(57)【要約】【課題】広いダイナミックレンジの流量制御を行うことができるマスフローコントローラを提供する。【解決手段】流路２中を流れる流体の流れを制御する開閉制御弁４と、この開閉制御弁４の下流側に配置された圧力センサ７ｂと、この圧力センサ７ｂの下流側に配置された絞り部６と、前記流路６を流れる流体の流量Ｆを測定する流量センサ５と、大流量制御時には圧力センサ７ｂの出力Ｓｐｂを用いて開閉制御弁４を開閉制御することにより絞り部６を流れる流体の流量Ｆを制御する一方、少流量制御時には流量センサ５の出力を用いて開閉制御弁４を開閉制御することにより流量センサ５を流れる流体の流量Ｆを制御することでダイナミックレンジの広い流量制御を可能とする制御部８とを有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路中を流れる流体の流れを制御する開閉制御弁と、
この開閉制御弁の下流側に配置された圧力センサと、
この圧力センサの下流側に配置された絞り部と、
前記流路を流れる流体の流量を測定する流量センサと、
大流量制御時には圧力センサの出力を用いて開閉制御弁を開閉制御することにより絞り部を流れる流体の流量を制御する一方、少流量制御時には流量センサの出力を用いて開閉制御弁を開閉制御することにより流量センサを流れる流体の流量を制御することでダイナミックレンジの広い流量制御を可能とする制御部とを有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】
前記流量センサを開閉制御弁の上流側の流路に設けてなる請求項１に記載のマスフローコントローラ。
【請求項３】
流路中を流れる流体の流れを制御する第１の開閉制御弁と、この第１の開閉制御弁の下流側に配置された圧力センサと、
この圧力センサの下流側に配置された第２の開閉制御弁と、
前記流路を流れる流体の流量を測定する流量センサと、
大流量制御時には第２の開閉制御弁を全開状態とすると共に圧力センサの出力を用いて第１の開閉制御弁を開閉制御することにより流体の流量を制御する一方、少流量制御時には流量センサの出力を用いて第２の開閉制御弁を開閉制御することにより流量センサを流れる流体の流量を制御することでダイナミックレンジの広い流量制御を可能とする制御部とを有することを特徴とするマスフローコントローラ。
【請求項４】
前記流量センサを第１の開閉制御弁と第２の開閉制御弁の間に設けてなり、
前記制御部が少流量制御時に圧力センサの出力を用いて第１の開閉制御弁を開閉制御することにより流量センサに流れ込む流体の圧力を安定させる制御を行なうものである請求項３に記載のマスフローコントローラ。
【請求項５】
前記圧力センサを流量センサの下流側の流路に設けてなる請求項１〜３の何れかに記載のマスフローコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マスフローコントローラに関する。より詳細には、ダイナミックレンジの広いマスフローコントローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来のマスフローコントローラを用いた半導体製造ライン１０の例を示す図である。図４において、１１は半導体製造ラインを構成するチャンバ、１２ａ，１２ｂはチャンバ１１に異なる流量制御範囲のガスＧを供給するガス供給ライン（本例ではガス供給ライン１２ｂをガス供給ライン１２ｂから分岐し再び合流させている）、１３はガスＧを供給するガスボンベである。
【０００３】
各ガス供給ライン１２ａには、機械式の調圧器１４と、この調圧器１４の下流側のゲージ１５と、フィルタ１６とを設け、分岐した各ガス供給ライン１２ａ，１２ｂにはそれぞれマスフローコントローラ１７ａ，１７ｂと、空圧開閉弁１８ａ〜１８ｄとを設けてなる。すなわち、空圧開閉弁１８ａ〜１８ｄを閉じることでマスフローコントローラ１７ａ，１７ｂを取換えることができ、また、空圧開閉弁１８ａ，１８ｃまたは空圧開閉弁１８ｂ，１８ｄの選択的な開閉によって流量制御に用いるマスフローコントローラ１７ａ，１７ｂの切換えお行えるように構成している。
