(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体供給源よりも圧力が低い流体供給対象に流体を供給する流路において流体の流量を制御する流量制御装置であって、
前記流路を開閉する第１の開閉弁と、
前記流路を流れる流体の流量を制御するための流量制御弁機構を備える流量制御部と、
前記第１の開閉弁に対して前記流量制御弁機構と同じ側において前記流体の圧力を検出することができる圧力検出部と、
前記流量制御部が制御する前記流量の基準値からのずれを計算するズレ測定制御部と、を備え、
前記第１の開閉弁は、前記流量制御弁機構よりも下流側に設けられており、
前記ズレ測定制御部は、
前記流量制御弁機構の開度を固定し、前記第１の開閉弁で前記流路を閉じた状態において前記圧力検出部によって圧力変化を測定し、
前記測定した圧力変化にしたがって所定の区間の圧力変化が生じる時間と、前記所定の区間の圧力変化に要すべき標準的な時間と、の比に基づいて前記基準値からのずれを計算する、流量制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の流量制御装置であって、
前記流量制御部は、さらに、前記第１の開閉弁に対して前記流量制御弁機構と同じ側において前記流路を流れる流体の流量を測定できる流量検出部を備え、目標とする目標流量と前記流量検出部で測定した流量とに基づいて前記流量制御弁機構の開度を調節して、前記流路を流れる流体の流量を制御することができ、
前記ズレ測定制御部は、前記基準値からのずれに基づいて、前記流量検出部による流量を表す出力値を調整することができる、流量制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の流量制御装置であって、さらに、
前記流量検出部に対して前記第１の開閉弁とは逆の側において前記流路を開閉する第２の開閉弁を備え、
前記ズレ測定制御部は、
前記第１および第２の開閉弁で前記流路を閉じた状態において前記流量検出部による流量を表す出力値を読み取り、前記読み取られた出力値が流量ゼロを表す出力値となるように前記流量検出部を調整することができる、流量制御装置。
【請求項４】
請求項１記載の流量制御装置であって、さらに、
前記第１の開閉弁と前記流量制御弁機構との間において前記流路を流れる流体を溜めることができる貯留部を備える、流量制御装置。
【請求項５】
流体供給源よりも圧力が低い流体供給対象に流体を供給する流路において流体の流量を制御する流量制御装置であって、
前記流路を開閉する第１の開閉弁と、
前記流路を流れる流体の流量を制御するための流量制御弁機構を備える流量制御部と、
前記第１の開閉弁に対して前記流量制御弁機構と同じ側において前記流体の圧力を検出することができる圧力検出部と、
前記流量制御部が制御する前記流量の基準値からのずれを計算するズレ測定制御部と、を備え、
前記ズレ測定制御部は、
前記流量制御弁機構の開度を固定し、前記第１の開閉弁で前記流路を閉じた状態において前記圧力検出部によって圧力変化を測定し、
前記測定した圧力変化に基づいて前記基準値からのずれを計算し、
前記流量制御装置は、さらに、
前記第１の開閉弁に対して前記流量制御弁機構と同じ側において前記流体の温度を測定することができる温度検出部を備え、
前記ズレ測定制御部は、さらに、
前記第１の開閉弁で前記流路を閉じた時刻を含む所定の時間区間内に含まれる第１の時刻における前記流体の圧力である初期圧力ＰＯと、
前記所定の時間区間内に含まれる第２の時刻における前記流体の絶対温度Ｔ１と、
前記第１の開閉弁で前記流路を閉じた後、前記流体の前記圧力が所定の第１の基準圧力Ｐ１に達してから前記第１の基準圧力Ｐ１とは異なる所定の第２の基準圧力Ｐ２に達するまでの時間Δｔと、
に基づいて前記基準値からのずれを計算する、流量制御装置。
【請求項６】
請求項５記載の流量制御装置であって、
前記ズレ測定制御部は、
ＰＯ／（Ｔ１×Δｔ）と、前記基準値と関連する所定の定数と、の比に基づいて、前記基準値からのずれを計算する、流量制御装置。
【請求項７】
流体供給源よりも圧力が低い流体供給対象に流体を供給する流路において流体の流量を制御する流量制御装置の調整方法であって、
前記流量制御装置は、前記流路を流れる流体の流量を制御するための流量制御弁機構を備える流量制御部を備え、
前記調整方法は、
（ａ）前記流量制御弁機構の開度を固定する工程と、
（ｂ）前記流量制御弁機構よりも下流側に設けられている第１の開閉弁で前記流路を閉じる工程と、
（ｃ）前記工程（ａ）および（ｂ）の後で、前記第１の開閉弁に対して前記流量制御弁機構と同じ側の第１の所定の位置における前記流体の圧力変化を測定する工程と、
（ｄ）前記測定した圧力変化にしたがって所定の区間の圧力変化が生じる時間と、前記所定の区間の圧力変化に要すべき標準的な時間と、の比に基づいて、前記流量制御部が制御する前記流量の基準値からのずれを計算する工程と、
（ｅ）前記基準値からのずれを解消するように前記流量制御部を調整する工程と、を含む流量制御装置の調整方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法であって、
前記流量制御部は、さらに、前記第１の開閉弁に対して前記流量制御弁機構と同じ側において前記流路を流れる流体の流量を測定できる流量検出部を備え、目標とする目標流量と前記流量検出部で測定した流量とに基づいて前記流量制御弁機構の開度を調節して、前記流路を流れる流体の流量を制御することができ、
前記工程（ｅ）は、
前記基準値からのずれに基づいて、前記流量検出部による流量を表す出力値を調整する工程を含む、方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法であって、さらに、
（ｆ）前記第１の開閉弁で前記流路を閉じ、かつ、前記流量検出部に対して前記第１の開閉弁とは逆の側において第２の開閉弁で前記流路を閉じる工程と、
（ｇ）前記第１および第２の開閉弁で前記流路を閉じた状態において前記流量検出部による流量を表す出力値を読み取る工程と、
（ｈ）前記読み取られた出力値が流量ゼロを表す出力値となるように前記流量検出部を調整する工程と、を含む方法。
【請求項１０】
流体供給源よりも圧力が低い流体供給対象に流体を供給する流路において流体の流量を制御する流量制御装置の調整方法であって、
前記流量制御装置は、前記流路を流れる流体の流量を制御するための流量制御弁機構を備える流量制御部を備え、
前記調整方法は、
（ａ）前記流量制御弁機構の開度を固定する工程と、
（ｂ）第１の開閉弁で前記流路を閉じる工程と、
（ｃ）前記工程（ａ）および（ｂ）の後で、前記第１の開閉弁に対して前記流量制御弁機構と同じ側の第１の所定の位置における前記流体の圧力変化を測定する工程と、
（ｄ）前記測定した圧力変化に基づいて、前記流量制御部が制御する前記流量の基準値からのずれを計算する工程と、
（ｅ）前記基準値からのずれに基づいて前記流量制御部を調整する工程と、を含み、
前記工程（ｄ）は、
前記第１の開閉弁で前記流路を閉じた時刻を含む所定の時間区間内に含まれる第１の時刻における、前記第１の所定の位置の前記流体の圧力である初期圧力ＰＯと、
前記所定の時間区間内に含まれる第２の時刻における、前記第１の開閉弁に対して前記第１の所定の位置と同じ側にある第２の所定の位置の前記流体の絶対温度Ｔ１と、
前記第１の開閉弁で前記流路を閉じた後、前記第１の所定の位置における前記流体の前記圧力が所定の第１の基準圧力Ｐ１に達してから前記第１の基準圧力Ｐ１とは異なる所定の第２の基準圧力Ｐ２に達するまでの時間Δｔと、
に基づいて前記基準値からのずれを計算する工程を含む、方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法であって、
前記工程（ｄ）は、
ＰＯ／（Ｔ１×Δｔ）と、前記基準値と関連する所定の定数と、の比に基づいて、前記基準値からのずれを計算する工程を含む、方法。
【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係り、特に流量制御の精度の試験を行うことができる流量制御装置及びその調整方法に関する。
【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が、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質量流量制御装置が用いられている（例えば特開平６−１１９０５９号公報、特開平７−０７８２９６号公報、特開平７−１３４０５２号公報、特開平７−２８１７６０号公報、特開平７−３０６０８４号公報、特開平１１−２２３５３８号公報、特開２００４−２０３０６号公報、米国特許第６４５０２００号明細書、特開平８−１８５２２９号公報、特開平１１−１５４０２２号公報）。
ここで一般的な質量流量制御装置の構成について、図１７及び図１８を参照して説明する。図１７はガス配管に介設された従来の質量流量制御装置の一例の概略構成図を示し、図１８は質量流量制御装置の流量検出手段を示す回路図である。
【０００３】
図示するように、この質量流量制御装置２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、この質量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。この質量流量制御装置２は、例えばステンレススチール等により成形された流路６を有しており、この両端が上記ガス管４に接続される。この質量流量制御装置２は流路６の前段側に位置する質量流量検出手段８と後段側に位置する流量制御弁機構１０とを含む。
