(57)【要約】【課題】製造が容易で、マスフローコントローラの取付け姿勢による測定誤差の問題を防ぐことができるマスフローコントローラの提供。【解決手段】  流体が通過する流体流路１１と、上流側と下流側の発熱抵抗体２３ａ，２３ｂの、通電した際の抵抗値の差に基づいて質量流量測定値を出力する熱式流量センサ２０と、流量センサ２０に加わる加速度を測定する加速度センサ５と、流体流路を通過する流体の質量流量を制御する流量制御バルブ４と、流量制御バルブ４の開度を制御する制御部３と、を有する、マスフローコントローラ１であって、制御部３は、加速度センサ５によって測定された加速度に応じて流量センサ２０から出力された質量流量測定値を補正し、補正された質量流量測定値を使用して、質量流量が目標値になるように流量制御バルブ４の開度を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が通過する流体流路と、
前記流体流路から分岐して該流体流路に戻るセンサ流路及び該センサ流路の途中の上流側と下流側にそれぞれ設けられた発熱抵抗体を有し、該上流側と下流側の発熱抵抗体の、通電した際の抵抗値の差に基づいて質量流量測定値を出力する熱式流量センサと、
前記流量センサに加わる加速度を測定する加速度センサと、
前記流体流路を通過する流体の質量流量を制御する流量制御バルブと、
前記流量制御バルブの開度を制御する制御部と、
を有する、マスフローコントローラであって、
前記制御部は、前記加速度センサによって測定された加速度に応じて前記熱式流量センサから出力された質量流量測定値を補正し、該補正された質量流量測定値を使用して、質量流量が目標値になるように前記流量制御バルブの開度を制御する
ことを特徴とする、マスフローコントローラ。
【請求項２】
前記加速度センサの検出軸のうち少なくとも一つは、前記センサ流路の前記上流側及び下流側発熱抵抗体が設けられた部分の軸方向に平行である、請求項１に記載のマスフローコントローラ。
【請求項３】
前記制御部は、加速度の方向に直交する仮想平面に対して、前記センサ流路の前記上流側及び下流側発熱抵抗体が設けられた部分の軸方向が成す姿勢角度を計算する姿勢算出部と、前記姿勢角度に対する流量補正量を対応させた補正表とを有し、前記姿勢算出部で算出した姿勢角度に対応する流量補正量で、前記熱式流量センサから出力された質量流量測定値を補正する、請求項１又は２に記載のマスフローコントローラ。
【請求項４】
前記制御部は、通信部と、前記加速度センサの出力値から振動の大きさを算出する振動算出部とを有し、該振動算出部により算出された振動の大きさが所定の値を越えた場合に、前記通信部から警告信号を送信する、請求項１〜３のいずれかに記載のマスフローコントローラ。
【請求項５】
前記振動の大きさは、直近の所定間隔での前記加速度センサの出力値の分散値である、請求項４に記載のマスフローコントローラ。
【請求項６】
複数の流体機器が配列された流体制御装置であって、
前記複数の流体機器は、請求項１〜５のいずれかに記載のマスフローコントローラを含む、流体制御装置。
【請求項７】
密閉されたチャンバ内においてプロセスガスによる処理工程を要する半導体の製造プロセスにおいて、前記プロセスガスの制御に請求項１〜５のいずれかに記載のマスフローコントローラ、又は、請求項６に記載の流体制御装置を用いる、半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスフローコントローラ、流体制御装置、及び半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造プロセスに用いられるプロセスガス等の流量制御装置（マスフローコントローラ（ＭＦＣ））として、精密な流量測定のために熱式ＭＦＣが多く用いられている。
この熱式ＭＦＣは、熱式の流量センサで測定した流量に基づいて調整弁をフィードバック制御し、一次側から供給された流体（ガス等）を、指示された流量だけ二次側へ送出する装置である。
【０００３】
