JPH07325625A - マスフローコントローラ - Google Patents

マスフローコントローラ

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JPH07325625A
JPH07325625A JP6118068A JP11806894A JPH07325625A JP H07325625 A JPH07325625 A JP H07325625A JP 6118068 A JP6118068 A JP 6118068A JP 11806894 A JP11806894 A JP 11806894A JP H07325625 A JPH07325625 A JP H07325625A
Authority
JP
Japan
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flow rate
fluid
signal
abnormality
control
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6118068A
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English (en)
Inventor
Shinichi Ozawa
真一 小沢
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Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
Original Assignee
Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd, Kansai Nippon Electric Co Ltd filed Critical Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 実流量が設定流量に対して所定レベル以上の
ずれが生じないようにする。 【構成】 流体流路5に流体流量を計測するセンサ部6
と流体流量を制御す流体制御弁7とを配設し、センサ部
6で計測された流体流量の計測信号aと流量設定器24
で設定された流量設定信号bを比較制御回路20に入力
し、比較制御回路20より出力された制御信号cにより
流体制御弁7の開度を制御するようにしたマスフローコ
ントローラ1において、比較制御回路20の制御信号の
電圧値の異常を検出する異常監視装置26を配設し、マ
スフローコントローラの流量制御の異常を監視するよう
に構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は基体に形成された流体
入口と流体出口との間に流体流量を計測するセンサ部と
流体流量を制御す流体制御弁とを設けたマスフローコン
トローラ、特に流体流量の制御異常の監視に関する。
【0002】
【従来の技術】この種マスフローコントローラは、流量
の制御特性が優れているところから、例えば半導体装置
製造の各種のガス供給用など、広く流体の流量制御に用
いられている。
【0003】図2は従来の一例を示すマスフローコント
ローラのブロック図である。
【0004】同図において、1は基体2の左右に流体入
口3、流体出口4が設けられたマスフローコントロー
ラ、5は流体入口3と流体出口4間に形成された流体流
路で、流体流量を計測するセンサ部6と流体流量を制御
する流体制御弁7が設けてある。
【0005】センサ部6は流体流路5に臨むように開設
された測定入口8と測定出口9との間を接続する薄肉毛
細管よりなるセンサ部導管10に、例えば熱式質量流量
センサの抵抗11、12を巻回してなるものである。ま
た、13は流体流路5に形成された定分流比特性を有す
るバイパス部である。
【0006】流体制御弁7は次のように構成されてい
る。即ち、バイパス部13の下流側の流体通路5に弁口
14を備えた弁座15が形成されると共に、弁口14の
開度を調節する弁体16がその頭部17を弁口14に近
接させた状態で設けられている。そして、弁体16はば
ね18により付勢され、常時弁口14を閉じるように弁
座15に押しつけられている。
【0007】また、19は弁体16の付勢力に抗して駆
動する弁体駆動部で、熱膨張体等で構成されており、後
述する比較制御回路20の制御信号cにより駆動され、
弁体16を押し下げて、弁口14の開度を調節する。
【0008】21は前記センサ部6の抵抗11、12が
接続された、ブリッジ回路22と増幅回路23とからな
る流量計測回路で、センサ部6における抵抗11、12
の温度変化に基づいて、マスフローコントローラ1を流
れる流体の流量を計測し、流体流量を表わす計測信号a
を出力する。
【0009】20は上述した比較制御回路であり、上記
計測信号aと流量設定器24の流量設定信号bとに基づ
いて、前記弁体駆動部19を駆動する。
【0010】上記構成において、センサ部導管10にガ
スが流れると、抵抗11、12が熱の移動に伴い抵抗値
変化し、ブリッジ回路22のバランスがくずれる。この
バランスのくずれは流体の質量と単位時間当たりの流量
に比例するもので、流量計測回路21はこのブリッジ回
路22の出力電圧を増幅回路23で増幅して流体流量に
比例した大きさの計測信号aを出力する。そして、比較
制御回路20ではこの計測信号aの電圧値と流量設定器
24の流量設定信号bの電圧値とを比較して、弁体駆動
部19を駆動する制御信号cを生じ、流体制御弁7の開
度を次のように制御する。
【0011】即ち、比較制御回路20は計測信号aと流
量設定信号bの電圧値がa>bである時は、計測した流
量が設定した流量よりも大きいため、弁体駆動部19の
下への移動量を小さくし、弁口14の開度を小さくす
る。また、計測信号aと流量設定信号bの電圧値がa<
bである時は、計測した流量が設定した流量よりも小さ
いため、弁体駆動部19の下への移動量を大きくし、弁
