(57)【要約】【課題】基板ブロックの大きさが規格化されているが故に小型化を図ったり実装密度を向上させたりすることが難しいという課題を解決する流量制御装置を提供する。【解決手段】流体が流入する単一の入力ポート１ｄ、流体が流出する単一の出力ポート１え、前記入力ポート１ｄに基端が接続された２本の流入路１ａ（１）、及び前記出力ポート１（ｅ）に終端が接続された２本の流出路１ａ（２）が形成された基板ブロック１と、前記基板ブロック１に配置された２つの流量制御ユニットＵＴとを具備し、前記流量制御ユニットＵＴの一方は、前記一方の流入路１ａ（１）と一方の流出路１ａ（４）との間に設けられるとともに、他方の流入路１ａ（１）と他方の流出路１ａ（４）との間に前記流量制御ユニットＵＴの他方が設けられ、かつ、各流量制御ユニットＵＴが独立して動作可能に構成した。【選択図】図1
2014032635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流入する単一の入力ポート、流体が流出する単一の出力ポート、前記入力ポートに基端が接続された２本の流入路、及び前記出力ポートに終端が接続された２本の流出路が形成された基板ブロックと、
前記基板ブロックに配置された２つの流量制御ユニットとを具備し、
前記流量制御ユニットの一方は、前記一方の流入路と一方の流出路との間に設けられるとともに、他方の流入路と他方の流出路との間に前記流量制御ユニットの他方が設けられ、かつ、各流量制御ユニットが独立して動作可能に構成されていることを特徴とする流量制御装置。
【請求項２】
前記流量制御ユニットの一方により流体の流量制御が行われている場合には、前記流量制御ユニットの他方を介して前記入力ポートから前記出力ポートへと流体が流れないように構成されている請求項１記載の流量制御装置。
【請求項３】
各流量制御ユニットの流量制御特性が異なっており、
入力された設定流量値に応じて、いずれの流量制御ユニットにより流量制御を行うかを決定する動作ユニット決定部をさらに備えた請求項１又は２記載の流量制御装置。
【請求項４】
前記各流量制御ユニットが、流量制御バルブと、流量センサと、前記流量センサで測定される測定流量値及び入力されている設定流量値の偏差が小さくなるように前記流量制御バルブの開度を制御するバルブ制御部をそれぞれ独立に備え、
前記各流量制御ユニットの流量制御可能レンジが異なっており、
前記動作ユニット決定部が、入力された設定流量値を流量制御可能レンジ内に含む流量制御ユニットが流量制御を行うように決定し、かつ、流量制御を行わない流量制御ユニットの前記流量制御バルブを全閉させるように構成されている請求項３記載の流量制御装置。
【請求項５】
前記基板ブロックが、流量制御ユニットの取り付けられる概略長方形状の取付面における短手方向の寸法について、感圧面を取付面に対して平行にして取り付けられる圧力センサの外形寸法と略同じに設定されている規格化された基板ブロックであり、
前記各流量制御ユニットが、感圧面を取付面に対して垂直にして取り付けられる圧力センサをそれぞれ備えており、
各圧力センサが、取付面において短手方向に並んで並行に取り付けられている請求項１乃至４いずれかに記載の流量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば半導体プロセスで用いられる材料ガス等の流量を制御する流量制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の流量制御装置は、特許文献１に示すように、入力ポート、出力ポート、内部流路等が形成された基板ブロック上に、流量センサや流量調整バルブ等が配置されており、流体の流量を設定値に制御する構成となっている。
【０００３】
そして、このような流量制御装置１０が、図９に示すような接続ブロックＧＰや配管を介して他のセンサＳや開閉バルブＶなどの機器と接続されて、半導体製造チャンバーなどに複数のガスを供給するガスパネルシステム１００を形成する。
【０００４】
このガスパネルシステムにおいては、各機器の大きさに統一性がないと、接続ブロックＧＰや配管に特殊なものが必要となって標準化を図りにくく、組み立てにも齟齬を生じやすいことから、該ガスパネルシステム１００に用いられる流量制御装置１０は、基板ブロック１の平面サイズが原則的に規格化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３４３８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、基板ブロックの大きさが規格化されているが故に小型化を図ったり実装密度を向上させたりすることが難しいという弊害がある。