JP2004246825A - Mass flow controller - Google Patents

Mass flow controller Download PDF

Info

Publication number
JP2004246825A
JP2004246825A JP2003038798A JP2003038798A JP2004246825A JP 2004246825 A JP2004246825 A JP 2004246825A JP 2003038798 A JP2003038798 A JP 2003038798A JP 2003038798 A JP2003038798 A JP 2003038798A JP 2004246825 A JP2004246825 A JP 2004246825A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow rate
flow
sensor
control
control valve
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
JP2003038798A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4137665B2 (en
Inventor
Masami Nishikawa
正巳 西川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stec KK
Original Assignee
Stec 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 Stec KK filed Critical Stec KK
Priority to JP2003038798A priority Critical patent/JP4137665B2/en
Publication of JP2004246825A publication Critical patent/JP2004246825A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4137665B2 publication Critical patent/JP4137665B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Flow Control (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mass flow controller which can perform flow control with a wide dynamic range. <P>SOLUTION: The mass flow controller has an opening control valve 4 which controls the flow of fluid passing in a channel 2; a pressure sensor 7b disposed on the downstream side of the control valve 4, a throttling part 6 disposed on the downstream side of the pressure sensor 7b; a flow sensor 5 which measures the flow rate F of the fluid passing in the channel 2; and a control unit 8 which controls the flow rate F of the fluid passing through the throttling part 6 by controlling the control value 4 using the output Spb of the pressure sensor 7b when controlling a large flow rate, and at the same time controls the flow rate F of the fluid passing through flow sensor 5 by controlling the opening/closing of the control valve 4 by using the output of the flow sensor 5 when controlling a small flow rate, thereby permitting flow rate control with a wide dynamic range. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マスフローコントローラに関する。より詳細には、ダイナミックレンジの広いマスフローコントローラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図4は、従来のマスフローコントローラを用いた半導体製造ライン10の例を示す図である。図4において、11は半導体製造ラインを構成するチャンバ、12a,12bはチャンバ11に異なる流量制御範囲のガスGを供給するガス供給ライン(本例ではガス供給ライン12bをガス供給ライン12bから分岐し再び合流させている)、13はガスGを供給するガスボンベである。
【0003】
各ガス供給ライン12aには、機械式の調圧器14と、この調圧器14の下流側のゲージ15と、フィルタ16とを設け、分岐した各ガス供給ライン12a,12bにはそれぞれマスフローコントローラ17a,17bと、空圧開閉弁18a〜18dとを設けてなる。すなわち、空圧開閉弁18a〜18dを閉じることでマスフローコントローラ17a,17bを取換えることができ、また、空圧開閉弁18a,18cまたは空圧開閉弁18b,18dの選択的な開閉によって流量制御に用いるマスフローコントローラ17a,17bの切換えお行えるように構成している。
【0004】
前記ボンベ13から供給されるガスGの圧力は、その出口側で通常98kPa程度に減圧されているが、この圧力を前記調圧器14によって例えば30kPa程度に減圧してマスフローコントローラ17a,17bに供給することで、マスフローコントローラ17a,17bの破損を防いでいる。また、半導体製造ラインの管理者はチャンバ11に所定流量のガスGを流すようにマスフローコントローラ17a,17bを制御し、ゲージ15を確認しながら調圧器14を調節することによりマスフローコントローラ17a,17bに供給するガスGの圧力を適宜調整する。
【0005】
図4に示すように、2台のマスフローコントローラ17a,17bを用いることで、例えばマスフローコントローラ17aを用いて例えば10mL/min〜500mLの少流量の流量制御を行い、マスフローコントローラ17aを用いて500mL〜50L/minの大流量の流量制御を行うことにより、全体として10mL/min〜50L/minの広いダイナミックレンジの流量制御が行われている。
【0006】
上記構成のガス供給パネルを用いることによって、例えばガスGとしてプロセスガスを流すときには、マスフローコントローラ17aを用いて数十mL/min程度の少流量の流量制御を行い、パージガスをガスGとして流すときには、マスフローコントローラ17bを用いて数L/min程度の大流量の流量制御を行っている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記2台のマスフローコントローラ17a,17bを用いる場合には、ガス供給ライン12a,12bが複雑になることは避けられなかった。つまり、通常のマスフローコントローラ17a,17bは例えば熱式の流量センサと開閉制御弁を組み合わせて流量センサの出力を用いてこれをフィードバックして流量制御するものであるが、この流量センサは所定の流量範囲を越えると飽和して出力が得られなくなるので、このダイナミックレンジが50倍程度に抑えられていた。このために、プロセスガスとパージガスの両方の流量制御を行うことができず、これがラインの複雑化と大型化を招いていた。
【0008】
加えて、ガス供給ライン12a,12bが複雑になればなるほど制御が複雑になるだけでなく、ガス漏れや故障の発生率も高くなることは避けられなかった。さらに、ガス供給ライン12a,12bを切り換える必要があるので、流量制御が連続的に行えないという問題があると共に、ガスが複数のガス供給ライン12a,12bに滞留するという問題もあった。
【0009】
そこで、広いダイナミックレンジを得るために半導体プロセスのガス供給ラインに500倍程度のダイナミックレンジを得るような特殊なマスフローコントローラを用いることも考えられているが、このような従来の特殊マスフローコントローラを用いたとしても半導体プロセルのガス供給ラインに十分なダイナミックを得ることはできなかった。
【0010】
加えて、上述のようなマスフローコントローラ17a,17bの一次側には、圧力調整用、圧力変動対策用の調圧器14が設けてあるために、部品点数も多くならざるを得ず、ガス供給パネルを小さくすることはできなかった。
【0011】
本発明は、上述の事柄を考慮に入れてなされたもので、その目的は広いダイナミックレンジの流量制御を行うことができるマスフローコントローラを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第1発明のマスフローコントローラは、流路中を流れる流体の流れを制御する開閉制御弁と、この開閉制御弁の下流側に配置された圧力センサと、この圧力センサの下流側に配置された絞り部と、前記流路を流れる流体の流量を測定する流量センサと、大流量制御時には圧力センサの出力を用いて開閉制御弁を開閉制御することにより絞り部を流れる流体の流量を制御する一方、少流量制御時には流量センサの出力を用いて開閉制御弁を開閉制御することにより流量センサを流れる流体の流量を制御することでダイナミックレンジの広い流量制御を可能とする制御部とを有することを特徴としている。(請求項1)
【0013】
したがって、前記圧力センサの出力を用いて開閉制御弁の開閉制御によって絞り部の上流側における圧力制御を行うことで、マスフローコントローラを流れる流体の大流量を制御することができる。また、前記流量センサの出力を用いて開閉制御弁を開閉制御することにより流量センサを流れる流体の少流量を制御することができる。つまり、制御部が少流量制御時と大流量制御時のそれぞれで異なる方法を用いて流量を制御することで、従来は不可能であった少流量から大流量までの広いダイナミックレンジにおける流量制御を行なうことができる。なお、この少流量の流量制御時には絞り部に流れる流体の流量が少ないので、この絞り部が流量制御の邪魔になることはない。
【0014】
前記流量センサを開閉制御弁の上流側の流路に設けてなる場合(請求項2)には、マスフローコントローラの二次側において真空引きされたときにも、流量センサ内が真空引きされることがなく、この流量センサが誤動作することがないので、信頼性が向上する。
【0015】
第2発明のマスフローコントローラは、流路中を流れる流体の流れを制御する第1の開閉制御弁と、この第1の開閉制御弁の下流側に配置された圧力センサと、この圧力センサの下流側に配置された第2の開閉制御弁と、前記流路を流れる流体の流量を測定する流量センサと、大流量制御時には第2の開閉制御弁を全開状態とすると共に圧力センサの出力を用いて第1の開閉制御弁を開閉制御することにより流体の流量を制御する一方、少流量制御時には流量センサの出力を用いて第2の開閉制御弁を開閉制御することにより流量センサを流れる流体の流量を制御することでダイナミックレンジの広い流量制御を可能とする制御部とを有することを特徴としている。(請求項3)
【0016】
したがって、前記第2の開閉制御弁を全開状態とすると共に圧力センサの出力を用いて第1開閉制御弁の開閉制御によってマスフローコントローラを流れる流体の大流量を制御することができる。このとき全開状態となった第2開閉制御弁および/または流量センサが流路に形成する抵抗(絞り部としての機能部)と、その上流側における圧力を用いて大流量の流量制御を行うことができる。また、流量センサの出力を用いて第2の開閉制御弁を開閉制御することにより流量センサを流れる流体の少流量を制御することができる。つまり、制御部が少流量制御時と大流量制御時のそれぞれで異なる方法を用いて流量を制御することで、従来は不可能であった少流量から大流量までの広いダイナミックレンジにおける流量制御を行なうことができる。
【0017】
前記流量センサを第1の開閉制御弁と第2の開閉制御弁の間に設けてなり、前記制御部が少流量制御時に圧力センサの出力を用いて第1の開閉制御弁を開閉制御することにより流量センサに流れ込む流体の圧力を安定させる制御を行なうものである場合(請求項4)には、とりわけ少流量の流量制御を一次側の流路中における圧力変動に全く影響されることなく高精度に行うことができる。
【0018】
さらに、前記第1発明および第2発明の何れにおいても、圧力センサを流量センサの下流側の流路に設けてなる場合(請求項5)には、流量センサの流路抵抗によって生じる圧力降下が、大流量制御時における流量制御の精度に影響を与えることがなくなる。
【0019】
【発明の実施の形態】
図1は本発明のマスフローコントローラ1の一例を示すブロック図である。本例のマスフローコントローラ1は流体(以下の例では流体としてガスを例示するが、この流体が気体であることを限定するものではない)を流すための流路2を形成する流路ブロック3と、この流路ブロック3に連結された開閉制御弁4と、流量センサ5と、絞り部6と、2つの圧力センサ7と、開閉制御弁4を制御する制御部8と、フィルタ9とを有している。
【0020】
前記流路2は例えば、流路ブロック3内をくり抜くように形成されており、第1流路2aおよび第2流路2bとを有している。また、流路2の上流端および下流端には配管取付け部3a,3bをそれぞれ設けている。なお、流路2の形成手順は掘削であっても、鋳型を用いたものであってもその他の方法であってもよく、第2流路2bを掘削などで形成する場合には流路ブロック3は少なくとも1か所において分離可能に形成する必要があるが、何れにしても流路ブロック3,3a,3bを全体的に一体成形することで、ガス漏れを防ぐことができる。
【0021】
開閉制御弁4は例えば流路ブロック3の一側面に形成された弁座3cに当接するダイアフラム4aとそのアクチュエータ4bとからなり、開度制御信号Cによって前記流路2a,2bを連通連結する開度が制御可能に構成される。
【0022】
流量センサ5は例えば第2流路2b内に挿入された整流体5aと、この第2流路2bから所定の割合1/Aの流量だけ分岐する分岐流路5bと、この分岐流路5bに設けたセンサ本体5cとを有し、総流量Fを示す流路信号Sfを出力する。
【0023】
また、絞り部6は例えば一次側と二次側における圧力差が所定値以上であるときに一次側の圧力に応じた流量の流体を流す音速ノズルであって、この音速ノズル6は例えば内部に絞り部分6aを形成したブロックを流路2bの下流端側において流路2bに連通するように配置してなる。なお、本発明は絞り部6を音速ノズルに限定するものではなく、流路2に抵抗を形成するための絞り部分6aを形成するものであればよい。
【0024】
前記開閉制御弁4,流量センサ5は流路ブロック3の一側面(上面)に並べて配置されており、これによってマスフローコントローラ1の全体的な大きさを小さく抑えることができる。
【0025】
前記圧力センサ7は第1流路2aに臨ませるように側面に配置された第1センサ7aと、第2流路2bに臨ませるように側面に配置された第2センサ7bとからなり、両圧力センサ7a,7bは前記各部4〜5を取り付けた側面とは異なる面(本例では図1において第1流路2aの手前および前記流量センサ5を構成する整流体5aの直前に位置する第2流路の奥)にそれぞれ埋設している。これによって、マスフローコントローラ1の全体的な大きさを変えることなく圧力センサ7を設置できる。そして、前記センサ7a,7bはそれぞれ第1流路2a,第2流路2b内の圧力Pa,Pbを示す圧力信号Spa,Spbを出力する。
【0026】
