JP2000018408A - Mass flow control system - Google Patents

Mass flow control system

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JP2000018408A
JP2000018408A JP10187067A JP18706798A JP2000018408A JP 2000018408 A JP2000018408 A JP 2000018408A JP 10187067 A JP10187067 A JP 10187067A JP 18706798 A JP18706798 A JP 18706798A JP 2000018408 A JP2000018408 A JP 2000018408A
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Japan
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valve
mass flow
controller
sensor
control system
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JP10187067A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihisa Sudo
良久 須藤
Shinichi Nitta
慎一 新田
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CKD Corp
Original Assignee
CKD Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cost-reduced mass flow controller system. SOLUTION: This mass flow control system uses a mass flow controller comprised of a valve system with a valve element and a valve seat, and a mass flow control system, where mass flow is controlled by changing a position of an appropriate valve element based on an output from a sensor. In this control system, two or more independent mass flow controllers 15A, 15B, 15C and 15D, and one controller for these two or more mass flow controller 15A, 15B, 15C and 15D are equipped.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程で
使用されるマスフローコントローラーを用いるマスフロ
ーコントロールシステムに関するものである。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a mass flow control system using a mass flow controller used in a semiconductor manufacturing process.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、半導体製造工程等では、多種類
のプロセスガスを供給するときに精密な流量調整を行う
必要から、マスフローコントローラと称する質量流量制
御弁が広く用いられている。従来、このマスフローコン
トローラは、弁機構と制御機構とから構成されており、
弁機構には、流体が通過する流路と、流路の開度を変化
させる弁体と、弁体を駆動させる駆動部と、流路中の流
体流量を検出するセンサとが備えられている。また、制
御機構には、センサでの検出信号を取り込んで流量信号
を出力するブリッジ回路と、流量信号と所定の設定信号
とを比較して補正信号を出力する比較回路と、補正信号
に基づいて駆動部に駆動信号を出力する駆動回路とが備
えられている。そして、従来のマスフローコントローラ
では、弁機構と制御機構とが同じケーシングに収納され
ていた。
2. Description of the Related Art Generally, in a semiconductor manufacturing process or the like, a mass flow control valve called a mass flow controller is widely used because it is necessary to precisely adjust a flow rate when supplying various kinds of process gases. Conventionally, this mass flow controller is composed of a valve mechanism and a control mechanism,
The valve mechanism includes a flow path through which the fluid passes, a valve element that changes the opening degree of the flow path, a driving unit that drives the valve element, and a sensor that detects a fluid flow rate in the flow path. . In addition, the control mechanism includes a bridge circuit that takes in a detection signal from the sensor and outputs a flow signal, a comparison circuit that compares the flow signal with a predetermined setting signal and outputs a correction signal, and a control circuit based on the correction signal. And a drive circuit for outputting a drive signal to the drive unit. In the conventional mass flow controller, the valve mechanism and the control mechanism are housed in the same casing.

【0003】しかし、半導体製造工程では、腐食性ガス
等が使用され、マスフローコントローラの弁機構を腐食
性ガスが流れるため、制御機構が腐食性ガスにより損傷
を受ける可能性があり、問題であった。その問題を解決
するために、例えば、特開平6−83456号公報にお
いては、制御機構を弁機構が収納されているケーシング
とは別のケーシングに収納することが提案されている。
However, in the semiconductor manufacturing process, corrosive gas or the like is used, and corrosive gas flows through the valve mechanism of the mass flow controller. Therefore, there is a problem that the control mechanism may be damaged by the corrosive gas. . In order to solve the problem, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-83456 proposes that the control mechanism be housed in a casing different from the casing in which the valve mechanism is housed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
6−83456号公報の技術には次のような問題があっ
た。 (1)各マスフローコントローラが個別に制御機構を備
えるため、マスフローコントローラの価格が高い問題が
あった。また、弁機構は、腐食性ガス等を流すため腐食
等しやすく、また結晶性のガスを流した場合にはセンサ
用のパイプが詰まることがあり、交換する頻度が高かっ
たが、そのとき制御機構が損傷されていない場合でも一
緒に交換される問題があった。
However, the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-83456 has the following problems. (1) Since each mass flow controller has a control mechanism individually, there is a problem that the price of the mass flow controller is high. In addition, the valve mechanism is susceptible to corrosion due to the flow of corrosive gas and the like, and if a gas of crystallinity is flowed, the pipe for the sensor may be clogged. There was a problem that even if the mechanism was not damaged, it was replaced together.

【0005】(2)さらに、弁機構が、弁体と弁座を備
える弁部と、センサ部とを備え、それらが1つのケーシ
ングに収納されている。そして、ガスの種類や流量に対
応して弁部が異なるため、ガスの種類と流量に対応する
だけ弁部の種類がある。また、ガスの種類と流量に対応
してセンサ部が異なるため、ガスの種類と流量に対応す
るだけセンサー部の種類がある。そして、マスフローコ
ントローラの交換部品としては、弁部の種類とセンサ部
の種類の乗算分の種類が存在するので、それらを交換部
品として用意することが大変であった。
(2) Further, the valve mechanism includes a valve section having a valve element and a valve seat, and a sensor section, which are housed in one casing. And since a valve part differs according to the kind and flow rate of gas, there are only kinds of valve parts corresponding to the kind and flow rate of gas. In addition, since the sensor unit differs depending on the type and flow rate of the gas, there are only types of sensor units corresponding to the type and flow rate of the gas. And, as replacement parts of the mass flow controller, there are types corresponding to multiplication of the type of the valve unit and the type of the sensor unit, and it is difficult to prepare them as replacement parts.

