CN111417913B - 质量流量控制系统、包括该系统的半导体制造装置以及气化器 - Google Patents

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Abstract

一种质量流量控制系统，构成为控制在流路中流动的流体的流量，该质量流量控制系统具有：第一装置，其为质量流量控制装置；外部传感器，其为构成第二装置的至少一个检测单元，所述第二装置是配设于第一装置的外部的装置；以及至少一个控制部，所述至少一个控制部设置于第一装置和第二装置这两方或其中任一方的壳体内，其中，控制部构成为能够至少基于从外部传感器输出的检测信号即外部信号来控制流量控制阀的开度。由此，不追加另外的控制装置等就能够实现迅速的吹扫处理、更准确的流量控制、简便的流量校正、基于罐内的压力或温度进行的流量控制或基于流体中的材料的浓度等进行的流量控制等效果。

Description

质量流量控制系统、包括该系统的半导体制造装置以及气化器
技术领域
本发明涉及一种质量流量控制系统、包括该系统的半导体制造装置以及气化器。
背景技术
在半导体的制造工艺中，在被保持为真空(或者，低压或减压)状态的腔室内执行例如薄膜形成、微细加工等工序。例如，根据想要制造的半导体器件的结构等向该腔室导入各种半导体材料气体(后文中有时简称为“材料气体”。)。在需要的情况下，也有时使用例如氩、氦、氮等非活性气体与材料气体的混合气体等。
图1是例示现有技术所涉及的通常的半导体制造装置的构造的示意图。在图1所示的半导体制造装置中，能够根据需要在材料气体1、材料气体2以及材料气体3之间切换，并且向腔室内供给切换后的材料气体。另外，在各种情况下，能够通过各材料气体用质量流量控制装置(MFC-1至MFC-3)来进行各材料气体的流量的测定和控制。
另外，在将常温下处于液相状态或固体状态的材料用作材料气体的情况下，能够使用被称作“气化器”的装置将该材料进行加热来产生气化气体，将产生的气化气体向(作为)半导体制造装置(的作为反应炉的腔室)供给。作为在气化器中产生气化气体的方法，已知各种各样的方式。例如，作为在等离子体CVD法中使用的从液体材料产生气化气体的方式，以往以来，广泛地使用所谓的“鼓泡方式”。该鼓泡方式是一边将气化器具备的罐(气化罐)内贮存的液体材料的温度和气化气体的压力保持为固定一边将被控制了流量的载气向气化罐内的液面下导入并从气化罐的排气口取出载气与气化气体的混合气体的方式(例如参照专利文献1和专利文献2。)。
图2是例示现有技术所涉及的通常的气化器的构造的示意图。气化器由载气用质量流量控制装置、气化罐以及混合气体用质量流量计构成。载气的流量Q1由载气用质量流量控制装置(MFC)来测定和控制，载气与气化气体(材料气体)的混合气体的流量Q2由混合气体用质量流量计(MFM)来测定。气化气体的流量Qs能够通过从混合气体的流量Q2减去载气的流量Q1来求出。
如以上那样，向腔室供给的材料气体、气化气体、非活性气体等气体(后文中有时称作“工艺气体”。)的流量能够由质量流量控制装置来控制。质量流量控制装置至少具备测定作为对象的工艺气体的流量的流量传感器、控制工艺气体的流量的流量控制阀以及产生具有基于流量传感器的输出信号决定的性状(例如电压或电流的大小等)的控制信号的控制电路。流量控制阀的开度是基于控制信号的性状来控制的。因而，质量流量控制装置能够使用流量控制阀来控制载气的流量，以使载气的流量接近预先设定的目标值。另一方面，测定工艺气体的流量的质量流量计具备测定作为对象的工艺气体的流量的流量传感器。
如上述那样，在现有技术所涉及的质量流量控制装置中，在该装置的内部具备流量传感器，基于流量传感器的输出信号来决定向流量控制阀提供的控制信号的性状。即，在这样的质量流量控制装置中，流量传感器、流量控制阀以及控制电路全部被组装在内部，作为装置整体构建出自备型的独立的质量流量控制系统。因而，例如在由于装置的故障以及为了进行检查等而需要更换质量流量控制装置等情况下，能够整个更换质量流量控制装置，因此很方便。
然而，根据使用的方式，现有技术所涉及的自备型的独立的质量流量控制系统存在以下列举的各种各样的问题。例如，在图1所示的半导体制造装置中，在将工艺气体从材料气体1向材料气体2切换的情况下，首先，停止供给材料气体1，通过吹扫气体对材料气体1的流路和腔室内进行吹扫，之后，开始供给材料气体2。为了迅速地完成上述吹扫，期望使经由材料气体1的流路的吹扫气体的流量尽可能大。
然而，一般来说，在半导体制造工艺中，对各种材料气体要求的流量非常小。因此，设置于材料气体1的流路中的质量流量控制装置(MFC-1)的流量界限(BIN尺寸)也被设计为非常小的值。换言之，质量流量控制装置(MFC-1)具备的流量传感器能够检测的流量的最大值(下文中有时称作“最大检测值”。)相比于吹扫气体用质量流量控制装置(MFC-0)具备的流量传感器的最大检测值而言非常小。因而，在质量流量控制装置(MFC-1)与现有技术所涉及的质量流量控制系统同样地构成为执行自备型的独立的流量控制的情况下，吹扫气体的最大流量不能够超过质量流量控制装置(MFC-1)的最大检测值，因此难以迅速地完成吹扫。
另外，例如在图2所示的气化器中，如上述那样，能够通过从由混合气体用质量流量计(MFM)测定的混合气体的流量Q2减去由载气用质量流量控制装置(MFC)测定的载气的流量Q1来求出气化气体的流量Qs。然而，始终由载气用质量流量控制装置(MFC)来测定载气的流量Q1，进行自备型的独立的流量控制。即，不基于作为本来的控制对象的气化气体的流量Qs以及/或者混合气体的流量Q2来进行载气的流量Q1的控制。因而，仅通过现有技术所涉及的质量流量控制装置，无法基于由气化器供给的气化气体的流量Qs以及/或者混合气体的流量Q2执行控制。
并且，在质量流量控制装置的流量校正中，将想要校正的质量流量控制装置与校正完毕的质量流量计串联地设置于流体(气体)的流路中，调整质量流量控制装置以使由这两者具备的流量传感器测定的流量一致。具体地说，经由质量流量控制装置具备的通信单元，例如使用个人计算机(PC)等另外的控制装置来调整例如质量流量控制装置具备的控制电路的放大器的增益等。像这样，在质量流量控制装置的流量校正中需要追加另外的流量传感器和控制装置，因此具有招致进行流量校正所需的设备的复杂化、操作的繁杂化、成本的增加等问题的风险。
此外，已知将半导体制造装置的腔室和气化器的气化罐(后文中有时将它们简单地统称为“罐”。)的内部的压力保持为固定对于更准确地控制半导体制造装置或气化器中的流体的流量而言是很重要的。因此，有时设置有测定罐内的压力的压力传感器以及作为用于基于由该压力传感器测定的压力来控制流体的流量(供给量)的控制装置的PC等、或者设置有压力控制阀等用于控制压力的机构。在该情况下，也具有招致半导体制造装置和气化器的结构的复杂化、成本的增加等问题的风险。
另外，半导体制造工艺中有时包括以规定的降温速度降低罐内的温度的工序。例如，能够通过以规定的流量向罐内导入吹扫气体来执行该工序。然而，在需要更严密地控制降温速度的情况下，需要更准确地控制吹扫气体的流量，以使由配设于罐的温度传感器测定的罐内的温度以规定的降温速度下降。当在使用现有技术所涉及的质量流量控制装置的半导体制造装置中执行该控制的情况下，也需要追加PC等另外的控制装置，因此具有招致半导体制造装置的结构的复杂化、成本的增加等问题的风险。
并且，例如还有时要求与混合气体中的材料气体的浓度及气化罐内贮存的液体材料中的特定成分的浓度等相应的流量控制。在该情况下也是，需要追加用于执行与由浓度传感器测定的浓度相应的控制的另外的控制装置，具有招致半导体制造装置和气化器的结构的复杂化、成本的增加等问题的风险。
如以上那样，现有技术所涉及的质量流量控制装置构成为执行自备型的独立的流量控制。因而，例如若要在半导体制造装置和气化器等中基于来自配设于质量流量控制装置的外部的检测单元的检测信号执行流量控制，需要追加例如包括PC等另外的控制装置的其它系统的控制环，具有招致结构的复杂化、成本的增加等问题的风险。另外，需要在质量流量控制装置的外部基于检测信号执行运算处理等，因此还具有例如招致响应速度的下降、误动作的增大等问题的风险。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平08-64541号公报
