KR102384046B1

KR102384046B1 - 유량 비율 제어 장치, 유량 비율 제어 장치용 프로그램, 및 유량 비율 제어 방법

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Publication number: KR102384046B1
Application number: KR1020197006556A
Authority: KR
Inventors: 다다히로 야스다; 패트릭 앨런 로워리; 윌리엄 와일리 화이트; 브라이언 제임스 에버트; 막시밀리안 마틴 건들라흐; 존 토마스 딕
Original assignee: 가부시키가이샤 호리바 에스텍
Priority date: 2016-09-12
Filing date: 2017-08-25
Publication date: 2022-04-07
Anticipated expiration: 2037-08-25
Also published as: US20190204857A1; US10996689B2; CN109716257B; JP7085997B2; JPWO2018047644A1; TWI731159B; CN109716257A; KR20190055076A; WO2018047644A1; TW201812497A

Abstract

목표 유량 비율을 달성 가능할 뿐만 아니라, 당해 목표 유량 비율을 달성하기까지 걸리는 시간을 제어할 수 있는 유량 비율 제어 장치를 제공하기 위해서, 메인 유로와, 상기 메인 유로의 종단으로부터 분기하는 복수의 분기 유로와, 각 분기 유로에 마련되고, 각각이 밸브, 및 상기 밸브의 하류측에 배치된 압력식의 유량 센서를 구비하는 복수의 유체 제어 장치와, 목표 유량 비율에 기초하여, 복수의 유체 제어 장치 중 어느 1개의 유체 제어 장치에는 각 밸브보다도 상류측에 있어서의 유체의 유속을 제어하기 위한 유속 제어 모드로 동작시키고, 그 이외의 유체 제어 장치에는 상기 목표 유량에 기초하여 유량을 제어하는 유량 제어 모드로 동작시키도록 설정하는 동작 설정부를 구비했다.

Description

유량 비율 제어 장치, 유량 비율 제어 장치용 프로그램, 및 유량 비율 제어 방법

본 발명은 메인 유로로부터 분기하는 복수의 분기 유로를 흐르는 유체의 유량 비율을 목표 유량 비율이 되도록 제어하는 유량 비율 제어 장치에 관한 것이다.

반도체 제조 프로세스에 있어서는, 챔버 내에서의 가스 농도를 균일화하기 위해서 유량 비율 제어 장치(레이쇼 컨트롤러)를 이용하여 챔버의 복수 지점으로부터 소정의 유량 비율로 가스를 도입하는 것이 행해지고 있다.

상기 유량 비율 제어 장치는 복수의 성분으로 이루어지는 혼합 가스가 흐르는 메인 유로와, 상기 메인 유로의 종단으로부터 분기하여, 챔버에 접속되는 복수의 분기 유로와, 각 분기 유로에 각각 마련된 매스 플로우 컨트롤러를 구비한 것이다(특허 문헌 1 참조). 복수의 매스 플로우 컨트롤러 중 하나의 매스 플로우 컨트롤러는 미리 정해진 목표 압력이 되도록 압력 제어를 행하고, 그 외의 매스 플로우 컨트롤러는 목표 유량 비율과 각 분기 유로를 흐르는 가스의 유량의 총합으로부터 산출되는 개별의 목표 유량이 되도록 유량 제어를 행한다. 이와 같이 각 분기 유로의 매스 플로우 컨트롤러가 동작함으로써 목표 유량 비율이 실현된다.

그런데, 근래의 반도체 제조 프로세서에 있어서는 가스의 유량 비율을 정확하게 제어 가능할 뿐만 아니라, 그 유량 비율을 달성할 수 있기까지 걸리는 시간에 대해서도 단축시키고, 그 시간을 항상 일정하게 할 수 있는 것이 요구되고 있다.

특허 문헌 1: 일본 특표 2008-538656호공보

본 발명은 상술한 것과 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 목표 유량 비율을 달성 가능할 뿐만 아니라, 당해 목표 유량 비율을 달성하기까지 걸리는 시간을 제어할 수 있는 유량 비율 제어 장치, 유량 비율 제어 장치용 프로그램, 및 유량 비율 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명에 따른 유량 비율 제어 장치는 메인 유로와, 상기 메인 유로의 종단으로부터 분기하는 복수의 분기 유로와, 각 분기 유로에 마련되고, 각각이 밸브, 및 상기 밸브의 하류측에 배치된 압력식의 유량 센서를 구비하는 복수의 유체 제어 장치와, 각 분기 유로에 흘리는 유체의 유량의 분배 비율인 목표 유량 비율을 접수하는 목표 접수부와, 각 유량 센서로 측정되는 각 분기 유로를 흐르는 유체의 측정 유량의 총합, 및 상기 목표 유량 비율에 기초하여, 각 분기 유로에 대한 목표 유량을 산출하는 목표 유량 산출부와, 상기 목표 유량 비율에 기초하여, 복수의 유체 제어 장치 중 어느 1개의 유체 제어 장치에는 각 밸브보다도 상류측에 있어서의 유체의 유속을 제어하기 위한 유속 제어 모드로 동작시키고, 유속 제어 모드로 동작시키는 1개의 유체 제어 장치 이외의 유체 제어 장치에는 상기 목표 유량에 기초하여 유량을 제어하는 유량 제어 모드로 동작시키도록 설정하는 동작 설정부를 구비한 것을 특징으로 한다.

이러한 것이면, 분기 유로에 마련된 1개의 유체 제어 장치에 의해 유체의 유속을 제어하면서, 나머지 유체 제어 장치에 의해 각 분기 유로를 흐르는 유체의 유량이 목표 유량 비율을 실현하도록 개별로 제어할 수 있다.

또, 각 유체 제어 장치는 압력식의 유량 센서를 구비하고 있으므로, 유량 센서에 있어서는 유로의 분기가 없으므로, 층류 소자보다도 상류측에 있어서 유체가 쌓이기 쉬워, 목표 유량이나 유속을 실현하는데 필요한 압력에 도달할 때까지의 시간을 짧게 할 수 있다.

또, 복수의 성분으로 이루어지는 가스의 유량 비율을 제어하는 경우에는, 가스를 필요 충분한 시간만 메인 유로로 흘려 가스의 혼합을 실현하여, 각 분기 유로를 흐르는 가스의 성분을 같게 할 수도 있다.

원하는 유속이 실현될 때까지의 시간을 할 수 있는 한 짧게 하려면, 상기 동작 설정부가 상기 목표 유량 비율에 기초하여 가장 유량비가 큰 분기 유로에 마련되어 있는 유체 제어 장치를 상기 유속 제어 모드로 동작시키도록 구성되어 있으면 된다. 이러한 것이면, 가장 유량이 많은 분기 유로의 유체 제어 장치가 유속을 제어하므로, 유속에 영향을 주는 유체의 양을 가장 크게 하여, 목표의 유속이 실현 될 때까지 걸리는 시간을 단축시킬 수 있다.

