KR101076397B1

KR101076397B1 - 유량 제어 방법, 유량 제어 보정 방법, 유량 제어 장치 및 컴퓨터 판독가능한 기록 매체

Info

Publication number: KR101076397B1
Application number: KR1020097002156A
Authority: KR
Inventors: 타카오 고토; 마코토 타나카
Original assignee: 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2006-08-03
Filing date: 2007-08-02
Publication date: 2011-10-25
Also published as: US20130153040A1; US20100000608A1; US8485219B2; CN101501597A; KR20090035573A; JP2008039513A; JPWO2008016189A1; WO2008016189A1; US8857461B2; CN101501597B; JP4957725B2

Abstract

제품(매스 플로 컨트롤러) 출하 후에, 복수 종류의 실(實) 사용 가스와 복수의 유량(流量) 레인지에 대응한 매스 플로 컨트롤러로 사양(仕樣) 변경을 가능하게 한다. 질량 유량 제어 장치의 초기 상태에서, 교정(校正) 가스를 이용해서 유량 설정 신호에 대한 실유량을 계측한 교정 가스 특성 데이터를 구하고, 이 교정 가스 특성 데이터를 제어 수단에 기억한다. 한편, 복수 종류의 실가스마다 유량 설정 신호에 대한 실유량을 계측한 실가스 특성 데이터를 구하고, 이 실가스 특성 데이터를 기억 매체에 보존한다. 그 후, 상기 질량 유량 제어 장치를 가동하기 전에, 실사용 가스의 실가스 특성 데이터를 상기 기억 매체로부터 컴퓨터를 거쳐서 판독출력(讀出; read out)하고, 또 상기 제어 수단에 기억한 교정 가스 특성 데이터를 판독출력한다. 그리고, 상기 실가스 특성 데이터를 바탕으로 상기 교정 가스 특성 데이터를 제어 유량 보정 데이터로 변환하고, 제어 유량 보정 데이터를 제어 수단에 기입(書入; write)한다. 이 제어 유량 보정 데이터를 기초로 실가스 유량을 보정한다.

Description

유량 제어 방법, 유량 제어 보정 방법, 유량 제어 장치 및 컴퓨터 판독가능한 기록 매체{METHOD FOR CONTROLLING FLOW RATE, METHOD OF FLOW RATE CONTROL CORRECTION, FLOW RATE CONTROL DEVICE, AND COMPUTER-READABLE STORAGE MEDIUM}

본 발명은, 가스 등의 비교적 소유량(小流量)인 유체(流體)의 질량 유량을 계측하는 질량 유량 제어 장치에서의 유량 제어에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 집적 회로 등의 반도체 제품 등을 제조하기 위해서는, 여러 가지 반도체 제조 장치에서, 반도체 웨이퍼 등에 대해서, 예를 들면 CVD 성막이나 에칭 조작 등이 반복해서 행해진다. 이 경우에 미량(微量)의 프로세스 가스의 공급량을 정밀도(精度)좋게 제어할 필요로 인해, 예를 들면 매스 플로 컨트롤러와 같은 질량 유량 제어 장치가 이용되고 있다. 이하, 본 명세서에서는 매스 플로 컨트롤러를 예로 설명한다.

이런 종류의 반도체 제조 장치에 있어서는, 복수 종류의 프로세스 가스에 대해서, 미소(微少) 유량으로부터 대(大)유량에 걸쳐서 처리를 행한다. 이 때문에, 이런 종류의 반도체 제조 장치에서는, 각각의 반도체 제조 장치에서 사용하는 가스에 적합한, 그리고 각각의 반도체 제조 장치에서의 사용 유량 레인지에 적합한 질량 유량 제어 장치를 이용하는 것이 바람직하다. 또, 유량 설정 신호가 나타내는 질량 유량(이하, 간단히 「유량」이라고 말하는 일이 있다.)에 대해서 실제로 유량 제어 밸브로 제어되어 흐르는 유량(이하, 「실(實)유량」이라고 말하는 일이 있다.)이 정밀도좋게 일치하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 유량 설정 신호와 실(實)가스 유량의 관계를 교정(校正)하는 것이 바람직하다.

그래서, 어떤 종래 기술에서는, 복수의 가스가 유입되는 챔버와, 복수의 가스에 대응해서 설치되는 복수의 매스 플로 컨트롤러와, 복수의 가스의 유량을 계측하는 매스 플로 미터와, 복수의 가스의 흐름을 제어하는 복수의 밸브를 구비한 반도체 제조 장치에 있어서, 이하와 같은 처리가 행해진다. 즉, 반도체 제조 장치의 가동시에 있어서는 복수의 가스가 상기 챔버에 직접 유입되도록 상기 복수의 밸브의 개폐를 제어한다. 다른 한편, 매스 플로 컨트롤러의 검사시에 있어서는, 검사 대상의 매스 플로 컨트롤러에 설정되는 유량 및 컨버젼 팩터(conversion factor)에 의거해서 가스의 실유량을 계산한다. 그리고, 복수의 매스 플로 미터중에서 최적인 유량 레인지를 가지는 매스 플로 미터에 가스가 유입되도록 상기 복수의 밸브의 개폐를 제어한다.

상기 종래 기술의 반도체 제조 장치에서는, 컨버젼 팩터에 의거해서 사용 가스의 실유량을 계산한다. 통상, 매스 플로 컨트롤러의 메이커에 있어서는, 출하 전의 초기 상태에서, 매스 플로 컨트롤러마다, 예를 들면 질소 가스를 교정 가스로 해서, 유량 설정 신호에 대한 실유량의 직선성(直線性)이 기준값 내로 되도록 조정이 행해진다. 그렇지만, 조정에 사용된 질소 가스와, 실제로 출하처에서 반도체 제조 장치에서 사용되는 실(實)사용 가스(예를 들면, 아르곤)와는, 가스의 물성이 다르다. 이 때문에, 질소 가스를 교정 가스로 해서 조정한 매스 플로 컨트롤러를 출하처의 반도체 제조 장치에서 그대로 사용한 경우에는, 질소 가스와 동일한 정밀도의 직선성은 얻어지지 않는다는 문제가 있다.

이 때문에, 상기 종래 기술과 같이 가스 종류(種)마다 미리 정해진 하나의 컨버젼 팩터를 이용해서 보정하는 것이 행해진다. 그러나, 출하처의 반도체 제조 장치에서 실제로 실사용 가스(이하, 「실가스」라고 말하는 일이 있다.)를 흐르게 한 경우는, 컨버젼 팩터로는 다 보충(補; 보정)되지 않는 어긋남(discrepancies)이 생기는 일이 있다. 또, 미소 유량으로부터 대유량까지 풀스케일 유량의 폭이 큰 경우, 소정의 유량 레인지내에서 적용할 수 있는 매스 플로 컨트롤러이더라도 100% 풀스케일 유량과 10% 풀스케일 유량에서는 제어의 정밀도에 어긋남이 생기는 일이 많다. 이와 같은 경우도 하나의 컨버젼 팩터만으로 한결같이(一樣) 보정할 수 있는 것은 아니었다.

여기서, 하나의 유량 영역의 유량 레인지에 맞추어 조정된 매스 플로 컨트롤러에 대해서 1종류의 가스를 흐르게 하는 바와 같은 전용 기기적(專用機器的)인 사용법을 하고, 또한 미리 실가스를 이용한 교정(유량 센서의 출력 특성의 조정)을 행하면, 그 후의 실가스에서의 유량 제어는 정밀도가 좋은 것으로 된다. 그러나, 이와 같이 1기종 1가스 대응의 사용에는 낭비가 있다. 실제, 실가스의 종류와 유량 레인지의 수를 고려하면 200종류 이상의 매스 플로 컨트롤러가 필요하게 된다. 따라서, 제조자측의 대응도 어렵지만, 유저측에서도 이 만큼의 기종을 재고 관리하는 것은 곤란하다.

본 발명은, 상기한 문제점의 적어도 일부를 취급하기 위한 것이며, 유량 제어 장치에서 고정밀도의 유량 제어를 행하는 것을 목적으로 한다.

또한, 일본 특허 출원, 특원(特願) 2006-212226호의 개시 내용은, 참고를 위해서, 이 명세서에 짜넣어(組入; incorporate)진다.

본 발명의 1양태(態樣)로서의 질량 유량 제어 장치의 유량 제어 보정 방법에서는, 이하와 같은 처리가 행해진다. 유로에 흐르는 가스체의 질량 유량을 검출해서 유량 신호를 출력하는 질량 유량 검출 수단과, 밸브 구동 신호에 의해 밸브 개방도(開度)를 바꾸는 것에 의해서 질량 유량을 제어하는 유량 제어 밸브 기구와, 외부로부터 입력되는 유량 설정 신호와 상기 유량 신호에 의거해서 상기 유량 제어 밸브 기구를 제어하는 제어 수단을 설치해서 이루어지는 질량 유량 제어 장치에서, 이하와 같은 처리가 행해진다. 즉, 상기 질량 유량 제어 장치의 초기 상태에서, 교정 가스를 이용해서 상기 외부로부터 입력되는 유량 설정 신호에 대한 실유량을 계측한 교정 가스 특성 데이터를 구하고, 이 교정 가스 특성 데이터를 상기 제어 수단에 기억한다. 한편, 복수 종류의 실가스마다 상기 외부로부터 입력되는 유량 설정 신호에 대한 실유량을 계측한 실가스 특성 데이터를 구하고, 이 실가스 특성 데이터를 기억 매체에 보존한다. 그 후, 상기 질량 유량 제어 장치를 가동하기 전에, 실제로 사용하는 실사용 가스의 실가스 특성 데이터를 상기 기억 매체로부터 컴퓨터를 거쳐서 판독출력(讀出; read out)한다. 또, 상기 질량 유량 제어 장치의 제어 수단에 기억한 교정 가스 특성 데이터를 판독출력한다. 그리고, 상기 실가스 특성 데이터를 바탕(元)으로 상기 교정 가스 특성 데이터를 제어 유량 보정 데이터로 변환하고, 상기 제어 유량 보정 데이터를 상기 제어 수단에 기입(書入; write)한다. 이 제어 유량 보정 데이터를 기초(基)로 실가스 유량을 보정한다.

예를 들면, 이하와 같은 양태를 채용할 수 있다. 초기 상태의 질량 유량 제어 장치(매스 플로 컨트롤러)에 대해서, 통상 교정 가스로서 사용되는 가스(예를 들면, 질소 가스)를 이용해서 유량 설정 신호에 대한 실유량을 계측한 교정 가스 특성 데이터를 구하고, 이것을 매스 플로 컨트롤러에 기억시킨다. 즉, 유량 센서의 출력 특성을 측정하여 기억한다. 한편으로, 복수 종류인 실사용 가스마다, 유량 설정 신호에 대한 실유량을 계측한 실가스 특성 데이터를 구하고, 이것을 퍼스널 컴퓨터(PC)나 CD-ROM 등의 기억 매체에 보존한다. 이 기억 매체가 이른바 변환 소프트로서 유저에게 제공된다.

유저는 매스 플로 컨트롤러를 가동할 때에, 퍼스널 컴퓨터(PC)와 매스 플로 컨트롤러를 접속하고, 상기 기억 매체(변환 소프트)의 실가스 특성 데이터중에서 지금부터 사용할 실가스의 실가스 특성 데이터를 선택하고, 이 가스의 특성 데이터를 판독출력한다. 또, 매스 플로 컨트롤러측에 기억해 둔 교정 가스 특성 데이터를 판독출력해서, 이것과 상기 실가스 특성 데이터를 대비·연산하고, 교정 가스 특성 데이터를 실가스 출력 특성에 맞추어 사양(仕樣)변경(respecification)한다. 이 처리는, 상기 유량 센서의 출력 특성(교정 가스 특성 데이터)에 보정을 가해서, 실가스를 흐르게 했을 때 직선성 정밀도가 향상되는 바와 같은 실가스 출력 특성에 맞추어 사양변경하는 처리이다. 이 사양변경한 데이터가 제어 유량 보정 데이터이다. 이 제어 유량 보정 데이터를 매스 플로 컨트롤러측의 제어 수단에 기입하고, 매스 플로 컨트롤러에 새롭게 기억시킨다. 이후, 이 매스 플로 컨트롤러는, 실가스 출력 특성에 맞추어 변환된 제어 유량 보정 데이터에 의거해서 유량 제어를 행한다.

또, 본 발명의 질량 유량 제어 장치의 유량 제어 보정 방법은, 이하와 같은 양태를 채용할 수도 있다. 즉, 상기 실가스 특성 데이터를, 소정의 유량 레인지마다 구해서 상기 기억 매체에 보존한다. 그리고, 실제로 가동하는 질량 유량 제어 장치의 풀스케일 유량에 맞추어 실가스 특성 데이터를 선택하고, 사용되는 유량 레인지의 풀스케일 유량을 보정한다. 이와 같은 양태로 하면, 예를 들면 하드웨어로서는 풀스케일이 폭넓게 대유량까지 사용가능한 매스 플로 컨트롤러를 위해서, 예를 들면 중(中)유량 레인지의 실가스 특성 데이터에 의거해서 제어 유량 보정 데이터를 생성한다. 그리고, 이것을 상기 매스 플로 컨트롤러에 적용하고, 중유량 레인지가 풀스케일 유량인 매스 플로 컨트롤러로 변경할 수 있다. 따라서, 실제로 제어하는 풀스케일 유량에 걸맞는 매스 플로 컨트롤러를 가지고 있지 않은 경우에서도, 풀스케일 유량을 사양변경해서, 필요로 하는 유량 레인지에 대해서 고정밀도의 유량 제어가 가능하게 된다.

또, 상기한 질량 유량 검출 수단(유량 센서)으로서는, 예를 들면 이하와 같은 열식(熱式) 유량 센서를 채용할 수 있다. 이 열식 유량 센서는, 센서 유로(流路)의 상류측(upstream portion)과 하류측(downstream portion)에 권회(卷回; wound)된 전열선을 가진다. 그들 전열선은, 브릿지 회로를 구성한다. 이 열식 유량 센서에서는, 센서 유로내를 가스가 흐르는 것에 의해서 생기는 불평형(不平衡) 전압을 검출하는 것에 의해, 센서 유로내를 흐르는 가스의 유량을 연산할 수가 있다.

또한, 오리피스 상류측의 가스의 압력 P1과 오리피스 하류측의 가스의 압력 P2를 임계(臨界) 조건하(음속 영역)에 보존유지(保持; hold)한 상태에서, 오리피스를 유통(流通)하는 가스의 유량을, 보정을 가해서 연산하도록 한 압력식 유량 센서 등을 이용할 수도 있다.

또, 유량 제어 밸브 기구는 예를 들면 적층형 압전 소자를 이용한 피에조 액추에이터를 이용할 수가 있다.