专利文献2：日本特开2017-76800号公报
专利文献3：日本专利第6264152号公报
发明内容
发明要解决的问题
如上述那样，现有技术所涉及的质量流量控制装置构成为执行自备型的独立的流量控制。因此，在现有技术所涉及的质量流量控制装置中，很难以不追加另外的控制装置等的方式实现迅速的吹扫处理、更准确的流量控制、简便的流量校正、基于罐内的压力以及/或者温度进行的流量控制、基于流体中的材料的浓度等进行的流量控制等效果。即，在该技术领域中，要求一种不追加另外的控制装置等就能够解决上述各课题的技术。
用于解决问题的方案
鉴于上述课题，本发明的发明人经过认真研究后发现，通过将质量流量控制装置构成为能够基于来自外部的检测单元的检测信号来控制流量控制阀的开度，不追加另外的控制装置等就能够解决上述各课题。
即，本发明所涉及的质量流量控制系统(后文中有时称作“本发明系统”。)构成控制在所述流路中流动的流体的流量，其具有：流路，流体在该流路的内部流动；第一装置；第二装置；以及至少一个控制部。第一装置是具备流量控制阀的质量流量控制装置，所述流量控制阀设置于所述流路，且构成为基于控制信号的性状来控制开度。第二装置为配设于所述第一装置的外部的装置，且构成为包括至少一个作为检测单元的外部传感器。控制部设置于所述第一装置和所述第二装置这两方或其中任一方的壳体内。
并且，在本发明系统中，所述控制部构成为，能够至少基于从所述外部传感器输出的检测信号即外部信号来确定所述控制信号的性状。
另外，本发明所涉及的半导体制造装置为包括如上述那样的本发明所涉及的质量流量控制系统(本发明系统)的半导体制造装置。并且，本发明所涉及的气化器为包括如上述那样的本发明所涉及的质量流量控制系统(本发明系统)的气化器。
发明的效果
根据本发明所涉及的质量流量控制系统(本发明系统)，例如不追加以个人计算机(PC)等硬件为代表的另外的控制装置等就能够实现迅速的吹扫处理、更准确的流量控制、简便的流量校正、基于罐内的压力或温度进行的流量控制或者基于流体中的材料的浓度等进行的流量控制等效果。
根据参照以下的附图记述的关于本发明的各实施方式的说明，能够容易地理解本发明的其它目的、其它特征以及附带的优点。
附图说明
图1是表示现有技术所涉及的半导体制造装置的结构的示意图。
图2是表示现有技术所涉及的气化器的结构的示意图。
图3是表示本发明的第一实施方式所涉及的质量流量控制系统(第一系统)的结构的一例的示意图。
图4是表示第一系统的一个变形例的结构的一例的示意图。
图5是表示第一系统的另一变形例的结构的一例的示意图。
图6是表示本发明的第三实施方式所涉及的质量流量控制系统(第三系统)的结构的一例的示意图。
图7是表示本发明的第四实施方式所涉及的质量流量控制系统(第四系统)的结构的一例的示意图。
图8是表示由构成第四系统的控制部执行的流量校正例程的一例的流程图。
图9是表示由构成本发明的第五实施方式所涉及的质量流量控制系统(第五系统)的控制部执行的自我诊断例程的一例的流程图。
图10是表示本发明的第六实施方式所涉及的质量流量控制系统(第六系统)的结构的一例的示意图。
图11是表示本发明的第七实施方式所涉及的质量流量控制系统(第七系统)的结构的一例的示意图。
图12是表示本发明的第八实施方式所涉及的质量流量控制系统(第八系统)的结构的一例的示意图。
图13是表示本发明的第九实施方式所涉及的质量流量控制系统(第九系统)的结构的一例的示意图。
图14是表示本发明的实施例1所涉及的半导体制造装置(实施例装置1)的结构的一例的示意图。
图15是表示本发明的实施例2所涉及的气化器(实施例装置2)的结构的一例的示意图。
具体实施方式
下面，参照附图来详细地说明用于实施本发明的方式(实施方式)。此外，以下记载的本发明的实施方式只是例示，本发明的实施方式并不限定于以下记载的方式。
《第一实施方式》
下面，参照附图来说明本发明的第一实施方式所涉及的质量流量控制系统(后文中有时称作“第一系统”。)。
〈结构〉
例如如图3所示，第一系统10是构成为控制在流路11中流动的流体的流量的质量流量控制系统，其具有：流路11，流体在该流路11的内部流动；第一装置1；第二装置2；以及至少一个控制部12。
第一装置1为具备流量控制阀(未图示)的质量流量控制装置，所述流量控制阀设置于流路11中，且构成为基于控制信号Sc的性状来控制开度。第二装置2为配设于第一装置1的外部的装置，且构成为包括至少一个作为检测单元的外部传感器2s。此外，在图3中虽未图示，但第一系统10还可以在第一装置1与第二装置2之间以及/或者其它区域具有例如腔室和气化罐、与其它流路之间的合流部和分支部、以及开闭阀和流量调整阀等其它构成要素。
在第一系统10具有的第一装置1中，流量控制阀配设于基部1b的内部，流量传感器(内部传感器)1s、控制电路1c以及变更流量控制阀的开度的致动器1a配设于壳体(外壳)1h的内部。一般来说，控制电路1c构成为：在第一装置1的通常的工作模式中，该控制电路1c基于从流量传感器1s输出的检测信号(内部信号Si)控制致动器1a，来使流体的流量接近预先设定的目标值。
外部传感器2s可以为构成第二装置2的多个构成要素中的一个构成要素，或者也可以为构成第二装置2的唯一的构成要素(即，也可以是，外部传感器2s自身为第二装置2)。另外，如在后文中详细地叙述的那样，外部传感器2s可以为流量传感器、压力传感器、温度传感器或浓度传感器中的任一方。具体地说，外部传感器2s例如可以为除第一系统10具有的第一装置1以外的其它质量流量控制装置或质量流量计具备的流量传感器。或者，外部传感器2s例如可以为配设于第一系统10具有的腔室或气化罐(未图示)的压力传感器、温度传感器或浓度传感器。第二装置2可以具备与第一装置1具备的流量控制阀同样的流量控制阀(未图示)。
控制部12设置于所述第一装置和所述第二装置这两方或其中任一方的壳体内。具体地说，第一系统10具有的控制部12可以如图3所示那样仅由第一装置1具备的控制电路1c构成，也可以如图4所示那样仅由第二装置2具备的控制电路2c构成，或者还可以如图5所示那样由控制电路1c和控制电路2c构成。此外，在图5所示的例子中，将从外部传感器2s输出的检测信号即外部信号Se先发送至控制电路2c，之后发送至控制电路1c，但控制电路1c和控制电路2c对外部信号Se的处理顺序等不一定限定于此。代表性地，第一系统10具有通信单元(未图示)，该通信单元构成为从外部传感器2s(包括控制电路1c以及/或者控制电路2c)向控制部12传送外部信号2s。
此外，控制电路1c和控制电路2c为具有包括CPU、ROM、RAM、接口等的微计算机来作为主要构成部件的电子控制电路(ECU：Electronic Control Unit)。在以下的说明中，除非另有说明，否则说明第一系统10具有的控制部12仅由控制电路1c构成的情况。
并且，在第一系统10中，控制部12(控制电路1c)构成为能够基于至少从外部传感器2s输出的检测信号即外部信号Se来确定上述控制信号Sc的性状。另一方面，如上述那样，流量控制阀构成为基于控制信号Sc的性状来控制该流量控制阀的开度。在第一系统10中，基于从作为控制部12的控制电路1c向致动器1a发送的控制信号Sc的性状来控制流量控制阀的开度。在此，作为控制信号Sc的性状，例如能够列举控制信号Sc的电压或电流的大小等。
另外，如上述那样，在第一系统10中，控制部12(控制电路1c)至少基于从外部传感器2s输出的检测信号即外部信号Se来确定控制信号Sc的性状。因而，期望从外部传感器2s输出的检测信号与在第一装置1中从内部传感器1s向控制电路1c(控制部12)输出的检测信号遵照相同的协议。然而，在这些信号遵照的协议不同的情况下，也可以将控制电路1c(控制部12)构成为，将从外部传感器2s输出的检测信号转换为遵照从内部传感器1s输出的检测信号所遵照的协议。
