JP5650548B2

JP5650548B2 - マスフローコントローラシステム

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Publication number: JP5650548B2
Application number: JP2010550775A
Authority: JP
Inventors: 洋之竹内; 米田　豊; 豊米田; 泰弘磯部
Original assignee: Horiba Stec Co Ltd
Current assignee: Horiba Stec Co Ltd
Priority date: 2009-12-25
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2030-12-22
Also published as: JPWO2011078242A1; US9223318B2; EP2518581A4; CN102576231A; EP2518581B1; EP2518581A1; WO2011078242A1; CN102576231B; US20120298221A1

Description

本発明は、半導体製造装置やエンジン排ガス測定装置等においてガスの流量を制御するマスフローコントローラシステムに関するものである。

近年、エンジン排ガス測定システム等のガス分析計に、特許文献１に示すようなガス分割器を組み合わせることによって、従来の多数レンジで行っていた測定を１つのレンジで測定することが考えられている。このようなガス分割器を用いることによって、レンジ相関や測定レンジの自動切り替え等の操作が不要になるだけでなく、校正ガスの使用本数の大幅な削減をすることができるという利点がある。

このガス分割器は、既知濃度の試料ガスと例えば窒素（Ｎ_２）ガスやエアー等の希釈ガスとを所定の割合で混合し、所定の濃度のガスを取り出すのに用いられ、その構成は、マスフローコントローラが設けられた試料ガスラインと、マスフローコントローラが設けられた希釈ガスラインとを備えている。

そして、これらのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）は、窒素（Ｎ_２）ガス等の基準ガスを用いて校正された後に、ガス分割器に組み込まれて用いられている。特に試料ガス（成分ガス）ラインに用いられるＭＦＣは、試料ガスの流量を制御するものであり、基準ガスと試料ガスとのコンバージョンファクタ（ＣＦ値、ガス種補正係数）を用いて、試料ガスの目標流量を基準ガス流量に換算して、ＭＦＣの流量設定値を設定するように構成されている。そして、従来のＭＦＣにおいては、各ガス種毎にそのＣＦ値を１つしか持っておらず、全ての流量設定値においてその１つのＣＦ値を用いて基準ガス流量に換算している。

しかしながら、試料ガスのＣＦ値は、試料ガスの濃度や流量値毎に異なる値であり、１つのＣＦ値のみを用いて基準ガス流量に換算するものでは、その濃度及び流量値によっては誤差が生じてしまうという問題がある。

なお、マスフローコントローラをガス種毎に校正して用いることも考えられるが、ガス種が多岐にわたることから、全てのＭＦＣについてそれらの校正を行う作業が煩雑であり、また、校正に試料ガスを用いることはコストの面からも有効な手段とは言えない。

特開平１１−８３７３２号公報

そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、試料ガスのＣＦ値が、基準ガスの流量値により異なることに着目して、基準ガスの流量値毎に最適なＣＦ値を選択することによって、マスフローコントローラにより出力される流量を高精度に制御できるようにすることをその主たる所期課題とするものである。

すなわち本発明に係るマスフローコントローラシステムは、基準ガスを用いて校正された流量制御機器と、この流量制御機器に流量設定値を出力する制御機器とを具備するシステムであって、基準ガスの流量値と試料ガスのＣＦ値との対応関係を示す関係データを格納する関係データ格納部と、前記流量制御部により流すべき試料ガスの目標流量を所定のＣＦ値を用いて基準ガス流量に換算する基準ガス流量換算部と、前記基準ガス流量換算部により得られた基準ガス流量及び当該基準ガス流量に対応するＣＦ値から試料ガス流量を算出する試料ガス流量算出部と、前記試料ガス流量算出部により得られた試料ガス流量と前記目標流量との差異が所定範囲よりも大きい場合に、前記試料ガス流量と前記目標流量との差異が所定範囲以下となるように、前記基準ガス流量換算部又は前記試料ガス流量算出部において用いるＣＦ値を更新するＣＦ値更新部とを備えることを特徴とする。ここで基準ガスの流量値とは、基準ガスの流量（例えばｃｃｍ単位）又は例えばフルスケールを１００％とした場合の当該基準ガス流量の割合（％）であっても良い。