【０００４】
前記ボンベ１３から供給されるガスＧの圧力は、その出口側で通常９８ｋＰａ程度に減圧されているが、この圧力を前記調圧器１４によって例えば３０ｋＰａ程度に減圧してマスフローコントローラ１７ａ，１７ｂに供給することで、マスフローコントローラ１７ａ，１７ｂの破損を防いでいる。また、半導体製造ラインの管理者はチャンバ１１に所定流量のガスＧを流すようにマスフローコントローラ１７ａ，１７ｂを制御し、ゲージ１５を確認しながら調圧器１４を調節することによりマスフローコントローラ１７ａ，１７ｂに供給するガスＧの圧力を適宜調整する。
【０００５】
図４に示すように、２台のマスフローコントローラ１７ａ，１７ｂを用いることで、例えばマスフローコントローラ１７ａを用いて例えば１０ｍＬ／ｍｉｎ〜５００ｍＬの少流量の流量制御を行い、マスフローコントローラ１７ａを用いて５００ｍＬ〜５０Ｌ／ｍｉｎの大流量の流量制御を行うことにより、全体として１０ｍＬ／ｍｉｎ〜５０Ｌ／ｍｉｎの広いダイナミックレンジの流量制御が行われている。
【０００６】
上記構成のガス供給パネルを用いることによって、例えばガスＧとしてプロセスガスを流すときには、マスフローコントローラ１７ａを用いて数十ｍＬ／ｍｉｎ程度の少流量の流量制御を行い、パージガスをガスＧとして流すときには、マスフローコントローラ１７ｂを用いて数Ｌ／ｍｉｎ程度の大流量の流量制御を行っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記２台のマスフローコントローラ１７ａ，１７ｂを用いる場合には、ガス供給ライン１２ａ，１２ｂが複雑になることは避けられなかった。つまり、通常のマスフローコントローラ１７ａ，１７ｂは例えば熱式の流量センサと開閉制御弁を組み合わせて流量センサの出力を用いてこれをフィードバックして流量制御するものであるが、この流量センサは所定の流量範囲を越えると飽和して出力が得られなくなるので、このダイナミックレンジが５０倍程度に抑えられていた。このために、プロセスガスとパージガスの両方の流量制御を行うことができず、これがラインの複雑化と大型化を招いていた。
【０００８】
加えて、ガス供給ライン１２ａ，１２ｂが複雑になればなるほど制御が複雑になるだけでなく、ガス漏れや故障の発生率も高くなることは避けられなかった。さらに、ガス供給ライン１２ａ，１２ｂを切り換える必要があるので、流量制御が連続的に行えないという問題があると共に、ガスが複数のガス供給ライン１２ａ，１２ｂに滞留するという問題もあった。
【０００９】
そこで、広いダイナミックレンジを得るために半導体プロセスのガス供給ラインに５００倍程度のダイナミックレンジを得るような特殊なマスフローコントローラを用いることも考えられているが、このような従来の特殊マスフローコントローラを用いたとしても半導体プロセルのガス供給ラインに十分なダイナミックを得ることはできなかった。
【００１０】
加えて、上述のようなマスフローコントローラ１７ａ，１７ｂの一次側には、圧力調整用、圧力変動対策用の調圧器１４が設けてあるために、部品点数も多くならざるを得ず、ガス供給パネルを小さくすることはできなかった。
【００１１】
本発明は、上述の事柄を考慮に入れてなされたもので、その目的は広いダイナミックレンジの流量制御を行う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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第１発明のマスフローコントローラは、流路中を流れる流体の流れを制御する開閉制御弁と、この開閉制御弁の下流側に配置された圧力センサと、この圧力センサの下流側に配置された絞り部と、前記流路を流れる流体の流量を測定する流量センサと、大流量制御時には圧力センサの出力を用いて開閉制御弁を開閉制御することにより絞り部を流れる流体の流量を制御する一方、少流量制御時には流量センサの出力を用いて開閉制御弁を開閉制御することにより流量センサを流れる流体の流量を制御することでダイナミックレンジの広い流量制御を可能とする制御部とを有することを特徴としている。（請求項１）
