专利名称：流量控制装置及其调整方法
技术领域：
本发明涉及一种对气体等比较小流量的流体的流量进行测量的流量控制装置，特别是一种能够进行流量控制的精度试验的流量控制装置及其调整方法。
背景技术：
一般来说，为了制造半导体集成电路等半导体产品等，要在各种半导体制造装置中，对半导体晶片(wafer)等反复进行例如CVD成膜或蚀刻操作等，这种情况下，需要对微量的处理气体的供给量高精度地进行控制，因此使用例如质量流(mass flow)控制器等质量流量控制装置(例如特开平6-119059号公报、特开平7-078296号公报、特开平7-134052号公报、特开平7-281760号公报、特开平7-306084号公报、特开平11-223538号公报、特开2004-20306号公报、美国专利第6450200号说明书、特开平8-185229号公报、特开平11-154022号公报)。
这里，对照图17以及图18对一般的质量流量控制装置的构成进行说明。图17表示介设在气体配管(gas tube)中的以往的质量流量控制装置之一例的概要结构图，图18为表示质量流量控制装置的流量检测机构的电路图。
如图所示，该质量流量控制装置2，介设在流通液体或气体等流体的流体通路，例如气体管4的中间，控制其质量流量。另外，与该气体管4的一端相连接的半导体制造装置内例如被抽成真空。该质量流量控制装置2，例如具有通过不锈钢等成形的流通路6，其两端与上述气体管4相连接。该质量流量控制装置2包括位于流通路6的前段侧的质量流量检测机构8与位于后段侧的流量控制阀机构10。
首先，上述质量流量检测机构8，具有设置在上述流通路6的气流的流向的上游侧，由多个旁通管(bypass tube)捆成的旁通管群12。上述旁通管群12的两端侧，绕过旁通管群12，连接有传感器管14，与旁通管群12相比能够以一定比率流通小量的气流。也即，该传感器管14中，常时流通相对全气流量的一定比率的一部分气体。该传感器管14上缠绕有串联的控制用的一对电阻线R1、R4，通过与其相连接的传感器电路16，输出表示质量流量值的流量信号S1。
该流量信号S1，导入给使用例如微计算机等所构成的控制机构18，根据上述流量信号S1求出当前流通的气体的质量流量，同时，控制上述流量控制阀机构10，使得该质量流量与通过从外部输入的流量设定信号S0所表示的质量流量相一致。该流量控制阀机构10，具有设置在上述流通路6的下游侧的流量控制阀20，该流量控制阀20具有用来直接控制气流的质量流量的阀体的例如金属板制可弯曲隔膜(diaphragm)22。
这样，通过将该隔膜22向着阀口24适当弯曲变形并移动，能够任意控制上述阀口24的阀门开度。另外，该隔膜22的上面与例如使用层积压电元件(压电元件)所构成的执行器26的下端部相连接，通过这样，其阀门开度能够如上那样进行调整。该执行器26，接收来自上述控制机构18的驱动信号，由脉冲驱动电路28所输出的脉冲驱动电压S2进行动作。另外，阀口24的出口侧设有音速喷嘴(sonic nozzle)29，将气流的入口侧压力设置为与该流量控制阀20中流通的质量流量成比例。另外，上述执行器26还可以使用电磁式执行器，来代替层积压电元件。
上述电阻线R1、R4与传感器电路16之间的关系，如图18所示。也即，在上述电阻线R1、R4的串联上，并联有两个基准电阻R2、R3的串联电路，形成所谓的桥式电路。另外，该桥式电路中，连接有用来流通一定电流的恒流源30。另外，设有输入侧连接在上述电阻线R1、R4之间的接点，与上述基准电阻R2、R3之间的接点之间的差动电路32，求出上述两个接点之间的电位差，将该电位差作为流量信号S1输出。
这里，上述电阻线R1、R4是电阻值根据温度变化的材料构成的，在气体的流向的上游侧缠绕电阻线R1，在下游侧缠绕电阻线R4。另外，基准电阻R2、R3维持大致一定的温度。
这样所构成的质量流量控制装置2中，在传感器管14中没有流通气流的情况下，由于两根电阻线R1、R4的温度相同，因此桥式电路平衡，作为差动电路32的检测值的电位差，例如为0。
这里，如果假设气流在传感器管14中以质量流量Q流通，则该气流由位于上游侧的电阻线R1的发热而变暖，在该状态下流通到下游侧的缠绕有电阻线R4的位置，其结果是，产生热的移动，电阻线R1、R4之间产生温度差，也即两根电阻线R1、R4之间的电阻值产生差值，此时所产生的电位差与气体的质量流量大致成比例。所以，通过给该流量信号S1作用给定的增益(gain)，能够求出此时所流通的气体的质量流量。另外，例如通过PID控制法对上述流量控制阀20的阀门开度进行控制，使得该所检测出的气体的质量流量，与通过流量设定信号S0(实际为电压值)所表示的质量流量相一致。
但是，这种质量流量控制装置2中，需要让实际在流量控制阀20中流通的流量(以下也称作“实流量”)，与通过流量设定信号所表示的质量流量(以下简称作“流量”)高精度一致，但在供给气压发生了变化的情况下，或装置自身经年而变化了等情况下，即使加载与装置交付当初相同的脉冲驱动电压，有时所流通的气体的实流量也稍有不同。
发明内容
本发明着眼于上述问题，提出有效解决该问题的方案。本发明的目的在于提供一种能够由装置自身进行流量偏差的测定的流量控制装置及其调整方法。
另外，本发明与日本特许出愿2004-182362号以及2005-153314号相关联。为了进行参照而将上述申请的内容组合在本申请的说明书中。
本发明的一实施方式的质量流量控制装置，其设置有控制机构，该控制机构在流通流体的流通路中，介设有检测该流通路中流通的流体的质量流量并输出流量信号的流量检测机构，以及通过由阀门驱动信号改变阀门开度来控制质量流量的流量控制阀机构，根据外部所输入的流量设定信号与上述流量信号，控制上述流量控制阀机构，在该质量流量控制装置中，具备检测控制机构，其在上述流通路中，分别设有开闭该流通路的检测用阀门部、具有给定容量的检测用容器部、以及检测上述流体的压力并输出压力检测信号的压力检测部，采用并控制上述检测用阀门与上述检测用容器部以及上述压力检测机构，以进行质量流量检测动作。
这样，在装置自身中设置检测用阀门部与检测用容器部等，在关闭该检测用阀门部停止了流体的供给之后，检测出从上述检测用容器部所流出的流体的压力变化，同时通过将该压力变化与例如成为基准的基准压力变化进行比较，能够检测是否能够对所流通的流体的质量流量进行准确控制。
这种情况下，上述检测用容器部的附近，最好设有进行温度检测的温度检测机构。
另外，上述检测控制机构，最好具有存储基准测定时的流体的压力变化的基准用数据存储器，与存储检测时的流体的压力变化的检测用数据存储器。
另外，上述检测控制机构最好与警报机构相连接，上述检测控制机构，在检测结果为给定范围外时，驱动上述警报机构。
另外，上述检测控制机构最好根据上述检测结果，校准上述质量流量检测机构。
另外，上述检测用容器部，最好介设在上述流通路之中。
另外，上述检测控制机构，最好与显示检测结果的显示机构相连接。
另外，上述流通路的出口侧，最好介设有在零点测定时开闭该流通路的零点测定用阀门部。
另外，上述检测用阀门部与上述零点测定用阀门部，最好夹持上述质量流量控制机构设置在互相相反侧。
另外，最好让上述检测用阀门部与上述零点测定用阀门部中的至少一方，包括具有成为阀口的流体入口部与流体出口部的流体储存室、安装在上述流体入口部中能够为了关闭该流体入口部而弯曲变形的全封闭用隔膜、以及用来将上述全封闭用隔膜向上述流体入口部推压的推压机构。
另外，上述全封闭用隔膜，最好呈平面形状或大致球壳的一部分的形状。
另外，最好让上述推压机构，具有夹持上述全封闭用隔膜设置在与上述流体储存室相反侧的工作空间，与能够向上述工作空间给排加压气体的阀门机构。
另外，上述阀门机构最好包括三通阀门。
另外，最好让上述零点测定用阀门部，设置在面对上述流量控制阀机构的位置上。
