JPH09222344A - Mass flow controller - Google Patents
Mass flow controllerInfo
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Landscapes
- Flow Control (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造プロセ
ス等で用いられる各種ガスの質量流量を制御するマスフ
ローコントローラに関し、特に設定流量に対して実流量
が許容量以上に外れたとき警報アラームを発するアラー
ム機能を備えたマスフローコントローラに関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mass flow controller for controlling a mass flow rate of various gases used in a semiconductor manufacturing process or the like, and particularly an alarm alarm is issued when an actual flow rate exceeds a permissible amount with respect to a set flow rate. The present invention relates to a mass flow controller having an alarm function.
【０００２】[0002]
【従来の技術】マスフローコントローラの一例を図４に
示す。このＭＦＣは流体の流入路50と、この流入路50の
流体を所定の割合に別けて流すバイパス流路51と、細管
からなるセンサ流路52と、このセンサ流路に設けた質量
流量センサ55と、前記バイパス流路51およびセンサ流路
52の流体が合流する流出路53と、この流出路53の途中に
設けた流量制御弁54と、質量流量センサ55の検出信号を
増幅する増幅回路56と、この増幅した検出信号と予め設
定した質量流量設定信号57とを比較し、前記流量制御弁
54へ駆動信号を出力する比較制御回路部58とからなって
いる。上記質量流量センサ55としては、例えば内直径が
0.5mm程の細いステンレス鋼製の細管52の外周面の上流
側にコイル62と、下流側にコイル63とを巻き、さらにこ
れらコイル62、コイル63と他の抵抗素子、通常２個とで
ブリッジ回路60を構成した熱式質量流量計がある。（例
えば特公昭56−23094号公報参照）2. Description of the Related Art An example of a mass flow controller is shown in FIG. This MFC has a fluid inflow path 50, a bypass flow path 51 for flowing the fluid in the inflow path 50 at a predetermined ratio, a sensor flow path 52 made of a thin tube, and a mass flow rate sensor 55 provided in the sensor flow path. And the bypass channel 51 and the sensor channel
An outflow path 53 where the fluid of 52 merges, a flow rate control valve 54 provided in the middle of the outflow path 53, an amplification circuit 56 for amplifying the detection signal of the mass flow rate sensor 55, and this amplified detection signal is preset. Compared with the mass flow rate setting signal 57, the flow rate control valve
It comprises a comparison control circuit unit 58 which outputs a drive signal to 54. As the mass flow rate sensor 55, for example, the inner diameter is
A coil 62 and a coil 63 are wound on the upstream side and the downstream side of the outer peripheral surface of a thin tube 52 made of stainless steel having a thickness of about 0.5 mm, and the coil 62, the coil 63 and another resistance element, usually two bridges. There is a thermal mass flowmeter that constitutes circuit 60. (See, for example, Japanese Examined Patent Publication No. 56-23094)
【０００３】近年、半導体製造プロセスの進展とともに
ＭＦＣに流す流体の種類は増々多くなり、多様化して来
ている。こうした中でＭＦＣに例えば腐食性を有するガ
ス、あるいは熱分解しやすいガスなどを長時間流すと、
センサ部に用いられている細管内でガスが分解して固形
物化し、内壁に付着したり、他のガスと反応して反応し
た物質が細管内に付着して目詰りを起こすことがある。
この結果センサ部の感度が変化し、バイパス流路には十
分流体が流れているのにセンサ部を流れる流量が少なく
なり設定流量に対して実流量（実際の流量）を多くして
しまうということが起る。このため、マスフローコント
ローラでは、設定流量に対する実流量の差が予め設定し
た許容量（以下アラーム幅という。）が外れたときアラ
ーム（警報音や警報ランプ等）を発するようにしたいわ
ゆるアラーム機能を備えることが行われる。In recent years, with the progress of the semiconductor manufacturing process, the kinds of fluids to be flown to the MFC are increasing and diversifying. In such a situation, for example, if a gas having corrosiveness or a gas that is easily decomposed by heat is passed through the MFC for a long time,
In the narrow tube used for the sensor part, gas may decompose and solidify, and may adhere to the inner wall, or a substance that reacts by reacting with other gas may adhere to the narrow tube and cause clogging.