そこで本発明は、基板ブロックに流量制御装置を複数配置するとともに、それらの機能の独立性を担保することにより、上述した課題を解決すべく図ったものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明に係る流量制御装置は、流体が流入する単一の入力ポート、流体が流出する単一の出力ポート、前記入力ポートに基端が接続された２本の流入路、及び前記出力ポートに終端が接続された２本の流出路が形成された基板ブロックと、前記基板ブロックに配置された２つの流量制御ユニットとを具備し、前記流量制御ユニットの一方は、前記一方の流入路と一方の流出路との間に設けられるとともに、他方の流入路と他方の流出路との間に前記流量制御ユニットの他方が設けられ、かつ、各流量制御ユニットが独立して動作可能に構成されていることを特徴とする。
【０００８】
ここで、「各流量制御ユニットが独立して動作可能に構成されている」とは例えば各流量制御ユニットがそれぞれ制御信号を受け付けて動作することを指す。
【０００９】
このようなものであれば、１つの基板ブロックに対して２つの流量制御ユニットが設けられているので、流量制御装置全体の小型化を図りつつ、各構成部材の実装密度を向上させることができる。
【００１０】
また、前記流量制御ユニットの一方は、前記一方の流入路と一方の流出路との間に設けられており、前記流量制御ユニットの他方は、前記他方の流入路と他方の流出路との間に設けられているので、前記入力ポートと前記出力ポートの間にそれぞれ並列に流路を形成されることになる。さらに、各流量制御ユニットが独立して動作可能に構成されているので各流路において別々に流量制御を行うことができる。したがって、各流量制御ユニットの流量制御態様の組み合わせを変えることにより、１つの流量制御装置によって前記出力ポートから出力される流体の流量を様々な流量範囲や精度で出力する事が可能となる。
【００１１】
例えば設定流量値の大きさ等に応じてその流量を実現するのに適した流量制御ユニットのみを稼働させ、精度よく流量制御を行えるようにするには、前記流量制御ユニットの一方により流体の流量制御が行われている場合には、前記流量制御ユニットの他方を介して前記入力ポートから前記出力ポートへと流体が流れないように構成されていればよい。
【００１２】
ここで、本実施形態において「流量制御を行う」とは、例えば流入路、流出路において流体が流れている状態において、設定流量値で一定に保つことやある流量から所望の設定流量値へと変化させていく状態のこと等を指す。逆に言うと、例えば流量制御ユニットの一部において流体が流れないように流路を閉止している状態は流量制御を行っていない状態となる。
【００１３】
ユーザが実現したい設定流量値に応じていずれの流量制御ユニットにより流量制御を行うかを考えることなく、自動的に流量制御を行うべき流量制御ユニットが決定され、広範囲の流量制御レンジの全域にわたって高精度で流量を制御できるようにするには、各流量制御ユニットの流量制御特性が異なっており、入力された設定流量値に応じて、いずれの流量制御ユニットにより流量制御を行うかを決定する動作ユニット決定部をさらに備えたものであればよい。
【００１４】
このようなものであれば、例えば流量制御ユニットの一方は流量制御可能レンジが広く、所定の分解能で流量制御が可能なものであり、流量制御ユニットの他方は流量制御可能レンジが狭く、一方の流量制御ユニットよりも高い分解能で流量制御可能なものの場合、前記動作ユニット決定部は、設定流量値が所定値よりも大きい場合には、一方の流量制御ユニットのみで流量制御を行うことを決定する。一方、設定流量値が所定値よりも小さく、流体の流量を微小流量で一定に保ちたい場合には、前記同種ニット決定部は、他方の流量制御ユニットのみで流量制御を行うことを決定する。従って、常に各流量制御ユニットに適した流量制御レンジで流量制御が行われることになるので、広範囲の流量制御可能レンジを実現しつつ、しかも流量制御精度を全域にわたって高精度に保つことができるようになる。
【００１５】
１つの流量制御ユニットでは実現する事が難しい広範囲のレンジにおける高精度の流量制御を実現するための具体的な実施の態様としては、前記各流量制御ユニットが、流量制御バルブと、流量センサと、前記流量センサで測定される測定流量値及び入力されている設定流量値の偏差が小さくなるように前記流量制御バルブの開度を制御するバルブ制御部をそれぞれ独立に備え、前記各流量制御ユニットの流量制御可能レンジが異なっており、前記動作ユニット決定部が、入力された設定流量値を流量制御可能レンジ内に含む流量制御ユニットが流量制御を行うように決定し、かつ、流量制御を行わない流量制御ユニットの前記流量制御バルブを全閉させるように構成されているものが挙げられる。
【００１６】
