JP2020008428A - ガス流量検定ユニット - Google Patents
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Abstract
Description
このガス流量検定ユニットによれば、1sccm〜1000sccmの流量のガスを流すためのマスフローコントローラの流量検定を正確に行うことができる。
近年、ガス流量検定を、1工程(例えば、10分位の時間)毎に行う場合がある。それは、プロセスガスの流量に変化がないことを確認するためである。
検定対象となるガス(例えば窒素ガス)は、ガス入力ポート50から入力され、出力弁108が有するダイヤフラム弁体(図示せず)から上流側に検定ガスを充填することができる構成となっている。
そのため、タンク体積Vにおける圧力が、出力弁108を閉じた時点(図5中t1)での圧力Pbから、既定の測定開始圧力P1に達するまでの待ち時間(図5中t3)が発生している。
比較的大流量である1000sccmを流すマスフローコントローラの検定では、待ち時間(t3)は、1秒程度であるが、比較的小流量である10sccmを流すマスフローコントローラの検定においては、出力弁108を閉じた時点(図5中t1)での圧力Pbが、1000sccmを流した場合の圧力よりも低くなるため、待ち時間(t3)が60〜90秒と長くなる場合がある。
出力弁108を閉じた時点(図5中t1)での圧力Pbに合わせ、圧力計測定精度範囲の下限であるP1を下げることで、待ち時間t3を短くすることも可能と考えられるが、圧力計103が高精度で圧力測定することができなくなるため、圧力計測定精度範囲を変更することはできない。
(1)流体制御機器と真空ポンプの間に配設され、出力弁を閉弁した後、圧力計が計測する圧力が所定の第1圧力値から所定の第2圧力値に変化する時間、流体の温度、及び流体制御機器の出力から出力弁の入力までの容積から、流体制御機器の精度を検定するガス流量検定ユニットにおいて、出力弁を流れる流量を変化させる流量変化手段を備えること、を特徴とする。
(3)(2)に記載のガス流量検定ユニットにおいて、オリフィスの絞りが可変であること、を特徴とする。
(1)流体制御機器と真空ポンプの間に配設され、出力弁を閉弁した後、圧力計が計測する圧力が所定の第1圧力値から所定の第2圧力値に変化する時間、流体の温度、及び流体制御機器の出力から出力弁の入力までの容積から、流体制御機器の精度を検定するガス流量検定ユニットにおいて、出力弁を流れる流量を変化させる流量変化手段を備えること、を特徴とするので、検定対象となるガスの流量を、流量変化手段により小流量にすることができる。流量変化手段の上流側と下流側とで圧力勾配が生じ、流量変化手段から上流側の流路における圧力を、流量変化手段を備えない場合と比べて高くすることができる。タンク体積における圧力が高くなった分、ガス流量検定を行う場合において、出力弁を閉弁した後、タンク体積における圧力が既定の測定開始圧力に達するまでの待ち時間が短くなる。
近年、プロセスガスの流量に変化がないことを確認するために、ガス流量検定を、1工程(例えば、10分位の時間)毎に行う場合がある。検定を行う頻度が多いことから、待ち時間t3による時間ロスが累積し、半導体生産効率への影響が大きかった。しかし、待ち時間t3が1000sccmを流した場合と同等の約1秒に削減できれば、検定作業に要する時間は、合計で121秒となり(待ち時間1秒と測定時間120秒の合計)、従来と比べて約4割の時間削減となるため、半導体生産の効率も向上される。
図1に示すように、ガス入力ポート50を上流にして、マスフローコントローラ20と、流量制御弁21と、ガス流量検定ユニット1と、真空ポンプ30と、が直列に接続される。
検定対象となるガス(例えば窒素ガス)は、ガス入力ポート50から入力され、第1出力弁105および第2出力弁106が有するダイヤフラム(図示せず)から上流側に検定ガスを充填することができる構成となっている。
ガス流量検定ユニット1は、例えば、作業者が流量検定開始を指示するボタンを押すことでガス流量検定ユニット1の制御手段40が、容積測定プログラム431(図3中S11からS15)と、流量検定プログラム432(図4中S21からS34)をROM43から読み出して実行する。また、流量検定開始時点では、第1出力弁105と、第2出力弁106とは開弁状態にある。
まず、システムを初期化して先の流量検定で取得したデータを消去する(S11)。そして、配管内をパージし、余分なガスを除去する(S12)。
まず、マスフローコントローラ20を介して検定対象となるガスを設定流量で流す(S21)。
圧力計103が既定の測定開始圧力P1を測定したら(S25:YES)、P1を測定してから測定時間t後の第2圧力値P2を測定する(S26)。なお、本実施例における測定時間tは約120秒である。
