(57)【要約】【課題】  圧力変動を吸収することができて流量の制御性が高い流量制御装置を提供する。【解決手段】  流体を流す流路６に、流量を検出して流量信号を出力する流量検出手段８と、バルブ駆動信号により弁開度を変えることによって流量を制御する流量制御弁機構１０とを設ける。そして、外部から入力される流量設定信号Ｓ０と流量信号Ｓ１とに基づいて流量制御弁機構を制御する制御手段４４を設けてなる流量制御装置において、流路に流体の圧力を検出して圧力検出信号を出力する圧力検出手段４２を設ける。前記制御手段は流量検出手段から得られる流量信号に基づいて、圧力検出信号を用いることなく流量信号と流量設定信号とに基づいて流量制御を行う第１制御モードがある。そして、圧力検出信号と流量設定信号とに基づいて流量制御を行う第２制御モードとを選択的に切り替える。【選択図】  図１
2008129765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を流す流路に、流量を検出して流量信号を出力する流量検出手段と、バルブ駆動信号により弁開度を変えることによって流量を制御する流量制御弁機構とを設け、外部から入力される流量設定信号に基づいて前記流量制御弁機構を制御する制御手段を設けてなる流量制御装置において、
前記流路に前記流体の圧力を検出して圧力検出信号を出力する圧力検出手段を設け、
前記制御手段は、前記圧力検出信号を用いることなく、前記流量信号と前記流量設定信号とに基づいて流量の制御を行う第１制御モードと、前記圧力検出信号から得られる圧力変化量と前記流量設定信号とに基づいて流量の制御を行う第２制御モードとを選択的に切り替えるように構成することを特徴とする流量制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記圧力変化量が所定の閾値以上になった時に前記第1制御モードから前記第２制御モードに切り替わり、
前記第２制御モードでは、予め用意された流体の圧力とバルブ駆動電圧と流体の実流量との関係に基づいて
前記バルブ駆動電圧を調整することを特徴とする請求項１記載の流量制御装置。
【請求項３】
前記予め用意された流体の圧力とバルブ駆動電圧と流体の実流量との関係は、前記流体の圧力毎に記憶されていることを特徴とする請求項２記載の流量制御装置。
【請求項４】
前記第２制御モードでは、前記圧力変化量が前記所定の閾値以上変化する直前の流量値と、
前記圧力変化量が前記所定の閾値以上変化する直前の圧力検出値と、
現在の圧力検出値と、
前記圧力変化量が前記所定の閾値以上変化する直前のバルブ駆動電圧と、
予め用意された流体の圧力とバルブ駆動電圧と流体の実流量との関係とに基づいて印加すべきバルブ駆動電圧を求めることを特徴とする請求項１乃至３記載の流量制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第２制御モードでは、
前記圧力変化量が前記所定の閾値以上変化する直前の流量値を、外部へ流量出力信号として出力するようにしたことを特徴とする請求項１乃至４の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】
本発明は、ガス等の比較的小流量の流体の流量を計測する流量制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体集積回路等の半導体製品等を製造するためには、半導体ウエハ等に対して例えばＣＶＤ成膜やエッチング操作等が種々の半導体製造装置において繰り返し行われる。しかし、この場合に微量の処理ガスの供給量を精度良く制御する必要から例えばマスフローコントローラのような流量制御装置が用いられている
【０００３】