口14の開度を大きくするのである。
【0012】以上のように、マスフローコントローラに
おいては、マスフローコントローラ1に流れる流体、例
えばガスの流量が変動すると、比較制御回路20から出
力される制御信号cの電圧値がこれに対応して変化して
流体制御弁7の開度が制御され、流体流量が常に流量設
定器24の設定流量になるように調整され、例えば下流
側に配設されるCVD装置の真空チャンバに所定量のガ
スが供給される。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
マスフローコントローラは流体流路をバイパス部とセン
サ部とに分枝させ、センサ部を通過する流体流量をセン
サ部に配置した抵抗の温度変化に基づいて流体流量を計
測する構成であるから、バイパス部とセンサ部を通過す
る流体が常に所定の割合で分流して流れることが前提と
なっており、なんらかの原因、例えば流体流路に異物な
どが介在して上記分流比が変わると、実流量と設定値流
量に差が生じ、正確な流量制御ができないものであっ
た。
【0014】例えば、バイパス側がつまっていて実際に
は流体流量が不足していても、センサはバイパス側にた
くさん流れていると思って流体制御弁を閉めてしまい、
所定流量が流れなかったり、また、センサ側がつまって
いると、実際には流体流量が充分流れていても不足して
いると判断して、流量制御弁を開け、所定流量以上流し
てしまう。
【0015】このため、マスフローコントローラを、例
えば50%に設定すると50%が流れ、100%に設定
すると100%が流れるのが理想であるが、実際には、
図3に示すように、設定流量mと実流量nは完全には一
致した曲線aとはならず、上下にシフトした曲線b、
b’になったり、傾斜した曲線c、c’となり、いわゆ
るガス流量のシフトずれやスパンずれを生じる結果とな
っていた。そして、所定以上のシフトずれやスパンずれ
を生じると、処理中の半導体ウエーハに特性不良を来
し、半導体生産の大きな損害となっていた。
【0016】上記マスフローコントローラのシフトずれ
やスパンずれはマスフローコントローラ装置の定期校正
による他は、製造工程のPCチェックなど製品の特性異
常により始めて検出されるもので、事前に装置異常を検
出する手段のないものであった。
【0017】従って、本発明は上記マスフローコントロ
ーラのシフトずれやスパンずれの問題に鑑みなされたも
のであり、マスフローコントローラの実流量が設定流量
に対して所定レベル以上のずれが生じたとき、これを事
前に検知してトラブルが未然に防止できる機能をもった
マスフローコントローラを得ることを目的としている。
【0018】
【課題を解決するための手段】このため、本発明のマス
フローコントローラは、基体に形成された流体入口と流
体出口との間に、流体流量を計測するセンサ部と、流体
流量を制御す流体制御弁とを配設し、前記センサ部で計
測された流体流量の計測信号と流量設定器で設定された
流量設定信号とを比較制御回路に入力し、比較制御回路
より出力される制御信号により前記流体制御弁の開度を
調整し、流体流量が常に所定の設定流量になるように制
御するマスフローコントローラにおいて、前記比較制御
回路の制御信号の異常を検出する異常監視装置を配設
し、流体流量の制御異常を監視するようにしたことを特
徴としている。また、本発明のマスフローコントローラ
は、前記異常監視装置は前記比較制御回路の制御信号の
電圧値が正常であるか否かを判定する上限値と下限値と
を設定するための制御信号の異常値設定器と、前記制御
信号の電圧と前記設定値の電圧とを比較して制御信号が
設定値の範囲外にあるとき異常信号を発する異常検出用
の比較回路と、前記異常信号を受けて作動する警報表示
器とで構成されたことを特徴としている。また、本発明
のマスフローコントローラは、前記設定値は前記流量設
定器の流量設定信号の電圧値と関連して設定されたこと
を特徴としている。
【0019】
【作用】流体流路に異物等が付着して、バイパス部とセ
ンサ部を通過する流体の分流比がくずれると、比較制御
回路から誤った制御信号が出力されて流体制御弁を誤動
作させ、実流量が設定値流量から大きく外れてしまう。
しかし、同時に、比較制御回路の制御信号は異常検出用
の比較回路に入力され、異常値設定器の設定値と比較し
て異常監視装置で監視されており、流量制御の異常が検
出される。
【0020】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。
【0021】図1は本発明のマスフローコントローラの
一例を示すブロック回路図である。
【0022】このマスフローコントローラ25は、上記
従来のマスフローコントローラ1と同様に、基体2の流
体入口3と流体出口4間に形成された流体流路5に、流
体流量を計測するセンサ部6と流体流量を制御す流体制
御弁7とを配設し、センサ部6で計測された流体流量の
計測信号aと流量設定器24で設定された流量設定信号
bとを比較制御回路20に入力し、比較制御回路20よ
り出力された制御信号cにより前記流体制御弁7の開度
を調整して、流体流量が常に所定の設定流量になるよう
に制御したものである。そして、センサ部6は流体流路
5を薄肉毛細管よりなるセンサ部導管10と定分流比特
性を有するバイパス部13に分枝させ、センサ部導管1
0上に巻回した熱式質量流量センサの抵抗11、12
を、センサ部6を通過する流体流量によって抵抗値変化
させて流体流量を計測するように構成したもので、流量
計測回路21は前記抵抗値変化を電圧信号として検出す
るブリッジ回路22と増幅回路23で構成している。
【0023】このマスフローコントローラ25において
上記従来のマスフローコントローラ1と相違する点は、
流体流量を制御する上記マスフローコントローラ1に流
量制御の異常を検出する異常監視装置26を付設して、
前記比較制御回路20から出力される制御電圧の異常を
検出するように構成した点のみであり、その他は上記マ
スフローコントローラ1の構成と同様である。従って、