并且，在作为第一装置1具备的内部传感器1s的检测对象的流体和作为第二装置2具备的外部传感器2s的检测对象的流体具有不同的转换系数(CF)的情况下，需要在控制信号Sc的性状中反映它们的CF的区别。这样的处理也能够由第一系统10具有的控制部12(控制电路1c)来执行。
〈效果〉
如以上那样，在第一系统10中，能够基于从外部传感器2s输出的检测信号(外部信号Se)来控制流量控制阀的开度。因而，根据第一系统10，不追加另外的控制装置等就能够实现迅速的吹扫处理、更准确的流量控制、简便的流量校正、基于罐内的压力或温度进行的流量控制或基于流体中的材料的浓度等进行的流量控制等效果。
《第二实施方式》
下面，说明本发明的第二实施方式所涉及的质量流量控制系统(后文中有时称作“第二系统”。)。
〈结构〉
第二系统为与上述的第一系统10具有相同结构并且外部传感器2s是流量传感器的质量流量控制系统。作为外部传感器2s的流量传感器，只要是能够测定在第二系统具有的流路的内部流动的流体的流量的结构即可，并无特别限定。作为这样的流量传感器的具体例，例如能够列举热式流量传感器、压力式流量传感器、压差式流量传感器等。
另外，由作为外部传感器2s的流量传感器测定流量的流体可以为在比第二系统具有的第一装置1靠上游侧的位置流动的流体，或者也可以为在比第二系统具有的第一装置1靠下游侧的位置流动的流体。即，在第二系统中，能够在能检测想要由第一装置1具备的流量控制阀控制流量的流体的流量的部位配设外部传感器2s。
〈效果〉
如以上那样，在第二系统中，能够基于从作为外部传感器2s的流量传感器输出的检测信号(外部信号Se)来控制流量控制阀的开度。因而，在内部传感器1s和外部传感器2s具有不同的最大检测值的情况下，能够使用第一装置1具备的流量控制阀，以与基于从内部传感器1s输出的检测信号的通常的工作模式不同范围的流量界限(BIN尺寸)控制流体的流量。根据这样的功能，能够迅速地进行如前述那样的利用吹扫气体进行的吹扫。
另外，在外部传感器2s(具备外部传感器2s的第二装置2)配设于流体的流路中的比第一装置1靠近流体的供给目的地的位置的情况下，能够基于供给至流体的供给目的地的流体的流量执行更准确的流量控制。并且，在质量流量控制装置的流量校正中，能够将外部传感器2s用作校正用的质量流量计(具备的流量传感器)。
如以上那样，根据第二系统，不追加另外的控制装置等就能够容易地实现迅速的吹扫处理、更准确的流量控制或简便的流量校正等效果。
《第三实施方式》
下面，参照附图来说明本发明的第三实施方式所涉及的质量流量控制系统(后文中有时称作“第三系统”。)。
〈结构〉
例如如图6所示，第三系统30是与上述的第二系统具有相同结构的质量流量控制系统，第一装置1具备与外部传感器2s相分别的流量传感器即内部传感器1s。作为内部传感器1s的流量传感器，只要是能够测定在设置有第一装置1的流路11的内部流动的流体的流量的结构即可，并无特别限定。作为这样的流量传感器的具体例，例如能够列举热式流量传感器、压力式流量传感器、压差式流量传感器等。
并且，控制部12构成为能够基于从内部传感器1s输出的检测信号即内部信号Si与外部信号Se的差ΔS(＝Se-Si)的大小来确定控制信号Sc的性状(例如电压或电流的大小等)。此外，关于内部信号Si与外部信号Se的差ΔS(＝Se-Si)的运算，例如能够由构成控制部12的控制电路1c等执行。控制部12能够构成为还执行除了上述运算以外的各种运算。作为这样的运算的具体例，例如能够列举用于对内部信号Si与外部信号Se之间的满量程的区别、转换系数的区别、输出形式的区别等进行换算的运算等，但不限定于这些运算。
〈效果〉
如以上那样，在第三系统30中，控制部12构成为能够基于内部信号Si与外部信号Se的差ΔS(＝Se-Si)的大小来确定控制信号Sc的性状。即，在第三系统30中，能够基于上述差ΔS来控制流量控制阀的开度。因而，根据第三系统30，例如当在第一装置1与外部传感器2s(具备外部传感器2s的第二装置2)之间配设有气化器或者配设有与用于供给其它材料的流路合流的合流部等情况下，能够更准确地控制工艺气体的流量，以使追加至该气化器或合流部中的材料的流量接近预先设定的目标值。
《第四实施方式》
下面，说明本发明的第四实施方式所涉及的质量流量控制系统(后文中有时称作“第四系统”。)。
如上述那样，根据以第一系统和第二系统为代表的本发明系统，不追加另外的控制装置就能够实现迅速的吹扫处理、更准确的流量控制、简便的流量校正、基于罐内的压力或温度进行的流量控制或基于流体中的材料的浓度等进行的流量控制等效果。
〈结构〉
因此，第四系统构成为不追加另外的控制装置等就能够简便地进行流量校正的质量流量控制系统。具体地说，第四系统是上述的第二系统，其中，与上述的第三系统同样地，第一装置具备与外部传感器相分别的流量传感器即内部传感器。如关于上述的第三系统所说明的那样，作为内部传感器的流量传感器，只要是能够测定在设置有第一装置1的流路的内部流动的流体的流量的结构即可，并无特别限定。作为这样的流量传感器的具体例，例如能够列举热式流量传感器、压力式流量传感器、压差式流量传感器等。
并且，在第四系统中，控制部构成为能够以第一传感器为基准来执行第二传感器的流量校正，所述第一传感器为内部传感器和外部传感器中的任一方的传感器，所述第二传感器为内部传感器和外部传感器中的除第一传感器以外的另一个传感器。关于作为流量校正的基准的第一传感器，采用内部传感器和外部传感器中的、输出与在流路的内部流动的流体的流量准确地对应的检测信号的那一方的传感器。换言之，第一传感器为内部传感器和外部传感器中的、构成已被调整(校正)为能够准确地检测在流路的内部流动的流体的流量的规定的控制电路与流量传感器的组合的流量传感器。
在流量校正中，调整(校正)对从第二传感器输出的检测信号进行处理的规定的控制电路，以使这样的基于从第一传感器输出的检测信号检测的流量与基于从第二传感器输出的检测信号检测的流量的偏差比规定的阈值小(即，实质上一致)。但是，在流量校正中，不一定需要使基于从第一传感器输出的检测信号检测的流体的流量本身与基于从第二传感器输出的检测信号检测的流体的流量本身实质上一致。具体地说，例如也可以使基于从规定的控制电路中包括的放大器输出的“从第一传感器输出的检测信号”的信号的强度与基于从规定的控制电路中包括的放大器输出的“从第二传感器输出的检测信号”的信号的强度实质上一致。
图7是表示第四系统的结构的一例的示意图。在图7所例示的第四系统40中，第一装置1具备与第二装置2具备的外部传感器2s相分别的流量传感器即内部传感器1s。并且，控制部12构成为能够以外部传感器2s为基准来执行内部传感器1s的流量校正。即，在第四系统40中，内部传感器1s和外部传感器2s中的外部传感器2s是(作为流量校正的基准的)第一传感器，内部传感器1s是(被校正的)第二传感器。
具体地说，在第四系统40中，预先调整(校正)了控制电路1c，以使控制部12(控制电路1c)基于从外部传感器2s输出的检测信号(外部信号Se)准确地检测在流路11的内部流动的流体的质量流量。而且，调整(校正)控制电路1c，以使控制电路1c基于外部信号Se检测的流量与控制电路1c基于从内部传感器1s输出的检测信号(内部信号Si)检测的流量实质上一致。
此外，在由控制电路1c和控制电路2c构成控制部12的情况下、例如如图5所示的例子那样通过第一装置1具备的控制电路1c和第二装置2具备的控制电路2c这两方进行外部信号Se的处理等情况下，可以调整(校正)控制电路1c和控制电路2c，以使控制电路1c和控制电路2c基于外部信号Se检测的流量与控制电路1c基于内部信号Si检测的流量实质上一致。
另外，例如在如图4所示的例子那样仅由第二装置2具备的控制电路2c构成控制部12的情况下，可以分别调整(校正)控制电路2c和控制电路1c，以使控制电路2c基于外部信号Se检测的流量与控制电路1c基于内部信号Si检测的流量实质上一致。
在流量校正中，如上述那样调整(校正)对从第二传感器输出的检测信号进行处理的规定的控制电路，以使基于从第一传感器输出的检测信号检测的流量与基于从第二传感器输出的检测信号检测的流量的偏差比规定的阈值小。此时，调整(校正)控制电路，以使基于从作为流量校正的对象的第二传感器输出的检测信号检测的流体的流量接近基于从作为流量校正的基准的第一传感器输出的检测信号检测的流体的流量，这是理所当然的。