As a result, the sensitivity of the sensor part changes, and the flow rate flowing through the sensor part decreases even though sufficient fluid is flowing in the bypass channel, increasing the actual flow rate (actual flow rate) relative to the set flow rate. Occurs. For this reason, the mass flow controller has a so-called alarm function that issues an alarm (alarm sound, alarm lamp, etc.) when the difference between the actual flow rate and the set flow rate deviates from a preset allowable amount (hereinafter referred to as alarm width). Is done.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のもの
では上記アラームの設定は、各々のマスフローコントロ
ーラのフルスケール流量に対して±数％（10％前後が多
い）の許容量を設定するということでしか行われていな
かった（図３（ｂ）参照）。この場合、最大流量を流し
たときのアラーム幅が全流量範囲（０〜100％）にわた
って有効に働き常に一定量のアラーム幅でしかなかっ
た。したがって、設定流量を変化させて使用するときで
もアラーム検出幅は変らないから、小流量域になる程、
制御流量に対してアラーム幅が占める流量割合が大きく
なってしまう。つまり相対的に許容できる範囲が広がる
結果となり、小流量域では設定流量と実流量との差が大
きくなってもアラームが発せられないという問題があっ
た。However, in the prior art, the setting of the alarm is to set an allowable amount of ± several% (often around 10%) with respect to the full-scale flow rate of each mass flow controller. It was done only in (see FIG. 3 (b)). In this case, the alarm width when the maximum flow rate was applied worked effectively over the entire flow rate range (0 to 100%), and the alarm width was always a fixed amount. Therefore, the alarm detection width does not change even when the set flow rate is changed and used.
The alarm flow occupies a large proportion of the control flow rate. That is, the allowable range is relatively widened, and in the small flow rate range, there is a problem that the alarm cannot be issued even if the difference between the set flow rate and the actual flow rate becomes large.
【０００５】よって、本発明は上記問題点を解決し、ア
ラーム機能の信頼性を高めたマスローコントローラを提
供することを目的とする。Therefore, it is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems and to provide a Maslow controller with improved reliability of an alarm function.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、流入
路と、バイパス流路と、センサ流路と、質量流量センサ
と、流量制御弁と、制御回路部と、流出路とを有し、設
定流量に対する実流量の差が予め設定した許容量を外れ
たときアラームを発するようにしたアラーム機能を備え
たマスフローコントローラであって、前記許容量は、任
意の設定流量で、かつ可変に設定できるようにしたマス
フローコントローラである。The present invention has an inflow passage, a bypass flow passage, a sensor flow passage, a mass flow sensor, a flow control valve, a control circuit section, and an outflow passage. A mass flow controller having an alarm function that issues an alarm when the difference between the actual flow rate and the set flow rate deviates from a preset allowable flow rate, and the allowable flow rate is variably set at an arbitrary set flow rate. It is a mass flow controller that is made possible.
【０００７】このマスフローコントローラによれば、図
３の実線（ｂ）に示すように従来は、対フルスケール流
量に対する許容量を用いており、アラーム検出幅は全流
量範囲にわたって一律であったのに対し、本発明では、
この許容量およびアラーム幅の設定がそれぞれ流量制御
しようとする設定流量（以下セットポイント流量と言う
ことがある。）に対して独自にかつ可変に出来るから、
例えば図３の点線（ａ）で示すように、大流量域であれ
ばそのアラーム幅（許容量とみなす）は大きく、逆に小
流量域では狭くするというように、相対的にその流量に
見合った許容幅とすることができ、その結果アラーム機
能の誤差が少なく信頼性の高いものとなる。また、例え
ばパージをするためだけのマスフローコントローラであ
れば、アラーム幅の大小は無視できるから、この場合は
従来同様フルスケール流量だけに対してアラーム幅を設
定すれば良いというように、マスフローコントローラの
使用目的に合せてアラーム検出幅を設定すればよくアラ
ーム機能の選択の幅が広がった。According to this mass flow controller, as shown by the solid line (b) in FIG. 3, the allowable amount with respect to the full scale flow rate is conventionally used, and the alarm detection width is uniform over the entire flow rate range. On the other hand, in the present invention,
The setting of the allowable amount and the alarm width can be made independent and variable with respect to the set flow rate (hereinafter also referred to as set point flow rate) to be controlled by the flow rate.