なお、本例ではセンサ7a,7bを側面に設ける例を示しているが、圧力センサ7は流路2に臨ませるように取り付けられるものであれば、その取付け面を限定するものではない。つまり、流路ブロック3の下面に埋設しても、上面で前記制御弁4,流量センサ5の邪魔にならない位置に埋設してもよいことはいうまでもない。
【0027】
前記制御部8は、前記圧力センサ7からの圧力信号Spa,Spb(出力)および流量センサ5からの流量制御信号Sf(出力)をフィードバックして開度制御信号Cを出力することで開閉制御弁4をフィードバック制御する処理部8aと、外部とのインターフェース8bとを有している。
【0028】
また、図示を省略するが本例のマスフローコントローラ1は各センサ5,7a,7bによって測定された値F,Pa,Pbを表示する表示部を有している。さらに、センサ5,7a,7bによって測定された値F,Pa,Pbは何れもインターフェース8bを介して外部に出力可能としている。なお、本例では理解を容易とするためにインターフェース8bはアナログ的な値の入出力を行うものである例を示しているが、これがデジタル的に通信するものであってもよい。
【0029】
加えて、開閉制御弁4の開閉制御は圧力センサ7bの出力信号Spbだけを用いてフィードバック制御するものに限られるものではなく、圧力センサ7aの出力信号Spaも用いて制御してもよい。なお、本例に示すように圧力センサ7aを設けることにより、マスフローコントローラ1に入力されているガスの圧力をモニタすることも可能であるが、この圧力センサ7aを省略してもよいことはいうまでもない。
【0030】
また、本例のマスフローコントローラ1はフィルタ9を内蔵しているので、従来のように別途のフィルタ16を連通連結する必要もない。すなわち、それだけガス供給ラインの簡素化を図ることができ、設置面積を少なくすることができる。なお、本例ではフィルタ9を流路2の最上流端に設けることで異物の進入による誤動作を防止する例を示しているが、本発明はフィルタ9の位置を限定するものではない。また、場合によってはフィルタ9を省略することも可能である。
【0031】
上記構成のマスフローコントローラ1において、処理部8aはインターフェース8bを介して入力される流量設定信号Fsに所定の閾値を設け、流量設定信号Fsが少流量の設定であるか大流量の設定であるかを判断し、大流量制御時と少流量制御時において開閉制御弁4をフィードバック制御する制御方法を変えるものである。本発明はこれによって、広いダイナミックレンジを有する簡単な構成のマスフローコントローラを提供するものである。
【0032】
つまり、処理部8aは例えば流量設定信号Fsが0〜5Vの範囲の電圧信号である場合に、所定の閾値として例えば4Vを設定し、入力された流量設定信号Fsが0〜4V(所定の閾値未満)の範囲の場合は少流量制御時、4〜5V(所定の閾値以上)の範囲の場合は大流量制御時として流量制御を行なう。そして、前記処理部8a(制御部8)は、大流量制御時には圧力センサ7bの出力(圧力信号Spb)を用いて開閉制御弁4をフィードバックしてその開閉を制御することにより音速ノズル6を流れる流体の流量Fを制御する一方、少流量制御時には流量センサ5の出力(流量信号Sf)を用いて開閉制御弁4をフィードバックしてその開閉を制御することにより流量センサ5を流れる流体の流量Fを制御するものである。
【0033】
なお、音速ノズル6の絞り部分6aの形状は流体を例えば50L/min程度の最大流量であっても流すことができる程度であり、かつ、圧力センサ7bによって調整される圧力Pbを小さくすることで、例えば500mL/min程度まで流量制御可能とする大きさである。また、流量センサ5は10mL/min〜500mL/min程度の流量で流れる流体の流量を測定可能とするものである。
【0034】
したがって、前記少流量制御時には、前記流量センサ5によって測定された流量信号Sfを用いて開閉制御弁4をフィードバックしてその開度制御信号Cの大きさを調整することにより流量センサ5を流れる流体を、例えば10mL/min〜500mL/min程度の少流量Fにおいて高精度にて制御することができる。なお、制御部8は少流量制御時における最上流部分における圧力Paと流量センサ5の下流側における圧力Pbを監視することで、このマスフローコントローラ1の上流側に供給されるガス圧が変動したときにおける流量の乱れをキャンセルするように開度制御信号Cを調整することも可能である。
【0035】
一方、前記大流量制御時には、圧力センサ7bによって測定された圧力信号Spbを用いて開閉制御弁4をフィードバックしてその開度制御信号Cの大きさを調整することにより音速ノズル6を流れる流体を、例えば500mL/min〜50L/min程度の大流量Fにおいても高精度にて制御することができる。
【0036】
つまり、本例のマスフローコントローラは大流量制御時と少流量制御時において開閉制御弁4をフィードバック制御する制御方法を変えることで、10mL/min〜50L/minまでの広いダイナミックレンジにおける流量制御を行うことができる。
【0037】
したがって、従来のように流体の流量に応じて異なるマスフローメータ17a,17bを切り換えて使用する必要がないので、供給ラインをより簡素でき、複雑な供給ラインを組むことによる種々の問題(設備コストの増加,漏れの発生率の増加,滞留の発生など)の発生を無くすことができ、少流量から大流量まで連続的な流量制御を行なうことができる。
【0038】
なお、流量センサ5の測定値Sfを用いた流量の制御範囲と、圧力センサ7bの測定値Spbを用いた流量の制御範囲に重なりを設けて両センサ5,7bの出力Sf,Spbを両方用いて、一方の出力SfまたはSpbを用いて開閉制御弁4の開閉制御信号Cを出力し、もう一方の出力SpbまたはSfを用いて動作の確認を行うことも可能である。さらには、流量に合わせた両出力Sf,Spbの値に対する重み付けを行って開閉制御弁4の開閉制御信号Cを出力することも可能である。
【0039】
加えて、本例では、一体化した流路ブロック3内において、音速ノズル6の直前の流路2bに圧力センサ7bを臨ませて、圧力センサ7bを流量センサ5の下流側の流路に設けている。したがって、前記大流量制御時において、この圧力センサ7bの圧力信号Spbを用いて開閉制御弁4の開閉制御を行うことで、音速ノズル6を流れる流体の流量Fを正確に制御することができる。このとき流量センサ5を構成する整流体5aなどによって生じる抵抗が、この整流体5aの一時側と二次側との間に圧力差を形成することがあったとしても、これが流量調節の精度に悪影響を及ぼすことがない。
【0040】
また、本例に示すように、開閉制御弁4と流量センサ5を並べて配置し、その間に位置する第2流路2bをできるだけ短くしているので、開閉制御弁4の開度制御信号Cの出力に対する圧力Pbの時間的な遅れを可及的に小さくし圧力Pbの変動をできるだけ小さくできる。
【0041】
さらに、前記圧力センサ7bを開閉制御弁4と流量センサ5の間における第2流路2bにおいてできるだけ流量センサ5に近い位置(直前を構成する流路)に配置することにより、乱流などの影響の少ない圧力Pbを測定することができる。すなわち、それだけマスフローコントローラ1による流量の制御精度および安定性を向上できる。
【0042】
加えて、前記開閉制御弁4と流量センサ5の間における第2流路2b内から、継手や配管を排除することで、流路の抵抗による圧力低下やガス漏れリスクを無くすことができる。
【0043】
図2は前記マスフローコントローラ1の変形例を示すブロック図である。図2において、図1と同じ符号を付した部分は同一または同等の部分であるから、その詳細な説明を省略する。本例に示す例が図1に示した例を異なる点は流量センサ5を開閉制御弁4の上流側の流路2aに設けてなる点にある。
【0044】
本例のように構成することにより、マスフローコントローラ1の二次側における圧力が真空ポンプなどによってほゞ真空状態になったとしても、開閉制御弁4の上流側に配置された流量センサ5内まで真空引きされることがなく、この流路センサ5内には流体が存在するので、この流路センサ5が誤動作を起こすことがない。つまり、前記少流量制御時において二次側圧力の低下に影響されることのない流量制御を行なうことができ、それだけ流量制御の信頼性を向上できる。
【0045】
また、本例の場合は流量センサ5の一次側に圧力センサ7aを配置することで、マスフローコントローラ1に供給される流体の圧力Paを求めることができる。すなわち、制御部8がこの圧力センサ7aの出力(圧力信号Spa)を用いて流量センサ5の出力(流量信号Sf)を補正することで、一次側圧力の変動による影響を小さくすることが可能となり、より精度の高い流量制御を行なうことができる。
【0046】
図3は前記マスフローコントローラ1の更なる変形例を示す図である。図3においても図1,2と同じ符号を付した部分は同一または同等の部分であるから、その重複説明を避ける。
【0047】
本例のマスフローコントローラ1’の構成は、図1に示すマスフローコントローラ1の構成から音速ノズル6を取り除き、この部分(第2流路の下流端に)さらに開閉制御弁6’を設けることで第2流路2bと第3流路2cとを開閉可能に連通するものである。つまり、本例もマスフローコントローラ1’は第1の開閉制御弁4と第2の開閉制御弁6’とを有するものである。そして、この第2の開閉制御弁6’は例えば流路ブロック3の一側面に形成された弁座3dに当接するダイアフラム6bとそのアクチュエータ6cとからなり、開閉制御信号Cfによって前記流路2b,2cを連通連結する開度が制御できる。
【0048】
本例のように構成されたマスフローコントローラ1’における制御部8もインターフェース8bを介して入力される流量設定信号Fsに所定の閾値を設け、流量設定信号Fsが閾値より小さいか大きいかによって少流量の設定であるか大流量の設定であるかを判断して、大流量制御時と少流量制御時において開閉制御弁4をフィードバック制御する制御方法を変えるものである。つまり、本発明はこれによって、広いダイナミックレンジを有する簡単な構成のマスフローコントローラを提供するものである。
【0049】
具体的には、前記制御部8(処理部8a)は大流量制御時に第2の開閉制御弁6’にこれを全開状態とするための開閉制御信号(流量制御信号)Cfを出力すると共に、圧力センサ7bの出力Spbをフィードバック制御に用い、第1の開閉制御弁4に対して流量センサ5の直上における圧力Pbを制御するための開閉制御信号(圧力制御信号)Cpを出力して流体の流量を制御する。つまり、第流量制御時には流量センサ5および第2の開閉制御弁6’を流体に所定の抵抗を与えるいわば絞り部として用い、この絞り部5,6’の直上における圧力Pbを制御して大流量の制御を行なうように構成している。
【0050】
一方、少流量制御時には前記制御部8(処理部8a)は圧力センサ7bの出力Spbをフィードバック制御に用い、第1の開閉制御弁4に対して流量センサ5の直上における圧力Pbを一定の値に制御するための開閉制御信号(圧力制御信号)Cpを出力して流量センサ5に供給する流体の圧力を安定させた状態で、流量センサ5の出力(流量測定値Sf)をフィードバック制御に用いて第2の開閉制御弁6’を開閉制御することにより流量センサ5を流れる流体の流量を制御する。
【0051】
つまり、少流量(例えば10mL/min)から大流量(例えば50L/min)までの幅広いダイナミックレンジにおける流量制御を小型化した1台のマスフローコントローラ1’によって行うことができる。また、本例のマスフローコントローラ1’は第1の開閉制御弁4に対する圧力制御信号Cpの出力によって流量センサ5の直上における圧力Pbを安定させることができるので、マスフローコントローラ1’の上流側における圧力変動の影響されることのない流量制御を行うことができる。
【0052】
また、前記流量センサ5を第1の開閉制御弁4と第2の開閉制御弁6’の間に設けているので、前記制御部8が少流量制御時に圧力センサ5の出力を用いて第1の開閉制御弁を開閉制御することにより流量センサに流れ込む流体の圧力を安定させる制御を行なうことができる。これに加えて、マスフローコントローラ1’の下流側において真空ポンプなどによって真空引きが行われた状態で少流量の流量制御を行なう場合にも、流量センサ5が第2の開閉制御弁6’によって下流側の流路から隔てられているので、この流量センサ5内が真空状態となることがない。つまり、流量センサ5はマスフローコントローラ1’の上流側および下流側の何れにおいても圧力状態に影響を受けることがなく、流量制御を行うことができる。
【0053】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、簡単な構成のマスフローコントローラでありながら極めて広いダイナミックレンジを有し、高精度の流量制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のマスフローコントローラの一例を示す図である。
【図2】前記マスフローコントローラの変形例を示す図である。
【図3】前記マスフローコントローラの別の例を示す図である。
【図4】従来のマスフローコントローラを用いた半導体製造ラインの例を示す図である。
【符号の説明】
1…マスフローコントローラ、2…流路、4…開閉制御弁(第1の開閉制御弁)、5…流量センサ、6…第2の開閉制御弁、7b…圧力センサ、8…制御部。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a mass flow controller. More specifically, the present invention relates to a mass flow controller having a wide dynamic range.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 is a diagram showing an example of a semiconductor manufacturing line 10 using a conventional mass flow controller. In FIG. 4, reference numeral 11 denotes a chamber constituting a semiconductor manufacturing line, and reference numerals 12a and 12b denote gas supply lines for supplying gases G having different flow control ranges to the chamber 11 (in this example, the gas supply line 12b is branched from the gas supply line 12b). 13 is a gas cylinder for supplying gas G.
[0003]
Each gas supply line 12a is provided with a mechanical pressure regulator 14, a gauge 15 downstream of the pressure regulator 14, and a filter 16, and each of the branched gas supply lines 12a, 12b has a mass flow controller 17a, 17b and pneumatic on-off valves 18a to 18d. That is, the mass flow controllers 17a and 17b can be replaced by closing the pneumatic on-off valves 18a to 18d, and the flow rate is controlled by selectively opening and closing the pneumatic on-off valves 18a and 18c or the pneumatic on-off valves 18b and 18d. The configuration is such that the mass flow controllers 17a and 17b used for switching can be switched.