具体地说，例如能够通过调整用于根据从第二传感器输出的检测信号来确定在流路的内部流动的流体的质量流量的控制电路的放大器的增益来进行如上述那样的“控制电路的调整(校正)”。另外，在该控制电路中，还可以使用在将“从第二传感器输出的检测信号”转换为“与在流路的内部流动的流体的质量流量准确地对应的信号”的运算处理中使用的系数的调整(增减)等。
即，在第四系统中，控制部可以构成为：在所述流体以规定的质量流量、规定的温度及规定的压力在所述流路中流动的状态下，调整用于至少根据从所述第二传感器输出的检测信号来确定所述流体的质量流量的控制电路的放大器的增益，以使第一流量与第二流量的偏差即流量偏差比规定的阈值小，所述第一流量是基于从所述第一传感器输出的检测信号检测的所述流体的质量流量，所述第二流量是基于从所述第二传感器输出的检测信号检测的所述流体的质量流量。此外，上述“规定的质量流量、规定的温度及规定的压力”应该设为分别适于上述的第一传感器和第二传感器这两方的标准的质量流量、温度及压力，这是不言而喻的。
图8是表示由构成上述的第四系统的控制部执行的流量校正例程的一例的流程图。在图8所示的例子中，与图7所示的例子同样地将外部传感器2s设为(作为流量校正的基准的)第一传感器，将内部传感器1s设为(被校正的)第二传感器。
当流量校正例程开始时，在步骤S110中，控制部获取在所述流体以规定的温度和规定的压力在所述流路中流动的状态下从第一传感器(外部传感器2s)输出的检测信号(外部信号Se)和从第二传感器(内部传感器1s)输出的检测信号(内部信号Si)。接着，在步骤S120中，控制部判定基于从第一传感器输出的检测信号(外部信号Se)检测的流体的质量流量(第一流量)与基于从第二传感器输出的检测信号(内部信号Si)检测的流体的质量流量(第二流量)的偏差即流量偏差ΔFc是否为规定的阈值Tc以上。
在流量偏差ΔFc小于阈值Tc的情况下(ΔFc<Tc)，在上述步骤S120中控制部判定为“否”(No)，暂时结束该例程。另一方面，在流量偏差ΔFc为阈值Tc以上的情况下(ΔFc≥Tc)，在上述步骤S120中控制部判定为“是”(Yes)。而且，在下一个步骤S130中，对构成控制部的控制电路进行调整(校正)，以使流量偏差ΔFc小于阈值Tc。具体地说，调整(校正)控制电路，以使基于从作为流量校正的对象的第二传感器(内部传感器1s)输出的检测信号(内部信号Si)检测的流体的流量(第二流量)接近基于从作为流量校正的基准的第一传感器(外部传感器2s)输出的检测信号(外部信号Se)检测的流体的流量(第一流量)。
此外，在图8所示的例子中，通过对构成控制部的控制电路的放大器的增益进行调整来进行流量校正。放大器的增益的调整幅度可以为一定的固定值，或者也可以为根据流量偏差ΔFc的大小发生变化的变动值。
在上述步骤S130之后，在步骤S120中，控制部再次判定流量偏差ΔFc是否为阈值Tc以上。流量偏差ΔFc最终变得小于阈值Tc(ΔFc<Tc)，在上述步骤S120中，控制部判定为“否”，结束该例程(流量校正完成)。
如上述那样的流量校正例程例如作为能够由CPU执行的程序保存于构成控制部的控制电路具有的记录装置(例如ROM等)中。而且，构成控制部的控制电路具有的CPU按照该程序执行各种运算处理等，由此实现流量校正。此外，在如前述那样由多个控制电路构成控制部等情况下，可以使这些多个控制电路分散地执行流量校正例程。
〈效果〉
如上述那样，根据第四系统，无需追加在现有技术所涉及的质量流量控制装置的流量校正中必须的另外的流量传感器和控制装置等，能够利用该系统中的既有的外部传感器来简便地进行内部传感器的流量校正。其结果是，能够减少进行流量校正所需的设备的复杂化、操作的复杂化、成本的增加等问题。
《第五实施方式》
下面，说明本发明的第五实施方式所涉及的质量流量控制系统(后文中有时称作“第五系统”。)。
一般来说，在质量流量控制系统中，例如在刚刚制造后，以其它校正完毕质量流量计等为基准来测定基准流体(例如氮气(N2)等基准气体)的流量，由此进行校正。另外，根据如上述那样的第四系统，在制造后也能够简便地进行流量校正。
然而，在质量流量控制系统的使用期间，有时产生难以准确地测定质量流量的状况，例如由于发生在构成热式流量传感器的传感器管的内壁附着有异物等意外的异常事态而质量流量的测定值表示出异常值等。在发生了这样的异常事态的情况下，难以判断是实际在流路中流动的流体的质量流量异常还是质量流量的测定值为异常值(即，流量传感器发生了异常)。
因此，在该技术领域中，例如已知一种具有完全相同的规格的两个流量传感器串联地配设而成的质量流量计(例如参照专利文献3。)。在这样的质量流量计中，预先通过以其它校正完毕质量流量计为基准测定基准流体(例如氮气(N2)等基准气体)的流量来校正各个流量传感器。之后，在该质量流量计的使用期间，在基于从这两个流量传感器输出的检测信号检测的流体的质量流量的偏差(流量偏差)的绝对值超过规定的阈值的情况下，判定为这两个流量传感器的某一个流量传感器中发生了异常。像这样探测质量流量计中有无发生异常的功能被称作“自我诊断功能”。
然而，如上述那样将两个流量传感器组装到一个质量流量计的情况例如具有导致质量流量计的结构的复杂化、大型化、制造成本的增加等问题的风险。另外，为了在具有符合规定的标准的大小和构造的壳体内组装两个流量传感器，需要在预先决定的容积之中组装更多的结构构件，因此更难进行质量流量计的集成，仍具有导致制造成本的增加等问题的风险。
然而，根据以上述的第二系统为代表的具备外部传感器和内部传感器的本发明系统，无需如上述那样需要特别的结构，能够利用这些既有的传感器来判定流量传感器有无异常。
〈结构〉
因此，第五系统为上述的第二系统，其中，与上述的第三系统同样地，第一装置具备与外部传感器相独立的流量传感器即内部传感器。作为内部传感器的流量传感器，只要是如关于上述的第三系统进行了说明的那样能够测定在设置有第一装置1的流路的内部流动的流体的流量的结构即可，并无特别限定。作为这样的流量传感器的具体例，例如能够列举热式流量传感器、压力式流量传感器、压差式流量传感器等。
并且，在第五系统中，控制部构成为：在流体以规定的质量流量、规定的温度及规定的压力在流路中流动的状态下，在判定为内部流量与外部流量的偏差即流量偏差比规定的阈值大的情况下，判定为内部传感器和外部传感器中的至少任一方存在异常，所述内部流量是基于从内部传感器输出的检测信号即内部信号检测的该流体的质量流量，所述外部流量是基于外部信号检测的该流体的质量流量。此外，上述“规定的质量流量、规定的温度及规定的压力”应该设为分别适于上述的内部传感器和外部传感器这两方的标准的质量流量、温度及压力，这是不言而喻的。
在上述判定中，在判定为基于内部信号检测的流量与基于外部信号检测的流量的偏差比规定的阈值大的情况下，判定为内部传感器和外部传感器中的至少任一方存在异常。但是，在上述判定中，不一定需要确定基于从内部传感器输出的检测信号检测的流体的流量本身与基于从外部传感器输出的检测信号检测的流体的流量本身的偏差。具体地说，例如也可以是，在判定为基于内部信号从规定的控制电路中包括的放大器输出的信号的强度与基于外部信号从规定的控制电路中包括的放大器输出的信号的强度的偏差比规定的阈值大的情况下，判定为基于内部信号检测的流量与基于外部信号检测的流量的偏差比规定的阈值大。
第五系统的硬件结构例如能够设为与图7所例示的第四系统40相同的结构。其中，在第五系统中，控制部12(控制电路1c)构成为：在流体以规定的质量流量、规定的温度及规定的压力在流路中流动的状态下，在判定为内部流量与外部流量的偏差即流量偏差比规定的阈值大的情况下，判定为内部传感器1s和外部传感器2s中的至少任一方存在异常，所述内部流量是基于内部信号Si检测的该流体的质量流量，所述外部流量是基于外部信号Se检测的该流体的质量流量。此外，如前述那样，控制部12可以如上述那样仅由控制电路1c构成，也可以仅由控制电路2c构成，或者还可以由控制电路1c和控制电路2c这两方构成。
