TWI470187B - Flow measurement device for flow control device for gas supply device and flow measurement method - Google Patents

Flow measurement device for flow control device for gas supply device and flow measurement method Download PDF

Info

Publication number
TWI470187B
TWI470187B TW100145975A TW100145975A TWI470187B TW I470187 B TWI470187 B TW I470187B TW 100145975 A TW100145975 A TW 100145975A TW 100145975 A TW100145975 A TW 100145975A TW I470187 B TWI470187 B TW I470187B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
gas
opening
flow
flow rate
gas supply
Prior art date
Application number
TW100145975A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201245670A (en
Inventor
Yohei Sawada
Masaaki Nagase
Nobukazu Ikeda
Kouji Nishino
Ryousuke Dohi
Original Assignee
Fujikin Kk
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikin Kk filed Critical Fujikin Kk
Publication of TW201245670A publication Critical patent/TW201245670A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI470187B publication Critical patent/TWI470187B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F5/00—Measuring a proportion of the volume flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/86—Indirect mass flowmeters, e.g. measuring volume flow and density, temperature or pressure
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/02—Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/02—Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature
    • G01F15/04—Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature of gases to be measured
    • G01F15/043—Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature of gases to be measured using electrical means
    • G01F15/046—Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature of gases to be measured using electrical means involving digital counting
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Flow Control (AREA)