【００１３】
したがって、前記圧力センサの出力を用いて開閉制御弁の開閉制御によって絞り部の上流側における圧力制御を行うことで、マスフローコントローラを流れる流体の大流量を制御することができる。また、前記流量センサの出力を用いて開閉制御弁を開閉制御することにより流量センサを流れる流体の少流量を制御することができる。つまり、制御部が少流量制御時と大流量制御時のそれぞれで異なる方法を用いて流量を制御することで、従来は不可能であった少流量から大流量までの広いダイナミックレンジにおける流量制御を行なうことができる。なお、この少流量の流量制御時には絞り部に流れる流体の流量が少ないので、この絞り部が流量制御の邪魔になることはない。
【００１４】
前記流量センサを開閉制御弁の上流側の流路に設けてなる場合（請求項２）には、マスフローコントローラの二次側において真空引きされたときにも、流量センサ内が真空引きされることがなく、この流量センサが誤動作することがないので、信頼性が向上する。
【００１５】
第２発明のマスフローコントローラは、流路中を流れる流体の流れを制御する第１の開閉制御弁と、この第１の開閉制御弁の下流側に配置された圧力センサと、この圧力センサの下流側に配置された第２の開閉制御弁と、前記流路を流れる流体の流量を測定する流量センサと、大流量制御時には第２の開閉制御弁を全開状態とすると共に圧力センサの出力を用いて第１の開閉制御弁を開閉制御することにより流体の流量を制御する一方、少流量制御時には流量センサの出力を用いて第２の開閉制御弁を開閉制御することにより流量センサを流れる流体の流量を制御することでダイナミックレンジの広い流量制御を可能とする制御部とを有することを特徴としている。（請求項３）
【００１６】
したがって、前記第２の開閉制御弁を全開状態とすると共に圧力センサの出力を用いて第１開閉制御弁の開閉制御によってマスフローコントローラを流れる流体の大流量を制御することができる。このとき全開状態となった第２開閉制御弁および／または流量センサが流路に形成する抵抗（絞り部としての機能部）と、その上流側における圧力を用いて大流量の流量制御を行うことができる。また、流量センサの出力を用いて第２の開閉制御弁を開閉制御することにより流量センサを流れる流体の少流量を制御することができる。つまり、制御部が少流量制御時と大流量制御時のそれぞれで異なる方法を用いて流量を制御することで、従来は不可能であった少流量から大流量までの広いダイナミックレンジにおける流量制御を行なうことができる。
【００１７】
前記流量センサを第１の開閉制御弁と第２の開閉制御弁の間に設けてなり、前記制御部が少流量制御時に圧力センサの出力を用いて第１の開閉制御弁を開閉制御することにより流量センサに流れ込む流体の圧力を安定させる制御を行なうものである場合（請求項４）には、とりわけ少流量の流量制御を一次側の流路中における圧力変動に全く影響されることなく高精度に行うことができる。
【００１８】
さらに、前記第１発明および第２発明の何れにおいても、圧力センサを流量センサの下流側の流路に設けてなる場合（請求項５）には、流量センサの流路抵抗によって生じる圧力降下が、大流量制御時における流量制御の精度に影響を与えることがなくなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のマスフローコントローラ１の一例を示すブロック図である。本例のマスフローコントローラ１は流体（以下の例では流体としてガスを例示するが、この流体が気体であることを限定するものではない）を流すための流路２を形成する流路ブロック３と、この流路ブロック３に連結された開閉制御弁４と、流量センサ５と、絞り部６と、２つの圧力センサ７と、開閉制御弁４を制御する制御部８と、フィルタ９とを有している。
【００２０】