【０００４】
まず、上記質量流量検出手段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し得るようになっている。すなわち、このセンサ管１４には全ガス流量に対して一定の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により質量流量値を示す流量信号Ｓ１を出力するようになっている。
【０００５】
この流量信号Ｓ１は、例えばマイクロコンピュータ等を用いて構成される制御手段１８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質量流量が求められると共に、その質量流量が外部より入力される流量設定信号Ｓ０で表される質量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。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はガス流体の質量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。
【０００６】
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）を用いて構成されるアクチュエータ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。このアクチュエータ２６は、上記制御手段１８からの駆動信号を受けてバルブ駆動回路２８が出力するバルブ駆動電圧Ｓ２により動作する。また弁口２４の出口側にはソニックノズル２９が設けられており、ガス流の入口側圧力がこの流量制御弁２０を流れる質量流量に比例するように設定している。尚、上記アクチュエータ２６として積層圧電素子に替えて電磁式のアクチュエータを用いる場合もある。
【０００７】
上記抵抗線Ｒ１、Ｒ４とセンサ回路１６との関係は、図１８に示されている。すなわち、上記抵抗線Ｒ１、Ｒ４の直列接続に対して、２つの基準抵抗Ｒ２、Ｒ３の直列接続回路が並列に接続されて、いわゆるブリッジ回路を形成している。そして、このブリッジ回路に、一定の電流を流すための定電流源３０が接続されている。また、上記抵抗線Ｒ１、Ｒ４同士の接続点と上記基準抵抗Ｒ２、Ｒ３同士の接続点とを入力側に接続して差動回路３２が設けられており、上記両接続点の電位差を求めて、この電位差を流量信号Ｓ１として出力するようになっている。
【０００８】
ここで、上記抵抗線Ｒ１、Ｒ４は、温度に応じてその抵抗値が変化する素材よりなっており、ガスの流れ方向の上流側に抵抗線Ｒ１が巻回され、下流側に抵抗線Ｒ４が巻回されている。また、基準抵抗Ｒ２、Ｒ３は略一定の温度に維持されているものとする。
このように構成された質量流量制御装置２において、センサ管１４にガス流体が流れていない場合には、両抵抗線Ｒ１、Ｒ４の温度は同じになっていることから、ブリッジ回路は平衡して差動回路３２の検出値である電位差は、例えばゼロである。
【０００９】
ここで、センサ管１４にガス流体が質量流量Ｑで流れると仮定すると、このガス流体は上流側に位置する抵抗線Ｒ１の発熱によって温められてその状態で下流側の抵抗線Ｒ４が巻回されている位置まで流れることになり、この結果、熱の移動が生じて抵抗線Ｒ１、Ｒ４間に温度差、すなわち両抵抗線Ｒ１、Ｒ４間の抵抗値に差が生じて、この時発生する電位差はガスの質量流量に略比例することになる。従って、この流量信号Ｓ１に所定のゲインをかけることによってその時に流れているガスの質量流量を求めることができる。また、この検出されたガスの質量流量が、流量設定信号Ｓ０（実際は電圧値）で表される質量流量と一致するように、例えばＰＩＤ制御法により上記流量制御弁２０の弁開度が制御されることになる。
【００１０】
ところで、この種の質量流量制御装置２にあっては、流量設定信号が示す質量流量（以下、単に「流量」とも称す）に対して実際に流量制御弁２０に流れる流量（以下、「実流量」とも称す）が精度良く一致することが必要であるが、供給ガス圧が変化した場合や、装置自体が経年変化した場合などには、装置の納入当初と同じバルブ駆動電圧を印加しても流れるガスの実流量が僅かに異なる場合が発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、装置自体で流量のずれの測定を行うようにした流量制御装置およびその調整方法を提供することにある。
【００１２】
なお、本発明は、日本国特許出願２００４−１８２３６２号および２００５−１５３３１４号に関連する。これらの出願の内容は、参照のために本願の明細書に組み込まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一実施形態である質量流量制御装置は、流体を流す流路に、該流路に流れる流体の質量流量を検出して流量信号を出力する質量流量検出手段と、バルブ駆動信号により弁開度を変えることによって質量流量を制御する流量制御弁機構とを介設し、外部から入力される流量設定信号と前記流量信号と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質量流量制御装置において、前記流路に、該流路を開閉する検定用バルブ部と、所定の容量を有する検定用タンク部と、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とをそれぞれ設け、前記検定用バルブと前記検定用タンク部と前記圧力検出手段とを用いて質量流量検定動作を行うように制御する検定制御手段を備えるように構成したことを特徴とする質量流量制御装置である。
【００１４】
このように、装置自体に検定用バルブ部と検定用タンク部等を設け、この検定用バルブ部を閉じて流体の供給を停止した以降において、上記検定用タンク部から流れ出る流体の圧力変化を検出すると共に、この圧力変化を例えば基準となる基準圧力変化と比較することによって、流れる流体の質量流量を正確に制御できるか否かの検定を行うことができる。
【００１５】
この場合、前記検定用タンク部の近傍には、温度検出を行う温度検出手段が設けられていることが好ましい。
また、前記検定制御手段は、基準測定時の流体の圧力変化を記憶する基準用データメモリと、検定時の流体の圧力変化を記憶する検定用データメモリとを有することが好ましい。
また、前記検定制御手段には警報手段が接続されており、前記検定制御手段は検定結果が所定の範囲外の時には前記警報手段を駆動させることが好ましい。
また、前記検定制御手段は、前記検定結果に基づいて前記質量流量検出手段を校正することが好ましい。
【００１６】
また、前記検定用タンク部は、前記流路の途中に介設されていることが好ましい。
また、前記検定制御手段には、検定結果を表示する表示手段が接続されていることが好ましい。
また、前記流路の出口側には、零点測定の時に該流路を開閉する零点測定用バルブ部が介設されていることが好ましい。
【００１７】
また、前記検定用バルブ部と前記零点測定用バルブ部は、前記質量流量制御手段を挟んで互いに反対側に設けられることが好ましい。
また、前記検定用バルブ部と前記零点測定用バルブ部の内の少なくともいずれか一方は、弁口となる流体入口部と流体出口部とを有する流体溜め室と、前記流体入口部に着座して該流体入口部を閉じるために屈曲変形可能になされた全閉用ダイヤフラムと、前記全閉用ダイヤフラムを前記流体入口部に向けて押圧するための押圧手段と、を含むことが好ましい。
また、前記全閉用ダイヤフラムは、平面形状、或いは略球殻の一部の形状になされていることが好ましい。
【００１８】
また、前記押圧手段は、前記全閉用ダイヤフラムを挟んで前記流体溜め室とは反対側に設けられた作動空間と、前記作動空間内へ加圧気体を給排することができる弁機構と、を含むことが好ましい。
また、前記弁機構は三方弁を含むことが好ましい。
また、前記零点測定用バルブ部は、前記流量制御弁機構に対して対向する位置に配置されていることが好ましい。
また、前記検定制御手段は、前記検定用バルブ部と前記零点測定用バルブ部とを完全に閉じることによって前記流路に流れる流体を完全に遮断して零点測定を行なうことが好ましい。
【００１９】
また、前記検定用バルブ部と前記検定用タンク部と前記圧力検出手段は、前記質量流量検出手段及び前記流量制御弁機構よりも上流側に設けられることが好ましい。
また、前記検定用バルブ部は前記流路の最上流側に設けられ、前記零点測定用バルブ部は前記流路の最下流側に設けられることが好ましい。
また、前記検定用バルブ部と前記検定用タンク部と前記圧力検出手段は、前記質量流量検出手段及び前記流量制御弁機構よりも下流側に設けられることが好ましい。
【００２０】
また、前記検定用バルブ部と前記検定用タンク部と前記圧力検出手段の内、前記検定用バルブは最上流側に位置されていることが好ましい。
【００２１】
上述の質量流量制御装置の検定方法の一実施形態として、検定流量を設定する工程と、流路に検定用の流体を安定的に流す工程と、前記流れる流体の圧力と検定用タンク部の温度とを検出してそれぞれ初期圧力と初期温度とする工程と、検定用バルブ部を閉じて流路を遮断する工程と、前記検定用バルブ部を閉じた後に前記検定用タンク部から流出する流体の圧力変化を測定する工程と、前記測定された圧力変化と予め求められた基準圧力変化特性とに基づいて検定結果を求める工程と、を有する質量流量制御装置の検定方法が好ましい。