Description

氣體供應裝置用流量控制器之流量測量裝置及流量測量方法
本發明係關於一種可在半導體製造裝置或藥品製造裝置等中使用的氣體供應裝置的流量控制器之流量測量裝置及流量測量方法之改良，且為關於一種能夠達成裝置之小型化、構造之簡化、測量精度之提高及流量測量之迅速化等的氣體供應裝置用流量控制器之流量測量裝置及使用該流量測量裝置的流量測量方法。
半導體製造裝置等的氣體供應裝置，一般是構成為：能夠將多種類的氣體切換成處理室等的氣體使用對象來供應，且所需要的處理用氣體，可藉由設置於每一供應氣體種的流量控制器來進行流量控制，並供應至氣體使用對象。
又，上述各流量控制器的流量測量，一般是藉由增量(build up)法(或是壓力上升率(ROR)法)隔適當的時間間隔而進行，且可藉由對流量控制器之設定流量和藉由增量法等而計測所得的現實之控制流量進行比對來進行流量測量。
第5圖及第6圖係顯示習知之氣體供應裝置用流量控制器之流量測量方法的一例。亦即，在第5圖之測量方法中，首先，是將由內容積為已知的增量槽BT、入口開閉閥V1 、出口開閉閥V2 、壓力檢測器Pd以及溫度檢測器 Td所構成的流量測量單元U0 以分支狀的方式連結至氣體供應路L。其次，例如在測量氣體供應裝置GF之流量控制器MFC1 的情況時，首先將開閉閥V02 、V0n 、V0 設為關閉，將開閉閥V01 、V1 及V2 設為開啟，並使氣體流通至槽BT內，且計測在將開閉閥V1 及V2 設為開放的狀態下之時刻t1 、或是將開閉閥V1 及V2 開放之後將開閉閥V2 關閉的狀態下之時刻t1 的壓力檢測值P1 、溫度檢測值T1 。其次，在從開閉閥V1 及V2 之開放狀態關閉開閉閥V1 之後經過△t秒後、或是將前述開閉閥V1 及V2 開放之後將開閉閥V2 關閉的狀態下之時刻t1 起經過△t秒後的壓力檢測值P2 、溫度檢測值T2 。
然後，根據上述各計測值求出壓力上升率△P/△t，且以Q=(△P/△t)×(V/RT)算出流量Q以確認流量控制器MFC1 之流量控制值。另外，前述流量計算式，係將氣體假定為理想氣體而運算流入槽BT內的增加流量，V為增量槽BT及其上游側管路的合計內容積，R為氣體常數，T為槽BT內的氣體溫度。
另一方面，在第6圖的測量方法中，係將並未使用增量槽的流量測量單元U1 以分支狀的方式連結至氣體供應管線L。然後，例如在測量氣體供應裝置GF之流量控制器MFC1 的情況時，首先將開閉閥V0 、V00 、V02 、V0n 設為關閉，將開閉閥V01 、V1 及V2 設為開啟並使設定流量之氣體從流量控制器MFC1 流通至流量測量單元U1 ，其次將開閉閥V2 設為關閉。在開閉閥V2 關閉後，當壓力檢測 器Pd之壓力檢測值變成P1 時進行第1計測，且測量壓力P1 、溫度T1 。之後，當壓力檢測器Pd之壓力檢測值變成P2 時(或經過設定時間t秒時)進行第2計測，且測量壓力P2 、溫度T2 。
又，事先將流量測量單元U1 之上游側的開閉閥V00 、開閉閥V01 、開閉閥V02 、開閉閥V0n 至開閉閥V1 的氣體供應管線L、Ls部分之管路內容積Ve、和流量測量單元U1 之開閉閥V1 與開閉閥V2 間的流路內容積Vt之和V，使用藉由與上述第5圖之情況相同的測量方法所求出的壓力上升率△P/△t、和當時的流量控制器MFC1 之流量值Q，根據流量式Q=(△P/△t)×(V/RT)進行運算，且求出總內容積V。
然後，根據上述各測量值，並使用氣體之流入質量dG和經過(流入)時間dt之關係，求出來自流量控制器MFC1 之於溫度0℃、1atm下的氣體之絕對流量Qo 。亦即，流入質量dG，係可以dG=ro×Qo ×dt(其中，dt為經過(流入)時間，ro為比重量)來表示。又，由於根據第1計測時及第2計測時之壓力P、溫度T可就理想氣體成立PV=nRT之關係，所以若使用質量G取代莫耳數n，則成立PV=GRT之關係。
因而，現在若設為於第1計測時計測所得的氣體壓力P1 、氣體溫度T1 、氣體質量G1 、和第2計測時計測所得的氣體壓力P2 、氣體溫度T2 、氣體質量G2 ，則質量G之差分(流入質量dG)就成為dG=G2 -G1 =P1 /T1 ×V/R-P2 /T2 × V/R=(P1 /T1 -P2 /T2 )×V/R…(1)式，且根據上述dG=ro×Qo ×dt之數式，氣體之絕對流量Qo ，係可以Qo =(P1 /T1 -P2 /T2 )×V/R×1/(ro×t)來算出，並以該算出值Qo 為基準而判定流量控制器MFC1 之流量控制能力的適否。
上述第6圖之方法，係以如下的情事當作發明的主要內容：(1)由於因氣體種而使得理想氣體方程式之適用變得困難，所以要將作為壓縮因子的係數代入上述(1)式中以減少算出的基準流量之誤差；以及(2)將第1計測之後開始第2計測的時序，在控制流量為1000至2000SCCM之範圍內以壓力上升值為基準來決定，又在控制流量為2至1000SCCM之範圍內以經過時間為基準來決定。
另外，即使在上述第6圖之方法中，當然亦可根據上述各計測值來求出壓力上升率△P/△t，且以Q=(△P/△t)×(V/RT)來算出流量Q，並且以該算出值為基準而判斷流量控制器MFC1 之流量控制值的適否。
使用上述第5圖所示的增量槽BT之方法，有以下的問題點：(1)由於使用增量槽BT所以流量測量裝置會大型化，且無法謀求氣體供應裝置之小型化；及(2)槽BT內的氣體溫度之計測值會因溫度檢測器Td之安裝位置而大幅地變動；及(3)槽內的氣體壓力上升中之氣體溫度T會大幅地變動，且不會成為一定溫度T；以及(4)在外氣之溫度變化大的情況時，因壓力檢測中的氣體溫度產生 變化而使溫度檢測值T之變動變大等，且有即便氣體種接近理想氣體也無法獲得較高的流量測量精度之問題。