熱式流量センサは、流量測定のためにＭＦＣを通過する流体の一部を流すセンサ流路を有し、その途中の上流側と下流側に設けた発熱抵抗体で通電加熱しつつ、両発熱抵抗体の抵抗値差として検出される温度差から、センサ流路を流れる流体の質量流量を測定する。
センサ流路は、他の大部分の流体を流すバイパス流路と並列に接続され、センサ流路とバイパス流路との流量の比率は既知で圧力によらずほぼ一定であるため、センサの検出流量から、ＭＦＣを流れる流体の質量流量が算出できる（たとえば特許文献１）。
【０００４】
このような熱式流量センサでは、センサ流路の２つの発熱抵抗体の間の部分（「測定部」と呼ぶ）の軸方向が、水平でない場合、発熱抵抗体によって暖められたセンサ流路内の流体がセンサ流路の高い方へ流れる、すなわち対流を起こす、という問題がある。ＭＦＣの制御弁が閉じていて、実際にはＭＦＣの二次側にガスが流れない場合であっても、この対流によりセンサ流路とバイパス流路からなるループを回るようにガスが流れてしまい（サーマルサイフォン現象）、流量センサの測定値はゼロにならない。
サーマルサイフォン現象によって生じる熱対流の流量は、例えば、ＭＦＣを垂直に配置した場合においては、ハーゲンポアズイユの式から計算して、下式で表わされる。
Ｑ＝ｇ（ρ１−ρ２）πｒ４／１６μ    〔ｍ３／ｓｅｃ〕−−（式１）
g : 重力加速度
ρ１：バイパス部での密度
ρ２：センサ部の密度
ｒ：管の半径
μ：流体の粘性係数
【０００５】
この現象は制御弁が開いていて、ＭＦＣがガスの流量を所定値に制御している時にも発生し、測定される流量は、実際にＭＦＣを通過する流量に上記熱対流の流量が測定誤差として加わった量になると考えられる。
この測定誤差は、ＭＦＣの取付け姿勢（「測定部」の軸方向の水平面に対する角度θ）によって変化し、sinθに比例するため、実際の流量が同一でも、流量測定値はＭＦＣの取付け姿勢によって変化する。その結果、流量設定値が同一であっても、ＭＦＣから出力される実際の流量は、ＭＦＣの取付け姿勢によって変化するという問題がある。
【０００６】
上記問題に対して、特許文献２では、コの字型のセンサ流路の最初の直線部分に第１の発熱抵抗体の対（上流側と下流側の発熱抵抗体）を設け、これと並行する最後の直線部分に第２の発熱抵抗体の対（上流側と下流側の発熱抵抗体）を設けている。これにより、ＭＦＣがどのような姿勢であっても、第１の発熱抵抗体の対によって温められた流体と第２の発熱抵抗体の対によって温められた流体は、逆方向に対流しようとするため、上記ＭＦＣの姿勢による測定誤差の問題は生じない。
【０００７】
また、特許文献３では、ＭＦＣを含む複数の流体機器を複数の基板（継手ブロック）を介して接続して成る流体供給ラインにおいて、この流体供給ラインが垂直に配置される場合であっても、ＭＦＣのセンサの向きが水平になるようにＭＦＣを接続できる取替基板８０を提案している。これにより、上記ＭＦＣの姿勢による測定誤差の問題を防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１６−１６２０６４号公報
【特許文献２】特開２００７−１２７４６６号公報
【特許文献３】特開２００８−２９２４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記第１の問題に対する特許文献２の方法では、元々製造難易度が高いセンサ流路の構造を複雑化させ、さらに製造難易度が高くなるという問題がある。
また、特許文献３の方法では、基板（継手ブロック）の種類が増え、流体制御装置の組立工程が複雑になり、組み立て自動化が困難になる。
【００１０】
本発明の目的は、このような課題を解決し、製造が容易で、姿勢による測定誤差の問題を防ぐことができるマスフローコントローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のマスフローコントローラは、
流体が通過する流体流路と、
前記流体流路から分岐して該流体流路に戻るセンサ流路及び該センサ流路の途中の上流側と下流側にそれぞれ設けられた発熱抵抗体を有し、該上流側と下流側の発熱抵抗体の、通電した際の抵抗値の差に基づいて質量流量測定値を出力する熱式流量センサと、