[0004]
The pressure of the gas G supplied from the cylinder 13 is normally reduced to about 98 kPa at the outlet side, but the pressure is reduced to, for example, about 30 kPa by the pressure regulator 14 and supplied to the mass flow controllers 17a and 17b. This prevents the mass flow controllers 17a and 17b from being damaged. Further, the administrator of the semiconductor manufacturing line controls the mass flow controllers 17a and 17b so that a predetermined flow rate of the gas G flows into the chamber 11, and adjusts the pressure regulator 14 while checking the gauge 15 to control the mass flow controllers 17a and 17b. The pressure of the supplied gas G is appropriately adjusted.
[0005]
As shown in FIG. 4, by using the two mass flow controllers 17a and 17b, for example, a small flow rate control of, for example, 10 mL / min to 500 mL is performed using the mass flow controller 17a, and 500 mL to 500 mL using the mass flow controller 17a. By performing a flow control of a large flow rate of 50 L / min, a flow control of a wide dynamic range of 10 mL / min to 50 L / min is performed as a whole.
[0006]
By using the gas supply panel having the above configuration, for example, when a process gas is flowed as the gas G, a flow rate control of a small flow rate of about several tens of mL / min is performed using the mass flow controller 17a, and when a purge gas is flowed as the gas G, The mass flow controller 17b controls the flow rate of a large flow rate of about several L / min.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the two mass flow controllers 17a and 17b are used, it is inevitable that the gas supply lines 12a and 12b become complicated. In other words, the ordinary mass flow controllers 17a and 17b control the flow rate by, for example, combining a thermal flow rate sensor and an open / close control valve and using the output of the flow rate sensor to feed back the flow rate. If it exceeds the range, the output will not be obtained due to saturation, so that this dynamic range has been suppressed to about 50 times. For this reason, it was not possible to control the flow rates of both the process gas and the purge gas, which led to a complicated and large line.
[0008]
In addition, the more complicated the gas supply lines 12a and 12b, the more complicated the control becomes, and the higher the occurrence rate of gas leakage and failure is unavoidable. Further, since it is necessary to switch the gas supply lines 12a and 12b, there is a problem that the flow rate control cannot be performed continuously, and there is also a problem that the gas stays in the plurality of gas supply lines 12a and 12b.
[0009]
Therefore, in order to obtain a wide dynamic range, it is considered to use a special mass flow controller that obtains a dynamic range of about 500 times in a gas supply line of a semiconductor process. However, such a conventional special mass flow controller is used. Even so, sufficient dynamics could not be obtained in the gas supply line of the semiconductor process.
[0010]
In addition, since the pressure regulator 14 for pressure adjustment and pressure fluctuation countermeasures is provided on the primary side of the mass flow controllers 17a and 17b as described above, the number of parts must be increased, and the gas supply panel must be increased. Could not be reduced.
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a mass flow controller capable of controlling a flow rate in a wide dynamic range.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a mass flow controller according to a first aspect of the present invention includes an opening / closing control valve for controlling a flow of a fluid flowing in a flow path, a pressure sensor disposed downstream of the opening / closing control valve, A restrictor disposed on the downstream side, a flow sensor for measuring the flow rate of the fluid flowing through the flow path, and a fluid flowing through the restrictor by controlling the on / off control valve using the output of the pressure sensor during large flow control. Control that controls the flow rate of the fluid flowing through the flow sensor by controlling the opening and closing of the open / close control valve using the output of the flow sensor during low flow rate control. And a part. (Claim 1)
[0013]
Therefore, by performing the pressure control on the upstream side of the throttle unit by the opening / closing control of the opening / closing control valve using the output of the pressure sensor, it is possible to control the large flow rate of the fluid flowing through the mass flow controller. Further, by controlling the opening / closing of the opening / closing control valve using the output of the flow sensor, a small flow rate of the fluid flowing through the flow sensor can be controlled. In other words, the control unit controls the flow rate using different methods for the small flow rate control and the large flow rate control, thereby controlling the flow rate in a wide dynamic range from a small flow rate to a large flow rate, which was impossible in the past. Can do it. In addition, at the time of the small flow rate control, the flow rate of the fluid flowing through the throttle section is small, so that the throttle section does not hinder the flow rate control.
[0014]
In the case where the flow sensor is provided in the flow path on the upstream side of the on-off control valve (claim 2), the inside of the flow sensor is evacuated even when the secondary side of the mass flow controller is evacuated. Since the flow rate sensor does not malfunction, the reliability is improved.
[0015]
A mass flow controller according to a second aspect of the present invention includes a first opening / closing control valve for controlling a flow of a fluid flowing in a flow path, a pressure sensor disposed downstream of the first opening / closing control valve, and a downstream side of the pressure sensor. A second on-off control valve disposed on the side, a flow sensor for measuring the flow rate of the fluid flowing through the flow path, and the second on-off control valve being fully opened at the time of large flow rate control, and using the output of the pressure sensor. The flow rate of the fluid flowing through the flow rate sensor is controlled by controlling the flow rate of the fluid by controlling the flow rate of the fluid by controlling the flow rate of the fluid by controlling the flow rate of the fluid by controlling the flow rate of the fluid by controlling the flow rate of the fluid. And a control unit that controls a flow rate to enable a flow rate control with a wide dynamic range. (Claim 3)
[0016]
