JP5082832B2 - 流量制御装置、流量制御方法及び流量制御装置の検定方法 - Google Patents
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Description
本発明は、管路などの流路を流れる比較的小流量の流体の流量を制御する流量制御装置、流量制御方法、及びこの流量制御装置が制御した流量制御の精度を検定する方法に関するものである。
各種の半導体製品や電子部品を製造するときには、例えば、ＣＶＤ装置のチャンバーにウエハを載置し、このチャンバー内に成膜に必要な原料や化学反応物質を含むプロセスガスを供給してウエハ上に半導体集積回路が形成される。この原料ガスとしては、ＳｉＨ４、ＷＦ６、ＮＨ３、等が使用され、成膜後のエッチング処理においてはこのエッチング用ガスとして、ＣＨ４、Ｃｌ２、等が使用されている。
近年、半導体製品や電子部品の小型化、高機能化の要求によりウエハに形成する半導体集積回路は一層微細化している。このため、ＣＶＤ装置等の半導体製造装置に供給するプロセスガスは、その流量を精密、かつ高速に制御を実施しないと、半導体集積回路の品質が低下することになる。また、ＣＶＤ装置等の製造装置を備えた半導体製造ラインは、多額の設備投資を必要とするために、各種の半導体製造装置の稼働率を向上させることも強く要求されている。
このような半導体製造装置にプロセスガスを高い精度の流量で供給するために、従来からプロセスガスを流す管路（流路）に質量流量制御装置（又はマスフローコントローラ）を設けることが実施されている。
従来から実施されている質量流量制御装置（以下、流量制御装置という）は、流路の流量を測定する流量センサと流路の流量を調整するための流量制御弁機構を備えると共に、流量が外部から指示された目標流量値（流量設定値）になるようにこの流量制御弁機構の作動を制御するための制御装置を備えた構成となっている。そして、この制御装置は、流量センサから入力した流量測定値と設定流量値との差異量（ズレ量）を算出し、このズレ量に基づいて流路を流れる流量が目標流量値になるように流量制御弁機構の作動を制御している。
従来から実施されている質量流量制御装置（以下、流量制御装置という）は、流路の流量を測定する流量センサと流路の流量を調整するための流量制御弁機構を備えると共に、流量が外部から指示された目標流量値（流量設定値）になるようにこの流量制御弁機構の作動を制御するための制御装置を備えた構成となっている。そして、この制御装置は、流量センサから入力した流量測定値と設定流量値との差異量（ズレ量）を算出し、このズレ量に基づいて流路を流れる流量が目標流量値になるように流量制御弁機構の作動を制御している。
このような構成の流量制御装置においては、外部の制御装置、例えば上位制御システムから流量設定信号により指示された設定流量値に対して、流路を流れる流量が高精度で一致するように流量制御を実施することが必要である。しかし、半導体製造装置を含む各装置自体が導入初期と比較して経年変化した場合には、導入初期と同じバルブ駆動制御情報（例えば、駆動電圧）を流量制御弁機構のアクチュエータに印加（出力）しても、流量センサやバイパスへの生成物の付着等により流路を流れるプロセスガスの流量が流量設定値と比較してズレが発生することがある。
上記の課題を解決するために、流路に設置した流量制御装置が設計仕様通りに流量を制御することができているか否かを検定する流量検定の操作が、定期的、あるいは不定期に、該当する半導体製造装置の稼働を停止して実施されている。
この流量検定の操作は、例えば、次のようにして実施されている。すなわち、流量制御装置の上流側であってプロセスガスを供給する流路（管路）に容量が既知の検定用タンクを接続する。続いて、所定の流量のプロセスガスを安定的にこの流路に流して検定用タンクにこのガスを充填した後、ガスの供給を停止する。次に、この検定用タンク内に蓄積されたガスが流路の下流側に流れ出るときのガス圧を所定の時間間隔で測定して得たガス圧の時間変化に係る情報（Ｈ１）を求める。続いて、この流量制御装置を製造ラインに導入した初期に上記と同じ操作で測定して得たガス圧の時間変化に係る情報（Ｈ０）と上記時間変化に係る情報（Ｈ１）とを比較してそのズレ量等を求めて、流量制御を行うための基準データのズレ量の程度を判定する。そして、この判定結果に基づいて、流量を制御する流量制御弁機構のアクチュエータに出力する基準となる電圧値等のバルブ駆動制御情報に係る制御データを補正する操作を行なっていた。
このような流量の検定操作機能を備えた流量制御装置としては、例えば、本出願人が先に出願した下記特許文献１に記載の発明が提案されている。
特許文献１には、流路を開閉する検定用バルブと、所定の容量を有する検定用タンクと、流路を流れる流体の圧力を検出して圧力検出信号を出力する圧力検出手段を設け、これら検定用バルブと検定用タンクと圧力検出手段とを用いて流量検定動作を行なうように制御する検定制御手段を備えた流量制御装置が提案されている。
上記した特許文献１に記載の流量制御装置は、流量制御装置の流量の検定操作を行なうときには、半導体製造装置からこの流量制御装置を取り外すことなく、流路を流れる流量の制御が流量制御装置を設置した初期時点における精度のズレ量を検定することが可能である。そして、この検定結果に基いて、流量を制御するための基準となる制御データを補正することを可能にしている。しかし、この検定操作を行なう際には、半導体製造装置の稼働を停止する必要があった。別の表現をすれば、半導体製造装置、例えば、ＣＶＤ装置によりウエハ上に成膜を行なっているときにはこの検定操作を行なうことができなかった。さらに、流量の検定操作を行なうときには、半導体製造装置の稼働を停止すると共に、流路の他に捨てガスラインを別途設ける必要があった。
そこで、本発明の目的は、半導体製造装置等にプロセスガスを供給するガス管等の流路に設置されている流量制御装置をこのガス管から取り外すことなく、かつ、半導体製造装置等の稼働中においても、この流量制御装置の流量制御の精度に関する検定処理と、この検定処理結果に基づいて、流路を流れる流量を外部システムから指示された流量設定値になるように補正することができる流量制御装置、その流量の制御方法及びこの流量制御装置の検定方法を提供することにある。
本発明は、流体を流す流路に、流量を検出してその流量検出値を出力する流量検出手段と、バルブ駆動制御情報により弁開度を変えることによって前記流量を制御する流量制御弁機構とを設け、外部システムから入力される流量設定値に基づいて前記流量制御弁機構を制御する制御手段を備えた流量制御装置であって、
前記流路に前記流体の圧力を検出して圧力検出値を出力する圧力検出手段を設けると共に、
予め、前記制御手段はその記憶手段に、前記流路に前記流体を流して前記流量制御弁機構に基準となるバルブ駆動制御情報を出力したときに、前記基準となるバルブ駆動制御情報と前記流量検出手段が検出した基準となる流量検出値との関係を示す情報を、前記流体の圧力に関連付けして記憶したバルブ特性情報を備え、
さらに、前記制御手段は、前記バルブ駆動制御情報を流量制御弁機構に出力して前記流路の流量を制御しているときに、
前記流量設定値あるいは前記流量検出手段が検出した前記流量検出値と、前記圧力検出手段が検出した前記圧力検出値とに関連付けされる前記基準となるバルブ駆動制御情報を、前記バルブ特性情報を参照して求める処理を行なうバルブ特性情報参照手段と、
前記バルブ特性情報参照手段により求めた前記基準となるバルブ駆動制御情報と、前記制御手段が前記流量制御弁機構に出力したバルブ駆動制御情報との差異を示すバルブ制御差異量に基づいて、前記流量制御装置を検定する処理を行なう流量検定手段と、
を備え、
さらに、前記制御手段は、
前記流量制御弁機構に出力したバルブ駆動制御情報と、前記圧力検出手段が検出した前記圧力検出値とに関連付けされる前記基準となる前記流量検出値を、前記バルブ特性情報を参照して求める手段と、
前記求めた基準となる前記流量検出値と、前記流量設定値あるいは前記流量検出手段が検出した前記流量検出値との差異を示す流量変化量に基づいて、前記流量制御装置を検定する手段を備えていることを特徴としている。
前記流路に前記流体の圧力を検出して圧力検出値を出力する圧力検出手段を設けると共に、
予め、前記制御手段はその記憶手段に、前記流路に前記流体を流して前記流量制御弁機構に基準となるバルブ駆動制御情報を出力したときに、前記基準となるバルブ駆動制御情報と前記流量検出手段が検出した基準となる流量検出値との関係を示す情報を、前記流体の圧力に関連付けして記憶したバルブ特性情報を備え、
さらに、前記制御手段は、前記バルブ駆動制御情報を流量制御弁機構に出力して前記流路の流量を制御しているときに、
前記流量設定値あるいは前記流量検出手段が検出した前記流量検出値と、前記圧力検出手段が検出した前記圧力検出値とに関連付けされる前記基準となるバルブ駆動制御情報を、前記バルブ特性情報を参照して求める処理を行なうバルブ特性情報参照手段と、
前記バルブ特性情報参照手段により求めた前記基準となるバルブ駆動制御情報と、前記制御手段が前記流量制御弁機構に出力したバルブ駆動制御情報との差異を示すバルブ制御差異量に基づいて、前記流量制御装置を検定する処理を行なう流量検定手段と、
を備え、
さらに、前記制御手段は、
前記流量制御弁機構に出力したバルブ駆動制御情報と、前記圧力検出手段が検出した前記圧力検出値とに関連付けされる前記基準となる前記流量検出値を、前記バルブ特性情報を参照して求める手段と、
前記求めた基準となる前記流量検出値と、前記流量設定値あるいは前記流量検出手段が検出した前記流量検出値との差異を示す流量変化量に基づいて、前記流量制御装置を検定する手段を備えていることを特徴としている。
さらに、本発明の流量制御装置において前記制御手段は、前記バルブ制御差異量又は前記流量変化量に基づいて求めたバルブ駆動制御情報を、前記流量制御弁機構に出力する流量補正手段を備えていることを特徴としている。
さらに、本発明の流量制御装置において前記制御手段は、前記バルブ制御差異量又は前記流量変化量が予め設定した閾値を超えていると、前記流量補正手段を実行することを特徴としている。
さらに、本発明の流量制御装置において前記制御手段は、前記バルブ特性情報参照手段と前記流量検定手段とを、所定の時間間隔で実行させる手段を備えていることを特徴としている。
さらに、本発明の流量制御装置において前記制御手段は、前記流量補正手段を所定の時間間隔で実行させる手段を備えていることを特徴としている。
さらに、本発明の流量制御装置において前記制御手段は、前記バルブ特性情報参照手段と前記流量検定手段とを所定の時間間隔で実行させることにより求めた複数の前記バルブ制御差異量に基づいて、前記流量制御装置を検定する第2の流量検定手段を備えていることを特徴としている。
また、本発明は、流体を流す流路に、制御手段が出力したバルブ駆動制御情報により弁開度を変えることによって前記流体の流量を制御する流量制御弁機構を設けて、前記流路を流れる流体の流量を外部システムから入力される流量設定値になるように制御する流量制御方法であって、
予め、前記制御手段の記憶手段に、前記流路に前記流体を流して前記流量制御弁機構に基準となるバルブ駆動制御情報を出力したときに、前記基準となるバルブ駆動制御情報と前記流体の流量検出値との関係を示す情報を、前記流体の圧力に関連付けしてバルブ特性情報テーブルとして記憶するステップと、