유체의 유속을 측정하여, 유속 자체에 기초하여 유속 제어를 실현할 수 있도록 하려면, 각 밸브보다도 상류측에 마련된 메인 압력 센서와, 상기 메인 압력 센서로 측정되고 있는 유체의 압력, 유량 센서로 측정되는 각 분기 유로를 흐르는 유체의 측정 유량의 총합, 및 메인 유로의 단면적에 기초하여, 유체의 유속을 산출하는 유속 산출부를 추가로 구비한 것이면 된다.

예를 들면, 유속 제어 모드로 설정되어 있는 유체 제어 장치에 의해 원하는 유속을 유저가 수동으로 시행 착오하면서 적당히 유속 제어할 수 있도록 하려면, 상기 유속 산출부가 산출되는 유속을 외부 출력하도록 구성되어 있고, 상기 유속 제어 모드로 설정된 유체 제어 장치가, 목표 개도를 접수하여 상기 밸브를 당해 목표 개도가 되도록 제어하고, 상기 유량 제어 모드로 설정된 유체 제어 장치가, 상기 목표 유량과 유량 센서로 측정되는 측정 유량의 편차가 작아지도록 상기 밸브를 제어하는 것이면 된다. 이러한 것이면, 상기 유속 산출부로부터 외부 출력되는 유속을 디스플레이 등의 표시 장치에 값이나 시간 그래프로서 표시할 수 있고, 유저는 현재의 유속을 확인하면서 목표 유속이 되도록 유속 제어 모드로 동작하는 유체 제어 장치의 밸브의 개도를 적절한 값으로 조절할 수 있다.

각 밸브의 인가 전압에 대한 개도의 히스테리시스(hysteresis)의 영향을 저감시켜, 고속, 고정밀한 유속 제어 또는 유량 제어를 실현할 수 있도록 하려면, 제어 각 밸브가, 밸브 몸체의 밸브 시트((valve seat))에 대한 위치를 측정하는 포지션 센서를 구비한 것이면 된다.

과거의 제어 실적을 학습하여, 목표 유량 비율이 이미 설정되었던 적이 있는 경우에는 각 밸브에 대해 같은 상태를 즉시 재현하여, 유속과 유량 비율이 단시간에 원하는 상태가 되도록 하려면, 각 분기 유로를 흐르는 유체의 유량의 비율이 상기 목표 유량 비율로 안정된 경우에, 상기 목표 유량 비율, 및 당해 목표 유량 비율로 안정된 상태에서의 각 밸브의 포지션 센서의 출력이 링크된 안정 상태 개도 데이터를 기억하는 설정 기억부와, 상기 목표 접수부에 접수된 목표 유량 비율과 같은 목표 유량 비율을 포함하는 안정 상태 개도 데이터가 있는 경우에, 유량 비율 제어 개시시에 당해 안정 상태 개도 데이터의 각 밸브의 포지션 센서의 출력이 되도록 각 밸브의 개도를 제어하는 피드 포워드(feed forward) 제어부를 추가로 구비한 것이면 된다.

유체의 유속이 원하는 값이 되기까지 걸리는 시간을 추가로 단축시키려면, 상기 메인 유로로부터 각 분기 유로의 각 밸브에 도달할 때까지의 유로의 컨덕턴스가 거의 일정하게 되도록 구성되어 있으면 된다. 이러한 것이면, 압력의 상승에 필요한 유체의 유입을 방해하는 유체 저항을 없애, 유속이 원하는 값이 되기까지 걸리는 시간을 저감시킬 수 있다.

본 발명에 따른 유량 비율 제어 장치의 다른 표현으로서는 이하와 같은 것을 들 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 유량 비율 제어 장치는 메인 유로와, 상기 메인 유로의 종단으로부터 분기하는 제1 분기 유로와, 상기 메인 유로의 종단으로부터 분기하는 제2 분기 유로와, 상기 제1 분기 유로에 마련되고, 제1 밸브, 및 제1 밸브의 하류측에 배치된 압력식의 제1 유량 센서를 구비하는 제1 유체 제어 장치와, 상기 제2 분기 유로에 마련되고, 제2 밸브, 및 제2 밸브의 하류측에 배치된 압력식의 제2 유량 센서를 구비하는 제2 유체 제어 장치와, 상기 제1 분기 유로, 및 상기 제2 분기 유로에 흘리는 유체의 유량의 분배 비율인 목표 유량 비율을 접수하는 목표 접수부와, 상기 제1 유량 센서, 상기 제2 유량 센서로 측정되는 유체의 측정 유량, 및 상기 목표 유량 비율에 기초하여, 상기 제1 분기 유로와 상기 제2 분기 유로에 대한 목표 유량을 산출하는 목표 유량 산출부와, 상기 목표 유량 비율에 기초하여, 상기 제1 유체 제어 장치, 상기 제2 유체 제어 장치의 제어 모드를 설정하는 동작 설정부를 구비하고, 상기 동작 설정부가 각 밸브보다도 상류측에 있어서의 유체의 유속을 제어하기 위한 유속 제어 모드, 또는 상기 목표 유량에 기초하여 유량을 제어하는 유량 제어 모드로 상기 제1 유체 제어 장치, 상기 제2 유체 제어를 동작시키는 것을 특징으로 한다.

기존의 유량 비율 제어 장치에 대해 본 발명과 마찬가지의 동작을 실현하려면, 메인 유로와, 상기 메인 유로의 종단으로부터 분기하는 복수의 분기 유로와, 각 분기 유로에 마련되고, 각각이 밸브, 및 상기 밸브의 하류측에 배치된 압력식의 유량 센서를 구비하는 복수의 유체 제어 장치를 구비한 유량 비율 제어 장치에 이용되는 프로그램으로서, 각 분기 유로에 흘리는 유체의 유량의 분배 비율인 목표 유량 비율을 접수하는 목표 접수부와, 각 유량 센서로 측정되는 각 분기 유로를 흐르는 유체의 측정 유량의 총합, 및 상기 목표 유량 비율에 기초하여, 각 분기 유로에 대한 목표 유량을 산출하는 목표 유량 산출부와, 상기 목표 유량 비율에 기초하여, 복수의 유체 제어 장치 중 어느 1개의 유체 제어 장치에는 각 밸브보다도 상류측에 있어서의 유체의 유속을 제어하기 위한 유속 제어 모드로 동작시키고, 유속 제어 모드로 동작시키는 1개의 유체 제어 장치 이외의 유체 제어 장치에는 상기 목표 유량에 기초하여 유량을 제어하는 유량 제어 모드로 동작시키도록 설정하는 동작 설정부로서의 기능을 컴퓨터에 발휘시키는 것을 특징으로 하는 유량 비율 제어 장치용 프로그램을 기존의 유량 비율 제어 장치에 인스톨하면 된다.

유량 비율 제어 장치용 프로그램은, CD, DVD, 플래쉬 메모리 등의 기억 매체에 기억되어 유량 비율 제어 장치용 프로그램 기억 매체의 형태로 이용되는 것이어도 된다.