このようなものであれば、関係データ格納部に基準ガスの流量値に対応する試料ガスのＣＦ値を記憶させており、基準ガスの流量値に基づいてＣＦ値を選択するように構成しているので、マスフローコントローラにより出力される試料ガス流量を高精度に制御することができる。また、このとき、目標流量を出力するための流量設定値がマスフローコントローラ毎に異なり、目標流量を出力すべき設定流量値が画一的に定まらないことから、流量設定値を変数とするＣＦ値も選択できないという問題がある。しかしながら、本発明のように、目標流量と、実際に出力されるであろう流量（試料ガス流量）とを比較して、その差異が所定範囲内となるようにＣＦ値を更新するという手法を用いることによって、上記問題を解決して、基準ガスの流量値毎に最適なＣＦ値を選択して、高精度に流量制御できるようになる。

前記ＣＦ値更新部の具体的な実施の態様としては、前記ＣＦ値更新部が、前記試料ガス流量算出部により得られた試料ガス流量と前記目標流量との差異に関連する値を用いて前記基準ガス流量を更新し、前記更新後の基準ガス流量に対応するＣＦ値によって、前記基準ガス流量換算部において用いるＣＦ値を更新することが考えられる。これによれば、試料ガス流量算出部により得られた試料ガス流量と目標流量との差を基準ガス流量にフィードバックすることによって、その差を反映させてＣＦ値を更新することができるので、最適なＣＦ値の選択が容易となる。

また、前記ＣＦ値更新部が、前記目標流量から、前記試料ガス流量算出部により得られた試料ガス流量と前記目標流量との差を差し引いた流量を新たな目標流量とし、当該目標流量を前記基準ガス流量換算部に出力するとともに、前記基準ガス流量換算部において用いるＣＦ値を更新することが考えられる。

また、本発明に係るマスフローコントローラシステムの制御プログラムが、基準ガスを用いて校正された流量制御機器と、この流量制御機器に流量設定値を出力する制御機器とを具備するマスフローコントローラシステムの制御プログラムであって、基準ガスの流量値と試料ガスのＣＦ値との対応関係を示す関係データを格納する関係データ格納部と、前記流量制御部により流すべき試料ガスの目標流量を所定のＣＦ値を用いて基準ガス流量に換算する基準ガス流量換算部と、前記基準ガス流量換算部により得られた基準ガス流量及び当該基準ガス流量に対応するＣＦ値から試料ガス流量を算出する試料ガス流量算出部と、前記試料ガス流量算出部により得られた試料ガス流量と前記目標流量との差異が所定範囲よりも大きい場合に、前記試料ガス流量と前記目標流量との差異が所定範囲以下となるように、前記基準ガス流量換算部又は前記試料ガス流量算出部において用いるＣＦ値を更新するＣＦ値更新部と、としての機能を前記制御機器に発揮させることを特徴とする。

このように構成した本発明によれば、試料ガスのＣＦ値が基準ガス流量により異なることに着目して、基準ガス流量毎に最適なＣＦ値を選択することによって、マスフローコントローラにより出力される流量を高精度に制御できる。

本発明の一実施形態に係るマスフローコントローラシステムの構成図である。同実施形態の制御機器の機能構成図である。ＭＦＣ４における２０％濃度のＣＯ_２ガスの流量−ＣＦ値関係を示す図である。同実施形態のマスフローコントローラシステムの動作を示すフローチャートである。変形実施形態に係る標準流量設定値及び流量設定値の関係を示す図である。変形実施形態に係る制御機器の機能構成図である。

１００・・・マスフローコントローラシステム
２・・・ガス濃度調整器
ＭＦＣ・・・マスフローコントローラ
３・・・制御機器
Ｄ１・・・関係データ格納部
３１・・・受付部
３２・・・基準ガス流量換算部
３３・・・流量設定値算出部
３４・・・試料ガス流量算出部
３５・・・ＣＦ値更新部

以下に本発明に係るマスフローコントローラシステムの一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態に係るマスフローコントローラシステム１００は、半導体製造装置と組み合わされて当該半導体製造装置に処理ガスを供給するために用いられ、又は、エンジン排ガス測定装置等の分析装置に測定ガス又はスパンガス等の試料ガスを供給するために用いられるものである。