前記バルブ駆動制御情報を流量制御弁機構に出力して前記流路の流量を制御しているときに、
前記流量設定値あるいは前記流体の前記流量検出値と、前記流体の圧力検出値とに関連付けされる前記基準となるバルブ駆動制御情報を、前記バルブ特性情報テーブルを参照して求めるバルブ特性情報参照ステップと、
前記バルブ特性情報参照ステップにより求めた前記基準となるバルブ駆動制御情報と、前記制御手段が前記流量制御弁機構に出力したバルブ駆動制御情報との差異を示すバルブ制御差異量を算出し、前記算出したバルブ制御差異量に基づいて前記流路の流量制御の精度を検定する流量検定ステップと、
前記バルブ制御差異量に基づいて求めたバルブ駆動制御情報を、前記流量制御弁機構に出力する流量補正ステップを備えていることを特徴としている。
予め、前記制御手段の記憶手段に、前記流路に前記流体を流して前記流量制御弁機構に基準となるバルブ駆動制御情報を出力したときに、前記基準となるバルブ駆動制御情報と前記流体の流量検出値との関係を示す情報を、前記流体の圧力に関連付けしてバルブ特性情報テーブルとして記憶するステップと、
前記バルブ駆動制御情報を流量制御弁機構に出力して前記流路の流量を制御しているときに、
前記流量設定値あるいは前記流体の前記流量検出値と、前記流体の圧力検出値とに関連付けされる前記基準となるバルブ駆動制御情報を、前記バルブ特性情報テーブルを参照して求めるバルブ特性情報参照ステップと、
前記バルブ特性情報参照ステップにより求めた前記基準となるバルブ駆動制御情報と、前記制御手段が前記流量制御弁機構に出力したバルブ駆動制御情報との差異を示すバルブ制御差異量を算出し、前記算出したバルブ制御差異量に基づいて前記流路の流量制御の精度を検定する流量検定ステップと、
前記バルブ制御差異量に基づいて求めたバルブ駆動制御情報を、前記流量制御弁機構に出力する流量補正ステップを備えていることを特徴としている。
さらに、本発明の流量制御方法は、前記バルブ特性情報参照ステップと、前記流量検定ステップと、前記流量補正ステップとを、所定の時間間隔で実行させるステップを備えていることを特徴としている。
さらに、本発明の流量制御方法は、前記バルブ特性情報参照ステップと前記流量検定ステップとを所定の時間間隔で実行させることにより求めた複数の前記バルブ制御差異量に基づいて、前記流路の流量制御の精度を検定する第2の流量検定ステップを備えていることを特徴としている。
また、本発明は、流体を流す流路に、流量を検出してその流量検出値を出力する流量検出手段と、バルブ駆動制御情報により弁開度を変えることによって前記流量を制御する流量制御弁機構とを設け、外部システムから入力される流量設定値に基づいて前記流量制御弁機構を制御する制御手段を備えた流量制御装置の検定方法であって、
予め、前記制御手段の記憶手段に、前記流路に前記流体を流して前記流量制御弁機構に基準となるバルブ駆動制御情報を出力したときに、前記基準となるバルブ駆動制御情報と前記流体の流量検出値との関係を示す情報を、前記流体の圧力に関連付けしてバルブ特性情報テーブルとして記憶するステップと、
前記バルブ駆動制御情報を前記流量制御弁機構に出力して前記流路の流量を制御しているときに、
前記流量設定値あるいは前記流体の前記流量検出値と、前記流体の圧力検出値とに関連付けされる前記基準となるバルブ駆動制御情報を、前記バルブ特性情報を参照して求めるバルブ特性情報参照ステップと、
前記バルブ特性情報参照ステップにより求めた前記基準となるバルブ駆動制御情報と、前記制御手段が前記流量制御弁機構に出力したバルブ駆動制御情報との差異を示すバルブ制御差異量を算出し、前記算出したバルブ制御差異量に基づいて前記流路の流量制御の精度を検定する流量検定ステップと、
を備え、
前記流量検定ステップは、前記制御手段が前記流量制御弁機構に出力したバルブ駆動制御情報と、前記圧力検出手段が検出した前記圧力検出値とに関連付けされる前記基準となる前記流量検出値を、前記バルブ特性情報テーブルを参照して求めるステップと、
前記求めた基準となる前記流量検出値と、前記流量設定値あるいは前記流量検出手段が検出した前記流量検出値との差異を示す流量変化量に基づいて、前記流路の流量制御の精度を検定するステップを備えていることを特徴としている。
予め、前記制御手段の記憶手段に、前記流路に前記流体を流して前記流量制御弁機構に基準となるバルブ駆動制御情報を出力したときに、前記基準となるバルブ駆動制御情報と前記流体の流量検出値との関係を示す情報を、前記流体の圧力に関連付けしてバルブ特性情報テーブルとして記憶するステップと、
前記バルブ駆動制御情報を前記流量制御弁機構に出力して前記流路の流量を制御しているときに、
前記流量設定値あるいは前記流体の前記流量検出値と、前記流体の圧力検出値とに関連付けされる前記基準となるバルブ駆動制御情報を、前記バルブ特性情報を参照して求めるバルブ特性情報参照ステップと、
前記バルブ特性情報参照ステップにより求めた前記基準となるバルブ駆動制御情報と、前記制御手段が前記流量制御弁機構に出力したバルブ駆動制御情報との差異を示すバルブ制御差異量を算出し、前記算出したバルブ制御差異量に基づいて前記流路の流量制御の精度を検定する流量検定ステップと、
を備え、
前記流量検定ステップは、前記制御手段が前記流量制御弁機構に出力したバルブ駆動制御情報と、前記圧力検出手段が検出した前記圧力検出値とに関連付けされる前記基準となる前記流量検出値を、前記バルブ特性情報テーブルを参照して求めるステップと、
前記求めた基準となる前記流量検出値と、前記流量設定値あるいは前記流量検出手段が検出した前記流量検出値との差異を示す流量変化量に基づいて、前記流路の流量制御の精度を検定するステップを備えていることを特徴としている。
さらに、本発明の流量制御装置の検定方法は、前記バルブ特性情報参照ステップと前記流量検定ステップを、所定の時間間隔で実行させるステップを備えていることを特徴としている。
さらに、本発明の流量制御装置の検定方法は、前記バルブ特性情報参照ステップと、前記流量検定ステップとを所定の時間間隔で実行させることにより求めた複数の前記バルブ制御差異量に基づいて、前記流路の流量制御の精度を検定する第2の流量検定ステップを備えていることを特徴としている。
なお、本発明において、上記した「流量制御装置を検定する」、及び「流量制御の精度を検定する」とは、流路を流れる流体の流量が外部システムから指示された流量設定値Ｒ０になるように上記構成の流量制御装置で流量の制御を行っているときに、この流量制御装置の記憶手段に予め記憶した検定の基準となる情報を参照して、この流量制御の精度に係る情報（検定情報）をプログラム処理により求めることを示す。この検定情報としては、流路の流量を流量設定値Ｒ０にするために流量制御弁機構に出力すべき基準となるバルブ駆動制御情報Ｖｓと実際に出力されたバルブ駆動制御情報Ｖ１との差異量、この実際にバルブ駆動制御情報Ｖ１が出力されたときの実際の流量検出値Ｒ１と流量設定値Ｒ０との変化（差異）量、等を示す。
本発明は、次の効果を発揮することができる。
本発明の流量制御装置は、半導体製造装置の稼働中においても、流量制御の精度に関する検定をプログラム処理により自動的に行なうことができる。このため、この検定処理を行なうときに、流路から流量制御装置を取り外すことなく、かつ、半導体製造装置等の稼働を停止する必要がないので、プロセスガスなどの流体を供給する半導体製造装置等の装置の稼働率を向上させることが可能な流量制御装置を提供することができる。さらに、本発明の流量制御装置は、この検定処理により得た情報に基づいて、直ちに、あるいは外部システムからの指示により、流路を流れる流量を流量設定値に一致するように流量の補正制御を行なう手段を設けているので、半導体製造装置で製造する半導体製品等の品質向上に貢献することができる。
本発明の流量制御装置は、半導体製造装置の稼働中においても、流量制御の精度に関する検定をプログラム処理により自動的に行なうことができる。このため、この検定処理を行なうときに、流路から流量制御装置を取り外すことなく、かつ、半導体製造装置等の稼働を停止する必要がないので、プロセスガスなどの流体を供給する半導体製造装置等の装置の稼働率を向上させることが可能な流量制御装置を提供することができる。さらに、本発明の流量制御装置は、この検定処理により得た情報に基づいて、直ちに、あるいは外部システムからの指示により、流路を流れる流量を流量設定値に一致するように流量の補正制御を行なう手段を設けているので、半導体製造装置で製造する半導体製品等の品質向上に貢献することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の流量制御装置に係る実施形態の一例を示す構成図、図２は図１に示す制御手段のハードウエアの構成例を示す図である。なお、以下に説明する流量制御装置の実施形態は、ＣＶＤ装置等の半導体製造装置に供給するプロセスガス等の流量を制御する装置として使用する場合を例にして説明する。
[流量制御装置の構成]
図１において、本発明の一実施形態を示す流量制御装置１は、半導体製造装置２にプロセスガス等のガス流体（以下、単に流体という）を矢印Ｆ方向に流す流路、例えば材質がステンレススチール製のガス管３内に形成されている流路４の途中に設置されている。そして、流量制御装置１は半導体製造装置２内に設けられているチャンバー（図示せず）に供給する流体の流量を制御するために使用される。なお、半導体製造装置２が成膜処理等を行なう稼働中においては、チャンバーは真空引きされて所定の減圧雰囲気の状態に設定され、この減圧雰囲気中のチャンバーに流体が供給される。
図１において、本発明の一実施形態を示す流量制御装置１は、半導体製造装置２にプロセスガス等のガス流体（以下、単に流体という）を矢印Ｆ方向に流す流路、例えば材質がステンレススチール製のガス管３内に形成されている流路４の途中に設置されている。そして、流量制御装置１は半導体製造装置２内に設けられているチャンバー（図示せず）に供給する流体の流量を制御するために使用される。なお、半導体製造装置２が成膜処理等を行なう稼働中においては、チャンバーは真空引きされて所定の減圧雰囲気の状態に設定され、この減圧雰囲気中のチャンバーに流体が供給される。
流量制御装置１は、流路４を流れる流体の流量を検出する流量検出手段５と、流路４を流れる流体の圧力を検出する圧力検出手段６と、流路４の流体の流量を制御する流量制御弁機構７と、流量制御装置１の動作を制御する制御手段（制御装置）８、等を備えている。なお、圧力検出手段６は必ずしも流量制御装置１と一体に設ける必要はなく、ガス管３が形成する流路４の適所に設置してその検出信号を制御手段８に入力させるようにしてもよい。
半導体製造装置２が成膜処理等を行なうときには、例えば、各種の半導体製造装置が設置された製造ライン全体の稼働を制御するホストコンピュータ等の上位の外部制御装置（以下、外部システムという）９は、該当する半導体製造装置２に供給すべき流体の流量を示す流量設定値（目標流量値）を流量設定信号Ｓ０として制御手段８に送信する。そして、制御手段８はこの流量設定信号Ｓ０を受信すると、予め備えている流量制御用ソフトウエア（以下、単にプログラムという）を作動させて、流路４を流れる流量が流量設定信号Ｓ０で指示された流量設定値に一致するように流量制御弁機構７の作動をＰＩＤ制御等により制御する。
なお、外部システム９は、必ずしも、製造ライン全体の稼働を制御するホストコンピュータ等の外部制御装置でなくてもよい。また、制御手段８は、流量検出手段５や圧力検出手段６等が検出した検出値及び演算して求めた各種の情報を、出力信号ＳＯＵＴとして外部システム９に送信する処理を行なう。