【0006】本発明は上記問題点を解決し、コストダウ
ンされたマスフローコントローラシステムを提供するこ
とを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a mass flow controller system with reduced cost.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のマスフローコントローラシステムは、次のよ
うな構成を有している。 (1)弁体と弁座と流量センサ部とを備える弁機構と、
該流量センサ部の出力を得て該弁体の位置を変化させる
ことにより流体の質量流量を制御する制御機構とから構
成されるマスフローコントローラを使用するマスフロー
コントロールシステムであって、独立して存在する2以
上の前記弁機構部と、前記2以上の弁機構部を制御する
1つの制御機構を有する。 (2)(1)に記載するマスフローコントロールシステ
ムにおいて、前記弁体と前記弁座とを備える弁部と、前
記センサ部とが別々のケーシングに収納され、前記セン
サ部が前記弁部から切り離して交換できることを特徴と
する。
To achieve the above object, a mass flow controller system according to the present invention has the following configuration. (1) a valve mechanism including a valve body, a valve seat, and a flow sensor;
A mass flow control system using a mass flow controller including a control mechanism for controlling a mass flow rate of a fluid by obtaining an output of the flow rate sensor unit and changing a position of the valve body, and exists independently. It has two or more valve mechanisms and one control mechanism for controlling the two or more valve mechanisms. (2) In the mass flow control system described in (1), the valve unit including the valve body and the valve seat and the sensor unit are housed in separate casings, and the sensor unit is separated from the valve unit. It can be exchanged.

【0008】上記構成を有するマスフローコントロール
システムの作用を説明する。通常、半導体工程において
は、マスフローコントローラは4〜8個同じ場所で使用
されることが多く、それらがまとめられてユニットを構
成している。ここで、それらのマスフローコントローラ
は、弁機構のみを備えており、制御機構としては、1つ
の制御機構がマスフローコントローラとは別のケーシン
グに収納されてユニットに取り付けられている。4〜8
個の弁機構を制御する場合、10msec間隔程度でサ
ンプリング制御可能であり、現在使用されているマスフ
ローコントローラのサンプリング間隔としては十分であ
る。1つの制御機構であるcpuが、4〜8個の弁機構
を順次サンプリングすることにより、各弁機構を制御し
ている。
The operation of the mass flow control system having the above configuration will be described. Usually, in a semiconductor process, 4 to 8 mass flow controllers are often used at the same place, and they are put together to constitute a unit. Here, these mass flow controllers have only a valve mechanism, and as a control mechanism, one control mechanism is housed in a casing different from the mass flow controller and is attached to the unit. 4-8
When controlling the individual valve mechanisms, sampling control can be performed at intervals of about 10 msec, which is sufficient as the sampling interval of the mass flow controller currently used. One control mechanism, cpu, controls each valve mechanism by sequentially sampling 4 to 8 valve mechanisms.

【0009】従来のマスフローコントローラと比較し
て、制御機構が1つで済むため、制御機構として性能の
よいcpuを用いたとしても、コストダウンすることが
可能である。また、センサ部が詰まって弁機構を交換す
る場合にも、制御機構を交換する必要がないため、無駄
がなくなる。さらに、弁機構において、弁部とセンサ部
とを別々のケーシングに分離して収納し、各々が別体と
して交換できるようにすれば、交換部品としては、弁部
の種類と、センサ部の種類とを各々用意すればよいた
め、在庫する交換部品の種類を減少させることができ
る。
[0009] Compared with the conventional mass flow controller, only one control mechanism is required. Therefore, even if a high-performance cpu is used as the control mechanism, the cost can be reduced. Further, even when the sensor unit is clogged and the valve mechanism is replaced, there is no need to replace the control mechanism, so that there is no waste. Further, in the valve mechanism, if the valve portion and the sensor portion are separately housed in separate casings so that each can be replaced as a separate body, the type of the valve portion and the type of the sensor portion can be replaced. Can be prepared, so that the types of replacement parts to be stocked can be reduced.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るマスフローコ
ントローラシステムを具体化した実施の形態を図面を参
照して詳細に説明する。本発明の1つの実施の形態であ
るマスフローコントローラシステムの全体構成図を図1
にブロック図で示す。4種類のプロセスガスを供給する
ためのガス供給ユニットであり、4つのラインA〜Dで
構成されている。4つのラインは同じ構成を有するの
で、Aラインについて説明する。左端が入力側であり、
レギュレータ11Aの入力ポートがプロセスガスの供給
源に接続している。レギュレータ11は、マスフローコ
ントローラに供給するプロセスガスの供給圧力を一定に
保持するものである。レギュレータ11Aの出力ポート
は、遮断バルブ14Aの入力ポートに接続している。ま
た、レギュレータ11Aと遮断バルブ14Aとを接続す
るの途中配管には、プロセスガスの圧力を検出するため
の圧力センサ12A及び検出した圧力をモニタするため
のモニタ13Aが接続されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying a mass flow controller system according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a mass flow controller system according to one embodiment of the present invention.
Is shown in the block diagram. It is a gas supply unit for supplying four types of process gas, and is composed of four lines A to D. Since the four lines have the same configuration, the A line will be described. The left end is the input side,
An input port of the regulator 11A is connected to a process gas supply source. The regulator 11 keeps the supply pressure of the process gas supplied to the mass flow controller constant. The output port of the regulator 11A is connected to the input port of the shutoff valve 14A. Further, a pressure sensor 12A for detecting the pressure of the process gas and a monitor 13A for monitoring the detected pressure are connected to a pipe in the middle of the connection between the regulator 11A and the shutoff valve 14A.

