[发明专利]带有降落方式流量监测器的流量控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及关于带有流量监测器的流量控制装置的改良，特别涉及通过对具备耐供给压力变动特性的热式流量控制装置或使用节流孔的压力式流量控制装置有机地组合降落方式的流量监测器、能够将动作中的流量控制装置的控制流量实时地监测的带有降落方式流量监测器的流量控制装置。

背景技术

以往，在半导体控制装置用气体供给装置中，广泛地使用热式流量控制装置MFC或压力式流量控制装置FCS，此外，近年来开始使用提高了耐供给压力变动特性的热式流量控制装置。

图33是表示上述压力式流量控制装置FCS的结构的图，该压力式流量控制装置FCS由控制阀CV、温度检测器T、压力检测器P、节流孔OL及运算控制部CD等构成。此外，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，具备对于一次侧供给压的变动具有稳定的流量控制特性的优良的特性。

参照图33，来自压力检测器P及温度检测器T的检测值被变换为数字信号并向温度修正/流量运算电路CDa输入，在这里进行检测压力的温度修正及流量运算后，将流量运算值Qt向比较电路CDb输入。此外，设定流量的输入信号Qs被从端子In输入，由输入输出电路CDc变换为数字值后向比较电路CDb输入，在这里被与来自上述温度修正/流量运算电路CDa的流量运算值Qt比较。在比较的结果是流量运算值Qt比设定流量输入信号Qs大的情况下，向控制阀CV的驱动部输出控制信号Pd。由此，控制阀CV被向封闭方向驱动，被向闭阀方向驱动，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。

在该压力式流量控制装置FCS中，在节流孔OL的下游侧压力P₂（即，处理腔室侧的压力P₂）与节流孔OL的上游侧压力P₁（即，控制阀CV的出口侧的压力P₁）之间保持着P₁/P₂≥约2的关系（所谓临界膨胀条件）的情况下，流通过节流孔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，能够高精度地控制流量Q，并且具备即使控制阀CV的上游侧的气体Go的压力较大地变化、控制流量值也几乎不变化的优良的特性。

另外，由于压力式流量控制装置FCS及具备耐压力变动特性的热式流量控制装置本身是周知的，所以这里省略其详细的说明。

但是，例如在压力式流量控制装置FCS中，由于使用微小的孔径的节流孔OL，所以通过由卤素类气体带来的腐蚀、反应活性气体的析出等，引起节流孔OL的孔径老化。结果，在压力式流量控制装置FCS的控制流量值与现实流通的气体Go的实际流量值之间产生差异，为了检测该差异，需要频繁进行所谓流量监测，有给半导体制造装置的开动性及制造出的半导体的品质等带来较大影响的问题。

因此，在压力式流量控制装置的领域中，以往较多采用通过尽可能早地检测节流孔OL的孔径的变化、来防止在压力式流量控制装置FCS的控制流量值与现实流通的气体Go的实际流量值之间发生差异的对策，此外，在节流孔OL的孔径变化的检测中，较多采用使用所谓增进方式或降落方式的气体流量测量方法。

但是，以往的使用所谓增进方式或降落方式的气体流量测量必须将实际气体的供给暂时停止，结果有造成半导体制造装置的开动率的下降或给制造出的半导体的品质等带来较大影响的问题。

因此，近年来，在热式质量流量控制装置或压力式流量控制装置的领域中，不将实际气体的供给暂时停止、而能够实时地简单监测供给气体的流量控制是否被适当地进行的带有流量监测器的流量控制装置的开发正在被推进。

例如，图34是表示其一例的图，作为该热式质量流量控制装置（质量流量控制器）的带有流量监测器的流量控制装置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（声速喷嘴）26、运算控制部28a和输入输出电路28b等构成。

上述热式质量流量传感器25具有插入在流路23内的整流体25a、从该流路23分支规定的比例F/A的流量的分支流路25b和设在分支流路25b中的传感器主体25c，输出表示总流量F的流量信号Sf。