(57)【要約】【課題】流量検出器が経時的な特性変化に伴いゼロ点が変動しても製品の出来映えに影響せず、新たに流体検出器を設ける必要がないマスフローコントローラを提供する。【解決手段】ＭＦＣ２０の流量検出器１の検出値が、ガス供給装置４から処理装置１１に対してガスが導入されたと判断するのに適切な流量信号レベルＬ０に達したと判断した時刻Ｐ０から第１の所定時間Ｔｂａｃｋさかのぼったゼロ点算出開始時刻Ｐｓを基準とし、このゼロ点算出開始時刻Ｐｓから第１の所定時間Ｔｂａｃｋより短い第２の所定時間ΔＴ内における流量検出器１の検出値の平均値をゼロ点とし、制御器３を動作開始させるようにした演算装置２１を具備したもの。【選択図】      図１
2005301692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の製品を製造する製造装置と、該製造装置にプロセス流体を供給する流体供給装置と、前記製造装置と前記流体供給装置の間における流体流路に設けられ、前記流体流量を調整する流量制御弁と、前記流体流路に流れる流体流量を検出するものであって、前記流体流路に流体が流れていないときの検出出力をゼロ点と定義したとき、該ゼロ点が変動する流量検出器と、前記流量検出器で検出された検出流量と流量設定値とが常時連続的に保存され、両者に差が生じたときこの差がなくなるように前記流量制御弁に対して開度指令を出力する制御器を備えたマスフローコントローラにおいて、
前記流量検出器の検出流量又は前記流量設定値が、前記流体供給装置から前記製造装置に対して流体が導入されたと判断するのに適切な流量信号レベルに達したと判断し、この判断時刻から所定時間さかのぼった制御開始時刻に基き、前記制御器を動作開始させるようにした演算装置を具備したマスフローコントローラ。
【請求項２】
所望の製品を製造する製造装置と、該製造装置にプロセス流体を供給する流体供給装置と、前記製造装置と前記流体供給装置の間における流体流路に設けられ、前記流体流量を調整する流量制御弁と、前記流体流路に流れる流体流量を検出するものであって、前記流体流路に流体が流れていないときの検出出力をゼロ点と定義したとき、該ゼロ点が変動する流量検出器と、前記流量検出器で検出された検出流量と流量設定値とが常時連続的に保存され、両者に差が生じたときこの差がなくなるように前記流量制御弁に対して開度指令を出力する制御器を備えたマスフローコントローラにおいて、
前記流量検出器の検出流量又は前記流量設定値が、前記流体供給装置から前記製造装置に対して流体が導入されたと判断するのに適切な流量信号レベルに達したと判断した時刻から第１の所定時間さかのぼったゼロ点算出開始時刻を基準とし、このゼロ点算出開始時刻から前記第１の所定時間より短い第２の所定時間内における前記流量検出器の検出値の平均値をゼロ点とし、前記制御器を動作開始させるようにした演算装置を具備したマスフローコントローラ。
【請求項３】
所望の製品を製造する製造装置と、該製造装置にプロセス流体を供給する流体供給装置と、前記製造装置と前記流体供給装置の間における流体流路に設けられ、前記流体流量を調整する流量制御弁と、前記流体流路に流れる流体流量を検出するものであって、前記流体流路に流体が流れていないときの検出出力をゼロ点と定義したとき、該ゼロ点が変動する流量検出器と、前記流量検出器で検出された検出流量と流量設定値とが常時連続的に保存され、両者に差が生じたときこの差がなくなるように前記流量制御弁に対して開度指令を出力する制御器を備えたマスフローコントローラにおいて、
前記流量検出器の検出流量又は前記流量設定値が、前記流体供給装置から前記製造装置に対して流体が導入されたと判断するのに適切な流量信号レベルに達したと判断し、この判断時刻から第１の所定時間さかのぼったゼロ点算出開始時刻を基準とし、このゼロ点算出開始時点から前記第１の所定時間より短い第２の所定時間内における前記流量検出器の検出値の平均値をゼロ点とするゼロ点特定手段と、