For example, as shown by the dotted line (a) in FIG. 3, the alarm width (which is considered to be the allowable amount) is large in the large flow rate range, and conversely, narrowed in the small flow rate range. It is possible to have a wide tolerance, and as a result, the error of the alarm function is small and the reliability is high. Also, for example, if the mass flow controller is only for purging, the size of the alarm width can be ignored. In this case, therefore, it is sufficient to set the alarm width only for the full-scale flow rate as in the conventional case. The alarm detection range can be set according to the purpose of use, and the range of alarm function selections has expanded.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を以下図面に基
づき説明する。図１は一実施例を示すアラーム機能付の
マスフローコントローラの機能ブロック図である。本実
施例のマスフローコントローラは、基本的に従来と同様
のマスフローコントローラ部分にアラーム機能を付加し
たものである。ただし、これらの構成部分が一体的にあ
るいは近接して設けられていると限定するものではな
い。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram of a mass flow controller with an alarm function showing an embodiment. The mass flow controller of this embodiment is basically the same as the conventional mass flow controller with an alarm function added. However, it is not limited that these components are provided integrally or close to each other.
【０００９】先ず、マスフローコントローラ部分を説明
する。図１で被測定流体、例えばプロセスガスがマスフ
ローコントローラの流入口から流入路１を通り、並列に
分かれたバイパス流路２とセンサ流路31とに所定の割合
で分流する。更にバイパス流路２およびセンサ流路31を
通過したガスは再び合流して流出路４を流れ、この流出
路４の途中に設けられた流量制御弁５によって流量を制
御され流出口より流出される。First, the mass flow controller portion will be described. In FIG. 1, a fluid to be measured, for example, a process gas passes from an inflow port of a mass flow controller through an inflow channel 1 and is branched into a bypass flow channel 2 and a sensor flow channel 31 which are divided in parallel at a predetermined ratio. Further, the gas that has passed through the bypass flow passage 2 and the sensor flow passage 31 merges again and flows through the outflow passage 4, and the flow rate is controlled by the flow control valve 5 provided in the outflow passage 4, and the gas flows out from the outlet. .
【００１０】センサ流路31には流量に応じた質量流量信
号を出力するセンサ３が設けられており、通常上流側コ
イル32と下流側コイル33とは同電気抵抗値で、一定電流
を流すと同熱量を発生する。センサ流路31にガスが流れ
ると、上流側コイル32に発生した熱量をガスが奪い、こ
の温度の上昇したガスによって下流側コイル33は加温さ
れる。この結果下流側コイル33の方が上流側コイル32よ
り温度が高くなり、これに応じて電気抵抗値にも差が出
てくる。この差をブリッジ回路６を介して不平衡電圧と
して取り出すと、センサ流路31内を流れるガスの質量流
量はこの不平衡電圧とある関係にあるので、不平衡電圧
を検出することにより質量流量を測定することができ
る。尚、このような熱式質量流量センサとして、他に定
温度センサ（特公平４−４９８９３号）や定温度差セン
サ（特開平１−１５０８１７号）が利用できる。The sensor channel 31 is provided with a sensor 3 for outputting a mass flow rate signal according to the flow rate. Normally, the upstream coil 32 and the downstream coil 33 have the same electric resistance value, and when a constant current flows. Generates the same amount of heat. When the gas flows in the sensor flow path 31, the gas takes away the amount of heat generated in the upstream coil 32, and the downstream coil 33 is heated by the gas whose temperature has risen. As a result, the temperature of the downstream coil 33 becomes higher than that of the upstream coil 32, and accordingly, the electric resistance value also varies. When this difference is taken out as an unbalanced voltage via the bridge circuit 6, the mass flow rate of the gas flowing in the sensor flow path 31 has a relationship with this unbalanced voltage. Therefore, the mass flow rate is detected by detecting the unbalanced voltage. Can be measured. A constant temperature sensor (Japanese Patent Publication No. 4-48993) and a constant temperature difference sensor (Japanese Patent Laid-Open No. 1-150817) can be used as the thermal mass flow rate sensor.
