CN105320159A - 流体控制测量系统的供电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种流体控制测量系统的供电装置。为了防止管理多个流量控制装置(101)的供电装置(102)的电源装置大型化，在控制流体流量的多个流量控制装置(101)上分别连接电缆，通过该电缆(8)管理各流量控制装置(101)的动作并向各流量控制装置(101)供电，其中，供电装置具有供电控制部(10)，该供电控制部(10)使针对至少一部分流量控制装置(101)的供电开始时机偏移。

Description

流体控制测量系统的供电装置

技术领域

本发明涉及一种流体控制测量系统的供电装置，所述流体控制测量系统例如用于控制在半导体制造工序中使用的材料气体、药液和清洗液等流体的流量。

背景技术

例如在半导体制造工序那样使用多种气体时，在每个气体管道上都设置有流量控制装置，以便控制各气体的流量。此外，由于对上述流量控制装置小型化的需求不断提高，所以不将电源装置组装于流量控制装置而采用如下方式：通过通信电缆从统一管理各流道控制装置的供电装置供电。

一般来说，在启动时，比通常运转时更大的冲击电流流经供电线，所以需要将针对电流容量具有余量的较大型的电源装置安装于供电装置。

但是，如果流量控制装置的数量增多，则整体的冲击电流也相应地变大，从而导致电源装置大型化。并且，由于例如在半导体工序系统中还要求供电装置小型化，所以如果供电装置的电源大型化，则产生不能满足上述要求的不利情况。

专利文献1：国际公开公报WO2008/069227号。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种流体控制测量系统的供电装置，能够防止管理多个流体设备的供电装置的电源装置大型化。

即，本发明的供电装置通过电连接线分别与控制或测量流体的多个流体设备连接，从而通过所述电连接线向各所述流体设备供电，其中，所述供电装置包括供电控制部，所述供电控制部使针对至少一部分流体设备的供电开始时机偏移。

按照这种结构，由于供电控制部使针对至少一部分流体设备的供电开始时机偏移，所以例如能够使启动时从供电装置的电源流入各流体设备的冲击电流在时间上分散。因此，不需要像以往那样根据流体设备的数量使电源的电流容量变大，可以通过使供电装置侧的电源大幅度地小型化，从而使供电装置小型化、轻量化。

为了使供电控制部向多个电连接线中的与流体设备连接的电连接线可靠地供电，优选的是，所述供电控制部包括：供断电部，使针对各所述流体设备的供电通断；以及电连接线断接监视部，分别监视电连接线与各所述流体设备的断接，所述电连接线断接监视部向所述供断电部发送通断控制信号，向检测出连接的电连接线的供电线供电。