前記流量センサに加わる加速度を測定する加速度センサと、
前記流体流路を通過する流体の質量流量を制御する流量制御バルブと、
前記流量制御バルブの開度を制御する制御部と、
を有する、マスフローコントローラであって、
前記制御部は、前記加速度センサによって測定された加速度に応じて前記熱式流量センサから出力された質量流量測定値を補正し、該補正された質量流量測定値を使用して、質量流量が目標値になるように、前記流量制御バルブの開度を制御する
ことを特徴とする。
【００１２】
好適には、前記加速度センサの検出軸のうち少なくとも一つは、前記センサ流路の前記上流側及び下流側発熱抵抗体が設けられた部分の軸方向に平行である、構成を採用できる。
【００１３】
好適には、前記制御部は、加速度の方向に直交する仮想平面に対して、前記センサ流路の前記上流側及び下流側発熱抵抗体が設けられた部分の軸方向が成す姿勢角度を計算する姿勢算出部と、各姿勢角度に対応する流量補正量を規定した補正表とを有し、前記姿勢算出部で算出した姿勢角度に対応する流量補正量で、前記熱式流量センサから出力された質量流量測定値を補正する、構成を採用できる。
【００１４】
好適には、前記制御部は、通信部と、前記加速度センサの出力値から振動の大きさを算出する振動算出部とを有し、該振動算出部により算出された振動の大きさが所定の値を越えた場合に、前記通信部から警告信号を送信する、構成を採用できる。
機械的な振動が大きいと、流量制御バルブの操作部材が共振して制御流量が変動したりする問題が生じうるが、上記構成により、そのような振動状態を警告により知ることができる。
【００１５】
好適には、前記振動の大きさは、直近の所定間隔での前記加速度センサの出力値の分散値である、構成を採用できる。
【００１６】
本発明の流体制御装置は、複数の流体機器が配列された流体制御装置であって、
前記複数の流体機器は、上記いずれかのマスフローコントローラを含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明の半導体製造装置は、密閉されたチャンバ内においてプロセスガスによる処理工程を要する半導体の製造プロセスにおいて、前記プロセスガスの制御に上記いずれかのマスフローコントローラ又は上記流体制御装置を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、流量センサに加わる加速度を測定する加速度センサを用い、該加速度センサによって測定された加速度に応じて熱式流量センサから出力された質量流量測定値を補正する構成を採用したので、製造が容易で姿勢による測定誤差の問題を防ぐことができるマスフローコントローラが提供できる。
また、好ましくは、加速度センサにより検出された振動の大きさが所定の値を越えた場合に、警告信号を送信する、構成とすることにより、制御流量が変動しうる振動状態が生じた場合、警告により直ちに知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るマスフローコントローラを示す縦断面図。
【図２】センサユニットのブリッジ回路を示す説明図。
【図３】第１の実施形態の信号処理システムを示すブロック図。
【図４】第２の実施形態の信号処理システムを示すブロック図。
【図５】従来の信号処理システムを示すブロック図。
【図６】本発明の実施形態に係る流体制御装置を示す概略斜視図。
【図７】本発明の実施形態に係る半導体製造装置を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
以下、本発明の実施形態のマスフローコントローラについて図面を参照して説明する。本実施形態は、加速度センサを用いて流量センサの姿勢を検出し、それに応じて熱式流量センサから出力された質量流量測定値を補正する実施形態である。
図１に本実施形態のマスフローコントローラ１の縦断面図を示す。
マスフローコントローラ１は、ボディ１０と、流量センサユニット２０と、制御部３と、流量制御バルブ４と、加速度センサ５を主に備える。
【００２１】