【0011】また、遮断バルブ14Aの出力ポートは、
マスフローコントローラ15Aに接続している。マスフ
ローコントローラ15Aは、マスフローコントローラを
流れるプロセスガスの質量流量をリアルタイムで検出す
るセンサ部16Aと、プロセスガスの流量を変化させる
バルブ部17Aとを備えている。また、マスフローコン
トローラ15Aの出力ポートは、遮断バルブ18Aの入
力ポートに接続している。また、遮断バルブ18Aの出
力ポートは、図示しない真空チャンバに接続している。
The output port of the shutoff valve 14A is
It is connected to the mass flow controller 15A. The mass flow controller 15A includes a sensor unit 16A that detects the mass flow rate of the process gas flowing through the mass flow controller in real time, and a valve unit 17A that changes the flow rate of the process gas. The output port of the mass flow controller 15A is connected to the input port of the shutoff valve 18A. The output port of the shutoff valve 18A is connected to a vacuum chamber (not shown).

【0012】ここで、マスフローコントローラ15を構
成するセンサ部16とバルブ部17との具体的構成例を
図2に示す。比例弁本体23は中空であり、中空部の中
心には、ダイヤフラム24が周囲を比例弁本体23に固
定された状態で付設されている。ダイヤフラム24の中
央には、ダイヤフラム24と弁体37を連結するための
弁棒25が付設されている。ダイヤフラム24の上側の
比例弁本体23には、復帰バネ18が付設されており、
ダイヤフラム24は復帰バネ28により下向きに付勢さ
れている。本発明で使用している復帰バネ28は、従来
の比例ソレノイドタイプのマスフローコントローラで使
用されている復帰バネと比較して、高い遮断性能を得る
ため、かなり強いバネを使用している。
FIG. 2 shows a specific configuration example of the sensor section 16 and the valve section 17 constituting the mass flow controller 15. The proportional valve main body 23 is hollow, and a diaphragm 24 is provided at the center of the hollow portion in a state where the diaphragm 24 is fixed around the proportional valve main body 23. At the center of the diaphragm 24, a valve stem 25 for connecting the diaphragm 24 and the valve body 37 is provided. A return spring 18 is attached to the proportional valve main body 23 above the diaphragm 24,
The diaphragm 24 is urged downward by a return spring 28. The return spring 28 used in the present invention uses a considerably strong spring in order to obtain a higher breaking performance than a return spring used in a conventional proportional solenoid type mass flow controller.

【0013】弁棒25の中間位置に圧縮空気の漏れを防
ぐためのダイヤフラム24が、周囲を比例弁本体23に
固定された状態で付設されている。これにより、比例弁
本体23の側面に形成された圧縮空気供給孔19から供
給された圧縮空気は、弁棒25を上方向に移動させるよ
う作用する。比例弁本体23は、ボディ38に取り付け
られている。ボディ38の中央には、弁入力ポート26
が形成されている。弁入力ポート26の右側には、弁出
力ポート21が形成されている。弁出力ポート21は、
マスフローコントローラ出口22に連通している。弁入
力ポート26の上端には、弁座27が形成されている。
ボディ38の左端には、流路変更ブロック29が取り付
けられている。流路変更ブロック29には、直角な流路
30が形成されている。
A diaphragm 24 for preventing compressed air from leaking is provided at an intermediate position of the valve rod 25 with its periphery fixed to the proportional valve body 23. Thus, the compressed air supplied from the compressed air supply hole 19 formed on the side surface of the proportional valve body 23 acts to move the valve rod 25 upward. The proportional valve body 23 is attached to the body 38. In the center of the body 38, the valve input port 26
Are formed. On the right side of the valve input port 26, a valve output port 21 is formed. The valve output port 21 is
It communicates with the mass flow controller outlet 22. At the upper end of the valve input port 26, a valve seat 27 is formed.
At the left end of the body 38, a flow path changing block 29 is attached. In the flow path changing block 29, a right angle flow path 30 is formed.