另一方面，在第6圖之方法中，係在流量測量單元U1 之流入側設置閥V1 ，且夾介此而連結至分支連接管路Ls之端部。但是，該閥V1 係在測量流量時全部未被利用，反而會因該閥V1 的存在，而增加流體阻抗，或發生需要閥V1 之驅動用機構、例如電磁閥、驅動流體用配管等，且增加零件費或組裝費，以及因閥V1 之驅動特性而引起的動作延遲或需要時序調整等的多個問題。
又，在第6圖之方法中，在計測流體供應管路L與分支連接管路Ls之流路內容積Ve、和流量測量單元U1 之流路內容積Vt的和之容積V時，由於會對閥V1 進行2次的開閉動作且於其間對流量測量單元U1 內部進行真空處理，所以會有流量測量過於花費時間的問題。
(專利文獻1)日本特開2006-337346號公報
(專利文獻2)國際公開WO2007/102319號公報
本案發明係解決如使用習知之流量測量單元U1 的流量控制器之流量測量中的上述問題、即解決以下的問題：雖然在流量測量單元U1 的流體入口側和流體出口側之各個設置閥V1 、V2 ，但是增加了因設置該入口側閥V1 而產生的流體阻抗，或在入口側閥V1 需要由電磁閥、驅動流 體用配管所構成的驅動用機構，而增加其組裝費；以及因驅動特性而引起的動作延遲或需要進行時序調整等，並且解決流量測量所需的流體供應管路L、分支連接管路Ls和流量測量單元U1 的內部容積Vt之合計內容積V的算定要花費時間的問題，且發明之主要目的在於提供一種暨小型又能夠簡單地附設於氣體供應裝置，而且即便以簡單的操作就能進行高精度之流量測量的氣體供應裝置用流量控制器之流量測量裝置、以及使用該流量測量裝置的流量測量方法。
本案申請專利範圍第1項的發明，係以如下作為本發明的基本構成，設置於氣體供應裝置之可切換的複數個流量控制器的流量測量裝置，其包含：分支管路(Lb)，係將其入口側端部以分支狀且分離自如的方式連結至設置於氣體供應管路(L)之出口端部的開閉閥(V0 )之上游部，並且將其出口側端部連接至氣體使用部位的氣體流出側；及開閉閥(V)，係設置於分支管路(Lb)之出口側；及壓力檢測器(Pd)及溫度檢測器(Td)，係檢測流動至開閉閥(V)之氣體壓力及氣體溫度；以及運算控制裝置(CP)，係輸入來自壓力檢測器(Pd)及溫度檢測器(Td)之檢測訊號，並使用壓力檢測值、溫度檢測值、分支管路及氣體供應路的合計內容積、測量時間來運算流通於分支管路(Lb)之氣體流量Q，藉此將流量測量裝置以 分支狀且分離自如的方式連結至氣體供應裝置(GF)之設置於氣體供應管路(L)之出口端部的開閉閥(V0 )之上游部。
本案申請專利範圍第2項的發明，係以如下作為本發明的基本構成，其在通過各流量控制器以能夠切換氣體之方式供應至氣體使用部位的氣體供應裝置中，將上述流量控制器的流量測量裝置(U)以分支狀連結於前述氣體供應裝置之氣體供應路(L)，該流量測量裝置(U)係由分支管路(Lb)、設置於分支管路(Lb)之出口側的開閉閥(V)、分支管路(Lb)之氣體壓力檢測器(Pd)及氣體溫度檢測器(Td)以及運算控制裝置(CP)所構成，並且將該流量測量裝置(U)之開閉閥(V)的出口側連接於氣體使用部位的氣體流出側，首先，關閉前述氣體供應裝置之各流量控制器的出口側開閉閥(V01 ~V0n )及氣體供應管路(L)之出口端部的開閉閥(V0 )，並且開放流量測量裝置(U)之開閉閥(V)，其次，僅開放被測量流量控制器之出口側開閉閥並使設定流量之氣體流入前述流量測量裝置(U)，且在氣體壓力及氣體溫度穩定之後關閉開閉閥(V)，在氣體壓力到達設定壓力(P1 )之時刻(t1 )計測第1次之氣體溫度(T1 )及氣體壓力(P1 )，之後在前述氣體壓力到達設定壓力(P2 )之時刻(t2 )計測第2次之氣體溫度(T2 )及氣體壓力(P2 )，且根據前述各計測值以Q=(22.4V/R×△t)×(P2 /T2 -P1 /T1 )(其中，V為分支管路(Lb)及氣體供應管路(L)之合計內 容積，R為氣體常數，△t為t2 -t1 )來運算氣體流量Q。
本案申請專利範圍第3項的發明，係以如下作為本發明的基本構成，其在通過各流量控制器以能夠切換氣體之方式供應至氣體使用部位的氣體供應裝置中，將流量測量裝置(U)以分支狀連結於前述氣體供應裝置之氣體供應路(L)，該流量測量裝置(U)係由分支管路(Lb)、設置於分支管路(Lb)之出口側的開閉閥(V)、分支管路(Lb)之氣體壓力檢測器(Pd)及氣體溫度檢測器(Td)以及運算控制裝置(CP)所構成，並且將該流量測量裝置(U)之開閉閥(V)的出口側連接於氣體使用部位的氣體流出側，首先，關閉前述氣體供應裝置之各流量控制器的出口側開閉閥(VO1 ~VOn )及氣體供應管路(L)之出口端部的開閉閥(V0 )，並且開放流量測量裝置(U)之開閉閥(V)，其次，僅開放被測量流量控制器之出口側開閉閥並使設定流量之氣體流入前述流量測量裝置(U)，且在氣體壓力及氣體溫度穩定之後關閉開閉閥(V)，且計測氣體壓力之上升率△P/△t，並且以Q=△P/△t×V/R×T(其中，V為分支管路(Lb)及氣體供應管路(L)之合計內容積，R為氣體常數，△t為測量時間，T為氣體溫度)來運算流量Q。
