JP3890138B2

JP3890138B2 - Flow controller

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Publication number: JP3890138B2
Application number: JP9922998A
Authority: JP
Inventors: 茂林本; 憲一五島
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 1998-04-10
Filing date: 1998-04-10
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2018-04-10
Also published as: JPH11294631A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、半導体製造工程においてプロセスガス、パージガス等のガス流量を制御するために使用される流量コントローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば半導体製造工程では、プロセスガス、パージガスの流量を制御するのにマスフローコントローラ（以下［ＭＦＣ］という）が一般に使用されてきた。ここで、ＭＦＣは、ガス流量を測定する熱式センサを備え、そのセンサが８０〜１２０℃に加熱されてガスに直接晒されるセンサ部を有する。従って、ＭＦＣの場合、熱分解し易いオゾン等のガスを制御対象にすることができない。一方、イオン・インプランテーション（注入器）等においてガス流量を制御するには、２ＣＣＭ程度の微少流量で制御する必要があるが、ＭＦＣでは、このような微少流量の制御が困難であった。
【０００３】
そこで、上記のような流量制御を行うには、加熱部がなく、微少流量に対応可能なデバイスを使用する必要があり、それに好適な音速ノズルを使用した流量コントローラが近年提案されている。
【０００４】
図１６に示すように、この音速ノズル式の流量コントローラは、音速ノズル３１と呼ばれ、校正された細孔を有するノズルと、ガス圧力を制御するための電子レギュレータ３２と、ガス圧力を測定するための圧力センサ３３と、ガス温度を測定するための温度センサ３４と、各センサ３３，３４の測定結果に基づいて電子レギュレータ３２を制御するためのコントローラ３５とを備える。音速ノズル３１は、例えば、５０〜２００ＣＣＭ、直径約０．１ミリ、２０ＬＭで約１．２ミリ、５０ＬＭで約２．４ミリの細孔を有するものである。ここで、音速ノズル３１と同様の機能を有する可変ノズルを代用することもできる。この流量コントローラは、ガス圧力を電子レギュレータ３２を使用して所定値に設定することにより、音速ノズル３１から噴出されるガス流量を所定値に制御するようにしたものである。この流量コントローラは、電子レギュレータ３２及び音速ノズル３１というシンプルな基本構成を有するものであることから、信頼性が高く、ガス系の配管をシンプルなものにすることができ、装置全体のコスト低減を図る上でメリットが大きいものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の音速ノズル式の流量コントローラでは、音速ノズル３１の細孔が極めて細いことから、目づまりを起こすおそれがあり、目づまりが起きた場合には、制御されるガス流量に誤差が生じるおそれがある。特に、プロセスガスラインでは、酸化物等のパーティクル（微少なゴミ）が発生するおそれがあり、そのパーティクルが音速ノズル３１に詰まるというおそれがある。又、この流量コントローラでは、ガス圧力を制御することによりガス流量を制御するというオープンループ制御が採用されており、ガス流量を直接測定してその流量を制御するといったフィードバック制御は採用されていない。従って、音速ノズル３１のの目づまりによりガス流量に誤差が生じても、それを検出することができず、作業者が誤差の発生を知って直ちに対策を講じることができない。更に、オープンループ制御では、流量コントローラ自体でガス流量を自己補正することも困難である。このため、流量コントローラの信頼性を上げるために、その外部にマスフローメータや流量モニタリングシステム等の流量検定手段を別途に設けてガス流量を検定する必要が生じる。この結果、装置の全体構成が複雑化したり、そのメンテナンス性が悪化したり、コストアップしたりするという問題があった。
【０００６】
この発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、その第１の目的は、ノズルを用いた流量コントローラにおいて、簡単な構成でノズルの目づまりを検出可能にすることにある。この発明の第２の目的は、第１の目的に加え、ノズルの目づまり状態に応じてガス流量を適正に制御可能にすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、その上流側に供給されるガス圧力に応じた流量のガスをその下流側へ流出させるノズルと、ノズルの上流側に供給されるガス圧力を調整するための圧力調整手段と、ノズルの上流側に供給されるガス圧力を所定値に調整することによりノズルの下流側へ流出するガス流量を目標値に制御するために、圧力調整手段を制御するための圧力制御手段とを備えた流量コントローラにおいて、圧力調整手段とノズルとの間のガス流を遮断するためのガス流遮断手段と、そのガス流遮断手段により圧力調整手段とノズルとの間のガス流が遮断されたときに、ガス流遮断手段とノズルとの間のガス圧力の降下を検出するための圧力降下検出手段と、その検出されるガス圧力の降下の状態に基づいてノズルの目づまり状態を判定するための目づまり判定手段とを備えたことを趣旨とする。
【０００８】
上記の発明の構成によれば、通常の使用時には、圧力制御手段が圧力調整手段を制御する。これにより、ノズルの上流側に供給されるガス圧力が所定値に調整され、ノズルの下流側に流出するガス流量が目標値に制御される。ここで、ノズルに目づまりがなければ、ノズルからのガス流量がノズルの上流側に供給されるガス圧力に応じた目標値に適正に制御されることになる。しかし、ノズルに目づまりがあると、ノズルからのガス流量がノズルの上流側に供給されるガス圧力に応じた目標値に制御されなくなり、ガス流量に誤差を生じることになる。
そこで、通常の使用時に先立ってノズルの目づまりを検出するために、ガス流量遮断手段を動作させ、圧力調整手段とズルとの間のガス流を遮断する。このとき、圧力調整手段とズルとの間に残留するガス圧力は、そのガスがノズルから徐々に流出することにより、経時的に降下することになる。
従って、このときにガス流遮断手段とノズルとの間のガス圧力の降下を圧力降下検出手段により検出し、その検出されるガス圧力の降下の状態に基づいて目づまり判定手段が判定を行うことにより、外部に流量検定手段を別途に設けることなく、ノズルの目づまり状態が判定される。
【０００９】
上記第２の目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１の発明の構成において、ノズルの下流側へ流出するガス流量が目標値となるように、圧力調整手段によるガス圧力の調整を、判定される目づまり状態に基づいて補正するための圧力補正手段を備えたことを趣旨とする。
【００１０】
上記の発明の構成によれば、請求項１の発明の作用に加え、圧力補正手段を動作させることにより、上記判定される目づまり状態に基づいて圧力調整手段によるガス圧力の調整が補正され、ノズルの下流側へ流出するガス流量が補正される。
【００１１】
上記第２の目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項２の発明の構成において、圧力補正手段は、判定される目づまり状態に基づいてガス流量の誤差を算出し、その算出される誤差に基づいて圧力調整手段によるガス圧力の調整を自動補正するための自動補正手段を含むことを趣旨とする。
【００１２】
上記の発明の構成によれば、請求項２の発明の圧力補正手段の動作が、自動補正手段の動作により具体化される。即ち、判定される目づまり状態に基づいて自動補正手段によりガス流量の誤差が算出される。更に、その算出される誤差に基づいて圧力調整手段によるガス圧力の調整が自動補正手段により補正されることにより、ガス流量の誤差が自動的に補正される。
【００１３】
上記第２の目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項２の発明の構成において、圧力補正手段は、判定される目づまり状態に基づいてガス流量の誤差を算出するための誤差算出手段と、その算出されるガス流量の誤差を表示するための表示手段と、表示されるガス流量の誤差に基づいて圧力調整手段によるガス圧力の調整を作業者が人為補正するための人為補正手段とを含むことを趣旨とする。
【００１４】
上記の発明の構成によれば、請求項２の発明の圧力補正手段の動作が、誤差算出手段、表示手段及び人為補正手段の動作により具体化される。即ち、判定される目づまり状態に基づいて誤差算出手段によりガス流量の誤差が算出される。更に、その算出されるガス流量の誤差が表示手段に表示される。そして、その表示されるガス流量の誤差に基づいて作業者が人為補正手段を操作して圧力調整手段によるガス圧力の調整を人為補正することにより、ガス流量の誤差が適宜に補正される。
【００１５】
上記第２の目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項１の発明の構成において、ノズルを、その開度を変更可能にした可変ノズルとし、可変ノズルの下流側へ流出するガス流量が目標値となるように、判定される目づまり状態に基づいて可変ノズルの開度を補正するための開度補正手段を備えたことを趣旨とする。
【００１６】
上記の発明の構成によれば、請求項１の発明の作用に加え、開度補正手段を動作させることにより、上記判定される目づまり状態に基づいて可変ノズルの開度が補正される。これにより、可変ノズルの下流側へ流出するガス流量が、目づまりの状態に応じて目標値に補正される。
【００１７】
上記第２の目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、請求項５の発明の構成において、開度補正手段は、判定される目づまり状態を所定の基準値と比較することにより可変ノズルの開度を自動補正するための自動補正手段を含むことを趣旨とする。
【００１８】
上記の構成によれば、請求項５の発明の開度補正手段の動作が、自動補正手段の動作により具体化される。即ち、自動補正手段が、判定される目づまり状態を所定の基準値と比較することにより、可変ノズルの開度が自動補正される。これにより、ガス流量の誤差が自動的に補正される。
【００１９】
上記第２の目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、請求項５の発明の構成において、開度補正手段は、判定される目づまり状態及びそれと比較されるべき所定の基準値を表示するための表示手段と、それら表示される目づまり状態及び所定の基準値に基づいて可変ノズルの開度を作業者が人為補正するための人為補正手段とを含むことを趣旨とする。
【００２０】
上記の発明の構成によれば、請求項５の発明の開度補正手段の動作が、表示手段及び人為補正手段の動作により具体化される。即ち、判定される目づまり状態及び所定の基準値が表示手段に表示される。そして、その表示される目づまり状態及び所定の基準値に基づいて作業者が人為補正手段を操作して可変ノズルの開度を人為補正することにより、ガス流量の誤差が適宜に補正される。
【００２１】
上記第２の目的を達成するために、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請求項７の何れか一つの発明の構成において、判定される目づまり状態が所定の許容状態を超えたときに、ノズルが異常であるものとしてその異常を報知するための異常報知手段を備えたことを趣旨とする。
【００２２】
上記の発明の構成によれば、請求項１乃至請求項７の何れか一つの発明の作用に加え、判定される目づまり状態が所定の許容状態を超えてノズルが異常となったときに、異常報知手段によりそのことが報知される。従って、作業者はこの報知を受けてノズルの異常を認識し、ノズルを正常なものと交換することができるようになる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の流量コントローラを具体化した第１の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
図１に本実施の形態に係る音速ノズル式の流量コントローラの概略構成図を示す。この流量コントローラは、半導体製造装置において、プロセスガスの流量を制御するために使用される。この流量コントローラは、音速ノズル１、エアオペレート式のバルブ２、圧力センサ３、温度センサ４及びコントローラ５を備える。音速ノズル１は、校正された細孔を有するものであり、その上流側に供給されるガス圧力に応じた流量のガスをその下流側へ流出させるものである。バルブ２は、音速ノズル１の上流側に供給されるガス圧力を調整（制御）する機能を有するものであり、本発明の圧力調整手段に相当する。圧力センサ３は、音速ノズル１に供給されるガス圧力を測定する機能を有するものである。温度センサ４は、音速ノズル１に供給されるガス温度を測定する機能を有するものである。コントローラ５は、圧力センサ３及び温度センサ４の測定結果に基づいてバルブ２を制御する機能を有するものである。コントローラ５は、本発明の圧力制御手段、目づまり判定手段及び圧力補正手段を構成する。このコントローラ５は、中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、バックアップＲＡＭ及び入出力回路等の周知の構成を備えたものである。ＲＯＭは流量制御を含む各種制御に係る制御プログラムを予め記憶している。コントローラ（そのＣＰＵ）５は、これらの制御プログラムに従って各種制御を実行する。
【００２５】
コントローラ５は、圧力制御システムを含む。このシステムは、音速ノズル１に供給されるガス圧力を、所定の設定圧力に調整するために、圧力センサ３からの圧力信号に基づいてバルブ２に圧力設定信号を出力することにより、バルブ２の開度を連続的変化をもって制御するものである。このシステムは、圧力センサ３とバルブ２との間の入出力回路、ＣＰＵ及び各種メモリ等よりなるハード構成と、バルブ２を制御するためのＲＯＭに格納された制御プログラムとを含むものである。このシステムは、音速ノズル１の上流側に供給されるガス圧力を所定値に調整することにより、音速ノズル１の下流側へ流出するガス流量を所定の目標値に制御するために、バルブ２の開度を制御するものである。
【００２６】
コントローラ５は、更に、温度チェックシステムを含む。このシステムは、音速ノズル１に供給されるガス温度を測定し、チェックするためのものである。このシステムは、温度センサ４との間の入出力回路、ＣＰＵ及び各種メモリ等よりなるハード構成と、温度の測定結果を圧力制御システム及び後述する流量変化チェックシステムの制御へ反映させるためのＲＯＭに格納された制御プログラムを含むものである。
【００２７】
これらの構成は、流量コントローラの基本構成であり、従来の流量コントローラのそれと同等である。但し、従来の流量コントローラでは、バルブ２の代わりに電子レギュレータ３２が使用されている。流量コントローラは、音速ノズル１の上流側に供給されるガス圧力を所定値に設定することにより、音速ノズル１の下流側へ流出するガス流量を所定の目標値に制御するようにしたものである。この音速ノズル１は、「ノズル下流側を真空に近い低圧状態にし、ノズル１を通して、ノズル上流側のガスを流出させた場合、ノズル下流側の気体の温度、圧力が一定で、ノズル前後の圧力差がある限界圧力差以上のときは、ノズル下流側の圧力が変わっても常に臨界流量として一定流量が保たれる。」という基本原理を利用したものである。
【００２８】
図２に音速ノズル１の圧力流量特性のグラフを示す。このグラフにおいて、「圧力」はノズル上流側に供給されるガス圧力であり、「流量」はノズル下流側へのガス流量を意味する。グラフに示す「音速領域」では、流量は圧力に対してほぼ直線性をもって変化し、「音速領域」以外の低圧域では、若干曲線性をもって変化することが分かる。ノズル上流側の圧力とノズル下流側の圧力との比をある値にしたとき、ノズルを通るガスの流速は音速を超える。このとき、ノズル下流側の圧力変化はノズル上流側へ伝わるスピードを超えることができず、ノズル下流側の圧力が変化しても、ノズル上流側の圧力のみでガス流量が決まる。「音速領域」とは、このような関係が得られる圧力領域を意味するものである。
【００２９】
流量コントローラは、上記のように基本構成がシンプルであることから、信頼性が高く、ガス系の配管をシンプルなものにすることができ、装置全体のコスト低減に寄与する。
【００３０】
以上が流量コントローラの通常動作、即ち、音速ノズル１から流出するガス流量を目標値に制御する動作を実現するための基本構成である。この基本構成に加え、この流量コントローラは、音速ノズル１の目づまりを検出するための構成と、その目づまり状態に応じて、同ノズル１に供給されるガス圧力を補正し、同ノズル１からのガス流量を補正・制御するための構成を備える。
【００３１】
即ち、この実施の形態では、バルブ２に対し、音速ノズル１に供給されるガス流れを遮断するための機能を与え、本発明のガス流遮断手段を構成している。つまり、ガス流れを遮断するために、バルブ２を全閉可能な構成としている。この構成自体は、エアーオペレート式のバルブ２が持つ本来の構成により得られるものである。この実施の形態では、圧力制御機能とガス遮断機能を併せ持つバルブとして、エアーオペレート式のバルブ２を使用しているが、その他に、電磁ソレノイド式、ピエゾ式等のバルブを代わりに使用することもできる。
【００３２】
この実施の形態では、更に、圧力センサ３に、バルブ２により同バルブ２と音速ノズル１との間のガス流が遮断されたときに、バルブ２と音速ノズル１との間のガス圧力の降下を検出するための機能を与え、本発明の圧力降下検出手段としている。つまり、音速ノズル１が目づまりすると、その下流側へのガス流量が変化することから、圧力降下によって流量変化を検出するための機能を、圧力センサ３に与えているのである。
【００３３】
