CN1806216A - 相对压力控制系统和相对流量控制系统 - Google Patents

Abstract

一种以简单的构造就能正确调整作用气体的分压比，并且在紧急时能从作用气体供给管路确实抽出作用气体的相对压力控制系统。具有与被供给作用气体的作用气体供给管路连接的多个常开型气动阀(8)、分别与检出气动阀(8)串联连接而检出气动阀(8)输出的压力的压力传感器(3)、根据压力传感器(3)检测出的压力来控制气动阀(8)的操作压力的控制器(25)以及使多个气动阀(8)常时至少1个开阀地关联起来的硬联锁用电磁阀(59)，调整从多个气动阀(8)中给定了的气动阀(8)的开度，按规定的分压比输出作用气体。

Description

相对压力控制系统和相对流量控制系统

技术领域

本发明涉及把被供给了的作用气体分流为两系统，分别按规定的分压比来输出分流了的气流的相对压力控制系统和相对流量控制系统。

技术背景

以前，对晶片中心区域和边缘区域供给低压蚀刻气体的蚀刻气体供给系统是公知的。图29是现有蚀刻气体供给系统300的概略构成图。图30是图29的聚流环(フオ一カスリング)307的局部放大剖视图。

现有蚀刻气体供给系统300具有用于进行蚀刻的真空反应室301。在真空反应室301中设置了用于各载置1枚晶片302的下部电极303，在其上方设置了簇射板(シヤワ一プレ一ト)304。簇射板304通过作用气体供给管路306而与对从不同种类的蚀刻气体源，例如O2、Ar、C4F8、CO等气体源向簇射板304供给的作用气体的流量和组成进行调整的流量控制阀305a～305d连接。

另一方面，在下部电极303上，包围载置了的晶片302的周围而环状地设置了聚流环307。聚流环307，如图30所示，剖面为矩形，在与下部电极303接触的面上，气体流路307a以与聚流环307同心圆的形状形成，与在聚流环307上形成了多个喷出孔307b连通。气体流路307a，如图29所示，通过作用气体供给管路309而与对从不同种类的蚀刻气体源，例如O2、Ar、C4F8、CHF3等气体源向簇射板307a供给的作用气体的流量和组成进行调整的流量控制阀308a～308d连接。

还有，监视等离子体状态的光学系统310设置在真空反应室301中，运算处理部312通过分光器311而输入光学系统310的光信号，监视晶片302的中央部和外缘部的蚀刻速度、均匀性，根据其监视结果来控制流量控制阀308a～308d的开闭阀动作。

因此，从簇射板304向晶片302的中央部供给作用气体，根据作用气体的涂布状况，从聚流环307的喷出孔307b向晶片302的外缘部喷出作用气体，所以能向整个晶片302供给作用气体(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：特开2002-217171号公报(第3～4页，第1图，第2图)。

发明内容

发明打算解决的课题

第1课题

然而，在现有蚀刻气体供给系统300中，为了对晶片302从簇射板304和聚流环307的喷出孔307b供给作用气体而设置了作用气体供给管路306和作用气体供给管路309这2系统，需要流量控制阀305a～305d、308a～308d等，浪费多。还有，流量控制阀308a～308d根据实际在晶片302上涂布了的作用气体来预测流量控制阀305a～305d的控制动作，并控制从聚流环307的喷出孔307b喷出的作用气体的流量，因而有时不能在晶片302上均匀撒布蚀刻气体。

对于这一点，可以考虑例如如图31所示，在蚀刻气体供给系统320中装入按规定的分压比来控制流过作用气体供给管路的蚀刻气体的相对压力控制系统310，从内设在工作室51中的蚀刻簇射54的中心簇射55和边缘簇射56向晶片57的中心区域和边缘区域撒布蚀刻气体。即，在配设在作用气体供给管路上的作用气体供给阀53上并联连接电磁阀(或压电阀等)322A、322B，再把电磁阀322A、322B通过压力传感器323A、323B与蚀刻簇射54的中心簇射55和边缘簇射56连接。并且，根据压力传感器323A、323B的检测结果，用控制器325来控制电磁阀322A、322B，从电磁阀322A、322B按规定的分压比来输出作用气体供给管路的蚀刻气体，从蚀刻簇射54的中心簇射55和边缘簇射56向晶片57撒布蚀刻气体。

不过，这种相对压力控制系统310在控制器325失控了时不能检测该失控，就不明白电控制开闭动作的电磁阀(或压电阀等)322A、322B的动作状态。因此，即使电磁阀322A、322B两者全闭着，也不能对其进行识别，在控制器325的失控等紧急时，连接作用气体供给阀53和电磁阀322A、322B的作用气体供给管路中就会有蚀刻气体残存的可能性。在这一点上，期盼蚀刻气体供给系统320在紧急时从作用气体供给管路确实抽出蚀刻气体，但电控制开闭阀动作的电磁阀(或压电阀等)322A、322B不能满足这种要求，因而是有问题的。

第2课题

在上述图31所示的方法中，有以下问题点。即，一般作为决定进行控制的阀的方法，可以考虑在簇射板的C/E比假定为1.000，在目标压力比为1.000及以上时，把中心侧阀作为控制对象阀，在目标压力比大于1.000时，把边缘侧阀作为控制对象阀的方法，不过，该方法有以下问题。

(1)由于配管、节流孔所涉及的流导的差异及传感器调整的偏差、控制阀的CV值的偏差，簇射板的实际的C/E比就会产生偏差(不限于1.000，还会成为诸如0.950、1.080)，就会按该偏差量(在1.000和0.950之间的区域)而产生不能控制区域。

为了解决这一点，如果在全开状态下待机，在流量稳定之后控制控制阀的话，不能控制区域就会消失，不过，其响应性很差，不满足高速响应性的要求。即，在判断为0.950是实际的压力比之后，以压力比C/E＝0.950为界，在控制压力比为0.950及以下的场合，就控制中心侧阀；在控制压力比比0.950大的场合，就控制边缘侧阀，这样，不能控制区域就会消失，不过，判断为停止时的压力比为0.950之前的时间就作为损失而存在。

(2)还有，一般在非控制侧的阀预先全开，只用另一阀进行控制的方法中，进行分压控制，目标流量从200sccm变为1000sccm的话，就可能变成不能控制(不收敛于目标值)的，此时判断为异常，进行切替阀的动作。其中，判断为异常之前的时间、切替阀之前的时间就成为损失，响应性变差，这是存在的问题。

第3课题

在用于解决第2课题的权利要求10所涉及的发明中，可以预测有以下问题。

即，要根据簇射板的理论比率来决定阈值、判断控制对象阀(例如在理论比率压力比为1.000的场合，阈值为1.000)，因而若作为装置，在簇射板的比率在理论上不是1∶1，而是诸如2∶1、1∶2的场合，在以某值为界来决定控制阀，进行分压比控制的方法中，必须对每个装置(每簇射板的比率)进行阈值的设置，失去了通用性，这是存在的问题。

再有，在搞错了阈值的场合，就会产生不能控制区域，这是存在的问题。即例如，在簇射板的理论比率是2.000，而搞错了阈值，将其作为1.000的场合，即把目标压力比作为1.500的场合，实际是必须控制中心侧阀，但因为把阈值作为了1.000，因而对于1.500就判断为边缘侧。此时，可以通过闭上25％而由边缘侧阀控制到1.918，不过，因为1.500比1.918小，所以就成为中心侧控制，成为不能控制的了。1.918之前是边缘侧可控制的，不过，因为1.500比1.918小，所以即使是权利要求10所涉及的发明，在搞错了阈值的场合，也会产生不能控制的问题。

用于解决课题的装置

为了解决第1课题，本发明所涉及的相对压力控制系统具有以下构成。

(1)一种相对压力控制系统，其特征在于，具有：与被供给作用气体的作用气体供给管路连接的多个常开型气动阀；分别与气动阀串联连接，检出气动阀输出的压力的压力传感器；根据压力传感器检测出的压力来控制气动阀的操作压力的控制装置；以及与控制装置连接，使多个气动阀常时至少1个开阀地关联起来的联锁机构，调整从多个气动阀中给定了的气动阀的开度，按规定的分压比输出作用气体。

(2)在(1)记载的相对压力控制系统中，其特征在于，控制装置对输出的压力进行比较，在多个气动阀中给定作为控制对象的气动阀。

(3)在(1)或(2)记载的相对压力控制系统中，其特征在于具有：在使所有气动阀全开而供给了作用气体时，按每一定间隔由压力传感器分别检测气动阀输出的压力，判断该压力比是否超过规定值，在超过了时，检出异常的异常检出装置。