該ゼロ点を少なくともある期間記憶し続け、前記ゼロ点の算出毎に過去の値を含めたゼロ点の推移傾向を近似式として計算し、管理値を外れる時期を予測して、事前に異常発生予定時期を通知する異常発生予定時期通知手段とを具備したマスフローコントローラ。
【請求項４】
所望の製品を製造する製造装置と、該製造装置にプロセス流体を供給する流体供給装置と、前記製造装置と前記流体供給装置の間における流体流路に設けられ、前記流体流量を調整する流量制御弁と、前記流体流路に流れる流体流量を検出するものであって、前記流体流路に流体が流れていないときの検出出力をゼロ点と定義したとき、該ゼロ点が変動する流量検出器と、前記流量検出器で検出された検出流量と流量設定値とが常時連続的に保存され、両者に差が生じたときこの差がなくなるように前記流量制御弁に対して開度指令を出力する制御器を備えたマスフローコントローラにおいて、
前記流量検出器の検出流量又は前記流量設定値が、前記流体供給装置から前記製造装置に対して流体が導入されたと判断するのに適切な流量信号レベルに達したと判断し、この判断時刻から所定時間さかのぼった制御開始時刻に基き、前記制御器を動作開始させるようにした演算装置と、
前記流量検出器の検出値を常時取込み、かつ該検出値がこれ以上変動すると前記製品の出来映えに影響してしまうという限界範囲内にあるかどうかを判断し、前記流量検出器の検出値が前記限界範囲外になったことを異常状態として報知する報知手段と、
を具備したマスフローコントローラの監視装置。
【請求項５】
所望の製品を製造する製造装置と、該製造装置にプロセス流体を供給する流体供給装置と、前記製造装置と前記流体供給装置の間における流体流路に設けられ、前記流体流量を調整する流量制御弁と、前記流体流路に流れる流体流量を検出するものであって、前記流体流路に流体が流れていないときの検出出力をゼロ点と定義したとき、該ゼロ点が変動する流量検出器と、前記流量検出器で検出された検出流量と流量設定値とが常時連続的に保存され、両者に差が生じたときこの差がなくなるように前記流量制御弁に対して開度指令を出力する制御器を備えたマスフローコントローラにおいて、
前記流量検出器の検出流量又は前記流量設定値が、前記流体供給装置から前記製造装置に対して流体が導入されたと判断するのに適切な流量信号レベルに達したと判断し、この判断時刻から第１の所定時間さかのぼったゼロ点算出開始時刻を基準とし、このゼロ点算出開始時刻から前記第１の所定時間より短い第２の所定時間内における前記流量検出器の検出値の平均値を前記流量検出器のゼロ点とし、このゼロ点のときは前記制御器を動作開始させるようにした演算装置と、
前記流量検出器の検出値を常時取込み、かつ該検出値がこれ以上変動すると前記製品の出来映えに影響してしまうという限界範囲内にあるかどうかを判断し、前記流量検出器の検出値が前記限界範囲外になったことを異常状態として報知する報知手段と、
を具備したマスフローコントローラの監視装置。
【請求項６】
所望の製品を製造する製造装置と、該製造装置にプロセス流体を供給する流体供給装置と、前記製造装置と前記流体供給装置の間における流体流路に設けられ、前記流体流量を調整する流量制御弁と、前記流体流路に流れる流体流量を検出するものであって、前記流体流路に流体が流れていないときの検出出力をゼロ点と定義したとき、該ゼロ点が変動する流量検出器と、前記流量検出器で検出された検出流量と流量設定値とが常時連続的に保存され、両者に差が生じたときこの差がなくなるように前記流量制御弁に対して開度指令を出力する制御器を備えたマスフローコントローラにおいて、
前記流量検出器の検出流量又は前記流量設定値が、前記流体供給装置から前記製造装置に対して流体が導入されたと判断するのに適切な流量信号レベルに達した時刻から第１の所定時間さかのぼったゼロ点算出開始時刻を基準とし、このゼロ点算出開始時刻から前記第１の所定時間より短い第２の所定時間内における前記流量検出器の検出値の平均値を求め、この平均値を前記流量検出器のゼロ点とするゼロ点特定手段と、