上記各機能構成に合わせて、コントローラ５の中の圧力制御システムは、流量変化チェックシステムを兼用している。この流量変化チェックシステムは、音速ノズル１からのガス流量の変化をチェックするために、上記のように検出されるガス圧力の降下状態に基づいて音速ノズル１の目づまり状態を判定するためのものである。このシステムは、圧力制御システムのために兼用されるハード構成と、目づまり状態を判定し、その判定結果を出力するためのＲＯＭに格納された制御プログラム等とを含むものである。
【００３４】
この実施の形態では、図１に示すように音速ノズル１、バルブ２、圧力センサ３、温度センサ４及びコントローラ５等の部材が一つのケーシングに収容されることによりユニット化され、コントロールユニット２９が構成されている。
【００３５】
加えて、この実施の形態では、コントローラ５に接続された制御装置６及びその付属機器としてのキーボード７、ディスプレイ装置８及びアラームランプ９を備える。制御装置６は、中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、バックアップＲＡＭ及び入出力回路等の周知の構成を備えたものである。ＲＯＭは各種制御に係る制御プログラムを予め記憶している。制御装置（そのＣＰＵ）６は、これらの制御プログラムに従って各種制御を実行する。制御装置６は、音速ノズル１からのガス流量が所定の目標値となるように、音速ノズル１の上流側に供給されるガス圧力を、音速ノズル１の目づまり状態に基づいて補正するための機能を有するものである。制御装置６は、コントローラ５と共に本発明の圧力補正手段を構成する。キーボード７は、音速ノズル１のガス流量に係る流量設定値（目標値）を任意に入力したり、その設定流量を補正するための補正値を任意に入力したりするために作業者に操作されるものである。ディスプレイ装置８は、流量コントローラの運転状態に係るデータ、即ち流量設定値及び補正値等に係るデータを表示するためのものである。
【００３６】
この実施の形態では、上記圧力補正のための機能として、自動補正機能と人為補正機能とを兼ね備える。
即ち、自動補正機能は、制御装置６及びコントローラ５によって発揮されるものである。コントローラ５の流量変化チェックシステムは、判定される音速ノズル１の目づまり状態に基づいてガス流量の誤差を算出する。同システムは、更に、その誤差を補正するための目づまり補正値を算出し、その算出結果を目づまり補正値信号として制御装置５へ出力する。制御装置５は、予め設定された流量設定値を、入力された目づまり補正値により補正することにより、補正後の流量設定値を決定し、流量設定値信号としてコントローラ５へ出力する。コントローラ５の圧力制御システムは、流量コントローラを通常の動作で使用する時に、音速ノズル１からのガス流量を補正するために、上記補正後の流量設定値に基づいてバルブ２の開度を制御することにより、同ノズル１の上流側に供給されるガス圧力の調整を自動的に補正する。この実施の形態において、コントローラ５及び制御装置６は、本発明の自動補正手段を構成する。
【００３７】
一方、人為補正機能は、コントローラ５及び制御装置６に加え、キーボード７及びディスプレイ装置８によって発揮される。ここで、コントローラ５の流量変化チェックシステムは、判定される音速ノズル１の目づまり状態に基づいてガス流量の誤差（これに相当する要素を含む。）を算出する。同システムは、その誤差を補正するための目づまり補正値を算出し、その算出結果を目づまり補正値信号として制御装置６へ出力する。制御装置６は、その目づまり補正値をガス流量の誤差としてディスプレイ装置８に表示させる。作業者は、ディスプレイ装置８に表示される目づまり補正値（これに相当する値を含む。）に基づいてバルブ２によるガス圧力の調整を人為により補正するために、キーボード７を任意に操作する。即ち、予め設定された流量設定値に対して必要な補正値をキーボード７で入力することにより、補正後の流量設定値を任意決定して流量設定値信号としてコントローラ５へ出力するのである。コントローラ５の圧力制御システムは、流量コントローラの通常使用時において、音速ノズル１からのガス流量を補正するために、上記補正後の流量設定値に基づいてバルブ２の開度を制御する。このようにして、音速ノズル１の上流側に供給されるガス圧力の調整を作業者が人為補正するのである。この実施の形態において、コントローラ５は、本発明の誤差算出手段に相当し、ディスプレイ装置８は、本発明の表示手段に相当する。更に、キーボード７及び制御装置６は、本発明の人為補正手段を構成する。
【００３８】
上記各種機能に加え、この実施の形態の流量コントローラは、音速ノズル１の目づまりが異常である場合に、そのことを報知するための機能を有する。
即ち、アラームランプ９は、音速ノズル１の目づまり状態が異常である場合に、そのことを作業者に報知するために動作するものである。制御装置６は必要に応じてアラームランプ９を動作させる。コントローラ５は目づまり状態を反映した目づまり補正値を所定の限界値と比較し、目づまり補正値がその限界値を超えた許容範囲外のものと判断したときに、音速ノズル１の目づまりが異常であるものとしてアラーム信号を制御装置６へ出力する。制御装置６は、そのアラーム信号を受けて異常を報知するためにアラームランプ９等を動作させる。この実施の形態では、コントローラ５、制御装置６及びアラームランプ９が、本発明の異常報知手段を構成する。
【００３９】
次に、上記各種機能に対応した制御プログラムの内容を詳しく説明する。図３は音速ノズル１の目づまりの測定と、その目づまり補正値の算出を行うためのプログラムの内容を示すフローチャートである。コントローラ５は、このプログラムのルーチンを、半導体製造装置の起動時に初期動作の一つとして、所定の期間だけ周期的に実行する。作業者は、キーボード７により「流量チェックモード」を設定入力することにより、このプログラムの実行を任意に選択することができるものとする。
【００４０】
処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ１００において、コントローラ５は流量チェックモードが設定されているか否かを判断する。流量チェックモードでない場合、コントローラ５は、そのまま処理を終了する。流量チェックモードである場合、コントローラ５は、ステップ１１０において、音速ノズル１の上流側に供給されるガス流を一旦遮断するために、バルブ２を全閉に制御する。
【００４１】
ステップ１２０において、コントローラ５は、ガス流が遮断されたときに圧力センサ３により測定される圧力降下信号に基づき、所定時間だけ圧力降下波形を測定する。図４はその圧力降下波形に対応する音速ノズルの圧力降下曲線を示す。このグラフからも分かるように、ガス流が遮断された後、圧力は経時的に徐々に降下する。このグラフにおいて、Ｑ１は、音速ノズル１に目づまりがない正常な場合の圧力降下曲線を示す。Ｑ２は、音速ノズル１に目づまりがある場合の圧力降下曲線を示す。両曲線Ｑ１，Ｑ２の比較からも明らかなように、音速ノズル１に目づまりがある場合には、ノズル１から圧力が抜け難くなることから、圧力降下の様子が若干緩やかになることが分かる。コントローラ５は、本ステップ１２０において、上記のような圧力降下波形を測定するのである。
【００４２】
ステップ１３０において、コントローラ５は、音速ノズル１の上流側に供給されるガス流の遮断を解除するために、バルブ２を開放に制御する。
【００４３】
ステップ１４０において、コントローラ５は、上記測定された圧力降下波形から、音速ノズル１の細孔の有効断面積を算出し、メモリに一旦記憶する。この有効断面積の大きさは、ノズル１の目づまりを反映したものであり、ノズル１に目づまりがある場合には、その有効断面積も当然に相対的に小さくなる。従って、この有効断面積を算出することは、ノズル１の目づまりを測定することにもなる。
この有効断面積を算出する方法として、例えば、図４に示すように、圧力が所定値Ｐ１（例えば「３．０ kgf／cm2」）から別の所定値Ｐ２（例えば「２．０ kgf／cm2」）に降下するのに要する時間ｔ１，ｔ２を有効断面積に相当する値として測定するものがある。この値の測定を、音速ノズル１に目づまりがない状態のときに予め行い、その測定結果を初期値としてメモリに格納しておく。そして、その後の測定値を初期値と比較することにより、流量の変化率、つまりは、ノズル１の目づまりの程度を算出することができる。
有効断面積を算出するその他の方法として、上記のように圧力降下に要する時間を測定するのに対して、ある時点から一定時間が経過するまでに降下した圧力降下値を測定する方法、或いは、圧力降下の理論式に最小二乗方等により相関させて行う方法が考えられる。
加えて、温度センサ４からの温度信号に基づいて有効断面積の算出を補正することにより、温度により変わりうるガス圧力の違いを有効断面積の算出に反映させることもできる。
【００４４】
ステップ１５０において、コントローラ５は、ステップ１１０〜１４０の処理を３回繰り返すのを待って、処理をステップ１６０へ移行する。即ち、１回の測定だけでは測定精度が不十分であることを考慮して３回繰り返すこととしたものである。この実施の形態では、上記の繰り返し回数を３回としたが、この回数は３回に限られるものではなく、３回より多くても、３回より少なくてもよい。１回で十分な精度が得られる場合には、１回のみ行うものとすることもできる。
【００４５】
ステップ１６０において、コントローラ５は、上記のように算出された有効断面積に係る複数（３つ）の値から、ノズル１の目づまり補正値を算出する。この補正値の算出方法として、例えば、有効断面積に係る算出値に基づきノズル１の目づまりの程度を評価し、その評価された目づまりの程度に応じてガス流量の減少を補うことのできる目づまり補正値を算出する方法がある。
【００４６】
ステップ１７０において、コントローラ５は、上記算出された目づまり補正値がその限界値よりも大きいか否かを判断する。ここで、限界値とは、ノズル１の目づまりを補正できる許容限界を意味する。補正値が限界値よりも大きくない場合、コントローラ５は、処理をそのままステップ１９０へ移行し、算出された目づまり補正値を制御装置６へ出力し、その後の処理を一旦終了する。補正値が限界値よりも大きい場合、コントローラ５は、ステップ１８０において、ノズル１の目づまりが異常であることを示すアラーム信号を制御装置６へ出力する。次いで、ステップ１９０において、コントローラ５は、算出された目づまり補正値を制御装置６へ出力し、その後の処理を一旦する。
【００４７】
上記のように、コントローラ５は、目づまりの測定と、目づまり補正値の算出とを実行する。
【００４８】
次に、上記目づまり補正値等を受けて制御装置６が実行する制御内容を詳しく説明する。図５は流量設定値の補正等を行うためのプログラムの内容を示すフローチャートである。制御装置６は、コントローラ５と同じく、半導体製造装置の起動時に、所定の期間だけ実行する。
【００４９】
ステップ２００において、制御装置６は、コントローラ５からのアラーム信号が有るか否かを判断する。アラーム信号が有った場合、制御装置６は、ステップ２１０において、音速ノズル１に目づまり異常があるものとして、そのことをディスプレイ装置８に表示させる。次いで、ステップ２１５において、制御装置６は、ノズル１の異常を作業者に報知するために、アラームランプ９を点滅させ、その後の処理を一旦終了する。
【００５０】
ステップ２００でアラーム信号が無かった場合、制御装置６は、ステップ２２０において、自動補正モードであるか否かを判断する。ここで、「自動補正モード」とは、制御装置６が流量設定値を自動的に補正するためのモードであり、作業者が任意に流量設定値を人為で補正するための「人為補正モード」とは異なるものである。この実施の形態では、作業者が、キーボード７を使用して、予め自動補正モード又は人為補正モードを任意に選択可能になっている。従って、自動補正モードであるか否かは、作業者の選択によって決定される。
【００５１】
ここで、作業者の設定が自動補正モードである場合、制御装置６はステップ２３０において、予め作業者により入力された流量設定値を読み込む。この値は、音速ノズル１から流出するガス流量として、作業者が要求する目標値であり、キーボード７により予め制御装置６に入力されたものである。
【００５２】
ステップ２３１において、制御装置６は、コントローラ５から送られた目づまり補正値を読み込む。
【００５３】
ステップ２３２において、制御装置６は、その目づまり補正値に基づいて流量設定値を補正し、補正後の流量設定値を算出する。
【００５４】
ステップ２３３において、制御装置６は、算出された補正後の流量設定値をコントローラ５へ出力し、その後の処理を一旦終了する。
【００５５】
一方、ステップ２２０において、自動補正モードの設定ではなく、人為補正モードの設定である場合、制御装置６は、ステップ２４０において、目づまり補正値をディスプレイ装置８に表示させる。作業者はこれを視認することにより、音速ノズル１の目詰まりの程度を知ることができる。経験を積んだ作業者であれば、その目づまりの程度とその他の作業条件から、自身の経験・ノウハウに基づき、流量設定値の補正に必要な補正値を任意に選択することができる。
【００５６】
そこで、ステップ２４１において、制御装置６は、作業者によりキーボード７で入力される補正値等に基づいて流量設定値の補正のための計算を行う。
【００５７】
そして、ステップ２４２において、制御装置６は、作業者によりキーボード７で入力される指令に基づいて、補正後の流量設定値をコントローラ５へ出力し、その後の処理を一旦終了する。上記のように、制御装置６は流量設定値の補正等を実行する。
【００５８】
次に、上記補正後の流量設定値を受けてコントローラ５が実行する制御内容を詳しく説明する。図６はコントローラ５が通常の流量制御を行うためのプログラムの内容を示すフローチャートである。コントローラ５は、半導体製造装置の起動完了後に、このルーチンを周期的に実行する。作業者は、キーボード７により「通常モード」を設定入力することにより、このプログラムの実行を任意に選択することができるものとする。
【００５９】
処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ３００において、コントローラ５は通常モードが設定されているか否かを判断する。通常モードでない場合、コントローラ５は、そのまま処理を終了する。通常モードである場合、コントローラ５は、ステップ３１０において、流量設定値をメモリから読み込む。この流量設定値は、流量チェックモードにおいて補正により得られたものであり、制御装置６から送られてメモリに一旦格納されたものである。
【００６０】
ステップ３２０において、コントローラ５は、読み込まれた補正後の流量設定値に応じた圧力設定値を算出する。コントローラ５は、この算出を、流量設定値と圧力設定値をパラメータとして予め設定された関数データに基づいて行う。
【００６１】
ステップ３３０において、コントローラ５は、圧力センサ３からの圧力信号を読み込む。そして、ステップ３４０において、コントローラ５は、測定された圧力信号値が、算出された圧力設定値となるように圧力設定信号をバルブ２へ出力することにより、バルブ２の開度を制御し、その後の処理を一旦終了する。このバルブ２の開度制御により、音速ノズル１の上流側に供給されるガス圧力が調整され、同ノズル１の下流側へ流出するガス流量が補正後の設定流量値に制御される。このように通常モードの流量制御が実行される。
【００６２】
以上説明したように、この実施の形態の流量コントローラによれば、通常の流量制御を行う通常モードが設定されたときは、コントローラ５がバルブ２の開度を制御する。これにより、音速ノズル１の上流側に供給されるガス圧力が所定の圧力設定値に調整され、同ノズル１の下流側に流出するガス流量が目標の流量設定値に制御される。
【００６３】
ここで、音速ノズル１に目づまりがなければ、同ノズル１からのガス流量は、同ノズル１の上流側に供給されるガス圧力の設定値に応じた流量設定値となるように適正に制御されることになる。しかし、音速ノズル１に目づまりがあると、同ノズル１からのガス流量が同ノズル１の上流側に供給されるガス圧力に応じた目標の流量設定値に制御されなくなり、ガス流量に誤差が生じることになる。
そこで、通常モードの設定に先立って流量変化チェックモードを設定することにより、音速ノズル１の目づまりを検出するために、コントローラ５がバルブ２と音速ズル１との間のガス流を遮断させる。このときバルブ２と音速ノズル１との間に残留するガス圧力は、そのガスが音速ノズル１から徐々に抜けることにより、経時的に降下することになる。
従って、このときにバルブ２と音速ノズル１との間のガス圧力の降下を圧力センサ３により測定し、その測定される圧力降下波形に基づいて、コントローラ５が音速ノズル１の目づまり程度を判定する。これにより、流量コントローラの信頼性を上げるために、その外部にマスフローメータや流量モニタリングシステム等の特別な流量検定手段を別途に設けることなく、音速ノズル１の目づまり状態が判定される。特に、音速ノズル１の目づまり程度を判定するのに、圧力降下波形をガス温度に応じて補正することにより、更に正確な判定を行うことができるようになる。このため、音速ノズル１を用いた流量コントローラにおいて、比較的簡単な構成で音速ノズル１の目づまりを検出することができる。この意味で、半導体製造装置の全体構成が複雑化したり、そのメンテナンス性が悪化したり、装置がコストアップしたりすることがない。
【００６４】
この実施の形態の流量コントローラによれば、上記のように音速ノズル１につき検出される目づまり状態に基づいて、バルブ２によるガス圧力の調整が補正され、音速ノズル１の下流側へ流出するガス流量が補正される。このため、音速ノズル１に多少の目づまりが生じても、その目づまりの状態に応じて、ガス流量を適正に制御することができる。
【００６５】
特に、この実施の形態の流量コントローラでは、ガス流量を自動補正するための自動補正モードのための構成と、人為補正するための人為補正モードのための構成とを備える。
【００６６】
ここで、自動補正モードにおいては、上記検出される目づまり状態に基づき、コントローラ５によりガス流量の誤差に相当する目づまり補正値が算出される。そして、算出される目づまり補正値に基づき、制御装置６により流量設定値が補正される。更に、その補正後の流量設定値に基づき、コントローラ５によりバルブ２の開度が制御されて、音速ノズル１に供給されるガス圧力の調整が補正され、同ノズル１からのガス流量の誤差が自動的に補正される。このため、音速ノズル１に多少の目づまりが生じても、その目づまりの状態に応じて、ガス流量を適正に自動的に制御することができる。
