CN104198004B - 一种气体质量流量计 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气体质量流量计，依次包括加热电桥传感器、第一放大器、电压比较器以及第二放大器，所述加热电桥传感器检测气体管道中的气体流量并转换为电压信号，所述的电压信号经过第一放大器放大，与初始的设定电压值在所述电压比较器中进行比较，二者的差值经过所述第二放大器的放大，作为执行机构的第一反馈控制信号；还包括压力传感器，所述压力传感器设置于所述气体管道内，所述压力传感器检测到的气体的压力信号，作为执行机构的第二反馈控制信号，所述第一、第二反馈控制信号共同调节所述气体管道中的气体流量。本发明利用压力传感器与加热桥传感器相互关联，实现对气体质量流量计的零点监控，确保实际的气体质量流量与设定值相符。

Description

一种气体质量流量计
技术领域
本发明涉及一种气体质量流量计。
背景技术
随着半导体行业日新月异的发展以及按比例尺寸缩小，对工艺条件的要求越来越严格，各种工艺参数的控制也越来越精细。
通常传统IC(集成电路)及相关工艺制程中的关键工艺参数分别为温度、压力、反应时间以及气体流量，其中温度与反应时间通常会作为工艺调试的变动条件，而压力以及气体流量通常被作为工艺特性的固定参数不能变动。
半导体业界通常使用气体质量流量计作为气体流量控制的部件，质量流量计本身具备相当的精密性和准确性，其气体流量的控制原理如图1所示，利用加热电桥传感器2测得的气体管道1的质量流量信号，送入第一放大器3中进行信号放大，放大后的流量检测电压值u1与设定电压值u0在电压比较器4中进行比较，再将差值信号u1-u0通过第二放大器5进行放大后，控制调节阀6进行气体管道1中气体的流量，以实现闭环控制。
所述的加热电桥传感器2，请参考图2，即在所述气体管道1上的两侧分别缠绕电阻丝7，并在电阻丝7的两端加压，使电阻丝7温度升高，则气体管道1中流动的气体温度随之升高，分别在气体管道1(L为气体管道1的长度)上选取两个点(RTD1和RTD2)，检测该点上的温度，图2中以有零点漂移的曲线为例，RTD1点上的温度为T1，RTD2点上的温度为T0，温度差为ΔT。由图2可以看出，无零点漂移(实曲线)和有零点漂移(虚曲线)的情况下，当实际上的气体质量流量相同时，测得的ΔT明显不同，也就是说，如气体质量流量计发生零点漂移，由于其始终按照设定的初始流量值调节输出流量，则实际通入气体的流量会存在偏差，而传统的气体质量流量计并不具备判断零点是否漂移的功能，将会导致实际工艺与预期设定不符，从而导致工艺质量出现问题。
发明内容
本发明提供一种气体质量流量计，以解决上述技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种气体质量流量计，依次包括加热电桥传感器、第一放大器、电压比较器以及第二放大器，所述加热电桥传感器检测气体管道中的气体流量并转换为电压信号，所述的电压信号经过第一放大器放大，与初始的设定电压值在所述电压比较器中进行比较，二者的差值经过所述第二放大器的放大，作为执行机构的第一反馈控制信号；还包括压力传感器，所述压力传感器设置于所述气体管道内，所述压力传感器检测到的气体的压力信号，作为执行机构的第二反馈控制信号，所述第一反馈控制信号和第二反馈控制信号共同调节所述气体管道中的气体流量。
较佳地，所述加热电桥传感器包括：缠绕于所述气体管道上的两组电阻丝，所述电阻丝的两端加有电压，所述气体管道上与两组电阻丝对应处分别设有两个温度探测器。
较佳地，所述执行机构采用流量调节阀。
较佳地，所述压力传感器设置于所述气体管道内的出口端。
较佳地，所述压力传感器采用压阻式压力传感器或压电式压力传感器。
与现有技术相比，本发明提供的气体质量流量计，依次包括加热电桥传感器、第一放大器、电压比较器以及第二放大器，所述加热电桥传感器检测气体管道中的气体流量并转换为电压信号，所述的电压信号经过第一放大器放大，与初始的设定电压值在所述电压比较器中进行比较，二者的差值经过所述第二放大器的放大，作为执行机构的第一反馈控制信号；还包括压力传感器，所述压力传感器设置于所述气体管道内，所述压力传感器检测到的气体的压力信号，作为执行机构的第二反馈控制信号，所述第一、第二反馈控制信号共同调节所述气体管道中的气体流量。本发明利用压力传感器与加热桥传感器相互关联，实现对气体质量流量计的零点监控，确保实际的气体质量流量与设定值相符。
附图说明
图1为现有的气体质量流量计的控制原理框图；
图2为现有的气体质量流量计中沿气体管道方向上测得温度的示意图；
图3为本发明一具体实施方式中的气体质量流量计的控制原理框图；
图4为本发明一具体实施方式中的气体质量流量计中沿气体管道方向上测得温度的示意图。