본 발명에 따른 유량 비율 제어 방법은 메인 유로와, 상기 메인 유로의 종단으로부터 분기하는 복수의 분기 유로와, 각 분기 유로에 마련되고, 각각이 밸브, 및 상기 밸브의 하류측에 배치된 압력식의 유량 센서를 구비하는 복수의 유체 제어 장치를 구비한 유량 비율 제어 장치를 이용한 유량 비율 제어 방법으로서, 각 분기 유로에 흘리는 유체의 유량의 분배 비율인 목표 유량 비율을 접수하는 공정과, 각 유량 센서로 측정되는 각 분기 유로를 흐르는 유체의 측정 유량의 총합, 및 상기 목표 유량 비율에 기초하여, 각 분기 유로에 대한 목표 유량을 산출하는 공정과, 상기 목표 유량 비율에 기초하여, 복수의 유체 제어 장치 중 어느 1개의 유체 제어 장치에는 각 밸브보다도 상류측에 있어서의 유체의 유속을 제어하기 위한 유속 제어 모드로 동작시키고, 유속 제어 모드로 동작시키는 1개의 유체 제어 장치 이외의 유체 제어 장치에는 상기 목표 유량에 기초하여 유량을 제어하는 유량 제어 모드로 동작시키도록 설정하는 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.

이와 같이 본 발명에 따른 유량 비율 제어 장치에 의하면, 각 밸브의 상류측에 있어서의 유체의 유속에 대해서도 제어하는 것에 더하여, 각 분기 유로를 흐르는 유체의 유량 비율도 제어할 수 있다. 따라서, 원하는 유속이 되기까지 걸리는 시간을 단축하면서, 그 걸리는 시간을 조건이 같으면 매회 거의 같은 길이로 할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유량 비율 제어 장치를 나타내는 모식도이다.
도 2는 동 실시 형태에 있어서의 유량 제어 모드의 매스 플로우 컨트롤러를 나타내는 모식도이다.
도 3은 동 실시 형태에 있어서의 유속 제어 모드의 매스 플로우 컨트롤러를 나타내는 모식도이다.
도 4는 동 실시 형태에 따른 유량 비율 제어 장치의 기능 블록도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 유량 비율 제어 장치의 기능 블록도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 유량 비율 제어 장치의 기능 블록도이다.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 유량 비율 제어 장치(100)에 대해 각 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1에 도시하는 유량 비율 제어 장치(100)는 반도체 제조 프로세스에 있어서 웨이퍼가 수용되어 있는 진공 챔버 내에서 성막시키기 위한 각종 성분을 포함하는 혼합 가스를 챔버에 마련된 복수의 도입구로부터 각각 미리 정해진 유량 비율로 도입하기 위해서 이용된다.

상기 유량 비율 제어 장치(100)는 가스 소스(GS)에 상류측이 접속된 메인 유로(ML)와, 상기 메인 유로(ML)에 마련된 메인 압력 센서(MP)와, 상기 메인 유로(ML)로부터 복수로 분기한 분기 유로(BL)와, 각 분기 유로(BL)에 마련된 유체 제어 장치인 복수의 매스 플로우 컨트롤러(10)와, 각 매스 플로우 컨트롤러(10)의 제어를 통괄하는 마스터 제어기(COM)를 구비하고 있다. 그리고 상기 유량 비율 제어 장치(100)는 각 분기 유로(BL)를 흐르는 혼합 가스의 유량 비율이 목표 유량 비율이 되도록 제어할 뿐만 아니라, 상기 메인 압력 센서(MP)가 있는 지점에서의 혼합 가스의 유속을 원하는 값이 되도록 제어할 수 있도록 구성되어 있다. 또, 상기 마스터 제어기(COM)는 유저로부터 접수된 각 분기 유로(BL)를 흐르는 혼합 가스의 목표 유량 비율에 기초하여, 각 매스 플로우 컨트롤러(10)에 지령을 입력하고, 그 중 하나의 매스 플로우 컨트롤러(10)에는 유속 제어를 행하기 위한 유속 제어 모드를 실행시키고, 그 외의 매스 플로우 컨트롤러(10)에는 목표 유량 비율로부터 산출되는 개별의 목표 유량을 입력하여 유량 제어 모드를 실행시킨다.

각부에 대하여 상술한다.

상기 가스 소스(GS)는 복수의 성분이 혼합된 상태의 혼합 가스가 수장되어 있어, 상기 메인 유로(ML)로 혼합 가스를 공급하는 것이다.

상기 메인 유로(ML)는 1개의 중공(中空)의 배관이고, 유로 저항이 되는 층류 소자(43) 등의 부재는 배관 내에는 존재하지 않는다. 즉, 상기 가스 소스(GS)로부터 상기 각 분기 유로(BL)상에 마련된 각 매스 플로우 컨트롤러(10)에 도달할 때까지의 유로에 있어서는 중공으로 하고 있고, 내부에 다른 유체 저항이 되는 부재는 존재하지 않아, 배관으로서의 컨덕턴스가 거의 일정하게 되도록 되어 있다.

상기 메인 압력 센서(MP)는 상기 메인 유로(ML)를 흐르는 혼합 가스의 압력을 측정하는 것이다. 이 메인 압력 센서(MP)로 측정되는 압력에 기초하여, 메인 압력 센서(MP)가 마련되어 있는 지점에 있어서의 혼합 가스의 유속을 모니터링한다.

각 분기 유로(BL)는 상기 메인 유로(ML) 중 하나의 종단으로부터 각각 분기하는 것이며, 상류측이 상기 메인 유로(ML)에 접속되어 있다. 또, 각 분기 유로(BL)의 하류측은 챔버에 있어서 서로 다른 장소에 접속되어 있다. 덧붙여 본 실시 형태에서는 4개의 분기 유로(BL)가 마련되어 있지만, 2개 이상의 분기 유로(BL)가 마련되어 있으면 된다. 이하의 설명에 있어서 필요가 있는 경우에는 도 1에 있어서의 상측으로부터 차례로 제1~ 제4 분기 유로(BL)라고 호칭한다.

각 매스 플로우 컨트롤러(10)는 단독으로 통과하는 유체의 유량을 제어 가능하게 구성된 동일한 유체 기기이다. 즉, 각 매스 플로우 컨트롤러(10)는, 도 1 내지 도 3에 도시하는 것처럼 내부 유로(21)가 형성된 블록(2)과, 상기 내부 유로(21)에 대해서 마련된 밸브(3)와, 상기 내부 유로(21)에 대해서 상기 밸브(3)보다도 하류측에 마련된 압력식의 유량 센서(4)와, 상기 밸브(3) 등의 제어를 담당하는 제어 보드를 구비한 것이다. 즉, 매스 플로우 컨트롤러(10)는 이들 요소가 패키지화된 것이며, 단독으로도 설정된 목표 유량과 상기 유량 센서(4)로 측정되는 측정 유량의 편차에 의한 유량 피드백 제어를 실행할 수 있다.

