CN108027619A - 质量流量控制装置 - Google Patents

Abstract

执行向流量控制阀输出控制信号来控制阀开度以使由流量计测量的气体的测量流量与设定流量一致的流量控制的控制单元以由温度计测量的气体的测量温度相比于基准温度越高则使阀开度的变更量的绝对值越大的方式调整控制信号的强度，以测量温度相比于基准温度越低则使阀开度的变更量的绝对值越小的方式调整控制信号的强度。由此，能够减少由于气体的测量温度不同于基准温度而引起的流量控制阀的阀开度的变更中的响应时间的变化。

Description

质量流量控制装置

技术领域

本发明涉及一种能够适合使用于半导体制造装置等的质量流量控制装置。

背景技术

质量流量控制装置(mass flow controller)例如广泛使用于对向半导体制造装置供给的气体的流量进行控制、或者开始或停止气体的供给等目的。质量流量控制装置具备流量控制阀、流量计以及控制单元。

按照控制单元所输出的控制信号来变更(增减)流量控制阀的阀开度。在此，“阀开度”是指气体在流量控制阀的内部所通过的路径中的最狭窄的部分的截面积所对应的值。流量控制阀的阀开度被控制为从上述截面积的最小值所对应的最小值(例如零)至上述截面积的最大值所对应的最大值之间的任意的值。在阀开度为最小值(例如零)时，气体不流动。在阀开度最大时，质量流量控制装置所供给的气体的流量最大。

流量计对通过流量控制阀的气体的流量进行测量。一般在某个基准温度(例如22℃)下使用基准气体(例如氮气)来进行流量计的校准(calibration)。在对与基准气体种类不同的气体的流量进行控制的情况下，气体的物理属性值(例如比热等)与基准气体的物理属性值不同，因此由流量计测量的气体的流量产生误差。在该情况下，能够使用按气体的种类来预先求出的换算系数(Conversion Factor：CF)来对误差进行校正(例如参照专利文献1)。另外，在气体的温度不同于基准温度的情况下，能够基于气体的温度来对由流量计测量的气体的流量进行校正(例如参照专利文献2)。

控制单元向流量控制阀输出控制信号来控制阀开度，以使由流量计测量出的气体的流量与设定流量一致。在所谓的常闭型的流量控制阀的情况下，在控制信号的强度(电压强度或电流强度)最小(零)时阀开度为最小(零)，气体的流量也为零，在控制信号的强度最大时阀开度为最大，气体的流量也为最大。另一方面，在所谓的常开型的流量控制阀的情况下，在控制信号的强度(电压强度或电流强度)最小时阀开度为最大，气体的流量也为最大，在控制信号的强度最大时阀开度为最小(例如零)，气体的流量也为最小(例如零)。这样，根据控制信号的强度，流量控制阀的阀开度被变更，通过流量控制阀的气体的流量也发生变化。作为控制气体的流量的方法，控制单元能够执行使由流量计测量的气体的流量为控制量(controlled variable)的反馈控制。

例如，在使用压电元件来变更常闭型的流量控制阀的阀开度的情况下，阀开度与施加于压电元件的电压强度成比例。例如，在阀开度最大时施加于压电元件的电压强度为最大值50V、且此时的气体的流量为1slm(standard litter per minute：标准升每分钟)的情况下，如果使施加于压电元件的电压强度为25V(最大值的50％)，则阀开度为最大的时的50％，气体的流量为0.5slm。另一方面，在使用压电元件来变更常开型的流量控制阀的阀开度的情况下，在施加于压电元件的电压强度为零时阀开度最大，随着施加于压电元件的电压强度升高，阀开度变小。例如，在为了使阀开度为零而施加于压电元件的最小的电压强度为50V的情况下，当使施加于压电元件的电压强度为25V时，阀开度为最大时的50％，气体的流量为0.5slm。此外，在上述说明中示出的施加于压电元件的电压强度(控制信号的强度)与阀开度的对应关系不过是一个例子，本发明的范围不被这些具体的数值所限定。

专利文献1：日本特开平8-54268号公报

专利文献2：日本特开2004-93174号公报

发明内容

发明要解决的问题

如上所述，根据以往技术，关于流量计，即使在通过质量流量控制装置的气体的温度不同于对流量计进行校准时的基准温度的情况下，也能够基于气体的温度来对由流量计测量的气体的流量进行校正，由此求出气体的准确的流量。然而，关于流量控制阀的阀开度，对于气体的温度变化没有特别考虑。其结果，虽然阀开度固定，但是当气体的温度上升时气体的密度减少，因此通过流量控制阀的气体的质量流量减少，当气体的温度下降时气体的密度增加，因此通过流量控制阀的气体的质量流量增加。