【００２２】
この場合、前記検定結果を表示手段に表示することが好ましい。
また、前記検定結果が所定の許容範囲外の時には警報手段により警報を発することが好ましい。
また、前記検定結果に基づいて質量流量検出手段を自動的に校正することが好ましい。
また、前記検定結果を求める工程における上部基準圧力と下部基準圧力は予め定められていることが好ましい。
【００２３】
また、前記検定流量を種々変更することが好ましい。
また、前記検定流量を設定する工程の前に、前記流路に流れる流体の流れを完全に遮断して零点測定を行なう零点測定工程を行なうことが好ましい。
また、前記零点測定工程は前記検出用バルブ部と前記零点測定用バルブ部の内の少なくとも検定用バルブ部を全閉することが好ましい。
【００２４】
質量流量制御装置に検定用バルブ部と検定用タンク部等を設けたことにより、以下のような質量流量制御装置の検定が可能となる。すなわち、検定用バルブ部を閉じて流体の供給を停止した以降において、上記検定用タンク部から流れ出る流体の圧力変化を検出すると共に、この圧力変化を例えば基準となる基準圧力変化と比較することによって、流れる流体の質量流量を正確に制御できるか否かの検定を行うことができる。
【００２５】
また、本発明は、以下のような態様とすることもできる。すなわち、この流量制御装置は、流体供給源よりも圧力が低い流体供給対象に流体を供給する流路において流体の流量を制御する流量制御装置である。そして、この流量制御装置は、流路を開閉する第１の開閉弁と、流路を流れる流体の流量を制御するための流量制御弁機構を備える流量制御部と、第１の開閉弁に対して流量制御弁機構と同じ側において流体の圧力を検出することができる圧力検出部と、流量制御部が制御する流量の、基準値からのずれを計算するズレ測定制御部と、を備える。
【００２６】
そのような流量制御装置の調整を行う際には、流量制御弁機構の開度を固定する。そして、第１の開閉弁で流路を閉じる。その後、第１の開閉弁に対して流量制御弁機構と同じ側の第１の所定の位置における流体の圧力変化を圧力検出部で測定する。そして、測定した圧力変化に基づいて、流量制御部が制御する流量の基準値からのずれを計算する。
【００２７】
このような態様とすれば、第１の開閉弁において流体の流通を止めた後、流体に流量制御弁を通過させて、その際の圧力変化に基づいて、流量制御部によって制御される流量のずれの測定を行うことができる。このため、ラインに設置したまま流量制御装置が制御する流量のずれを測定することができる。なお、得られた基準値からのずれに基づいて流量制御部を調整することが好ましい。
【００２８】
なお、流量制御弁機構の開度の固定からずれの計算までの各処理は、流量制御弁の開度を変えて繰り返し行うことが好ましい。そして、それらの処理で得られた複数の開度における流量のずれに基づいて、流量制御部を調整することが好ましい。
【００２９】
なお、流量制御部が、さらに、第１の開閉弁に対して流量制御弁機構と同じ側において流路を流れる流体の流量を測定できる流量検出部を備え、目標とする目標流量と流量検出部で測定した流量とに基づいて流量制御弁機構の開度を調節して、流路を流れる流体の流量を制御する態様である場合には、以下のような処理を行うことが好ましい。すなわち、流量制御部を調整する際には、基準値からのずれに基づいて、流量検出部による流量を表す出力値を調整することが好ましい。
【００３０】
このような態様とすれば、調整後の流量制御部は、目標流量と流量検出部の流量の出力値とに基づいて、流路を流れる流体の流量を正確に制御することができる。
【００３１】
また、流量制御部を調整する際には、以下のような処理を行うことが好ましい。すなわち、第１の開閉弁で流路を閉じ、かつ、流量検出部に対して第１の開閉弁とは逆の側において第２の開閉弁で流路を閉じる。そして、第１および第２の開閉弁で流路を閉じた状態において、流量検出部による流量を表す出力値を読み取る。その後、流量検出部による流量ゼロを表す出力値を調整する。このような態様とすれば、流量検出部の出力値を適正に調整することができる。
【００３２】
なお、流量制御装置は、さらに、第１の開閉弁と流量制御弁機構との間において流路を流れる流体を溜めることができる貯留部を備えることが好ましい。このような態様においては、貯留部を備えない態様に比べて、第１の開閉弁を閉じた後の圧力変化が緩やかなものとなる。よって、流量制御装置の調整の際に、正確な圧力変化の測定をより容易に行うことができる。
【００３３】
また、流量の基準値からのずれを計算する際には、以下の各測定値に基づいてずれを計算することが好ましい。すなわち、第１の開閉弁で流路を閉じた時刻を含む所定の時間区間内に含まれる第１の時刻における、第１の所定の位置の流体の圧力である初期圧力ＰＯと、その所定の時間区間内に含まれる第２の時刻における、第１の開閉弁に対して第１の所定の位置と同じ側にある第２の所定の位置の流体の絶対温度Ｔ１と、第１の開閉弁で流路を閉じた後、第１の所定の位置における流体の圧力が所定の第１の基準圧力に達してから第１の基準圧力Ｐ１とは異なる所定の第２の基準圧力Ｐ２に達するまでの時間Δｔと、に基づいて、基準値からのずれを計算することが好ましい。
【００３４】
このような態様とすれば、調整時の流体の圧力および温度を考慮して、物質の単位時間当たりの流量のずれを計算することができる。
【００３５】
なお、流量の基準値からのずれを計算する際には、ＰＯ／（Ｔ１×Δｔ）と、基準値と関連する所定の定数と、の比に基づいて、基準値からのずれを計算することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下に、本発明に係る質量流量制御装置及びその検定方法の実施例を添付図面に基づいて詳述する。
【００３７】
＜第１実施例＞
図１は本発明に係る質量流量制御装置の第１実施例を示すブロック構成図、図２は第１実施例中の各部材の実際の配置状態を示す配置図である。尚、図１７及び図１８において示した構成部分と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００３８】
図示するように、この質量流量制御装置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、この質量流量（以下、単に「流量」とも称す）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。この質量流量制御装置４０は、質量流量制御本体４０Ａと、本発明の特徴とする質量流量の検定を行う検定本体４０Ｂとを備える。以下では、質量流量制御本体４０Ａを質量流量制御部４０Ａと呼び、検定本体４０Ｂを検定実行部と呼ぶ場合がある。この質量流量制御装置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６を有しており、この流体入口６Ａが上記ガス管６の上流側に接続され、流体出口６Ｂがガス管６の下流側に接続される。
【００３９】
上記質量流量制御部４０Ａは、ここでは図１７を参照して説明した従来装置と同じ構造となっており、例えば質量流量検出手段８、流量制御弁機構１０及び例えばマイクロコンピュータ等を用いて構成される制御手段１８を備えている。上記質量流量検出手段８は、バイパス管１２、センサ管１４、センサ回路１６等を有しており、ここで検出した流量信号Ｓ１を上記制御手段１８に向けて出力するようになっている。上記流量制御弁機構１０は、流量制御弁２０、これを駆動するアクチュエータ２６、このアクチュエータ２６に向けてバルブ駆動電圧Ｓ２を出力するバルブ駆動回路２８等を有している。そして、上記制御手段１８は、これへ例えばホストコンピュータ等の外部より入力される流量設定信号Ｓ０で示される流量と上記流量信号Ｓ１で示される流量とが一致するように上記流量制御弁２０の弁開度を例えばＰＩＤ制御法で制御し得るようになっている。尚、図示例では、上記流量制御弁機構１０は上記質量流量検出手段８の下流側に設定されているが、これを上記質量流量検出手段８の上流側に位置させるようにしてもよい。
【００４０】
一方、図示例では上記検定実行部４０Ｂは、上記質量流量制御部４０Ａの上流側に設置されている。この質量流量制御部４０Ａは、上記流路６に、この流路６を開閉する検定用バルブ部４２と、所定の容量を有する検定用タンク部４４と、流体である上記ガス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４６と、上記検定用バルブ部４２と上記検定用タンク部４４と上記圧力検出手段４６とを用いて質量流量検定動作を行うように制御する例えばマイクロコンピュータ等を用いて構成される検定制御手段４８とを備えている。
【００４１】
具体的には、上記検定用バルブ部４２は例えば空圧バルブよりなり、検定実行部４０Ｂの中で流路６の最上流側に設けられて、上記検定制御手段４８からの指令であるタンクバルブ開閉信号Ｓ３により開閉されてこの流路６を必要に応じて遮断できるようになっている。上記検定用バルブ部４２を構成する空圧バルブとしては、例えば三方弁と全閉用ダイヤフラムとを内蔵したアクチュエータレス小型バルブ機構を用いることができる。
【００４２】
このアクチュエータレス小型バルブ機構は、作用空気入口４３（図２参照）より導入される作動空気により全閉用ダイヤフラムを屈曲させて弁口の全開状態と完全にシールされた全閉状態とを選択的に実現するものであり、図２中においては、装置筐体４５に形成した取り付け凹部４７に着脱可能に設けられている。このアクチュエータレス小型バルブ機構の構成については、後述する第２実施例で用いる零点測定用バルブ部の説明の際に説明する。また上記圧力検出手段４６は例えばキャパシタンスマノメータであり、上記流路６内のガスの圧力を検出してこの検出値を圧力信号Ｓ４として上記検定制御手段４８に向けて出力し得るようになっている。