外部システム９から制御手段８に流量設定信号Ｓ０として送信される流量設定値に係る情報は、アナログ信号、又はデジタル情報として送信される。流量設定信号Ｓ０として送信される流量設定値の種別は、電圧値（Ｖ）、又は流量値（ｃｃ／ｍｉｎ）として送信される。例えば、電圧値（Ｖ）が送信される場合には「０Ｖ〜５Ｖ」の範囲の値、流量値が送信される場合には例えば「０ｃｃ／ｍｉｎ〜１００ｃｃ／ｍｉｎ」の範囲の値がアナログ信号、又はデジタル情報として送信される。
例えば、外部システム９から制御手段８に上記した流量設定値が電圧値（Ｖ）として送信される場合、「０Ｖ」は流路４を流れる流体の流量を０に制御することを示し、「５Ｖ」は流量制御装置１が流路４に流すことができる最大の流量（フルスケール流量）、例えば、１００ｃｃ／ｍｉｎに制御することを示す。
図１には、流路４の上流側４ａ方向から下流側４ｂ方向に、流量制御装置１を構成する圧力検出手段６、流量検出手段５、流量制御弁機構７をこの順序で配置した例を示しているが、流量検出手段５と圧力検出手段６は流量制御弁機構７の下流側４ｂに配置してもよい。
流量検出手段５は、流路４の上流側４ａから下流側４ｂ方向に設けられた複数のバイパス管を束ねて構成された所定の長さを有するバイパス管群１０と、このバイパス管群１０の両端の開口部側にバイパス管群１０を迂回するように配置したセンサ管１１ａを備えている。これにより、流路４を流れる流体のうちセンサ管１１ａに流れる流量を、バイパス管群１０を流れる流量と比較して少量、かつ一定の比率で流すことができるようになる。すなわち、このセンサ管１１ａには流路４を流れる流量に対して、常に一定比率の流量を流すことが可能になる。
また、センサ管１１ａが流路４の外側に位置する部分には、直列に接続された一対の電気抵抗線Ｒ１、Ｒ４が巻回されている。また、図示していない２つの基準電気抵抗線Ｒ２、Ｒ３と電気抵抗線Ｒ１、Ｒ４とは、いわゆるブリッジ回路を形成している。電気抵抗線Ｒ１、Ｒ４は、温度によってその電気抵抗値が変化する材質から構成されている。そして、このブリッジ回路に一定の電流を流したときの電位差をセンサ回路１１ｂにより求め、この電位差を流量検出信号Ｓ１として、例えば、０Ｖ〜５Ｖの電圧値として制御手段８に出力するようになっている。なお、センサ回路１１ｂで求めた電圧値は、増幅回路２８（図２参照）で増幅処理を行なってＡ／Ｄ変換回路２４ａ（図２参照）を介して制御手段８に入力するとよい。
制御手段８は、流量検出手段５から流量検出信号Ｓ１、すなわち、流路４に流れている現時点の流体の流量値に係る情報（電圧値）を入力すると、この情報に基づいて現在流路４に流れている流体の流量を、例えば、「０ｃｃ／ｍｉｎ〜１００ｃｃ／ｍｉｎ」の範囲の流量に換算する処理を行なって、この流量が外部システム９から受信した流量設定信号Ｓ０で表される流量設定値（例えば、６０ｃｃ／ｍｉｎ）に一致するように、流量制御弁機構７が備えている流量制御弁の開度を制御するための演算処理を行なう。
圧力検出手段６は、例えば、圧力トランデューサから構成されている。そして、圧力検出手段６は、制御手段８の制御により、流路４を流れる流体の圧力を検出した圧力値に係る情報を圧力検出信号Ｓ２として、Ａ／Ｄ変換回路を介して制御手段８に出力するようになっている。
流量制御弁機構７は、上記したバイパス管群１０の下流側４ｂに設けた流量制御弁１２を有している。この流量制御弁１２は、流路４を流れる流体の流量を直接的に制御するための弁体としての機能を発揮するために、例えば、Ｎｉ−Ｃｏ合金からなる金属薄板であって屈曲可能なダイヤフラム１３を備えている。また、流路４には、金属製薄坂１３ａ等を固定して弁口１４を形成している。そして、ダイヤフラム１３を弁口１４に向けて適宜屈曲変形させる（前進と後退）ことによって、弁口１４の弁開度を任意に制御し得るようにしている。さらに、ダイヤフラム１３を屈曲変形させることにより流量制御弁１２が形成する弁開度を任意に制御する手段として、ダイヤフラム１３の上面にアクチュエータ１５を接続している。
アクチュエータ１５としては、例えば、積層型圧電素子（ピエゾ素子）、あるいは電磁式推力発生手段、等を使用することができる。アクチュエータ（以下、積層型圧電素子という）１５の下端部には、例えば金属製の押し台１６が取り付けられており、さらに、ダイヤフラム１３の上面にもこの押し台１６に対向させて、例えば金属製のベース台１７が取り付けられている。そして、これら押し台１６とベース台１７とが対向するそれぞれの面部の中央部には断面がＶ型形状をなす凹部を形成し、このＶ型凹部内に、例えば、剛球１８を介在させて全体を剛的に、かつ連続的に接続した構成にしている。積層型圧電素子１５からなるアクチュエータをこのような構成にして適度な電圧を印加することにより、推力発生手段となる積層型圧電素子１５で発生した直線方向の微小な変位（伸縮）による推力を、直接的に、かつ均一にダイヤフラム１３に伝えることができる。
積層型圧電素子１５は、多数のＰＺＴセラミック板に電極を形成して積層した構成からなっている。そして、この積層型圧電素子１５に直流電圧を印加するとその電圧値に応じて長手方向に微小な伸縮が生じて、この伸縮に対応する微小な推力が積層した方向に発生する。なお、流量制御弁機構７を構成する積層型圧電素子１５、押し台１６、ベース台１７、剛球１８、ダイヤフラム１３等は、ケース１９内に収納されている。
上記したように制御手段８は、プログラムの演算処理により流量制御弁機構７の流量制御弁１２の開度を制御する作用を行なう。この制御を実施するために、制御手段８は制御プログラムによる演算処理で求めたこのバルブ駆動制御情報を、バルブ駆動信号Ｓ３としてバルブ駆動回路２０に出力する。このバルブ駆動信号Ｓ３は、積層型圧電素子１５に所定の電圧を印加するためのアナログ又はデジタルの制御情報となる。
なお、積層型圧電素子１５は、一般に０Ｖ〜１５０Ｖ程度の直流電圧を印加することによりこの印加した電圧値に応じて微小な変位（伸縮）を発生させることができる。従って、制御手段８は、例えば、「０Ｖ〜１５０Ｖ」を、例えば、一旦「０Ｖ〜５Ｖ」に換算したアナログ信号（又はデジタル信号）をバルブ駆動信号Ｓ３としバルブ駆動回路２０に出力する処理を行なうようにする。
一方、バルブ駆動回路２０は、このバルブ駆動信号Ｓ３である電圧値を、積層型圧電素子１５に微小な変位（推力）を発生させるためのバルブ駆動電圧に変換するための回路から構成する。そして、この変換されたバルブ駆動電圧（バルブ駆動制御情報）が積層型圧電素子１５にバルブ駆動電圧信号Ｓ４として印加（出力）されると、このバルブ駆動制御情報に応じて積層型圧電素子１５には微小な変位（下方向又は上方向の伸縮）が発生する。これにより、流量制御弁機構７の流量制御弁１２の弁開度が変化し、流路４を流れる流体の流量が制御されることになる。
なお、図１には示していないが、流路４の上流には半導体製造装置２に供給するプロセスガスを収容したタンク等のガス供給源が接続されている。さらに、このガス供給源と流量制御装置１とを連結するガス管３の適所にガス供給源から供給される流体の圧力を適度な値に調整するための圧力制御装置が設置されている。
[制御手段の構成]
流路４を流れる流体の流量を外部システム９から流量設定信号Ｓ０により指示された流量設定値Ｒ０なるように制御する制御手段８は、ＣＰＵを備えたマイクロコンピュータからなる制御装置（制御基板）から構成されている。図２は、この制御手段８のハードウエアの構成例を示している。
流路４を流れる流体の流量を外部システム９から流量設定信号Ｓ０により指示された流量設定値Ｒ０なるように制御する制御手段８は、ＣＰＵを備えたマイクロコンピュータからなる制御装置（制御基板）から構成されている。図２は、この制御手段８のハードウエアの構成例を示している。
図２に示すように、制御手段８は、主としてＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、Ａ／Ｄ変換回路２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、Ｄ／Ａ変換回路２５、通信用インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路２６ａ及び２６ｂ等を搭載した回路（制御）基板から構成されている。また、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、Ａ／Ｄ変換回路２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、Ｄ／Ａ変換回路２５、通信用Ｉ／Ｆ回路２６ａ及び２６ｂは、バス線２７に接続されている。なお、Ａ／Ｄ変換回路２４ａ等、Ｄ／Ａ変換回路２５は入出力用Ｉ／Ｆ回路を介してバス線２７に接続されるが、図２にはこれら入出力用Ｉ／Ｆ回路は示していない。
ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２に記憶されているプログラムを解析して流量制御装置１の動作を制御するための中央演算装置であって、３２ビット等からなる高速のＣＰＵを使用することが望ましい。ＲＯＭ２２には流量制御装置１の動作を制御するためのプログラムが記憶されている。なお、プログラムを記憶するＲＯＭ２２としては、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、あるいはフラッシュメモリを使用する。
ＲＡＭ２３は、上記プログラムが計算領域（ワークエリア）、及びＲＯＭ２２に記憶されているプログラムが流量制御装置１の動作を制御するための基準データ（後記するバルブ特性情報など）を予め記憶させておくための記憶手段（メモリ）であって、制御手段８の電源がＯＦＦになってもその記憶内容が保持されるメモリを使用する。なお、上記したバルブ特性情報はフラッシュメモリに記憶させてもよい。また、ＲＡＭ２３はＣＰＵ２１に内蔵されているＣＰＵ内蔵ＲＡＭを使用して、プログラムの高速処理が実行されるようにしてもよい。
上記したＡ／Ｄ変換回路２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄには、それぞれ流量検出手段５、圧力検出手段６、バルブ駆動回路２０、温度検出手段３０等が接続されている。なお、流量検出手段５は増幅回路２８を介してＡ／Ｄ変換回路２４ａに接続するようにしてもよい。また、Ｄ／Ａ変換回路２５にはバルブ駆動回路２０が接続され、バルブ駆動回路２０により調整されたバルブ駆動制御情報（バルブ駆動電圧）がバルブ駆動電圧信号Ｓ４として積層型圧電素子１５に印加される。
通信用Ｉ／Ｆ回路２６ａ及び２６ｂは、外部の装置とのデータ通信を行なうためのＩ／Ｆ回路であって、通信用Ｉ／Ｆ回路２６ａには、例えば外部システム９となる上位のホストコンピュータが接続されている。また、Ｉ／Ｆ回路２６ｂには、パーソナルコンピュータ等から構成されるモニタ装置２９が接続されている。このモニタ装置２９は、例えば、本発明の流量制御装置１を半導体製造ラインに導入した初期において、前記したバルブ特性情報をＲＡＭ２３に記憶（登録）する処理を行なうとき、あるいは半導体製造装置２が稼働中に流量検出手段５や圧力検出手段６が検出した検出信号に係る情報をモニタリングするとき等、必要に応じて接続して使用する装置である。
[バルブ特性情報のデータ構成]