本案申請專利範圍第4項的發明，係於申請專利範圍第2項或第3項的發明中，以如下作為本發明的基本構成，其流量測量裝置(U)，包含：分支管路(Lb)，係分別將入口側端部連結至氣體使用部位的氣體供應管路 (L)，另將出口側端部連結至氣體流出側；及開閉閥(V)，係設置於分支管路(Lb)之出口側；及壓力檢測器(Pd)及溫度檢測器(Td)，係檢測流動至開閉閥(V)之氣體壓力及氣體溫度；及運算控制裝置(CP)，係輸入來自壓力檢測器(Pd)及溫度檢測器(Td)之檢測訊號，且運算流通於分支管路(Lb)之氣體流量；及電磁閥(EV)，係供應驅動用流體至開閉閥(V)；及驅動用流體源(DGS)，係供應驅動用流體至電磁閥(EV)；及輸出入板(IO)，係往運算控制裝置(CP)輸出入；以及電源裝置(ES)。
在本發明中，上述容積V，係藉由使用氮氣等來測量氣體流量Q之時的壓力上升率，而可利用V=△t×Q×R×T/△P(其中，Q為流量，P為流體壓，T為溫度，R為氣體常數，△P/△t為壓力上升率)輕易地求出。亦即，即便不設置開閉閥V1 ，由於仍可簡單地算定流量測量所需的分支管路Lb及氣體供應管路L之合計內容積V，所以可更簡單地進行流量控制器之流量測量操作。
又，在本發明中，由於是形成將設置於流量測量裝置U之分支管路Lb的開閉閥V僅設置於其出口側端，所以不僅可謀求流量測量裝置U之小型化及構造之簡化，還能夠進行氣體流路阻抗之降低。又，氣體供應裝置GF之運轉中可藉由壓力檢測器Pd而始終監視2次側的氣體供應 管路L之氣體壓，且可事前立即地確認是否處於能夠進行流量計測的壓力狀態。
又，即便在進行流量測量操作時，若處於相對於測量開始之訊號為壓力異常的狀態則由於不僅可立即地進行警報(alarm)之發送，還可始終監視2次側的氣體供應管路L之壓力狀態，所以可活用壓力檢測器Pd作為氣體供應管路L之氣體壓監視器。
更且，在流量控制器為壓力式流量控制裝置的情況時，亦可將壓力檢測器Pd之檢測訊號當作顯示流量控制器之流量控制範圍的下限值之警報來活用。
第1圖係顯示本發明的氣體供應裝置用流量控制器之流量測量裝置的構成之說明圖，又，第2圖係顯示流量控制器之測量方法的實施形態之說明圖，且顯示進行設置於氣體供應裝置GF的壓力式流量控制器FCS之流量測量的情況。
在第1圖及第2圖中，GF為氣體供應裝置，FCS1 至FCSn 為流量控制器，Go至Gn為供應氣體種，L1 至Ln 、L為氣體供應管路，Ls為分支連接管路，Lb為分流管路，V00 至V0n 為開閉閥，V0 為開閉閥，V為開閉閥，CH為處理室，VP為真空泵，Td為溫度檢測器，Pd為壓力檢測器，B為分支點，F為連接用凸緣，EV為電磁閥，DGS為驅動用流體源，Tu為驅動用流體供應管，IO為輸出入 板，ES為電源裝置，1為壓力調整器，2為壓力計，3、4為開閉閥，U為流量測量裝置，CP為運算控制裝置，且從氣體供應裝置GF通過氣體供應管路L、開閉閥V0 而切換預定之氣體種並供應至處理室CH。
流量測量裝置U，係包含：直管狀之具適當內徑的分支管路Lb，係以分支狀且分離自如的方式連結至設置於氣體供應管路L之出口端部的開閉閥V0 之上游部，且具有連結至氣體供應管路L的入口側端部及連結至氣體流出側的出口側端部；及流體壓驅動式之金屬隔膜型開閉閥V，係設置於分支管路Lb之出口側；及壓力檢測器Pd及溫度檢測器Td，係檢測開閉閥V之上游側的氣體壓力及氣體溫度；及運算控制裝置CP，係輸入有來自壓力檢測器Pd及溫度檢測器Td之檢測訊號，且運算流通於分支管路Lb的氣體流量；及電磁閥EV，係供應驅動用流體至開閉閥V；及驅動用流體源DGS，係供應驅動用流體至電磁閥EV；及對運算控制裝置CP輸出入的輸出入板IO；以及電源裝置ES。
又，流量測量裝置U的壓力檢測器Pd及溫度檢測器Td之各檢測輸出、開閉閥V之控制訊號等係對運算控制裝置CP輸出入，且如後述般進行氣體流量值之運算及顯示等。
首先，本案發明人，係製作如第3圖的流量測量單元U’，且使用該流量測量單元U’，並藉由增量使氣體壓力上升，而調查了單元U’(內容積1.0996L)之內部的氣體 溫度或氣體壓力之變化。
亦即，在第1圖之實施形態中，安裝標準流量控制器來取代流量控制器FCS，並且連接第3圖的流量測量單元U’來取代流量測量裝置U，首先將開閉閥V02 、V0n 、V0 設為關閉，將開閉閥V設為開啟，並以500sccm之流量使N2 氣體流通一定時間，在確認N2 氣體之流量、壓力、溫度為穩定之後，將開閉閥V設為關閉並進行10秒的增量，而觀察該期間的單元U’內之氣體溫度或壓力等的變化狀態。
另外，在標準流量控制器中使用富士金(FUJIKIN)製之流量範圍1SLM的壓力式流量控制器，且單元U’之內容積V被設定在1.0996L(已知)。又，氣體流量(N2 )係設定為500sccm，增量時間係設定為10sec。更且，外氣溫度(室內溫度)為21.7℃。
第4圖係顯示上述增量中的流量測量單元U’內之氣體溫度或氣體壓力等之變化狀態，曲線A1 係顯示流量控制器之流量輸出，A2 係顯示氣體壓力檢測值，A3 係顯示氣體溫度檢測值，A4 係顯示外氣溫度(室內溫度)，A5 係顯示出口側開閉閥V之控制訊號。
另外，在壓力檢測器Pd中使用MKS製的(Baratron)電容式壓力計(capacitance manometer)TYPE627D(F.S.1000Torr)，又在溫度檢測器Td中使用2.5mm直徑熱電耦(裸線型)，在測量機器中使用基恩司(KEYENCE)製的資料記錄器(data logger)NR500。
亦即，在第4圖中，當於t1 點將出口側開閉閥V設為關閉並開始增量時，槽內的氣體壓力就會於t2 點從30.6Torr上升至94.1Torr。且槽內的氣體溫度會緩緩上升。