即使在如上所述那样由于气体的温度变化而通过流量控制阀的气体的密度和质量流量发生变化的情况下，只要基于气体的温度来正确地校正由流量计测量的气体的质量流量，就能够通过反馈控制来将气体的质量流量控制成与设定流量一致。但是，当气体的温度发生变化时，例如，设定流量从零变化为不是零的值时的气体的流量的上升所需的时间(响应时间)发生变化。在该情况下，例如，与气体的温度为基准温度时的响应时间相比，气体的温度高于基准温度时的响应时间变长。反之，与气体的温度为基准温度时的响应时间相比，气体的温度低于基准温度时的响应时间变短。因此，实际向半导体制造装置供给气体的时机根据气体的温度而发生变化，因此例如可能导致质量管理上的问题等。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种即使在气体的温度不同于基准温度的情况下也能够减少流量控制阀的阀开度的变更中的响应时间的变化的质量流量控制装置。

用于解决问题的方案

本发明所涉及的质量流量控制装置具有：流量控制阀，其构成为能够变更阀开度；流量计，其构成为对通过流量控制阀的气体的流量进行测量；以及控制单元，其构成为向流量控制阀输出控制信号来控制阀开度。控制单元构成为执行以下的流量控制：向流量控制阀输出控制信号来控制阀开度，以使由流量计测量的气体的质量流量即测量流量与被设定为气体的质量流量的目标值的设定流量一致。

并且，本发明所涉及的质量流量控制装置还具有构成为对气体的温度进行测量的温度计。除此以外，控制单元构成为在上述的流量控制中执行信号校正处理。在信号校正处理中，在由温度计测量的气体的温度即测量温度高于规定的基准温度的情况下，控制单元以如下方式调整控制信号：从测量温度减去基准温度所得到的差即温度差的绝对值越大，则使上述流量控制中的阀开度的变更量的绝对值越大。另一方面，在测量温度低于基准温度的情况下，控制单元以如下方式调整控制信号：上述温度差的绝对值越大，则使上述流量控制中的阀开度的变更量的绝对值越小。以后有时将像这样调整后的控制信号称为“校正控制信号”。

根据具有上述结构的本发明所涉及的质量流量控制装置，调整后的控制信号(校正控制信号)被输出到流量控制阀，因此，流量控制阀的阀开度被调整成使因测量温度与基准温度之差引起的气体的流量之差消失。其结果，在开始流量控制后紧接着流量控制阀被控制为更适当的阀开度的状态下气体流动，因此能够减轻响应时间根据气体的温度而变化的问题。

在本发明的优选实施方式中，流量控制阀构成为控制信号的强度越大则使阀开度越大。在该情况下，控制单元构成为：在上述的信号校正处理中，将对上述温度差的值乘以温度校正系数所得到的值与调整前的控制信号的强度的值相加所得到的值设定为校正控制信号的强度的值。或者，流量控制阀构成为控制信号的强度越小则阀开度越大。在该情况下，控制单元构成为：在上述的信号校正处理中，将从调整前的控制信号的强度的值减去对上述温度差的值乘以温度校正系数所得到的值而得到的值设定为校正控制信号的强度的值。通过这种结构，能够通过简单的过程来进行控制信号的强度的调整(信号校正处理)。

在本发明的另一优选实施方式中，控制单元构成为通过所谓的反馈控制来执行上述流量控制。具体地说，控制单元构成为：在上述的流量控制中，在从设定流量减去测量流量所得到的差即流量差的绝对值为规定的阈值以上的情况下，通过变更控制信号的强度来使上述流量差接近零。

并且，在上述实施方式中，上述的流量控制中的控制信号的强度能够构成为基于设定流量和测量温度来决定的初始值与基于上述流量差来决定的补偿值之和。在该情况下，控制单元能够构成为：在上述流量控制中，仅针对上述初始值执行上述信号校正处理，不针对上述补偿值执行上述信号校正处理。