另外，上述检测控制机构，最好通过将上述检测用阀门部与上述零点测定用阀门部完全关闭，来将上述流通路内流通的流体完全切断，进行零点测定。
另外，最好让上述检测用阀门部与上述检测用容器部以及上述压力检测机构，比上述质量流量检测机构以及上述流量控制阀机构，设置在更上游侧。
另外，最好将上述检测用阀门部设置在上述流通路的最上游侧，将上述零点测定用阀门部设置在上述流通路的最下游侧。
另外，最好让上述检测用阀门部与上述检测用容器部以及上述压力检测机构，比上述质量流量检测机构以及上述流量控制阀机构，设置在更下游侧。
另外，最好让上述检测用阀门部与上述检测用容器部以及上述压力检测机构中，上述检测用阀门部位于最上游侧。
上述质量流量控制装置的检测方法的一实施方式，最好是一种具有设定检测流量的工序；在流通路中稳定地流通检测用流体的工序；检测出上述所流通的流体的压力与检测用容器部的温度，分别作为初始压力与初始温度的工序；关闭检测用阀门部，切断流通路的工序；测定在关闭了上述检测用阀门部之后从上述检测用容器部流出的流体的压力变化的工序；以及根据上述所测定的压力变化与预先所求出的基准压力变化特性，求出检测结果的工序。
这种情况下，最好将上述检测结果显示在显示机构中。
另外，最好在上述检测结果为给定范围外时，通过警报机构发出警报。
另外，最好根据上述检测结果，自动校准质量流量检测机构。
另外，最好预先设定上述求出检测结果的工序中的上部基准压力与下部基准压力。
另外，最好对上述检测流量进行各种变更。
另外，最好在上述设定检测流量的工序之前，进行完全切断上述流通路中所流通的流体的流通，进行零点测定的零点测定工序。
另外，最好让上述零点测定工序，将上述检测用阀门部与上述零点检测用阀门部中的至少检测用阀门部全封闭。
通过在质量流量控制装置中设置检测用阀门部与检测用容器部等，能够进行以下的质量流量控制装置的检测。也即，在关闭检测用阀门部，停止流体的供给之后，测定从上述检测用容器部流出的流体的压力变化，同时，通过将该压力变化与例如成为基准的基准压力变化特性进行比较，能够检测是否能够正确地控制所流通的流体的质量流量。
另外，本发明还能够采用以下方式。也即，该流量控制装置，是一种在向压力比流体供给源低的流体供给对象供给流体的流通路中，控制流体的流量的流量控制装置。另外，该流量控制装置具有开闭上述流通路的第1开闭阀门；流量控制部，其具有用来对上述流通路中所流通的流体的流量进行控制的流量控制阀机构；压力检测部，其能够在相对第1开闭阀门与上述流量控制阀机构相同侧中，检测流体的压力；以及偏移测定控制部，其计算出距离流量控制部所控制的流量的基准值的偏移。
在进行这样的流量控制装置的调整时，固定流量控制阀机构的开度。然后，通过第1开闭阀门关闭流通路。之后，通过压力检测部，测定在相对第1开闭阀门与流量控制阀机构相同侧中的第1给定位置中的流体的压力变化。之后，根据所测定的压力变化，计算距离流量控制部所控制的流量的基准值的偏移。
通过采用这样的方式，在第1开闭阀门中停止了流体的流通之后，让流体通过流量控制阀，根据此时的压力变化，能够测定由流量控制部所控制的流量的偏移。因此，能够在设置在线上的状态下，测定流量控制装置所控制的流量的偏移。另外，最好根据所得到的距离基准值的偏移，来调整流量控制部。
另外，从流量控制阀机构的开度固定到偏移的计算的各个处理，最好变更流量控制阀的开度反复进行。这样，能够根据通过这些处理所得到的多个开度中的流量的偏移，来调整流量控制部。
另外，在流量控制部，还具有在相对第1开闭阀门，与流量控制阀机构相同侧中，能够测定流通路中所流通的流体的流量的流量检测部；根据作为目标的目标流量与通过流量检测部所测定的流量，调节流量控制阀机构的开度，对流通路中所流通的流体的流量进行控制的情况下，最好进行以下处理。也即，在调整流量控制部时，最好根据距离基准值的偏移，调整表示通过流量检测部所检测出的流量的输出值。
通过采用该方式，调整后的流量控制部，能够根据目标流量与流量检测部的流量的输出值，准确控制流通路中流通的流体的流量。
另外，在调整流量控制部时，最好进行以下处理。也即，通过第1开闭阀门关闭流通路，且在相对流量检测部与第1开闭阀门相反侧中，通过第2开闭阀门关闭流通路。之后，在通过第1以及第2开闭阀门关闭了流通路的状态下，读取表示通过流量检测部所检测出的流量的输出值。之后，对表示通过流量检测部所检测出的流量0的输出值进行调整。通过该方式，能够适当调整流量检测部的输出值。
另外，最好让流量控制装置，还具有在第1开闭阀门与流量控制阀机构之间，具备能够储存在流通路中流通的流体的储存部。该方式中，与不具有储存部的方式相比，第1开闭阀门关闭之后的压力变化较为平缓。因此，在流量控制装置的调整时，能够更加容易地进行准确的压力变化的测定。
另外，在计算距离流量的基准值的偏移时，最好根据以下的各个测定值计算偏移。也即，最好根据在包括通过第1开闭阀门关闭了流通路的时刻的时间区间内所包括的第1时刻中的，作为第1给定位置的流体的压力的初始压力PO；给定时间区间内所包括的第2时刻中的，位于相对第1开闭阀门与第1给定位置相同侧的第2给定位置的流体的绝对温度T1；以及在通过第1开闭阀门关闭了流通路之后，从第1给定位置中的流体的压力达到给定的第1基准压力开始，到达到与第1基准压力P1不同的给定的第2基准压力P2之间的时间Δt，计算距离基准值的偏移。
通过该方式，能够考虑到调整时的流体的压力与温度，计算物质的每单位时间的流量偏移。
另外，在计算距离流量的基准值的偏移时，能够根据PO/(T1×Δt)与关联基准值的给定常数之间的比，计算距离基准值的偏移。
图1为表示本发明的相关质量流量控制装置的第1实施例的方框结构图。
图2为表示第1实施例中的各个部件的实际配置状态的配置图。
图3为表示质量流量控制装置的检测动作模式时的各个信号的时序图的图。
图4为表示基准压力变化特性测定用例程的各个步骤的流程图。
图5为表示检测用例程的各个步骤的流程图。
图6为表示基准压力变化特性测定用例程与检测用例程中的压力信号的变化之一例的曲线图。
图7为表示本发明的相关质量流量控制装置的第2实施例的方框结构图。
图8为表示第2实施例中的各个部件的实际配置状态的配置图。
图9为表示流量控制阀与零点测定用阀门部的安装状态的模式图。
图10为表示零点测定用阀门部的全关闭用隔膜的剖面图。
图11为表示零点测定工序的流程的流程图。
图12为表示具有活塞的活塞式执行器的图。
图13为表示本发明的相关质量流量控制装置的第3实施例的方框结构图。
图14为表示第3实施例的基准压力变化特性测定用例程的各个步骤的流程图。
图15为表示第3实施例中的检测用例程的各个步骤的流程图。
图16为表示分别表示阀门开度为100％时的基准压力变化特性与检测压力变化特性的压力检测机构46的压力信号S4的值之一例的曲线图。
图17为表示介设在气体配管中的现有的质量流量控制装置之一例的概要结构图。
图18为表示质量流量控制装置的流量检测机构的电路图。
具体实施例方式
下面对照附图对本发明的相关质量流量控制装置及其检测方法的实施例进行说明。
<第1实施例>
图1为表示本发明的相关质量流量控制装置的第1实施例的方框结构图。图2为表示第1实施例中的各个部件的实际配置状态的配置图。另外，给与图17以及图18中所示的构成部分相同的构成部分，标注同一符号，省略其说明。
如图所示，该质量流量控制装置40，介设在流通液体或气体等流体的流体通路，例如气体管4的中间，控制其质量流量(以下也简称作“流量”)。另外，与该气体管4的一端相连接的半导体制造装置内例如被抽成真空。该质量流量控制装置40，具有质量流量控制主体40A，与作为本发明的特征的进行质量流量的检测的检测主体40B。以下，有时将质量流量控制主体40A称作质量流量控制部40A，将检测主体40B称作检测执行部。该质量流量控制装置40，例如具有通过不锈钢等所成形的流通路6，其流体入口6A与上述气体管6的上游侧相连接，流体出口6B与气体管6的下游侧相连接。
