带流量监控器的流量控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种带流量监控器的流量控制装置的改良，详细而言，涉及一种带流 量监控器的流量控制装置，通过有机地将具备耐压力变动特性的流量控制装置与衰减式 (build-down，也称为下降式）流量监控器组合，能够实时监控基于流量控制装置的控制流 量，并且当控制流量和监控流量间的差异超过设定值时，能够自动地调整流量控制装置侧 的流量设定值。
【背景技术】
[0002] 以往，在半导体控制装置用气体供给装置中，广泛利用热式流量控制装置MFC、压 力式流量控制装置FCS。特别是，后者的压力式流量控制装置FCS如图19所示，由控制阀 CV、温度检测器T、压力检测器P、孔口 0L和由温度补正（校正）·流量计算电路⑶a、比较 电路CDb、输入输出电路CDc和输出电路CDd等形成的计算控制部CD等构成，具备所谓的即 使一次侧供给压力大幅度变动，也能够进行稳定的流量控制的优良流量特性。
[0003] g卩，在图19的压力式流量控制装置FCS中，来自压力检测器P和温度检测器T的 检测值被转换为数字值，其后被输入温度补正·流量计算电路CDa。在此进行检测压力的温 度补正和流量计算，流量计算值Qt被输入比较电路CDb。另外，从端子In输入与设定流量 对应的输入信号Qs，在输入输出电路CDc转换为数字值后输入到比较电路CDb，在此与来自 上述温度补正?流量计算电路CDa的流量计算值Qt进行比较。在比较的结果为设定流量 输入信号Qs比流量计算值Qt大的情况下，向控制阀CV的驱动部输出控制信号Pd。由此， 控制阀CV被向闭锁方向驱动，直到设定流量输入信号Qs与计算流量值Qt的差（Qs-Qt)为 零为止，驱动到闭阀方向。
[0004] 在该压力式流量控制装置FCS中，在孔口 0L的下游侧压力P2与上游侧压力P!之 间保持Pi/P#大约2的所谓临界膨胀条件的情况下，在孔口 0L流通的气体流量Q为Q= KPi(其中K为常数），通过控制压力够高精度地控制流量Q，并且即使控制阀CV的上 游侧气体Go的压力大幅度变化，也具备所谓的控制流量值基本不变化的优秀特性。
[0005] 其中，压力式流量控制装置FCS其本身为公知结构，所以在此省略其详细说明。
[0006] 但是，在这种压力式流量控制装置FCS中，因为使用微小孔径的孔口 0L，所以孔口 0L的孔径的经年变化不可避免。而且，当孔径变化时，压力式流量控制装置FCS的设定流量 (即控制流量值）与现实中在孔口 0L流通的气体Go的实际流量值之间会产生差异。另外， 为了检测该差异，需要频繁地进行所谓流量监控，存在对半导体制造装置的运转性、所制造 的半导体的品质等造成很大影响的问题。
[0007] 因此，在压力式流量控制装置的领域中，以往采用的对策是尽可能早地检测出孔 口 0L的孔径的变化，以防止基于压力式流量控制装置FCS的控制流量值与现实中在孔口流 通的气体Go的实际流量值之间产生差异，在这种孔口 0L的孔径变化等的检测中，大多采用 使用所谓增进方式（build-up，也称为上升方式）或衰减方式（build-down、也称为下降方 式）的气体流量测定方法。
[0008] 另一方面，在上述增进方式、衰减方式的气体流量测定中，由于需要暂时停止实际 气体的供给，所以存在气体流量测定对半导体制造装置的运转率的下降、所制造的半导体 的品质等造成大影响的问题。
[0009] 因此，近年来，在这种流量控制装置的领域中，在不断推进无需暂时停止实际气体 的供给，就能实时且简单地监控供给气体的流量控制是否适当进行的带流量监控器的流量 控制装置的开发。
[0010] 例如，图20是表示其一个例子的图，该带流量监控器的流量控制装置20由以下部 件构成：流路23、检测入口侧压力的第一压力传感器27a、开闭控制阀24、热式质量流量传 感器25、第二压力传感器27b、节流部（音速喷嘴）26、计算控制部28a和输入输出电路28b 等。
[0011] 另外，上述热式质量流量传感器25具有整流体25a、从流路23分成规定的比例F/ A的流量的分支流路25b和设置于分支流路25b的传感器主体25c，将表示总流量F的流量 信号Sf向计算控制部28a输出。
[0012] 进一步，节流部26是在其上游侧和下游侧的压力差为规定值以上时（即，临界条 件下的流体流时），流出与上游侧压力成比例的流量的流体的音速喷嘴。其中，在图20中， SPa、SPb为压力信号，Pa、Pb为压力，F为总流量，Sf为流量信号，Cp为阀开度控制信号。