従来から用いられているガスパネルシステムの規格化されている基板ブロックと寸法等を合致させ、特殊な接続部材を新たに用いることなく本発明の流量制御装置を容易に従来のガスパネルシステム内に組み込むことができるとともに、流量制御ユニットの実装密度を上げつつ、小型化を可能とするには、前記基板ブロックが、流量制御ユニットの取り付けられる概略長方形状の取付面における短手方向の寸法について、感圧面を取付面に対して平行にして取り付けられる圧力センサの外形寸法と略同じに設定されている規格化された基板ブロックであり、前記各流量制御ユニットが、感圧面を取付面に対して垂直にして取り付けられる圧力センサをそれぞれ備えており、各圧力センサが、取付面において短手方向に並んで並行に取り付けられていればよい。
【００１７】
このようなものであれば、従来の規格化された基板ブロックの取付面においては、サイズの制限上１つの圧力センサを設けることしかできないために１つの流量制御ユニットしか構成できなかったのに対して、本発明は同じ規格された基板ブロックの取付面に同じサイズで２つの圧力センサを設けることができる。従って、これらの圧力センサを別々に使用する２つの流量制御ユニットを取付面上において構成することができ、各流量制御ユニットの機能の独立性も担保することができる。また、従来と同じフットプリントで互いに独立して流量制御することができる流量制御ユニットを２倍の実装密度で構成することができ、流量制御装置全体の小型化も図ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
このように本発明の流量制御装置によれば、１つの基板ブロックにおいて２つの流量制御ユニット構成し、かつ、各流量制御ユニットの流量制御機能の独立性が保たれるようにしているので、実装密度を向上させたり、小型化を図ったりすることが容易にできる。また、本発明を既存のガスパネルシステムに用いられている規格サイズの基板ブロックに対して適用することで、各種流量制御能力を向上させたり、小型化を図ったりした場合、既存のガスパネルシステムを構成する接続ブロックを変更せずにそのまま使用し続けながら、既存の流量制御装置を本発明の流量制御装置に容易に置き換えることができる。すなわち、本発明の流量制御装置を規格されたサイズの基板ブロックで構成することにより、平面サイズの標準化による設備更新の容易性という恩恵を享受しつつ、ガスパネルシステムの性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る流量制御装置の模式的流体回路図。
【図２】同実施形態における流量制御装置の模式的斜視図。
【図３】同実施形態における流量制御装置の模式的断面図。
【図４】同実施形態における流量制御装置の取付面及び内部流路構成を示す模式図。
【図５】規格化された基板ブロックを用いた従来からある流量制御装置の一例を示す模式図。
【図６】本発明の別の実施形態に係る流量制御装置の模式的斜視図。
【図７】本発明の別の実施形態における基板ブロックの構成を示す模式図。
【図８】本発明のさらに別の実施形態に係る流量制御装置の模式的斜視図。
【図９】ガスパネルシステムの概念図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２１】
本実施形態に係る流量制御装置１０は、例えば、半導体製造装置に用いられるものであり、開閉バルブＶや他の流量制御装置１０等の機器と接続ブロックＧＰや配管を介して接続されて半導体製造装置のチャンバー内に様々なガスを所定の流量で供給するガスパネルシステム１００を構成するものである。
【００２２】
この流量制御装置１０は、上述したガスパネルシステム１００における標準化された平面上のサイズを踏襲して、既存のガスパネルシステム１００中の流量制御装置１０と容易に置き換え可能に構成されたものであり、従来の規格化されたサイズと同じ基板ブロック１を備えている。
【００２３】
そして、前記流量制御装置１０は、前記基板ブロック１内に形成された内部流路１ａと各種流体制御機器を組み合わせることにより、図１の全体流体回路図を示すように、流体が流入する単一の入力ポート１ｄと、流体が流出する単一の出力ポート１ｅとの間に、前記入力ポート１ｄ及び出力ポート１ｅを共通とする２本の並列する流路を形成するものである。
【００２４】
そして各流路には、それぞれの流路において独立に流量制御を行うことができる流量制御ユニットＵＴがそれぞれ一つずつ構成してある。以下に各部を説明する。
【００２５】
まず、前記流量制御装置１０の主にハードウェア面の構造について詳述する。
【００２６】