在此，在与流体设备切断的电缆上产生电压时，如果使上述电缆与流体设备连接，则连接时向流体设备作用有因LC谐振等产生的过电流或过电压，有可能导致流体设备破损。

为了防止因电缆的误插拔或断线导致的破损，优选的是，所述电连接线断接监视部向所述供断电部发送通断控制信号，停止向检测出切断的电连接线的供电线供电。

按照上述结构，由于与流体设备切断的电缆的供电线上不产生电压，所以即使上述电缆与流体设备连接，也可以抑制流体设备的过电流或过电压，从而可以使流体设备不容易破损。

此外，即使切断的电缆上附着有污物或尘埃等，并且使切断的电缆错误地与端子连接，由于在上述电缆的供电线上不产生电压，所以能够防止短路、过电流和过电压等。

为了实现冲击电流的最小化，优选的是，供电控制部使针对各流体设备的供电开始时机全部偏移。

作为具体的实施方式可以列举的是，所述供电控制部还包括供电开始时机设定部，所述供电开始时机设定部设定针对各所述流体设备的供电开始时机。

所述供电开始时机设定部的具体实施方式可以列举的是，所述供电开始时机设定部接收预定的供电开始信号，以接收时机为基准来确定针对各流体设备的供电开始时机。

按照这种结构的本发明，可以防止管理多个流量控制装置的供电装置的电源装置大型化。

附图说明

图1是表示本发明一个实施方式的流体控制测量系统的整体示意图。

图2是表示同一实施方式的流量控制装置的整体立体图。

图3是表示同一实施方式的流量控制装置的示意图。

图4是说明同一实施方式的流量控制装置和供电装置的功能框图。附图标记说明

100流体控制测量系统

101流量控制装置

102供电装置

5电路板

8电缆

81通信线

82供电线

83断接监视用线

10供电控制部

11供电时机设定部

12供断电部

13电流测量部

14电缆断接监视部

具体实施方式

参照图1至图4，对本发明一个实施方式的流体控制测量系统进行说明。

如图1所示，所述流体控制测量系统100例如用于从气体供给源分别导入半导体制造系统成膜用的各种气体，并且使上述气体混合并向半导体的成膜室(未图示)供给，所述流体控制测量系统100具有：流道形成构件，形成各气体的流道L(以下也称为气体流道)；作为流体设备的流量控制装置101，分别设置于各气体流道L，独立地控制流经该气体流道L的气体的流量；以及供电装置102，统一管理各流量控制装置101的动作。

另外，流体设备可以列举控制流体的压力、流量、温度粘性等物性的流体控制装置以及测量所述物性的流体测量装置等。

接着，更具体地说明上述流体控制测量系统100的各部分。

所述流道形成构件虽然未图示，但是例如通过在平面上连接设置多个块件而形成在面板上。各块件设置有内部流道，通过适当地连接设置各块件来连接各块件的内部流道，从而如上所述，形成有多个并列的气体流道L。准备各种类型的块件，例如能够安装压力传感器、阀或后述的流量控制装置101等流体关联设备的块件，以及形成有分支流道的块件。利用这种块件构成流道形成构件的原因在于：能够无间隙地紧密配置，并且能够在其上部一体地安装所述流体关联设备，所以能够实现小型化，其结果可以使流道变短而缩小无效空间或提高响应性。另外，流道形成构件也可以使用普通的配管构件。

如图2和图3所示，所述流量控制装置101具有安装在流量控制装置安装用块件1(以下也称为块件)上的压力传感器2A、2B、流阻元件3、流量调整阀4、电路板5和收容上述构件的罩体6。

块件1呈细长的长方体状，在与其长边方向垂直形成的前后各端面1b上，分别设置有气体的导入口和导出口，俯视观察以连接导入口和导出口的方式，沿长边方向设置有使气体流动的内部流道1a。

并且，在该内部流道1a上从上游侧依次设置流量调整阀4、第一压力传感器2A、流阻元件3和第二压力传感器2B。此外，将上述块件1的上表面1c(即上述块件1的与长边方向平行且与所述端面1b垂直的面)设定为部件安装面，在上述部件安装面上设置有后述的流量调整阀4和压力传感器2A、2B的壳体。

流量调整阀4具有设置在内部流道1a上的阀主体(未图示)和开关上述阀主体的致动器(未图示)。上述致动器例如是利用沿厚度方向伸缩的层叠压电元件的致动器，并收容在安装于所述部件安装面的筒状壳体内。并且，可以通过该致动器的伸缩动作来调整阀主体的阀开度。

压力传感器2A、2B具有呈扁平形状的壳体和内置于上述壳体内的压力检测元件。并且，将上述壳体以其面板部(扁平面)与所述部件安装面垂直且与块件1的长边方向平行、即俯视观察与流体的流动方向大体平行的方式，安装在该部件安装面1c上。

流阻元件3形成有设置于内部流道1a的狭窄的通路部分，在此，流阻元件3埋入块件1的内部。

电路板5以与所述块件1的部件安装面1c垂直且与所述块件1的长边方向平行的方式竖起，在本实施方式中，形成该电路板5一部分的连接器51设置成通过形成在罩体6的上板部61上的例如矩形的贯通孔H而向外部伸出。另外，连接器51也可以是基板安装型连接器。