【００６７】
一方、人為補正モードにおいては、上記検出される目づまり状態に基づいき、コントローラ５によりガス流量の誤差に相当する目づまり補正値が算出される。更に、算出される目づまり補正値がディスプレイ装置８に表示される。そして、表示される目づまり補正値に基づいて作業者がキーボード７を操作することにより、制御装置６により流量設定値の補正演算を任意に行わせる。そして、その補正後の流量設定値に基づいてコントローラ５にガス圧力の調整を人為補正することにより、音速ノズル１からのガス流量の誤差が、作業者の経験を反映して適宜に補正される。このため、音速ノズル１に多少の目づまりが生じても、その目づまりの状態に応じて、ガス流量を人為的に適正に制御することができる。
【００６８】
この実施の形態の流量コントローラによれば、検出される目づまり状態が所定の限界値を超えるほどに音速ノズル１が異常であるとコントローラ５が判断したとき、その異常がディスプレイ装置８に表示され、アラームランプ９の点滅により作業者に報知される。従って、作業者はこの報知を受けて音速ノズル１の異常を認識し、その異常なノズル１を正常なものと交換する等の処置をとることができる。この際、交換後の音速ノズル１の流量特性につき、上記流量チェックモードにより検定及び補正を行い、交換後の音速ノズル１の流量特性値を、交換前のそれに合わせ込むことにより、ノズル１の交換の前後で流量特性の再現性を確保することができる。この意味で、流量コントローラの信頼性を更に高めることができる。しかも、上記再現性の確保を、外部の流量検定手段を何ら用いることなく、比較的簡単に行うことができるようになる。
【００６９】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の流量コントローラを具体化した第２の実施の形態を図面に従って説明する。尚、この実施の形態を含む以下の各実施の形態においては、第１の実施の形態に係る流量コントローラの構成と同じ部材等については同一符号を付して説明を省略し、他と異なる点を中心に説明するものとする。
【００７０】
図７に本実施の形態に係る音速ノズル式の流量コントローラの概略構成図を示す。第１の実施の形態では、ガス圧力を制御する機能と、ガス流を遮断する機能とを一つのバルブ２に兼用させたのを、この実施の形態では、二つの部材に機能分担させた点で異なる。即ち、前者の機能を電子レギュレータ１０に分担させ、後者の機能を、電子レギュレータ１０と音速ノズル１との間に設けられたバルブ２に分担させる。更に、上記の機能分担に合わせて、コントローラ５の中の流量変化チェックシステムと、圧力制御システムとを個別に設けている。
【００７１】
従って、この実施の形態においても、前記第１の実施の形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００７２】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の流量コントローラを具体化した第３の実施の形態を図面に従って説明する。
【００７３】
図８に本実施の形態に係る音速ノズル式の流量コントローラの概略構成図を示す。第２の実施の形態では、通常の圧力を測定する機能と、流量チェックモードにおいて降下圧力を測定する機能とを一つの圧力センサ３に兼用させたのを、この実施形態では、二つの圧力センサに機能分担させた点で異なる。即ち、前者の機能をレギュレータ１０とバルブ２との間に配置された新たな圧力センサ１１に分担させ、後者の機能を、バルブ２と音速ノズル１との間に設けられた圧力センサ３に分担させる。
【００７４】
従って、この実施の形態においても、前記第１及び第２の実施の形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００７５】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の流量コントローラを具体化した第４の実施の形態を図面に従って説明する。
【００７６】
図９に本実施の形態に係る可変ノズル式の流量コントローラの概略構成図を示す。前記第１の実施の形態では、音速ノズル１を使用し、同ノズル１に供給されるガス圧力を補正することにより、同ノズル１からのガス流量を補正するようにした。これに対し、この実施の形態では、音速ノズル１に代わって可変ノズル１２を使用し、同ノズル１２からのガス流量を補正するために、同ノズル１２の開度を補正するようにした点で異なる。更に、可変ノズル１２にしたことに合わせて、コントローラ５に、ノズル開度制御システムを追加して設けている。
【００７７】
ここで、第１の実施の形態の流量コントローラでは、開度が固定された音速ノズル１に目づまりが発生すると、同ノズル１の有効断面積が目づまり程度を示す値として算出される。そして、その目づまり程度の分だけ同ノズル１に供給されるガス圧力の設定値を補正して、初期のガス流量を維持するようにしていた。
これに対し、本実施の形態の流量コントローラでは、開度を変更可能にした可変ノズル１２に目づまりが発生すると、同ノズル１２の有効断面積が目づまり程度を示す値として算出される。そして、その目づまり程度の分だけ、同ノズル１２自体の開度を増大させることにより、結果的にそのノズル１２に供給されるガス圧力の設定値を補正し、所望のガス流量を維持するようにしている。
この可変ノズル式の流量コントローラでは、一定のノズル開度における初期流量とノズル有効断面積等の特性値とを、製品出荷段階で予め校正しておく。そして、その後の流量検定で、ノズル１２に目づまりが検出されたとき、計算から求められる所定の開度まで可変ノズル１２を開けて初期の特性値が得られるように補正する。その処理後に、再び流量検定を行い、初期の特性値からのズレがあれば、上記と同様にして特性値を初期の値に補正する。これを適宜に繰り返すことにより、流量コントローラの特性値を、出荷段階の状態に合わせ込み、その調整が完了した後に、通常の流量制御のために使用するのである。
ここで、可変ノズル１２としては開度可変なバルブが想定される。そのバルブとしては、止め弁、ボールバルブ及びニードルバルブ等の流量調節できるバルブであれば種類は問わない。そのアクチュエータとしては、電磁ソレノイド、ピエゾアクチュエータ及びびモータ等、電気的に弁体の変移を調整できるものであればよい。
【００７８】
この実施の形態で、コントローラ５は、温度チェックシステム、圧力制御システム及び流量変化チェックシステムに加えて「ノズル開度制御システム」を含む。このシステムは、可変ノズル１２の開度を制御するために、同ノズル１２へ開度設定信号を出力することにより、ノズル１２の開度を連続的変化をもって制御するものである。このシステムは、可変ノズル１２等との間の入出力回路、ＣＰＵ及び各種メモリ等よりなるハード構成と、ノズル１２を制御するためのＲＯＭに格納された制御プログラムとを含むものである。このシステムは、可変ノズル１２の下流側へ流出するガス流量が所定の設定流量（目標値）となるように、流量変化チェックシステムにより判定される同ノズル１２の目づまり状態に基づいて、可変ノズル１２の開度を補正するものである。この実施の形態において、コントローラ５及び制御装置６は、本発明の開度補正手段を構成する。
【００７９】
この実施の形態では、上記開度補正のための機能として、自動補正機能と人為補正機能とを兼ね備える。
即ち、自動補正機能は、コントローラ５により発揮されるものである。コントローラ５の流量変化チェックシステムは、判定される可変ノズル１２の目づまり状態を所定の基準値と比較することにより、可変ノズル１２の開度を自動補正する。これにより、同ノズル１２の下流側に流出するガス流量が自動的に補正される。この実施の形態において、コントローラ５６は、本発明の自動補正手段を構成する。
【００８０】
一方、人為補正機能は、コントローラ５及び制御装置６に加え、キーボード７及びディスプレイ装置８によって発揮される。ここで、コントローラ５の流量変化チェックシステムは、判定される可変ノズル１２の目づまり状態及びそれと比較されるべき所定の基準値を信号として制御装置６へ出力する。制御装置６は、その目づまり状態及び所定の基準値をそれぞれディスプレイ装置８に表示させる。作業者は、ディスプレイ装置８に表示される目づまり状態及び所定の基準値に基づいて可変ノズル１２の開度を人為的に補正するために、キーボード７を任意に操作する。即ち、予め設定された開度設定値に対して必要な補正値をキーボード７で入力することにより、補正後の開度設定値を任意に決定して開度設定値信号としてコントローラ５へ出力するのである。コントローラ５のノズル開度制御システムは、可変ノズル１２からのガス流量を補正するために、上記補正後の開度設定値に基づいてノズル１２の開度を制御する。このようにして、可変ノズル１２の上流側に供給されるガス圧力の調整を作業者が人為的に補正するのである。この実施の形態において、ディスプレイ装置８は、本発明の表示手段に相当する。更に、キーボード７及び制御装置６は、本発明の人為補正手段を構成する。
【００８１】
上記各種機能に加え、この実施の形態の流量コントローラは、可変ノズル１２の目づまりが異常である場合に、そのことを報知するための機能を有する。この実施の形態では、コントローラ５、制御装置６及びアラームランプ９が、本発明の異常報知手段を構成する。
【００８２】
次に、上記各種機能に対応した制御プログラムの内容を詳しく説明する。図１０は可変ノズル１２の目づまりの測定と、同ノズル１２の開度設定値等を行うためのプログラムの内容を示すフローチャートである。コントローラ５は、このプログラムのルーチンを、半導体製造装置の起動時に初期動作の一つとして、所定の期間だけ周期的に実行する。作業者は、キーボード７により「流量チェックモード」を設定入力することにより、このプログラムの実行を任意に選択することができるものとする。
【００８３】
処理がこのルーチンへ移行すると、コントローラ５は、ステップ４００から処理を開始する。ここでは、ステップ４００〜ステップ４５０の処理内容は、前記第１の実施の形態における図３に示すステップ１００〜ステップ１５０の処理内容と同じであることから、その説明を省略する。
【００８４】
そして、ステップ４５０から移行してテップ４６０において、コントローラ５は、算出されたノズル有効断面積の値が、メモリに記憶された前回又は初期のノズル有効断面積の値（検定基準値）よりも小さいか否か、即ち、可変ノズル１２が目づまり状態にあるか否かを判断する。ここで、可変ノズル１２に目づまりが起きていると判断した場合、コントローラ５は処理をテップ４６５へ移行する。
【００８５】
ステップ４６５において、コントローラ５は算出されたノズル有効断面積の値とその初期値とに基づき、可変ノズル１２の開度設定値を算出する。コントローラ５は、初期の開度設定値を所定値だけ増大させる補正を行うことにより、この開度設定値の算出を行う。
【００８６】
ステップ４６６において、コントローラ５は、可変ノズル１２の開度を前回よりも所定量だけ大きくするために、算出された開度設定値を可変ノズル１２へ出力する。その後、コントローラ５は、処理をステップ４１０へ戻し、同ステップ４１０からの処理を繰り返す。そして、ステップ４６０において、可変ノズル１２が目づまり状態にないと判断した場合、コントローラ５は処理をステップ４６９へ移行する。ステップ４６９において、コントローラ５は、今回算出された開度設定値を補正後の開度設定値としてメモリに記憶させる。
【００８７】
その後、ステップ４７０において、コントローラ５は、上記補正後の開度設定値がその限界値よりも大きいか否かを判断する。ここで、限界値とは、ノズル１の目づまりを補正することのできる許容限界を意味する。補正後の開度設定値が限界値よりも大きくない場合、コントローラ５は、処理をそのままステップ４９０へ移行し、補正後の開度設定値を制御装置６へ出力し、その後の処理を一旦終了する。補正後の開度設定値が限界値よりも大きい場合、コントローラ５は、ステップ４８０において、可変ノズル１２の目づまりが異常であることを示すアラーム信号を制御装置６へ出力する。次いで、ステップ４９０において、コントローラ５は、上記算出されたノズル有効断面積の値及び初期のノズル有効断面積の値をそれぞれ制御装置６へ出力し、その後の処理を一旦する。
【００８８】
上記のように、コントローラ５は、目づまりの測定及び開度設定値の算出等を実行する。
【００８９】
次に、上記ノズル有効断面積値等を受けて制御装置６が実行する制御内容を詳しく説明する。図１１は開度設定値の補正等を行うためのプログラムの内容を示すフローチャートである。制御装置６は、コントローラ５と同じく、半導体製造装置の起動時に、所定の期間だけ実行する。
【００９０】
ステップ５００において、制御装置６は、コントローラ５からのアラーム信号が有るか否かを判断する。アラーム信号が有った場合、制御装置６は、ステップ５１０において、可変ノズル１２に目づまり異常があるものとして、そのことをディスプレイ装置８に表示させる。次いで、ステップ５１５において、制御装置６は、ノズル１２の異常を作業者に報知するために、アラームランプ９を点滅させ、その後の処理を一旦終了する。
【００９１】
ステップ５００でアラーム信号が無かった場合、制御装置６は、ステップ５２０において、人為補正モードであるか否かを判断する。この実施の形態でも、作業者が、キーボード７を使用して、予め人為補正モード又は自動補正モードを任意に選択するようになっている。
【００９２】
ここで、作業者の設定が自動補正モードである場合、制御装置６はステップ５３０において、作業者により入力された流量設定値を読み込む。この値は、可変ノズル１から流出するガス流量として、作業者が要求する目標値であり、キーボード７により予め制御装置６に入力されたものである。
【００９３】
ステップ５３５において、制御装置６は、読み込まれた流量設定値をコントローラ５へ出力し、その後の処理を一旦終了する。
【００９４】
一方、ステップ５２０において、自動補正モードの設定ではなく、人為補正モードの設定である場合、制御装置６は、ステップ５４０において、コントローラ５から出力されたノズル有効断面積値及び初期のノズル有効断面積値をディスプレイ装置８に表示させる。作業者はこれらの値を視認することにより、可変ノズル１の目づまりの程度を知ることができる。経験を積んだ作業者であれば、その目づまりの程度とその他の作業条件から、自身の経験・ノウハウに基づき、可変ノズル１２の開度設定値の補正に必要な補正値を任意に選択することができる。
【００９５】
そこで、ステップ５４１において、制御装置６は、作業者によりキーボード７で入力される補正値等に基づいて開度設定値の補正のための計算を行う。
【００９６】
そして、ステップ５４２において、制御装置６は、作業者によりキーボード７で入力される指令に基づいて、補正後の開度設定値をコントローラ５へ出力し、その後の処理を一旦終了する。上記のように、制御装置６は開度設定値の補正等を実行する。
【００９７】
次に、上記補正後の開度設定値等を受けてコントローラ５が実行する制御内容を詳しく説明する。図１２はコントローラ５が通常の流量制御を行うためのプログラムの内容を示すフローチャートである。コントローラ５は、半導体製造装置の起動完了後に、このルーチンを周期的に実行する。作業者は、キーボード７により「通常モード」を設定入力することにより、このプログラムの実行を任意に選択することができる。
【００９８】
処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ６００において、コントローラ５は通常モードが設定されているか否かを判断する。通常モードでない場合、コントローラ５は、そのまま処理を終了する。通常モードである場合、コントローラ５は、ステップ６１０において、流量設定値及び開度設定値をメモリから読み込む。ここで、流量設定値は、前述したように作業者により任意に入力され、メモリに一旦格納されたものである。開度設定値は、流量チェックモードにおいて自動補正又は人為補正により得られたものであり、メモリに一旦格納されたものである。
【００９９】
ステップ６１５において、コントローラ５は、補正後の開度設定値に係る開度設定信号を可変ノズル１２へ出力することにより、同ノズル１２の開度を制御する。
【０１００】
その後、コントローラ５は、ステップ６２０〜ステップ６４０の処理を実行する。ここでは、ステップ６２０〜ステップ６４０における処理内容が、第１の実施の形態の図６のフローチャートに示すステップ３２０〜ステップ３４０の処理内容と同じであることから、説明を省略する。
【０１０１】
上記のようなバルブ２の開度制御と、可変ノズル１２の開度制御により、可変ノズル１２の上流側に供給されるガス圧力が調整され、同ノズル１２の下流側へ流出するガス流量が初期の設定流量値に制御される。このように通常モードの流量制御が実行される。
【０１０２】
以上説明したように、この実施の形態の流量コントローラによれば、通常の流量制御を行う通常モードが設定されたときは、コントローラ５がバルブ２及び可変ノズル１２の開度を制御する。これにより、可変ノズル１２の下流側に流出するガス流量が目標の流量設定値に制御される。
【０１０３】
ここで、可変ノズル１２に目づまりがあると、同ノズル１２からのガス流量が同ノズル１２の上流側に供給されるガス圧力に応じた目標の流量設定値に制御されなくなり、ガス流量に誤差が生じることになる。
【０１０４】
そこで、この実施の形態においても、通常モードの設定に先立って流量変化チェックモードを設定することにより、可変ノズル１２の目づまりを検出するために、コントローラ５がバルブ２と可変ノズル１２との間のガス流を遮断させる。このとき、バルブ２と可変ノズル１２との間で圧力センサ３により測定される圧力降下波形に基づいて、コントローラ５が可変ノズル１の目づまり程度を判定する。これにより、外部に特別な流量検定手段を別途に設けることなく、可変ノズル１２の目づまり状態が判定される。その圧力降下波形をガス温度に応じて補正すれば、更に正確な判定を行うことができるようになる。このため、可変ノズル１２を用いた流量コントローラにおいて、比較的簡単な構成で可変ノズル１２の目づまりを検出することができる。この意味で、半導体製造装置の全体構成が複雑化したり、そのメンテナンス性が悪化したり、装置がコストアップしたりすることがない。
【０１０５】
