算机(PC)和质量流量控制器，从上述存储介质(转换软件)的实际气体特性数据中选择在此之后使用的实际气体的实际气体特性数据，并读出该气体的特性数据。另外，读出在质量流量控制器侧预先存储的校正气体特性数据，对比/运算该校正气体特性数据和上述实际气体特性数据，并将校正气体特性数据与实际气体输出特性相应地进行规格变更。该处理对上述流量传感器的输出特性(校正气体特性数据)施加补正，在流入了实际气体时，与如使直线性精度提高的实际气体输出特性相应地进行规格变更。该规格变更后的数据是控制流量补正数据。将该控制流量补正数据写入质量流量控制器侧的控制单元，并重新存储到质量流量控制器中。以后，该质量流量控制器根据依照实际气体输出特性进行转换的控制流量补正数据，来进行流量控制。
另外，本发明的质量流量控制装置的流量控制补正方法还可采用如下的方式。即，按照规定的流量范围求出上述实际气体特性数据，并保存到上述存储介质中。并且，依照实际运转的质量流量控制装置的满标度流量来选择实际气体特性数据，并补正使用的流量范围的满标度流量。根据这样的方式，由于例如作为硬件是满标度幅度宽、且能够使用到大流量的质量流量控制器，所以根据例如中流量范围的实际气体特性数据来生成控制流量补正数据。并且，其适用于上述质量流量控制器，中流量范围可变更为满标度流量的质量流量控制器。由此，即使在不具有使实际控制的满标度流量均衡的质量流量控制器时，也能够规格变更满标度流量，对需要的流量范围进行高精度的流量控制。
此外，作为上述的质量流量检测单元(流量传感器)，例如可采用如下的热式流量传感器。该热式流量传感器具有缠绕在传感器流路的上游侧和下游侧的电热线。这些电热线构成桥接电路(bridge circuit)。在该热式流量传感器中，检测由于气体流过传感器流路内而产生的不平衡电压，由此可运算流过传感器流路内的气体流量。
另外，在临界条件下(音速区域)保持了孔口(orifice)上游侧的气体压力P1和孔口下游侧的气体压力P2，在上述状态下可采用压力式流量传感器等，该压力式流量传感器用于补正运算流过孔口的气体流量。
另外，流量控制阀机构例如可使用压电执行元件，该压电执行元件采用了层叠型压电元件。
根据作为本发明一实施方式的质量流量控制装置的流量控制补正方法，可将1台质量流量控制器规格变更为与多种实际使用气体和多个流量范围高精度对应的质量流量控制器。因此，能够如以下那样发挥优良的作用效果。
(1)流量传感器与实际使用的实际使用气体的输出特性相一致，使直线性提高。因此，能够进行高精度的流量控制。
(2)在用户侧可适当变更实际使用气体的种类及流量范围。因此，能够削减预备质量流量控制器的库存。
(3)对于制造方来说，可将产品项目数量控制在所需的最小限度上。因此，能够有助于库存管理和交货期缩短。
另外，本发明的一个方式还能够实现为如下的、用于控制流过流路的气体流量的流量控制装置的方式。该流量控制装置具有：流量检测部，其检测流过流路的气体的质量流量来作为检测流量；流量变更部，其控制流过上述流路的气体的流量；以及控制部，其根据流过上述流路的气体的质量流量的目标值即目标流量和上述检测流量来反馈控制上述流量变更部。
上述控制部参照根据流过上述流路的气体的种类而准备的控制数据、即包含与互不相同的质量流量分别对应的多个控制参数的控制数据，并且使用上述多个控制参数中的、基于上述目标流量和上述检测流量的至少一方而决定的控制参数，来控制上述流量变更部。
通过这样的方式，能够根据流量控制装置所控制的气体，在各种流量中进行高精度的流量控制。
另外，所谓“与质量流量相对应”，除了控制参数直接与质量流量相对应的方式之外，还包含经由其他参数(例如，与质量流量对应的信号等)间接地与质量流量相对应的情况。
另外，在控制部控制流量变更部时，可直接使用控制参数。另一方面，在其他结构介于控制部和流量变更部之间、控制部经由该结构控制流量变更部的方式中，可使用控制参数，以使控制部通过控制介于其间的结构来控制流量变更部。即，在流量变更部的控制中能够以任意的形式来使用控制参数。
另外，上述流量检测部可以成为根据流过上述流路的至少一部分气体移动而产生的热量来检测上述气体的质量流量的形态。
另外，上述流量检测部还可以成为根据上述流路内不同位置上的上述气体的压力，来检测上述气体的质量流量的形态。
另外，上述控制数据优选为与各个上述流量控制装置对应而进行准备的数据。根据这样的形态，可考虑流量控制装置的个体差异，进行高精度的流量控制。
另外，流量控制装置可具有生成上述控制数据的控制数据生成部。上述控制数据生成部优选参照第1特性数据和第2特性数据，并且根据上述第1及第2特性参数来生成上述控制参数，由此来生成上述控制数据。
此外，该第1特性数据，包含与互不相同的质量流量分别对应的多个第1特性参数、即反映了以使用作为基准的规定气体为前提的上述各个流量控制装置的特性的多个第1特性参数。
并且，该第2特性数据，包含与互不相同的质量流量分别对应的多个第2特性参数、即反映了以上述流量控制装置的基准特性为前提的上述气体种类的特性的多个第2特性参数。此外，气体种类的特性可以是作为气体物质的特性。
根据这样的方式，可独立地考虑各个流量控制装置的特性(例如，制造误差及经时变化等)和气体种类的特性(气体具有作为物质的特性)，来生成控制数据。由此，针对相同型号的其他固体流量控制装置，可适用相同的第2特性数据。另外，各特性数据可从外部提供，也可由流量控制装置保存。
另外，上述第2特性数据优选为从如下的多个数据中根据流过上述流路的气体种类来选择的数据。即，所谓该多个数据是上述第2特性数据的候选，其是分别存储多个上述第2特性参数的多个数据，是反映了互不相同种类的上述气体的特性的多个数据。
根据这样的方式，可通过与流量控制装置所控制的气体种类(物质)对应着适当选择第2特性参数，来设定流量控制装置，以便能够高精度地控制各个种类的气体。
另外，上述第2特性数据优选为从如下的多个数据中根据流过上述流路的气体种类来选择的数据。即，所谓该多个数据是上述第2特性数据的候选，其是分别存储多个上述第2特性参数的多个数据，是各个数据所存储的上述第2特性参数的质量流量范围互不相同的多个数据。
根据这样的方式，可通过与流量控制装置所控制的气体的流量范围对应着适当选择第2特性参数，来设定流量控制装置，以便针对各种流量范围都能够高精度地控制气体。
另外，流量控制装置优选具有：第1存储部，其存储上述第1特性数据；第2存储部，其存储上述第2特性数据，且比上述第1存储部容易更换或数据改写。
通过这样的方式，可根据流量控制装置所控制的气体种类和流量范围来适当地更换存储有第2特性数据的存储部，或者可改写在第2存储部中存储的第2特性数据。
另外，上述控制部可成为如下的形态，即根据上述多个控制参数中的、基于上述检测流量与上述目标流量的至少一方而决定的控制参数和上述目标流量，来生成修正目标流量，并根据上述修正目标流量和上述检测流量来控制上述流量变更部。另外，控制参数是上述多个控制参数中的、根据检测流量所表示的质量流量和上述目标流量的质量流量的至少一方而决定的参数。
另外，上述控制部可成为如下的形态，根据上述多个控制参数中的、基于上述检测流量与上述目标流量的至少一方而决定的控制参数和上述检测流量，来生成修正检测流量，并根据上述目标流量和上述修正检测流量来控制上述流量变更部。
另外，本发明的一个方式还可实现为控制流过流路的气体流量的方法。在该方法中可进行以下的处理。另外，以下说明的各个处理，只要不是利用其他步骤结果的步骤，就能够改换顺序进行实施。
(a)准备流量控制装置，该流量控制装置根据流过流路的气体的质量流量的目标值即目标流量、和流过上述流路的气体的被检测出的质量流量即检测流量，来反馈控制流过上述流路的气体的流量；
(b)根据流过上述流路的上述气体的种类来准备包含与互不相同的质量流量分别对应的多个控制参数的控制数据；以及
(c)使用上述流量控制装置，参照上述控制数据，并且根据在上述多个控制参数中基于上述目标流量与上述检测流量的至少一方而决定的控制参数、上述目标流量和上述检测流量，来控制流过上述流路的气体的流量。
作为这样的方式，可使用流量控制装置，根据流量控制的气体的种类进行高精度的流量控制。
另外，上述步骤(b)中优选进行以下的处理。