前記流路２は例えば、流路ブロック３内をくり抜くように形成されており、第１流路２ａおよび第２流路２ｂとを有している。また、流路２の上流端および下流端には配管取付け部３ａ，３ｂをそれぞれ設けている。なお、流路２の形成手順は掘削であっても、鋳型を用いたものであってもその他の方法であってもよく、第２流路２ｂを掘削などで形成する場合には流路ブロック３は少なくとも１か所において分離可能に形成する必要があるが、何れにしても流路ブロック３，３ａ，３ｂを全体的に一体成形することで、ガス漏れを防ぐことができる。
【００２１】
開閉制御弁４は例えば流路ブロック３の一側面に形成された弁座３ｃに当接するダイアフラム４ａとそのアクチュエータ４ｂとからなり、開度制御信号Ｃによって前記流路２ａ，２ｂを連通連結する開度が制御可能に構成される。
【００２２】
流量センサ５は例えば第２流路２ｂ内に挿入された整流体５ａと、この第２流路２ｂから所定の割合１／Ａの流量だけ分岐する分岐流路５ｂと、この分岐流路５ｂに設けたセンサ本体５ｃとを有し、総流量Ｆを示す流路信号Ｓｆを出力する。
【００２３】
また、絞り部６は例えば一次側と二次側における圧力差が所定値以上であるときに一次側の圧力に応じた流量の流体を流す音速ノズルであって、この音速ノズル６は例えば内部に絞り部分６ａを形成したブロックを流路２ｂの下流端側において流路２ｂに連通するように配置してなる。なお、本発明は絞り部６を音速ノズルに限定するものではなく、流路２に抵抗を形成するための絞り部分６ａを形成するものであればよい。
【００２４】
前記開閉制御弁４，流量センサ５は流路ブロック３の一側面（上面）に並べて配置されており、これによってマスフローコントローラ１の全体的な大きさを小さく抑えることができる。
【００２５】
前記圧力センサ７は第１流路２ａに臨ませるように側面に配置された第１センサ７ａと、第２流路２ｂに臨ませるように側面に配置された第２センサ７ｂとからなり、両圧力センサ７ａ，７ｂは前記各部４〜５を取り付けた側面とは異なる面（本例では図１において第１流路２ａの手前および前記流量センサ５を構成する整流体５ａの直前に位置する第２流路の奥）にそれぞれ埋設している。これによって、マスフローコントローラ１の全体的な大きさを変えることなく圧力センサ７を設置できる。そして、前記センサ７ａ，７ｂはそれぞれ第１流路２ａ，第２流路２ｂ内の圧力Ｐａ，Ｐｂを示す圧力信号Ｓｐａ，Ｓｐｂを出力する。
【００２６】
なお、本例ではセンサ７ａ，７ｂを側面に設ける例を示しているが、圧力センサ７は流路２に臨ませるように取り付けられるものであれば、その取付け面を限定するものではない。つまり、流路ブロック３の下面に埋設しても、上面で前記制御弁４，流量センサ５の邪魔にならない位置に埋設してもよいことはいうまでもない。
【００２７】
前記制御部８は、前記圧力センサ７からの圧力信号Ｓｐａ，Ｓｐｂ（出力）および流量センサ５からの流量制御信号Ｓｆ（出力）をフィードバックして開度制御信号Ｃを出力することで開閉制御弁４をフィードバック制御する処理部８ａと、外部とのインターフェース８ｂとを有している。
【００２８】
また、図示を省略するが本例のマスフローコントローラ１は各センサ５，７ａ，７ｂによって測定された値Ｆ，Ｐａ，Ｐｂを表示する表示部を有している。さらに、センサ５，７ａ，７ｂによって測定された値Ｆ，Ｐａ，Ｐｂは何れもインターフェース８ｂを介して外部に出力可能としている。なお、本例では理解を容易とするためにインターフェース８ｂはアナログ的な値の入出力を行うものである例を示しているが、これがデジタル的に通信するものであってもよい。
【００２９】
加えて、開閉制御弁４の開閉制御は圧力センサ７ｂの出力信号Ｓｐｂだけを用いてフィードバック制御するものに限られるものではなく、圧力センサ７ａの出力信号Ｓｐａも用いて制御してもよい。なお、本例に示すように圧力センサ７ａを設けることにより、マスフローコントローラ１に入力されているガスの圧力をモニタすることも可能であるが、この圧力センサ７ａを省略してもよいことはいうまでもない。