しかしながら、一般的な半導体製造装置にあっては、複数のプロセスガスを流す、または他の流量制御装置にガスを流すために一部の配管系管路が共通に使用される場合がある。このような場合には配管系管路は途中で分岐されて、他のガス種が途中で合流して流される。このような場合、他のガス種の供給開始、或いは停止等の流量変動に応じて圧力変動が発生する。この発生した圧力変動がガス管４内を伝搬して上記流量制御装置２内に到達し、流量の制御に悪影響を与える場合があった。また上記したような圧力変動は、他の要因でも発生して流量の制御性を劣化させる場合があった。
【０００４】
そこで、特許文献１に開示されているように、流量制御装置に圧力検出手段を設け圧力検出信号から得られる圧力変化量に基づいて制御する。すなわち、圧力検出信号を用いることなく流量信号と流量設定信号とに基づいて流量制御を行う第１制御モード（通常の制御モード）と、圧力検出信号と流量信号と流量設定信号とに基づいて流量の制御を行う第２の制御モード（圧力変動があったときの制御モード）とを選択的に切り替える点が示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平２００５−２２２１７３号公報（第６頁〜第１１頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示す流量制御装置にあっては、圧力検出信号が閾値を越えた場合の第２制御モードで圧力検出信号と流量信号と流量設定信号との3つのファクタに基づいて流量の制御を行っていた。更に、バルブ駆動電圧と流量との関係を示す特性が、特定の圧力下の特性のみを制御手段の記憶部に予め記憶されていた。
即ち、第２制御モードにおいてアクチュエータに印加すべきバルブ駆動電圧Ｖｎは、以下の演算式（１）で求めている。
Ｖｎ＝Ｖｂ＋（１−Ｐｂ／Ｐｎ）／ｋ    （１）
ここでｋ＝（Ｑ／Ｖｍｂ）・（Ｐｂ／Ｐｍ）
Ｐｂ：閾値以上の圧力変化前の圧力検出値（記憶された最新の流体圧力値）
Ｐｎ：検出された現在の圧力検出値
Ｖｂ：閾値以上の圧力変化前のバルブ駆動電圧（記憶された最新のバルブ駆動電圧）
ｋ ：閾値以上の圧力変化前のバルブ駆動電圧での単位ボルト当たりの流量変化率
Ｑ ：閾値以上の圧力変化前の質量流量値（記憶された最新の質量流量値）
Ｖｍｂ：閾値以上の圧力変化前のマスター電圧
Ｐｍ：バルブ特性マスターの取得ガス圧力（例えば、０．４ＭＰａ）
【０００７】
したがって、バルブ特性マスターの取得ガス圧力Ｐｍと閾値以上の圧力変化前の圧力検出値Ｐｂとの比例関係にてバルブ駆動電圧Ｖｎを求めているために、バルブ特性マスターの取得ガス圧力Ｐｍと閾値以上の圧力変化前の圧力検出値Ｐｂとの乖離が大きくなると、実際の流量には誤差が生じやすいという問題を有していた。
本発明の目的は、上流側から流れてくるガスの圧力変動があっても下流側へ精度のよい流量制御を可能とする流量制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、流体を流す流路に、流量を検出して流量信号を出力する流量検出手段と、バルブ駆動信号により弁開度を変えることによって流量を制御する流量制御弁機構とを設け、外部から入力される流量設定信号に基づいて前記流量制御弁機構を制御する制御手段を設けてなる流量制御装置において、
前記流路に前記流体の圧力を検出して圧力検出信号を出力する圧力検出手段を設け、
前記制御手段は、前記圧力検出信号を用いることなく、前記流量信号と前記流量設定信号とに基づいて流量の制御を行う第１制御モードと、前記圧力検出信号から得られる圧力変化量と前記流量設定信号とに基づいて流量の制御を行う第２制御モードとを選択的に切り替えるように構成した流量制御装置である。
【０００９】
また、前記制御手段は、前記圧力変化量が所定の閾値以上になった時に前記第1制御モードから前記第２制御モードに切り替わり、前記第２制御モードでは、予め用意された流体の圧力とバルブ駆動電圧と流体の実流量との関係に基づいて前記バルブ駆動電圧を調整することが望ましい。
また、前記予め用意された流体の圧力とバルブ駆動電圧と流体の実流量との関係は、前記流体の圧力毎に記憶されている構成とすることができる。
【００１０】