該ゼロ点を少なくともある期間記憶し続け、前記ゼロ点の算出毎に過去の値を含めたゼロ点の推移傾向を近似式として計算し、管理値を外れる時期を予測して、事前に異常発生予定時期を通知する異常発生予定時期通知手段と、
前記流量検出器の検出値を常時取込み、かつ該検出値がこれ以上変動すると前記製品の出来映えに影響してしまうという限界範囲内にあるかどうかを判断し、前記流量検出器の検出値が前記限界範囲外になったことを異常状態として報知する報知手段と、
を具備したマスフローコントローラの監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製品製造装置例えば半導体ウェハの処理を行う処理装置に対して流体例えばプロセスガスを供給する際に、ガス供給量が設定値になるように制御するためのマスフローコントローラ及びこのマスフローコントローラの監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
微細な構造を有する半導体製造の分野においては、半導体の処理装置とガス供給装置との間のガス流路にプロセスガスの高精度な流量制御が不可欠となる。この流量制御には、一般に、マスフローコントローラ（以下、ＭＦＣと称する）が用いられる。
【０００３】
ＭＦＣ２０の基本構成は、図６に示すように概略大きく分けて、流量検出器（センサ）１と、流量制御弁（コントロールバルブ）２と、制御器（電気制御回路）３とから構成され、これらはプロセスガス供給装置４と処理装置１１とのガス流路１２に設けられている。このＭＦＣ２０の動作原理は、ガス流路１２に並列に設けられているバイパス路５にてガス供給装置４からのガスを分流させて、流量検出器１を通過させることで、流量検出器１を通過した流体流量に比例した電気信号を出力する。この流量検出器１からの電気信号は、増幅回路９を介して比較制御回路７に入力され、比較制御回路７にはこれとは別に外部制御装置６からの流体流量設定値が入力され、ここで両者が比較されこの差に応じた開度指令が流量制御弁２に与えられ、この開度指令に従って流量制御弁２の開度が調整される。この結果、外部制御装置６からの流体流量設定値に見合ったガス流量が処理装置１１に与えられる。なお、増幅回路９の出力は、例えば表示器１０に表示される。
【０００４】
ここで、流量検出器１（熱的質量センサ）について、図７を参照して説明する。バイパス路（センサ管）５の上流側と下流側に二つの同じ特性の発熱抵抗線Ｒ１，Ｒ２を取り付けて電流を流し、二箇所が同じ温度となるようにバイパス路５を加熱するようになっている。この条件でブリッジ回路８を形成するように二つの固定抵抗Ｒ３、Ｒ４が接続されている。
【０００５】
この状態でバイパス路５に室温程度の温度のガスが流れると、上流側温度Ｔｕと下流側温度Ｔｄとで温度差△Ｔが生じ、抵抗値のつりあいが崩れてブリッジ回路８に出力が発生する。このガス流量とブリッジ回路８の出力（温度差）の関係は図８のようになり、比較的流量が大きすぎない一定の範囲（破線で囲った範囲）内においては一次比例関係となる事を用いて流量制御が行われる。
【０００６】
以上述べたＭＦＣ２０の流量制御は、流量検出器１の検出出力信号が外部制御装置６から入力された流体流量設定値と合うように調整することで行う。例えば図９のように、時間丁１からＴ２の間は、例えば２．５［Ｖ］という設定値（設定信号）を受けると、ＭＦＣは流量信号も２．５［Ｖ］となるようにＴ１から流量制御弁２を開き、Ｔ２で閉じるという方法でガス流量を調整する。しかし、何らかの原因でゼロ点値が０［Ｖ］では無い場合は設定値とゼロ点値との差が本来必要な２．５［Ｖ］と異なってしまうため、その変動の分だけ流量制御弁２の開度が変化し、その結果、装置内部に導入されるガス量にズレが生じることになる。
【０００７】
例えば、図１０のようにゼロ点が十（プラス）側にシフトした場合、設定値と流量出力の差が２．５［Ｖ］以下となるため、流量制御弁２が本来の大きさまで開ききらず、その結果ガスが必要な量よりも減少することになる。
【０００８】