ボディ１０は、ステンレス等の鋼材により構成され、外形が直方体形状をなし、その両端面には継手１１が取り付けられている。ボディ１０には、流入路１０ａと、バイパス流路１０ｂと、センサ流入路１０ｃと、センサ流出路１０ｄと、合流路１０ｅと、弁室１０ｆと、流出路１０ｇとが形成されている。
【００２２】
バイパス流路１０ｂへは、流入路１０ａを通過した流体が流入する。センサ流入路１０ｃは、バイパス流路１０ｂから分岐し、流量センサユニット２０へ流体を流す。センサ流出路１０ｄは、流量センサユニット２０を通過した流体を流出させる。合流路１０ｅでは、バイパス流路１０ｂを通過した流体とセンサ流出路１０ｄを通過した流体とが合流する。流入路１０ａと合流路１０ｅは、流路中心線が同一直線上にある円形断面の流路である。 
【００２３】
また、バイパス流路１０ｂおよびセンサ流入路１０ｃは、所定の流量比（例えば、１：２〜１：１０００）で流体が流れるように構成されている。バイパス流路１０ｂ内には、複数枚のバイパスシート１２が設けられている。弁室１０ｆ内には、流量制御バルブ４のバルブ本体４Ａが配置されている。
【００２４】
流量センサユニット２０は、熱式流量センサユニットであり、センサベース本体２１と、細管からなるセンサ流路２２と、該センサ流路２２の上流側及び下流側に巻き付けられた発熱コイルからなる一対の発熱抵抗体２３ａ，２３ｂと、一対のセンサフランジ２４と、センサカバー２５と、一対のガスケット２６（図示省略）と、締結手段であるボルト２７（図示省略）と、出力部であるブリッジ回路２８を備える。
【００２５】
ブリッジ回路２８は、図２に示すように、前記発熱抵抗体２３ａ，２３ｂと基準抵抗Ｒ１，Ｒ２とをこの順にダイヤモンド状に接続した回路であり、接続点Ｐ１〜Ｐ２間に入力電圧を加え、接続点Ｐ３〜Ｐ４間から出力電圧を得るようになっている。なお、ブリッジ回路２８は、物理的には、制御部３のボードに設けられているが、機能的には流量センサユニット２０の出力部と考えられるので、本明細書では、流量センサユニット２０の構成要素として取り扱う。
【００２６】
制御部３は、信号処理回路基板からなり、流量センサユニット２０からの信号に基づいて流体の流量を算出し、バイパス流路１０ｂを流れる流体が所定の流量となるように流量制御バルブ４へ制御信号を出力するフィードバック制御を行う。
従来の制御部３は、図５に示すように、増幅器３１と，ＡＤ変換器３２と，補正部３３と，比較制御部３４と，ＤＡ変換器３５と，増幅器３６とを含んで構成されている。なお、補正部３３と比較制御部３４は、制御部３のマイコンＣＰＵ（図示省略）により実行されるプログラムであり、物理的なユニットではない。これにより、流量センサユニット２０からの信号は、増幅器３１で増幅され、ＡＤ変換器３２でデジタル化され、補正部３３で器差等が補正された後、比較制御部３４で流量設定値と比較され、ＰＩＤ制御等を行うべく、指令信号が出力され、ＤＡ変換器３５でアナログ化され、増幅器３６で増幅されて、流量制御バルブ４へ送られる。
【００２７】
これに対し、本実施形態の制御部３は、図３に示すように、上記従来の制御部３の各構成要素に加えて、後述する加速度センサ５で測定された加速度に基づいて、流量センサユニット２０で測定された流量値を補正する姿勢影響補正部３７を含む。
この姿勢影響補正部３７は、さらに、姿勢算出部３７ａと、補正表３７ｂと、流量補正部３７ｃとを下位ユニットとして含む。なお、姿勢影響補正部３７と姿勢算出部３７ａと流量補正部３７ｃも、制御部３のマイコンＣＰＵ（図示省略）により実行されるプログラムであり、物理的なユニットではない。
【００２８】
姿勢算出部３７ａは、加速度センサ５で測定された加速度の方向に直交する仮想平面（水平面）に対して、前記センサ流路２２の前記上流側及び下流側発熱抵抗体が設けられた部分（「測定部」という）の方向が成す角度（「姿勢角度」という）を計算し、補正表３７ｂを参照して流量の補正量を決定する。
例えば、  加速度センサ５の検出軸の１つが、センサ流路２２の測定部の軸方向に平行になるように設けられている場合、その軸の加速度ａを測定すれば、測定部の軸方向が水平面となす角度（姿勢角度）θは、θ＝arcsin(a/g)として、直ちに求めることができる（ｇは重力加速度）。このため、加速度センサ５の測定軸が１つであっても、流量センサユニット２０の測定部の軸方向の加速度が測定できるように取り付けられていれば、姿勢角度θを求めるには十分である。