(4)在(1)至(3)中任意一项记载的相对压力控制系统中，其特征在于，控制装置存储针对压力传感器检出了的压力而决定给定的气动阀的操作压力的阀模型，用阀模型对给定的气动阀进行前馈控制。

(5)在(4)记载的相对压力控制系统中，其特征在于，控制装置用与进行前馈控制的气动阀连接的压力传感器检测出的压力来补正受到了前馈控制的操作压力。

(6)一种相对压力控制系统，其特征在于设置了控制装置，该控制装置构成为，在作用气体供给管路上并联连接了可变地控制作用气体的比例控制装置和不变地控制作用气体的固定节流孔装置，在比例控制装置和固定节流孔装置上各自串联连接了检测压力的压力传感器，根据压力传感器的检测结果，对比例控制装置的动作进行比例控制，从而相对地控制比例控制装置和固定节流孔装置的输出压力。

还有，本发明所涉及的相对流量控制系统，为了解决第1课题，具有以下构成。

(7)一种相对流量控制系统，具有：具有与气体供给源连接的流量控制阀和检测流量控制阀输出的流量的流量检测装置，根据流量检测装置的检测结果来控制流量控制阀的流量控制装置；与流量控制装置连接的作用气体供给管路；包括与作用气体供给管路并联连接的多个常开型气动阀、分别与气动阀串联连接而检出气动阀输出的压力的压力传感器、根据压力传感器检测出的压力来控制气动阀的操作压力的控制装置以及与控制装置连接而使多个气动阀常时至少1个开阀地关联起来的联锁机构，调整从多个气动阀中给定了的气动阀的开度，按规定的分压比来输出作用气体的相对压力控制系统；以及在使所有气动阀全开而供给了作用气体时，按每一定间隔由压力传感器分别检测气动阀输出的压力，判断其压力比是否超过规定值，在超过了时，检出异常的异常检出装置。

(8)在(7)记载的相对流量控制系统中，其特征在于，控制装置存储针对压力传感器检出了的压力而决定给定的气动阀的操作压力的阀模型，用阀模型对给定的气动阀进行前馈控制。

(9)在(8)记载的相对流量控制系统中，其特征在于，控制装置用与进行前馈控制的气动阀连接的压力传感器检测出的压力来补正受到了前馈控制的操作压力。

为了解决第2课题，本发明的相对压力控制系统具有以下构成。

(10)一种相对压力控制系统，具有可以可变地控制对1个控制流体供给管路并联设置了的多个流路面积的可变节流孔装置、分别与上述可变节流孔装置串联连接的压力传感器、控制上述可变节流孔装置的开闭动作的控制装置，根据上述压力传感器的检测结果，从上述多个可变节流孔装置按规定的分压比输出上述可变节流孔装置，其中，控制装置具有：根据规定的分压比和压力传感器的检测结果，分别运算多个可变节流孔装置的目标压力的运算部；以及根据目标压力，作成向多个可变节流孔装置供给的控制信号，对所有可变节流孔装置输出控制信号的信号处理部，并且，信号处理部在发出信号之前保持多个可变节流孔装置的流导一定，输出一定开度信号。

(11)在(10)记载的相对压力控制系统中，其特征在于，上述一定量是全开状态的流导的65％至95％。更优选的是70％至85％。

为了解决第3课题，本发明的相对压力控制系统具有以下构成。

(12)一种相对压力控制系统，具有可以可变地控制对1个控制流体供给管路并联设置了的多个流路面积的可变节流孔装置、分别与上述可变节流孔装置串联连接的压力传感器、控制上述可变节流孔装置的开闭动作的控制装置，根据上述压力传感器的检测结果，从上述多个可变节流孔装置按规定的分压比输出上述控制流体，其中，控制装置具有：根据规定的分压比和压力传感器的检测结果，常时分别运算多个可变节流孔装置的目标压力的运算部；以及根据目标压力，作成向多个可变节流孔装置供给的控制信号，对所有可变节流孔装置常时输出控制信号的信号处理部。

(13)在(12)记载的相对压力控制系统中，其特征在于，上述信号处理部，在上述可变节流孔装置为常开型的场合，对根据按每个可变节流孔装置由上述运算部运算出的目标压力和由上述压力传感器检测出的输出压力的偏差而作成了的操作量进行比较，对于操作量为最小的可变节流孔装置，作成保持流导一定的一定开度信号，对于其它可变节流孔装置，作成为使输出压力达到目标压力所必要的控制信号。

(14)在(12)记载的相对压力控制系统中，其特征在于，上述信号处理部，在上述可变节流孔装置为常闭型的场合，对根据按每个可变节流孔装置由上述运算部运算出的目标压力和由上述压力传感器检测出的输出压力的偏差而作成了的操作量进行比较，对于操作量为最大的可变节流孔装置，作成保持流导一定的一定开度信号，对于其它可变节流孔装置，作成为使输出压力达到目标压力所必要的控制信号。

(15)在(12)记载的相对压力控制系统中，其特征在于，上述一定量是全开状态的流导的65％至95％。更优选的是70％至85％。发明效果

用于解决第1课题的具有上述构成的相对压力控制系统(1)～(6)和相对流量控制系统(7)～(9)具有以下作用·效果。

流量控制阀开阀的话，作用气体就从流量控制装置通过作用气体供给管路而被供给相对压力控制系统。流量控制阀相当于可变节流孔装置。流量控制装置由流量检测装置来检测流量控制阀输出的作用气体的流量，根据其检测结果来调整流量控制阀的阀开度。因此，作用气体被向作用气体供给管路以一定的流量输出，被分歧供给相对压力控制系统的各气动阀。在相对压力控制系统中，由压力传感器来检测各气动阀输出的作用气体的压力，根据其检测结果来决定控制装置向各气动阀供给的操作压力，调整各气动阀的阀开度。因此，作用气体从各气动阀按规定的压力被输出。

此处，在控制装置失控，不能识别各气动阀的动作状态了的场合，联锁机构至少使1个气动阀开阀。因而，作用气体供给管路的作用气体就从开阀的气动阀流向下游侧，不会残存在作用气体供给管路中。

因此，根据本发明的相对压力控制系统和相对流量控制系统，能把作用气体流过的系统做成1个，以这种简单的构造就能正确调整作用气体的分压比，并且能在紧急时从作用气体供给管路确实抽出蚀刻气体。

此时，例如，把多个气动阀中输出的压力小的气动阀给定为控制对象，就能牵制性地控制多个气动阀。

还有，把压力传感器检出了的压力当作阀模型的数据，求得给定的气动阀所涉及的操作压力，对给定的气动阀的开闭动作进行前馈控制，因而能缩短气动阀的控制时间，提高整个系统的处理能力。

不过，前馈控制单义地决定操作压力，因而也可能有不能把气动阀输出的压力调节到目标值的场合。在该场合，用从压力传感器反馈了的压力来弥补对气动阀的操作压力，这样就能把气动阀正确调整为目标压力。

这种相对压力控制系统和相对流量控制系统具备异常检出装置，确认控制状态是否一定。

异常检出装置，在使所有比例控制阀全开了的状态下供给了作用气体时，由压力传感器按每一定间隔来检测各气动阀的输出压力，判断其压力比是否超过规定值。在超过了时，流导就不会与初期状态同样地再现，产生异常的可能性高，因而检出异常。这样，相对流量控制系统和相对压力控制系统就能很快地发现作用气体供给管路等的故障。

其次，对于使用比例控制装置和固定节流孔装置的相对压力控制系统的作用进行说明。向比例控制装置和固定节流孔装置供给流过同一系统的作用气体的话，就会从比例控制装置和固定节流孔装置输出作用气体。比例控制装置和固定节流孔装置的输出压力由压力传感器来检测，根据其检测结果来调整比例控制装置的阀开度，从而使固定节流孔装置的输出压力相对变动，从比例控制装置和固定节流孔装置按规定的分压比来输出作用气体。

此处，在控制装置失控，不能识别比例控制装置的动作状态了的场合，作用气体供给管路的作用气体就从固定节流孔装置流向下游侧，不会残存在作用气体供给管路中。

因此，根据本发明的相对压力控制系统，能把作用气体流过的系统做成1个，以这种简单的构造就能正确调整作用气体的分压比，并且能在紧急时从作用气体供给管路确实抽出蚀刻气体，此外，能削减比例控制装置的数、硬联锁机构，降低成本。

用于解决第2课题的具有上述构成的相对压力控制系统(10)和(11)具有以下作用·效果。

如在第2课题中指出了的，根据簇射板的理论比率来决定阈值，判断控制对象可变节流孔装置(阀)的话(例如在理论比率为压力比1.000的场合，阈值为1.000)，由于各种各样的偏差，就会出现不能控制区域。