上述质量流量控制部40A，这里与参照图17所说明的以往装置具有相同构造，具有例如质量流量检测机构8、流量控制阀机构10以及例如使用微计算机等所构成的控制机构18。上述质量流量检测机构8，具有旁通管12、传感器管14、传感器电路16等，这里将所检测出的流量信号S1输出给上述控制机构18。上述流量控制阀机构10，具有流量控制阀20、对其进行驱动的执行器26、向该执行器26输出阀门驱动电压S2的阀门驱动电路28等。另外，上述控制机构18，例如通过PID控制法对上述流量控制阀20的阀门开度进行控制，使得通过从主机计算机等外部输送给它的流量设定信号S0所表示的流量，与通过上述流量信号S1所表示的流量相一致。另外，图示的例子中，上述流量控制阀机构10设定在上述质量流量检测机构8的下游侧，但也可以使其位于上述质量流量检测机构8的上游侧。
另外，图示的例子中，上述检测执行部40B，设置在上述质量流量控制部40A的上游侧。该质量流量控制部40A，具有在上述流通路6中开闭该流通路6的检测用阀门部42；具有给定容量的检测用容器部44；检测出作为流体的上述气体的压力并输出压力检测信号的压力检测机构46；和检测控制机构48，其构成为，采用例如微计算机等，进行控制以通过使用上述检测用阀门部42与上述检测用容器部44以及上述压力检测机构46，进行质量流量检测动作。
具体地说，上述检测用阀门部42例如由空压阀门构成，在检测执行部40B中设置在流通路6的最上游侧，由作为来自上述检测控制机构48的指令的容器阀开闭信号S3进行开闭，能够根据需要来切断该流通路6。构成上述检测用阀门部42的空压阀门，例如可以使用内置有三通阀门或全封闭用隔膜的无执行器小型阀门机构。
该无执行器小型阀门机构，用来通过从作用空气入口43(参照图2)所导入的工作空气，让全封闭用隔膜弯曲，从而有选择地实现将阀口全开的状态，与完全密封的全封闭状态，图2中，可装卸地设置在形成在装置框体45上的安装凹部47中。关于该无执行器小型阀门机构的构成，将在说明后述的第2实施例中所使用的零点测量用阀门部时进行说明。另外，上述压力检测机构46例如是电容压力计，检测出上述流通路6内的气压，将该检测值作为压力信号S4输出给上述检测控制机构48。
另外，上述检测用容器部44，包括例如由不锈钢等构成的容器主体50，设置在上述检测用阀门部42与压力检测机构46之间。该容器主体50被设为给定的容量，例如40cm3程度的容量，介设在该流通路6的中间，容器主体50的底部中设有气体的入口50A与出口50B，使得所流通的气体必须从该容器主体50内通过。另外，上述容器主体50的附近，也即这里为容器主体50的天井部的上面，安装有例如白金温度传感器作为温度检测机构51，这里能够将表示所检测出的温度的信号，输入给上述检测控制机构48。
另外，上述检测控制机构48，与存储成为进行流量的检测动作时的气流之基准的压力变化(基准压力变化)的基准用数据存储器52A，以及存储在进行流量的检测动作时所取得的气流的压力变化的检测用数据存储器52B相连接。
另外，该检测控制机构48，与用来显示检测结果的例如由液晶显示器等构成的显示机构54，以及在必要时通过声音或光的闪烁等来发出警报的警报机构56分别相连接。
另外，该检测控制机构48，根据需要向上述质量流量检测机构8的传感器电路16输出校准信号S10，根据校准结果，能够适当校准该传感器电路16。另外，该检测控制机构48与上述质量流量控制部40A的控制机构18，根据需要进行连动。
接下来，对如上所构成的本发明的质量流量控制装置的动作进行说明。
首先，该质量流量控制装置40的动作，有实际上面向半导体制造装置等一边控制处理气体的流量一边进行流通的通常动作模式，与进行质量流量的检测的相关动作的检测动作模式这两种。另外，检测动作模式中，具有用来得到作为基准的压力变化特性的基准压力变化特性测定用例程(routing)，与实际进行检测动作的检测用例程。
首先，对通常动作模式进行简单说明。这与先前对照图17以及图18所说明的动作相同，这种情况下，检测执行部40B侧的动作变为休止状态。也即，上述质量流量控制部40A的控制机构18，通过例如PID控制法对上述流量控制阀20的阀门开度持续进行控制，使得通过从例如主机计算机等外部输入给它的流量设定信号S0所表示的流量，与通过上述流量信号S1所表示的流量相一致。通过这样，在下游侧的半导体制造装置等中，供给必需的质量流量的处理气体。
接下来对检测动作模式进行说明。
该检测动作模式中，基准压力变化特性测定用例程，主要在该装置从工厂出库时，或该装置设置在出库地的绝对无尘室(clean room)等中时进行，得到成为基准的压力变化特性。另外，检测用例程，在出库地的绝对无尘室等中定期或不定期进行，进行控制流量的精度是否维持得较高的检查。图3为表示质量流量控制装置的检测动作模式时的各个信号的时序图的图，图4为表示基准压力变化特性测定用例程的各个步骤的流程图，图5为表示检测用例程的各个步骤的流程图，图6为表示基准压力变化特性测定用例程与检测用例程中的压力信号的变化之一例的曲线图。
检测用例程，主要由设定检测流量的工序、在流通路6中稳定地流通检测用流体(气体)的工序、检测出上述流通的流体的压力与检测用容器部44的温度并分别设为初始压力与初始温度的工序、关闭检测用阀门部42切断流通路6的工序、在关闭了上述检测用阀门部42之后测定从上述检测用容器部44所流出的流体的压力变化的工序、以及根据上述所测定的压力变化与预先求出的基准压力变化特性求出检测结果的工序构成，但首先对求出上述基准压力变化特性的基准压力变化特性测定用例程进行说明。
<基准压力变化特性测定用例程>
该基准压力变化特性测定用例程的主要工序，除了对压力变化之间进行比较的工序之外，与检测用例程的动作大致相同。这里，流体例如使用N2气体。如图1、图3以及图4所示，首先，该基准压力变化特性测定用例程开始之后，将检测用阀门部42设为打开状态(步骤S1)。之后，在时刻t1(参照图3(A))中，将流量设定信号S0通过表示质量流量控制装置40所能够控制的最大流量的％，例如100％设为满刻度(5V伏特)(步骤S2)。如前所述，通常动作模式中，流量设定信号S0，由主机计算机等的外部输入给控制机构18。与此相对，该检测动作模式中，上述流量设定信号S0不是从主机计算机，而是从检测控制机构48输出给控制机构18。因此，控制机构18，对该检测控制机构48所输入的流量设定信号S0，进行与从外部输入的流量设定信号S0一样的处理，进行通常的流量控制动作。另外，一般来说，该流量设定信号S0能够在0V～5V的范围内进行变化，预先设定为在5V时为100％的满刻度(最大流量)。
这样，设定5V作为流量设定信号S0之后，控制机构18经阀门驱动电路28输出阀门驱动电压S2(参照图3(C))，控制流量控制阀20为符合上述流量设定信号S0的阀门开度。通过这样，由于N2气体从下游侧开始流通，因此此时的质量流量由质量流量检测机构8检测出来，该所检测出的质量流量作为流量信号S1(参照图3(D))输入给上述控制机构18。另外，如前所述通过PID控制法控制阀门开度，使得该流量信号S1与流量设定信号S0相一致。此时，压力检测机构46也检测出气流的压力，该压力信号S4(参照图3(E))输入给检测控制机构48。
这样一来，为了稳定气流的流量，在经过了给定的时间例如6秒左右之后(步骤S3)，在时刻t2通过将此时的阀门驱动电压S2固定为此时的电压值，来固定阀门开度(步骤S4)。之后，在像这样固定阀门驱动电压S2并经过了数秒之后，保存来自此时的压力检测机构46的气流的压力，与来自温度检测机构51的容器温度，分别设为初始压力MPO以及初始温度MTO℃(步骤S5)。
