JP5082989B2 - 流量制御装置、その検定方法及び流量制御方法 - Google Patents
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Description
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、上記操作で取得した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る。そして、このズレ量を解析して、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(バルブ駆動制御情報)等の流量制御に係るデータを補正する操作を行なっていた。
予め、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前記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、前記流体の圧力検出値と関連付けして前記制御手段の記憶手段に記憶したバルブ特性情報を備え、
前記制御手段が前記外部システムから新たな流量設定値(R0)を受信して、所定の時間間隔で前記流量検出手段から入力した流量検出値に基づいて求めた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、前記流量を前記流量設定値(R0)になるように制御しているときに、前記制御手段は、
前記新たに受信した流量設定値(R0)ごとに、前記流量検出手段から入力した前記流量検出値(R1)と、該流量検出値(R1)を入力したときの前記流体の圧力検出値(P1)と、該流量検出値(R1)に基づいて求めて前記流量制御弁機構に出力したバルブ駆動制御情報(V1)とから構成される検定サンプリング情報を、前記流量設定値(R0)と関連付けして前記記憶手段に記憶する検定情報サンプリング手段と、
前記流量設定値(R0)と関連付けして前記記憶手段に記憶した前記検定サンプリング情報の所定数について、該検定サンプリング情報を構成する前記流量検出値(R1)と前記バルブ駆動制御情報(V1)との関連を示す関連係数(A)を、前記記憶の時系列順に対応する前記流量検出値(R1)と前記バルブ駆動制御情報(V1)とから順次求めるバルブ制御情報傾き算出手段と、
前記バルブ制御情報傾き算出手段の実行後に、新たに入力した前記流量検出値(R1)に基づいて求めて出力した新たなバルブ駆動制御情報(V1)と、前記バルブ特性情報を参照して求めた情報であって前記新たに入力した流量検出値(R1)と新たに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制御情報と、の差異となるバルブ制御差異量を流量制御の検定情報として求める流量検定手段と、
を備えていることを特徴としている。
前記新たな流量検出値(R1)と、前記バルブ特性情報を参照して求めた情報であって前記新たなバルブ駆動制御情報(V1)と該流量検出値(R1)を入力したときの新たな圧力検出値(P1)との双方に関連付けされる基準となる流量検出値と、の差異となる流量差異量を流量制御の検定情報として求める第2の流量検定手段を備えていることを特徴としている。
前記関連係数(A)の値が前記閾値の範囲を超えていると判定されたときに、前記流量検定手段を実行させるように制御することを特徴としている。
前記バルブ特性情報を参照して求めた情報であって該新たに入力した流量検出値(R1)と新たに入力した前記圧力検出値(P1)との双方に関連付けされる基準となるバルブ駆動制御情報を求める流量補正手段を備え、
前記流量補正手段が求めた前記基準となるバルブ駆動制御情報を、前記流量制御弁機構に出力することを特徴としている。
前記差分値(Sv)と前記差分値(Pv)の双方の全てが「正」又は「負」と判定されたときに、前記バルブ制御情報傾き算出手段を実行させることを特徴としている。
前記流路の流量の補正可否の問合せに係る問合せ制御コマンドを前記外部システムに送信する手段と、前記問合せ制御コマンドに対する応答を受信する手段を備えた流量補正問合せ手段を備え、
前記問合せ制御コマンドの応答として流量補正可に係る制御コマンドを受信した後に、前記流量補正手段を実行させることを特徴としている。
予め、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前記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、前記流体の圧力検出値と関連付けして前記制御手段の記憶手段にバルブ特性情報として記憶するステップと、
前記制御手段が前記外部システムから新たな流量設定値(R0)を受信して、所定の時間間隔で前記流量検出手段から入力した流量検出値に基づいて求めた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、前記流量を前記流量設定値(R0)になるように制御しているときに、
前記新たに受信した流量設定値(R0)ごとに、前記流量検出手段から入力した前記流量検出値(R1)と、該流量検出値(R1)を入力したときの前記流体の圧力検出値(P1)と、該流量検出値(R1)に基づいて求めて前記流量制御弁機構に出力したバルブ駆動制御情報(V1)とから構成される検定サンプリング情報を、前記流量設定値(R0)と関連付けして前記記憶手段に記憶する検定情報サンプリングステップと、
前記流量設定値(R0)と関連付けして前記記憶手段に記憶した前記検定サンプリング情報の所定数について、該検定サンプリング情報を構成する前記流量検出値(R1)と前記バルブ駆動制御情報(V1)との関連を示す関連係数(A)を、前記記憶の時系列順に対応する前記流量検出値(R1)と前記バルブ駆動制御情報(V1)とから順次求めるバルブ制御情報傾き算出ステップと、
前記バルブ制御情報傾き算出ステップの実行後に、新たに入力した前記流量検出値(R1)に基づいて求めて出力した新たなバルブ駆動制御情報(V1)と、前記バルブ特性情報を参照して求めた情報であって前記新たに入力した流量検出値(R1)と新たに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制御情報と、の差異となるバルブ制御差異量を流量制御の検定情報として求める流量検定ステップと、
