JPH09258832A - 流量制御方法及び流量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 高速低分解能ＡＤ変換部と低速高分解能ＡＤ
変換部の出力を選択的に用いて高速で、制御精度の高い
流量制御装置を提供する。 【解決手段】 流体通路３２に介設の流量制御弁２８を
流量制御部４４からのバルブ駆動信号ＶＳ１により流量
を制御する流量制御装置において、流量を検出するセン
サ部１２と、センサアナログ信号ＡＳ１を出力するセン
サ制御回路１４と、高速デジタル信号１を出力する、高
速低分解能ＡＤ変換部ＡＤＣ１と、低速デジタル信号Ｄ
Ｓ２を出力する、低速高分解能ＡＤ変換部ＡＤＣ２と、
最新と直前のデータとを比較する比較部４０と、前記２
つの変換部の出力と同等の値をセンサデジタル信号とし
て選択的に出力するセンタデジタル信号出力部４２と、
前記流量制御弁の制御を行なう流量制御部４４とを備え
るように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス等の比較的小
流量の流体の流量を制御する流量制御方法及び流量制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体製品等を製造するために
は、半導体ウエハ等に対して非常に薄い成膜を形成した
り、これをエッチングしたりする操作が繰り返し行なわ
れるが、これらの操作を高精度で行なうためには、上記
各操作時に必要とされる処理ガスを高精度で流量制御す
る必要があり、この時用いられる流量制御装置として例
えばマスフローコントローラのような精密ガス流量制御
装置が知られている。

【０００３】図８は従来の流量制御装置の構成を示すブ
ロック構成図であり、この流量制御装置２はガス配管系
４に設けられ、流体をバイパス管６とセンサ管８とに分
岐させて流している。センサ管８にはセンサコイル１０
を巻回してセンサ部１２を構成しており、このセンサ部
１２の出力をセンサ制御回路１４で読み取って、流量値
をセンサアナログ信号として出力し、このセンサアナロ
グ信号は、ＡＤ変換部１６にてデジタル信号に変換され
た後に、例えばマイクロコンピュータ等よりなる制御本
体１８に入力される。図示しないホストコンピュータか
らは目的流量値を示すアナログの流量設定信号が供給さ
れており、この流量設定信号は上記ＡＤ変換部１６にて
デジタル信号に変換された後に上記制御本体１８へ入力
される。このＡＤ変換部１６では、時分割で上記流量設
定信号と千さアナログ信号とをそれぞれデジタル化して
その出力を制御本体１８へ入力している。

【０００４】制御本体１８では、上記流量設定信号と上
記センサデジタル信号との偏差が零に近づくような動作
を生ぜしめるバルブ駆動信号を出力し、このバルブ駆動
信号は、ＤＡ変換部２０にてアナログ信号に変換された
後に、バルブ駆動部２２に入力され、例えば圧電素子２
４とベローズ２６を組み込んだ流量制御弁２８の弁開度
を制御して流量をコントロールすることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のよう
に例えば半導体製造装置の処理ガスは、高品質の成膜等
を得るために高精度の流量コントロールが要求されるこ
とから流量値を示すセンサアナログ信号及びこれを変換
したこのデジタル信号もその精度が高くなくてはならな
い。そのため、センサアナログ信号をデジタル信号に変
換するＡＤ変換部１６としては、変換レート（サンプリ
ング数）が高く且つ分解能（精度）も大きなＡＤ変換器
として、例えば膜集積回路上に半導体集積回路を取り付
けてなるハイブリッド型の集積回路や或いは多数の能動
素子及び受動素子を組み付けてなる回路モジュールを用
いているのが現状である。

【０００６】このようにハイブリッド型の集積回路や回
路モジュールによりＡＤ変換部１６を構成することによ
り、高速処理及び高分解能による高精度制御が可能とな
るが、しかしながら、この種の集積回路や回路モジュー
ルはその高性能の故にサイズ自体もかなり大きくなって
例えば数ｃｍ角の大きさになってしまい、これがネック
となって装置の小型化に限界が生じてしまっていた。特
に半導体製造の分野では単位面積当たりのコストが非常
に高いクリーンルームを使用することから、その省スペ
ース化を図ることが大きな課題となっている。また、上
記したようなハイブリッド型の集積回路や回路モジュー
ルは製造工程数も多いことから高コスト化も余儀なくさ
れてしまっている。