続いて、制御手段８のＲＡＭ２３に記憶しているバルブ特性情報のデータ構成例について説明する。このバルブ特性情報は、流量制御装置１が流路４を流れる流体の流量を制御しているときに、ＲＯＭ２２に記憶されている制御プログラムがその流量制御の精度を検定する処理と、この検定処理の結果に基いて流量を補正する処理を行なうために参照する情報をＲＡＭ２３に予め記憶（登録）したデータテーブルである。
続いて、制御手段８のＲＡＭ２３に記憶しているバルブ特性情報のデータ構成例について説明する。このバルブ特性情報は、流量制御装置１が流路４を流れる流体の流量を制御しているときに、ＲＯＭ２２に記憶されている制御プログラムがその流量制御の精度を検定する処理と、この検定処理の結果に基いて流量を補正する処理を行なうために参照する情報をＲＡＭ２３に予め記憶（登録）したデータテーブルである。
流路４内を流量制御弁機構７の方向に流れる流体の圧力を所定の圧力値にして、この流量制御弁機構７を作動させるアクチュエータである積層型圧電素子１５にバルブ駆動電圧信号Ｓ４に係るバルブ駆動電圧Ｖｓ（バルブ駆動制御情報）を印加したときに流路４を流れる流体の流量を測定して、このバルブ駆動電圧Ｖｓと流体の流量Ｒｓとの関係を求めると、図３に示すようになることが知られている。
図３に示す線図は、流路４を流れる流体の圧力値を、それぞれ基準となる圧力値として、例えば、０．０５ＭＰａ、０．１ＭＰａ、０．２ＭＰａ、０．３ＭＰａに設定したときに、この流体の圧力値ごとに流量検出手段５が検出した基準となる流量検出値Ｒｓ（ｃｃ／ｍｉｎ）と、積層型圧電素子１５に印加した基準となるバルブ駆動電圧Ｖｓとの関係を示している。なお、図３において、曲線Ｌ１は流体の圧力を０．０５ＭＰａに、曲線Ｌ２は流体の圧力を０．１ＭＰａに、曲線Ｌ３は流体の圧力を０．２ＭＰａに、曲線Ｌ４は流体の圧力を０．３ＭＰａに設定したときの基準となるバルブ駆動電圧Ｖｓと流量Ｒｓとの関係を示す。
図３に示すように、バルブ駆動電圧Ｖｓが増加すると、流量制御弁１２の弁開度が大きくなるので流路４を流れる流量は曲線的に増加する傾向になる。また、バルブ駆動電圧Ｖｓを一定にしたときのバルブ駆動電圧Ｖｓと流量Ｒｓとの関係は、流体の圧力を０．０５ＭＰａから０．３ＭＰａへと高くするほど流体の圧力差が大きくなるので、流路４の流量は多くなる
本発明においては、流量制御装置１を製造して出荷前に、あるいは流量制御装置１の購入者がこの流量制御装置１を半導体製造ラインのＣＶＤ装置などのプロセスガスを供給するガス管３に設置した初期の時点に実稼働テストを行なって、プロセスガスの基準となる圧力値ごとに、積層型圧電素子１５に基準となるバルブ駆動電圧信号Ｓ４に係るバルブ駆動電圧を種々変化させて印加したときの流量検出手段５が検出した流量検出値（ｃｃ／ｍｉｎ、又は電圧値）を収集する作業を行なう。そして、これら収集したデータ（情報）から上記した図３に示すように、流量検出値Ｒｓとバルブ駆動電圧Ｖｓとの関係を示すデータ（情報）を流体の圧力値ごとに求めて、これらの情報をデータテーブル（以下、バルブ特性情報Ｋという）としてＲＡＭ２３の所定の記憶領域に予め登録する操作を行なう。
このバルブ特性情報Ｋは、本発明の流量制御装置１を半導体製造ライン等のプロセスガスを供給するガス管３に設置した後に、ＣＶＤ装置等が稼働中であってこの流量制御装置１がプロセスガスの流量を制御しているときに、この流量制御装置１による流量制御の精度をプログラム制御に基づいて自動的に検定する処理を行なうために利用（参照）されるデータテーブルである。
図４は、ＲＡＭ２３に記憶しているバルブ特性情報Ｋについて、そのデータ構成の一例を示している。図４に示すバルブ特性情報Ｋは、積層型圧電素子１５に印加した基準となるバルブ駆動電圧Ｖｓ（Ｖ）と、このバルブ駆動電圧Ｖｓを印加したときに流量検出手段５が流路４を流れる流体の流量を検出した基準となる流量検出値Ｒｓ（ｃｃ／ｍｉｎ）との関係を、この検出したときの流体の基準となる圧力値Ｐｓである０．０５ＭＰａ、０．１ＭＰａ、０．２ＭＰａ、及び０．３ＭＰａごとに関連付けして登録した例を示している。
図４に示すバルブ特性情報Ｋのデータ構成例では、基準となる流量検出値Ｒｓは５ｃｃ／ｍｉｎ刻みで、基準となる圧力値Ｐｓは０．０５ＭＰａ、０．１ＭＰａ、０．２ＭＰａ、０．３ＭＰａについて実稼働テストで収集した結果を示しているが、さらに、詳細な仕様の実稼働テストを行なって細かい刻みのバルブ駆動電圧Ｖｓと流量検出値Ｒｓで構成されるバルブ特性情報Ｋを作成してもよい。
[プログラムの構成]
続いて、流量制御装置１の動作を制御するために制御手段８のＲＯＭ２２に記憶されているプログラムの構成を、図５に基づいて説明する。
続いて、流量制御装置１の動作を制御するために制御手段８のＲＯＭ２２に記憶されているプログラムの構成を、図５に基づいて説明する。
ＲＯＭ２２に記憶されているプログラムは、メイン制御プログラムＰｍ、通信処理プログラムＰ１、流量検出信号入力プログラムＰ２、圧力検出信号入力プログラムＰ３、温度検出信号入力プログラムＰ４、バルブ駆動制御情報入力プログラムＰ５、流量制御（ＰＩＤ制御）プログラムＰ６、流量検定プログラムＰ７、バルブ特性情報登録プログラムＰ８、モニタリング処理プログラムＰ９、等から構成されている。
メイン制御プログラムＰｍは、上記した各プログラムＰ１〜Ｐ９の作動を統括して制御するためのメインプログラムであって、流量制御装置１はメイン制御プログラムＰｍの制御に基づいて動作する。
通信処理（制御）プログラムＰ１は、外部システム９及びモニタ装置２９との通信を行なうためのプログラムであって、サブプログラムとして外部システム９との通信処理を行なう通信プログラムＰ１１、モニタ装置２９との通信処理を行なう通信プログラムＰ１２、補正許可問合せプログラムＰ１３、等を備えている。
通信処理（制御）プログラムＰ１は、外部システム９及びモニタ装置２９との通信を行なうためのプログラムであって、サブプログラムとして外部システム９との通信処理を行なう通信プログラムＰ１１、モニタ装置２９との通信処理を行なう通信プログラムＰ１２、補正許可問合せプログラムＰ１３、等を備えている。
流量検出信号入力プログラムＰ２は、流量検出手段５が検出した流量に係る検出信号Ｓ１を入力してＲＡＭ２３に一旦記憶する処理を行なうためのプログラムである。圧力検出信号入力プログラムＰ３は、圧力検出手段６が検出した圧力値に係る検出信号Ｓ２を入力してＲＡＭ２３に一旦記憶する処理を行なうためのプログラムである。温度検出信号入力プログラムＰ４は、温度検出手段３０が検出した流体の温度に係る検出信号Ｓ５を入力してＲＡＭ２３に一旦記憶する処理を行なうためのプログラムである。
なお、温度検出手段３０が検出した温度に係る情報は、流体の温度により流路４を流れる流量が微小に変化するので、制御手段８により流路４を流れる流量を制御するときに、必要に応じてこの入力した温度検出値を参照して、流量の制御量の補正をために使用する。
また、バルブ駆動制御情報入力プログラムＰ５は、バルブ駆動回路２０が積層型圧電素子１５に印加したバルブ駆動制御情報に係るバルブ駆動電圧信号Ｓ４（電圧値）を、バルブ駆動電圧信号Ｓ６として制御手段８に入力してＲＡＭ２３に一旦記憶する処理を行なうためのプログラムである。
なお、バルブ駆動回路２０は、制御手段８が演算して求めたバルブ駆動信号Ｓ３に係る電圧値を、バルブ駆動電圧信号Ｓ４に係る電圧値に変換する処理を行なう。従って、バルブ駆動制御情報入力プログラムＰ５は、制御手段８がバルブ駆動回路２０に出力したバルブ駆動信号Ｓ３に係る電圧値に基づいて、バルブ駆動電圧信号Ｓ６（Ｓ４）を求める処理を行なうようにしてもよい。
流量制御（ＰＩＤ制御）プログラムＰ６は、外部システム９から流量設定信号Ｓ０により受信した流量設定値Ｒ０に基づいて、流路４を流れる流体の流量をこの流量設定値Ｒ０に一致するように制御、いわゆるＰＩＤ制御を実施するためのプログラムである。流量検定手段となる流量検定プログラムＰ７は、本発明に係る流量制御装置１の現在の流量制御の精度を検定する処理を行なうためのプログラムである。また、流量検定プログラムＰ７は、サブプログラムとしてバルブ特性情報参照プログラムＰ７１、流量補正プログラムＰ７２、検出データ解析プログラムＰ７３、等を備えている。なお、メイン制御プログラムＰｍや流量検定プログラムＰ７等が実行する制御の処理手順については後記する。
バルブ特性情報登録プログラムＰ８は、流量制御装置１を半導体製造装置２に設置した初期の段階において、前記したように実稼働テストを行なって収集したデータから、図４に示すデータ構成のバルブ特性情報ＫをＲＡＭ２３に登録する処理を行なうためのプログラムである。
また、モニタリング処理プログラムＰ９は、半導体製造装置２が稼働しているときに流量制御装置１が収集した流量検出値Ｒ１、圧力検出値Ｐ１、温度検出値、及び演算して求めた情報等をモニタ装置２９にリアルタイムに送信する処理を行なうプログラムである。モニタ装置２９はこれらの検出値等の情報を受信すると、受信した情報を表示装置に時系列的にグラフ表示する処理を行なう。モニタ装置２９は、上記したように必要に応じて稼働させてもよい。
なお、半導体製造装置２が稼働しているときには、上記したメイン制御プログラムＰｍは、通信処理プログラムＰ１、流量検出信号入力プログラムＰ２、圧力検出信号入力プログラムＰ３、温度検出信号入力プログラムＰ４、及びバルブ駆動制御情報入力プログラムＰ５、流量制御プログラムＰ６、流量検定プログラムＰ７等を、所定の時間間隔、例えば、１０ｍｓ（１０ミリ秒）ごとに作動させる制御を行う。
[流量制御の手順]
続いて、制御手段８が上記したプログラムにより、流路４を流れる流体の流量を制御する手順と、流量の検定処理を行なう手順の一例を、図６に基づいて説明する。図６は、制御手段８が外部システム９から流量設定信号Ｓ０により流量設定値Ｒ０を受信したときに、メイン制御プログラムＰｍが実行する制御の手順を示すフローチャートである。
続いて、制御手段８が上記したプログラムにより、流路４を流れる流体の流量を制御する手順と、流量の検定処理を行なう手順の一例を、図６に基づいて説明する。図６は、制御手段８が外部システム９から流量設定信号Ｓ０により流量設定値Ｒ０を受信したときに、メイン制御プログラムＰｍが実行する制御の手順を示すフローチャートである。
なお、以下の説明において、外部システム９が流量設定信号Ｓ０として制御手段８に送信する流量設定値Ｒ０は、「０〜１００ｃｃ／ｍｉｎ」の範囲のデジタル値が送信される場合を例にして説明する。また、この流量設定値Ｒ０が「０」であると流路４を流れる流体の流量を「０」にすることを示し、「１００」であると流量制御装置１が流路４に流すことができる最大の流量（フルスケール流量）、例えば、１００ｃｃ／ｍｉｎに制御することを示す。
また、外部システム９から流量設定信号Ｓ０により送信される流量設定値Ｒ０は、ＣＶＤ装置等の稼働に追従させて、例えば、「０ｃｃ／ｍｉｎ」を送信して所定の時間ｔ１が経過した後に流量設定値Ｒ０として「６０ｃｃ／ｍｉｎ」が送信され、さらに所定の時間ｔ２が経過した後に「３０ｃｃ／ｍｉｎ」が送信され、さらに所定の時間ｔ３が経過した後に「０ｃｃ／ｍｉｎ」が割込み通信処理により送信される。以下に、図６に示す処理手順をステップ順に説明する。
（ステップＳ１）
メイン制御プログラムＰｍは、外部システム９から流量設定信号Ｓ０として流量設定値Ｒ０を割込み処理で受信すると、この受信した流量設定値Ｒ０をＲＡＭ２３に記憶し、この流量設定値Ｒ０が「０」であるか否かを判定する処理を行なう。この判定の結果、流量設定値Ｒ０が「０」と判定されると、ステップＳ１３に進んで流路４に流れる流量を「０」に制御する処理を行なう。一方、流量設定値Ｒ０が「０」を超えていると判定されると、ステップＳ２の処理に進む。