但し、加速度センサ５が３軸の場合、各検出軸が流量センサユニット２０の測定部の軸方向と平行でなくても、この測定部の軸方向と各検出軸との角度が既知であれば、上記姿勢角θを求めることができる。すなわち、加速度センサ５で測定した重力加速度の各検出軸方向成分のベクトルから重力加速度のベクトルを算出し、これに対する前記測定部の軸方向との角度を求めて９０度を減ずることにより、上記姿勢角度θを求めることができる。
なお、ここでは姿勢角度θを求めるとしたが、上述の式で互いに変換できるため、流量センサユニット２０の測定部の軸方向の加速度ａのデータだけを保持していても等価である。特に、最終的に補正に用いられる値がsinθであるため、加速度ａの形で保持することで計算の負荷を減らす効果がある。
【００２９】
補正表３７ｂは、制御部３のメモリー（図示省略）内に保存されたデータであって、各姿勢角度と、対応する流量補正量が格納されたデータである。
流量誤差の原因となるサーマルサイホン現象における対流の流量は、前記式（１）に示されるように、姿勢角度が同じでも、センサ流路の内径の他、使用する流体の密度ρや粘度μ（したがって使用する流体の種類や温度、圧力）によって異なる。
このため、対照表３３ｂを設定する際、例えば、実際に使用する流体の種類、温度及び圧力条件下で、「姿勢角度」を変化させ、各姿勢角度において、流量制御バルブ４を閉じた状態の流量センサユニット２０による流量実測値（ゼロ点流量）を求め、これをこれを流量補正量とするのが好ましい。
【００３０】
流量補正部３７ｃは、補正部３３で器差等が補正された流量値を、上記流量補正量で補正する。
【００３１】
流量制御バルブ４は、制御部３からの制御信号に基づいて流体の流路を開閉するバルブであり、図１に示すように、バルブ本体４Ａと駆動アクチュエータ４Ｂとからなる。
【００３２】
加速度センサ５は、流量センサユニット２０又は、これを含むマスフローコントローラ全体の傾き（姿勢）を検出するもので、本実施形態では、市販の静電容量検出方式のＭＥＭＳ型の３軸加速度センサを用いている。この加速度センサ５は、ＭＥＭＳ型のセンサ部分がＡＤ変換器やＳＰＩインターフェース等と共に１つのＩＣチップとして形成されているもので、制御部３の回路ボードに実装されている。
ただし、加速度センサ５としては、これに限られず、１軸以上の検出軸を有し、マスフローコントローラに実装できるサイズのものであれば、いずれでもよい。
検出方式としては、静電容量方式に限らず、ピエゾ抵抗検出方式や熱流体方式などでもよい。形態としては、ＭＥＭＳ型の加速度センサでＩＣチップとして形成されているものが多いが、これらは実装しやすく、好ましい。ただし、加速度センサの形態は、ＩＣチップの形式に限らず、ＩＣチップが実装された小さな回路基板として形成されたもの、小さな筐体に入ったもの等でもよい。
【００３３】
加速度センサ５は、上記のように、その検出軸の１つが、センサ流路２２の一対の発熱抵抗体２３ａ，２３ｂが巻き付けられた部分（「測定部」）の軸方向に平行になるように設けられることが望ましい。また、上記のように、加速度センサ５が３軸の場合、各検出軸が流量センサユニット２０の測定部の軸方向と平行でなくても、この測定部の軸方向と各検出軸との角度が既知であれば、上記姿勢角度θを求めることができる。
【００３４】
次に、このように構成された本実施形態のマスフローコントローラ１の動作について、図２及び図３を参照して説明する。
各流量センサユニット２０において、ブリッジ回路２８の接続点Ｐ１〜Ｐ２間に電圧Ｖｉｎを加え、上流側と下流側の発熱抵抗体２３ａ、２３ｂに通電して発熱させるとともに、これらの発熱抵抗体の抵抗値Ｒａ，Ｒｂ（温度に比例する）を検出する。センサ流路２２内に流体が流れると、上流側の発熱抵抗体２３ａは、流れてくる流体で冷やされて温度の上昇が抑えられ、下流側の発熱抵抗体２３ｂは、上流側の発熱抵抗体２３ａで加熱された流体が流れてくるので、温度の上昇が大きく、その結果、両発熱抵抗体２３ａ、２３ｂの間で温度差が生ずる。この温度差は、ある流量の範囲では流体の質量流量に比例すると見なせる。ブリッジ回路２８は、この温度差の指標となる発熱抵抗体２３ａ、２３ｂの抵抗値差Ｒａ−Ｒｂを、接続点Ｐ３〜Ｐ４間の出力電圧Ｖｏｕｔに変換して出力している。