を備えていることを特徴としている。
前記新たな流量検出値(R1)と、前記バルブ特性情報を参照して求めた情報であって前記新たなバルブ駆動制御情報(V1)と該流量検出値(R1)を入力したときの新たな圧力検出値(P1)との双方に関連付けされる基準となる流量検出値と、の差異となる流量差異量を流量制御の検定情報として求める第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。
前記関連係数(A)の値が前記閾値の範囲を超えていると判定されたときに、前記流量検定ステップが実行されることを特徴としている。
前記差分値(Sv)と前記差分値(Pv)の双方の全てが「正」又は「負」と判定されたときに、前記バルブ制御情報傾き算出ステップが実行されることを特徴としている。
予め、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前記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、前記流体の圧力検出値と関連付けして前記制御手段の記憶手段にバルブ特性情報として記憶するステップと、
前記制御手段が前記外部システムから新たな流量設定値(R0)を受信して、所定の時間間隔で前記流量検出手段から入力した流量検出値に基づいて求めた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、前記流量を前記流量設定値(R0)になるように制御しているときに、
前記新たに受信した流量設定値(R0)ごとに、前記流量検出手段から入力した前記流量検出値(R1)と、該流量検出値(R1)を入力したときの前記流体の圧力検出値(P1)と、該流量検出値(R1)に基づいて求めて前記流量制御弁機構に出力したバルブ駆動制御情報(V1)とから構成される検定サンプリング情報を、前記流量設定値(R0)と関連付けして前記記憶手段に記憶する検定情報サンプリングステップと、
前記流量設定値(R0)と関連付けして前記記憶手段に記憶した前記検定サンプリング情報の所定数について、該検定サンプリング情報を構成する前記流量検出値(R1)と前記バルブ駆動制御情報(V1)との関連を示す関連係数(A)を、前記記憶の時系列順に対応する前記流量検出値(R1)と前記バルブ駆動制御情報(V1)とから順次求めるバルブ制御情報傾き算出ステップと、
前記バルブ制御情報傾き算出ステップの実行後に、新たに入力した前記流量検出値(R1)に基づいて求めて出力した新たなバルブ駆動制御情報(V1)と、前記バルブ特性情報を参照して求めた情報であって前記新たに入力した流量検出値(R1)と新たに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制御情報と、の差異となるバルブ制御差異量を流量制御の検定情報として求める流量検定ステップと、
前記流量検定ステップが実行されて新たに入力した前記流量検出値(R1)に基づいて求めた新たな前記バルブ駆動制御情報(V1)を出力した後に、
前記バルブ特性情報を参照して求めた情報であって該新たに入力した流量検出値(R1)と新たに入力した前記圧力検出値(P1)との双方に関連付けされる基準となるバルブ駆動制御情報を求める流量補正ステップを備え、
前記流量補正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を、前記流量制御弁機構に出力するステップを備えていることを特徴としている。
前記差分値(Sv)と前記差分値(Pv)の双方全てが「正」又は「負」と判定されたときに、前記バルブ制御情報傾き算出ステップが実行されることを特徴としている。
(1)流量設定値(R0)ごとに、制御手段8が流量制御弁機構7に出力したバルブ駆動制御情報(V1)と、このバルブ駆動制御情報(V1)を出力したときの流量検出値(R1)と、圧力検出値(P1)との3種の情報から構成される検定サンプリング情報の所定数を時系列的に収集し、これら収集した3種の情報を解析して、本発明の流量制御装置を含む製造ラインの経時変化により、この流量制御装置の流量設定値(R0)に対する流量制御に無視できないズレが発生しているか否かを判定するようにしている。
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、例えば、半導体製造装置2のチャンバー(図示せず)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4、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の途中に設置される。図1に示すように、流量制御装置1は本体ブロック部1aを備え、本体ブロック部1a内には流路4に通じる流路が形成されている。また、本体ブロック部1aの一方の端部は上流側のガス管3に接続され、他方の端部は半導体製造装置2に通じる下流側のガス管3に接続される。
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。
続いて、制御手段8の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K1)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、その流量制御の精度を検定するための基準となる情報を登録したデータテーブルである。また、このバルブ特性情報は、この検定処理の結果に基づいて流路4の流量を補正する制御を実行するときに参照する情報となり、予め、RAM23にデータテーブルとして記憶(登録)されている。
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に記憶されている制御プログラムの構成を、図5に基づいて説明する。