また逆に、図１１のように一（マイナス）側にシフトする場合は流量制御弁２が開きすぎることになり、ガスは必要量よりも多く流れてしまうことになる。つまり、ゼロ点が変動するということは、ガス流量が設定値通りに出力されなくなり、半導体の膜厚や膜質といった製品の出来映えが予定した値から外れることを意味する。これは特に高い精度が要求される半導体製造の分野においては、重大な影響を与えることになる。
【０００９】
なお、ゼロ点変動の原因としては、ブリッジ回路８に用いる固定抵抗Ｒ３、Ｒ４の経年変化に伴う劣化などによる特性変化やＭＦＣを縦置きで使用した堤合に発生するサイフォニング現象などが知られている。
【００１０】
従来のＭＦＣ２０のゼロ点変動を修正する手法としては、ブリッジ回路８の電圧値の初期値を内部に組み込まれた記憶回路に保存しておき、作業者がゼロ点修正作業の実施を指示すると現在の電圧値と比較し、変動がある場合はその差の分を補正量として以後の使用の際には調整するという手法である（例えば、特許文献１参照）。なお、特許文献１は変動が補正量の最大値を超えた際には、装置を緊急停止して外部に警告を発生させる機能も有する。
【００１１】
他のゼロ点変動等による流量異常を検知する手法としては、ＡＥ（アコースティック  エミッション）センサという圧電素子を用いて流量を測定するセンサをガス導入流路に別途組み込む手法で、ゼロ点異常などの原因で実際のガス流量に異常が発生した際には警告を発して装置を緊急停止させるものである（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−２８９７５１号公報
【特許文献２】特開平６−１４０２９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、ＭＦＣ２０にはガスが流れていない状態での電圧値（以下、ゼロ点）が経年変化などで変動するという構造上の欠点がある。このゼロ点変動はガスの流量変動を引き起こすため、製品の出来映えに直接影響を与えてしまう。そこで、出来映え不良を防ぐために、製造現場では作業者による定期的な点検（ゼロ点調整）を行うことで変動を管理している。ただし、この管理手法では余分な人的作業が発生するだけでなく、点検期間の合間に何らかの原因で急激にゼロ点変動が発生した場合は対応しきれずに、製造目的とする半導体において没ロットを発生させることがある。
【００１３】
これは、実際に使用する際には感熱抵抗線によるセンサの経時的な特性変化や流量検出器１におけるガス反応物の付着などが原因でゼロ点がシフトするという、構造上避けられない問題がある。
【００１４】
このようなことから、前述した特許文献１に記載された手法はゼロ点変動分を補正するという機能を有しているものの、その実施は人間が開始を指示する必要があるという問題があるため、実際の製造現場では作業者による定期的な点検作業として行うか、ゼロ点変動による問題が発生してから調整を行うかしか出来ない。つまり自動的にゼロ点点検を行う術が無いため、定期点検のための余分な人的作業が発生するだけでなく、点検期間の合間に何らかの原因で急激にゼロ点変動が発生した場合は対応しきれずに出来映え不良を起こす可能性がある。
【００１５】
一方、前述した特許文献２に記載されている手法のように他のＡＥセンサにて流量異常を点検する手法では、ガス流路毎に別のＡＥセンサを組み込む必要があるので、ＭＦＣのメンテナンスが複雑となる問題等がある。また、半導体の処理装置の作動状態やレシピ情報等の信号を収集する必要があるので、半導体製造装置も改良する必要があるという問題がある。
【００１６】
前述の特許文献１や特許文献２などの現在する手法では異常を検出した際には装置を緊急停止するしかない。よって、製造現場のスループットが低下するなどの問題がある。
【００１７】