この実施の形態の流量コントローラによれば、上記のように可変ノズル１２について検出（算出）されるノズル有効断面積値に基づき、同ノズル１２の開度を制御することにより、同ノズル１２の開度が適正値に補正され、同ノズル１２の下流側へ流出するガス流量が補正される。このため、可変ノズル１２に多少の目づまりが生じても、その目づまりの状態に応じて、ガス流量を適正に制御することができる。
【０１０６】
この実施の形態において、自動補正モードでは、コントローラ５により、上記検出（算出）されるノズル有効断面積値が所定の検定基準値と比較されることにより、可変ノズル１２の開度が補正される。更に、その補正の繰り返し動作により、適正なノズル有効断面積の確認が行われる。このため、可変ノズル１２に多少の目づまりが生じても、その目づまりの状態に応じて、ガス流量を適正に自動的に制御することができる。
【０１０７】
この実施の形態において、人為補正モードでは、上記検出（算出）されるノズル有効断面積値及びそれに比較されるべき検定基準値等がディスプレイ装置８に表示される。そして、その表示されるノズル有効断面積値及び検定基準値に基づいて作業者がキーボード７を操作することにより、制御装置６により開度設定値の補正演算を任意に行わせる。そして、その補正後の開度設定値に基づいて可変ノズル１２の開度を補正することにより、可変ノズル１２からのガス流量の誤差が、作業者の経験を反映して適宜に補正される。このため、可変ノズル１２に多少の目づまりが生じても、その目づまりの状態に応じて、ガス流量を人為的に適正に制御することができる。
【０１０８】
この実施の形態においても、補正後の開度設定値が所定の限界値を超えるほどに可変ノズル１２が異常であるとコントローラ５が判断したとき、その異常がディスプレイ装置８に表示され、アラームランプ９の点滅により作業者に報知される。
従って、作業者はこの報知を受けて可変ノズル１２の異常を認識し、その異常なノズル１２を正常なものと交換する等の処置をとることができる。この際、第１の実施の形態と同様、流量チェックモードにより、交換後の可変ノズル１２の流量特性値を交換前のそれに合わせ込むことができ、同ノズル１２の交換の前後で流量特性の再現性を確保することができる。この意味で、流量コントローラの信頼性を更に高めることができ、上記再現性の確保を、外部の流量検定手段を用いることなく、比較的簡単に行うことができるようになる。
【０１０９】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の流量コントローラを具体化した第５の実施の形態を図面に従って説明する。
【０１１０】
図１３に本実施の形態に係るオリフィス式の流量コントローラの概略構成図を示す。第１の実施の形態では、前述した「音速領域」に適した音速ノズル１を使用した。これに対し、本実施の形態では、音速ノズル１に代わり、ノズルの一種でもあり、「亜音速領域」に適したオリフィス１３を使用し、そのオリフィス１３の下流側に設けられた別の圧力センサ１４に２次側（下流側）の圧力測定を行わせる。そして、コントローラ５の中の圧力制御システムに、圧力センサ３からの圧力信号及び別の圧力センサ１４からの２次側圧力信号に基づいて、通常モードにおける流量制御を行わせる。
【０１１１】
従って、この実施の形態でも、前記第１の実施の形態と同様の作用及び効果を得ることができる。そして、通常モードにおいては、「亜音速領域」を使用してガス流量を好適に制御することができる。
【０１１２】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の流量コントローラを具体化した第６の実施の形態を図面に従って説明する。
【０１１３】
図１４に本実施の形態に係る音速ノズル式の流量コントローラを半導体製造装置に適用した概略構成図を示す。この構成では、チャンバ１５に対して複数のプロセスガスを供給するための複数のガスライン１６，１７，１８に対応して二つの音速ノズル１と一つのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１９を設ける。各ガスライン１６〜１８の上流に、各プロセスガスの圧力を調整するための電子レギュレータ２０をそれぞれ設ける。各音速ノズル１及びＭＦＣ１９の上流側及び下流側に、開閉用バルブ２１，２２をそれぞれ設ける。各音速ノズル１及びＭＦＣ１９の上流側に、パージガス（窒素ガス）を供給するためのパージライン２３を、対応する分岐ライン２４を介して接続する。各分岐ライン２４に、開閉用バルブ２５をそれぞれ設ける。パージライン２３の上流に、本発明の圧力調整手段及びガス流遮断手段を構成する一つのバルブ２と、本発明の圧力降下検出手段を構成する一つの圧力センサ３を設ける。バルブ２及び圧力センサ３に対応するコントローラ５及び制御装置６を設ける。コントローラ５及び制御装置６は、本発明の圧力制御手段、目づまり判定手段及び圧力補正手段を構成する。
【０１１４】
この実施の形態では、各電子レギュレータ２０を閉じ、そのガスライン１６〜１８に対応して設けられた開閉用バルブ２５を選択的に開くことにより、各音速ノズル１又はＭＦＣ１９にパージガスを供給することができる。ここで、例えば、一つの音速ノズル１にパージガスを供給する状態から、バルブ２を一旦閉じてその音速ノズル２に供給されるパージガスの供給を遮断することにより、圧力センサ３により同ノズル１に供給されるガス圧力の降下を測定することができる。
そして、コントローラ５は、そのガス圧力の降下状態に基づき、音速ノズル１の目づまり状態を判定することができる。
【０１１５】
この実施の形態では、音速ノズル１とバルブ２との間にパージライン２３を設けることから、目づまり状態の判定時に圧力降下に関わる配管容積が増え、圧力降下に要する時間が他の実施の形態のそれに比べて長くなる。この結果、圧力降下波形を、より正確に測定することができるようになる。
【０１１６】
この実施の形態では、音速ノズル１を使用した複数のガスライン１６，１７と、ＭＦＣ１９を設けたガスライン１８の両方に対し、目づまり状態を判定するための一組の構成、即ちバルブ２、圧力センサ３、コントローラ５及び制御装置６を共用することができる。
【０１１７】
［第７の実施の形態］
次に、本発明の流量コントローラを具体化した第７の実施の形態を図面に従って説明する。
【０１１８】
図１５に本実施の形態に係る音速ノズル式の流量コントローラを半導体製造装置に適用した概略構成図を示す。この構成では、前記第６の実施の形態とは異なり、チャンバ１５に対して複数のプロセスガスを供給するための各ガスライン１６〜１８に対応して、コントロールユニット２９がそれぞれ設けられる。各コントロールユニット２９は、音速ノズル１と、本発明の圧力調整手段及びガス流遮断手段を構成するバルブ２と、本発明の圧力降下検出手段を構成する圧力センサ３と、本発明の圧力制御手段、目づまり判定手段及び圧力補正手段を構成するコントローラ５とを備える。各ガスライン１６〜１８の上流に、各プロセスガスの流量を調整するためのバルブ２６をそれぞれ設ける。各コントロールユニット２９の上流側における開閉用バルブ２１を省略し、それら下流側にのみ開閉用バルブ２２を設ける。各コントロールユニット２９の上流側に、パージガス（窒素ガス）を供給するためのパージライン２３を、対応する分岐ライン２４を介して接続する。各分岐ライン２４に、開閉用バルブ２５をそれぞれ設ける。パージライン２３の上流に、バルブ２７及び電子レギュレータ２０を設ける。
【０１１９】
この実施の形態では、各バルブ２６を閉じ、それらガスライン１６〜１８に対応して設けられた開閉用バルブ２５を選択的に開くと共に、パージライン２３に設けられたバルブ２７及びレギュレータ２０を開くことにより、各コントロールユニット２９に対してパージガスを供給することができる。ここで、パージガスが供給されるコントロールユニット２９において、バルブ２を一旦閉じてその音速ノズル１に供給されるパージガスの供給を遮断することにより、圧力センサ３により同ノズル１に供給されるガス圧力の降下を測定することができる。そして、コントローラ５は、そのガス圧力の降下状態に基づき、音速ノズル１の目づまり状態を判定することができる。
【０１２０】
一方、パージライン２３に関わる各バルブ２５，２７及びレギュレータ２０を閉じ、個々のガスライン１６〜１８に対応して設けられた開閉用バルブ２６を開くことにより、各コントロールユニット２９に対してプロセスガスを供給することができる。ここで、プロセスガスが供給されるコントロールユニット２９を上記と同様に動作させることにより、音速ノズル１の目づまり状態を判定することができる。
【０１２１】
この実施の形態の構成によれば、個々のコントロールユニット２９において音速ノズル１における目づまりを自己補正できることから、ＭＦＣ等のモニタリングシステムを設ける必要がないことは言うまでもない。
【０１２２】
この実施の形態では、従来とは異なり、図中の矢印Ａで示される部分に設けられたバルブを省略することができるようになる。更には、前記第６の実施の形態とは異なり、パージガスを使用する場合及びプロセスガスを使用する場合のそれぞれの場合において、音速ノズル１の目づまり状態の判定を行うことができる。
【０１２３】
尚、この発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。以下の各実施の形態においても、前記各実施の形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
【０１２４】
（１）前記各実施の形態では、本発明を自動補正機能と人為補正機能を両方兼ね備えた流量コントローラに具体化したが、自動補正機能又は人為補正機能のいずれか一方を備えた流量コントローラに具体化することもできる。
【０１２５】
（２）前記各実施の形態では、音速ノズル１又は可変ノズル１２が目づまり異常であることを報知するための構成を備えた流量コントローラに具体化したが、その報知のための構成を省略することもできる。
【０１２６】
（３）前記第４の実施の形態では、第１の実施の形態に係る音速ノズル式の流量コントローラに対する変形例のひとつとして、可変ノズル式の流量コントローラを構成した。これに対し、前記第２及び第３の実施の形態に係る音速ノズル式流量コントローラに対する変形例としての可変ノズル式の流量コントローラを構成することもできる。
【０１２７】
（４）前記第４の実施の形態では、可変ノズル１２の下流側に流出するガス流量を補正するために、可変ノズル１２の開度を補正するようにした。これに対して、可変ノズル１２の下流側に流出するガス流量を補正するために、可変ノズル１２の開度を補正すると共に、同ノズル１２の上流側に供給されるガス圧をバルブ２により調整するようにしてもよい。
【０１２８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ノズルを用いた流量コントローラにおいて、ノズル上流側のガス圧力の降下を検出し、そのガス圧力の降下の状態に基づいて目づまりの判定を行うことにより、外部に流量検定手段を別途に設けることなく、ノズルの目づまり状態が判定される。このため、比較的簡単な構成でノズルの目づまりを検出することができるという効果を発揮する。
【０１２９】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の発明の作用及び効果に加え、判定される目づまり状態に基づいてガス圧力の調整が補正され、ノズル下流側へ流出するガス流量が補正される。このため、ノズルに目づまりが生じても、その目づまり状態に応じて、ガス流量を適正に制御することができるという効果を発揮する。
【０１３０】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２の発明の構成において、判定される目づまり状態に基づいてガス流量の誤差が算出され、その算出される誤差に基づいてガス圧力の調整が補正されることにより、ガス流量の誤差が自動的に補正される。このため、ノズルに多少の目づまりが生じても、その目づまりの状態に応じて、ガス流量を適正に自動的に制御することができるという効果を発揮する。
【０１３１】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２の発明の構成において、判定される目づまり状態に基づいてガス流量の誤差が算出され、そのガス流量の誤差が表示される。その表示される誤差に基づいて作業者がガス圧力の調整を人為補正することにより、ガス流量の誤差が適宜に補正される。このため、ノズルに多少の目づまりが生じても、その目づまりの状態に応じて、ガス流量を適正に人為的に制御することができるという効果を発揮する。
【０１３２】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１の発明の作用に加え、判定される目づまり状態に基づいて可変ノズルの開度が補正され、可変ノズルの下流側へ流出するガス流量が、目づまりの状態に応じて目標値に補正される。このため、可変ノズルに目づまりが生じても、その目づまり状態に応じて、ガス流量を適正に制御することができるという効果を発揮する。
【０１３３】
請求項６に記載の発明によれば、請求項５の発明の構成において、判定される目づまり状態を所定の基準値と比較することにより、可変ノズルの開度が自動補正され、ガス流量の誤差が自動的に補正される。このため、可変ノズルに多少の目づまりが生じても、その目づまりの状態に応じて、ガス流量を適正に自動的に制御することができるという効果を発揮する。
【０１３４】
請求項７の発明の構成によれば、請求項５の発明の構成において、判定される目づまり状態及び所定の基準値が表示手段に表示される。その表示される目づまり状態及び所定の基準値に基づいて作業者が人為補正手段を操作して可変ノズルの開度を人為補正することにより、ガス流量の誤差が適宜に補正される。このため、可変ノズルに多少の目づまりが生じても、その目づまりの状態に応じて、ガス流量を適正に人為的に制御することができるという効果を発揮する。
【０１３５】
請求項８の発明の構成によれば、請求項１乃至請求項７の何れか一つの発明の作用及び効果に加え、判定される目づまり状態が所定の許容状態を超えてノズルが異常となったときに、そのことが報知される。従って、作業者はこの報知を受けてノズルの異常を認識し、ノズルを正常なものと交換することができるようになる。この意味で、流量コントローラの信頼性を更に高めることができるという効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係り、流量コントローラを示す概略構成図である。
【図２】同じく、音速ノズルの圧力流量特性を示すグラフである。
【図３】同じく、音速ノズルの目づまりの測定等を行うためのフローチャートである。
【図４】同じく、音速ノズルの圧力降下曲線を示すグラフである。
【図５】同じく、流量設定値の補正等を行うためのフローチャートである。
【図６】同じく、通常の流量制御を行うためのフローチャートである。
【図７】第２の実施の形態に係り、流量コントローラを示す概略構成図である。
【図８】第３の実施の形態に係り、流量コントローラを示す概略構成図である。
【図９】第４の実施の形態に係り、流量コントローラを示す概略構成図である。
【図１０】同じく、可変ノズルの目づまりの測定等を行うためのフローチャートである。
【図１１】同じく、流量設定値の補正等を行うためのフローチャートである。
【図１２】同じく、通常の流量制御を行うためのフローチャートである。
【図１３】第５の実施の形態に係り、流量コントローラを示す概略構成図である。
【図１４】第６の実施の形態に係り、流量コントローラを適用した製造装置を示す概略構成図である。
【図１５】第７の実施の形態に係り、流量コントローラを適用した製造装置を示す概略構成図である。
【図１６】従来技術に係り、流量コントローラを示す概略構成図である。
【符号の説明】
１音速ノズル
２バルブ（圧力調整手段、ガス流遮断手段）
３圧力センサ（圧力降下検出手段）
５コントローラ（圧力制御手段、目づまり判定手段、開度補正手段、誤差算出手段）
６制御装置（５，６：圧力補正手段、自動補正手段及び人為補正手段）
７キーボード（６，７：人為補正手段）
８ディスプレイ装置（６，８：表示手段）
９アラーム（５，６，９：異常報知手段）
１０電子レギュレータ（圧力調整手段）
１１圧力センサ（圧力降下検出手段）
１２可変ノズル
１３オリフィス（ノズル）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a flow rate controller used for controlling a flow rate of a process gas, a purge gas or the like in a semiconductor manufacturing process, for example.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, in a semiconductor manufacturing process, a mass flow controller (hereinafter referred to as [MFC]) has been generally used to control the flow rates of process gas and purge gas. Here, the MFC includes a thermal sensor that measures a gas flow rate, and has a sensor unit that is heated to 80 to 120 ° C. and directly exposed to the gas. Therefore, in the case of MFC, a gas such as ozone that is easily decomposed cannot be controlled. On the other hand, in order to control the gas flow rate in an ion implantation (injector) or the like, it is necessary to control with a very small flow rate of about 2 CCM, but such a small flow rate is difficult to control with MFC.