前記流量制御装置１０は、図１の流体回路図、図２の斜視図、図３の流量制御ユニットＵＴを通るように長手方向に切断した断面図に示すように、入力ポート１ｄと出力ポート１ｅとの間に形成された流体が流れる内部流路１ａを有する概略直方体形状の基板ブロック１と、前記基板ブロック１の取付面１ｃ上において長手方向に２列に並んで並行に設けられた２つの流量制御ユニットＵＴと、各流量制御ユニットＵＴの制御を行う情報処理回路６と、各流量制御ユニットＵＴの外側を覆う単一のケーシング７と、を備えたものである。
【００２７】
基板ブロック１は、図２乃至図４等に示すように、長細い直方体形状をなす例えば金属製のものである。この基板ブロック１における長手方向と平行な１つの面は、取付面１ｃとして設定してあり、この取付面１ｃのみに、各種流体制御機器などの部品が取り付けられるように構成してある。また、この取付面１ｃの反対側の面を、当該基板ブロック１をパネルなどに固定するための固定面１ｂとしている。そして、この実施形態では、前記固定面１ｂの長手方向における一端部に内部流路１ａの入力ポート１ｄが開口させてあるとともに、他端部に内部流路１ａの出力ポート１ｅが開口させてある。なお、長手方向と平行な他の２面（以下、側面と言う）には何も取り付けないようにして、複数の流量制御装置１０をその基板ブロック１の側面同士が密着乃至近接させて配置できるように構成してある。
【００２８】
内部流路１ａは、基板ブロック１の長手方向における一端部から他端部に向かって延びるものである。より具体的には、図４のように前記取付面１ｃに垂直な方向である平面方向から視たときに（以下、平面視とも言う）、前記固定面１ｂの一端部中央に形成された入力ポート１ｄと、固定面１ｂの他端部中央に形成された出力ポート１ｅとの間において２つに分岐した構造となっている。入力ポート１ｄからは、当該入力ポートに基端が接続された２本の流入路１ａ（１）が、他端部側へとＶ字状に分岐した後、上流側内部流路１ａ（２）、下流側内部流路１ａ（３）は長手方向に対して略平行となって延びている。そして、各下流側内部流路１ａ（３）の終端から、前記出力ポート１ｅへと流出路１ａ（４）がＶ字状に合流するように形成してある。なお、以下、平面方向から視て長手方向と垂直な方向を幅方向（短手方向）という。
【００２９】
各流量制御ユニットＵＴは、いわゆる差圧式（圧力式）の流量制御を行うものであり、図１乃至４に示されるように上流から順に、流量制御バルブ４と、第１圧力センサ２１と、層流素子３と、第２圧力センサ２２とを備えたものである。各流体制御機器は前記取付面１ｃにおいて長手方向に２列に並んで取り付けてある。以下では、各流量制御ユニットＵＴにおいて共通する構成についてまず説明する。
【００３０】
前記各流量制御バルブ４は、図４に示すように前記取付面１ｃにおいて一端部に開口させた有底凹部１ｆに嵌めこんで取り付けられるものであり、前記出力ポート１ｅから延びる流入路１ａ（１）の終端と、前記内部流路１ａのうちの上流側内部流路１ａ（２）における基端との間を接続するものである。そして、各流量制御バルブ４は、印加される電圧によって弁体の開度が変化し、前記有底凹部１ｆにおける隙間を変化させて流量を変化させるものである。すなわち、各流量制御バルブ４により前記有底凹部１ｆが閉止されて完全に流体が流れなくなる状態から、全開となって略自由に抵抗なく流体が流れる状態まで変化させることができる。
【００３１】
流路を流れる流体の流量測定用機器としては、内部流路１ａ上に設けた層流素子３と、層流素子３の上流側及び下流側の圧力を計測するための一対の圧力センサ２１、２２とを用いている。各部について説明する。
【００３２】
前記層流素子３は、複数の矩形状薄板を積層させて、内部を流れる流体が層流となるように構成したものであり、取付面１ｃの中央部に形成された凹部１ｈに嵌め込んだ状態で、その上側から第１圧力センサ２１で押さえつけて固定されるものである。この層流素子３が前記凹部１ｈに嵌り込んだ状態で、上流側内部流路１ａの終端と、下流側内部流路１ａ（３）の基端との間が接続されて流路が接続されることになる。また、第２圧力センサ２２が取付面１ｃに取り付けられることにより、下流側内部流路１ａ（３）の終端と、前記出力ポート１ｅを終端とする流出路１ａ（４）の基端とが接続され流路が形成される。
【００３３】
前記第１圧力センサ２１及び前記第２圧力センサ２２は、扁平な形状をなす本体部材と、その本体部材内に内蔵された感圧面２１Ｐ、２２Ｐとを備えたものである。そして、この扁平な本体部材、すなわち感圧面２１Ｐ、２２Ｐが基板ブロック１の取付面１ｃに対して垂直となるように長手方向に沿って設けてある。
【００３４】