更に、前記第２制御モードでは、前記圧力変化量が前記所定の閾値以上変化する直前の流量値と、前記圧力変化量が前記所定の閾値以上変化する直前の圧力検出値と、現在の圧力検出値と、前記圧力変化量が前記所定の閾値以上変化する直前のバルブ駆動電圧と、予め用意された流体の圧力とバルブ駆動電圧と流体の実流量との関係とに基づいて印加すべきバルブ駆動電圧を求めることが望ましい。
【００１１】
また、前記制御手段は、前記第２制御モードでは、前記圧力変化量が前記所定の閾値以上変化する直前の流量値を、外部へ流量出力信号として出力するように構成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の流量制御装置によれば、前記流路に前記流体の圧力を検出して圧力検出信号を出力する圧力検出手段を設け、前記制御手段は、前記圧力検出信号を用いることなく、前記流量信号と前記流量設定信号とに基づいて流量の制御を行う第１制御モードと、前記圧力検出信号から得られる圧力変化量と前記流量設定信号とに基づいて流量の制御を行う第２制御モードとを選択的に切り替えるように構成しているので、
第２制御モードにおいては、前記流量信号の影響を受けることなく、前記圧力変化量と前記流量設定信号に基づき、精度の良い流量制御装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る流量制御装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る流量制御装置の第１実施例を示す構成図、図２はアクチュエータとして積層圧電素子を用いた場合の流量制御弁機構のバルブ特性の一例を示すバルブ特性図、図３は、本発明に係る第２制御モードで用いる予め準備された圧力毎の設定流量とバルブ駆動電圧との一例を示す相関関係図である。
【００１４】
図示するように、この流量制御装置４０は、液体や気体等の流体を流す流体通路、例えばガス管４の途中に介設されて、この流量を制御するようになっている。尚、このガス管４の一端に接続される半導体製造装置内は例えば真空引きされている。この流量制御装置４０は、例えばステンレススチール等により成形された流路６Ｂがガス管６の下流側に接続され、流路６Ｂがガス管６の下流側に接続される。この流量制御装置４０は、流体の流量を検出する流量検出手段８と、流体の流れを制御する流量制御弁機構１０と、本発明の特徴とする圧力検出手段４２とを有している。この装置全体の動作を制御するのは、例えばマイクロコンピュータ等よりなる制御手段４４を有している。
【００１５】
そして、上記制御手段４４は、半導体製造装置の全体の動作を制御するホストコンピュータ４６から、この流量制御装置において流すべきガス流量を表す流量設定信号Ｓ０を受ける。それと共に、現在流しているガス流量を表す外部流量出力信号Ｓｏｕｔを出力するようになっている。この図示例では、流路６の上流側から下流側に向けて、ガス流体の圧力を排出するための圧力検出手段４２、ガス流量を検出する流量検出手段８及び流量制御弁機構１０がこの順序で順次介設されている。上記圧力検出手段４２は、例えば圧力トランスデューサよりなり、所定の時間間隔、例えば１０ｍｓｅｃ毎にガス圧力をサンプリングして検出し、その検出された圧力値を圧力検出信号Ｓｖとして上記制御手段４４に向けて出力するようになっている。
【００１６】
また、上記流量検出手段８は、上記流路６のガス流体の流れ方向の上流側に設けられて複数のバイパス管を束ねてなるバイパス群１２を有している。上記バイパス群１２の両端側には、これを迂回するようにセンサ管１４が接続されており、これにバイパス群１２と比較して小量のガス流体を一定の比率で流すようになっている。すなわち、このセンサ管１４には全ガス流量に対して一定比率の一部のガスを常に流すようになっている。このセンサ管１４には直列に接続された制御用の一対の抵抗線Ｒ１、Ｒ４が巻回されており、これに接続されたセンサ回路１６により流量値を示す流量信号Ｓ１を出力するようになっている。
【００１７】