【0014】次に、質量流量計部2の構成を説明する。
センサ部16を構成する主流路ブロック52には、主流
路43の左側にマスフローコントローラ入口41が開口
している。また、主流路43の中央部に内壁と所定の間
隔を介して、流体の流れを層流状態にするための柱状部
材42が保持されている。また、柱状部材42の両側の
主流路43の内壁に導管流入口44と導管流出口46と
が開口し、導管流入口44と導管流出口46とを連通し
て導管45が付設されている。導管45には、応答性よ
く正確に質量流量を計測するため、流体の全質量流量に
対して一定比率の流体を正確に流す必要がある。そのた
め、主流路43と導管45を流れる流体を層流状態に保
つことが必要である。また、主流路ブロック52の右端
には、流路変更ブロック47が取り付けられている。流
路変更ブロック47には、直角な流路48が形成されて
いる。また、主流路ブロック52の左端には、流路変更
ブロック49が取り付けられている。流路変更ブロック
49には、直角な流路50が形成されている。2本の接
続ボルト51により、流路変更ブロック47が流路ブロ
ック29に上側から下向きに取り付けられる。これによ
り、センサ部16がバルブ部17に対して、着脱自在に
取り付けられている。
Next, the configuration of the mass flow meter unit 2 will be described.
The main flow path block 52 constituting the sensor section 16 has a mass flow controller inlet 41 opened on the left side of the main flow path 43. Further, a columnar member 42 for keeping the flow of the fluid in a laminar state is held at a central portion of the main flow path 43 with a predetermined distance from the inner wall. A conduit inlet 44 and a conduit outlet 46 are opened on the inner wall of the main channel 43 on both sides of the columnar member 42, and a conduit 45 is provided so as to communicate between the conduit inlet 44 and the conduit outlet 46. In order to accurately measure the mass flow rate with good responsiveness, it is necessary to accurately supply a constant ratio of fluid to the total mass flow rate of the fluid. Therefore, it is necessary to keep the fluid flowing through the main flow path 43 and the conduit 45 in a laminar state. At the right end of the main flow path block 52, a flow path change block 47 is attached. The flow path changing block 47 has a right angle flow path 48 formed therein. At the left end of the main flow path block 52, a flow path change block 49 is attached. The flow path changing block 49 has a right angle flow path 50 formed therein. The flow path changing block 47 is attached to the flow path block 29 from the upper side to the lower side by the two connection bolts 51. Thereby, the sensor unit 16 is detachably attached to the valve unit 17.

【0015】センサ部16は、この導管45と、内部を
流体が流れる導管45の上流側と下流側に各々温度係数
の大なる一対の自己加熱型測温体を巻き付け感熱コイル
R1,R2とより構成されている。ここで、導管45の
内部を流体Fが矢印で示す方向に流れている。導管45
の上流側と下流側とに、直径25μmの感熱抵抗線を7
0ターン巻き付けて2つの感熱コイルR1,R2が形成
されている。感熱抵抗線は、鉄、ニッケル合金等の温度
係数の大なる材質で作られている。感熱コイルR1,R
2は導管1にUV硬化樹脂等で接着され、センサ部を構
成している。そして、各感熱コイルR1,R2によりブ
リッジ回路を作り、感熱コイルR1,R2の温度を一定
値に制御して、流体の質量流量をブリッジ回路間の電位
差より演算するようにしている。
The sensor section 16 is composed of a conduit 45 and a pair of self-heating type thermometers having a large temperature coefficient wound on the upstream side and the downstream side of the conduit 45 through which a fluid flows. It is configured. Here, the fluid F flows inside the conduit 45 in the direction indicated by the arrow. Conduit 45
A heat-sensitive resistance wire having a diameter of 25 μm is placed upstream and downstream of
Two heat-sensitive coils R1 and R2 are formed by winding 0 turns. The heat-sensitive resistance wire is made of a material having a large temperature coefficient, such as iron or a nickel alloy. Thermal coil R1, R
Numeral 2 is adhered to the conduit 1 with a UV curable resin or the like to form a sensor unit. Then, a bridge circuit is formed by the heat-sensitive coils R1 and R2, the temperature of the heat-sensitive coils R1 and R2 is controlled to a constant value, and the mass flow rate of the fluid is calculated from the potential difference between the bridge circuits.

【0016】次に、マスフローコントローラの制御部の
構成を説明する。感熱コイルR1,R2は、各々アンプ
31に接続している。アンプ31は、制御手段32に接
続している。制御手段32は、図示しない中央制御装置
に接続されている。制御手段32には、中央制御装置よ
り入力信号Sが入力される。制御手段32は、パルス変
換回路33に接続している。パルス変換回路33は、供
給用電磁弁35と排気用電磁弁36の各コイルに接続し
ている。一方、供給用電磁弁35の入力ポートには、圧
縮空気の供給源34が接続している。また、供給用電磁
弁35の出力ポートは、圧縮空気供給孔40に接続して
いる。また、排気用電磁弁36の入力ポートも、圧縮空
気供給孔40に接続している。そして、排気用電磁弁3
6の出力ポートは、排気管へ接続している。
Next, the configuration of the control unit of the mass flow controller will be described. The heat-sensitive coils R1 and R2 are connected to the amplifier 31 respectively. The amplifier 31 is connected to the control means 32. The control means 32 is connected to a central control device (not shown). The control unit 32 receives an input signal S from the central control unit. The control means 32 is connected to the pulse conversion circuit 33. The pulse conversion circuit 33 is connected to each coil of the supply solenoid valve 35 and the exhaust solenoid valve 36. On the other hand, a supply source 34 of compressed air is connected to an input port of the supply solenoid valve 35. The output port of the supply solenoid valve 35 is connected to the compressed air supply hole 40. The input port of the exhaust solenoid valve 36 is also connected to the compressed air supply hole 40. And the exhaust solenoid valve 3
The output port 6 is connected to the exhaust pipe.