可是，根据本发明，从按一定量关闭两侧的阀开始，进行相对压力控制，因而即使根据簇射板的理论比率来决定阈值，判断控制对象阀(例如在理论比率为压力比1.000的场合，阈值为1.000)，由于单侧的阀有一定开度，因而作为进行控制的阀，实质上控制范围变得宽广了，能消除不能控制区域。

即，只要把充分包含不能控制区域的东西作为按一定开度关闭的量，即使决定阈值，判断了控制对象阀，也能没有问题地进行控制。

用于解决第3课题的具有上述构成的相对压力控制系统(12)～(15)具有以下作用·效果。

从压力传感器输入各可变节流孔装置(流体控制阀)的输出压力，根据规定的分压比和流体控制阀的输出压力，常时分别运算各流体控制阀应该输出的目标压力。并且，作成各流体控制阀为了按目标压力来输出控制流体所必要的控制信号，向多个流体控制阀常时供给作成了的控制信号，从而控制多个流体控制阀。因而，根据本发明，向多个流体控制阀常时供给控制信号，从而对于任意分压比都能进行控制，因而没有必要根据簇射板的理论比率来决定阈值，判断控制对象阀，而是能通过常时控制多个流体控制阀来控制控制流体，从多个流体控制阀按规定的分压比输出控制流体，能消除不可控制区域。

此处，使用常开型的东西作为多个流体控制阀，向它们常时供给控制信号而进行控制时，调整各个流体控制阀的阀开度，因而有使流体控制阀的上游侧的压力上升的场合。在该场合，会对调整控制流体的流量和组成的特别的流体控制阀的流量控制带来影响，因而在讨厌流体控制阀上游侧的压力上升的场合，就对对于每个流体控制阀由运算部运算出的操作量进行比较，对于操作量为最小的流体控制阀，供给成为一定开度的控制信号，从而向按一定量关闭的方向控制，另一方面，对于其它流体控制阀，供给为使输出压力达到目标压力所必要的控制信号，调整阀开度。这样，必定按一定开度来控制未作为控制对象而给定的流体控制阀，因而能常保持最好的流导，能抑制流体控制阀上游侧的压力上升。

还有，使用常闭型的东西作为多个流体控制阀，在向它们常时供给控制信号控制时，也与使用常开型流体控制阀的场合同样，调整各个流体控制阀的阀开度，因而有使流体控制阀的上游侧的压力上升的场合。在该场合，会对调整控制流体的流量和组成的特别的流体控制阀的流量控制带来影响，因而在讨厌流体控制阀上游侧的压力上升的场合，就对对于每个流体控制阀由运算部运算出的操作量进行比较，对于操作量为最大的流体控制阀，供给成为一定开度的控制信号，从而向按一定量打开的方向控制，另一方面，对于其它流体控制阀，供给为使输出压力达到目标压力所必要的控制信号，调整阀开度。这样，必定按一定开度来控制未作为控制对象而给定的流体控制阀，因而能常保持最好的流导，能抑制流体控制阀上游侧的压力上升。

附图说明

图1是本发明的实施例1的相对压力控制系统的框图。

图2是实施例1的蚀刻气体供给系统的概略构成图。

图3是实施例1的相对压力控制系统中使用的流量控制装置的部分剖视图。

图4是实施例1的相对压力控制系统的电路图。

图5是用于调查实施例1的相对压力控制系统的作用的试验电路图。

图6是表示调查了在不进行实施例1的前馈控制的场合的相对压力控制系统的作用的结果的图，纵轴表示真空压力(kPa)，横轴表示时间(sec)。

图7是表示调查了在进行了实施例1的前馈控制的场合的分压控制系统的作用的结果的图，纵轴表示真空压力(kPa)，横轴表示时间(sec)。

图8是表示实施例1的异常检出的一个例子的图，纵轴表示压力，横轴表示时间。

图9是实施例2的相对流量控制系统的概略构成图。

图10是实施例3的相对流量控制系统的概略构成图。

图11是实施例4的相对压力控制系统的框图。

图12是实施例4的相对压力控制系统的概略构成图。

图13是实施例4的流程图。

图14是说明实施例4的一定量的数据图。

图15是说明实施例4的作用的图。

图16是说明实施例4的作用的图。

图17是用于说明实施例4的另外的作用的第1说明图。

图18是用于说明实施例4的另外的作用的第2说明图。

图19是用于说明实施例4的另外的作用的第3说明图。

图20是表示实施例4的实验数据的图。

图21是表示现有系统的数据的图。

图22是表示实施例4的实验数据的图。

图23是表示现有系统的数据的图。

图24是实施例5的流程图。

图25是表示实施例5的相对压力控制系统的控制波形的图，表示只有常时输出的场合。

图26是表示实施例5的相对压力控制系统的控制结果的图。

图27是表示实施例5的第1、第2气动阀上游侧压力的图。

图28同样是表示相对压力控制系统的控制波形的图，表示常时输出加上进行一定开度控制的场合。

图29是现有蚀刻气体供给系统的概略构成图。

图30是图29的聚流环部分的扩大剖视图。

图31是表示蚀刻气体供给系统的流路系统的一个例子的图。

标号说明

3压力传感器

8气动阀

25控制器

27控制对象决定部

29、35阀模型部

30、36控制部

40相对压力控制系统

41A～41D流量控制装置

42A～42D流量控制阀

43A～43D流量传感器

44作用气体供给管路

45A相对流量控制系统

45B相对流量控制系统

59硬联锁用电磁阀

70相对压力控制系统

72压电阀

73节流孔

101相对压力控制系统

102A、102B气动阀

103A、103B压力传感器

107CPU

109控制流体供给管路

171A、171B运算部

172A、172B阀模型部

173A、173B控制部

具体实施方式

以下说明具体化了的本发明的实施例。

实施例1

其次，参照附图来说明本发明的第1实施方式。图2是蚀刻气体供给系统50的概略构成图。

蚀刻气体供给系统50具有用于进行蚀刻的工作室51，蚀刻气体的供给源52通过蚀刻气体供给阀53、相对压力控制系统40而与配设在工作室51中的蚀刻簇射54连接。蚀刻簇射54配设在配置在工作室51中的1枚晶片57的上方，在中心簇射55的周围设置了边缘簇射56。

相对压力控制系统40具有与中心簇射55连接的压力控制装置1A和与边缘簇射56连接的压力控制装置1B。压力控制装置1A、1B具备气压控制阀2和压力传感器3，各自与控制器(相当于「相对压力控制系统」的「控制装置」)25连接，根据压力传感器3的检测结果，某一方被进行输出调整。控制器25与控制整个半导体制造装置的动作的中央控制器58连接，蚀刻气体的流量控制状态被常时监视。还有，控制器25与硬联锁(ハ一ドインタロツク)用电磁阀(相当于「联锁机构」)59连接。

图3是在相对压力控制系统40中使用的压力控制装置1A(1B)的局部剖视图。

相对压力控制系统40的压力控制装置1A(1B)具有形成了输入端口4和输出端口5的本体6，在本体6上装配了气压控制阀2，使输入端口4和输出端口5连通，并且在本体6的输出端口5上装配了压力传感器3，用盖体7罩盖气压控制阀2和压力传感器3。

气压控制阀2是在常开型气动阀8上联结了电空调节器9的东西。气动阀8由流路块10、中间块11和盖体12构成外观，内置了对蚀刻气体进行流量调整的阀部和操纵阀部的动作的操作部。

阀部设置在流路块10和中间块11之间。在流路块10上设置了使与本体6的输入端口4连接的输入流路13和与本体6的输出端口5连接的输出流路14连通的阀座15。在流路块10和中间块11之间配设了流量孔板压板16，在流量孔板压板16和流路块10之间夹持着流量孔板17的外缘部。流量孔板17向上弯曲而配设，与阀座15是分开的。因此，本体6的输入端口4通过流路块10的输入流路13、阀座15、被流量孔板17隔开了的阀室、流路块10的输出流路14而与本体6的输出端口5连通。

另一方面，操作部设置在中间块11和盖体12之间。阀轴18插通盖体12和中间块11而与流量孔板17的上面接触。阀轴18与活塞19联结。活塞19可滑动地配设在形成于中间块11和盖体12之间的活塞室20中，把活塞室20划分为上室和下室。在活塞室20的下室中配设了复原弹簧21，通过活塞19而对阀轴18施加向上的力。另一方面，活塞室20的上室通过在阀轴18的上端部形成的流路而与盖体12的操作端口22连通。电空调节器9与操作端口22连接，控制供给活塞室20的上室的压缩空气。因此，只要利用活塞室20的上室和下室的压力差，就能使阀轴18在上下方向移动，使流量孔板17与阀座15接触或分开。