(b1)准备第1特性数据，该第1特性数据包含与互不相同的质量流量分别对应的多个第1特性参数、即反映了以使用规定的基准气体为前提的上述已准备的流量控制装置特性的多个第1特性参数。此外，基准气体可以为任意的气体。
(b2)准备第2特性数据，该第2特性数据包含与互不相同的质量流量分别对应的多个第2特性参数、即反映了以上述流量控制装置的基准特性为前提的与上述气体种类相应的特性(物理性质)的多个第2特性参数。
(b3)参照上述第1及第2特性数据，并且根据上述第1及第2特性参数生成上述控制参数，由此来生成上述控制数据。
通过这样的方式，可根据反映了流量控制装置特性的第1特性数据和反映了气体特性的第2特性数据的个别的两个数据，来生成反映了流量控制装置特性和气体特性的控制数据。并且，可针对相同型号的不同固体的流量控制装置使用相同的第2特性数据。另外，此时，第1特性数据优选为与各流量控制装置对应着进行准备、并反映了各流量控制装置的特性的数据。
另外，在上述步骤(b1)中优选进行以下的处理。
(b4)向上述流量控制装置输入上述目标流量。
(b5)在上述流路内使上述基准气体流通，在上述流量控制装置中以不使用上述控制参数的方式来控制上述基准气体的流量。
(b6)在进行上述(b5)时，取得上述检测流量。
(b7)根据上述输入的目标流量和上述取得的检测流量来生成上述第1特性参数。
(b8)针对不同的上述目标流量反复上述步骤(b4)至(b7)，由此来生成上述多个第1特性参数。
根据这样的方式，可生成以使用基准气体为前提的反映了流量控制装置的特性的第1特性数据。
另外，在上述步骤(b2)中优选进行以下的处理。
(b9)准备基准流量控制装置，该基准流量控制装置根据流过基准流路的气体的质量流量的目标值即基准目标流量、和流过上述基准流路的上述气体的被检测出的质量流量即基准检测流量，来反馈控制流过上述基准流路的气体流量。
(b10)向上述基准流量控制装置输入上述基准目标流量。
(b11)在上述基准流路内使与上述基准气体不同的气体流通、并在上述基准流量控制装置中控制上述气体流量。
(b12)在进行上述(b11)时。取得上述基准检测流量。
(b13)根据上述输入的基准目标流量和上述取得的基准检测流量，生成上述第2特性参数。
(b14)针对不同的上述基准目标流量反复上述步骤(b10)至(b13)，由此来生成上述多个第2特性参数。
根据这样的方式，可生成以基准流量控制装置特性为前提的反映了气体特性的第2特性数据。
在上述步骤(b2)中还优选进行以下的处理。
(b15)在上述步骤(b10)至(b14)之前，针对上述基准流量控制装置执行上述步骤(b1)，并准备与上述基准流量控制装置相关的上述第1特性数据。
在上述步骤(b11)还优选进行以下的处理。在上述基准流量控制装置中使用与上述基准流量控制装置相关的上述第1特性参数，来控制上述气体流量。
根据这样的方式，可生成减少了由上述基准流量控制装置的个体差异(制造误差等)引起的偏差的影响的第2特性数据。
另外，还可以不使用与基准流量控制装置相关的第1特性参数，而实施上述步骤(b11)来生成第2特性参数。在这样的方式中，优选准备具有如下特性的基准流量控制装置，该特性为与利用步骤(a)准备的流量控制装置相比优选接近设计值。
另外，在上述步骤(b2)中优选进行如下的处理。
(b16)通过针对多种气体执行上述步骤(b14)，来生成与上述多种气体相关的多个上述第2特性数据。
并且在步骤(b3)中优选进行如下的处理。
(b17)根据利用上述步骤(a)准备的上述流量控制装置所控制的气体种类，从上述多个第2特性数据中选择一部分第2特性数据来作为上述应参照的第2特性数据。此外所谓“流量控制装置所控制的气体”是在流量控制装置的用户使用流量控制装置来制造产品时使流量控制装置来控制流量的气体。
根据这样的方式，可设定流量控制装置，以便对流量控制装置实际进行流量控制的气体施加高精度的控制。
另外，在上述步骤(b2)中还优选进行如下的处理。
(b18)生成分别包含利用上述步骤(b14)生成的多个第2特性参数的一部分的多个上述第2特性数据、即在生成各自包含的上述第2特性参数时的上述基准目标流量的范围互不相同的多个上述第2特性数据。
并且，在上述步骤(b3)中还优选进行如下的处理。
(b19)根据利用上述步骤(a)准备的上述流量控制装置所控制的气体流量的范围，从上述多个第2特性数据中选择一部分第2特性数据，作为上述应参照的第2特性数据。
根据这样的方式，可设定流量控制装置，以便对各种流量范围进行高精度的流量控制。
此外，在上述步骤(b1)中优选进行如下的处理。即，将上述第1特性数据存储到在上述步骤(a)中已准备的上述流量控制装置的第1存储部中。另外在上述步骤(b2)中还优选进行如下的处理。即，将上述第2特性数据存储到比上述第1存储部容易更换或数据改写的第2存储部中。并且在上述步骤(b3)中还优选进行如下的处理。即从上述第1存储部中读出上述第1特性数据、从上述第2存储部中读出上述第2特性数据。
另外，在步骤(c)中优选进行如下的处理。
根据上述多个控制参数中的基于上述检测流量与上述目标流量的至少一方来决定的控制参数、和上述目标流量，生成修正目标流量。
根据上述修正目标流量和上述检测流量来反馈控制流过上述流路的气体流量。
另外，在步骤(c)中还可以进行如下的处理。
根据上述多个控制参数中的基于上述检测流量与上述目标流量的至少一方来决定的控制参数、和上述检测流量，生成修正检测流量。
根据上述目标流量和上述修正检测流量来反馈控制流过上述流路的气体流量。
通过这样的方式，根据流量控制装置所控制的气体，在各种流量中进行高精度的流量控制。
另外，本发明可通过各种形态实现，例如，可通过流量控制补正方法及流量控制补正装置、流量控制方法及流量控制装置、用于实现这些方法或装置的功能的计算机程序、记录了该计算机程序的记录介质、和计算机程序产品等的形态来实现。
以下，参照附图，对本发明优选的实施例进行详细的说明，以使本发明的上述目的及其他目的、结构、效果变得清楚。
附图说明
图1是说明本发明的质量流量控制装置(质量流量控制器)结构的概括结构图。
图2是说明热式质量流量传感器的电路图。
图3A～图3C是以流量特性线图为基础对本发明的流量控制补正方法进行说明的概要图。
图4是表示本发明的流量控制补正方法的处理顺序的流程图。
图5是表示本发明的规格转换方式的概念图。
图6是表示本发明的流量范围的区分例的图。
图7是表示控制单元18的详细校正的框图。
图8是表示本实施方式的质量流量控制装置MFC0的校正气体特性数据DPm的曲线图。
图9是表示实际气体特性数据DPg的曲线图。
图10是表示根据校正气体特性数据DPm和实际气体特性数据DPg来计算的本实施方式的质量流量控制装置MFC0的特性的曲线图。
图11是表示控制流量补正数据DPc1(参照图7)的特性的曲线图。
图12是表示第2实施方式的控制流量补正数据DPc1r的特性的曲线图。
图13是表示第3实施方式的控制单元18的详细校正的框图。
图14是表示第3实施方式的控制流量补正数据DPc2的特性的曲线图。
图15是表示本发明的实施例、表示针对满标度流量的控制精度的特性线图。
具体实施方式
A.第1实施方式：
以下，参照附图对本发明的质量流量控制装置和流量控制补正方法进行说明。
A1.质量流量控制装置的结构以及功能：
首先，采用图1、图2对作为质量流量控制装置的质量流量控制器进行说明。图1是表示质量流量控制器的结构的概括图。图2是表示热式流量传感器的电路原理的结构图。
在图1中，4是设置有质量流量控制器2的流体通路。在流体通路4的一端上连接有工艺气体源，另一端上连接有半导体制造装置的成膜装置等气体使用系统。质量流量控制器2具有：流量传感器8，其是检测在流路中流过的流体的质量流量、并输出流量信号(传感器输出信号)S1的质量流量检测单元；流量控制阀机构10，其根据阀驱动信号S4改变阀开度，由此来控制质量流量；以及控制电路等一连串的控制单元18，其根据从外部输入的流量设定信号S0和上述流量信号S1输出阀驱动信号S4，并控制上述流量控制阀机构10。另外，所谓“质量流量”是每一单位时间流过的流体的质量。