【0017】次に、本実施例のセンサ部16とバルブ部
17の作用について説明する。図2は、マスフローコン
トローラに圧縮空気が供給されていない状態を示してい
る。このとき、制御手段32には、入力信号Sとして遮
断信号が入力されている。制御手段32は、遮断信号を
受けて、パルス変換回路33を介して、供給用電磁弁3
5及び排気用電磁弁36の動作を停止している。従っ
て、圧縮空気供給孔40には、全く圧縮空気が供給され
ていない。それにより、ダイヤフラム24は復帰バネ2
8により下向きに付勢され、その付勢力により弁体37
が弁座27に押し付けられる。ここで、復帰バネ28
は、従来の比例ソレノイドタイプのマスフローコントロ
ーラで使用されていた復帰バネと比較して、十分強い力
を備えているので、流体は、弁体17と弁座27とによ
り完全に遮断された状態となる。このとき、感熱コイル
R1,R2は、流体が流れていないことを検出してお
り、制御手段32は、流量が零であることを確認してい
る。
Next, the operation of the sensor section 16 and the valve section 17 of this embodiment will be described. FIG. 2 shows a state where compressed air is not supplied to the mass flow controller. At this time, the cutoff signal is input to the control means 32 as the input signal S. The control means 32 receives the cutoff signal, and, through the pulse conversion circuit 33,
5 and the operation of the exhaust solenoid valve 36 are stopped. Therefore, no compressed air is supplied to the compressed air supply hole 40 at all. As a result, the diaphragm 24 returns to the return spring 2.
8, the valve body 37 is urged downward by the urging force.
Is pressed against the valve seat 27. Here, the return spring 28
Has a sufficiently strong force as compared with the return spring used in the conventional proportional solenoid type mass flow controller, so that the fluid is completely shut off by the valve body 17 and the valve seat 27. Become. At this time, the heat-sensitive coils R1 and R2 have detected that no fluid is flowing, and the control means 32 has confirmed that the flow rate is zero.

【0018】次に、制御手段32に所定の質量流量を流
す指令である入力信号Sが入力した場合を説明する。現
在の流量が零であるから、制御手段32は、入力信号S
との差を演算し、パルス変換回路33はその差に基づい
て、供給用電磁弁35及び排気用電磁弁36に駆動パル
スを与える。供給用電磁弁35及び排気用電磁弁36
は、与えられたパルスに応じて開閉動作を行う。そし
て、パルス周波数に応じた弁の時間開閉により、パルス
状の空気圧が供給され、あるいは排出されるため、圧縮
空気供給孔40に供給する圧縮空気の空気圧を容易かつ
迅速に微調整することが可能である。圧縮空気供給孔4
0より供給された圧縮空気は、ダイヤフラム24を押し
上げて、弁体17を弁座27から離間させる。これによ
り、流体が流れる。本実施例の復帰バネ28は、強いバ
ネであるが、ダイヤフラム24を圧縮空気で駆動してい
るので、復帰バネ28が強くても問題がない。
Next, a case where an input signal S, which is a command to flow a predetermined mass flow rate, to the control means 32 will be described. Since the current flow rate is zero, the control means 32 outputs the input signal S
The pulse conversion circuit 33 gives a drive pulse to the supply solenoid valve 35 and the exhaust solenoid valve 36 based on the difference. Supply solenoid valve 35 and exhaust solenoid valve 36
Performs an opening and closing operation according to a given pulse. The pulsed air pressure is supplied or discharged by the time opening and closing of the valve according to the pulse frequency, so that the air pressure of the compressed air supplied to the compressed air supply hole 40 can be finely adjusted easily and quickly. It is. Compressed air supply hole 4
The compressed air supplied from 0 pushes up the diaphragm 24 to separate the valve element 17 from the valve seat 27. Thereby, a fluid flows. Although the return spring 28 of this embodiment is a strong spring, since the diaphragm 24 is driven by compressed air, there is no problem even if the return spring 28 is strong.