本発明は、流量検出器が経時的な特性変化に伴いゼロ点が変動しても製品の出来映えに影響せず、新たに流体検出器を設ける必要がないマスフローコントローラ及びマスフローコントローラの監視装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記目的を達成するため、請求項２に対応する発明は、所望の製品を製造する製造装置と、該製造装置にプロセス流体を供給する流体供給装置と、前記製造装置と前記流体供給装置の間における流体流路に設けられ、前記流体流量を調整する流量制御弁と、前記流体流路に流れる流体流量を検出するものであって、前記流体流路に流体が流れていないときの検出出力をゼロ点と定義したとき、該ゼロ点が変動する流量検出器と、前記流量検出器で検出された検出流量と流量設定値とが常時連続的に保存され、両者に差が生じたときこの差がなくなるように前記流量制御弁に対して開度指令を出力する制御器を備えたマスフローコントローラにおいて、
前記流量検出器の検出流量又は前記流量設定値が、前記流体供給装置から前記製造装置に対して流体が導入されたと判断するのに適切な流量信号レベルに達したと判断した時刻から第１の所定時間さかのぼったゼロ点算出開始時刻を基準とし、このゼロ点算出開始時刻から前記第１の所定時間より短い第２の所定時間内における前記流量検出器の検出値の平均値をゼロ点とし、前記制御器を動作開始させるようにした演算装置を具備したマスフローコントローラである。
【００１９】
前記目的を達成するため、請求項６に対応する発明は、所望の製品を製造する製造装置と、該製造装置にプロセス流体を供給する流体供給装置と、前記製造装置と前記流体供給装置の間における流体流路に設けられ、前記流体流量を調整する流量制御弁と、前記流体流路に流れる流体流量を検出するものであって、前記流体流路に流体が流れていないときの検出出力をゼロ点と定義したとき、該ゼロ点が変動する流量検出器と、前記流量検出器で検出された検出流量と流量設定値とが常時連続的に保存され、両者に差が生じたときこの差がなくなるように前記流量制御弁に対して開度指令を出力する制御器を備えたマスフローコントローラにおいて、
前記流量検出器の検出流量又は前記流量設定値が、前記流体供給装置から前記製造装置に対して流体が導入されたと判断するのに適切な流量信号レベルに達した時刻から第１の所定時間さかのぼったゼロ点算出開始時刻を基準とし、このゼロ点算出開始時刻から前記第１の所定時間より短い第２の所定時間内における前記流量検出器の検出値の平均値を求め、この平均値を前記流量検出器のゼロ点とするゼロ点特定手段と、
該ゼロ点を少なくともある期間記憶し続け、前記ゼロ点の算出毎に過去の値を含めたゼロ点の推移傾向を近似式として計算し、管理値を外れる時期を予測して、事前に異常発生予定時期を通知する異常発生予定時期通知手段と、
前記流量検出器の検出値を常時取込み、かつ該検出値がこれ以上変動すると前記製品の出来映えに影響してしまうという限界範囲内にあるかどうかを判断し、前記流量検出器の検出値が前記限界範囲外になったことを異常状態として報知する報知手段と、
を具備したマスフローコントローラの監視装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、流体検出器が経時的な特性変化に伴いゼロ点が変動しても製品の出来映えに影響せず、新たに流体検出器を設ける必要がないマスフローコントローラ及びマスフローコントローラの監視装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明のマスフローコントローラ及びマスフローコントローラの監視装置の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、その概略構成を示す図で、図６の従来のＭＦＣ２０に、新たに信号分岐ケーブル１５と、Ａ／Ｄコンバータ１６と、演算部（演算用ＰＣ）１７からなる演算装置２１と、ＭＯドライブ、モバイルディスクからなる補助記憶装置１８と、ＬＡＮ１９などを追加したものである。
【００２２】
ここで、信号分岐ケーブル１５には図６の流量検出器１の流量出力信号や外部制御装置６からの設定信号を常時連続的に保存し、このアナログ信号をＡ／Ｄコンバータ１６を通してデジタル信号に変換して演算部１７に入力するという構造となっている。さらに演算部１７は警告表示やデータ保存のために、装置警告を記憶する補助記憶装置等やＬＡＮ１９等に接続されている。