发明的效果

根据本发明，即使在气体的温度不同于基准温度的情况下，也能够将流量控制阀的阀开度控制为考虑到气体的密度的温度变化所得到的值，因此能够减少因气体的温度引起的响应时间的变化。即，根据本发明，能够提供一种减少流量控制阀的阀开度的变更中的由气体的温度所引起的响应速度的变化的质量流量控制装置。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的质量流量控制装置的结构例的概念图。

图2是表示实施例1中的质量流量控制装置的响应波形的例子的图表。

图3是表示实施例2中的质量流量控制装置的响应波形的例子的图表。

具体实施方式

参照附图来详细说明用于实施本发明的方式。此外，在此说明的实施方式不过是例示了本发明的实施方式，本发明的实施方式不限于在此例示的方式。

图1是表示本发明所涉及的质量流量控制装置的结构例的图。图1是表示构成本发明所涉及的质量流量控制装置的构件之间的逻辑关系的概念图，并不表示各构件的物理性的位置关系。如图1所示，本发明所涉及的质量流量控制装置1具有流量控制阀2、流量计3以及控制单元4。气体通过设置于质量流量控制装置1的流路7从图1的左侧朝向右侧流动(参照图1所示的空心箭头)。

流量控制阀2构成为利用阀开闭单元2a来驱动阀2b，由此能够变更(增减)阀开度。阀2b设置于气体的流路7，如上所述，根据阀2b的阀开度来控制流过流路7的气体的流量。

阀2b只要是能够通过阀的开闭来控制气体的流量的阀即可，可以使用任何构造的阀，在质量流量控制装置中一般使用隔膜阀。在隔膜阀的情况下，气体通过隔膜与阀座之间的间隙地从上游侧流到下游侧。隔膜与阀座之间的间隙的截面积所对应的值(例如截面积相对于最大截面积的比率等)即为阀开度。阀开闭单元2a是对阀2b进行驱动来变更(增减)阀开度的单元，具体地说，例如能够列举出压电元件和电磁线圈等。

流量计3构成为对通过流量控制阀2的气体的质量流量进行测量。流量计3设置于流路7。在图1中，流量计3设置于流量控制阀2的上游侧，但是流量计3只要设置在能够对流过流路的气体的质量流量进行测量的场所即可，可以设置于流路7的任意位置。作为流量计3，例如能够使用热式流量计和压力式流量计等具有公知的构造的质量流量计。

控制单元4构成为通过对向流量控制阀2输出的控制信号6的强度进行变更来控制阀开度，以使由流量计3测量的气体的质量流量与设定流量一致。在此，“设定流量”是指通过流量控制阀2的气体的质量流量的目标值，例如能够由质量流量控制装置1的使用者通过未图示的输入单元来输入到控制单元4。控制单元4接收由流量计3测量的气体的质量流量来作为输入信号(参照图1所示点划线的箭头)。控制单元4对流量控制阀2输出控制信号6，以使从流量计3作为输入信号来接收到的气体的质量流量与设定流量一致(参照图1所示的实线的箭头)。

例如，如果气体的质量流量比设定流量少，则控制单元4输出使阀开度增加这样的控制信号6，如果气体的质量流量比设定流量多，则控制单元4输出使阀开度减少这样的控制信号6。例如，在将压电元件用作阀开闭单元2a的情况下，控制信号6具体地说为电压信号，在将电磁线圈用作阀开闭单元2a的情况下，控制信号6具体地说为电流信号。

控制单元4能够由公知的硬件和软件构成。例如，控制单元4既可以由设置于质量流量控制装置1的内部的控制电路基板上的中央运算元件(CPU)和存储器等构成，也可以由与质量流量控制装置1电连接的外部的计算机构成。

关于如何决定控制信号6以使气体的流量与作为目标值的设定流量一致，能够使用公知的控制技术。作为这种公知的控制技术的具体例，例如能够列举出基于气体的测量流量与设定流量之差来修正控制信号6的反馈控制(包括PID动作)以及输出不基于由流量计3测量的气体的流量而是仅基于设定流量的控制信号6的所谓的前馈控制等。

本发明所涉及的质量流量控制装置1还具有温度计5。温度计5构成为对气体的温度进行测量。温度计5只要能够测量气体的温度即可，可以使用任意的构造，但是优选能够无迟滞地探测流过流路7的气体的温度的变化。温度计5可以设置于流路7的任意位置。但是，在气体的温度根据在质量流量控制装置1在流路7上的部位不同而存在无法忽略的差的情况下，依据本发明的目的，优选将温度计5设置于尽可能接近阀2b的位置。