【0019】次に質量流量計の作用を説明する。導管4
5の内部を流体Fが矢印で示す方向に流れている。感熱
コイルR1,R2は各々定温度制御回路に接続してお
り、感熱コイルR1,R2の温度が常に相等しくかつ一
定になるように制御している。すなわち、導管45の管
内を流体Fが矢印の方向に流されたとき、導管45の上
流側に巻かれた感熱コイルR1は、流体により熱を奪わ
れるため温度が低くなる。それを高くするために、出力
電圧は、流体Fが流れていない時の出力電圧より大きく
なる。
Next, the operation of the mass flow meter will be described. Conduit 4
5, a fluid F flows in the direction indicated by the arrow. Each of the heat-sensitive coils R1 and R2 is connected to a constant temperature control circuit, and controls so that the temperatures of the heat-sensitive coils R1 and R2 are always equal and constant. That is, when the fluid F flows in the direction of the arrow in the conduit 45, the temperature of the heat-sensitive coil R1 wound on the upstream side of the conduit 45 is lowered because the fluid loses heat. In order to make it higher, the output voltage is higher than the output voltage when the fluid F is not flowing.

【0020】また、導管45の下流側に巻かれた感熱コ
イルR2は、感熱コイルR1により温められた流体Fに
よって熱を与えられるため、温度が高くなる。それを低
くするために、出力電圧は、流体Fが流れていない時の
出力電圧より小さくなる。従って、定温度制御回路から
出力される電圧は、各々の定温度制御回路において感熱
コイルR1,R2を定温度に維持するために必要なエネ
ルギ量に比例している。ここで、電圧の差は、流体Fの
質量流量に比例するものであり、電圧の差を計測するこ
とにより質量流量を計測することができる。
The temperature of the heat-sensitive coil R2 wound downstream of the conduit 45 is increased because the heat is applied by the fluid F heated by the heat-sensitive coil R1. To lower it, the output voltage will be lower than when the fluid F is not flowing. Therefore, the voltage output from the constant temperature control circuits is proportional to the amount of energy required to maintain the thermosensitive coils R1 and R2 at a constant temperature in each of the constant temperature control circuits. Here, the voltage difference is proportional to the mass flow rate of the fluid F, and the mass flow rate can be measured by measuring the voltage difference.

【0021】この計測した質量流量が制御手段32にフ
ィードバックされ、制御手段32は、入力信号Sとの差
が減少するように、パルス変換回路33を介して供給用
電磁弁35及び排気用電磁弁36を制御する。そして、
供給用電磁弁35は、計測した質量流量が入力信号Sよ
り小さいときに、パルス変換手段から与えられたパルス
に応じて開閉動作を行い、ダイヤフラム24に作用する
圧縮空気を供給する。また、排気用電磁弁36は、計測
した質量流量が入力信号Sより大きいときに、パルス変
換手段から与えられたパルスに応じて開閉動作を行い、
ダイヤフラムに作用する圧縮空気を排気する。ダイヤフ
ラム24に作用する圧縮空気の空気圧を供給用電磁弁3
5と排気用電磁弁36の両方を使用して同時に制御して
いるので、高い応答性で空気圧を制御でき、弁体17の
位置を制御できるため、正確な流量を迅速に得ることが
できる。
The measured mass flow is fed back to the control means 32, and the control means 32 supplies the supply solenoid valve 35 and the exhaust solenoid valve via the pulse conversion circuit 33 so that the difference from the input signal S is reduced. 36 is controlled. And
When the measured mass flow rate is smaller than the input signal S, the supply solenoid valve 35 performs an opening / closing operation in accordance with the pulse given from the pulse conversion means, and supplies compressed air acting on the diaphragm 24. Further, when the measured mass flow rate is larger than the input signal S, the exhaust solenoid valve 36 performs an opening / closing operation in accordance with the pulse given from the pulse conversion unit,
The compressed air acting on the diaphragm is exhausted. Solenoid valve 3 for supplying air pressure of compressed air acting on diaphragm 24
5 and the exhaust solenoid valve 36 are used for simultaneous control, so that the air pressure can be controlled with high responsiveness and the position of the valve element 17 can be controlled, so that an accurate flow rate can be obtained quickly.

【0022】次に、図1に戻って、全体制御系の配線を
説明する。マスフローコントローラの制御機構であるコ
ントローラ19は、同時に4つのマスフローコントロー
ラを制御することが可能である。コントローラ19に
は、4つのラインの圧力センサ12A、12B、12
C、12D、4つのラインの遮断バルブ14A、14
B、14C、14D、4つのラインのマスフローコント
ローラのセンサ部16A、16B、16C、16D、4
つのラインのマスフローコントローラのバルブ部17
A、17B、17C、17D、4つのラインの遮断バル
ブ18A、18B、18C、18Dが各々接続してい
る。また、コントローラ19は、半導体製造工程全体を
制御するホストコンピュータ20に接続している。
Next, returning to FIG. 1, the wiring of the overall control system will be described. The controller 19, which is a control mechanism of the mass flow controller, can control four mass flow controllers at the same time. The controller 19 includes four lines of pressure sensors 12A, 12B, 12
C, 12D, four line shut-off valves 14A, 14
B, 14C, 14D, sensor units 16A, 16B, 16C, 16D, 4
Valve unit 17 of two-line mass flow controller
A, 17B, 17C, 17D, and four lines of shutoff valves 18A, 18B, 18C, 18D are respectively connected. The controller 19 is connected to a host computer 20 that controls the entire semiconductor manufacturing process.