具体的にこのものは、エンジン排ガス測定装置等の分析装置に対して所定濃度の校正用標準ガスを供給するものであり、濃度既知の成分ガス（スパンガス）とこれを所定の濃度に希釈するための希釈ガスとが入力されて、所定の濃度の校正用標準ガスを出力する。その構成は、図１に示すように、ガス濃度調整器（ガス分割器）２及び当該ガス濃度調整器２を制御する制御機器３とを備えている。

ガス濃度調整器２は、希釈ガスであるエアーを流通するエアー供給ラインＬ１と、希釈ガスである窒素（Ｎ_２）ガスを流通する窒素ガス供給ラインＬ２と、成分ガスを流通する成分ガス供給ラインＬ３とを備えている。なお、本実施形態のガス濃度調整器２は、窒素酸化物分析計用のＮＯ_Ｘコンバータの変換効率をチェックするためのオゾン発生器４が設けられたチェックラインＬ４を備えている。

エアー供給ラインＬ１及び窒素ガス供給ラインＬ２のガス入口には異物除去のためのフィルタＦ１、Ｆ２が設けられており、それらラインＬ１、Ｌ２は途中で互いに合流している。そしてその合流点Ｐ１の下流側に希釈ガスの流量制御用のマスフローコントローラ（以下、ＭＦＣ１という）及び開閉弁Ｖ１がこの順で設けられている。また、エアー供給ラインＬ１において合流点Ｐ１の上流側には開閉弁Ｖ２が設けられ、窒素ガス供給ラインＬ２において合流点の上流側には開閉弁Ｖ３が設けられている。なお、エアー供給ラインＬ１において開閉弁Ｖ３の上流側には、成分ガスラインＬ３に接続される流路Ｌ５が接続され、当該流路Ｌ５には開閉弁Ｖ４が設けられている。また、窒素ガス供給ラインＬ２において開閉弁Ｖ２の上流側には、成分ガスラインＬ３に接続される流路Ｌ６が接続され、当該流路Ｌ６には開閉弁Ｖ５が設けられている。

成分ガス供給ラインＬ３のガス入口には異物除去のためのフィルタＦ３が設けられており、下流において３つの流路Ｌ３１〜Ｌ３３に分岐しており、これらの分岐流路Ｌ３１〜Ｌ３３には、成分ガスの流路制御用のマスフローコントローラ（以下、ＭＦＣ２〜ＭＦＣ４）及び開閉弁Ｖ６〜Ｖ８がこの順で設けられている。そして、この分岐流路Ｌ３１〜Ｌ３３は開閉弁Ｖ６〜Ｖ８の下流で合流しており、その合流点Ｐ２の下流において成分ガス供給ラインＬ３は、エアー供給ラインＬ１（窒素ガス供給ラインＬ２）に合流している。各分岐流路Ｌ３１〜Ｌ３３に設けられたＭＦＣ２〜ＭＦＣ４は、Ｎ_２ガス（基準ガス）により校正されたものであり、その流量レンジが異なり、たとえばＭＦＣ２の流量レンジが３７ｃｃｍ（Ｎ_２基準（Ｎ_２ガスを流して校正された流量レンジ））、ＭＦＣ３の流量レンジが４２０ｃｃｍ（Ｎ_２基準）、ＭＦＣ４の流量レンジが４７００ｃｃｍ（Ｎ_２基準）である。

なお、図１中の符号Ｌ７は、成分ガス排出ラインである。この成分ガス排出ラインＬ７は、前記ＭＦＣ２に成分ガスを流す場合において、当該ＭＦＣ２の流量レンジが小さいことに起因にして当該ＭＦＣ２の上流で生じるガスの滞留を防ぐために成分ガスの一部を外部に排出するものである。具体的に成分ガス排出ラインＬ７は、上流側が成分ガスラインＬ３においてＭＦＣ２の上流側に接続され、下流側が外部に接続されている。また、成分ガス排出ラインＬ７上には、ＭＦＣ２を用いる場合に開放される開閉弁Ｖ９及び成分ガス排出ラインＬ７を流れる成分ガス流量を調整するための流量抵抗体Ｒ１とが設けられている。

