KR20230009513A - 질량 유량 제어 시스템 및 당해 시스템을 포함하는 반도체 제조 장치 및 기화기 - Google Patents

질량 유량 제어 시스템 및 당해 시스템을 포함하는 반도체 제조 장치 및 기화기 Download PDF

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Abstract

질량 유량 제어 장치인 제1 장치와, 제1 장치의 외부에 배치된 장치인 제2 장치를 구성하는 적어도 하나의 검출 수단인 외부 센서와, 제1 장치 및 제2 장치 중 어느 한쪽 또는 양쪽의 광체 내에 마련된 적어도 하나의 제어부를 갖고, 유로를 흐르는 유체의 유량을 제어하도록 구성된 질량 유량 제어 시스템에 있어서, 적어도 외부 센서로부터 출력되는 검출 신호인 외부 신호에 기초하여 유량 제어 밸브의 개방도를 제어할 수 있도록 제어부를 구성한다. 이에 의해, 신속한 퍼지 처리, 보다 정확한 유량 제어, 간편한 유량 교정, 탱크 내의 압력 혹은 온도에 기초하는 유량 제어, 또는 유체에 있어서의 재료의 농도 등에 기초하는 유량 제어 등의 효과를 별개의 제어 장치 등을 추가하지 않고 달성한다.

Description

질량 유량 제어 시스템 및 당해 시스템을 포함하는 반도체 제조 장치 및 기화기{MASS FLOW RATE CONTROL SYSTEM, AND SEMICONDUCTOR MANUFACTURING DEVICE AND VAPORIZER INCLUDING SAID SYSTEM}
본 발명은, 질량 유량 제어 시스템 및 당해 시스템을 포함하는 반도체 제조 장치 및 기화기에 관한 것이다.
반도체의 제조 프로세스에 있어서는, 진공(또는 저압 혹은 감압) 상태로 유지된 챔버 내에 있어서, 예를 들어 박막 형성 및 미세 가공 등의 공정이 실행된다. 이 챔버에는, 예를 들어 제조하려고 하는 반도체 디바이스의 구성 등에 따라서, 다양한 반도체 재료 가스(이후, 간단히 「재료 가스」라 호칭되는 경우가 있음)가 도입된다. 필요한 경우에는, 예를 들어 아르곤, 헬륨 및 질소 등의 불활성 가스와 재료 가스의 혼합 가스 등이 사용되는 경우도 있다.
도 1은 종래 기술에 관한 일반적인 반도체 제조 장치의 구조를 예시하는 모식도이다. 도 1에 도시되어 있는 반도체 제조 장치에 있어서는, 재료 가스1, 재료 가스2, 및 재료 가스3을 필요에 따라서 전환하여, 챔버 내로 공급할 수 있다. 또한, 각각의 경우에 있어서, 각 재료 가스의 유량은, 각 재료 가스용 질량 유량 제어 장치(MFC-1 내지 MFC-3)에 의해 측정 및 제어할 수 있다.
또한, 상온에서 액상 상태 또는 고체 상태에 있는 재료를 재료 가스로서 사용하는 경우, 「기화기」라 칭해지는 장치를 사용하여 당해 재료를 가열하여 기화 가스를 발생시키고, 발생한 기화 가스를 반도체 제조 장치(의 반응로로서의 챔버)로 공급할 수 있다. 기화기에 있어서 기화 가스를 발생시키는 방법으로서는, 다양한 방식의 것이 알려져 있다. 예를 들어, 플라스마 CVD법에 있어서 사용되는 액체 재료로부터 기화 가스를 발생시키는 방식으로서는, 소위 「버블링 방식」이 종래부터 널리 사용되고 있다. 이 버블링 방식이란, 기화기가 구비하는 탱크(기화 탱크) 내에 저장된 액체 재료의 온도 및 기화 가스의 압력을 일정하게 유지하면서, 유량이 제어된 캐리어 가스를 기화 탱크 내의 액면 아래로 도입하여, 캐리어 가스와 기화 가스의 혼합 가스를 기화 탱크의 배기구로부터 취출하는 방식이다(예를 들어, 특허문헌 1 및 특허문헌 2를 참조).
도 2는 종래 기술에 관한 일반적인 기화기의 구조를 예시하는 모식도이다. 기화기는, 캐리어 가스용 질량 유량 제어 장치와, 기화 탱크와, 혼합 가스용 질량 유량계에 의해 구성된다. 캐리어 가스의 유량 Q1은 캐리어 가스용 질량 유량 제어 장치(MFC)에 의해 측정 및 제어되고, 캐리어 가스와 기화 가스(재료 가스)의 혼합 가스의 유량 Q2는 혼합 가스용 질량 유량계(MFM)에 의해 측정된다. 기화 가스의 유량 Qs는, 혼합 가스의 유량 Q2로부터 캐리어 가스의 유량 Q1을 차감함으로써 구할 수 있다.
이상과 같이, 챔버에 공급되는 재료 가스, 기화 가스 및 불활성 가스 등의 가스(이후, 「프로세스 가스」라 호칭되는 경우가 있음)의 유량은, 질량 유량 제어 장치에 의해 제어할 수 있다. 질량 유량 제어 장치는, 적어도, 대상이 되는 프로세스 가스의 유량을 측정하는 유량 센서와, 프로세스 가스의 유량을 제어하는 유량 제어 밸브와, 유량 센서의 출력 신호에 기초하여 결정되는 성상(예를 들어, 전압 또는 전류의 크기 등)을 갖는 제어 신호를 발생시키는 제어 회로를 구비한다. 유량 제어 밸브의 개방도는 제어 신호의 성상에 기초하여 제어된다. 따라서, 질량 유량 제어 장치는, 유량 제어 밸브를 사용하여, 미리 설정된 목표값에 프로세스 가스의 유량이 접근하도록, 캐리어 가스의 유량을 제어할 수 있다. 한편, 프로세스 가스의 유량을 측정하는 질량 유량계는, 대상이 되는 프로세스 가스의 유량을 측정하는 유량 센서를 구비한다.
상기와 같이, 종래 기술에 관한 질량 유량 제어 장치에 있어서는, 당해 장치의 내부에 유량 센서를 구비하고, 유량 센서의 출력 신호에 기초하여 유량 제어 밸브에 부여하는 제어 신호의 성상이 결정된다. 즉, 이와 같은 질량 유량 제어 장치에 있어서는, 유량 센서, 유량 제어 밸브 및 제어 회로 모두가 내부에 내장되어 있어, 장치 전체로서 자기 완결형의 독립된 질량 유량 제어 시스템이 구축되어 있다. 따라서, 예를 들어 장치의 고장 및 점검 등을 목적으로 하여 질량 유량 제어 장치를 교환할 필요가 발생한 경우 등에 있어서는, 질량 유량 제어 장치를 통째로 교환할 수 있으므로 편리하다.
그러나, 사용의 양태에 따라서는, 종래 기술에 관한 자기 완결형의 독립된 질량 유량 제어 시스템에는 이하에 열거하는 바와 같은 다양한 과제가 있다. 예를 들어, 도 1에 도시한 반도체 제조 장치에 있어서, 재료 가스1로부터 재료 가스2로 프로세스 가스를 전환하는 경우, 우선 재료 가스1의 공급을 정지하고, 재료 가스1의 유로 및 챔버 내를 퍼지 가스에 의해 퍼지한 후에, 재료 가스2의 공급을 개시한다. 상기 퍼지를 신속하게 완료하기 위해서는, 재료 가스1의 유로를 경유하는 퍼지 가스의 유량을 가능한 한 크게 하는 것이 바람직하다.
그러나, 일반적으로, 반도체 제조 프로세스에 있어서 개개의 재료 가스에 요구되는 유량은 매우 작다. 이 때문에, 재료 가스1의 유로에 개재 장착되는 질량 유량 제어 장치(MFC-1)의 유량 레인지(BIN 사이즈)도 또한 매우 작은 값으로 되도록 설계되어 있다. 환언하면, 질량 유량 제어 장치(MFC-1)가 구비하는 유량 센서의 검출 가능한 유량의 최댓값(이후, 「최대 검출값」이라 호칭되는 경우가 있음)은, 퍼지 가스용 질량 유량 제어 장치(MFC-0)가 구비하는 유량 센서의 최대 검출값에 비해 매우 작다. 따라서, 종래 기술에 관한 질량 유량 제어 시스템과 마찬가지로 자기 완결형의 독립된 유량 제어를 실행하도록 질량 유량 제어 장치(MFC-1)가 구성되어 있는 경우, 퍼지 가스의 최대 유량은 질량 유량 제어 장치(MFC-1)의 최대 검출값을 초과할 수 없기 때문에, 퍼지를 신속하게 완료하는 것은 곤란하다.
또한, 예를 들어 도 2에 도시한 기화기에 있어서는, 상술한 바와 같이, 혼합 가스용 질량 유량계(MFM)에 의해 측정되는 혼합 가스의 유량 Q2로부터 캐리어 가스용 질량 유량 제어 장치(MFC)에 의해 측정되는 캐리어 가스의 유량 Q1을 차감함으로써 기화 가스의 유량 Qs를 구할 수 있다. 그러나, 캐리어 가스의 유량 Q1은 어디까지나 캐리어 가스용 질량 유량 제어 장치(MFC)에 의해 측정되어, 자기 완결형의 독립된 유량 제어가 행해진다. 즉, 본래의 제어 대상인 기화 가스의 유량 Qs 및/또는 혼합 가스의 유량 Q2에 기초하는 캐리어 가스의 유량 Q1의 제어는 행해지지 않는다. 따라서, 종래 기술에 관한 질량 유량 제어 장치만에 의해서는, 기화기에 의해 공급되는 기화 가스의 유량 Qs 및/또는 혼합 가스의 유량 Q2에 기초하는 제어를 실행할 수는 없다.
또한, 질량 유량 제어 장치의 유량 교정에 있어서는, 교정하려고 하는 질량 유량 제어 장치와 교정 완료된 질량 유량계를 유체(가스)의 유로에 직렬로 개재 장착하고, 양자가 구비하는 유량 센서에 의해 측정되는 유량이 일치하도록 질량 유량 제어 장치가 조정된다. 구체적으로는, 질량 유량 제어 장치가 구비하는 통신 수단을 통해, 예를 들어 퍼스널 컴퓨터(PC) 등의 별개의 제어 장치를 사용하여, 예를 들어 질량 유량 제어 장치가 구비하는 제어 회로의 증폭기의 게인 등이 조정된다. 이와 같이, 질량 유량 제어 장치의 유량 교정에 있어서는 별개의 유량 센서 및 제어 장치의 추가가 필요하기 때문에, 유량 교정에 요하는 설비의 복잡화, 작업의 번잡화, 및 비용의 증대 등의 문제를 초래할 우려가 있다.
게다가, 반도체 제조 장치의 챔버 및 기화기의 기화 탱크(이후, 이들은 간단히 「탱크」라 총칭되는 경우가 있음)의 내부의 압력을 일정하게 유지하는 것은, 반도체 제조 장치 또는 기화기에 있어서의 유체의 유량을 보다 정확하게 제어하기 위해 중요하다는 것이 알려져 있다. 이 때문에, 탱크 내의 압력을 측정하는 압력 센서 및 당해 압력 센서에 의해 측정되는 압력에 기초하여 유체의 유량(공급량)을 제어하기 위한 제어 장치로서의 PC 등이 마련되거나, 혹은 압력 제어 밸브 등의 압력 제어를 위한 기구가 마련되거나 하는 경우가 있다. 이 경우도 또한, 반도체 제조 장치 및 기화기의 구성의 복잡화 및 비용의 증대 등의 문제를 초래할 우려가 있다.
또한, 반도체 제조 프로세스에는, 소정의 강온 속도로 탱크 내의 온도를 낮추는 공정이 포함되는 경우가 있다. 당해 공정은, 예를 들어 소정의 유량으로 퍼지 가스를 탱크 내에 도입함으로써 실행할 수 있다. 그러나, 강온 속도를 보다 엄밀하게 제어할 필요가 있는 경우, 탱크에 배치된 온도 센서에 의해 측정되는 탱크 내의 온도가 소정의 강온 속도로 내려가도록 퍼지 가스의 유량을 보다 정확하게 제어할 필요가 있다. 종래 기술에 관한 질량 유량 제어 장치를 사용하는 반도체 제조 장치에 있어서 당해 제어를 실행하는 경우도 또한, PC 등의 별개의 제어 장치를 추가할 필요가 있어, 반도체 제조 장치의 구성의 복잡화 및 비용의 증대 등의 문제를 초래할 우려가 있다.
또한, 예를 들어 혼합 가스에 있어서의 재료 가스의 농도 및 기화 탱크 내에 저장된 액체 재료에 있어서의 특정 성분의 농도 등에 따른 유량 제어가 요구되는 경우도 있다. 이 경우도 또한, 농도 센서에 의해 측정되는 농도에 따른 제어를 실행하기 위한 별개의 제어 장치를 추가할 필요가 있어, 반도체 제조 장치 및 기화기의 구성의 복잡화 및 비용의 증대 등의 문제를 초래할 우려가 있다.