[0003]
Therefore, in order to perform the flow rate control as described above, it is necessary to use a device that does not have a heating unit and can handle a minute flow rate, and a flow rate controller that uses a sonic nozzle suitable for it has recently been proposed.
[0004]
As shown in FIG. 16, this sonic nozzle type flow rate controller is called a sonic nozzle 31 and has a calibrated nozzle, an electronic regulator 32 for controlling the gas pressure, and measures the gas pressure. A pressure sensor 33, a temperature sensor 34 for measuring the gas temperature, and a controller 35 for controlling the electronic regulator 32 based on the measurement results of the sensors 33, 34. The sonic nozzle 31 has, for example, pores of 50 to 200 CCM, a diameter of about 0.1 mm, 20LM of about 1.2 mm, and 50LM of about 2.4 mm. Here, a variable nozzle having the same function as that of the sonic nozzle 31 can be substituted. This flow rate controller controls the flow rate of the gas ejected from the sonic nozzle 31 to a predetermined value by setting the gas pressure to a predetermined value using the electronic regulator 32. Since this flow rate controller has a simple basic configuration of the electronic regulator 32 and the sonic nozzle 31, it is highly reliable and can simplify the piping of the gas system, thereby reducing the overall cost of the apparatus. This is a great advantage in planning.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above sonic nozzle type flow rate controller, the sonic nozzle 31 has a very narrow pore, which may cause clogging. If clogging occurs, an error may occur in the controlled gas flow rate. is there. In particular, in the process gas line, particles such as oxides (small dust) may be generated, and the particles may be clogged with the sonic nozzle 31. Further, this flow rate controller employs open loop control in which the gas flow rate is controlled by controlling the gas pressure, and feedback control such as directly measuring the gas flow rate to control the flow rate is not employed. Therefore, even if an error occurs in the gas flow rate due to clogging of the sonic nozzle 31, it cannot be detected, and the operator cannot immediately take measures after knowing the occurrence of the error. Furthermore, in the open loop control, it is difficult to self-correct the gas flow rate by the flow rate controller itself. For this reason, in order to improve the reliability of the flow rate controller, it is necessary to separately provide a flow rate verification means such as a mass flow meter or a flow rate monitoring system outside thereof to verify the gas flow rate. As a result, there has been a problem that the overall configuration of the apparatus becomes complicated, its maintainability deteriorates, and costs increase.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object thereof is to make it possible to detect nozzle clogging with a simple configuration in a flow rate controller using a nozzle. In addition to the first object, a second object of the present invention is to make it possible to appropriately control the gas flow rate according to the clogged state of the nozzle.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the first object, the invention described in claim 1 includes a nozzle for flowing a gas having a flow rate corresponding to a gas pressure supplied to the upstream side to the downstream side, and an upstream side of the nozzle. In order to control the gas flow rate flowing out downstream of the nozzle to the target value by adjusting the gas pressure supplied to the upstream side of the nozzle to a predetermined value by adjusting the gas pressure supplied In the flow rate controller having the pressure control means for controlling the pressure adjustment means, the gas flow blocking means for blocking the gas flow between the pressure adjustment means and the nozzle, and the pressure adjustment by the gas flow blocking means A pressure drop detecting means for detecting a drop in gas pressure between the gas flow blocking means and the nozzle when the gas flow between the means and the nozzle is interrupted, and a drop in the detected gas pressure Based on state And purpose that a clogging determining means for determining the clogging state of using a nozzle.
[0008]
According to the configuration of the above invention, the pressure control means controls the pressure adjustment means during normal use. Thereby, the gas pressure supplied to the upstream side of the nozzle is adjusted to a predetermined value, and the flow rate of the gas flowing out downstream of the nozzle is controlled to the target value. Here, if the nozzle is not clogged, the gas flow rate from the nozzle is appropriately controlled to a target value corresponding to the gas pressure supplied to the upstream side of the nozzle. However, if the nozzle is clogged, the gas flow rate from the nozzle is not controlled to a target value corresponding to the gas pressure supplied upstream of the nozzle, and an error occurs in the gas flow rate.
Therefore, in order to detect nozzle clogging prior to normal use, the gas flow rate shut-off means is operated to shut off the gas flow between the pressure adjusting means and the nozzle. At this time, the gas pressure remaining between the pressure adjusting means and the nozzle gradually decreases as the gas gradually flows out from the nozzle.
Accordingly, at this time, the gas pressure drop between the gas flow blocking means and the nozzle is detected by the pressure drop detecting means, and the clogging determining means makes a determination based on the detected gas pressure drop state. Thus, the clogged state of the nozzle is determined without separately providing a flow rate verification means outside.
[0009]
In order to achieve the second object, the invention according to claim 2 is the configuration of the invention according to claim 1, in which the pressure adjusting means is used so that the gas flow rate flowing out downstream of the nozzle becomes a target value. The purpose is to provide pressure correction means for correcting the adjustment of the gas pressure based on the determined clogging state.
[0010]
According to the configuration of the above invention, in addition to the operation of the invention of claim 1, by operating the pressure correction means, the adjustment of the gas pressure by the pressure adjustment means is corrected based on the determined clogging state, The gas flow rate flowing out downstream of the nozzle is corrected.
[0011]
In order to achieve the second object, according to a third aspect of the present invention, in the configuration of the second aspect of the invention, the pressure correction means calculates an error in the gas flow rate based on the determined clogging state. It is intended to include an automatic correction means for automatically correcting the gas pressure adjustment by the pressure adjustment means based on the calculated error.
[0012]
According to the configuration of the above invention, the operation of the pressure correction means of the invention of claim 2 is embodied by the operation of the automatic correction means. That is, an error in the gas flow rate is calculated by the automatic correction unit based on the determined clogging state. Furthermore, the adjustment of the gas pressure by the pressure adjusting unit is corrected by the automatic correcting unit based on the calculated error, so that the gas flow rate error is automatically corrected.
[0013]
In order to achieve the second object, according to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the second aspect of the invention, the pressure correction means calculates an error in the gas flow rate based on the determined clogging state. An error calculating means, a display means for displaying an error in the calculated gas flow rate, and an operator manually correcting the gas pressure adjustment by the pressure adjusting means based on the displayed gas flow rate error It is intended to include the human correction means.
[0014]
According to the configuration of the above invention, the operation of the pressure correction means of the invention of claim 2 is embodied by the operations of the error calculation means, the display means, and the artificial correction means. That is, an error in the gas flow rate is calculated by the error calculation means based on the determined clogging state. Further, the calculated gas flow rate error is displayed on the display means. Then, the operator operates the artificial correction unit based on the displayed gas flow rate error to artificially correct the gas pressure adjustment by the pressure adjustment unit, whereby the gas flow rate error is appropriately corrected.
[0015]
In order to achieve the second object, according to a fifth aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect of the invention, the nozzle is a variable nozzle whose opening can be changed, and to the downstream side of the variable nozzle. The purpose is to provide an opening degree correction means for correcting the opening degree of the variable nozzle based on the determined clogging state so that the outflow gas flow rate becomes the target value.
[0016]
According to the configuration of the invention described above, in addition to the operation of the invention of claim 1, by operating the opening correction means, the opening of the variable nozzle is corrected based on the determined clogging state. As a result, the gas flow rate flowing out downstream of the variable nozzle is corrected to the target value in accordance with the clogged state.
[0017]
In order to achieve the second object, according to a sixth aspect of the present invention, in the configuration of the fifth aspect of the invention, the opening degree correcting means compares the determined clogging state with a predetermined reference value. Thus, an automatic correction means for automatically correcting the opening degree of the variable nozzle is included.
[0018]
According to said structure, operation | movement of the opening degree correction means of invention of Claim 5 is actualized by operation | movement of an automatic correction means. That is, the automatic correction means compares the determined clogging state with a predetermined reference value, so that the opening of the variable nozzle is automatically corrected. Thereby, the error of the gas flow rate is automatically corrected.
[0019]
In order to achieve the second object, according to a seventh aspect of the present invention, in the configuration of the fifth aspect of the present invention, the opening degree correcting means is a clogged state to be determined and a predetermined reference to be compared with the clogged state. It is intended to include display means for displaying values, and artificial correction means for the operator to manually correct the opening of the variable nozzle based on the displayed clogging state and a predetermined reference value. .
[0020]
According to the configuration of the above invention, the operation of the opening degree correction means of the invention of claim 5 is embodied by the operations of the display means and the artificial correction means. That is, the determined clogging state and the predetermined reference value are displayed on the display means. Then, based on the displayed clogging state and a predetermined reference value, the operator operates the artificial correction means to artificially correct the opening of the variable nozzle, whereby the gas flow rate error is appropriately corrected.
[0021]
In order to achieve the second object, according to an eighth aspect of the present invention, in the configuration of any one of the first to seventh aspects, the clogged state to be determined exceeds a predetermined allowable state. It is intended that an abnormality notifying means for notifying that the nozzle is abnormal is provided.
[0022]
According to the configuration of the invention described above, in addition to the operation of any one of claims 1 to 7, when the clogged state to be determined exceeds a predetermined allowable state and the nozzle becomes abnormal, This is notified by the abnormality notification means. Accordingly, the operator can recognize the abnormality of the nozzle upon receiving this notification, and can replace the nozzle with a normal one.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of a flow controller according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0024]
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a sonic nozzle type flow rate controller according to the present embodiment. This flow rate controller is used for controlling the flow rate of a process gas in a semiconductor manufacturing apparatus. The flow controller includes a sonic nozzle 1, an air operated valve 2, a pressure sensor 3, a temperature sensor 4, and a controller 5. The sonic nozzle 1 has calibrated pores, and causes a gas having a flow rate corresponding to the gas pressure supplied to the upstream side thereof to flow out to the downstream side. The valve 2 has a function of adjusting (controlling) the gas pressure supplied to the upstream side of the sonic nozzle 1, and corresponds to the pressure adjusting means of the present invention. The pressure sensor 3 has a function of measuring the gas pressure supplied to the sonic nozzle 1. The temperature sensor 4 has a function of measuring the gas temperature supplied to the sonic nozzle 1. The controller 5 has a function of controlling the valve 2 based on the measurement results of the pressure sensor 3 and the temperature sensor 4. The controller 5 constitutes pressure control means, clogging determination means, and pressure correction means of the present invention. The controller 5 has a known configuration such as a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), a backup RAM, and an input / output circuit. The ROM stores in advance control programs related to various controls including flow rate control. The controller (its CPU) 5 executes various controls according to these control programs.
[0025]
The controller 5 includes a pressure control system. This system outputs a pressure setting signal to the valve 2 based on a pressure signal from the pressure sensor 3 in order to adjust the gas pressure supplied to the sonic nozzle 1 to a predetermined setting pressure. The opening degree is controlled with a continuous change. This system includes a hardware configuration including an input / output circuit between the pressure sensor 3 and the valve 2, a CPU and various memories, and a control program stored in a ROM for controlling the valve 2. This system adjusts the gas pressure supplied to the upstream side of the sonic nozzle 1 to a predetermined value, thereby controlling the flow rate of the gas flowing out downstream of the sonic nozzle 1 to a predetermined target value. It controls the opening.
[0026]
The controller 5 further includes a temperature check system. This system is for measuring and checking the temperature of the gas supplied to the sonic nozzle 1. This system includes a hardware configuration including an input / output circuit to and from the temperature sensor 4, a CPU and various memories, and a ROM for reflecting the temperature measurement result to the control of the pressure control system and a flow rate change check system described later. It contains a stored control program.
[0027]
These configurations are basic configurations of the flow rate controller and are equivalent to those of the conventional flow rate controller. However, in the conventional flow rate controller, an electronic regulator 32 is used instead of the valve 2. The flow rate controller is configured to control the flow rate of the gas flowing out downstream of the sonic nozzle 1 to a predetermined target value by setting the gas pressure supplied to the upstream side of the sonic nozzle 1 to a predetermined value. . This sonic nozzle 1 is “when the nozzle downstream side is in a low pressure state close to vacuum and the gas upstream of the nozzle flows out through the nozzle 1, the temperature and pressure of the gas downstream of the nozzle are constant, the pressure before and after the nozzle When the difference is more than a certain critical pressure difference, a constant flow rate is always maintained as a critical flow rate even if the pressure on the downstream side of the nozzle changes.
[0028]
FIG. 2 shows a graph of the pressure flow characteristics of the sonic nozzle 1. In this graph, “pressure” is the gas pressure supplied to the upstream side of the nozzle, and “flow rate” means the gas flow rate to the downstream side of the nozzle. It can be seen that in the “sound velocity region” shown in the graph, the flow rate changes almost linearly with respect to the pressure, and in a low pressure region other than the “sound velocity region”, changes slightly with a curve. When the ratio of the pressure upstream of the nozzle and the pressure downstream of the nozzle is set to a certain value, the flow velocity of the gas passing through the nozzle exceeds the speed of sound. At this time, the pressure change on the downstream side of the nozzle cannot exceed the speed transmitted to the upstream side of the nozzle, and even if the pressure on the downstream side of the nozzle changes, the gas flow rate is determined only by the pressure on the upstream side of the nozzle. The “sound velocity region” means a pressure region where such a relationship is obtained.
[0029]
Since the basic configuration of the flow rate controller is simple as described above, the flow rate controller is highly reliable, the gas system piping can be simplified, and the cost of the entire apparatus is reduced.
[0030]
The above is the basic configuration for realizing the normal operation of the flow rate controller, that is, the operation for controlling the gas flow rate flowing out of the sonic nozzle 1 to the target value. In addition to this basic configuration, this flow controller corrects the gas pressure supplied to the nozzle 1 in accordance with the configuration for detecting clogging of the sonic nozzle 1 and the clogging state. A configuration for correcting and controlling the gas flow rate is provided.
[0031]
In other words, in this embodiment, the valve 2 is provided with a function for blocking the gas flow supplied to the sonic nozzle 1 and constitutes the gas flow blocking means of the present invention. That is, the valve 2 can be fully closed in order to cut off the gas flow. This configuration itself is obtained by the original configuration of the air operated valve 2. In this embodiment, an air operated valve 2 is used as a valve having both a pressure control function and a gas shut-off function. However, an electromagnetic solenoid type, piezoelectric type valve or the like may be used instead. it can.
[0032]
In this embodiment, when the gas flow between the valve 2 and the sonic nozzle 1 is blocked by the valve 2 in the pressure sensor 3, the gas pressure drop between the valve 2 and the sonic nozzle 1 is further reduced. Is provided as a pressure drop detection means of the present invention. That is, when the sonic nozzle 1 is clogged, the gas flow rate to the downstream side changes, so that the pressure sensor 3 is provided with a function for detecting the flow rate change due to the pressure drop.
[0033]
In accordance with the above functional configurations, the pressure control system in the controller 5 also serves as a flow rate change check system. This flow rate change check system is for determining the clogged state of the sonic nozzle 1 based on the gas pressure drop state detected as described above in order to check the change in the gas flow rate from the sonic nozzle 1. It is. This system includes a hardware configuration also used for a pressure control system, a control program stored in a ROM for determining a clogged state, and outputting the determination result.
[0034]
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the sonic nozzle 1, the valve 2, the pressure sensor 3, the temperature sensor 4 and the controller 5 are housed in one casing to form a unit. It is configured.
[0035]
In addition, in this embodiment, a control device 6 connected to the controller 5 and a keyboard 7 as an accessory device, a display device 8 and an alarm lamp 9 are provided. The control device 6 has a known configuration such as a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), a backup RAM, and an input / output circuit. The ROM stores in advance control programs related to various controls. The control device (its CPU) 6 executes various controls according to these control programs. The control device 6 corrects the gas pressure supplied to the upstream side of the sonic nozzle 1 based on the clogged state of the sonic nozzle 1 so that the gas flow rate from the sonic nozzle 1 becomes a predetermined target value. It has a function. The control device 6 constitutes the pressure correction means of the present invention together with the controller 5. The keyboard 7 is operated by an operator to arbitrarily input a flow rate setting value (target value) related to the gas flow rate of the sonic nozzle 1 or to arbitrarily input a correction value for correcting the set flow rate. Is. The display device 8 is for displaying data relating to the operation state of the flow rate controller, that is, data relating to the flow rate setting value and the correction value.