【０００７】そこで、上記したハイブリッド型の集積回
路や回路モジュールよりなるＡＤ変換器に代えて、サイ
ズが比較的小さく、且つ比較的安価なモノリシック型の
集積回路よりなるＡＤ変換器を用いることも考えられる
が、このモノリシック型の集積回路は、半導体単結晶上
にトランジスタ、抵抗、容量を配置してこれらを相互に
接続して構成されているという特性上、処理速度が高速
であるが分解度が低い集積回路か、或いは分解能は高い
が処理速度が低速となってしまう集積回路しか製造でき
ず、前述のハイブリッド型の集積回路のように処理速度
が高速で且つ分解能も高いといった両特性を兼ね備えた
モノリシック型集積回路は存在しないのが現状である。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に
解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、高
速低分解能ＡＤ変換部の出力と低速高分解能ＡＤ変換器
の出力を選択的に用いることにより高速で制御精度の高
い流量制御方法及び流量制御装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、微少ガス流
量の精度の高いコントロールが要求される例えば電子部
品の集積回路の製造工程においては、一般的な製造プロ
セスの１つのレシピにおいてガスの流量はほとんど変化
することはなく一定の微少ガス量が供給され続け、供給
量を時間的に種々変更するものではない、という事実に
着目して本発明に至ったものである。すなわち、ガス流
量を変化させる過渡現象の生ずる回数は非常に少なく、
且つこのような過渡時においては流量の検出精度より
も、変化に追従できる高速性が重要であり、逆にガス流
量が安定している領域では高速性よりも検出精度が高い
ことが重要である、という知見を得ることにより本発明
に至ったものであり、具体的には流量が大きく変化する
過渡時には高速低分解能のＡＤ変換器の出力を用い、逆
に流量が安定している時には低速高分解能のＡＤ変換器
の出力を用いるようにしている。

【０００９】本発明は、流体を流す流体通路に介設され
た流量制御弁を流量制御部からのバルブ駆動信号により
制御することにより流量を制御する流量制御装置におい
て、前記流体通路に流れる流量を検出するセンサ部と、
このセンサ部の出力に基づいて流量を求めてセンサアナ
ログ信号を出力するセンサ制御回路と、前記センサアナ
ログ信号をデジタル変換して高速デジタル信号を出力す
る、高速であるが分解能の低い高速低分解能ＡＤ変換部
と、前記センサアナログ信号をデジタル変換して低速デ
ジタル信号を出力する、低速であるが分解能の高い低速
高分解能ＡＤ変換部と、前記高速デジタル信号の最新の
データと直前のデータとを比較する比較部と、この比較
部の比較結果に応じて前記２つの変換部の出力と同等の
値をセンサデジタル信号として選択的に出力するセンサ
デジタル信号出力部と、このセンサデジタル信号と流量
設定信号とに基づいて前記流量制御弁の制御を行なう流
量制御部とを備えるように構成したものである。

【００１０】これによれば、流体の流量を検出したセン
サ部の出力に基づいてセンサ制御回路は流量を求めてそ
の結果をセンサアナログ信号として出力する。このセン
サアナログ信号は、高速低分解能ＡＤ変換部と低速高分
解能ＡＤ変換部にてそれぞれ高速デジタル信号と低速デ
ジタル信号に変換される。比較部は、高速デジタル信号
の最新のデータと直前のデータを常に比較しており、セ
ンサデジタル信号出力部はこの比較結果に応じて上記変
換部の出力と同等の値をセンサデジタル信号として制御
系に向けて選択的に出力する。流量制御部はこのセンサ
デジタル信号を受けて、これと流量設定信号との偏差が
零になるように流量制御弁を制御することになる。

【００１１】具体的には、上記センサデジタル信号出力
部は、比較部における両データの差の絶対値が所定の範
囲内の時、すなわち流量が安定している時は低速デジタ
ル信号と同等の値を出力し、所定の範囲外の時、すなわ
ち流量が大きく変動している時は高速デジタル信号と同
等の値を出力する。同等の値を出力するとは、例えば低
速デジタル信号と同等の値を出力する場合には、低速デ
ジタル信号をそのまま出力すればよいし、高速デジタル
信号と同等の値を出力する場合には、低速デジタル信号
にこの信号のサンプル時の高速デジタル信号と最新の高
速デジタル信号との差を加えて出力すればよく、これに
よれば、ノイズの発生を抑制することができる。このよ
うな高速低分解能ＡＤ変換部及び低速高分解能ＡＤ変換
部の回路素子としては、ともに比較的小型サイズで安価
なモノリシックＩＣ（集積回路）を用いることができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る流量制御方
法及び流量制御装置の一実施例を添付図面に基づいて詳
述する。図１は本発明に係る流量制御装置を示す概略ブ
ロック構成図、図２は図１に示す装置の具体的ブロック
構成図である。尚、図８に示した装置と同一部分につい
ては同一符号を付して説明する。