流量控制阀机构10由流量控制阀27组成，该流量控制阀27具有：金属膜(diaphragm)22和具备利用微小的冲程(stroke)对该金属膜22进行押压的层叠压电元件的执行元件26。流量控制阀机构10的结构为，利用金属膜22来调整阀口24的开度，以控制气体的流量。另外，控制单元18具有如下的功能：利用流量控制电路对经由流量传感器电路16输入的传感器输出信号S1和从外部输入的流量设定信号S0进行比较/运算，进行PID控制等，以使两信号一致，并控制阀开度。利用流量控制阀机构10，控制在流体通路4内流过的流体的流量。
另外，流量控制阀机构10的上游侧的流体通路4被分离成细管集合的旁路(bypass)流路12、和由与该旁路流路12并排导出的细管组成的传感器流路14。两流路12、14的设计结构为以预定的一定分流比来流过气体。并且，在该传感器流路14上缠绕有流量传感器电路(图2的桥接电路)的一部分即两条发热电阻线R1、R2。
该发热电阻线R1、R4具有其电阻值根据温度上升而变化的特性。然后，如图2所示，发热电阻线R1、R4与其他的电阻器R2、R3构成为电平衡状态。由此，将气体从上游侧向下游侧流过而产生的热移动作为桥接电路的不平衡电压来捕捉，由此求出流过该传感器流路14的气体流量，此外还运算并求出在整个流路中流过的流量。
从流量传感器电路16输出的流量信号S1是在一定宽幅内包含的电压值，表示与满标度相对的测定后的流量。流量信号S1通常在0～5V(伏特)的范围内表示其流量。该流量信号S1被输入到流量控制单元18中。
另一方面，在实际气体使用时，将所需的气体流量作为流量设定信号S0输入到流量控制单元18。该流量设定信号S0也是在一定宽幅内所包含的电压值，表示与满标度相对的目标流量。流量设定信号S0也通常在0～5V(伏特)的范围内表示其流量。
流量控制单元18为了使上述流量信号(传感器输出信号)S1和流量设定信号S0的值一致，而利用PID控制法来控制阀驱动电路28，并控制上述流量控制阀机构10的阀开度。从阀驱动电路28向流量控制阀27输出阀驱动信号S4，通过流量控制阀27，根据阀驱动信号S4来控制气体流量。
例如在满标度是100ccm[Cubic Centimeter per minute]的情况下，当将表示目标流量的流量设定信号S0设定为5V时，控制阀开度，使表示测定后流量的流量信号S1表示5V。其结果是，整个流体通路的流量(旁路流路12的流量和传感器流路14的流量的总计)为100ccm。但是，在没有调整该流量传感器的输出特性和针对实际气体的传感器输出特性时，成为相比于100ccm进行了极微小的偏离的流量(例如±1～2％)。
A2.质量流量控制装置的补正方法的概要：
以下，参照附图对调整补正上述偏差的流量控制补正方法进行概要说明。
图3A～图3C是以流量特性线图为基础对本发明的流量控制补正方法进行说明的概要图。图4是表示处理顺序的流程图。图5是表示规格转换方式的概念图。
在图3A～图3C的流量特性线图中，横轴表示流量设定信号S0，纵轴表示实际流量。在图3A中，实线X表示将氮气(N2)用作校正气体、求出校正气体特性数据的一例，该校正气体特性数据是利用外部设置的流量测定单元(在图1中为罐(tank)T、以及可测定罐T内部压力的压力计M)来测量与外部所输入的流量设定信号S0相对的实际流量而取得的。测定该校正气体特性数据的处理相当于图4的处理顺序中所述的步骤(1)(以下，同样进行备注。另外，在图4中利用附带圆圈的数字来表示各步骤的编号)。将该校正气体特性数据作成表后，存储到质量流量控制器(MFC)的控制单元(控制电路)18中(图4-步骤(2))。按照每一质量流量控制装置来进行这些步骤(1)(2)的处理。
但是，利用图4的步骤(1)取得的流量传感器的输出特性，如实线X那样具有稍许的偏差，如图3A的Y那样不是直线性高、且取得高精度的控制结果的输出特性。
产生这样的偏差的原因是各个流量传感器个体的条件不一样。因此，物理上无法避免发生这样的偏差。
在图4的步骤(3)中，与上述步骤(1)相同，采用实际使用的工艺气体等(Ar、SF6、Cl2等)，求出实际气体特性数据，该实际气体特性数据是利用外部设置的流量测定单元来测量与流量设定信号S0相对的实际流量而取得的。(图4-步骤(3))然后，在图4的步骤(4)中，将该实际气体特性数据存储到个人计算机(PC)或CD-ROM等存储介质中。这成为根据实际气体的种类及流量范围来变更质量流量控制装置的设定的转换软件。
该实际气体特性数据是按照每一实际使用的实际气体、以及按照每一规定的流量范围而求出的，将该数据表化后再进行存储(图4-步骤(5))。另外，该实际气体特性数据的生成不是依据每个质量流量控制装置而进行的。即，采用以校正气体的使用为前提进行调整并确保了特性的直线性的1台标准的质量流量控制装置(在本说明书中，称为“基准流量控制装置”)来测定每一实际气体以及每一流量范围的实际气体特性数据。并且，针对相同型的质量流量控制装置来适用测定后的实际气体特性数据。因此，在图4中，步骤(3)～(5)的处理与针对各个质量流量控制装置执行的步骤(1)、(2)、(6)～(13)分开表示。
另外，所谓流量范围是作为硬件的质量流量控制装置可控制流量的流量范围。例如在图6中表示多个流量范围和各自的满标度流量。根据图6的区分对0～50,000[SCCM]为止的流量设定13种流量范围。即，如果准备具有图6所示的各流量范围的13种质量流量控制器，则在图6所示的满标度流量内，可采用实际气体特性数据对这些质量流量控制器的流量控制进行补正。即，可采用13种质量流量控制器，对0～50,000[SCCM]为止的流量进行流量控制。另外，所谓[SCCM](Standard Cubic Centimeter perminute)是标准状态即0℃、1大气压中的CCM(Cubic Centimeter perminute)。
例如，根据利用具有No10的流量范围的质量流量控制器，可针对满标度流量到达5,000[SCCM]的流量控制，基于实际气体数据进行补正。但实际上还受到在质量流量控制器的流量控制阀构造上的控制范围的制约。因此，针对到达所述的满标度流量的1/3左右、例如此时是约2,001以上的流量范围，可根据实际气体数据来进行流量控制的补正。结果，可通过适用实际气体数据，将具有No10的流量范围的质量流量控制器规格转换为能够在约2,001～5,000[SCCM]的满标度流量内进行高精度的流量控制的质量流量控制器。
用户在实际使用该质量流量控制器之前，利用数据通信线路(RS-232C、RS-485等)将图5所示的个人计算机PC与质量流量控制器连接(图4-步骤(6))。然后，在个人计算机PC上，经由鼠标、键盘340等输入设备从显示器330所显示的选择分支中选择实际使用的气体和使用的满标度流量(图4-步骤(7))。
接着，从质量流量控制器的控制电路向个人计算机PC读出在步骤(2)中存储的校正气体特性数据(图4-步骤(8))。此外，向PC取入在步骤(4)取得的存储介质的转换软件，从存储介质中读出上述已选择的气体种类的实际气体特性数据(图4-步骤(9))。并且，进行要在实际气体特性数据中转换的满标度流量的运算(图4-步骤(10))。
接着，以步骤(8)和(9)的数据为基础运算并求出控制流量补正数据(图4-步骤(11))。将该控制流量补正数据写入质量流量控制器侧的控制电路，并重新存储控制流量补正数据(图4-步骤(12))。因此，在质量流量控制器的控制单元中保存校正气体特性数据和控制流量补正数据双方。
以后，在质量流量控制器中，根据该控制流量补正数据施加补正，以进行流量控制(图4-步骤(13))。
因此，作为流量传感器输出特性，图3A的校正气体特性数据的线图X根据实际气体特性数据来进行补正，并转换为控制流量补正数据。
图3B是利用外部设置的流量测定单元(参照图1的罐T及压力计M)来测量与外部所输入的流量设定信号S0相对的氮气(N2)的实际流量后取得的数据的一例。另外，在图3B的例子中，根据控制流量补正数据来补正流量控制。
图3C是利用外部设置的流量测定单元T、M来测量与外部所输入的流量设定信号S0相对的实际气体的实际流量后取得的数据的一例。作为根据控制流量补正数据来补正流量控制的结果，当向表示图3B的单点划线X′所示的特性的传感器流入实际气体时，针对氮气(N2)可取得如图3C的实线Y′的直线所示的特性。即，关于实际气体可进行高精度的流量控制。
另外，以上，没有对转换系数的使用进行说明，不过可一并使用基于转换系数的补正和基于本实施方式的补正。