在上述电路板5上形成有CPU、存储器、通信电路等数字电路以及放大器、缓冲器等模拟电路。

并且如图4所示，通过各电路协同动作，在功能方面能够作为流量测量部71和流量控制部72发挥功能，该流量测量部71测量流经气体流道L(作为块件1的内部流道1a的气体流道)的气体的流量，该流量控制部72进行控制以使该流量测量部71检测出的气体流量成为预定的目标流量。

在此，流量测量部71基于由设置在流阻元件3的上游和下游的压力传感器2A、2B测量出的气体流道L的压力，计算出流经该气体流道L的气体的流量。以上述方式计算出的气体流量(以下也称为测量流量)作为测量信号向流量控制部72输出。

流量控制部72接收目标流量信号和所述测量信号，并对它们所表示的目标流量和所述测量流量进行比较，输出用于驱动流量调整阀4的动作信号以使目标流量和所述测量流量的偏差变小。另外，上述流量控制部72还接收阀开关信号，当接收到阀开关信号时，与目标流量信号的值无关而强制性地使流量调整阀4完全打开或完全关闭。

另外，在本实施方式中，流量测量部71和流量控制部72构成为通过通信部73与供电装置进行上述的各种信号的收发。

接着，对所述供电装置102进行说明。

上述供电装置102是具有CPU、存储器和I/O接口等的信息处理装置，CPU及其周边设备按照存储在所述存储器内的程序而协同动作，从而借助作为电连接线的电缆8与各流量控制装置101的通信部73进行通信，至少作为管理各流量控制装置101的管理部20发挥功能。通过电缆8从供电装置102向各流量控制装置101发送的信号除了具有表示目标流量的所述目标流量信号以外，还具有强制性地使流量调整阀4开关的所述阀开关信号等。另一方面，从各流量控制装置101向供电装置102发送的信号具有：表示测量流量的所述测量信号、表示各压力传感器测量出的压力的测量压力信号以及表示流量调整阀4的开度(向流量调整阀4施加的电压)的阀开度信号等。

并且，在本实施方式的流体控制测量系统100中，向所述电路供电的电源(更具体地说，例如是产生±15V的DC电源)并未设置于上述流量控制装置101，而是通过所述电缆8从设置于供电装置102的DC电源30供电。

因此，如图4所示，所述电缆8除了设置有通信线81以外，还设置有与所述DC电源30连接的供电线82等多根线，并且供电装置102还设置有供电控制部10，该供电控制部10用于控制向各流量控制装置101提供的电力。另外，图4中，电缆连接用的连接器51、9分别设置于电路板5和各供电装置102。

接着，对所述供电控制部10进行详细说明。如图4所示，上述供电控制部10具有供断电部12、供电时机设定部11、电流测量部13和电连接线断线监视部14(以下也称为电缆断接监视部)。

供断电部12设置在所述DC电源30和供电线82之间的电力线EL(在此为±15V线)上，具体地说，将使该电力线EL断接的FET(场效应晶体管)等半导体开关元件(未图示)作为主体而构成供断电部12。另外，上述电力线EL通过连接器9与电缆8的供电线82连接，向各流量控制装置101供电。

按照上述结构，由于能够控制FET等半导体开关元件的响应性，所以例如通过向所述半导体开关元件的控制端子输入电容成分而使响应性延迟，从而能够控制电缆8连接时产生的LC谐振。

供电时机设定部11例如接收操作人员利用未图示的输入装置输入的供电开始信号，向供断电部12发送通断控制信号，针对各流量控制装置101设定供电开始时机，以便以接收时机为基准，按照预定的顺序向多个流量控制装置101供电。另外，上述通断控制信号例如是指向所述开关元件的控制端子(栅极或基极)施加的二值信号。

更具体地说，例如基于预先存储在所述存储器内的顺序数据，以边使全部的所述供电开始时机偏移预定时间(例如2msec以上、10sec以下)、边按照优先级从高到低的顺序向各流量控制装置101供电的方式，来设定所述供电开始时机。