また、上記のＭＦＣ１〜ＭＦＣ４は、流路を流れる試料ガスの流量を検知する流量センサと、流量センサの出力値と後述する制御機器３から送信される流量設定値とを比較演算し、この演算結果に基づいて前記ガス流路に設けたコントロールバルブを制御する制御部と、を備えている。これらのＭＦＣは、窒素ガス流量に換算された流量設定値を用いて流量を制御するものである。なお、流量センサは感熱式の流量センサや差圧式の流量センサ等を用いることができる。

そして制御機器３は、上記ＭＦＣ１〜ＭＦＣ４を有するガス濃度調整器２と通信可能であり、それらに流量設定値を出力するものである。

この制御機器３は、図示しないＣＰＵや内部メモリ、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等を有したデジタル乃至アナログ電気回路、流量制御バルブ等と通信するための通信インタフェース、入力インタフェースなどで構成されたものである。そして、前記内部メモリに記憶しているプログラムにしたがってＣＰＵやその周辺機器を協働動作させることによって、この制御機器３が、特にＭＦＣ２〜ＭＦＣ４を制御するために、図２に示すように、関係データ格納部Ｄ１、受付部３１、基準ガス流量換算部３２、流量設定値算出部３３、試料ガス流量算出部３４、ＣＦ値更新部３５としての機能を少なくとも発揮するように構成している。なお、以下においてＭＦＣ２〜ＭＦＣ４を区別しない場合は、単にＭＦＣという。

以下、各部Ｄ１、３１〜３５について説明する。

関係データ格納部Ｄ１は、基準ガスの各流量値（本実施形態では、フルスケールに対する割合（％））と試料ガスのＣＦ値との対応関係（以下、流量−ＣＦ値関係という。）を示す関係データを格納する。この流量−ＣＦ値関係は、各濃度のガス種毎に求められている。図３には、ＭＦＣ４を用いて２０％濃度の二酸化炭素（ＣＯ_２）ガスを各流量値で流した場合の、当該二酸化炭素ガスのＣＦ値を示している。なお、このような関係データは、ユーザによって予め関係データ格納部Ｄ１に格納されている。

ここでＣＦ値について説明する。ＭＦＣの校正は、校正対象のＭＦＣと、基準となる高精度のＭＦＣ（基準ＭＦＣ）とを直列接続し、それらに基準ガス（Ｎ_２ガス）を流し、校正対象のＭＦＣの流量センサから得られる出力値（例えば電圧値）と基準ＭＦＣの流量値との対応関係を示す検量線を作成することによって行われる。このようにＭＦＣが基準ガスを用いて校正されることから、ＭＦＣにより得られる流量は、基準ガスとしての流量となる。この基準ガスとしての流量を試料ガス流量に変換する係数がＣＦ値である。なお、仕様が同じ（バイパス、センサ、ブロックの形状等の規格が同じ、つまりほぼ同じ構造であるが機械的な誤差等により個々に異なる）ＭＦＣにおいて、試料ガスの流量及び濃度が同じであれば、ＣＦ値は同じ値となる。

受付部３１は、ＭＦＣにより流すべき成分ガスの目標流量（Ｑ_ｍ）を特定するための目標信号を受け付ける。具体的に受付部３１は、分割率（成分ガス濃度）によりから算出される目標流量（Ｑ_ｍ）を示す目標流量信号を受け付ける。そして、その目標流量信号を基準ガス流量換算部３２及びＣＦ値更新部３５に出力する。