由以上可知，利用本实施方式的流量控制装置，根据实际气体来补正氮气中的传感器输出特性，从而能够进行利用了极高的直线性的高精度的流量控制。
另外，此后，在对其他工艺气体使用该质量流量控制器时，以与上述同样的顺序来根据新的实际气体(工艺气体)的数据转换校正气体特性数据，并作成新的控制流量补正数据。
另外，作为硬件是相同的质量流量控制器，且根据实际气体特性数据来优化特性，由此关于流量范围仅规格变更满标度流量，此外还可以针对不同的流量范围进行使用。
A3.质量流量控制装置的补正方法的详细：
(1)质量流量控制装置的补正方法的原理：
图7是表示控制单元18的详细结构的框图。控制单元18具有控制电路180和补正部181。另外，控制单元18在控制单元18所具有的半导体存储器内存储有校正气体特性数据DPm和控制流量补正数据DPc1。
如前所述，个人计算机PC在生成控制流量补正数据DPc1时，从控制单元18接收校正气体特性数据DPm。另外，个人计算机PC经由个人计算机PC所具有的CD-ROM驱动器320，从作为记录介质的CD-ROM读出实际气体特性数据DPg。然后，个人计算机PC根据实际气体特性数据DPg来补正校正气体特性数据DPm，生成控制流量补正数据DPc1。下面，对该控制流量补正数据DPc1的生成进行详细的说明。
补正部181参照控制流量补正数据DPc1，将外部输入的流量设定信号S0改变为补正流量设定信号S0a。补正流量设定信号S0a是用于使控制电路180生成输出信号S4o的输入信号，该输出信号S4o使流过流体通路4(参照图1)内的实际气体的实际流量更接近于流量设定信号S0所示的目标流量。下面对该补正流量设定信号S0a的生成进行详细说明。
控制电路180将输出信号S4o输出来控制阀驱动电路28，以使表示修正后的目标流量的补正流量设定信号S0a和表示测定流量的传感器输出信号S1一致。阀驱动电路28根据输出信号S4o来生成阀驱动信号S4，并输出到流量控制阀27(参照图1)。流量控制阀27根据阀驱动信号S4，控制通过流体通路4内的气体的流量。即，控制电路180利用输出信号S4o，来控制通过流体通路4内的气体的流量。另外，控制电路180如前所述地进行PID控制。
图8是表示本实施方式的质量流量控制装置MFC0的校正气体特性数据DPm的曲线图。图8的横轴表示流量设定信号S0的大小。纵轴表示流量设定信号S0的各值中的实际校正气体的流量(测定值)fm0。图8是基本上与图3A相同的曲线图。
在取得图8所示的校正气体特性数据DPm时流过流体通路4内的气体是作为校正气体的氮气(N2)。并且，通过安装在实施方式中的质量流量控制装置MFC0下游的流量测定装置来测定流过流体通路4内的气体的流量。另外，在取得图8所示的校正气体特性数据DPm时，质量流量控制装置MFC0的补正部181一直作为补正流量设定信号S0a来输出流量设定信号S0。在由控制电路180进行的控制成为稳定状态后、即补正流量设定信号S0a和传感器输出信号S1之差成为规定值以下后，测定流量的各值。
在图8中，曲线C0表示该实施方式的质量流量控制装置MFC0中的校正气体特性数据DPm。另一方面，直线Clm表示理想的质量流量控制装置MFCi中的校正气体特性数据。
在图8的例子中，例如在流量设定信号S0是S01时，质量流量控制装置MFC0中的实际流量fm0为比理想值fi1多Δf01的fm01。在流量设定信号S0是S03时，实际流量fm0为比理想值fi3少Δf03的fm03。在流量设定信号S0是S02时，实际流量fm0是接近理想值fi2的值。在流量设定信号S0是S0min、S0max时，实际流量fm0分别与理想值相同。
另外，在本说明书中，简单地叙述为“多Δf01”、“少Δf03”等，不过严密地说，实际(或假定)流量和理想流量的差是通过实际(或假定)流量减去理想流量所获得的值来进行评价的。
这里，对S0＝S01、S02、S03的流量进行了说明。但是，与流量设定信号S0相对的实际流量fm0，例如是针对10个～20个流量设定信号S0的值来测定的。这些测定出的流量分别与流量设定信号S0的值相对应，并作为校正气体特性数据DPm的一部分进行存储。这些测定出的、作为校正气体特性数据DPm的一部分进行存储的流量，作为表示流量控制装置特性的特性参数发挥作用。
图9是表示实际气体特性数据DPg的曲线图。图9的横轴表示流量设定信号S0的大小。纵轴表示流量设定信号S0的各值中的实际的实际气体测定流量fm1。另外，这里，实际气体是6氟化硫(SF6)。
在取得图9所示的实际气体特性数据DPg时，使用以氮气(N2)作为校正气体进行理想调整的、作为基准的质量流量控制装置MFCi，而不是本实施方式的质量流量控制装置MFC0。即，在取得图9所示的实际气体特性数据DPg时，质量流量控制装置MFCi的补正部181关于氮气(N2)，对流量设定信号S0进行理想补正，并作为补正流量设定信号S0a输出。
在取得图9所示的实际气体特性数据DPg时流过流体通路4内的气体是作为实际气体的6氟化硫(SF6)。并且，通过安装在质量流量控制装置MFCi下游的流量测定装置来测定流过流体通路4内的气体的流量。另外，在由控制电路180进行的控制成为稳定状态后，测定流量的各值。
图9中，曲线C1表示作为基准的质量流量控制装置MFCi中的实际气体特性数据DPg。另一方面，直线Clg表示与作为实际气体的6氟化硫(SF6)相关、具有理想特性的质量流量控制装置MFCig中的实际气体特性数据。
在图9的例子中，质量流量控制装置MFCi中的实际流量fm1，例如在流量设定信号S0是S01时为比理想值fi1少Δf11的fm11。在流量设定信号S0为S02时，实际流量fm1是比理想值fi2少Δf12的fm12。在流量设定信号S0为S03时，实际流量fm1是比理想值fi3少Δf13的fm13。在流量设定信号S0是S0min、S0max时，实际流量fm0分别与理想值相同。
这里，对S0＝S01、S02、S03的流量进行了说明。但是，与流量设定信号S0相对的实际流量fm1，例如是针对10个～20个流量设定信号S0的值来进行测定的。另外，在取得实际气体特性数据DPg时测定流量的流量设定信号S0的值与在取得校正气体特性数据DPm时测定流量的流量设定信号S0的值一致。
上述测定的流量分别与流量设定信号S0的值相对应，并作为实际气体特性数据DPg的一部分进行存储。这些测定的、作为实际气体特性数据DPg的一部分进行存储的流量，作为表示气体特性的特性参数发挥作用。
图10是表示根据校正气体特性数据DPm和实际气体特性数据DPg计算的本实施方式的质量流量控制装置MFC0的特性的曲线图。图10的横轴表示流量设定信号S0的大小。纵轴表示流量设定信号S0的各值中的实际气体的假定流量fc。
在图10中，曲线Cc表示该实施方式的质量流量控制装置MFC0中的假定流量fc。另一方面，直线Clc表示在假定为理想补正时的本实施方式的质量流量控制装置MFC0中的流量。图10的曲线Cc是通过合成图8的曲线C0和图9的曲线C1而取得的。
在图10的例子中，质量流量控制装置MFC0中的假定流量fc，例如在流量设定信号S0是S01时为比理想值fi1少Δfc1的fc1。这里，Δfc1＝Δf01+Δf11。
同样，在流量设定信号S0是S02时，假定流量fc为比理想值fi2少Δfc2的fc2。这里，Δfc2＝Δf02+Δf12。流量设定信号S0是S03时的假定流量fc3、及流量设定信号S0的其他值中的假定流量fc都同样可根据校正气体特性数据DPm和实际气体特性数据DPg中的偏差量来取得。即，图10的曲线Cc具有将与图8中曲线C0的理想值的偏差和与图9中曲线C1的理想值的偏差之和来作为与理想值的偏差。
该实施方式的质量流量控制装置MFC0被假定为具有如图10的曲线Cc所示的特性。因此，在针对实际气体即6氟化硫(SF6)使用该实施方式的质量流量控制装置MFC0时，可进行补正，以抵消与图10中曲线Cc具有的Clc的偏差。
图11是表示控制流量补正数据DPc1(参照图7)的特性的曲线图。图11的横轴表示流量设定信号S0的大小。纵轴表示流量设定信号S0的各值中的补正流量设定信号S0a以及此时的流体通路4内的气体的假想流量fa。
为了进行如抵消与图10中曲线Cc具有的Clc的偏差的补正，在给予各值的流量设定信号S0时，可输出用于实现更多的流量的输出信号S4o。