（基準抵抗Ｒ１とＲ２が等しい場合、Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ×（Ｒｂ−Ｒａ）/（Ｒａ＋Ｒｂ）となり、ＶｏｕｔはＲｂ−Ｒａにほぼ比例する。）
【００３５】
流量センサユニット２０のブリッジ回路２８からの出力信号は、図３のように、オペアンプからなる増幅器３１に入力される。増幅された出力信号は、ＡＤ変換器３２でデジタル化され、さらに補正部３３で器差等の補正処理が行われて流量値が算出される。
【００３６】
一方、加速度センサ５で測定された加速度（デジタル信号）が、姿勢影響補正部３７に入力され、姿勢影響補正部３７の姿勢算出部３７ａはこの加速度から流量センサユニット２０の測定部の姿勢角度を算出し、補正表３７ｂを参照して、この姿勢角度に対応する補正量を決定する。
流量補正部３７ｃは、前記補正部３３から入力された流量値にこの補正値を加算し、補正後の流量値を出力する。
【００３７】
比較制御部３４は、補正された流量値と外部のコントローラ（図示省略）から入力された流量設定値とを比較し、制御信号を出力する。この制御信号は、補正された流量値と流量設定値との単なる差分信号でもよいが、差分とその積分と微分も考慮したＰＩＤ制御信号であることが好ましい。
この制御信号は、ＤＡ変換器３５でアナログ電圧に変換され、さらにオペアンプからなる増幅器３６で増幅されて、流量制御バルブ４を駆動する。
このような、フィードバック制御を行うことにより、マスフローコントローラを流れる流体の質量流量が所定値になるように制御する。
【００３８】
第１の実施形態によれば、シンプルな構成で、マスフローコントローラの姿勢による測定誤差の問題を防ぐことができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
本実施形態は、圧力センサによりマスフローコントローラの姿勢を検出して流量測定値を補正するとともに、振動の大きさをも検出して、そのレベルが一定以上の場合は警告を出力する実施形態である。
本実施形態のマスフローコントローラ１において、ボディ１０と、流量センサユニット２０と、流量制御バルブ４と、加速度センサ５の構成は、第１の実施形態と同様なので、これらの説明は省略し、制御部３の構成と信号処理動作についてのみ、図４を参照して説明する。
【００４０】
本実施形態の制御部３は、増幅器３１，ＡＤ変換器３２，補正部３３，姿勢影響補正部３７、比較制御部３４，ＤＡ変換器３５，増幅器３６、に加えて、振動算出部３８と通信部３９を含む。
【００４１】
振動算出部３８は、前記加速度センサ５の出力値から振動の大きさを算出し、該振動算出部により算出された振動の大きさが所定の値を越えた場合に、マスフローコントローラから送出されるガスの流量が所定の精度を満たせなくなっている事を示す警告信号を外部（半導体製造装置の制御部等）に送信する。
ここで、「振動の大きさ」とは、直近の所定間隔での加速度センサ５の加速度出力値の分散値σ２とするのが好ましい。加速度出力値の直流成分を除いた最大振幅を「振動の大きさ」としてもよいが、分散値σ２を「振動の大きさ」とする方が、異常値が発生することが少なく、好ましい。
また、振動の計測方向は、３軸とも測定し、各軸の分散を合算してσ２を計算したり、各軸に所定の重みを乗じてから合算したりしても良い。
【００４２】
通信部３９は、上記警告信号を外部に送信するための通信インターフェースで、例えばＲＳ４８５等の通信インターフェースが用いられる。これは、他のエラー信号や警告信号を送信するための既存の通信インターフェースや、図３の「流量出力」や「流量設定」を行うための通信インターフェースと共通であってもよい。
【００４３】