图4是相对压力控制系统的电路图。

硬联锁用电磁阀59具有与排气口连接的A端口、与压力控制装置1A的气动阀8连接的P端口和与压力控制装置1B的气动阀8连接的R端口，内置了根据从控制器25供给的电信号来进行端口切替的阀机构。阀机构由弹簧59a常向一方向赋能，使其与A端口和P端口连通，不过，电磁铁59b被通电而吸着未图示的滑阀的话，就会反抗弹簧59a的赋能力而移动，使A端口和R端口连通。因此，压力控制装置1A、1B的气动阀8，通过硬联锁用电磁阀59，常使至少一方开阀而关联起来。另外，硬联锁用电磁阀59受到控制，使未由控制器25进行流量调整的气动阀8与排气口连接。

图1是相对压力控制系统40的框图。

相对压力控制系统40的控制器25与压力控制装置1A、1B中内置的电空调节器9的供给阀23和排气阀24连接，通过控制供给阀23和排气阀24的开闭动作来进行气动阀8的开度调整。

控制器25具有中央运算处理部(以下称为「CPU」)26。CPU26具有输入任意的压力比指令K(此处，K＝P1/P2)，决定控制对象的控制对象决定部27。控制对象决定部27与根据压力比指令K来运算压力控制装置1B侧的目标压力P2(＝P1/K)的运算部28和根据压力比指令K来运算压力控制装置1A侧的目标压力P1(＝KP2)的运算部34并联连接。

运算部28与阀模型部29和控制部30并联连接。阀模型部29存储了预先决定了用于根据从运算部28输入了的压力控制装置1B侧的目标压力P2(＝P1/K)，按目标值来控制压力控制装置1B的气动阀8输出的压力P2的操作压力的阀模型。另一方面，控制部30根据从压力控制装置1B的压力传感器3反馈了的压力P2和从运算部28输入了的压力控制装置1B侧的目标压力P2(＝P1/K)的偏差来决定操作压力。阀模型29和控制部30在相加点31结合，通过D/A转换器32而与压力控制装置1B的电空调节器9连接。压力控制装置1B的压力传感器3通过A/D转换器33而与运算部34连接，并且在控制部30的上游侧与反馈结合。

运算部34与阀模型部35和控制部36并联连接。阀模型部35存储了预先决定了用于根据压力控制装置1A侧的目标压力P1(＝KP2)，按目标值来控制压力控制装置1A的气动阀8输出的压力P1的操作压力的阀模型。另一方面，控制部36根据从压力控制装置1A的压力传感器3反馈了的压力P1和从运算部34输入了的压力控制装置1A侧的目标压力P1(＝KP2)的偏差来决定操作压力。阀模型35和控制部36在相加点37结合，通过D/A转换器38而与压力控制装置1A的电空调节器9连接。压力控制装置1A的压力传感器3通过A/D转换器39而与运算部28连接，并且在控制部36的上游侧与反馈结合。

这样的相对压力控制系统40按以下方式动作。

在图2的蚀刻气体供给系50中，在蚀刻气体供给阀53闭阀而阻断蚀刻气体的场合，图1所示的控制器25的CPU26被输入阻断信号。CPU26收到阻断信号，通过D/A转换器32、38而停止压力控制装置1A、1B的电空调节器9的动作。因此，压力控制装置1A、1B的气动阀8完全不被供给压缩空气而全开着。

其次，对于在图2的蚀刻气体供给系统50中，蚀刻气体供给阀53开阀的场合进行说明。蚀刻气体供给阀53开阀的话，蚀刻气体就向压力控制装置1A、1B分歧而被供给。因为在压力控制装置1A、1B中，气动阀8全开，所以受到流量控制的蚀刻气体就通过压力控制装置1A、1B的气动阀8而从中心簇射55和边缘簇射56被供给晶片57。

并且，压力控制装置1A的压力传感器3检测从气动阀8输出的蚀刻气体的压力P1，通过A/D转换器39将其向CPU26的运算部28输出，并且使其向控制部36反馈。

另一方面，压力控制装置1B的压力传感器3检测从气动阀8输出的蚀刻气体的压力P2，通过A/D转换器33将其向CPU26的运算部34输出，并且使其向控制部30反馈。

CPU26输入任意的压力比指令K(此处，K＝P1/P2)，判断压力比指令K是否比1小。在压力比指令K比1小的场合，即，在压力控制装置1B侧的压力P2比压力控制装置1A侧的压力P1大的场合，就把压力控制装置1A的气动阀8判断为控制对象，立即开始压力控制装置1A的气动阀8的控制。此时，压力控制装置1B的气动阀8全开，因而压力控制装置1B侧的压力P2上升。因此，CPU26监视对方压力控制装置1B的压力P2，控制压力控制装置1A的气动阀8，使压力比成为指示值。即，CPU26的控制部36根据压力控制装置1A侧的目标压力P1(＝KP2)和从压力控制装置1A的压力传感器3反馈的压力P1的偏差来决定对压力控制装置1A的气动阀8的操作压力，使压力控制装置1A侧的压力P1和压力控制装置1B侧的压力P2成为规定的压力比。压力控制装置1A依此来控制电空调节器9向气动阀8供给的压缩空气，进行气动阀8的开度调整。

不过，气动阀8响应性差，因而只靠控制部36的控制，就会产生动作迟缓。因此，在控制器25中，运算部34通过使压力控制装置1B的压力传感器3检出了的压力P2与压力比指令K相乘而求得压力控制装置1A侧的目标压力P1(＝KP2)，将其向阀模型部35输出。阀模型部35把压力控制装置1A侧的目标压力P1(＝KP2)当作阀模型的数据，根据阀模型的数据算出用于使压力控制装置1A侧的压力P1成为目标值的操作压力。据此，在压力控制装置1A中，电空调节器9控制压缩空气，对气动阀8进行开度调整，使气动阀8输出的压力P1瞬间达到目标值。

此时，阀模型部35的操作压力在相加点37加了控制部36的操作压力，因而补充了阀模型部35不能对应的操作压力，能控制压力控制装置1A的气动阀8。因而，低压蚀刻气体就从中心簇射55和边缘簇射56按规定的分压比向晶片57输出，均匀撒布在整个晶片57上

在此期间，控制器25向硬联锁用电磁阀59(参照图4)通电，使压力控制装置1B的气动阀8向大气开放而全开，另一方面，使压力控制装置1A的气动阀8密闭。因此，硬联锁用电磁阀59不会对蚀刻气体的输出调整带来影响。

另外，在压力比指令K不比1小的场合，即，流体控制装置1A侧的压力P1为压力控制装置1B侧的压力P2及以上的场合，与上述同样，通过控制压力控制装置1B的气动阀8，就能使压力控制装置1B侧的压力P2瞬间达到目标值，向晶片57的中心区域和边缘区域按规定的分压比输出蚀刻气体。不过，在该场合，使用把在运算部28中压力控制装置1A的压力传感器3检出了的压力P1除以压力比指令K所得的东西(P1/K)作为压力控制装置1B的目标压力P2。并且，在此期间，控制器25使侧硬联锁用电磁阀59成为非通电状态，使压力控制装置1A的气动阀8向大气开放而全开，使压力控制装置1B的气动阀8密闭。

此处，发明者们对于对气动阀8进行前馈控制这一点的优势性，作成试验电路进行了实验。图5是用于调查相对压力控制系统40的作用的试验电路图。

试验电路串联连接了质量流量控制器(MFC)60、压力传感器61、作用气体供给阀62、压力传感器63。相对压力控制系统40的压力控制装置1A、1B并联连接于压力传感器63。压力控制装置1A、1B具备气压控制阀2和压力传感器3，通过喷嘴64A、64B连接于工作室65。

在本试验中，MFC60使供给了试验电路的氩以1L/min流过。并且，调查了把压力控制装置1B的气动阀8作为控制对象，把压力控制装置1B的气动阀8输出的压力PB整定为目标值，使全开了的压力控制装置1A侧的压力PA和压力控制装置1B侧的压力PB成为规定的压力比为止的时间。图6是表示调查了不进行前馈控制的场合的相对压力控制系统40的作用的结果的图，在纵轴上表示真空压力(kPa)，在横轴上表示时间(sec)。图7是表示调查了在进行了前馈控制的场合的分压控制系统40的作用的结果的图，在纵轴上表示真空压力(kPa)，在横轴上时间(sec)。