【００４３】
また上記検定用タンク部４４は、例えばステンレススチール等で構成されるタンク本体５０を含み、上記検定用バルブ部４２と圧力検出手段４６との間に設けられている。このタンク本体５０は所定の容量、例えば４０ｃｍ３程度の容量に設定されており、この流路６の途中に介設されてタンク本体５０の底部にガスの入口５０Ａと出口５０Ｂとが設けられ、流れるガスが必ずこのタンク本体５０内を通過するようになっている。また上記タンク本体５０の近傍、すなわちここではタンク本体５０の天井部の上面には、温度検出手段５１として例えば白金温度センサが取り付けられており、ここで検出した温度を示す信号を上記検定制御手段４８へ入力できるようになっている。
【００４４】
また上記検定制御手段４８には、流量の検定動作を行う時のガス流の基準となる圧力変化（基準圧力変化）を記憶する基準用データメモリ５２Ａと、流量の検定動作を行う時に取得したガス流の圧力変化を記憶する検定用データメモリ５２Ｂとが接続されている。
更には、この検定制御手段４８には、検定結果等を表示するための例えば液晶ディスプレイ等で構成される表示手段５４及び必要時に音声や光の点滅等によって警報を発する警報手段５６がそれぞれ接続されている。
そして、この検定制御手段４８は、必要に応じて上記質量流量検出手段８のセンサ回路１６に向けて校正信号Ｓ１０を出力し、校正結果に基づいてこのセンサ回路１６を適正に校正できるようになっている。またこの検定制御手段４８と上記質量流量制御部４０Ａの制御手段１８とは必要に応じて連動するようになっている。
【００４５】
次に以上のように構成された本発明の質量流量制御装置の動作について説明する。
まず、この質量流量制御装置４０の動作は、実際に半導体製造装置等に向けて処理ガスを流量制御しつつ流す通常動作モードと、質量流量の検定に関する動作を行う検定動作モードの２種類がある。そして、検定動作モードには、基準となる圧力変化特性を得るための基準圧力変化特性測定用ルーチンと、実際に検定動作を行う検定用ルーチンとがある。
【００４６】
まず、通常動作モードについて簡単に説明する。これには、先に図１７及び図１８を参照して説明した動作と同じであり、この場合には検定実行部４０Ｂ側の動作は休止状態となっている。すなわち、上記質量流量制御部４０Ａの制御手段１８は、これへ例えばホストコンピュータ等の外部より入力される流量設定信号Ｓ０で示される流量と上記流量信号Ｓ１で示される流量とが一致するように上記流量制御弁２０の弁開度を例えばＰＩＤ制御法で制御し続けることになる。これにより下流側の半導体製造装置等には、必要とする質量流量の処理ガスが供給されることになる。
【００４７】
次に検定動作モードについて説明する。
この検定動作モードの内、基準圧力変化特性測定用ルーチンは、この装置を工場から出荷する時や、この装置を出荷先のクリーンルーム等に設置した時等に主に行って基準となる圧力変化特性を得るようにしている。また検定用ルーチンは、出荷先のクリーンルーム等において定期的、或いは不定期的に行われて制御流量の精度が高く維持されているか否かの検査が行われる。図３は質量流量制御装置の検定動作モード時の各信号のタイミングチャートを示す図、図４は基準圧力変化特性測定用ルーチンの各ステップを示すフローチャート、図５は検定用ルーチンの各ステップを示すフローチャート、図６は基準圧力変化特性測定用ルーチンと検定用ルーチンにおける圧力信号の変化の一例を示すグラフである。
【００４８】
検定用ルーチンは、検定流量を設定する工程と、流路６に検定用の流体（ガス）を安定的に流す工程と、上記流れる流体の圧力と検定用タンク部４４の温度とを検出してそれぞれ初期圧力と初期温度とする工程と、検定用バルブ部４２を閉じて流路６を遮断する工程と、上記検定用バルブ部４２を閉じた後に上記検定用タンク部４４から流出する流体の圧力変化を測定する工程と、上記測定された圧力変化と予め求められた基準圧力変化特性とに基づいて検定結果を求める工程と、により主に構成されるが、まず、上記基準圧力変化特性を求める基準圧力変化特性測定用ルーチンについて説明する。
【００４９】
＜基準圧力変化特性測定用ルーチン＞
この基準圧力変化特性測定用ルーチンの主たる工程は、圧力変化同士を比較する工程を除いて検定用ルーチンの動作と略同じである。ここでは流体として例えばＮ２ガスを用いる。図１、図３及び図４に示すように、まずこの基準圧力変化特性測定用ルーチンを開始すると、検定用バルブ部４２を開状態とする（ステップＳ１）。そして、時刻ｔ１（図３（Ａ）参照）において流量設定信号Ｓ０を、質量流量制御装置４０が制御可能な最大の流量を表す％、例えば１００％でフルスケール（５Ｖ：ボルト）になるように設定する（ステップＳ２）。前述のとおり、通常動作モードにおいては、流量設定信号Ｓ０は、ホストコンピュータ等の外部より制御手段１８に入力される。これに対して、この検定動作モードにおいては、上記流量設定信号Ｓ０は、ホストコンピュータではなく、検定制御手段４８から制御手段１８に向けて出力される。従って、制御手段１８は、この検定制御手段４８より入力される流量設定信号Ｓ０を、外部より入力される流量設定信号Ｓ０と同様に扱って通常の流量制御動作を行う。また一般的には、この流量設定信号Ｓ０は、０Ｖ〜５Ｖの範囲で変化させることができ、５Ｖの時が１００％のフルスケール（最大流量）となるように予め設定されている。
【００５０】
このように、流量設定信号Ｓ０として５Ｖが設定されると、制御手段１８はバルブ駆動回路２８を介してバルブ駆動電圧Ｓ２（図３（Ｃ）参照）を出力し、上記流量設定信号Ｓ０に見合った弁開度となるように流量制御弁２０を制御する。これにより、Ｎ２ガスは下流側に流れ始めるので、その時の質量流量が質量流量検出手段８に検出され、その検出された質量流量が流量信号Ｓ１（図３（Ｄ）参照）として上記制御手段１８に入力される。そして、この流量信号Ｓ１と流量設定信号Ｓ０とが一致するように弁開度が前述のようにＰＩＤ制御法で制御される。この時、圧力検出手段４６でもガス流の圧力が検出されており、この圧力信号Ｓ４（図３（Ｅ）参照）が検定制御手段４８へ入力されている。
【００５１】
このようにしてガス流の流量を安定化させるために、所定の時間、例えば６秒程度経過したら（ステップＳ３）、時刻ｔ２でバルブ駆動電圧Ｓ２をその時の電圧値に固定することにより弁開度を固定する（ステップＳ４）。そして、このようにバルブ駆動電圧Ｓ２を固定して数秒経過したら、その時の圧力検出手段４６からのガス流の圧力と温度検出手段５１からのタンク温度とを記憶し、それぞれ初期圧力ＭＰＯ及び初期温度ＭＴＯ℃とする（ステップＳ５）。
【００５２】
このように初期圧力と初期温度とを測定して記憶したら、直ちに時刻ｔ３においてタンクバルブ開閉信号Ｓ３をバルブが閉となるように出力し（図３（Ｂ）参照）、検定用バルブ部４２を閉状態に切り替える（ステップＳ６）。これにより、流路６が遮断されてガス供給源からのＮ２ガスの供給が断たれるが、検定用タンク部４４のタンク本体５０内にはＮ２ガスが十分に充填されて所定の圧力になっているので、このタンク本体５０に充填されていたＮ２ガスが下流側に流れ出し、この結果、図３（Ｄ）及び図３（Ｅ）に示すように流量信号Ｓ１及び圧力信号Ｓ４が共に時間の経過と共に減少するような特性曲線を描くことになる。尚、この際、ガス管４の下流側は継続して真空引きされており、また流量制御弁２０の弁開度は、ステップＳ２で設定された検定流量、すなわち、ここでは１００％の流量に相当する弁開度を維持している。
【００５３】
なお、以下では、「（ある圧力のもとで）Ｘ％の流量に相当する弁開度」や「（ある圧力のもとで）Ｘ％の流量を実現する弁開度」のことを「Ｘ％の弁開度」とも表記する。また、「流量制御弁の目標流量をＹ％変化（または減少）させる」ことを「弁開度をＹ％変化（または減少）させる」とも表記する。
【００５４】
そして、この時のガス流の圧力の変化は、例えば１ｍｓｅｃ毎に時々刻々測定されており（ステップＳ７）、圧力変化特性が得られる。このガス圧力の測定は、このガス圧力が予め定められた下限値になるまで継続して行い、下限値になったら、ガスの流れを停止する（ステップＳ８）。この時刻をｔ４とする。そして、上記操作で得られた圧力変化データを基準圧力変化特性として基準用データメモリ５２Ａに記憶しておく（ステップＳ９）。このようにして、設定流量として弁開度１００％の基準圧力変化特性が得られることになる。
【００５５】
このような基準圧力変化特性は、複数種類の弁開度について取得することが好ましく、例えば弁開度（流量）を１０％ずつ変化させてその都度、基準圧力変化特性を取得することが好ましい。そこで、例えば弁開度（流量）１０％が下限と仮定すると、検定流量の設定が下限でない場合には（ステップＳ１０のＮＯ）、検定流量の設定を所定の量、例えば１０％減少させ、ここでは例えば検定流量を９０％に設定する（ステップＳ１１）。そして、上記したステップＳ３〜Ｓ９を弁開度が下限になるまで繰り返し行う。このようにして、弁開度（検定流量）が１０％ずつ異なる基準圧力変化特性が得られてこのデータが基準用データメモリ５２Ａに全て記憶されることになり、これにより、基準圧力変化特性測定用ルーチンを終了する。
【００５６】
＜検定用ルーチン＞