像这样测定初始压力与初始温度并保存之后，立即在时刻t3中输出容器阀门开闭信号S3让阀门关闭(参照图3(B))，将检测用阀门部42切换成关闭状态(步骤S6)。通过这样，切断流通路6，中断来自气体供给源的N2气体的供给，但由于检测用容器部44的容器主体50内充满了N2气体，从而变为给定的压力，因此充填在该容器主体50中的N2气体向下游侧流出，其结果如图3(D)以及图3(E)所示，描绘出流量信号S1以及压力信号S4一起随着时间的经过而减少的特性曲线。另外，此时继续给气体管4的下游侧抽真空，另外，流量控制阀20的阀门开度，维持相当于步骤S2中所设定的检测流量的阀门开度，也即这里维持相当于100％流量的阀门开度。
另外，以下将“(某个压力下)相当于X％的流量的阀门开度”以及“(某个压力下)实现X％的流量的阀门开度”，也描述为“X％的阀门开度”。另外，将“让流量控制阀的目标流量变化(或减少)Y％”，也描述为“让阀门开度变化(或减少)Y％”。
另外，此时的气流的压力的变化，例如每1msec时时刻刻进行测定(步骤S7)，得到此时的压力变化特性。该气压的测定，持续进行到该气压变为预先设定的下限值，一旦变为下限值，便停止气体的流通(步骤S8)。将该时刻设为t4。另外，将通过上述操作所得到的压力变化数据，作为基准压力变化特性，事先保存在基准用数据存储器52A中(步骤S9)。这样一来，得到了作为设定流量的阀门开度100％的基准压力变化特性。
这样的基准压力变化特性，最好能够对多种阀门开度取得，例如最好让阀门开度(流量)每次变化10％，并取得此时的基准压力变化特性。因此，如果例如将阀门开度(流量)10％设为下限，则在检测流量的设定不为下限的情况下(步骤S10的否)，让检测流量的设定减少给定的量，例如10％，这里例如将检测流量设为90％(步骤S11)。之后，重复上述步骤S3～S9，直到阀门开度达到下限。通过这样，得到阀门开度(检测流量)每10％不同的基准压力变化特性，将该数据全部保存在基准用数据存储器52A中，通过这样，结束基准压力变化特性测定用例程。
<检测用例程>
接下来，对定期或不定期进行的检测用例程进行说明。该检测用例程，在将该质量流量控制装置40组装在绝对无尘室的半导体制造装置等的供气线之后进行。另外，这里也使用N2气体作为流体。
图5中所示的流程图中，步骤S21～S31，除了变更了所取得的压力变化数据的名称这一点之外，均与图4中所示的流程图的步骤S1～S11相同。因此，以下为了简化说明，在检测用例程的处理的说明中，也参照在基准压力变化特性测定用例程的说明中所参照的图3的时序图。但是这并不意味着各个信号的值在基准压力变化特性测定用例程与检测用例程中完全相同。如图1、图3以及图5所示，首先，开始该检测用例程之后，将检测用阀门部42设为打开状态(步骤S21)。之后，在时刻t1(参照图3(A))中，将流量设定信号S0通过最大流量的％，例如100％设为满刻度(5V伏特)(步骤S22)。该检测动作模式中，上述流量设定信号S0不是从主机计算机，而是从检测控制机构48输出给控制机构18。因此，控制机构18，对该检测控制机构48所输入的流量设定信号S0，进行与从外部输入的流量设定信号S0一样的处理，进行通常的流量控制动作。另外如前所述，一般来说，该流量设定信号S0能够在0V～5V的范围内进行变化，预先设定为在5V时为100％的满刻度(最大流量)。
这样，设定5V作为流量设定信号S0之后，控制机构18经阀门驱动电路28输出阀门驱动电压S2(参照图3(C))，控制流量控制阀20为符合上述流量设定信号S0的阀门开度。通过这样，由于N2气体从下游侧开始流通，因此此时的质量流量由质量流量检测机构8检测出来，该所检测出的质量流量作为流量信号S1(参照图3(D))输入给上述控制机构18。另外，如前所述通过PID控制法控制阀门开度，使得该流量信号S 1与流量设定信号S0相一致。此时，压力检测机构46也检测出气流的压力，该压力信号S4(参照图3(E))输入给检测控制机构48。
这样一来，为了稳定气流的流量，在经过了给定的时间例如6秒左右之后(步骤S23)，在时刻t2通过将此时的阀门驱动电压S2固定为此时的电压值，来固定阀门开度(步骤S24)。之后，在像这样固定阀门驱动电压S2并经过了数秒之后，保存来自此时的压力检测机构46的气流的压力，与来自温度检测机构51的容器温度，分别设为初始压力PO以及初始温度TO℃(步骤S25)。
像这样测定初始压力与初始温度并保存之后，立即在时刻t3中输出容器阀门开闭信号S3让阀门关闭(参照图3(B))，将检测用阀门部42切换成关闭状态(步骤S26)。通过这样，切断流通路6，中断来自气体供给源的N2气体的供给，但由于检测用容器部44的容器主体50内充满了N2气体，从而变为给定的压力，因此充填在该容器主体50中的N2气体向下游侧流出，其结果如图3(D)以及图3(E)所示，描绘出流量信号S1以及压力信号S4一起随着时间的经过而减少的特性曲线。另外，此时继续给气体管4的下游侧抽真空，另外，流量控制阀20的阀门开度，维持相当于步骤S22中所设定的检测流量的阀门开度，这里维持100％。
另外，此时的气流的压力的变化，例如每1msec时时刻刻进行测定(步骤S27)，得到此时的压力变化特性。该气压的测定，持续进行到该气压变为预先设定的下限值，一旦变为下限值，便停止气体的流通(步骤S28)。将该时刻设为t4。另外，将通过上述操作所得到的压力变化数据，作为检测压力变化特性，保存在检测用数据存储器52B中(步骤S29)。这样一来，得到了作为设定流量的阀门开度100％的检测压力变化特性。
这样的检测压力变化特性，为了赋予与基准压力变化特性的情况下分别相同的流量，最好能够对多种阀门开度取得，例如最好让阀门开度每次变化10％，并取得此时的检测压力变化特性。因此，如果例如将阀门开度10％设为下限，则在检测流量的设定不为下限的情况下(步骤S30的否)，让检测流量的设定减少给定的量，例如10％，这里例如设为90％(步骤S31)。之后，重复上述步骤S23～S29，直到阀门开度达到下限。通过这样，得到阀门开度每10％不同的检测压力变化特性，将该数据全部保存在检测用数据存储器52B中。
像这样得到了检测压力变化特性之后，在每阀门开度(每检测流量的设定值)中与基准压力变化特性进行比较，进行检测处理(步骤S32)。
这里也参照图6，对作为检测结果的检测精度的求出方法进行说明。图6为表示阀门开度为100％时的基准压力变化特性测定用例程与检测用例程中的压力信号S4的变化之一例的曲线图。特性曲线X0表示阀门开度为100％时的基准压力变化，特性曲线X1表示阀门开度为100％时的检测压力变化特性，如前所述，两个特性曲线，分别保存在基准用数据存储器52A以及检测用数据存储器52B中。
接下来确定关于从上限基准压力P1到下限基准压力P2的预先设定的压力范围的MΔt以及Δt。也即，将通过基准压力变化特性测定用例程所得到的压力，从达到上限基准压力P1之后到达到下限基准压力P2之间的时间设为MΔt。另外，将通过检测用例程所得到的压力，从达到上限基准压力P1之后到达到下限基准压力P2之间的时间设为Δt。
此时，检测精度H通过下面的数学式来表示。
H＝MΔt/Δt×PO/MPO×(273+MTO)/(273+TO)×100(％)…(1)MTO基准压力变化特性测定用例程中的初始温度TO检测用例程中的初始温度MPO基准压力变化特性测定用例程中的初始压力PO检测用例程中的初始压力该式(1)如以下所述那样得到。也即，n摩尔的理想气体的状态方程式为PV＝nRT。这里，各个符号表示以下的物理量。
P理想气体的压力V理想气体的体积R气体常数T绝对温度(K)在压力从基准压力P1变化到基准压力P2之间，如果让体积几乎一定，则此间所流出的物质的量Δn，为Δn＝(P2-P1)V/RT。这里，如果设压力从基准压力P1变化到基准压力P2为止，只经过了时间Δt，则每单位时间的物质移动量v，为v＝(P2-P1)V/(RTΔt)。
