JP2018004499A - 流量制御機器、流量制御機器の流量校正方法、流量測定機器および流量測定機器を用いた流量測定方法 - Google Patents

流量制御機器、流量制御機器の流量校正方法、流量測定機器および流量測定機器を用いた流量測定方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2018004499A
JP2018004499A JP2016132948A JP2016132948A JP2018004499A JP 2018004499 A JP2018004499 A JP 2018004499A JP 2016132948 A JP2016132948 A JP 2016132948A JP 2016132948 A JP2016132948 A JP 2016132948A JP 2018004499 A JP2018004499 A JP 2018004499A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow rate
flow
control device
gas supply
reference capacity
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
JP2016132948A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6795832B2 (ja
Inventor
洋平 澤田
Yohei Sawada
洋平 澤田
正明 永瀬
Masaaki Nagase
正明 永瀬
西野 功二
Koji Nishino
功二 西野
池田 信一
Nobukazu Ikeda
信一 池田
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.)
Fujikin Inc
Original Assignee
Fujikin Inc
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 Inc filed Critical Fujikin Inc
Priority to JP2016132948A priority Critical patent/JP6795832B2/ja
Priority to KR1020187022590A priority patent/KR102084447B1/ko
Priority to CN201780019538.9A priority patent/CN109416275B/zh
Priority to US16/309,697 priority patent/US10969259B2/en
Priority to PCT/JP2017/023013 priority patent/WO2018008420A1/ja
Priority to TW106122260A priority patent/TWI642910B/zh
Publication of JP2018004499A publication Critical patent/JP2018004499A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6795832B2 publication Critical patent/JP6795832B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00Details 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
    • G01F15/005Valves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring 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
    • G01F1/34Measuring 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring 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
    • G01F1/34Measuring 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
    • G01F1/36Measuring 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 the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
    • G01F1/40Details of construction of the flow constriction devices
    • G01F1/42Orifices or nozzles
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
    • G01F25/0084Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume for measuring volume
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
    • G01F25/10Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
    • G01F25/10Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters
    • G01F25/13Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters using a reference counter
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
    • G01F25/10Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters
    • G01F25/15Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters specially adapted for gas meters
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00Control of flow
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring 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
    • G01F1/34Measuring 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
    • G01F1/36Measuring 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 the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
    • G01F1/363Measuring 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 the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction with electrical or electro-mechanical indication

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Flow Control (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