次に、定期的、或いは不定期的に行われる検定用ルーチンについて説明する。この検定用ルーチンは、この質量流量制御装置４０をクリーンルームの半導体製造装置等のガス供給ラインに組み込んだまま行われる。また、ここでも流体としてはＮ２ガスを用いる。
【００５７】
図５に示すフローチャートにおいて、ステップＳ２１〜Ｓ３１までは、取得した圧力変化データの名称を変えている点を除いて、それぞれ図４に示すフローチャートのステップＳ１〜Ｓ１１までと同様である。よって、以下では、説明を簡略にするために、基準圧力変化特性測定用ルーチンの説明において参照した図３のタイミングチャートを、検定用ルーチンの処理の説明においても参照する。ただし、このことは、各信号の値が基準圧力変化特性測定用ルーチンと検定用ルーチンとにおいてまったく同一となることを意味するものではない。図１、図３及び図５に示すように、まずこの検定用ルーチンを開始すると、検定用バルブ部４２を開状態とする（ステップＳ２１）。そして、時刻ｔ１（図３（Ａ）参照）において流量設定信号Ｓ０を最大の％、例えば１００％でフルスケール（５Ｖ：ボルト）になるように設定する（ステップＳ２２）。この検定動作モードにおいては、上記流量設定信号Ｓ０は、ホストコンピュータではなく、検定制御手段４８から制御手段１８に向けて出力される。従って、制御手段１８は、この検定制御手段４８より入力される流量設定信号Ｓ０を、外部より入力される流量設定信号Ｓ０と同様に扱って通常の流量制御動作を行う。また前述したように一般的には、この流量設定信号Ｓ０は、０Ｖ〜５Ｖの範囲で変化させることができ、５Ｖの時が１００％のフルスケール（最大流量）となるように予め設定されている。
【００５８】
このように、流量設定信号Ｓ０として５Ｖが設定されると、制御手段１８はバルブ駆動回路２８を介してバルブ駆動電圧Ｓ２（図３（Ｃ）参照）を出力し、上記流量設定信号Ｓ０に見合った弁開度となるように流量制御弁２０を制御する。これにより、Ｎ２ガスは下流側に流れ始めるので、その時の質量流量が質量流量検出手段８に検出され、その検出された質量流量が流量信号Ｓ１（図３（Ｄ）参照）として上記制御手段１８に入力される。そして、この流量信号Ｓ１と流量設定信号Ｓ０とが一致するように弁開度が前述のようにＰＩＤ制御法で制御される。この時、圧力検出手段４６でもガス流の圧力が検出されており、この圧力信号Ｓ４（図３（Ｅ）参照）が検定制御手段４８へ入力されている。
【００５９】
このようにしてガス流の流量を安定化させるために、所定の時間、例えば６秒程度経過したら（ステップＳ２３）、時刻ｔ２でバルブ駆動電圧Ｓ２をその時の電圧値に固定することにより弁開度を固定する（ステップＳ２４）。そして、このようにバルブ駆動電圧Ｓ２を固定して数秒経過したら、その時の圧力検出手段４６からのガス流の圧力と温度検出手段５１からのタンク温度とを記憶し、それぞれ初期圧力ＰＯ及び初期温度ＴＯ℃とする（ステップＳ２５）。
【００６０】
このように初期圧力と初期温度とを測定して記憶したら、直ちに時刻ｔ３においてタンクバルブ開閉信号Ｓ３をバルブが閉となるように出力し（図３（Ｂ）参照）、検定用バルブ部４２を閉状態に切り替える（ステップＳ２６）。これにより、流路６が遮断されてガス供給源からのＮ２ガスの供給が断たれるが、検定用タンク部４４のタンク本体５０内にはＮ２ガスが十分に充填されて所定の圧力になっているので、このタンク本体５０に充填されていたＮ２ガスが下流側に流れ出し、この結果、図３（Ｄ）及び図３（Ｅ）に示すように流量信号Ｓ１及び圧力信号Ｓ４が共に時間の経過と共に減少するような特性曲線を描くことになる。尚、この際、ガス管４の下流側は継続して真空引きされており、また流量制御弁２０の弁開度は、ステップＳ２２で設定された検定流量、ここでは１００％を維持している。
【００６１】
そして、この時のガス流の圧力の変化は、例えば１ｍｓｅｃ毎に時々刻々測定されており（ステップＳ２７）、圧力変化特性が得られる。このガス圧力の測定は、このガス圧力が予め定められた下限値になるまで継続して行い、下限値になったら、ガスの流れを停止する（ステップＳ２８）。この時刻をｔ４とする。そして、上記操作で得られた圧力変化データを検定圧力変化特性として検定用データメモリ５２Ｂに記憶しておく（ステップＳ２９）。このようにして、設定流量として弁開度１００％の検定圧力変化特性が得られることになる。
【００６２】
このような検定圧力変化特性は、基準圧力変化特性の場合とそれぞれ同じ流量を与えるように、複数種類の弁開度について取得することが好ましく、例えば弁開度を１０％ずつ変化させてその都度、検定圧力変化特性を取得することが好ましい。そこで、例えば弁開度１０％が下限と仮定すると、検定流量の設定が下限でない場合には（ステップＳ３０のＮＯ）、検定流量の設定を所定の量、例えば１０％減少させ、ここでは例えば９０％に設定する（ステップＳ３１）。そして、上記したステップＳ２３〜Ｓ２９を弁開度が下限になるまで繰り返し行う。このようにして、弁開度が１０％ずつ異なる検定圧力変化特性が得られてこのデータが検定用データメモリ５２Ｂに全て記憶されることになる。
【００６３】
このように検定圧力変化特性が得られたら、弁開度毎（検定流量の設定値毎）に基準圧力変化特性と比較し、検定処理を行う（ステップＳ３２）。
ここで図６も参照して検定結果である検定精度についての求め方について説明する。図６は弁開度が１００％の時の基準圧力変化特性測定用ルーチンと検定用ルーチンにおける圧力信号Ｓ４の変化の一例を示すグラフである。特性曲線Ｘ０が弁開度１００％の時の基準圧力変化を示し、特性曲線Ｘ１が弁開度１００％の時の検定圧力変化特性を示し、前述のように両特性曲線は、それぞれ基準用データメモリ５２Ａ及び検定用データメモリ５２Ｂに記憶されている。
上限基準圧力Ｐ１から下限基準圧力Ｐ２までの予め定められた圧力範囲に関して、ＭΔｔ及びΔｔを次のように定める。すなわち、基準圧力変化特性測定用ルーチンで得られた圧力が、上限基準圧力Ｐ１に達してから下限基準圧力Ｐ２に達するまでの時間をＭΔｔとする。また、検定用ルーチンで得られた圧力が、上限基準圧力Ｐ１に達してから下限基準圧力Ｐ２に達するまでの時間をΔｔとする。
【００６４】
このとき、検定精度Ｈは下記の数式で表される。
【００６５】
Ｈ＝ＭΔｔ／Δｔ×ＰＯ／ＭＰＯ×（２７３＋ＭＴＯ）／（２７３＋ＴＯ）×１００（％）  ・・・  （１）
ＭＴＯ：基準圧力変化特性測定用ルーチンにおける初期温度
ＴＯ：検定用ルーチンにおける初期温度
ＭＰＯ：基準圧力変化特性測定用ルーチンにおける初期圧力
ＰＯ：検定用ルーチンにおける初期圧力
【００６６】
この式（１）は以下のようにして得られる。すなわち、ｎモルの理想気体に対する状態方程式は、ＰＶ＝ｎＲＴである。ここで、各符号は以下の物理量を表す。
【００６７】
Ｐ：理想気体の圧力
Ｖ：理想気体の体積
Ｒ：気体定数
Ｔ：絶対温度（Ｋ）
【００６８】
圧力が基準圧力Ｐ１から基準圧力Ｐ２に変化する間、体積がほぼ一定であるとすると、その間に流出する物質の量Δｎは、Δｎ＝（Ｐ２−Ｐ１）Ｖ／ＲＴである。ここで、圧力が基準圧力Ｐ１から基準圧力Ｐ２に変化するまでに、Δｔだけ時間が経過したとすると、単位時間当たりの物質の移動量ｖは、ｖ＝（Ｐ２−Ｐ１）Ｖ／（ＲＴΔｔ）である。
【００６９】
よって、基準圧力変化特性測定用ルーチンにおける単位時間当たりの物質の移動量ｖ０と、検定用ルーチンにおける単位時間当たりの物質の移動量ｖ１と、の比は、以下のようになる。
【００７０】
（ｖ１／ｖ０）＝ＭΔｔ（２７３＋ＭＴＯ）／Δｔ（２７３＋ＴＯ）  ・・・  （２）
【００７１】
ここで、ある流量を実現するための弁の開度Ｇｖは、流体の圧力に反比例する。本実施例において、基準圧力変化特性測定用ルーチンにおける初期圧力ＭＰＯと、検定用ルーチンにおける初期圧力ＰＯとが異なっていた場合、同じ目標流量を実現するための弁の開度が異なる。この点を考慮すると、上記（２）式は、以下の式（３）となる。この式（３）は、検定精度Ｈに関する上記式（１）と等価である。
【００７２】
（ｖ１／ｖ０）’＝ＭΔｔ（２７３＋ＭＴＯ）ＰＯ／Δｔ（２７３＋ＴＯ）ＭＰＯ  ・・・  （３）
【００７３】
ここでＭΔｔ＝１７６４０ｍｓｅｃ、Δｔ＝１１４２０ｍｓｅｃ、ＭＰＯ＝０．４００３２１０ＭＰａ（メガパスカル）、ＰＯ＝０．２５８９０５８ＭＰａ、ＭＴＯ＝２５．４℃、ＴＯ＝２４．７℃とそれぞれ仮定すると、上記数式より検定精度Ｈは次のようになる。
【００７４】
Ｈ＝１００．１３５％
【００７５】
すなわち、この値は、出荷当時と同様にガス流量を制御すると、僅かではあるが、＋０．１３５％の流量誤差が生ずることを意味する。
【００７６】
そして、上記したような検定処理を各弁開度毎に行って、弁開度毎の検定精度Ｈを求めることになる（ステップＳ３２）。
このように検定結果が得られたら、これを記憶すると同時に、この検定結果を出力して例えば表示手段５４に表示するなどしてオペレータにその内容を知らせる（ステップＳ３３）。これと同時に必要があれば、この検定結果に基づいて質量流量検出手段８を自動的に校正して正しい流量信号Ｓ１を出力するように設定する（ステップＳ３４）。流量設定信号Ｓ０と流量信号Ｓ１とに基づいて制御手段１８が流量制御弁２０をフィードバック制御をしているにもかかわらず、流量がずれるのは、流量信号Ｓ１が現実の流量を正しく反映していないと考えられるためである。なお、この校正処理は、例えばセンサ回路１６の増幅器である差動回路３２（図１８参照）のゲインを調整することにより行うことができる。
【００７７】