【００２３】
このような構成の演算装置２１は、次のような構成のゼロ点特定手段と、異常発生予定時期通知手段と、報知手段を備えている。ゼロ点特定手段は、流量検出器１の検出値が、流体供給装置例えばプロセスガス供給装置４から製造装置例えば処理装置１１に対して流体例えばガスが導入されたと判断するのに適切な、図２の流量信号レベルＬ０に達した時刻Ｐ０から第１の所定時間Ｔｂａｃｋさかのぼったゼロ点算出開始時刻Ｐｓを基準とし、このゼロ点算出開始時刻Ｐｓから第１の所定時間Ｔｂａｃｋより短い第２の所定時間ΔＴ（ゼロ点算出開始時刻Ｐｓからゼロ点算出終了時刻Ｐｅまでの間）内における流量検出器１の検出値の平均値を求め、この平均値を流量検出器１のゼロ点とするものである。
【００２４】
異常発生予定時期通知手段は、該ゼロ点を少なくともある期間記憶し続け、ゼロ点の算出毎に過去の値を含めたゼロ点の推移傾向を近似式として計算し、管理値を外れる時期を予測して、事前に異常発生予定時期を通知するものである。
【００２５】
報知手段は、流量検出器１の検出値を常時取込み、かつ該検出値がこれ以上変動すると製品例えば半導体の出来映えに影響してしまうという限界範囲内にあるかどうかを判断し、流量検出器１の検出値が限界範囲外になったことを異常状態として報知、例えば文字等で表示したり、音声により警報表示するものである。この一例として、ゼロ点の算出で設定された異常判定用の上下閾値と比較し、この範囲内に無かった場合は異常報告を行う。異常報告とは、モニタソフト上の異常警告灯の点灯と異常報告窓への表示のことで、またその結果はゼロ点のログファイル内に保存される。
【００２６】
なお、ＭＦＣ２０の構成としては、図６に示すように所望の製品例えば半導体を製造する製造装置例えば処理装置１１と、処理装置１１にプロセス流体例えばプロセスガスを供給する流体供給装置例えばプロセスガス供給装置４と、処理装置１１とプロセスガス供給装置４の間における流体流路例えばガス流路１２に設けられ、ガス流量を調整する流量制御弁２と、ガス流路１２に流れる流体流量を検出するものであって、ガス流路１２にガスが流れていないときの検出出力をゼロ点と定義したとき、該ゼロ点が変動する流量検出器１と、流量検出器１で検出された流体流量と流体流量設定値とが入力され、両者に差が生じたときこの差がなくなるように流量制御弁２に対して開度指令を出力する制御器３等を備えている。
【００２７】
さらに、自動的にガス導入開始時期を判断してゼロ点を算出する方法について、図３を例に説明する。まず、対象プロセスが開始したと判断できる閾値Ｌｏを予め設定しておき、流量信号がＬｏを超えた時点でゼロ点算出を開始する。また、図４の例に示すようにガス導入の際には一般的に乱流やガスバーストなどの現象が発生しやすいため、ゼロ点算出には開始点の直前ではなく、十分これらの影響が避けられる時点までさかのぼり計算する必要がある。この戻る時間Ｔｂａｃｋは予め設定しておく。また、アナログ信号を扱う際には避けられないノイズ対策として、１点のデータではなく複数点のデータの平均値をゼロ点とする。この平均する区間ΔＴも予め設定しておく。次に、図４の例のとおり、算出したゼロ点が管理値の範囲内に存在するか判断して、範囲外であれば警告を行う。
【００２８】
ゼロ点が管理値を超える前に、異常発生時期を予測する手法について説明する。まず、異常時期予測計算を開始する閾値としてＵＡＬとＬＡＬを予め定める。これらは各々の管理値よりもゼロに近い値とし、ゼロ点がこれらを超えると将来管理値を超える可能性が有るとして予測を開始する目安とする。図５を例として、時刻Ｔにおいてゼロ点がＵＡＬを超えた場合で説明する。まず、ＵＡＬを超えたゼロ点と複数の過去のゼロ点に対して近似式を計算する。なお、近似方法は線形近似や多項式近似などを選択できる事とし、計算対象とする過去のゼロ点数は予め設定しておく。そして、近似式が管理値に達する時期を計算して異常発生予測時期として電子メールや装置警告画面等に警告表示を行う。