【課題】 流量校正された流量制御機器を用いて精度よく流量測定を行う。
【解決手段】 流量基準器により計測された流量との比較のもとに流量校正を行う流量制御機器の校正方法において、複数の流量設定に対して所定許容誤差範囲が設定されており、複数の流量設定のうちの少なくとも1つの特定流量設定の許容誤差範囲が所定許容誤差範囲よりも小さく設定されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、流量制御機器、流量制御機器の流量校正方法、流量測定機器および流量測定機器を用いた流量測定方法に関する。
半導体製造装置等に設けられたガス供給システムは、一般的に多種類のガスを各供給ガス種毎に設けた流量制御機器によって、ガスをプロセスチャンバ等のガス使用対象に切換えて供給するように構成されている。
流量制御機器としては、所定の精度に校正された、圧力式流量制御装置や熱式流量制御装置(MFC)が用いられ、ガス流量を制御している。
ここで、流量制御機器は各メーカーごとに規定された基準流量に対して「セットポイント(S.P.)○○%」(流量設定に対し誤差が±○○%以内の流量を制御可能)、「フルスケール(F.S.)○○%」(流量設定に対し誤差が最大流量の±○○%以内の流量を制御可能)のように精度が決定されている。
また、上記各流量制御機器の運用においては、随時、流量精度の確認や流量校正を行うことが望まれており、流量計測方法として、圧力上昇率(ROR:Rate of Rise)法が流量精度の確認や流量校正用いられることがある。
ROR法では、流量制御機器の下流に設けられた所定の基準容量(V)にガスを流し、そのときの圧力上昇率(ΔP/Δt)と温度(T)とを測定することにより、例えば、Q=(ΔP/Δt)×V/RT(Rは気体定数)から流量Qを演算する。
特許文献1には、ROR法による流量計測方法の一例が記載されている。特許文献1に記載のガス供給装置では、各ガス供給ラインに接続された流量制御機器下流側の開閉弁から共通ガス供給路に設けられた開閉弁までの流路が基準容量として用いられており、この流路における圧力上昇率に基づいて流量を計測している。
特開2006−337346号公報(特許第4648098号)
ところで、ROR法で用いられる基準容量の体積は、配管の設計や製作公差などによって異なるため、ガス供給システムごとに流量校正済みの流量制御機器へ設定された流量設定を用いて基準容量の体積を算出することになる。しかしながら、流量校正済みの流量制御機器であっても、流量制御機器へ設定される流量設定と、前記流量設定を受けて制御された制御流量には所定の許容範囲の誤差があるため、基準容量の体積は流量制御機器の前記所定の許容誤差を含んでしまう。つまり、流量Qの演算式に用いられる前記基準容積の体積が前記誤差を含んでいるため、結果的に正確に流量計測できないという課題が残っている。
前記流量設定と、前記制御流量の所定の許容範囲の誤差は、校正を繰り返し行うことで小さくすることが可能となるが、校正に要する時間とコストとを考慮して現実的な線引きを行っている。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、比較的短時間で、コストを抑えつつ、流量測定機器を用いた高精度な流量測定方法を実現するための、流量制御機器の流量校正方法を提供することをその主たる目的とする。
本発明の実施形態による流量制御機器の校正方法は、流量基準器により計測された流量との比較のもとに流量校正を行う流量制御機器の校正方法であって、複数の流量設定に対して所定許容誤差範囲が設定され、前記複数の流量設定のうちの少なくとも1つの特定流量設定の許容誤差範囲が、前記所定許容誤差範囲よりも小さく設定される。
本発明の実施形態による流量制御機器は、前記流量校正方法によって校正された流量制御機器である。
ある実施形態において、前記流量制御機器は、記憶装置を有し、前記少なくとも1つの特定流量設定を識別する情報が前記記憶装置に格納されている。
ある実施形態において、前記流量制御機器は、前記流量制御機器の下流側に接続された基準容量の体積を測定するために用いられる。
本発明の実施形態による流量測定機器は、上記の流量制御機器の下流側に接続され、前記基準容量に流入するガスの流量を測定する流量測定機器であって、前記基準容量の圧力を測定する圧力センサと、前記基準容量の温度を測定する温度センサとを備え、前記流量制御機器から前記少なくとも1つの特定流量設定で前記基準容量にガスを流すことによって測定された前記基準容量の体積と、前記基準容量における圧力変化率と、前記基準容量の温度とに基づいて流量を測定するように構成されている。
本発明の実施形態による流量測定方法は、流量制御機器と、前記流量制御機器の下流側に設けられた基準容量と、前記基準容量に流入するガスの流量を測定する流量測定機器とを備えるガス供給システムにおいて行われる流量測定方法であって、流量基準器により計測された流量との比較のもとに前記流量制御機器の流量校正を行うステップであって、複数の流量設定に対して所定許容誤差範囲が設定され、前記複数の流量設定のうちの少なくとも1つの特定流量設定の許容誤差範囲が、前記所定許容誤差範囲よりも小さく設定される、ステップと、前記少なくとも1つの特定流量設定で前記流量制御機器から前記基準容量にガスを流すことによって前記基準容量の体積を測定するステップと、前記流量測定機器において、前記基準容量にガスを流入させた時の前記基準容量の圧力変化率と、前記基準容量の温度と、前記測定された基準容量の体積とに基づいて流量を測定するステップとを包含する。