【００１３】図示するようにこの流量制御装置３０は、
図示しない半導体製造装置等のガス使用系に処理ガス等
を供給するためのガス配線系４に介設されており、これ
に流れる流体、例えば処理ガスの流量を制御する。この
装置３０においては、流体通路３２をバイパス管６とセ
ンサ管８とに分岐させて流体を流しており、下流側に
は、弁口３４を流量制御可能に開閉するベローズ２６
と、これを付勢して屈曲させる圧電素子２４とよりなる
流量制御弁２８が設けられている。上記センサ管８には
センサコイル１０を巻回してセンサ部１２を構成してお
り、この出力は図示しないブリッジ回路を組み込んだセ
ンサ制御回路１４へ入力されている。このセンサ制御回
路１４においては公知のブリッジ回路により流体の流量
が求められ、この流量を示す信号をセンサアナログ信号
Ｓ１として出力し得るようになっている。

【００１４】このセンサアナログ信号Ｓ１をデジタル信
号に変換するためにＡＤ変換部３６が設けられており、
このＡＤ変換部３６は、処理速度が高速ではあるが分解
能が低い高速低分解能ＡＤ変換部ＡＤＣ１と処理速度が
低速ではあるが分解能が高い低速高分解能ＡＤ変換部Ａ
ＤＣ２を有しており、それぞれセンサアナログ信号ＡＳ
１をデジタル信号に変換して高速デジタル信号ＤＳ１及
び低速デジタル信号ＤＳ２を出力するようになってい
る。これらの各ＡＤ変換部ＡＤＣ１、ＡＤＣ２は、モノ
リシック型のＩＣ（集積回路）によりコンパクトに形成
されている。また、例えばマイクロコンピュータ等より
なる制御本体１８は、上記２つのデジタル信号ＤＳ１、
ＤＳ２及び図示しないホストコンピュータから入力され
る目標値である流量設定値ＦＳ１に基づいてこれらの偏
差が零となるような方向に動作指令を行なうバルブ駆動
信号ＶＳ１を出力するようになっている。このバルブ駆
動信号ＶＳ１はデジタル信号であることからＤＡ変換部
２０を設けてここでアナログ信号に変換し、このアナロ
グ信号をバルブ駆動部２２に入力して流量制御弁２８の
弁開度を制御して流量をコントロールするようになって
いる。

【００１５】上記流量制御信号ＦＳ１は、例えば０〜５
ボルトのアナログ値で示されていることから、デジタル
信号に変換する必要があり、そのために、このアナログ
流量制御信号ＦＳ１を上記ＡＤ変換部３６へ入力してこ
れを時分割でデジタル信号に変換してデジタル流量制御
信号ＤＦＳ１を形成し、これを上記制御本体１８へ入力
している。図２においては、時分割によるデジタル変換
を示すために、機能的表現として時分割スイッチ３８を
記載しており、センサアナログ信号ＡＳ１と流量設定信
号ＦＳ１とを時間的に切り換え得るようになっている。
尚、この流量設定信号ＦＳ１を別個に設けたＡＤ変換器
でデジタル化し、その出力を制御本体１８側に直接入力
するようにしてもよい。

【００１６】次に、制御本体１８の機能について説明す
る。この制御本体１８は、所定のプログラムに規定され
た手順に従って動作し、上記高速低分解能ＡＤ変換部Ａ
ＤＣ１から出力される高速デジタル信号ＤＳ１の最新デ
ータと直前のデータとを比較する比較部４０と、この比
較結果に応じて上記２つのＡＤ変換部ＡＤＣ１，ＡＤＣ
２のいずれかの出力と同等の値をセンサデジタル信号Ｓ
Ｓ１として選択的に出力するセンサデジタル信号出力部
４２と、このセンサデジタル信号ＳＳ１と上記流量設定
値とを比較して両信号の偏差が零となるような方向に弁
操作を行なうバルブ駆動信号ＶＳ１を出力する流量制御
部４４とにより主に構成されている。上記センサデジタ
ル信号出力部４２には、低速デジタル信号ＤＳ２の最新
のデータを記憶する低速データバッファＤ_SBとこの低速
バッファＤ_SBに記憶されたデータを得た時と同じ時間の
時に得られた高速デジタル信号ＤＳ１のデータを記憶す
る高速データバッファＤ_FBが接続されており、これらを
必要に応じて参照するようになっている。ここでは、高
速低分解能ＡＤ変換部ＡＤＣ１のサンプリング速度は、
低速高分解能ＡＤ変換部ＡＤＣ２のそれよりも、例えば
４倍の速さでサンプリングできるようになっている。

【００１７】上記センサデジタル信号出力部４２は、比
較部４０における比較の結果、高速デジタル信号の最新
のデータと直前のデータの差の絶対値が所定の範囲内、
例えば最大流量設定値の０．４％以内ならば流量が安定
しているものと判断してサンプリング速度は遅いが検出
精度の高い低速デジタル信号と同等の値を出力し、また
両データの差の絶対値が上記所定の範囲を越えて大きい
場合には、設定流量が大きく変化しているものと判断し
て、検出精度は劣るがサンプリング速度の高い高速デジ
タル信号と同等の値を出力するようになっている。

【００１８】次に、以上のように構成された本実施例に
基づいて本発明方法について説明する。まず、流体通路
３２にガス流体が流れると、一定の比率でこの一部はセ
ンサ管８内を流れ、大部分はバイパス管６を流れて行
き、流量制御弁２８によりその流量が制御されつつ、例
えば半導体製造装置へ向かう。センサ管８を流れるガス
流体の流量はセンサ管制御回路１４により検出されて流
体通路３２全体に流れる流量が求められ、その流量値は
センサアナログ信号ＡＳ１としてＡＤ変換部３６へ向け
て出力される。ＡＤ変換部３６の高速低分解能ＡＤ変換
部ＡＤＣ１及び低速高分解能ＡＤ変換部ＡＤＣ２は、そ
れぞれのサンプリングタイムで上記センサアナログ信号
ＡＳ１をサンプリングし、これをそれぞれ高速デジタル
信号ＤＳ１と低速デジタル信号ＤＳ２に変換し、この各
信号を制御本体１８に向けて出力する。図３はこの時の
サンプリング状態の一例を示しており、図中曲線ＡＳ１
はセンサアナログ信号であり、流体の流量を示してお
り、ＤＳ１は高速デジタル信号を示し、ＤＳ２は低速デ
ジタル信号を示している。この例では、高速デジタル信
号の方が、低速デジタル信号よりも４倍速くサンプリン
グを行なっており、高速デジタル信号の１サンプリング
タイムＴ_F は１０ｍｓｅｃ程度に設定されている。図か
ら明らかなように高速デジタル信号ＤＳ１は、サンプリ
ング数は多いが分解能が低いために検出精度が劣ってお
り、逆に、低速デジタル信号ＤＳ２はサンプリング数は
少ないが分解能が高いために検出精度は高い。

【００１９】尚、上記ＡＤ変換部３６へは、アナログの
流量設定値ＦＳ１も入力されており、これは時分割でデ
ジタル信号に変換されてデジタル流量制御信号ＤＦＳ１
となって制御本体１８に導入されている（図１参照）。
高速と低速の２つのデジタル信号を受けた制御本体１８
において、流量変化が大きい時は、例えば過渡時には高
速デジタル信号と同等の値を、逆に流量変化が少ない安
定時には精度の高い低速デジタル信号と同等の値をセン
サデジタル信号ＳＳ１として流量制御部４４へ向けて出
力する。そして、流量制御部４４は、このセンサデジタ
ル信号ＳＳ１と流量設定値との偏差が零になる方向に弁
が動作するようにバルブ駆動信号ＶＳ１を出力し、ＡＤ
変換部２０及びバルブ駆動部２２を介して流量制御弁２
８の弁開度を制御する。

【００２０】上記流量変化の大小の判断は比較部４０で
行なわれ、高速デジタル信号の最新のデータと直前のデ
ータの差△Ｓを常時求めており、センサデジタル信号出
力部４８はこの差△Ｓの絶対値が所定の範囲△ｌよりも
小さくなった時に、高速デジタル信号の値に代えて、低
速デジタル信号の値を出力している。流量の変化量の判
断は、例えばデジタル信号が１０ビットの場合には、変
化が下２桁で留まっているか或いは下３桁以上に変化が
及んでいるかを判断すればよい。下位２ビット以内の変
化量は４／１０２４以内の変化量であり、これは最大変
化量５ボルトに対して２０ミリボルト程度の変化範囲で
ある。図３において、時間０から点Ｐ１までは流量変化
が大きくて両データの差△Ｓが△ｌよりも大きいので高
速デジタル信号の値を出力しているが、点Ｐ１以降は流
量変化が安定して両データの差△Ｓが△ｌ以下になって
いるので、低速デジタル信号の値を出力している。この
ように過渡時に高速デジタル信号の値を用いることによ
り精度は劣るが流量変化に略追従したデジタル信号を用
い、安定時には低速デジタル信号の値を用いることによ
り精度が高いデジタル信号を用いることができ、全体と
して、従来の高速且つ高分解能のハイブリッド型ＩＣを
用いたＡＤ変換部と同等の動作を行なうことが可能とな
る。

【００２１】ここで、比較部４０で得られた高速デジタ
ル信号の最新のデータとこの直前のデータの差△Ｓが所
定の範囲△ｌよりも大きいか小さいかに応じて、高速と
低速のデジタル信号を機械的に切り換えて後段へ出力す
るように構成してもよいが、両信号が完全に一致するこ
とは少ないために切り換え時に両信号の電位差に起因し
てノイズが生ずる恐れがあり、好ましくない。

【００２２】そこで、本発明においては、低速デジタル
信号及びこれをサンプリングした時の高速デジタル信号
をそれぞれ低速デジタルバッファＤ_SB及び高速デジタル
バッファＤ_FBに次の低速デジタル信号のサンプリング時
まで記憶しておき、その間は、低速デジタルバッファＤ
_SBの値に最新の高速デジタル信号の値を高速デジタルバ
ッファＤ_FBの値との差を加え、最新の高速デジタル信号
と同等の値を求めている。これを図３に基づいて説明す
ると、例えば点Ｐ２において高速デジタル信号の最新の
データとしてＤ１が求められたとしても、この値を直接
用いずに、最新の低速デジタル信号の値Ｄ２（低速デジ
タルバッファＤ_SBに記憶されている）に、これをサンプ
リングした時の高速デジタル信号の値Ｄ３（高速デジタ
ルバッファＤ_FBに記憶されている）と最新の高速デジタ
ル信号の値Ｄ１との差（Ｄ１−Ｄ３）を加えてセンサデ
ジタル信号ＳＳ１としている。

【００２３】次に上記した動作を図４に示すフローチャ
ートを参照して説明する。ここでＴ_F は高速低分解能Ａ
Ｄ変換部ＡＤＣ１のサンプリング時間、例えば１０ｍｓ
ｅｃを示し、Ｔ_S は低速高分解能ＡＤ変換部ＡＤＣ２の
サンプリング時間、例えば４０ｍｓｅｃを示し、Ｔ_F は
Ｔ_S よりも例えば４倍速いものとする。Ｄ_FOは高速低分
解能ＡＤＣ１の最新のデータ、Ｄ_FO1 はその直前のデー
タ、Ｄ_FBは高速データバッファの値である。Ｄ_SOは低速
高分解能ＡＤＣ２の最新のデータ、ＰＳＢは低速データ
バッファの値である。また、Ｄ_OUT は制御ルーチンへ渡
されるデータ、すなわち図２においてセンサデジタル信
号ＳＳ１を示す。

【００２４】まず、制御開始後、低速高分解能ＡＤ変換
部ＡＤＣ２が１回サンプリングを行なうようなダミー運
転を行ない（Ｓ１）、Ｔ_F 及びＴ_S 時間が経過したか否
かを判断し（Ｓ２）、ＹＥＳの時には、その時の低速高
分解能ＡＤ変換部ＡＤＣ２の最新のデータＤ_SOを低速デ
ジタルバッファＤ_SBへ、高速低分解能ＡＤ変換部ＡＤＣ
１の最新のデータＤ_FOを高速デジタルバッファＤ_FBへそ
れぞれ記憶し、且つ検出精度の高い低速デジタルバッフ
ァＤ_SBの値をＤ_OUT として流量制御部４４へ出力し（Ｓ
３）、制御ルーチンを実行する（Ｓ４）。

【００２５】次に、両変換部ＡＤＣ１、ＡＤＣ２の変換
を開始し（Ｓ５）、高速のサンプリング時間Ｔ_F が経過
したならば（Ｓ６）、高速デジタル信号の最新のデータ
Ｄ_FOとこの直前のデータＤ_FO１とを比較してその差の絶
対値が基準値（所定の範囲）△ｌよりも大きいか否かを
判断し、流量変化の程度をチェックする（Ｓ７）。ここ
でＮＯの場合、すなわち流量変化が基準値よりも小さい
ので流量は安定しているものと判断したときには、低速
デジタルバッファＤ_SBの値をＤ_OUT として出力し、最新
の精度の高い値を制御ルーチンに渡す（Ｓ８）。ＹＥＳ
の場合、すなわち流量変化が大きい場合には、低速デジ
タルバッファＤ_SBの値に、高速低分解能ＡＤ変換部ＡＤ
Ｃ１の最新のデータＤ_FOと高速データバッファＤ_FBの値
との差を加え、これをＤ_OUT として出力する（Ｓ９）。
そして、制御ルーチンを実行した後に（Ｓ１０）、高速
低分解能ＡＤ変換部ＡＤＣ１の変換を開始する（Ｓ１
１）。

【００２６】そして、高速サンプリング時間Ｔ_F が経過
したならば（Ｓ１２）、再度、高速低分解ＡＤ変換部Ａ
ＤＣ１の最新のデータＤ_FOとこの直前のデータＤ_FO1 と
を比較してその差の絶対値が基準値△ｌよりも大きいか
否かを判断し、流量変化の程度をチェックする（Ｓ１
３）。ここでＮＯの場合、すなわち流量変化が基準値よ
りも小さいので流量は安定しているものと判断したとき
には、低速データバッファＤ_SBの値をＤ_OUT として出力
し、最新の精度の高い値を制御ルーチンに渡す（Ｓ１
４）。ＹＥＳの場合には流量変化が大きいので低速デー
タバッファＤ_SBの値に、高速低分解能ＡＤ変換部ＡＤＣ
１の最新のデータＤ_FOと高速データバッファＤ_FBの値と
の差を加え、これをＤ_OUT として出力する（Ｓ１５）。
そして、制御ルーチンを実行した後に（Ｓ１６）、再
度、高速低分解能ＡＤ変換部ＡＤＣ１の変換を開始する
（Ｓ１７）。そして、高速サンプリング時間Ｔ_F が経過
したならば（Ｓ１８）、再度、高速低分解能ＡＤ変換部
ＡＤＣ１の最新のデータＤ_FOとこの直前のデータＤ_FO1
とを比較してその差の絶対値が基準値△ｌよりも大きい
か否かを判断し、流量変化の程度をチェックする（Ｓ１
９）。

【００２７】ここでＮＯで流量が安定している場合に
は、低速データバッファＤ_SBの値をＤ_OUT として出力し
（Ｓ２０）、逆にＹＥＳで流量が安定していない場合に
はＤ_SBに、Ｄ_FOとＤ_FBの差を加えた値をＤ_OUT として出
力する（Ｓ２１）。そして、制御ルーチンを実行したな
らば（Ｓ２２）、再度、ＡＤＣ１の変換を開始し（Ｓ２
３）、制御停止でない限り（Ｓ２４）、Ｓ２へ戻りＴ_F
とＴ_S が経過したか否かを判断し、以後同様な工程を終
了まで繰り返して行なう。このようにして流量変化が大
きい時には、その時の高速低分解能ＡＤ変換部の出力と
同等の値をＤ_OUT として出力し、また、流量変化が小さ
いときには流量が安しているものとしてバッファＤ_SBに
記憶してある検出精度の高い最新のデータをＤ_OUT とし
て出力することができる。すなわち流量が大きく変化す
る過渡時には、精度よりもその流量変化に追従したＤ
_OUT を出力することが必要であり、流量安定時には精度
の高いＤ_OUT を出力することが必要であり、このような
動作は、従来用いていた高価な且つサイズの大きなハイ
ブリット型を用いないで、２つのＡＤ変換部として安価
で且つサイズも格段に小さな２つのモノリシック型の集
積回路を用いて実現することができる。

【００２８】図５は集積回路の変換レートと分解能との
関係を示すグラフであり、ハイブリット型集積回路或い
は回路モジュールによりＡＤ変換器を組むと、領域Ａに
示すように変換レート及び分解能がともに高い高性能の
ＡＤ変換器とすることができ、実際に、Ａ１に示す領域
のＡＤ変換器が従来は用いられていた。一方、領域Ｂは
モノリシック型の集積回路の特性エリアであり、変換レ
ートと分解能は両立せず、いずれか一方のみの特性が良
好となっている。本発明では、高速低分解能ＡＤ変換部
として領域Ｂ１のモノリシック型の集積回路を用い、低
速高分解能ＡＤ変換部として領域Ｂ２のモノリシック型
の集積回路を用いている。すなわち、領域Ａ１のハイブ
リッド型の集積回路に代え、領域Ｂ１と領域Ｂ２のモノ
リシック型集積回路を１つずつ用いて従来と同様な高速
且つ高精度の制御を可能としている。

【００２９】図６は一般的なモノリシック型の集積回路
の平面及び側面のサイズを示し、図７は同じく一般的な
ハイブリッド型の集積回路の平面及び側面のサイズを示
しているが、これから明らかなように占有スペースを１
／３程度に少なくでき、従って、マスフローコントロー
ラなどの流量制御装置自体のサイズも大幅に減少させる
ことが可能となる。尚、上記実施例では、基準値以上に
流量が変化する時のＤ_OUT の求め方として、低速データ
バッファＤ_SBに記憶されている低速デジタル信号の最新
データＤ_SBに、そのデータＤ_SBをサンプリングした時の
高速デジタル信号の値ＤＴＢ（高速データバッファに記
憶されている）と高速デジタル信号の最新のデータＤ_FO
との差を加えるようにしたが、これに限定されず、高速
デジタル信号の最新のデータＤ_FOとその直前のデータＤ
_FO1 との差を、直前Ｄ_OUT に加えるようにしてもよい。

【００３０】また、上記実施例では高速低分解能ＡＤ変
換部ＡＤＣ１と低速高分解能ＡＤＣ２と、制御本体１８
としてのマイクロコンピュータをそれぞれ別体として記
載したが、一般の制御用のマイクロコンピュータには高
速低分解能ＡＤ変換器が組み込まれているものがあり、
これを上記高速低分解能ＡＤ変換部として用いることが
でき、これによれば、装置サイズを一層小型化すること
が可能となる。更には、ここでは流体として半導体製造
装置の処理ガスを例にとって説明したが、これに限定さ
れないのは勿論である。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の流量制御
方法及び流量制御装置によれば、次のように優れた作用
効果を発揮することができる。流体の流量が大きく変化
する時には高速低分解能ＡＤ変換部の出力値と同様な値
を用い、流量が安定している時には低速高分解能ＡＤ変
換部の出力値と同様な値を用いるようにしたので、全体
として高速で且つ高い精度の流量制御を行なうことがで
きる。上記した両ＡＤ変換部は、ハイブリッド型ＩＣと
比較して安価で且つサイズが格段に小さなモノリシック
型ＩＣにより構成することができるので、従来装置と略
同等な特性を維持しつつ、装置の小型化、省スペース化
及び大幅なコスト削減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る流量制御装置を示す概略ブロック
構成図である。

【図２】図１に示す装置の具体的ブロック構成図であ
る。

【図３】流量の変化（１センサアナログ信号）と高速デ
ジタル信号と低速デジタル信号との関係を示すグラフで
ある。

【図４】本発明方法を説明するたるのフローチャートで
ある。

【図５】ハイブリッドＩＣとモノリシックＩＣの変換レ
ート及び分解能の関係を示すグラフである。

【図６】一般的なモノリシックＩＣのサイズを示す図で
ある。

【図７】一般的なハイブリッドＩＣのサイズを示す図で
ある。

【図８】従来の流量制御装置を示すブロック構成図であ
る。

【符号の説明】

８ センサ管 １２ センサ部 １４ センサ制御回路 ２２ バルブ駆動部 ２８ 流量制御弁 ３０ 流量制御装置 ３２ 流体通路 ３６ ＡＤ変換部 ３８ 時分割スイッチ ４０ 比較部 ４２ センサデジタル信号出力部 ４４ 流量制御部 ＡＤＣ１ 高速低分解能ＡＤ変換部 ＡＤＣ２ 低速高分解能ＡＤ変換部 ＡＳ１ センサアナログ信号 ＤＳ１ 高速デジタル信号 ＤＳ２ 低速デジタル信号 ＳＳ１ センサデジタル信号 ＶＳ１ バルブ駆動信号

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体を流す流体通路に介設された流量制
   御弁を流量制御部からのバルブ駆動信号により制御する
   ことにより流量を制御する流量制御装置において、前記
   流体通路に流れる流量を検出するセンサ部と、このセン
   サ部の出力に基づいて流量を求めてセンサアナログ信号
   を出力するセンサ制御回路と、前記センサアナログ信号
   をデジタル変換して高速デジタル信号を出力する、高速
   であるが分解能の低い高速低分解能ＡＤ変換部と、前記
   センサアナログ信号をデジタル変換して低速デジタル信
   号を出力する、低速であるが分解能の高い低速高分解能
   ＡＤ変換部と、前記高速デジタル信号の最新のデータと
   直前のデータとを比較する比較部と、この比較部の比較
   結果に応じて前記２つの変換部の出力と同等の値をセン
   サデジタル信号として選択的に出力するセンサデジタル
   信号出力部と、このセンサデジタル信号と流量設定信号
   とに基づいて前記流量制御弁の制御を行なう流量制御部
   とを備えるように構成したことを特徴とする流量制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記センサデジタル信号出力部は、前記
   比較部の比較結果により、両データの差の絶対値が所定
   の範囲内の時には、前記低速デジタル信号と同等の値を
   前記センサデジタル信号として出力し、所定の範囲外の
   時には前記高速デジタル信号と同等の値を前記センサデ
   ジタル信号として出力することを特徴とする請求項１記
   載の流量制御装置。
3. 【請求項３】 前記センサデジタル信号出力部は、前記
   低速デジタル信号と同等の値を出力する時には、前記低
   速デジタル信号をそのまま出力し、前記高速デジタル信
   号と同等の値を出力する時には前記低速デジタル信号に
   前記低速デジタル信号のサンプル時の前記高速デジタル
   信号と最新の高速デジタル信号との差を加えて出力する
   ことを特徴とする請求項２記載の流量制御装置。
4. 【請求項４】 前記高速低分解能ＡＤ変換部と前記低速
   高分解能ＡＤ変換部は、共にモノリシックＩＣにより構
   成されていることを特徴とする請求項１乃至３記載の流
   量制御装置。
5. 【請求項５】 前記高速低分解能ＡＤ変換部は、前記比
   較部とセンサデジタル信号出力部と流量制御部を含む制
   御用マイクロコンピュータに含まれていることを特徴と
   する請求項１乃至３記載の流量制御装置。
6. 【請求項６】 流体を流す流体通路に介設された流量制
   御弁を流量制御部からのバルブ駆動信号により制御する
   ことにより流量を制御する流量制御方法において、前記
   流体通路に流れる流体の流量を検出してセンサアナログ
   信号として出力する検出工程と、このセンサアナログ信
   号を高速であるが低分解能の高速デジタル信号に変換す
   る高速デジタル変換工程と、前記センサアナログ信号を
   低速であるが高分解能の低速デジタル信号に変換する低
   速デジタル変換工程と、前記高速デジタル信号の最新の
   データを直前のデータとを比較する比較工程と、この比
   較の結果、両データの差の絶対値が所定の範囲内ならば
   前記低速デジタル信号と同等の値をセンサデジタル信号
   として出力し、所定の範囲外ならば前記高速デジタル信
   号と同等の値をセンサデジタル信号として出力するセン
   サデジタル信号出力工程と、このセンサデジタル信号と
   流量設定信号とに基づいて前記流量制御弁の制御を行な
   う流量制御工程とを備えたことを特徴とする流量制御方
   法。
7. 【請求項７】 前記センサデジタル信号出力工程は、前
   記比較工程の比較の結果、両データの差の絶対値が所定
   の範囲内の時には、前記低速デジタル信号と同等の値を
   前記センサデジタル信号として出力し、所定の範囲外の
   時には前記高速デジタル信号と同等の値を前記センサデ
   ジタル信号として出力することを特徴とする請求項６記
   載の流量制御方法。