【００２９】
また、ゼロ点が急激に変動していた場合は故障等による突発的な変動である可能性もあるため、予測よりも早く管理値を超える可能性がある。この変動度合いを検知する手法は、まずＵＡＬを超えたゼロ点を除いた過去のゼロ点により同様に近似式を計算する。次に時刻Ｔでの予測値を算出してＵＡＬを超えたゼロ点の値とを比較する。この差が大きいほど急激な変動であること判断し、事前に定めた範囲より大きい場合は緊急の変動であるとして、異常時期予測の警告の際にその事も通知する。
【００３０】
ここで、ゼロ点特定手段について説明する。はじめに、流量検出器１からの流量出力信号からゼロ点値を自動的に計算する必要がある。以下、その手法を説明する。まずゼロ点値とは、ＭＦＣ２０にガスが流れていない状態での流量出力信号値のことなので、理論上プロセス処理を行うためにガスが導入される直前の出力を測定すればよい。しかし、実際の装置においては流量制御弁の開閉タイミングの問題などで、図３の概念図のようなガスバーストが発生する場合がある。また短時間で大流量のガスを導入することはプロセス上問題となる場合が多いので、図３のように同じＭＦＣ２０でも大流量時は小流量時に比べてゆるやかに変化させることがある。このように、流量出力からガスが導入開始された瞬間のタイミングを判断するのは難しい。また、アナログ信号を扱う場合は多少の変動やノイズが存在する可能性があるので、ガス導入直前の一点のみの出力値をゼロ点値としてしまう大きな誤差を含む可能性がある。
【００３１】
つまり、ゼロ点値を求める際には、プロセス開始時刻からガスバーストや遅いガス立ち上がりの十分影響が無いと判断できる程度さかのぼった地点の信号を用いる方が本質的な意味においてゼロ点に近い値となる。また、ある一点の値を用いず、適当な範囲の幾つかの信号を平均した値をゼロ点とすることでノイズの影響を低減し、計算精度を向上させることができる。
【００３２】
この手法を図２により説明する。まず、対象とするＭＦＣ２０においてガスが導入されたと判断するのに適切な信号レベルをＬｏとする。そして、出力信号がＬｏを超えた地点から十分バーストなどの影響を無視できる地点までさかのぼる時間をＴｂａｃｋとし、さらにその地点からデータを平均する時間範囲を△Ｔとする。つまり、この例では信号がＬｏを超えた時刻ＰｏからＰｓの地点までさかのぼり、ＰｓからＰｅまでの期間の信号を平均した値をゼロ点と定義する手法である。
【００３３】
次に、前述したゼロ点が異常かどうかの判定手法（ゼロ点値の変動を監視する手法）について説明する。なお、この場合、事前の準備として、ゼロ点がこれ以上変動すると、例えば半導体出来映えに影響してしまうという限界値、＋（プラス）側の許容上方限界ＵＳＬ（Ｕｐｐｅｒ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｌｉｍｉｔ）と、一（マイナス）側の許容下方限界ＬＳＬ（Ｌｏｗｅｒ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｌｉｍｉｔ）と、算出に用いる各種設定値を、例えば外部制御装置６により定めておく必要がある。ゼロ点変動の監視手法は図４に示すように、流量信号を時間でモニタし、前述したようにＬｏを超えた地点でゼロ点を算出して、その値がＵＳＬとＬＳＬの範囲内にあるかどうかを判定し、範囲外にある場合は警告を発するという方法である。
【００３４】
以上述べた実施形態によれば、ＭＦＣのゼロ点をリアルタイムで監視することで、ゼロ点変動の異常を検知することができる。これにより、作業者による定期的な点検作業を省くことが可能となり、また急激なゼロ点変動が発生した場合に発生する可能性がある、例えば半導体のでき映え不良を未然に防止することができるようになる。
【００３５】
＜変形例＞