當現在是在流量測量單元U’之出口側開閉閥V為關閉(增量開始)時(時刻t1 、第1次計測)，和增量完成後的時刻t2 ，藉由進行第2次計測並運算氣體流入質量，而將流入增量中的氣體之莫耳數 換算為標準狀態(0℃、1atm)下的氣體體積VG 時，就成為 ，且流入流量測量單元U’內的氣體流量Q係可以 來運算。其中△t為增量時間，且為△t=t2 -t1 。
又，如後述般，根據上述各計測值求出壓力上升率△P/△t，且使用該壓力上升率，以V=△t×Q×R×T/△P(其中，Q為流量，T為溫度，R為氣體常數，△P/△t為壓力上升率)來運算總內容積V。
〔第1實施形態〕
參照第1圖及第2圖，在進行氣體供應裝置GF之流量控制器FCS的流量測量時，首先將流量測量裝置U以分支狀的方式連接至氣體供應管路L。其次，在測量流量控制器FCS1 的情況，將開閉閥V00 、V02 、V0n 、V0 予以關閉，將開閉閥V01 、V予以開啟，並從流量控制器FCS1 供應設定流量Qs 之氣體流至流量測量裝置U，且藉由真空泵VP進行排氣。
其次，當流量測量裝置U之分支管路Lb內的氣體溫度To 及氣體壓力Po 穩定時，就於時刻t1 將出口側開閉閥V予以關閉並開始氣體之增量，並且檢測分支管路Lb內的氣體溫度T1 及氣體壓力P1 ，且將此輸入至運算控制裝置CP。
進行氣體對分支管路Lb內之增量動作，當氣體壓力達到設定值P2 (或設定時刻t2 )時，檢測分支管路Lb內的壓力P2 及溫度T2 ，且將該檢測值輸入至運算控制裝置CP。
另外，若時刻t2 的第2次之壓力及溫度的檢測結束，則之後會將出口側開閉閥V予以開放，並排出分支管路Lb內的氣體。
另一方面，在運算控制裝置CP中，可使用前述檢測值P1 、T1 、P2 、T2 及增量時間△t(△t=t2 -t1 )並藉由前述數式3來運算流量Q，且比對前述流量控制器FCS1 之設定流量Qs 和運算流量Q，進而根據預定之基準進行流量 控制器FCS1 之流量控制性能的判定。
針對各流量控制器FCS1 至FCSn 進行如上述的測量操作，藉此可進行氣體供應裝置GF之流量控制器的測量。
另外，在本實施形態中，雖然是使用上述數式3進行流量Q之運算，但是當然也可根據上述第1次計測及第2次計測之計測值來算定壓力上升率，且以Q=(△P/△t)×(V/RT)來算定流量Q，並且以該算出值為基準而判斷流量控制器FCS之流量控制值的適否。
在本發明中，雖然上述流量Q之運算式中的內容積V、即比供應至處理室CH之氣體供應用開閉閥V0 還靠近上游側的氣體供應管路L之內容積、和分支連接管Ls及分支管路Lb之內容積的合計值為已知，但是在上述內容積因氣體供應裝置GF之修改等而產生變化時，有需要測量變化後的內容積V。
在該情況下，例如是將第2圖的氣體種G0 設為接近氮氣等之理想氣體的氣體，且首先將開閉閥V01 至V0n 、V0 設為關閉，將開閉閥V00 、V設為開啟，並使氣體流通至分支管路Lb，且當其壓力及溫度穩定於設定值時，就關閉開閉閥V，並計測時刻t1 的壓力檢測值P1 、溫度檢測值T1 。其次，在經過適當時間後的時刻t2 計測壓力檢測值P2 、溫度檢測值T2 。
然後，根據上述各計測值求出壓力上升率△P/△t，且使用該壓力上升率，以V=△t×Q×R×T/△P(其中，Q為流量，P為流體壓力，T為溫度，R為氣體常數，△P/△t為壓 力上升率)來運算總內容積V。
另外，在上述實施形態中，雖然是使用壓力式流量控制裝置作為流量控制器，但是此當然亦可為熱式流量控制器。又，有關連接用凸緣，當然亦可為藉由管接頭等所進行的連接、或使用塊狀之接頭構件等的連接。開閉閥V等，雖然是使用AOV(空氣動作式閥)，但是亦可藉由使用電磁閥，而省略驅動用流體源DGS、驅動用流體供應管Tu、加上控制驅動用流體的電磁閥EV。
(產業上之可利用性)
本發明不僅可利用於半導體製造裝置用之氣體供應裝置(氣體箱)中，還可利用於所有用途使用的氣體供應裝置之流量控制器或氣體供給系之流量控制器的測量試驗中。
GF‧‧‧氣體供應裝置
FCS1 至FCSn ‧‧‧流量控制器
G0 至Gn ‧‧‧供應氣體種
L、L1 至Ln ‧‧‧氣體供應管路
Ls ‧‧‧分支連接管
Lb‧‧‧分流管路
F‧‧‧連接用凸緣
B‧‧‧分支點
V00 至V0n ‧‧‧開閉閥
V0 ‧‧‧開閉閥
U‧‧‧流量測量裝置
V‧‧‧開閉閥
CH‧‧‧處理室
VP‧‧‧真空裝置(真空泵)
Td‧‧‧溫度檢測器
Pd‧‧‧壓力檢測器
1‧‧‧壓力調整器
2‧‧‧壓力計
3、4‧‧‧開閉閥
CP‧‧‧運算控制裝置
EV‧‧‧電磁閥
DGS‧‧‧驅動用流體源
Tu‧‧‧驅動用流體供應管
IO‧‧‧輸出入板
ES‧‧‧電源裝置
第1圖係本發明的氣體供應裝置用流量控制器之流量測量裝置的構成圖。
第2圖係具備流量測量裝置的氣體供應裝置之說明圖。
第3圖係管路內容積之計測方法的說明圖。
第4圖係顯示第3圖之計測方法中的氣體壓力或氣體溫度之變化狀況的線圖。
第5圖係藉由習知之增量法所進行的流量測量方法之 說明圖。
第6圖係藉由習知之其他增量法所進行的流量測量方法之說明圖。
GF‧‧‧氣體供應裝置
FCS1 至FCSn ‧‧‧流量控制器
L‧‧‧氣體供應管路
Ls‧‧‧分支連接管
Lb‧‧‧分流管路
F‧‧‧連接用凸緣
B‧‧‧分支點
V01 至V0n ‧‧‧開閉閥
V0 ‧‧‧開閉閥
U‧‧‧流量測量裝置
V‧‧‧開閉閥
CH‧‧‧處理室
VP‧‧‧真空裝置(真空泵)
Td‧‧‧溫度檢測器
Pd‧‧‧壓力檢測器
CP‧‧‧運算控制裝置
EV‧‧‧電磁閥
DGS‧‧‧驅動用流體源
Tu‧‧‧驅動用流體供應管
IO‧‧‧輸出入板
ES‧‧‧DC電源