[0036]
In this embodiment, an automatic correction function and an artificial correction function are provided as functions for correcting the pressure.
That is, the automatic correction function is exhibited by the control device 6 and the controller 5. The flow rate change check system of the controller 5 calculates an error in the gas flow rate based on the clogged state of the sonic nozzle 1 to be determined. The system further calculates a clogging correction value for correcting the error, and outputs the calculation result to the control device 5 as a clogging correction value signal. The control device 5 corrects the preset flow rate setting value with the input clogging correction value, thereby determining the corrected flow rate setting value and outputs it to the controller 5 as a flow rate setting value signal. The pressure control system of the controller 5 controls the opening degree of the valve 2 based on the corrected flow rate setting value in order to correct the gas flow rate from the sonic nozzle 1 when the flow rate controller is used in a normal operation. Thus, the adjustment of the gas pressure supplied to the upstream side of the nozzle 1 is automatically corrected. In this embodiment, the controller 5 and the control device 6 constitute the automatic correction means of the present invention.
[0037]
On the other hand, the human correction function is exhibited by the keyboard 7 and the display device 8 in addition to the controller 5 and the control device 6. Here, the flow rate change check system of the controller 5 calculates a gas flow rate error (including an element corresponding thereto) based on the clogged state of the sonic nozzle 1 to be determined. The system calculates a clogging correction value for correcting the error, and outputs the calculation result to the control device 6 as a clogging correction value signal. The control device 6 displays the clogging correction value on the display device 8 as an error in the gas flow rate. The operator arbitrarily operates the keyboard 7 in order to manually correct the gas pressure adjustment by the valve 2 based on the clogging correction value (including a corresponding value) displayed on the display device 8. . That is, by inputting a necessary correction value for a preset flow rate setting value with the keyboard 7, the corrected flow rate setting value is arbitrarily determined and output to the controller 5 as a flow rate setting value signal. The pressure control system of the controller 5 controls the opening degree of the valve 2 based on the corrected flow rate setting value in order to correct the gas flow rate from the sonic nozzle 1 during normal use of the flow rate controller. In this way, the operator manually corrects the adjustment of the gas pressure supplied to the upstream side of the sonic nozzle 1. In this embodiment, the controller 5 corresponds to the error calculation means of the present invention, and the display device 8 corresponds to the display means of the present invention. Furthermore, the keyboard 7 and the control device 6 constitute an artificial correction means of the present invention.
[0038]
In addition to the various functions described above, the flow rate controller of this embodiment has a function for notifying that when the clogging of the sonic nozzle 1 is abnormal.
That is, the alarm lamp 9 operates to notify the operator when the clogged state of the sonic nozzle 1 is abnormal. The control device 6 operates the alarm lamp 9 as necessary. The controller 5 compares the clogging correction value reflecting the clogging state with a predetermined limit value, and when it is determined that the clogging correction value exceeds the limit value and is outside the allowable range, the clogging of the sonic nozzle 1 is clogged. An alarm signal is output to the control device 6 as being abnormal. In response to the alarm signal, the control device 6 operates the alarm lamp 9 and the like to notify the abnormality. In this embodiment, the controller 5, the control device 6, and the alarm lamp 9 constitute the abnormality notification means of the present invention.
[0039]
Next, the contents of the control program corresponding to the various functions will be described in detail. FIG. 3 is a flowchart showing the contents of a program for measuring clogging of the sonic nozzle 1 and calculating the clogging correction value. The controller 5 executes this program routine periodically for a predetermined period as one of the initial operations when the semiconductor manufacturing apparatus is activated. It is assumed that the operator can arbitrarily select execution of this program by setting and inputting the “flow rate check mode” using the keyboard 7.
[0040]
When the process proceeds to this routine, in step 100, the controller 5 determines whether or not the flow rate check mode is set. If it is not in the flow rate check mode, the controller 5 ends the process as it is. When in the flow rate check mode, the controller 5 controls the valve 2 to be fully closed in step 110 in order to temporarily shut off the gas flow supplied to the upstream side of the sonic nozzle 1.
[0041]
In step 120, the controller 5 measures the pressure drop waveform for a predetermined time based on the pressure drop signal measured by the pressure sensor 3 when the gas flow is interrupted. FIG. 4 shows the pressure drop curve of the sonic nozzle corresponding to the pressure drop waveform. As can be seen from this graph, after the gas flow is interrupted, the pressure gradually decreases with time. In this graph, Q1 indicates a pressure drop curve in a normal case where the sonic nozzle 1 is not clogged. Q2 shows a pressure drop curve when the sonic nozzle 1 is clogged. As is clear from the comparison between the two curves Q1 and Q2, it can be seen that when the sonic nozzle 1 is clogged, it is difficult for the pressure to be released from the nozzle 1, so that the pressure drop is slightly gentler. In step 120, the controller 5 measures the pressure drop waveform as described above.
[0042]
In step 130, the controller 5 controls the valve 2 to be opened in order to release the interruption of the gas flow supplied to the upstream side of the sonic nozzle 1.
[0043]
In step 140, the controller 5 calculates the effective cross-sectional area of the pore of the sonic nozzle 1 from the measured pressure drop waveform, and temporarily stores it in the memory. The size of the effective area reflects the clogging of the nozzle 1, and when the nozzle 1 is clogged, the effective area is naturally relatively small. Therefore, calculating this effective sectional area also measures the clogging of the nozzle 1.
As a method for calculating the effective area, for example, as shown in FIG. 4, the pressure is changed from a predetermined value P1 (for example, “3.0 kgf / cm2”) to another predetermined value P2 (for example, “2.0 kgf / cm2”). )), The time t1, t2 required to descend is measured as a value corresponding to the effective area. This value is measured in advance when the sonic nozzle 1 is not clogged, and the measurement result is stored in the memory as an initial value. Then, by comparing the subsequent measured value with the initial value, the change rate of the flow rate, that is, the degree of clogging of the nozzle 1 can be calculated.
As another method for calculating the effective cross-sectional area, a method of measuring a pressure drop value that has fallen until a certain time elapses from a certain point in time while measuring a time required for a pressure drop as described above, or A method can be considered in which the theoretical formula of the pressure drop is correlated with the least squares method or the like.
In addition, by correcting the calculation of the effective cross-sectional area based on the temperature signal from the temperature sensor 4, the difference in gas pressure that can change depending on the temperature can be reflected in the calculation of the effective cross-sectional area.
[0044]
In step 150, the controller 5 waits for the processing of steps 110 to 140 to be repeated three times, and then proceeds to step 160. That is, the measurement is repeated three times considering that the measurement accuracy is insufficient with only one measurement. In this embodiment, the number of repetitions is three, but this number is not limited to three and may be more than three or less than three. If sufficient accuracy can be obtained once, it can be performed only once.
[0045]
In step 160, the controller 5 calculates a clogging correction value for the nozzle 1 from a plurality of (three) values related to the effective cross-sectional area calculated as described above. As a method for calculating the correction value, for example, the degree of clogging of the nozzle 1 is evaluated based on the calculated value relating to the effective cross-sectional area, and the clogging can compensate for the decrease in gas flow rate according to the evaluated degree of clogging. There is a method for calculating a correction value.
[0046]
In step 170, the controller 5 determines whether or not the calculated clogging correction value is larger than the limit value. Here, the limit value means an allowable limit that can correct clogging of the nozzle 1. If the correction value is not greater than the limit value, the controller 5 proceeds directly to step 190, outputs the calculated clogging correction value to the control device 6, and temporarily terminates the subsequent processing. If the correction value is larger than the limit value, the controller 5 outputs an alarm signal indicating that the nozzle 1 is clogged to the control device 6 in step 180. Next, in step 190, the controller 5 outputs the calculated clogging correction value to the control device 6 and once performs the subsequent processing.
[0047]
As described above, the controller 5 performs clogging measurement and clogging correction value calculation.
[0048]
Next, details of control executed by the control device 6 in response to the clogging correction value will be described in detail. FIG. 5 is a flowchart showing the contents of a program for correcting the flow rate set value. Similar to the controller 5, the control device 6 executes only for a predetermined period when the semiconductor manufacturing apparatus is activated.
[0049]
In step 200, the control device 6 determines whether there is an alarm signal from the controller 5. If there is an alarm signal, the control device 6 causes the display device 8 to display that the sonic nozzle 1 is clogged and abnormal in step 210. Next, in step 215, the control device 6 causes the alarm lamp 9 to blink in order to notify the operator of the abnormality of the nozzle 1, and temporarily terminates the subsequent processing.
[0050]
If there is no alarm signal in step 200, the control device 6 determines in step 220 whether or not it is in the automatic correction mode. Here, the “automatic correction mode” is a mode for the control device 6 to automatically correct the flow rate setting value, and the “manual correction mode” for the operator to arbitrarily correct the flow rate setting value. Is different. In this embodiment, the operator can arbitrarily select the automatic correction mode or the artificial correction mode in advance using the keyboard 7. Accordingly, whether or not the automatic correction mode is set is determined by the operator's selection.
[0051]
Here, when the operator's setting is the automatic correction mode, the control device 6 reads the flow rate setting value input in advance by the operator in step 230. This value is a target value required by the operator as the gas flow rate flowing out of the sonic nozzle 1 and is input to the control device 6 in advance by the keyboard 7.
[0052]
In step 231, the control device 6 reads the clogging correction value sent from the controller 5.
[0053]
In step 232, the control device 6 corrects the flow rate setting value based on the clogging correction value, and calculates the corrected flow rate setting value.
[0054]
In step 233, the control device 6 outputs the calculated corrected flow rate setting value to the controller 5, and then temporarily terminates the subsequent processing.
[0055]
On the other hand, if it is not the automatic correction mode setting but the human correction mode setting in step 220, the control device 6 displays the clogging correction value on the display device 8 in step 240. By visually recognizing this, the operator can know the degree of clogging of the sonic nozzle 1. An experienced worker can arbitrarily select a correction value necessary for correcting the flow rate setting value based on his / her experience and know-how from the degree of clogging and other work conditions.
[0056]
Therefore, in step 241, the control device 6 performs a calculation for correcting the flow rate setting value based on a correction value or the like input by the operator using the keyboard 7.
[0057]
In step 242, the control device 6 outputs the corrected flow rate setting value to the controller 5 based on a command input by the operator using the keyboard 7, and temporarily terminates the subsequent processing. As described above, the control device 6 performs correction of the flow rate set value and the like.
[0058]
Next, details of the control executed by the controller 5 in response to the corrected flow rate setting value will be described. FIG. 6 is a flowchart showing the contents of a program for the controller 5 to perform normal flow rate control. The controller 5 periodically executes this routine after completion of startup of the semiconductor manufacturing apparatus. It is assumed that the operator can arbitrarily select execution of this program by setting and inputting “normal mode” using the keyboard 7.
[0059]
When the process proceeds to this routine, in step 300, the controller 5 determines whether or not the normal mode is set. If it is not the normal mode, the controller 5 ends the process as it is. In the normal mode, the controller 5 reads the flow rate setting value from the memory in step 310. This flow rate set value is obtained by correction in the flow rate check mode, and is sent from the control device 6 and temporarily stored in the memory.
[0060]
In step 320, the controller 5 calculates a pressure set value corresponding to the read corrected flow rate set value. The controller 5 performs this calculation based on function data set in advance using the flow rate setting value and the pressure setting value as parameters.
[0061]
In step 330, the controller 5 reads the pressure signal from the pressure sensor 3. In step 340, the controller 5 controls the opening degree of the valve 2 by outputting the pressure setting signal to the valve 2 so that the measured pressure signal value becomes the calculated pressure setting value, and then This process is temporarily terminated. By controlling the opening degree of the valve 2, the gas pressure supplied to the upstream side of the sonic nozzle 1 is adjusted, and the gas flow rate flowing out to the downstream side of the nozzle 1 is controlled to the corrected set flow rate value. Thus, the flow control in the normal mode is executed.
[0062]
As described above, according to the flow rate controller of this embodiment, the controller 5 controls the opening degree of the valve 2 when the normal mode for performing the normal flow rate control is set. Thereby, the gas pressure supplied to the upstream side of the sonic nozzle 1 is adjusted to a predetermined pressure set value, and the gas flow rate flowing out downstream of the nozzle 1 is controlled to the target flow rate set value.
[0063]
Here, if the sonic nozzle 1 is not clogged, the gas flow rate from the nozzle 1 is appropriately controlled so as to be a flow rate set value corresponding to the set value of the gas pressure supplied to the upstream side of the nozzle 1. Will be. However, when the sonic nozzle 1 is clogged, the gas flow rate from the nozzle 1 is not controlled to the target flow rate setting value corresponding to the gas pressure supplied to the upstream side of the nozzle 1, and an error occurs in the gas flow rate. It will be.
Therefore, by setting the flow rate change check mode prior to the setting of the normal mode, the controller 5 blocks the gas flow between the valve 2 and the sonic nozzle 1 in order to detect clogging of the sonic nozzle 1. At this time, the gas pressure remaining between the valve 2 and the sonic nozzle 1 gradually decreases as the gas gradually escapes from the sonic nozzle 1.
Accordingly, at this time, a drop in gas pressure between the valve 2 and the sonic nozzle 1 is measured by the pressure sensor 3, and the controller 5 determines the degree of clogging of the sonic nozzle 1 based on the measured pressure drop waveform. To do. Thereby, in order to improve the reliability of the flow rate controller, the clogged state of the sonic nozzle 1 is determined without separately providing a special flow rate verification means such as a mass flow meter or a flow rate monitoring system outside the flow rate controller. In particular, in order to determine the degree of clogging of the sonic nozzle 1, more accurate determination can be performed by correcting the pressure drop waveform according to the gas temperature. For this reason, in the flow rate controller using the sonic nozzle 1, clogging of the sonic nozzle 1 can be detected with a relatively simple configuration. In this sense, the overall configuration of the semiconductor manufacturing apparatus is not complicated, its maintainability is not deteriorated, and the cost of the apparatus is not increased.
[0064]
According to the flow rate controller of this embodiment, the adjustment of the gas pressure by the valve 2 is corrected based on the clogged state detected for the sonic nozzle 1 as described above, and the gas flowing out downstream of the sonic nozzle 1 The flow rate is corrected. For this reason, even if some clogging occurs in the sonic nozzle 1, the gas flow rate can be appropriately controlled according to the clogged state.
[0065]
In particular, the flow rate controller of this embodiment includes a configuration for an automatic correction mode for automatically correcting a gas flow rate and a configuration for a human correction mode for correcting human flow.
[0066]
Here, in the automatic correction mode, based on the detected clogging state, the controller 5 calculates a clogging correction value corresponding to an error in the gas flow rate. Then, the flow rate setting value is corrected by the control device 6 based on the calculated clogging correction value. Further, based on the corrected flow rate setting value, the opening degree of the valve 2 is controlled by the controller 5 to correct the adjustment of the gas pressure supplied to the sonic nozzle 1, and the error in the gas flow rate from the nozzle 1 is corrected. It is automatically corrected. For this reason, even if some clogging occurs in the sonic nozzle 1, the gas flow rate can be controlled automatically and appropriately according to the clogging state.
[0067]
On the other hand, in the artificial correction mode, the controller 5 calculates a clog correction value corresponding to the error in the gas flow rate based on the detected clogging state. Further, the calculated clogging correction value is displayed on the display device 8. Then, when the operator operates the keyboard 7 based on the displayed clogging correction value, the control device 6 arbitrarily causes the flow rate setting value to be corrected. Then, by artificially correcting the adjustment of the gas pressure in the controller 5 based on the corrected flow rate setting value, the error in the gas flow rate from the sonic nozzle 1 is appropriately corrected to reflect the experience of the operator. . For this reason, even if some clogging occurs in the sonic nozzle 1, the gas flow rate can be artificially controlled appropriately according to the clogged state.