基準ガス流量換算部３２は、受付部３１から取得した目標流量信号が示す目標流量（Ｑ_ｍ）を、所定のＣＦ値、又は後述するＣＦ値更新部３５から得られるＣＦ値を用いて、基準ガス流量（Ｑ_{ｒｅｆｇａｓ}）に換算するものである。具体的に基準ガス流量換算部３２は、目標流量（Ｑ_ｍ）を前記ＣＦ値で割ることによって、基準ガスである窒素ガス（ＣＦ値＝１）の流量（Ｑ_{ｒｅｆｇａｓ}）に換算する。ここで、所定のＣＦ値（初期ＣＦ値）とは、大まかな基準ガス流量により定められるものであり、例えば基準ガス校正により作成された検量線のフルスケール（１００％）における流量センサ出力（Ｑ_１００％）に、当該流量センサ出力（Ｑ_１００％）に対応するＣＦ値を掛け合わせた理論値と、ＭＦＣに試料ガスを流した場合において当該ＭＦＣの流量センサ出力が、前記流量センサ出力（Ｑ_１００％）となる場合に、実際に流れている試料ガス流量である実流量測定値との比（「実流量測定値」／「理論値」）により定まる一点補正係数（α）を用いて定められる。具体的に一点補正係数（α）を用いたＣＦ値の決定方法は、試料ガスの目標流量（Ｑ_ｍ）を一点補正係数（α）で割った値（Ｑ_ｍ／α）を基準ガス流量の設定値として流量−ＣＦ値関係に基づいて対応するＣＦ値を前記所定のＣＦ値とする。

流量設定値算出部３３は、基準ガス流量換算部３２により換算された基準ガス流量（Ｑ_{ｒｅｆｇａｓ}）を流すためのＭＦＣの流量設定値を算出する。具体的に流量設定値算出部３３は、基準ガス流量（Ｑ_{ｒｅｆｇａｓ}）／フルスケール流量、から流量設定値（Ｓ_Ｘ）を算出する。

試料ガス流量算出部３４は、流量設定値算出部３３により得られた流量設定値（Ｓ_Ｘ）に対応するＣＦ値（ＣＦ（Ｓ_Ｘ））を流量−ＣＦ値関係から求め、流量設定値（Ｓ_Ｘ）とＣＦ値（ＣＦ（Ｓ_Ｘ））とから試料ガス流量（Ｑ_{ｓａｍｇａｓ}）を算出する。なお、試料ガス流量（Ｑ_{ｓａｍｇａｓ}）＝流量設定値（Ｓ_Ｘ）×フルスケール流量×ＣＦ値（ＣＦ（Ｓ_Ｘ））である。

ＣＦ値更新部３５は、試料ガス流量算出部３４により得られた試料ガス流量（Ｑ_{ｓａｍｇａｓ}）と目標流量（Ｑ_ｍ）とを差が、所定範囲（例えば±０．０１％以内）よりも大きい場合に、基準ガス流量換算部３２において用いるＣＦ値を、試料ガス流量（Ｑ_{ｓａｍｇａｓ}）と目標流量（Ｑ_ｍ）との比（Ｑ_{ｓａｍｇａｓ}／Ｑ_ｍ）に基づいて、流量−ＣＦ値関係を用いて更新する。

詳細には、更新前の流量設定値をＳ_{ｂｅｆｏｒｅ}、更新後の流量設定値をＳ_{ａｆｔｅｒ}、とすると、ＣＦ値更新部３５は、Ｓ_{ａｆｔｅｒ}＝Ｓ_{ｂｅｆｏｒｅ}×（Ｑ_ｍ／Ｑ_{ｓａｍｇａｓ}）として、更新後の流量設定値（Ｓ_{ａｆｔｅｒ}）を算出する。そして、その更新後の流量設定値（Ｓ_{ａｆｔｅｒ}）及び関係データ格納部Ｄ１より取得した関係データが示す流量−ＣＦ値関係に基づいて、当該更新後の流量設定値（Ｓ_{ａｆｔｅｒ}）に対応するＣＦ値を算出し、このＣＦ値を示すデータを基準ガス流量換算部３２に出力して、当該基準ガス流量換算部３２において用いるＣＦ値を更新する。

次に、このように構成したマスフローコントローラシステム１００の動作について図４を参照して説明する。

まず、制御機器３が、ガス濃度調整器２が接続されたガス分析計（不図示）から分割率（％）を示す信号を受信する。そして、その分割率から流すべき成分ガスの目標流量（Ｑ_ｍ）及び希釈ガスの目標流量を設定すると共に、その成分ガスの流量に基づいてＭＦＣを選択する（ステップＳ１）。

次に、流すべき成分ガスの目標流量（Ｑ_ｍ）を示す目標流量信号を受付部３１が受け付けて、その信号を基準ガス流量換算部３２に出力する。基準ガス流量換算部３２は、目標流量（Ｑ_ｍ）を所定のＣＦ値（初期ＣＦ値）を用いて基準ガス流量（Ｑ_{ｒｅｆｇａｓ}）に換算し、流量設定値算出部３３に基準ガス流量データを出力する（ステップＳ２）。