图9是表示由构成第五系统的控制部执行的自我诊断例程的一例的流程图。当自我诊断例程开始时，在步骤S210中，控制部获取在流体以规定的温度和规定的压力在流路中流动的状态下从内部传感器1s输出的检测信号(内部信号Si)和从外部传感器2s输出的检测信号(外部信号Se)。接着，在步骤S220中，控制部判定基于内部信号Si检测的流体的质量流量与基于外部信号Se检测的流体的质量流量的偏差即流量偏差ΔFa是否为规定的阈值Ta以上。
在内部传感器1s和外部传感器2s这两方正常的情况下，基于内部信号Si检测的流体的质量流量与基于外部信号Se检测的流体的质量流量为相同或极接近的值，流量偏差ΔFa为0(零)或极小的值。另一方面，在内部传感器1s和外部传感器2s中的至少任一方异常的情况下，基于内部信号Si检测的流体的质量流量与基于外部信号Se检测的流体的质量流量为具有某种程度的差的值，流量偏差ΔFa为某种程度上大的值。此外，认为内部传感器1s和外部传感器2s这两方同时异常且从两者输出的检测信号的强度以相同的程度变化的可能性极低。
因此，在流量偏差ΔFa小于阈值Ta的情况下(ΔFa<Ta)，在上述步骤S220中，控制部判定为“是”。而且，在接下来的步骤S230中，判定为内部传感器1s和外部传感器2s这两方正常。控制部构成为通过某输出装置(例如显示灯、显示器、蜂鸣器等)通知该判定结果。而且，控制部暂时结束该例程(自我诊断完成)。
另一方面，在流量偏差ΔFa为阈值Ta以上的情况下(ΔFa≥Ta)，在上述步骤S220中，控制部判定为“否”。然后，在接下来的步骤S240中，判定为内部传感器1s和外部传感器2s中的至少任一方异常。控制部可以构成为通过某输出装置(例如显示灯、显示器、蜂鸣器等)通知该判定结果。而且，控制部暂时结束该例程(自我诊断完成)。
如上述那样的自我诊断例程例如作为能够由CPU执行的程序保存在构成控制部的控制电路具有的记录装置(例如ROM等)中。而且，构成控制部的控制电路具有的CPU按照该程序执行各种运算处理等，由此能够执行如上述那样的判定。
〈效果〉
根据第五系统，无需如上述的现有技术所涉及的质量流量计那样设为两个流量传感器串联地配设而成的结构，能够利用该系统中的既有的外部传感器和内部传感器来实现探测内部传感器和外部传感器有无发生异常的功能(自我诊断功能)。因而，能够减少伴随自我诊断功能的实现而产生的质量流量计的结构的复杂化、大型化、制造成本的增加等问题。
《第六实施方式》
下面，参照附图来说明本发明的第六实施方式所涉及的质量流量控制系统(后文中有时称作“第六系统”。)。
〈结构〉
例如如图10所示，第六系统60是与上述的第一系统具有相同结构的质量流量控制系统，并且还具有作为密闭容器的罐13，所述罐13设置于流路11中且具有用于流入流体的流入口和用于流出流体的流出口。关于罐13，并无特别限定，作为该具体例，例如能够列举半导体的制造工艺中的作为反应炉的腔室和气化器中的气化罐等。
〈效果〉
如以上那样，第六系统60除了与上述的第一系统相同的结构以外，还具有作为密闭容器的罐13，所述罐13设置于流路11中且具有用于流入流体的流入口和用于流出流体的流出口。由此，第六系统60能够构成具备作为反应炉的腔室、气化罐等的半导体制造装置。
《第七实施方式》
下面，参照附图来说明本发明的第七实施方式所涉及的质量流量控制系统(后文中有时称作“第七系统”。)。
〈结构〉
例如如图11所示，第七系统70是与上述的第六系统60具有相同结构的质量流量控制系统，其中，外部传感器2s为构成为检测存在于罐13的内部的流体的压力P的压力传感器。该压力传感器只要是能够检测存在于罐13的内部的流体的压力P的结构即可，并无特别限定。作为压力传感器的具体例，例如能够列举压电电阻型压力传感器、电容式压力传感器等。另外，该压力传感器例如能够构成为检测半导体制造装置中的作为反应炉的腔室的内部的压力或存在于气化器中的气化罐的内部的包括载气与气化气体的混合气体的气体部分的压力等。
〈效果〉
如以上那样，第七系统70除了与上述的第六系统60相同的结构以外，还具备构成为检测存在于罐13的内部的流体的压力的压力传感器来作为外部传感器2s。由此，在第七系统70中，能够基于存在于罐13的内部的流体的压力P来确定控制信号Sc的性状。即，在第七系统70中，能够基于上述压力P来控制流量控制阀的开度。
因而，根据第七系统70，例如能够基于从作为外部传感器2s的压力传感器输出的外部信号Se来更准确地控制工艺气体的流量，以使存在于腔室或气化罐的内部的工艺气体的压力保持为固定。或者，根据第七系统70，还能够基于外部信号Se来控制流量控制阀的开闭，以将腔室或气化罐的内部的压力调压为任意的压力。像这样，根据第七系统70，例如不追加包括PC等另外的控制装置的其它系统的控制环就能够容易地实现基于罐13的内部的压力的工艺气体进行的准确的流量控制。
《第八实施方式》
下面，参照附图来说明本发明的第八实施方式所涉及的质量流量控制系统(后文中有时称作为“第八系统”。)。
〈结构〉
例如如图12所示，第八系统80是与上述的第六系统60具有相同结构的质量流量控制系统，其中，外部传感器2s为构成为检测存在于罐13的内部的流体的温度的温度传感器。该温度传感器只要是能够检测存在于罐13的内部的流体的温度T的结构即可，并无特别限定。作为温度传感器的具体例，例如能够列举热电偶、测温电阻体、热敏电阻等温度传感器。另外，该温度传感器例如能够构成为检测半导体制造装置中的作为反应炉的腔室的内部的温度等。
〈效果〉
如以上那样，第八系统80除了与上述的第六系统60相同的结构以外，还具备构成为检测存在于罐13的内部的流体的温度的温度传感器来作为外部传感器2s。由此，在第八系统80中，能够基于存在于罐13的内部的流体的温度T来确定控制信号Sc的性状。即，在第八系统80中，能够基于上述温度T来控制流量控制阀的开度。
因而，根据第八系统80，例如在半导体制造工艺中的通过以规定的流量将吹扫气体导入罐内来以规定的降温速度降低罐内的温度的工序中，能够基于从作为外部传感器2s的温度传感器输出的外部信号Se更准确地控制吹扫气体的流量。即，根据第八系统80，例如不追加包括PC等另外的控制装置的其它系统的控制环就能够容易地实现基于罐13的内部的温度的吹扫气体进行的准确的流量控制。
《第九实施方式》
下面，参照附图来说明本发明的第九实施方式所涉及的质量流量控制系统(后文中有时称作“第九系统”。)。
〈结构〉
例如如图13所示，第九系统90是与上述的第六系统60具有相同结构的质量流量控制系统，其中，外部传感器2s为构成为检测存在于罐13的内部的流体中的特定的成分的浓度C的浓度传感器。该浓度传感器只要是能够检测存在于罐13的内部的流体中的特定的成分的浓度C的结构即可，并无特别限定。具体地说，能够根据想要检测浓度的成分的化学性质以及/或者物理性质等从该技术领域中周知的各种浓度传感器之中适当选择浓度传感器。
〈效果〉
如以上那样，第九系统90除了与上述的第六系统60相同的结构之外，还具备构成为检测存在于罐13的内部的流体中的特定的成分的浓度的浓度传感器来作为外部传感器2s。由此，在第九系统90中，能够基于存在于罐13的内部的流体中的特定的成分的浓度C来确定控制信号Sc的性状。即，在第九系统90中，能够基于上述浓度C来控制流量控制阀的开度。
因而，根据第九系统90，能够基于从作为外部传感器2s的浓度传感器输出的外部信号Se更准确地控制例如载气以及/或者材料气体的流量，以将在半导体制造工艺中供给至腔室内的工艺气体中的特定的成分的浓度C维持为期望的浓度。即，根据第九系统90，例如不追加包括PC等另外的控制装置的其它系统的控制环就能够容易地实现基于存在于罐13的内部的流体中的特定的成分的浓度进行的工艺气体的准确的流量控制。
《第十实施方式》
下面，说明本发明的第十实施方式所涉及的半导体制造装置(后文中有时称作“第十装置”。)。如在本说明书的开头中所叙述的那样，本发明不仅涉及质量流量控制系统，还涉及包括该系统的半导体制造装置。
〈结构〉