また必要ならば、上記検定精度を予め設定された所定の許容範囲と比較し、検定精度がこの許容範囲以上に大きい時には警報手段５６を駆動するなどしてオペレータに注意を喚起させるようにしてもよい。そして上記のように自動校正が終了したら、検定用ルーチンを終了することになる。
このように、装置自体に検定用バルブ部４２と検定用タンク部４４等を設け、この検定用バルブ部４２を閉じて流体の供給を停止した以降において、上記検定用タンク部４４から流れ出る流体の圧力変化を検出すると共に、この圧力変化を例えば基準となる基準圧力変化と比較することによって、流れる流体の質量流量を正確に制御できるか否かの検定を行うことができる。
【００７８】
また質量流量制御装置４０を半導体製造装置のガス供給系等に組み込んだまま上記検定動作を行うことができるので、検定動作を極めて短時間で行うことができ、その分、半導体製造装置等の稼働率を向上させることができる。
尚、上記実施例において、弁開度（検定温度の設定値）を１０％ずつ変化させて検定動作を行ったが、この数値例に限定されるものではない。また、検出手段４６と検定用タンク部４４の流路６に対する配列順序を上流側と下流側とで逆に設置するようにしてもよい。更に、ここではタンク本体５０に対して流路６の入口５０Ａと出口５０Ｂとを別々に設けたが、これに限定されず、流路６に対して１本の分岐管を形成し、この分岐管にタンク本体５０をＴ字状に接続するようにしてもよい。
【００７９】
また本実施例で説明したような各種処理は、デジタル処理で行ってもよく、アナログ処理で行ってもよい。特にデジタル処理で行う場合には、各種のデータを取り込むサンプリング周波数によってはデータが離散的になる場合が生ずるが、この場合には、データを最下位の桁側から丸め込むことにより、例えば図６に示すグラフにおいて圧力データ等の一致点を見い出すことができる。
尚、第１実施例において、零点調整を行なう場合には、上記検定用バルブ部４２を弁閉状態にして流路６内のガスの流れを停止して安定化した状態において流量信号Ｓ１を求め、この値に基づいて零点調整を行なう。
【００８０】
＜第２実施例＞
次に本発明に係る質量流量制御装置の第２実施例について説明する。
この第２実施例においては、精度の高い零点調整を行なうことができる機能を付与したものであり、これと同時に装置自体の小型コンパクトを図るようにしたものである。
【００８１】
この種の質量流量制御装置では、経時変化により流量検出の零点が僅かずつではあるがずれることは避けられないので、定期的、或いは不定期的に零点調整が行われるが、零点調整時にはその精度を高めるために装置内部の流体（ガス、液体を含む）の流れを完全に停止させることが望ましい。この場合、ダイヤフラムを用いた流量制御弁２０に関しては、これを弁閉状態にしてもその特性上、流体の流れを完全には遮断することは困難であり、非常に僅かではあるが、極々微小量なリークが生ずる。この微小量のリークは、半導体製造プロセスにおける設計ルールがそれ程厳しくない場合には、特に問題はなかったが、更なる微細化、薄膜化、及び高集積化の要請によって設計ルールがより厳しくなると、上記極々微小量なリークが無視し得なくなった。
【００８２】
この第２実施例においては、極々微小量なリークを完全になくすために、小型コンパクトな零点測定用バルブ部を設けるようにしている。この点について、以下に詳述する。
図７は本発明に係る質量流量制御装置の第２実施例を示すブロック構成図、図８は第２実施例中の各部材の実際の配置状態を示す配置図、図９は流量制御弁と零点測定用バルブ部の取り付け状態を示す模式図、図１０は零点測定用バルブ部の全閉用ダイヤフラムを示す断面図、図１１は零点測定工程の流れを示すフローチャートである。
尚、図１及び図２に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。ここでは零点測定用バルブ部としては、先の検定用バルブ部４２においても用いたアクチュエータレス小型バルブ機構を用いる場合について説明する。
【００８３】
図７及び図８にも示すように、この零点測定用バルブ部６０は、流路６の最下流側に設けられ、流体出口６Ｂの直前に位置される。具体的には、質量流量制御装置の装置筐体４５の下面側（図８中において）に取り付け凹部６２を設け、この取り付け凹部６２内に上記零点測定用バルブ部６０を液密、或いは気密に取り付けるようになっている。この取り付け凹部６２は、上記流量制御弁機構１０のダイヤフラム２２に対して対向する位置に配置されている。
【００８４】
図９に示すように、上記取り付け凹部６２の奥には、装置筐体４５を更に奥深く削り取ることにより流体溜め室６４が形成されている。この流体溜め室６４の天井の中央部は、図９において下方向へ少し突状に形成されており、この部分に上記流量制御弁機構１０側の弁口２４と連通するようにして連通路６６が形成されて、弁口２４を流れたガスがこの流体溜め室６４内へ流入できるようになっている。従って、上記流体溜め室６４に関して、この連通路６６の下端開口部が弁口となる流体入口部６８として機能することになる。また、この流体溜め室６４には、ガスが流れ出る流体出口部７０が設けられており、この流体出口部７０は、流路７２を介して流体出口６Ｂ側へ連通されている。
【００８５】
そして、上記弁口となる流体入口部６８の周囲には、例えばＯリング等のリング状の弾性シール部材７４が下方へ部分的に突出させて設けられており、後述するように弁閉状態の時に、この弁口となる流体入口部６８を完全に液密に、或いは気密に閉じてガスの流れを完全に遮断できるようになっている。上記流体溜め室６４の下方を区画するようにして、屈曲変形可能になされた金属製の全閉用ダイヤフラム７６が設けられている。この全閉用ダイヤフラム７６は、その中心部に下方向へ凸状に曲面状に成形された曲面部７６Ａを有しており、その周辺部が、この取り付け凹部６２に密接状態で嵌装させた固定部材７８により押し付けられて固定されている。この固定部材７８は、図示しないネジ等により締め付け固定される。
【００８６】
ここで上記曲面部７６Ａは、球面の一部を有するドーム形状、具体的には半球状のドーム形状よりも高さが低い、球面の一部を有するドーム形状に形成されている。尚、この全閉用ダイヤフラム７６に曲面部７６Ａを設けないで、平面形状となるように形成してもよい。そして、上記固定部材７８には、上記全閉用ダイヤフラム７６を上記流体入口部６８に向けて押圧して弁口として機能するこの流体入口部６８を閉じるための押圧手段８０が設けられている。この押圧手段８０は、上記固定部材７８の上面を凹部状に成形することによって、上記全閉用ダイヤフラム７６を挟んで流体溜め室６４とは反対側（図９中では下方側）に設けられた作動空間８２と、この作動空間８２内へ加圧気体、例えば加圧空気を給排することができる弁機構８４とにより構成されている。この弁機構８４を駆動することにより、上記作動空間８２内へ必要に応じて加圧気体を給排できるようになっており、加圧気体を供給した時に上記曲面部７６Ａを有す全閉用ダイヤフラム７６を屈曲変形させて流体入口部６８を全閉できるようなっている。
【００８７】
従って、作動空間８２に加圧気体を供給していない通常時には上記流体入口部６８は全開状態となっており、ノーマリオープン形の開閉弁となっている。上記弁機構８４は、例えば電磁式の三方弁であり、この電磁三方弁を上記固定部材７８に内蔵させることによって、全体の小型化及びコンパクト化を図るようになっている。この場合、上記固定部材７８の周囲と取り付け凹部６２の内面との間には、Ｏリング等のシール部材８６が介設されており、上記作動空間８２内の加圧空気が外部へ洩れないようにしている。このように弁機構８４として電磁式三方弁を用いることによって、この三方弁の１方に常時加わる加圧空気を、作動空間８２内へ必要に応じて給排させることができる。上記加圧空気は作動空気入口８５から導入される。そして、このように弁機構８４として電磁式三方弁を用いることによって、零点測定用バルブ部６０として小型コンパクトなアクチュエータレス小型バルブ機構とすることができる。尚、この零点測定用バルブ部６０は、検定制御手段４８によりその動作が制御される。
【００８８】
次に、このように構成した零点測定用バルブ部６０を用いて行われる流量センサの零点測定工程について説明する。
この零点測定工程は、定期的、或いは不定期的に行われるが、特に、図４に示す基準圧力変化特性測定用ルーチンを実行する直前や、図５に示す検定用ルーチンを実行する直前に行なうのが好ましい。
図１１に示すように、この零点測定工程を行なうには、まず、ここでは流路６の最上流に位置する検定用バルブ部４２と流路６の最下流に位置する上記零点測定用バルブ部６０とを共に閉じることによって弁閉状態とし、流路６内に流れるガスの流れを完全に遮断してこれを停止させる（Ｓ０１）。すなわち、センサ管１４内のガスの流れを完全に停止させる。この際、流量制御弁機構１０の流量制御弁２０は開状態に維持しておく（Ｓ０２）。
【００８９】
このような状態にして、所定時間が経過して流路６内、特にセンサ管１４内のガスの流れが完全に停止して安定状態になったら（Ｓ０３）、その時のセンサ回路１６の流量信号Ｓ１を検出し、この時の検出値をゼロ点のズレ量として制御手段１８の図示しないメモリに記憶する（Ｓ０４）。換言すれば、この記憶したズレ量により検定制御手段４８や制御手段１８内の測定系（流量センサ）からの所定の出力値を電気的に”流量ゼロ”を表すものとして設定（オフセット調整）することになる。この場合、上述したように、零点測定用バルブ部６０は、ガス（流体）の洩れを完全に遮断することができるので、精度の高い零点測定を行なうことができる。尚、この時点では、まだ零点調整は行わないで上記したズレ量を記憶したままにしておき、最終的に検定用ルーチンで自動的に、或いはオペレータの指示により、零点調整を行なうようにする。すなわち、図５に示す検定用ルーチンのＳ３４にて、上記零点ズレ量と検定用ルーチンで求めた流量ズレ量とを自動的に校正することにより、零点調整を行なうと共に流量ずれ調整を行なう。この場合、自動校正を行わないで測定結果の各ズレ量を表示するようにし、必要な場合にはオペレータがこれを見て指示することにより校正を行なうようにしてもよい。