본 발명의 1양태로서의 질량 유량 제어 장치의 유량 제어 보정 방법에 의하면, 1대(台)의 매스 플로 컨트롤러를, 복수 종류의 실사용 가스와 복수의 유량 레인지에 정밀도좋게 대응한 매스 플로 컨트롤러로 사양변경할 수 있다. 이 때문에, 다음과 같이 뛰어난 작용 효과를 발휘할 수가 있다.

(1) 유량 센서는, 실제로 사용하는 실사용 가스의 출력 특성에 합치해서 직선성이 향상되고 있다. 이 때문에, 고정밀도의 유량 제어를 할 수 있다.

(2) 유저측에서, 실사용 가스의 종류나 유량 레인지를 적당히 변경할 수 있다. 이 때문에, 예비 매스 플로 컨트롤러의 재고를 삭감할 수가 있다.

(3) 메이커측에 있어서는, 제품 아이템수를 필요 최소한으로 억제할 수 있다. 이 때문에, 재고 관리나 납기 단축에 기여할 수 있다.

또한, 본 발명의 1양태는, 이하와 같은, 유로를 흐르는 가스의 유량을 제어하기 위한 유량 제어 장치의 양태로서 실현할 수도 있다. 이 유량 제어 장치는,

유로를 흐르는 가스의 질량 유량을 검출 유량으로서 검출하는 유량 검출부와,

상기 유로를 흐르는 가스의 유량을 제어하는 유량 변경부와,

상기 유로를 흐르는 가스의 질량 유량의 목표값인 목표 유량과, 상기 검출 유량에 의거해서 상기 유량 변경부를 피드백 제어하는 제어부를 구비한다.

상기 제어부는, 상기 유로를 흐르는 가스의 종류에 따라서 준비되는 제어 데이터로서, 서로 다른 질량 유량에 각각 대응지어진 복수의 제어 파라미터를 포함하는 제어 데이터를 참조하면서, 상기 복수의 제어 파라미터중 상기 목표 유량과 상기 검출 유량의 적어도 한쪽에 의거해서 결정되는 제어 파라미터를 사용해서 상기 유량 변경부를 제어한다.

이와 같은 양태로 하면, 유량 제어 장치가 제어하는 가스에 따라서, 여러 가지 유량에서 고정밀도의 유량 제어를 행할 수가 있다.

또한, 「질량 유량에 대응지어진다」라 함은, 제어 파라미터가 직접적으로 질량 유량에 대응지어져 있는 양태 외에, 다른 파라미터(예를 들면, 질량 유량에 대응하는 신호 등)를 거쳐서 간접적으로 질량 유량에 대응지어져 있는 경우도 포함한다.

또, 제어 파라미터는, 제어부가 유량 변경부를 제어할 때에, 직접 사용될 수 있다. 한편, 제어부와 유량 변경부 사이에 다른 구성이 개재하고, 제어부가 그 구성을 거쳐서 유량 변경부를 제어하는 양태에서는, 제어 파라미터는, 제어부가, 그 사이에 개재하는 구성을 제어하는 것에 의해서 유량 변경부를 제어하기 위해 사용되어도 좋다. 즉, 제어 파라미터는, 유량 변경부의 제어에서 임의의 형태로 사용될 수가 있다.

또한, 상기 유량 검출부는, 상기 유로를 흐르는 가스의 적어도 일부 에 의해서 이동되는 열량에 의거해서, 상기 가스의 질량 유량을 검출하는 양태로 할 수가 있다.

또, 상기 유량 검출부는, 상기 유로내의 다른 위치에서의 상기 가스의 압력에 의거해서, 상기 가스의 질량 유량을 검출하는 양태로 할 수도 있다.

또한, 상기 제어 데이터는, 개개의 상기 유량 제어 장치에 따라서 준비된 데이터인 것이 바람직하다. 이와 같은 양태로 하면, 유량 제어 장치의 개체차(個體差)를 고려해서, 고정밀도의 유량 제어를 행할 수가 있다.

또, 유량 제어 장치는, 상기 제어 데이터를 생성하는 제어 데이터 생성부를 구비할 수 있다. 이 상기 제어 데이터 생성부는, 제1과 제2 특성 데이터를 참조하면서, 상기 제1 및 제2 특성 파라미터에 의거해서 상기 제어 파라미터를 생성하는 것에 의해서, 상기 제어 데이터를 생성하는 것이 바람직하다.

또한, 제1 특성 데이터는, 서로 다른 질량 유량에 각각 대응지어진 복수의 제1 특성 파라미터로서, 기준으로 되는 소정의 가스의 사용을 전제로 한 상기 개개의 유량 제어 장치의 특성을 반영한 복수의 제1 특성 파라미터를 포함하는 특성 데이터이다.

그리고, 제2 특성 데이터는, 서로 다른 질량 유량에 각각 대응지어진 복수의 제2 특성 파라미터로서, 상기 유량 제어 장치의 기준의 특성을 전제로 한 상기 가스의 종류의 특성을 반영한 복수의 제2 특성 파라미터를 포함하는 특성 데이터이다. 또한, 가스의 종류의 특성은, 가스의 물질로서의 특성이더라도 좋다.

이와 같은 양태로 하면, 개개의 유량 제어 장치의 특성(예를 들면, 제조 오차나 경시 변화 등)과, 가스의 종류의 특성(가스가 물질로서 가지는 특성)을 독립적으로 고려해서, 제어 데이터를 생성할 수 있다. 따라서, 동형(同型)이며 별도(別; 다른) 고체의 유량 제어 장치에 대해서, 동일한 제2 특성 데이터를 적용할 수 있다. 또한, 각 특성 데이터는, 외부로부터 공급되어도 좋고, 유량 제어 장치가 보존유지하고 있어도 좋다.

또한, 상기 제2 특성 데이터는, 이하와 같은 복수의 데이터중에서, 상기 유로를 흐르는 가스의 종류에 따라서 선택된 데이터인 것이 바람직하다. 즉, 그 복수의 데이터라 함은, 상기 제2 특성 데이터의 후보이며, 복수의 상기 제2 특성 파라미터를 각각이 저장(格納; store)하는 복수의 데이터로서, 서로 다른 종류의 상기 가스의 특성을 반영한 복수의 데이터이다.

이와 같은 양태로 하면, 유량 제어 장치가 제어하는 가스의 종류(물질(substance))에 따라서 적절히 제2 특성 파라미터를 선택함으로써, 여러 가지 종류의 가스를 고정밀도로 제어할 수 있도록, 유량 제어 장치를 설정할 수가 있다.

또, 상기 제2 특성 데이터는, 이하와 같은 복수의 데이터중에서, 상기 유로를 흐르는 가스의 유량에 따라서 선택된 데이터인 것도 바람직하다. 즉, 그 복수의 데이터라 함은, 상기 제2 특성 데이터의 후보이며, 복수의 상기 제2 특성 파라미터를 각각이 저장하는 복수의 데이터로서, 각각이 저장하는 상기 제2 특성 파라미터의 질량 유량의 범위가 서로 다른 복수의 데이터이다.

이와 같은 양태로 하면, 유량 제어 장치가 제어하는 가스의 유량 레인지에 따라서 적절히 제2 특성 파라미터를 선택함으로써, 여러 가지 유량 레인지에 대해서 가스를 고정밀도로 제어할 수 있도록, 유량 제어 장치를 설정할 수가 있다.

또한, 유량 제어 장치는,

상기 제1 특성 데이터를 저장하는 제1 기억부와,

상기 제2 특성 데이터를 저장하는 제2 기억부로서, 상기 제1 기억부보다도 교환 또는 데이터의 개서(書換; update)가 용이한 제2 기억부를 구비하는 것이 바람직하다.

이와 같은 양태로 하면, 유량 제어 장치가 제어하는 가스의 종류나 유량 레인지에 따라서, 적당히 제2 특성 데이터를 저장한 기억부를 교환할 수 있거나, 또는 제2 기억부에 저장된 제2 특성 데이터를 개서할 수가 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 복수의 제어 파라미터중 상기 검출 유량과 상기 목표 유량의 적어도 한쪽에 의거해서 결정되는 제어 파라미터와, 상기 목표 유량에 의거해서 수정 목표 유량을 생성하고, 상기 수정 목표 유량과, 상기 검출 유량에 의거해서 상기 유량 변경부를 제어하는 양태로 할 수 있다. 또한, 제어 파라미터는, 상기 복수의 제어 파라미터중 검출 유량이 나타내는 질량 유량과 상기 목표 유량의 질량 유량의 적어도 한쪽에 의거해서 결정되는 것으로 할 수가 있다.

또, 상기 제어부는, 상기 복수의 제어 파라미터중 상기 검출 유량과 상기 목표 유량의 적어도 한쪽에 의거해서 결정되는 제어 파라미터와, 상기 검출 유량에 의거해서 수정 검출 유량을 생성하고, 상기 목표 유량과, 상기 수정 검출 유량에 의거해서 상기 유량 변경부를 제어하는 양태로 할 수가 있다.

또, 본 발명의 1양태는, 유로를 흐르는 가스의 유량을 제어하는 방법으로서 실현할 수도 있다. 이 방법에서는, 이하의 처리가 행해진다. 또한, 이하에서 설명하는 각 처리는, 다른 공정의 결과를 이용하는 공정이 아닌 한, 순서(順序)를 바꾸어(入替) 실시할 수가 있다.

(a) 유로를 흐르는 가스의 질량 유량의 목표값인 목표 유량과, 상기 유로를 흐르는 가스의 검출된 질량 유량인 검출 유량에 의거해서 상기 유로를 흐르는 가스의 유량을 피드백 제어하는 유량 제어 장치를 준비한다.

(b) 서로 다른 질량 유량에 각각 대응지어진 복수의 제어 파라미터를 포함하는 제어 데이터를, 상기 유로를 흐르는 상기 가스의 종류에 따라서 준비한다.

(c) 상기 유량 제어 장치를 사용해서, 상기 제어 데이터를 참조하면서, 상기 복수의 제어 파라미터중 상기 목표 유량과 상기 검출 유량의 적어도 한쪽에 의거해서 결정되는 제어 파라미터와, 상기 목표 유량과, 상기 검출 유량에 의거해서 상기 유로를 흐르는 가스의 유량을 제어한다.

이와 같은 양태로 해도, 유량 제어 장치를 사용해서, 유량 제어하는 가스의 종류에 따른 고정밀도의 유량 제어를 행할 수가 있다.

또한, 상기 공정 (b)에서는, 이하의 처리를 행하는 것이 바람직하다.

(b1) 서로 다른 질량 유량에 각각 대응지어진 복수의 제1 특성 파라미터로서, 소정의 기준 가스의 사용을 전제로 한 상기 준비한 유량 제어 장치의 특성을 반영한 복수의 제1 특성 파라미터를 포함하는 제1 특성 데이터를 준비한다. 또한, 기준 가스는, 임의의 가스로 할 수가 있다.

(b2) 서로 다른 질량 유량에 각각 대응지어진 복수의 제2 특성 파라미터로서, 상기 유량 제어 장치의 기준의 특성을 전제로 한 상기 가스의 종류에 따른 특성(물성)을 반영한 복수의 제2 특성 파라미터를 포함하는 제2 특성 데이터를 준비한다.

(b3) 상기 제1 및 제2 특성 데이터를 참조하면서, 상기 제1 및 제2 특성 파라미터에 의거해서 상기 제어 파라미터를 생성하는 것에 의해서, 상기 제어 데이터를 생성한다.

이와 같은 양태로 하면, 유량 제어 장치의 특성을 반영한 제1 특성 데이터와, 가스의 특성을 반영한 제2 특성 데이터와의 별개의 두 개의 데이터에 의거해서, 유량 제어 장치의 특성과 가스의 특성을 반영시킨 제어 데이터를 생성할 수 있다. 그리고, 동형의 다른 고체의 유량 제어 장치에 대해서는, 동일한 제2 특성 데이터를 사용할 수 있다. 또한, 그 때, 제1 특성 데이터는, 각 유량 제어 장치에 따라서 준비되고, 각 유량 제어 장치의 특성을 반영한 데이터로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 공정 (b1)에서는, 이하의 처리를 행하는 것이 바람직하다.

(b4) 상기 유량 제어 장치에 상기 목표 유량을 입력한다.

(b5) 상기 유로내에 상기 기준 가스를 유통시키고, 상기 유량 제어 장치에, 상기 제어 파라미터를 사용하지 않고 상기 기준 가스의 유량을 제어시킨다.

(b6) 상기한 (b5)의 한중간(最中)에서, 상기 검출 유량을 얻는다.

(b7) 상기 입력한 목표 유량과, 상기 얻어진 검출 유량에 의거해서 상기 제1 특성 파라미터를 생성한다.

(b8) 다른 상기 목표 유량에 대해서 상기 공정 (b4)∼(b7)을 반복하는 것에 의해서, 상기 복수의 제1 특성 파라미터를 생성한다.

이와 같은 양태로 하면, 기준 가스의 사용을 전제로 한 유량 제어 장치의 특성을 반영한 제1 특성 데이터를 생성할 수가 있다.

또, 상기 공정 (b2)에서는, 이하의 처리를 행하는 것이 바람직하다.

(b9) 기준 유로를 흐르는 가스의 질량 유량의 목표값인 기준 목표 유량과, 상기 기준 유로를 흐르는 상기 가스의 검출된 질량 유량인 기준 검출 유량에 의거해서 상기 기준 유로를 흐르는 가스의 유량을 피드백 제어하는 기준 유량 제어 장치를 준비한다.

(b10) 상기 기준 유량 제어 장치에 상기 기준 목표 유량을 입력한다.

(b11) 상기 기준 유로내에 상기 기준 가스와는 다른 가스를 유통시키고, 상기 기준 유량 제어 장치에 상기 가스의 유량을 제어시킨다.

(b12) 상기 (b11)의 한중간에서, 상기 기준 검출 유량을 얻는다.

(b13) 상기 입력한 기준 목표 유량과, 상기 얻어진 기준 검출 유량에 의거해서 상기 제2 특성 파라미터를 생성한다.

(b14) 다른 상기 기준 목표 유량에 대해서 상기 공정 (b10)∼(b13)을 반복하는 것에 의해서, 상기 복수의 제2 특성 파라미터를 생성한다.

이와 같은 양태로 하면, 기준 유량 제어 장치의 특성을 전제로 한 가스의 특성을 반영한 제2 특성 데이터를 생성할 수가 있다.

상기 공정 (b2)에서는, 이하의 처리를 더 행하는 것이 바람직하다.

(b15) 상기 공정 (b10)∼(b14) 전에, 상기 기준 유량 제어 장치에 대해서 상기 공정 (b1)을 실행해서, 상기 기준 유량 제어 장치에 관한 상기 제1 특성 데이터를 준비한다.

그리고, 상기 공정 (b11)에서는, 이하의 더 처리를 행하는 것이 바람직하다. 상기 기준 유량 제어 장치에, 상기 기준 유량 제어 장치에 관한 상기 제1 특성 파라미터를 사용해서, 상기 가스의 유량을 제어시킨다.