メイン制御プログラムＰｍは、外部システム９から流量設定信号Ｓ０として流量設定値Ｒ０を割込み処理で受信すると、この受信した流量設定値Ｒ０をＲＡＭ２３に記憶し、この流量設定値Ｒ０が「０」であるか否かを判定する処理を行なう。この判定の結果、流量設定値Ｒ０が「０」と判定されると、ステップＳ１３に進んで流路４に流れる流量を「０」に制御する処理を行なう。一方、流量設定値Ｒ０が「０」を超えていると判定されると、ステップＳ２の処理に進む。
なお、以下に説明するステップＳ２〜ステップＳ１２の処理は、メイン制御プログラムＰｍにより、例えば、１０ｍｓごとに作動するソフトウエア（タイマー）割込み処理Ｓｉにより実行されるように制御する。
（ステップＳ２）
流量検出信号入力プログラムＰ２により、現時点において流量検出手段５が検出した流路４の流量の流量検出値Ｒ１に係る情報を流量検出信号Ｓ１として入力する処理を行なって、入力したこの流量検出値Ｒ１をＲＡＭ２３に記憶する処理を行なう。制御手段８に入力される流量検出値Ｒ１は０〜５Ｖの電圧値として入力されるが、流量検出信号入力プログラムＰ２はこの入力した電圧値を例えば、「ｃｃ／ｍｉｎ」で表される流量値に変換する処理を行なってＲＡＭ２３に記憶する処理を行なう。なお、制御手段８に流量検出値Ｒ１として入力される０〜５Ｖの電圧値を、そのまま以下の処理で使用するようにしてもよい。
流量検出信号入力プログラムＰ２により、現時点において流量検出手段５が検出した流路４の流量の流量検出値Ｒ１に係る情報を流量検出信号Ｓ１として入力する処理を行なって、入力したこの流量検出値Ｒ１をＲＡＭ２３に記憶する処理を行なう。制御手段８に入力される流量検出値Ｒ１は０〜５Ｖの電圧値として入力されるが、流量検出信号入力プログラムＰ２はこの入力した電圧値を例えば、「ｃｃ／ｍｉｎ」で表される流量値に変換する処理を行なってＲＡＭ２３に記憶する処理を行なう。なお、制御手段８に流量検出値Ｒ１として入力される０〜５Ｖの電圧値を、そのまま以下の処理で使用するようにしてもよい。
（ステップＳ３）
メイン制御プログラムＰｍは流量制御プログラムＰ６を作動させて、例えばＰＩＤ制御により流路４の流量を流量設定値Ｒ０にするためのバルブ駆動信号Ｓ３に係る電圧値を求める演算処理を行なう。続いて、この求めた電圧値をバルブ駆動回路２０に出力する処理を行なう。
なお、ＰＩＤ制御により求めるバルブ駆動信号Ｓ３に係る電圧値は、流量設定値Ｒ０と流量検出値Ｒ１とを関連付けしたＰＩＤ制御を実施するための基準制御情報を予めＲＡＭ２３に登録しておくようにする。そして、流量制御プログラムＰ６は、流量設定値Ｒ０とステップＳ２で入力した流量検出値Ｒ１との差異量に基づいてＲＡＭ２３に登録されているＰＩＤ制御の基準制御情報を参照して、ＰＩＤ制御による流量の制御を実行する。
メイン制御プログラムＰｍは流量制御プログラムＰ６を作動させて、例えばＰＩＤ制御により流路４の流量を流量設定値Ｒ０にするためのバルブ駆動信号Ｓ３に係る電圧値を求める演算処理を行なう。続いて、この求めた電圧値をバルブ駆動回路２０に出力する処理を行なう。
なお、ＰＩＤ制御により求めるバルブ駆動信号Ｓ３に係る電圧値は、流量設定値Ｒ０と流量検出値Ｒ１とを関連付けしたＰＩＤ制御を実施するための基準制御情報を予めＲＡＭ２３に登録しておくようにする。そして、流量制御プログラムＰ６は、流量設定値Ｒ０とステップＳ２で入力した流量検出値Ｒ１との差異量に基づいてＲＡＭ２３に登録されているＰＩＤ制御の基準制御情報を参照して、ＰＩＤ制御による流量の制御を実行する。
（ステップＳ４）
上記ステップＳ１により、外部システム９から流量設定信号Ｓ０により指示された流量設定値Ｒ０（例えば、６０ｃｃ／ｍｉｎ）と、上記ステップＳ２で入力した流量検出値Ｒ１との差異量Ｄ１（Ｄ１＝｜Ｒ０−Ｒ１｜）を算出し、この差異値Ｄ１が「０」か、あるいは予め設定した値α、例えば、「０．１ｃｃ／ｍｉｎ」以下であるか否かを判定する処理を行なう。この判定処理により、Ｄ１はα以下と判定された場合にはステップＳ５に進む。一方、Ｄ１＞αと判定された場合には、タイマー割込み処理Ｓｉに戻る処理を行なう。
上記ステップＳ１により、外部システム９から流量設定信号Ｓ０により指示された流量設定値Ｒ０（例えば、６０ｃｃ／ｍｉｎ）と、上記ステップＳ２で入力した流量検出値Ｒ１との差異量Ｄ１（Ｄ１＝｜Ｒ０−Ｒ１｜）を算出し、この差異値Ｄ１が「０」か、あるいは予め設定した値α、例えば、「０．１ｃｃ／ｍｉｎ」以下であるか否かを判定する処理を行なう。この判定処理により、Ｄ１はα以下と判定された場合にはステップＳ５に進む。一方、Ｄ１＞αと判定された場合には、タイマー割込み処理Ｓｉに戻る処理を行なう。
このステップＳ４は、現時点において流路４を流れている流量が外部システム９から指示された流量設定値Ｒ０に一致、又は流量設定値Ｒ０に対して、例えば「０．１ｃｃ／ｍｉｎ」以下の精度の流量に達しているか否かを判定するための処理であって、上記差異量Ｄ１がαを超えていると判定されるとタイマー割込み処理Ｓｉに戻る処理を行なう。
なお、ステップＳ４の処理を行なう理由は、次の通りである。例えば、流路４を流れる流体の流量を「０」（「０ｃｃ／ｍｉｎ」）の状態から流量設定値Ｒ０である、例えば「６０ｃｃ／ｍｉｎ」になるようにプロセスガス供給源と流量制御装置１との間のガス管３に設置されている圧力制御装置を制御しても、流路４を流れる流量が直ちに「６０ｃｃ／ｍｉｎ」に達しないからである。
（ステップＳ５）
バルブ駆動制御情報入力プログラムＰ５により、バルブ駆動回路２０が積層型圧電素子１５にバルブ駆動電圧信号Ｓ４として印加（出力）したバルブ駆動電圧値Ｖ１を、バルブ駆動電圧信号Ｓ６（図１参照）により入力してＲＡＭ２３に記憶する処理を行なう。なお、このバルブ駆動電圧値Ｖ１は、前記したように、制御手段８がバルブ駆動回路２０に出力したバルブ駆動信号Ｓ３に係る電圧値に基づいて、バルブ駆動電圧信号Ｓ４を求める処理を行なうようにしてもよい。
バルブ駆動制御情報入力プログラムＰ５により、バルブ駆動回路２０が積層型圧電素子１５にバルブ駆動電圧信号Ｓ４として印加（出力）したバルブ駆動電圧値Ｖ１を、バルブ駆動電圧信号Ｓ６（図１参照）により入力してＲＡＭ２３に記憶する処理を行なう。なお、このバルブ駆動電圧値Ｖ１は、前記したように、制御手段８がバルブ駆動回路２０に出力したバルブ駆動信号Ｓ３に係る電圧値に基づいて、バルブ駆動電圧信号Ｓ４を求める処理を行なうようにしてもよい。
（ステップＳ６）
圧力検出手段６が検出した流路４の圧力検出値Ｐ１に係る圧力検出信号Ｓ２を入力して、入力した圧力検出値Ｐ１をＲＡＭ２３に記憶する処理を行なう。
圧力検出手段６が検出した流路４の圧力検出値Ｐ１に係る圧力検出信号Ｓ２を入力して、入力した圧力検出値Ｐ１をＲＡＭ２３に記憶する処理を行なう。
（ステップＳ７）
このステップＳ７〜ステップＳ１０の処理は、流路４を流れる流体の流量の制御が流量制御装置１により精度高く実行されているか否かを検定する処理を行なう流量検定プログラムＰ７の制御に基づいて実行される。
このステップＳ７〜ステップＳ１０の処理は、流路４を流れる流体の流量の制御が流量制御装置１により精度高く実行されているか否かを検定する処理を行なう流量検定プログラムＰ７の制御に基づいて実行される。
なお、流量制御装置１の検定処理を行なう理由は、前記したように、半導体製造装置を含む各装置自体が導入初期と比較して経年変化した場合には、導入初期と同じバルブ駆動制御情報（例えば、バルブ駆動電圧）を流量制御弁機構のアクチュエータに印加（出力）しても、この経年変化により、例えば、流量検出手段５のバイパス管群１０やセンサ管１１ａへの生成物の付着等により流路４を流れるプロセスガスの流量が流量設定値Ｒ０と比較して制御のズレが発生することがあるからである。本発明の流量制御装置１は、この検定処理を、半導体製造装置が稼働中においても流量検定プログラムＰ７を作動させて図４に示すバルブ特性情報Ｋを参照して実行することに特徴がある。
ステップＳ７においては、バルブ特性情報参照手段となるバルブ特性情報参照プログラムＰ７１を作動させて、上記ステップＳ２の処理で入力した流量検出値Ｒ１と、上記ステップＳ６の処理で入力した圧力検出値Ｐ１との双方に関連付けされる基準となるバルブ駆動電圧Ｖｓを、ＲＡＭ２３に記憶しているバルブ特性情報（バルブ特性情報テーブル）Ｋを参照して求める処理を行なう。なお、上記ステップＳ４の処理により、流量設定値Ｒ０と流量検出値Ｒ１とは一致あるいは極めて高い精度で近似しているので、このステップＳ７の処理においては上記流量検出値Ｒ１の代わりにこの流量設定値Ｒ０を採用してもよい。
このステップＳ７の処理をデータ例に基づいて説明すると、次のようになる。例えば、ステップＳ２の処理で入力した流量検出値Ｒ１(又は流量設定値Ｒ０)が「６０ｃｃ／ｍｉｎ」、ステップＳ６の処理で入力した圧力検出値Ｐ１が「０．２ＭＰａ」であると、バルブ特性情報参照プログラムＰ７１は、これら流量検出値Ｒ１と圧力検出値Ｐ１に係る圧力値「０．２ＭＰａ」の双方に関連付けされる基準となるバルブ駆動電圧Ｖｓを、図４に示すバルブ特性情報Ｋを参照して求める処理を行なう。この例では、基準となるバルブ駆動電圧Ｖｓとして図４の領域ａに示す「５３．６０９Ｖ」が求められることになる。
なお、上記した流量検出値Ｒ１が「５７ｃｃ／ｍｉｎ」、圧力検出値Ｐ１が「０．２５ＭＰａ」である場合には、この流量検出値Ｒ１と圧力値Ｐ１との双方に関連付けされる基準となるバルブ駆動電圧Ｖｓをバルブ特性情報Ｋに登録されているデータから直接求めることができないので、直線近似補間等の演算処理を行なうプログラム（直線近似補間演算プログラム）により基準となるバルブ駆動電圧Ｖｓを求める処理を行なうようにする。
上記した流量検出値Ｒ１が「５７ｃｃ／ｍｉｎ」、圧力検出値Ｐ１が「０．２５ＭＰａ」のときに、バルブ特性情報Ｋを参照して直線近似補間演算プログラムにより上記基準となるバルブ駆動電圧Ｖｓを求める処理は、例えば、次の処理手順（１）〜（３）をプログラム化することにより求めることができる。
（１）上記流量検出値Ｒ１「５７ｃｃ／ｍｉｎ」が含まれるバルブ特性情報Ｋの基準となる流量検出値Ｒｓが「５５ｃｃ／ｍｉｎ」と「６０ｃｃ／ｍｉｎ」について、それぞれ流体の基準となる圧力値（Ｐｓ）が「０．２ＭＰａ」と「０．３ＭＰａ」に対応する４つの基準となるバルブ駆動電圧（Ｖｓ１）〜（Ｖｓ４）を求めてＲＡＭ２３に記憶する。
（２）（５７−５５）／（６０−５５）の比例配分で、上記流量検出値Ｒ１「５７ｃｃ／ｍｉｎ」の圧力検出値Ｐ１が「０．２ＭＰａ」と「０．３ＭＰａ」にそれぞれ対応する２つのバルブ駆動電圧（Ｖｓ５）と（Ｖｓ６）を求めてＲＡＭ２３に記憶する。
（３）上記（２）で求めた（Ｖｓ５）と（Ｖｓ６）について、（（Ｖｓ６）−（Ｖｓ５））の値を、（０．２５−０．２）／（（０．３）−（０．２））の比例配分により求めた値を基準となるバルブ駆動電圧Ｖｓとして決定する処理を行なう。
（２）（５７−５５）／（６０−５５）の比例配分で、上記流量検出値Ｒ１「５７ｃｃ／ｍｉｎ」の圧力検出値Ｐ１が「０．２ＭＰａ」と「０．３ＭＰａ」にそれぞれ対応する２つのバルブ駆動電圧（Ｖｓ５）と（Ｖｓ６）を求めてＲＡＭ２３に記憶する。
（３）上記（２）で求めた（Ｖｓ５）と（Ｖｓ６）について、（（Ｖｓ６）−（Ｖｓ５））の値を、（０．２５−０．２）／（（０．３）−（０．２））の比例配分により求めた値を基準となるバルブ駆動電圧Ｖｓとして決定する処理を行なう。