매스 플로우 컨트롤러(10)의 각부의 상세한 것에 대하여 설명한다. 덧붙여 제1~ 제4 분기 유량에 대응시켜, 각 분기 유로(BL)에 마련되어 있는 매스 플로우 컨트롤러(10)를 각각 제1~ 제4 매스 플로우 컨트롤러(10)라고 호칭한다. 또, 각 매스 플로우 컨트롤러(10)를 구성하는 각 구성요소에 대해서도 마찬가지의 명명 규칙으로 호칭하는 경우도 있다.

상기 밸브(3)는 밸브 시트(31)와, 밸브 시트(31)에 대해서 접리(接離)하는 밸브 몸체(32)와, 밸브 몸체(32)를 이동시키는 예를 들면 피에조 액추에이터(33)와, 밸브 시트(31)에 대한 밸브 몸체(32)의 위치, 즉, 개도를 검출하는 위치 센서를 구비하고 있다. 상기 피에조 액추에이터(33)는 단일 개체에서는 인가되는 전압의 방향에 대해서 변위가 히스테리시스를 가지는 것이지만, 상기 위치 센서로 측정되는 밸브 몸체(32)의 위치를 피드백하여 인가 전압을 제어함으로써 당해 히스테리시스를 실질적으로 무시할 수 있도록 하고 있다. 상기 위치 센서는 예를 들면 와전류식의 비접촉형의 변위 센서이다. 상기 변위 센서는 프로브와 상기 프로브와 대향하는 측정 대상면을 구비하고 있고, 상기 프로브 또는 상기 측정 대상면 중 어느 한쪽은 상기 밸브 몸체(32)와 실질적으로 같은 양만큼 거의 동기하여 이동하고, 다른 쪽은 소정 위치에 고정되어 있다.

상기 유량 센서(4)는 상류측 압력 센서(41), 층류 소자(43), 하류측 압력 센서(42), 및 상류측 압력 센서(41), 하류측 압력 센서(42)로 측정되는 각 측정 압력에 기초하여, 유량을 출력하는 유량 출력 회로(44)를 구비하고 있다. 층류 소자(43)에 의해 그 전후에 차압이 발생하므로, 상기 유량 출력 회로(44)는 상기 상류측 압력 센서(41)와 상기 하류측 압력 센서(42)로 측정되는 차압으로부터 상기 유량 센서(4)가 마련되어 있는 분기 유로(BL)를 흐르는 유체의 유량을 산출하여, 출력하도록 구성되어 있다. 도 1에 도시되는 것처럼 압력식의 유량 센서(4)는, 열식의 유량 센서와 같이 일부의 유체를 바이패스시키도록 구성되지 않고, 모든 유체가 층류 소자(43)를 통과하여 하류측 압력 센서(42)가 있는 하류측으로 통과한다.

상기 제어 보드는 CPU, 메모리, A/D·D/A 컨버터, 입출력 수단 등을 구비한 이른바 컴퓨터로서, 메모리에 격납된 프로그램이 실행되어, 각종 기기가 협업함으로써 적어도 밸브 제어부(5)로서의 기능을 발휘하는 것이다.

상기 밸브 제어부(5)는 밸브(3)의 제어를 담당하는 것이며, 본 실시 형태에서는 전술한 마스터 제어기(COM)로부터의 지령에 따라서, 유량 제어 모드, 또는 유속 제어 모드의 적어도 2가지의 제어 모드 중 어느 것을 실행하도록 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 목표 유량 비율이 가장 큰 분기 유로(BL)인 마스터 라인 이외의 분기 유로(BL)인 슬레이브 라인에 마련되어 있는 매스 플로우 컨트롤러(10)의 밸브 제어부(5)는 유량 제어 모드로 동작한다. 보다 구체적으로는 마스터 라인 이외의 슬레이브 라인에 마련되어 있는 매스 플로우 컨트롤러(10)의 밸브 제어부(5)는, 도 2에 도시하는 것처럼 개별로 설정된 목표 유량, 및 상기 유량 센서(4)로 측정되는 분기 유로(BL)를 흐르는 혼합 가스의 측정 유량의 편차에 기초하여, 당해 편차가 작아지도록 유량 피드백 제어를 행한다. 보다 구체적으로는 목표 유량과 측정 유량의 편차에 기초하여 상기 밸브 제어부(5)는 목표 개도를 산출하고, 상기 포지션 센서(34)가 나타내는 개도가 목표 개도가 되도록 밸브(3)로의 인가 전압이 제어된다. 바꾸어 말하면, 마스터 라인에 마련되어 있는 매스 플로우 컨트롤러(10)의 밸브 제어부(5)는 유량 제어 모드에서는 동작하고 있지 않고, 복수의 슬레이브 라인에 마련되어 있는 매스 플로우 컨트롤러(10)의 밸브 제어부(5)는 각각 개별로 유량 제어 모드로 동작한다. 그리고 슬레이브 라인에 마련되어 있는 개별의 매스 플로우 컨트롤러(10)에 주목했을 경우, 각 매스 플로우 컨트롤러(10)의 제어계는 개별로 측정 유량의 피드백 루프가 형성되게 된다.

한편, 마스터 라인에 마련되어 있는 매스 플로우 컨트롤러(10)의 밸브 제어부(5)는 도 3에 도시하는 것 같은 유속 제어 모드로 동작한다. 즉, 마스터 라인에 마련되어 있는 매스 플로우 컨트롤러(10)에 주목했을 경우, 그 밸브 제어부(5)는 밸브의 제어를 위해서 유량 센서(4)로 측정되는 측정 유량의 피드백은 행해지지 않고, 외부 입력으로서 입력되는 목표 개도가 되도록 상기 포지션 센서(34)의 출력에 기초하는 제어가 행해진다. 바꾸어 말하면 유속 제어 모드에서는 매스 플로우 컨트롤러(10) 내에 있어서의 밸브 제어를 위한 측정 유량의 피드백 루프가 끊어지고, 포지션 센서(34)에 의한 측정 개도의 피드백 루프만이 형성된다.

상기 마스터 제어기(COM)는 CPU, 메모리, A/D·D/A 컨버터, 입출력 수단, 디스플레이(7) 등을 구비한 이른바 컴퓨터로서, 메모리의 소정 영역에 격납되어 있는 유량 비율 제어 장치(100)용 프로그램이 실행되어, 각종 기기와 협업함으로써 도 4의 기능 블록도에 도시하는 것처럼 적어도 목표 접수부(61), 목표 유량 산출부(62), 동작 설정부(63), 유속 산출부(64), 학습 제어부(65)로서의 기능을 발휘한다.

각부에 대하여 설명한다.

상기 목표 접수부(61)는 각 분기 유로(BL)에 흘리는 유체의 유량의 분배 비율인 목표 유량 비율을 전술한 입출력 수단을 통해서 접수하는 것이다. 목표 유량 비율은 예를 들면 분기 유로(BL)마다의 유량비의 값이다.