【００３０】
また、本例のマスフローコントローラ１はフィルタ９を内蔵しているので、従来のように別途のフィルタ１６を連通連結する必要もない。すなわち、それだけガス供給ラインの簡素化を図ることができ、設置面積を少なくすることができる。なお、本例ではフィルタ９を流路２の最上流端に設けることで異物の進入による誤動作を防止する例を示しているが、本発明はフィルタ９の位置を限定するものではない。また、場合によってはフィルタ９を省略することも可能である。
【００３１】
上記構成のマスフローコントローラ１において、処理部８ａはインターフェース８ｂを介して入力される流量設定信号Ｆｓに所定の閾値を設け、流量設定信号Ｆｓが少流量の設定であるか大流量の設定であるかを判断し、大流量制御時と少流量制御時において開閉制御弁４をフィードバック制御する制御方法を変えるものである。本発明はこれによって、広いダイナミックレンジを有する簡単な構成のマスフローコントローラを提供するものである。
【００３２】
つまり、処理部８ａは例えば流量設定信号Ｆｓが０〜５Ｖの範囲の電圧信号である場合に、所定の閾値として例えば４Ｖを設定し、入力された流量設定信号Ｆｓが０〜４Ｖ（所定の閾値未満）の範囲の場合は少流量制御時、４〜５Ｖ（所定の閾値以上）の範囲の場合は大流量制御時として流量制御を行なう。そして、前記処理部８ａ（制御部８）は、大流量制御時には圧力センサ７ｂの出力（圧力信号Ｓｐｂ）を用いて開閉制御弁４をフィードバックしてその開閉を制御することにより音速ノズル６を流れる流体の流量Ｆを制御する一方、少流量制御時には流量センサ５の出力（流量信号Ｓｆ）を用いて開閉制御弁４をフィードバックしてその開閉を制御することにより流量センサ５を流れる流体の流量Ｆを制御するものである。
【００３３】
なお、音速ノズル６の絞り部分６ａの形状は流体を例えば５０Ｌ／ｍｉｎ程度の最大流量であっても流すことができる程度であり、かつ、圧力センサ７ｂによって調整される圧力Ｐｂを小さくすることで、例えば５００ｍＬ／ｍｉｎ程度まで流量制御可能とする大きさである。また、流量センサ５は１０ｍＬ／ｍｉｎ〜５００ｍＬ／ｍｉｎ程度の流量で流れる流体の流量を測定可能とするものである。
【００３４】
したがって、前記少流量制御時には、前記流量センサ５によって測定された流量信号Ｓｆを用いて開閉制御弁４をフィードバックしてその開度制御信号Ｃの大きさを調整することにより流量センサ５を流れる流体を、例えば１０ｍＬ／ｍｉｎ〜５００ｍＬ／ｍｉｎ程度の少流量Ｆにおいて高精度にて制御することができる。なお、制御部８は少流量制御時における最上流部分における圧力Ｐａと流量センサ５の下流側における圧力Ｐｂを監視することで、このマスフローコントローラ１の上流側に供給されるガス圧が変動したときにおける流量の乱れをキャンセルするように開度制御信号Ｃを調整することも可能である。
【００３５】
一方、前記大流量制御時には、圧力センサ７ｂによって測定された圧力信号Ｓｐｂを用いて開閉制御弁４をフィードバックしてその開度制御信号Ｃの大きさを調整することにより音速ノズル６を流れる流体を、例えば５００ｍＬ／ｍｉｎ〜５０Ｌ／ｍｉｎ程度の大流量Ｆにおいても高精度にて制御することができる。
【００３６】
つまり、本例のマスフローコントローラは大流量制御時と少流量制御時において開閉制御弁４をフィードバック制御する制御方法を変えることで、１０ｍＬ／ｍｉｎ〜５０Ｌ／ｍｉｎまでの広いダイナミックレンジにおける流量制御を行うことができる。
【００３７】
したがって、従来のように流体の流量に応じて異なるマスフローメータ１７ａ，１７ｂを切り換えて使用する必要がないので、供給ラインをより簡素でき、複雑な供給ラインを組むことによる種々の問題（設備コストの増加，漏れの発生率の増加，滞留の発生など）の発生を無くすことができ、少流量から大流量まで連続的な流量制御を行なうことができる。
【００３８】