이상과 같이, 종래 기술에 관한 질량 유량 제어 장치는 자기 완결형의 독립된 유량 제어를 실행하도록 구성되어 있다. 따라서, 예를 들어 반도체 제조 장치 및 기화기 등에 있어서 질량 유량 제어 장치의 외부에 배치된 검출 수단으로부터의 검출 신호에 기초하는 유량 제어를 실행하기 위해서는, 예를 들어 PC 등의 별개의 제어 장치를 포함하는 별계통의 제어 루프를 추가할 필요가 있어, 구성의 복잡화 및 비용의 증대 등의 문제를 초래할 우려가 있다. 또한, 질량 유량 제어 장치의 외부에 있어서 검출 신호에 기초하는 연산 처리 등을 실행할 필요가 있기 때문에, 예를 들어 응답 속도의 저하 및 오작동의 증대 등의 문제를 초래할 우려도 있다.
일본 특허 공개 평08-64541호 공보 일본 특허 공개 제2017-76800호 공보 일본 특허 제6264152호 공보
상술한 바와 같이, 종래 기술에 관한 질량 유량 제어 장치는 자기 완결형의 독립된 유량 제어를 실행하도록 구성되어 있다. 이 때문에, 종래 기술에 관한 질량 유량 제어 장치에 있어서는, 신속한 퍼지 처리, 보다 정확한 유량 제어, 간편한 유량 교정, 탱크 내의 압력 및/또는 온도에 기초하는 유량 제어, 그리고 유체에 있어서의 재료의 농도 등에 기초하는 유량 제어 등의 효과를 별개의 제어 장치 등을 추가하지 않고 달성하는 것이 곤란하였다. 즉, 당해 기술분야에 있어서는, 별개의 제어 장치 등을 추가하지 않고, 상기 여러 과제를 해결할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
상기 과제를 감안하여, 본 발명자는, 예의 연구의 결과, 외부의 검출 수단으로부터의 검출 신호에 기초하여 유량 제어 밸브의 개방도를 제어할 수 있도록 질량 유량 제어 장치를 구성함으로써, 별개의 제어 장치 등을 추가하지 않고 상기 여러 과제를 해결할 수 있음을 알아냈다.
즉, 본 발명에 관한 질량 유량 제어 시스템(이후, 「본 발명 시스템」이라 호칭되는 경우가 있음)은, 내부에 유체가 흐르는 유로와, 제1 장치와, 제2 장치와, 적어도 하나의 제어부를 갖고, 상기 유로를 흐르는 유체의 유량을 제어하도록 구성된 질량 유량 제어 시스템이다. 제1 장치는, 상기 유로에 개재 장착되며 또한 제어 신호의 성상에 기초하여 개방도가 제어되도록 구성된 유량 제어 밸브를 구비하는 질량 유량 제어 장치이다. 제2 장치는, 상기 제1 장치의 외부에 배치된 장치이며, 적어도 하나의 검출 수단인 외부 센서를 포함하여 이루어진다. 제어부는, 상기 제1 장치 및 상기 제2 장치 중 어느 한쪽 또는 양쪽의 광체 내에 마련되어 있다.
또한, 본 발명 시스템에 있어서, 상기 제어부는, 적어도 상기 외부 센서로부터 출력되는 검출 신호인 외부 신호에 기초하여 상기 제어 신호의 성상을 특정할 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 본 발명에 관한 반도체 제조 장치는, 상술한 바와 같은 본 발명에 관한 질량 유량 제어 시스템(본 발명 시스템)을 포함하는, 반도체 제조 장치이다. 또한, 본 발명에 관한 기화기는, 상술한 바와 같은 본 발명에 관한 질량 유량 제어 시스템(본 발명 시스템)을 포함하는, 기화기이다.
본 발명에 관한 질량 유량 제어 시스템(본 발명 시스템)에 의하면, 예를 들어 퍼스널 컴퓨터(PC) 등의 하드웨어를 비롯한 별개의 제어 장치 등을 추가하지 않고, 신속한 퍼지 처리, 보다 정확한 유량 제어, 간편한 유량 교정, 탱크 내의 압력 혹은 온도에 기초하는 유량 제어, 또는 유체에 있어서의 재료의 농도 등에 기초하는 유량 제어 등의 효과를 달성할 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 다른 특징 및 부수되는 이점은, 이하의 도면을 참조하면서 기술되는 본 발명의 각 실시 형태에 관한 설명으로부터 용이하게 이해될 것이다.
도 1은 종래 기술에 관한 반도체 제조 장치의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 2는 종래 기술에 관한 기화기의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 시스템(제1 시스템)의 구성의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 4는 제1 시스템의 하나의 변형예의 구성의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 5는 제1 시스템의 또 하나의 변형예의 구성의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 시스템(제3 시스템)의 구성의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 시스템(제4 시스템)의 구성의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 8은 제4 시스템을 구성하는 제어부에 의해 실행되는 유량 교정 루틴의 일례를 설명하는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 시스템(제5 시스템)을 구성하는 제어부에 의해 실행되는 자기 진단 루틴의 일례를 설명하는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 시스템(제6 시스템)의 구성의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 11은 본 발명의 제7 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 시스템(제7 시스템)의 구성의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 12는 본 발명의 제8 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 시스템(제8 시스템)의 구성의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 13은 본 발명의 제9 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 시스템(제9 시스템)의 구성의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 14는 본 발명의 실시예 1에 관한 반도체 제조 장치(실시예 장치(1))의 구성의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 15는 본 발명의 실시예 2에 관한 기화기(실시예 장치(2))의 구성의 일례를 도시하는 모식도이다.
본 발명을 실시하기 위한 형태(실시 형태)에 대해, 도면을 참조하면서, 이하에 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 기재되는 본 발명의 실시 형태는 어디까지나 예시에 지나지 않고, 본 발명의 실시 형태는 이하에 기재된 것에 한정되지 않는다.
《제1 실시 형태》
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 시스템(이후, 「제1 시스템」이라 호칭되는 경우가 있음)에 대하여 설명한다.
<구성>
예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 시스템(10)은, 내부에 유체가 흐르는 유로(11)와, 제1 장치(1)와, 제2 장치(2)와, 적어도 하나의 제어부(12)를 갖고, 유로(11)를 흐르는 유체의 유량을 제어하도록 구성된 질량 유량 제어 시스템이다.
제1 장치(1)는, 유로(11)에 개재 장착되며 또한 제어 신호 Sc의 성상에 기초하여 개방도가 제어되도록 구성된 유량 제어 밸브(도시하지 않음)를 구비하는 질량 유량 제어 장치이다. 제2 장치(2)는, 제1 장치(1)의 외부에 배치된 장치이며, 적어도 하나의 검출 수단인 외부 센서(2s)를 포함하여 이루어진다. 또한, 도 3에 있어서는 도시되어 있지 않지만, 제1 시스템(10)은, 예를 들어 챔버 및 기화 탱크, 다른 유로와의 합류부 및 분기부, 그리고 개폐 밸브 및 유량 조정 밸브 등의 다른 구성 요소를, 제1 장치(1)와 제2 장치(2) 사이 및/또는 다른 영역에 더 갖고 있어도 된다.
제1 시스템(10)이 갖는 제1 장치(1)에 있어서는, 유량 제어 밸브가 베이스(1b)의 내부에 배치되어 있고, 유량 센서(내부 센서)(1s), 제어 회로(1c), 및 유량 제어 밸브의 개방도를 변경하는 액추에이터(1a)가 광체(하우징)(1h)의 내부에 배치되어 있다. 일반적으로, 제어 회로(1c)는, 제1 장치(1)의 통상 작동 모드(이후, 「제1 작동 모드」라 호칭되는 경우가 있음)에서는, 유량 센서(1s)로부터 출력되는 검출 신호(내부 신호 Si)에 기초하여 액추에이터(1a)를 제어하여, 미리 설정된 목표값에 유체의 유량을 접근시키도록 구성되어 있다.
외부 센서(2s)는, 제2 장치(2)를 구성하는 복수의 구성 요소 중 하나여도 되고, 혹은 제2 장치(2)를 구성하는 유일한 구성 요소여도 된다(즉, 외부 센서(2s) 자체가 제2 장치(2)여도 됨). 또한, 상세하게는 후술하는 바와 같이, 외부 센서(2s)는, 유량 센서, 압력 센서, 온도 센서, 또는 농도 센서 중 어느 것이어도 된다. 구체적으로는, 외부 센서(2s)는, 예를 들어 제1 시스템(10)이 갖는 제1 장치(1)가 아닌 다른 질량 유량 제어 장치 또는 질량 유량계가 구비하는 유량 센서여도 된다. 혹은, 외부 센서(2s)는, 예를 들어 제1 시스템(10)이 갖는 챔버 또는 기화 탱크(도시하지 않음)에 배치된 압력 센서, 온도 센서, 또는 농도 센서여도 된다. 제2 장치(2)는, 제1 장치(1)가 구비하는 유량 제어 밸브와 마찬가지의 유량 제어 밸브(도시하지 않음)를 구비하고 있어도 된다.
제어부(12)는, 상기 제1 장치 및 상기 제2 장치 중 어느 한쪽 또는 양쪽의 광체 내에 마련된다. 구체적으로는, 제1 시스템(10)이 갖는 제어부(12)는, 도 3에 도시한 바와 같이 제1 장치(1)가 구비하는 제어 회로(1c)에 의해서만 구성되어 있어도 되고, 도 4에 도시한 바와 같이 제2 장치(2)가 구비하는 제어 회로(2c)에 의해서만 구성되어 있어도 되고, 혹은 도 5에 도시한 바와 같이 제어 회로(1c) 및 제어 회로(2c)에 의해 구성되어 있어도 된다. 또한, 도 5에 도시한 예에 있어서는, 외부 센서(2s)로부터 출력되는 검출 신호인 외부 신호 Se가 우선 제어 회로(2c)에 송신된 후에 제어 회로(1c)에 송신되고 있지만, 제어 회로(1c) 및 제어 회로(2c)에 의한 외부 신호 Se의 처리 순서 등에 대해서는, 반드시 이것에 한하는 것은 아니다. 전형적으로는, 제1 시스템(10)은, 외부 센서(2s)로부터 (제어 회로(1c) 및/또는 제어 회로(2c)를 포함하는) 제어부(12)로 외부 신호(2s)를 전달하도록 구성된 통신 수단(도시하지 않음)을 갖는다.
또한, 제어 회로(1c) 및 제어 회로(2c)는, CPU, ROM, RAM 및 인터페이스 등을 포함하는 마이크로컴퓨터를 주요 구성 부품으로서 갖는 전자 제어 회로(ECU: Electronic Control Unit)이다. 이하의 설명에 있어서는, 특별히 언급하지 않는 한, 제1 시스템(10)이 갖는 제어부(12)가 제어 회로(1c)에 의해서만 구성되어 있는 경우에 대하여 설명한다.
또한, 제1 시스템(10)에 있어서, 제어부(12)(제어 회로(1c))는, 적어도 외부 센서(2s)로부터 출력되는 검출 신호인 외부 신호 Se에 기초하여 상기 제어 신호 Sc의 성상을 특정할 수 있도록 구성되어 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 유량 제어 밸브는, 그 개방도가 제어 신호 Sc의 성상에 기초하여 제어되도록 구성되어 있다. 제1 시스템(10)에 있어서는, 제어부(12)로서의 제어 회로(1c)로부터 액추에이터(1a)로 송신되는 제어 신호 Sc의 성상에 기초하여 유량 제어 밸브의 개방도가 제어된다. 여기서, 제어 신호 Sc의 성상으로서는, 예를 들어 제어 신호 Sc의 전압 또는 전류의 크기 등을 들 수 있다.
또한, 상기와 같이, 제1 시스템(10)에 있어서는, 제어부(12)(제어 회로(1c))는 적어도 외부 센서(2s)로부터 출력되는 검출 신호인 외부 신호 Se에 기초하여 제어 신호 Sc의 성상을 특정한다(이후, 「제2 작동 모드」라 호칭되는 경우가 있음). 한편, 제1 작동 모드와 제2 작동 모드는 서로 전환된다. 따라서, 외부 센서(2s)로부터 출력되는 검출 신호는, 제1 장치(1)에 있어서 내부 센서(1s)로부터 제어 회로(1c)(제어부(12))로 출력되는 검출 신호와 동일한 프로토콜에 따르는 것이 바람직하다. 그러나, 이들 신호가 따르는 프로토콜이 다른 경우에는, 외부 센서(2s)로부터 출력되는 검출 신호를, 내부 센서(1s)로부터 출력되는 검출 신호가 따르는 프로토콜에 따르도록 변환하도록 제어 회로(1c)(제어부(12))를 구성해도 된다.