【００１１】検出された不平衡電圧ｅは増幅回路７とＡ
／Ｄ変換器８を通って、増幅され質量流量信号ｂとなっ
て比較部11に入力される。一方、比較部11には制御流量
に相当する質量流量設定信号ａ（電圧）が流量設定部９
よりＡ／Ｄ変換器10を通って入力される。そのため比較
部11はセンサ部で検出した質量流量信号ｂと質量流量設
定信号ａとを比較し、この差に比例した信号ｈを弁駆動
電圧決定回路12へ出力する。弁駆動電圧決定回路12では
上記信号ｈと現在の駆動信号をもとに内蔵された弁駆動
電圧決定プログラムでＰＩＤ制御が行われ弁駆動信号Ｖ
を出力する。そしてＤ／Ａ変換器13を介して流量制御弁
５のアクチュエータに駆動電圧として入力され、その結
果流量制御弁５を駆動し弁開度は上記の差を減じるよう
に変化する。こうして流量制御弁５は弁開度を調整され
質量流量設定信号ａに応じた制御流量を保つように制御
される。The detected unbalanced voltage e is applied to the amplifier circuit 7 and A
The mass flow rate signal b is amplified through the / D converter 8 and input to the comparison unit 11. On the other hand, the mass flow rate setting signal a (voltage) corresponding to the control flow rate is sent to the comparison section 11 by the flow rate setting section 9
Further, it is inputted through the A / D converter 10. Therefore, the comparison unit 11 compares the mass flow rate signal b detected by the sensor unit with the mass flow rate setting signal a, and outputs a signal h proportional to this difference to the valve drive voltage determination circuit 12. In the valve drive voltage determination circuit 12, PID control is performed by a built-in valve drive voltage determination program based on the signal h and the current drive signal, and the valve drive signal V
Is output. Then, it is input as a drive voltage to the actuator of the flow control valve 5 via the D / A converter 13, and as a result, the flow control valve 5 is driven and the valve opening changes so as to reduce the above difference. Thus, the flow rate control valve 5 is controlled so that the valve opening degree is adjusted and the control flow rate according to the mass flow rate setting signal a is maintained.
【００１２】次にアラーム機能について図２のアラーム
検知ルーチンを示すフローチャートと共に説明する。ま
ず各種アラーム機能（設定流量対実流量不一致エラー，
ＣＰＵエラー，通信エラー，電源電圧異常など）の出力
ＯＦＦの有無を確認（図２−）し、次に上記アラーム
の内、本発明でもある設定流量対実流量不一致アラーム
の出力ＯＦＦの有無を確認（図２−）する。上記でい
ずれも出力ＯＦＦ有の場合はアラーム機能は出力オフ
（図２−）となる。Next, the alarm function will be described with reference to the flowchart showing the alarm detection routine of FIG. First, various alarm functions (set flow rate vs. actual flow rate mismatch error,
Check if output is OFF (CPU error, communication error, power supply voltage abnormality, etc.) (Fig. 2-), and then check if output of set flow rate / actual flow rate mismatch alarm, which is also the present invention, is OFF. (Fig. 2-). If the output is turned off in any of the above, the alarm function is turned off (FIG. 2).