更具体地说，如图11所示，在流量设定信号S0是S01时，将用于实现比理想值fi1多Δfc1的流量fa1的补正流量设定信号S0a1提供给控制电路180。在流量设定信号S0是S02时，将用于实现比理想值fi2多Δfc2的流量fa2的补正流量设定信号S0a2提供给控制电路180。在流量设定信号S0是S03时，将用于实现比理想值fi3多Δfc3的流量fa3的补正流量设定信号S0a3提供给控制电路180。即使关于流量设定信号S0的其他值也是同样。
用于实现这样的特性、并且将流量设定信号S0转换为补正流量设定信号S0a的转换曲线是图11的曲线Csa。
另外，如前所述，实际(或假定)流量和理想流量之差是通过实际(或假定)流量减去理想流量而取得的值来进行评价的。由此，在图11中，对实现更大的流量的偏差量标注负号(参照图11中的—Δfc1、—Δfc2、—Δfc3)。这是因为，假定流量比理想流量少、假定流量与理想流量的偏差量(Δfc1、Afc2、Δfc3)为负。
另外如前所述，校正气体特性数据DPm及实际气体特性数据DPg的各流量是针对10个～20个流量设定信号S0的值进行测定的。因此，根据这些测定值计算的补正流量设定信号S0a的数量也和与这些测定的流量设定信号S0对应的数量相等。另外以下，在生成校正气体特性数据DPm和实际气体特性数据DPg时，有时将测定出对应的流量的流量设定信号S0的值记述为“S0r”。另外，有时将根据这样测定出的流量来计算的、与流量设定信号S0r对应的补正流量设定信号S0a称为“基准补正流量设定信号S0ar”。
在使用图11的曲线Csa将流量设定信号S0转换为补正流量设定信号S0a时，关于与生成校正气体特性数据DPm和实际气体特性数据DPg时没有测定流量的流量设定信号S0的值(以下，记述为“S0c”)对应的补正流量设定信号S0a(以下，记述为“S0ac”)，进行如下的处理。即，根据和与该流量设定信号S0c接近的值的多个流量设定信号S0r对应的多个基准补正流量设定信号S0ar(例如通过使用这些进行插值运算)，来决定与这样的流量设定信号S0c的值对应的补正流量设定信号S0ac。
如以上说明，补正部181参照控制流量补正数据DPc1，将流量设定信号S0置换为补正流量设定信号S0a。控制流量补正数据DPc1是实现具有如图11的曲线Csa所示的特性的转换的数据。即，控制单元18参照控制流量补正数据DPc1，使用作为控制参数的补正流量设定信号S0a(S0ar及S0ac)，经由阀驱动电路28来对控制阀27进行控制。
可通过这样的方式，将本实施方式中的质量流量控制装置MFC0作为能够针对实际气体(这里是6氟化硫(SF6))进行高精度的流量控制的质量流量控制装置。
(2)质量流量控制装置的对各种气体的适用：
优选针对各种气体(例如，Ar或Cl2)来取得实际气体特性数据DPg。根据这样取得的实际气体特性数据DPg和校正气体特性数据DPm来生成控制流量补正数据DPc1，因此可针对各种实际气体，适用质量流量控制装置MFC0。并且，可针对各种实际气体，使用质量流量控制装置MFC0，实现高精度的控制。
另外，将针对各种实际气体而准备的实际气体特性数据DPg存储到CD-ROM等可更换的记录介质中。因此，通过更换存储有实际气体特性数据DPg的记录介质，可针对各种实际气体适用质量流量控制装置MFC0。即，不需要在固定设置于质量流量控制装置MFC0内的存储器中，存储针对各种实际气体的庞大数量的实际气体特性数据DPg。换言之，不需要在质量流量控制装置MFC0中设置用于存储各种实际气体的实际气体特性数据DPg的大容量的存储部。
(3)质量流量控制装置的对各种流量范围的适用：
可针对与校正气体特性数据DPm的一部分流量范围相当的流量范围，生成实际气体特性数据DPg。并且，针对互不相同的各种流量范围(例如，参照图6)生成实际气体特性数据DPg。在这样的情况下，为如下的方式。
即，在生成校正气体特性数据DPm时，例如，以1％间隔、2％间隔或4％间隔等充分细分的间隔，针对流量设定信号S0的各值来测定流量。与此相对，当生成实际气体特性数据DPg时，针对在与校正气体特性数据DPm的一部分流量范围相当的流量范围中包含、且在生成校正气体特性数据DPm时测定出流量的流量设定信号S0的值的至少一部分，测定流量。
另外，还能够以如下的方式来生成实际气体特性数据DPg。即，在生成实际气体特性数据DPg时，也针对与生成校正气体特性数据DPm时相同的流量设定信号S0的值，来取得流量的测定值。并且，还可以从该测定值中选择各流量范围所包含的一部分测定流量，并生成各流量范围的实际气体特性数据DPg。
根据这样取得的实际气体特性数据DPg和校正气体特性数据DPm来生成控制流量补正数据DPc1，因此可生成适应于各种流量范围的控制流量补正数据DPc1。结果，可使用适应于各种流量范围的控制流量补正数据DPc1，使质量流量控制装置MFC0适应各种流量范围。然后，可针对各种流量范围使用质量流量控制装置MFC0，从而实现高精度的控制。
在该方式中，校正气体特性数据DPm与各实际气体特性数据DPg相比，具有关于多个流量设定信号S0的值的流量值。但是如前所述，实际气体特性数据DPg被存储到可更换的存储介质中，而并非存储到质量流量控制装置MFC0内的固定的存储部中。由此，即使在质量流量控制装置MFC0内的固定存储部中存储的校正气体特性数据DPm与各实际气体特性数据DPg相比，具有关于多个流量设定信号S0值的值，但相比于将实际气体特性数据DPg存储在质量流量控制装置MFC0内的固定存储部中的方式，在质量流量控制装置MFC0内设置的存储部需求的容量小。
A4.第1实施方式的效果：
根据以上说明的第1实施方式，在半导体制造装置等中，当使用1台质量流量控制装置、使用了多种实际使用气体时，也可以对各种实际使用气体进行高精度的流量控制。
B.第2实施方式：
在第1实施方式中，预先追加假定为在质量流量控制装置MFC0接收了流量设定信号S0时产生的偏差，以生成S0a(参照图11)。与此相对，在第2实施方式中，在质量流量控制装置MFC0接收了流量设定信号S0时，生成用于实现该流量设定信号S0所表示的目标流量的补正流量设定信号S0a。第2实施方式中，与第1实施方式的控制流量补正数据DPc1相当的控制流量补正数据DPc1r的内容与第1实施方式不同。第2实施方式的其他方面与第1实施方式相同。
图12是表示第2实施方式中的控制流量补正数据DPc1r(参照图7的控制流量补正数据DPc1)的特性的曲线图。图12的横轴表示流量设定信号S0的大小。纵轴表示流量设定信号S0的各值中的流体通路4内的气体流量fa、以及与流量设定信号S0对应的补正流量设定信号S0a。
图12中的曲线Cc、直线Clc分别与图10的曲线Cc、Clc相同。即，曲线Cc表示实施方式的质量流量控制装置MFC0中的实际气体的流量。另一方面，直线Clc表示针对实际气体在假定为理想补正时的本实施方式的质量流量控制装置MFC0中的流量。
例如，在质量流量控制装置MFC0接收流量设定信号S02时，该流量设定信号S02表示的目标流量在直线Clc上是fi2。但是，在曲线Cc上，质量流量控制装置MFC0中的假定流量是比fi2低的fc2(参照图12的纵轴)。并且，因为实际流入目标流量fi2的实际气体(参照图12的纵轴)，所以在曲线Cc上，需要将S0a2作为流量设定信号输入到控制电路180中(参照图12的横轴)。同样，因为流入了流量设定信号S03表示的目标流量fi3的实际气体(参照图12的纵轴)，所以需要将S0a3作为流量设定信号输入到控制电路180中(参照图12的横轴)。针对流量设定信号S01以及其他流量设定信号S0的值也是同样。
用于实现这样的特性、并且将流量设定信号S0转换为补正流量设定信号S0a的转换曲线是图11的曲线Csar。通过根据曲线Csar进行转换，流量设定信号S02可转换为补正流量设定信号S0a2，流量设定信号S03可转换为补正流量设定信号S0a3。其他流量设定信号S0也是同样。
即，控制单元18参照控制流量补正数据DPc1r，使用作为控制参数的补正流量设定信号S0a，经由阀驱动电路28对控制阀27进行控制。
另外，根据和与该流量设定信号S0c接近的值的多个流量设定信号S0r对应的多个基准补正流量设定信号S0ar(例如，通过使用这些进行插值运算)，来决定与在生成校正气体特性数据DPm及实际气体特性数据DPg时没有测定流量的流量设定信号S0c的值对应的补正流量信号S1a。