次に、このように構成された本実施形態のマスフローコントローラ１の動作について、図４を参照して説明する。なお、マスフローコントローラ１のボディ１０と、流量センサユニット２０と、流量制御バルブ４と、加速度センサ５の動作は、第１の実施形態と同様なので、これらの説明は省略し、制御部３の信号処理動作のみを説明する。
【００４４】
流量センサユニット２０のブリッジ回路２８からの出力信号は、図４のように、増幅器３１で増幅され、ＡＤ変換器３２でデジタル化され、補正部３３で器差等が補正され、さらに、姿勢影響補正部３７で姿勢による流量測定値の誤差が補正される。
【００４５】
一方、加速度センサ５で測定された加速度（デジタル信号）が、姿勢影響補正部３７と平行して、振動算出部３８に入力される。この振動算出部３８は、各検出軸ごとの直近の所定間隔での加速度センサ５の加速度出力値の分散値σ２を算出する。いずれかの検出軸におけるこの分散値σ２が、所定の値を越えた場合に、警告信号を通信部３９から外部（半導体製造装置の制御部等）送信する。
【００４６】
機械的な振動が大きいと、流量制御バルブの操作部材が共振して制御流量が変動したり流量センサの測定精度が低下したりする問題が生じうるが、本実施形態によれば、そのような振動状態を警告により知ることができる。
それにより、必要に応じてプロセスガスの供給を止める等の措置をとることもできる。
【００４７】
なお、上記各実施形態では、加速度センサ５を制御部３の回路基板に実装したが、これに限らず、適切な箇所に配置してもよい。例えば、ＩＣチップとして形成された加速度センサ５を制御部３とは異なる回路基板に実装してもよく、ＩＣチップが実装された基板として形成された加速度センサ５又は筐体に入れられた加速度センサ５をマスフローコントローラのボディ１０などに固定してもよい。または、加速度センサ５をマスフローコントローラ本体の外側の該マスフローコントローラが組み込まれている流体制御装置の構造部分に配置し、マスフローコントローラ本体と配線接続してもよい。このような構成でも、マスフローコントローラの流量センサの測定部の姿勢角度や振動状態が検知できるため、その結果に基づいて流量測定値の補正や振動状態の警告の出力をすることができる。
【００４８】
また、上記各実施形態では、制御部３の補正部３３、流量補正部３７ｃ、比較制御部３４の各要素は、デジタル回路またはＣＰＵで実行されるプログラムとして構成したが、これに限られず、これらの要素を、オペアンプなどアナログ回路で構成してもよい。このような構成でも上記と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
また、上記各実施形態では、器差の補正等従来からの補正を実行する補正部３３と、姿勢の影響による流量の誤差を補正する流量補正部３７ｃとを、別々の構成要素とし、流量測定値信号に対して補正部３３の処理の後に流量補正部３７ｃの処理を実施する。しかし、これに限られず、流量補正部３７ｃの処理の後に補正部３３の処理を行ってもよく、または、補正部３３と流量補正部３７ｃを単一の処理ユニットとして、これらの処理を同時に行ってもよい。
【００５０】
次に、本発明の流体制御装置について説明する。
図６は、本発明の一実施形態に係る流体制御装置の概略斜視図である。
図６に示す流体制御装置には、幅方向Ｗ１、Ｗ２に沿って配列され長手方向Ｇ１、Ｇ２に延びる金属製のベースプレートＢＳが設けられている。なお、Ｗ１は正面側、Ｗ２は背面側、Ｇ１は上流側、Ｇ２は下流側の方向を示している。ベースプレートＢＳには、複数の流路ブロック９９２を介して各種流体機器９９１Ａ〜９９１Ｅが設置され、複数の流路ブロック９９２には、上流側Ｇ１から下流側Ｇ２に向かって流体が流通する図示しない流路がそれぞれ形成されている。
【００５１】
ここで、「流体機器」とは、流体の流れを制御する流体制御装置に使用される機器であって、流体流路を画定するボディを備え、このボディの表面で開口する少なくとも２つの流路ロを有する機器である。具体的には、開閉弁（２方弁）９９１Ａ、レギュレータ９９１Ｂ、プレッシャーゲージ９９１Ｃ、開閉弁（３方弁）９９１Ｄ、マスフローコントローラ９９１Ｅ等が含まれるが、これらに限定されるわけではない。なお、導入管９９３は、上記した図示しない流路の上流側の流路口に接続されている。