【００１３】さて、流量設定部９では任意の設定流量、
いわゆるセットポイント流量を０〜５Ｖの出力電圧に代
えて設定することができ、これを設定流量値の信号ａと
して出力する。スイッチ14は、設定流量値ａと、フルス
ケール流量における出力電圧信号であるフルスケール流
量値ｆとを切替えるものであり、ここで対設定流量のア
ラーム設定とするか、あるいは対フルスケール流量のア
ラーム設定とするかの選択（図２−）が行えるように
した。Now, in the flow rate setting unit 9, an arbitrary set flow rate,
A so-called set point flow rate can be set instead of the output voltage of 0 to 5 V, and this is output as the signal a of the set flow rate value. The switch 14 switches between the set flow rate value a and the full scale flow rate value f which is an output voltage signal at the full scale flow rate. Here, the alarm setting for the set flow rate or the alarm for the full scale flow rate is set. Made it possible to select whether to use the setting (Fig. 2-).
【００１４】ここで、対設定流量のアラームが選択され
たとすると、設定流量値ａは乗算回路23へ入力される。
他方、ここにはアラーム幅メモリ22から任意のアラーム
幅、例えば５％などの信号ｉも入力され、両者を乗算し
た許容量ｇが決定される。そして、この許容量ｇは比較
回路26へ出力される。一方で、設定流量値ａと、センサ
からの質量値信号ｂは減算回路24に入り、設定流量値−
実流量値（Ｃ＝ａ−ｂ）の流量差値ｃを出力し、続いて
流量差値ｃは絶対回路25で絶対値化された信号値ｄとな
る。そして、この信号ｄは上記比較回路26へ出力され
る。比較回路26では、上記した許容量ｇと流量差値ｄと
を比較し、ｇ＜ｄとなったときの信号Ｒが出力される
（図２−）と、設定流量値対実流量値不一致アラーム
出力をオン（図２−）し、アラーム27を出力する。If the alarm of the set flow rate is selected, the set flow rate value a is input to the multiplication circuit 23.
On the other hand, an arbitrary alarm width, for example, a signal i of 5% or the like is also input from the alarm width memory 22 to determine an allowable amount g by multiplying both. Then, the allowable amount g is output to the comparison circuit 26. On the other hand, the set flow rate value a and the mass value signal b from the sensor enter the subtraction circuit 24, and the set flow rate value-
The flow rate difference value c of the actual flow rate value (C = ab) is output, and the flow rate difference value c subsequently becomes the signal value d that has been absolute valued by the absolute circuit 25. Then, the signal d is output to the comparison circuit 26. The comparison circuit 26 compares the allowable amount g with the flow rate difference value d, and outputs a signal R when g <d (FIG. 2). Output is turned on (Fig. 2) and alarm 27 is output.
【００１５】一方、図２−でフルスケール流量でのア
ラームを設定したいときは、スイッチ14をフルスケール
値側に切替え、フルスケール流量値ｆを信号ｊとして乗
算回路23へ入力させる。その後は図２−のフローに入
り、上記と同様の乗減算及び比較を行うので以下の説明
は省略する。On the other hand, when it is desired to set an alarm for the full-scale flow rate in FIG. 2, the switch 14 is switched to the full-scale value side, and the full-scale flow rate value f is input to the multiplication circuit 23 as the signal j. After that, the flow of FIG. 2 is entered, and the same multiplication / subtraction and comparison as described above are performed, so the following description will be omitted.
【００１６】[0016]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、フルスケ
ール流量でも、また任意の設定（セットポイント）流量
でもアラームの設定ができるから、それぞれ流量に見合
うアラーム幅となり、アラーム機能の正確性が増し、ま
た誤差が少なくなり信頼性の高いマスフローコントロー
ラとなった。As described above, according to the present invention, an alarm can be set for a full-scale flow rate or an arbitrary set (set point) flow rate, so that the alarm width can be adjusted to the flow rate and the accuracy of the alarm function can be improved. It became a mass flow controller with high reliability and less error.