또한, 제1 장치(1)가 구비하는 내부 센서(1s)의 검출 대상이 되는 유체와 제2 장치(2)가 구비하는 외부 센서(2s)의 검출 대상이 되는 유체가 다른 컨버전 팩터(CF)를 갖는 경우에는, 이들 CF의 차이를 제어 신호 Sc의 성상에 반영시킬 필요가 있다. 이와 같은 처리도 또한, 제1 시스템(10)이 갖는 제어부(12)(제어 회로(1c))에 의해 실행할 수 있다.
<효과>
이상과 같이, 제1 시스템(10)에 있어서는, 외부 센서(2s)로부터 출력되는 검출 신호(외부 신호 Se)에 기초하여 유량 제어 밸브의 개방도를 제어할 수 있다. 따라서, 제1 시스템(10)에 의하면, 신속한 퍼지 처리, 보다 정확한 유량 제어, 간편한 유량 교정, 탱크 내의 압력 혹은 온도에 기초하는 유량 제어, 또는 유체에 있어서의 재료의 농도 등에 기초하는 유량 제어 등의 효과를, 별개의 제어 장치 등을 추가하지 않고 달성할 수 있다.
《제2 실시 형태》
이하, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 시스템(이후, 「제2 시스템」이라 호칭되는 경우가 있음)에 대하여 설명한다.
<구성>
제2 시스템은, 상술한 제1 시스템(10)과 마찬가지의 구성을 갖는 질량 유량 제어 시스템이며, 외부 센서(2s)가 유량 센서인, 질량 유량 제어 시스템이다. 외부 센서(2s)로서의 유량 센서의 구성은, 제2 시스템이 갖는 유로의 내부를 흐르는 유체의 유량을 측정하는 것이 가능한 한, 특별히 한정되지 않는다. 이와 같은 유량 센서의 구체예로서는, 예를 들어 열식 유량 센서, 압력식 유량 센서 및 차압식 유량 센서 등을 들 수 있다.
또한, 외부 센서(2s)로서의 유량 센서에 의해 유량이 측정되는 유체는, 제2 시스템이 갖는 제1 장치(1)보다도 상류측을 흐르는 유체여도, 혹은 하류측을 흐르는 유체여도 된다. 즉, 제2 시스템에 있어서 제1 장치(1)가 구비하는 유량 제어 밸브에 의해 유량을 제어하려고 하는 유체의 유량을 검출 가능한 개소에 외부 센서(2s)를 배치할 수 있다.
<효과>
이상과 같이, 제2 시스템에 있어서는, 외부 센서(2s)로서의 유량 센서로부터 출력되는 검출 신호(외부 신호 Se)에 기초하여 유량 제어 밸브의 개방도를 제어할 수 있다. 따라서, 내부 센서(1s)와 외부 센서(2s)가 다른 최대 검출값을 갖는 경우, 제1 장치(1)가 구비하는 유량 제어 밸브를 사용하여, 내부 센서(1s)로부터 출력되는 검출 신호에 기초하는 통상의 작동 모드와는 다른 범위의 유량 레인지(BIN 사이즈)에서, 유체의 유량을 제어할 수 있다. 이와 같은 기능에 의하면, 예를 들어 전술한 바와 같은 퍼지 가스에 의한 퍼지를 신속하게 행할 수 있다.
또한, 유체의 유로에 있어서, 제1 장치(1)보다도 유체의 공급처에 가까운 위치에 외부 센서(2s)(를 구비하는 제2 장치(2))가 배치되어 있는 경우, 유체의 공급처에 공급되는 유체의 유량에 기초한, 보다 정확한 유량 제어를 실행할 수 있다. 또한, 질량 유량 제어 장치의 유량 교정에 있어서는, 외부 센서(2s)를 교정용 질량 유량계(가 구비하는 유량 센서)로서 사용할 수 있다.
이상과 같이, 제2 시스템에 의하면, 신속한 퍼지 처리, 보다 정확한 유량 제어, 또는 간편한 유량 교정 등의 효과를, 별개의 제어 장치 등을 추가하지 않고, 용이하게 달성할 수 있다.
《제3 실시 형태》
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 시스템(이후, 「제3 시스템」이라 호칭되는 경우가 있음)에 대하여 설명한다.
<구성>
예를 들어, 도 6에 도시한 바와 같이, 제3 시스템(30)은, 상술한 제2 시스템과 마찬가지의 구성을 갖는 질량 유량 제어 시스템이며, 제1 장치(1)는 외부 센서(2s)와는 별개의 유량 센서인 내부 센서(1s)를 구비한다. 내부 센서(1s)로서의 유량 센서의 구성은, 제1 장치(1)가 개재 장착된 유로(11)의 내부를 흐르는 유체의 유량을 측정하는 것이 가능한 한, 특별히 한정되지 않는다. 이와 같은 유량 센서의 구체예로서는, 예를 들어 열식 유량 센서, 압력식 유량 센서 및 차압식 유량 센서 등을 들 수 있다.
또한, 제어부(12)는, 상기 제2 작동 모드에서, 내부 센서(1s)로부터 출력되는 검출 신호인 내부 신호 Si와 외부 신호 Se의 차 ΔS(=Se-Si)의 크기에 기초하여 제어 신호 Sc의 성상(예를 들어, 전압 또는 전류의 크기 등)을 특정할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 내부 신호 Si와 외부 신호 Se의 차 ΔS(=Se-Si)의 연산에 대해서는, 예를 들어 제어부(12)를 구성하는 제어 회로(1c) 등에 의해 실행할 수 있다. 제어부(12)는, 상기 연산 이외에도 다양한 연산을 실행하도록 구성할 수 있다. 이와 같은 연산의 구체예로서는, 예를 들어 내부 신호 Si와 외부 신호 Se 사이에 있어서의 풀 스케일의 차이, 컨버전 팩터의 차이, 및 출력 형식의 차이 등을 환산하기 위한 연산 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
<효과>
이상과 같이, 제3 시스템(30)에 있어서는, 내부 신호 Si와 외부 신호 Se의 차 ΔS(=Se-Si)의 크기에 기초하여 제어 신호 Sc의 성상을 특정할 수 있도록 제어부(12)가 구성되어 있다. 즉, 제3 시스템(30)에 있어서는, 상기 차 ΔS에 기초하여 유량 제어 밸브의 개방도를 제어할 수 있다. 따라서, 제3 시스템(30)에 의하면, 예를 들어 제1 장치(1)와 외부 센서(2s)(를 구비하는 제2 장치(2)) 사이에 기화기 또는 다른 재료를 공급하는 유로와의 합류부 등이 배치되어 있는 경우 등에 있어서, 당해 기화기 또는 합류부에 있어서 추가된 재료의 유량을 미리 설정된 목표값에 접근시키도록, 프로세스 가스의 유량을 보다 정확하게 제어할 수 있다.
《제4 실시 형태》
이하, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 시스템(이후, 「제4 시스템」이라 호칭되는 경우가 있음)에 대하여 설명한다.
상술한 바와 같이, 제1 시스템 및 제2 시스템을 비롯한 본 발명 시스템에 의하면, 신속한 퍼지 처리, 보다 정확한 유량 제어, 간편한 유량 교정, 탱크 내의 압력 혹은 온도에 기초하는 유량 제어, 또는 유체에 있어서의 재료의 농도 등에 기초하는 유량 제어 등의 효과를, 별개의 제어 장치 등을 추가하지 않고 달성할 수 있다.
<구성>
그래서, 제4 시스템은, 별개의 제어 장치 등을 추가하지 않고, 유량 교정을 간편하게 행할 수 있는 질량 유량 제어 시스템으로서 구성되어 있다. 구체적으로는, 제4 시스템은, 상술한 제2 시스템이며, 상술한 제3 시스템과 마찬가지로 외부 센서와는 별개의 유량 센서인 내부 센서를 제1 장치가 구비한다. 내부 센서로서의 유량 센서의 구성은, 상술한 제3 시스템에 관하여 설명한 바와 같이, 제1 장치(1)가 개재 장착된 유로의 내부를 흐르는 유체의 유량을 측정하는 것이 가능한 한, 특별히 한정되지 않는다. 이와 같은 유량 센서의 구체예로서는, 예를 들어 열식 유량 센서, 압력식 유량 센서 및 차압식 유량 센서 등을 들 수 있다.
또한, 제4 시스템에 있어서는, 내부 센서 및 외부 센서 중 어느 한쪽의 센서인 제1 센서를 기준으로 하여 내부 센서 및 외부 센서 중 제1 센서가 아닌 센서인 제2 센서의 유량 교정을 제3 작동 모드로서 실행할 수 있도록 제어부가 구성되어 있다. 유량 교정의 기준이 되는 제1 센서로서는, 내부 센서 및 외부 센서 중, 유로의 내부를 흐르는 유체의 유량에 정확하게 대응하는 검출 신호를 출력하는 쪽의 센서가 채용된다. 바꾸어 말하면, 제1 센서는, 내부 센서 및 외부 센서 중, 유로의 내부를 흐르는 유체의 유량을 정확하게 검출할 수 있도록 조정(교정)된 소정의 제어 회로와 유량 센서의 조합을 구성하고 있는 유량 센서이다.
유량 교정에 있어서는, 이와 같은 제1 센서로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여 검출되는 유량과 제2 센서로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여 검출되는 유량의 편차가 소정의 역치보다도 작아지도록(즉, 실질적으로 일치하도록), 제2 센서로부터 출력되는 검출 신호를 처리하는 소정의 제어 회로가 조정(교정)된다. 단, 유량 교정에 있어서는, 반드시 제1 센서로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여 검출되는 유체의 유량 그 자체와 제2 센서로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여 검출되는 유체의 유량 그 자체를 실질적으로 일치시킬 필요는 없다. 구체적으로는, 예를 들어 소정의 제어 회로에 포함되는 증폭기로부터 출력되는 「제1 센서로부터 출력된 검출 신호」에 기초하는 신호의 강도와 소정의 제어 회로에 포함되는 증폭기로부터 출력되는 「제2 센서로부터 출력된 검출 신호」에 기초하는 신호의 강도를 실질적으로 일치시켜도 된다.
도 7은 제4 시스템의 구성의 하나의 예를 도시하는 모식도이다. 도 7에 예시한 제4 시스템(40)에 있어서는, 제2 장치(2)가 구비하는 외부 센서(2s)와는 별개의 유량 센서인 내부 센서(1s)를 제1 장치(1)가 구비한다. 또한, 외부 센서(2s)를 기준으로 하여 내부 센서(1s)의 유량 교정을 실행할 수 있도록 제어부(12)가 구성되어 있다. 즉, 제4 시스템(40)에 있어서는, 내부 센서(1s) 및 외부 센서(2s) 중, 외부 센서(2s)가 (유량 교정의 기준이 되는) 제1 센서이며, 내부 센서(1s)가 (교정되는) 제2 센서이다.
구체적으로는, 제4 시스템(40)에 있어서는, 외부 센서(2s)로부터 출력되는 검출 신호(외부 신호 Se)에 기초하여 제어부(12)(제어 회로(1c))에 의해 유로(11)의 내부를 흐르는 유체의 질량 유량이 정확하게 검출되도록 제어 회로(1c)가 미리 조정(교정)되어 있다. 그리고, 외부 신호 Se에 기초하여 제어 회로(1c)에 의해 검출되는 유량과 내부 센서(1s)로부터 출력되는 검출 신호(내부 신호 Si)에 기초하여 제어 회로(1c)에 의해 검출되는 유량이 실질적으로 일치하도록 제어 회로(1c)가 조정(교정)된다.
또한, 예를 들어 도 5에 도시한 예와 같이 제1 장치(1)가 구비하는 제어 회로(1c) 및 제2 장치(2)가 구비하는 제어 회로(2c)의 양쪽에 의해 외부 신호 Se가 처리되는 경우 등, 제어 회로(1c) 및 제어 회로(2c)에 의해 제어부(12)가 구성되어 있는 경우에는, 외부 신호 Se에 기초하여 제어 회로(1c) 및 제어 회로(2c)에 의해 검출되는 유량과 내부 신호 Si에 기초하여 제어 회로(1c)에 의해 검출되는 유량이 실질적으로 일치하도록 제어 회로(1c) 및 제어 회로(2c)가 조정(교정)되도록 해도 된다.
또한, 예를 들어 도 4에 도시한 예와 같이 제2 장치(2)가 구비하는 제어 회로(2c)에 의해서만 제어부(12)가 구성되어 있는 경우에는, 외부 신호 Se에 기초하여 제어 회로(2c)에 의해 검출되는 유량과 내부 신호 Si에 기초하여 제어 회로(1c)에 의해 검출되는 유량이 실질적으로 일치하도록 제어 회로(2c) 및 제어 회로(1c)가 각각 조정(교정)되도록 해도 된다.
유량 교정에 있어서는, 상술한 바와 같이, 제1 센서로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여 검출되는 유량과 제2 센서로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여 검출되는 유량의 편차가 소정의 역치보다도 작아지도록, 제2 센서로부터 출력되는 검출 신호를 처리하는 소정의 제어 회로가 조정(교정)된다. 이때, 당연히, 유량 교정의 대상인 제2 센서로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여 검출되는 유체의 유량이 유량 교정의 기준이 되는 제1 센서로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여 검출되는 유체의 유량에 접근하도록 제어 회로가 조정(교정)된다.