各流量制御ユニットＵＴにおいて異なっている部分について説明すると、各流量制御ユニットＵＴは、流量制御可能レンジと、その制御分解能を異ならしてある。すなわち、平面視において上側に設けてある流量制御ユニットＵＴの一方は、出力ポート１ｅから出力される必要のある最大流量の１０〜１００％の間を流量制御可能レンジとしてあり、このレンジ内において所定の流量精度での流量制御可能である。一方、平面視において下側に設けてある流量制御ユニットＵＴの他方は、前記最大流量に対して０．０３〜１０％の間を流量制御可能レンジとしてあり、このレンジ内で所定の流量精度での流量制御が可能である。言い換えると流量制御ユニットＵＴの一方は、流量制御可能レンジを広くしている代わりにその制御分解能を粗くしてあり、流量制御ユニットＵＴの他方については流量制御可能レンジを狭くしている代わりにその制御分解能を細かくしてある。
【００３５】
次に、前記基板ブロック１のサイズや、各流量制御ユニットＵＴを構成する流体制御機器の取り付けについてさらに詳述する。
【００３６】
前記基板ブロック１は、従来からある規格化されたサイズと同じ大きさであり、その取付面１ｃの大きさは、図４に示すように長手方向寸法が１０５ｍｍ、幅方向寸法が２８．８ｍｍである。この規格化されたサイズにおいて特に幅方向寸法は、図５（ａ）の従来の基板ブロック１の取付面１ｃ、及び、図５（ｂ）の従来の流量制御装置１０の斜視図に示すように、感圧面２１ＰＡ、２２ＰＡを取付面１ｃに対して平行にして取り付けられる圧力センサの外形寸法と略同じとなるように設定されている。図５から明らかなように、従来の流量制御装置１０Ａにおいては、幅方向に並んで２つの圧力センサが設けられることは想定されておらず、１つの基板ブロック１の内部には分岐のない１つの流路が形成され、１つの流量制御ユニットＵＴのみが構成されている。なお、図５においては規格化されている部分以外において本実施形態と大きく異なる部材について符号にＡを付している。
【００３７】
一方、本実施形態の流量制御装置１０においては、従来からある規格化された取付面１ｃのサイズを用いながらも、感圧面２１Ｐ、２２Ｐが取付面１ｃに対して垂直となるように取り付けられる圧力センサを用いて、各圧力センサを取付面１ｃにおいて幅方向に並んで並行に設けている。また、２つの流量制御バルブ４についても並行に並べて取り付けることにより、各流量制御ユニットＵＴ全体も取付面１ｃの幅方向に並行に並んで取り付けるようにしてある。
【００３８】
すなわち、本実施形態であれば従来の規格化された面積において２つの流量制御ユニットＵＴが構成されることになり、実装密度や流量制御装置１０全体の小型化を図ることができる。
【００３９】
次に本実施形態の流量制御装置１０の流量制御やソフトウェア面について詳述する。
【００４０】
情報処理回路６は、ケーシング７の上部空間に収容されているものであり、物理的には、ＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏチャネル、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、その他のアナログ乃至デジタル電気回路からなり、メモリに格納したプログラムにしたがってＣＰＵやその他周辺機器が協働することによって、この情報処理回路６が、少なくとも流量算出部６１、バルブ制御部６２、動作ユニット決定部６３としての機能を担うように構成してある。
【００４１】
まず、各流量制御ユニットＵＴにそれぞれ独立に設けられた流量算出部６１、バルブ制御部６２について説明する。
【００４２】
前記流量算出部６１は、第１圧力センサ２１及び第２圧力センサ２２からの圧力測定信号を受け付け、それら値と予め記憶させた前記層流素子３３の流体抵抗特性とに基づいて、内部流路１ａを流れる流体の質量乃至体積流量を算出して出力するものである。いいかえると、第１圧力センサ２１、層流素子３３、第２圧力センサ２２、流量算出部６１が協業することで圧力式の流量センサを構成している。
【００４３】
一方、バルブ制御部６２は、前記流量制御バルブ４に制御信号を出力して電圧を印加し、前記流量算出部６１で算出された内部流路１ａにおける測定流量値が、後述する動作ユニット決定部６３から入力される設定流量値となるようにフィードバック制御を行うものである。すなわち、前記バルブ制御部６２は、測定流量値と設定流量値の偏差が小さくなるように前記流量制御バルブ４の開度を制御することにより、流れている流体の流量制御を行う。また、例外的な動作として、前記動作ユニット決定部６３から全閉指令が入力された場合には、前記流量算出部６１から出力される測定流量値に関わりなく、前記流量制御バルブ４を全閉状態として、対応する内部流路１ａに流体が流れないようにもする。
【００４４】
前記動作ユニット決定部６３は、ユーザから入力される設定流量値を受け付けるものであり、その入力された設定流量値に応じて、いずれの流量制御ユニットＵＴにより流量制御を行うかを決定するものである。
【００４５】