在本发明中，控制单元4的特征还在于，在气体的测量温度不同于基准温度时，输出以消除由于测量温度下的气体的密度与基准温度下的气体的密度之差而导致的通过流量控制阀2的气体的流量中产生的差的方式调整后的控制信号6。在此，“测量温度”是指由温度计5测量的气体的温度。温度计5将测量温度作为输出信号来输出到控制单元4(参照图1所示的虚线的箭头)。

具体地说，控制单元4接收从温度计5输出的测量温度来作为输入信号，将测量温度与基准温度进行比较。在此，“基准温度”是指使用基准气体(例如氮气)来进行流量计3的校准(calibration)时的气体的温度。基准温度例如为22℃。在该比较的结果是测量温度不同于基准温度的情况下，控制单元4对控制信号6的强度进行调整。

控制单元4所进行的控制信号6的强度的调整是为了消除由于测量温度下的气体的密度与基准温度下的气体的密度之差而导致的通过流量控制阀2的气体的流量中产生的差而进行的。如前所述，即使通过流量控制阀的气体的压力和阀开度固定，气体的密度也会根据温度而变化。因此，在气体的测量温度不同于基准温度的情况下，即使阀开度固定，每单位时间通过流量控制阀的气体的质量流量也为与气体的温度是基准温度的情况下的质量流量不同的值。

因此，控制单元4以消除因温度的不同引起的气体的密度的不同所导致的质量流量的变化的方式对控制信号6的强度进行调整。例如，在测量温度比基准温度高的情况下，气体的密度变得比基准温度下的密度低，因此控制单元4输出以使阀开度比基准温度下的阀开度大的方式调整了强度的控制信号6。反之，在测量温度比基准温度低的情况下，气体的密度变得比基准温度下的密度高，因此控制单元4输出以使阀开度比基准温度下的阀开度小的方式调整了强度的控制信号6。

更详细地说，控制单元4构成为：在测量温度不同于基准温度时，在上述的流量控制中执行信号校正处理。“信号校正处理”是指以下处理：在上述的流量控制中，以测量温度相比于基准温度越高则使阀开度的变更量的绝对值越大的方式调整控制信号6的强度，以测量温度相比于基准温度越低则使阀开度的变更量的绝对值越小的方式调整控制信号6的强度，输出像这样调整后的控制信号6来作为校正控制信号。

这样，在本发明所涉及的质量流量控制装置中，根据气体的测量温度进行调整后的控制信号6(校正控制信号)被输出到流量控制阀2，因此即使在气体的温度不同于基准温度的情况下，也能够有效减少响应时间的变化。因而，即使气体或质量流量控制装置的温度因外部因素而发生变化，也能够有效减少向半导体制造装置等供给气体的供给时机(响应时间)的变化。

在本发明中，基于由温度计5测量的气体的测量温度的不同所引起的气体的密度的不同来进行控制信号6的强度的调整，与由流量计3测量的气体的流量的值无关地进行该控制信号6的强度的调整。因而，不限于在控制单元4所执行的控制是反馈控制的情况下能够得到本发明的效果，在控制单元4所执行的控制是前馈控制的情况下也能够得到同样的效果。

在本发明的优选实施方式中，流量控制阀2构成为控制信号6的强度越大则阀开度越大。在该情况下，控制单元4构成为：在上述的信号校正处理中，将对上述温度差的值乘以温度校正系数所得到的值与调整前的控制信号6的值相加所得到的值设定为校正控制信号的强度的值。或者，流量控制阀2构成为控制信号6的强度越小则阀开度越大。在该情况下，控制单元4构成为：在上述的信号校正处理中，将从调整前的控制信号6的强度的值减去对上述温度差的值乘以温度校正系数所得到的值而得到的值设定为校正控制信号的强度的值。

在此，“温度校正系数”是指为了抵消由于气体的测量温度的不同所引起的气体的密度的不同导致的质量流量的变化而决定的固定的系数。通过像这样调整控制信号6的强度，计算变得简单，在气体的密度能够近似为温度的一次函数的情况下尤其有效。

能够在理论上求出温度校正系数。例如，压力固定的理想气体的每1℃的体积膨胀率为1/273＝0.37％，因此能够将该值用作温度校正系数。另外，温度校正系数也能够以实验方式求出。例如，能够通过实验来按设定流量的不同的水准求出在气体的温度是基准温度的情况下以及在气体的温度是不同于基准温度的测量温度的情况下流量稳定时的控制信号6的实际测量值变化多少，将这些值的平均值用作温度校正系数。