[0068]
According to the flow rate controller of this embodiment, when the controller 5 determines that the sonic nozzle 1 is abnormal such that the detected clogging state exceeds a predetermined limit value, the abnormality is displayed on the display device 8. The operator is notified by the blinking of the alarm lamp 9. Accordingly, the operator can recognize the abnormality of the sonic nozzle 1 upon receiving this notification, and take measures such as replacing the abnormal nozzle 1 with a normal one. At this time, the flow rate characteristic of the sonic nozzle 1 after replacement is verified and corrected in the flow rate check mode, and the flow rate characteristic value of the sonic nozzle 1 after replacement is adjusted to that before replacement, so that the nozzle 1 can be replaced. The reproducibility of the flow rate characteristics can be ensured before and after. In this sense, the reliability of the flow controller can be further increased. In addition, the reproducibility can be ensured relatively easily without using any external flow rate verification means.
[0069]
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment in which the flow controller of the present invention is embodied will be described with reference to the drawings. In each of the following embodiments including this embodiment, the same members and the like as those of the flow controller according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different points from others. The explanation will be focused on.
[0070]
FIG. 7 shows a schematic configuration diagram of a sonic nozzle type flow rate controller according to the present embodiment. In the first embodiment, the function of controlling the gas pressure and the function of shutting off the gas flow are combined in one valve 2. In this embodiment, the function is shared by two members. It is different. That is, the former function is assigned to the electronic regulator 10, and the latter function is assigned to the valve 2 provided between the electronic regulator 10 and the sonic nozzle 1. Furthermore, a flow rate change check system and a pressure control system in the controller 5 are provided separately in accordance with the above-mentioned function sharing.
[0071]
Therefore, also in this embodiment, the same operations and effects as those of the first embodiment can be obtained.
[0072]
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment in which the flow controller of the present invention is embodied will be described with reference to the drawings.
[0073]
FIG. 8 shows a schematic configuration diagram of a sonic nozzle type flow rate controller according to the present embodiment. In the second embodiment, the function of measuring the normal pressure and the function of measuring the drop pressure in the flow rate check mode are combined in one pressure sensor 3. In this embodiment, two pressure sensors are used. It is different in that the functions are shared. That is, the former function is assigned to a new pressure sensor 11 disposed between the regulator 10 and the valve 2, and the latter function is assigned to the pressure sensor 3 provided between the valve 2 and the sonic nozzle 1. Let
[0074]
Therefore, also in this embodiment, the same operation and effect as those of the first and second embodiments can be obtained.
[0075]
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment in which the flow controller of the present invention is embodied will be described with reference to the drawings.
[0076]
FIG. 9 shows a schematic configuration diagram of a variable nozzle type flow rate controller according to the present embodiment. In the first embodiment, the sonic nozzle 1 is used and the gas flow supplied from the nozzle 1 is corrected by correcting the gas pressure supplied to the nozzle 1. In contrast, in this embodiment, the variable nozzle 12 is used in place of the sonic nozzle 1, and the opening degree of the nozzle 12 is corrected in order to correct the gas flow rate from the nozzle 12. Different. Furthermore, a nozzle opening degree control system is additionally provided in the controller 5 in accordance with the variable nozzle 12.
[0077]
Here, in the flow rate controller of the first embodiment, when clogging occurs in the sonic nozzle 1 whose opening is fixed, the effective cross-sectional area of the nozzle 1 is calculated as a value indicating the degree of clogging. Then, the initial gas flow rate is maintained by correcting the set value of the gas pressure supplied to the nozzle 1 by the amount corresponding to the clogging.
On the other hand, in the flow rate controller of the present embodiment, when clogging occurs in the variable nozzle 12 whose opening degree can be changed, the effective sectional area of the nozzle 12 is calculated as a value indicating the degree of clogging. Then, by increasing the opening degree of the nozzle 12 by an amount corresponding to the clogging, as a result, the set value of the gas pressure supplied to the nozzle 12 is corrected, and the desired gas flow rate is maintained. I have to.
In this variable nozzle type flow rate controller, the initial flow rate at a constant nozzle opening and the characteristic values such as the nozzle effective cross-sectional area are calibrated in advance at the product shipment stage. Then, when clogging is detected in the nozzle 12 in the subsequent flow rate verification, the variable nozzle 12 is opened to a predetermined opening obtained from the calculation so that the initial characteristic value is obtained. After the processing, the flow rate is verified again, and if there is a deviation from the initial characteristic value, the characteristic value is corrected to the initial value in the same manner as described above. By repeating this appropriately, the characteristic value of the flow rate controller is adjusted to the state of the shipping stage, and after the adjustment is completed, it is used for normal flow rate control.
Here, as the variable nozzle 12, a valve with a variable opening degree is assumed. The valve may be of any type as long as the flow rate can be adjusted, such as a stop valve, a ball valve, and a needle valve. The actuator may be an electromagnetic solenoid, a piezoelectric actuator, a motor, or the like that can electrically adjust the displacement of the valve body.
[0078]
In this embodiment, the controller 5 includes a “nozzle opening control system” in addition to the temperature check system, the pressure control system, and the flow rate change check system. In this system, in order to control the opening of the variable nozzle 12, the opening of the nozzle 12 is controlled with a continuous change by outputting an opening setting signal to the nozzle 12. This system includes a hardware configuration including an input / output circuit between the variable nozzle 12 and the like, a CPU and various memories, and a control program stored in a ROM for controlling the nozzle 12. This system is based on the clogging state of the nozzle 12 determined by the flow rate change check system so that the gas flow rate flowing out downstream of the variable nozzle 12 becomes a predetermined set flow rate (target value). The opening degree of 12 is corrected. In this embodiment, the controller 5 and the control device 6 constitute the opening correction means of the present invention.
[0079]
In this embodiment, an automatic correction function and an artificial correction function are provided as functions for the opening degree correction.
That is, the automatic correction function is exhibited by the controller 5. The flow rate change check system of the controller 5 automatically corrects the opening degree of the variable nozzle 12 by comparing the determined clogged state of the variable nozzle 12 with a predetermined reference value. As a result, the gas flow rate flowing out downstream of the nozzle 12 is automatically corrected. In this embodiment, the controller 56 constitutes the automatic correction means of the present invention.
[0080]
On the other hand, the human correction function is exhibited by the keyboard 7 and the display device 8 in addition to the controller 5 and the control device 6. Here, the flow rate change check system of the controller 5 outputs the determined clogging state of the variable nozzle 12 and a predetermined reference value to be compared to the control device 6 as signals. The control device 6 causes the display device 8 to display the clogged state and a predetermined reference value. The operator arbitrarily operates the keyboard 7 to artificially correct the opening degree of the variable nozzle 12 based on the clogged state displayed on the display device 8 and a predetermined reference value. That is, by inputting a necessary correction value for a preset opening setting value with the keyboard 7, the corrected opening setting value is arbitrarily determined and output to the controller 5 as an opening setting value signal. It is. The nozzle opening control system of the controller 5 controls the opening of the nozzle 12 based on the corrected opening setting value in order to correct the gas flow rate from the variable nozzle 12. In this manner, the operator artificially corrects the adjustment of the gas pressure supplied to the upstream side of the variable nozzle 12. In this embodiment, the display device 8 corresponds to the display means of the present invention. Furthermore, the keyboard 7 and the control device 6 constitute an artificial correction means of the present invention.
[0081]
In addition to the various functions described above, the flow rate controller of this embodiment has a function for notifying when the clogging of the variable nozzle 12 is abnormal. In this embodiment, the controller 5, the control device 6, and the alarm lamp 9 constitute the abnormality notification means of the present invention.
[0082]
Next, the contents of the control program corresponding to the various functions will be described in detail. FIG. 10 is a flowchart showing the contents of a program for measuring clogging of the variable nozzle 12 and setting the opening degree of the nozzle 12. The controller 5 executes this program routine periodically for a predetermined period as one of the initial operations when the semiconductor manufacturing apparatus is activated. It is assumed that the operator can arbitrarily select execution of this program by setting and inputting the “flow rate check mode” using the keyboard 7.
[0083]
When the process moves to this routine, the controller 5 starts the process from step 400. Here, the processing contents of Step 400 to Step 450 are the same as the processing contents of Step 100 to Step 150 shown in FIG. 3 in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
[0084]
Then, in Step 460 after proceeding from Step 450, the controller 5 determines that the calculated nozzle effective area value is smaller than the previous or initial nozzle effective area value (verification reference value) stored in the memory. Whether or not the variable nozzle 12 is clogged is determined. If it is determined that the variable nozzle 12 is clogged, the controller 5 moves the process to step 465.
[0085]
In step 465, the controller 5 calculates the opening setting value of the variable nozzle 12 based on the calculated nozzle effective sectional area value and the initial value. The controller 5 calculates the opening setting value by performing correction to increase the initial opening setting value by a predetermined value.
[0086]
In step 466, the controller 5 outputs the calculated opening setting value to the variable nozzle 12 in order to increase the opening of the variable nozzle 12 by a predetermined amount from the previous time. Thereafter, the controller 5 returns the process to step 410 and repeats the process from step 410. If it is determined in step 460 that the variable nozzle 12 is not clogged, the controller 5 proceeds to step 469. In step 469, the controller 5 stores the opening setting value calculated this time in the memory as the opening setting value after correction.
[0087]
Thereafter, in step 470, the controller 5 determines whether or not the corrected opening setting value is larger than the limit value. Here, the limit value means an allowable limit capable of correcting clogging of the nozzle 1. If the corrected opening setting value is not larger than the limit value, the controller 5 proceeds to step 490 as it is, outputs the corrected opening setting value to the control device 6, and then terminates the subsequent processing once. To do. If the corrected opening setting value is larger than the limit value, the controller 5 outputs an alarm signal indicating that the clogging of the variable nozzle 12 is abnormal to the control device 6 in step 480. Next, in step 490, the controller 5 outputs the calculated nozzle effective cross-sectional area value and the initial nozzle effective cross-sectional area value to the control device 6, respectively, and temporarily performs the subsequent processing.
[0088]
As described above, the controller 5 performs clogging measurement, opening setting value calculation, and the like.
[0089]
Next, details of the control executed by the control device 6 in response to the nozzle effective sectional area value and the like will be described in detail. FIG. 11 is a flowchart showing the contents of a program for correcting the opening setting value. Similar to the controller 5, the control device 6 executes only for a predetermined period when the semiconductor manufacturing apparatus is activated.
[0090]
In step 500, the control device 6 determines whether there is an alarm signal from the controller 5. If there is an alarm signal, the control device 6 causes the display device 8 to display that the variable nozzle 12 is clogged and abnormal in step 510. Next, in step 515, the control device 6 causes the alarm lamp 9 to blink in order to notify the operator of the abnormality of the nozzle 12, and then terminates the subsequent processing.
[0091]
If there is no alarm signal in step 500, the control device 6 determines in step 520 whether or not it is an artificial correction mode. Also in this embodiment, the operator uses the keyboard 7 to arbitrarily select the artificial correction mode or the automatic correction mode in advance.
[0092]
Here, when the setting of the worker is the automatic correction mode, the control device 6 reads the flow rate setting value input by the worker in Step 530. This value is a target value required by the operator as the gas flow rate flowing out from the variable nozzle 1 and is input to the control device 6 in advance by the keyboard 7.
[0093]
In step 535, the control device 6 outputs the read flow rate setting value to the controller 5, and the subsequent processing is temporarily terminated.
[0094]
On the other hand, if it is determined in step 520 that the setting is not the automatic correction mode but the artificial correction mode, the control device 6 determines in step 540 the nozzle effective sectional area value and the initial nozzle effective sectional area output from the controller 5. The value is displayed on the display device 8. The operator can know the degree of clogging of the variable nozzle 1 by visually recognizing these values. If it is an experienced worker, the correction value necessary for correcting the opening setting value of the variable nozzle 12 is arbitrarily selected from the degree of clogging and other work conditions based on his own experience and know-how. Can do.
[0095]
Therefore, in step 541, the control device 6 performs a calculation for correcting the opening setting value based on a correction value or the like input from the keyboard 7 by the operator.
[0096]
In step 542, the control device 6 outputs the corrected opening setting value to the controller 5 based on a command input by the operator using the keyboard 7, and temporarily terminates the subsequent processing. As described above, the control device 6 performs correction of the opening degree set value and the like.
[0097]
Next, details of the control executed by the controller 5 in response to the corrected opening setting value and the like will be described. FIG. 12 is a flowchart showing the contents of a program for the controller 5 to perform normal flow control. The controller 5 periodically executes this routine after completion of startup of the semiconductor manufacturing apparatus. The operator can arbitrarily select execution of this program by setting and inputting the “normal mode” using the keyboard 7.
[0098]
When the process proceeds to this routine, in step 600, the controller 5 determines whether or not the normal mode is set. If it is not the normal mode, the controller 5 ends the process as it is. In the normal mode, the controller 5 reads the flow rate setting value and the opening setting value from the memory in step 610. Here, the flow rate set value is arbitrarily input by the operator as described above and once stored in the memory. The opening setting value is obtained by automatic correction or artificial correction in the flow rate check mode, and is temporarily stored in the memory.
[0099]
In step 615, the controller 5 controls the opening degree of the nozzle 12 by outputting an opening degree setting signal related to the corrected opening degree setting value to the variable nozzle 12.
[0100]
Thereafter, the controller 5 executes the processing of step 620 to step 640. Here, since the processing content in step 620 to step 640 is the same as the processing content in step 320 to step 340 shown in the flowchart of FIG. 6 of the first embodiment, description thereof will be omitted.
[0101]
By controlling the opening degree of the valve 2 and the opening degree control of the variable nozzle 12 as described above, the gas pressure supplied to the upstream side of the variable nozzle 12 is adjusted, and the gas flow rate flowing out to the downstream side of the nozzle 12 is initially set. The set flow rate value is controlled. Thus, the flow control in the normal mode is executed.
[0102]
As described above, according to the flow rate controller of this embodiment, when the normal mode for performing the normal flow rate control is set, the controller 5 controls the opening degree of the valve 2 and the variable nozzle 12. Thereby, the flow rate of the gas flowing out downstream of the variable nozzle 12 is controlled to the target flow rate setting value.
[0103]
Here, if the variable nozzle 12 is clogged, the gas flow rate from the nozzle 12 will not be controlled to the target flow rate setting value corresponding to the gas pressure supplied to the upstream side of the nozzle 12, and there will be an error in the gas flow rate. Will occur.
[0104]
Therefore, also in this embodiment, the controller 5 detects the clogging of the variable nozzle 12 by setting the flow rate change check mode prior to setting the normal mode, so that the controller 5 is connected between the valve 2 and the variable nozzle 12. Shut off gas flow. At this time, the controller 5 determines the degree of clogging of the variable nozzle 1 based on the pressure drop waveform measured by the pressure sensor 3 between the valve 2 and the variable nozzle 12. Thereby, the clogged state of the variable nozzle 12 is determined without separately providing a special flow rate verification means outside. If the pressure drop waveform is corrected according to the gas temperature, a more accurate determination can be made. For this reason, the flow rate controller using the variable nozzle 12 can detect clogging of the variable nozzle 12 with a relatively simple configuration. In this sense, the overall configuration of the semiconductor manufacturing apparatus is not complicated, its maintainability is not deteriorated, and the cost of the apparatus is not increased.
[0105]
According to the flow rate controller of this embodiment, the opening degree of the nozzle 12 is controlled by controlling the opening degree of the nozzle 12 based on the nozzle effective sectional area value detected (calculated) for the variable nozzle 12 as described above. The degree is corrected to an appropriate value, and the gas flow rate flowing out to the downstream side of the nozzle 12 is corrected. For this reason, even if some clogging occurs in the variable nozzle 12, the gas flow rate can be appropriately controlled according to the clogged state.
[0106]
In this embodiment, in the automatic correction mode, the opening of the variable nozzle 12 is corrected by the controller 5 comparing the detected (calculated) nozzle effective area value with a predetermined test reference value. . Further, an appropriate nozzle effective cross-sectional area is confirmed by repeating the correction operation. For this reason, even if some clogging occurs in the variable nozzle 12, the gas flow rate can be appropriately controlled automatically in accordance with the clogging state.
[0107]
In this embodiment, in the artificial correction mode, the nozzle effective cross-sectional area value detected (calculated) and the test reference value to be compared with the nozzle effective cross-sectional area value are displayed on the display device 8. Then, when the operator operates the keyboard 7 based on the displayed nozzle effective sectional area value and the verification reference value, the control device 6 arbitrarily causes the opening setting value to be corrected. Then, by correcting the opening of the variable nozzle 12 based on the corrected opening setting value, the error in the gas flow rate from the variable nozzle 12 is appropriately corrected to reflect the experience of the operator. For this reason, even if some clogging occurs in the variable nozzle 12, the gas flow rate can be artificially controlled appropriately according to the clogged state.