因此，基准压力变化特性测定用例程中的每单位时间的物质的移动量v0，与检测用例程中的每单位时间的物质的移动量v1的比，如下所示。
(v1/v0)＝MΔt(273+MTO)/Δt(273+TO)…(2)这里，用来实现某个流量的阀门开度Gv，与流体的压力成反比。本实施例中，在基准压力变化特性测定用例程中的初始压力MPO，与检测用例程中的初始压力PO不同的情况下，用来实现相同目标流量的阀门开度不同。如果考虑到这一点，上述式(2)就变为以下的式(3)。该式(3)等价于关于检测精度H的上述式(1)。
(v1/v0)’＝MΔt(273+MTO)PO/Δt(273+TO)MPO …(3)这里，如果分别假设MΔt＝17640msec，Δt＝11420msec，MPO＝0.4003210MPa(兆帕斯卡)，PO＝0.2589058MPa，MTO＝25.4℃，TO＝24.7℃，则根据上述数学式，检测精度H如下所示。
H＝100.135％也即，该值意味着如果控制与出库时相同的气体流量，则虽然较小，但也产生了+0.135％的流量误差。
这样，在每一个阀门开度进行如上所述的检测处理，求出每一个阀门开度的检测精度H(步骤S32)。
像这样得到了检测结果之后，将其保存，同时输出该检测结果，例如在显示机构54中显示等，向操作者通知其内容(步骤S33)。同时，如果需要的话，设为根据该检测结果，自动校准质量流量检测机构8，输出正确的流量信号S1(S34)。尽管控制机构18根据流量设定信号S0与流量信号S1，对流量控制阀20进行反馈控制，但流量之所以偏离，是因为流量信号S1没有正确反映出现实的流量。另外，该校准处理，可以通过例如对作为传感器电路16的放大器的差动电路32(参照图18)的增益进行调整来进行。
另外，如果需要的话，可以将上述检测精度与预先设定的给定允许范围进行比较，在检测精度为该允许范围以上时，进行警报机构56的驱动等，唤起操作者的注意。之后，如上所述结束自动校准，结束检测用例程。
像这样，在装置自身中设置检测用阀门部42与检测用容器部44等，关闭该检测用阀门部42停止了流体的供给之后，检测出从上述检测用容器部44所流出的流体的压力变化，同时，将该压力变化与例如成为基准的基准压力变化进行比较，能够对是否能够准确地控制所流通的流体的质量流量进行检测。
另外，由于能够在将质量流量控制装置40组装在半导体制造装置的气体供给系统等中的状态下进行上述检测动作，因此能够在非常短的时间内进行检测动作，从而能够在该程度上提高半导体制造装置等的运转率。
另外，上述实施例中，将阀门开度(检测温度的设定值)每次变化10％进行检测动作，但并不仅限于该数值例。另外，检测机构46与检测用容器部44相对流通路6的排列顺序，在上游侧与下游侧反过来设置。另外，这里对容器主体50分别设置了流通路6的入口50A与出口50B，但并不仅限于此，还可以对流通路6形成1个支管，在该支管中T字状连接容器主体50。
另外，本实施例中所说明的各种处理，既可以通过数字处理来进行，又可以通过模拟处理来进行。特别是在通过数字处理进行的情况下，由于采用各种数据的抽样频率，有时会导致数据变成离散的，但这种情况下，通过让数据从最末位侧舍入，例如能够在图6中所示的曲线图中，找到压力数据等的一致点。
另外，第1实施例中，在进行零点调整的情况下，在让上述检测用阀门部42处于阀门关闭状态，停止流通路6内的气体的流通从而在稳定化了的状态下，求出流量信号S1，根据该值来进行零点调整。
<第2实施例>
接下来对本发明的相关质量流量控制装置的第2实施例进行说明。
该第2实施例中，赋予了能够进行高精度的零点调整的功能，同时还能够实现装置自身的小型紧凑化。
这种质量流量控制装置中，因经时变化，流量检测的零点虽然只是稍有变动，但偏离是无法避免的，因此定期或不定期进行零点调整，但在零点调整时为了提高其精度，最好将装置内部的流体(包括气体、液体)的流动完全停止。这种情况下，对于使用隔膜的流量控制阀20来说，即使让其处于阀门关闭状态，但在其特性上很难完全切断流体的流动，虽然只是很少一点点，但还是产生了极为微量的泄漏。该微量的泄漏，在半导体制造处理中的设计规则不太严格的情况下，没有特别的问题，但如果因更加细微化、薄膜化、以及高集成化的要求，而使得设计规则变得更加严格，则不能够忽视上述非常微量的泄漏。
该第2实施例中，为了完全消除非常微量的泄漏，而设置小型紧凑的零点测定用阀门部。以下对这一点进行详细说明。
图7为表示本发明的相关质量流量控制装置的第2实施例的方框结构图。图8为表示第2实施例中的各个部件的实际配置状态的配置图。图9为表示流量控制阀与零点测定用阀门部的安装状态的模式图。图10为表示零点测定用阀门部的全关闭用隔膜的剖面图。图11为表示零点测定工序的流程的流程图。
另外，给与图1以及图2中所示的构成部分相同的构成部分标注同一符号，省略其说明。这里，作为零点测定用阀门部，对使用在前面的检测用阀门部42中也使用的无执行器小型阀门机构的情况进行说明。
如图7以及图8所示，该零点测定用阀门部60，设置在流通路6的最下游侧，位于流体出口6B的正前方。具体地说，在质量流量控制装置的装置框体45的下面侧(图8中)设置安装凹部62，在该安装凹部62内液密或气密安装上述零点测定用阀门部60。该安装凹部62，设置在面对上述流量控制阀机构10的隔膜22的位置上。
如图9所示，上述安装凹部62的里面，通过将装置框体45切削地更深，而形成流体储存室64。该流体储存室64的天井的中央部，在图9中稍稍向下形成为凸出状，通过让该部分与上述流量控制阀机构10侧的阀口24连通，而形成连通路66，使得流入阀口24的气体能够流入到该流体储存室64内。因此，关于上述流体储存室64，还起到让该连通路66的下端开口部用作成为阀口的流体入口部68的作用。另外，该流体储存室64中，设有流出气体的流体出口部70，该流体出口部70，经流通路72与流体出口6B侧连通。
另外，上述成为阀口的流体入口部68的周围，设有部分向下方突出的例如O环等环状的弹性密封部件74，如后所述，在阀门关闭状态时，能够将该成为阀口的流体入口部68完全液密或气密关闭起来，从而将气体的流通完全切断。为了将上述流体储存室64的下方区分开，而设有可弯曲变形的金属制的全封闭用隔膜76。该全封闭用隔膜76，其中心部具有成形为向下方成形为凸状的曲面状的曲面部76A，其周边部被在密合状态下嵌入安装在该安装凹部62中的固定部件78所压入固定。该固定部件78被未图示的螺丝等紧固起来。
这里，上述曲面部76A形成为具有球面的一部分的圆顶状，具体地说，形成为高度比半球状的圆顶形状低，具有球面的一部分的圆顶形状。另外，也可以在该全封闭用隔膜76中不设置曲面部76A，而形成为平面形状。另外，上述固定部件78中，设有用来将上述全封闭用隔膜76向上述流体入口部68推压从而将用作阀口的该流体入口部68封闭起来的推压机构80。该推压机构80，由通过在上述固定部件78的上面成形为凹部状，而夹持上述全封闭用隔膜并设置在与流体储存室64相反侧(图9中为下方侧)的工作空间82，与能够向该工作空间82内给排加压气体，例如加压空气的阀门机构84构成。通过驱动该阀门机构84，能够根据需要向上述工作空间82内给排加压气体，在供给了加压气体时，让具有上述曲面部76A的全封闭用隔膜76弯曲变形，从而能够将流体入口部69全封闭起来。
因此，在不向工作空间82供给加压气体的通常时，让上述流体入口部68处于全封闭状态，成为通常形式的开闭阀门。上述阀门机构84例如是电磁式的三通阀门，通过将该电磁三通阀门内置在上述固定部件78中，来实现全体的小型化以及紧凑化。这种情况下，在上述固定部件78的周围与安装凹部62的内面之间，介设O环等密封部件86，使得上述工作空间82内的加压空气不会泄漏到外部。通过像这样使用电磁式三通阀门作为阀门机构84，能够根据需要将常时加给该三通阀门的一方的加压空气，给排给工作空间82内。上述加压空气从工作空气入口85导入。另外，通过像这样使用电磁式三通阀门作为阀门机构84，能够让零点测定用阀门部60采用小型紧凑的无执行器小型阀门机构。另外，该零点测定用阀门部60，由检测控制机构48控制其动作。