图1-2中：1-气体管道、2-加热电桥传感器、3-第一放大器、4-电压比较器、5-第二放大器、6-调节阀、7-电阻丝；
图3-4中：10-气体管道、20-加热电桥传感器、21-电阻丝、30-第一放大器、40-电压比较器、50-第二放大器、60-流量调节阀、70-压力传感器。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明提供的气体质量流量计，如图3-4所示，依次包括加热电桥传感器20、第一放大器30、电压比较器40以及第二放大器50，所述加热电桥传感器20检测气体管道10中的气体流量并转换为电压信号，所述的电压信号经过第一放大器30放大，与初始的设定电压值在所述电压比较器40中进行比较，二者的差值经过所述第二放大器50的放大，作为执行机构的第一反馈控制信号，本实施例中，所述执行机构采用流量调节阀60；所述气体质量流量计中还包括压力传感器70，所述压力传感器70设置于所述气体管道10内，所述压力传感器70检测到的气体的压力信号，作为执行机构的第二反馈控制信号，所述第一反馈控制信号和第二反馈控制信号共同调节所述气体管道10中的气体流量。本发明利用压力传感器70与加热桥传感器20相互关联，实现对气体质量流量计的零点监控，确保实际的气体质量流量与设定值相符。
较佳地，请重点参考图4，所述加热电桥传感器20包括：缠绕于所述气体管道10上的两组电阻丝21，所述电阻丝21的两端加有电压，所述气体管道10上与两组电阻丝21对应处分别设有两个温度探测器(图中未示出)，所述的两个温度探测器的安装位置与图中两条虚直线RTD1和RTD2的位置对应。
具体地，本发明添加压力传感器70作为质量流量计的零点监控部件，避免由于质量流量计零点漂移而导致通入气体流量与设定值不同，进而导致工艺异常的状况。
例如：传统工艺中如出现反应气体质量流量计零点正漂，则实际通入反应气体的流量会减小，导致反应的成膜速率会降低，而通常类似状况可能由于影响太小而被时间或者温度调试所覆盖其真实性，最终成膜质量会有所差异。而按照发明更改气体质量流量计的设计，可以有效避免加热电桥传感器20控制质量流量计的单一性，从而达到加热电桥传感器20与压力传感器70相互监控的效果，并在建立大数据库的基础上明确得出质量流量计零点漂移值。
较佳地，请继续参考图4，所述压力传感器70设置于所述气体管道10的出口端。使得压力传感器70检测到的压力值更加准确。
较佳地，所述压力传感器70采用压阻式压力传感器或压电式压力传感器，当然，所述压力传感器70的种类和位置可根据实际情况进行调整。
需要说明的是，本发明对于其它类流量计部件同样具备改善的效果。
综上所述，本发明提供的气体质量流量计，依次包括加热电桥传感器20、第一放大器30、电压比较器40以及第二放大器50，所述加热电桥传感器20检测气体管道10中的气体流量并转换为电压信号，所述的电压信号经过第一放大器30放大，与初始的设定电压值在所述电压比较器40中进行比较，二者的差值经过所述第二放大器50的放大，作为执行机构的第一反馈控制信号；还包括压力传感器70，所述压力传感器70设置于所述气体管道10内，所述压力传感器70检测到的气体的压力信号，作为执行机构的第二反馈控制信号，所述第一、第二反馈控制信号共同调节所述气体管道10中的气体流量。本发明利用压力传感器70与加热桥传感器20相互关联，实现对气体质量流量计的零点监控，确保实际的气体质量流量与设定值相符。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种气体质量流量计，依次包括加热电桥传感器、第一放大器、电压比较器以及第二放大器，所述加热电桥传感器检测气体管道中的气体流量并转换为电压信号，所述的电压信号经过第一放大器放大，与初始的设定电压值在所述电压比较器中进行比较，二者的差值经过所述第二放大器的放大，作为执行机构的第一反馈控制信号；其特征在于，还包括压力传感器，所述压力传感器设置于所述气体管道内，所述压力传感器检测到的气体的压力信号，作为执行机构的第二反馈控制信号，所述第一反馈控制信号和第二反馈控制信号共同调节所述气体管道中的气体流量。
2.如权利要求1所述的气体质量流量计，其特征在于，所述加热电桥传感器包括：缠绕于所述气体管道上的两组电阻丝，所述电阻丝的两端加有电压，所述气体管道上与两组电阻丝对应处分别设有两个温度探测器。
3.如权利要求1所述的气体质量流量计，其特征在于，所述执行机构采用流量调节阀。
4.如权利要求1所述的气体质量流量计，其特征在于，所述压力传感器设置于所述气体管道内的出口端。
5.如权利要求1所述的气体质量流量计，其特征在于，所述压力传感器采用压阻式压力传感器或压电式压力传感器。
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