Therefore, it is possible to control the large flow rate of the fluid flowing through the mass flow controller by opening and closing the second opening / closing control valve and controlling the opening / closing of the first opening / closing control valve using the output of the pressure sensor. At this time, a flow rate control of a large flow rate is performed by using a resistance (a functioning portion as a restrictor) formed in the flow path by the second opening / closing control valve and / or the flow rate sensor which has been fully opened and a pressure at an upstream side thereof. Can be. Further, by controlling the opening / closing of the second opening / closing control valve using the output of the flow sensor, it is possible to control the small flow rate of the fluid flowing through the flow sensor. In other words, the control unit controls the flow rate using different methods for the small flow rate control and the large flow rate control, thereby controlling the flow rate in a wide dynamic range from a small flow rate to a large flow rate, which was impossible in the past. Can do it.
[0017]
The flow rate sensor is provided between a first opening / closing control valve and a second opening / closing control valve, and the control section controls opening / closing of the first opening / closing control valve by using an output of the pressure sensor at the time of low flow rate control. In the case where the control for stabilizing the pressure of the fluid flowing into the flow rate sensor is performed (claim 4), the flow rate control with a small flow rate is particularly controlled without being affected by the pressure fluctuation in the primary side flow path at all. Can be done with precision.
[0018]
Further, in any of the first and second inventions, when the pressure sensor is provided in the flow path on the downstream side of the flow sensor (claim 5), the pressure drop caused by the flow resistance of the flow sensor is reduced. This does not affect the accuracy of the flow control at the time of the large flow control.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the mass flow controller 1 of the present invention. The mass flow controller 1 of the present embodiment includes a flow path block 3 forming a flow path 2 for flowing a fluid (a gas is exemplified as a fluid in the following example, but the fluid is not limited to a gas). An opening / closing control valve 4 connected to the flow path block 3, a flow sensor 5, a throttle section 6, two pressure sensors 7, a control section 8 for controlling the opening / closing control valve 4, and a filter 9. are doing.
[0020]
The flow path 2 is formed, for example, so as to hollow out the inside of the flow path block 3, and has a first flow path 2a and a second flow path 2b. Further, pipe attachment portions 3a and 3b are provided at the upstream end and the downstream end of the flow path 2, respectively. The flow path 2 may be formed by excavation, by using a mold, or by another method. When the second flow path 2b is formed by excavation or the like, a flow path block is formed. 3 needs to be formed in at least one place so as to be separable, but in any case, gas leakage can be prevented by integrally molding the flow path blocks 3, 3a, 3b.
[0021]
The opening / closing control valve 4 includes, for example, a diaphragm 4a abutting on a valve seat 3c formed on one side surface of the flow path block 3 and an actuator 4b thereof. The degree is configured to be controllable.
[0022]
The flow sensor 5 includes, for example, a rectifier 5a inserted into the second flow path 2b, a branch flow path 5b that branches from the second flow path 2b by a flow rate of a predetermined ratio 1 / A, and a flow path 5b. And a flow path signal Sf indicating the total flow rate F.
[0023]
The throttle unit 6 is, for example, a sonic nozzle that flows a fluid having a flow rate corresponding to the pressure on the primary side when the pressure difference between the primary side and the secondary side is equal to or greater than a predetermined value. The block in which the throttle portion 6a is formed is arranged on the downstream end side of the flow path 2b so as to communicate with the flow path 2b. In the present invention, the throttle section 6 is not limited to a sonic nozzle, but may be any as long as the throttle section 6a for forming a resistance in the flow path 2 is formed.
[0024]
The opening / closing control valve 4 and the flow sensor 5 are arranged side by side on one side surface (upper surface) of the flow path block 3, so that the overall size of the mass flow controller 1 can be reduced.
[0025]
The pressure sensor 7 includes a first sensor 7a disposed on a side surface facing the first flow path 2a and a second sensor 7b disposed on a side surface facing the second flow path 2b. The pressure sensors 7a and 7b are provided on a surface different from the side surface on which the components 4 to 5 are attached (in this example, a first surface located in front of the first flow path 2a and a position located immediately before the rectifier 5a constituting the flow sensor 5 in FIG. 1). (Back of two flow paths). Thereby, the pressure sensor 7 can be installed without changing the overall size of the mass flow controller 1. The sensors 7a and 7b output pressure signals Spa and Spb indicating the pressures Pa and Pb in the first flow path 2a and the second flow path 2b, respectively.
[0026]
In this example, the sensors 7a and 7b are provided on the side surfaces. However, the mounting surface of the pressure sensor 7 is not limited as long as the pressure sensor 7 can be mounted so as to face the flow path 2. In other words, it goes without saying that the control valve 4 and the flow rate sensor 5 may be embedded in the lower surface of the flow path block 3 or at a position where they do not interfere with the flow sensor 5.
[0027]
The control unit 8 outputs the opening control signal C by feeding back the pressure signals Spa and Spb (output) from the pressure sensor 7 and the flow control signal Sf (output) from the flow sensor 5, thereby opening and closing the control valve. 4 has a processing unit 8a for performing feedback control of the control unit 4 and an external interface 8b.
[0028]
Although not shown, the mass flow controller 1 of this example has a display unit for displaying values F, Pa, and Pb measured by the sensors 5, 7a, and 7b. Further, the values F, Pa, Pb measured by the sensors 5, 7a, 7b can be output to the outside via the interface 8b. In this example, for ease of understanding, an example is shown in which the interface 8b inputs and outputs analog values, but this may be digital communication.
[0029]
In addition, the open / close control of the open / close control valve 4 is not limited to the feedback control using only the output signal Spb of the pressure sensor 7b, and may be controlled using the output signal Spa of the pressure sensor 7a. By providing the pressure sensor 7a as shown in this example, it is possible to monitor the pressure of the gas input to the mass flow controller 1, but it is also possible to omit the pressure sensor 7a. Not even.
[0030]
Further, since the mass flow controller 1 of the present embodiment has the built-in filter 9, there is no need to connect and connect a separate filter 16 unlike the conventional case. That is, the gas supply line can be simplified accordingly, and the installation area can be reduced. In this example, an example is shown in which the filter 9 is provided at the most upstream end of the flow path 2 to prevent a malfunction due to entry of foreign matter, but the present invention does not limit the position of the filter 9. In some cases, the filter 9 can be omitted.