同じ構成部分は図2と同一の参照符号を付し、その詳細
説明は省略する。
【0024】異常監視装置26は比較制御回路20の制
御信号cの電圧値が異常であるか否かを判定する上限値
UCLと下限値LCLとを設定するための制御信号の異
常値設定器27と、制御信号cの電圧と前記上、下限値
の設定値の電圧とを比較して、制御信号cが設定値の範
囲外の場合に警報表示器28を作動する異常検出用の比
較回路29とで構成される。尚、警報表示器28は、例
えば、ブザー30や表示ランプ31よりなり、装置異常
を明確に表示する。
【0025】上記異常値設定器27の上限値UCLと下
限値LCLは次のように設定する。即ち、マスフローコ
ントローラ1は通常、適用されるガスの種類、上流側の
ガス圧、下流側のガス圧等が一定の場合、所定流量に設
定された流体制御弁7の開度は略一定であり、上流側の
ガス圧や下流側のガス圧等の変動に応じて、上下に変動
する。そして、マスフローコントローラ1が設置される
配管系のガス圧変動は一般に所定範囲内のものであり、
従って、流体制御弁7を開閉駆動する制御信号cの大き
さも、設置される配管系が変更されない限り、設定流量
に対応して略一定範囲内に変動している。従って、比較
制御回路20の出力信号cをモニタして、その出力分布
から、3σ法などを用いて上限値UCLと下限値LCL
を適宜に設定すればよい。
【0026】また、異常値設定器27の上限値UCLと
下限値LCLは、上記したように、流量設定値に対応し
て設定されるから、制御流量を適宜可変して使用する場
合には、異常値設定器27に流量設定器24を接続し、
流量設定信号bに基づいて、比較制御回路20の出力信
号cの異常を判定する上限値UCLと下限値LCLを適
宜に設定することができる。
【0027】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明はマスフロ
ーコントローラに流量制御の異常を検出する異常監視装
置を布設して、流体制御弁の開度を制御する比較制御回
路の制御信号をモニタして、流量制御の異常を検出する
ように構成したから、配管つまり等によるマスフローコ
ントローラの実流量の異常が随時に検出でき、半導体製
品などの特性異常が生じることなく、事前にガス流量の
異常を検出することができ、処理中の半導体ウエーハの
特性不良の発生が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すマスフローコントロー
ラのブロック回路図
【図2】従来の一例を示すマスフローコントローラのブ
ロック回路図
【図3】図2のマスフローコントローラの動作特性で、
実流量と設定流量の関係図
【符号の説明】
1 マスフローコントローラ 2 基体 3 流体入口 4 流体出口 5 流体流路 6 センサ部 7 流体制御弁 20 比較制御回路 24 流量設定器 25 マスフローコントローラ 26 異常監視装置 27 異常値設定器 28 警報表示器 29 異常検出用の比較回路 a 計測信号 b 流量設定信号 c 制御信号

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基体に形成された流体入口と流体出口と
    の間に、流体流量を計測するセンサ部と、流体流量を制
    御す流体制御弁とを配設し、前記センサ部で計測された
    流体流量の計測信号と流量設定器で設定された流量設定
    信号とを比較制御回路に入力し、比較制御回路より出力
    される制御信号により前記流体制御弁の開度を調整し、
    流体流量が常に所定の設定流量になるように制御するマ
    スフローコントローラにおいて、前記比較制御回路の制
    御信号の異常を検出する異常監視装置を配設し、流体流
    量の制御異常を監視するようにしたことを特徴とするマ
    スフローコントローラ。
  2. 【請求項2】 前記異常監視装置は前記比較制御回路の
    制御信号の電圧値が正常であるか否かを判定する上限値
    と下限値とを設定するための制御信号の異常値設定器
    と、前記制御信号の電圧と前記設定値の電圧とを比較し
    て制御信号が設定値の範囲外にあるとき異常信号を発す
    る異常検出用の比較回路と、前記異常信号を受けて作動
    する警報表示器とで構成されたことを特徴とする請求項
    1記載のマスフローコントローラ。
  3. 【請求項3】前記設定値は前記流量設定器の流量設定信
    号の電圧値と関連して設定されたことを特徴とする請求
    項1記載のマスフローコントローラ。
JP6118068A 1994-05-31 1994-05-31 マスフローコントローラ Withdrawn JPH07325625A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014528606A (ja) * 2011-09-29 2014-10-27 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated プロセスチャンバに結合された流量コントローラをモニタする方法
US10866581B2 (en) 2015-09-11 2020-12-15 Alfa Laval Corporate Ab Valve controller and method for monitoring flow control valve

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014528606A (ja) * 2011-09-29 2014-10-27 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated プロセスチャンバに結合された流量コントローラをモニタする方法
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20010731