本発明の実施形態による流量測定方法は、複数のガス供給源にそれぞれ接続された複数のガス供給ラインと、前記複数のガス供給ラインにそれぞれ設けられた複数の流量制御機器と、前記複数のガス供給ラインにそれぞれ設けられた複数の第1バルブと、前記複数の第1バルブの下流側において前記複数のガス供給ラインに共通に接続された共通ガス供給ラインと、前記共通ガス供給ラインに設けられた第2バルブと、前記複数の第1バルブと前記第2バルブとの間の流路の圧力を測定する圧力センサと、前記複数の第1バルブと前記第2バルブとの間の流路の温度を測定する温度センサとを備えるガス供給システムにおいて、前記複数の第1バルブと前記第2バルブとの間の流路を基準容量として用い、前記第2バルブを閉じた状態で前記複数の流量制御機器のうちのいずれか1つを介して前記基準容量にガスを流したときの前記圧力センサが示す圧力変化および前記温度センサが示す温度に基づいてガスの流量を測定する流量測定方法であって、前記複数の流量制御機器のうちの少なくとも1つの流量制御機器は、前記流量制御システムに組み込まれる前に、流量基準器により計測された流量との比較のもとに流量校正が行われており、複数の流量設定に対して所定許容誤差範囲が設定され、前記複数の流量設定のうちの少なくとも1つの特定流量設定の許容誤差範囲が、前記所定許容誤差範囲よりも小さく設定されており、前記少なくとも1つの流量制御機器が前記流量制御システムに組み込まれた後、前記少なくとも1つの特定流量設定でガスを流すことによって前記基準容量の体積の計測を行い、前記計測された体積を用いて流量を測定する。
本発明の実施形態による流量測定方法は、複数のガス供給源にそれぞれ接続された複数のガス供給ラインと、前記複数のガス供給ラインにそれぞれ設けられた複数の流量制御機器と、前記複数のガス供給ラインにそれぞれ設けられた複数の第1バルブと、前記複数の第1バルブの下流側において前記複数のガス供給ラインに共通に接続された共通ガス供給ラインと、前記共通ガス供給ラインに設けられた第2バルブと、前記複数の第1バルブと前記第2バルブとの間の流路の圧力を測定する圧力センサと、前記複数の第1バルブと前記第2バルブとの間の流路の温度を測定する温度センサとを備えるガス供給システムにおいて、前記複数の第1バルブと前記第2バルブとの間の流路を基準容量として用い、前記第2バルブを閉じた状態で前記複数の流量制御機器のうちのいずれか1つを介して前記基準容量にガスを流したときの前記圧力センサが示す圧力変化および前記温度センサが示す温度に基づいてガスの流量を測定する方法であって、前記複数の流量制御機器のうちの少なくとも1つの流量制御機器は、前記流量制御システムに組み込まれる前に、流量基準器により計測された流量との比較のもとに流量校正が行われており、複数の流量設定に対して所定許容誤差範囲が設定され、前記複数の流量設定のうちの少なくとも1つの特定流量設定において、前記流量基準器により計測された流量が、前記少なくとも1つの特定流量設定に関連付けて前記流量制御機器の記憶装置に記憶されており、前記少なくとも1つの流量制御機器が前記流量制御システムに組み込まれた後、前記少なくとも1つの特定流量設定でガスを流すことによって前記基準容量の体積の計測を行うとき、前記流量制御機器の記憶装置に記憶された前記流量基準器により計測された流量を用いて前記基準容量の体積の計測を行い、前記計測された体積を用いて流量を測定する。
本発明の実施形態によれば、比較的簡単な構成で精度良く流量の計測等を行うことができる。
本発明の実施形態による複数の流量制御機器が組み込まれたガス供給システムを半導体製造装置(プロセスチャンバ)に接続した態様を示す図である。 本発明の実施形態による流量制御機器の一例である圧力式流量制御機器の例示的な構成を示す図である。 流量基準器を用いた流量制御機器の校正動作において、流量基準器の示す基準流量からの流量設定の誤差および許容誤差範囲を説明するための図である。 基準容量の体積Vsの測定手順を示すフローチャートである。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
図1は、複数のガス供給源4からのガスを、流量制御機器10を介して半導体製造装置のプロセスチャンバ2に供給するように構成された、本発明の実施形態に係るガス供給システム1を示す。
ガス供給システム1は、複数のガス供給源4が接続可能となっている複数のガス供給ラインL1と、複数のガス供給ラインL1にそれぞれ介在する複数の流量制御機器10と、前記複数の流量制御機器10の下流側に設置された第1バルブ21と、前記ガス供給ラインL1が合流した共通ガス供給ラインL2と、前記共通ガス供給ラインL2に設置された第2バルブ22と、第1バルブ21と第2バルブ22との間の流路の圧力および温度を測定する圧力センサ23および温度センサ24と、圧力センサ23および温度センサ24からの出力が受け取る演算制御装置25とを備えている。
ガス供給システム1の下流側は、前記バルブ22を介してガスを消費するプロセスチャンバ2へと接続され、ガスを供給可能となっている。また、プロセスチャンバ2には真空ポンプ3が接続されており、プロセスチャンバ2およびガス供給路L1、L2などを必要に応じて真空引きすることができる。
本実施形態において、前記ガス供給ラインL1や前記共通ガス供給ラインには、別へ分岐されるガスラインや、その機能を実現するためのバルブが他に設けられていても良い。また、第1バルブ21、第2バルブ22および、前記機能実現のためのバルブとしては、例えばAOVなどの流体動作弁や、電磁弁、電動弁などの電気的動作弁が好適に用いられる。さらには、他の態様において、第1バルブ21は、流量制御機器10に内蔵された開閉弁であってもよい。