根据发明人们的研究，在后述的实施例1中通过实验求出的温度校正系数的最小值为0.30％/℃，最大值为0.90％/℃，其平均值为0.61％/℃。但是，温度校正系数的具体数值能够根据质量流量控制装置的设计/规格而变化。因而，在实施本发明的更优选的实施方式时，优选的是，在所使用的质量流量控制装置本身或具有与所使用的质量流量控制装置相同的设计/规格的质量流量控制装置中，进行用于确定温度校正系数的实验。

在本发明的另一优选实施方式中，控制单元4构成为通过所谓的反馈控制来执行上述的流量控制。在此所说的“反馈控制”是指以下控制：在从设定流量减去测量流量所得到的差即流量差的绝对值为规定的阈值以上的情况下，通过变更控制信号6的强度来使上述流量差接近零。

根据上述，即使在气体的测量温度不同于基准温度的情况下，也能够有效减少响应时间的变化，并且通过反馈控制来使气体的质量流量可靠地接近设定流量。

在上述实施方式中，上述的流量控制中的控制信号6的强度能够构成为基于设定流量和测量温度来决定的初始值与基于流量差(从设定流量减去测量流量所得到的差)来决定的补偿值之和。在该情况下，控制单元4能够构成为：在上述的流量控制中，仅针对上述初始值执行信号校正处理，不针对上述补偿值执行信号校正处理。

具体地说，例如，控制单元4所执行的流量控制是所谓的PID控制，在控制信号6构成为初始值与PID补偿值之和的情况下，仅针对初始值进行基于测量温度的控制信号6的强度的调整(信号校正处理)，不针对PID补偿值进行基于测量温度的控制信号6的强度的调整。在此，控制信号6的“初始值”是根据设定流量和测量温度来决定的常数，是指设定流量被变更(例如从零变更为不是零的值)后最初输出到流量控制阀2的控制信号。另外，“PID补偿值”是指用于执行基于对流量控制阀输出初始值后的气体的测量流量与设定流量之差来进行的PID控制的控制信号。

在执行如上所述的反馈控制(PID控制)的期间，构成为初始值与PID补偿值之和的控制信号6被输出到流量控制阀2。这样，即使仅针对初始值进行作为本发明的特征的基于测量温度的控制信号6的强度的调整(信号校正处理)，也能够充分得到本发明的效果，因此针对PID补偿值省略信号校正处理来使控制动作整体单纯化，由此能够减轻控制单元4中的运算负荷并稳定地执行控制单元4的控制动作。

实施例1

准备了将最大流量设定为0.1slm、5slm以及50slm这3个水准的3种本发明所涉及的质量流量控制装置，该质量流量控制装置具有具备压电元件和隔膜阀的常闭型的流量控制阀、热式质量流量计、构成控制单元的控制电路基板、以及温度计。使用这些质量流量控制装置，针对氮气的温度为25℃时和氮气的温度为60℃时这2个水准，来分别测定将氮气的初级压力设定为150kPa、250kPa、350kPa以及450kPa这4个水准、将设定流量设定为最大流量的2％、5％、10％、25％、50％、75％以及100％这7个水准时的输出到压电元件的控制信号(电压)。

无论在哪一个条件下，都是氮气的温度为60℃时的输出到压电元件的控制信号(电压)的值比氮气的温度为25℃时的输出到压电元件的控制信号(电压)的值高。即，相比于氮气的温度为25℃时，氮气的温度为60℃时的能够达到同一质量流量的阀开度大。控制信号(电压)的每1℃的变化量根据设定流量、氮气的初级压力而存在少许偏差，但其平均值为0.61％/℃。因此，基于该预备实验的结果来将(最大流量为0.1slm、5slm以及50slm的)3种质量流量控制装置的温度校正系数的值设定为0.60％/℃。

接着，使用最大流量为5slm的质量流量控制装置，针对氮气的温度为25℃时和氮气的温度为60℃时这2个水准来分别测定在将氮气的初级压力设定为150kPa、将设定流量设定为最大值的100％和50％这2个水准时流量计所呈现的氮气的流量的时间变化(响应波形)。图2中示出了设定流量为100％时的响应波形。