より具体的には、前記動作ユニット決定部６３は、設定流量値を受け付ける受付部６３ａと、前記受付部６３ａにおいて受け付けられた設定流量値に応じて各流量制御ユニットＵＴに対して別々に制御信号を出力する動作制御部６３ｂとから構成してある。すなわち、前記動作制御部６３ｂは、前記受付部６３ａに入力された設定流量値を流量制御可能レンジ内に含む流量制御ユニットＵＴが流量制御を行うように決定し、かつ、流量制御を行わない流量制御ユニットＵＴの前記流量制御バルブ４を全閉させるように構成してある。例えば、設定入力値として最大流量の５０％が入力された場合には、前記動作ユニット決定部６３の動作制御部６３ｂは、平面視において上側にある一方の流量制御ユニットＵＴのバルブ制御部６２の制御信号受信部（図１においてＡ、Ｂにより示される）に対してこの設定入力値を入力するとともに、平面視において下側にある他方の流量制御ユニットＵＴのバルブ制御部６２の制御信号受信部に対しては全閉指令を入力する。
【００４６】
この結果、平面視おいて上側の内部流路１ａには流体が流れ、設定流量値となるように平面視において上側の流量制御バルブ４は逐次その開度を変更されることになる。一方、平面視において下側の内部流路１ａでは、下側の流量制御バルブ４が全閉とされるため、流体が流れることがない。
【００４７】
すなわち、前記動作ユニット決定部６３がいずれかの流量制御ユニットＵＴしか動作させないように構成してあるので、各流量制御ユニットＵＴは独立排他的に動作することになる。
【００４８】
逆に、ユーザにより例えば最大流量０．１％等の小さい設定流量値が入力された場合には、一方の流量制御ユニットＵＴには全閉指令が入力されて平面視において上側の内部流路１ａには流体が流れず、他方の流量制御ユニットＵＴには設定流量値がバルブ制御部６２に入力されて流量制御が行われるので、平面視において下側の内部流路１ａには流体が流れることになる。
【００４９】
このように本実施形態の流量制御装置１０によれば、規格化されている１つの基板ブロック１に対して２つの流量制御ユニットＵＴを並行、かつ、独立に制御可能に構成してあり、前記動作ユニット決定部６３が、設定流量値が流量制御可能レンジに含まれる方の流量制御ユニットＵＴでのみ流量制御を行わせるように構成してあるので、流量の制御精度を保ったまま流量制御可能レンジを広くすることができる。
【００５０】
例えば、従来の流量制御装置１０のように１つの一方の流量制御ユニットＵＴしか基板ブロック１に形成されていない場合は、最大流量の１０％〜１００％までしか信頼のできる制御はできないが、本実施形態の流量制御装置１０であれば、他方の流量制御ユニットＵＴの流量制御可能レンジである最大流量の０．０３〜１０％でも信頼できる流量制御が可能であるので、流量制御装置１０として０．０３％〜１００％の間で流量制御が可能といえる。
【００５１】
すなわち、本実施形態の流量制御装置１０は、他の部材との接続のための規格が存在するためにサイズの変更が難しい基板ブロック１については従来のものを用いながらも、高密度化及び小型化を図りつつ、流量制御可能レンジについてもより広くすることができる。
【００５２】
次に本発明の別の実施形態について図６の斜視図と図７の平面視図を参照しながら説明する。なお、前記実施形態と対応する部材には同じ符号を付すこととする。
【００５３】
前記実施形態においては、基板ブロック１は単一の金属直方体に対して各種穴開け加工を施すことにより形成されていたが、本実施形態の基板ブロック１は、図６及び図７に示すように２つの概略細直方体形状の基板ブロック要素１ｓと、各基板ブロック要素１ｓを側面同士が隣接した状態で並べて連結するとともに、前記基板ブロック要素１ｓとガスパネルシステムを構成するための接続ブロックＧＰとの間を仲介し、連結する２つのアダプタブロックＡＢとから構成してある。そして、各基板ブロック要素１ｓの上面は取付面１ｃとなっており、それぞれ１つずつ流量制御ユニットＵＴが構成してある。
【００５４】
各部について詳述する。
【００５５】
前記基板ブロック要素１ｓは、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように内部に分岐の存在しない内部流路１ａが形成してあり、取付面１ｃの対面には前記アダプタブロックＡＢの内部流路１ａと連結される流入側連結穴１ｊと、流出側連結穴１ｋとが形成してある。前記流入側連結穴１ｊと上流側内部流路１ａ（２）との間には前記アダプタブロックＡＢ内に形成されている流入路１ａ（１）と連結される流入側連結流路１ａ（１’）が形成してあり、前記下流側内部流路１ａ（３）と前記流出側連結穴１ｋとの間には流出側連結流路１ａ（４’）が形成してある。
【００５６】