在第2实施方式中，补正部181参照控制流量补正数据DPc1r，将流量设定信号S0置换为补正流量设定信号S0a(参照图7)。控制流量补正数据DPc1r是实现具有如图12中曲线Csar所示的特性的转换的数据。通过这样的方式，可将本实施方式中的质量流量控制装置MFC0，针对实际气体(这里是6氟化硫(SF6))作为能够进行比第1实施方式更高精度的流量控制的质量流量控制装置。
C.第3实施方式：
在第1及第2实施方式中，将流量设定信号S0置换为补正流量设定信号S0a，由此来减少质量流量控制装置MFC0的流量控制中的误差。与此相对，在第3实施例中，将从流量传感器8输出的流量信号S1置换为补正流量信号S1a，由此来减少质量流量控制装置MFC0的流量控制中的误差。第3实施方式中，控制单元18内的结构与第1实施方式不同。第3实施方式的其他方面与第1实施方式相同。
图13是表示第3实施方式中的控制单元18的详细结构的框图。控制单元18具有控制电路180和补正部182。
另外，控制单元18在其存储器内存储有校正气体特性数据DPm和控制流量补正数据DPc2。控制流量补正数据DPc2与第1实施方式中的控制流量补正数据DPc1相同，根据校正气体特性数据DPm和实际气体特性数据DPg，利用个人计算机PC来生成。
补正部182参照控制流量补正数据DPc2，将从流量传感器电路16输入的传感器输出信号S1改变为补正流量信号S1a。与流量传感器电路16输出的传感器输出信号S1相比，补正流量信号S1a是为了表示更接近于流过流体通路4内的实际气体的实际流量的流量、而改变传感器输出信号S1后生成的信号。
控制电路180将输出信号S4o输出，以使表示目标流量的流量设定信号S0和表示测定流量的补正流量信号S1a一致。即，控制电路180利用输出信号S4o来控制通过流体通路4内的气体的流量。
图14是表示第3实施方式中的控制流量补正数据DPc2的特性的曲线图。图14的横轴表示在不进行补正时的流量设定信号S0及流量信号S1的大小。纵轴表示在不进行补正时的流量信号S1的各值中的流体通路4内的气体流量fc、以及与流量信号S1对应的补正流量信号S1a。
图14中的曲线Cc、直线Clc分别与图10的曲线Cc、Clc相同。即，曲线Cc表示在不进行实施方式的质量流量控制装置MFC0中的补正时的实际气体的假定流量。另一方面，直线Clc表示在针对实际气体假定为理想补正时的本实施方式的质量流量控制装置MFC0中的流量。
如前所述，在由控制电路180进行的控制成为稳定状态后、即流量设定信号S0和传感器输出信号S1的差成为规定值以下后，分别测定校正气体特性数据DPm和实际气体特性数据DPg的各测定值。因此，针对流量设定信号S0的各值的测定值(在测定时，不进行对控制流量补正数据的补正)，可视为针对传感器输出信号S1的各值的测定值。
在不进行补正的情况下，当从流量传感器8输出了传感器输出信号S12时，在曲线Cc上，假定实际的实际气体的流量是fc2而不是fi2(参照图14的纵轴)。
由此，在第3实施方式的补正部182进行补正的情况下，当从流量传感器8输出了传感器输出信号S12时，可向控制电路180输出与流量fc2对应的补正流量信号S1a2(参照图14的纵轴)。
另外，通过决定信号Sx来取得“与流量fx对应的信号Sx”，使流量fx相对于最大流量的比例和信号Sx相对于信号最大值Smax的比例相等。
同样，在不进行补正的情况下，当从流量传感器8输出了传感器输出信号S13时，实际的实际气体流量是fc3而不是fi3(参照图14的纵轴)。
由此，在第3实施方式的补正部182进行补正的情况下，当从流量传感器8输出了传感器输出信号S13时，可向控制电路180输出与流量fc3对应的补正流量信号S1a3(参照图14的纵轴)。关于传感器输出信号S11和其他传感器输出信号S1也是同样的。
如果将图14中曲线图的横轴设为流量信号S1的大小、将纵轴设为流量信号S1的各值中对应的补正流量信号S1a，则可知图14的曲线Cc实现如上所述的特性、并且具有作为用于将传感器输出信号S1转换为补正流量信号S1a的转换曲线的功能。
在第3实施方式中，补正部182参照控制流量补正数据DPc2，将传感器输出信号S1置换为补正流量信号S1a(参照图13)。控制流量补正数据DPd2是实现具有如图14的曲线Cc所示的特性的转换的数据。即，控制单元18参照控制流量补正数据DPc2，使用作为控制参数的补正流量信号S1a，经由阀驱动电路28对控制阀27进行控制。
另外，可如下地决定与在生成校正气体特性数据DPm和实际气体特性数据DPg时没有测定流量的流量设定信号S0c的值(传感器输出信号S1的值)对应的补正流量信号S1a。即，根据和与该流量设定信号S0c接近的值的多个流量设定信号S0r对应的多个基准补正流量设定信号S0ar(例如通过使用这些来进行插值运算)，来决定与这样的流量设定信号S0c的值对应的补正流量信号S1ac。
这样的方式，也能够将本实施方式中的质量流量控制装置MFC0，针对实际气体(这里是6氟化硫(SF6))作为可进行高精度的流量控制的质量流量控制装置。
D.实施例
图15在进行了本发明第1实施方式的补正的情况下和没有进行补正的情况下分别表示与规定(任意)的满标度流量相对的控制精度。横轴是与流量设定信号S0的5V相对的比例。另外，在图15的例子中，在100％、即S0是5V时，目标流量是200[ccm]。图15的纵轴是％Full Scale(满标度)。即，图15的纵轴利用与满标度即200[ccm]相对的比例来表示测定出的流量与目标流量的偏差。
图15的曲线d表示在流入了完全没有进行补正时的氮气(N2)的情况下的精度。曲线e表示使用N2气体的校正气体特性数据进行流量控制的补正、并且流入实际气体时的精度。曲线f表示使用N2气体的校正气体特性数据进行流量控制的补正、并且流入N2气体时的精度。曲线g表示使用上述实施方式的控制流量补正数据进行流量控制的补正、并且流入实际气体时的精度。
在图15中，完全没有补正时的流量精度最大产生2％FS左右的误差(参照曲线d)。接着，在采用该特性的流量传感器、即相同的流量传感器，取N2气体的校正气体特性数据进行了补正时，如果向该传感器流入N2气体，则流量精度成为0.1％FS(参照曲线f)。但是，向该传感器流入实际使用气体(例如，SF6)时的流量精度最大产生2％FS左右的误差(参照曲线e)。与此相对，根据上述实施方式可知，在流入了相同的实际使用气体的情况下，流量精度最大提高到0.5％FS左右(参照曲线f)。
此外，上述实施方式的质量流量控制器的流量传感器采用热式流量传感器。不过，除此之外还可以采用压力式流量传感器来实施本发明，该压力式流量传感器以在临界条件下(声速区域)保持孔口上游侧的气体压力P1和孔口下游侧的气体压力P2的状态，对流过孔口的气体流量进行补正运算。即，不论这样的流量传感器的形式都能够实施本发明。
根据以上说明的质量流量控制器，即使是利用校正气体进行调整的质量流量控制器，也能够在产品出厂后规格变更为多种实际使用气体和多个流量范围的质量流量控制器。
E.变形方式：
另外，本发明不限于上述实施例和实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内可在各种方式中实施本发明。
E1.变形方式1
在上述实施例中，根据校正气体特性数据DPm和实际气体特性数据DPg，利用个人计算机来生成控制流量补正数据DPc。但是，质量流量控制装置MFC0还可以构成如下的方式，即，作为构成要素具有用于生成控制流量补正数据DPc的处理部。
E2.变形方式2
在上述实施方式中，在生成校正气体特性数据DPm和实际气体特性数据DPg时测定流体通路4内的流量的装置是设置在质量流量控制装置MFC0外部的装置。作为这样的流量测定装置，例如是与质量流量控制装置MFC0的下游连接的罐，在高真空状态下，可将其作成接收从质量流量控制装置MFC0流出的气体的罐T(参照图1)。即，该罐T首先在取得特性数据的处理期间，成为可充分接收从质量流量控制装置MFC0发送的气体的程度的真空状态，然后，接收从质量流量控制装置MFC0流出的气体。利用压力计M来测定罐T内的压力变化，由此能够测定质量流量控制装置MFC0流出的气体的量。