なお、流量センサ５の測定値Ｓｆを用いた流量の制御範囲と、圧力センサ７ｂの測定値Ｓｐｂを用いた流量の制御範囲に重なりを設けて両センサ５，７ｂの出力Ｓｆ，Ｓｐｂを両方用いて、一方の出力ＳｆまたはＳｐｂを用いて開閉制御弁４の開閉制御信号Ｃを出力し、もう一方の出力ＳｐｂまたはＳｆを用いて動作の確認を行うことも可能である。さらには、流量に合わせた両出力Ｓｆ，Ｓｐｂの値に対する重み付けを行って開閉制御弁４の開閉制御信号Ｃを出力することも可能である。
【００３９】
加えて、本例では、一体化した流路ブロック３内において、音速ノズル６の直前の流路２ｂに圧力センサ７ｂを臨ませて、圧力センサ７ｂを流量センサ５の下流側の流路に設けている。したがって、前記大流量制御時において、この圧力センサ７ｂの圧力信号Ｓｐｂを用いて開閉制御弁４の開閉制御を行うことで、音速ノズル６を流れる流体の流量Ｆを正確に制御することができる。このとき流量センサ５を構成する整流体５ａなどによって生じる抵抗が、この整流体５ａの一時側と二次側との間に圧力差を形成することがあったとしても、これが流量調節の精度に悪影響を及ぼすことがない。
【００４０】
また、本例に示すように、開閉制御弁４と流量センサ５を並べて配置し、その間に位置する第２流路２ｂをできるだけ短くしているので、開閉制御弁４の開度制御信号Ｃの出力に対する圧力Ｐｂの時間的な遅れを可及的に小さくし圧力Ｐｂの変動をできるだけ小さくできる。
【００４１】
さらに、前記圧力センサ７ｂを開閉制御弁４と流量センサ５の間における第２流路２ｂにおいてできるだけ流量センサ５に近い位置（直前を構成する流路）に配置することにより、乱流などの影響の少ない圧力Ｐｂを測定することができる。すなわち、それだけマスフローコントローラ１による流量の制御精度および安定性を向上できる。
【００４２】
加えて、前記開閉制御弁４と流量センサ５の間における第２流路２ｂ内から、継手や配管を排除することで、流路の抵抗による圧力低下やガス漏れリスクを無くすことができる。
【００４３】
図２は前記マスフローコントローラ１の変形例を示すブロック図である。図２において、図１と同じ符号を付した部分は同一または同等の部分であるから、その詳細な説明を省略する。本例に示す例が図１に示した例を異なる点は流量センサ５を開閉制御弁４の上流側の流路２ａに設けてなる点にある。
【００４４】
本例のように構成することにより、マスフローコントローラ１の二次側における圧力が真空ポンプなどによってほゞ真空状態になったとしても、開閉制御弁４の上流側に配置された流量センサ５内まで真空引きされることがなく、この流路センサ５内には流体が存在するので、この流路センサ５が誤動作を起こすことがない。つまり、前記少流量制御時において二次側圧力の低下に影響されることのない流量制御を行なうことができ、それだけ流量制御の信頼性を向上できる。
【００４５】
また、本例の場合は流量センサ５の一次側に圧力センサ７ａを配置することで、マスフローコントローラ１に供給される流体の圧力Ｐａを求めることができる。すなわち、制御部８がこの圧力センサ７ａの出力（圧力信号Ｓｐａ）を用いて流量センサ５の出力（流量信号Ｓｆ）を補正することで、一次側圧力の変動による影響を小さくすることが可能となり、より精度の高い流量制御を行なうことができる。
【００４６】
図３は前記マスフローコントローラ１の更なる変形例を示す図である。図３においても図１，２と同じ符号を付した部分は同一または同等の部分であるから、その重複説明を避ける。
【００４７】
本例のマスフローコントローラ１’の構成は、図１に示すマスフローコントローラ１の構成から音速ノズル６を取り除き、この部分（第２流路の下流端に）さらに開閉制御弁６’を設けることで第２流路２ｂと第３流路２ｃとを開閉可能に連通するものである。つまり、本例もマスフローコントローラ１’は第１の開閉制御弁４と第２の開閉制御弁６’とを有するものである。そして、この第２の開閉制御弁６’は例えば流路ブロック３の一側面に形成された弁座３ｄに当接するダイアフラム６ｂとそのアクチュエータ６ｃとからなり、開閉制御信号Ｃｆによって前記流路２ｂ，２ｃを連通連結する開度が制御できる。
【００４８】