이와 같은 양태로 하면, 상기 기준 유량 제어 장치의 개체차(제조 오차 등)에 기인하는 어긋남의 영향을 적게 한 제2 특성 데이터를 생성할 수가 있다.

또한, 기준 유량 제어 장치에 관한 제1 특성 파라미터를 사용하지 않고, 상기 공정 (b11)을 실시해서 제2 특성 파라미터를 생성할 수도 있다. 그와 같은 양태에서는, 공정 (a)에서 준비하는 유량 제어 장치보다도 설계값에 가까운 바람직한 특성을 가지는 기준 유량 제어 장치를 준비하는 것이 바람직하다.

또, 상기 공정 (b2)에서는, 이하와 같은 처리를 행하는 것이 바람직하다.

(b16) 복수 종류의 가스에 대해서 상기 공정 (b14)를 실행하는 것에 의해, 상기 복수 종류의 가스에 관한 복수의 상기 제2 특성 데이터를 생성한다.

그리고, 공정 (b3)에서는, 이하와 같은 처리를 행하는 것이 바람직하다.

(b17) 상기 공정 (a)에서 준비한 상기 유량 제어 장치가 제어하는 가스의 종류에 따라서, 상기 복수의 제2 특성 데이터중에서 일부의 제2 특성 데이터를, 상기 참조해야 할 제2 특성 데이터로서 선택한다. 또한, 「유량 제어 장치가 제어하는 가스」라 함은, 유량 제어 장치의 유저가 유량 제어 장치를 사용해서 제품을 제조할 때에 유량 제어 장치에 유량을 제어시키는 가스이다.

이와 같은 양태로 하면, 유량 제어 장치가 실제로 유량 제어를 행하는 가스에 대해서 고정밀도의 제어를 행할 수 있도록, 유량 제어 장치를 설정할 수가 있다.

또한, 상기 공정 (b2)에서는, 이하와 같은 처리를 더 행하는 것이 바람직하다.

(b18) 상기 공정 (b14)에서 생성한 복수의 제2 특성 파라미터의 일부를 각각 포함하는 복수의 상기 제2 특성 데이터로서, 각각이 포함하는 상기 제2 특성 파라미터를 생성할 때의 상기 기준 목표 유량의 범위가 서로 다른 복수의 상기 제2 특성 데이터를 생성한다.

그리고, 상기 공정 (b3)에서는, 이하와 같은 처리를 더 행하는 것이 바람직하다.

(b19) 상기 공정 (a)에서 준비한 상기 유량 제어 장치가 제어하는 가스의 유량의 범위에 따라서, 상기 복수의 제2 특성 데이터중에서 일부의 제2 특성 데이터를, 상기 참조해야 할 제2 특성 데이터로서 선택한다.

이와 같은 양태로 하면, 여러 가지 종류의 유량 레인지에 대해서 고정밀도의 유량 제어를 행할 수 있도록, 유량 제어 장치를 설정할 수가 있다.

또한, 상기 공정 (b1)에서는, 이하와 같은 처리를 행하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 제1 특성 데이터를 상기 공정 (a)에서 준비한 상기 유량 제어 장치의 제1 기억부에 저장한다. 또, 상기 공정 (b2)에서는, 이하와 같은 처리를 더 행하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 제2 특성 데이터를 상기 제1 기억부보다도 교환 또는 데이터의 개서가 용이한 제2 기억부에 저장한다. 그리고, 상기 공정 (b3)에서는, 이하와 같은 처리를 더 행하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 제1 기억부로부터 상기 제1 특성 데이터를 판독출력한다. 상기 제2 기억부로부터 상기 제2 특성 데이터를 판독출력한다.

또, 공정 (c)에서는, 이하와 같은 처리를 행하는 것이 바람직하다.

상기 복수의 제어 파라미터중 상기 검출 유량과 상기 목표 유량의 적어도 한쪽에 의거해서 결정되는 제어 파라미터와, 상기 목표 유량에 의거해서 수정 목표 유량을 생성한다.

상기 수정 목표 유량과, 상기 검출 유량에 의거해서 상기 유로를 흐르는 가스의 유량을 피드백 제어한다.

또, 공정 (c)에서는, 이하와 같은 처리를 행할 수도 있다.

상기 복수의 제어 파라미터중 상기 검출 유량과 상기 목표 유량의 적어도 한쪽에 의거해서 결정되는 제어 파라미터와, 상기 검출 유량에 의거해서 수정 검출 유량을 생성한다.

상기 목표 유량과, 상기 수정 검출 유량에 의거해서 상기 유로를 흐르는 가스의 유량을 피드백 제어한다.

또한, 본 발명은, 여러 가지 형태로 실현하는 것이 가능하며, 예를 들면 유량 제어 보정 방법 및 유량 제어 보정 장치, 유량 제어 방법 및 유량 제어 장치, 그들 방법 또는 장치의 기능을 실현하기 위한 컴퓨터 프로그램, 그 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록 매체, 컴퓨터 프로그램 제품 등의 형태로 실현할 수가 있다.

이하에서는, 도면을 참조해서, 본원 발명의 바람직한 실시예의 상세(詳細)가 설명되고, 본원 발명의 상술(上述)의 목적 및 그 밖의 목적, 구성, 효과가 분명해진다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태의 질량 유량 제어 장치(매스 플로 컨트롤러)의 구성을 설명하는 개략 구성도,

도 2는 열식 질량 유량 센서를 설명하는 회로도,

도 3의 (a)∼도 3의 (c)는 본 발명의 제1 실시형태의 유량 제어 보정 방법을 유량 특성 선도(線圖)를 바탕으로 설명하는 개요도,

도 4는 본 발명의 제1 실시형태의 유량 제어 보정 방법의 처리 수순(手順)을 도시하는 플로차트,

도 5는 본 발명의 제1 실시형태에서의 사양 변환의 양태를 도시하는 이미지도,

도 6은 본 발명의 제1 실시형태에서의 유량 레인지의 구분예를 도시하는 도면,

도 7은 제어 수단(18)의 상세한 구성을 도시하는 블록도,

도 8은 본 실시형태의 질량 유량 제어 장치 MFC0의 교정 가스 특성 데이터 DPm을 나타내는 그래프,

도 9는 실가스 특성 데이터 DPg를 나타내는 그래프,

도 10은 교정 가스 특성 데이터 DPm과 실가스 특성 데이터 DPg에 의거해서 계산되는 본 실시형태의 질량 유량 제어 장치 MFC0의 특성을 나타내는 그래프,

도 11은 제어 유량 보정 데이터 DPc1(도 7 참조)의 특성을 나타내는 그래프,

도 12는 제2 실시형태에서의 제어 유량 보정 데이터 DPc1r의 특성을 나타내는 그래프,

도 13은 제3 실시형태에서의 제어 수단(18)의 상세한 구성을 도시하는 블록도,

도 14는 제3 실시형태에서의 제어 유량 보정 데이터 DPc2의 특성을 나타내는 그래프,

도 15는 본 발명의 실시예를 도시하고, 풀스케일 유량에 대한 제어 정밀도를 도시하는 특성 선도.

A. 제1 실시형태:

이하, 본 발명의 제1 실시형태에 관계된 질량 유량 제어 장치와 유량 제어 보정 방법에 대해서 도면을 참조해서 설명한다.

A1. 질량 유량 제어 장치의 구성 및 기능:

우선, 도 1, 도 2를 이용해서 질량 유량 제어 장치인 매스 플로 컨트롤러에 대해서 설명한다. 도 1은 매스 플로 컨트롤러의 구성을 도시하는 개략도이다. 도 2는 열식 유량 센서의 회로 원리를 도시하는 구성도이다.

도 1에서, (4)는 매스 플로 컨트롤러(2)가 사이에 설치된(介設; intervene; 개재된) 유체 통로이다. 유체 통로(4)의 일단에는 프로세스 가스원(源)이 접속되고, 타단에는 반도체 제조 장치의 성막 장치 등의 가스 사용계가 접속되어 있다. 매스 플로 컨트롤러(2)는, 유로에 흐르는 유체의 질량 유량을 검출해서 유량 신호(센서 출력 신호) S1을 출력하는 질량 유량 검출 수단인 유량 센서(8)와, 밸브 구동 신호 S4에 따라서 밸브 개방도를 바꾸는 것에 의해서 질량 유량을 제어하는 유량 제어 밸브 기구(10)와, 외부로부터 입력되는 유량 설정 신호 S0과 상기 유량 신호 S1에 의거해서 밸브 구동 신호 S4를 출력하여 상기 유량 제어 밸브 기구(10)를 제어하는, 제어 회로 등의 일련의 제어 수단(18)을 구비하고 있다. 또한, 「질량 유량」이라 함은, 단위 시간당 흐르는 유체의 질량이다.

유량 제어 밸브 기구(10)는, 금속 다이어프램(22)과, 이것을 미소한 스트로크로 압압(押壓; push)하는 적층 압전 소자를 구비한 액추에이터(26)를 가지는 유량 제어 밸브(27)로 이루어진다. 유량 제어 밸브 기구(10)는, 금속 다이어프램(22)에 의해 밸브구(弁口)(24)의 개방도를 조정해서 가스의 유량을 제어하도록 구성된다. 또, 제어 수단(18)은 유량 센서 회로(16)를 거쳐서 입력된 센서 출력 신호 S1과, 외부로부터 입력되는 유량 설정 신호 S0을 유량 제어 회로에서 비교·연산해서, 양(兩)신호가 일치하도록 PID 제어 등을 행하고, 밸브 개방도를 제어하는 기능을 가지고 있다. 유량 제어 밸브 기구(10)에 의해서, 유체 통로(4)내를 흐르는 유체의 유량이 제어된다.

또, 유량 제어 밸브 기구(10)의 상류측의 유체 통로(4)는, 가는 관(細管)이 집합된 바이패스 유로(12)와, 이것과 병렬로 도출(導出)된 가는 관으로 이루어지는 센서 유로(14)로 분리되어 있다. 양유로(12, 14)에는 설계상, 미리 정해진 일정의 분류비로, 가스가 흐르도록 구성되어 있다. 그리고, 이 센서 유로(14)에는, 유량 센서 회로(도 2의 브릿지 회로)의 일부인 2개의 발열 저항선 R1, R4가 권회되어 있다.

이 발열 저항선 R1, R4는 온도 상승에 따라서 그 저항값이 변화하는 특성을 가지고 있다. 그리고, 도 2에 도시하는 바와 같이, 발열 저항선 R1, R4는, 다른 저항기 R2, R3과 전기적으로 평형 상태로 되도록 구성되어 있다. 따라서, 상류측에서 하류측으로 가스가 흐르는 것에 의해서 생기는 열의 이동을 브릿지 회로의 불평형 전압으로서 포착(捉; track)하는 것에 의해, 이 센서 유로(14)를 흐르는 가스 유량을 구하고, 또 유로 전체에 흐르는 유량을 연산해서 구하고 있다.

유량 센서 회로(16)로부터 출력되는 유량 신호 S1은, 일정의 폭에 포함되는 전압값으로서, 풀스케일에 대한 측정된 유량을 나타낸다. 유량 신호 S1은, 통상은 0∼5V(볼트)의 범위내에서 그 유량을 나타낸다. 이 유량 신호 S1은, 유량 제어 수단(18)에 입력된다.

한편, 실가스 사용시에는, 필요로 하는 가스 유량이 유량 설정 신호 S0으로서 유량 제어 수단(18)에 입력된다. 이 유량 설정 신호 S0도, 일정의 폭에 포함되는 전압값으로서, 풀스케일에 대한 목표 유량을 나타낸다. 유량 설정 신호 S0도, 통상은 0∼5V(볼트)의 범위내에서 그 유량을 나타내고 있다.

유량 제어 수단(18)은, 상기 유량 신호(센서 출력 신호) S1과 유량 설정 신호 S0의 값이 일치하도록 상기 유량 제어 밸브 기구(10)의 밸브 개방도를 PID 제어법으로 밸브 구동 회로(28)를 제어한다. 밸브 구동 회로(28)로부터 유량 제어 밸브(27)에 밸브 구동 신호 S4가 출력되고, 유량 제어 밸브(27)에 의해서, 밸브 구동 신호 S4에 따라서 가스 유량이 제어된다.

예를 들면, 풀스케일이 100ccm[Cubic Centimeter per minute]인 경우에는, 목표 유량을 나타내는 유량 설정 신호 S0이 5V로 설정되면, 측정된 유량을 나타내는 유량 신호 S1이 5V를 나타내도록 밸브 개방도가 제어된다. 그 결과, 유체 통로 전체의 유량(바이패스 유로(12)의 유량과 센서 유로(14)의 유량의 합계)이 100ccm으로 된다. 그러나, 이 유량 센서의 출력 특성과 실가스에 대한 센서 출력 특성의 조정이 되어 있지 않은 경우에는, 100ccm보다도 극(極)미소로 어긋난 유량(예를 들면, ±1∼2%)으로 된다.

A2. 질량 유량 제어 장치의 보정 방법의 개요:

이하, 상기 어긋남을 조정 보정하는 유량 제어 보정 방법의 개요에 대해서 이하의 도면을 참조해서 설명한다.

도 3의 (a)∼도 3의 (c)는 본 발명의 제1 실시형태의 유량 제어 보정 방법을 유량 특성 선도를 바탕으로 설명하는 개요도이다. 도 4는 처리 수순(sequence)을 도시하는 플로차트이다. 도 5는 사양 변환의 양태를 도시하는 이미지도이다.

도 3의 (a)∼도 3의 (c)의 유량 특성 선도에서, 횡축은 유량 설정 신호 S0, 종축은 실유량을 나타내고 있다. 도 3의 (a)에서, 실선 X는, 질소(N₂)를 교정 가스로서 이용하고, 외부로부터 입력되는 유량 설정 신호 S0에 대한 실유량을, 외부에 설치된 유량 측정 수단(도 1에서 탱크 T 및, 탱크 T의 내부 압력을 측정할 수 있는 압력계 M)으로 계측해서 얻어지는 교정 가스 특성 데이터의 1예이다. 이 교정 가스 특성 데이터를 측정하는 처리는, 도 4의 처리 수순으로 말하면 스텝 ①에 상당한다(이하, 마찬가지로 부기(付記)한다. 또한, 도 4에서는, 각 스텝의 번호를 동그라미 숫자로 나타낸다). 이 교정 가스 특성 데이터를 테이블로 해서 매스 플로 컨트롤러(MFC)의 제어 수단(제어 회로)(18)에 기억시킨다(도 4-스텝 ②). 이들 스텝 ①, ②의 처리는, 질량 유량 제어 장치마다 행해진다.

그런데, 도 4의 스텝 ①에서 얻어지는 유량 센서의 출력 특성은, 실선 X와 같이 다소(幾)의 어긋남을 가지고, 도 3의 (a)의 Y와 같이 직선성이 높고, 고정밀도의 제어 결과가 얻어지는 것도 아니다.