另一方面，质量流量控制装置MFC0是与流量传感器8区别设置的流量测定装置，该质量流量控制装置MFC0还可以具有在生成校正气体特性数据DPm和实际气体特性数据DPg时使用的其他方式的流量测定装置。
即，在生成校正气体特性数据DPm和实际气体特性数据DPg时使用的流量测定装置可以是与流量传感器8区别设置的任意的流量测定装置。但是，该流量测定装置优选精度高于流量传感器8的测定装置。
E3.变形方式3
在上述实施方式中，质量流量控制装置MFC0通过具有金属膜22和执行元件26的流量控制阀机构10，来控制流过流体通路4内的气体的流量。但是，控制流过流体通路4内的气体流量的装置也可以是利用其他原理进行动作的装置。而且，作为控制流过流体通路4内的气体流量的装置，可容易地获得通过物理结构来控制气体的体积流量的装置。另外，所谓“体积流量”是在每一单位时间内流过的流体的体积。
E4.变形方式4
在上述实施方式中，在取得校正气体特性数据DPm时使用的校正气体是氮气。但是，校正气体还可以为氩气、6氟化硫等其他气体。其中，校正气体优选物理性及化学性稳定的气体。
E5.变形方式5
在上述实施方式中，在控制单元18所具有的半导体存储器内存储校正气体特性数据DPm，在CD-ROM内存储实际气体特性数据DPg。但是，校正气体特性数据DPm和实际气体特性数据DPg还可以存储在DVD、硬盘、闪存存储器等任意的存储装置内。其中，校正气体特性数据DPm优选存储在流量控制装置固定具有的存储器中。并且，实际气体特性数据DPg优选存储在比存储有校正气体特性数据DPm的存储装置容易更换或改写的存储装置中。另外，还可以为通过流量控制装置的控制部来改写实际气体特性数据DPg的方式，可以为通过流量控制装置外部的其他装置来改写实际气体特性数据DPg的方式。
E6.变形方式6
在上述实施方式中，控制电路180进行包括比例、积分和微分的各要素的PID控制。但是，控制电路180也可以成为进行包含比例要素和积分要素的PI控制等其他控制的方式。其中，流量控制优选为基于目标值和测定值的反馈控制。并且，在目标值和测定值对应的物理量(例如，质量流量)与控制值对应的物理量(例如，体积流量)不同的情况下，适用本发明特别有效。
E7.变形方式7
在上述实施例中，利用插值运算，取得在控制流量补正数据的控制参数中的、无法根据在生成校正气体特性数据DPm和实际气体特性数据DPg时实际测定的流量来运算取得的值。但是，这些值也可以利用其他方法来取得。
例如，可利用贝塞尔(Bezier)曲线及样条(spline)曲线来求出表示控制流量补正数据的特性的曲线(参照图11的Csa、图12的Csar、图14的Cc)，来取得从这些测定值中无法取得的值。另外，在使用插值运算时，能够使用各种插值运算。而且，还可在控制实际气体时进行这些运算。另外，还可以成为预先进行实际气体的控制并将运算结果的值存储在规定的存储装置中的方式。
即，能够根据可利用测定后的流量来运算取得的值，以各种方法来确定控制流量补正数据的控制参数中的、无法基于在生成校正气体特性数据DPm和实际气体特性数据DPg时实际测定的流量来运算取得的值。
E8.变形方式8
在上述实施方式中，可将通过硬件来实现的一部分结构置换为软件，相反，也可以将通过软件来实现的一部分结构置换为硬件。例如，控制单元18(参照图1)的功能可通过硬件电路来实现，在CPU上可利用应用程序软件及驱动软件来实现。并且，可通过硬件电路来实现控制单元18的一部分功能，在CPU上利用应用程序软件等来实现其他部分的功能。
以能够记录在软盘、CD-ROM及DVD等可计算机读取的记录介质中的方式来提供实现这样的功能的计算机程序。主计算机从该记录介质中读取计算机程序，并传送给内部存储装置或外部存储装置。或者，可经由通信路径从程序供给装置向主计算机提供计算机程序。在实现计算机程序的功能时，通过主计算机的微处理器来执行在内部存储装置中存储的计算机程序。另外，主计算机可直接执行在记录介质中存储的计算机程序。
在该说明书中，所谓计算机是含有硬件装置和操作系统的概念，表示在操作系统的控制下进行动作的硬件装置。计算机程序使这样的计算机实现上述各部的功能。另外，上述一部分功能也可以利用操作系统来实现，而并非仅利用应用程序来实现。
另外，在本发明中，所谓“计算机可读取的记录介质”不限于软盘、CD-ROM或DVD这样的便携型记录介质，还包含各种RAM及ROM等计算机内的内部存储装置或硬盘等固定在计算机上的外部存储装置。
另外，计算机程序产品可通过各种方式来实现。
例如，有以下的方式。
(i)计算机可读取的记录介质。例如，软盘、光盘、半导体存储器等。
(ii)含有计算机程序、并在载波内具现化的数据信号。
(iii)含有磁盘或半导体存储器等计算机可读取的记录介质的计算机。
(iv)经由数据传送在存储器内临时存储计算机程序的计算机。
以上，参照其优选例示的实施方式来详细说明了本发明。但是，本发明不限定在以上说明的实施方式和结构中。并且，本发明包含各种变形或等同的结构。而且，还利用各种组合及结构公开了已公开的发明的各种要素，不过这些仅是例示的部分，各个要素可以更多，也可以减少。此外，要素也可以是一个。这些形态都包含在本发明的范围内。
工业上的可利用性
本发明可适用于质量流量控制装置、质量流量控制装置的补正方法、质量流量控制中的补正方法等。

Claims (24)

1.一种方法，控制流过流路的气体的流量，该方法具有以下步骤：
(a)准备流量控制装置的步骤，该流量控制装置根据流过流路的气体的质量流量的目标值即目标流量、和流过上述流路的气体的被检测出的质量流量即检测流量，来反馈控制流过上述流路的气体的流量；
(b)根据流过上述流路的上述气体的种类来准备包含与互不相同的质量流量分别对应的多个控制参数的控制数据的步骤；以及
(c)使用上述流量控制装置，参照上述控制数据，并且根据在上述多个控制参数中基于上述目标流量与上述检测流量的至少一方而决定的控制参数、上述目标流量和上述检测流量，来控制流过上述流路的气体的流量的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
上述步骤(b)包含以下步骤：
(b1)准备第1特性数据的步骤，该第1特性数据包含与互不相同的质量流量分别对应的多个第1特性参数、即反映了以使用规定的基准气体为前提的上述已准备的流量控制装置的特性的多个第1特性参数；
(b2)准备第2特性数据的步骤，该第2特性数据包含与互不相同的质量流量分别对应的多个第2特性参数、即反映了以上述流量控制装置的基准特性为前提的与上述气体的种类相应的特性的多个第2特性参数；以及
(b3)参照上述第1特性数据及上述第2特性数据并且根据上述第1特性参数及上述第2特性参数生成上述控制参数，由此来生成上述控制数据的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
上述步骤(b1)包含以下步骤：
(b4)向上述流量控制装置输入上述目标流量的步骤；
(b5)使上述基准气体在上述流路内流通，在上述流量控制装置中以不使用上述控制参数的方式来控制上述基准气体的流量的步骤；
(b6)取得上述检测流量的步骤；
(b7)根据上述输入的目标流量和上述取得的检测流量来生成上述第1特性参数的步骤；以及
(b8)针对不同的上述目标流量反复上述步骤(b4)至(b7)，由此来生成上述多个第1特性参数的步骤。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
上述步骤(b2)包含以下步骤：
(b9)准备基准流量控制装置的步骤，该基准流量控制装置根据流过基准流路的气体的质量流量的目标值即基准目标流量、和流过上述基准流路的上述气体的被检测出的质量流量即基准检测流量，来反馈控制流过上述基准流路的气体流量；
(b10)向上述基准流量控制装置输入上述基准目标流量的步骤；
(b11)使与上述基准气体不同的气体在上述基准流路内流通，并使上述基准流量控制装置控制上述气体流量的步骤；
(b12)取得上述基准检测流量的步骤；
(b13)根据上述输入的基准目标流量和上述取得的基准检测流量，生成上述第2特性参数的步骤；以及
(b14)针对不同的上述基准目标流量反复上述步骤(b10)至(b13)，由此来生成上述多个第2特性参数的步骤。