（ステップＳ８）
このステップＳ８においては、上記ステップＳ５の処理でＲＡＭ２３に記憶した積層型圧電素子１５に印加した現時点のバルブ駆動電圧値Ｖ１と、ステップＳ７の処理で求めた基準となるバルブ駆動電圧値Ｖｓ、すなわち、現時点の流体の検出圧力値がステップＳ６で入力したＰ１であって、流量が流量設定値Ｒ０であるときの基準となるバルブ駆動電圧値Ｖｓとの差異値（ズレ量）となるバルブ制御差異量Ｄ２（｜Ｖ１−Ｖｓ｜）を算出する処理を行なう。このバルブ制御差異量Ｄ２は、前記流量制御装置を検定するための検定情報となる。
このステップＳ８においては、上記ステップＳ５の処理でＲＡＭ２３に記憶した積層型圧電素子１５に印加した現時点のバルブ駆動電圧値Ｖ１と、ステップＳ７の処理で求めた基準となるバルブ駆動電圧値Ｖｓ、すなわち、現時点の流体の検出圧力値がステップＳ６で入力したＰ１であって、流量が流量設定値Ｒ０であるときの基準となるバルブ駆動電圧値Ｖｓとの差異値（ズレ量）となるバルブ制御差異量Ｄ２（｜Ｖ１−Ｖｓ｜）を算出する処理を行なう。このバルブ制御差異量Ｄ２は、前記流量制御装置を検定するための検定情報となる。
そして、ステップＳ８においては、このバルブ制御差異量Ｄ２が予め設定した閾値β、例えば、「０．０１Ｖ」以上であるか否かを判定する処理を行なって、Ｄ２＜βと判定された場合にはタイマー割込み処理Ｓｉに戻る処理を行なう。一方、Ｄ２がβ以上と判定された場合には次のステップＳ９に進む。
上記の判定処理において、ズレ量Ｄ２＜βと判定された場合には、現時点の流量の制御は、導入初期に求めたバルブ特性情報Ｋに登録されている基準となる情報通りに精度の高い流量制御が実施されていると判定することができる。このことは、積層型圧電素子１５に印加するバルブ駆動電圧を補正して流量設定値Ｒ０に対して流量の補正制御を行う必要がないことを示す。
一方、Ｄ２がβ以上と判定された場合には、バルブ特性情報Ｋに登録されている基準となる情報通りに精度の高い制御が実施されていないと判定できる。すなわち、現時点の流量は目標となる流量設定値Ｒ０と比較して、微少ではあるが無視できないズレが発生していると判定することができる。このことは、積層型圧電素子１５に印加するバルブ駆動電圧を補正して、流量が流量設定値Ｒ０になるように流量の補正制御を行なう必要があることを示す。なお、上記所定値βは、極めて精度の高い検定処理を行なうために適切な電圧値、あるいは（｜Ｖ１−Ｖｓ｜）／Ｖｓの値（例えば、０．１％）を設定するようにする。
（ステップＳ９）
流路４の流体の圧力値が、ステップＳ６の処理においてＲＡＭ２３に記憶した圧力値Ｐ１を基準となる圧力値として、ステップＳ５の処理でＲＡＭ２３に記憶したバルブ駆動電圧Ｖ１（積層型圧電素子１５に印加した電圧値）に関連付けされる基準となる流量検出値Ｒｓを、バルブ特性情報参照プログラムＰ７１によりバルブ特性情報Ｋを参照して求め、求めたこの基準となる流量検出値ＲｓをＲＡＭ２３に記憶する処理を行なう。この処理においても、バルブ特性情報参照プログラムＰ７１は、圧力値Ｐ１の値を判定してこのＰ１の値によっては前記した直線近似補間演算プログラムを作動させて、基準となる流量検出値Ｒｓを求める処理を行なうように制御する。
流路４の流体の圧力値が、ステップＳ６の処理においてＲＡＭ２３に記憶した圧力値Ｐ１を基準となる圧力値として、ステップＳ５の処理でＲＡＭ２３に記憶したバルブ駆動電圧Ｖ１（積層型圧電素子１５に印加した電圧値）に関連付けされる基準となる流量検出値Ｒｓを、バルブ特性情報参照プログラムＰ７１によりバルブ特性情報Ｋを参照して求め、求めたこの基準となる流量検出値ＲｓをＲＡＭ２３に記憶する処理を行なう。この処理においても、バルブ特性情報参照プログラムＰ７１は、圧力値Ｐ１の値を判定してこのＰ１の値によっては前記した直線近似補間演算プログラムを作動させて、基準となる流量検出値Ｒｓを求める処理を行なうように制御する。
（ステップＳ１０）
流量検定プログラムＰ７により、ステップＳ２の処理でＲＡＭ２３に記憶した現時点の流量検出値Ｒ１と、上記ステップＳ９の処理でバルブ特性情報Ｋを参照して求めた基準となる流量検出値Ｒｓとの差異量である流量変化量Ｒｄ（Ｒｄ＝Ｒ１−Ｒｓ）を算出する処理を行なう。この流量変化量Ｒｄは、流路４を流れる流量が外部システム９から指示された流量設定値Ｒ０になるようにステップＳ３によりバルブ駆動電圧を制御したときに、この流量設定値Ｒ０に対する流量のズレ量を示すことになる。この流量変化量Ｒｄも流量制御装置１を検定するための検定情報とすることができる。
流量検定プログラムＰ７により、ステップＳ２の処理でＲＡＭ２３に記憶した現時点の流量検出値Ｒ１と、上記ステップＳ９の処理でバルブ特性情報Ｋを参照して求めた基準となる流量検出値Ｒｓとの差異量である流量変化量Ｒｄ（Ｒｄ＝Ｒ１−Ｒｓ）を算出する処理を行なう。この流量変化量Ｒｄは、流路４を流れる流量が外部システム９から指示された流量設定値Ｒ０になるようにステップＳ３によりバルブ駆動電圧を制御したときに、この流量設定値Ｒ０に対する流量のズレ量を示すことになる。この流量変化量Ｒｄも流量制御装置１を検定するための検定情報とすることができる。
この流量変化量Ｒｄが発生する原因は、前記したように、経年変化により流量検出手段５のバイパス管群１０及びセンサ管１１ａへの生成物の付着や、流量制御装置１を半導体製造装置２にプロセスガスを供給するガス管路３に設置した時点からの各装置及びガス管３内の経時変化に伴って発生する不可避な理由によるものである。
従って、流路４の流量が流量設定値Ｒ０に一致するように制御するためには、流量変化量Ｒｄに相当するバルブ駆動電圧を求めて、積層型圧電素子１５に印加するバルブ駆動電圧を補正する必要がある。本発明の流量制御装置１は、積層型圧電素子１５に印加するバルブ駆動電圧をプログラム処理により自動的に補正する手段と、必要に応じて外部システムからの指示信号に基づいてこの補正を実行する手段を備えている。このバルブ駆動電圧の自動補正処理は、次のステップＳ１１〜ステップ１２により実行される。
（ステップＳ１１）
流量補正手段となる流量補正プログラムＰ７２は、まず、現時点の流量検出値Ｒ１に上記流量変化量Ｒｄを加味した補正流量値Ｒｈ（Ｒｈ＝Ｒ０−Ｒｄ）を算出する処理を行なう。続いて、この補正流量値Ｒｈに対応して積層型圧電素子１５に印加するためのバルブ駆動電圧Ｖｈを、バルブ特性情報Ｋを参照して求める処理を行なう。このバルブ駆動電圧Ｖｈを求める処理は、例えば、次の手順により求めることができる。
流量補正手段となる流量補正プログラムＰ７２は、まず、現時点の流量検出値Ｒ１に上記流量変化量Ｒｄを加味した補正流量値Ｒｈ（Ｒｈ＝Ｒ０−Ｒｄ）を算出する処理を行なう。続いて、この補正流量値Ｒｈに対応して積層型圧電素子１５に印加するためのバルブ駆動電圧Ｖｈを、バルブ特性情報Ｋを参照して求める処理を行なう。このバルブ駆動電圧Ｖｈを求める処理は、例えば、次の手順により求めることができる。
すなわち、バルブ特性情報Ｋを参照して、ステップＳ５の処理でＲＡＭ２３に記憶した圧力検出値Ｐ１と、上記処理で求めた補正流量値Ｒｈとに関連付けされる基準となるバルブ駆動電圧（Ｖｓ）を求め、この処理で求めた基準となるバルブ駆動電圧（Ｖｓ）をバルブ駆動電圧Ｖｈとする。例えば、圧力値Ｐ１が「０．２ＭＰａ」、補正流量値Ｒｈが「５５」であると、図４に示す基準バルブ特性情報Ｋを参照して、基準となるバルブ駆動電圧Ｖｓは表示領域ｂに示す「５２．６５３Ｖ」として求めることができる。なお、この処理においても、必要に応じて前記した直線近似補間演算プログラムを作動させて、基準となるバルブ駆動電圧Ｖｓを求める処理を行なう。
なお、ステップＳ１１においては、上記各ステップで求めてＲＡＭ２３に記憶した流量検出値Ｒ１、差異量Ｄ１、バルブ駆動電圧Ｖ１、圧力検出値Ｐ１、バルブ制御差異量Ｄ２、ステップＳ９で求めた基準となる流量検出値Ｒｓ、ステップＳ１０の処理で求めた流量変化量Ｒｄ、及びこのステップＳ１１で求めたバルブ駆動電圧Ｖｈに係る各情報の全て、あるいはこれらの情報から予め取り決めた１種以上の情報を外部システム９に、また必要に応じてモニタ装置２９に送信する処理を行なう。
なお、外部システム９、及び必要に応じてモニタ装置２９に上記した各情報を送信する処理を行なうタイミングは、流量検出値Ｒ１はステップＳ２で、差異量Ｄ１はステップＳ４で、バルブ駆動電圧Ｖ１はステップＳ５で、圧力検出値Ｐ１はステップＳ６で、バルブ制御差異量Ｄ２はステップＳ８で、流量変化量ＲｄはステップＳ１０で送信する等、各情報を求めたステップで送信する処理を行なうようにしてもよい。
（ステップＳ１２）
補正処理プログラムＰ７２は、ステップＳ１１の処理で求めたバルブ駆動電圧（Ｖｈ）に対応するバルブ駆動信号Ｓ３に係る電圧値を求める処理を行なって、この電圧値をバルブ駆動回路２０に出力する。バルブ駆動回路２０は、バルブ制御信号Ｓ３に係る電圧を積層型圧電素子１５に印加する電圧値に変換し、この変換した電圧値に係るバルブ駆動信号Ｓ４を積層型圧電素子１５に印加する。これにより、流路４を流れる流体の流量を流量設定Ｒ０に一致するように制御（補正制御）することが可能になる。
補正処理プログラムＰ７２は、ステップＳ１１の処理で求めたバルブ駆動電圧（Ｖｈ）に対応するバルブ駆動信号Ｓ３に係る電圧値を求める処理を行なって、この電圧値をバルブ駆動回路２０に出力する。バルブ駆動回路２０は、バルブ制御信号Ｓ３に係る電圧を積層型圧電素子１５に印加する電圧値に変換し、この変換した電圧値に係るバルブ駆動信号Ｓ４を積層型圧電素子１５に印加する。これにより、流路４を流れる流体の流量を流量設定Ｒ０に一致するように制御（補正制御）することが可能になる。
（ステップＳ１３）
流路４に流れる流量を「０」に制御する処理を行なう。この流量を「０」に制御する処理は、積層型圧電素子１５に印加する電圧値を「０」にする処理を行なうことにより可能になる。
流路４に流れる流量を「０」に制御する処理を行なう。この流量を「０」に制御する処理は、積層型圧電素子１５に印加する電圧値を「０」にする処理を行なうことにより可能になる。
上記したステップＳ１２の処理が終了、すなわち、上記したステップＳ２の処理がスタートして、例えば１０ｍｓが経過すると、タイマー割込み処理Ｓｉが作動して再びステップＳ２〜ステップＳ１２の処理が実行されることになる。なお、このソフトウエア割込み処理Ｓｉは、外部システム９から次の新しい流量設定値Ｒ０に係る流量設定信号Ｓ０が送信されるまで繰り返されることになる。
上記したステップＳ１２の処理が実行されると、ステップＳ２の処理で入力した流量検出値Ｒ１と、ステップＳ９の処理でバルブ特性情報Ｋを参照して求めた基準となる流量検出Ｒｓとの流量変化量Ｒｄに基づいて、流路４を流れる流量を、外部システム９から指示された流量設定値Ｒ０に高い精度で一致するように補正する制御を実行することが可能になる。
また、この流量を流量設定値Ｒ０に高い精度で一致するように補正する制御は、ソフトウエア割込み処理Ｓｉが作動する所定の時間間隔ごと、例えば、上記した１０ｍｓごとに実行されるので、外部システム９から指示された流量設定値Ｒ０と実際の流量値とに、経年変化等に伴うズレが発生しても、半導体製造装置２が稼働中においても、極めて短時間で流路４を流れる流量を流量設定値Ｒ０に高い精度で一致させる制御を行うことができるようになる。