이와 같은 어긋남이 생기는 이유는, 각각의 유량 센서 개체의 조건이 다르기 때문이다. 이 때문에, 이와 같은 어긋남의 발생은 물리적으로 피할 수 없는 면도 있다.

도 4의 스텝 ③에서, 실제로 사용하는 프로세스 가스 등(Ar, SF_6', Cl₂ 등)을 이용해서, 상기 스텝 ①과 마찬가지로, 유량 설정 신호 S0에 대한 실유량을 외부에 설치된 유량 측정 수단으로 계측해서 얻어지는 실가스 특성 데이터를 구한다(도 4-스텝 ③). 그리고, 도 4의 스텝 ④에서, 이 실가스 특성 데이터를 퍼스널 컴퓨터(PC)나 CD-ROM 등의 기억 매체에 저장 보존한다. 이것이 실가스의 종류 및 유량 레인지에 따라서 질량 유량 제어 장치의 설정을 변경하기 위한 변환 소프트로 된다.

삭제

이 실가스 특성 데이터는, 실제로 사용하는 실가스마다, 게다가 또 소정의 유량 레인지마다 구해서 테이블화하여 기억한다(도 4-스텝 ⑤). 또한, 이 실가스 특성 데이터의 생성은, 질량 유량 제어 장치마다 행해지는 것은 아니다. 즉, 실가스마다 및, 유량 레인지마다의 실가스 특성 데이터는, 교정 가스의 사용을 전제로 해서 조정되고 특성의 직선성이 확보된 표준적인 1대의 질량 유량 제어 장치(본 명세서에서, 「기준 유량 제어 장치」라고 부르는 일이 있다)를 사용해서 측정된다. 그리고, 측정된 실가스 특성 데이터는, 동일한 형태의 질량 유량 제어 장치에 대해서 적용된다. 이 때문에, 도 4에서는, 스텝 ③∼⑤의 처리는, 개개의 질량 유량 제어 장치에 대해서 실행되는 스텝 ①, ②, ⑥∼⑬과는, 나누어 쓰여져 있다.

또한, 유량 레인지라 함은, 하드웨어로서의 질량 유량 제어 장치가 유량을 제어할 수 있는 유량의 범위이다. 예를 들면 도 6에, 복수의 유량 레인지와 각각의 풀스케일 유량을 도시한다. 도 6의 구분에 의하면 0∼50,000[SCCM]까지의 유량에 대해서, 13종류의 유량 레인지를 설정하고 있다. 즉, 도 6에 도시한 각 유량 레인지를 가지는 13종류의 매스 플로 컨트롤러를 준비하면, 도 6에 도시하는 풀스케일 유량내에서, 실가스 특성 데이터를 이용해서 그들 매스 플로 컨트롤러의 유량 제어에 대해서 보정을 행하는 것이 가능하게 된다. 즉, 13종류의 매스 플로 컨트롤러를 이용해서, 0∼50,000[SCCM]까지의 유량에 대해서, 유량 제어를 행할 수 있 다. 또한, [SCCM](Standard Cubic Centimeter per minute)이라 함은, 표준 상태, 즉 0℃, 1기압에서의 CCM(Cubic Centimeter per minute)이다.

예를 들면, No. 10의 유량 레인지를 가지는 매스 플로 컨트롤러를 이용한다고 하면, 풀스케일 유량이 5,000[SCCM]까지의 유량 제어에 대해서, 실가스 데이터에 의거해서 보정을 행할 수 있다. 그러나, 실제로는 매스 플로 컨트롤러의 유량 제어 밸브의 구조상의 제어 범위의 제약도 있다. 이 때문에, 기재한 풀스케일 유량의 1/3 정도까지, 예를 들면 이 경우는 약 2,001 이상의 유량 레인지에 대해서, 실가스 데이터에 의거해서 유량 제어의 보정을 행할 수 있다. 그 결과, 실가스 데이터를 적용하는 것에 의해, No. 10의 유량 레인지를 가지는 매스 플로 컨트롤러를, 약 2,001∼5,000[SCCM]의 풀스케일 유량에 걸쳐서, 고정밀도의 유량 제어를 행할 수 있는 매스 플로 컨트롤러로 사양 변환할 수가 있다.

유저는, 실제로 해당 매스 플로 컨트롤러를 사용하기 전에, 도 5에 도시하는 바와 같이 퍼스널 컴퓨터 PC를, 매스 플로 컨트롤러에 데이터 통신 회선(RS-232C, RS-485 등)으로 접속한다(도 4-스텝 ⑥). 그리고, 퍼스널 컴퓨터 PC상에서, 디스플레이(330)에 표시된 선택 사항(肢)중에서, 마우스, 키보드(340) 등의 입력 기기를 거쳐서, 실제로 사용하는 가스와 사용하는 풀스케일 유량을 선택한다(도 4-스텝 ⑦).

다음에, 매스 플로 컨트롤러의 제어 회로로부터 퍼스널 컴퓨터 PC에, 스텝 ②에서 기억한 교정 가스 특성 데이터를 판독출력한다(도 4-스텝 ⑧). 또, 스텝 ④에서 얻은 기억 매체의 변환 소프트를 PC에 취입(取入; load)하고, 상기에서 선 택한 가스 종류의 실가스 특성 데이터를 기억 매체로부터 판독출력한다(도 4-스텝 ⑨). 그리고, 실가스 특성 데이터중 변환하고자 하는 풀스케일 유량의 연산을 행한다(도 4-스텝 ⑩).

다음에, 스텝 ⑧과 ⑨의 데이터를 기초로 제어 유량 보정 데이터를 연산해서 구한다(도 4-스텝 ⑪). 이 제어 유량 보정 데이터를 매스 플로 컨트롤러측의 제어 회로에 기입하고, 제어 유량 보정 데이터를 새롭게 기억시킨다(도 4-스텝 ⑫). 따라서, 매스 플로 컨트롤러의 제어 수단에는 교정 가스 특성 데이터와 제어 유량 보정 데이터의 양쪽이 보존된다.

이후는, 매스 플로 컨트롤러에서, 이 제어 유량 보정 데이터에 의거해서 보정을 가하여 유량 제어가 행해진다(도 4-스텝 ⑬).

따라서, 유량 센서 출력 특성으로서는, 도 3의 (a)의 교정 가스 특성 데이터의 선도 X는, 실가스 특성 데이터에 의거해서 보정되고, 제어 유량 보정 데이터에 변환된다.

도 3의 (b)는, 외부로부터 입력되는 유량 설정 신호 S0에 대한 질소(N₂)의 실유량을, 외부에 설치된 유량 측정 수단(도 1의 탱크 T 및 압력계 M 참조)으로 계측해서 얻어지는 데이터의 1예이다. 또한, 도 3의 (b)의 예에서, 유량 제어는, 제어 유량 보정 데이터에 의거해서 보정되고 있다.

도 3의 (c)는, 외부로부터 입력되는 유량 설정 신호 S0에 대한 실가스의 실유량을, 외부에 설치된 유량 측정 수단 T, M으로 계측해서 얻어지는 데이터의 1예이다. 유량 제어가 제어 유량 보정 데이터에 의거해서 보정되는 결과로서, 질소(N₂)에 대해서 도 3의 (b)의 파선(破線) X'로 도시하는 특성을 나타내는 센서에, 실가스를 흐르게 한 경우에는, 도 3의 (c)의 실선 Y'의 직선으로 도시하는 바와 같은 특성이 얻어진다. 즉, 실가스에 대해서, 정밀도가 높은 유량 제어를 행할 수가 있다.

또한, 이상에서는, 컨버젼 팩터의 사용에 대해서는 설명하지 않았지만, 컨버젼 팩터에 의한 보정과 본 실시형태에 의한 보정을 병용해서 행해도 좋다.

이상에서 분명한 바와 같이, 본 실시형태의 유량 제어 장치에 의하면, 질소 가스에서의 센서 출력 특성이 실가스에 의거해서 보정되고, 극히 높은 직선성을 이용한 고정밀도의 유량 제어를 할 수 있다.

또한, 그 후, 이 매스 플로 컨트롤러를 다른 프로세스 가스에 대해서 이용하는 경우에는, 상기와 마찬가지 수순으로 교정 가스 특성 데이터를 새로운 실가스(프로세스 가스)의 데이터에 의거해서 변환하고, 새로운 제어 유량 보정 데이터를 작성한다.

또, 유량 레인지에 대해서도, 하드웨어로서는 동일한 매스 플로 컨트롤러이더라도, 실가스 특성 데이터에 의거해서 특성을 최적화하는 것에 의해서 풀스케일 유량만을 사양변경해서, 다른 유량 레인지에 대해서 사용할 수도 있다.

A3. 질량 유량 제어 장치의 보정 방법의 상세:

(1) 질량 유량 제어 장치의 보정 방법의 원리:

도 7은, 제어 수단(18)의 상세한 구성을 도시하는 블록도이다. 제어 수단(18)은, 제어 회로(180)와, 보정부(181)를 구비한다. 또, 제어 수단(18)은, 제어 수단(18)이 구비하는 반도체 메모리내에 교정 가스 특성 데이터 DPm과, 제어 유량 보정 데이터 DPc1을 저장하고 있다.

전술한 바와 같이, 퍼스널 컴퓨터 PC는, 제어 유량 보정 데이터 DPc1을 생성할 때에, 제어 수단(18)으로부터 교정 가스 특성 데이터 DPm을 수취(受取; receive)한다. 또, 퍼스널 컴퓨터 PC는, 퍼스널 컴퓨터 PC가 구비하는 CD-ROM 드라이브(320)를 거쳐서, 기록 매체로서의 CD-ROM으로부터 실가스 특성 데이터 DPg를 판독출력한다. 그리고, 퍼스널 컴퓨터 PC는, 실가스 특성 데이터 DPg에 의거해서 교정 가스 특성 데이터 DPm을 보정해서, 제어 유량 보정 데이터 DPc1을 생성한다. 이 제어 유량 보정 데이터 DPc1의 생성에 대해서는, 이후에 자세하게 설명한다.

보정부(181)는, 제어 유량 보정 데이터 DPc1을 참조하면서, 외부로부터 입력되는 유량 설정 신호 S0을, 보정 유량 설정 신호 S0a로 개변(改變)한다. 보정 유량 설정 신호 S0a는, 유체 통로(4)(도 1 참조)내를 흐르는 실가스의 실제 유량이 보다 유량 설정 신호 S0이 나타내는 목표 유량에 근접하는 바와 같은 출력 신호 S4o를, 제어 회로(180)에 생성시키기 위한 입력 신호이다. 이 보정 유량 설정 신호 S0a의 생성에 대해서는, 이후에 자세하게 설명한다.

제어 회로(180)는, 수정된 목표 유량을 나타내는 보정 유량 설정 신호 S0a와, 측정 유량을 나타내는 센서 출력 신호 S1이 일치하도록, 출력 신호 S4o를 출력해서 밸브 구동 회로(28)를 제어한다. 밸브 구동 회로(28)는, 출력 신호 S4o에 의 거해서 밸브 구동 신호 S4를 생성하고, 유량 제어 밸브(27)에 출력한다(도 1 참조). 유량 제어 밸브(27)는, 밸브 구동 신호 S4에 의거해서, 유체 통로(4)내를 지나는(통과하는) 가스의 유량을 제어한다. 즉, 제어 회로(180)는, 출력 신호 S4o에 의해서, 유체 통로(4)내를 지나는 가스의 유량을 제어한다. 또한, 제어 회로(180)는, 전술한 바와 같이, PID 제어를 행한다.

도 8은, 본 실시형태의 질량 유량 제어 장치 MFC0의 교정 가스 특성 데이터 DPm을 나타내는 그래프이다. 도 8의 횡축은, 유량 설정 신호 S0의 크기를 나타낸다. 종축은, 유량 설정 신호 S0의 각 값에서의 실제 교정 가스의 유량(측정값) fm0을 나타낸다. 도 8은, 기본적으로 도 3의 (a)와 동일 그래프이다.

도 8에 도시하는 교정 가스 특성 데이터 DPm을 얻을 때에 유체 통로(4)내를 흐르게 되는 가스는, 교정 가스로서의 질소 가스(N₂)이다. 그리고, 유체 통로(4)내를 흐르는 가스의 유량은, 실시형태에서의 질량 유량 제어 장치 MFC0의 하류에 취부(取付; install)된 유량 측정 장치에 의해서 측정된다. 또한, 도 8에 도시하는 교정 가스 특성 데이터 DPm을 얻을 때에는, 질량 유량 제어 장치 MFC0의 보정부(181)는, 유량 설정 신호 S0을 그대로 보정 유량 설정 신호 S0a로서 출력한다. 유량의 각 값은, 제어 회로(180)에 의한 제어가 안정인 상태로 된 후, 즉 보정 유량 설정 신호 S0a와 센서 출력 신호 S1의 차가 소정값 이하로 된 후에 측정된다.

도 8중, 곡선 C0은, 이 실시형태의 질량 유량 제어 장치 MFC0에서의 교정 가스 특성 데이터 DPm을 나타내는 그래프이다. 한편, 직선 CIm은, 이상적인 질량 유 량 제어 장치 MFCi에서의 교정 가스 특성 데이터를 나타내는 그래프이다.

도 8의 예에서는, 질량 유량 제어 장치 MFC0에서의 실제의 유량 fm0은, 예를 들면 유량 설정 신호 S0이 S0₁일 때에는, 이상적인 값 fi1보다도 Δf01만큼 많은 fm01이다. 유량 설정 신호 S0이 S0₃일 때에는, 실제의 유량 fm0은, 이상적인 값 fi3보다도 Δf03만큼 적은 fm03이다. 유량 설정 신호 S0이 S0₂일 때에는, 실제의 유량 fm0은, 이상적인 값 fi2에 가까운 값이다. 유량 설정 신호 S0이 S0_min, S0_max일 때에는, 실제의 유량 fm0은, 각각 이상적인 값과 동일하다.

또한, 본 명세서에서는, 편의적으로, 「Δf01만큼 많은」, 「Δf03만큼 적은」등으로 기술하지만, 엄밀하게는, 실제의 (또는 상정(想定)되는(assumed))유량과 이상적인 유량과의 차는, 실제의 (또는 상정되는)유량으로부터 이상적인 유량을 뺀(引; subtract) 값으로 평가한다.

여기서는, S0=S0₁, S0₂, S0₃의 유량에 대해서 설명했다. 그러나, 유량 설정 신호 S0에 대한 실제의 유량 fm0은, 예를 들면 10개∼20개의 유량 설정 신호 S0의 값에 대해서 측정된다. 그들 측정된 유량이, 각각 유량 설정 신호 S0의 값과 대응지어지고, 교정 가스 특성 데이터 DPm의 일부로서 기억된다. 그들 측정되고 교정 가스 특성 데이터 DPm의 일부로서 기억된 유량이, 유량 제어 장치의 특성을 나타내는 특성 파라미터로서 기능한다.

