[发明专利]带有流量监测器的压力式流量控制装置、使用该装置的流体供给系统的异常检测方法及监测流量异常时的处置方法

说明书

技术领域

本发明涉及压力式流量控制装置的改良，涉及一种通过将热式质量流量传感器与使用节流口的压力式流量控制装置有机地组合从而能够实时地监测动作中的压力式流量控制装置的控制流量的带有流量监测器的压力式流量控制装置、使用该装置的流体供给系统的异常检测方法及监测流量异常时的处置方法。

背景技术

一直以来，在半导体控制装置用气体供给装置中，广泛地利用使用节流口的压力式流量控制装置FCS。

该压力式流量控制装置FCS，如图16所示，由控制阀CV、温度检测器T、压力检测器P、节流口OL及运算控制部CD等构成，该运算控制部CD由温度修正、流量运算电路CDa、比较电路CDb、输入输出电路CDc及输出电路CDd等构成。

将来自前述压力检测器P及温度检测器T的检测值变换成数字信号，向温度修正、流量运算电路CDa输入，在此进行检测压力的温度修正及流量运算，然后，将流量运算值Qt向比较电路CDb输入。另外，将设定流量的输入信号Qs从端子In输入，由输入输出电路CDc变换成数字值，然后，向比较电路CDb输入，在此与来自前述温度修正、流量运算电路CDa的流量运算值Qt相比较。然后，在设定流量输入信号Qs比流量运算值Qt更大的情况下，将控制信号Pd向控制阀CV的驱动部输出，将控制阀CV向开放方向驱动，向开阀方向驱动直到设定流量输入信号Qs与运算流量值Qt的差(Qs－Qt)成为零为止。

压力式流量控制装置FCS本身如上所述地众所周知，具有这样的优异的特征：在节流口OL的下游侧压力P₂(即，处理室侧的压力P₂)与节流口OL的上游侧压力P₁(即，控制阀CV的出口侧的压力P₁)之间保持P₁/P₂≥约2的关系(所谓临界膨胀条件)的情况下，流通于节流口OL的气体Go的流量Q成为Q=KP₁(其中，K是常数)，通过控制压力P₁，从而能够以高精度控制流量Q，并且，即使控制阀CV的上游侧的气体Go的压力大大地变化，控制流量值也几乎不变化。

可是，现有的压力式流量控制装置FCS，由于使用微小的孔径的节流口OL，因而节流口OL的孔径存在着产生老化的可能性。结果，在压力式流量控制装置FCS引起的控制流量值与现实流通的气体Go的实际流量之间产生差异，为了检测该差异，有必要频繁地进行所谓的流量监测，存在着对半导体制造装置的运转性和所制造的半导体的品质等造成大的影响的问题。

因此，一直以来，在热式质量流量控制装置和压力式流量控制装置的领域中，推进能够实时简单地监测是否适当地进行流量控制的流量控制装置的开发。例如，图17及图18示出其一个示例，该质量流量控制装置(mass flow controller)20由流路23、上游侧压力的第1压力传感器27a、开闭控制阀24、设在其下游侧的热式质量流量传感器25、设在其下游侧的第2压力传感器27b、设在第2压力传感器27b的下游侧的节流部(音速喷嘴)26、运算控制部28a以及输入输出电路28b等构成。

前述热式质量流量传感器25具有插入流路23内的整流体25a、从该流路23只分支F/A的流量的分支流路25b以及设在分支流路25b的传感器本体25c，输出表示总流量F的流量信号Sf。

另外，节流部26是在其一次侧与二次侧的压力差为规定值以上时使与一次侧的压力相应的流量的流体流动的音速喷嘴。此外，在图17及图18中，SPa、SPb是压力信号，Pa、Pb是压力，F是流量，Sf是流量信号，Cp是阀开度控制信号。

前述运算控制部28a，对来自压力传感器27a、27b的压力信号Spa、Spb及来自流量传感器25的流量控制信号Sf进行反馈，输出阀开度控制信号Cp，由此，对开闭阀24进行反馈控制。即，将流量设定信号Fs经由输入输出电路28b而向运算控制部28a输入，将流动于质量流量控制装置20的流体的流量F调整为符合流量设定信号Fs。具体而言，运算控制部28a使用第2压力传感器27b的输出(压力信号Spb)，对开闭控制阀24进行反馈，控制其开闭，由此，控制流动于音速喷嘴26的流体的流量F，并且，使用此时的热式流量传感器25的输出(流量信号Sf)，进行实际流动的流量F的测定，确认质量流量控制装置20的动作。