【0023】次ぎに、上記構成を有するマスフローコン
トローラシステムの作用について説明する。この半導体
工程においては、マスフローコントローラは4個同じ場
所で使用され、それらがまとめられてユニットを構成し
ている。ここで、4つのマスフローコントローラ15
A、15B、15C、15Dは、センサ部16とバルブ
部17からなる弁機構のみを備えており、制御機構とし
ては、1つの制御機構であるコントローラ19が4つの
マスフローコントローラ15A、15B、15C、15
Dとは別のケーシングに収納されてユニットに取り付け
られている。コントローラ19は、4個の弁機構を制御
する場合、10msec間隔程度でサンプリング制御可
能であり、現在使用されているマスフローコントローラ
15のサンプリング間隔としては十分である。1つの制
御機構であるコントローラ19が、4つの弁機構を順次
サンプリングすることにより、各弁機構を制御してい
る。
Next, the operation of the mass flow controller system having the above configuration will be described. In this semiconductor process, four mass flow controllers are used in the same place, and they are put together to form a unit. Here, four mass flow controllers 15
Each of A, 15B, 15C, and 15D includes only a valve mechanism including a sensor unit 16 and a valve unit 17. As a control mechanism, a controller 19 as one control mechanism includes four mass flow controllers 15A, 15B, 15C, Fifteen
D is housed in a separate casing and attached to the unit. When controlling the four valve mechanisms, the controller 19 can perform sampling control at intervals of about 10 msec, which is sufficient as the sampling interval of the mass flow controller 15 currently used. The controller 19 as one control mechanism controls each valve mechanism by sequentially sampling the four valve mechanisms.

【0024】従来のマスフローコントローラと比較し
て、制御機構が1つで済むため、コントローラ19とし
て性能のよいcpuを用いたとしても、コストダウンす
ることが可能である。また、センサ部16が詰まって弁
機構を交換する場合にも、コントローラ19を交換する
必要がないため、無駄がなくなる。さらに、弁機構にお
いて、バルブ部17とセンサ部16とを別々のケーシン
グに分離して収納し、各々が別体として交換できるよう
にすれば、交換部品としては、バルブ部17の種類と、
センサ部16の種類とを各々用意すればよいため、在庫
する交換部品の種類を減少させることができる。
Since only one control mechanism is required as compared with the conventional mass flow controller, even if a high-performance cpu is used as the controller 19, the cost can be reduced. Further, even when the sensor mechanism 16 is clogged and the valve mechanism is replaced, there is no need to replace the controller 19, so that there is no waste. Furthermore, in the valve mechanism, if the valve section 17 and the sensor section 16 are separately housed in separate casings so that each can be replaced as a separate body, the type of the valve section 17 and
Since only the types of the sensor units 16 need to be prepared, the types of replacement parts to be stocked can be reduced.

【0025】以上詳細に説明したように、本実施の形態
のマスフローコントロールシステムによれば、弁体と弁
座とセンサ部16とを備えるバルブ機構と、センサ部1
6の出力を得て該弁体の位置を変化させることにより流
体の質量流量を制御する制御機構とから構成されるマス
フローコントローラを使用するマスフローコントロール
システムにおいて、独立して存在する2以上のマスフロ
ーコントローラ15A、15B、15C、15Dと、2
以上のマスフローコントローラ15A、15B、15
C、15Dを制御する1つのコントローラ19とを有し
ているので、1つのコントローラ19が、4つの弁機構
を順次サンプリングすることにより、各弁機構を制御す
るため、従来のマスフローコントローラと比較して、制
御機構が1つで済むため、コントローラ19として性能
のよいcpuを用いたとしても、コストダウンすること
が可能である。また、センサ部16が詰まって弁機構を
交換する場合にも、コントローラ19を交換する必要が
ないため、無駄がなくなる。さらに、弁機構において、
バルブ部17とセンサ部16とを別々のケーシングに分
離して収納し、各々が別体として交換できるようにすれ
ば、交換部品としては、バルブ部17の種類と、センサ
部16の種類とを各々用意すればよいため、在庫する交
換部品の種類を減少させることができる。
As described above in detail, according to the mass flow control system of the present embodiment, the valve mechanism including the valve element, the valve seat, and the sensor section 16;
And a control mechanism for controlling a mass flow rate of the fluid by changing the position of the valve body by obtaining the output of the mass flow controller. 15A, 15B, 15C, 15D and 2
The above mass flow controllers 15A, 15B, 15
C and 15D, so that one controller 19 controls each valve mechanism by sequentially sampling the four valve mechanisms. Since only one control mechanism is required, cost can be reduced even if a high-performance cpu is used as the controller 19. Further, when the sensor mechanism 16 is clogged and the valve mechanism is replaced, there is no need to replace the controller 19, so that waste is eliminated. Further, in the valve mechanism,
If the valve section 17 and the sensor section 16 are separately housed in separate casings and can be replaced separately, the type of the valve section 17 and the type of the sensor section 16 can be replaced. Since it suffices to prepare them, the types of replacement parts to be stocked can be reduced.