この流量信号Ｓ１は、例えばマイクロコンピュータ等よりなる制御手段４４へ導入されて、上記流量信号Ｓ１に基づいて現在流れているガスの流量が出力される。それと共に、その流量が外部より入力される流量設定信号Ｓ０で表される流量に一致するように、上記流量制御弁機構１０を制御することになる。尚、この際、後述するように必要に応じて圧力検出信号Ｓｖにより表される圧力値が流量制御に加味されることになる。この流量制御弁機構１０は、上記流路６の下流側に設けられた流量制御弁２０を有しており、この流量制御弁２０は、ガス流体の流量を直接的に制御するための弁体として例えば金属板製の屈曲可能になされたダイヤフラム２２を有している。
【００１８】
そして、このダイヤフラム２２を弁口２４に向けて適宜屈曲変形させて移動（進退）させることによって、上記弁口２４の弁開度を任意に制御し得るようになっている。そして、このダイヤフラム２２の上面は、例えば積層圧電素子（ピエゾ素子）よりなるアクチュエータ２６の下端部に接続されており、これにより、その弁開度が上記したように調整できるようになっている。そして、このダイヤフラム２６の下端部に剛的に連結されており、これにより、その弁開度が上記したように調整できるようになっている。
【００１９】
具体的には、上記アクチュエータ２６の下端部には、例えば金属製の押し台４８が取り付けられ、他方、上記ダイヤフラム２２の上面にも例えば金属製のベース台５０が取り付けられている。そして、上記押し台４８とベース台５０との表面に浅い凹部をそれぞれ設けてこの凹部に例えば剛球５２を介在させて全体を剛的に連続している。これにより、上記アクチュエータ２６の機械的伸縮を直接的にダイヤフラム２２に伝えることができる。それと共に、ガス流体の圧力変動が生じてもダイヤフラム２２の弁開度が変化しないようにしている。更には上記剛球５２の作用により、上下方向に伝わる力が偏在しないようにしている。
【００２０】
ここで積層圧電素子とは、例えば多数のＰＺＴセラミック板の電極を介在させて積層した構造よりなり、印加する電圧によってその長手方向に機械的に伸縮できるようになっている。またアクチュエータ２６の全体はケース２７によって全体が囲まれている。そして、このアクチュエータ２６は、上記制御手段４４からの駆動信号Ｓ３を受けてバルブ駆動回路２８が出力するバルブ駆動信号としてのバルブ駆動電圧Ｓ４により作動する。
【００２１】
本発明の特徴となる流量制御を行う上記制御手段４４は、当然のこととして演算処理に必要な各種のデータ（情報）を記憶するために例えばＲＡＭやＲＯＭを組み合わせてなる記憶部４４Ａを有している。この記憶部４４Ａには予め測定した上記流量制御弁機構１０のバルブ特性が記憶されている。このバルブ特性について説明すると、図２（Ａ）に示すようにバルブ駆動電圧（バルブ駆動信号）Ｓ４（弁開度に対応）が増加すると、流量は曲線的に増加する傾向にある。しかも入口側のガス圧を０．１８〜０．４０ＭＰａまで変化させると、ガス圧力が大きくなる程、その密度が高くなるので流量も多くなっている。また、図２（Ｂ）は図２（Ａ）に示すバルブ特性を横軸に入口側ガス圧力をとって書き替えたバルブ特性である。このバルブ特性より明らかなように、バルブ駆動電圧（バルブ駆動信号）Ｓ４が一定の場合には、入口側ガス圧力と流量との関係は比例して直線的に変形している。
上記流量制御弁機構１０はこのようなバルブ特性を有している。この実施例では例えば図３に示すように、例えば、０．０〜０．４ＭＰａ範囲の入力側ガス圧力毎のバルブ駆動電圧Ｓ４と設定流量との関係を示す特性が、入力側ガス圧力０．０５ＭＰａ刻みで制御手段４４の記憶部４４Ａに予め記憶されている。
【００２２】
次に、以上のように構成された本発明の流量制御装置の動作について説明する。
本発明の特徴は、上記制御手段４４が、上記流量信号Ｓ１と上記流量設定信号Ｓ０とに基づいて流量の制御を行う第１制御モードと、上記圧力検出信号Ｓｖと上記流量信号Ｓ０とに基づいて流量制御を行う第２制御モードとを選択的に切り替えるようにした点である。
【００２３】
まず、ガス管４を流れてきたガスは、流体入口６Ａから流量制御装置４０の流路６内に流れ込み、このガスはその圧力が圧力検出手段４２により検出された後に流量検出手段８に至る。そしてこのガスの大部分はバイパス管群１２を介して流れると共に、全ガス流量に対して一定の分流比となる一部のガスはセンサ管１４内を流れ、各ガスはその下流側で合流した後に流量制御機構１０の流量制御弁２０の弁口２４を流れる。その後は流体出口６Ｂを通過して図示しない半導体製造装置に向けて流れて行く。尚、半導体製造装置の処理チャンバは真空雰囲気、減圧雰囲気及び常圧程度の雰囲気等の種々圧力状態で使用される。
【００２４】
ここで、センサ管１４には抵抗線Ｒ１、Ｒ４が巻回されており、センサ管１４内を流れるガスによりガス管４内を流れる全体のガスの流量がセンサ回路１６により検出される。この検出値が流量信号Ｓ１で表される流量が外部より入力される流量設定信号Ｓ０で表される流量と一致するようにバルブ駆動回路２８を介してバルブ駆動電圧Ｓ４を発生させる。そして、これをアクチュエータ２６に印加してアクチュエータ２６を伸縮駆動してダイヤフラム２２を屈曲変形することにより、流量制御弁２０の弁開度を調整することになる。これにより、ガス流体の流量を制御しつつ下流側に向けて流すことができる。
【００２５】
ここで、この流量制御装置４０よりも上流側のガス管４に何らかの理由で圧力変動が生じた場合には、この圧力変動が下流側に向って伝搬し、この流量制御装置４０内へ到達しようとする。
しかし、本発明ではこのガス圧の圧力変化量に応じて第１制御モードと第２制御モードとを選択的に切り替えて流量制御を行っているので、この圧力変動を吸収して悪影響が発生することを防止することができる。尚、ここで第１制御モードとは、流量信号Ｓ１の検出値と外部からの流量設定信号Ｓ０の設定値とが常に同一になるように制御する従来の制御方法を示す。
【００２６】
ここで、具体的な制御方法について説明する。
図４は本発明の流量制御装置で行われる制御フローを示す図、図５は第１制御モードの制御フローを示す図、図６は第２制御モードの制御フローを示す図である。
【００２７】
まず、図４を参照して本発明装置による全体の動作について説明する。圧力検出手段４２により流体（ガス）圧力が検出されて、この検出値が圧力検出信号Ｓｖとして出力される（Ｓ１）。また流量検出手段８においても流体の流量が検出されて、この検出値が流量信号Ｓ１として出力される（Ｓ２）。これらの流体圧力や流量のサンプリング測定は、所定の間隔、例えば１０ｍｓｅｃ毎に連続的に行われている。
【００２８】
上記流体圧力値（検出値）は、記憶されているその直前の検出値（ここでは例えば１０ｍｓｅｃ前の検出値）と常時比較されてその圧力変化量が求められており（Ｓ３）、この圧力変化量が基準値である所定の閾値と比較される（Ｓ４）。この閾値は、流体であるガスの供給圧力にもよるが、例えば１００Ｐａ程度である。ここで圧力変化量が閾値である１００Ｐａよりも小さい場合には（Ｓ４のＮＯ）、まず、最新のバルブ駆動電圧値（Ｖb）、最新の圧力検出値（Ｓｖ）及び最新の流量値（Ｑ）をそれぞれ記憶部４４Ａの専用のエリアに記憶する（Ｓ５）。ここで「最新の」とは今現在の値であり、直前の（１０ｍｓｅｃ前の）値ではない。そして、第１制御モードを実行する（Ｓ６）。すなわち、この第１制御モードは上流側の流体の圧力変化が非常に少ない時の制御モードである。
【００２９】
これに対して、ステップＳ４においてＹＥＳの場合、すなわち圧力変化量が閾値以上になった場合には、第２制御モードを実行する（Ｓ７）。すなわち、この第２制御モードでは上流側の流体の圧力変化がある程度大きい時の制御モードである。そして、流量制御装置が制御状態にある間は、これが繰り返される。
【００３０】
次に、上記第１制御モードの流れについて説明する。
図５に示すように、この第１制御モードは、前述したように従来の制御方法と同様である。まず、外部より入力されている現在の流量設定信号Ｓ０の流量設定値と流量検出手段８からの現在の流量信号Ｓ１の流量値とが比較されて、これが一致するようにバルブ駆動電圧Ｓ４が求められる（Ｓ１１）。これにより、実際の流体流量が、外部のホストコンピュータ４６より流量設定信号Ｓ０で指示された流体流量と同じになるように制御される。
【００３１】
そして、上記操作と同時に、この制御手段４４は、上記ホストコンピュータ４６に向けて、検出された現在の流量値を外部流量出力信号Ｓｏｕｔとして出力する（Ｓ１２）。具体的には、この外部流量出力信号Ｓｏｕｔの表す流量値は、上記流量信号Ｓ１の表す流量値と同じになる。この外部流量出力信号Ｓｏｕｔは、ホストコンピュータ４６において、例えばオペレータによりモニタされており、適正なガス流量が供給されているか否かの確認のために用いられることになる。そして、上記求められたバルブ駆動電圧Ｓ４でアクチュエータ２６をバルブ駆動することになる（Ｓ１３）。実際には、制御手段４４は上記したように求めたバルブ駆動電圧Ｓ４を出力するようにバルブ駆動回路２８へ駆動信号Ｓ３で指示を出すことになる。このようにバルブ駆動が終了したならば、図４に示すステップＳ８へ進むことになる。
【００３２】
次に、第２制御モードの流れについて説明する。
この第２制御モードは、前述したようにガス圧力の変化量が閾値以上になった時の制御モードである。図６に示すように、まず、圧力変化量が閾値以上になる直前の流量値と、圧力変化量が閾値以上になる直前の圧力検出値を記憶する。そして、圧力変化量が閾値以上になる直前の圧力検出値と、現在の圧力検出値とを比較する。次に、圧力変化量が閾値以上になる直前のバルブ駆動電圧値と、現在の圧力検出値と、予め求められたバルブ特性とに基づいてバルブ駆動電圧を求める（Ｓ２１）。上記圧力変化量が閾値以上になる直前の各値は、例えば１０ｍｓｅｃ前に図４中のステップＳ５において記載した各値であり、バルブ特性は図３に示したような予め記憶された特性である。
ここで、図３に示すように、例えば、０．０５ＭＰａ毎に予め準備された設定流量とバルブ電圧との相関関係を使用してバルブ電圧を制御している。
【００３３】
そして、これと同時に、現在、検出された流量値ではなく、例えば上記１０ｍｓｅｃ前に記憶された流量値を外部流量出力信号Ｓｏｕｔとしてホストコンピュータ４６に向けて出力する（Ｓ２２）。これにより、ホストコンピュータ４６におけるオペレータは、流量が変化していないものとして認識することになる。更に、これと同時に、上記求めたバルブ駆動電圧Ｓ４をバルブ駆動回路２８より出力するように駆動信号Ｓ３で指示を出し、このバルブ駆動電圧Ｓ４でアクチュエータ２６をバルブ駆動することになる（Ｓ２３）。これにより、入力側のガス流に圧力変動が生じてもこの圧力変動を吸収して、流量を高い精度で制御性よく制御することができる。
【００３４】
このように、バルブ駆動が終了したならば、図４に示すステップ８へ進むことになる。尚、この全体のフローから明らかなように、通常のガス管では、一度大きな圧力変動が生ずると、数サンプリング期間〜数十サンプリング期間はこの圧力変動が生ずる。そして、この間、ホストコンピュータ４６へは圧力変動が生ずる直前に記憶された流量値が外部流量出力信号Ｓｏｕｔとして出力し続けられることになる。
【００３５】
次に、本発明の特徴である上記ステップ２１におけるバルブ駆動電圧の算出過程について説明する。
印加すべき目標とするバルブ駆動電圧Ｖａ（＝Ｓ４）は以下の演算式（２）で求められる。
Ｖａ＝Ｖｂ＋（Ｖｐｎ−Ｖｐｂ）・・・・（２）
Ｖｂ：閾値以上の圧力変化前のバルブ駆動電圧（記憶された最新のバルブ駆動電圧）
Ｖｐｎ：検出された現在の圧力検出値と閾値以上の圧力変化前の流量出力と図３のバルブ特性テーブルから求められるバルブ電圧
Ｖｐｂ：閾値以上の圧力変化前の圧力検出値と閾値以上の圧力変化前の流量出力と図３のバルブ特性テーブルから求められるバルブ電圧
【００３６】
ここで、図３に示すような０．０５ＭＰａ毎に予め記憶されたバルブ特性からバルブ電圧Ｖｐｎ、Ｖｐｂを求める。具体的な数値例を用いて説明すると流量設定信号Ｓ０が一定な場合において、例えば流量が１２０ｃｃ／ｍｉｎ（＝Ｑ）、ガス流体の圧力が０．２０ＭＰａで安定して動作している時に、ガス流に閾値以上の圧力変化量が生じたと仮定する。
【００３７】
この時の、閾値以上の圧力変化前のバルブ駆動電圧Ｖｂ（例えば、６６Ｖ）を保持し、圧力の変化量に応じたバルブ電圧の操作量が、図３に示すバルブ特性から求まる。
圧力が０．２０ＭＰａから０．２５ＭＰａに変化した場合を仮定すると、図３に示すバルブ特性から、流量１２０ｃｃ／ｍｉｎのときの圧力が０．２０ＭＰａのバルブ電圧は６６Ｖ、圧力が０．２５ＭＰａのバルブ電圧は６０Ｖになる。
式（２）から印加すべき目標とするバルブ駆動電圧Ｖｎは、
Ｖｎ＝６６＋（６０−６６）＝６０
と求められ、第２制御モードではこの求めたバルブ駆動電圧Ｖｎ（Ｓ４）をアクチュエータに印加することで、流量制御が行われることになる。
【００３８】
このように、アクチュエータに印加すべきバルブ駆動電圧Ｖｎが求まる。そして、第２制御モードではこの求めたバルブ駆動電圧Ｖｎ（Ｓ４）をアクチュエータに印加することになる。
尚、ここではバルブ駆動信号としてバルブ駆動電圧Ｖｎ（＝Ｓ４）を求めている。しかし、前述したようにアクチュエータとして電磁式のアクチュエータを用いた場合には、これは電流で駆動される。このことからバルブ駆動信号として上述したのと同様な計算式及び電流対応のバルブ特性に基づいてバルブ駆動電流を求めることになる。
【００３９】
これらにより、従来の装置の場合、ある程度の脈動が発生してしまいガス流量の制御性を低下させてしまっている。一方、本発明の装置の場合、流量信号Ｓ１の大きな変化が生ずる。しかし、この時に第１制御モードから第２制御モードに切り替わり、先に説明したような演算によりバルブ駆動電圧が求められ、この求められたバルブ駆動電圧Ｓ４がアクチュエータに印加されることになる。この結果、流量制御弁２０の弁開度が適正に制御されることになるので、流体出口より流れ出るガス流量は、上流側のガス流に圧力変動が生じたにもかかわらず、一定の流量を保ち続けることができる。
【００４０】
従って、上流側のガス量の圧力変動を吸収して流量の制御性を高く維持することができる。この場合、流量信号Ｓ１の値を、そのまま外部流量出力信号Ｓｏｕｔとして出力していた従来の装置と異なり、本発明では、閾値以上の圧力変動が生ずる直前の流量信号Ｓ１の値を、外部流量出力信号Ｓｏｕｔとして出力している（図６中のＳ２２参照）。従って、ホストコンピュータ４６側でモニタしているオペレータは、半導体製造装置に実際に流れこんでいるガス流量は正常であると確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る流量制御装置の第１実施例を示す構成図である。
【図２】アクチュエータとして積層圧電素子を用いた場合の流量制御弁機構のバルブ特性の一例を示すバルブ特性図である。
【図３】本発明に係る第２制御モードで用いる予め準備された圧力毎の設定流量とバルブ駆動電圧との一例を示す相関関係図
【図４】本発明の流量制御装置で行われる制御フローを示す図である。
【図５】第１制御モードの制御フローを示す図である。
【図６】第２制御モードの制御フローを示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
４  ガス管（流体通路）
６  流路
８  流量検出手段
１０  流量制御弁機構
１２  バイパス管群
１４  センサ管
２０  流量制御弁
２２  ダイヤフラム
２６  アクチュエータ
４０  流量制御装置
４２  圧力検出手段
４４  制御手段
Ｓ０  流量設定手段
Ｓ１  流量信号
Ｓｏｕｔ  外部流量出力信号
Ｓ４  バルブ駆動電圧（バルブ駆動信号）
【図１】
2008129765.tif 000003
【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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