Claims (4)

  1. 一種氣體供應裝置用流量控制器之流量測量裝置，係設置於氣體供應裝置之可切換的複數個流量控制器的流量測量裝置，其特徵為，包含：分支管路(Lb)，係將其入口側端部以分支狀且分離自如的方式連結至設置於氣體供應管路(L)之出口端部的開閉閥(V0 )之上游部，並且將其出口側端部連接至氣體使用部位的氣體流出側；及開閉閥(V)，係設置於分支管路(Lb)之出口側；及壓力檢測器(Pd)及溫度檢測器(Td)，係檢測流動至開閉閥(V)之氣體壓力及氣體溫度；以及運算控制裝置(CP)，係輸入來自壓力檢測器(Pd)及溫度檢測器(Td)之檢測訊號，並使用壓力檢測值、溫度檢測值、分支管路及氣體供應路的合計內容積、測量時間來運算流通於分支管路(Lb)之氣體流量Q，藉此將流量測量裝置以分支狀且分離自如的方式連結至氣體供應裝置(GF)之設置於氣體供應管路(L)之出口端部的開閉閥(V0 )之上游部。
  2. 一種氣體供應裝置用流量控制器之流量測量方法，其特徵為：在通過各流量控制器以能夠切換氣體之方式供應至氣體使用部位的氣體供應裝置中，將上述流量控制器的流量測量裝置(U)以分支狀連結於前述氣體供應裝置之氣體 供應路(L)，該流量測量裝置(U)係由分支管路(Lb)、設置於分支管路(Lb)之出口側的開閉閥(V)、分支管路(Lb)之氣體壓力檢測器(Pd)及氣體溫度檢測器(Td)以及運算控制裝置(CP)所構成，並且將該流量測量裝置(U)之開閉閥(V)的出口側連接於氣體使用部位的氣體流出側，首先，關閉前述氣體供應裝置之各流量控制器的出口側開閉閥(V01 ~V0n )及氣體供應管路(L)之出口端部的開閉閥(V0 )，並且開放流量測量裝置(U)之開閉閥(V)，其次，僅開放被測量流量控制器之出口側開閉閥並使設定流量之氣體流入前述流量測量裝置(U)，且在氣體壓力及氣體溫度穩定之後關閉開閉閥(V)，在氣體壓力到達設定壓力(P1 )之時刻(t1 )計測第1次之氣體溫度(T1 )及氣體壓力(P1 )，之後在前述氣體壓力到達設定壓力(P2 )之時刻(t2 )計測第2次之氣體溫度(T2 )及氣體壓力(P2 )，且根據前述各計測值以Q=(22.4V/R×△t)×(P2 /T2 -P1 /T1 )(其中，V為分支管路(Lb)及氣體供應管路(L)之合計內容積，R為氣體常數，△t為t2 -t1 )來運算氣體流量Q。
  3. 一種氣體供應裝置用流量控制器之流量測量方法，其特徵為：在通過各流量控制器以能夠切換氣體之方式供應至氣體使用部位的氣體供應裝置中，將流量測量裝置(U)以分支狀連結於前述氣體供應裝置之氣體供應路(L)，該流量測量裝置(U)係由分支管路(Lb)、設置於分支管 路(Lb)之出口側的開閉閥(V)、分支管路(Lb)之氣體壓力檢測器(Pd)及氣體溫度檢測器(Td)以及運算控制裝置(CP)所構成，並且將該流量測量裝置(U)之開閉閥(V)的出口側連接於氣體使用部位的氣體流出側，首先，關閉前述氣體供應裝置之各流量控制器的出口側開閉閥(VO1 ~VOn )及氣體供應管路(L)之出口端部的開閉閥(V0 )，並且開放流量測量裝置(U)之開閉閥(V)，其次，僅開放被測量流量控制器之出口側開閉閥並使設定流量之氣體流入前述流量測量裝置(U)，且在氣體壓力及氣體溫度穩定之後關閉開閉閥(V)，且計測氣體壓力之上升率△P/△t，並且以Q=△P/△t×V/R×T(其中，V為分支管路(Lb)及氣體供應管路(L)之合計內容積，R為氣體常數，△t為測量時間，T為氣體溫度)來運算流量Q。
  4. 如申請專利範圍第2或3項所記載的氣體供應裝置用流量控制器之流量測量方法，其中，流量測量裝置(U)，包含：分支管路(Lb)，係分別將入口側端部連結至氣體供應管路(L)，另將出口側端部連結至氣體使用部位的氣體流出側；及開閉閥(V)，係設置於分支管路(Lb)之出口側；及壓力檢測器(Pd)及溫度檢測器(Td)，係檢測流動至開閉閥(V)之氣體壓力及氣體溫度；及 運算控制裝置(CP)，係輸入來自壓力檢測器(Pd)及溫度檢測器(Td)之檢測訊號，且運算流通於分支管路(Lb)之氣體流量；及電磁閥(EV)，係供應驅動用流體至開閉閥(V)；及驅動用流體源(DGS)，係供應驅動用流體至電磁閥(EV)；及輸出入板(IO)，係往運算控制裝置(CP)輸出入；以及電源裝置(ES)。
TW100145975A 2011-01-06 2011-12-13 Flow measurement device for flow control device for gas supply device and flow measurement method TWI470187B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011000904A JP5703032B2 (ja) 2011-01-06 2011-01-06 ガス供給装置用流量制御器の流量測定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201245670A TW201245670A (en) 2012-11-16
TWI470187B true TWI470187B (zh) 2015-01-21