5.根据权利要求4所述的流量控制装置，其特征在于，
上述步骤(b2)还包含：
(b15)在上述步骤(b10)至(b14)之前，针对上述基准流量控制装置执行上述步骤(b1)，准备与上述基准流量控制装置相关的上述第1特性数据的步骤；
上述步骤(b11)包含：
在上述基准流量控制装置中使用与上述基准流量控制装置相关的上述第1特性参数，来控制上述气体流量的步骤。
6.根据权利要求4所述的流量控制装置，其特征在于，
上述步骤(b2)包含：
(b16)通过针对多种气体执行上述步骤(b14)，来生成与上述多种气体相关的多个上述第2特性数据的步骤；
上述步骤(b3)包含：
(b17)根据利用上述步骤(a)准备的上述流量控制装置所控制的气体种类，从上述多个第2特性数据中选择一部分第2特性数据来作为上述应参照的第2特性数据的步骤。
7.根据权利要求4所述的流量控制装置，其特征在于，
上述步骤(b2)还包含：
(b18)生成分别包含利用上述步骤(b14)生成的多个第2特性参数的一部分的多个上述第2特性数据、即在生成各自包含的上述第2特性参数时的上述基准目标流量的范围互不相同的多个上述第2特性数据的步骤，
上述步骤(b3)包含：
(b19)根据利用上述步骤(a)准备的上述流量控制装置所控制的气体流量的范围，从上述多个第2特性数据中选择一部分第2特性数据，作为上述应参照的第2特性数据的步骤。
8.根据权利要求2～7中任一项所述的方法，其特征在于，
上述步骤(b1)具有将上述第1特性数据存储到在上述步骤(a)中已准备的上述流量控制装置的第1存储部中的步骤，
上述步骤(b2)还具有将上述第2特性数据存储到比上述第1存储部容易更换或数据改写的第2存储部中的步骤，
上述步骤(b3)还包含从上述第1存储部中读出上述第1特性数据、从上述第2存储部中读出上述第2特性数据的步骤。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的流量控制装置，其特征在于，
上述步骤(c)具有以下步骤：
根据上述多个控制参数中的基于上述检测流量与上述目标流量的至少一方来决定的控制参数、和上述目标流量，生成修正目标流量的步骤；以及
根据上述修正目标流量和上述检测流量来反馈控制流过上述流路的气体流量的步骤。
10.根据权利要求1～8中任一项所述的流量控制装置，其特征在于，
上述步骤(c)包含如下的步骤：
根据上述多个控制参数中的基于上述检测流量与上述目标流量的至少一方来决定的控制参数、和上述检测流量，生成修正检测流量的步骤；以及
根据上述目标流量和上述修正检测流量来反馈控制流过上述流路的气体流量的步骤。
11.一种流量控制补正方法，用于质量流量控制装置，该质量流量控制装置具有：质量流量检测单元，其检测流过流路的气体的质量流量并输出流量信号；流量控制阀机构，其通过改变阀开度来控制质量流量；以及控制部，其根据从外部输入的流量设定信号和上述流量信号来控制上述流量控制阀机构；该流量控制补正方法的特征在于，
在上述质量流量控制装置的初始状态下，采用校正气体来测量与上述流量设定信号相对的实际流量，由此求出校正气体特性数据，并存储在上述控制部中，
按多种实际气体的每一种，测量与上述流量设定信号相对的实际流量来求出实际气体特性数据，并保存在存储介质中，
在上述质量流量控制装置运转之前，从上述存储介质中读出实际使用的实际使用气体的实际气体特性数据，并且，读出存储在上述控制部中的上述校正气体特性数据，以上述实际气体特性数据为基础，将上述校正气体特性数据转换为控制流量补正数据，并根据上述控制流量补正数据来补正实际气体流量。
12.根据权利要求1所述的质量流量控制装置的流量控制补正方法，其特征在于，
针对互不相同的多个流量范围生成上述实际气体特性数据，并分别保存在上述存储介质中，
与实际运转的质量流量控制装置的满标度流量相应地补正使用的流量范围的满标度流量。
13.一种流量控制装置，用于控制流过流路的气体的流量，该流量控制装置具有：
流量检测部，其检测流过流路的气体的质量流量来作为检测流量；
流量变更部，其控制流过上述流路的气体的流量；以及
控制部，其根据流过上述流路的气体的质量流量的目标值即目标流量和上述检测流量来反馈控制上述流量变更部；
上述控制部参照根据流过上述流路的气体的种类而准备的控制数据、即包含与互不相同的质量流量分别对应的多个控制参数的控制数据，并且使用上述多个控制参数中的、基于上述目标流量和上述检测流量的至少一方而决定的控制参数，来控制上述流量变更部。
14.根据权利要求13所述的流量控制装置，其特征在于，
上述流量检测部根据由流过上述流路的至少一部分气体移动而产生的热量，来检测上述气体的质量流量。
15.根据权利要求13所述的流量控制装置，其特征在于，
上述流量检测部根据上述流路内不同位置上的上述气体的压力，来检测上述气体的质量流量。
16.根据权利要求13所述的流量控制装置，其特征在于，
上述控制数据是与各个上述流量控制装置对应而准备的数据。
17.根据权利要求16所述的流量控制装置，其特征在于，
还具有生成上述控制数据的控制数据生成部，
上述控制数据生成部，参照包含与互不相同的质量流量分别对应的多个第1特性参数的第1特性数据和包含与互不相同的质量流量分别对应的多个第2特性参数的第2特性数据，并且根据上述第1特性参数及上述第2特性参数来生成上述控制参数，由此来生成上述控制数据，
上述多个第1特性参数反映了以使用作为基准的规定气体为前提的上述各个流量控制装置的特性，
上述多个第2特性参数反映了以上述流量控制装置的基准特性为前提的上述气体的种类的特性。
18.根据权利要求17所述的流量控制装置，其特征在于，
上述第2特性数据是从上述第2特性数据的候选，即分别存储多个上述第2特性参数的多个数据，且反映了互不相同种类的上述气体的特性的多个数据中选择出的数据。
19.根据权利要求17所述的流量控制装置，其特征在于，
上述第2特性数据是从上述第2特性数据的候选，即分别存储多个上述第2特性参数的多个数据，且各个数据所存储的上述第2特性参数的质量流量范围互不相同的多个数据中选择出的数据。
20.根据权利要求17所述的流量控制装置，其特征在于，
具有：
第1存储部，其存储上述第1特性数据；以及
第2存储部，其存储上述第2特性数据，且比上述第1存储部容易更换或数据改写。
21.根据权利要求13～20所述的流量控制装置，其特征在于，
上述控制部根据上述多个控制参数中的基于上述检测流量与上述目标流量的至少一方而决定的控制参数、和上述目标流量，来生成修正目标流量，并根据上述修正目标流量和上述检测流量来控制上述流量变更部。
22.根据权利要求13～20所述的流量控制装置，其特征在于，
上述控制部根据上述多个控制参数中的基于上述检测流量与上述目标流量的至少一方而决定的控制参数、和上述检测流量，来生成修正检测流量，并根据上述目标流量和上述修正检测流量来控制上述流量变更部。
23.一种计算机程序，用于控制流过流路的气体的流量，其特征在于，
该计算机程序实现如下的功能：
在根据流过流路的气体的质量流量的目标值即目标流量和流过上述流路的上述气体的被检测出的质量流量即检测流量来反馈控制流过上述流路的气体流量的流量控制装置中，参照与流过上述流路的上述气体的种类对应着进行准备的控制数据、即包含与互不相同的质量流量分别对应的多个控制参数的控制数据，并且使用上述多个控制参数中的、根据上述目标流量和上述检测流量的至少一方而决定的控制参数，来控制上述流量变更部。
24.一种计算机程序产品，用于控制流过流路的气体的流量，其特征在于，
上述计算机程序产品包含：计算机可读取的介质；和在上述介质中存储的计算机程序，
上述计算机程序包含实现如下功能的部分：
在根据流过流路的气体的质量流量的目标值即目标流量和流过上述流路的上述气体的被检测出的质量流量即检测流量来反馈控制流过上述流路的气体流量的流量控制装置中，参照与流过上述流路的上述气体的种类对应着进行准备的控制数据、即包含与互不相同的质量流量分别对应的多个控制参数的控制数据，并且使用上述多个控制参数中的、根据上述目标流量和上述检测流量的至少一方而决定的控制参数，来控制上述流量变更部。
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