また、前記ステップＳ１０の処理において、算出した流量変化量Ｒｄが予め設定した閾値より大きいか否かを判定して、この閾値より大きいと判定された場合にステップＳ１１に進み、閾値以下と判定された場合にはタイマー割込み処理Ｓｉに戻る制御を行なうようにしてもよい。
[第２の実施形態]
通常、外部システム９となるホストコンピュータは、半導体製造ラインに設置されている各種の半導体製造装置からリアルタイムで各種の製造条件に係る実績情報を収集し、これら収集した情報をモニタ装置に表示して、製造ラインに異常が発生していないか否かを監視者が監視する監視システムを備えている。
通常、外部システム９となるホストコンピュータは、半導体製造ラインに設置されている各種の半導体製造装置からリアルタイムで各種の製造条件に係る実績情報を収集し、これら収集した情報をモニタ装置に表示して、製造ラインに異常が発生していないか否かを監視者が監視する監視システムを備えている。
以下に説明する本発明の第２の実施形態は、外部システム９の指示情報に基づいて、前記した流量の補正制御を実施する手段を採用したことに特徴がある。
すなわち、第２の実施形態においては、上記した流量変化量Ｒｄが発生したときに、制御手段８は流量の補正制御を行なうか否かの補正許可依頼の信号を外部システム９に送信する。そして、制御手段８はこの補正許可依頼の応答信号として「補正許可」の信号を受信すると前記したステップＳ１２に記載の流量補正の処理を実行し、「補正不許可」の信号を受信すると流量の補正を行なわないようにすることに特徴がある。
すなわち、第２の実施形態においては、上記した流量変化量Ｒｄが発生したときに、制御手段８は流量の補正制御を行なうか否かの補正許可依頼の信号を外部システム９に送信する。そして、制御手段８はこの補正許可依頼の応答信号として「補正許可」の信号を受信すると前記したステップＳ１２に記載の流量補正の処理を実行し、「補正不許可」の信号を受信すると流量の補正を行なわないようにすることに特徴がある。
この第２の実施形態を実施するためのハードウエアの構成は図１及び図２に示す構成と同一であるが、制御手段８が備えるプログラムの処理手順は図６に示す手順と異なる部分があるので、以下、本発明の第２の実施形態を実施するための処理手順の概要を図７と図８に基づいて説明する。
図７は、メイン制御プログラムＰｍの制御に従って、外部システム９との通信を行なう通信プログラムＰ１１の処理手順の一例を示すフローチャートである。以下、図７に示すステップ順にその処理内容の概要を説明する。
（ステップＳ２１）
外部システム９から割込み処理で受信した制御コマンドが如何なるコマンドであるかを判定する。
外部システム９から割込み処理で受信した制御コマンドが如何なるコマンドであるかを判定する。
（ステップＳ２２）
ステップＳ２１の判定処理の結果、受信した制御コマンドが流量設定信号Ｓ０に係る制御コマンドであると判定されるとステップＳ２７に進み、流量設定信号Ｓ０以外の制御コマンドである場合にはステップＳ２３に進む。
ステップＳ２１の判定処理の結果、受信した制御コマンドが流量設定信号Ｓ０に係る制御コマンドであると判定されるとステップＳ２７に進み、流量設定信号Ｓ０以外の制御コマンドである場合にはステップＳ２３に進む。
（ステップＳ２３）（ステップＳ２４）
受信した制御コマンドが流量補正の許可コマンドであると判定されると、ステップＳ２４により制御コマンドに「許可」に係る情報が含まれているか否かを判定し、「許可」情報が含まれているとステップＳ２５に進む。一方、制御コマンドに「不許可」情報が含まれているとステップＳ２６に進む。
受信した制御コマンドが流量補正の許可コマンドであると判定されると、ステップＳ２４により制御コマンドに「許可」に係る情報が含まれているか否かを判定し、「許可」情報が含まれているとステップＳ２５に進む。一方、制御コマンドに「不許可」情報が含まれているとステップＳ２６に進む。
（ステップＳ２５）
ＲＡＭ２３の所定の記憶領域に設定した補正許可フラグに、流量補正の許可を示す情報、例えば「１」を記憶する処理を行なって、外部システム９からの受信割込み処理を終了する。
ＲＡＭ２３の所定の記憶領域に設定した補正許可フラグに、流量補正の許可を示す情報、例えば「１」を記憶する処理を行なって、外部システム９からの受信割込み処理を終了する。
（ステップＳ２６）
ＲＡＭ２３に設定した補正許可フラグに、流量補正の不許可を示す情報、例えば「９」を記憶する処理を行なって、外部システム９からの受信割込み処理を終了する。なお、補正許可フラグには初期値として、例えば「０」を記憶する処理を行なうようにする。
ＲＡＭ２３に設定した補正許可フラグに、流量補正の不許可を示す情報、例えば「９」を記憶する処理を行なって、外部システム９からの受信割込み処理を終了する。なお、補正許可フラグには初期値として、例えば「０」を記憶する処理を行なうようにする。
（ステップＳ２７）
流量設定信号Ｓ０に含まれている流量設定値Ｒ０に係る情報が「０」であるか否かを判定し、「０」の場合には図６に示すステップＳ１３の処理を実行する。一方、流量設定値Ｒ０に係る情報が「０」以外の情報であると、図６に示すタイマー割込み処理Ｓｉを実行するように制御する。
流量設定信号Ｓ０に含まれている流量設定値Ｒ０に係る情報が「０」であるか否かを判定し、「０」の場合には図６に示すステップＳ１３の処理を実行する。一方、流量設定値Ｒ０に係る情報が「０」以外の情報であると、図６に示すタイマー割込み処理Ｓｉを実行するように制御する。
（ステップＳ２８）
予め設定された制御コマンド以外のコマンドを受信したので、エラー処理を行なって外部システム９からの受信割込み処理を終了する。
予め設定された制御コマンド以外のコマンドを受信したので、エラー処理を行なって外部システム９からの受信割込み処理を終了する。
第２の実施形態を実施するためには、上記したステップＳ２１〜ステップＳ２８の処理に伴って、前記した制御手段８が実行する図６に示す流量の制御と検定処理の手順を示すステップＳ２〜ステップＳ１２の処理手順の一部を変更する必要が生じる。図８は、この変更した処理手順を示している。
第２の実施形態を実施するための手順が、図６に示す第１の実施形態を実施するため手順と異なる箇所は、図６に示すステップＳ１１とステップＳ１２との間に、図８に示すステップＳ１１ａとステップＳ１１ｂの処理を挿入したことにある。
すなわち、図８に示すステップＳ１１ａでは、補正許可問合せプログラムＰ１２により、流量補正手段（流量補正プログラムＰ７２）の実行可否に係る制御コマンド（補正許可問合せコマンド）を外部システム９に送信する。なお、このステップＳ１１ａにおいては、例えば、前記したバルブ制御差異量Ｄ２と流量変化量Ｒｄの一方または双方が予め設定した閾値以上と判定されると、ステップＳ１１ａとステップＳ１１ｂの処理を実行させる制御を行なうようにしてもよい。
図８に示すステップＳ１１ｂにおいては、前記したステップＳ２５又はステップＳ２６の処理で実行した処理、すなわち、補正許可フラグに記憶されている内容を判定する処理を行なう。そして、補正許可フラグに「１」が記憶されていると前記したステップＳ１２に進んで、流量を補正する処理を実行する。一方、補正許可フラグに「０」又は「９」が記憶されていると、再びタイマー割込み処理Ｓｉに戻る処理を行なう。
なお、上記した第２の実施形態において、外部システム９が制御手段８に送信する流量補正許可に係る情報を求める処理は、例えば、次の手段１、手段２の何れかを適宜採用することができる。
（手段１）
外部システム９が備えている監視システムのモニタ装置を監視する監視者が、「流量補正許可」又は「流量補正不許可」に係る情報をキーボード等の入力手段から入力する。
なお、このように監視者に流量補正許可、又は不許可に係る情報を入力させるためには、前記したステップＳ１１の処理で、流量制御装置１からＳＯＵＴ信号として送信される流量検出値Ｒ１、差異量Ｄ１、バルブ駆動電圧Ｖ１、圧力検出値Ｐ１、流量差異値Ｄ２、基準流量Ｒｓ、流量変化量Ｒｄ、バルブ駆動電圧Ｖｈに係る情報、等を監視システムのモニタ装置にリアルタイムにグラフィック表示を行なうようにする。
外部システム９が備えている監視システムのモニタ装置を監視する監視者が、「流量補正許可」又は「流量補正不許可」に係る情報をキーボード等の入力手段から入力する。
なお、このように監視者に流量補正許可、又は不許可に係る情報を入力させるためには、前記したステップＳ１１の処理で、流量制御装置１からＳＯＵＴ信号として送信される流量検出値Ｒ１、差異量Ｄ１、バルブ駆動電圧Ｖ１、圧力検出値Ｐ１、流量差異値Ｄ２、基準流量Ｒｓ、流量変化量Ｒｄ、バルブ駆動電圧Ｖｈに係る情報、等を監視システムのモニタ装置にリアルタイムにグラフィック表示を行なうようにする。
（手段２）
前記ステップＳ１１の処理により、制御手段８からリアルタイムでＳＯＵＴ信号として送信される流量検出値Ｒ１、差異量Ｄ１、バルブ駆動電圧Ｖ１、圧力検出値Ｐ１、・・・に基づいて、プログラム処理により流量を補正するか否かを自動判定し、その判定結果である「流量補正許可」又は「流量補正不許可」に係る情報を制御手段８に送信する。
前記ステップＳ１１の処理により、制御手段８からリアルタイムでＳＯＵＴ信号として送信される流量検出値Ｒ１、差異量Ｄ１、バルブ駆動電圧Ｖ１、圧力検出値Ｐ１、・・・に基づいて、プログラム処理により流量を補正するか否かを自動判定し、その判定結果である「流量補正許可」又は「流量補正不許可」に係る情報を制御手段８に送信する。
[第３の実施形態]
上記した本発明の第１の実施形態においては、メイン制御プログラムＰｍは、所定の時間間隔で前記バルブ特性情報参照手段と、前記流量検定手段と、前記流量補正手段とを所定の時間間隔、例えば、１０ｍｓごとに作動させる制御を行なう例について説明したが、本発明の第３の実施形態は、下記（処理１）〜（処理４）に記載の処理を行なう第２の流量検定手段を備えていることに特徴がある。
上記した本発明の第１の実施形態においては、メイン制御プログラムＰｍは、所定の時間間隔で前記バルブ特性情報参照手段と、前記流量検定手段と、前記流量補正手段とを所定の時間間隔、例えば、１０ｍｓごとに作動させる制御を行なう例について説明したが、本発明の第３の実施形態は、下記（処理１）〜（処理４）に記載の処理を行なう第２の流量検定手段を備えていることに特徴がある。
（処理１）
図６に示す第１の実施形態の処理手順を示すフローチャートにおいて、ステップＳ２〜ステップＳ１０は、所定の時間間隔、例えば、１０ｍｓごとに作動させる。そして、ステップＳ１０の処理で求めた流量変化量Ｒｄ、すなわち、ステップＳ２の処理で求めた現時点の流量検出値Ｒ１と、ステップＳ９の処理でバルブ特性情報Ｋを参照して求めた基準となる流量検出値Ｒｓとの流量変化量Ｒｄ（Ｒｄ＝Ｒ１−Ｒｓ）を、タイマー割込みＳｉが実施されるごとに、時系列的にＲＡＭ２３に順次記憶する処理を行なう。
図６に示す第１の実施形態の処理手順を示すフローチャートにおいて、ステップＳ２〜ステップＳ１０は、所定の時間間隔、例えば、１０ｍｓごとに作動させる。そして、ステップＳ１０の処理で求めた流量変化量Ｒｄ、すなわち、ステップＳ２の処理で求めた現時点の流量検出値Ｒ１と、ステップＳ９の処理でバルブ特性情報Ｋを参照して求めた基準となる流量検出値Ｒｓとの流量変化量Ｒｄ（Ｒｄ＝Ｒ１−Ｒｓ）を、タイマー割込みＳｉが実施されるごとに、時系列的にＲＡＭ２３に順次記憶する処理を行なう。
（処理２）