도 9는, 실가스 특성 데이터 DPg를 나타내는 그래프이다. 도 9의 횡축은, 유량 설정 신호 S0의 크기를 나타낸다. 종축은, 유량 설정 신호 S0의 각 값에서의 실제 실가스의 측정 유량 fm1을 나타낸다. 또한, 여기서는, 실가스는 6불화 유황(硫黃)(SF₆)이다.

도 9에 도시하는 실가스 특성 데이터 DPg를 얻을 때에는, 본 실시형태의 질량 유량 제어 장치 MFC0이 아니고, 교정 가스로서 질소 가스(N₂)를 사용해서 이상적으로 조정된, 기준으로 되는 질량 유량 제어 장치 MFCi가 사용된다. 즉, 도 9에 도시하는 실가스 특성 데이터 DPg를 얻을 때에는, 질량 유량 제어 장치 MFCi의 보정부(181)는, 유량 설정 신호 S0을 질소 가스(N₂)에 관해서 이상적으로 보정해서 보정 유량 설정 신호 S0a로서 출력한다.

도 9에 도시하는 실가스 특성 데이터 DPg를 얻을 때에 유체 통로(4)내를 흐르게 되는 가스는, 실가스로서의 6불화 유황(SF₆)이다. 그리고, 유체 통로(4)내를 흐르는 가스의 유량은, 질량 유량 제어 장치 MFCi의 하류에 취부된 유량 측정 장치에 의해서 측정된다. 또한, 유량의 각 값은, 제어 회로(180)에 의한 제어가 안정인 상태로 된 후에 측정된다.

도 9중, 곡선 C1은, 기준으로 되는 질량 유량 제어 장치 MFCi에서의 실가스 특성 데이터 DPg를 나타내는 그래프이다. 한편, 직선 CIg는, 실가스로서의 6불화 유황(SF₆)에 관해서 이상적인 특성을 가지는 질량 유량 제어 장치 MFCig에서의 실가스 특성 데이터를 나타내는 그래프이다.

도 9의 예에서는, 질량 유량 제어 장치 MFCi에서의 실제의 유량 fm1은, 예를 들면 유량 설정 신호 S0이 S0₁일 때는, 이상적인 값 fi1보다도 Δf11만큼 적은 fm11이다. 유량 설정 신호 S0이 S0₂일 때에는, 실제의 유량 fm1은, 이상적인 값 fi2보다도 Δf12만큼 적은 fm12이다. 유량 설정 신호 S0이 S0₃일 때에는, 실제의 유량 fm1은, 이상적인 값 fi3보다도 Δf13만큼 적은 fm13이다. 유량 설정 신호 S0이 S0_min, S0_max일 때에는, 실제의 유량 fm1은, 각각 이상적인 값과 동일하다.

여기서는, S0=S0₁, S0₂, S0₃의 유량에 대해서 설명했다. 그러나, 유량 설정 신호 S0에 대한 실제의 유량 fm1은, 예를 들면 10개∼20개의 유량 설정 신호 S0의 값에 대해서 측정된다. 또한, 실가스 특성 데이터 DPg를 얻을 때에 유량이 측정되는 유량 설정 신호 S0의 값은, 교정 가스 특성 데이터 DPm을 얻을 때에 유량이 측정되는 유량 설정 신호 S0의 값과 일치한다.

상기에서 측정된 유량이, 각각 유량 설정 신호 S0의 값과 대응지어지고, 실가스 특성 데이터 DPg의 일부로서 기억된다. 그들 측정되고 실가스 특성 데이터 DPg의 일부로서 기억된 유량이, 가스의 특성을 나타내는 특성 파라미터로서 기능한다.

도 10은, 교정 가스 특성 데이터 DPm과 실가스 특성 데이터 DPg에 의거해서 계산되는 본 실시형태의 질량 유량 제어 장치 MFC0의 특성을 나타내는 그래프이다. 도 10의 횡축은, 유량 설정 신호 S0의 크기를 나타낸다. 종축은, 유량 설정 신호 S0의 각 값에서의 실가스의 상정 유량 fc를 나타낸다.

도 10중, 곡선 Cc는, 이 실시형태의 질량 유량 제어 장치 MFC0에서의 상정 유량 fc를 나타내는 그래프이다. 한편, 직선 CIc는, 이상적으로 보정되었다고 가정한 경우의 본 실시형태의 질량 유량 제어 장치 MFC0에서의 유량을 나타내는 그래프이다. 도 10의 그래프 Cc는, 도 8의 그래프 C0과 도 9의 그래프 C1을 합성하는 것에 의해서 얻어진다.

도 10의 예에서는, 질량 유량 제어 장치 MFC0에서의 상정 유량 fc는, 예를 들면 유량 설정 신호 S0이 S0₁일 때에는, 이상적인 값 fi1보다도 Δfc1만큼 적은 fc1이다. 여기서, Δfc1=Δf01+Δf11이다.

마찬가지로, 유량 설정 신호 S0이 S0₂일 때에는, 상정 유량 fc는, 이상적인 값 fi2보다도 Δfc2만큼 적은 fc2이다. 여기서, Δfc2=Δf02+Δf12이다. 유량 설정 신호 S0이 S0₃일 때의 상정 유량 fc3이나, 유량 설정 신호 S0의 다른 값에서의 상정 유량 fc도, 마찬가지로 교정 가스 특성 데이터 DPm과 실가스 특성 데이터 DPg에서의 어긋남량에 의거해서 얻을 수 있다. 즉, 도 10의 그래프 Cc는, 도 8의 그래프 C0의 이상값으로부터의 어긋남과 도 9의 그래프 C1의 이상값으로부터의 어긋남의 합(和)을, 이상값으로부터의 어긋남으로서 가진다.

이 실시형태의 질량 유량 제어 장치 MFC0은, 도 10의 그래프 Cc에 도시하는 바와 같은 특성을 가진다고 상정된다. 이 때문에, 이 실시형태의 질량 유량 제어 장치 MFC0을, 실가스인 6불화 유황(SF₆)에 대해서 사용하는 경우에는, 도 10의 그래 프 Cc가 가지는 CIc로부터의 어긋남을 없애(打消)는 바와 같은 보정을 행하면 좋다.

도 11은, 제어 유량 보정 데이터 DPc1(도 7 참조)의 특성을 나타내는 그래프이다. 도 11의 횡축은, 유량 설정 신호 S0의 크기를 나타낸다. 종축은, 유량 설정 신호 S0의 각 값에서의 보정 유량 설정 신호 S0a 및 그 때의 유체 통로(4)내의 가스의 가상적인 유량 fa를 나타낸다.

도 10의 그래프 Cc가 가지는 CIc로부터의 어긋남을 없애는 바와 같은 보정을 행하기 위해서는, 각 값의 유량 설정 신호 S0이 주어졌을 때, 보다 많은 유량을 실현하는 바와 같은 출력 신호 S4o를 출력하면 좋다.

보다 구체적으로는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 유량 설정 신호 S0이 S0₁일 때에는, 이상적인 값 fi1보다도 Δfc1만큼 많은 유량 fa1을 실현하는 바와 같은 보정 유량 설정 신호 S0a₁을 제어 회로(180)에 부여한다. 유량 설정 신호 S0이 S0₂일 때에는, 이상적인 값 fi2보다도 Δfc2만큼 많은 유량 fa2를 실현하는 바와 같은 보정 유량 설정 신호 S0a₂를 제어 회로(180)에 부여한다. 유량 설정 신호 S0이 S0₃일 때에는, 이상적인 값 fi3보다도 Δfc3만큼 많은 유량 fa3을 실현하는 바와 같은 보정 유량 설정 신호 S0a₃을 제어 회로(180)에 부여한다. 유량 설정 신호 S0의 다른 값에 대해서도 마찬가지이다.

이와 같은 특성을 실현하면서, 유량 설정 신호 S0을 보정 유량 설정 신호 S0a로 변환하기 위한 변환 곡선이, 도 11의 곡선 Csa이다.

또한, 전술한 바와 같이, 실제의 (또는 상정되는)유량과 이상적인 유량과의 차는, 실제의 (또는 상정되는) 유량으로부터 이상적인 유량을 뺀 값으로 평가한다. 따라서, 도 11에서는, 보다 큰 유량을 실현하는 어긋남량에 마이너스의 부호가 붙여져 있다(도 11중의 -Δfcl, -Δfc2, -Δfc3 참조). 이것은, 상정되는 유량이 이상적인 유량보다도 적고, 상정되는 유량의 이상적인 유량으로부터의 어긋남량(Δfc1, Δfc2, Δfc3)이 부(負)이기 때문이다.

또한, 교정 가스 특성 데이터 DPm 및 실가스 특성 데이터 DPg의 각 유량은, 전술한 바와 같이, 10개∼20개의 유량 설정 신호 S0의 값에 대해서 측정된다. 이 때문에, 그들 측정값에 의거해서 계산되는 보정 유량 설정 신호 S0a의 수(數)도, 그들 측정된 유량 설정 신호 S0에 대응하는 수와 똑같게 된다. 또한, 이하에서는, 교정 가스 특성 데이터 DPm 및 실가스 특성 데이터 DPg를 생성할 때에, 대응하는 유량이 측정된 유량 설정 신호 S0의 값을 「S0r」이라고 표기하는 일이 있다. 또, 그와 같이 해서 측정된 유량에 의거해서 계산된, 유량 설정 신호 S0r에 대응하는 보정 유량 설정 신호 S0a를, 「기준 보정 유량 설정 신호 S0ar」이라고 부르는 일이 있다.

도 11의 곡선 Csa를 사용해서, 유량 설정 신호 S0을 보정 유량 설정 신호 S0a로 변환할 때에는, 교정 가스 특성 데이터 DPm 및 실가스 특성 데이터 DPg의 생성시에 유량이 측정되어 있지 않은 유량 설정 신호 S0의 값(이하, 「S0c」라고 기재한다)에 대응하는 보정 유량 설정 신호 S0a(이하, 「S0ac」라고 기재한다)에 대해서는, 이하와 같은 처리가 행해진다. 즉, 그와 같은 유량 설정 신호 S0c의 값에 대응하는 보정 유량 설정 신호 S0ac는, 그 유량 설정 신호 S0c에 가까운 값의 복수의 유량 설정 신호 S0r에 대응하는 복수의 기준 보정 유량 설정 신호 S0ar에 의거해서(예를 들면, 그들을 사용해서 보간(補間) 연산하는 것에 의해서) 결정된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 보정부(181)는, 제어 유량 보정 데이터 DPc1을 참조해서, 유량 설정 신호 S0을 보정 유량 설정 신호 S0a로 치환(置換)한다. 제어 유량 보정 데이터 DPc1은, 도 11의 곡선 Csa로 나타내는 바와 같은 특성을 가지는 변환을 실현하는 데이터이다. 즉, 제어 수단(18)은, 제어 유량 보정 데이터 DPc1을 참조하고, 제어 파라미터로서의 보정 유량 설정 신호 S0a(S0ar 및 S0ac)를 사용해서, 밸브 구동 회로(28)를 거쳐서 제어 밸브(27)를 제어한다.

이와 같은 양태로 함으로써, 본 실시양태에서의 질량 유량 제어 장치 MFC0을, 실가스(여기서는, 6불화 유황(SF₆))에 대해서 고정밀도의 유량 제어를 행할 수 있는 질량 유량 제어 장치로 할 수가 있다.

(2) 질량 유량 제어 장치의 여러 가지 가스에의 적용 :

실가스 특성 데이터 DPg는, 여러 가지 가스(예를 들면, Ar이나 Cl₂)에 대해서 취득하는 것이 바람직하다. 그와 같이 해서 취득된 실가스 특성 데이터 DPg와, 교정 가스 특성 데이터 DPm에 의거해서 제어 유량 보정 데이터 DPc1을 생성함으로써, 질량 유량 제어 장치 MFC0을 여러 가지 실가스에 대해서 적용할 수 있다. 그리고, 여러 가지 실가스에 대해서 질량 유량 제어 장치 MFC0을 사용해서, 고정밀도의 제어를 실현할 수가 있다.

또, 여러 가지 실가스에 대해서 준비된 실가스 특성 데이터 DPg는, CD-ROM 등의 교환가능한 기록 매체에 기록된다. 이 때문에, 실가스 특성 데이터 DPg를 저장한 기록 매체를 교환함으로써, 질량 유량 제어 장치 MFC0을 여러 가지 실가스에 대해서 적용할 수 있다. 즉, 질량 유량 제어 장치 MFC0에 고정적으로 설치된 메모리에, 여러 가지 종류의 실가스에 대해서의 방대한 수의 실가스 특성 데이터 DPg를 저장할 필요가 없다. 바꾸어 말하면, 질량 유량 제어 장치 MFC0에, 여러 가지 실가스의 실가스 특성 데이터 DPg를 저장하기 위한 대용량의 기억부를 설치할 필요가 없다.

(3) 질량 유량 제어 장치의 여러 가지 유량 레인지에의 적용:

실가스 특성 데이터 DPg는, 교정 가스 특성 데이터 DPm의 유량 레인지의 일부에 상당하는 유량 레인지에 대해서 생성할 수 있다. 그리고, 실가스 특성 데이터 DPg는, 서로 다른 여러 가지 유량 레인지(예를 들면, 도 6 참조)에 대해서 생성된다. 그와 같은 경우에는, 이하와 같은 양태로 한다.

즉, 교정 가스 특성 데이터 DPm을 생성할 때에는, 예를 들면 1% 간격이나 2% 간격, 4% 간격 등, 충분히 미세한(細) 간격으로 유량 설정 신호 S0의 각 값에 대해서 유량을 측정한다. 이것에 대해서, 실가스 특성 데이터 DPg를 생성할 때에는, 교정 가스 특성 데이터 DPm의 유량 레인지의 일부에 상당하는 유량 레인지에 포함되고, 또한 교정 가스 특성 데이터 DPm의 생성시에 유량이 측정된 유량 설정 신호 S0의 값의 적어도 일부에 대해서, 유량을 측정한다.

또한, 실가스 특성 데이터 DPg의 생성은, 이하와 같은 양태로 행할 수도 있 다. 즉, 실가스 특성 데이터 DPg를 생성할 때에도, 교정 가스 특성 데이터 DPm을 생성할 때와 동일한 유량 설정 신호 S0의 값에 대해서 유량의 측정값을 얻는다. 그리고, 그 측정값중에서 각 유량 레인지에 포함되는 일부의 측정 유량을 선택해서, 각 유량 레인지의 실가스 특성 데이터 DPg를 생성할 수도 있다.