本発明は、上記したマスフローコントローラ９９１Ｅに適用可能である。
【００５２】
次に、本発明の半導体製造装置について説明する。
図７は、本発明の一実施形態に係る半導体製造装置のブロック図である。
図７に示す半導体製造装置９８０は、原子層堆積法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉ ｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  法）による半導体製造プロセスを実行するための装置であり、９８１はプロセスガス供給源、９８２はガスボックス、９８３はタンク、９８４は開閉バルブ、９８５は制御部、９８６は処理チャンバ、９８７は排気ポンプを示している。例えば、ＡＬＤ法等においては、基板に膜を堆積させる処理プロセスに使用する処理ガスをより大きな流量で安定的に供給することが求められている。
ガスボックス９８２は、正確に計量したプロセスガスを処理チャンバ９８６に供給するために、開閉バルブ、レギュレータ、マスフローコントローラ等の各種の流体機器を集積化してボックスに収容した集積化ガスシステム（流体制御装置）である。
タンク９８３は、ガスボックス９８２から供給される処理ガスを一時的に貯留するバッフアとして機能する。
開閉バルブ９８４は、上記した変位拡大機構を内蔵したダイヤフラムバルブである。
制御部９８５は、開閉バルブ９８４への操作ガスの供給制御による流量調整制御を実行する。
処理チャンバ９８６は、ＡＬＤ法による基板への膜形成のための密閉処理空間を提供する。
排気ポンプ９８７は、処理チャンバ９８６内を真空引きする。
本発明は、上記したガスボックス９８２（流体制御装置）の構成要素としてのマスフローコントローラに適用可能である。
【００５３】
上記のようなシステム構成によれば、制御部９８５から開閉バルブ９８４に制御指令を送れば、処理ガスの流量制御が可能になる。
【００５４】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。
【符号の説明】
【００５５】
１        ：マスフローコントローラ（流量制御装置）
３        ：制御部
４        ：流量制御機構
４Ａ      ：流量制御弁
１０      ：ボディ
１１      ：継手
１０ａ    ：流入路
１０ｂ    ：バイパス流路
１０ｃ    ：センサ流入路
１０ｄ    ：センサ流出路
１０ｅ    ：合流路
１０ｆ    ：弁室
１０ｇ    ：流出路
１２      ：バイパスシート
２０      ：流量センサユニット
２１      ：センサベース本体
２２      ：センサ流路
２３ａ，２３ｂ：発熱抵抗体（発熱コイル）
２４      ：センサフランジ
２５      ：センサカバー
２６      ：ガスケット
２７      ：ボルト
２８      ：ブリッジ回路
３１      ：増幅器
３２      ：ＡＤ変換器
３３      ：補正部
３４      ：比較制御部
３５      ：ＤＡ変換器
３６      ：増幅器
３７      ：姿勢影響補正部
３７ａ    ：姿勢算出部
３７ｂ    ：補正表
３７ｃ    ：流量補正部
３８      ：振動算出部
３９      ：通信部
９８０    ：半導体製造装置
９８１    ：プロセスガス供給源
９８２    ：ガスボックス
９８３    ：タンク
９８４    ：開閉バルブ
９８５    ：制御部
９８６    ：処理チャンバ
９８７    ：排気ポンプ
９９１Ａ〜９９１Ｅ  ：流体機器
９９２    ：流路ブロック
９９３    ：導入管
ＢＳ      ：ベースプレート
ＧＩ、Ｇ２：長手方向
Ｗ１、Ｗ２：幅方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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