[0031]
In the mass flow controller 1 having the above-described configuration, the processing unit 8a sets a predetermined threshold value for the flow rate setting signal Fs input via the interface 8b, and determines whether the flow rate setting signal Fs is a small flow rate setting or a large flow rate setting. Is determined, and the control method for performing feedback control of the opening / closing control valve 4 during the large flow rate control and the small flow rate control is changed. Accordingly, the present invention provides a simple configuration of a mass flow controller having a wide dynamic range.
[0032]
That is, for example, when the flow rate setting signal Fs is a voltage signal in the range of 0 to 5 V, the processing unit 8a sets, for example, 4 V as the predetermined threshold value, and sets the input flow rate setting signal Fs to 0 to 4 V (the predetermined threshold value). The flow rate control is performed as a small flow rate control in the case of (less than) and a large flow rate control in a range of 4 to 5 V (not less than a predetermined threshold). The processing unit 8a (control unit 8) uses the output (pressure signal Spb) of the pressure sensor 7b to feed back the on-off control valve 4 to control the opening and closing of the valve when the large flow rate is controlled, thereby flowing through the sonic nozzle 6. On the other hand, the flow rate F of the fluid flowing through the flow rate sensor 5 is controlled by controlling the open / close control valve 4 by using the output (flow rate signal Sf) of the flow rate sensor 5 to feed back the open / close control valve 4 during the low flow rate control. Is controlled.
[0033]
The shape of the throttle portion 6a of the sonic nozzle 6 is such that the fluid can flow even at a maximum flow rate of, for example, about 50 L / min, and by reducing the pressure Pb adjusted by the pressure sensor 7b. For example, the flow rate can be controlled up to about 500 mL / min. The flow sensor 5 can measure the flow rate of a fluid flowing at a flow rate of about 10 mL / min to 500 mL / min.
[0034]
Therefore, during the small flow rate control, the opening / closing control valve 4 is fed back using the flow rate signal Sf measured by the flow rate sensor 5 to adjust the magnitude of the opening degree control signal C, whereby the fluid flowing through the flow rate sensor 5 is adjusted. Can be controlled with high accuracy at a small flow rate F of, for example, about 10 mL / min to 500 mL / min. The controller 8 monitors the pressure Pa at the most upstream portion and the pressure Pb downstream of the flow sensor 5 during the low flow rate control, so that when the gas pressure supplied to the upstream side of the mass flow controller 1 fluctuates. It is also possible to adjust the opening control signal C so as to cancel the disturbance of the flow rate at the time.
[0035]
On the other hand, at the time of the large flow rate control, the opening / closing control valve 4 is fed back using the pressure signal Spb measured by the pressure sensor 7b to adjust the magnitude of the opening degree control signal C to thereby reduce the fluid flowing through the sonic nozzle 6. For example, a high flow rate F of about 500 mL / min to 50 L / min can be controlled with high accuracy.
[0036]
In other words, the mass flow controller of this embodiment performs flow control in a wide dynamic range from 10 mL / min to 50 L / min by changing the control method for performing feedback control of the on-off control valve 4 during large flow control and small flow control. be able to.
[0037]
Therefore, there is no need to switch and use different mass flow meters 17a and 17b in accordance with the flow rate of the fluid as in the prior art, so that the supply line can be simplified and various problems caused by assembling a complicated supply line (reducing the equipment cost). Increases, an increase in the rate of occurrence of leaks, generation of stagnation, etc.) can be eliminated, and continuous flow control from a small flow rate to a large flow rate can be performed.
[0038]
The control range of the flow rate using the measurement value Sf of the flow rate sensor 5 and the control range of the flow rate using the measurement value Spb of the pressure sensor 7b are overlapped to use both the outputs Sf and Spb of the sensors 5 and 7b. Thus, it is also possible to output the open / close control signal C of the open / close control valve 4 using one output Sf or Spb, and confirm the operation using the other output Spb or Sf. Further, it is also possible to output the open / close control signal C of the open / close control valve 4 by weighting the values of the two outputs Sf and Spb according to the flow rate.
[0039]
In addition, in this example, in the integrated flow path block 3, the pressure sensor 7b faces the flow path 2b immediately before the sonic nozzle 6, and the pressure sensor 7b is provided in the flow path on the downstream side of the flow rate sensor 5. ing. Therefore, at the time of the large flow rate control, the flow rate F of the fluid flowing through the sonic nozzle 6 can be accurately controlled by performing the open / close control of the open / close control valve 4 using the pressure signal Spb of the pressure sensor 7b. At this time, even if the resistance generated by the rectifier 5a or the like constituting the flow rate sensor 5 may form a pressure difference between the temporary side and the secondary side of the rectifier 5a, this may cause an increase in the accuracy of the flow rate adjustment. No adverse effects.
[0040]
Further, as shown in this example, the opening / closing control valve 4 and the flow rate sensor 5 are arranged side by side, and the second flow path 2b located therebetween is made as short as possible. The time delay of the pressure Pb with respect to the output can be made as small as possible, and the fluctuation of the pressure Pb can be made as small as possible.
[0041]
Further, by arranging the pressure sensor 7b at a position as close to the flow sensor 5 as possible in the second flow path 2b between the opening / closing control valve 4 and the flow sensor 5 (flow path immediately preceding the flow sensor 5), the influence of turbulence and the like is obtained. Pressure Pb can be measured. That is, the control accuracy and stability of the flow rate by the mass flow controller 1 can be improved accordingly.
[0042]
In addition, by eliminating a joint or a pipe from the inside of the second flow path 2b between the opening / closing control valve 4 and the flow rate sensor 5, it is possible to eliminate the risk of pressure drop and gas leakage due to resistance of the flow path.
[0043]
FIG. 2 is a block diagram showing a modification of the mass flow controller 1. In FIG. 2, portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 are the same or equivalent portions, and thus detailed description thereof will be omitted. The example shown in this example differs from the example shown in FIG. 1 in that a flow rate sensor 5 is provided in the flow path 2 a on the upstream side of the on-off control valve 4.