そのデータを受け付けた流量設定値算出部３３は、基準ガス流量（Ｑ_{ｒｅｆｇａｓ}）を流すためのＭＦＣの設定流量値（Ｓ_Ｘ）を算出する（ステップＳ３）。そして、その設定流量値データを試料ガス流量算出部３４に出力する。

その設定流量値データを受け付けた試料ガス流量算出部３４は、流量設定値（Ｓ_Ｘ）及び当該流量設定値（Ｓ_Ｘ）に対応するＣＦ値（ＣＦ（Ｓ_Ｘ））から試料ガス流量（Ｑ_{ｓａｍｇａｓ}）を算出する（ステップＳ４）。

次に、ＣＦ値更新部３５が、試料ガス流量（Ｑ_{ｓａｍｇａｓ}）と目標流量（Ｑ_ｍ）とを比較する（ステップＳ５）。そして、ＣＦ値更新部３５は、試料ガス流量（Ｑ_{ｓａｍｇａｓ}）と目標流量（Ｑ_ｍ）との差（Ｑ_ｍ−Ｑ_{ｓａｍｇａｓ}）に基づいて、その差が所定範囲内（例えば±０．０１％以内）であれば、前記流量設定値算出部３３により得られた流量設定値をＭＦＣに出力する（ステップＳ６）。

一方、差が所定範囲外であれば、ＣＦ値を更新し、更新後のＣＦ値を基準ガス流量換算部３２に出力する（ステップＳ７）。これにより、基準ガス流量換算部３２において用いられるＣＦ値が更新され、ステップ２以降において、上記と同様のステップが繰り返し行われる。

＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態に係るマスフローコントローラシステム１００によれば、目標流量（Ｑ_ｍ）と、実際に出力されるであろう流量（試料ガス流量（Ｑ_{ｓａｍｇａｓ}））とを比較して、その差（Ｑ_ｍ−Ｑ_{ｓａｍｇａｓ}）が所定範囲以下になるようにＣＦ値を更新することによって、基準ガスの流量値毎に最適なＣＦ値を選択して、高精度に流量制御できるようになる。

＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

例えば、ＣＦ値更新部３５の変形例に関して言うと、ＣＦ値更新部３５が、目標流量（Ｑ_ｍ）から、試料ガス流量算出部３４により得られた試料ガス流量（Ｑ_{ｓａｍｇａｓ}）と目標流量（Ｑ_ｍ）との差（Ｑ_ｍ−Ｑ_{ｓａｍｇａｓ}）を差し引いた流量（Ｑ_ｍ−（Ｑ_ｍ−Ｑ_{ｓａｍｇａｓ}））を新たな目標流量（Ｑ_ｍ’）とし、当該目標流量（Ｑ_ｍ’）を基準ガス流量換算部３２に出力するとともに、前記基準ガス流量換算部３２において用いる所定のＣＦ値を更新するものであっても良い。このとき、ＣＦ値の更新手法としては、新たな目標流量（Ｑ_ｍ’）と試料ガス流量算出部３４により得られる試料ガス流量（Ｑ_{ｓａｍｇａｓ}）との差がゼロとなるように、試行錯誤的に直接的に更新することが考えられる。

また、前記実施形態のＣＦ値更新部は、基準ガス流量算出部において用いるＣＦ値を更新するものではなく、試料ガス流量算出部において用いるＣＦ値を更新するようにしても良い。このとき、ＣＦ値更新部は、目標流量と試料ガス流量算出部により得られた試料ガス流量との比によって基準ガス流量を前記実施形態と同様に更新し、当該更新後の基準ガス流量に対応するＣＦ値によって、試料ガス流量算出部において用いるＣＦ値を更新することが考えられる。そして、ＣＦ値更新後、試料ガス算出部が、更新後のＣＦ値と基準ガス流量とから新たに試料ガス流量を算出し、再びＣＦ値更新部が、目標流量と新たな試料ガス流量とを比較する。次に、ＣＦ値更新部は、試料ガス流量と目標流量との差が所定範囲内であれば、流量設定値をＭＦＣに出力する。一方、差が所定範囲外であれば、試料ガス流量と目標流量との差が所定範囲内に収束するまで、上記と同様にＣＦ値の更新を繰り返す。また、基準ガス流量を更新した後にＣＦ値を更新するといった間接的なＣＦ値の更新方法の他、試行錯誤的に直接的にＣＦ値を更新するようにしても良い。