상기 목표 유량 산출부(62)는 각 매스 플로우 컨트롤러(10)와 통신하여, 유량에 관한 정보를 순서대로 취득하도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로는 상기 목표 유량 산출부(62)는 각 매스 플로우 컨트롤러(10)의 각 유량 센서(4)로 측정되는 각 분기 유로(BL)를 흐르는 유체의 측정 유량의 총합, 및 상기 목표 유량 비율에 기초하여, 각 분기 유로(BL)에 대한 목표 유량을 각각 산출한다. 여기서, 각 분기 유로(BL)를 흐르는 혼합 가스의 측정 유량의 총합은, 상기 메인 유로(ML)를 흐르는 혼합 가스의 유량이기도 하다. 이하의 설명에서는 각 분기 유로(BL)의 혼합 가스의 측정 유량의 총합을 토탈 유량이라고도 한다. 상기 목표 유량 산출부(62)는 각 분기 유로(BL)에 대해서 목표 유량 비율로부터 토탈 유량에 대해서 차지해야 할 유량을 목표 유량으로서 각각 산출한다.

상기 동작 설정부(63)는 각 매스 플로우 컨트롤러(10) 중 1개만을 유속 제어 모드로 동작시키고, 그 외의 나머지 매스 플로우 컨트롤러(10)에 대해서는 유량 제어 모드로 동작시키도록 설정한다. 어느 매스 플로우 컨트롤러(10)를 유속 제어 모드로 동작시킬지에 대해서는, 접수된 목표 유량 비율에 기초하여 결정된다. 본 실시 형태에서는 목표 유량 비율이 실현되었을 경우에 흘려지는 혼합 가스의 유량이 가장 커지는 분기 유로(BL)상에 마련된 매스 플로우 컨트롤러(10)가 유속 제어 모드로 동작하도록 상기 동작 설정부(63)로부터 해당하는 매스 플로우 컨트롤러(10)로 지령이 출력된다. 여기서, 목표 유량 비율은 제1~ 제4 분기 유로(BL)의 순번으로 작아지고 있는 경우나, 제2 분기 유로(BL)를 흐르는 유량이 차지하는 비율이 가장 큰 경우 등 여러가지 경우가 있을 수 있다. 따라서, 유속 제어 모드로 동작하는 매스 플로우 컨트롤러(10)는 목표 유량 비율에 따라서는 제1~ 제4 매스 플로우 컨트롤러(10)의 어느 것일 수도 있다. 본 실시 형태의 동작 설정부(63)는 흘려지는 유량이 가장 큰 분기 유로(BL)에 마련된 매스 플로우 컨트롤러(10)를 유속 제어 모드로 동작시켜, 상기 메인 유로(ML)로부터 각 매스 플로우 컨트롤러(10)의 밸브(3)에 도달할 때까지의 유로에서의 단위 시간당의 혼합 가스의 유입량을 가장 크게 변화되도록 하고 있다. 따라서, 메인 유로(ML)를 흐르는 혼합 가스의 유속을 단시간에 예를 들면 음속(音速)으로 까지 변화시키는 것이 가능해진다.

또 상기 동작 설정부(63)는 유속 제어 모드로 동작시키는 매스 플로우 컨트롤러(10) 이외에 대해서는, 전술한 유량 제어 모드로 동작시키는 지령과, 상기 목표 유량 산출부(62)로 산출된 각 분기 유로(BL)에 대응하는 목표 유량을 출력한다. 예를 들면 제1 매스 플로우 컨트롤러(10)가 유속 제어 모드로 동작하도록 지령이 출력되어 있는 경우에는, 제2~ 제4 매스 플로우 컨트롤러(10)에는 각각 유량 제어 모드로 동작하도록 지령과, 대응하는 목표 유량이 출력된다.

상기 유속 산출부(64)는 상기 메인 압력 센서(MP)로 측정되는 측정 압력에 기초하여, 당해 메인 압력 센서(MP)가 마련되어 있는 점에서의 혼합 가스의 유속을 산출한다. 구체적으로는 상기 유속 산출부(64)는 상기 메인 유로(ML)에서의 혼합 가스의 질량 유량을 측정 압력과, 메인 유로(ML)의 배관의 횡단면적으로 나누어, 유속을 산출한다. 덧붙여 각 매스 플로우 컨트롤러(10)의 유량 센서(4)로 측정되는 측정 유량의 총합이, 상기 메인 유로(ML)를 흐르는 혼합 가스의 질량 유량으로서 사용된다.

상기 유속 산출부(64)는 순서대로 산출되는 유속을 외부 출력하도록 구성되어 있어, 상기 마스터 제어기(COM)의 디스플레이(7)에 유속을 나타내는 신호가 외부 출력되고, 현재의 유속이 표시된다. 덧붙여 상기 유속 산출부(64)는 예를 들면 유속에 따른 아날로그 전기 신호를 출력할 수 있도록 하여, 데이타 로거(data logger) 등에 입력할 수 있도록 해도 된다. 상기 디스플레이(7)에 표시되는 혼합 가스의 유속을 유저가 보고, 목표 유속에 대해서 큰지 작은지를 판단하여, 유속 제어 모드로 설정되어 있는 매스 플로우 컨트롤러(10)의 밸브(3)의 목표 개도를 변경한다. 구체적으로는 유저는 상기 마스터 제어기(COM)가 구비하고 있는 입출력 수단을 통해서 목표 유속에 대해서 디스플레이(7)에 표시되는 혼합 가스의 유속이 작은 경우에는, 목표 개도를 크게 하도록 설정치를 변경한다. 또, 반대로 목표 유속에 대해서 디스플레이(7)에 표시되는 혼합 가스의 유속이 큰 경우에는 목표 개도를 작게 하도록 설정치를 변경한다. 덧붙여 목표 개도의 변경량에 대한 혼합 가스의 유속의 변화량은 가스종이나 가스 소스(GS)의 공급압 등의 여러가지 파라미터의 영향을 받아 일정하지 않으므로, 유저는 조금씩 목표 개도를 변경하여 유속의 조정을 하면 된다. 또, 상기 마스터 제어기(COM)에 대해서 유저로부터 입력되는 목표 개도는, 유저가 어느 매스 플로우 컨트롤러(10)에 대해서 설정하는지를 지정하지 않아도, 자동적으로 유속 제어 모드로 동작하고 있는 매스 플로우 컨트롤러(10)로 전달된다. 이와 같이 유속 제어 모드로 동작하고 있는 매스 플로우 컨트롤러(10)의 밸브(3)의 개도가 변경되어, 상기 메인 유로(ML)로부터 각 분기 유로(BL)의 밸브(3)에 도달할 때까지의 유로의 컨덕턴스가 조정되어, 결과적으로 그 유속이 제어된다.

상기 학습 제어부(65)는 어느 목표 유량 비율과 목표 유속의 조합이 처음으로 달성되었을 경우에, 그 시점에서의 각 매스 플로우 컨트롤러(10)에 있어서의 밸브(3)의 개도를 각 포지션 센서(34)의 출력으로부터 취득하여 기억한다. 그리고 상기 학습 제어부(65)는 같은 목표 유량 비율이 상기 목표 접수부(61)에서 접수된 경우에는, 그 목표 유량 비율에 대응하는 각 밸브(3)의 개도가 초기치가 되도록 각 매스 플로우 컨트롤러(10)의 밸브(3)의 개도를 피드 포워드 제어하는 것이다.