供断电部12与各流量控制装置101对应地设置在电力线EL上，向对应的流量控制装置101上连接的电缆8的供电线82提供预定的电力或切断上述电力。

电流测量部13与各流量控制装置101对应地设置在电力线EL上，测量从供电装置102向流量控制装置101流动的电流。

具体地说，上述电流测量部13例如具有电流检测元件，在本实施方式中，当测量出的测量电流在预定值以上时，向供断电部12发送通断控制信号并切换例如半导体开关元件(未图示)，从而切断向供电线82提供的电力、即切断设置于连接器9且连接有供电线82的电气端子x上产生的电压。

电缆断接监视部14与各流量控制装置101对应地设置，监视对应的流量控制装置101上连接的电缆8的断接，在本实施方式中，监视电缆8与流量控制装置101或供电装置102的断接。

另外，此处所谓的电缆8的断接是表示电缆8与装置连接的状态或电缆8与装置切断的状态，切断的状态除了包括从装置取下电缆8的状态以外，还包括电缆8在中途断线的状态。

具体地说，上述电缆断接监视部14以与上述的通信线81和供电线82分开的方式，与设置于电缆8的断接监视用线83连接，例如通过判断在上述断接监视用线83中是否有电流流动，来监视上述断接。

本实施方式的电缆断接监视部14如果检测出电缆8从流量控制装置101或供电装置102切断的状态、即断接监视用线83中没有电流流动的状态，则向供断电部12发送通断控制信号，切换例如半导体开关元件(未图示)，从而切断向供电线82供给的电力、即切断上述电气端子x上产生的电压。

接着，对本实施方式的流体控制测量系统100的动作进行说明。

首先，在全部的流量控制装置101通过电缆8与供电装置102连接的状态下，例如由操作人员输入了供电开始信号时，供电时机设定部11接收所述供电开始信号。

并且，上述供电时机设定部11以该接收时机为基准，向各供断电部12发送通断控制信号，以便按照预定的顺序向各流量控制装置101供电。

另外，供电时机设定部11并不是必须以所述接收时机为基准，例如能够以全部的流量控制装置101通过电缆8与供电装置102连接时为基准，也能够以供电装置102的电源接通时为基准。

如上所述，在本实施方式中，在向各流量控制装置101供电之后，电缆断接监视部14以预定的时间间隔监视各电缆8的断接。

所述电缆断接监视部14在检测出电缆8的切断时，向供断电部12发送通断控制信号，以便切断向该电缆8供电。

此后，例如由操作人员再次连接切断的电缆8时，所述电缆断接监视部14向供断电部12发送通断控制信号，向该电缆8供电。此时，电缆断接监视部14例如也可以通过改变程序，从检测到连接开始直到经过预定的时间后，向供断电部12发送通断控制信号。

在此，假设切断的多个电缆8大体同时再次连接时，所述供电时机设定部向对应的各供断电部12发送通断控制信号，以便向与这些电缆8对应的流量控制装置101按照优先级从高到低的顺序供电。

按照这种结构的本实施方式的流体控制测量系统100，由于供电时机设定部11向各供断电部12发送通断控制信号，边使供电开始时机偏移边按照预定的顺序向各流量控制装置101供电，所以能够使从DC电源30流向各流量控制装置101的冲击电流在时间上分散并最小化。

由此，可以抑制DC电源30所需要的电流容量，不需要像以往那样根据流量控制装置101的数量使DC电源30的电流容量变大，可以通过使DC电源30大幅度地小型化而使供电装置102小型化、轻量化。

此外，如果电缆断接监视部14检测出电缆8的切断，则向供断电部12发送通断控制信号，切断向上述电缆8的供电线82供电，所以即使将上述电缆8与流量控制装置101连接，也不可能因过电压或过电流而导致流量控制装置101破损。

此外，即使切断的电缆8上附着有污物或灰尘等而使切断的电缆8错误地与连接器连接，由于未向上述电缆8的供电线82供电，所以能够防止短路、过电压和过电流等。

并且，可以通过对各种序列进行组合，来对供给时机进行各种变更，所述供给时机例如为最初向流量控制装置101提供例如+15V的电力，并且在10msec后提供-15V的电力。