2つの検定情報サンプリングテーブルに記憶されている流量検出値(R1)についてその記憶の時系列順どうしの差異値Rrと、同じくバルブ駆動制御情報(V1)についてその記録の時系列順どうしの差異値Vrとを順次算出し、さらに、これら算出した差異値Rrと差異値Vrから関連係数(A)を(A)=(差異値Rr)/(差異値Vr)として求める処理を行なう。この関連係数(A)は、検定情報サンプリングテーブルに記憶されている流量検出値(R1)(又はバルブ駆動制御情報(V1))の記憶数ほど求められることになる。
続いて、流量制御装置1の制御手段8が上記した制御プログラムにより、流路4を流れる流体の流量を制御しながら、流量制御の精度についてその検定処理を行なうための手順について、その第1の実施形態を図9〜図11に示すフローチャートに基づいて説明する。
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として受信した流量設定値(R0)が「0」(0cc/min)であるか否かを判定する。この判定の結果、「0」より大であるとステップS2に進み、「0」であるとステップS5に進む制御を行なう。
受信した流量設定値(R0)が、予め設定された上限値、例えば「100cc/min」を超えているか否かを判定する。この判定の結果、上限値以下と判定されるとステップS3に進む。一方、上限値を超えているとステップS6に進む。
ソフトウエアタイマーP15を作動(スタート)させて、経過時間のカウント処理、例えば、秒単位のカウント処理を行なう。
受信した流量設定値(R0)をRAM23に記憶する。ステップS4の処理が終了すると、メイン制御プログラムPmは、図10に示しているソフトウエア割込み処理(10msecのタイマー割込み処理)Siに、制御を移行する処理を行なう。
制御手段8の流量制御プログラムP6は、流路4に流れる流量を「0」にする(流量制御弁機構7を「閉」にする)制御を行なう。この流量を「0」に制御する処理は、積層型圧電素子15にバルブ駆動電圧値(バルブ駆動制御情報を示す)として「150V(もしくは0V)」を印加することにより流量制御弁12を下降させて流路4の流量を「0」にすることを示す。ステップS5の処理が終了すると、流量設定値(R0)の受信に対する処理を終了する。
外部システム9から、予め設定された値を超えた流量設定値(R0)が送信されたので、エラー処理を行なって流量設定値(R0)の受信処理を終了する。
タイマー割込み処理Siは、外部システム9から次の新たな流量設定値(R0)が送信されるまで、メイン制御プログラムPmの制御に基づいて、所定の時間間隔ごとに、例えば、10msecごとに起動される。以下、図10〜図11に示すステップ順にタイマー割込み処理Siの処理手順について説明する。
流量検出信号入力プログラムP2を作動させて、現時点において流量検出手段5が検出した流路4の流量検出値(R1)に係る情報を流量検出信号S1として制御手段8に入力し、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、例えば0〜5Vのいずれか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現在の流量値、例えば、「cc/min」で表される流量検出値(R1)に変換する処理を行なってRAM23に記憶する。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。
圧力検出値入力手段となる圧力検出信号入力プログラムP3により、圧力検出手段6が検出した圧力検出値(P1)を圧力検出信号S2として入力する処理を行なって、入力したこの圧力検出値P1をRAM23に記憶する処理を行なう。なお、制御手段8に入力される圧力検出値(P1)は、例えば0〜5Vで表されるいずれかの電圧値であるが、圧力検出信号入力プログラムP3は、この電圧値を例えば「0.2MPa」で表される圧力検出値(P1)に変換してRAM23に記憶する処理を行なう。
流量制御プログラムP6は、流路4の流量を外部システム9から受信した流量設定値(R0)にするためのバルブ駆動制御情報(V0)を求める演算処理を行なう。続いて、この求めたバルブ駆動制御情報(V0)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。バルブ駆動回路20は、制御手段8からバルブ駆動制御情報(V0)が入力されると、前記したようにこのバルブ駆動制御情報(V0)を積層型圧電素子15にバルブ駆動電圧信号S4として印加するバルブ駆動制御情報(V1)(バルブ駆動電圧値)に変換する。そして、この変換されたバルブ駆動制御情報(V1)が積層型圧電素子15に印加(出力)される。
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S11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、差異量D1がα以下と判定された場合にはステップS15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。
RAM23に設定した検定処理フラグに「1」が記憶されているか否かを判定する。この判定結果、「1」が記憶されているとステップS16に進み、「0」が記憶されているとステップS17に進む。この検定処理フラグとは、前記した装置の経時変化により、流量制御装置1による現在の流路4の流量制御の状態は、外部システム9から受信した流量設定値(R0)に対して無視できないズレ量が発生しているか否かを示す情報である。なお、この検定処理フラグには、後述するステップS24〜S25の処理に基づいて検定処理を実行する必要があると判定されると「1」が記憶される。
流量検定プログラムP11により、流量制御装置1による流量制御の精度を検定するための検定情報を算出する処理を行なう。さらに、ステップS16においては、算出した検定情報を外部システム9に送信する処理を行なう。
流路4の流量を外部システム9から受信した流量設定値(R0)になるように制御するために、ステップS13の処理で積層型圧電素子15に出力したバルブ駆動制御情報(V1)と、このバルブ駆動制御情報(V1)を演算処理により求める情報としてステップS11の処理で入力した流量検出値(R1)とステップS12の処理で入力した圧力検出値(P1)とに関連付けられる基準となるバルブ駆動制御情報(Vsi)との差異量となる((V1)−(Vsi))を示す。なお、基準となるバルブ駆動制御情報(Vsi)は、上記したように図4に示すバルブ特性情報テーブルK1を参照して求めることができる。
まず、バルブ特性情報参照プログラムP8により、ステップS12の処理で入力した圧力検出値(P1)とステップS13の処理で積層型圧電素子15に出力したバルブ駆動制御情報(V1)とに関連付けされる基準となる流量(Rsi)を、バルブ特性情報テーブルK1を参照して求める処理を行なう。続いて、ステップS11の処理で入力した流量検出値(R1)と基準となる検定用の流量(Rsi)との差異値を求め、この求めた差異値を流量差異量(流量のズレ量)とする。この流量のズレ量は、装置の経年変化により発生したと推測することができる。なお、バルブ特性情報参照プログラムP8によりこの基準となる流量(Rsi)を求める処理は、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る。
メイン制御プログラムPmは、ソフトウエアタイマーP15がカウントした時間値が、予め設定した所定の時間値に達しているか否かを判定する。この判定の結果、所定の時間値に達している場合にはステップS18に進み、まだ、所定の時間値に達していない場合にはタイマー割込み処理Siに戻る処理を行なう。なお、この所定の時間値とは、前記した検定情報サンプリングプログラムP7を作動させて検定サンプリング情報を収集して、RAM23に設定した検定情報サンプリングテーブルに受信した流量設定値(R0)と関連付けして記憶する処理を実行するための時間値を示す。
検定情報サンプリングプログラムP7により、ステップS11の処理において流量検出手段5から入力した流量検出値(R1)と、ステップS12の処理において圧力検出手段6から入力した圧力検出値(P1)と、ステップS13の処理において積層型圧電素子15に出力したバルブ駆動制御情報(V1)から構成される3種の情報から構成される検定サンプリング情報を、外部システム9から受信した流量設定値(R0)と関連付けしてRAM23に設定した検定情報サンプリングテーブルK2、K3等のいずれかに記憶する処理を行なう。そして、検定サンプリング情報を流量設定値(R0)と関連付けされた検定情報サンプリングテーブルK2、K3、等のいずれかに記憶するごとに、各検定情報サンプリングテーブルK2、K3、等に記憶した検定サンプリング情報の記憶数(サンプリング数)をカウントし、そのカウント値をRAM23に記憶する。なお、この検定情報サンプリングテーブルK2、K3、等に記憶する情報のデータ構成例は、前記したように図7又は図8に示すようになる。
予め設定された複数の流量設定値(R0)ごとに関連付けされた各検定情報サンプリングテーブルK2、K3、等に記憶した検定サンプリング情報の記憶数が、予め設定した上限値に達しているか、例えば、それぞれ「100」に達したか否かを判定する。この判定の結果、所定の数に達したと判定されるとステップS20に進み、所定の数に達していないと判定されるとタイマー処理Siに戻る。なお、この記憶数の上限値は、半導体製造装置2の稼働状態にもよるが、例えば、1週間〜数週間ごとに複数の流量設定値(R0)に対応する全ての検定サンプリング情報の記憶数が上限値に達するような値を設定するとよい。
ステップS20〜ステップS24の処理は、検定情報サンプリングテーブルK2、K3、等に記憶した検定サンプリング情報を構成するデータを解析して、装置の経時変化により流量制御に無視できないズレ量が発生しているかを判定するための処理であって、本流量制御装置1の特徴となる手段(方法)となる。
続いて、検定サンプリング情報増減傾向判定プログラムP9により、次の(5)に記載の処理を行なう。
ステップS20の処理で判定した全ての流量設定値(R0)に関連付けされた検定情報サンプリングテーブルK2、K3、等に記憶されているバルブ駆動制御情報(V1)と圧力検出値(P1)の双方について、その増減傾向が同一、すなわち、全てが「増加傾向」又は「減少傾向」にあるか否かを判定する。この判定の結果、増減傾向が同一であると判定されるとステップS22に進み、同一でないと判定されるとタイマー割込み処理Siに戻る。
また、検定情報サンプリングテーブルK2、K3、等に記憶されているバルブ駆動制御情報(V1)と圧力検出値(P1)の双方について、その判定が増加傾向と減少傾向とが混在していると、装置の経年変化が発生していないと判定することができるので、ステップS21からタイマー割込み処理Siに戻る処理を行なう。
バルブ制御情報傾き算出プログラムP10により、RAM23に記憶している2種の検定情報サンプリングテーブルを選択して、下記(処理1)と(処理2)に記載の処理を行なう。なお、RAM23に3種以上の流量設定値(R0)に関連付けされた検定情報サンプリングテーブルK2、K3、K4、・・・が記憶されている場合には、いずれか2種の流量設定値(R0)に対応する検定情報サンプリングテーブルを選択する処理を行なう。このいずれか2種の流量設定値(R0)の選択は、流量設定値(R0)の値が最も高い流量設定値と最も低い流量設定値の2種を選択する処理を行なうようにする。
選択した2種の流量設定値(R0)に関連付けられた検定情報サンプリングテーブル、例えば図7と図8に示す検定情報サンプリングテーブルK2とK3について、2種の流量設定値(R0)に対応して時系列順に記憶されているバルブ駆動制御情報(V1)どうしの差異量Vrを算出する。この算出例を図7と図8に示す検定情報サンプリングテーブルK2とK3に基づいて説明すると次のようになる。
上記(処理1)と同様な手順で、2つの検定情報サンプリングテーブルK2とK3について、流量検出値(R1)が記憶されている時系列順どうしの差異量Rrとなる差異量(Rr−1)、差異量(Rr−2)、・・・、差異量(Rr−n)を順次算出してRAM23に時系列順に記憶する。
上記したステップS22の(処理1)と(処理2)に記載の手順で順次算出して時系列順に記憶した差異量Rrとなる差異量(Rr−1)、差異量(Rr−2)、・・・、差異量(Rr−n)と、同じく差異量Vrとなる差異量(Vr−1)、差異量(Vr−2)、・・・、差異量(Vr−n)について、バルブ制御情報傾き算出プログラムP10により、時系列順に対応する差異量Rrと差異量Vrとの関連を示す関連係数(A)となる、(値差異量(Rr−1)/差異量(Vr−1))、(値差異量(Rr−2)/差異量(Vr−2))、・・・、(差異量(Rr−n)/差異量(Vr−n))を順次算出して、その値をRAM23に記憶する。
ステップS23の処理で算出した関連係数(A)の値が、予め設定した閾値の範囲Sを超えているか否かを判定する。閾値の範囲Sとしては、例えば、S=(0.30〜0.35)として設定する。この判定の結果、この所定の閾値の範囲Sを超えている場合にはステップS25に進み、閾値の範囲S以下(越えていない)と判定された場合にはステップS26に進む。なお、この閾値の範囲Sは、2種の流量設定値(R0)ごとに、図4に示すバルブ特性情報テーブルK1に記憶されている基準となるバルブ駆動制御情報(Vs)と基準となる流量(Rs)に基づいて適切な値を設定する。
上記した手順で算出した複数の関連係数(A)の値のうち予め設定した所定数、例えば、一つ又は2個が閾値の範囲Sを超えていると、関連係数(A)は閾値の範囲Sを超えていると判定する。あるいは、複数の関連係数(A)の最大値と最小値との差異を算出し、この差異値が予め設定した値を超えていると、関連係数(A)は所定の閾値の範囲Sを超えていると判定する処理を行ってもよい。
装置の経時変化により、流量設定値(R0)に対する流量制御には無視できないズレが発生していると判定されるので、RAM23に設定した流量検定フラグに「1」を記憶する処理を行なう。流量検定フラグに「1」を記憶すると、次のタイマー割込み処理Siが起動したときに前記したステップS16(図10参照)の処理が実行されて検定情報の算出処理が実行されることになる。
一つ目は、上記したように、装置の経時変化が発生していないか、あるいは発生していても極めて少なくて、外部システム9から受信した流量設定値(R0)に一致、あるいは極めて近似した精度の高い流量制御が行われていることを示している。この理由は上記した通りである。
上記したステップS23において、バルブ制御情報傾き算出プログラムP10が算出した関連係数(A)に関する情報等を外部システム9に送信する処理を行なう。これによりタイマー割込み処理Siは終了し、所定時間経過すると再びタイマー割込みSiの処理がステップS11から実行されることになる。
図12に示す第2の実施形態の処理手順のうち、第1の実施形態と相違するステップS16a(図12)の処理内容について説明すると次のようになる。
流量制御装置1が流路4の流量を外部システム9から受信した流量設定値(R0)になるように制御した流量には、前記したステップS24の処理により無視できないズレが発生していると判定されたので、流量補正プログラムP12により流量が流量設定値(R0)になるように補正する制御を行なう。この流量を補正する制御は、例えば、次の(1)、(2)に記載の手順により行なうことができる。第2の実施形態においては、この流量を補正する制御手段を設けたことに特徴がある。
の変化率を求め、ステップS13で出力した補正前のバルブ駆動制御情報(V1)にこの変化率を乗算して求めたバルブ駆動制御情報を、バルブ駆動回路20に出力する処理を行なうようにするとよい。
外部システムから制御コマンドを受信すると、その制御コマンドの種別を判定する。そして、この制御コマンドが流量設定信号と判定されると、前記したステップS1の処理に進む。一方、流量設定信号ではないと判定されるとステップS1bに進む。
受信した制御コマンドが流量補正許可に係る信号であるか否かを判定し、流量補正許可に係る信号であると判定されるとステップS1cに進む。一方、流量補正許可に係る信号ではないと判定されると、未登録の制御コマンドが送信されたとしてステップ1fでエラー処理を行って、外部システム9からの受信処理を終了させる。
受信した流量補正許可に係る信号が、「許可」の信号である否かを判定する。そして、「許可」信号であると判定されると、ステップS1dの処理においてRAM23に設定した流量補正許可フラグに、例えば「1」を記憶する処理を行なう。一方、受信した流量補正許可に係る信号が、「不許可」の信号であると判定されると、ステップS1eの処理において流量補正許可フラグに、例えば「9」を記憶する処理を行なう。
図14に示すステップS15aは、RAM23に設定した流量補正許可フラグに「1」が記憶されているか否かを判定する。この流量補正許可フラグに「1」が記憶されていると、流路4の流量の補正を許可することを示す情報であって、前記したステップS1dにより「1」が記憶される。そして、流量補正許可フラグに「1」が記憶されていると判定されると、前記したステップS16aに進んで積層型圧電素子15に補正したバルブ駆動制御情報(Vsi)を出力することになる。一方、流量補正許可フラグに「9」が記憶されているとステップS17に進む。
図15に示すステップS25aは、前の処理であるステップS24により、流量制御の精度に関する検定処理を実行して流量設定値(R0)に対する流量制御に無視できないズレが発生していると判定されたので、外部システム9に対して流路4の流量を補正する許可を得るための制御コマンドを送信する処理を行なう。
また、上記の平均値を算出するときに、それぞれの複数のバルブ駆動制御情報(V1)、流量検出値(R1)、及び圧力検出値(P1)の各データについて、その最大値と最小値を除いたデータについて平均値を算出する処理を行なうようにしてもよい。このような処理を行なうと、バルブ駆動制御情報(V1)等の異常値の影響を避けることができる。
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
K1 :バルブ特性情報データテーブル
K2、K3:検定情報サンプリングテーブル
Claims (24)
- 流路を流れる流体の流量を検出する流量検出手段と、前記流路に設けられ、バルブ駆動制御情報により弁開度を変えることにより前記流量を制御する流量制御弁機構と、外部システムから少なくとも1種の流量設定値を受信し、前記流路の流量を前記受信した流量設定値になるように前記流量制御弁機構に前記バルブ駆動制御情報を出力して前記弁開度を制御する制御手段と、を備えた流量制御装置であって、
予め、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前記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、前記流体の圧力検出値と関連付けして前記制御手段の記憶手段に記憶したバルブ特性情報を備え、
前記制御手段が前記外部システムから新たな流量設定値(R0)を受信して、所定の時間間隔で前記流量検出手段から入力した流量検出値に基づいて求めた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、前記流量を前記流量設定値(R0)になるように制御しているときに、前記制御手段は、
前記新たに受信した流量設定値(R0)ごとに、前記流量検出手段から入力した前記流量検出値(R1)と、該流量検出値(R1)を入力したときの前記流体の圧力検出値(P1)と、該流量検出値(R1)に基づいて求めて前記流量制御弁機構に出力したバルブ駆動制御情報(V1)とから構成される検定サンプリング情報を、前記流量設定値(R0)と関連付けして前記記憶手段に記憶する検定情報サンプリング手段と、
前記流量設定値(R0)と関連付けして前記記憶手段に記憶した前記検定サンプリング情報の所定数について、該検定サンプリング情報を構成する前記流量検出値(R1)と前記バルブ駆動制御情報(V1)との関連を示す関連係数(A)を、前記記憶の時系列順に対応する前記流量検出値(R1)と前記バルブ駆動制御情報(V1)とから順次求めるバルブ制御情報傾き算出手段と、
前記バルブ制御情報傾き算出手段の実行後に、新たに入力した前記流量検出値(R1)に基づいて求めて出力した新たなバルブ駆動制御情報(V1)と、前記バルブ特性情報を参照して求めた情報であって前記新たに入力した流量検出値(R1)と新たに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制御情報と、の差異となるバルブ制御差異量を流量制御の検定情報として求める流量検定手段と、
を備えていることを特徴とする流量制御装置。 - 前記バルブ制御情報傾き算出手段は、前記関連係数(A)を、前記流量設定値のいずれか2種に関連付けされた前記検定サンプリング情報を構成する前記流量検出値(R1)と前記バルブ駆動制御情報(V1)のそれぞれを、その記憶の時系列順に2次元座標軸上に対応させたときの交点座標を結ぶ直線の傾きとして求める第1の傾き算出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。
- 前記バルブ制御情報傾き算出手段は、前記関連係数(A)を、前記流量設定値のいずれか1種に関連付けされた前記検定サンプリング情報を構成する前記流量検出値(R1)と前記バルブ駆動制御情報(V1)のそれぞれを、その記憶の時系列順に2次元座標軸上に対応させたときの交点座標と原点座標とを結ぶ直線の傾きとして求める第2の傾き算出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。
- 前記検定情報サンプリング手段は、前記新たに受信した流量設定値(R0)ごとに一つの前記検定サンプリング情報を該流量設定値(R0)と関連付けして前記記憶手段に記憶するとともに、予め設定された記憶数の上限値に達するまで前記検定サンプリング情報を前記流量設定値(R0)と関連付けして前記記憶手段に記憶する手段を備えていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の流量制御装置。
- 前記検定情報サンプリング手段は、前記新たに受信した流量設定値(R0)ごとに複数の前記検定サンプリング情報を該流量設定値(R0)と関連付けして前記記憶手段に記憶するとともに、予め設定された記憶数の上限値に達するまで前記検定サンプリング情報を前記流量設定値(R0)と関連付けして前記記憶手段に記憶する手段を備えていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の流量制御装置。
- 前記流量検定手段は、前記新たなバルブ駆動制御情報(V1)を出力したときに、
前記新たな流量検出値(R1)と、前記バルブ特性情報を参照して求めた情報であって前記新たなバルブ駆動制御情報(V1)と該流量検出値(R1)を入力したときの新たな圧力検出値(P1)との双方に関連付けされる基準となる流量検出値と、の差異となる流量差異量を流量制御の検定情報として求める第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1から請求項5のいずれかに記載の流量制御装置。 - 前記制御手段は、前記バルブ制御情報傾き算出手段が順次算出した前記関連係数(A)の値が、予め設定した閾値の範囲を超えているか否かを判定する手段を有し、
前記関連係数(A)の値が前記閾値の範囲を超えていると判定されたときに、前記流量検定手段を実行させるように制御することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の流量制御装置。 - 前記制御手段は、新たに入力した流量検出値(R1)に基づいて求めた前記新たなバルブ駆動制御情報(V1)を出力した後に、
前記バルブ特性情報を参照して求めた情報であって該新たに入力した流量検出値(R1)と新たに入力した前記圧力検出値(P1)との双方に関連付けされる基準となるバルブ駆動制御情報を求める流量補正手段を備え、
前記流量補正手段が求めた前記基準となるバルブ駆動制御情報を、前記流量制御弁機構に出力することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の流量制御装置。 - 前記制御手段は、前記流量設定値のいずれか2種に関連付けされた前記検定サンプリング情報を構成する所定数の前記バルブ駆動制御情報(V1)と前記圧力検出値(P1)について、前記記憶の時系列順に隣り合う前記バルブ駆動制御情報(V1)の差分値(Sv)の正負と、同じく前記圧力検出値(P1)の差分値(Pv)の正負を判定する検定サンプリング情報増減傾向判定手段を備え、
前記差分値(Sv)と前記差分値(Pv)の双方の全てが「正」又は「負」と判定されたときに、前記バルブ制御情報傾き算出手段を実行させることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載の流量制御装置。 - 前記制御手段は、前記流量検定手段の実行後に、
前記流路の流量の補正可否の問合せに係る問合せ制御コマンドを前記外部システムに送信する手段と、前記問合せ制御コマンドに対する応答を受信する手段を備えた流量補正問合せ手段を備え、
前記問合せ制御コマンドの応答として流量補正可に係る制御コマンドを受信した後に、前記流量補正手段を実行させることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれかに記載の流量制御装置。 - 流路を流れる流体の流量を検出する流量検出手段と、前記流路に設けられ、バルブ駆動制御情報により弁開度を変えることにより前記流量を制御する流量制御弁機構と、外部システムから少なくとも1種の流量設定値を受信し、前記流路の流量を前記受信した流量設定値になるように前記流量制御弁機構に前記バルブ駆動制御情報を出力して前記弁開度を制御する制御手段と、を備えた流量制御装置の検定方法であって、
予め、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前記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、前記流体の圧力検出値と関連付けして前記制御手段の記憶手段にバルブ特性情報として記憶するステップと、
前記制御手段が前記外部システムから新たな流量設定値(R0)を受信して、所定の時間間隔で前記流量検出手段から入力した流量検出値に基づいて求めた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、前記流量を前記流量設定値(R0)になるように制御しているときに、
前記新たに受信した流量設定値(R0)ごとに、前記流量検出手段から入力した前記流量検出値(R1)と、該流量検出値(R1)を入力したときの前記流体の圧力検出値(P1)と、該流量検出値(R1)に基づいて求めて前記流量制御弁機構に出力したバルブ駆動制御情報(V1)とから構成される検定サンプリング情報を、前記流量設定値(R0)と関連付けして前記記憶手段に記憶する検定情報サンプリングステップと、
前記流量設定値(R0)と関連付けして前記記憶手段に記憶した前記検定サンプリング情報の所定数について、該検定サンプリング情報を構成する前記流量検出値(R1)と前記バルブ駆動制御情報(V1)との関連を示す関連係数(A)を、前記記憶の時系列順に対応する前記流量検出値(R1)と前記バルブ駆動制御情報(V1)とから順次求めるバルブ制御情報傾き算出ステップと、
前記バルブ制御情報傾き算出ステップの実行後に、新たに入力した前記流量検出値(R1)に基づいて求めて出力した新たなバルブ駆動制御情報(V1)と、前記バルブ特性情報を参照して求めた情報であって前記新たに入力した流量検出値(R1)と新たに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制御情報と、の差異となるバルブ制御差異量を流量制御の検定情報として求める流量検定ステップと、
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。 - 前記バルブ制御情報傾き算出ステップは、前記関連係数(A)を、前記流量設定値のいずれか2種に関連付けされた前記検定サンプリング情報を構成する前記流量検出値(R1)と前記バルブ駆動制御情報(V1)のそれぞれを、その記憶の時系列順に2次元座標軸上に対応させたときの交点座標を結ぶ直線の傾きとして求める第1の傾き算出ステップを備えていることを特徴とする請求項11記載の流量制御装置の検定方法。
- 前記バルブ制御情報傾き算出ステップは、前記関連係数(A)を、前記流量設定値のいずれか1種に関連付けされた前記検定サンプリング情報を構成する前記流量検出値(R1)と前記バルブ駆動制御情報(V1)のそれぞれを、その記憶の時系列順に2次元座標軸上に対応させたときの交点座標と原点座標とを結ぶ直線の傾きとして求める第2の傾き算出ステップを備えていることを特徴とする請求項11に記載の流量制御装置の検定方法。
- 前記検定情報サンプリングステップは、前記新たに受信した流量設定値(R0)ごとに一つの前記検定サンプリング情報を該流量設定値(R0)と関連付けして前記記憶手段に記憶するとともに、予め設定された記憶数の上限値に達するまで前記検定サンプリング情報を前記流量設定値(R0)と関連付けして前記記憶手段に記憶するステップを備えていることを特徴とする請求項11から請求項13のいずれかに記載の流量制御装置の検定方法。
- 前記検定情報サンプリングステップは、前記新たに受信した流量設定値(R0)ごとに複数の前記検定サンプリング情報を該流量設定値(R0)と関連付けして前記記憶手段に記憶するとともに、予め設定された記憶数の上限値に達するまで前記検定サンプリング情報を前記流量設定値(R0)と関連付けして前記記憶手段に記憶するステップを備えていることを特徴とする請求項11から請求項13のいずれかに記載の流量制御装置の検定方法。
- 前記流量検定ステップは、前記新たなバルブ駆動制御情報(V1)を出力したときに、
前記新たな流量検出値(R1)と、前記バルブ特性情報を参照して求めた情報であって前記新たなバルブ駆動制御情報(V1)と該流量検出値(R1)を入力したときの新たな圧力検出値(P1)との双方に関連付けされる基準となる流量検出値と、の差異となる流量差異量を流量制御の検定情報として求める第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11から請求項15のいずれかに記載の流量制御装置の検定方法。 - 前記バルブ制御情報傾き算出ステップが順次算出した前記関連係数(A)の値が、予め設定した閾値の範囲を超えているか否かを判定するステップを有し、
前記関連係数(A)の値が前記閾値の範囲を超えていると判定されたときに、前記流量検定ステップが実行されることを特徴とする請求項11から請求項16のいずれかに記載の流量制御装置の検定方法。 - 前記流量設定値のいずれか2種に関連付けされた前記検定サンプリング情報を構成する所定数の前記バルブ駆動制御情報(V1)と前記圧力検出値(P1)について、前記記憶の時系列順に隣り合う前記バルブ駆動制御情報(V1)の差分値(Sv)の正負と、同じく前記圧力検出値(P1)の差分値(Pv)の正負を判定する検定サンプリング情報増減傾向判定ステップを備え、
前記差分値(Sv)と前記差分値(Pv)の双方の全てが「正」又は「負」と判定されたときに、前記バルブ制御情報傾き算出ステップが実行されることを特徴とする請求項11から請求項17のいずれかに記載の流量制御装置の検定方法。 - 流路を流れる流体の流量を検出する流量検出手段と、前記流路に設けられ、バルブ駆動制御情報により弁開度を変えることにより前記流量を制御する流量制御弁機構と、外部システムから少なくとも1種の流量設定値を受信し、前記流路の流量を前記受信した流量設定値になるように前記流量制御弁機構に前記バルブ駆動制御情報を出力して前記弁開度を制御する制御手段と、を備えた流量制御装置が前記流路の流量を制御する方法であって、
予め、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前記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、前記流体の圧力検出値と関連付けして前記制御手段の記憶手段にバルブ特性情報として記憶するステップと、
前記制御手段が前記外部システムから新たな流量設定値(R0)を受信して、所定の時間間隔で前記流量検出手段から入力した流量検出値に基づいて求めた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、前記流量を前記流量設定値(R0)になるように制御しているときに、
前記新たに受信した流量設定値(R0)ごとに、前記流量検出手段から入力した前記流量検出値(R1)と、該流量検出値(R1)を入力したときの前記流体の圧力検出値(P1)と、該流量検出値(R1)に基づいて求めて前記流量制御弁機構に出力したバルブ駆動制御情報(V1)とから構成される検定サンプリング情報を、前記流量設定値(R0)と関連付けして前記記憶手段に記憶する検定情報サンプリングステップと、
前記流量設定値(R0)と関連付けして前記記憶手段に記憶した前記検定サンプリング情報の所定数について、該検定サンプリング情報を構成する前記流量検出値(R1)と前記バルブ駆動制御情報(V1)との関連を示す関連係数(A)を、前記記憶の時系列順に対応する前記流量検出値(R1)と前記バルブ駆動制御情報(V1)とから順次求めるバルブ制御情報傾き算出ステップと、
前記バルブ制御情報傾き算出ステップが順次算出した前記関連係数(A)の値が予め設定した閾値の範囲を超えていると判定されて、新たに入力した前記流量検出値(R1)に基づいて求めた新たなバルブ駆動制御情報(V1)を出力した後に、
前記バルブ特性情報を参照して求めた情報であって該新たに入力した流量検出値(R1)と新たに入力した前記圧力検出値(P1)との双方に関連付けされる基準となるバルブ駆動制御情報を求める流量補正ステップと、
前記流量補正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を、前記流量制御弁機構に出力するステップと、を備えていることを特徴とする流量制御装置の流量制御方法。 - 前記バルブ制御情報傾き算出ステップは、前記関連係数(A)を、前記流量設定値のいずれか2種に関連付けされた前記検定サンプリング情報を構成する前記流量検出値(R1)と前記バルブ駆動制御情報(V1)のそれぞれを、その記憶の時系列順に2次元座標軸上に対応させたときの交点座標を結ぶ直線の傾きとして求める第1の傾き算出ステップを備えていることを特徴とする請求項19に記載の流量制御装置の流量制御方法。
- 前記バルブ制御情報傾き算出ステップは、前記関連係数(A)を、前記流量設定値のいずれか1種に関連付けされた前記検定サンプリング情報を構成する前記流量検出値(R1)と前記バルブ駆動制御情報(V1)のそれぞれを、その記憶の時系列順に2次元座標軸上に対応させたときの交点座標と原点座標とを結ぶ直線の傾きとして求める第2の傾き算出ステップを備えていることを特徴とする請求項19に記載の流量制御装置の流量制御方法。
- 前記検定情報サンプリングステップは、前記新たに受信した流量設定値(R0)ごとに一つの前記検定サンプリング情報を該流量設定値(R0)と関連付けして前記記憶手段に記憶するとともに、予め設定された記憶数の上限値に達するまで前記検定サンプリング情報を前記流量設定値(R0)と関連付けして前記記憶手段に記憶するステップを備えていることを特徴とする請求項19から請求項21のいずれかに記載の流量制御装置の流量制御方法。
- 前記検定情報サンプリングステップは、前記新たに受信した流量設定値(R0)ごとに複数の前記検定サンプリング情報を該流量設定値(R0)と関連付けして前記記憶手段に記憶するとともに、予め設定された記憶数の上限値に達するまで前記検定サンプリング情報を前記流量設定値(R0)と関連付けして前記記憶手段に記憶するステップを備えていることを特徴とする請求項19から請求項21のいずれかに記載の流量制御装置の流量制御方法。
- 前記流量設定値のいずれか2種に関連付けされた前記検定サンプリング情報を構成する所定数の前記バルブ駆動制御情報(V1)と前記圧力検出値(P1)について、前記記憶の時系列順に隣り合う前記バルブ駆動制御情報(V1)の差分値(Sv)の正負と、同じく前記圧力検出値(P1)の差分値(Pv)の正負を判定する検定サンプリング情報増減傾向判定ステップを備え、
前記差分値(Sv)と前記差分値(Pv)の双方全てが「正」又は「負」と判定されたときに、前記バルブ制御情報傾き算出ステップが実行されることを特徴とする請求項19から請求項23のいずれかに記載の流量制御装置の流量制御方法。
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