本例のように構成されたマスフローコントローラ１’における制御部８もインターフェース８ｂを介して入力される流量設定信号Ｆｓに所定の閾値を設け、流量設定信号Ｆｓが閾値より小さいか大きいかによって少流量の設定であるか大流量の設定であるかを判断して、大流量制御時と少流量制御時において開閉制御弁４をフィードバック制御する制御方法を変えるものである。つまり、本発明はこれによって、広いダイナミックレンジを有する簡単な構成のマスフローコントローラを提供するものである。
【００４９】
具体的には、前記制御部８（処理部８ａ）は大流量制御時に第２の開閉制御弁６’にこれを全開状態とするための開閉制御信号（流量制御信号）Ｃｆを出力すると共に、圧力センサ７ｂの出力Ｓｐｂをフィードバック制御に用い、第１の開閉制御弁４に対して流量センサ５の直上における圧力Ｐｂを制御するための開閉制御信号（圧力制御信号）Ｃｐを出力して流体の流量を制御する。つまり、第流量制御時には流量センサ５および第２の開閉制御弁６’を流体に所定の抵抗を与えるいわば絞り部として用い、この絞り部５，６’の直上における圧力Ｐｂを制御して大流量の制御を行なうように構成している。
【００５０】
一方、少流量制御時には前記制御部８（処理部８ａ）は圧力センサ７ｂの出力Ｓｐｂをフィードバック制御に用い、第１の開閉制御弁４に対して流量センサ５の直上における圧力Ｐｂを一定の値に制御するための開閉制御信号（圧力制御信号）Ｃｐを出力して流量センサ５に供給する流体の圧力を安定させた状態で、流量センサ５の出力（流量測定値Ｓｆ）をフィードバック制御に用いて第２の開閉制御弁６’を開閉制御することにより流量センサ５を流れる流体の流量を制御する。
【００５１】
つまり、少流量（例えば１０ｍＬ／ｍｉｎ）から大流量（例えば５０Ｌ／ｍｉｎ）までの幅広いダイナミックレンジにおける流量制御を小型化した１台のマスフローコントローラ１’によって行うことができる。また、本例のマスフローコントローラ１’は第１の開閉制御弁４に対する圧力制御信号Ｃｐの出力によって流量センサ５の直上における圧力Ｐｂを安定させることができるので、マスフローコントローラ１’の上流側における圧力変動の影響されることのない流量制御を行うことができる。
【００５２】
また、前記流量センサ５を第１の開閉制御弁４と第２の開閉制御弁６’の間に設けているので、前記制御部８が少流量制御時に圧力センサ５の出力を用いて第１の開閉制御弁を開閉制御することにより流量センサに流れ込む流体の圧力を安定させる制御を行なうことができる。これに加えて、マスフローコントローラ１’の下流側において真空ポンプなどによって真空引きが行われた状態で少流量の流量制御を行なう場合にも、流量センサ５が第２の開閉制御弁６’によって下流側の流路から隔てられているので、この流量センサ５内が真空状態となることがない。つまり、流量センサ５はマスフローコントローラ１’の上流側および下流側の何れにおいても圧力状態に影響を受けることがなく、流量制御を行うことができる。
【００５３】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、簡単な構成のマスフローコントローラでありながら極めて広いダイナミックレンジを有し、高精度の流量制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマスフローコントローラの一例を示す図である。
【図２】前記マスフローコントローラの変形例を示す図である。
【図３】前記マスフローコントローラの別の例を示す図である。
【図４】従来のマスフローコントローラを用いた半導体製造ラインの例を示す図である。
【符号の説明】
１…マスフローコントローラ、２…流路、４…開閉制御弁（第１の開閉制御弁）、５…流量センサ、６…第２の開閉制御弁、７ｂ…圧力センサ、８…制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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