그와 같이 해서 취득된 실가스 특성 데이터 DPg와, 교정 가스 특성 데이터 DPm에 의거해서 제어 유량 보정 데이터 DPc1을 생성함으로써, 여러 가지 유량 레인지에 적응한 제어 유량 보정 데이터 DPc1을 생성할 수 있다. 그 결과, 여러 가지 유량 레인지에 적응한 제어 유량 보정 데이터 DPc1을 사용해서, 질량 유량 제어 장치 MFC0을 여러 가지 유량 레인지에 대해서 적응시킬 수 있다. 그리고, 여러 가지 유량 레인지에 대해서 질량 유량 제어 장치 MFC0을 사용해서, 고정밀도의 제어를 실현할 수가 있다.

이 양태에서는, 교정 가스 특성 데이터 DPm이, 각 실가스 특성 데이터 DPg에 비해서 많은 유량 설정 신호 S0의 값에 대한 유량의 값을 가진다. 그러나, 전술한 바와 같이, 실가스 특성 데이터 DPg는, 교환가능한 기억 매체에 기록되고, 질량 유량 제어 장치 MFC0내의 고정적인 기억부에 저장되는 것은 아니다. 따라서, 질량 유량 제어 장치 MFC0내의 고정적인 기억부에 저장되는 교정 가스 특성 데이터 DPm이, 각 실가스 특성 데이터 DPg에 비해서 많은 유량 설정 신호 S0의 값에 대한 값을 가지고 있어도, 실가스 특성 데이터 DPg를 질량 유량 제어 장치 MFC0내의 고정적인 기억부에 저장하는 양태에 비해서, 질량 유량 제어 장치 MFC0내에 설치하는 기억부가 요구되는 용량은 적다.

A4. 제1 실시형태의 효과:

이상에서 설명한 제1 실시형태에 의하면, 반도체 제조 장치 등에서, 1대의 질량 유량 제어 장치를 사용해서, 복수 종류의 실사용 가스를 사용한 경우에도, 각 실사용 가스를 고정밀도로 유량 제어할 수가 있다.

B. 제2 실시형태:

제1 실시형태에서는, 질량 유량 제어 장치 MFC0이 유량 설정 신호 S0을 수취한 경우에 생긴다고 상정되는 어긋남을, 미리 덧붙여올리(上乘; 가중)도록 해서, S0a를 생성한다(도 11 참조). 이것에 대해서, 제2 실시형태에서는, 질량 유량 제어 장치 MFC0이 유량 설정 신호 S0을 수취한 경우에, 그 유량 설정 신호 S0이 나타내는 목표 유량을 실현하는 바와 같은 보정 유량 설정 신호 S0a를 생성한다. 제2 실시형태는, 제1 실시형태의 제어 유량 보정 데이터 DPc1에 상당하는 제어 유량 보정 데이터 DPc1r의 내용이, 제1 실시형태와는 다르다. 제2 실시형태의 그 밖의(다른) 점은, 제1 실시형태와 동일하다.

도 12는, 제2 실시형태에서의 제어 유량 보정 데이터 DPc1r(도 7의 제어 유량 보정 데이터 DPc1 참조)의 특성을 나타내는 그래프이다. 도 12의 횡축은, 유량 설정 신호 S0의 크기를 나타낸다. 종축은, 유량 설정 신호 S0의 각 값에서의 유체 통로(4)내의 가스의 유량 fa 및, 유량 설정 신호 S0에 대응하는 보정 유량 설정 신호 S0a를 나타낸다.

도 12중 곡선 Cc, 직선 CIc는, 각각 도 10의 곡선 Cc, CIc와 동일하다. 즉, 곡선 Cc는, 실시형태의 질량 유량 제어 장치 MFC0에서의 실가스의 유량을 나타내는 그래프이다. 한편, 직선 CIc는, 실가스에 대해서 이상적으로 보정되었다고 가정한 경우의 본 실시형태의 질량 유량 제어 장치 MFC0에서의 유량을 나타내는 그래프이다.

예를 들면, 질량 유량 제어 장치 MFC0이 유량 설정 신호 S0₂를 수취한 경우, 그 유량 설정 신호 S0₂가 나타내는 목표 유량은, 직선 CIc에 의해, fi2이다. 그러나, 그래프 Cc에 의해, 질량 유량 제어 장치 MFC0에서의 상정 유량은, fi2보다도 낮은 fc2이다(도 12의 종축 참조). 그리고, 실제로 목표 유량 fi2의 실가스를 흐르게 하기 위해서는(도 12의 종축 참조), 그래프 Cc에 의해, 유량 설정 신호로서 S0a₂를 제어 회로(180)에 입력할 필요가 있다(도 12의 횡축 참조). 마찬가지로, 유량 설정 신호 S0₃이 나타내는 목표 유량 fi3의 실가스를 흐르게 하기 위해서는(도 12의 종축 참조), 유량 설정 신호로서 S0a₃을 제어 회로(180)에 입력할 필요가 있다(도 12의 횡축 참조). 유량 설정 신호 S0₁ 및 다른 유량 설정 신호 S0의 값에 대해서도 마찬가지이다.

이와 같은 특성을 실현하면서, 유량 설정 신호 S0을 보정 유량 설정 신호 S0a로 변환하기 위한 변환 곡선이, 도 12의 곡선 Csar이다. 곡선 Csar에 따라서 변환을 행함으로써, 유량 설정 신호 S0₂는, 보정 유량 설정 신호 S0a₂로 변환되고, 유량 설정 신호 S0₃은, 보정 유량 설정 신호 S0a₃으로 변환된다. 다른 유량 설정 신호 S0도 마찬가지이다.

즉, 제어 수단(18)은, 제어 유량 보정 데이터 DPc1r을 참조하고, 제어 파라미터로서의 보정 유량 설정 신호 S0a를 사용해서, 밸브 구동 회로(28)를 거쳐서 제어 밸브(27)를 제어한다.

또한, 교정 가스 특성 데이터 DPm 및 실가스 특성 데이터 DPg의 생성시에 유량이 측정되어 있지 않은 유량 설정 신호 S0c의 값에 대응하는 보정 유량 신호 S1a는, 그 유량 설정 신호 S0c에 가까운 값의 복수의 유량 설정 신호 S0r에 대응하는 복수의 기준 보정 유량 설정 신호 S0ar에 의거해서(예를 들면, 그들을 사용해서 보간 연산하는 것에 의해서) 결정된다.

제2 실시형태에서는, 보정부(181)는, 제어 유량 보정 데이터 DPc1r을 참조해서, 유량 설정 신호 S0을 보정 유량 설정 신호 S0a로 치환한다(도 7 참조). 제어 유량 보정 데이터 DPc1r은, 도 12의 곡선 Csar로 나타내는 바와 같은 특성을 가지는 변환을 실현하는 데이터이다. 이와 같은 양태로 함으로써, 본 실시양태에서의 질량 유량 제어 장치 MFC0을, 실가스(여기서는, 6불화 유황(SF₆))에 대해서, 제1 실시형태보다도 더 고정밀도의 유량 제어를 행할 수 있는 질량 유량 제어 장치로 할 수가 있다.

C. 제3 실시형태:

제1 및 제2 실시형태에서는, 유량 설정 신호 S0을 보정 유량 설정 신호 S0a로 치환하는 것에 의해서, 질량 유량 제어 장치 MFC0의 유량 제어에서의 오차를 감소시키고 있다. 이것에 대해서, 제3 실시예에서는, 유량 센서(8)로부터 출력되는 유량 신호 S1을 보정 유량 신호 S1a로 치환하는 것에 의해서, 질량 유량 제어 장치 MFC0의 유량 제어에서의 오차를 감소시킨다. 제3 실시형태는, 제어 수단(18)내의 구성이 제1 실시형태와는 다르다. 제3 실시형태의 그밖의 점은, 제1 실시형태와 동일하다.

도 13은, 제3 실시형태에서의 제어 수단(18)의 상세한 구성을 도시하는 블록도이다. 제어 수단(18)은, 제어 회로(180)와, 보정부(182)를 구비한다. 또, 제어 수단(18)은, 그 메모리내에 교정 가스 특성 데이터 DPm과, 제어 유량 보정 데이터 DPc2를 저장하고 있다. 제어 유량 보정 데이터 DPc2는, 제1 실시형태에서의 제어 유량 보정 데이터 DPc1과 마찬가지로, 교정 가스 특성 데이터 DPm과 실가스 특성 데이터 DPg에 의거해서, 퍼스널 컴퓨터 PC에 의해서 생성된다.

보정부(182)는, 제어 유량 보정 데이터 DPc2를 참조하면서, 유량 센서 회로(16)로부터 입력되는 센서 출력 신호 S1을, 보정 유량 신호 S1a로 개변한다. 보정 유량 신호 S1a는, 유량 센서 회로(16)가 출력한 센서 출력 신호 S1보다도, 유체 통로(4)내를 흐르는 실가스의 실제 유량에 보다 가까운 유량을 나타내도록, 센서 출력 신호 S1을 개변해서 생성된 신호이다.

제어 회로(180)는, 목표 유량을 나타내는 유량 설정 신호 S0과, 측정 유량을 나타내는 보정 유량 신호 S1a가 일치하도록, 출력 신호 S4o를 출력한다. 즉, 제어 회로(180)는, 출력 신호 S4o에 의해서, 유체 통로(4)내를 지나는 가스의 유량을 제어하고 있다.

도 14는, 제3 실시형태에서의 제어 유량 보정 데이터 DPc2의 특성을 나타내 는 그래프이다. 도 14의 횡축은, 보정이 행해지지 않는 경우의 유량 설정 신호 S0 및 유량 신호 S1의 크기를 나타낸다. 종축은, 보정이 행해지지 않는 경우의 유량 신호 S1의 각 값에서의 유체 통로(4)내의 가스의 유량 fc 및, 유량 신호 S1에 대응하는 보정 유량 신호 S1a를 나타낸다.

도 14중 곡선 Cc, 직선 CIc는, 각각 도 10의 곡선 Cc, CIc와 동일하다. 즉, 곡선 Cc는, 실시형태의 질량 유량 제어 장치 MFC0에서의 보정이 행해지지 않는 경우의 실가스의 상정 유량을 나타내는 그래프이다. 한편,직선 CIc는, 실가스에 대해서 이상적으로 보정되었다고 가정한 경우의 본 실시형태의 질량 유량 제어 장치 MFC0에서의 유량을 나타내는 그래프이다.

전술한 바와 같이, 교정 가스 특성 데이터 DPm과 실가스 특성 데이터 DPg의 각 측정값은, 각각 제어 회로(180)에 의한 제어가 안정인 상태로 된 후, 즉 유량 설정 신호 S0과 센서 출력 신호 S1의 차가 소정값 이하로 된 후에 측정된다. 이 때문에, 유량 설정 신호 S0의 각 값에 대한 측정값(측정시에는, 제어 유량 보정 데이터에 의한 보정은 행해지지 않는다)은, 센서 출력 신호 S1의 각 값에 대한 측정값으로 간주할 수가 있다.

보정이 행해지지 않는 경우에는, 센서 출력 신호 S1₂가 유량 센서(8)로부터 출력되었을 때, 곡선 Cc로부터, 실제의 실가스의 유량은, fi2가 아닌 fc2라고 상정된다(도 14의 종축 참조).

따라서, 제3 실시형태의 보정부(182)가 보정을 행하는 경우에는, 센서 출력 신호 S1₂가 유량 센서(8)로부터 출력되었을 때, 유량 fc2에 대응하는 보정 유량 신호 S1a₂를 제어 회로(180)에 출력하면 좋다(도 14의 종축 참조).

또한, 「유량 fx에 대응하는 신호 S_x」는, 최대 유량에 대한 유량 fx의 비율과, 신호의 최대값 S_max에 대한 신호 S_x의 비율이 똑같아지도록 신호 S_x를 정함으로써 얻어진다.

마찬가지로, 보정이 행해지지 않는 경우에는, 센서 출력 신호 S1₃이 유량 센서(8)로부터 출력되었을 때, 실제의 실가스 유량은, fi3이 아닌 fc3이다(도 14의 종축 참조) .

따라서, 제3 실시형태의 보정부(182)가 보정을 행하는 경우에는, 센서 출력 신호 S1₃이 유량 센서(8)로부터 출력되었을 때, 유량 fc3에 대응하는 보정 유량 신호 S1a₃을 제어 회로(180)에 출력하면 좋다(도 14의 종축 참조). 센서 출력 신호 S1₁ 및 다른 센서 출력 신호 S1에 대해서도 마찬가지이다.

도 14의 그래프의 횡축을 유량 신호 S1의 크기라고 생각하고, 종축을, 유량 신호 S1의 각 값에서의 대응하는 보정 유량 신호 S1a라고 생각하면, 도 14의 곡선 Cc는, 상기와 같은 특성을 실현하면서, 센서 출력 신호 S1을 보정 유량 신호 S1a로 변환하기 위한 변환 곡선으로서의 기능을 가지는 것을 알 수 있다.

제3 실시형태에서는, 보정부(182)는, 제어 유량 보정 데이터 DPc2를 참조해서, 센서 출력 신호 S1을 보정 유량 신호 S1a로 치환한다(도 13 참조). 제어 유량 보정 데이터 DPc2는, 도 14의 곡선 Cc로 나타내는 바와 같은 특성을 가지는 변환을 실현하는 데이터이다. 즉, 제어 수단(18)은, 제어 유량 보정 데이터 DPc2를 참조하고, 제어 파라미터로서의 보정 유량 신호 S1a를 사용해서, 밸브 구동 회로(28)를 거쳐서 제어 밸브(27)를 제어한다.

또한, 교정 가스 특성 데이터 DPm 및 실가스 특성 데이터 DPg의 생성시에 유량이 측정되어 있지 않은 유량 설정 신호 S0c의 값(센서 출력 신호 S1의 값)에 대응하는 보정 유량 신호 S1a는, 이하와 같이 결정할 수 있다. 즉, 그와 같은 유량 설정 신호 S0c의 값에 대응하는 보정 유량 신호 S1ac는, 그 유량 설정 신호 S0c에 가까운 값의 복수의 유량 설정 신호 S0r에 대응하는 복수의 기준 보정 유량 설정 신호 S0ar에 의거해서(예를 들면, 그들을 사용해서 보간 연산하는 것에 의해서) 결정된다.

이와 같은 양태로 해도, 본 실시양태에서의 질량 유량 제어 장치 MFC0을, 실가스(여기서는, 6불화 유황(SF₆))에 대해서, 고정밀도의 유량 제어를 행할 수 있는 질량 유량 제어 장치로 할 수가 있다.

D. 실시예

도 15는, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 보정을 행한 경우와 행하지 않은 경우의 각각에 대해서, 소정(임의)의 풀스케일 유량에 대한 제어 정밀도를 도시하고 있다. 횡축은, 유량 설정 신호 S0의 5V에 대한 비율이다. 또한, 도 15의 예에서는, 100%, 즉 S0이 5V일 때, 목표 유량은, 200[ccm]이다. 도 15의 종축은, % Full Scale(FS)이다. 즉, 도 15의 종축은, 측정된 유량의 목표 유량으로부터의 어긋남을, 풀스케일인 200[ccm]에 대한 비율로 나타낸다.

도 15의 그래프 d는, 보정을 전혀 행하지 않은 경우의 질소(N₂)를 흐르게 한 경우의 정밀도를 나타낸다. 그래프 e는, N₂ 가스에 의한 교정 가스 특성 데이터를 사용해서 유량 제어의 보정을 행하면서, 실가스를 흐르게 한 경우의 정밀도를 나타낸다. 그래프 f는, N₂ 가스에 의한 교정 가스 특성 데이터를 사용해서 유량 제어의 보정을 행하면서, N₂ 가스를 흐르게 한 경우의 정밀도를 나타낸다. 그래프 g는, 상기 실시형태의 제어 유량 보정 데이터를 사용해서 유량 제어의 보정을 행하면서, 실가스를 흐르게 한 경우의 정밀도를 나타낸다.

도 15로부터 알 수 있는 바와 같이, 전혀 보정하지 않는 경우의 유량 정밀도는 최대로 2%FS 정도의 오차가 생기고 있다(그래프 d 참조). 다음에, 이 특성의 유량 센서, 즉 동일한 유량 센서를 이용해도 N₂ 가스에 의한 교정 가스 특성 데이터를 채용해서 보정한 경우, 이것에 N₂ 가스를 흐르게 하면 유량 정밀도는 0.1%FS로 된다(그래프 f 참조). 그러나, 이것에 실사용 가스(예를 들면, SF₆)를 흐르게 한 경우의 유량 정밀도는 최대로 2%FS 정도의 오차가 생기고 있다(그래프 e 참조). 이것에 대해서, 상기의 실시형태에 의하면, 동일한 실사용 가스를 흐르게 한 경우에서도, 유량 정밀도는 최대로 0.5%FS 정도로 향상된다는 것을 알 수 있다(그래프 g 참조).

또, 상기한 실시형태의 매스 플로 컨트롤러의 유량 센서는, 열식 유량 센서를 이용하고 있다. 그러나, 이 밖에도 오리피스 상류측의 가스의 압력 P1과 오리피스 하류측의 가스의 압력 P2를 임계 조건하(음속 영역)에서 보존유지한 상태에서, 오리피스를 유통하는 가스의 유량을, 보정을 가해서 연산하도록 한 압력식 유량 센서를 이용해서 본 발명을 실시할 수도 있다. 즉, 이와 같은 유량 센서의 형식을 불문하고 본 발명은 실시할 수가 있다.

이상에서 설명한 매스 플로 컨트롤러에 의하면, 교정 가스에 의해서 조정한 매스 플로 컨트롤러이더라도, 제품 출하 후에 복수 종류의 실사용 가스와 복수의 유량 레인지의 매스 플로 컨트롤러로 사양변경이 가능하게 된다.

E. 변형양태:

또한, 본 발명은 상기의 실시예나 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 양태에서 실시하는 것이 가능하다.

E1. 변형양태 1

상기 실시양태에서는, 제어 유량 보정 데이터 DPc는, 교정 가스 특성 데이터 DPm이나 실가스 특성 데이터 DPg에 의거해서, 퍼스널 컴퓨터에 의해서 생성된다. 그러나, 질량 유량 제어 장치 MFC0은, 제어 유량 보정 데이터 DPc를 생성하기 위한 처리부를 구성요소로서 구비하는 양태로 할 수도 있다.

E2. 변형양태 2

상기 실시예에서, 교정 가스 특성 데이터 DPm이나 실가스 특성 데이터 DPg를 생성할 때에 유체 통로(4)내의 유량을 측정하는 장치는, 질량 유량 제어 장치 MFC0 의 외부에 설치된 장치이다. 그와 같은 유량 측정 장치로서는, 예를 들면 질량 유량 제어 장치 MFC0의 하류에 접속된 탱크로서, 고(高)진공 상태에서 질량 유량 제어 장치 MFC0으로부터 흐르게 되는 가스를 수취하는 탱크 T로 할 수가 있다(도 1 참조). 즉, 이 탱크 T는, 우선 특성 데이터를 취득하는 처리의 동안에, 질량 유량 제어 장치 MFC0으로부터 보내어지는 가스를 충분히 수취할 수 있는 정도의 진공 상태로 되고, 그 후 질량 유량 제어 장치 MFC0으로부터 흐르게 되는 가스를 수취한다. 압력계 M에서 탱크 T내의 압력 변화를 측정함으로써, 질량 유량 제어 장치 MFC0이 흐르게 한 가스의 양을 측정할 수가 있다.

한편, 질량 유량 제어 장치 MFC0은, 유량 센서(8)와는 별도로(別; separately; 따로) 설치된 유량 측정 장치로서, 교정 가스 특성 데이터 DPm이나 실가스 특성 데이터 DPg를 생성할 때에 사용되는 다른 양태의 유량 측정 장치를 구비할 수도 있다.

즉, 교정 가스 특성 데이터 DPm이나 실가스 특성 데이터 DPg를 생성할 때에 사용되는 유량 측정 장치는, 유량 센서(8)와는 별도로 설치된 임의의 유량 측정 장치로 할 수가 있다. 단, 그 유량 측정 장치는, 유량 센서(8)보다도 고정밀도의 것인 것이 바람직하다.

E3. 변형양태 3

상기 실시형태에서는, 질량 유량 제어 장치 MFC0은, 금속 다이어프램(22)과 액추에이터(26)를 구비하는 유량 제어 밸브 기구(10)에 의해서, 유체 통로(4)내를 유통하는 가스의 유량을 제어한다. 그러나, 유체 통로(4)내를 유통하는 가스의 유 량을 제어하는 장치는, 다른 원리로 동작하는 장치로 할 수도 있다. 단, 유체 통로(4)내를 유통하는 가스의 유량을 제어하는 장치로서는, 물리적인 기구에 의해 가스의 체적 유량을 제어하는 장치가, 용이하게 입수할 수 있다. 또한, 「체적 유량」이라 함은, 단위 시간당 흐르는 유체의 체적이다.

E4. 변형양태 4

상기 실시형태에서는, 교정 가스 특성 데이터 DPm을 얻을 때에 사용되는 교정 가스는 질소이다. 그러나, 교정 가스는, 아르곤, 6불화 유황 등, 다른 가스로 할 수도 있다. 단, 교정 가스는, 물리적 및 화학적으로 안정인 가스인 것이 바람직하다.

E5. 변형양태 5

상기 실시형태에서는, 교정 가스 특성 데이터 DPm은, 제어 수단(18)을 구비하는 반도체 메모리내에 저장되고, 실가스 특성 데이터 DPg는, CD-ROM내에 저장된다. 그러나, 교정 가스 특성 데이터 DPm이나 실가스 특성 데이터 DPg는, DVD나 하드 디스크, 플래시 메모리 등, 임의의 기억 장치내에 저장할 수가 있다. 단, 교정 가스 특성 데이터 DPm은, 유량 제어 장치가 고정적으로 구비하는 메모리에 저장되는 것이 바람직하다. 그리고, 실가스 특성 데이터 DPg는, 교정 가스 특성 데이터 DPm이 저장되는 기억장치보다도 교환 또는 개서가 용이한 기억 장치에 저장되는 것이 바람직하다. 또한, 실가스 특성 데이터 DPg의 개서는, 유량 제어 장치의 제어부에 의해서 행해지는 양태로 할 수도 있고, 유량 제어 장치 외부의 다른 장치에 의해서 행해지는 양태로 할 수도 있다.

E6. 변형양태 6

상기 실시형태에서는, 제어 회로(180)는, 비례, 적분 및 미분의 각 요소를 포함하는 PID 제어를 행한다. 그러나, 제어 회로(180)는, 비례 요소 및 적분 요소를 포함하는 PI 제어 등, 다른 제어를 행하는 양태로 할 수도 있다. 단, 유량 제어는, 목표값과 측정값에 의거하는 피드백 제어인 것이 바람직하다. 그리고, 목표값과 측정값이 대응하는 물리량(예를 들면, 질량 유량)이, 제어값이 대응하는 물리량(예를 들면, 체적 유량)과는 다른 경우에, 본 발명의 적용은 특히 유효하다.

E7. 변형양태 7

상기 실시예에서는, 제어 유량 보정 데이터의 제어 파라미터중, 교정 가스 특성 데이터 DPm 및 실가스 특성 데이터 DPg의 생성시에 실제로 측정된 유량에 의거해서 연산으로 얻을 수 없는 값에 대해서는, 보간 연산으로 얻고 있다. 그러나, 그들 값은 다른 방법으로 얻을 수도 있다.

예를 들면, 제어 유량 보정 데이터의 특성을 나타내는 곡선(도 11의 Csa, 도 12의 Csar, 도 14의 Cc 참조)을, 베지에(Bezier) 곡선이나 스플라인 곡선으로 구해서, 그들 측정값으로부터 얻을 수 없는 값을 얻을 수 있다. 또, 보간 연산을 사용하는 경우에도, 여러 가지 보간 연산을 사용할 수 있다. 또, 그들 연산은, 실가스의 제어를 행할 때에 행해져도 좋다. 또, 실가스의 제어에 앞서 미리 행해지고, 연산 결과의 값이 소정의 기억 장치에 저장되어 있는 양태로 할 수도 있다.

즉, 제어 유량 보정 데이터의 제어 파라미터중, 교정 가스 특성 데이터 DPm 및 실가스 특성 데이터 DPg의 생성시에 실제로 측정된 유량에 의거해서 연산으로 얻을 수 없는 값에 대해서는, 측정된 유량에 의거해서 연산으로 얻을 수 있는 값에 의거해서, 여러 가지 방법으로 정할 수가 있다.

E8. 변형양태 8

상기 실시양태에서, 하드웨어에 의해서 실현되고 있던 구성의 일부를 소프트웨어로 치환하도록 해도 좋고, 역(逆)으로, 소프트웨어에 의해서 실현되고 있던 구성의 일부를 하드웨어로 치환하도록 해도 좋다. 예를 들면, 제어 수단(18)(도 1 참조)의 기능은, 하드웨어 회로에 의해서 실현되어도 좋고, CPU상에서 어플리케이션 소프트 웨어나 드라이버로 실현되어도 좋다. 그리고, 제어 수단(18)의 기능의 일부를, 하드웨어 회로에 의해서 실현하고, 다른 일부를 CPU상에서 어플리케이션 소프트 웨어 등에 의해서 실현해도 좋다.

이와 같은 기능을 실현하는 컴퓨터 프로그램은, 플로피 디스크나 CD-ROM, DVD 등의, 컴퓨터 판독(讀取)가능한(readable) 기록 매체에 기록된 형태로 제공된다. 호스트 컴퓨터는, 그 기록 매체로부터 컴퓨터 프로그램을 판독해서 내부 기억 장치 또는 외부 기억 장치에 전송한다. 혹은, 통신 경로를 거쳐서 프로그램 공급 장치로부터 호스트 컴퓨터에 컴퓨터 프로그램을 공급하도록 해도 좋다. 컴퓨터 프로그램의 기능을 실현할 때에는, 내부 기억 장치에 저장된 컴퓨터 프로그램이 호스트 컴퓨터의 마이크로 프로세서에 의해서 실행된다. 또, 기록 매체에 기록된 컴퓨터 프로그램을 호스트 컴퓨터가 직접 실행하도록 해도 좋다.

이 명세서에서, 컴퓨터라 함은, 하드웨어 장치와 오퍼레이션 시스템을 포함하는 개념이며, 오퍼레이션 시스템의 제어하에서 동작하는 하드웨어 장치를 의미하 고 있다. 컴퓨터 프로그램은, 이와 같은 컴퓨터에, 상술한 각 부의 기능을 실현시킨다. 또한, 상술한 기능의 일부는, 어플리케이션 프로그램이 아니고, 오퍼레이션 시스템에 의해서 실현되고 있어도 좋다.

또한, 본 발명에서, 「컴퓨터 판독가능한 기록 매체」라 함은, 플렉시블 디스크나 CD-ROM, DVD와 같은 휴대형 기록 매체에 한정되지 않고, 각종 RAM이나 ROM 등의 컴퓨터내의 내부 기억 장치나, 하드 디스크 등의 컴퓨터에 고정되어 있는 외부 기억 장치도 포함하고 있다.

또, 컴퓨터 프로그램 제품은, 여러 가지 양태로 실현할 수가 있다. 예를 들면, 이하와 같은 양태이다.

(i) 컴퓨터 판독가능한 기록 매체. 예를 들면, 플렉시블 디스크, 광디스크, 반도체 메모리 등.

(ii) 컴퓨터 프로그램을 포함하고, 반송파(搬送波)내에서 구현화된 데이터 신호.

(iii) 자기(磁氣) 디스크나 반도체 메모리 등의 컴퓨터 판독가능한 기록 매체를 포함하는 컴퓨터.

(iv) 데이터 반송파를 거쳐서 메모리내에 일시적으로 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터.

이상에서는, 본원 발명을 그 바람직한 예시적인 실시양태를 참조해서 상세하게 설명했다. 그러나, 본원 발명은, 이상에서 설명한 실시양태나 구성에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 본원 발명은, 여러 가지 변형이나 균등인 구성을 포함하는 것이다. 또, 개시된 발명의 여러 가지 요소는, 여러 가지 조합 및 구성으로 개시되었지만, 그들은 예시적인 것이며, 각 요소는 보다 많아도 좋고, 또 적어도 좋다. 그리고, 요소는 하나이더라도 좋다. 그들 양태는 본원 발명의 범위에 포함되는 것이다.

본 발명은, 질량 유량 제어 장치, 질량 유량 제어 장치의 보정 방법, 질량 유량 제어에서의 보정 방법 등에 적용가능하다.

Claims

유로(流路)를 흐르는 가스의 유량(流量)을 제어하는 방법으로서,

(a) 유로를 흐르는 가스의 질량 유량의 목표값인 목표 유량과, 상기 유로를 흐르는 가스의 검출된 질량 유량인 검출 유량에 의거해서 상기 유로를 흐르는 가스의 유량을 피드백 제어하는 유량 제어 장치를 준비하는 공정과,

(b) 서로 다른(異) 질량 유량에 각각 대응지어진 복수의 제어 파라미터를 포함하는 제어 데이터를, 상기 유로를 흐르는 상기 가스의 종류에 따라서 준비하는 공정과,

(c) 상기 유량 제어 장치를 사용해서, 상기 제어 데이터를 참조하면서, 상기 복수의 제어 파라미터중 상기 목표 유량과 상기 검출 유량의 적어도 한쪽에 의거해서 결정되는 제어 파라미터와, 상기 목표 유량과, 상기 검출 유량에 의거해서 상기 유로를 흐르는 가스의 유량을 제어하는 공정을 구비하고,

상기 공정 (b)는,

(b1) 서로 다른 질량 유량에 각각 대응지어진 복수의 제1 특성 파라미터로서, 소정의 기준 가스의 사용을 전제로 한 상기 준비한 유량 제어 장치의 특성을 반영한 복수의 제1 특성 파라미터를 포함하는 제1 특성 데이터를 준비하는 공정과,

(b2) 서로 다른 질량 유량에 각각 대응지어진 복수의 제2 특성 파라미터로서, 상기 유량 제어 장치의 기준의 특성을 전제로 한 상기 가스의 종류에 따른 특성을 반영한 복수의 제2 특성 파라미터를 포함하는 제2 특성 데이터를 준비하는 공정과,

(b3) 상기 제1 및 제2 특성 데이터를 참조하면서, 상기 제1 및 제2 특성 파라미터에 의거해서 상기 제어 파라미터를 생성하는 것에 의해서, 상기 제어 데이터를 생성하는 공정을

포함하는, 유로를 흐르는 가스의 유량을 제어하는 방법.
삭제
제1항에 있어서,

상기 공정 (b1)은,

(b4) 상기 유량 제어 장치에 상기 목표 유량을 입력하는 공정과,

(b5) 상기 유로내에 상기 기준 가스를 유통시키고, 상기 유량 제어 장치에, 상기 제어 파라미터를 사용하지 않고 상기 기준 가스의 유량을 제어시키는 공정과,

(b6) 상기 검출 유량을 얻는 공정과,

(b7) 상기 입력한 목표 유량과, 상기 얻어진 검출 유량에 의거해서, 상기 제1 특성 파라미터를 생성하는 공정과,

(b8) 다른 상기 목표 유량에 대해서 상기 공정 (b4)∼(b7)을 반복하는 것에 의해서, 상기 복수의 제1 특성 파라미터를 생성하는 공정을 포함하는, 유로를 흐르는 가스의 유량을 제어하는 방법.
제3항에 있어서,

상기 공정 (b2)는,

(b9) 기준 유로를 흐르는 가스의 질량 유량의 목표값인 기준 목표 유량과, 상기 기준 유로를 흐르는 상기 가스의 검출된 질량 유량인 기준 검출 유량에 의거해서 상기 기준 유로를 흐르는 가스의 유량을 피드백 제어하는 기준 유량 제어 장치를 준비하는 공정과,

(b10) 상기 기준 유량 제어 장치에 상기 기준 목표 유량을 입력하는 공정과,

(b11) 상기 기준 유로내에 상기 기준 가스와는 다른 가스를 유통시키고, 상기 기준 유량 제어 장치에 상기 가스의 유량을 제어시키는 공정과,

(b12) 상기 기준 검출 유량을 얻는 공정과,

(b13) 상기 입력한 기준 목표 유량과, 상기 얻어진 기준 검출 유량에 의거해서, 상기 제2 특성 파라미터를 생성하는 공정과,

(b14) 다른 상기 기준 목표 유량에 대해서 상기 공정 (b10)∼(b13)을 반복하는 것에 의해서, 상기 복수의 제2 특성 파라미터를 생성하는 공정을 포함하는, 유로를 흐르는 가스의 유량을 제어하는 방법.
제4항에 있어서,

상기 공정 (b2)는,

(b15) 상기 공정 (b10)∼(b14) 전에, 상기 기준 유량 제어 장치에 대해서 상기 공정 (b1)을 실행해서, 상기 기준 유량 제어 장치에 관한 상기 제1 특성 데이터를 준비하는 공정을 더 포함하고,

상기 공정 (b11)은,

상기 기준 유량 제어 장치에, 상기 기준 유량 제어 장치에 관한 상기 제1 특성 파라미터를 사용해서, 상기 가스의 유량을 제어시키는 공정을 포함하는, 유로를 흐르는 가스의 유량을 제어하는 방법.
제4항에 있어서,

상기 공정 (b2)는,

(b16) 복수 종류의 가스에 대해서 상기 공정 (b14)를 실행하는 것에 의해, 상기 복수 종류의 가스에 관한 복수의 상기 제2 특성 데이터를 생성하는 공정을 포함하고,

상기 공정 (b3)은,

(b17) 상기 공정 (a)에서 준비한 상기 유량 제어 장치가 제어하는 가스의 종류에 따라서, 상기 복수의 제2 특성 데이터중에서 일부의 제2 특성 데이터를, 상기 참조해야 할 제2 특성 데이터로서 선택하는 공정을 포함하는, 유로를 흐르는 가스의 유량을 제어하는 방법.
제4항에 있어서,

상기 공정 (b2)는,

(b18) 상기 공정 (b14)에서 생성한 복수의 제2 특성 파라미터의 일부를 각각 포함하는 복수의 상기 제2 특성 데이터로서, 각각이 포함하는 상기 제2 특성 파라미터를 생성할 때의 상기 기준 목표 유량의 범위가 서로 다른 복수의 상기 제2 특성 데이터를 생성하는 공정을 더 포함하고,

상기 공정 (b3)은,

(b19) 상기 공정 (a)에서 준비한 상기 유량 제어 장치가 제어하는 가스의 유량의 범위에 따라서, 상기 복수의 제2 특성 데이터중에서 일부의 제2 특성 데이터를, 상기 참조해야 할 제2 특성 데이터로서 선택하는 공정을 포함하는, 유로를 흐르는 가스의 유량을 제어하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 공정 (b1)은,

상기 제1 특성 데이터를 상기 공정 (a)에서 준비한 상기 유량 제어 장치의 제1 기억부에 저장(格納; save)하는 공정을 구비하고,

상기 공정 (b2)는,

상기 제2 특성 데이터를 상기 제1 기억부보다도 교환 또는 데이터의 개서(書換; update)가 용이한 제2 기억부에 저장하는 공정을 더 구비하고,

상기 공정 (b3)은,

상기 제1 기억부로부터 상기 제1 특성 데이터를 판독출력(讀出; read)하고,

상기 제2 기억부로부터 상기 제2 특성 데이터를 판독출력하는 공정을 더 포함하는, 유로를 흐르는 가스의 유량을 제어하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 공정 (c)는,

상기 복수의 제어 파라미터중 상기 검출 유량과 상기 목표 유량의 적어도 한쪽에 의거해서 결정되는 제어 파라미터와, 상기 목표 유량에 의거해서 수정 목표 유량을 생성하는 공정과,

상기 수정 목표 유량과, 상기 검출 유량에 의거해서 상기 유로를 흐르는 가스의 유량을 피드백 제어하는 공정을 포함하는, 유로를 흐르는 가스의 유량을 제어하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 공정 (c)는,

상기 복수의 제어 파라미터중 상기 검출 유량과 상기 목표 유량의 적어도 한쪽에 의거해서 결정되는 제어 파라미터와, 상기 검출 유량에 의거해서 수정 검출 유량을 생성하는 공정과,

상기 목표 유량과, 상기 수정 검출 유량에 의거해서 상기 유로를 흐르는 가스의 유량을 피드백 제어하는 공정을 포함하는, 유로를 흐르는 가스의 유량을 제어하는 방법.
유로에 흐르는 가스의 질량 유량을 검출해서 유량 신호를 출력하는 질량 유량 검출 수단과, 밸브 개방도(弁開度)를 바꾸는 것에 의해서 질량 유량을 제어하는 유량 제어 밸브 기구와, 외부로부터 입력되는 유량 설정 신호와 상기 유량 신호에 의거해서 상기 유량 제어 밸브 기구를 제어하는 제어부를 가지는 질량 유량 제어 장치에 있어서,

상기 질량 유량 제어 장치의 초기 상태에서, 교정(校正) 가스를 이용해서 상기 유량 설정 신호에 대한 실(實)유량을 계측하는 것에 의해서 교정 가스 특성 데이터를 구해서, 상기 제어부에 기억하고,

복수 종류의 실(實)가스마다 상기 유량 설정 신호에 대한 실유량을 계측하는 것에 의해서 실가스 특성 데이터를 구해서, 기억 매체에 보존하고,

상기 질량 유량 제어 장치를 가동하기 전에, 실제로 사용하는 실(實)사용 가스의 실가스 특성 데이터를 상기 기억 매체로부터 판독출력하고, 또 상기 제어부에 기억한 상기 교정 가스 특성 데이터를 판독출력하고, 상기 실가스 특성 데이터를 바탕으로 상기 교정 가스 특성 데이터를 제어 유량 보정 데이터로 변환하고,

상기 제어 유량 보정 데이터에 의거해서 실가스 유량을 보정하는

것을 특징으로 하는 유량 제어 보정 방법.
제11항에 있어서,

상기 실가스 특성 데이터는, 서로 다른 복수의 유량 레인지에 대해서 생성되어, 각각 상기 기억 매체에 보존되고,

실제로 가동하는 질량 유량 제어 장치의 풀스케일 유량에 맞추어, 사용되는 유량 레인지의 풀스케일 유량을 보정하는

것을 특징으로 하는 유량 제어 보정 방법.
유로를 흐르는 가스의 유량을 제어하기 위한 유량 제어 장치로서,

유로를 흐르는 가스의 질량 유량을 검출 유량으로서 검출하는 유량 검출부와,

상기 유로를 흐르는 가스의 유량을 제어하는 유량 변경부와,

상기 유로를 흐르는 가스의 질량 유량의 목표값인 목표 유량과, 상기 검출 유량에 의거해서 상기 유량 변경부를 피드백 제어하는 제어부를 구비하고,

상기 제어부는,

상기 유로를 흐르는 가스의 종류에 따라서 준비되는 제어 데이터로서, 서로 다른 질량 유량에 각각 대응지어진 복수의 제어 파라미터를 포함하는 제어 데이터를 참조하면서, 상기 복수의 제어 파라미터중 상기 목표 유량과 상기 검출 유량의 적어도 한쪽에 의거해서 결정되는 제어 파라미터를 사용해서 상기 유량 변경부를 제어하고,

상기 제어 데이터는, 개개의 상기 유량 제어 장치에 따라서 준비된 데이터이고,

상기 유량 제어 장치는 상기 제어 데이터를 생성하는 제어 데이터 생성부를 더 구비하고,

상기 제어 데이터 생성부는,

서로 다른 질량 유량에 각각 대응지어진 복수의 제1 특성 파라미터로서, 기준으로 되는 소정의 가스의 사용을 전제로 한 상기 개개의 유량 제어 장치의 특성을 반영한 복수의 제1 특성 파라미터를 포함하는 제1 특성 데이터와,

서로 다른 질량 유량에 각각 대응지어진 복수의 제2 특성 파라미터로서, 상기 유량 제어 장치의 기준의 특성을 전제로 한 상기 가스의 종류의 특성을 반영한 복수의 제2 특성 파라미터를 포함하는 제2 특성 데이터를 참조하면서,

상기 제1 및 제2 특성 파라미터에 의거해서 상기 제어 파라미터를 생성하는 것에 의해서, 상기 제어 데이터를 생성하는,

유량 제어 장치.
제13항에 있어서,

상기 유량 검출부는, 상기 유로를 흐르는 가스의 적어도 일부에 의해서 이동되는 열량에 의거해서, 상기 가스의 질량 유량을 검출하는 유량 제어 장치.
제13항에 있어서,

상기 유량 검출부는, 상기 유로내의 다른 위치에서의 상기 가스의 압력에 의거해서, 상기 가스의 질량 유량을 검출하는 유량 제어 장치.
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삭제
제13항에 있어서,

상기 제2 특성 데이터는, 상기 제2 특성 데이터의 후보이며, 복수의 상기 제2 특성 파라미터를 각각이 저장하는 복수의 데이터로서, 서로 다른 종류의 상기 가스의 특성을 반영한 복수의 데이터중에서 선택된 데이터인 유량 제어 장치.
제13항에 있어서,

상기 제2 특성 데이터는, 상기 제2 특성 데이터의 후보이며, 복수의 상기 제2 특성 파라미터를 각각이 저장하는 복수의 데이터로서, 각각이 저장하는 상기 제2 특성 파라미터의 질량 유량의 범위가 서로 다른 복수의 데이터중에서 선택된 데이터인 유량 제어 장치.
제13항에 있어서,

상기 제1 특성 데이터를 저장하는 제1 기억부와,

상기 제2 특성 데이터를 저장하는 제2 기억부로서, 상기 제1 기억부보다도 교환 또는 데이터의 개서가 용이한 제2 기억부를 더 구비하는 유량 제어 장치.
제13항에 있어서,

상기 제어부는,

상기 복수의 제어 파라미터중 상기 검출 유량과 상기 목표 유량의 적어도 한쪽에 의거해서 결정되는 제어 파라미터와, 상기 목표 유량에 의거해서 수정 목표 유량을 생성하고,

상기 수정 목표 유량과, 상기 검출 유량에 의거해서 상기 유량 변경부를 제어하는 유량 제어 장치.
제13항에 있어서,

상기 제어부는,

상기 복수의 제어 파라미터중 상기 검출 유량과 상기 목표 유량의 적어도 한쪽에 의거해서 결정되는 제어 파라미터와, 상기 검출 유량에 의거해서 수정 검출 유량을 생성하고,

상기 목표 유량과, 상기 수정 검출 유량에 의거해서 상기 유량 변경부를 제어하는 유량 제어 장치.
유로를 흐르는 가스의 유량을 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록 매체로서,

유로를 흐르는 가스의 유량을 제어하는 유량 변경부를 구비하고, 상기 유로를 흐르는 가스의 질량 유량의 목표값인 목표 유량과, 상기 유로를 흐르는 상기 가스의 검출된 질량 유량인 검출 유량에 의거해서 상기 유로를 흐르는 가스의 유량을 피드백 제어하는 유량 제어 장치에,

상기 유로를 흐르는 상기 가스의 종류에 따라서 준비되는 제어 데이터로서, 서로 다른 질량 유량에 각각 대응지어진 복수의 제어 파라미터를 포함하는 제어 데이터를 참조하면서, 상기 복수의 제어 파라미터중 상기 목표 유량과 상기 검출 유량의 적어도 한쪽에 의거해서 결정되는 제어 파라미터를 사용해서 상기 유량 변경부를 제어하는 기능을 실현시키고,

상기 제어 데이터는, 개개의 상기 유량 제어 장치에 따라서 준비된 데이터이고,

상기 유량 제어 장치는 상기 제어 데이터를 생성하는 제어 데이터 생성부를 더 구비하고,

상기 제어 데이터 생성부는,

서로 다른 질량 유량에 각각 대응지어진 복수의 제1 특성 파라미터로서, 기준으로 되는 소정의 가스의 사용을 전제로 한 상기 개개의 유량 제어 장치의 특성을 반영한 복수의 제1 특성 파라미터를 포함하는 제1 특성 데이터와,

서로 다른 질량 유량에 각각 대응지어진 복수의 제2 특성 파라미터로서, 상기 유량 제어 장치의 기준의 특성을 전제로 한 상기 가스의 종류의 특성을 반영한 복수의 제2 특성 파라미터를 포함하는 제2 특성 데이터를 참조하면서,

상기 제1 및 제2 특성 파라미터에 의거해서 상기 제어 파라미터를 생성하는 것에 의해서, 상기 제어 데이터를 생성하는,

컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
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