前述の実施形態では、従来のマスフローコントローラＭＦＣ２０に、演算装置２１等を組み込む構造としたが、図１の信号分岐ケーブル１５から演算用ＰＣまでのシステムを一体として既存のマスフローコントローラＭＦＣ２０に接続するという構造を取ることも可能である。
【００３６】
前述の実施形態では、演算装置２１としてゼロ点特定手段と、異常発生予定時期通知手段からなるものを例に挙げて説明したが、演算装置としては、流量検出器１の検出値が、プロセスガス供給装置４から処理装置１１に対して流体が導入されたと判断するのに適切な流量信号レベルに達したと判断し、この判断時刻から所定時間さかのぼった制御開始時刻に基き、制御器３を動作開始させるようにしたもの、またこれとは別に、流量検出器１の検出値が、プロセスガス供給装置４から処理装置１１に対して流体が導入されたと判断するのに適切な流量信号レベルに達したと判断した時刻から第１の所定時間さかのぼったゼロ点算出開始時刻を基準とし、このゼロ点算出開始時刻から前記第１の所定時間より短い第２の所定時間内における流量検出器１の検出値の平均値をゼロ点とし、制御器３を動作開始させるようにしたものでもよい。
【００３７】
さらに、前述の実施形態では、流量検出器１の検出値を常時分岐して演算装置２１に取り込むようにしたが、常時分岐ではなく、常時制御装置側で流量検出器１の検出値を収集できれば中継でもよい。この理由は、演算装置２１を構成している例えばパソコンが故障して流体制御系に影響しないように構成できれば良いからである。
【００３８】
また、処理装置１１に対してガスが導入されたと判断するのに適切な流量信号レベルＬ０に達したと判断した時刻Ｐ０から所定時間Ｔｂａｃｋさかのぼった制御開始時刻Ｐｓは、過去のＭＦＣのデータに基くか、又は試作時等のデータに基き任意に設定されるものである。
【００３９】
さらに、前述の実施形態では処理装置１１に対して流体が導入されたと判断するのに、流量検出器１の検出流量をトリがとして用いたが、これに代えて外部制御装置６からの流量設定値を用いてもよい。
【００４０】
また、前述の実施形態により分岐して取得するＭＦＣの流量信号等のリアルタイムの数値データに最大容量等の設定値を付加して、自動的に時系列データとして記憶する機能、およびゼロ点の値をログデータとして記憶する機能、および記憶したデータを磁気記憶装置などの記憶媒体やＬＡＮなどのネットワークにより取得可能とする機能を付加するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明のマスフローコントローラ及びマスフローコントローラの監視装置の実施形態を説明するための概略構成図。
【図２】図１の演算装置におけるゼロ点算出方法を説明するための図。
【図３】図１におけるガスバースト発生例を示す図。
【図４】図１におけるゼロ点の監視手法を説明するための図。
【図５】図１におけるゼロ点異常発生予測手法を説明するための図。
【図６】従来のマスフローコントローラの一例を説明するための概略構成図。
【図７】図６の流量検出器の構成を説明するための図。
【図８】図６の流量検出器のガス流量と出力の関係を示す特性図。
【図９】図６の流量検出器のゼロ点が正常時の時間と流量出力の関係を示す特性図。
【図１０】図６の流量検出器のゼロ点がプラス側にシフトした場合の時間と流量出力の関係を示す特性図。
【図１１】図６の流量検出器のゼロ点がマイナス側にシフトした場合の時間と流量出力の関係を示す特性図。
【符号の説明】
【００４２】
１…流量検出器、２…流量制御弁、３…制御器、４…プロセスガス供給装置、５…バイパス路、６…外部制御装置、７…比較制御回路、８…ブリッジ回路、９…増幅回路、１０…表示器、１１…処理装置、１２…ガス流路、１５…信号分岐ケーブル、１６…Ａ／Ｄコンバータ、１７…演算部、１８…補助記憶装置、１９…ＬＡＮ、２０…マスフローコントローラ（ＭＦＣ）、２１…演算装置。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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