Family

ID=46457306

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100145975A TWI470187B (zh) 2011-01-06 2011-12-13 Flow measurement device for flow control device for gas supply device and flow measurement method

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9163969B2 (zh)
JP (1) JP5703032B2 (zh)
KR (1) KR101532594B1 (zh)
CN (1) CN103282748B9 (zh)
SG (1) SG191758A1 (zh)
TW (1) TWI470187B (zh)
WO (1) WO2012093436A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI719552B (zh) * 2018-07-30 2021-02-21 日商富士金股份有限公司 流量控制系統及流量測量方法
US11162883B2 (en) 2016-12-14 2021-11-02 Horiba Stec, Co., Ltd. Fluid characteristics measurement system, program storage medium storing program for fluid characteristics measurement system, and fluid characteristics measurement method

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9739653B2 (en) * 2011-08-26 2017-08-22 Reseachem Gmbh Flow sensor
US9454158B2 (en) 2013-03-15 2016-09-27 Bhushan Somani Real time diagnostics for flow controller systems and methods
JP6047540B2 (ja) 2014-11-05 2016-12-21 Ckd株式会社 流量検定ユニット
JP6600568B2 (ja) * 2015-09-16 2019-10-30 東京エレクトロン株式会社 流量制御器の出力流量を求める方法
JP6541584B2 (ja) * 2015-09-16 2019-07-10 東京エレクトロン株式会社 ガス供給系を検査する方法
JP6554404B2 (ja) * 2015-11-25 2019-07-31 東京エレクトロン株式会社 ガス温度測定方法及びガス導入システム
US10895484B2 (en) * 2016-01-15 2021-01-19 Fujikin Incorporated Gas supply device capable of measuring flow rate, flowmeter, and flow rate measuring method
GB2557670B (en) * 2016-12-15 2020-04-15 Thermo Fisher Scient Bremen Gmbh Improved gas flow control
JP6929566B2 (ja) * 2017-02-10 2021-09-01 株式会社フジキン 流量測定方法および流量測定装置
US10983538B2 (en) 2017-02-27 2021-04-20 Flow Devices And Systems Inc. Systems and methods for flow sensor back pressure adjustment for mass flow controller
CN107044875B (zh) * 2017-03-07 2019-07-09 上海航征仪器设备有限公司 一种流量测量方法
JP6670791B2 (ja) * 2017-03-30 2020-03-25 東京エレクトロン株式会社 流量制御器を検査する方法及び被処理体を処理する方法
JP7208634B2 (ja) * 2017-07-31 2023-01-19 株式会社フジキン 流体制御システムおよび流量測定方法
JP6956014B2 (ja) * 2018-01-09 2021-10-27 東京エレクトロン株式会社 ガスの流量を求める方法
JP7042134B2 (ja) * 2018-03-29 2022-03-25 東京エレクトロン株式会社 基板処理システム及びガスの流量を求める方法
CN108871511B (zh) * 2018-06-29 2020-06-09 南京罕华流体技术有限公司 一种联动型工业流量精确计量方法
JP2020139864A (ja) * 2019-02-28 2020-09-03 株式会社堀場エステック 流量算出システム、流量算出システム用プログラム、流量算出方法、及び、流量算出装置
SG10202101459XA (en) * 2020-02-25 2021-09-29 Kc Co Ltd Gas mixing supply device, mixing system, and gas mixing supply method
SG10202101458WA (en) * 2020-02-25 2021-09-29 Kc Co Ltd Gas mixing supply device, supply system, and gas mixing supply method
CN113137994B (zh) * 2020-12-02 2022-03-11 中国原子能科学研究院 一种在线测量过滤131i气体体积的方法
CN113340360B (zh) * 2021-05-31 2023-02-03 瑞纳智能设备股份有限公司 一种二次网***平衡流量测量方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI276936B (en) * 2005-02-18 2007-03-21 Semiconductor Industry Consult Concentric-circle ring-type gas mass flow rate control device
TW200712814A (en) * 2005-06-27 2007-04-01 Fujikin Kk Flow rate range variable flow control device
CN101194215A (zh) * 2005-06-06 2008-06-04 喜开理株式会社 流量控制设备的绝对流量检测***
US20090019943A1 (en) * 2006-03-07 2009-01-22 Ckd Corporation Gas Flow Rate Verification Unit