また、前記演算制御装置25は、コンピュータなどの外部処理装置であってもよいし、図示するように圧力センサ23および温度センサ24(ならびに第2バルブ22)を一体として備えた流量測定装置30に設けられた処理装置(プロセッサおよびメモリを含む制御回路)であってもよい。
図2は、本実施形態の流量制御機器10の一例として用いられる圧力式流量制御機器10aの構成例を示す図である。圧力式流量制御機器10aは、微細開口(オリフィス)を有する絞り部(例えばオリフィスプレート)11と、絞り部11の上流側に設けられた制御バルブ14および制御バルブ14の駆動部15と、絞り部11と制御バルブ14との間に設けられた圧力センサ12および温度センサ13とを備えている。
以上に説明した圧力式流量制御機器10aは、上流圧力P1を測定および制御することによって流量を制御するように構成されているが、流量制御機器10として用いられるものはこのようなタイプの圧力式流量制御装置に限られるものではなく、例えば、熱式流量制御装置(MFC)や、その他の流量制御装置でもよい。
再び図1を参照する。上記のように構成されたガス供給システム1において、第1バルブ21と第2バルブ22との間の流路(図1において太線で示す部分)を基準容量20(体積Vs)として用いて、ROR法によって流量計測を行うことができる。具体的には、流路内を真空に引いた後、複数の流量制御機器10のうちのいずれか1つに対応する第1バルブ21を開いて基準容量20にガスを流すとともに第2バルブ22を閉じたときの圧力センサ23が示す圧力の変化率(ΔP/Δt)および温度センサ24の測定した温度Tに基づいて、Q=(ΔP/Δt)×Vs/RT(Rは気体定数)により流量制御機器10が実際に流量制御しているガスの流量Qを求めることができる。
ここで、図1に示すガス供給システム1のように、流量制御機器10の下流側の流路を基準容量20として用いる場合、基準容量20の体積Vsは、配管の設計や製作公差などによって異なるものとなるため、基準容量20の体積Vsは、複数の流量制御機器10を配管等で接続してガス供給システム1を構築した後に、適切な方法によって求めることが望まれる。
基準容量20の体積Vsは、例えば、流量制御機器10へ設定される流量設定Qsにて基準容量20にガスを流すとともに、そのときの圧力変化率を測定することによって、Qs=(ΔP/Δt)×(Vs/RT)に基づいて算出することができる。ここで、ΔP/Δtは所定期間(Δt=t2−t1)における圧力変化(ΔP=Pt2−Pt1)であり、Rは気体定数、Tはガス温度である。このように、基準容量20の体積Vsは、流量制御機器10へ設定される流量設定Qsと流量制御機器が前記流量設定Qsにより制御された制御流量によって発生するΔP/Δtに基づいて求められるので、流量設定Qsが実際流量に対する誤差を含んでいる場合には、求められた基準容量の体積Vsも誤差を含むものとなる。
ところで、流量制御機器10は、ガス供給システム1に組み込まれる前に、流量設定Qsにしたがって制御される制御流量を流量基準器で計測し、前記流量基準器が示す流量と前記流量設定Qsの差が許容誤差内に収まるよう校正されている。
校正に用いる流量基準器は、非常に高い精度で正確な流量を示すことができるように予め用意されたものである。流量基準器としては、例えば、モルブロック(molbloc:DH Instruments社製)や、実際流量に基づいて流量校正が厳格に行われたマスフローメータなどの任意の流量センサを用いることができる。
このように、流量制御機器10は、流量設定Qsと、流量設定Qsを受けて制御される制御流量を流量基準器で計測し、前記流量基準器により計測された流量との比較のもとに、複数の流量設定において校正が行われている。ここで、複数の流量設定とは、例えば、最大流量設定を100%流量としたときの0〜100%の流量に対応する。校正を行う流量設定は、例えば、10%流量、20%流量、・・・、90%流量、100%流量というように10%ごとの離散的な流量設定であってもよいし、連続的な流量設定であってもよい。
図3は、流量設定Qsの全域に対して設けられた所定許容誤差範囲R1(仕様範囲)を示す。流量校正においては、流量制御機器10へ入力される流量設定Qsと、流量制御機器が制御する流量を計測する流量基準器からの計測流量との差が所定許容誤差範囲に収まるように校正される。
本実施形態では、ガス供給システム1に組み込まれる少なくとも1つの流量制御機器10において、上記の複数の流量設定のうちの特定の1つまたはいくつかの流量設定Qs0(例えば、50sccm)で、流量基準器が示す基準流量との差が所定許容誤差範囲R1(仕様範囲)と比較して小さい基準を満たすまで、上記の校正動作を行う。その結果、特定流量設定Qs0においては、実際の流量(または基準流量)との誤差がより低減され、他の流量設定におけるよりも正確な流量を制御することができるようになる。
特定流量設定Qs0は、任意の流量設定であってよく、ユーザによって適宜選択されてよい。また、特定流量設定Qs0は、基準流量との誤差が低減された流量設定として、流量制御機器10が備える記憶装置(メモリ)に記憶されていてもよい。