상기와 같은 「제어 회로의 조정(교정)」은, 구체적으로는, 예를 들어 제2 센서로부터 출력되는 검출 신호로부터 유로의 내부를 흐르는 유체의 질량 유량을 특정하기 위한 제어 회로의 증폭기의 게인을 조정함으로써 행할 수 있다. 또한, 당해 제어 회로에 있어서 「제2 센서로부터 출력된 검출 신호」를 「유로의 내부를 흐르는 유체의 질량 유량에 정확하게 대응하는 신호」로 변환하는 연산 처리에 있어서 사용되는 계수의 조정(증감) 등을 병용해도 된다.
즉, 제4 시스템에 있어서는, 제3 작동 모드에서, 소정의 질량 유량, 소정의 온도 및 소정의 압력으로 상기 유체가 상기 유로에 흐르고 있는 상태에 있어서, 상기 제1 센서로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여 검출되는 상기 유체의 질량 유량인 제1 유량과 상기 제2 센서로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여 검출되는 상기 유체의 질량 유량인 제2 유량의 편차인 유량 편차가 소정의 역치보다도 작아지도록, 적어도 상기 제2 센서로부터 출력되는 검출 신호로부터 상기 유체의 질량 유량을 특정하기 위한 제어 회로의 증폭기의 게인을 조정하도록 제어부가 구성되어 있어도 된다. 또한, 상기 「소정의 질량 유량, 소정의 온도 및 소정의 압력」은, 각각 상술한 제1 센서 및 제2 센서의 양쪽의 규격에 적합한 질량 유량, 온도 및 압력으로 해야 하는 것은 물론이다.
도 8은 상기와 같은 제4 시스템을 구성하는 제어부에 의해 실행되는 유량 교정 루틴의 일례를 설명하는 흐름도이다. 도 8에 도시한 예에 있어서는, 도 7에 도시한 예와 마찬가지로, 외부 센서(2s)가 (유량 교정의 기준이 되는) 제1 센서이며, 내부 센서(1s)가 (교정되는) 제2 센서인 것으로 한다.
유량 교정 루틴이 개시되면, 스텝 S110에 있어서, 소정의 온도 및 소정의 압력으로 상기 유체가 상기 유로에 흐르고 있는 상태에 있어서 제1 센서(외부 센서(2s))로부터 출력되는 검출 신호(외부 신호 Se) 및 제2 센서(내부 센서(1s))로부터 출력되는 검출 신호(내부 신호 Si)를 제어부가 취득한다. 다음에, 스텝 S120에 있어서, 제1 센서로부터 출력되는 검출 신호(외부 신호 Se)에 기초하여 검출되는 유체의 질량 유량(제1 유량)과 제2 센서로부터 출력되는 검출 신호(내부 신호 Si)에 기초하여 검출되는 유체의 질량 유량(제2 유량)의 편차인 유량 편차 ΔFc가 소정의 역치 Tc 이상인지 여부를 제어부가 판정한다.
유량 편차 ΔFc가 역치 Tc 미만인 경우(ΔFc<Tc), 상기 스텝 S120에 있어서 제어부는 「"아니오"」로 판정하고, 당해 루틴을 일단 종료한다. 한편, 유량 편차 ΔFc가 역치 Tc 이상인 경우(ΔFc≥Tc), 상기 스텝 S120에 있어서 제어부는 「"예"」로 판정한다. 그리고, 다음 스텝 S130에 있어서, 유량 편차 ΔFc가 역치 Tc 미만으로 되도록 제어부를 구성하는 제어 회로가 조정(교정)된다. 구체적으로는, 유량 교정의 대상인 제2 센서(내부 센서(1s))로부터 출력되는 검출 신호(내부 신호 Si)에 기초하여 검출되는 유체의 유량(제2 유량)이 유량 교정의 기준이 되는 제1 센서(외부 센서(2s))로부터 출력되는 검출 신호(외부 신호 Se)에 기초하여 검출되는 유체의 유량(제1 유량)에 접근하도록 제어 회로가 조정(교정)된다.
또한, 도 8에 도시한 예에 있어서는 제어부를 구성하는 제어 회로의 증폭기의 게인을 조정함으로써 유량 교정을 행하고 있다. 증폭기의 게인의 조정폭은 일정한 고정값이어도 되고, 혹은, 유량 편차 ΔFc의 크기에 따라서 변화되는 변동값이어도 된다.
상기 스텝 S130 후, 다시 스텝 S120에 있어서 유량 편차 ΔFc가 역치 Tc 이상인지 여부를 제어부가 판정한다. 이윽고, 유량 편차 ΔFc가 역치 Tc 미만으로 되어(ΔFc<Tc), 상기 스텝 S120에 있어서 제어부가 「"아니오"」로 판정하고, 당해 루틴을 종료한다(유량 교정이 완료된다).
상술한 바와 같은 유량 교정 루틴은, 예를 들어 제어부를 구성하는 제어 회로가 갖는 기록 장치(예를 들어, ROM 등)에 CPU에 의해 실행 가능한 프로그램으로서 저장된다. 그리고, 제어부를 구성하는 제어 회로가 갖는 CPU가 당해 프로그램에 따라서 각종 연산 처리 등을 실행함으로써 유량 교정이 달성된다. 또한, 전술한 바와 같이 복수의 제어 회로에 의해 제어부가 구성되어 있는 경우 등에 있어서는, 이들 복수의 제어 회로에 분산되어 유량 교정 루틴이 실행되어도 된다.
<효과>
상술한 바와 같이, 제4 시스템에 의하면, 종래 기술에 관한 질량 유량 제어 장치의 유량 교정에 있어서 필수였던 별개의 유량 센서 및 제어 장치 등의 추가를 필요로 하지 않고, 당해 시스템에 있어서의 기존의 외부 센서를 이용하여, 내부 센서의 유량 교정을 간편하게 행할 수 있다. 그 결과, 유량 교정에 요하는 설비의 복잡화, 작업의 복잡화, 및 비용의 증대 등의 문제를 저감할 수 있다.
《제5 실시 형태》
이하, 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 시스템(이후, 「제5 시스템」이라 호칭되는 경우가 있음)에 대하여 설명한다.
일반적으로, 질량 유량 제어 시스템에 있어서는, 예를 들어 그 제조 직후에, 다른 교정 완료된 질량 유량계 등을 기준으로 하여, 기준 유체(예를 들어, 질소 가스(N2) 등의 기준 가스)의 유량을 측정함으로써 교정된다. 또한, 상술한 바와 같은 제4 시스템에 의하면, 제조 후에 있어서도 유량 교정을 간편하게 행할 수 있다.
그러나, 질량 유량 제어 시스템의 사용 중에, 예를 들어 열식 유량 센서를 구성하는 센서 튜브의 내벽에 이물이 부착되는 등의 불측의 이상 사태의 발생에 의해 질량 유량의 측정값이 이상값을 나타내는 등, 질량 유량을 정확하게 측정하는 것이 곤란한 상황이 발생하는 경우가 있다. 이와 같은 이상 사태가 발생하는 경우, 실제로 유로를 흐르고 있는 유체의 질량 유량이 이상인지 혹은 질량 유량의 측정값이 이상값인지(즉, 유량 센서에 이상이 발생하였는지)를 판단하는 것은 곤란하다.
그래서, 당해 기술분야에 있어서는, 예를 들어 완전히 동일한 사양을 갖는 2개의 유량 센서가 직렬로 배치된 질량 유량계가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 3을 참조). 이와 같은 질량 유량계에 있어서는, 각각의 유량 센서를 다른 교정 완료된 질량 유량계를 기준으로 하여 기준 유체(예를 들어, 질소 가스(N2) 등의 기준 가스)의 유량을 측정함으로써 교정해 둔다. 그 후, 당해 질량 유량계의 사용 중에, 이들 2개의 유량 센서로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여 검출되는 유체의 질량 유량의 편차(유량 편차)의 절댓값이 소정의 역치를 초과한 경우에는, 이들 2개의 유량 센서 중 어느 것에 이상이 발생하였다고 판정된다. 이와 같이 질량 유량계에 있어서의 이상의 발생의 유무를 검지하는 기능은 「자기 진단 기능」이라 호칭된다.
그러나, 상기와 같이 2개의 유량 센서를 하나의 질량 유량계에 내장하는 것은, 예를 들어 질량 유량계의 구성의 복잡화, 대형화 및 제조 비용의 증대 등의 문제로 이어질 우려가 있다. 또한, 소정의 규격에 합치한 크기 및 구조를 갖는 광체 내에 2개의 유량 센서를 내장하기 위해서는, 미리 정해진 용적 내에 보다 많은 구성 부재를 내장할 필요가 있기 때문에, 질량 유량계의 집성이 보다 곤란해지고, 역시 제조 비용의 증대 등의 문제로 이어질 우려가 있다.
그런데, 상술한 제2 시스템을 비롯한 외부 센서 및 내부 센서를 구비하는 본 발명 시스템에 의하면, 상기와 같이 특별한 구성을 필요로 하지 않고, 이들의 기존의 센서를 이용하여, 유량 센서에 있어서의 이상의 유무를 판정할 수 있다.
<구성>
그래서, 제5 시스템은, 상술한 제2 시스템이며, 상술한 제3 시스템과 마찬가지로 외부 센서와는 별개의 유량 센서인 내부 센서를 제1 장치가 구비한다. 내부 센서로서의 유량 센서의 구성은, 상술한 제3 시스템에 관하여 설명한 바와 같이, 제1 장치(1)가 개재 장착된 유로의 내부를 흐르는 유체의 유량을 측정하는 것이 가능한 한, 특별히 한정되지 않는다. 이와 같은 유량 센서의 구체예로서는, 예를 들어 열식 유량 센서, 압력식 유량 센서 및 차압식 유량 센서 등을 들 수 있다.
또한, 제5 시스템에 있어서는, 소정의 질량 유량, 소정의 온도 및 소정의 압력으로 유체가 유로에 흐르고 있는 상태에 있어서, 내부 센서로부터 출력되는 검출 신호인 내부 신호에 기초하여 검출되는 당해 유체의 질량 유량인 내부 유량과 외부 신호에 기초하여 검출되는 당해 유체의 질량 유량인 외부 유량의 편차인 유량 편차가 소정의 역치보다도 크다고 판정되는 경우에, 내부 센서 및 외부 센서 중 적어도 어느 한쪽에 있어서 이상이 있다고 판정하도록 제어부가 구성되어 있다. 또한, 상기 「소정의 질량 유량, 소정의 온도 및 소정의 압력」은, 각각 상술한 내부 센서 및 외부 센서의 양쪽의 규격에 적합한 질량 유량, 온도 및 압력으로 해야 하는 것은 물론이다.
상기 판정에 있어서는, 내부 신호에 기초하여 검출되는 유량과 외부 신호에 기초하여 검출되는 유량의 편차가 소정의 역치보다도 크다고 판정되는 경우에, 내부 센서 및 외부 센서 중 적어도 어느 한쪽에 있어서 이상이 있다고 판정된다. 단, 상기 판정에 있어서는, 반드시 내부 센서로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여 검출되는 유체의 유량 그 자체와 외부 센서로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여 검출되는 유체의 유량 그 자체의 편차를 특정할 필요는 없다. 구체적으로는, 예를 들어 내부 신호에 기초하여 소정의 제어 회로에 포함되는 증폭기로부터 출력되는 신호의 강도와 외부 신호에 기초하여 소정의 제어 회로에 포함되는 증폭기로부터 출력되는 신호의 강도의 편차가 소정의 역치보다도 크다고 판정되는 경우에, 내부 신호에 기초하여 검출되는 유량과 외부 신호에 기초하여 검출되는 유량의 편차가 소정의 역치보다도 크다고 판정되도록 해도 된다.
제5 시스템의 하드웨어 구성은, 예를 들어 도 7에 예시한 제4 시스템(40)과 마찬가지의 구성으로 할 수 있다. 단, 제5 시스템에 있어서는, 소정의 질량 유량, 소정의 온도 및 소정의 압력으로 유체가 유로에 흐르고 있는 상태에 있어서, 내부 신호 Si에 기초하여 검출되는 당해 유체의 질량 유량인 내부 유량과 외부 신호 Se에 기초하여 검출되는 당해 유체의 질량 유량인 외부 유량의 편차인 유량 편차가 소정의 역치보다도 크다고 판정되는 경우에, 내부 센서(1s) 및 외부 센서(2s) 중 적어도 어느 한쪽에 있어서 이상이 있다고 판정하도록 제어부(12)(제어 회로(1c))가 구성되어 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 제어부(12)는, 상기와 같이 제어 회로(1c)에 의해서만 구성되어 있어도 되고, 제어 회로(2c)에 의해서만 구성되어 있어도 되고, 혹은 제어 회로(1c) 및 제어 회로(2c)의 양쪽에 의해 구성되어 있어도 된다.