各アダプタブロックＡＢは、図７（ｃ）に示すように、概略直方体形状のものであり、前記連結ブロック要素１ｓとの間でボルト接続するためのねじ穴Ｈの他に、前記基板ブロック要素１ｓの各流入側連結穴１ｉと連結される２つの流体導出口１ｌまたは、各流出側連結穴１ｋと連結される２つの流体流入口１ｍのいずれかが形成してある。また、前記アダプタブロックＡＢの下面には、接続ブロックＧＰから流体が流入する単一の入力ポート１ｄ又は前記基板ブロック要素１ｓを通った流体が接続ブロックＧＰへと出力される単一の出力ポート１ｅのいずれかが形成してある。
【００５７】
すなわち、一方のアダプタブロックＡＢの内部において前記入力ポート１ｄから延びる流入路１ａ（１）は途中で分岐して、各流体流出口１ｌへと接続されている。また、他方のアダプタブロックＡＢの内部においては、各流体流入口１ｍから延びる内部流路が途中で合流して前記出力ポート１ｅに接続される流出路１ａ（４）が形成してある。
【００５８】
そして、２つの基板ブロック要素１ｓと２つのアダプタブロックＡＢを組み合わせた場合の平面視における外形サイズは、基板ブロック１の規格に合わせて、図７（ａ）に示すように長辺方向の寸法が１０５ｍｍ、幅方向の寸法が２８．８ｍｍとなるように構成してあり、入力ポート１ｄ、出力ポート１ｅの位置も前記実施形態と同じ位置となるようにしてある。
【００５９】
このように、基板ブロック要素１ｓ上に１つだけ流量制御ユニットＵＴを設け、２つの基板ブロック要素１ｓを２つのアダプタブロックＡＢで連結することで単一の基板ブロック１を構成しても前記実施形態と同様のサイズで図１に示される流体回路と等価な流体回路を形成することができる。すなわち、本実施形態においても前記実施形態と同様の効果を奏する事はもちろん、各基板ブロック１を単一の金属ブロックから形成する場合に比べて内部流路１ａの加工等が容易になる。
【００６０】
また、図２に示した前記実施形態の流量制御装置１０と、図６に示す本実施形態の流量制御装置１０を比較した場合、いずれも平面的なサイズは同じであるが、本実施形態の流量制御装置１０はアダプタブロックＡＢが存在する分だけ高さ方向のサイズが大きくなる。半導体製造工程においてフットプリントだけでなく、高さ方向の制限が厳しい場合には、前記実施形態のような流量制御装置１０がより好ましい。これらの実施形態は、コストや設置制限等の条件に応じて適宜どちらを適用するかを選択すればよい。
【００６１】
その他の実施形態について説明する。
【００６２】
前記実施形態においては、各流量制御ユニットは差圧式（圧力式）の流量センサにより流量制御を行うものであったが、例えば、第１圧力センサ、層流素子、第２圧力センサからなる流量センサの代わりに、熱式の流量センサを用いて流量制御を行うものであっても構わない。加えて、流量制御装置ユニットを構成する各流体機器の配列は前記各実施形態に示したものに限られず、例えば上流から第１圧力センサ、層流素子、第２圧力センサ、流量制御バルブの順番で配置されていても構わない。熱式の流量センサを用いている場合も、流量制御バルブ、熱式流量センサの順番で上流から設けられていてもよいし、逆に熱式流量センサ、流量制御バルブの順番で設けられていてもよい。
【００６３】
また、層流素子の代わりに音速ノズルを用いても構わない。要するに流体に対して抵抗となる各圧力センサにより流量を測定するのに必要な圧力変化を生じさせる流体抵抗素子を用いればよい。
【００６４】
前記実施形態においては、基板ブロックの取付面上には２つの流量制御ユニットを構成していたが、入力ポートと出力ポートとの間に並列な流路を形成するように３つ以上の流量制御ユニットを構成しても構わない。
【００６５】
また、各流量制御ユニットの流量制御特性は必ずしも異ならせなくてもよく、略同一の流量制御特性を持つ流量制御ユニットを入力ポートと出力ポートとの間で並列に、複数形成してもよい。この際、各流量制御ユニットの流量制御が独立して可能なものであればよい。
【００６６】
前記実施形態では、動作ユニット決定部によりいずれかの流量制御ユニットでのみ流量制御が行われて、排他的な流量制御となるように構成していたが、両方の流量制御ユニットで流量制御が同時に行われるようにしてもよい。
【００６７】
具体的には、前記動作ユニット決定部の代わりに、入力された設定流量値を各流量制御ユニットに分配し、各流量制御ユニットに同時に流量制御をさせる設定流量分配部を備えた流量制御装置であっても構わない。例えば、最大流量に対して５０％の設定流量値が入力された場合、前記設定流量分配部は、一方の流量制御ユニットに３０％の設定入力値を入力し、他方の流量制御ユニットに２０％の設定流量値を入力して、２つの流量制御ユニットから出力される流量の合計がユーザにより入力された設定流量値となるように分配する。この分配比率は自由に変更してもよく、例えば半分ずつ分配するようにしてもよい。
【００６８】