第十装置是包括以上述的第一系统10至第九系统90为代表的本发明所涉及的质量流量控制系统(本发明系统)的半导体制造装置。第十装置是能够基于从配设于与质量流量控制装置相分离的位置的外部传感器输出的检测信号即外部信号来进行流体的流量的控制的半导体制造装置。第十装置的具体结构只要满足上述要件即可，并无特别限定。另外，关于第十装置中包括的本发明系统的详情，在关于第一系统10至第九系统90的上述说明中已进行了叙述，因此在此不重复进行说明。
〈效果〉
根据包括本发明系统的第十装置，例如不追加以个人计算机(PC)等硬件为代表的另外的控制装置等就能够实现迅速的吹扫处理、更准确的流量控制、简便的流量校正、探测质量流量计中有无发生异常的自我诊断、基于罐内的压力或温度进行的流量控制或基于流体中的材料的浓度等进行的流量控制等效果。
《第十一实施方式》
下面，说明本发明的第十一实施方式所涉及的气化器(后文中有时称作“第十一装置”。)。如在本说明书中的开头叙述的那样，本发明不仅涉及质量流量控制系统，还涉及包括该系统的气化器。
〈结构〉
第十一装置是包括以上述的第一系统10至第九系统90为代表的本发明所涉及的质量流量控制系统(本发明系统)的气化器。第十一装置为能够基于从配设于与质量流量控制装置相分离的位置的外部传感器输出的检测信号即外部信号来进行流体的流量的控制的气化器。第十一装置的具体的结构只要满足上述要件即可，并无特别限定。另外，关于第十一装置中包括的本发明系统的详情，在关于第一系统10至第九系统90的上述说明中已进行了叙述，因此在此不重复进行说明。
〈效果〉
根据包括本发明系统的第十一装置，例如不追加以个人计算机(PC)等硬件为代表的另外的控制装置等就能够实现迅速的吹扫处理、更准确的流量控制、简便的流量校正、探测质量流量计中有无发生异常的自我诊断、基于罐内的压力或温度进行的流量控制或基于流体中的材料的浓度等进行的流量控制等效果。
下面，详细地说明与本发明的几个实施方式对应的实施例。
实施例1
下面，说明本发明的实施例1所涉及的半导体制造装置(以下有时称作“实施例装置1”。)。
〈结构〉
实施例装置1是包括以上述的第一系统10至第九系统90为代表的本发明所涉及的质量流量控制系统(本发明系统)的半导体制造装置。因而，实施例装置1为能够基于从配设于与质量流量控制装置相分离的位置的(例如构成其它质量流量控制装置的)外部传感器输出的检测信号即外部信号来进行流体的流量的控制的半导体制造装置。
如图14所示，在实施例装置1中，具备构成为基于控制信号的性状来控制开度的流量控制阀和流量传感器的质量流量控制装置MFC-X以及MFC-A至MFC-C分别设置于吹扫气体(N2)以及材料气体A至C的流路中。这些质量流量控制装置MFC-X以及MFC-A至MFC-C均为本发明所涉及的质量流量控制装置。
在MFC-X与各质量流量控制装置MFC-A至MFC-C之间，吹扫气体的流路与材料气体A至C的流路分别合流。另外，在MFC-A至MFC-C的下游侧，各工艺气体的流路合流，并且与配设于更为下游侧的作为腔室的罐的流入口连通。并且，从腔室排出的工艺气体的流路与腔室的流出口连通。
除此以外，在腔室分别配设有检测存在于腔室内部的工艺气体的压力P、温度T及特定成分的浓度C的压力传感器、温度传感器及浓度传感器。此外，在吹扫气体以及材料气体A至C的流路中分别设置有构成为能够将各个气体的流路进行开闭的开闭阀(均未图示)。
〈效果〉
在实施例装置1中，在将工艺气体从材料气体A向材料气体B切换的情况下，首先，停止供给混合气体A，通过吹扫气体对材料气体A的流路和腔室内进行吹扫，之后，开始供给材料气体B。为了迅速地完成上述吹扫，期望使经由材料气体A的流路的吹扫气体的流量尽可能大。
然而，设置于材料气体A的流路中的MFC-A的流量界限(BIN尺寸)小至100sccm。因此，在现有技术所涉及的半导体制造装置中，如前述那样，最大也只能以100sccm这样小的流量执行吹扫。即，经由材料气体A的流路能够供给的吹扫气体的最大流量小，难以迅速地完成吹扫。
另一方面，在实施例装置1中，如上述那样，质量流量控制装置MFC-X以及MFC-A至MFC-C均为本发明所涉及的质量流量控制装置。因而，MFC-A能够基于从具有更大的流量界限(BIN尺寸)(2000sccm)的MFC-X具备的流量传感器输出的外部信号，通过MFC-A具备的控制电路来进行流体的流量的控制。即，在实施例装置1中，不追加PC等另外的控制装置就能够以最大2000sccm这么大的流量界限控制流量，能够迅速地完成吹扫。
另外，在进行MFC-C的流量校正的情况下，在现有技术所涉及的半导体制造装置中，如前述那样将MFC-C与另外准备的校正完毕的质量流量计串联地设置于流体(气体)的流路中，调整MFC-C的流量传感器的增益等，以使由两者具备的流量传感器测定的流量一致。具体地说，经由MFC-C具备的通信单元，例如使用个人计算机(PC)等另外的控制装置调整例如MFC-C具备的控制电路的放大器的增益等。像这样，在现有技术所涉及的质量流量控制装置的流量校正中，需要追加另外的流量传感器和控制装置，因此具有招致进行流量校正所需的设备的复杂化、操作的繁杂化、成本的增加等问题的风险。
另一方面，在实施例装置1中，如上述那样，质量流量控制装置MFC-X以及MFC-A至MFC-C均为本发明所涉及的质量流量控制装置。因而，关于MFC-C，MFC-C具备的控制电路自身能够基于从其它质量流量控制装置(例如MFC-X)具备的流量传感器输出的外部信号来调整放大器的增益等。即，在实施例装置1中，不追加校正用的质量流量计和PC等另外的控制装置就能够执行质量流量控制装置的流量校正。
更具体地说，在上述的第四系统40中的第一装置1和第二装置2相当于MFC-X和MFC-C、MFC-X具备的流量传感器相当于作为流量校正的基准的第一传感器并且MFC-C具备的流量传感器相当于作为流量校正的对象的第二传感器的情况下，MFC-C的控制部构成为：在流体以规定的质量流量(例如2000sccm以下的任意的质量流量)、规定的温度及规定的压力在流路中流动的状态下，该MFC-C的控制部至少调整构成(用于根据从第二传感器输出的检测信号来确定流体的质量流量的)MFC-C具备的控制部的控制电路的放大器的增益，以使第一流量与第二流量的偏差即流量偏差比规定的阈值小，所述第一流量是基于从MFC-X具备的流量传感器(第一传感器)输出的检测信号检测的流体的质量流量，所述第二流量是基于从MFC-C具备的流量传感器(第二传感器)输出的检测信号检测到的流体的质量流量。
因而，根据实施例装置1，无需追加在现有技术所涉及的质量流量控制装置的流量校正中必须的另外的流量传感器和控制装置等，能够利用实施例装置1中的既有的(MFC-X的)外部传感器简便地进行(MFC-C的)内部传感器的流量校正。其结果是，能够减少进行流量校正所需的设备的复杂化、操作的繁杂化、成本的增加等问题。
并且，例如在进行探测MFC-B具备的流量传感器中有无发生异常的自我诊断的情况下，在现有技术所涉及的半导体制造装置中，如前述那样需要在MFC-B中串联地配设具有完全相同的规格的两个流量传感器。而且，在基于从这两个流量传感器输出的检测信号检测的流体的质量流量的偏差(流量偏差)的绝对值超过规定的阈值的情况下，判定为这两个流量传感器的某一个流量传感器中发生了异常。像这样，在现有技术所涉及的质量流量控制装置具备的流量传感器的自我诊断中需要将两个流量传感器组装在一个质量流量控制装置中，因此具有导致质量流量控制装置的结构的复杂化、大型化、制造成本的增加等问题的风险。
另一方面，在实施例装置1中，如上述那样，质量流量控制装置MFC-X以及MFC-A至MFC-C均为本发明所涉及的质量流量控制装置。因而，MFC-B可以不具备如上述那样串联地配设的两个流量传感器，能够利用从其它质量流量控制装置(例如MFC-X)具备的流量传感器输出的外部信号，通过MFC-B具备的控制部来判定这两个流量传感器中有无发生异常。即，在实施例装置1中，无需如上述的现有技术所涉及的质量流量控制装置那样设为串联地配设有两个流量传感器的结构，能够实现利用该装置中的既有的外部传感器和内部传感器来探测这些传感器中有无发生异常的功能(自我诊断功能)。
更具体地说，在上述的第五系统50中的第一装置1和第二装置2分别相当于MFC-B和MFC-X并且MFC-X具备的流量传感器相当于外部传感器2s的情况下，控制部构成为：在流体以规定的质量流量(例如1000sccm以下的任意的质量流量)、规定的温度及规定的压力在流路中流动的状态下，当判定为内部流量与外部流量的偏差即流量偏差比规定的阈值大的情况下，判定为内部传感器和外部传感器的至少任一方存在异常，所述内部流量是基于从MFC-B具备的流量传感器(内部传感器)输出的检测信号即内部信号检测的该流体的质量流量，所述外部流量是基于从MFC-X具备的流量传感器(外部传感器)输出的检测信号即外部信号检测的该流体的质量流量。
因而，根据实施例装置1，无需如上述的现有技术所涉及的质量流量控制装置那样设为串联地配设有两个流量传感器的结构，就能够判定该装置中的既有的质量流量控制装置(MFC-B和MFC-X)分别具备的流量传感器中有无发生异常。其结果是，能够减少伴随自我诊断功能的实现而产生的质量流量计的结构的复杂化、大型化、制造成本的增加等问题。
然而，在上述的自我诊断功能中，在判定为基于内部信号检测的内部流量与基于外部信号检测的外部流量的偏差即流量偏差比规定的阈值大的情况下，判定为内部传感器和外部传感器中的至少任一方存在异常。也就是说，在流量偏差为规定的阈值以下的情况下，判定为内部传感器和外部传感器这两方正常，在流量偏差比规定的阈值大的情况下，判定为内部传感器和外部传感器中的至少任一方存在异常。在后者的情况下，无法确定内部传感器(MFC-B具备的流量传感器)和外部传感器(MFC-X具备的流量传感器)中的哪一方存在异常。
然而，在实施例装置1中，除了MFC-B以外，MFC-A和MFC-C也与MFC-X串联地配置。因而，例如关于MFC-A与MFC-X的组合以及/或者MFC-C与MFC-X的组合能够进行与上述同样的自我诊断。例如，在判定为MFC-A与MFC-X的组合和MFC-C与MFC-X的组合这两方或其中任一方没有发生异常(正常)的情况下，将MFC-X具备的流量传感器(外部传感器)估计为没有发生异常(正常)。因而，在该情况下，在关于MFC-B与MFC-X的组合判定为发生了异常的情况下，能够确定为MFC-B具备的流量传感器中发生了异常。
另一方面，在关于MFC-A与MFC-X的组合和MFC-C与MFC-X的组合这两方判定为发生了异常的情况下，无法确定这些组合中共用的MFC-X中发生了异常还是MFC-A和MFC-C这两方发生了异常。在该情况下，在关于MFC-B与MFC-X的组合判定为没有发生异常(正常)的情况下，判定为MFC-X具备的流量传感器中没有发生异常(正常)，因此能够估计为MFC-A具备的流量传感器和MFC-C具备的流量传感器这两方发生了异常。像这样，根据组装有本发明所涉及的质量流量控制系统(本发明系统)的装置等的结构，有时通过利用多个质量流量控制装置的不同组合能够确定发生了异常的流量传感器。
此外，在上述说明中，说明了如下的方式：使用特定的质量流量控制装置具备的控制电路，基于来自其它质量流量控制装置具备的流量传感器(外部传感器)的输出信号(外部信号)来控制该质量流量控制装置具备的流量控制阀、或进行该质量流量控制装置具备的流量传感器(内部传感器)的流量校正、或执行探测这些质量流量控制装置具备的流量传感器中有无发生异常的自我诊断。在该情况下，本发明所涉及的质量流量控制系统(本发明系统)具有的控制部由特定的质量流量控制装置具备的控制电路构成。
然而，也能够由其它质量流量控制装置具备的控制电路来构成本发明系统具有的控制部。在该情况下，能够使用其它质量流量控制装置具备的控制电路，基于来自其它质量流量控制装置具备的流量传感器(外部传感器)的输出信号(外部信号)来执行特定的质量流量控制装置具备的流量控制阀的控制等。像这样，本发明系统具有的控制部可以由具备流量控制阀的装置所具备的控制电路和具备外部传感器的装置所具备的控制电路中的任一方构成，或者也可以由这两方的控制电路构成。
并且，在将半导体制造装置的腔室内的压力保持为固定的情况下，在现有技术所涉及的半导体制造装置中，如前述那样需要另外设置用于基于由测定腔室内的压力的压力传感器测定的压力来控制流体的流量(供给量)的作为控制装置的PC等、或者另外设置压力控制阀等用于控制压力的机构。另一方面，在实施例装置1中，如上述那样，质量流量控制装置MFC-X以及MFC-A至MFC-C均为本发明所涉及的质量流量控制装置。因而，MFC-B能够基于从配设于腔室的压力传感器输出的外部信号，通过MFC-B具备的控制电路自身来进行流体的流量的控制。即，根据实施例装置1，不追加另外的控制装置就能够将腔室内的压力保持为固定。
除此以外，如前述那样，在半导体制造工艺中有时执行通过以规定的流量向腔室内导入吹扫气体来以规定的降温速度降低腔室内的温度的降温处理。在该情况下，需要正确地控制吹扫气体的流量，以使由配设于腔室的温度传感器测定的腔室内的温度以规定的降温速度下降。当在使用现有技术所涉及的质量流量控制装置的半导体制造装置中执行该控制的情况下也是，需要追加PC等另外的控制装置，具有招致半导体制造装置的结构的复杂化、成本的增加等问题的风险。
另一方面，在实施例装置1中，如上述那样，质量流量控制装置MFC-X以及MFC-A至MFC-C均为本发明所涉及的质量流量控制装置。因而，例如在通过使吹扫气体经由设置有MFC-A的流路流动来进行上述降温处理的情况下，能够基于从配设于腔室的温度传感器输出的外部信号，通过MFC-X或MFC-A具备的控制电路来调整流量控制阀的开度，由此能够进行吹扫气体的流量的控制。即，根据实施例装置1，不追加另外的控制装置就能够执行以规定的降温速度降低腔室内的温度的降温处理。
另外，如前述那样，例如还有时将供给至腔室内的混合气体中的特定的材料气体的浓度维持为规定的浓度。在该情况下也是，根据实施例装置1，与上述同样地基于从配设于腔室的浓度传感器输出的外部信号，通过设置于该材料气体的流路的质量流量控制装置具备的控制电路来调整流量控制阀的开度，由此能够控制混合气体中的特定的材料气体的浓度。即，根据实施例装置1，不追加另外的控制装置就能够将混合气体中的特定的材料气体的浓度维持为规定的浓度。
〈结论〉
如以上那样，根据实施例装置1，不追加另外的控制装置等就能够实现迅速的吹扫处理、更准确的流量控制、简便的流量校正、探测质量流量计中有无发生异常的自我诊断、基于罐内的压力或温度进行的流量控制或基于流体中的材料的浓度等进行的流量控制等效果。
实施例2
下面，说明本发明的实施例2所涉及的气化器(以下有时称作“实施例装置2”。)。
〈结构〉
实施例装置2是包括以上述的第一系统10至第九系统90为代表的本发明所涉及的质量流量控制系统(本发明系统)的气化器。因而，实施例装置2为能够基于从配设于与质量流量控制装置相分离的位置的(例如构成其它质量流量控制装置的)外部传感器输出的检测信号即外部信号进行流体的流量的控制的气化器。
如图15所示，实施例装置2为一边将气化罐内贮存的液体材料的温度和气化气体的压力保持为固定一边将被控制了流量的载气向气化罐内的液面下导入并从气化罐的排气口取出载气与气化气体的混合气体的鼓泡方式的气化器。
在气化罐的上游侧的载气的流路中设置有质量流量控制装置(载气用MFC)，该质量流量控制装置(载气用MFC)具备流量传感器和构成为基于控制信号的性状来控制开度的流量控制阀。另一方面，在气化罐的下游侧的混合气体的流路中设置有质量流量计(混合气体用MFM)，该质量流量计(混合气体用MFM)测定混合气体的流量。载气用MFC为本发明所涉及的质量流量控制装置，构成为：能够基于从混合气体用MFM具备的流量传感器(外部传感器)输出的外部信号，通过混合气体用MFC具备的控制电路来调整流量控制阀的开度。
〈效果〉
在具有如上述那样的结构的气化器中，如前述那样，能够通过从由混合气体用MFM测定的混合气体的流量Q2减去由载气用MFC测定的载气的流量Q1来求出气化气体的流量Qs。
然而，在现有技术所涉及的气化器中，如前述那样，始终由载气用MFC来测定载气的流量Q1，进行自备型的独立的流量控制。即，不基于作为本来的控制对象的气化气体的流量Qs以及/或者混合气体的流量Q2来进行载气的流量Q1的控制。因而，在现有技术所涉及的气化器中，无法基于由气化器供给的气化气体的流量Qs以及/或者混合气体的流量Q2来执行流量控制。
另一方面，在实施例装置2中，如上述那样，载气用MFC构成为能够基于从混合气体用MFM具备的流量传感器(外部传感器)输出的外部信号来调整流量控制阀的开度。因而，根据实施例装置2，基于作为本来的控制对象的气化气体的流量Qs以及/或者混合气体的流量Q2来控制载气的流量Q1，由此能够更准确地控制气化气体的流量Qs。
此外，在上述说明中，说明了使用载气用MFC具备的控制电路基于来自混合气体用MFM具备的流量传感器(外部传感器)的输出信号(外部信号)来控制载气用MFC具备的流量控制阀的方式。在该情况下，本发明所涉及的质量流量控制系统(本发明系统)具有的控制部由载气用MFC具备的控制电路构成。
然而，在混合气体用MFM具备能够输出以下的控制信号的控制电路的情况下，也能够通过混合气体用MFM具备的控制电路来构成本发明系统具有的控制部，该控制信号具有能够控制载气用MFC具备的流量控制阀的开度的性状。在该情况下，使用混合气体用MFM具备的控制电路，基于来自混合气体用MFM具备的流量传感器(外部传感器)的输出信号(外部信号)来控制载气用MFC具备的流量控制阀。像这样，本发明系统具有的控制部可以由具备流量控制阀的装置所具备的控制电路和具备外部传感器的装置所具备的控制电路中的任一方构成，或者也可以由这两方的控制电路构成。
并且，在将气化器的气化罐内的压力保持为固定的情况下，在现有技术所涉及的气化器中，如前述那样需要另外设置PC等，该PC是用于基于通过测定气化罐内的压力的压力传感器测定的压力来控制流体的流量(供给量)的控制装置。另一方面，在实施例装置2中，如上述那样，载气用MFC为本发明所涉及的质量流量控制装置。因而，载气用MFC能够基于从配设于气化罐的压力传感器输出的外部信号，通过载气用MFC具备的控制电路自身来进行载气的流量的控制。即，根据实施例装置2，不追加另外的控制装置就能够将气化罐内的压力保持为固定。
此外，如前述那样，例如有时要求与存在于气化罐内的混合气体中的材料气体的浓度以及/或者气化罐内贮存的液体材料中的特定成分的浓度相应的流量控制。在该情况下也是，根据实施例装置2，能够与上述同样地，基于从配设于气化罐的浓度传感器输出的外部信号，通过载气用MFC具备的控制电路自身来进行载气的流量的控制。即，根据实施例装置2，不追加另外的控制装置就能够执行例如与存在于气化罐内的混合气体中的材料气体的浓度以及/或者气化罐内贮存的液体材料中的特定成分的浓度相应的流量控制。
〈结论〉
如以上那样，根据实施例装置2，不追加另外的控制装置等就能够实现迅速的吹扫处理、更准确的流量控制、简便的流量校正、基于罐内的压力进行的流量控制或基于流体中的材料的浓度等进行的流量控制等效果。
以上，为了说明本发明，有时参照附图说明了具有特定结构的几个实施方式和变形例，但不应解释为本发明的范围限定于这些例示性的实施方式和变形例，能够在权利要求书和说明书所记载的事项的范围内适当加以修正，这是不言而喻的。另外，本发明所涉及的质量流量控制系统在流体的流量的控制方面只要用于需要基于从配设于与质量流量控制装置相分离的位置的外部传感器输出的检测信号即输出信号进行流体的流量的用途即可，也能够应用于上述用途以外的用途中。
附图标记说明
1：第一装置(质量流量控制装置)；1a：致动器；1b：基部；1c：控制电路；1h：壳体(外壳)；1s：流量传感器(内部传感器)；2：第二装置；2c：控制电路；2s：外部传感器；10：第一系统(质量流量控制系统)；11：流路；12：控制部；13：罐；P：压力；T：温度；C：浓度；30：第三系统(质量流量控制系统)；40：第四系统(质量流量控制系统)；50：第五系统(质量流量控制系统)；60：第六系统(质量流量控制系统)；70：第七系统(质量流量控制系统)；Si：内部信号；Se：外部信号；Sc：控制信号；Q1：载气的流量；Q2：混合气体的流量。

Claims (13)

1.一种质量流量控制系统，具有：
流路，流体在所述流路的内部流动；
第一装置，其为具备流量控制阀的质量流量控制装置，所述流量控制阀设置于所述流路中并且构成为基于控制信号的性状来控制开度；
第二装置，其为配设于所述第一装置的外部的装置；以及
控制部，其中，仅在所述第一装置和所述第二装置中的任意一方的壳体内设置有一个所述控制部，或者在所述第一装置和所述第二装置这两方的壳体内各设置有一个所述控制部，
其中，所述第一装置具备作为流量传感器的内部传感器，
所述控制部构成为能够执行第一模式，所述第一模式为基于从所述内部传感器输出的检测信号即内部信号来确定所述控制信号的性状的工作模式，
所述质量流量控制系统构成为控制在所述流路中流动的流体的流量，
其中，所述第二装置包括至少一个作为检测单元的外部传感器，
所述控制部构成为能够在第二模式与所述第一模式之间切换并执行切换后的模式，所述第二模式为至少基于从所述外部传感器输出的检测信号即外部信号来确定所述控制信号的性状的工作模式。
2.根据权利要求1所述的质量流量控制系统，其特征在于，
还具有通信单元，所述通信单元构成为从所述外部传感器向所述控制部传递所述外部信号。
3.根据权利要求1或2所述的质量流量控制系统，其特征在于，
所述外部传感器为流量传感器。
4.根据权利要求3所述的质量流量控制系统，其特征在于，
所述控制部构成为：在所述第二模式中，能够基于从所述内部传感器输出的检测信号即内部信号与所述外部信号的差的大小来确定所述控制信号的性状。
5.根据权利要求3所述的质量流量控制系统，其特征在于，
所述控制部构成为能够执行第三模式，所述第三模式为以第一传感器为基准来执行第二传感器的流量校正的工作模式，所述第一传感器为所述内部传感器和所述外部传感器中的任一方的传感器，所述第二传感器为所述内部传感器和所述外部传感器中的并非所述第一传感器的传感器。
6.根据权利要求5所述的质量流量控制系统，其特征在于，
所述控制部构成为：在所述第三模式中，在所述流体以规定的质量流量、规定的温度及规定的压力在所述流路中流动的状态下，调整用于至少根据从所述第二传感器输出的检测信号来确定所述流体的质量流量的控制电路的放大器的增益，以使第一流量与第二流量的偏差即流量偏差比规定的阈值小，所述第一流量是基于从所述第一传感器输出的检测信号检测的所述流体的质量流量，所述第二流量是基于从所述第二传感器输出的检测信号检测的所述流体的质量流量。
7.根据权利要求3所述的质量流量控制系统，其特征在于，
所述控制部构成为能够执行第四模式，在所述第四模式中，在所述流体以规定的质量流量、规定的温度及规定的压力在所述流路中流动的状态下，当判定为内部流量与外部流量的偏差即流量偏差比规定的阈值大的情况下，判定为所述内部传感器和所述外部传感器中的至少任一方存在异常，所述内部流量是基于从所述内部传感器输出的检测信号即内部信号检测的所述流体的质量流量，所述外部流量是基于所述外部信号检测的所述流体的质量流量。
8.根据权利要求1或2所述的质量流量控制系统，其特征在于，
还具有罐，所述罐是具有用于流入所述流体的流入口和用于流出所述流体的流出口并且设置于所述流路中的密闭容器。
9.根据权利要求8所述的质量流量控制系统，其特征在于，
所述外部传感器为构成为检测存在于所述罐的内部的所述流体的压力的压力传感器。
10.根据权利要求8所述的质量流量控制系统，其特征在于，
所述外部传感器为构成为检测存在于所述罐的内部的所述流体的温度的温度传感器。
11.根据权利要求8所述的质量流量控制系统，其特征在于，
所述外部传感器为构成为检测存在于所述罐的内部的所述流体中的特定的成分的浓度的浓度传感器。
12.一种半导体制造装置，包括根据权利要求1至权利要求11中的任一项所述的质量流量控制系统。
13.一种气化器，包括根据权利要求1至权利要求11中的任一项所述的质量流量控制系统。
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