不对压力控制装置1B的气动阀8进行前馈控制的话，如图6所示，压力控制装置1B的气动阀8把压力PB整定为目标值的时间T1是3秒的程度。

另一方面，对压力控制装置1B的气动阀8进行前馈控制的话，如图7所示，压力控制装置1B的气动阀8把压力PB整定为目标值的时间T2是1秒的程度。

因此，进行前馈控制而控制压力控制装置1B的气动阀8，就能把压力PB整定为目标值为止的时间缩短到3分之1的程度。

这样，根据本实施方式的相对压力控制系统40，从蚀刻气体供给阀53向压力控制装置1A、1B的气动阀8供给流过同一系统的蚀刻气体的话，就从压力控制装置1A、1B的气动阀8输出蚀刻气体。各气动阀8的输出压力P1、P2由压力传感器3检测，根据该检测结果来给定供给操作压力的气动阀8为哪一方。并且，决定向给定了的气动阀8供给的操作压力，调整阀开度，从而从压力控制装置1A、1B的气动阀8按规定的分压比输出作用气体。

此处，在控制器25失控，不能识别各气动阀8的动作状态了的场合，硬联锁用电磁阀59如果是非通电状态，就使A端口和P端口连通，从排气口释放流体控制装置1A的气动阀8的操作压力，至少使流体控制装置1A的气动阀8开阀。另一方面，硬联锁用电磁阀59如果是通电状态，就使A端口和R端口连通，从排气口释放流体控制装置1B的气动阀8的操作压力，至少使流体控制装置1B的气动阀8开阀。因而，连接作用气体供给阀53和流体控制装置1A、1B的气动阀8的作用气体供给管路的蚀刻气体就从开阀的气动阀8流向工作室51，不会残存在作用气体供给管路中。

因而，根据本实施方式的相对压力控制系统40，能把蚀刻气体流过的系统做成1个，以这种简单的构造就能正确调整蚀刻气体的分压比，并且能在紧急时从作用气体供给管路确实抽出蚀刻气体。

还有，根据本实施方式的相对压力控制系统40，把压力控制装置1A、1B的气动阀8中输出的压力P1、P2小的一方的气动阀8给定为控制对象(参照图1)，因而能牵制性地控制压力控制装置1A、1B的气动阀8。

还有，根据本实施方式的相对压力控制系统40，在控制从压力控制装置1A侧输出的压力P1的场合，根据压力控制装置1B检出了的压力P2和压力比指令K来运算压力控制装置1A的目标压力P1(＝KP2)，把该目标压力P1(＝KP2)当作阀模型部35的阀模型的数据，求得压力控制装置1A的气动阀3的操作压力，对压力控制装置1A的气动阀8的开闭动作进行前馈控制，另一方面，在控制从压力控制装置1B侧输出的压力P2的场合，根据压力控制装置1A检出了的压力P1和压力比指令K来运算压力控制装置1B的目标压力P2(＝P1/K)，把该目标压力P2(＝P1/K)当作阀模型部29的阀模型的数据，求得压力控制装置1B的气动阀8的操作压力，对压力控制装置1B的气动阀8的开闭动作进行前馈控制(参照图1)，因而能缩短气动阀8的控制时间，使整个系统的处理能力提高。

并且，根据本实施方式的相对压力控制系统40，在不能通过前馈控制而把压力控制装置1A的气动阀8输出的压力P1调节为目标压力P1(＝KP2)的场合，就用从压力控制装置1A的压力传感器3反馈了的压力P1来弥补对气动阀8的操作压力，另一方面，在不能通过前馈控制而把压力控制装置1B的气动阀8输出的压力P2调节为目标压力P2(＝P1/K)的场合，就用从压力控制装置1B的压力传感器3反馈了的压力P2来弥补对气动阀8的操作压力，因而能把压力控制装置1A或压力控制装置1B的气动阀8正确调整为目标压力P1(＝KP2)或目标压力P2(＝P1/K))。

这种相对压力控制系统40在控制器25中具有异常检出装置，确认控制状态是否一定。即，例如在停止作用气体的分压控制时、变更作用气体的种类时等，使异常检出装置工作，进行作用气体供给管路等的异常检出。

控制器25在使作用气体供给阀53闭阀之前，停止对压力控制装置1A、1B的电空调节器9的通电，使异常检出装置工作。控制器25，如图8所示，输入压力控制装置1A、1B的压力传感器3经过了从停止对电空调节器9的通电到气动阀8完全全开的过渡时间T之后按每一定间隔(例如，500msec)检测的压力P1、P2，把压力控制装置1A的气动阀8的输出压力P1除以压力控制装置1B的气动阀8的输出压力P2，从而算出压力比(P1/P2)。

并且，判断算出了的压力比是否超过了规定值。即，例如，在规定值的上限值A为规定值的下限值1/A的场合，在判断为算出了的压力比(P1/P2)比规定值的上限值A大的场合，或者在判断为比规定值的下限值1/A小的场合，可以认为流导与初期与状态不一样，因而检出异常。并且，连续多次(本实施方式中是3次)计数到了异常检出时，就输出报警等，告知作业者异常。另外，需要多次异常检出，是为了防止误检出。这样，蚀刻气体供给系统50和相对压力控制系统40就能很快地发现作用气体供给管路等的故障。

实施例2

接着，参照附图来说明本发明的第2实施方式。图9是表示相对流量控制系统45A的概略构成的图。

本实施方式的相对流量控制系统45A用于半导体制造工序的蚀刻处理，是对第1实施方式的相对压力控制系统40连接多个流量控制装置41A～41D而构成的。流量控制装置41A～41D分别与O2、Ar、C4F8、CO等作用气体供给源连接。各流量控制装置41A～41D构成为，用于进行作用气体的流量调整的流量控制阀42A～42D和检测流量控制阀42A～42D输出的作用气体的流量的流量传感器(相当于「流量检测装置」)43A～43D串联连接，根据流量传感器43A～43D的检测结果来控制流量控制阀42A～42D。

因此，在相对流量控制系统45A中，在使用Ar作为作用气体的场合，使流量控制装置41B  作，使流量控制阀42B开阀。流量控制阀43B开阀的话，Ar就从流量传感器43B向作用气体供给管路44、相对压力控制系统40、工作室51供给。流量控制装置41B以流量传感器43B检测流量控制阀42B输出的作用气体的流量，根据其检测结果来调整流量控制阀42B的阀开度。因此，例如，即使在作用气体供给管路44的流导变化了的场合，也能追随其变化而进行作用气体的流量调整，在作用气体供给管路44中常时以一定的流量输出作用气体，使其分歧到相对压力控制系统40的压力控制装置1A、1B而进行供给。在相对压力控制系统40中，压力控制装置1A、1B以压力传感器3检测气动阀8的输出压力，根据其检测结果来决定控制器25向各气动阀8供给的操作压力，调整各气动阀8的阀开度。因此，作用气体就从压力控制装置1A、1B的气动阀8按规定的压力被输出。

此处，在控制器25、中央控制器58失控，不能识别各气动阀的动作状态了的场合，联锁机构59就使压力控制装置1A、1B中的某一方的气动阀8开阀。因而，作用气体供给管路44的作用气体就从开阀的气动阀8流向工作室51，不会残存在作用气体供给管路44中。

因此，根据本发明的相对流量控制系统45A，能把作用气体流过的系统做成1个，以这种简单的构造就能正确调整作用气体的分压比，并且能在紧急时从作用气体供给管路44确实抽出蚀刻气体。

实施例3

其次，参照附图来说明本发明的实施例3。图10是相对流量控制系统45B的概略构成图。

本实施方式的相对流量控制系统45B在相对压力控制系统70用1个压电阀(相当于「比例控制装置」)72和节流孔(相当于「节流孔装置」)73来控制分压比这一点与用2个气动阀8来控制分压比的第1、第2实施方式的相对压力控制系统40相异。因而，此处详细说明与第1、第2实施方式相异的部分，对于共同的部分省略说明。另外，对于与第1、第2实施方式相同的东西，在附图中用同一标号。

相对压力控制系统70通过作用气体供给管路44而与流量控制装置41A～41D连接，压力控制装置71A、71B并联连接于作用气体供给管路44。压力控制装置71A是对可变地控制作用气体的压电阀72串联连接了压力传感器3而成的东西，连接于中心簇射55。压力控制装置71B是对不变地控制作用气体的节流孔73串联连接了压力传感器3而成的东西，连接于边缘簇射56。节流孔73的Cv值，为了宽广地确保压力变动范围，设定在压电阀72的Cv值变动范围内。在本实施方式中，节流孔73的Cv值设定为压电阀72的Cv值的2分之1。

压力控制装置71A、71B与控制器74(相当于「控制装置」)连接，分别以压力传感器3来检测压电阀72和节流孔73输出的压力P3、P4，根据其检测结果对压电阀72进行比例控制。