接下来，对使用如上所构成的零点测定用阀门部60所进行的流量传感器的零点测定工序进行说明。
该零点测定工序定期或不定期进行，但尤其最好在执行图4所示的基准压力变化特性测定用例程之前，或执行图5所示的检测用例程之前进行。
如图11所示，为了进行该零点测定工序，首先，这里通过将位于流通路6的最上游的检测用阀门部42与位于流通路6的最下游的上述零点测定用阀门部60一起关闭起来，而变为阀门关闭状态，将流通路6内所流通的气流完全截断使其停止(S01)。也即，使传感器管14内的气流完全停止。此时，流量控制阀机构10的流量控制阀20维持打开状态(S02)。
通过设为该状态，经过给定时间，流通路6内特别是传感器管14内的气流完全停止，变为稳定状态(S03)，检测出此时的传感器电路16的流量信号S1，将此时的检测值作为零点的偏移量保存在控制机构18的未图示的存储器中(S04)。换而言之，通过该所保存的偏移量，将来自检测控制机构48或控制机构18内的测定系统(流量传感器)的给定的输出值，设为电气表示“流量0”者(偏移调整)。这种情况下，如上所述，零点测定用阀门部60能够完全切断气体(流体)的泄漏，因此能够进行高精度的零点测定。另外，此时尚未进行零点调整，而将上述偏移量直接保存起来，最终由检测用例程自动进行零点调整或由操作者的指示来进行零点调整。也即，在图5中所示的检测用例程的S34中，自动校准上述零点偏移量与检测用例程所求出的流量偏移量，通过这样来进行零点调整，同时还进行流量偏移调整。这种情况下，可以不进行自动校准而将测定结果的各个偏移量显示出来，在必要的情况下，由操作者进行观察并作出指示，来进行校准。
回到图11，在S04中保存了流量信号S1的值之后，流量控制阀20进入通常的控制状态(S05)，之后，将检测用阀门部42与零点测定用阀门部60一起设为打开状态(S06)。之后，接下来在基准压力变化特性测定用例程的情况下，进入图4的S2(除去S1)，在检测用例程的情况下进入图5的S22(除去S21)(S07)。
上述情况下，如图10所示，如果设全封闭用隔膜76的具有球面的一部分的圆顶形状的曲面部76A的端面的圆的直径为D，球面的半径为R，加压空气的压力为P1，流体储存室64内的压力为P2，则实验的结果可以确认，满足如下所示的关系式的范围，能够维持不泄漏的全封闭状态。
2＜R/D＜10 (P1-P2≥0.1MPa时)另外，上述曲面部76A的形状能够形成为球面的一部分的形状，例如半球的圆顶状，但并不仅限于此，还能够采用具有椭圆剖面的圆顶形状的一部分形状等，只要能够实现将气流完全停止的全封闭状态，不管是什么样的曲面都可以，另外，如前所述，可以让全封闭用隔膜76为平面形状。
另外，由于使用电磁式三通阀门作为阀门机构84，将内置有该阀门的无执行器小型阀门机构用作零点测定用阀门部60，因此能够实现小型紧凑化以及省空间化。
另外，虽然与装置的设计尺寸也有关，但由于通过面对流量控制阀机构10设置零点测定用阀门部60，因此能够减小连通由隔膜22进行开闭的阀口24与流体储存室64的流体入口部68的连通路66的容积。因此，能够让在气体流通时无法对装置进行控制的这种死容积非常少。
另外，如前所述，这样的无执行器小型阀门机构，还能够适用于图2所示的检测用阀门部42。
另外，上述第2实施例中，零点测定用阀门部60的推压机构80，使用内置了电磁式三通阀门的无执行器小型阀门机构，但也可以代替该机构，像图12中所示的变形例那样，使用具有与全封闭用隔膜76相接触并对其进行推压的活塞90的活塞式执行器。
另外，上述零点测定用阀门部60，夹持旁通管12以及传感器管14设置在上述检测用阀门部42的相反侧。因此，例如在检测用阀门部42设置在旁通管12的下游侧的情况下，将上述零点测定用阀门部60，设置在旁通管12的上游侧。
<第3实施例>
图13为表示本发明的相关质量流量控制装置的第3实施例的方框结构图。第3实施例的质量流量控制装置401，在流通路6中，检测执行部401B位于质量流量控制部401A的下游这一点，与第1实施例的质量流量控制装置40不同。另外，第3实施例的质量流量控制装置401的检测执行部401B，将检测用阀门部42设置在检测用容器部44与压力检测机构46的下游这一点，与第1实施例的质量流量控制装置40的检测执行部40B不同。第3实施例的质量流量控制装置401的构成的其他方面，均与第1实施例的质量流量控制装置40相同。
第3实施例中，首先关闭上游侧的质量流量控制阀20，对容器主体50内进行抽真空，变为低压的状态。之后，关闭检测用阀门部42，将流量控制阀20打开一定的开度，测定包括容器主体50的流通路6内的压力如何上升。之后，根据该压力变化，来进行质量流量控制部401A的检测。
<第3实施例中基准压力变化特性测定用例程>
图14为表示第3实施例的基准压力变化特性测定用例程的各个步骤的流程图。在获得基准压力变化特性时，步骤S41中，首先将流量设定信号S0设为表示流量的最大设定值(例如100％)的满刻度(例如5V)。
步骤S42中，打开检测用阀门部42，关闭流量控制阀20。之后，步骤S43中，从下游的流体出口6B通过真空泵(未图示)来吸气抽真空，通过这样，让流量控制阀20的下游的流通路6内，以及检测用容器部44的容器主体50内变为低压的状态。
步骤S44中，控制机构18打开流量控制阀20，为了得到先前在步骤S41中所设定的流量(这里为最大流量)，而按照流量设定信号S0控制流量控制阀机构10的流量控制阀20。其结果是，N2气体从气体供给源，经流量控制阀20、流通路6以及容器主体50，向下游的真空泵流动。另外，与第1实施例一样，在检测时流量设定信号S0不是从主机计算机，而是从检测控制机构48送给控制机构18。(参照图13)。
之后，步骤S45中，等待让气流的流量变得稳定的给定时间(例如6秒)经过。之后，步骤S46中，通过将阀门驱动电压S2固定为此时的电压值，来固定流量控制阀20的开度。
步骤S47中，在像这样固定流量控制阀20的开度并经过了给定时间(例如数秒)之后，气流稳定了之后，将通过压力检测机构46所测定的此时的气流压力，作为初始压力MPO保存在基准用数据存储器52A中。另外，将通过温度检测机构51所检测出的此时的容器内的温度，作为初始温度MTO保存在基准用数据存储器52A中。
步骤S48中，关闭检测用阀门部42。其结果是，切断了气体供给源以及容器主体50，与下游的真空泵之间的连接，停止N2气体的吸引。但是，由于从气体供给源向容器主体50的N2气体的供给还继续进行，因此气体通过流量控制阀20流入到检测用阀门部42上游的流通路6内，以及容器主体50内。其结果是，检测用阀门部42上游的流通路6内，以及容器主体50内的压力上升。
步骤S49中，通过压力检测机构46每隔给定的时间间隔例如1msec，测定一次流通路6内的气压。之后，步骤S50中，判断流通路6内的气压是否达到了预先设定的上限值。在流通路6内的气压没有达到该上限值的情况下，回到步骤S49，继续压力的测定。在流通路6内的气压达到了该上限值的情况下，结束流通路6内的气压的测定。
步骤S51中，将所得到的压力变化数据(各个时刻的气压的测定值)，作为基准压力变化特性，与阀门开度关联起来保存到基准用数据存储器52A中。步骤S41中，流量设定信号S0被设为表示阀门开度100％的值。因此，最初进行了步骤S51的处理时，基准用数据存储器52A中所保存的基准压力变化特性，为阀门开度100％的基准压力变化特性。
接下来，步骤S52中，判断流量设定信号S0所表示的流量设定值是否降低到预先设定的下限以下。在最初到达步骤S52时，由于流量设定信号S0被设为表示阀门开度100％的值，因此步骤S52的判断结果为否。这样，处理进入步骤S53。