また、流量設定値算出部３３において、基準ガス流量（Ｑ_{ｒｅｆｇａｓ}）を流すためのＭＦＣの設定流量値として以下の方法により設定しても良い。ＭＦＣをガス分割器に組み込むと、ＭＦＣ単体で校正していたとしても新たに誤差が生じてしまう。したがって、ガス分割器に組み込まれたＭＦＣを、再度基準ＭＦＣによって校正し、図５に示すように、前記基準ガス流量（Ｑ_{ｒｅｆｇａｓ}）を流すための標準流量設定値（Ｓ_０）に対応するＭＦＣの設定流量値を、Ｓ_Ｘとして算出するものであっても良い。なお、組み込み後の構成においては、ＭＦＣ単体を基準ＭＦＣで校正して作成した初期検量線と、基準ＭＦＣの流量値との対応関係を示す二次検量線を作成することによって行われる。

さらに、試料ガス流量算出部３４においては、設定流量値算出部３３により得られた流量設定値（Ｓ_Ｘ）に対応するＣＦ値（ＣＦ（Ｓ_Ｘ））から試料ガス流量（Ｑ_{ｓａｍｇａｓ}）を算出するものの他、設定流量値算出部３３により得られた流量設定値（Ｓ_Ｘ）に対応する標準流量設定値（Ｓ_０１）を求め、当該標準流量設定値（Ｓ_０１）及び当該標準流量設定値（Ｓ_０１）に対応するＣＦ値（ＣＦ（Ｓ_０１））から試料ガス流量（Ｑ_{ｓａｍｇａｓ}）を算出するようにしても良い。

加えて、制御機器の構成として、図６に示すように、関係データ格納部３ａと、受付部３ｂと、試料ガス流量設定値算出部３ｃと、基準ガス流量設定値算出部３ｄと、換算流量設定値算出部３ｅと、試料ガス流量算出部３ｆと、ＣＦ値更新部３ｇとを備えるものであっても良い。なお、関係データ格納部３ａ及び受付部３ｂは前記実施形態の関係データ格納部Ｄ１及び受付部３１と同様である。

試料ガス設定値算出部３ｃは、ＭＦＣにより流すべき試料ガスの目標流量（Ｑ_ｍ）とそのフルスケール流量（Ｑ_ｆｕｌｌ）とから試料ガス流量設定値（Ｓ_ａ＝Ｑ_ｍ／Ｑ_ｆｕｌｌ）を算出する。そして、基準ガス流量設定値算出部３ｄが、その試料ガス流量設定値データを受け取り、試料ガス流量設定値（Ｓ_ａ）と所定のＣＦ値（初期ＣＦ値）とから基準ガスに換算した基準ガス流量設定値（Ｓ_０＝Ｓ_ａ／初期ＣＦ値）を算出する。また、換算流量設定値算出部３ｅは、基準ガス流量設定値算出部３ｄから基準ガス流量設定値データを受け付けると共に、関係データ格納部３ａから取得した関係データに基づいて、基準ガス流量設定値（Ｓ_０）及び当該基準ガス流量設定値（Ｓ_０）に対応するＣＦ値（ＣＦ（Ｓ_０））から試料ガス換算した換算流量設定値（Ｓ_ｂ＝Ｓ_０×ＣＦ（Ｓ_０））を算出する。その後、試料ガス流量算出部３ｆが、換算流量設定値（Ｓ_ｂ）及びフルスケール流量（Ｑ_ｆｕｌｌ）から試料ガス流量（Ｑ_{ｓａｍｇａｓ}）を算出し、そのデータをＣＦ値更新部３ｇに出力する。そして、ＣＦ値更新部３ｇが、前記試料ガス流量算出部３ｆにより得られた試料ガス流量（Ｑ_{ｓａｍｇａｓ}）と目標流量（Ｑ_ｍ）との差（Ｑ_ｍ−Ｑ_{ｓａｍｇａｓ}）が所定範囲よりも大きい場合に、基準ガス流量設定値算出部３ｄにおいて用いるＣＦ値を前記対応関係を用いて更新する。なお、ＣＦ値の更新態様としては、前記実施形態に記載したものと同様の手法を用いることができる。