[0044]
With the configuration as in the present example, even if the pressure on the secondary side of the mass flow controller 1 is reduced to a substantially vacuum state by a vacuum pump or the like, the inside of the flow sensor 5 disposed upstream of the on-off control valve 4 is not affected. Since there is no evacuation and fluid is present in the flow path sensor 5, the flow path sensor 5 does not malfunction. That is, the flow rate control can be performed without being affected by the decrease in the secondary pressure during the small flow rate control, and the reliability of the flow rate control can be improved accordingly.
[0045]
In the case of this example, the pressure Pa of the fluid supplied to the mass flow controller 1 can be obtained by disposing the pressure sensor 7a on the primary side of the flow sensor 5. That is, the control section 8 corrects the output (flow signal Sf) of the flow sensor 5 using the output (pressure signal Spa) of the pressure sensor 7a, thereby making it possible to reduce the influence of the fluctuation of the primary pressure. Thus, the flow rate control with higher accuracy can be performed.
[0046]
FIG. 3 is a diagram showing a further modified example of the mass flow controller 1. Also in FIG. 3, the portions denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 are the same or equivalent portions, and thus redundant description will be avoided.
[0047]
The configuration of the mass flow controller 1 'of this example is such that the sonic nozzle 6 is removed from the configuration of the mass flow controller 1 shown in FIG. 1, and an opening / closing control valve 6' is further provided at this portion (at the downstream end of the second flow path). The second flow path 2b and the third flow path 2c communicate with each other in an openable and closable manner. That is, also in this example, the mass flow controller 1 'has the first opening / closing control valve 4 and the second opening / closing control valve 6'. The second opening / closing control valve 6 ′ includes, for example, a diaphragm 6 b abutting on a valve seat 3 d formed on one side surface of the flow path block 3 and an actuator 6 c thereof. The degree of opening for communicating and connecting 2c can be controlled.
[0048]
The control unit 8 in the mass flow controller 1 'configured as in the present example also provides a predetermined threshold value for the flow rate setting signal Fs input via the interface 8b, and determines whether the flow rate is small depending on whether the flow rate setting signal Fs is smaller or larger than the threshold value. The control method for performing feedback control of the open / close control valve 4 during the large flow rate control and the small flow rate control is determined by determining whether the setting is the setting of the flow rate or the setting of the large flow rate. That is, the present invention thereby provides a mass flow controller having a wide dynamic range and a simple configuration.
[0049]
Specifically, the control unit 8 (processing unit 8a) outputs an opening / closing control signal (flow control signal) Cf for bringing the second opening / closing control valve 6 'to a fully open state during large flow control, The output Spb of the pressure sensor 7b is used for feedback control, and an opening / closing control signal (pressure control signal) Cp for controlling the pressure Pb immediately above the flow rate sensor 5 is output to the first opening / closing control valve 4 to control the fluid. Control the flow rate. That is, at the time of the first flow rate control, the flow rate sensor 5 and the second opening / closing control valve 6 'are used as a so-called throttle which gives a predetermined resistance to the fluid, and the pressure Pb just above the throttles 5 and 6' is controlled to control the large flow rate. Is performed.
[0050]
On the other hand, at the time of low flow rate control, the control section 8 (processing section 8a) uses the output Spb of the pressure sensor 7b for feedback control, and sets the pressure Pb immediately above the flow rate sensor 5 to the first opening / closing control valve 4 to a constant value. An output (flow measurement value Sf) of the flow sensor 5 is used for feedback control in a state where the opening / closing control signal (pressure control signal) Cp for controlling the pressure is output to stabilize the pressure of the fluid supplied to the flow sensor 5. By controlling the opening / closing of the second opening / closing control valve 6 ′, the flow rate of the fluid flowing through the flow rate sensor 5 is controlled.
[0051]
That is, the flow control in a wide dynamic range from a small flow rate (for example, 10 mL / min) to a large flow rate (for example, 50 L / min) can be performed by one miniaturized mass flow controller 1 ′. Further, the mass flow controller 1 ′ of this example can stabilize the pressure Pb immediately above the flow rate sensor 5 by the output of the pressure control signal Cp to the first opening / closing control valve 4. It is possible to perform the flow control without being affected by the fluctuation.
[0052]
Further, since the flow rate sensor 5 is provided between the first opening / closing control valve 4 and the second opening / closing control valve 6 ', the control unit 8 uses the output of the pressure sensor 5 during the low flow rate control to perform the first By controlling the opening / closing of the open / close control valve, it is possible to perform control for stabilizing the pressure of the fluid flowing into the flow rate sensor. In addition to this, the flow sensor 5 is also controlled by the second on-off control valve 6 ′ to control the flow rate at a small flow rate while the evacuation is performed by a vacuum pump or the like on the downstream side of the mass flow controller 1 ′. The flow sensor 5 is separated from the flow path on the side, so that the inside of the flow sensor 5 does not enter a vacuum state. That is, the flow rate sensor 5 can control the flow rate without being affected by the pressure state on both the upstream side and the downstream side of the mass flow controller 1 ′.
[0053]
As described above, the present invention has a very wide dynamic range and is capable of performing high-precision flow control, despite being a mass flow controller having a simple structure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a mass flow controller of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a modification of the mass flow controller.
FIG. 3 is a diagram showing another example of the mass flow controller.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a semiconductor manufacturing line using a conventional mass flow controller.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mass flow controller, 2 ... Flow path, 4 ... Open / close control valve (first open / close control valve), 5 ... Flow rate sensor, 6 ... Second open / close control valve, 7b ... Pressure sensor, 8 ... Control part.