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4086057B2 (ja) * 2004-06-21 2008-05-14 日立金属株式会社 質量流量制御装置及びこの検定方法
JP5361147B2 (ja) * 2007-06-25 2013-12-04 アズビル株式会社 流量計の調整方法、流量計測装置及び調整データ管理システム
JP2010101704A (ja) * 2008-10-22 2010-05-06 Mitsubishi Electric Corp 流量測定装置
JP5346628B2 (ja) * 2009-03-11 2013-11-20 株式会社堀場エステック マスフローコントローラの検定システム、検定方法、検定用プログラム
US8192172B2 (en) * 2009-04-06 2012-06-05 Woodward, Inc. Flow sensing shutoff valve

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI276936B (en) * 2005-02-18 2007-03-21 Semiconductor Industry Consult Concentric-circle ring-type gas mass flow rate control device
CN101194215A (zh) * 2005-06-06 2008-06-04 喜开理株式会社 流量控制设备的绝对流量检测***
TW200712814A (en) * 2005-06-27 2007-04-01 Fujikin Kk Flow rate range variable flow control device
US20090019943A1 (en) * 2006-03-07 2009-01-22 Ckd Corporation Gas Flow Rate Verification Unit

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11162883B2 (en) 2016-12-14 2021-11-02 Horiba Stec, Co., Ltd. Fluid characteristics measurement system, program storage medium storing program for fluid characteristics measurement system, and fluid characteristics measurement method
TWI760399B (zh) * 2016-12-14 2022-04-11 日商堀場Ｓｔｅｃ股份有限公司 流體特性測量系統、程式存儲介質和流體特性測量方法
TWI719552B (zh) * 2018-07-30 2021-02-21 日商富士金股份有限公司 流量控制系統及流量測量方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20140013838A1 (en) 2014-01-16
TW201245670A (en) 2012-11-16
SG191758A1 (en) 2013-08-30
KR101532594B1 (ko) 2015-07-01
JP5703032B2 (ja) 2015-04-15
JP2012141254A (ja) 2012-07-26
CN103282748B (zh) 2016-08-10
CN103282748B9 (zh) 2016-12-14
KR20130096316A (ko) 2013-08-29
WO2012093436A1 (ja) 2012-07-12
CN103282748A (zh) 2013-09-04
US9163969B2 (en) 2015-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI470187B (zh) Flow measurement device for flow control device for gas supply device and flow measurement method
KR101707877B1 (ko) 유량 모니터 부착 유량 제어 장치
TWI524054B (zh) Flow meter and flow control device with the flowmeter
JP5538119B2 (ja) ガス供給装置用流量制御器の校正方法及び流量計測方法
JP4788920B2 (ja) 質量流量制御装置、その検定方法及び半導体製造装置
EP2805136B1 (en) System for monitoring flow through mass flow controllers in real time
US20170199529A1 (en) System for and method of monitoring flow through mass flow controllers in real time
JP6224630B2 (ja) 質量流量制御器または質量流量計のゼロオフセットおよびゼロドリフトのリアルタイム測定および補正に減衰速度測定を用いるためのシステムおよび方法
EP3117137A1 (en) System for and method of monitoring flow through mass flow controllers in real time
TW201802438A (zh) 能夠測定流量的氣體供給裝置、流量計、以及流量測定方法
KR102162046B1 (ko) 유량 측정 방법 및 유량 측정 장치
TWI719552B (zh) 流量控制系統及流量測量方法