【0026】なお、本発明は上記実施の形態に何ら限定
されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲に
おいて以下のように実施することもできる。例えば、上
記各実施の形態では、コントローラ19で、4つのマス
フローコントローラを制御しているが、5つ以上のマス
フローコントローラを制御することも可能である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment at all, and can be carried out as follows without departing from the spirit of the present invention. For example, in each of the above embodiments, the controller 19 controls four mass flow controllers, but it is also possible to control five or more mass flow controllers.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明のマスフローコントロールシステ
ムによれば、弁体と弁座と流量センサ部とを備える弁機
構と、該流量センサ部の出力を得て該弁体の位置を変化
させることにより流体の質量流量を制御する制御機構と
から構成されるマスフローコントローラを使用するマス
フローコントロールシステムにおいて、独立して存在す
る2以上の弁機構部と、2以上の弁機構部を制御する1
つのコントローラ19とを有しているので、1つの制御
機構が、2以上の弁機構を順次サンプリングすることに
より、各弁機構を制御するため、従来のマスフローコン
トローラと比較して、制御機構が1つで済むため、制御
機構として性能のよいcpuを用いたとしても、コスト
ダウンすることが可能である。また、流量センサ部が詰
まって弁機構を交換する場合にも、制御機構を交換する
必要がないため、無駄がなくなる。さらに、弁機構にお
いて、バルブ部とセンサ部とを別々のケーシングに分離
して収納し、各々が別体として交換できるようにすれ
ば、交換部品としては、バルブ部の種類と、センサ部の
種類とを各々用意すればよいため、在庫する交換部品の
種類を減少させることができる。
According to the mass flow control system of the present invention, a valve mechanism including a valve element, a valve seat, and a flow rate sensor section is obtained by changing the position of the valve element by obtaining the output of the flow rate sensor section. In a mass flow control system using a mass flow controller including a control mechanism for controlling a mass flow rate of a fluid, two or more valve mechanisms that exist independently and one that controls the two or more valve mechanisms are provided.
Since one controller 19 controls each valve mechanism by sequentially sampling two or more valve mechanisms, the control mechanism has one controller 19 as compared with a conventional mass flow controller. Therefore, the cost can be reduced even if a high-performance cpu is used as the control mechanism. Further, even when the flow rate sensor section is clogged and the valve mechanism is replaced, there is no need to replace the control mechanism, so that there is no waste. Further, in the valve mechanism, if the valve section and the sensor section are separately housed in separate casings so that they can be replaced separately, the replacement parts include the type of the valve section and the type of the sensor section. Can be prepared, so that the types of replacement parts to be stocked can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の1実施の形態であるマスフローコント
ロールシステムの全体構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a mass flow control system according to an embodiment of the present invention.

【図2】センサ部16とバルブ部17との構成を示す図
面である。
FIG. 2 is a drawing showing a configuration of a sensor unit 16 and a valve unit 17;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 レギュレータ 12 圧力センサ 14 遮断バルブ 15 マスフローコントローラ 16 センサ部 17 バルブ部 18 遮断バルブ 19 コントローラ 20 ホストコンピュータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Regulator 12 Pressure sensor 14 Shutoff valve 15 Mass flow controller 16 Sensor part 17 Valve part 18 Shutoff valve 19 Controller 20 Host computer

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 弁体と弁座と流量センサ部とを備える弁
機構と、該流量センサ部の出力を得て該弁体の位置を変
化させることにより流体の質量流量を制御する制御機構
とから構成されるマスフローコントローラを使用するマ
スフローコントロールシステムにおいて、 独立して存在する2以上の前記弁機構部と、 前記2以上の弁機構部を制御する1つの制御機構とを有
することを特徴とするマスフローコントロールシステ
ム。
A valve mechanism including a valve body, a valve seat, and a flow sensor; a control mechanism for controlling a mass flow rate of a fluid by obtaining an output of the flow sensor and changing a position of the valve body; A mass flow control system using a mass flow controller composed of two or more valve mechanism units that exist independently, and one control mechanism that controls the two or more valve mechanism units. Mass flow control system.
【請求項2】 請求項1に記載するマスフローコントロ
ールシステムにおいて、 前記弁体と前記弁座とを備える弁部と、前記センサ部と
が別々のケーシングに収納され、前記センサ部が前記弁
部から切り離して交換できることを特徴とするマスフロ
ーコントロールシステム。
2. The mass flow control system according to claim 1, wherein the valve unit including the valve body and the valve seat, and the sensor unit are housed in separate casings, and the sensor unit is connected to the valve unit from the valve unit. A mass flow control system that can be separated and replaced.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105096559A (en) * 2015-07-03 2015-11-25 珠海格力电器股份有限公司 Remote-control unit perpetual calendar encoding setting method
JP2016085226A (en) * 2010-10-20 2016-05-19 株式会社堀場エステック Fluid measurement system
US9719829B2 (en) 2010-10-20 2017-08-01 Horiba Stec, Co., Ltd. Fluid measurement system

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