图2的横轴表示以将设定流量100％输入到控制单元4时为起点(零)的时间[s]。另外，纵轴表示设定流量[％]和由流量计测量出的氮气的测量流量[％]。实线的矩形所示的图表表示设定流量的值的变化。设定流量在时间为零时从0变化为100％，之后维持100％。

最接近设定流量的实线的曲线表示在本发明的实施例所涉及的质量流量控制装置中氮气的温度为25℃时的响应曲线。与此相对，虚线的曲线表示在本发明的实施例所涉及的质量流量控制装置中氮气的温度为60℃时的响应曲线。这两个响应曲线几乎重叠，因此可知，在本发明所涉及的质量流量控制装置中，即使气体的温度从25℃上升到60℃，也几乎看不到响应时间的变化。

另一方面，在图2中最远离设定流量的点划线的曲线表示使用与本发明的实施例所涉及的最大流量被设定为5slm的质量流量控制装置相同规格的、不因气体的温度的不同而进行控制信号的强度的调整(信号校正处理)的比较例所涉及的质量流量控制装置来测定出的氮气的温度为60℃时的响应曲线。可知该比较例的响应曲线与其它响应曲线相比响应时间变长。

接着，根据通过上述的方法测定出的针对各种水准的响应曲线，来求出各自的响应时间。在此“响应时间”是指从改变设定流量时起到测量流量达到设定流量的98％为止的时间。表1中示出了设定流量为100％和50％且氮气的温度为25℃和60℃时的各自的响应时间以及两者之差。另外，作为比较例，使用不因气体的温度的不同而进行控制信号的强度的调整(信号校正处理)的质量流量控制装置来测定出的响应时间也同样在表1中示出。

[表1]

如表1所示，在本发明的实施例所涉及的质量流量控制装置中，从25℃到60℃的温度变化所引起的响应时间之差至多为0.05s以下，响应时间之差少。与此相对，在设定流量为100％的情况下，比较例的响应时间之差大至0.35s，设定流量为50％的情况下的响应时间之差进一步大至0.70s。根据这些研究结果可知，在本发明所涉及的质量流量控制装置中根据气体的温度来调整控制信号的结果是，与以往技术所涉及的质量流量控制装置相比，因气体的温度的不同引起的响应时间的变化被大幅减少。

实施例2

在上述的实施例1中，确认了以下情况：与不执行流量控制中的信号校正处理的以往技术所涉及的质量流量控制装置相比，根据执行流量控制中的信号校正处理的本发明所涉及的质量流量控制装置，与气体的测量温度相对于基准温度的上升相伴的响应时间的延迟被大幅减少。

在本实施例中，使用具有与实施例1相同的结构的质量流量控制装置，将流量范围设定为Bin6(3001sccm～10000sccm(standard cubic centimeter per minute：标准立方厘米每分钟))和Bin8(10001sccm～30000sccm)这2个水准。即，在本实施例中，将最大流量设定为10000sccm和30000sccm这2个水准。另外，将设定流量设定为各自的最大流量的10％、50％以及100％这3个水准。并且，在500kPa的初级压力和22℃的基准温度下使用氮气来进行这些质量流量控制装置的校准(calibration)。

除此以外，针对将流量范围设定为Bin6(最大流量＝10000sccm)的质量流量控制装置，将氮气的初级压力设定为300kPa和500kPa这2个水准。另一方面，针对将流量范围设定为Bin8(最大流量＝30000sccm)的质量流量控制装置，将氮气的初级压力设定为350kPa和500kPa这2个水准。此外，无论是哪个质量流量控制装置，都将氮气的测量温度设为50℃。

针对上述12个水准(2个水准的最大流量、3个水准的设定流量以及2个水准的初级压力的组合)的质量流量控制装置，分别设定执行流量控制中的信号校正处理的情况(本发明的实施例)和不执行信号校正处理的情况(比较例)这2个水准，分别测定出流量计所呈现的氮气的流量的时间变化(响应波形)。作为一例，图3中示出了流量范围为Bin8、设定流量为50％、氮气的初级压力为350kPa时的响应波形。图3的(a)是不执行信号校正处理的比较例所涉及的质量流量控制装置中的响应波形，图3的(b)是执行信号校正处理的本发明的实施例所涉及的质量流量控制装置中的响应波形。