另外，在本实施方式中，作用气体供给管路44和工作室51通过节流孔73常时连通，因而未设置硬联锁用电磁阀59。

在这样的相对压力控制系统70中，在使用Ar作为作用气体的场合，使流量控制装置41B  作，根据流量传感器43B的检测结果，以流量调整阀42B对Ar进行流量调整，将其供给作用气体供给管路44。Ar从作用气体供给管路44分歧到压电阀72和节流孔73而向工作室51输出。压电阀72和节流孔73的输出压力P3、P4由压力传感器3检测，根据其检测结果来调整压电阀72的阀开度，从而使节流孔73的输出压力相对地变动，从压电阀72和节流孔73按规定的分压比输出作用气体。

此处，在控制装置失控，不能识别压电阀72的动作状态了的场合，作用气体供给管路44的作用气体就从节流孔73流向下游侧，不会残存在作用气体供给管路44中。

因此，根据本发明的相对压力控制系统70和相对流量控制系统45B，能把作用气体流过的系统做成1个，以这种简单的构造就能正确调整作用气体的分压比，并且能在紧急时从作用气体供给管路44确实抽出蚀刻气体，此外，能削减压电阀72的数、硬联锁用电磁阀59，降低成本。

以上，说明了本发明的实施例1至3，不过，本发明不限于上述实施方式，而是可以有各种应用。

例如，在上述实施方式中，是按压力比指令K来调整2个气动阀8输出的蚀刻气体的压力。相比之下，也可以调整3个及以上的气动阀8输出的蚀刻气体的分压比。

例如，在上述实施方式中，在蚀刻气体供给系统50中使用了相对压力控制系统40。可是，如果把按规定的分压比来输出作用气体这一点作为目的，应用对象就不限于半导体制造装置等。

例如，在上述实施方式中，作为硬联锁用电磁阀59使用了直动形3端口电磁阀，不过不限于此，也可以使用引导形3端口电磁阀等。

例如，在上述第3实施方式中，采用了压电阀作为比例控制装置，不过，也可以使用气动阀、电磁阀。

实施例4

其次，参照附图来说明本发明所涉及的相对压力控制系统的实施例4。图1所示的基本的构成与实施例1大体上相同，因而省略相同部分的详细说明。图12是相对压力控制系统的概略构成图。

蚀刻气体供给系统150具有用于进行蚀刻的工作室151，蚀刻气体的供给源152通过蚀刻气体供给阀110、相对压力控制系统140而与配设在工作室151中的蚀刻簇射154连接。蚀刻簇射154配设在配置在工作室151中的1枚晶片157的上方，在中心簇射155的周围设置了边缘簇射156。

相对压力控制系统140，对于与供给O2、Ar、C4F8、CO等作为控制流体的蚀刻气体的蚀刻气体供给阀153连接的控制流体供给管路109，并联设置了第1气动阀(相当于「可变节流孔装置」)102A和第2气动阀(相当于「可变节流孔装置」)102B，从第1、第2气动阀102A、102B按规定的分压比输出控制流体。第1、第2气动阀102A、102B使用了常开型的东西。另外，使用气动阀是因为流路横截面面积大，流量损失小。

其次，说明在控制器106中存储的控制程序。图13表示流程图。分压比输入由中央控制器158给予(S1)。其次，根据输入了的分压比指令K的值来决定控制对象阀(S2)。其次，根据P1′＝KP2、P2′＝P1/K的式子算出控制目标压力P1′、P2′计算(S3)。此处，P1、P2：是压力传感器输出压力。

其次，输入一定量闭信号到两阀(S4)。在本实施例中是闭上全开状态的25％。

图14表示本申请人等进行了的实验结果。横轴是流导量，即，开口对全开的比例，闭上的量是相反的数值。关于纵轴，左端的纵轴表示阀行程的重复精度，右端的纵轴表示响应时间。关于数据，B是响应性的数据，A是重复精度的数据。

根据该实验数据，闭上的一定量优选的是5％至35％。更优选的是15％至30％。这是因为，不到5％的话，就不能获得本发明作为目的作用·效果。还有，超过35％的话，就会出现响应性变差的问题。再有，如果是5％至35％的话，就能充分发挥本发明的作用·效果，并且获得必要的响应性。

其次，对非控制侧阀，用一定量闭信号进行控制，对控制侧阀，用用于使其达到目标压力的控制信号进行控制(S5)。其次，根据P1′＝KP2、P2′＝P1/K的式子算出控制目标压力计算P1′、P2′(S6)。此处，P1、P2是压力传感器输出压力。其次，对非控制侧阀，用一定量闭信号进行控制，对控制侧阀，用用于使其达到目标压力的控制信号进行控制(S7)。其次，返回到S6。

以下说明具有上述构成的实施例4的相对压力控制系统的作用。

图15表示可由实施例4的相对压力控制系统来控制的范围和可由现有系统控制的范围。图16表示可由实施例4的相对压力控制系统来控制的范围。在图16中，A表示以单侧固定，以单侧阀进行压力比控制的区域，B表示可以以中心侧阀和边缘侧阀中的任意一个进行压力比控制的区域，C表示由相对压力控制系统·装置产生的压力比的变动区域。

作为例子，假定实际的压力比为1.077(图16的L)。在以一定量(25％)关上边缘侧的阀而中心侧的阀全开了的场合的压力比就成为1.281。还有，在以一定量(25％)关上中心侧的阀而边缘侧的阀全开了的场合的压力比就成为0.918。此处是压力比＝中心侧压力/边缘侧压力。

假如以1.000为界而决定了控制阀，在0.918～1.281之间，如图15和图16所示，在哪边的阀中都能进行压力比控制。

即，对于在实际的压力比为1.077，目标控制压力比为1.050(图16的M)的场合进行讨论的话，在现有系统中比1.000大，因而开始控制边缘侧阀，不过，在全开状态下压力比已经是1.077了，不能进行边缘侧阀控制而达到目标压力比1.050，变成了控制不良。相比之下，在实施例4系统中，即使开始控制边缘侧的阀，作为边缘侧的阀，也能从以一定量(25％)关闭了的地方向全开方向推进，控制1.050。

其次，说明使流量变化的场合。

例如，讨论想使流量从200sccm变到1000sccm的场合。图17表示现有系统所涉及的控制的时间系列的流程。图18表示实施例4的系统所涉及的控制的时间系列的流程。图19表示流量从200sccm变到了1000sccm时的停止时压力比的变化。在200sccm时，停止时压力比是1.026，而在1000sccm时，停止时压力比变为1.077。可以认为这是由配管等的流导的影响造成的。

如图17所示，在现有系统中，非制侧的阀预先全开，只靠另一方阀进行控制，因而在此情况下，目标值不能收敛，判断为一次异常就必须进行从边缘侧阀向中心侧阀切替的动作，损失了时间。

如图18所示，在实施例4系统中，按一次25％关上了两方阀，因而能在200sccm时控制边缘侧阀，使压力比为1.050，能在1000sccm时也控制边缘侧阀，使其为1.050。即，在0.918之前能用边缘侧阀进行控制，不受流量变化所涉及的停止时压力比的变动的影响。此时，与现有系统不同，判断为异常也没有切替阀的动作，因而能改善响应性。还有，在小流量时也是，在控制开始时要同时关上两侧阀，因而能消除控制开始时的阀的动作钝性，能加快响应性。

图20表示实施例4的相对压力控制系统的实验结果。作为比较例，图21表示现有系统的数据。都是横轴是时间，左侧纵轴是压力比，右侧纵轴是阀的操作量。还有，B是阀的操作量的波形，A表示压力比收敛于0.970的压力比波形。

如图21所示，在现有系统中，阀为了收敛于作为目标值的0.970而花了6.6秒，而图20所示的实施例4的相对压力控制系统，用了3.8秒就收敛了。这样就明白本发明的响应性的优点。

以下说明实施例4中的响应性的优点的理由。图22表示实施例4的相对压力控制系统的实验结果。作为比较例，图23表示现有系统中的数据。都是横轴是阀的操作压力，纵轴是被输出的压力。在现有系统中，为获得规定的输出压力，需要15kPa，而在实施例4的系统中，为了获得同样的规定的输出压力，只需要5kPa。这样，在实施例4的系统中，响应性变好了。

如以上详细说明了的，根据实施例4的相对压力控制装置，它是具有对1个控制流体供给管路并联设置了的多个可以可变控制流路面积的气动阀8A、8B、分别与气动阀8A、8B串联连接的压力传感器3A、3B、控制气动阀8A、8B的开闭动作的控制器25，根据压力传感器3A、3B的检测结果，从气动阀8A、8B按规定的分压比输出上述控制流体的相对压力控制系统，上述控制器25具有根据规定的分压比和压力传感器3A、3B的检测结果来分别运算气动阀8A、8B的目标压力的运算部、根据目标压力来作成供给气动阀8A、8B的控制信号而对气动阀8A、8B输出控制信号的信号处理部，并且控制器25在发出信号之前，输出按一定量减小气动阀8A、8B的流导的一定量闭信号，因而在控制开始时同时按一定量关上两方的阀，就能扩大能进行压力比控制的区域，能消除不能控制区域。