【００９０】
図１１へ戻って、Ｓ０４にて流量信号Ｓ１の値を記憶したら、流量制御弁２０を通常の制御状態へ移行させ（Ｓ０５）、そして、検定用バルブ部４２及び零点測定用バルブ部６０を共に開状態にする（Ｓ０６）。そして、次に、基準圧力変化特性測定用ルーチンの場合は図４のＳ２へ移行し（Ｓ１は除く）、検定用ルーチンの場合は図５のＳ２２へ移行（Ｓ２１は除く）する（Ｓ０７）。
【００９１】
上述の場合、図１０に示すように、全閉用ダイヤフラム７６の球面の一部を有するドーム形状の曲面部７６Ａの端面の円の直径をＤ、球面の半径をＲ、加圧空気の圧力をＰ１、流体溜め室６４内の圧力をＰ２とすると、実験の結果、以下に示すような関係式を満足する範囲が、洩れのない全閉状態を維持できることが確認できた。
【００９２】
２＜Ｒ／Ｄ＜１０      （Ｐ１−Ｐ２≧０．１ＭＰａの時）
【００９３】
また、上記曲面部７６Ａの形状は、球面の一部の形状、例えば半球のドーム形状に形成することができるが、これに限定されず、楕円断面を有するドーム形状の一部の形状など、ガスの流れを完全に停止させる全閉状態を実現できるならば、どのような曲面でもよいし、また前述したように全閉用ダイヤフラム７６を平面形状にしてもよい。
【００９４】
また、弁機構８４として電磁式の三方弁を用いてこれを内蔵したアクチュエータレス小型バルブ機構を零点測定用バルブ部６０として用いているので、小型コンパクト化及び省スペース化を実現することができる。
また装置の設計寸法にもよるが、流量制御弁機構１０に対向させて零点測定用バルブ部６０を配置するようにしたので、ダイヤフラム２２で開閉される弁口２４と流体溜め室６４の流体入口部６８とを連通する連通路６６の容積が小さい。このため、ガスを流した時に装置が制御することができないデッドボリュームを非常に少なくすることができる。
【００９５】
また前述のように、このようなアクチュエータレス小型バルブ機構は、図２に示す検定用バルブ部４２に対しても適用することができる。
また上記第２実施例では、零点測定用バルブ部６０の押圧手段８０として、電磁式三方弁を内蔵したアクチュエータレス小型バルブ機構を用いたが、これに替えて、図１２に示す変形例のように、全閉用ダイヤフラム７６と接触してこれを押圧するピストン９０を有するピストン式アクチュエータを用いてもよい。
尚、上記零点測定用バルブ部６０は、バイパス管１２及びセンサ管１４を挟んで上記検定用バルブ部４２の反対側に設けられることになる。従って、例えば検定用バルブ部４２をバイパス管１２よりも下流側に設けた場合には、上記零点測定用バルブ部６０は、バイパス管１２よりも上流側に設けることになる。
【００９６】
＜第３実施例＞
図１３は、本発明に係る質量流量制御装置の第３実施例を示すブロック構成図である。第３実施例の質量流量制御装置４０１は、流路６において、検定実行部４０１Ｂが質量流量制御部４０１Ａの下流にある点で第１実施例の質量流量制御装置４０とは異なる。また、第３実施例の質量流量制御装置４０１の検定実行部４０１Ｂは、検定用バルブ部４２が検定用タンク部４４と圧力検出手段４６の下流に設けられている点で、第１実施例の質量流量制御装置４０の検定実行部４０Ｂとは異なる。第３実施例の質量流量制御装置４０１の構成の他の点は、第１実施例の質量流量制御装置４０と同じである。
【００９７】
第３実施例では、まず、上流側の流量制御弁２０を閉じてタンク本体５０内を真空引きし、低圧の状態とする。そして、検定用バルブ部４２を閉じ、流量制御弁２０を一定の開度で開いて、タンク本体５０を含む流路６内の圧力がどのように上昇するか、を測定する。そして、その圧力変化に基づいて、質量流量制御部４０１Ａの検定を行う。
【００９８】
＜第３実施例における基準圧力変化特性測定用ルーチン＞
図１４は、第３実施例の基準圧力変化特性測定用ルーチンの各ステップを示すフローチャートである。基準圧力変化特性を得る際には、ステップＳ４１で、まず、流量設定信号Ｓ０を、流量の最大の設定値（例えば１００％）を表すフルスケール（たとえば５Ｖ）に設定する。
【００９９】
ステップＳ４２では、検定用バルブ部４２を開き、流量制御弁２０を閉じる。そして、ステップＳ４３で、下流の流体出口６Ｂから真空ポンプ（図示せず）でガスを吸引して真空引きすることで、流量制御弁２０よりも下流の流路６内、および検定用タンク部４４のタンク本体５０内を、低圧の状態とする。
【０１００】
ステップＳ４４では、制御手段１８は、流量制御弁２０を開き、先にステップＳ４１で設定した流量（ここでは最大の流量）となるように、流量設定信号Ｓ０にしたがって流量制御弁機構１０の流量制御弁２０を制御する。その結果、ガス供給源から、流量制御弁２０、流路６、およびタンク本体５０を経て、Ｎ２ガスが下流の真空ポンプに向かって流れる。なお、第１実施例と同様に、検定時には、流量設定信号Ｓ０は、ホストコンピュータではなく検定制御手段４８から制御手段１８に送られる（図１３参照）。
【０１０１】
その後、ステップＳ４５で、ガス流の流量が安定となるまで所定の時間（たとえば６秒）が経過するのを待つ。そして、ステップＳ４６で、バルブ駆動電圧Ｓ２をその時の電圧値に固定することにより流量制御弁２０の開度を固定する。
【０１０２】
ステップＳ４７では、流量制御弁２０の開度が固定されてから所定の時間（たとえば数秒）が経過してガスの流れが安定した後、圧力検出手段４６で測定したその時のガス流の圧力を、初期圧力ＭＰＯとして基準用データメモリ５２Ａに格納する。また、温度検出手段５１で検出したその時のタンク内の温度を初期温度ＭＴＯとして基準用データメモリ５２Ａに格納する。
【０１０３】
ステップＳ４８では、検定用バルブ部４２を閉じる。その結果、ガス供給源およびタンク本体５０と、下流の真空ポンプとの接続が断たれ、Ｎ２ガスの吸引は停止する。しかし、ガス供給源からタンク本体５０へのＮ２ガスの供給は引き続き行われているため、ガスは、流量制御弁２０を通って検定用バルブ部４２よりも上流の流路６内、およびタンク本体５０内に流入する。その結果、検定用バルブ部４２よりも上流の流路６内、およびタンク本体５０内の圧力は、上昇する。
【０１０４】
ステップＳ４９では、圧力検出手段４６で、所定の時間間隔、例えば１ｍｓｅｃごとに流路６内のガスの圧力を測定する。そして、ステップＳ５０では、流路６内のガスの圧力があらかじめ定められた上限値に達したか否かを判定する。流路６内のガスの圧力がその上限値に達していない場合は、ステップＳ４９に戻って、圧力の測定を継続する。流路６内のガスの圧力がその上限値に達した場合は、流路６内のガスの圧力の測定を終了する。
【０１０５】
ステップＳ５１では、得られた圧力変化データ（各時刻のガスの圧力の測定値）を基準圧力変化特性として弁開度と関連づけて基準用データメモリ５２Ａに格納する。ステップＳ４１では、流量設定信号Ｓ０を弁開度１００％を表す値に設定していた。このため、最初にステップＳ５１の処理を行ったときに基準用データメモリ５２Ａに格納される基準圧力変化特性は、弁開度１００％の基準圧力変化特性である。
【０１０６】
次に、ステップＳ５２では、流量設定信号Ｓ０が表す流量設定値が予め定められた下限を下回るか否かを判定する。最初にステップＳ５２に達したときには、流量設定信号Ｓ０は弁開度１００％を表す値に設定されているため、ステップＳ５２の判定結果はＮＯとなる。そして、処理は、ステップＳ５３に進む。
【０１０７】
ステップＳ５３では、制御手段１８に与えられる流量設定信号Ｓ０が表す弁開度を所定量だけ減少させる。そして、処理は再びステップＳ４２に戻る。たとえば、ステップＳ５３で弁開度を１０％減少させた場合には、次のステップＳ４３〜Ｓ５１の処理では、弁開度９０％のときの圧力が測定され、弁開度９０％の基準圧力変化特性として基準用データメモリ５２Ａに格納される。
【０１０８】
なお、ステップＳ５３からステップＳ４２に戻った時点では、タンク本体５０内および流路６内の圧力は上限値にまで達している（ステップＳ５０参照）。しかし、ステップＳ４２，Ｓ４３では、流量制御弁２０を閉じた状態でタンク本体５０内が真空引きされる。このため、タンク本体５０内および流路６内の圧力は、ふたたび検定に十分な程度にまで低圧となる。
【０１０９】
以下同様にして、複数の弁開度について圧力の変化が測定され、弁開度（設定流量）と関連づけられた基準圧力変化特性が基準用データメモリ５２Ａに格納される。ステップＳ５２において、流量設定信号Ｓ０が表す流量設定値が下限を下回ると判定されたときには、基準圧力変化特性を得る処理を終了する。
【０１１０】
＜第３実施例における検定用ルーチン＞
図１５は、第３実施例における検定用ルーチンの各ステップを示すフローチャートである。図１５のフローチャートにおいて、ステップＳ６１〜Ｓ７３までの各処理は、原則として、図１４のステップＳ４１〜Ｓ５３の処理と同じである。
【０１１１】
ただし、基準圧力変化特性測定用ルーチンが、たとえば質量流量制御装置４０１自体を製造する工場において質量流量制御装置４０１の出荷前に行われるのに対して、検定用ルーチンは、質量流量制御装置４０１が半導体製造装置等のガス供給ラインに組み込まれた状態で行われる。よって、ステップＳ６３〜Ｓ６７におけるガスの吸引は、ガス供給ラインにおいて下流のガス管４（図１３参照）に接続されている半導体製造装置（図示せず）等に接続された真空ポンプ（図示せず）によって行われる。