图3的横轴表示以将设定流量50％输入到控制单元4时为起点(零)的时间[s]。另外，纵轴表示设定流量[％]、由流量计测量出的氮气的测量流量[％]以及流量控制阀的阀开度[％]。实线的矩形所示的图表表示设定流量的值的变化。在图3的(a)和(b)中，均是设定流量在时间为零时从0％变化为50％，之后维持50％。

虚线的曲线所示的图表表示流量控制阀的阀开度[％]，实线的曲线所示的图表表示氮气的测量流量[％]。可知的是，与不执行信号校正处理的情况(图3的(a)所示的比较例)相比，在流量控制中执行信号校正处理的情况下(图3的(b)所示的实施例)，针对设定流量的变化的流量控制阀的阀开度和氮气的测量流量的上升快。即，可知的是，通过执行流量控制中的信号校正处理，针对设定流量的变化的流量控制阀的阀开度和氮气的测量流量的响应时间的延迟被减少。

接着，表2中示出了根据通过上述的方法测定出的针对各种水准的响应曲线来求各自的响应时间所得到的结果。此处的“响应时间”也是指从改变设定流量时起到测量流量达到设定流量的98％为止的时间。

[表2]

如表2所示，可知的是，无论在哪个流量范围(最大流量)、设定流量以及初级压力下，在流量控制中执行信号校正处理的本发明的实施例所涉及的质量流量控制装置(有校正)的响应时间都比不执行信号校正处理的比较例所涉及的质量流量控制装置(无校正)的响应时间短。即，可知的是，无论在哪一个水准下，都能够通过执行流量控制中的信号校正处理来减少测量温度(50℃)高于基准温度(22℃)所引起的响应时间的延迟(增大)。

附图标记说明

1：质量流量控制装置；2：流量控制阀；2a：阀开闭单元；2b：阀；3：流量计；4：控制单元；5：温度计；6：控制信号；7：流路。

Claims (5)

1.一种质量流量控制装置，具有：

流量控制阀，其构成为能够变更阀开度；

流量计，其构成为对通过所述流量控制阀的气体的流量进行测量；以及

控制单元，其构成为向所述流量控制阀输出控制信号来控制所述阀开度，

其中，所述控制单元构成为执行以下的流量控制：向所述流量控制阀输出所述控制信号来控制所述阀开度，以使由所述流量计测量的所述气体的质量流量即测量流量与被设定为所述气体的质量流量的目标值的设定流量一致，

所述质量流量控制装置还具有构成为对所述气体的温度进行测量的温度计，

所述控制单元构成为执行输出校正控制信号的信号校正处理，所述校正控制信号是以如下方式进行调整后的控制信号：在由所述温度计测量的所述气体的温度即测量温度高于规定的基准温度的情况下，从所述测量温度减去所述基准温度所得到的差即温度差的绝对值越大，则使所述流量控制中的所述阀开度的变更量的绝对值越大，在所述测量温度低于所述基准温度的情况下，所述温度差的绝对值越大，则使所述流量控制中的所述阀开度的变更量的绝对值越小。

2.根据权利要求1所述的质量流量控制装置，其特征在于，

所述流量控制阀构成为所述控制信号的强度越大则所述阀开度越大，

所述控制单元构成为：在所述信号校正处理中，将对所述温度差的值乘以温度校正系数所得到的值与调整前的控制信号的强度的值相加所得到的值设定为所述校正控制信号的强度的值。

3.根据权利要求1所述的质量流量控制装置，其特征在于，

所述流量控制阀构成为所述控制信号的强度越小则所述阀开度越大，

所述控制单元构成为：在所述信号校正处理中，将从调整前的控制信号的强度的值减去对所述温度差的值乘以温度校正系数所得到的值而得到的值设定为所述校正控制信号的强度的值。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的质量流量控制装置，其特征在于，

所述控制单元构成为：在从所述设定流量减去所述测量流量所得到的差即流量差的绝对值为规定的阈值以上的情况下，通过反馈控制来执行所述流量控制，在该反馈控制中，通过变更所述控制信号的强度来使所述流量差接近零。

5.根据权利要求4所述的质量流量控制装置，其特征在于，

所述流量控制中的所述控制信号的强度构成为基于所述设定流量和所述测量温度来决定的初始值与基于所述流量差来决定的补偿值之和，

所述控制单元构成为：在所述流量控制中，仅针对所述初始值执行所述信号校正处理，不针对所述补偿值执行所述信号校正处理。