また前記実施形態では、流量設定値算出部を備えており、流量設定値を介して試料ガス流量を算出するものであったが、流量設定値算出部を備えないものであっても良い。この場合、試料ガス流量算出部は、基準ガス流量換算部により得られた基準ガス流量及び当該基準ガス流量に対応するＣＦ値から試料ガス流量を算出する。

その上、前記実施形態では、ガス濃度調整器（ガス分割器）に適用したものであったが、その他ＭＦＣを用いた流量制御装置、例えば半導体製造装置に接続されるガス供給装置等にも適用することができる。

加えて、前記実施形態においては、流量制御機器であるマスフローコントローラと制御機器とが分離したマスフローコントローラシステムであるが、制御機器が、流量制御機器であるマスフローコントローラと一体になっていても良く、この場合、マスフローコントローラ内の制御部が前記制御機器としての機能を発揮するようにしても良い。なお、ＭＦＣに組み込まれているＣＰＵの性能が低いため、ＭＦＣと別に設けられた制御機器を用いて制御する方が好ましい。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

本発明によれば、マスフローコントローラにより出力される流量を高精度に制御できるようにすることができる。

Claims

基準ガスを用いて校正された流量制御機器と、この流量制御機器に流量設定値を出力する制御機器とを具備するシステムであって、
基準ガスの流量値と試料ガスのＣＦ値との対応関係を示す関係データを格納する関係データ格納部と、
前記流量制御部により流すべき試料ガスの目標流量を所定のＣＦ値を用いて基準ガス流量に換算する基準ガス流量換算部と、
前記基準ガス流量換算部により得られた基準ガス流量及び当該基準ガス流量に対応するＣＦ値から試料ガス流量を算出する試料ガス流量算出部と、
前記試料ガス流量算出部により得られた試料ガス流量と前記目標流量との差異が所定範囲よりも大きい場合に、前記試料ガス流量と前記目標流量との差異が所定範囲以下となるように、前記基準ガス流量換算部又は前記試料ガス流量算出部において用いるＣＦ値を更新するＣＦ値更新部とを備えるマスフローコントローラシステム。
前記ＣＦ値更新部が、前記試料ガス流量算出部により得られた試料ガス流量と前記目標流量との差異に関連する値を用いて前記基準ガス流量を更新し、前記更新後の基準ガス流量に対応するＣＦ値によって、前記基準ガス流量換算部において用いるＣＦ値を更新するものである請求項１記載のマスフローコントローラシステム。
前記ＣＦ値更新部が、前記目標流量から、前記試料ガス流量算出部により得られた試料ガス流量と前記目標流量との差を差し引いた流量を新たな目標流量とし、当該目標流量を前記基準ガス流量換算部に出力するとともに、前記基準ガス流量換算部において用いるＣＦ値を更新するものである請求項１記載のマスフローコントローラシステム。
基準ガスを用いて校正された流量制御機器と、この流量制御機器に流量設定値を出力する制御機器とを具備するマスフローコントローラシステムの制御プログラムであって、
基準ガスの流量値と試料ガスのＣＦ値との対応関係を示す関係データを格納する関係データ格納部と、
前記流量制御部により流すべき試料ガスの目標流量を所定のＣＦ値を用いて基準ガス流量に換算する基準ガス流量換算部と、
前記基準ガス流量換算部により得られた基準ガス流量及び当該基準ガス流量に対応するＣＦ値から試料ガス流量を算出する試料ガス流量算出部と、
前記試料ガス流量算出部により得られた試料ガス流量と前記目標流量との差異が所定範囲よりも大きい場合に、前記試料ガス流量と前記目標流量との差異が所定範囲以下となるように、前記基準ガス流量換算部又は前記試料ガス流量算出部において用いるＣＦ値を更新するＣＦ値更新部と、としての機能を前記制御機器に発揮させる、マスフローコントローラシステムの制御プログラム。