【０１１２】
また、検定用ルーチンにおいては、各データは、基準用データメモリ５２Ａではなく、検定用データメモリ５２Ｂに格納される。すなわち、図１５のステップＳ７１においては、圧力変化データ（各時刻のガスの圧力の測定値）は、弁開度と関連づけられた検定圧力変化特性として、検定用データメモリ５２Ｂに格納される。そして、ステップＳ６７では、流量制御弁２０の開度が固定されてから所定の時間（たとえば数秒）が経過した後、圧力検出手段４６で測定したその時のガス流の圧力を、初期圧力ＰＯとして検定用データメモリ５２Ｂに格納する。また、温度検出手段５１で検出したその時のタンク内の温度を初期温度ＴＯとして検定用データメモリ５２Ｂに格納する。
【０１１３】
図１５のステップＳ６１〜Ｓ７３の他の処理は、図１４のステップＳ４１〜Ｓ５３の処理と同じである。ステップＳ６１〜Ｓ７３の処理で、複数の弁開度について圧力の変化が測定され、各弁開度と関連づけられた検定圧力変化特性が検定用データメモリ５２Ｂに格納される。
【０１１４】
図１６は、弁開度が１００％のときの基準圧力変化特性と検定圧力変化特性をそれぞれ表す圧力検出手段４６の圧力信号Ｓ４の値の一例を示すグラフである。特性曲線Ｘ０が弁開度１００％の時の基準圧力変化特性（図１４のステップＳ５１参照）を示し、特性曲線Ｘ１が弁開度１００％の時の検定圧力変化特性（図１５のステップＳ７１参照）を示す。
【０１１５】
第３実施例では、上限基準圧力Ｐ１から下限基準圧力Ｐ２までの予め定められた圧力範囲に関して、ＭΔｔ及びΔｔを次のように定める。すなわち、基準圧力変化特性測定用ルーチンで得られた圧力が、下限基準圧力Ｐ２に達してから上限基準圧力Ｐ１に達するまでの時間をＭΔｔとする。また、検定用ルーチンで得られた圧力が、下限基準圧力Ｐ２に達してから上限基準圧力Ｐ１に達するまでの時間をΔｔとする。
【０１１６】
そのようにして得られたある弁開度におけるＭΔｔおよびΔｔ、そして、図１４のステップＳ４７で得られた初期圧力ＭＰＯおよび初期温度ＭＴＯ、ならびに図１５のステップＳ６７で得られた初期圧力ＰＯおよび初期温度ＴＯを、式（１）に代入することで、その弁開度について検定精度Ｈが得られる。
【０１１７】
図１５のステップＳ７４では、そのようにして複数の弁開度に関して検定精度Ｈを計算する。そして、ステップＳ７５では、各弁開度の検定精度Ｈが表示手段５４に表示される。ステップＳ７６では、各弁開度の検定精度Ｈに基づいて、質量流量検出手段８が自動的に校正される。ステップＳ７５，Ｓ７６の処理は、図５のステップＳ３３，Ｓ３４の処理と同じである。
【０１１８】
このような態様としても、半導体製造装置等のガス供給ラインに組み込んだまま質量流量制御装置の検定を行うことができる。
【０１１９】
なお、上記実施例では、圧力検出手段４６は、タンク本体５０の下流側に設けられていた。しかし、圧力検出手段４６は、タンク本体５０および／または流量制御弁２０の上流側に設けられ、それらの位置における流路６内の圧力を検出できる態様としてもよい。また、圧力検出手段４６は、タンク本体５０内の圧力を検出できる態様とすることもできる。すなわち、圧力検出手段は、流路を閉じる検定用バルブ部に対して、流路内を流れる流体の質量流量を制御するための流量制御弁と同じ側に設けられ、タンク本体を含む流路内の流体の圧力を検出するものであればよい。ただし、圧力検出手段は、検定用バルブ部と流量制御弁との間に設けられることがより好ましい。
【０１２０】
また、上記実施例では、温度検出手段５１は、タンク本体５０に設けられていた。しかし、温度検出手段５１は、タンク本体５０および／または流量制御弁２０の上流側に設けられ、それらの位置における流路６内の流体の温度を検出できる態様としてもよい。また、温度検出手段５１は、タンク本体５０および／または流量制御弁２０の下流側に設けられ、それらの位置における流路６内の流体の温度を検出できる態様としてもよい。すなわち、温度検出手段は、
流路を閉じる検定用バルブ部に対して、流路内を流れる流体の質量流量を制御するための流量制御弁と同じ側に設けられ、それらの位置における、タンク本体を含む流路内の流体の温度を検出するものであればよい。
【０１２１】
上記実施例では、タンク本体５０は、ステンレススチールで設けられ、底部に流路６に接続されたガスの入口５０Ａと出口５０Ｂとが設けられていた。しかし、タンクは、他の構成とすることもできる。たとえば、流路に、ガスの流れに沿った方向に垂直な断面の断面積が他の部分に比べて大きい部分を設けて、その部分をタンクとすることもできる。また、タンクを設けずに、流路内を流れる流体の質量流量を制御するための流量制御弁と、流路を閉じる検定用バルブ部と、の間を結ぶ流路に屈曲部を複数設けて、流量制御弁と検定用バルブ部とを直線的に結んだ態様よりも長い流路を設けて、その部分をタンクに代えることもできる。すなわち、流量制御装置は、検定用バルブと流量制御弁との間において流体を溜めることができる構成とすることができる。
【０１２２】
また、上記実施例では、初期圧力ＭＰＯ，ＰＯ及び初期温度ＭＴＯ，ＴＯは、それぞれ検定用バルブ４２を閉じたときの圧力および温度であった。しかし、検定に使用する初期圧力および初期温度は、他の時刻における流体の圧力および温度であってもよい。検定に使用する初期圧力および初期温度は、たとえば、検定用バルブ４２を閉じた時刻から予め定めた一定時間が経過した後の時刻の温度および圧力であってもよい。また、検定用バルブ４２を閉じる時刻から予め定めて一定時間遡った時刻の温度および圧力であってもよい。すなわち、検定に使用する初期圧力および初期温度は、検定用バルブ部で流路を閉じた時刻を含む所定の時間区間内に含まれる時刻の温度および圧力とすることができる。
【０１２３】
以上では、本願発明をその好ましい例示的な実施例を参照して詳細に説明した。しかし、本願発明は、以上で説明した実施例や構成に限定されるものではない。そして、本願発明は、様々な変形や均等な構成を含むものである。さらに、開示された発明の様々な要素は、様々な組み合わせおよび構成で開示されたが、それらは例示的な物であり、各要素はより多くてもよく、また少なくてもよい。そして、要素は一つであってもよい。それらの態様は本願発明の範囲に含まれるものである。
【０１２４】
産業上の利用可能性
本発明は、ＣＶＤ成膜やエッチング操作等が種々の半導体製造装置など、内部を低圧に保って使用される対象装置に正確な量のガスを供給するための装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明に係る質量流量制御装置の第１実施例を示すブロック構成図である。
【図２】第１実施例中の各部材の実際の配置状態を示す配置図である。
【図３】質量流量制御装置の検定動作モード時の各信号のタイミングチャートを示す図である。
【図４】基準圧力変化特性測定用ルーチンの各ステップを示すフローチャートである。
【図５】検定用ルーチンの各ステップを示すフローチャートである。
【図６】基準圧力変化特性測定用ルーチンと検定用ルーチンにおける圧力信号の変化の一例を示すグラフである。
【図７】本発明に係る質量流量制御装置の第２実施例を示すブロック構成図である。
【図８】第２実施例中の各部材の実際の配置状態を示す配置図である。
【図９】流量制御弁と零点測定用バルブ部の取り付け状態を示す模式図である。
【図１０】零点測定用バルブ部の全閉用ダイヤフラムを示す断面図である。
【図１１】零点測定工程の流れを示すフローチャートである。
【図１２】ピストンを有するピストン式アクチュエータを示す図である。
【図１３】本発明に係る質量流量制御装置の第３実施例を示すブロック構成図である。
【図１４】第３実施例の基準圧力変化特性測定用ルーチンの各ステップを示すフローチャートである。
【図１５】第３実施例における検定用ルーチンの各ステップを示すフローチャートである。
【図１６】弁開度が１００％のときの基準圧力変化特性と検定圧力変化特性をそれぞれ表す圧力検出手段４６の圧力信号Ｓ４の値の一例を示すグラフである。
【図１７】ガス配管に介設された従来の質量流量制御装置の一例を示す概略構成図である。
【図１８】質量流量制御装置の流量検出手段を示す回路図である。
【図１】
0004245046.tif 000002
【図２】
0004245046.tif 000003
【図３】
0004245046.tif 000004
【図４】
0004245046.tif 000005
【図５】
0004245046.tif 000006
【図６】
0004245046.tif 000007
【図７】
0004245046.tif 000008
【図８】
0004245046.tif 000009
【図９】
0004245046.tif 000010
【図１０】
0004245046.tif 000011
【図１１】
0004245046.tif 000012
【図１２】
0004245046.tif 000013
【図１３】
0004245046.tif 000014
【図１４】
0004245046.tif 000015
【図１５】
0004245046.tif 000016
【図１６】
0004245046.tif 000017
【図１７】
0004245046.tif 000018
【図１８】
0004245046.tif 000019