보다 구체적으로는 상기 학습 제어부(65)는 설정 기억부(66)와 피드 포워드 제어부(67)로 구성되어 있다.

상기 설정 기억부(66)는 각 분기 유로(BL)를 흐르는 유체의 유량의 비율이 상기 목표 유량 비율로 안정된 경우에, 상기 목표 유량 비율, 및 당해 목표 유량 비율로 안정된 상태에서의 각 밸브(3)의 포지션 센서(34)의 출력이 링크된 안정 상태 개도 데이터를 기억한다. 목표 유속, 목표 유량 비율로 안정되었는지에 대해서는 안정 상태가 소정 시간 이상 경과하고 있거나, 혹은 유저가 안정 상태에 도달해 있다고 판단했을 경우에 마스터 제어기(COM)에 대해서 입력함으로써 트리거할 수 있다.

상기 피드 포워드 제어부(67)는 상기 목표 접수부(61)에 접수된 목표 유량 비율과 같은 목표 유량 비율을 포함하는 안정 상태 개도 데이터가 있는 경우에는, 유량 비율 제어 개시시에 당해 안정 상태 개도 데이터에 나타나는 각 밸브(3)의 포지션 센서(34)의 출력이 되도록 각 밸브(3)의 개도를 제어하도록 구성되어 있다. 이 피드 포워드 제어부(67)에 의한 제어는 각 매스 플로우 컨트롤러(10)에 의한 유량 제어 또는 유속 제어의 개시와 동시, 혹은, 이들 제어에 앞서 실행된다.

이와 같이 구성된 유량 비율 제어 장치(100)에 의하면, 각 매스 플로우 컨트롤러(10) 중 가장 흘려지는 유량이 큰 분기 유로(BL)에 마련되어 있는 매스 플로우 컨트롤러(10)에 의해서 혼합 가스의 유속을 제어하고, 그 유속 제어가 실현된 상태에서 그 외의 매스 플로우 컨트롤러(10)의 유량 제어에 의해 목표 유량 비율을 실현할 수 있다. 이 때문에, 유속의 제어에 관련하는 혼합 가스의 양을 단시간에 유입시킬 수 있어, 유속이 예를 들면 음속에 도달할 때까지의 시간을 종래보다도 짧게 할 수 있다. 또, 유속이 음속에 도달할 때까지의 시간을 단축할 수 있으므로, 반도체 제조의 레시피가 변경되어, 목표 유량 비율이 변경된 경우에도 즉시 원하는 유량 비율로 각 분기 유로(BL)로부터 챔버의 복수의 도입구로부터 혼합 가스를 도입할 수 있다. 따라서, 챔버 내에 있어서의 혼합 가스의 농도의 균일성을 실현할 수 있게 될 때까지의 허비 시간을 종래와 비교하여 단축할 수 있어, 레시피 변경시의 제어 지연이나 제어 불량을 저감시킬 수 있다.

또, 각 매스 플로우 컨트롤러(10)의 밸브(3)는 포지션 센서(34)를 구비하고 있기 때문에, 동작 방향에 의한 히스테리시스를 억제할 수 있음과 아울러, 상기 학습 제어부(65)에 의한 전회(前回) 실적에 기초하는 피드 포워드 제어에 의해, 즉시 안정시에 있어서의 개도로 변경할 수 있다. 따라서, 유량 비율 제어 개시시에 있어서의 첫 시작 시간에 대해서도 단축하여, 즉시 목표 유량 비율과 목표 유속의 쌍방을 달성하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시 형태에서는 유속 제어 모드로 동작하고 있는 매스 플로우 컨트롤러(10)의 밸브(3)의 개도는 유저가 디스플레이(7)에 표시되는 측정 유속을 보면서 변경할 수 있도록 구성되어 있으므로, 개도와 유속의 관계가 불명한 경우나 선형성이 나쁜 경우에도 적절한 개도를 선택할 수 있다.

이에 더하여, 상기 가스 소스(GS)로부터 각 분기 유로(BL)의 밸브(3)에 도달할 때까지의 유로에는 컨덕턴스를 작게 하는 유체 저항 소자가 없는 것도 단시간에서의 고유속 실현에 도움이 되고 있다.

그런데, 본 실시 형태의 유량 제어 장치는 혼합 가스의 유속도 원하는 값으로 일정하게 유지할 수 있으므로, 가스 소스(GS)로부터 공급되는 혼합 가스의 각 성분이 충분히 혼합되도록 통상보다도 늦은 유속으로 하는 것과 같은 것도 가능하다. 따라서, 고속화뿐만이 아니라, 혼합 가스의 품질에 대해서도 종래보다도 더욱 향상시킬 수 있다.

그 외의 실시 형태에 대해 설명한다.

도 5의 기능 블록도에 도시하는 것처럼 마스터 제어기(COM)가 유속 산출부(64)로 산출되는 유속과, 목표 유속에 기초하여 매스 플로우 컨트롤러(10) 중의 하나의 밸브(3)의 개도를 제어하여, 유속을 제어하는 유속 제어부(68)을 구비하고 있어도 상관없다. 이러한 것이면, 유저 등의 인간이 유량 비율 제어 장치(100)에 개재하지 않아도 자동적으로 이상적인 유속과 유량 비율을 실현할 수 있게 된다.

또, 메인 압력 센서 대신에 유속 센서를 배치하여, 연산 처리 없이 바로 유속을 측정할 수 있도록 해도 된다. 보다 구체적으로는 도 6의 기능 블록도에 도시하는 것처럼 가스 소스(GS)로부터 각 매스 플로우 컨트롤러(10)의 밸브(3)에 도달할 때까지의 유로에 있어서의 유체의 유속 자체를 실측하여 마스터 라인에 배치되어 있는 매스 플로우 컨트롤러(10)의 밸브(3)의 개도를 제어하도록 해도 상관없다. 바꾸어 말하면 도 1, 도 4, 도 5에 도시한 각 실시 형태와 같이 메인 압력 센서(MP)를 마련하는 대신에 예를 들면 초음파식이나 열선식의 유속 센서(FVS)를 마련하고, 당해 유속 센서(FVS)의 측정 유량을 유저가 보고 목표 유속이 되도록 유저가 마스터 라인에 마련된 매스 플로우 컨트롤러(10)의 밸브(3)의 개도를 적당히 조정하도록 해도 된다. 또, 도 6에 도시되는 것처럼 유속 센서(FVS)의 출력이 유속 제어부(68)에 피드백되어 마스터 라인에 마련된 매스 플로우 컨트롤러(10)의 밸브(3)의 개도가 목표 유속이 되도록 제어되어도 된다. 유속 센서(FVS)에 대해서는 상술한 것 이외이면, 패러데이의 전자기 유도법칙에 기초하는 전자식의 유속 센서, 피토우관(Pitot tube)을 이용한 유속 센서 등 여러가지 것을 이용할 수 있다. 또, 메인 압력 센서(MP) 대신에 유량 센서를 마련해 두고, 측정되는 측정 유량과 예를 들면 베르누이(Bernoulli)의 정리에 기초하여, 유속으로 환산해도 된다.