도 9는 제5 시스템을 구성하는 제어부에 의해 실행되는 자기 진단 루틴의 일례를 설명하는 흐름도이다. 자기 진단 루틴이 개시되면, 스텝 S210에 있어서, 소정의 온도 및 소정의 압력으로 유체가 유로에 흐르고 있는 상태에 있어서 내부 센서(1s)로부터 출력되는 검출 신호(내부 신호 Si) 및 외부 센서(2s)로부터 출력되는 검출 신호(외부 신호 Se)를 제어부가 취득한다. 다음에, 스텝 S220에 있어서, 내부 신호 Si에 기초하여 검출되는 유체의 질량 유량과 외부 신호 Se에 기초하여 검출되는 유체의 질량 유량의 편차인 유량 편차 ΔFa가 소정의 역치 Ta 이상인지 여부를 제어부가 판정한다.
내부 센서(1s) 및 외부 센서(2s)의 양쪽이 정상인 경우, 내부 신호 Si에 기초하여 검출되는 유체의 질량 유량과 외부 신호 Se에 기초하여 검출되는 유체의 질량 유량은 동일하거나 또는 매우 가까운 값으로 되어, 유량 편차 ΔFa는 0(제로) 또는 매우 작은 값으로 된다. 한편, 내부 센서(1s) 또는 외부 센서(2s) 중 적어도 어느 것이 이상인 경우, 내부 신호 Si에 기초하여 검출되는 유체의 질량 유량과 외부 신호 Se에 기초하여 검출되는 유체의 질량 유량은 어느 정도 떨어진 값으로 되어, 유량 편차 ΔFa는 어느 정도 큰 값으로 된다. 또한, 내부 센서(1s) 및 외부 센서(2s)의 양쪽이 동시에 이상으로 되고 또한 양자로부터 출력되는 검출 신호의 강도가 동일한 정도로 변화될 가능성은 매우 낮다고 생각된다.
그래서, 유량 편차 ΔFa가 역치 Ta 미만인 경우(ΔFa<Ta), 상기 스텝 S220에 있어서 제어부는 「"예"」로 판정한다. 그리고, 다음 스텝 S230에 있어서, 내부 센서(1s) 및 외부 센서(2s)의 양쪽이 정상이라고 판정한다. 어떠한 출력 장치(예를 들어, 표시등, 디스플레이 및 버저 등)에 의해 당해 판정 결과를 통지하도록 제어부가 구성되어 있어도 된다. 그리고, 제어부는 당해 루틴을 일단 종료한다(자기 진단이 완료된다).
한편, 유량 편차 ΔFa가 역치 Ta 이상인 경우(ΔFa≥Ta), 상기 스텝 S220에 있어서 제어부는 「"아니오"」로 판정한다. 그리고, 다음 스텝 S240에 있어서, 내부 센서(1s) 또는 외부 센서(2s) 중 적어도 어느 것이 이상이라고 판정한다. 어떠한 출력 장치(예를 들어, 표시등, 디스플레이 및 버저 등)에 의해 당해 판정 결과를 통지하도록 제어부가 구성되어 있어도 된다. 그리고, 제어부는 당해 루틴을 일단 종료한다(자기 진단이 완료된다).
상술한 바와 같은 자기 진단 루틴은, 예를 들어 제어부를 구성하는 제어 회로가 갖는 기록 장치(예를 들어, ROM 등)에 CPU에 의해 실행 가능한 프로그램으로서 저장된다. 그리고, 제어부를 구성하는 제어 회로가 갖는 CPU가 당해 프로그램에 따라서 각종 연산 처리 등을 실행함으로써 상기와 같은 판정을 실행할 수 있다.
<효과>
제5 시스템에 의하면, 상술한 종래 기술에 관한 질량 유량계와 같이 2개의 유량 센서가 직렬로 배치된 구성을 필요로 하지 않고, 당해 시스템에 있어서의 기존의 외부 센서 및 내부 센서를 이용하여, 내부 센서 및 외부 센서에 있어서의 이상의 발생의 유무를 검지하는 기능(자기 진단 기능)을 달성할 수 있다. 따라서, 자기 진단 기능의 달성에 수반되는 질량 유량계의 구성의 복잡화, 대형화 및 제조 비용의 증대 등의 문제를 저감할 수 있다.
《제6 실시 형태》
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 시스템(이후, 「제6 시스템」이라 호칭되는 경우가 있음)에 대하여 설명한다.
<구성>
예를 들어, 도 10에 도시한 바와 같이, 제6 시스템(60)은, 상술한 제1 시스템과 마찬가지의 구성을 갖는 질량 유량 제어 시스템이며, 유체가 유입되는 유입구 및 유체가 유출되는 유출구를 갖고 또한 유로(11)에 개재 장착된 밀폐 용기인 탱크(13)를 더 갖는다. 탱크(13)는 특별히 한정되지 않고, 그 구체예로서는, 예를 들어 반도체의 제조 프로세스에 있어서의 반응로로서의 챔버 및 기화기에 있어서의 기화 탱크 등을 들 수 있다.
<효과>
이상과 같이, 제6 시스템(60)은, 상술한 제1 시스템과 마찬가지의 구성에 더하여, 유체가 유입되는 유입구 및 유체가 유출되는 유출구를 갖고 또한 유로(11)에 개재 장착된 밀폐 용기인 탱크(13)를 더 갖는다. 이에 의해, 제6 시스템(60)은, 반응로로서의 챔버 및 기화 탱크 등을 구비하는 반도체 제조 장치를 구성할 수 있다.
《제7 실시 형태》
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 제7 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 시스템(이후, 「제7 시스템」이라 호칭되는 경우가 있음)에 대하여 설명한다.
<구성>
예를 들어, 도 11에 도시한 바와 같이, 제7 시스템(70)은, 상술한 제6 시스템(60)과 마찬가지의 구성을 갖는 질량 유량 제어 시스템이며, 외부 센서(2s)는, 탱크(13)의 내부에 존재하는 유체의 압력 P를 검출하도록 구성된 압력 센서이다. 당해 압력 센서의 구성은, 탱크(13)의 내부에 존재하는 유체의 압력 P를 검출하는 것이 가능한 한, 특별히 한정되지 않는다. 압력 센서의 구체예로서는, 예를 들어 피에조 저항형 압력 센서 및 정전 용량식 압력 센서 등을 들 수 있다. 또한, 당해 압력 센서는, 예를 들어 반도체 제조 장치에 있어서의 반응로로서의 챔버의 내부의 압력 또는 기화기에 있어서의 기화 탱크의 내부에 존재하는 캐리어 가스와 기화 가스의 혼합 가스로 이루어지는 기체 부분의 압력 등을 검출하도록 구성될 수 있다.
<효과>
이상과 같이, 제7 시스템(70)은, 상술한 제6 시스템(60)과 마찬가지의 구성에 더하여, 탱크(13)의 내부에 존재하는 유체의 압력을 검출하도록 구성된 압력 센서를 외부 센서(2s)로서 구비한다. 이에 의해, 제7 시스템(70)에 있어서는, 탱크(13)의 내부에 존재하는 유체의 압력 P에 기초하여 제어 신호 Sc의 성상을 특정할 수 있다. 즉, 제7 시스템(70)에 있어서는, 상기 압력 P에 기초하여 유량 제어 밸브의 개방도를 제어할 수 있다.
따라서, 제7 시스템(70)에 의하면, 외부 센서(2s)로서의 압력 센서로부터 출력되는 외부 신호 Se에 기초하여, 예를 들어 챔버 또는 기화 탱크의 내부에 존재하는 프로세스 가스의 압력이 일정하게 유지되도록, 프로세스 가스의 유량을 보다 정확하게 제어할 수 있다. 혹은, 제7 시스템(70)에 의하면, 외부 신호 Se에 기초하여 유량 제어 밸브의 개폐를 제어하여 챔버 또는 기화 탱크의 내부의 압력을 임의의 압력으로 압력 조절할 수도 있다. 이와 같이, 제7 시스템(70)에 의하면, 예를 들어 PC 등의 별개의 제어 장치를 포함하는 별계통의 제어 루프를 추가하지 않고, 탱크(13)의 내부의 압력에 기초하는 프로세스 가스의 정확한 유량 제어를 용이하게 달성할 수 있다.
《제8 실시 형태》
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 제8 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 시스템(이후, 「제8 시스템」이라 호칭되는 경우가 있음)에 대하여 설명한다.
<구성>
예를 들어, 도 12에 도시한 바와 같이, 제8 시스템(80)은, 상술한 제6 시스템(60)과 마찬가지의 구성을 갖는 질량 유량 제어 시스템이며, 외부 센서(2s)는, 탱크(13)의 내부에 존재하는 유체의 온도를 검출하도록 구성된 온도 센서이다. 당해 온도 센서의 구성은, 탱크(13)의 내부에 존재하는 유체의 온도 T를 검출하는 것이 가능한 한, 특별히 한정되지 않는다. 온도 센서의 구체예로서는, 예를 들어 열전대, 측온 저항체 및 서미스터 등의 온도 센서를 들 수 있다. 또한, 당해 온도 센서는, 예를 들어 반도체 제조 장치에 있어서의 반응로로서의 챔버의 내부의 온도 등을 검출하도록 구성될 수 있다.
<효과>
이상과 같이, 제8 시스템(80)은, 상술한 제6 시스템(60)과 마찬가지의 구성에 더하여, 탱크(13)의 내부에 존재하는 유체의 온도를 검출하도록 구성된 온도 센서를 외부 센서(2s)로서 구비한다. 이에 의해, 제8 시스템(80)에 있어서는, 탱크(13)의 내부에 존재하는 유체의 온도 T에 기초하여 제어 신호 Sc의 성상을 특정할 수 있다. 즉, 제8 시스템(80)에 있어서는, 상기 온도 T에 기초하여 유량 제어 밸브의 개방도를 제어할 수 있다.
따라서, 제8 시스템(80)에 의하면, 외부 센서(2s)로서의 온도 센서로부터 출력되는 외부 신호 Se에 기초하여, 예를 들어 반도체 제조 프로세스에 있어서의 소정의 유량으로 퍼지 가스를 탱크 내에 도입함으로써 소정의 강온 속도로 탱크 내의 온도를 낮추는 공정에 있어서, 퍼지 가스의 유량을 보다 정확하게 제어할 수 있다. 즉, 제8 시스템(80)에 의하면, 예를 들어 PC 등의 별개의 제어 장치를 포함하는 별계통의 제어 루프를 추가하지 않고, 탱크(13)의 내부의 온도에 기초하는 퍼지 가스의 정확한 유량 제어를 용이하게 달성할 수 있다.
《제9 실시 형태》
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 제9 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 시스템(이후, 「제9 시스템」이라 호칭되는 경우가 있음)에 대하여 설명한다.
<구성>
예를 들어, 도 13에 도시한 바와 같이, 제9 시스템(90)은, 상술한 제6 시스템(60)과 마찬가지의 구성을 갖는 질량 유량 제어 시스템이며, 외부 센서(2s)는, 탱크(13)의 내부에 존재하는 유체에 있어서의 특정 성분의 농도 C를 검출하도록 구성된 농도 센서이다. 당해 농도 센서의 구성은, 탱크(13)의 내부에 존재하는 유체에 있어서의 특정 성분의 농도 C를 검출하는 것이 가능한 한, 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로는, 농도 센서는, 농도를 검출하려고 하는 성분의 화학적 성질 및/또는 물리적 성질 등에 따라서, 당해 기술분야에 있어서 주지의 다양한 농도 센서 중에서 적절히 선택할 수 있다.
<효과>
이상과 같이, 제9 시스템(90)은, 상술한 제6 시스템(60)과 마찬가지의 구성에 더하여, 탱크(13)의 내부에 존재하는 유체에 있어서의 특정 성분의 농도를 검출하도록 구성된 농도 센서를 외부 센서(2s)로서 구비한다. 이에 의해, 제9 시스템(90)에 있어서는, 탱크(13)의 내부에 존재하는 유체에 있어서의 특정 성분의 농도 C에 기초하여 제어 신호 Sc의 성상을 특정할 수 있다. 즉, 제9 시스템(90)에 있어서는, 상기 농도 C에 기초하여 유량 제어 밸브의 개방도를 제어할 수 있다.
따라서, 제9 시스템(90)에 의하면, 외부 센서(2s)로서의 농도 센서로부터 출력되는 외부 신호 Se에 기초하여, 예를 들어 반도체 제조 프로세스에 있어서 챔버 내에 공급되는 프로세스 가스에 있어서의 특정 성분의 농도 C를 원하는 농도로 유지하도록, 예를 들어 캐리어 가스 및/또는 재료 가스의 유량을 보다 정확하게 제어할 수 있다. 즉, 제9 시스템(90)에 의하면, 예를 들어 PC 등의 별개의 제어 장치를 포함하는 별계통의 제어 루프를 추가하지 않고, 탱크(13)의 내부에 존재하는 유체에 있어서의 특정 성분의 농도에 기초하는 프로세스 가스의 정확한 유량 제어를 용이하게 달성할 수 있다.