このように、所定の流量制御機器10では、単数または複数の特定流量設定Qs0において、基準流量との許容誤差範囲が、他の流量設定における許容誤差範囲よりも小さく設定されている。図3に示す態様では、流量設定Qsが最大流量の10%を超える場合においてセットポイント±1%以下を、流量設定Qsが最大流量の10%以下の場合においてフルスケール±0.1%以下を所定許容誤差範囲R1として設けているが、例えば、特定流量設定Qsが最大流量の10%以下の場合には、フルスケール±0.1%未満(例えばフルスケール±0.05%以下)の誤差範囲内に設定されている。
基準容量の体積Vsの測定は、例えば図1に示した演算制御装置25を備えた流量測定機器30において行うことができる。流量測定機器30には、上記の校正動作が行われた流量制御機器10を識別する情報および当該流量制御機器10における特定流量設定Qs0を識別する情報が入力される。特定流量設定Qs0を識別する情報は、予め流量測定機器30に入力され、演算制御装置25のメモリに格納されていてもよいし、体積Vsの測定時において、流量制御機器10のメモリから読み出されてもよい。
以下、基準容量20の体積Vsの測定方法の一例を図1および図4を参照しながら説明する。
まず、ステップS1に示すように、ガス供給システム1において全ての第1バルブ21が閉じられ、第2バルブ22が開かれた状態で、真空ポンプ3により真空引きが行われ、基準容量20が排気される。ステップS2に示すように、前述の流量校正が行われた流量制御機器10で、特定流量設定Qs0に流量を設定する。
次に、ステップS3に示すように、前記流量制御機器10の下流側の第1バルブ21を開き、特定流量設定Qs0で基準容量20にガスを流す。そしてガスの流れが安定した所定時間経過後に、ステップS4に示すように第2バルブ22が閉じられる。これにより、基準容量20内の圧力が上昇し始める。
このとき、ステップS5に示すように、時刻t1にて圧力センサ23を用いて基準容量20の圧力Pt1が測定され、温度センサ24を用いて温度Tが測定される。その後、ステップS6およびステップS7に示すように、所定時間Δtが経過して時刻t2となった時(t2−t1=Δt)に、上昇した基準容量20の圧力Pt2が圧力センサ23によって測定される。時間Δtは、例えば、圧力センサ23のサンプリング周期からカウントすることができる。
次に、ステップS8に示すように、演算制御装置25において、ΔP=Pt2−Pt1が求められ、例えばQs0=(ΔP/Δt)×(Vs/RT)に基づいて(Rは気体定数)、体積Vsを算出することができる。このようにして求められた基準容量20の体積Vsは、高精度の校正が行われた誤差の少ない流量設定Qs0を用いて得られたものであるので、高い精度を有している。
また、上記のように求められた基準容量の体積Vsを用いて、ROR法により、前述されたステップと同様のステップで流量を測定することができる。
具体例を説明すると、まず、全ての第1バルブ21が閉じられ、第2バルブ22が開かれた状態で、真空ポンプ3により、基準容量20が真空引きされる。そして、いずれか1つの任意の流量制御器10の下流側に設けられた第1バルブ21を開いて、流量制御器10を介して任意の流量設定Qsでガスを流す。そしてガスの流れが安定した所定時間経過後に、第2バルブ22が閉じられる。
その後、圧力センサ23を用いて基準容量20の圧力Pt1が測定され、温度検出器24により温度Tが測定される。また、所定時間Δt経過後に基準容量の圧力Pt2が測定される。その後、ΔP=Pt2−Pt1を求めるとともに、メモリなどに記憶されていた既知の基準容量体積Vsを用いて、Q=(ΔP/Δt)×Vs/RTから実際流量Qを測定することができる。
上記のようにして測定した流量Qは、流量制御機器10の流量設定Qsとの比較検証に用いられてもよく、上記のROR法によって求めた流量Qに基づいて、任意の流量制御機器10の流量設定Qsの校正を行うこともできる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、種々の改変が可能である。上記の実施形態では、予め特に厳格な校正動作が行われた特定流量設定Qs0においてガスを流し、そのときの特定流量設定Qs0を用いて基準容量20の体積Vsを測定したが、特定流量設定Qs0においても厳格な校正動作を行わず、その代わりに、特定流量設定Qs0において流量基準器が示した流量Qs0’を特定流量設定Qs0に関連付けてメモリなどに記憶しておき、この流量Qs0’を基準容量20の体積Vsを求める際に使用するようにしてもよい。
この態様において、例えば、流量制御機器の流量設定Qs0が50sccmである場合に、校正動作で流量基準器が示した流量が49.9sccmであることがある。この場合、基準容量20の体積Vsを求める過程(例えば図4に示すフローチャートのステップS8)において、Qs0=50sccmを用いるのではなく、Qs0’=49.9sccmを用いてQs0’=(ΔP/Δt)×Vs/RTから体積Vsを求めるようにする。これにより、より正確な体積Vsを求めることが可能である。このようにしてより正確な体積Vsを求めた後は、上記と同様にして、ROR法により、流量を測定することができる。
本発明の実施形態による流量校正方法が適用された流量制御機器を用いれば、ガス供給システムに組み込んだ後にも流量を精度よく測定することができる。
1 ガス供給システム
2 プロセスチャンバ
3 真空ポンプ
4 ガス供給源
10 流量制御機器
11 絞り部
12 圧力センサ
13 温度センサ
14 制御バルブ
15 駆動部
16 制御回路
20 基準容量
21 第1バルブ
22 第2バルブ
23 圧力センサ
24 温度センサ
25 演算制御装置
30 流量測定機器

Claims (8)

  1. 流量基準器により計測された流量との比較のもとに流量校正を行う流量制御機器の校正方法であって、複数の流量設定に対して所定許容誤差範囲が設定され、前記複数の流量設定のうちの少なくとも1つの特定流量設定の許容誤差範囲が、前記所定許容誤差範囲よりも小さく設定される、流量制御機器の流量校正方法。
  2. 請求項1に記載の流量校正方法によって校正された流量制御機器。
  3. 記憶装置を有し、前記少なくとも1つの特定流量設定を識別する情報が前記記憶装置に格納されている、請求項2に記載の流量制御機器。
  4. 前記流量制御機器の下流側に接続された基準容量の体積を測定するために用いられる、請求項2または3に記載の流量制御機器。
  5. 請求項4に記載の流量制御機器の下流側に接続され、前記基準容量に流入するガスの流量を測定する流量測定機器であって、
    前記基準容量の圧力を測定する圧力センサと、前記基準容量の温度を測定する温度センサとを備え、
    前記流量制御機器から前記少なくとも1つの特定流量設定で前記基準容量にガスを流すことによって測定された前記基準容量の体積と、前記基準容量における圧力変化率と、前記基準容量の温度とに基づいて流量を測定するように構成されている、流量測定機器。
  6. 流量制御機器と、前記流量制御機器の下流側に設けられた基準容量と、前記基準容量に流入するガスの流量を測定する流量測定機器とを備えるガス供給システムにおいて行われる流量測定方法であって、
    流量基準器により計測された流量との比較のもとに前記流量制御機器の流量校正を行うステップであって、複数の流量設定に対して所定許容誤差範囲が設定され、前記複数の流量設定のうちの少なくとも1つの特定流量設定の許容誤差範囲が、前記所定許容誤差範囲よりも小さく設定される、ステップと、
    前記少なくとも1つの特定流量設定で前記流量制御機器から前記基準容量にガスを流すことによって前記基準容量の体積を測定するステップと、
    前記流量測定機器において、前記基準容量にガスを流入させた時の前記基準容量の圧力変化率と、前記基準容量の温度と、前記測定された基準容量の体積とに基づいて流量を測定するステップと
    を包含する流量測定方法。
  7. 複数のガス供給源にそれぞれ接続された複数のガス供給ラインと、
    前記複数のガス供給ラインにそれぞれ設けられた複数の流量制御機器と、
    前記複数のガス供給ラインにそれぞれ設けられた複数の第1バルブと、
    前記複数の第1バルブの下流側において前記複数のガス供給ラインに共通に接続された共通ガス供給ラインと、
    前記共通ガス供給ラインに設けられた第2バルブと、
    前記複数の第1バルブと前記第2バルブとの間の流路の圧力を測定する圧力センサと、
    前記複数の第1バルブと前記第2バルブとの間の流路の温度を測定する温度センサとを備えるガス供給システムにおいて、
    前記複数の第1バルブと前記第2バルブとの間の流路を基準容量として用い、前記第2バルブを閉じた状態で前記複数の流量制御機器のうちのいずれか1つを介して前記基準容量にガスを流したときの前記圧力センサが示す圧力変化および前記温度センサが示す温度に基づいてガスの流量を測定する流量測定方法であって、
    前記複数の流量制御機器のうちの少なくとも1つの流量制御機器は、前記流量制御システムに組み込まれる前に、流量基準器により計測された流量との比較のもとに流量校正が行われており、複数の流量設定に対して所定許容誤差範囲が設定され、前記複数の流量設定のうちの少なくとも1つの特定流量設定の許容誤差範囲が、前記所定許容誤差範囲よりも小さく設定されており、
    前記少なくとも1つの流量制御機器が前記流量制御システムに組み込まれた後、前記少なくとも1つの特定流量設定でガスを流すことによって前記基準容量の体積の計測を行い、前記計測された体積を用いて流量を測定する、流量測定方法。
  8. 複数のガス供給源にそれぞれ接続された複数のガス供給ラインと、
    前記複数のガス供給ラインにそれぞれ設けられた複数の流量制御機器と、
    前記複数のガス供給ラインにそれぞれ設けられた複数の第1バルブと、
    前記複数の第1バルブの下流側において前記複数のガス供給ラインに共通に接続された共通ガス供給ラインと、
    前記共通ガス供給ラインに設けられた第2バルブと、
    前記複数の第1バルブと前記第2バルブとの間の流路の圧力を測定する圧力センサと、
    前記複数の第1バルブと前記第2バルブとの間の流路の温度を測定する温度センサとを備えるガス供給システムにおいて、
    前記複数の第1バルブと前記第2バルブとの間の流路を基準容量として用い、前記第2バルブを閉じた状態で前記複数の流量制御機器のうちのいずれか1つを介して前記基準容量にガスを流したときの前記圧力センサが示す圧力変化および前記温度センサが示す温度に基づいてガスの流量を測定する方法であって、
    前記複数の流量制御機器のうちの少なくとも1つの流量制御機器は、前記流量制御システムに組み込まれる前に、流量基準器により計測された流量との比較のもとに流量校正が行われており、複数の流量設定に対して所定許容誤差範囲が設定され、前記複数の流量設定のうちの少なくとも1つの特定流量設定において、前記流量基準器により計測された流量が、前記少なくとも1つの特定流量設定に関連付けて前記流量制御機器の記憶装置に記憶されており、
    前記少なくとも1つの流量制御機器が前記流量制御システムに組み込まれた後、前記少なくとも1つの特定流量設定でガスを流すことによって前記基準容量の体積の計測を行うとき、前記流量制御機器の記憶装置に記憶された前記流量基準器により計測された流量を用いて前記基準容量の体積の計測を行い、前記計測された体積を用いて流量を測定する、流量測定方法。
JP2016132948A 2016-07-05 2016-07-05 流量制御機器、流量制御機器の流量校正方法、流量測定機器および流量測定機器を用いた流量測定方法 Active JP6795832B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016132948A JP6795832B2 (ja) 2016-07-05 2016-07-05 流量制御機器、流量制御機器の流量校正方法、流量測定機器および流量測定機器を用いた流量測定方法
KR1020187022590A KR102084447B1 (ko) 2016-07-05 2017-06-22 유량 제어 기기, 유량 제어 기기의 유량 교정 방법, 유량 측정 기기 및 유량 측정 기기를 사용한 유량 측정 방법
CN201780019538.9A CN109416275B (zh) 2016-07-05 2017-06-22 流量控制设备、流量控制设备的流量校正方法、流量测定设备及使用流量测定设备的流量测定方法
US16/309,697 US10969259B2 (en) 2016-07-05 2017-06-22 Flow rate control device, method of calibrating flow rate of flow rate control device, flow rate measuring device, and method of measuring flow rate using flow rate measuring device
PCT/JP2017/023013 WO2018008420A1 (ja) 2016-07-05 2017-06-22 流量制御機器、流量制御機器の流量校正方法、流量測定機器および流量測定機器を用いた流量測定方法
TW106122260A TWI642910B (zh) 2016-07-05 2017-07-03 流量控制機器、流量控制機器的流量校正方法、流量測定機器及使用流量測定機器的流量測定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016132948A JP6795832B2 (ja) 2016-07-05 2016-07-05 流量制御機器、流量制御機器の流量校正方法、流量測定機器および流量測定機器を用いた流量測定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018004499A true JP2018004499A (ja) 2018-01-11
JP6795832B2 JP6795832B2 (ja) 2020-12-02

Family

ID=60912538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016132948A Active JP6795832B2 (ja) 2016-07-05 2016-07-05 流量制御機器、流量制御機器の流量校正方法、流量測定機器および流量測定機器を用いた流量測定方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10969259B2 (ja)
JP (1) JP6795832B2 (ja)
KR (1) KR102084447B1 (ja)
CN (1) CN109416275B (ja)
TW (1) TWI642910B (ja)
WO (1) WO2018008420A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109029642A (zh) * 2018-08-09 2018-12-18 安徽省锐凌计量器制造有限公司 一种能保障准确度的流量传感器
CN109459105A (zh) * 2018-12-18 2019-03-12 宁波安创电子科技有限公司 一种关于喷嘴高效高精度流量检测设备

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10684159B2 (en) * 2016-06-27 2020-06-16 Applied Materials, Inc. Methods, systems, and apparatus for mass flow verification based on choked flow
JP7270988B2 (ja) * 2018-02-26 2023-05-11 株式会社フジキン 流量制御装置および流量制御方法
US10866135B2 (en) * 2018-03-26 2020-12-15 Applied Materials, Inc. Methods, systems, and apparatus for mass flow verification based on rate of pressure decay
US11269362B2 (en) 2018-04-27 2022-03-08 Fujikin Incorporated Flow rate control method and flow rate control device
US10698426B2 (en) * 2018-05-07 2020-06-30 Mks Instruments, Inc. Methods and apparatus for multiple channel mass flow and ratio control systems
WO2020004183A1 (ja) 2018-06-26 2020-01-02 株式会社フジキン 流量制御方法および流量制御装置
JP6887407B2 (ja) * 2018-08-28 2021-06-16 横河電機株式会社 装置、プログラム、プログラム記録媒体、および方法
CN110470364B (zh) * 2019-08-16 2020-12-01 北京航天计量测试技术研究所 一种pVTt法标准容器容积标定的装置及方法
CN111487116B (zh) * 2020-03-26 2021-01-12 江苏省计量科学研究院(江苏省能源计量数据中心) 一种气动式溶液稀释分配校准方法
JP2022029854A (ja) * 2020-08-05 2022-02-18 株式会社堀場エステック 流量制御装置、流量制御方法、及び、流量制御プログラム

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0934556A (ja) * 1995-07-21 1997-02-07 Hitachi Metals Ltd マスフローコントローラ
WO2002033361A2 (en) * 2000-10-13 2002-04-25 Mks Instruments, Inc. Apparatus and method for maintaining a constant pressure drop across a gas metering unit
JP2002296096A (ja) * 2001-03-30 2002-10-09 Tokyo Electron Ltd 処理方法及び処理装置
JP2002540415A (ja) * 1999-03-26 2002-11-26 マイクロ・モーション・インコーポレーテッド 統計的最適化手法による流量計校正システム
JP2011064707A (ja) * 2006-03-07 2011-03-31 Ckd Corp ガス流量検定ユニット
JP2014063348A (ja) * 2012-09-21 2014-04-10 Horiba Ltd 流体センサの診断機構及び診断方法
JP2015058059A (ja) * 2013-09-17 2015-03-30 ニプロ株式会社 輸液ポンプ