[0013] 上述计算控制部28a通过将来自压力传感器27a、27b的压力信号Spa、Spb和来自 流量传感器25的流量信号Sf反馈并且输出阀开度控制信号Cp，对开闭控制阀24进行反馈 控制。即，从输入输出电路28b向计算控制部28a输入流量设定信号Fs，调整使得质量流量 控制装置20中流动的流体的流量F成为流量设定信号Fs。
[0014] 具体而言，计算控制部28a通过使用第二压力传感器27b的输出（压力信号Spb) 对开闭控制阀24的开闭进行反馈控制，由此控制在音速喷嘴26中流动的流体的流量F，并 且利用此时的热式流量传感器25的输出（流量信号Sf)，进行实际上流动的流量F的测定， 确认质量流量控制装置20的动作。
[0015] 如上所述，在图20的带流量监控器的流量控制装置20中，由于在计算控制部8a 中加入有使用第二压力传感器27b的压力信号Spb调整开闭控制阀24的开度的压力式流 量控制和使用进行实际流量的监视的热式流量传感器25的流量测定这两种方式，所以能 够简单、可靠且实时地监控与设定流量Fs对应的控制流量的流体是否实际上在流动，即是 否控制流量与实际流量之间存在差值，起到高实用性的效果。
[0016] 但是，在该图20的带流量监控器的流量控制装置20中也残留有很多需要解决的 问题。
[0017] 首先，第一问题是：在监控流量值（实际流量值）与控制流量值之间产生了差异的 情况下，虽然能够利用警报等感知差异的发生，但是不能够自动地进行控制流量值的修正， 即不能够进行设定流量值Fs的调整。因此，假如因某些原因例如重要操作人员不在等导致 控制流量值的修正被延迟的情况下，会持续地供给与设定流量值不同的流量的气体（实际 流量气体），会在半导体制造上产生各种不良问题。
[0018] 第二问题是：由于加入了使用进行流量控制用的第二压力传感器27b的压力式流 量测定和使用进行流量监视用的热式流量传感器25的流量测定这两种不同的测定方式， 所以带流量监控器的流量控制装置20的构造复杂，难以实现装置的小型化和制造成本的 降低。
[0019] 第三问题是：计算控制部28a为使用第二压力传感器27b的输出Spb和热式流量 传感器25的流量输出Sf这两个信号来对开闭控制阀24进行开闭控制，并且使用第一压力 传感器27a的输出Spa对热式流量传感器25的流量输出Sf进行校正的结构，形成为使用 第一压力传感器27a和第二压力传感器27b的两个压力信号和来自热式流量传感器25的 流量信号这三个信号进行开闭控制阀24的开闭控制。因此，不仅计算控制部28a的结构变 得复杂，还存在作为压力式流量控制装置FCS的稳定的流量控制特性、优异的高响应性反 而降低这样的问题。
[0020] 现有技术文献
[0021] 专利文献
[0022] 专利文献1 :日本专利第2635929号
[0023] 专利文献2 :日本专利第2982003号
[0024] 专利文献3 :日本专利第4308350号
[0025] 专利文献4 :日本专利第4137666号
【发明内容】
[0026] 本发明的目的主要在于解决以下等问题：a在使用现有的衰减、增进式的流量测 定方法的带流量监控器的流量控制装置的情况下，在进行流量监控之际必须暂时停止实际 气体的供给，产生半导体制造装置的运转率的降低及所制造的半导体的品质变动等；以及， b在现有的如图20所示的将热式流量计与压力式流量控制装置加以组合的构造的带流量 监控器的流量控制装置中，即使判明实际流量的异常也不能自动地进行控制流量的设定值 的修正，因流量修正的延迟而产生各种不良问题，并且流量控制装置自身的构造的简单化 和装置的小型化也变得困难，除此以外，抵消了压力式流量控制装置所具有的优异的响应 特性和稳定的流量控制特性等。
[0027] 为了达成上述目的，本发明提供一种带流量监控器的流量控制装置，其通过将压 力式流量控制装置FCS及设置于其上游侧的衰减式的流量测定部组合为一体，使上述衰减 式的流量测定部在流量控制装置的上游侧压力（输入侧压力）容许的压力变动范围内动 作，从衰减式流量测定部至少1秒以内发送一次（优选一秒钟多次）流量监控信号，从而能 够与基于压力式流量控制装置的流量控制同时并行地进行基于衰减式流量测定部的实质 上接近实时监控的流量监控，并且在监控流量值与控制流量值的差异超过规定流量值的情 况下，自动地调整压力式流量控制装置侧的流量设定值，将基于压力式流量控制装置的流 量控制值修正为基于衰减式流量测定部的流量值。
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