《제10 실시 형태》
이하, 본 발명의 제10 실시 형태에 관한 반도체 제조 장치(이후, 「제10 장치」라 호칭되는 경우가 있음)에 대하여 설명한다. 본 명세서의 첫머리에 있어서 설명한 바와 같이, 본 발명은, 질량 유량 제어 시스템뿐만 아니라, 당해 시스템을 포함하는 반도체 제조 장치에도 관한 것이다.
<구성>
제10 장치는, 상술한 제1 시스템(10) 내지 제9 시스템(90)을 비롯한 본 발명에 관한 질량 유량 제어 시스템(본 발명 시스템)을 포함하는, 반도체 제조 장치이다. 제10 장치는, 질량 유량 제어 장치와는 이격된 위치에 배치된 외부 센서로부터 출력되는 검출 신호인 외부 신호에 기초하여 유체의 유량 제어를 행할 수 있는 반도체 제조 장치이다. 제10 장치의 구체적인 구성은, 상기 요건을 충족시키는 한에 있어서, 특별히 한정되지 않는다. 또한, 제10 장치에 포함되는 본 발명 시스템의 상세에 대해서는, 제1 시스템(10) 내지 제9 시스템(90)에 관한 상기 설명에 있어서 이미 설명하였으므로, 여기에서는 설명을 반복하지 않는다.
<효과>
본 발명 시스템을 포함하는 제10 장치에 의하면, 예를 들어 퍼스널 컴퓨터(PC) 등의 하드웨어를 비롯한 별개의 제어 장치 등을 추가하지 않고, 신속한 퍼지 처리, 보다 정확한 유량 제어, 간편한 유량 교정, 질량 유량계에 있어서의 이상의 발생의 유무를 검지하는 자기 진단, 탱크 내의 압력 혹은 온도에 기초하는 유량 제어, 또는 유체에 있어서의 재료의 농도 등에 기초하는 유량 제어 등의 효과를 달성할 수 있다.
《제11 실시 형태》
이하, 본 발명의 제11 실시 형태에 관한 기화기(이후, 「제11 장치」라 호칭되는 경우가 있음)에 대하여 설명한다. 본 명세서의 첫머리에 있어서 설명한 바와 같이, 본 발명은, 질량 유량 제어 시스템뿐만 아니라, 당해 시스템을 포함하는 기화기에도 관한 것이다.
<구성>
제11 장치는, 상술한 제1 시스템(10) 내지 제9 시스템(90)을 비롯한 본 발명에 관한 질량 유량 제어 시스템(본 발명 시스템)을 포함하는, 기화기이다. 제11 장치는, 질량 유량 제어 장치와는 이격된 위치에 배치된 외부 센서로부터 출력되는 검출 신호인 외부 신호에 기초하여 유체의 유량의 제어를 행할 수 있는 기화기이다. 제11 장치의 구체적인 구성은, 상기 요건을 충족시키는 한에 있어서, 특별히 한정되지 않는다. 또한, 제11 장치에 포함되는 본 발명 시스템의 상세에 대해서는, 제1 시스템(10) 내지 제9 시스템(90)에 관한 상기 설명에 있어서 이미 설명하였으므로, 여기에서는 설명을 반복하지 않는다.
<효과>
본 발명 시스템을 포함하는 제11 장치에 의하면, 예를 들어 퍼스널 컴퓨터(PC) 등의 하드웨어를 비롯한 별개의 제어 장치 등을 추가하지 않고, 신속한 퍼지 처리, 보다 정확한 유량 제어, 간편한 유량 교정, 질량 유량계에 있어서의 이상의 발생의 유무를 검지하는 자기 진단, 탱크 내의 압력 혹은 온도에 기초하는 유량 제어, 또는 유체에 있어서의 재료의 농도 등에 기초하는 유량 제어 등의 효과를 달성할 수 있다.
본 발명의 몇 가지의 실시 형태에 대응하는 실시예에 대하여, 이하에 상세하게 설명한다.
실시예 1
이하, 본 발명의 실시예 1에 관한 반도체 제조 장치(이하, 「실시예 장치(1)」라 칭해지는 경우가 있음)에 대하여 설명한다.
<구성>
실시예 장치(1)는, 상술한 제1 시스템(10) 내지 제9 시스템(90)을 비롯한 본 발명에 관한 질량 유량 제어 시스템(본 발명 시스템)을 포함하는, 반도체 제조 장치이다. 따라서, 실시예 장치(1)는, 질량 유량 제어 장치와는 이격된 위치에 배치된(예를 들어, 다른 질량 유량 제어 장치를 구성하는) 외부 센서로부터 출력되는 검출 신호인 외부 신호에 기초하여 유체의 유량 제어를 행할 수 있는 반도체 제조 장치이다.
도 14에 도시한 바와 같이, 실시예 장치(1)에 있어서는, 제어 신호의 성상에 기초하여 개방도가 제어되도록 구성된 유량 제어 밸브 및 유량 센서를 구비하는 질량 유량 제어 장치 MFC-X 및 MFC-A 내지 MFC-C가, 퍼지 가스(N2) 및 재료 가스A 내지 C의 유로에 각각 개재 장착되어 있다. 이들 질량 유량 제어 장치 MFC-X 및 MFC-A 내지 MFC-C는 모두 본 발명에 관한 질량 유량 제어 장치이다.
퍼지 가스의 유로는, MFC-X와 MFC-A 내지 MFC-C의 각각 사이에 있어서, 재료 가스A 내지 C의 유로에 각각 합류되어 있다. 또한, MFC-A 내지 MFC-C의 하류측에 있어서 각 프로세스 가스의 유로가 합류되고, 또한 하류측에 배치된 챔버로서의 탱크의 유입구에 연통되어 있다. 또한, 챔버의 유출구에는 챔버로부터 배출되는 프로세스 가스의 유로가 연통되어 있다.
게다가, 챔버에는, 챔버 내부에 존재하는 프로세스 가스의 압력 P, 온도 T 및 특정 성분의 농도 C를 검출하는 압력 센서, 온도 센서 및 농도 센서가 각각 배치되어 있다. 또한, 퍼지 가스 및 재료 가스A 내지 C의 유로에는, 각각의 가스의 유로를 개폐할 수 있도록 구성된 개폐 밸브가 각각 개재 장착되어 있다(모두 도시하지 않음).
<효과>
실시예 장치(1)에 있어서, 재료 가스A로부터 재료 가스B로 프로세스 가스를 전환하는 경우, 우선 혼합 가스A의 공급을 정지하고, 재료 가스A의 유로 및 챔버 내를 퍼지 가스에 의해 퍼지한 후에, 재료 가스B의 공급을 개시한다. 상기 퍼지를 신속하게 완료하기 위해서는, 재료 가스A의 유로를 경유하는 퍼지 가스의 유량을 가능한 한 크게 하는 것이 바람직하다.
그러나, 재료 가스A의 유로에 개재 장착되어 있는 MFC-A의 유량 레인지(BIN 사이즈)는 100sccm으로 작다. 이 때문에, 종래 기술에 관한 반도체 제조 장치에 있어서는, 전술한 바와 같이, 최대 100sccm이라는 작은 유량으로만 퍼지를 실행할 수 없다. 즉, 재료 가스A의 유로를 경유하여 공급 가능한 퍼지 가스의 최대 유량이 작아, 퍼지를 신속하게 완료하는 것은 곤란하다.
한편, 실시예 장치(1)에 있어서는, 상술한 바와 같이, 질량 유량 제어 장치 MFC-X 및 MFC-A 내지 MFC-C는 모두 본 발명에 관한 질량 유량 제어 장치이다. 따라서, MFC-A는, 보다 큰 유량 레인지(BIN 사이즈)(2000sccm)를 갖는 MFC-X가 구비하는 유량 센서로부터 출력되는 외부 신호에 기초하여, MFC-A가 구비하는 제어 회로에 의해 유체의 유량 제어를 행할 수 있다. 즉, 실시예 장치(1)에 있어서는, PC 등의 별개의 제어 장치를 추가하지 않고, 최대 2000sccm이나 되는 큰 유량 레인지에서 유량을 제어하여, 퍼지를 신속하게 완료할 수 있다.
또한, MFC-C의 유량 교정을 행하는 경우, 종래 기술에 관한 반도체 제조 장치에 있어서는, 전술한 바와 같이, MFC-C와 별도로 준비된 교정 완료된 질량 유량계를 유체(가스)의 유로에 직렬로 개재 장착하고, 양자가 구비하는 유량 센서에 의해 측정되는 유량이 일치하도록 MFC-C의 유량 센서의 게인 등이 조정된다. 구체적으로는, MFC-C가 구비하는 통신 수단을 통해, 예를 들어 퍼스널 컴퓨터(PC) 등의 별개의 제어 장치를 사용하여, 예를 들어 MFC-C가 구비하는 제어 회로의 증폭기의 게인 등이 조정된다. 이와 같이, 종래 기술에 관한 질량 유량 제어 장치의 유량 교정에 있어서는 별개의 유량 센서 및 제어 장치의 추가가 필요하기 때문에, 유량 교정에 요하는 설비의 복잡화, 작업의 번잡화, 및 비용의 증대 등의 문제를 초래할 우려가 있다.
한편, 실시예 장치(1)에 있어서는, 상술한 바와 같이, 질량 유량 제어 장치 MFC-X 및 MFC-A 내지 MFC-C는 모두 본 발명에 관한 질량 유량 제어 장치이다. 따라서, MFC-C는, 다른 질량 유량 제어 장치(예를 들어, MFC-X)가 구비하는 유량 센서로부터 출력되는 외부 신호에 기초하여, MFC-C가 구비하는 제어 회로 자체가, 증폭기의 게인 등을 조정할 수 있다. 즉, 실시예 장치(1)에 있어서는, 교정용 질량 유량계 및 PC 등의 별개의 제어 장치를 추가하지 않고, 질량 유량 제어 장치의 유량 교정을 실행할 수 있다.
보다 구체적으로는, 상술한 제4 시스템(40)에 있어서의 제1 장치(1) 및 제2 장치(2)가 MFC-X 및 MFC-C에 해당하고, MFC-X가 구비하는 유량 센서가 유량 교정의 기준이 되는 제1 센서에 해당하고, 또한 MFC-C가 구비하는 유량 센서가 유량 교정의 대상이 되는 제2 센서에 해당하는 경우, 소정의 질량 유량(예를 들어, 2000sccm 이하의 임의의 질량 유량), 소정의 온도 및 소정의 압력으로 유체가 유로에 흐르고 있는 상태에 있어서, MFC-X가 구비하는 유량 센서(제1 센서)로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여 검출되는 유체의 질량 유량인 제1 유량과 MFC-C가 구비하는 유량 센서(제2 센서)로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여 검출되는 유체의 질량 유량인 제2 유량의 편차인 유량 편차가 소정의 역치보다도 작아지도록, 적어도 (제2 센서로부터 출력되는 검출 신호로부터 유체의 질량 유량을 특정하기 위한) MFC-C가 구비하는 제어부를 구성하는 제어 회로의 증폭기 게인을 조정하도록 , MFC-C의 제어부가 구성되어 있다.
따라서, 실시예 장치(1)에 의하면, 종래 기술에 관한 질량 유량 제어 장치의 유량 교정에 있어서 필수였던 별개의 유량 센서 및 제어 장치 등의 추가를 필요로 하지 않고, 실시예 장치(1)에 있어서의 기존의 (MFC-X의) 외부 센서를 이용하여 (MFC-C의) 내부 센서의 유량 교정을 간편하게 행할 수 있다. 그 결과, 유량 교정에 요하는 설비의 복잡화, 작업의 번잡화, 및 비용의 증대 등의 문제를 저감할 수 있다.
또한, 예를 들어 MFC-B가 구비하는 유량 센서에 있어서의 이상의 발생의 유무를 검지하는 자기 진단을 행하는 경우, 종래 기술에 관한 반도체 제조 장치에 있어서는, 전술한 바와 같이, MFC-B에 있어서 완전히 동일한 사양을 갖는 2개의 유량 센서를 직렬로 배치해 둘 필요가 있다. 그리고, 이들 2개의 유량 센서로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여 검출되는 유체의 질량 유량의 편차(유량 편차)의 절댓값이 소정의 역치를 초과한 경우, 이들 2개의 유량 센서 중 어느 것에 이상이 발생하였다고 판정된다. 이와 같이, 종래 기술에 관한 질량 유량 제어 장치가 구비하는 유량 센서의 자기 진단에 있어서는 2개의 유량 센서를 하나의 질량 유량 제어 장치에 내장할 필요가 있기 때문에, 질량 유량 제어 장치의 구성의 복잡화, 대형화 및 제조 비용의 증대 등의 문제로 이어질 우려가 있다.