【図１】 本発明の一実施例を示すマスフローコントロ
ーラのブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a mass flow controller showing an embodiment of the present invention.
【図２】 実施例のアラーム検知ルーチンを示すフロー
チャートである。FIG. 2 is a flowchart showing an alarm detection routine of the embodiment.
【図３】 アラーム幅の設定を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating setting of an alarm width.
【図４】 マスフローコントローラの基本構成を示すブ
ロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a basic configuration of a mass flow controller.
１…流入路 ２…バイパ
ス流路 ３（32，33）…質量流量センサ ４…流出路 ５…流量制御弁 ６…ブリッ
チ回路 ７…アンプ ８，10…Ａ
／Ｄ変換器 ９…質量設定部 11…比較部 12…弁駆動電圧決定回路 13…Ｄ／Ａ
変換器 14…切替スイッチ 20…フルス
ケール流量値 21…アラームモードメモリ 22…アラー
ム幅メモリ 23…乗算回路 24…減算回
路 25…絶対値回路 26…比較回
路 27…アラーム出力部1 ... Inflow path 2 ... Bypass flow path 3 (32, 33) ... Mass flow sensor 4 ... Outflow path 5 ... Flow control valve 6 ... Bitch circuit 7 ... Amplifier 8, 10 ... A
/ D converter 9 ... Mass setting unit 11 ... Comparison unit 12 ... Valve drive voltage determination circuit 13 ... D / A
Converter 14… Changeover switch 20… Full scale flow rate value 21… Alarm mode memory 22… Alarm width memory 23… Multiplication circuit 24… Subtraction circuit 25… Absolute value circuit 26… Comparison circuit 27… Alarm output section
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/3065 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location H01L 21/3065 H01L 21/302 B
Claims (2)
と、質量流量センサと、流量制御弁と、制御回路部と、
流出路とを有し、設定流量に対する実流量の差が予め設
定した許容量を外れたときアラームを発するようにした
アラーム機能を備えたマスフローコントローラであっ
て、前記許容量は、任意の設定流量で、かつ可変に設定
できるようにしたことを特徴とするマスフローコントロ
ーラ。1. An inflow path, a bypass flow path, a sensor flow path, a mass flow sensor, a flow control valve, a control circuit section,
A mass flow controller having an outflow path and having an alarm function for issuing an alarm when the difference between the actual flow rate and the set flow rate deviates from a preset allowable flow rate, wherein the allowable flow rate is an arbitrary set flow rate. The mass flow controller is characterized in that it can be set variably.
手段と、フルスケール流量値信号あるいは設定流量値信
号とアラーム幅を乗算して許容値を出す手段と、設定流
量信号と実流量値信号との差の絶対値をとる手段と、前
記許容値と前記絶対値を比較する手段と、アラーム出力
手段とを有することを特徴とする請求項１記載のマスフ
ローコントローラ。2. The alarm function comprises an alarm width setting means, a means for multiplying a full scale flow rate value signal or a set flow rate value signal and an alarm width to obtain an allowable value, a set flow rate signal and an actual flow rate value signal. 2. The mass flow controller according to claim 1, further comprising: a unit for taking an absolute value of a difference between the two, a unit for comparing the allowable value with the absolute value, and an alarm output unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2929296A JPH09222344A (en) | 1996-02-16 | 1996-02-16 | Mass flow controller |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2929296A JPH09222344A (en) | 1996-02-16 | 1996-02-16 | Mass flow controller |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09222344A true JPH09222344A (en) | 1997-08-26 |
Family
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2929296A Pending JPH09222344A (en) | 1996-02-16 | 1996-02-16 | Mass flow controller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09222344A (en) |
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