また、前記設定流量分配部が、設定流量値の桁数（オーダ）ごとに、各流量制御ユニットへ設定流量値を分配するように構成してもよい。例えば、設定流量値における１桁以上の部分については大流量を流すことができる一方、制御分解能がそれほど高くない流量制御ユニットに入力し、設定流量値の小数点以下の部分については小流量しか流せない一方、制御分解能が高い流量制御ユニットに入力するように前記設定流量分配部を構成することが挙げられる。このようなものであれば、前記設定流量分配部は、各流量制御ユニットの制御分解能に応じたオーダの設定流量を常に与えるので、前記出力ポートから出力されるトータルの流量の精度だけでなく、制御の応答性についても向上させることができる。
【００６９】
加えて、２つの流量制御ユニットに対して同時に流体を流して流量制御することもできるので、流量制御の分解能を保ったまま最大流量を大きくすることができる。
【００７０】
すなわち、本発明は単一の基板ブロックに対して複数の独立した流量制御ユニットがあることにより、高密度化、小型化を図りつつも、上述してきたような様々な流量制御態様を実現することができる。
【００７１】
さらに、前記動作ユニット決定部は、いずれの流量制御ユニットがユーザによる設定流量値を受け付けるかについて判断するようにしてもよい。
【００７２】
また、前記層流素子の下流にある第２圧力センサは、前記実施形態ではそれぞれ別々のセンサを取り付けていたが、図８に示すように共通化しても構わない。これは、出力ポートから各層流素子までの流路は連結しており、圧力としてほとんど差が生じず、一方の内部流路における圧力をそのまま使用することができるからである。第２圧力センサを共通化する場合には、図８に示すように既存の感圧面が取付面と平行となる圧力センサを用いて幅方向寸法いっぱいとなるように配置するとともに、いずれか一方の層流素子の下流側における圧力を測定するようにすればよい。図２に示されるような取付面に対して感圧面が垂直となるように縦置きされる圧力センサの場合、取付面と感圧面との間に介在する流体ブロックが必要となり、この流体ブロックは研磨等を行って高い加工精度を維持しなくてはならない分だけ製造コストが高くなる。一方、共通化しているセンサに用いているような感圧面が取付面に対して平行となるように取り付けられる圧力センサの場合、前述した流体ブロックに相当する部材が必要ないので、製造コストが低く、共通化によるコスト低減と相乗効果により流量制御制御装置の製造コストを大幅に低減することができる。
【００７３】
加えて、流量制御バルブが、各圧力センサ及び層流素子よりも下流にある場合には、層流素子の上流側の圧力センサを共通化してもよい。この場合も入力ポートから各層流素子までの内部流路は一つながりとなっているので、この空間内のどこで圧力を測定しても略同じ値となるからである。
【００７４】
さらに、前記各実施形態では基板ブロック上には流量制御ユニットを構成していたが、例えば代わりに圧力制御ユニットを構成しても構わない。圧力制御ユニットは、例えば圧力センサと、圧力制御バルブと、圧力センサで測定される測定圧力値が設定圧力値となるように前記圧力制御バルブの開度を制御するバルブ制御部とから構成したものが挙げられる。この圧力制御ユニットについても、上流から圧力センサ、圧力制御バルブの順番で設けられていてもよいし、逆に圧力制御バルブ、圧力センサの順番で設けられていてもよい。
【００７５】
また、情報処理回路により自動的にどの流量制御ユニットがどのような流量制御を行うかが決定される方式以外にも、ユーザが直接各流量制御ユニットに設定流量値を自由に設定できるようにしても構わない。
【００７６】
その他、本発明は前記図示例に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１００    ：ガスパネルシステム
ＵＴ      ：流量制御ユニット
１        ：基板ブロック
１ｄ      ：入力ポート
１ｅ      ：出力ポート
１ａ（１）      ：流入路
１ａ（４）      ：流出路
１０      ：流量制御装置
２１、２２      ：圧力センサ
２１Ｐ    ：感圧面
６１      ：流量算出部
６２      ：バルブ制御部
６３      ：動作ユニット決定部
【図１】
2014032635.tif 000003
【図２】
2014032635.tif 000004
【図３】
2014032635.tif 000005
【図４】
2014032635.tif 000006
【図５】
2014032635.tif 000007
【図６】
2014032635.tif 000008
【図７】
2014032635.tif 000009
【図８】
2014032635.tif 000010
【図９】
2014032635.tif 000011