한편, 실시예 장치(1)에 있어서는, 상술한 바와 같이, 질량 유량 제어 장치 MFC-X 및 MFC-A 내지 MFC-C는 모두 본 발명에 관한 질량 유량 제어 장치이다. 따라서, 상기와 같이 직렬로 배치된 2개의 유량 센서를 MFC-B가 구비하고 있지 않아도, 다른 질량 유량 제어 장치(예를 들어, MFC-X)가 구비하는 유량 센서로부터 출력되는 외부 신호를 이용하여, 이들 2개의 유량 센서에 있어서의 이상의 발생의 유무를 MFC-B가 구비하는 제어부에 의해 판정할 수 있다. 즉, 실시예 장치(1)에 있어서는, 상술한 종래 기술에 관한 질량 유량 제어 장치와 같이 2개의 유량 센서가 직렬로 배치된 구성을 필요로 하지 않고, 당해 장치에 있어서의 기존의 외부 센서 및 내부 센서를 이용하여, 이들 센서에 있어서의 이상의 발생의 유무를 검지하는 기능(자기 진단 기능)을 달성할 수 있다.
보다 구체적으로는, 상술한 제5 시스템(50)에 있어서의 제1 장치(1) 및 제2 장치(2)가 MFC-B 및 MFC-X에 각각 해당하고 또한 MFC-X가 구비하는 유량 센서가 외부 센서(2s)에 해당하는 경우, 소정의 질량 유량(예를 들어, 1000sccm 이하의 임의의 질량 유량), 소정의 온도 및 소정의 압력으로 유체가 유로에 흐르고 있는 상태에 있어서, MFC-B가 구비하는 유량 센서(내부 센서)로부터 출력되는 검출 신호인 내부 신호에 기초하여 검출되는 당해 유체의 질량 유량인 내부 유량과, MFC-X가 구비하는 유량 센서(외부 센서)로부터 출력되는 검출 신호인 외부 신호에 기초하여 검출되는 당해 유체의 질량 유량인 외부 유량의 편차인 유량 편차가 소정의 역치보다도 크다고 판정되는 경우에, 내부 센서 및 외부 센서 중 적어도 어느 한쪽에 있어서 이상이 있다고 판정하도록 제어부가 구성되어 있다.
따라서, 실시예 장치(1)에 의하면, 상술한 종래 기술에 관한 질량 유량 제어 장치와 같이 2개의 유량 센서가 직렬로 배치된 구성을 필요로 하지 않고, 당해 장치에 있어서의 기존의 질량 유량 제어 장치(MFC-B 및 MFC-X)가 각각 구비하는 유량 센서에 있어서의 이상의 발생의 유무를 판정할 수 있다. 그 결과, 자기 진단 기능의 달성에 수반되는 질량 유량계의 구성의 복잡화, 대형화 및 제조 비용의 증대 등의 문제를 저감할 수 있다.
그런데, 상술한 자기 진단 기능에 있어서는, 내부 신호에 기초하여 검출되는 내부 유량과 외부 신호에 기초하여 검출되는 외부 유량의 편차인 유량 편차가 소정의 역치보다도 크다고 판정되는 경우에 내부 센서 및 외부 센서 중 적어도 어느 한 쪽에 있어서 이상이 있다고 판정된다. 즉, 유량 편차가 소정의 역치 이하인 경우에는 내부 센서 및 외부 센서의 양쪽이 정상이라고 판정되고, 유량 편차가 소정의 역치보다도 큰 경우에는 내부 센서 및 외부 센서 중 적어도 어느 한쪽에 있어서 이상이 있다고 판정된다. 후자의 경우, 내부 센서(MFC-B가 구비하는 유량 센서) 및 외부 센서(MFC-X가 구비하는 유량 센서) 중 어느 쪽에 이상이 있는지는 특정할 수 없다.
그러나, 실시예 장치(1)에 있어서는, MFC-B 외에도 MFC-A 및 MFC-C가 MFC-X에 대하여 직렬로 배치되어 있다. 따라서, 예를 들어 MFC-A와 MFC-X의 조합 및/또는 MFC-C와 MFC-X의 조합에 대하여 상기와 마찬가지의 자기 진단을 행할 수 있다. 예를 들어, MFC-A와 MFC-X의 조합 및 MFC-C와 MFC-X의 조합 중 어느 한쪽 혹은 양쪽에 대하여 이상의 발생이 없다고(정상이라고) 판정된 경우, MFC-X가 구비하는 유량 센서(외부 센서)에 대해서는 이상의 발생은 없다고(정상이라고) 추정된다. 따라서, 이 경우에 있어서 MFC-B와 MFC-X의 조합에 대하여 이상의 발생이 있다고 판정된 경우에는, MFC-B가 구비하는 유량 센서에 있어서 이상의 발생이 있다고 특정할 수 있다.
한편, MFC-A와 MFC-X의 조합 및 MFC-C와 MFC-X의 조합의 양쪽에 대하여 이상의 발생이 있다고 판정된 경우, 이들 조합에 공통되는 MFC-X에 있어서 이상의 발생이 있는지 혹은 MFC-A 및 MFC-C의 양쪽에 있어서 이상의 발생이 있는지는 특정할 수 없다. 이 경우에 있어서 MFC-B와 MFC-X의 조합에 대하여 이상의 발생이 없다고(정상이라고) 판정된 경우에는, MFC-X가 구비하는 유량 센서에 있어서 이상의 발생이 없다고(정상이라고) 판정되므로, MFC-A가 구비하는 유량 센서 및 MFC-C가 구비하는 유량 센서의 양쪽에 있어서 이상의 발생이 있다고 추정할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 관한 질량 유량 제어 시스템(본 발명 시스템)이 내장되는 장치 등의 구성에 따라서는, 복수의 질량 유량 제어 장치의 다른 조합을 이용함으로써, 이상이 발생한 유량 센서를 특정하는 것이 가능한 경우가 있다.
또한, 상기 설명에 있어서는, 특정한 질량 유량 제어 장치가 구비하는 제어 회로를 사용하여, 다른 질량 유량 제어 장치가 구비하는 유량 센서(외부 센서)로부터의 출력 신호(외부 신호)에 기초하여, 당해 질량 유량 제어 장치가 구비하는 유량 제어 밸브를 제어하거나, 당해 질량 유량 제어 장치가 구비하는 유량 센서(내부 센서)의 유량 교정을 하거나, 이들 질량 유량 제어 장치가 구비하는 유량 센서에 있어서의 이상의 발생의 유무를 검지하는 자기 진단을 실행하거나 하는 양태에 대하여 설명하였다. 이 경우, 본 발명에 관한 질량 유량 제어 시스템(본 발명 시스템)이 갖는 제어부는 특정 질량 유량 제어 장치가 구비하는 제어 회로에 의해 구성되어 있다.
그러나, 본 발명 시스템이 갖는 제어부를 다른 질량 유량 제어 장치가 구비하는 제어 회로에 의해 구성할 수도 있다. 이 경우, 다른 질량 유량 제어 장치가 구비하는 제어 회로를 사용하여, 다른 질량 유량 제어 장치가 구비하는 유량 센서(외부 센서)로부터의 출력 신호(외부 신호)에 기초하여, 특정 질량 유량 제어 장치가 구비하는 유량 제어 밸브의 제어 등을 실행할 수 있다. 이와 같이, 본 발명 시스템이 갖는 제어부는, 유량 제어 밸브를 구비하는 장치가 구비하는 제어 회로 및 외부 센서를 구비하는 장치가 구비하는 제어 회로 중 어느 것에 의해 구성되어 있어도 되고, 혹은, 이들 양쪽 제어 회로에 의해 구성되어 있어도 된다.
또한, 반도체 제조 장치의 챔버 내의 압력을 일정하게 유지하는 경우, 종래 기술에 관한 반도체 제조 장치에 있어서는, 전술한 바와 같이, 챔버 내의 압력을 측정하는 압력 센서에 의해 측정되는 압력에 기초하여 유체의 유량(공급량)을 제어하기 위한 제어 장치로서의 PC 등을 별도로 마련하거나, 혹은 압력 제어 밸브 등의 압력 제어를 위한 기구를 별도로 마련할 필요가 있다. 한편, 실시예 장치(1)에 있어서는, 상술한 바와 같이, 질량 유량 제어 장치 MFC-X 및 MFC-A 내지 MFC-C는 모두 본 발명에 관한 질량 유량 제어 장치이다. 따라서, MFC-B는, 챔버에 배치된 압력 센서로부터 출력되는 외부 신호에 기초하여, MFC-B가 구비하는 제어 회로 자체에 의해 유체의 유량의 제어를 행할 수 있다. 즉, 실시예 장치(1)에 의하면, 별개의 제어 장치를 추가하지 않고, 챔버 내의 압력을 일정하게 유지할 수 있다.
게다가, 전술한 바와 같이, 반도체 제조 프로세스에 있어서 퍼지 가스를 챔버 내에 소정의 유량으로 도입함으로써 소정의 강온 속도로 챔버 내의 온도를 낮추는 강온 처리를 실행하는 경우가 있다. 이 경우, 챔버에 배치된 온도 센서에 의해 측정되는 챔버 내의 온도가 소정의 강온 속도로 내려가도록, 퍼지 가스의 유량을 정확하게 제어할 필요가 있다. 종래 기술에 관한 질량 유량 제어 장치를 사용하는 반도체 제조 장치에 있어서 당해 제어를 실행하는 경우도 또한, PC 등의 별개의 제어 장치를 추가할 필요가 있어, 반도체 제조 장치의 구성의 복잡화 및 비용의 증대 등의 문제를 초래할 우려가 있다.
한편, 실시예 장치(1)에 있어서는, 상술한 바와 같이, 질량 유량 제어 장치 MFC-X 및 MFC-A 내지 MFC-C는 모두 본 발명에 관한 질량 유량 제어 장치이다. 따라서, 예를 들어 MFC-A가 개재 장착된 유로를 통해 퍼지 가스를 흘림으로써 상기 강온 처리를 행하는 경우, 챔버에 배치된 온도 센서로부터 출력되는 외부 신호에 기초하여, MFC-X 또는 MFC-A가 구비하는 제어 회로에 의해 유량 제어 밸브의 개방도를 조정함으로써, 퍼지 가스의 유량의 제어를 행할 수 있다. 즉, 실시예 장치(1)에 의하면, 별개의 제어 장치를 추가하지 않고, 소정의 강온 속도로 챔버 내의 온도를 낮추는 강온 처리를 실행할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 예를 들어 챔버 내에 공급된 혼합 가스에 있어서의 특정한 재료 가스의 농도를 소정의 농도로 유지하는 경우도 있다. 이 경우도 또한, 실시예 장치(1)에 의하면, 상기와 마찬가지로 하여, 챔버에 배치된 농도 센서로부터 출력되는 외부 신호에 기초하여, 해당하는 재료 가스의 유로에 개재 장착된 질량 유량 제어 장치가 구비하는 제어 회로에 의해 유량 제어 밸브의 개방도를 조정함으로써, 혼합 가스에 있어서의 특정 재료 가스의 농도를 제어할 수 있다. 즉, 실시예 장치(1)에 의하면, 별개의 제어 장치를 추가하지 않고, 혼합 가스에 있어서의 특정 재료 가스의 농도를 소정의 농도로 유지할 수 있다.
<결론>
이상과 같이, 실시예 장치(1)에 의하면, 신속한 퍼지 처리, 보다 정확한 유량 제어, 간편한 유량 교정, 질량 유량계에 있어서의 이상의 발생의 유무를 검지하는 자기 진단, 탱크 내의 압력 혹은 온도에 기초하는 유량 제어, 또는 유체에 있어서의 재료의 농도 등에 기초하는 유량 제어 등의 효과를, 별개의 제어 장치 등을 추가하지 않고 달성할 수 있다.
실시예 2
이하, 본 발명의 실시예 2에 관한 기화기(이하, 「실시예 장치(2)」라 칭해지는 경우가 있음)에 대하여 설명한다.
<구성>
실시예 장치(2)는, 상술한 제1 시스템(10) 내지 제9 시스템(90)을 비롯한 본 발명에 관한 질량 유량 제어 시스템(본 발명 시스템)을 포함하는, 기화기이다. 따라서, 실시예 장치(2)는, 질량 유량 제어 장치와는 이격된 위치에 배치된(예를 들어, 다른 질량 유량 제어 장치를 구성하는) 외부 센서로부터 출력되는 검출 신호인 외부 신호에 기초하여 유체의 유량 제어를 행할 수 있는 기화기이다.
도 15에 도시한 바와 같이, 실시예 장치(2)는, 기화 탱크 내에 저장된 액체 재료의 온도 및 기화 가스의 압력을 일정하게 유지하면서, 유량이 제어된 캐리어 가스를 기화 탱크 내의 액면 아래로 도입하여, 캐리어 가스와 기화 가스의 혼합 가스를 기화 탱크의 배기구로부터 취출하는 버블링 방식의 기화기이다.