ステップＳ９〜Ｓ１０の処理は、タイマー割込みＳｉにより所定の時間間隔で実行されるので、ＲＡＭ２３に記憶した流量変化量Ｒｄの数が予め設定した所定の数に達するまでカウント処理を行なう。そして、例えば、このカウント数が「５００」に達すると検出データ解析プログラムＰ７３（図５参照）を作動させる。
ステップＳ９〜Ｓ１０の処理は、タイマー割込みＳｉにより所定の時間間隔で実行されるので、ＲＡＭ２３に記憶した流量変化量Ｒｄの数が予め設定した所定の数に達するまでカウント処理を行なう。そして、例えば、このカウント数が「５００」に達すると検出データ解析プログラムＰ７３（図５参照）を作動させる。
（処理３）
検出データ解析プログラムＰ７３は、ＲＡＭ２３に記憶した「５００」個の流量変化量Ｒｄの平均値を算出する処理を行なう。そして、この流量変化量Ｒｄの平均値を、流量制御装置１を検定する検定情報とする。
（処理４）
上記（処理３）で求めた流量変化量Ｒｄの平均値に基づいて、図６に示すステップＳ１１とステップＳ１２の処理を実行する。
検出データ解析プログラムＰ７３は、ＲＡＭ２３に記憶した「５００」個の流量変化量Ｒｄの平均値を算出する処理を行なう。そして、この流量変化量Ｒｄの平均値を、流量制御装置１を検定する検定情報とする。
（処理４）
上記（処理３）で求めた流量変化量Ｒｄの平均値に基づいて、図６に示すステップＳ１１とステップＳ１２の処理を実行する。
上記した第３の実施形態においては、時系列的に所定の時間間隔で求めた複数の流量変化量Ｒｄの平均値に基づいて、流量制御の検定処理と積層型圧電素子１５に印加するバルブ駆動電圧（バルブ駆動制御情報）を補正する処理を行なうので、流量検出手段や圧力検出手段が検出した検出値に異常値が含まれている場合には平均化されるので、ステップＳ１２により流路４の流量制御を流量設定値Ｒ０に一致するようにより正確な補正を行なうことが可能になる。なお、流量変化量Ｒｄの平均値に基づいて演算して求めた補正されたバルブ駆動電圧は、次の新しい所定の数の流量変化量ＲｄがＲＡＭ２３に記憶されるまでステップＳ１２の処理により積層型圧電素子１５に印加する制御を行うようにする。
なお、この第３の実施形態においては、所定の時間間隔、例えば１０秒間の間に求めた複数の流量変化量Ｒｄの平均値に基づいて上記（処理４）の処理を行ない、１０秒ごとにバルブ駆動電圧を補正する処理を行なうようにしてもよい。
上記した本発明の実施形態において、流量制御弁機構７のアクチュエータを作動させる推力発生手段としては積層型圧電素子１５を応用した例について説明したが、本発明の流量制御装置が備えている流量制御弁機構７の推力発生手段は、電磁力を応用した電磁式の推力発生手段（電磁バルブから構成されるアクチュエータ）を採用することも可能である。この電磁式アクチュエータを採用した場合には、制御手段８はバルブ駆動回路２０に適切な範囲の電流値（バルブ駆動制御情報）を出力してその推力を制御する処理を行なうことになる。
また、上記した本発明の流量制御装置に実施形態においては、プロセスガスを半導体製造装置に供給する例について説明したが、流路を流れる液体の流量制御についても、本発明を適用することができる。
１ ：流量制御装置
２ ：半導体製造装置
４ ：流路
５ ：流量検出手段
６ ：圧力検出手段
７ ：流量制御弁機構
８ ：制御手段
９ ：外部システム（ホストコンピュータ、等）
１２ ：流量制御弁
１３ ：ダイヤフラム
１４ ：弁口
１５ ：積層型圧電素子
２０ ：バルブ駆動回路
Ｋ ：バルブ特性情報（バルブ特性情報データテーブル）
Ｐ６ ：流量制御プログラム
Ｐ７ ：流量検定プログラム
Ｐ７１：バルブ特性情報参照プログラム
Ｐ７２：流量補正プログラム
２ ：半導体製造装置
４ ：流路
５ ：流量検出手段
６ ：圧力検出手段
７ ：流量制御弁機構
８ ：制御手段
９ ：外部システム（ホストコンピュータ、等）
１２ ：流量制御弁
１３ ：ダイヤフラム
１４ ：弁口
１５ ：積層型圧電素子
２０ ：バルブ駆動回路
Ｋ ：バルブ特性情報（バルブ特性情報データテーブル）
Ｐ６ ：流量制御プログラム
Ｐ７ ：流量検定プログラム
Ｐ７１：バルブ特性情報参照プログラム
Ｐ７２：流量補正プログラム
Claims (12)
- 流体を流す流路に、流量を検出してその流量検出値を出力する流量検出手段と、バルブ駆動制御情報により弁開度を変えることによって前記流量を制御する流量制御弁機構とを設け、外部システムから入力される流量設定値に基づいて前記流量制御弁機構を制御する制御手段を備えた流量制御装置であって、
前記流路に前記流体の圧力を検出して圧力検出値を出力する圧力検出手段を設けると共に、
予め、前記制御手段はその記憶手段に、前記流路に前記流体を流して前記流量制御弁機構に基準となるバルブ駆動制御情報を出力したときに、前記基準となるバルブ駆動制御情報と前記流量検出手段が検出した基準となる流量検出値との関係を示す情報を、前記流体の圧力に関連付けして記憶したバルブ特性情報を備え、
さらに、前記制御手段は、前記バルブ駆動制御情報を前記流量制御弁機構に出力して前記流路の流量を制御しているときに、
前記流量設定値あるいは前記流量検出手段が検出した前記流量検出値と、前記圧力検出手段が検出した前記圧力検出値とに関連付けされる前記基準となるバルブ駆動制御情報を、前記バルブ特性情報を参照して求めるバルブ特性情報参照手段と、
前記バルブ特性情報参照手段により求めた前記基準となるバルブ駆動制御情報と、前記制御手段が前記流量制御弁機構に出力したバルブ駆動制御情報との差異を示すバルブ制御差異量に基づいて、前記流量制御装置を検定する流量検定手段と、を備え、
さらに、前記制御手段は、
前記流量制御弁機構に出力したバルブ駆動制御情報と、前記圧力検出手段が検出した前記圧力検出値とに関連付けされる前記基準となる前記流量検出値を、前記バルブ特性情報を参照して求める手段と、
前記求めた基準となる前記流量検出値と、前記流量設定値あるいは前記流量検出手段が検出した前記流量検出値との差異を示す流量変化量に基づいて、前記流量制御装置を検定する手段を備えていることを特徴とする流量制御装置。 - 前記制御手段は、前記バルブ制御差異量又は前記流量変化量に基づいて求めたバルブ駆動制御情報を、前記流量制御弁機構に出力する流量補正手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の流量制御装置。
- 前記制御手段は、前記バルブ制御差異量又は前記流量変化量が予め設定した閾値を超えていると、前記流量補正手段を実行することを特徴とする請求項２に記載の流量制御装置。
- 前記制御手段は、前記バルブ特性情報参照手段と前記流量検定手段とを、所定の時間間隔で実行させる手段を備えていることを特徴とする請求項３に記載の流量制御装置。
- 前記制御手段は、前記流量補正手段を所定の時間間隔で実行させる手段を備えていることを特徴とする請求項４に記載の流量制御装置。
- 前記制御手段は、前記バルブ特性情報参照手段と前記流量検定手段とを所定の時間間隔で実行させることにより求めた複数の前記バルブ制御差異量に基づいて、前記流量制御装置を検定する第２の流量検定手段を備えていることを特徴とする請求項５に記載の流量制御装置。
- 流体を流す流路に、制御手段が出力したバルブ駆動制御情報により弁開度を変えることによって前記流体の流量を制御する流量制御弁機構を設けて、前記流路を流れる流体の流量を外部システムから入力される流量設定値になるように制御する流量制御方法であって、
予め、前記制御手段の記憶手段に、前記流路に前記流体を流して前記流量制御弁機構に基準となるバルブ駆動制御情報を出力したときに、前記基準となるバルブ駆動制御情報と前記流体の流量検出値との関係を示す情報を、前記流体の圧力に関連付けしてバルブ特性情報テーブルとして記憶するステップと、
前記バルブ駆動制御情報を前記流量制御弁機構に出力して前記流路の流量を制御しているときに、
前記流量設定値あるいは前記流体の前記流量検出値と、前記流体の圧力検出値とに関連付けされる前記基準となるバルブ駆動制御情報を、前記バルブ特性情報テーブルを参照して求めるバルブ特性情報参照ステップと、
前記バルブ特性情報参照ステップにより求めた前記基準となるバルブ駆動制御情報と、前記制御手段が前記流量制御弁機構に出力したバルブ駆動制御情報との差異を示すバルブ制御差異量を算出し、前記算出したバルブ制御差異量に基づいて前記流路の流量制御の精度を検定する流量検定ステップと、
前記バルブ制御差異量に基づいて求めたバルブ駆動制御情報を、前記流量制御弁機構に出力する流量補正ステップを備えていることを特徴とする流路の流量制御方法。 - 前記バルブ特性情報参照ステップと、前記流量検定ステップと、前記流量補正ステップとを、所定の時間間隔で実行させるステップを備えていることを特徴とする請求項７記載の流路の流量制御方法。
- 前記バルブ特性情報参照ステップと前記流量検定ステップとを所定の時間間隔で実行させることにより求めた複数の前記バルブ制御差異量に基づいて、前記流路の流量制御の精度を検定する第２の流量検定ステップを備えていることを特徴とする請求項８に記載の流路の流量制御方法。
- 流体を流す流路に、流量を検出してその流量検出値を出力する流量検出手段と、バルブ駆動制御情報により弁開度を変えることによって前記流量を制御する流量制御弁機構とを設け、外部システムから入力される流量設定値に基づいて前記流量制御弁機構を制御する制御手段を備えた流量制御装置の検定方法であって、
予め、前記制御手段の記憶手段に、前記流路に前記流体を流して前記流量制御弁機構に基準となるバルブ駆動制御情報を出力したときに、前記基準となるバルブ駆動制御情報と前記流体の流量検出値との関係を示す情報を、前記流体の圧力に関連付けしてバルブ特性情報テーブルとして記憶するステップと、
前記バルブ駆動制御情報を前記流量制御弁機構に出力して前記流路の流量を制御しているときに、
前記流量設定値あるいは前記流体の前記流量検出値と、前記流体の圧力検出値とに関連付けされる前記基準となるバルブ駆動制御情報を、前記バルブ特性情報を参照して求めるバルブ特性情報参照ステップと、
前記バルブ特性情報参照ステップにより求めた前記基準となるバルブ駆動制御情報と、前記制御手段が前記流量制御弁機構に出力したバルブ駆動制御情報との差異を示すバルブ制御差異量を算出し、前記算出したバルブ制御差異量に基づいて前記流路の流量制御の精度を検定する流量検定ステップと、
を備え、
前記流量検定ステップは、前記制御手段が前記流量制御弁機構に出力したバルブ駆動制御情報と、前記圧力検出手段が検出した前記圧力検出値とに関連付けされる前記基準となる前記流量検出値を、前記バルブ特性情報テーブルを参照して求めるステップと、
前記求めた基準となる前記流量検出値と、前記流量設定値あるいは前記流量検出手段が検出した前記流量検出値との差異を示す流量変化量に基づいて、前記流路の流量制御の精度を検定するステップを備えていることを特徴とする流量制御装置の検定方法。 - 前記バルブ特性情報参照ステップと前記流量検定ステップを、所定の時間間隔で実行させるステップを備えていることを特徴とする請求項１０に記載の流量制御装置の検定方法。
- 前記バルブ特性情報参照ステップと、前記流量検定ステップとを所定の時間間隔で実行させることにより求めた複数の前記バルブ制御差異量に基づいて、前記流路の流量制御の精度を検定する第２の流量検定ステップを備えていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の流量制御装置の検定方法。
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