[0108]
Also in this embodiment, when the controller 5 determines that the variable nozzle 12 is abnormal such that the corrected opening setting value exceeds a predetermined limit value, the abnormality is displayed on the display device 8 and an alarm lamp is displayed. The operator is notified by blinking 9.
Accordingly, the operator can recognize the abnormality of the variable nozzle 12 upon receiving this notification, and take measures such as replacing the abnormal nozzle 12 with a normal one. At this time, similarly to the first embodiment, the flow rate check mode can match the flow rate characteristic value of the variable nozzle 12 after replacement with that before the replacement, and the flow rate characteristic is reproduced before and after the replacement of the nozzle 12. Sex can be secured. In this sense, the reliability of the flow rate controller can be further increased, and the above reproducibility can be ensured relatively easily without using an external flow rate verification means.
[0109]
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment in which the flow controller of the present invention is embodied will be described with reference to the drawings.
[0110]
FIG. 13 shows a schematic configuration diagram of an orifice type flow rate controller according to the present embodiment. In the first embodiment, the sonic nozzle 1 suitable for the “sound velocity region” described above is used. On the other hand, in the present embodiment, instead of the sonic nozzle 1, it is also a kind of nozzle, and an orifice 13 suitable for the “subsonic region” is used, and another pressure sensor provided on the downstream side of the orifice 13. 14 to measure the pressure on the secondary side (downstream side). Then, the flow control in the normal mode is performed by the pressure control system in the controller 5 based on the pressure signal from the pressure sensor 3 and the secondary pressure signal from another pressure sensor 14.
[0111]
Therefore, also in this embodiment, the same operations and effects as those of the first embodiment can be obtained. In the normal mode, the gas flow rate can be suitably controlled using the “subsonic region”.
[0112]
[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment in which the flow controller of the present invention is embodied will be described with reference to the drawings.
[0113]
FIG. 14 is a schematic configuration diagram in which the sonic nozzle type flow rate controller according to the present embodiment is applied to a semiconductor manufacturing apparatus. In this configuration, two sonic nozzles 1 and one mass flow controller (MFC) 19 are provided corresponding to a plurality of gas lines 16, 17, and 18 for supplying a plurality of process gases to the chamber 15. An electronic regulator 20 for adjusting the pressure of each process gas is provided upstream of each gas line 16-18. Opening and closing valves 21 and 22 are provided on the upstream side and the downstream side of each sonic nozzle 1 and MFC 19, respectively. A purge line 23 for supplying purge gas (nitrogen gas) is connected to each sonic nozzle 1 and the upstream side of the MFC 19 via a corresponding branch line 24. Each branch line 24 is provided with an opening / closing valve 25. Upstream of the purge line 23, one valve 2 constituting the pressure adjusting means and gas flow blocking means of the present invention and one pressure sensor 3 constituting the pressure drop detecting means of the present invention are provided. A controller 5 and a control device 6 corresponding to the valve 2 and the pressure sensor 3 are provided. The controller 5 and the control device 6 constitute pressure control means, clogging determination means, and pressure correction means of the present invention.
[0114]
In this embodiment, the purge gas is supplied to each sonic nozzle 1 or MFC 19 by closing each electronic regulator 20 and selectively opening the opening / closing valve 25 provided corresponding to the gas line 16-18. Can do. Here, for example, from the state in which the purge gas is supplied to one sonic nozzle 1, the valve 2 is closed once and the supply of the purge gas supplied to the sonic nozzle 2 is shut off, whereby the pressure sensor 3 supplies the same to the nozzle 1 The drop in gas pressure can be measured.
The controller 5 can determine the clogged state of the sonic nozzle 1 based on the gas pressure drop state.
[0115]
In this embodiment, since the purge line 23 is provided between the sonic nozzle 1 and the valve 2, the pipe volume related to the pressure drop increases when the clogged state is determined, and the time required for the pressure drop is another embodiment. Longer than that. As a result, the pressure drop waveform can be measured more accurately.
[0116]
In this embodiment, a set of configurations for determining the clogging state for both the gas lines 16 and 17 using the sonic nozzle 1 and the gas line 18 provided with the MFC 19, that is, the valve 2, The pressure sensor 3, the controller 5, and the control device 6 can be shared.
[0117]
[Seventh Embodiment]
Next, a seventh embodiment in which the flow controller of the present invention is embodied will be described with reference to the drawings.
[0118]
FIG. 15 is a schematic configuration diagram in which the sonic nozzle type flow rate controller according to the present embodiment is applied to a semiconductor manufacturing apparatus. In this configuration, unlike the sixth embodiment, a control unit 29 is provided corresponding to each gas line 16 to 18 for supplying a plurality of process gases to the chamber 15. Each control unit 29 includes a sonic nozzle 1, a valve 2 constituting the pressure adjusting means and gas flow blocking means of the present invention, a pressure sensor 3 constituting the pressure drop detecting means of the present invention, and a pressure control means of the present invention. And a controller 5 constituting a clogging determination unit and a pressure correction unit. A valve 26 for adjusting the flow rate of each process gas is provided upstream of each gas line 16-18. The opening / closing valve 21 on the upstream side of each control unit 29 is omitted, and the opening / closing valve 22 is provided only on the downstream side thereof. A purge line 23 for supplying purge gas (nitrogen gas) is connected to the upstream side of each control unit 29 via a corresponding branch line 24. Each branch line 24 is provided with an opening / closing valve 25. A valve 27 and an electronic regulator 20 are provided upstream of the purge line 23.
[0119]
In this embodiment, the valves 26 are closed, the open / close valves 25 provided corresponding to the gas lines 16 to 18 are selectively opened, and the valves 27 and the regulator 20 provided on the purge line 23 are opened. Thus, the purge gas can be supplied to each control unit 29. Here, in the control unit 29 to which the purge gas is supplied, the valve 2 is closed once and the supply of the purge gas supplied to the sonic nozzle 1 is shut off, whereby the pressure of the gas pressure supplied to the nozzle 1 by the pressure sensor 3 is reduced. The descent can be measured. The controller 5 can determine the clogged state of the sonic nozzle 1 based on the gas pressure drop state.
[0120]
On the other hand, the valves 25 and 27 and the regulator 20 related to the purge line 23 are closed, and the opening and closing valves 26 provided corresponding to the individual gas lines 16 to 18 are opened, whereby the process gas is supplied to each control unit 29. Can be supplied. Here, the clogged state of the sonic nozzle 1 can be determined by operating the control unit 29 to which the process gas is supplied in the same manner as described above.
[0121]
According to the configuration of this embodiment, since the clogging in the sonic nozzle 1 can be self-corrected in each control unit 29, it goes without saying that there is no need to provide a monitoring system such as MFC.
[0122]
In this embodiment, unlike the prior art, the valve provided at the portion indicated by the arrow A in the figure can be omitted. Further, unlike the sixth embodiment, the clogged state of the sonic nozzle 1 can be determined in each of the case where the purge gas is used and the case where the process gas is used.
[0123]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be carried out as follows without departing from the spirit of the invention. Also in the following embodiments, the same operations and effects as those of the above embodiments can be obtained.
[0124]
(1) In each of the above embodiments, the present invention is embodied in a flow rate controller having both an automatic correction function and an artificial correction function. However, the present invention is specifically applied to a flow rate controller having either an automatic correction function or an artificial correction function. It can also be converted.
[0125]
(2) In each of the above embodiments, the flow rate controller has a configuration for notifying that the sonic nozzle 1 or the variable nozzle 12 is clogged and abnormal, but the configuration for the notification is omitted. You can also
[0126]
(3) In the fourth embodiment, a variable nozzle type flow rate controller is configured as one of modifications to the sonic nozzle type flow rate controller according to the first embodiment. On the other hand, a variable nozzle type flow rate controller as a modification to the sonic nozzle type flow rate controller according to the second and third embodiments can be configured.
[0127]
(4) In the fourth embodiment, the opening degree of the variable nozzle 12 is corrected in order to correct the gas flow rate flowing out to the downstream side of the variable nozzle 12. On the other hand, in order to correct the flow rate of the gas flowing out downstream of the variable nozzle 12, the opening of the variable nozzle 12 is corrected and the gas pressure supplied to the upstream side of the nozzle 12 is adjusted by the valve 2. You may make it do.
[0128]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, in the flow rate controller using the nozzle, the gas pressure drop on the upstream side of the nozzle is detected, and the clogging is determined based on the state of the gas pressure drop. The nozzle clogging state is determined without separately providing a flow rate verification means. For this reason, the nozzle clogging can be detected with a relatively simple configuration.
[0129]
According to the second aspect of the invention, in addition to the operation and effect of the first aspect of the invention, the adjustment of the gas pressure is corrected based on the determined clogging state, and the gas flow rate flowing out downstream of the nozzle is corrected. Is done. For this reason, even if clogging occurs in the nozzle, the gas flow rate can be appropriately controlled according to the clogging state.
[0130]
According to the invention of claim 3, in the configuration of the invention of claim 2, an error in the gas flow rate is calculated based on the determined clogging state, and the gas pressure is adjusted based on the calculated error. By correcting, the error of the gas flow rate is automatically corrected. For this reason, even if some clogging occurs in the nozzle, the gas flow rate can be controlled appropriately and automatically according to the clogging state.
[0131]
According to the fourth aspect of the invention, in the configuration of the second aspect of the invention, an error in the gas flow rate is calculated based on the determined clogging state, and the error in the gas flow rate is displayed. Based on the displayed error, the operator manually corrects the adjustment of the gas pressure, whereby the error in the gas flow rate is appropriately corrected. For this reason, even if some clogging occurs in the nozzle, the gas flow rate can be appropriately artificially controlled according to the clogging state.
[0132]
According to the fifth aspect of the invention, in addition to the action of the first aspect of the invention, the opening degree of the variable nozzle is corrected based on the determined clogging state, and the gas flow rate flowing out to the downstream side of the variable nozzle is The target value is corrected according to the clogging state. For this reason, even if clogging occurs in the variable nozzle, the gas flow rate can be appropriately controlled according to the clogging state.
[0133]
According to the invention described in claim 6, in the configuration of the invention of claim 5, the opening degree of the variable nozzle is automatically corrected by comparing the determined clogging state with a predetermined reference value, and the gas flow rate The error is automatically corrected. For this reason, even if some clogging occurs in the variable nozzle, the gas flow rate can be controlled appropriately and automatically according to the clogging state.
[0134]
According to the configuration of the invention of claim 7, in the configuration of the invention of claim 5, the determined clogging state and the predetermined reference value are displayed on the display means. Based on the displayed clogging state and a predetermined reference value, the operator operates the artificial correction means to artificially correct the opening of the variable nozzle, whereby the gas flow rate error is appropriately corrected. For this reason, even if some clogging is generated in the variable nozzle, the gas flow rate can be appropriately and artificially controlled according to the clogged state.
[0135]
According to the configuration of the invention of claim 8, in addition to the operation and effect of any one of the inventions of claims 1 to 7, the clogged state to be determined exceeds a predetermined allowable state and the nozzle becomes abnormal. When that happens, you will be notified. Accordingly, the operator can recognize the abnormality of the nozzle upon receiving this notification, and can replace the nozzle with a normal one. In this sense, the reliability of the flow controller can be further enhanced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a flow controller according to a first embodiment.
FIG. 2 is also a graph showing the pressure flow characteristics of a sonic nozzle.
FIG. 3 is a flowchart for measuring clogging of a sonic nozzle in the same manner.
FIG. 4 is also a graph showing a pressure drop curve of a sonic nozzle.
FIG. 5 is a flowchart for correcting the flow rate setting value and the like.
FIG. 6 is also a flowchart for performing normal flow rate control.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a flow rate controller according to the second embodiment.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a flow rate controller according to a third embodiment.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a flow rate controller according to a fourth embodiment.
FIG. 10 is a flowchart for measuring clogging of a variable nozzle, and the like.
FIG. 11 is a flowchart for correcting the flow rate setting value and the like.
FIG. 12 is a flowchart for performing normal flow rate control.
FIG. 13 is a schematic configuration diagram showing a flow controller according to a fifth embodiment.
FIG. 14 is a schematic configuration diagram showing a manufacturing apparatus to which a flow rate controller is applied according to the sixth embodiment.
FIG. 15 is a schematic configuration diagram showing a manufacturing apparatus to which a flow rate controller is applied according to a seventh embodiment.
FIG. 16 is a schematic configuration diagram showing a flow rate controller according to a conventional technique.
[Explanation of symbols]
1 Sonic nozzle
2 Valves (pressure adjusting means, gas flow blocking means)
3 Pressure sensor (pressure drop detection means)
5 Controller (pressure control means, clogging judgment means, opening correction means, error calculation means)
6 Control device (5, 6: pressure correction means, automatic correction means and artificial correction means)
7 Keyboard (6, 7: Artificial correction means)
8 Display device (6, 8: Display means)
9 Alarm (5, 6, 9: Abnormality notification means)
10 Electronic regulator (pressure adjustment means)
11 Pressure sensor (pressure drop detection means)
12 Variable nozzle
13 Orifice (nozzle)

Claims

A sonic nozzle that causes a gas having a flow rate corresponding to the gas pressure supplied to the upstream side to flow out to the downstream side when the ratio of the pressure on the upstream side and the pressure on the downstream side is equal to or lower than the critical pressure ratio ;
Pressure adjusting means for adjusting the gas pressure supplied to the upstream side of the sonic nozzle;
Pressure for controlling the pressure adjusting means to control the gas flow supplied to the downstream side of the sonic nozzle to a target value by adjusting the gas pressure supplied to the upstream side of the sonic nozzle to a predetermined value. Control means;
In a flow rate controller comprising storage means for storing measurement data ,
A gas flow blocking means for blocking a gas flow between the pressure adjusting means and the sonic nozzle;
A pressure for detecting a drop in gas pressure between the gas flow blocking means and the sonic nozzle when the gas flow between the pressure adjusting means and the sonic nozzle is blocked by the gas flow blocking means. Descent detection means;
The effective drop area of the sonic nozzle based on the gas pressure measured by the pressure drop detecting means when the ratio of the pressure upstream of the sonic nozzle and the pressure downstream of the sonic nozzle is equal to or less than the critical pressure ratio. Effective cross-sectional area calculating means for calculating
The storage means, wherein the measurement data is an initial effective cross-sectional area of the sonic nozzle that is calculated and stored in advance by the effective cross-sectional area calculating means;
Based on the detected gas pressure drop state, the initial effective cross-sectional area stored in advance in the storage means, and a calculated effective cross-sectional area calculated based on the gas pressure measured by the pressure drop detecting means, The clogging correction value is calculated based on the comparison, and it is determined whether the clogging correction value is within a specified limit value, thereby determining the clogging state of the sonic nozzle. A jam determination means;
Pressure correction means for correcting the gas pressure adjustment by the pressure adjustment means based on the determined clogging state so that the gas flow rate flowing out downstream of the sonic nozzle becomes the target value;
A flow controller comprising:

  The flow controller of claim 1,
  The pressure correction means includes
  It includes an automatic correction means for calculating an error of the gas flow rate based on the determined clogging state and automatically correcting the adjustment of the gas pressure by the pressure adjustment means based on the calculated error. And flow rate controller.

  The flow controller of claim 1,
  The pressure correction means includes
  An error calculating means for calculating an error in the gas flow rate based on the determined clogging state;
  Display means for displaying the calculated gas flow rate error;
  Artificial correction means for an operator to manually correct the gas pressure adjustment by the pressure adjustment means based on the displayed gas flow rate error;
A flow controller comprising:

In the flow controller according to any one of claims 1 to 3,
  A detection process of detecting a gas pressure drop waveform of the gas pressure between the gas flow blocking means and the sonic nozzle by the pressure drop detecting means;
  An effective sectional area calculating step of calculating an effective sectional area of the sonic nozzle based on the gas pressure measured by the pressure drop detecting unit by the effective sectional area calculating unit;
    The flow rate controller is characterized in that the clogging correction value indicating the degree of clogging of the sonic nozzle is calculated from a plurality of values related to the effective cross-sectional area.

In the flow controller according to any one of claims 1 to 4 ,
A flow rate controller comprising an abnormality notification means for notifying that the sonic nozzle is abnormal when the determined clogged state exceeds a predetermined allowable state.