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4648098B2 (ja) 2005-06-06 2011-03-09 シーケーディ株式会社 流量制御機器絶対流量検定システム
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
JP5538119B2 (ja) * 2010-07-30 2014-07-02 株式会社フジキン 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
JP5942085B2 (ja) * 2011-12-26 2016-06-29 パナソニックIpマネジメント株式会社 流量補正係数設定方法とこれを用いた流量計測装置
US9057636B2 (en) * 2012-09-21 2015-06-16 Horiba Stec, Co. Ltd. Self-calibrating mechanism and self-calibrating method for flow rate sensor, and diagnostic mechanism and diagnostic method for fluid sensor
JP6289997B2 (ja) * 2014-05-14 2018-03-07 株式会社堀場エステック 流量センサの検査方法、検査システム、及び、検査システム用プログラム
US10908005B2 (en) * 2014-10-01 2021-02-02 Sierra Instruments, Inc. Capillary sensor tube flow meters and controllers
JP6047540B2 (ja) * 2014-11-05 2016-12-21 Ckd株式会社 流量検定ユニット

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0934556A (ja) * 1995-07-21 1997-02-07 Hitachi Metals Ltd マスフローコントローラ
JP2002540415A (ja) * 1999-03-26 2002-11-26 マイクロ・モーション・インコーポレーテッド 統計的最適化手法による流量計校正システム
WO2002033361A2 (en) * 2000-10-13 2002-04-25 Mks Instruments, Inc. Apparatus and method for maintaining a constant pressure drop across a gas metering unit
JP2002296096A (ja) * 2001-03-30 2002-10-09 Tokyo Electron Ltd 処理方法及び処理装置
JP2011064707A (ja) * 2006-03-07 2011-03-31 Ckd Corp ガス流量検定ユニット
JP2014063348A (ja) * 2012-09-21 2014-04-10 Horiba Ltd 流体センサの診断機構及び診断方法
JP2015058059A (ja) * 2013-09-17 2015-03-30 ニプロ株式会社 輸液ポンプ

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"堀場エステック,マスフローコントローラSEC-N105シリーズ", CC-LINKパートナー製品情報 2015. DEC., JPN7020001824, December 2015 (2015-12-01), pages 113, ISSN: 0004297038 *
堀場エステック, 高精度精密膜流量計 SF-1U・2U, JPN7020001823, 2010, JP, ISSN: 0004297037 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109029642A (zh) * 2018-08-09 2018-12-18 安徽省锐凌计量器制造有限公司 一种能保障准确度的流量传感器
CN109459105A (zh) * 2018-12-18 2019-03-12 宁波安创电子科技有限公司 一种关于喷嘴高效高精度流量检测设备

Also Published As

Publication number Publication date
US10969259B2 (en) 2021-04-06
CN109416275B (zh) 2021-05-07
TWI642910B (zh) 2018-12-01
KR20180100203A (ko) 2018-09-07
TW201814254A (zh) 2018-04-16
US20190137309A1 (en) 2019-05-09
WO2018008420A1 (ja) 2018-01-11
JP6795832B2 (ja) 2020-12-02
CN109416275A (zh) 2019-03-01
KR102084447B1 (ko) 2020-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018008420A1 (ja) 流量制御機器、流量制御機器の流量校正方法、流量測定機器および流量測定機器を用いた流量測定方法
US10503179B2 (en) Flow rate control apparatus and program recording medium having recorded therein program for flow rate control apparatus
JP5337542B2 (ja) マスフローメータ、マスフローコントローラ、それらを含むマスフローメータシステムおよびマスフローコントローラシステム
JP2020024728A (ja) 質量流量コントローラを通る流量を実時間で監視するシステムおよび方法
JP6093019B2 (ja) 質量流量制御システム
US11416011B2 (en) Pressure-type flow control device and flow control method
KR101423062B1 (ko) 상류의 질량 유량 검증 시스템 및 질량 유량 측정 장치의 성능 검증 방법
JP2017516183A (ja) 質量流量制御装置の流量をリアルタイムで監視するシステムおよび方法
CN109324641A (zh) 流量控制装置、流量控制方法和程序存储介质
KR20150130933A (ko) 유량 센서의 검사 방법, 검사 시스템 및 검사 시스템용 프로그램을 기록한 프로그램 기록 매체
US10036662B2 (en) Flow rate calculation system and flow rate calculation method
US9778083B2 (en) Metrology method for transient gas flow
US20240160230A1 (en) Flow rate control device
US20220082415A1 (en) Mass flow controller
JP6929566B2 (ja) 流量測定方法および流量測定装置
JP7244940B2 (ja) 流量制御システム及び流量測定方法
TWI832863B (zh) 流量測定方法及流量測定裝置
JP7249030B2 (ja) 流量測定装置内の容積測定方法および流量測定装置
JP2023109268A (ja) 圧力式流量制御装置
JP2009116904A (ja) 圧力式流量制御装置
JP2021056737A (ja) マスフローコントローラ、流体制御装置、及び半導体製造装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190603

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200114

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200207

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200701

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200825

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201013

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201106

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6795832

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250