기화 탱크의 상류측의 캐리어 가스의 유로에는, 제어 신호의 성상에 기초하여 개방도가 제어되도록 구성된 유량 제어 밸브 및 유량 센서를 구비하는 질량 유량 제어 장치(캐리어 가스용 MFC)가 개재 장착되어 있다. 한편, 기화 탱크의 하류측의 혼합 가스의 유로에는, 혼합 가스의 유량을 측정하는 질량 유량계(혼합 가스용 MFM)가 개재 장착되어 있다. 캐리어 가스용 MFC는, 본 발명에 관한 질량 유량 제어 장치이며, 혼합 가스용 MFM이 구비하는 유량 센서(외부 센서)로부터 출력되는 외부 신호에 기초하여, 혼합 가스용 MFC가 구비하는 제어 회로에 의해 유량 제어 밸브의 개방도를 조정할 수 있도록 구성되어 있다.
<효과>
상기와 같은 구성을 갖는 기화기에 있어서는, 전술한 바와 같이, 혼합 가스용 MFM에 의해 측정되는 혼합 가스의 유량 Q2로부터 캐리어 가스용 MFC에 의해 측정되는 캐리어 가스의 유량 Q1을 차감함으로써, 기화 가스의 유량 Qs를 구할 수 있다.
그러나, 종래 기술에 관한 기화기에 있어서는, 전술한 바와 같이, 캐리어 가스의 유량 Q1은 어디까지나 캐리어 가스용 MFC에 의해 측정되어, 자기 완결형의 독립된 유량 제어가 행해진다. 즉, 본래의 제어 대상인 기화 가스의 유량 Qs 및/또는 혼합 가스의 유량 Q2에 기초하는 캐리어 가스의 유량 Q1의 제어는 행해지지 않는다. 따라서, 종래 기술에 관한 기화기에 있어서는, 기화기에 의해 공급되는 기화 가스의 유량 Qs 및/또는 혼합 가스의 유량 Q2에 기초하는 유량 제어를 실행할 수는 없다.
한편, 실시예 장치(2)에 있어서는, 상술한 바와 같이, 혼합 가스용 MFM이 구비하는 유량 센서(외부 센서)로부터 출력되는 외부 신호에 기초하여 유량 제어 밸브의 개방도를 조정할 수 있도록 캐리어 가스용 MFC가 구성되어 있다. 따라서, 실시예 장치(2)에 의하면, 본래의 제어 대상인 기화 가스의 유량 Qs 및/또는 혼합 가스의 유량 Q2에 기초하여 캐리어 가스의 유량 Q1을 제어함으로써, 기화 가스의 유량 Qs를 보다 정확하게 제어할 수 있다.
또한, 상기 설명에 있어서는, 캐리어 가스용 MFC가 구비하는 제어 회로를 사용하여, 혼합 가스용 MFM이 구비하는 유량 센서(외부 센서)로부터의 출력 신호(외부 신호)에 기초하여, 캐리어 가스용 MFC가 구비하는 유량 제어 밸브를 제어하는 양태에 대하여 설명하였다. 이 경우, 본 발명에 관한 질량 유량 제어 시스템(본 발명 시스템)이 갖는 제어부는 캐리어 가스용 MFC가 구비하는 제어 회로에 의해 구성되어 있다.
그러나, 캐리어 가스용 MFC가 구비하는 유량 제어 밸브의 개방도를 제어할 수 있는 성상을 갖는 제어 신호를 출력할 수 있는 제어 회로를 혼합 가스용 MFM이 구비하는 경우에는, 본 발명 시스템이 갖는 제어부를 혼합 가스용 MFM이 구비하는 제어 회로에 의해 구성할 수도 있다. 이 경우, 혼합 가스용 MFM이 구비하는 제어 회로를 사용하여, 혼합 가스용 MFM이 구비하는 유량 센서(외부 센서)로부터의 출력 신호(외부 신호)에 기초하여, 캐리어 가스용 MFC가 구비하는 유량 제어 밸브를 제어한다. 이와 같이, 본 발명 시스템이 갖는 제어부는, 유량 제어 밸브를 구비하는 장치가 구비하는 제어 회로 및 외부 센서를 구비하는 장치가 구비하는 제어 회로 중 어느 것에 의해 구성되어 있어도 되고, 혹은 이들 양쪽의 제어 회로에 의해 구성되어 있어도 된다.
또한, 기화기의 기화 탱크 내의 압력을 일정하게 유지하는 경우, 종래 기술에 관한 기화기에 있어서는, 전술한 바와 같이, 기화 탱크 내의 압력을 측정하는 압력 센서에 의해 측정되는 압력에 기초하여 유체의 유량(공급량)을 제어하기 위한 제어 장치로서의 PC 등을 별도로 마련할 필요가 있다. 한편, 실시예 장치(2)에 있어서는, 상술한 바와 같이, 캐리어 가스용 MFC는 본 발명에 관한 질량 유량 제어 장치이다. 따라서, 캐리어 가스용 MFC는, 기화 탱크에 배치된 압력 센서로부터 출력되는 외부 신호에 기초하여, 캐리어 가스용 MFC가 구비하는 제어 회로 자체에 의해 캐리어 가스의 유량의 제어를 행할 수 있다. 즉, 실시예 장치(2)에 의하면, 별개의 제어 장치를 추가하지 않고, 기화 탱크 내의 압력을 일정하게 유지할 수 있다.
게다가, 전술한 바와 같이, 예를 들어 기화 탱크 내에 존재하는 혼합 가스에 있어서의 재료 가스의 농도 및/또는 기화 탱크 내에 저장된 액체 재료에 있어서의 특정 성분의 농도에 따른 유량 제어가 요구되는 경우도 있다. 이 경우도 또한, 실시예 장치(2)에 의하면, 상기와 마찬가지로 하여, 기화 탱크에 배치된 농도 센서로부터 출력되는 외부 신호에 기초하여, 캐리어 가스용 MFC가 구비하는 제어 회로 자체에 의해 캐리어 가스의 유량의 제어를 행할 수 있다. 즉, 실시예 장치(2)에 의하면, 별개의 제어 장치를 추가하지 않고, 예를 들어 기화 탱크 내에 존재하는 혼합 가스에 있어서의 재료 가스의 농도 및/또는 기화 탱크 내에 저장된 액체 재료에 있어서의 특정 성분의 농도에 따른 유량 제어를 실행할 수 있다.
<결론>
이상과 같이, 실시예 장치(2)에 의하면, 신속한 퍼지 처리, 보다 정확한 유량 제어, 간편한 유량 교정, 탱크 내의 압력에 기초하는 유량 제어, 또는 유체에 있어서의 재료의 농도 등에 기초하는 유량 제어 등의 효과를, 별개의 제어 장치 등을 추가하지 않고 달성할 수 있다.
이상, 본 발명을 설명하는 것을 목적으로 하여, 특정 구성을 갖는 몇 가지의 실시 형태 및 변형예에 대하여, 때때로 첨부 도면을 참조하면서 설명하였지만, 본 발명의 범위는, 이들의 예시적인 실시 형태 및 변형예에 한정된다고 해석되어서는 안되고, 특허 청구 범위 및 명세서에 기재된 사항의 범위 내에서, 적절히 수정을 가하는 것이 가능한 것은 물론이다. 또한, 본 발명에 관한 질량 유량 제어 시스템은, 유체의 유량의 제어에 관해, 질량 유량 제어 장치와는 이격된 위치에 배치된 외부 센서로부터 출력되는 검출 신호인 출력 신호에 기초하여 유체의 유량의 제어를 행하는 것이 필요한 용도이면, 상기 이외의 용도에도 응용 가능하다.
1: 제1 장치(질량 유량 제어 장치)
1a: 액추에이터
1b: 베이스
1c: 제어 회로
1h: 광체(케이스)
1s: 유량 센서(내부 센서)
2: 제2 장치
2c: 제어 회로
2s: 외부 센서
10: 제1 시스템(질량 유량 제어 시스템)
11: 유로
12: 제어부
13: 탱크
P: 압력
T: 온도
C: 농도
30: 제3 시스템(질량 유량 제어 시스템)
40: 제4 시스템(질량 유량 제어 시스템)
50: 제5 시스템(질량 유량 제어 시스템)
60: 제6 시스템(질량 유량 제어 시스템)
70: 제7 시스템(질량 유량 제어 시스템)
Si: 내부 신호
Se: 외부 신호
Sc: 제어 신호
Q1: 캐리어 가스의 유량
Q2: 혼합 가스의 유량

Claims (13)

  1. 내부에 유체가 흐르는 유로와,
    상기 유로에 개재 장착되며 또한 제어 신호의 성상에 기초하여 개방도가 제어되도록 구성된 유량 제어 밸브를 구비하는 질량 유량 제어 장치인 제1 장치와,
    상기 제1 장치의 외부에 배치된 장치인 제2 장치와,
    상기 제1 장치 및 상기 제2 장치 중 어느 한쪽 또는 양쪽의 하우징 내에 마련된 적어도 하나의 제어부
    를 갖고,
    상기 제1 장치는, 하우징과, 유량 센서인 내부 센서를 구비하고, 상기 내부 센서는 상기 하우징의 내부에 배치되고,
    상기 제어부는, 상기 내부 센서로부터 출력되는 검출 신호인 내부 신호에 기초하여 상기 제어 신호의 성상을 특정하는 제1 작동 모드를 실행할 수 있도록 구성되어 있고,
    상기 유로를 흐르는 유체의 유량을 제어하도록 구성된 질량 유량 제어 시스템이며,
    상기 제2 장치는, 적어도 하나의 검출 수단인 외부 센서를 포함하여 이루어지고, 상기 외부 센서는 상기 제1 장치가 구비하는 상기 하우징의 외부에 배치되며,
    상기 제어부는, 적어도 상기 외부 센서로부터 출력되는 검출 신호인 외부 신호에 기초하여 상기 제어 신호의 성상을 특정하는 제2 작동 모드와 상기 제1 작동 모드를 전환하여 상기 제2 작동 모드를 실행할 수 있도록 구성되어 있는 질량 유량 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외부 센서로부터 상기 제어부로 상기 외부 신호를 전달하도록 구성된 통신 수단을 갖는 질량 유량 제어 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 외부 센서는 유량 센서인 질량 유량 제어 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제2 작동 모드에서, 상기 내부 센서로부터 출력되는 검출 신호인 내부 신호와 상기 외부 신호의 차의 크기에 기초하여 상기 제어 신호의 성상을 특정할 수 있도록 구성되어 있는 질량 유량 제어 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 내부 센서 및 상기 외부 센서 중 어느 한쪽의 센서인 제1 센서를 기준으로 하여 상기 내부 센서 및 상기 외부 센서 중 상기 제1 센서가 아닌 센서인 제2 센서의 유량 교정을 실행하는 제3 작동 모드를 실행할 수 있도록 구성되어 있는 질량 유량 제어 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제3 작동 모드에서, 소정의 질량 유량, 소정의 온도 및 소정의 압력으로 상기 유체가 상기 유로에 흐르고 있는 상태에 있어서, 상기 제1 센서로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여 검출되는 상기 유체의 질량 유량인 제1 유량과 상기 제2 센서로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여 검출되는 상기 유체의 질량 유량인 제2 유량의 편차인 유량 편차가 소정의 역치보다도 작아지도록, 적어도 상기 제2 센서로부터 출력되는 검출 신호로부터 상기 유체의 질량 유량을 특정하기 위한 제어 회로의 증폭기의 게인을 조정하도록 구성되어 있는 질량 유량 제어 시스템.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 소정의 질량 유량, 소정의 온도 및 소정의 압력으로 상기 유체가 상기 유로에 흐르고 있는 상태에 있어서, 상기 내부 센서로부터 출력되는 검출 신호인 내부 신호에 기초하여 검출되는 상기 유체의 질량 유량인 내부 유량과 상기 외부 신호에 기초하여 검출되는 상기 유체의 질량 유량인 외부 유량의 편차인 유량 편차가 소정의 역치보다도 크다고 판정되는 경우에, 상기 내부 센서 및 상기 외부 센서 중 적어도 어느 한쪽에 있어서 이상이 있다고 판정하는 제4 작동 모드를 실행할 수 있도록 구성되어 있는 질량 유량 제어 시스템.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유체가 유입되는 유입구 및 상기 유체가 유출되는 유출구를 갖고 또한 상기 유로에 개재 장착된 밀폐 용기인 탱크를 더 갖는 질량 유량 제어 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 외부 센서는, 상기 탱크의 내부에 존재하는 상기 유체의 압력을 검출하도록 구성된 압력 센서인 질량 유량 제어 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 외부 센서는, 상기 탱크의 내부에 존재하는 상기 유체의 온도를 검출하도록 구성된 온도 센서인 질량 유량 제어 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 외부 센서는, 상기 탱크의 내부에 존재하는 상기 유체에 있어서의 특정 성분의 농도를 검출하도록 구성된 농도 센서인 질량 유량 제어 시스템.
  12. 제1항 또는 제2항에 기재된 질량 유량 제어 시스템을 포함하는 반도체 제조 장치.
  13. 제1항 또는 제2항에 기재된 질량 유량 제어 시스템을 포함하는 기화기.
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