步骤S53中，将赋予控制机构18的流量设定信号S0所表示的阀门开度减少给定量。这样，处理再次回到步骤S42。例如，在步骤S53中将阀门开度减少10％的情况下，接下来的步骤S43～S51的处理中，测定阀门开度90％时的压力，作为阀门开度90％的基准压力变化特性保存在基准用数据存储器52A中。
另外，从步骤S53返回到步骤S42时，容器主体50内以及流通路6内的压力达到上限值(参照步骤S50)。但是，步骤S42、S43中，在关闭了流量控制阀20的状态下对容器主体50内抽真空。因此，容器主体50内以及流通路6内的压力，再次在检测中变为足够低的低压。
以下同样，对多个阀门开度测定压力的变化，将与阀门开度(设定流量)相关联的基准压力变化特性，保存在基准用数据存储器52A中。步骤S52中，在判断流量设定信号S0所表示的流量设定值降低到下限以下时，结束获得基准压力变化特性的处理。
<第3实施例中的检测用例程>
图15为表示第3实施例中的检测用例程的各个步骤的流程图。图15的流程图中，步骤S61～S73的各个处理，原则上与图14的步骤S41～S53的处理相同。
但是，基准压力变化特性测定用例程，例如在制造质量流量控制装置401自身的工厂中，在质量流量控制装置401的出库之前进行，与此相对，检测用例程，在将该质量流量控制装置401组装在半导体制造装置等的供气线中的状态下进行。因此，步骤S63～S67中的吸气，由在供气线中与下游的气体管4(参照图13)相连接的半导体制造装置(未图示)等相连接的真空泵(未图示)来进行。
另外，检测用例程中，各个数据保存在检测用数据存储器52B中而不是基准用数据存储器52A中。也即，图15的步骤S71中，压力变化数据(各个时刻的气压的测定值)，作为与阀门开度相关联的检测压力变化特性，保存在检测用数据存储器52B中。之后，步骤S67中，在固定流量控制阀20的开度经过了给定时间(例如数秒)之后，将通过压力检测机构46所测定的此时的气流压力，作为初始压力PO保存在检测用数据存储器52B中。另外，将通过温度检测机构51所检测出的此时的容器内的温度，作为初始温度TO保存在检测用数据存储器52B中。
图15的步骤S61～S73的其他处理，与图14的步骤S41～S53的处理相同。步骤S61～S73的处理中，对多个阀门开度测定压力的变化，将与各个阀门开度相关联的检测压力变化特性，保存在检测用数据存储器52B中。
图16为表示阀门开度为100％时的分别表示基准压力变化特性与检测压力变化特性的压力检测机构46的压力信号S4的值之一例的曲线图。特性曲线X0表示阀门开度为100％时的基准压力变化特性(参照图14的步骤S51)，特性曲线X1表示阀门开度为100％时的检测压力变化特性(参照图15的步骤S71)。
第3实施例中接下来确定，关于从上限基准压力P1到下限基准压力P2的预先设定的压力范围的MΔt以及Δt。也即，将通过基准压力变化特性测定用例程所得到的压力，从达到下限基准压力P2之后到达到上限基准压力P1之间的时间设为MΔt。另外，将通过检测用例程所得到的压力，从达到下限基准压力P2之后到达到上限基准压力P1之间的时间设为Δt。
将像这样所得到的阀门开度中的MΔt以及Δt，与通过图14的步骤S47所得到的初始压力MPO与初始温度MTO，以及通过图15的步骤S67所得到的初始压力PO与初始温度TO，带入到式(1)中，得到关于该阀门开度的检测精度H。
图15的步骤S74中，像这样对多个阀门开度计算检测精度H。之后，步骤S75中，将各个阀门开度的检测精度H显示在显示机构54中。步骤S76中，根据各个阀门开度的检测精度H，自动校准质量流量检测机构8。步骤S75、S76的处理，与图5的步骤S33、S34的处理相同。
即使在这样的方式中，也能够进行组装在半导体制造装置等的气体供给线中的质量流量控制装置的检测。
还有，在上述实施例中，压力检测机构46设置在容器主体50的下游侧。但是，压力检测机构46，也可设置在容器主体50及/或流量控制阀20的上流侧，从而能够检测出上述位置中的流通路6内的压力。此外，压力检测机构46，也可以是能够检测出容器主体50内的压力的形式。即压力检测机构，也可相对关闭流通路的检测用阀门部，设置在与用来控制流通路内所流通的流体的质量流量的流量控制阀相同侧，可检测出包括容器主体的的流体的压力。但是，压力检测机构，更优选设置在检测用阀门部与流量控制阀门之间。
另外，上述实施例中，温度检测机构51设置在容器主体50中。但是，温度检测机构51也可以设置在容器主体50及/或流量控制阀20的上游侧，从而能够检测出该位置中的流通路6内的流体的温度。另外，温度检测机构51也可以设置在容器主体50及/或流量控制阀20的下游侧，从而能够检测出该位置中的流通路6内的流体的温度。也即，温度检测机构，只要相对关闭流通路的检测用阀门部，设置在与用来控制流通路内所流通的流体的质量流量的流量控制阀相同侧，可检测出该位置中的包括容器主体的流通路内的流体的温度。
上述实施例中，容器主体50由不锈钢设置，底部设有与流通路6相连接的气体入口50A与出口50B。但是，容器也可以采用其他构成。例如，可以在流通路中在沿着气流的方向设置垂直的剖面的剖面积比其他部分大的部分，将该部分作为容器。另外，也可以不设置容器，在将用来对流通路内所流通的流体的质量流量进行控制的流量控制阀，与关闭流通路的检测用阀门部之间连接起来的流通路中，设置多个曲折部，设置比直线连接流量控制阀与检测用阀门部的方式长的流通路，通过该部分来代替容器。也即，流量控制装置，可以采用在检测用阀门与流量控制阀之间能够储存流体的构成。
另外，上述实施例中，初始压力MPO、PO以及初始温度MTO、TO，分别为关闭了检测用阀门部42时的压力与温度。但是，检测中所使用的初始压力与初始温度，也可以是其他时刻的流体压力与温度。检测中所使用的初始压力与初始温度，例如可以是从关闭了检测用阀门42时刻开始经过了预先设定的一定时间之后的时刻的温度以及压力。另外，还可以是从关闭检测用阀门42的时刻向前回溯预先设定的一定时间时的温度以及压力。也即，检测中所使用的初始压力与初始温度，可以是包括通过检测用阀门部关闭了流通路的时刻的给定时间区间内所含有的时刻的温度以及压力。
以上，参照所例示的实施例对本发明进行了详细说明。但本发明并不仅限于以上所说明的实施例以及构成。本发明还包括各种变形与均等的构成。另外，所公布的阀门的各种要素，通过各种组合以及构成进行了公布，但这些仅仅是示例，还可以增加或减少各个要素。另外，要素也可以是一个。这些方式均包括在本发明的范围内。
产业上的利用可能性本发明能够适用于CVD成膜或蚀刻操作等各种半导体制造装置等，用来在内部保持低压并向所使用的对象装置供给正确的量的气体的装置。
权利要求
1.一种流量控制装置，是一种在向压力比流体供给源低的流体供给对象供给流体的流通路中，控制流体的流量的流量控制装置，具备第1开闭阀门，其开闭所述流通路；流量控制部，其具备用来对所述流通路中所流通的流体的流量进行控制的流量控制阀机构；压力检测部，其能够在相对所述第1开闭阀门与所述流量控制阀机构相同侧中，检测所述流体的压力；以及偏移测定控制部，其计算出距离所述流量控制部所控制的所述流量的基准值的偏移，所述偏移测定控制部，在固定所述流量控制阀机构的开度，通过所述第1开闭阀门将所述流通路关闭了的状态下，通过所述压力检测部测定压力变化；根据所述测定的压力变化，计算距离所述基准值的偏移。
2.如权利要求1所述的流量控制装置，所述流量控制部，还具备能够在相对所述第1开闭阀门与所述流量控制阀机构相同侧中，测定所述流通路中所流通的流体的流量的流量检测部，能够根据作为目标的目标流量与通过所述流量检测部所测定的流量，调节所述流量控制阀机构的开度，对所述流通路中所流通的流体的流量进行控制，所述偏移测定控制部，能够根据距离所述基准值的偏移，调整表示通过所述流量检测部所检测出的流量的输出值。