Claims (5)

流路中を流れる流体の流れを制御する開閉制御弁と、
この開閉制御弁の下流側に配置された圧力センサと、
この圧力センサの下流側に配置された絞り部と、
前記流路を流れる流体の流量を測定する流量センサと、
大流量制御時には圧力センサの出力を用いて開閉制御弁を開閉制御することにより絞り部を流れる流体の流量を制御する一方、少流量制御時には流量センサの出力を用いて開閉制御弁を開閉制御することにより流量センサを流れる流体の流量を制御することでダイナミックレンジの広い流量制御を可能とする制御部とを有することを特徴とするマスフローコントローラ。
An on-off control valve for controlling the flow of a fluid flowing in the flow path;
A pressure sensor arranged downstream of the on-off control valve,
A restrictor disposed downstream of the pressure sensor;
A flow sensor for measuring the flow rate of the fluid flowing through the flow path,
At the time of large flow rate control, the flow rate of the fluid flowing through the throttle section is controlled by controlling the opening / closing control valve using the output of the pressure sensor, while at the time of low flow rate control, the opening / closing control valve is controlled using the output of the flow rate sensor. A mass flow controller comprising: a controller configured to control a flow rate of a fluid flowing through the flow rate sensor to thereby control a flow rate with a wide dynamic range.
前記流量センサを開閉制御弁の上流側の流路に設けてなる請求項1に記載のマスフローコントローラ。The mass flow controller according to claim 1, wherein the flow sensor is provided in a flow path on an upstream side of the on-off control valve. 流路中を流れる流体の流れを制御する第1の開閉制御弁と、この第1の開閉制御弁の下流側に配置された圧力センサと、
この圧力センサの下流側に配置された第2の開閉制御弁と、
前記流路を流れる流体の流量を測定する流量センサと、
大流量制御時には第2の開閉制御弁を全開状態とすると共に圧力センサの出力を用いて第1の開閉制御弁を開閉制御することにより流体の流量を制御する一方、少流量制御時には流量センサの出力を用いて第2の開閉制御弁を開閉制御することにより流量センサを流れる流体の流量を制御することでダイナミックレンジの広い流量制御を可能とする制御部とを有することを特徴とするマスフローコントローラ。
A first opening / closing control valve for controlling a flow of a fluid flowing in the flow path, a pressure sensor disposed downstream of the first opening / closing control valve,
A second on-off control valve disposed downstream of the pressure sensor;
A flow sensor for measuring the flow rate of the fluid flowing through the flow path,
At the time of large flow rate control, the second on-off control valve is fully opened and the output of the pressure sensor is used to open and close the first on-off control valve to control the flow rate of the fluid. A controller that controls the flow rate of the fluid flowing through the flow rate sensor by controlling the opening / closing of the second opening / closing control valve using the output, thereby enabling a flow rate control with a wide dynamic range. .
前記流量センサを第1の開閉制御弁と第2の開閉制御弁の間に設けてなり、
前記制御部が少流量制御時に圧力センサの出力を用いて第1の開閉制御弁を開閉制御することにより流量センサに流れ込む流体の圧力を安定させる制御を行なうものである請求項3に記載のマスフローコントローラ。
The flow rate sensor is provided between a first opening / closing control valve and a second opening / closing control valve,
4. The mass flow according to claim 3, wherein the control unit performs control to stabilize the pressure of the fluid flowing into the flow sensor by controlling the opening and closing of the first opening / closing control valve using the output of the pressure sensor during the small flow control. 5. controller.
前記圧力センサを流量センサの下流側の流路に設けてなる請求項1〜3の何れかに記載のマスフローコントローラ。The mass flow controller according to any one of claims 1 to 3, wherein the pressure sensor is provided in a flow path downstream of the flow sensor.
JP2003038798A 2003-02-17 2003-02-17 Mass flow controller Expired - Fee Related JP4137665B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003038798A JP4137665B2 (en) 2003-02-17 2003-02-17 Mass flow controller