还有，在上述相对压力控制系统中，一定闭量是全开状态的流导的5％至35％，因而能确保必要的响应性，并且获得本发明的作用·效果。

实施例5

其次，说明本发明的实施例5。图12所示的基本构成与实施例4相同，因而省略详细的说明。

图11是实施例5的压力控制系统40的框图。

第1、第2气动阀102A、102B分别由第1电空调节器105A和第2电空调节器105B供给压缩空气，调整阀开度。并且，第1、第2气动阀102A、102B分别与第1压力传感器103A和第2压力传感器103B串联连接，按一定周期来检测第1、第2气动阀102A、102B的输出压力P1、P2。

控制器106决定向第1、第2气动阀102A、102B供给的压缩空气的操作压力(相当于「控制信号」)，向第1、第2电空调节器105A、105B的供给阀151A、151B和排气阀152A、152B供给用于输出该操作压力的电信号。因此，控制器106具有进行信息的运算、加工等的中央运算处理部(以下称为「CPU」)107。CPU107并联设置了根据压力比指令K(＝P1/P2)来运算第1气动阀102A的目标压力P1′(＝KP2)的运算部171A和根据压力比指令K(＝P1/P2)来运算第2气动阀102B的目标压力P2′(＝P1/K)的运算部171B。

运算部171A与阀模型部172A和控制部173A并联连接。阀模型部172A存储了预先决定了用于按目标压力P1′来控制第1气动阀102A的输出压力P1的操作压力的阀模型。另一方面，控制部173A根据从第1压力传感器103A反馈了的输出压力P1和从运算部171A输入了的第1气动阀102A的目标压力P1′的偏差来决定操作压力。阀模型部172A和控制部173A在相加点174A结合，通过D/A转换器161A而与第1电空调节器105A连接。并且，第1压力传感器103A通过A/D转换器162A  与运算部171B连接，并且在控制部173A的上游侧被反馈结合。另外，由阀模型部172A、控制部173A、相加点174A等构成了权利要求中所说的「信号处理部」。

运算部171B与阀模型部172B和控制部173B并联连接。阀模型部172B存储了预先决定了用于按目标压力P2′来控制第2气动阀102B的输出压力P2的操作压力的阀模型。另一方面，控制部173B根据从第2压力传感器103B反馈的输出压力P2和从运算部171B输入了的第2气动阀102B的目标压力P2′的偏差来决定操作压力。阀模型部172B和控制部173B在相加点174B结合，通过D/A转换器161B而与第2电空调节器105B连接。第2压力传感器103B通过A/D转换器162B而与运算部171A连接，并且在控制部173B的上游侧被反馈结合。另外，由阀模型部172B、控制部173B、相加点174B等构成了权利要求中所说的「信号处理部」。

这样的压力控制系统101按以下方式动作。

在未从流体控制阀110向控制流体供给管路109供给控制流体的场合等，向第1、第2电空调节器105A、105B的供给阀151A、151B和排气阀152A、152B供给阻断信号而使其闭阀。因此，第1、第2气动阀102A、102B完全不被供给操作压力而全开着。

此后，控制流体从流体控制阀153被供给控制流体供给管路109的话，控制流体就按第1、第2气动阀102A、102B而分歧，从第1、第2气动阀102A、102B被输出。并且，第1气动阀102A的输出压力P1由第1压力传感器103A检测，通过A/D转换器162A而被CPU107的运算部171B输入，并且被控制部173A反馈。还有，第2气动阀102B的输出压力P2由第2压力传感器203B检测，通过A/D转换器262B而被CPU107的运算部171A输入，并且被控制部173B反馈。

CPU107被输入任意的压力比指令K(＝P1/P2)，根据压力比指令K和第1、第2气动阀102A、102B的输出压力来决定向第1、第2气动阀102A、102B供给的操作压力。

即，运算部171A通过把从第2压力传感器103B输入了的第2气动阀102B的输出压力P2乘上压力比指令K来常时运算第1气动阀102A的目标压力P1′(＝KP2)。控制部173A根据由运算部171A运算出的目标压力P1′和从第1压力传感器103A反馈的输出压力P1的偏差来决定向第1气动阀102A供给的操作压力。

然而，第1气动阀102A响应性差，因而只靠控制部173A的控制，就会产生动作迟缓。因此，向阀模型部172A输入由运算部171A运算出的目标压力P1′，把它当作阀模型的数据，算出为使第1气动阀102A的输出压力P1成为目标压力P1′所必要的操作压力。这样，就可以使第1气动阀102A的输出压力P1瞬间达到目标压力P1′。

另外，由阀模型部172A决定了的操作压力在相加点174A加上由控制部173A决定了的操作压力，来弥补只靠阀模型部172A不能对应的事态。这样决定了的操作压力在D/A转换器161A中被转换为模拟信号而向第1电空调节器105A常时供给，调整第1气动阀102A的阀开度。

另一方面，运算部171B通过把从第1压力传感器103A输入了的第1气动阀102A的输出压力P1除以压力比指令K而常时运算第2气动阀102B的目标压力P2′(＝P1/K)。控制部173B根据由运算部171B运算出的目标压力P2′和从第2压力传感器103B反馈的输出压力P2的偏差来决定向第2气动阀102B供给的操作压力。

然而，第2气动阀102B响应性差，因而只靠控制部173B的控制，就会产生动作迟缓。因此，向阀模型部172B输入由运算部171B运算出的目标压力P2′，把它当作阀模型的数据，算出用于使第2气动阀102B的输出压力P2成为目标压力P2′所必要的操作压力。这样，就可以使第21气动阀102B的输出压力P2瞬间达到目标压力P2′。

另外，由阀模型部172B决定了的操作压力在相加点174B加上由控制部173B决定了的操作压力，来弥补只靠阀模型部172B不能对应的事态。这样决定了的操作压力在D/A转换器161B中被转换为模拟信号而向第2电空调节器105B常时供给，调整第2气动阀102B的阀开度。

其次，说明在控制器106中存储的控制程序。图24表示流程图。分压比输入由中央控制器158给予(S1)。其次，根据P1′＝KP2、P2′＝P1/K的式子算出控制目标压力P1′、P2′计算(S2)。此处，P1、P2：是压力传感器输出压力。其次，比较根据目标压力比P1′、P2′和输出压力P1、P2的偏差而作成了的阀操作量，决定控制对象阀(S3)。

其次，输入一定量闭信号到两阀(S4)。在本实施例中是闭上全开状态的25％。详细情况与实施例4相同，因而省略详细的说明。

其次，对非控制侧阀，用一定量闭信号进行控制，对控制侧阀，用用于使其达到目标压力的控制信号进行控制(S5)。其次，根据P1′＝KP2、P2′＝P1/K的式子算出控制目标压力计算P1′、P2′(S6)。此处，P1、P2是压力传感器输出压力。

其次，比较根据目标压力比P1′、P2′和输出压力P1、P2的偏差而作成了的阀操作量，决定控制对象阀(S7)。其次，对非控制侧阀，用一定量闭信号进行控制，对控制侧阀，用用于使其达到目标压力的控制信号进行控制(S8)。其次，返回到S6。

其次，对于压力控制系统101的控制进行考察。

根据本实施例5的相对压力控制系统101，从第1、第2压力传感器103A、103B输入第1、第2气动阀102A、102B的输出压力P 1、P2，分别根据压力比指令K和第1、第2气动阀102A、102B的输出压力P1、P2，常时运算第1、第2气动阀102A、102B应该输出的目标压力P1′、P2′。并且，决定第1、第2气动阀102A、102B为按目标压力P1′、P2′来输出控制流体所必要的操作压力，向第1、第2气动阀102A、102B常时供给决定了的操作压力，从而控制第1、第2气动阀102A、102B。因而，根据本实施例5的压力控制系统101，无论在第1、第2气动阀102A、102B全开时的分压比为何值的场合，都向第1、第2气动阀102A、102B常时供给操作压力，从而使簇射板的理论比率不受影响，能控制所有分压比的范围，从第1、第2气动阀102A、102B按规定的分压比来输出控制流体，消除不可控制区域。

这样，向第1、第2气动阀102A、102B常时供给操作压力，从而消除了不可控制区域，不需要考虑配管和节流孔的流导的差异，还有，能某种程度地吸收传感器调整、阀CV值的偏差，因而能控制成品率。

还有，不需要对每个装置(簇射板的比率)进行阈值的设定，通用性出色。

此时，例如，如图25所示，向第1、第2气动阀102A、102B常时供给操作压力而进行控制的话，就会调整第1、第2气动阀102A、102B各自的阀开度，因而即使在按相同压力比指令「1.050」进行控制的场合，第1、第2气动阀102A、102B两者在闭方向工作的量在各时间带(参照图25的T1～T2、T3～T4、T5～T6)也不同，如图28所示，第1、第2气动阀102A、102B的上游侧压力上升而变为各式各样的，这样的现象就会产生(参照图27所示的粗线的T1～T2、T3～T4、T5～T6)。在这样的场合，如图29所示，比较第1、第2气动阀102A、102B的操作压力，对于小的一方气动阀供给一定量闭上的操作压力，从而按一定开度进行控制，而对另一方气动阀供给为使输出压力达到目标压力所必要的操作压力，调整阀开度，这样的话，按一定开度来控制未作为控制对象而给定的气动阀，因而能常保持最好的流导，能抑制第1、第2气动阀102A、102B上游侧压力的上升(参照图28所示的细微线的T1～T2、T3～T4、T5～T6)。

以上，说明了本发明的实施例5，不过，本发明不限于上述实施例5，而是各种应用都可能。

(1)例如，在上述实施例中，对于从第1、第2气动阀102A、102B输出的控制流体的分压控制进行了说明。相比之下，即使是3个及以上的气动阀102也可以同样进行分流控制。

(2)例如，在上述实施例中，使用了常开型气动阀作为流体控制阀。相比之下，也可以使用常开型电磁阀作为流体控制阀，在施加了超过阈值的电压时开始闭阀动作。

(3)例如，在上述实施例中，使用常开型气动阀102A、102B作为流体控制阀，按规定的分压比来控制控制流体。相比之下，也可以使用常闭型流体控制阀(气动阀、电磁阀、压电阀等)按规定的分压比来控制控制流体。在该场合，与控制常开型流体控制阀的场合相比，把考虑方式反过来去控制常闭型流体控制阀。即，例如，对1个控制流体供给管路109并联连接2个常闭型气动阀，向它们常时供给操作压力，按分压比进行控制时，像上述实施方式一样，与使用常开型第1、第2气动阀102A、102B时一样，有使常闭型气动阀上游侧的压力上升的场合。在该场合，会给调整控制流体的流量和组成的特别的流体控制阀110的流量控制带来影响，因而在讨厌常闭型气动阀上游侧的压力上升的场合，就比较各个气动阀由运算部运算出的操作量，对操作量为最大的气动阀供给一定量开的操作压力，按一定开度来进行控制，另一方面，对其它气动阀供给使输出压力达到目标压力所必要的操作压力，调整阀开度。这样，只要必定按一定开度来控制未作为控制对象而给定的常闭型气动阀，就能常保持最好的流导，能抑制常闭型气动阀上游侧的压力上升。

Claims (15)

1.一种相对压力控制系统，其特征在于，具有：

与被供给作用气体的作用气体供给管路连接的多个常开型气动阀；

分别与所述气动阀串联连接，检出所述气动阀输出的压力的压力传感器；

根据所述压力传感器检测出的压力来控制所述气动阀的操作压力的控制装置；以及

与所述控制装置连接，使所述多个气动阀常时至少1个开阀地关联起来的联锁机构，

调整从所述多个气动阀中给定了的气动阀的开度，按规定的分压比输出所述作用气体。

2.根据权利要求1所述的相对压力控制系统，其特征在于，

所述控制装置对输出的压力进行比较，在所述多个气动阀中给定作为控制对象的气动阀。

3.根据权利要求1或2所述的相对压力控制系统，其特征在于具有：

在使所有所述气动阀全开而供给了作用气体时，按每一定间隔由所述压力传感器分别检测所述气动阀输出的压力，判断该压力比是否超过规定值，在超过了时，检出异常的异常检出装置。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的相对压力控制系统，其特征在于，

所述控制装置存储针对所述压力传感器检出了的压力而决定给定的气动阀的操作压力的阀模型，用所述阀模型对所述给定的气动阀进行前馈控制。

5.根据权利要求4所述的相对压力控制系统，其特征在于，

所述控制装置用与进行所述前馈控制的气动阀连接的所述压力传感器检测出的压力来补正受到了所述前馈控制的操作压力。

6.一种相对压力控制系统，其特征在于设置了控制装置，该控制装置构成为，

在作用气体供给管路上并联连接了使流路面积可变地控制作用气体的比例控制装置和使流路面积不变地控制作用气体的固定节流孔装置，在所述比例控制装置和所述固定节流孔装置上各自串联连接了检测压力的压力传感器，

根据所述压力传感器的检测结果，对所述比例控制装置的动作进行比例控制，从而相对地控制所述比例控制装置和所述固定节流孔装置的输出压力。

7.一种相对流量控制系统，其特征在于具有：

具有与气体供给源连接的流量控制阀和检测所述流量控制阀输出的流量的流量检测装置，根据所述流量检测装置的检测结果来控制所述流量控制阀的流量控制装置；

与所述流量控制装置连接的作用气体供给管路；

包括与所述作用气体供给管路并联连接的多个常开型气动阀、分别与所述气动阀串联连接而检出所述气动阀输出的压力的压力传感器、根据所述压力传感器检测出的压力来控制所述气动阀的操作压力的控制装置以及与所述控制装置连接而使所述多个气动阀常时至少1个开阀地关联起来的联锁机构，调整从所述多个气动阀中给定了的气动阀的开度，按规定的分压比来输出所述作用气体的相对压力控制系统；以及

在使所有所述气动阀全开而供给了作用气体时，按每一定间隔由所述压力传感器分别检测所述气动阀输出的压力，判断其压力比是否超过规定值，在超过了时，检出异常的异常检出装置。

8.根据权利要求7所述的相对流量控制系统，其特征在于，

所述控制装置存储针对所述压力传感器检出了的压力而决定给定的气动阀的操作压力的阀模型，用所述阀模型对给定的气动阀进行前馈控制。

9.根据权利要求8所述的相对流量控制系统，其特征在于，

所述控制装置用与进行所述前馈控制的气动阀连接的所述压力传感器检测出的压力来补正受到了所述前馈控制的操作压力。

10.一种相对压力控制系统，具有可以可变地控制对1个控制流体供给管路并联设置了的多个流路面积的可变节流孔装置、分别与所述可变节流孔装置串联连接的压力传感器、控制所述可变节流孔装置的开闭动作的控制装置，根据所述压力传感器的检测结果，从所述多个可变节流孔装置按规定的分压比输出所述控制流体，其特征在于，

所述控制装置具有：

根据所述规定的分压比和所述压力传感器的检测结果，分别运算所述多个可变节流孔装置的目标压力的运算部；以及

根据所述目标压力，作成向所述多个可变节流孔装置供给的控制信号，对所有可变节流孔装置输出所述控制信号的信号处理部，并且，

信号处理部在发出信号之前保持所述多个可变节流孔装置的流导一定，输出一定开度信号。

11.根据权利要求10所述的相对压力控制系统，其特征在于，所述一定量是全开状态的流导的65％至95％。

12.一种相对压力控制系统，具有可以可变地控制对1个控制流体供给管路并联设置了的多个流路面积的可变节流孔装置、分别与所述可变节流孔装置串联连接的压力传感器、控制所述可变节流孔装置的开闭动作的控制装置，根据所述压力传感器的检测结果，从所述多个可变节流孔装置按规定的分压比输出所述控制流体，其特征在于，

所述控制装置具有：

根据所述规定的分压比和所述压力传感器的检测结果，常时分别运算所述多个可变节流孔装置的目标压力的运算部；以及

根据所述目标压力，作成向所述多个可变节流孔装置供给的控制信号，对所有所述可变节流孔装置常时输出所述控制信号的信号处理部。

13.根据权利要求12所述的相对压力控制系统，其特征在于，

所述信号处理部，

在所述可变节流孔装置为常开型的场合，

对根据按每个可变节流孔装置由所述运算部运算出的目标压力和由所述压力传感器检测出的输出压力的偏差而作成了的操作量进行比较，

对于操作量为最小的可变节流孔装置，作成保持流导一定的一定开度信号，对于其它可变节流孔装置，作成为使输出压力达到目标压力所必要的控制信号。

14.根据权利要求12所述的相对压力控制系统，其特征在于，

所述信号处理部，

在所述可变节流孔装置为常闭型的场合，

对根据按每个可变节流孔装置由所述运算部运算出的目标压力和由所述压力传感器检测出的输出压力的偏差而作成了的操作量进行比较，

对于操作量为最大的可变节流孔装置，作成保持流导一定的一定开度信号，对于其它可变节流孔装置，作成为使输出压力达到目标压力所必要的控制信号。

15.根据权利要求12所述的相对压力控制系统，其特征在于，

所述一定量是全开状态的流导的65％至95％。

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