상기 실시 형태에서는 유체 제어 장치는 매스 플로우 컨트롤러였지만, 그 외의 유체 제어 장치가 각 분기 유로에 마련되어 있어도 된다. 예를 들면 매스 플로우 컨트롤러와 같이 패키지화되어 있지 않은 밸브, 유량 센서의 일식(一式)을 유체 제어 장치로서 취급해도 된다. 또, 유량 비율이 제어되는 유체는 혼합 가스로 한정되지 않고, 단일의 종류의 가스여도 되고, 액체여도 된다.

상기 실시 형태에서는 목표 유량 비율에 기초하여, 흘려지는 유체의 유량이 가장 많은 분기 유로에 마련되어 있는 유체 제어 장치의 밸브의 개도, 유로의 컨덕턴스, 나아가서는 유속을 제어하도록 구성되어 있었지만, 예를 들면 흘려지는 유체의 유량이 각 분기 유로 중 2번째, 혹은, 3번째의 것을 마스터 라인으로 하고, 그 이외의 분기 유로를 슬레이브 라인으로 하여, 마스터 라인에 마련되어 있는 유체 제어 장치로 컨덕턴스 또는 유속의 제어를 행해도 상관없다. 또한, 유체 제어 장치는 압력식의 매스 플로우 컨트롤러로 한정되지 않고, 예를 들면 열식의 유량 센서를 구비하는 열식의 매스 플로우 컨트롤러를 이용해도 상관없다.

전술한 각 실시 형태로 설명한 목표 접수부, 목표 유량 산출부, 동작 설정부 등의 컴퓨터에 의해 그 기능이 실현되는 각부에 대해서는, 마스터 제어기에 의해 그 기능이 실현되는 것 이외에, 예를 들면 챔버를 가지는 CVD 등의 제어기의 계산 자원을 이용하여 실현되어도 되고, 별도 마련된 컴퓨터에 의해 그 기능이 실현되어도 된다.

각 분기 유로에 마련된 각 제어 밸브의 상류측에 각각 공압(空壓) 밸브를 마련해도 된다. 이러한 것이면, 각 분기 유로에 있어서 시트 리크(leak) 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

가스 소스로부터 각 분기 유로에 마련된 제어 밸브 또는 공압 밸브까지의 배관 중의 용적(容積)을 기준 용적으로 하고, 이 기준 용적으로부터 유입되거나, 혹은 유출되는 유체의 유량을 메인 유로에 마련된 메인 압력 센서로 측정되는 압력치의 변화량으로부터 산출하는 기준 유량 산출부를 추가로 구비해도 된다.

여기서, 기준 용적은 메인 유로의 용적과 각 분기 유로에 있어서 제어 밸브 또는 공압 밸브가 마련되어 있는 점보다도 상류측의 용적의 합이 된다. 또, 기준 용적으로 유입되는 유체의 유량, 또는 기준 용적으로부터 유출되는 유체의 유량은, 기준 용적이 이미 알고 있는 것이면 기체의 상태 방정식과, 기준 용적에 있어서의 압력의 시간 변화량으로부터 산출할 수 있다.

예를 들면 각 제어 밸브 또는 공압 밸브를 모두 닫은 상태에서 소정량의 유체를 기준 용적 내에 소정 압력이 될 때까지 차지하고, 그 후, 검정 대상이 되는 매스 플로우 컨트롤러가 있는 분기 유로의 제어 밸브 또는 공압 밸브를 개방함과 아울러, 당해 매스 플로우 컨트롤러에 대해서 소정의 설정 유량을 입력하여 동작시킨다. 이 상태에 있어서, 상기 기준 유량 산출부가 산출하는 기준 용적으로부터 유출되는 유량과, 매스 플로우 컨트롤러로 측정되는 측정 유량을 비교하여, 오차나 고장의 유무 등을 검정하는 검정부를 추가로 구비해도 된다.

이와 같이 기준 유량 산출부, 및 검정부를 구성함으로써, 유량 비율 제어 장치가 구비하고 있는 압력 센서나 유량 센서만을 이용하여 자기 진단을 실시할 수 있다.

그 외, 본 발명의 취지에 반하지 않는 한에 있어서 여러가지 실시 형태의 변형이나 조합을 행해도 상관없다.

산업상의 이용 가능성

이와 같이 본 발명에 의하면, 각 밸브의 상류측에 있어서의 유체의 유속에 대해서도 제어하는 것에 더하여, 각 분기 유로를 흐르는 유체의 유량 비율도 제어할 수 있는 유량 비율 제어 장치를 제공할 수 있다.

100···유량 비율 제어 장치
ML ···메인 유로
BL ···분기 유로
10 ···매스 플로우 컨트롤러(유체 제어 장치)
3 ···밸브
4 ···유량 센서
61 ···목표 접수부
62 ···목표 유량 산출부
63 ···동작 설정부
64 ···유량 산출부
66 ···설정 기억부
67 ···피드 포워드 제어부