3.如权利要求2所述的流量控制装置，具备第2开闭阀门，其在相对所述流量检测部，与所述第1开闭阀门相反侧中，开闭所述流通路，所述偏移测定控制部，能够在通过所述第1以及第2开闭阀门关闭了所述流通路的状态下，读取表示通过所述流量检测部所检测出的流量的输出值，对表示通过所述流量检测部所检测出的流量0的输出值进行调整。
4.如权利要求1所述的流量控制装置，还具备储存部，该储存部在所述第1开闭阀门与所述流量控制阀机构之间，能够储存所述流通路中所流通的流体。
5.如权利要求1所述的流量控制装置，还具备温度检测部，该温度检测部在相对所述第1开闭阀门，与所述流量控制阀机构相同侧中，能够测定所述流体的温度，所述偏移测定控制部，还根据作为在包括通过所述第1开闭阀门关闭了所述流通路的时刻的给定时间区间内所包括的第1时刻中的所述流体的压力的初始压力PO；所述给定时间区间内所包括的第2时刻中的所述流体的绝对温度T1；以及在通过所述第1开闭阀门关闭了所述流通路之后，从所述流体的所述压力达到给定的第1基准压力开始，到达与所述第1基准压力P1不同的给定的第2基准压力P2之间的时间Δt，来计算距离所述基准值的偏移。
6.如权利要求5所述的流量控制装置，其特征在于所述偏移测定控制部，根据PO/(T1×Δt)和与所述基准值相关的给定常数之间的比，计算距离所述基准值的偏移。
7.一种质量流量控制装置，设置有流量控制部，该流量控制部在流通流体的流通路中，介设有检测该流通路中流通的流体的质量流量并输出流量信号的流量检测部，以及通过由阀门驱动信号改变阀门开度来控制质量流量的流量控制阀机构，根据外部所输入的流量设定信号与所述流量信号，控制所述流量控制阀机构，在该质量流量控制装置中，具备偏移测定控制部，其在所述流通路中，分别设有开闭该流通路的第1开闭阀门、具备给定容量的储存部、以及检测所述流体的压力并输出压力检测信号的压力检测部，通过采用并控制所述检测用阀门与所述储存部以及所述压力检测部，以进行质量流量检测动作。
8.如权利要求7所述的质量流量控制装置，其特征在于，所述偏移测定控制部，根据所述检测结果校准所述流量检测部。
9.如权利要求7所述的质量流量控制装置，其特征在于，所述流通路中，介设有在零点测定时开闭该流通路的出口侧的第2开闭阀门。
10.如权利要求7所述的质量流量控制装置，其特征在于，所述第1开闭阀门与所述储存部以及所述压力检测部，比所述流量检测部以及所述流量控制阀机构，设置在更上游侧。
11.如权利要求7所述的质量流量控制装置，其特征在于，所述第1开闭阀门与所述储存部以及所述压力检测部，比所述流量检测部以及所述流量控制阀机构，设置在更下游侧。
12.一种流量控制装置的调整方法，是一种在向压力比流体供给源低的流体供给对象供给流体的流通路中，控制流体的流量的流量控制装置的调整方法，所述流量控制机构，具备流量控制部，该流量控制部具备用来对所述流通路中所流通的流体的流量进行控制的流量控制阀机构，所述调整方法包括下述工序(a)固定所述流量控制阀机构的开度的工序；(b)通过第1开闭阀门关闭所述流通路的工序；(c)在所述工序(a)以及(b)之后，测定在相对所述第1开闭阀门与所述流量控制阀机构相同侧中的第1给定位置中的所述流体的压力变化的工序；(d)根据所述测定的压力变化，计算距离所述流量控制部所控制的所述流量的基准值的偏移的工序；以及(e)根据距离所述基准值的偏移，调整所述流量控制部的工序。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述流量控制部，还具备在相对所述第1开闭阀门，与所述流量控制阀机构相同侧中，能够测定所述流通路中所流通的流体的流量的流量检测部，能够根据作为目标的目标流量与通过所述流量检测部所测定的流量，调节所述流量控制阀机构的开度，对所述流通路中所流通的流体的流量进行控制，所述工序(e)，包括根据距离所述基准值的偏移，调整表示通过所述流量检测部所检测出的流量的输出值的工序。
14.如权利要求13所述的方法，还包括(f)通过所述第1开闭阀门关闭所述流通路，且在相对所述流量检测部与所述第1开闭阀门相反侧中，通过第2开闭阀门关闭所述流通路的工序；(g)在通过所述第1以及第2开闭阀门关闭了所述流通路的状态下，读取表示通过所述流量检测部所检测出的流量的输出值的工序；以及(h)对表示通过所述流量检测部所检测出的流量0的输出值进行调整的工序。
15.如权利要求12所述的方法，所述工序(d)包括，根据作为在包括通过所述第1开闭阀门关闭了所述流通路的时刻的给定时间区间内所包括的第1时刻中的、所述第1给定位置的所述流体的压力的初始压力PO；所述给定时间区间内所包括的第2时刻中的、相对所述第1开闭阀门位于与所述第1给定位置相同侧的第2给定位置的所述流体的绝对温度T1；以及在通过所述第1开闭阀门关闭了所述流通路之后，从所述第1给定位置的所述流体的所述压力达到给定的第1基准压力开始，到达与所述第1基准压力P1不同的给定的第2基准压力P2之间的时间Δt，来计算距离所述基准值的偏移的工序。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述工序(d)，包括根据PO/(T1×Δt)和与所述基准值关联的给定常数之间的比，计算距离所述基准值的偏移的工序。
17.一种质量流量控制装置的检测方法，其特征在于，所述质量流量控制装置，具备流量控制部，其在流通流体的流通路中，具有检测该流通路中流通的流体的质量流量并输出流量信号的流量检测部，以及通过由阀门驱动信号改变阀门开度来控制质量流量的流量控制阀机构，根据从外部所输入的流量设定信号与所述流量信号，控制所述流量控制阀机构；以及偏移测定控制部，其在所述流通路中，分别设有开闭该流通路的第1开闭阀门、具备给定容量的储存部、以及检测所述流体的压力并输出压力检测信号的压力检测部，采用并控制所述检测用阀门与所述储存部以及所述压力检测部，以进行质量流量检测动作，所述检测方法具有设定检测流量的工序；在流通路中稳定地流通检测用流体的工序；检测出所述流通的流体的压力与储存部的温度，分别作为初始压力与初始温度的工序；关闭第1开闭阀门，切断流通路的工序；测定在关闭了所述第1开闭阀门之后，从所述储存部流出的流体的压力变化的工序；以及根据所述测定的压力变化与预先求出的基准压力变化特性，求出检测结果的工序。
18.如权利要求17所述的质量流量控制装置的检测方法，其特征在于根据所述检测结果自动地校准流量检测部。
19.如权利要求17所述的质量流量控制装置的检测方法，其特征在于对所述检测流量进行各种变更。
20.如权利要求17所述的质量流量控制装置的检测方法，其特征在于在设定所述检测流量的工序之前，进行零点测定工序，该工序通过切断所述流通路中所流通的流体的流通来进行零点测定。
全文摘要
本发明提供一种组装有检测用容器，由装置自身进行质量流量的检测动作的质量流量控制装置。在流通流体的流通路(6)中，介设检测该流通路中流通的流体的质量流量并输出流量信号的质量流量检测机构(8)，以及通过由阀门驱动信号改变阀门开度来控制质量流量的流量控制阀机构(10)，设有根据外部所输入的流量设定信号与上述流量信号，控制上述流量控制阀机构的控制机构(18)的质量流量控制装置中，具备检测控制机构(48)，其在上述流通路中，分别设置开闭该流通路的检测用阀门部(42)、具有给定容量的检测用容器部(44)、以及检测上述流体的压力并输出压力检测信号的压力检测机构(46)，使用并控制上述检测用阀门与上述储存部以及上述压力检测部，以进行质量流量检测动作。
文档编号G01F25/00GK1839358SQ200580000800
公开日2006年9月27日 申请日期2005年6月20日 优先权日2004年6月21日
发明者田中诚, 铃木茂洋 申请人:日立金属株式会社