(1,2)マスフローコントローラ20と真空ポンプ30の間に配設され、第1及び第2出力弁105,106を閉弁した後、圧力計103が計測する圧力が既定の測定開始圧力P1から所定の第2圧力値P2に変化する時間t、流体の温度、及びマスフローコントローラ20の出力から第1および第2出力弁105,106の入力までの容積から、マスフローコントローラ20の精度を検定するガス流量検定ユニット1において、第1および第2出力弁105,106が並列に配置され、第2出力弁106の出口側に検定対象となるガスが小流量時に、圧力勾配を乗じさせるオリフィス107が配置されていること、を特徴とする。圧力勾配が生じることで、オリフィス107の上流側の流路における圧力を、オリフィス107を備えない場合と比べて高くすることができる。オリフィス107の上流側の流路における圧力が高くなった分、ガス流量検定を行う場合において、第2出力弁106を閉弁した後、タンク体積Vにおける圧力が既定の測定開始圧力P1に達するまでの待ち時間が短くなる。
続いて、本発明のガス流量検定ユニット1の第2実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図6に示すように、ガス入力ポート50を上流にして、マスフローコントローラ20と、流量制御弁21と、ガス流量検定ユニット1と、真空ポンプ30と、が直列に接続される。
検定対象となるガスは、ガス入力ポート50から入力され、出力弁108が有するダイヤフラム弁体(図示せず)から上流側に検定対象となるガスを充填することができる構成となっている。
入出力インターフェース42は、入力弁102、圧力計103、温度計104、オリフィス107、出力弁108、流量制御弁21に接続されている。
制御手段40は、入出力インターフェース42を介して、入力弁102、出力弁108、流量制御弁21に対して、制御信号を送ることで、弁の開閉動作を制御する。また、制御手段40は、入出力インターフェース42を介して、オリフィス107に制御信号を送ることで、検定対象となるガスの流量に応じてオリフィス107の絞りを調整する。制御手段40は、入出力インターフェース42を介して、圧力計103、温度計104から測定データを受信する。
ガス流量検定ユニット1は、例えば、作業者が流量検定開始を指示するボタンを押すことでガス流量検定ユニット1の制御手段40が、容積測定プログラム431(図3中S11からS15)および流量検定プログラム432(図8中S41からS47)をROM43から読み出して実行する。
まず、制御手段40は、マスフローコントローラ20を介して検定対象となるガスを設定流量で流す(S41)。マスフローコントローラ20を介して、検定対象となるガスが設定流量で流されると、制御手段40は、設定流量に応じてオリフィスの絞りを調整する(S42)。そして、制御手段40は、マスフローコントローラ20の流量が安定するのを待ち、流量が安定したと判断すると出力弁108を閉じる(S43)。出力弁108を閉じることで検定対象となるガスを検定流路4と検定ガスライン6に充填し、タンク体積Vにおける圧力を上昇させる。
例えば、第1および第2実施形態では、ガス流量検定時の測定時間tを120秒程度と規定する方法をとっているが、測定時間tを規定するのではなく、第2圧力値P2を規定し、規定された第2圧力値P2まで達する時間を測定する方法をとってもよい。
20 マスフローコントローラ
30 真空ポンプ
103 圧力計
104 温度計
105 第1出力弁
106 第2出力弁
107 オリフィス
Claims (4)
- 流体制御機器と真空ポンプの間に配設され、出力弁を閉弁した後、圧力計が計測する圧力が所定の第1圧力値から所定の第2圧力値に変化する時間、流体の温度、及び前記流体制御機器の出力から前記出力弁の入力までの容積から、前記流体制御機器の精度を検定するガス流量検定ユニットにおいて、
前記出力弁を流れる流量を変化させる流量変化手段を備えること、
を特徴とするガス流量検定ユニット。 - 請求項1に記載のガス流量検定ユニットにおいて、
前記出力弁が並列に2個配置され、そのうちの1つの出力弁の出口側にオリフィスが配置されていること、
を特徴とするガス流量検定ユニット。 - 請求項2に記載のガス流量検定ユニットにおいて、
前記オリフィスの絞りが可変であること、
を特徴とするガス流量検定ユニット。 - 請求項1に記載のガス流量検定ユニットにおいて、
前記出力弁が1個のみ配置され、出口側に絞りが可変なオリフィスが配置されていること、
を特徴とするガス流量検定ユニット。
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