另外，本发明并不限于所述实施方式。

例如在所述实施方式中，供电时机设定部以预先确定的顺序向流量控制装置供电，但是例如也能够以电缆连接的顺序向流量控制装置供电。

此外，供电时机设定部例如还能够构成为按照与各流量控制装置对应设置的阀打开的顺序、或向与各流量控制装置对应设置的成膜室提供流体的顺序，向各流量控制装置供电。

此外，所述实施方式的供电时机设定部使针对各流量控制装置的供电开始时机全部偏移，但是也可以使针对一部分流量控制装置的供电开始时机偏移。

此外，所述实施方式的电缆断接监视部通过判断在断接监视用线中是否有电流流动，来监视电缆的断接，但是也可以通过判断在例如通信线或供电线等中是否有电流流动，来监视电缆的断接。

另外，作为判断在上述各线中是否有电流流动的具体实施方式可以列举：电缆断接监视部利用光耦合器在与各线绝缘的状态下检测各线的电流；或者是利用电流检测元件等检测各线的电流。

此外，在本实施方式中，如果电缆切断，则切断该电缆的电力，但是也可以在某一电缆切断时，切断其他全部电缆的电力。

在这种情况下，如果电缆断接监视部检测出电缆切断，则向供断电部发送通断控制信号以便切断该电缆的电力，并且也向与其他电缆对应的供断电部发送通断控制信号。

此外，设置于流量控制装置的连接器可以使用与带电插拔(热插拔)对应的连接器。在这种情况下，通过在位于连接器两端的电气端子(侧销)上配置电源COM(公共端)，当拔出电缆时，先拔出比上述两端的电气端子更靠内侧的电气端子。

由此，电缆断接监视部检测出断接监视用线的断接，能够比两端的电气端子的拔出更早地停止向流量控制装置供电。

即，在流量控制装置内使用双极电源IC时，能够减少单电源状态。

此外，在所述实施方式中，利用电缆连接各流量控制装置和供电装置，但是例如也可以不借助电缆连接而是使流量控制装置和供电装置的连接器彼此连接。

此外，流量控制装置是所谓的压差式装置，但是也可以是热式装置。

此外，供电时机设定部、供断电部和电缆断接监视部可以设置于流量控制装置。但是，像所述实施方式那样将上述供电时机设定部、供断电部和电缆断接监视部设置于供电装置的情况下，具有使各流量控制装置小型化的优点。

此外，可以在不违背本发明宗旨的范围内，进行各种变形或实施方式的组合。

Claims (6)

1.一种供电装置，通过电连接线分别与控制或测量流体的多个流体设备连接，从而通过所述电连接线向各所述流体设备供电，

所述供电装置的特征在于，

包括供电控制部，所述供电控制部使针对至少一部分流体设备的供电开始时机偏移。

2.根据权利要求1所述的供电装置，其特征在于，

所述供电控制部包括：

供断电部，使针对各所述流体设备的供电通断；以及

电连接线断接监视部，分别监视电连接线与各所述流体设备的断接，

所述电连接线断接监视部向所述供断电部发送通断控制信号，向检测出连接的电连接线的供电线供电。

3.根据权利要求2所述的供电装置，其特征在于，所述电连接线断接监视部向所述供断电部发送通断控制信号，停止向检测出切断的电连接线的供电线供电。

4.根据权利要求1所述的供电装置，其特征在于，所述供电控制部使针对各所述流体设备的供电开始时机全部偏移。

5.根据权利要求1所述的供电装置，其特征在于，所述供电控制部还包括供电开始时机设定部，所述供电开始时机设定部设定针对各所述流体设备的供电开始时机。

6.根据权利要求5所述的供电装置，其特征在于，所述供电开始时机设定部接收预定的供电开始信号，以接收时机为基准来确定所述供电开始时机。