Claims

메인 유로와,
상기 메인 유로의 종단으로부터 분기하는 복수의 분기 유로와,
각 분기 유로에 마련되고, 각각이 밸브, 및 상기 밸브의 하류측에 배치된 압력식의 유량 센서를 구비하는 복수의 유체 제어 장치와,
각 분기 유로에 흘리는 유체의 유량의 분배 비율인 목표 유량 비율을 접수하는 목표 접수부와,
각 유량 센서로 측정되는 각 분기 유로를 흐르는 유체의 측정 유량의 총합, 및 상기 목표 유량 비율에 기초하여, 각 분기 유로에 대한 목표 유량을 산출하는 목표 유량 산출부와,
상기 목표 유량 비율에 기초하여, 복수의 유체 제어 장치 중 어느 1개의 유체 제어 장치에는 각 밸브보다도 상류측에 있어서의 유체의 유속을 제어하기 위한 유속 제어 모드로 동작시키고, 유속 제어 모드로 동작시키는 1개의 유체 제어 장치 이외의 유체 제어 장치에는 상기 목표 유량에 기초하여 유량을 제어하는 유량 제어 모드로 동작시키도록 설정하는 동작 설정부를 구비하고,
상기 유속 제어 모드로 동작하는 상기 유체 제어 장치의 밸브가, 상기 각 밸브보다 상류측에서 있어서의 유체의 유속으로 산출된 유속 또는 측정된 유속에 기초하여 제어되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유량 비율 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 동작 설정부가 상기 목표 유량 비율에 기초하여 가장 유량비가 큰 분기 유로에 마련되어 있는 유체 제어 장치를 상기 유속 제어 모드로 동작시키도록 구성되어 있는 유량 비율 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
각 밸브보다도 상류측에 마련된 메인 압력 센서와,
상기 메인 압력 센서로 측정되고 있는 유체의 압력, 유량 센서로 측정되는 각 분기 유로를 흐르는 유체의 측정 유량의 총합, 및 메인 유로의 단면적에 기초하여, 유체의 유속을 산출하는 유속 산출부를 추가로 구비한 유량 비율 제어 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 유속 산출부가 산출되는 유속을 외부 출력하도록 구성되어 있고,
상기 유속 제어 모드로 설정된 유체 제어 장치가, 목표 개도를 접수하여 상기 밸브를 당해 목표 개도가 되도록 제어하고,
상기 유량 제어 모드로 설정된 유체 제어 장치가, 상기 목표 유량과 유량 센서로 측정되는 측정 유량의 편차가 작아지도록 상기 밸브를 제어하는 유량 비율 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
각 밸브가 밸브 몸체의 밸브 시트에 대한 위치를 측정하는 포지션 센서를 구비한 유량 비율 제어 장치.
청구항 5에 있어서,
각 분기 유로를 흐르는 유체의 유량의 비율이 상기 목표 유량 비율로 안정된 경우에, 상기 목표 유량 비율, 및 당해 목표 유량 비율로 안정된 상태에서의 각 밸브의 포지션 센서의 출력이 링크된 안정 상태 개도 데이터를 기억하는 설정 기억부와,
상기 목표 접수부에 접수된 목표 유량 비율과 같은 목표 유량 비율을 포함하는 안정 상태 개도 데이터가 있는 경우에, 유량 비율 제어 개시시에 당해 안정 상태 개도 데이터의 각 밸브의 포지션 센서의 출력이 되도록 각 밸브의 개도를 제어하는 피드 포워드 제어부를 추가로 구비한 유량 비율 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 메인 유로로부터 각 분기 유로의 각 밸브에 도달할 때까지의 유로의 컨덕턴스가 거의 일정하게 되도록 구성되어 있는 유량 비율 제어 장치.
메인 유로와,
상기 메인 유로의 종단으로부터 분기하는 제1 분기 유로와,
상기 메인 유로의 종단으로부터 분기하는 제2 분기 유로와,
상기 제1 분기 유로에 마련되고, 제1 밸브, 및 제1 밸브의 하류측에 배치된 압력식의 제1 유량 센서를 구비하는 제1 유체 제어 장치와,
상기 제2 분기 유로에 마련되고, 제2 밸브, 및 제2 밸브의 하류측에 배치된 압력식의 제2 유량 센서를 구비하는 제2 유체 제어 장치와,
상기 제1 분기 유로, 및 상기 제2 분기 유로에 흘리는 유체의 유량의 분배 비율인 목표 유량 비율을 접수하는 목표 접수부와,
상기 제1 유량 센서, 상기 제2 유량 센서로 측정되는 유체의 측정 유량, 및 상기 목표 유량 비율에 기초하여, 상기 제1 분기 유로와 상기 제2 분기 유로에 대한 목표 유량을 산출하는 목표 유량 산출부와,
상기 목표 유량 비율에 기초하여, 상기 제1 유체 제어 장치, 상기 제2 유체 제어 장치의 제어 모드를 설정하는 동작 설정부를 구비하고,
상기 동작 설정부가, 상기 제1 유체 제어 장치 또는 상기 제2 유체 제어 장치 중 어느 한 쪽을 각 밸브보다도 상류측에 있어서의 유체의 유속을 제어하기 위한 유속 제어 모드로 동작시키고, 상기 제1 유체 제어 장치 또는 상기 제2 유체 제어 장치 중 다른 쪽을 상기 목표 유량에 기초하여 유량을 제어하는 유량 제어 모드로 동작시키고,
상기 유속 제어 모드로 동작하는 상기 제1 유체 제어 장치의 제1 밸브 또는 상기 유속 제어 모드로 동작하는 상기 제2 유체 제어 장치의 제2 밸브가, 상기 각 밸브보다 상류측에 있어서의 유체의 유속으로 산출된 유속 또는 측정된 유속에 기초하여 제어되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유량 비율 제어 장치.
메인 유로와, 상기 메인 유로의 종단으로부터 분기하는 복수의 분기 유로와, 각 분기 유로에 마련되고, 각각이 밸브, 및 상기 밸브의 하류측에 배치된 압력식의 유량 센서를 구비하는 복수의 유체 제어 장치를 구비한 유량 비율 제어 장치에 이용되는 기록 매체에 저장된 프로그램으로서,
각 분기 유로에 흘리는 유체의 유량의 분배 비율인 목표 유량 비율을 접수하는 목표 접수부와,
각 유량 센서로 측정되는 각 분기 유로를 흐르는 유체의 측정 유량의 총합, 및 상기 목표 유량 비율에 기초하여, 각 분기 유로에 대한 목표 유량을 산출하는 목표 유량 산출부와,
상기 목표 유량 비율에 기초하여, 복수의 유체 제어 장치 중 어느 1개의 유체 제어 장치에는 각 밸브보다도 상류측에 있어서의 유체의 유속을 제어하기 위한 유속 제어 모드로 동작시키고, 유속 제어 모드로 동작시키는 1개의 유체 제어 장치 이외의 유체 제어 장치에는 상기 목표 유량에 기초하여 유량을 제어하는 유량 제어 모드로 동작시키도록 설정하는 동작 설정부로서의 기능을 컴퓨터에 발휘시키고,
상기 유속 제어 모드로 동작하는 상기 유체 제어 장치의 밸브가, 상기 각 밸브보다 상류측에 있어서의 유체의 유속으로 산출된 유속 또는 측정된 유속에 기초하여 제어되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기록 매체에 저장된 유량 비율 제어 장치용 프로그램.
메인 유로와, 상기 메인 유로의 종단으로부터 분기하는 복수의 분기 유로와, 각 분기 유로에 마련되고, 각각이 밸브, 및 상기 밸브의 하류측에 배치된 압력식의 유량 센서를 구비하는 복수의 유체 제어 장치를 구비한 유량 비율 제어 장치를 이용한 유량 비율 제어 방법으로서,
각 분기 유로에 흘리는 유체의 유량의 분배 비율인 목표 유량 비율을 접수하는 공정과,
각 유량 센서로 측정되는 각 분기 유로를 흐르는 유체의 측정 유량의 총합, 및 상기 목표 유량 비율에 기초하여, 각 분기 유로에 대한 목표 유량을 산출하는 공정과,
상기 목표 유량 비율에 기초하여, 복수의 유체 제어 장치 중 어느 1개의 유체 제어 장치에는 각 밸브보다도 상류측에 있어서의 유체의 유속을 제어하기 위한 유속 제어 모드로 동작시키고, 유속 제어 모드로 동작시키는 1개의 유체 제어 장치 이외의 유체 제어 장치에는 상기 목표 유량에 기초하여 유량을 제어하는 유량 제어 모드로 동작시키도록 설정하는 공정을 구비하고,
상기 유속 제어 모드로 동작하는 상기 유체 제어 장치의 밸브를, 상기 각 밸브보다 상류측에 있어서의 유체의 유속으로 산출된 유속 또는 측정된 유속에 기초하여 제어하는 것을 특징으로 하는 유량 비율 제어 방법.