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003038798A JP4137665B2 (en) 2003-02-17 2003-02-17 Mass flow controller

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004246825A true JP2004246825A (en) 2004-09-02
JP4137665B2 JP4137665B2 (en) 2008-08-20

Family

ID=33023216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003038798A Expired - Fee Related JP4137665B2 (en) 2003-02-17 2003-02-17 Mass flow controller

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4137665B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008298957A (en) * 2007-05-30 2008-12-11 Sanyo Electric Co Ltd Device for detecting cooling airflow and projection image display device using the same
JP2010091320A (en) * 2008-10-06 2010-04-22 Horiba Stec Co Ltd Mass flowmeter and mass flow controller
KR20140019228A (en) * 2012-08-06 2014-02-14 가부시키가이샤 호리바 에스텍 Flow rate control device
WO2015064050A1 (en) * 2013-10-28 2015-05-07 株式会社フジキン Flow meter and flow control device provided therewith

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008298957A (en) * 2007-05-30 2008-12-11 Sanyo Electric Co Ltd Device for detecting cooling airflow and projection image display device using the same
JP2010091320A (en) * 2008-10-06 2010-04-22 Horiba Stec Co Ltd Mass flowmeter and mass flow controller
JP4705140B2 (en) * 2008-10-06 2011-06-22 株式会社堀場エステック Mass flow meter and mass flow controller
KR20140019228A (en) * 2012-08-06 2014-02-14 가부시키가이샤 호리바 에스텍 Flow rate control device
JP2014032635A (en) * 2012-08-06 2014-02-20 Horiba Ltd Flow rate controller
US9494946B2 (en) 2012-08-06 2016-11-15 Horiba Stec, Co., Ltd. Flow rate control device
KR102054146B1 (en) * 2012-08-06 2019-12-11 가부시키가이샤 호리바 에스텍 Flow rate control device
WO2015064050A1 (en) * 2013-10-28 2015-05-07 株式会社フジキン Flow meter and flow control device provided therewith

Also Published As

Publication number Publication date
JP4137665B2 (en) 2008-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4137666B2 (en) Mass flow controller
EP1489477B1 (en) Mass flow controller
KR101930304B1 (en) Flow meter
KR101707877B1 (en) Flow volume control device equipped with flow rate monitor
US7437944B2 (en) Method and apparatus for pressure and mix ratio control
TWI434161B (en) Flow ratio variable fluid supply device
TWI485540B (en) Flow control device with attenuated flow monitor
JP7054207B2 (en) Fluid control device
JP5665794B2 (en) Gas shunt supply device for semiconductor manufacturing equipment
WO2012153455A1 (en) Pressure-based flow control device with flow monitor
JP2007133829A (en) Fluid control apparatus, pressure regulating valve and control method
TWI381258B (en) Gas supply unit
US11269362B2 (en) Flow rate control method and flow rate control device
JP4146746B2 (en) Mass flow controller
KR20200093031A (en) Flow control method and flow control device
JP5831192B2 (en) Flow control mechanism and gas chromatograph equipped with the flow control mechanism
JP2004246825A (en) Mass flow controller
JP2020087164A (en) Control valve seat leakage detection method
KR20230009513A (en) Mass flow rate control system, and semiconductor manufacturing device and vaporizer including said system
JP3913048B2 (en) Back pressure control valve
IL166167A (en) Device, method, and system for controlling fluid flow

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20060208

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071016

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071217

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Effective date: 20080520

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080604

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110613

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 3

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110613

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110613

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees