JP2019020244A - Fluid measuring device, fluid control system, and control program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体測定装置、流体制御システム及び制御プログラムに関するものである。 The present invention relates to a fluid measuring device, a fluid control system, and a control program.
近年、半導体製造プロセスにおいては、成膜室に対し、特定成分（材料成分）を含む流体をパルス的に供給するＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）なる成膜技術が主流となってきている。そして、このＡＬＤにおいては、パルスの間隔を短くすることが、生産性の向上に直結するため、流体制御装置の応答速度の向上が急務となっている。 In recent years, in a semiconductor manufacturing process, a film forming technique called ALD (Atomic Layer Deposition) that supplies a fluid containing a specific component (material component) in a pulsed manner to a film forming chamber has become mainstream. And in this ALD, since shortening the pulse interval directly leads to improvement in productivity, it is an urgent task to improve the response speed of the fluid control device.
ところで、現在、ＡＬＤにおいては、流体制御装置として、特許文献１に示すような熱式の流量計や特許文献２に示すような差圧式の流量計を用いた従来型の流体制御装置が用いられているが、これらの従来型の流体制御装置において、ＡＬＤに要求される応答速度を達成するためには、多くの技術的課題を解決しなければならないのが現状である。 By the way, in ALD, a conventional fluid control device using a thermal flow meter as shown in Patent Document 1 or a differential pressure flow meter as shown in Patent Document 2 is used as a fluid control device. However, in these conventional fluid control apparatuses, in order to achieve the response speed required for ALD, many technical problems must be solved.
また、前記各流量計は、その検出原理から次のような問題を潜在的に有している。すなわち、前記各流量計は、半導体製造プロセスにおいて監視することが望ましい特定成分の流量及び濃度等を測定する場合には、別途吸光度計を設置する必要があった。また、前記各流量計は、いずれも流路に対してリストリクタを設置する必要があり、このリストリクタにおいて、大きな圧損が生じるという問題があった。さらに、前記各流量計は、その検出値が特定成分の種別に依存し、流体に含まれる特定成分が代わるたびに校正を実施する必要があるという問題もあった。 Moreover, each said flow meter has the following problems potentially from the detection principle. That is, each of the flow meters has to be separately provided with an absorptiometer when measuring the flow rate and concentration of a specific component that should be monitored in the semiconductor manufacturing process. Further, each of the flow meters needs to have a restrictor installed in the flow path, and there is a problem that a large pressure loss occurs in the restrictor. Furthermore, each of the flow meters has a problem that the detected value depends on the type of the specific component, and it is necessary to perform calibration every time the specific component contained in the fluid is changed.
そこで、本発明は、特定成分を含む流体が変動しながら供給される流路において、その流体に含まれる特定成分の種別に影響を受けずに、その流体に含まれる特定成分の流量だけでなくその他の値を検出でき、かつ、圧損が少ない流体測定装置を提供し、さらに、その流体測定装置を用いて応答性が優れた流体制御システムを提供することを主な課題とするものである。 Therefore, the present invention is not limited to the flow rate of the specific component contained in the fluid, without being affected by the type of the specific component contained in the fluid in the flow path supplied while the fluid containing the specific component is fluctuated. It is a main object to provide a fluid measuring device that can detect other values and has little pressure loss, and to provide a fluid control system that uses the fluid measuring device and has excellent responsiveness.
すなわち、本発明に係る流体測定装置は、特定成分を含む流体が変動して流れる流路に設置される流体測定装置であって、前記流路の上流側及び下流側に設置され、当該流路の上流側及び下流側を通過する前記流体を検出する少なくとも二つの検出器と、前記流路を流れる流体が前記各検出器を通過する場合に、前記上流側の検出器で当該流体が検出されてから前記下流側の検出器で当該流体が検出されるまでの経過時間に基づき、当該流体の流量を算出する第１流量算出部と、を具備し、前記上流側の検出器又は前記下流側の検出器の少なくとも一方が、前記流体を検出するにあたって前記特定成分の分圧を検出するものであることを特徴とするものである。 That is, the fluid measurement device according to the present invention is a fluid measurement device installed in a flow path in which a fluid containing a specific component fluctuates, and is installed on the upstream side and the downstream side of the flow path. And at least two detectors that detect the fluid passing through the upstream side and the downstream side, and when the fluid flowing through the flow path passes through the detectors, the upstream detector detects the fluid. A first flow rate calculation unit that calculates a flow rate of the fluid based on an elapsed time from when the fluid is detected by the downstream detector, to the upstream detector or the downstream side At least one of the detectors detects a partial pressure of the specific component when detecting the fluid.
このようなものであれば、流体の流量を、流体に含まれる特定成分の種別に依存しない原理に基づき検出することができるため、流体に含まれる特定成分が代わっても校正を実施する必要がない。なお、流体が変動して流れる状態とは、流路に対して流体がパルス状に流れている状態や、流路に対して流体が流量や濃度又はこれらの関連値（例えば、分圧）等を変化させながら流れている状態が含まれる。具体的には、流路に対して流体がパルス状に流れている状態とは、流体が流れている状態と流体が流れていない状態とが、周期的に繰り返される状態のみならず、非周期的に繰り返される状態を含む。なお、この状態を、換言すれば、流路に流体が間欠的に流れている状態ということもできる。また、流路に対して流体が流量や濃度又はこれらの関連値を変化させながら流れている状態とは、流体が流量や濃度又はこれらの関連値等を段階的に増加又は減少させる状態や、流体が流量や濃度又はこれらの関連値等を周期的又は非周期的に増減させる状態等を含む。 If this is the case, the flow rate of the fluid can be detected based on the principle that does not depend on the type of the specific component contained in the fluid. Therefore, it is necessary to perform calibration even if the specific component contained in the fluid is changed. Absent. In addition, the state in which the fluid changes and flows includes a state in which the fluid flows in a pulsed manner with respect to the flow path, a flow rate and a concentration of the fluid with respect to the flow path, or a related value (for example, partial pressure) The state which is flowing while changing is included. Specifically, the state in which the fluid flows in a pulsed manner with respect to the flow path is not only a state in which the state in which the fluid is flowing and the state in which the fluid is not flowing are periodically repeated, but also a non-periodic state. Including repeated states. In other words, this state can also be referred to as a state where fluid is intermittently flowing in the flow path. In addition, the state in which the fluid flows while changing the flow rate, concentration, or a related value thereof with respect to the flow path is a state in which the fluid increases or decreases the flow rate, concentration, or a related value thereof in stages, This includes a state in which the fluid periodically increases or decreases the flow rate, concentration, or a related value thereof.
また、前記流体測定装置において、前記上流側の検出器及び前記下流側の検出器が、前記流体を検出するにあたって前記特定成分の分圧を検出するものであり、前記体積流量算出部が、前記流路を流れる流体が前記各検出器を通過する場合に、前記上流側の検出器で予め設定された設定分圧値と同値の分圧値が検出されてから前記下流側の検出器で前記設定分圧値と同値の分圧値が最初に検出されるまでの経過時間に基づき、当該流体の流量を算出するものであってもよい。 Further, in the fluid measuring device, the upstream detector and the downstream detector detect a partial pressure of the specific component when detecting the fluid, and the volume flow rate calculation unit includes When the fluid flowing through the flow path passes through each of the detectors, the downstream detector detects the partial pressure value equal to the preset partial pressure value set in advance by the upstream detector. The flow rate of the fluid may be calculated based on the elapsed time until the partial pressure value equal to the set partial pressure value is first detected.
このようなものであれば、各検出器に流体が到達するタイミングに基づき経過時間を測定するのではなく、各検出器によって予め定められた分圧値が検出されるタイミングに基づき経過時間を測定することが可能となり、より正確に経過時間を測定することができる。 In such a case, the elapsed time is not measured based on the timing at which the fluid reaches each detector, but is measured based on the timing at which a predetermined partial pressure value is detected by each detector. It is possible to measure the elapsed time more accurately.
また、前記いずれかの流体測定装置が、前記流路に設置され、前記流体の圧力を検出する圧力センサと、前記流路に設置され、前記流体の温度を検出する温度センサと、をさらに具備し、前記第１流量算出部が、前記流路を流れる流体が前記各検出器を通過する場合に、前記経過時間、前記圧力センサで検出される圧力、及び、前記温度センサで検出される温度に基づき、当該流体の流量を算出するものであってもよい。 Further, any one of the fluid measuring devices further includes a pressure sensor that is installed in the flow path and detects the pressure of the fluid, and a temperature sensor that is installed in the flow path and detects the temperature of the fluid. And when the fluid flowing through the flow path passes through the detectors, the first flow rate calculation unit detects the elapsed time, the pressure detected by the pressure sensor, and the temperature detected by the temperature sensor. Based on the above, the flow rate of the fluid may be calculated.
また、前記いずれかの流体測定装置が、前記流路を流れる流体が前記各検出器を通過する場合に、前記検出器で検出される分圧及び前記圧力センサで検出される圧力に基づき、その流体に含まれる特定成分の濃度を算出する濃度算出部と、をさらに具備するものであってもよく、この場合、前記第１流量算出部で算出された流体の流量、及び、前記濃度算出部で算出された当該流体に含まれる特定成分の濃度に基づき、当該特定成分の流量を算出する第２流量算出部をさらに具備するものであってもよい。 Further, when any one of the fluid measurement devices passes through each of the detectors when the fluid flowing through the flow path passes through the partial pressure detected by the detector and the pressure detected by the pressure sensor, A concentration calculation unit that calculates the concentration of the specific component contained in the fluid, and in this case, the flow rate of the fluid calculated by the first flow rate calculation unit and the concentration calculation unit A second flow rate calculation unit that calculates the flow rate of the specific component based on the concentration of the specific component contained in the fluid calculated in (1) may be further provided.
このようなものであれば、流体の流量に加えて、流体に含まれる特定成分の濃度や流量を測定することができるようになり、流路を流れる流体に関してより多くの情報を取得できる。 With such a configuration, in addition to the flow rate of the fluid, the concentration and flow rate of the specific component contained in the fluid can be measured, and more information about the fluid flowing through the flow path can be acquired.
また、前記特定成分の分圧を検出する機構を備える検出器が、前記流体に光を射出する光源と、前記光源から射出されて前記流体を透過した光を受光する受光器と、前記受光器で受光された光の強度に基づき、前記流体に含まれる特定成分の分圧を算出する分圧算出部と、を備えるものであってもよい。 A detector having a mechanism for detecting a partial pressure of the specific component; a light source that emits light to the fluid; a light receiver that receives light emitted from the light source and transmitted through the fluid; and the light receiver. And a partial pressure calculation unit that calculates a partial pressure of a specific component contained in the fluid based on the intensity of the light received at.
このようなものであれば、検出器によって、流体に接触することなく、その流体に含まれる特定成分の分圧を測定することができるようになり、これにより、流路に対する圧損の発生を防止することができる。 In such a case, the detector can measure the partial pressure of a specific component contained in the fluid without contacting the fluid, thereby preventing the occurrence of pressure loss with respect to the flow path. can do.
また、本発明に係る流体制御システムは、前記いずれかの流体測定装置と、前記流路の前記流体測定装置よりも上流側に設置され、前記流路に対して前記特定成分を含む流体を供給する流体供給装置と、前記流路の前記流体測定装置よりも上流側に設置され、前記流路に対して前記キャリアガスを供給するキャリアガス供給装置と、前記流体供給装置から供給される流体又は前記キャリアガス供給装置から供給されるキャリアガが前記流路に対して交互に流れるように切り替える切替機構と、前記流体測定装置によって検出された前記流体の体積流量、当該流体に含まれる特定成分の濃度、又は、当該特定成分の流量のいずれかに基づき、前記切替機構の切替タイミングを制御する流体制御装置と、を具備するものであってもよい。さらに、本発明に係る流体制御システムは、前記いずれかの流体測定装置と、前記流路の前記流体測定装置よりも上流側に設置され、前記流路に対して前記特定成分を含む流体を供給する流体供給装置と、前記流体供給装置から前記流路に対して前記流体がパルス状に流れるように開閉を繰り返す流体制御弁と、前記流体測定装置によって検出された前記流体の流量、当該流体に含まれる特定成分の濃度、又は、当該特定成分の流量のいずれかに基づき、前記流体制御弁の開閉タイミングを制御する流体制御装置と、を具備するものであり、この場合、をさらに具備するものであってもよい。 In addition, the fluid control system according to the present invention is installed upstream of any one of the fluid measurement devices and the fluid measurement device in the flow path, and supplies a fluid containing the specific component to the flow path. A fluid supply device, a carrier gas supply device that is installed upstream of the fluid measurement device in the flow channel and supplies the carrier gas to the flow channel, and a fluid supplied from the fluid supply device or A switching mechanism for switching the carrier gas supplied from the carrier gas supply device to flow alternately with respect to the flow path, the volume flow rate of the fluid detected by the fluid measurement device, and a specific component contained in the fluid And a fluid control device that controls the switching timing of the switching mechanism based on either the concentration or the flow rate of the specific component. Furthermore, the fluid control system according to the present invention is installed on the upstream side of any one of the fluid measurement devices and the fluid measurement device in the flow path, and supplies the fluid containing the specific component to the flow path. A fluid supply device, a fluid control valve that repeatedly opens and closes so that the fluid flows in a pulsed manner from the fluid supply device to the flow path, a flow rate of the fluid detected by the fluid measurement device, and the fluid And a fluid control device that controls the opening and closing timing of the fluid control valve based on either the concentration of the specific component contained therein or the flow rate of the specific component. It may be.
このようなものであれば、応答速度の速い流体測定装置によって測定された流体の流量、流体に含まれる特定成分の濃度又は流量に基づいて、流体制御弁や切替機構を制御することが可能となり、これにより、応答性が向上し、ＡＬＤによる成膜処理の時間を短縮することができる。また、流体測定装置によって検出される前記各値に基づいて流体を制御できるため、その制御に使用する値を変更することにより、最適な調整を実施することができる。 If it is such, it becomes possible to control the fluid control valve and the switching mechanism based on the flow rate of the fluid measured by the fluid measuring device with a fast response speed, the concentration or the flow rate of the specific component contained in the fluid. As a result, the responsiveness is improved, and the time required for the film forming process by ALD can be shortened. In addition, since the fluid can be controlled based on the respective values detected by the fluid measuring device, the optimum adjustment can be performed by changing the value used for the control.
また、本発明に係る制御プログラムは、特定成分を含む流体が変動して流れる流路の上流側及び下流側の二箇所に設置され、各箇所を通過する前記流体を検出し、少なくとも一つが前記特定成分の分圧を検出する機構を備える複数の検出器を具備する流体測定装置の制御プログラムであって、前記流路を流れる流体が前記各検出器を通過する場合に、前記上流側の検出器で当該流体が検出されてから前記下流側の検出器で当該流体が検出されるまでの経過時間に基づき、当該流体の流量を算出するものである。 Further, the control program according to the present invention is installed at two locations on the upstream side and the downstream side of the flow path in which the fluid containing the specific component fluctuates and detects the fluid passing through each location, and at least one of the fluids A control program for a fluid measurement device including a plurality of detectors having a mechanism for detecting a partial pressure of a specific component, wherein the upstream detection is performed when fluid flowing through the flow path passes through each detector. The flow rate of the fluid is calculated based on the elapsed time from when the fluid is detected by the detector until the fluid is detected by the downstream detector.
また、本発明に係る流体測定方法は、特定成分を含む流体が変動して流れる流路において、前記流路を流れる前記流体が、前記流路の上流側及び下流側を通過する場合に、前記上流側に設置された検出器によって当該流体に含まれる特定成分の分圧が検出されたタイミングと前記下流側に設置された検出器によって当該流体が検出されたタイミングとの間の経過時間に基づき、当該流体の流量を算出することを特徴とするものである。 In the fluid measurement method according to the present invention, when the fluid containing the specific component fluctuates and flows, the fluid flowing through the channel passes through the upstream side and the downstream side of the channel. Based on the elapsed time between the timing when the partial pressure of the specific component contained in the fluid is detected by the detector installed on the upstream side and the timing when the fluid is detected by the detector installed on the downstream side The flow rate of the fluid is calculated.
このように構成した本発明に係る流体測定装置によれば、特定成分を含む流体がパルス状に供給される流路において、その流体に含まれる特定成分の種別に影響を受けずに、その流体に含まれる特定成分の流量だけでなくその他の値（例えば、流体の流量、流体に含まれる特定成分の濃度）を検出できる。また、検出器として吸光度計を使用すれば、流体測定装置の設置に伴って流路に圧損が発生することもない。 According to the fluid measuring device according to the present invention configured as described above, in the flow path in which the fluid including the specific component is supplied in a pulse shape, the fluid is not affected by the type of the specific component included in the fluid. In addition to the flow rate of the specific component contained in the fluid, other values (for example, the flow rate of the fluid and the concentration of the specific component contained in the fluid) can be detected. Moreover, if an absorptiometer is used as a detector, pressure loss does not occur in the flow path with the installation of the fluid measuring device.
さらに、本発明に係る流体測定装置を用いた流体制御システムによれば、応答速度が向上し、これに伴って、流路に対してパルス的に供給される流体のパルス間隔を短くすることができ、ＡＬＤによる成膜処理のスピードが格段に向上する。 Furthermore, according to the fluid control system using the fluid measuring device according to the present invention, the response speed is improved, and accordingly, the pulse interval of the fluid pulsedly supplied to the flow path can be shortened. In addition, the speed of the film forming process by ALD is remarkably improved.
以下に、本発明に係る流体測定装置及びその流体測定装置を用いた流体制御システムを図面に基づいて説明する。 Hereinafter, a fluid measuring device and a fluid control system using the fluid measuring device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明に係る流体測定装置は、半導体製造プロセスに使用される成膜室（チャンバ）等の供給先に対し、その成膜の材料になる特定成分を含む流体をパルス状に供給するＡＬＤにおいて、その流体の流量、その流体に含まれる特定成分の濃度、又は、その特定成分の流量を検出するために使用されるものである。そして、本発明に係る流体測定装置において検出された前記各値は、前記供給先へ供給されるガスの流量制御に使用される。なお、本発明に係る流体測定装置は、前記ＡＬＤだけでなく、その他の変動して流れる流体の検出に対しても使用することができる。 A fluid measuring apparatus according to the present invention is an ALD for supplying a fluid containing a specific component as a film forming material to a supply destination such as a film forming chamber (chamber) used in a semiconductor manufacturing process in a pulsed manner. It is used to detect the flow rate of the fluid, the concentration of a specific component contained in the fluid, or the flow rate of the specific component. And each said value detected in the fluid measuring device which concerns on this invention is used for the flow control of the gas supplied to the said supply destination. In addition, the fluid measuring apparatus according to the present invention can be used not only for detecting the ALD but also for detecting other fluids that fluctuate.
＜実施形態１＞
本実施形態に係る流体測定装置１００は、図１に示すように、特定成分を含む流体が流れる流路Ｌに対し、その上流側及び下流側の二箇所に設置される一対の検出器１０ａ，１０ｂ（以下、いずれか一方のみを示す場合には、検出器１０ともいう）と、一対の検出器１０ａ，１０ｂの中間に設置される圧力センサＰ及び温度センサＴと、を具備している。そして、一対の検出器１０ａ，１０ｂ、圧力センサＰ及び温度センサＴは、いずれも情報処理装置２０に接続されている。
<Embodiment 1>
As shown in FIG. 1, the fluid measuring device 100 according to the present embodiment has a pair of detectors 10 a installed at two locations on the upstream side and the downstream side with respect to the flow path L through which the fluid containing the specific component flows. 10b (hereinafter also referred to as detector 10 when only one of them is shown), and a pressure sensor P and a temperature sensor T installed between the pair of detectors 10a and 10b. The pair of detectors 10 a and 10 b, the pressure sensor P, and the temperature sensor T are all connected to the information processing device 20.
なお、前記流路Ｌは、管状のものであり、少なくとも一対の検出器１０ａ，１０ｂ間は、その流方向と直交するように切断した断面積Ｓが一定値に保たれている。そして、前記流路Ｌに流れる流体は、流路Ｌに対して略一定の周期でパルス状に流れる。従って、前記一方の検出器１０によって、流体に含まれる特定成分の分圧変化を測定すると、図２に示すように、分圧が０になった状態、すなわち、流路Ｌに流体が流れていない状態と、分圧が所定値になった状態、すなわち、流路Ｌに流体が流れている状態と、を周期的に交互に繰り返す波形となる。さらに、図２に示す一周期の分圧変化による波形をより正確に示した図３に基づき詳細に説明すると、前記一方の検出器１０に対し、流体が到達してない状態では、分圧値が０に保たれ、流体が到達すると、分圧値が、その直後から所定値になるまで急激に上昇し、その後一定に保たれた後、ゆっくりと下降するような波形となる。 The flow path L is tubular, and the cross-sectional area S cut at least between the pair of detectors 10a and 10b so as to be orthogonal to the flow direction is maintained at a constant value. The fluid flowing through the flow path L flows in a pulsed manner with respect to the flow path L at a substantially constant period. Therefore, when a change in the partial pressure of a specific component contained in the fluid is measured by the one detector 10, as shown in FIG. 2, the fluid is flowing in the flow path L, that is, in a state where the partial pressure is zero. And a state in which the partial pressure becomes a predetermined value, that is, a state in which a fluid is flowing through the flow path L, has a waveform that periodically and alternately repeats. 2 will be described in more detail with reference to FIG. 3, which shows the waveform due to the partial pressure change of one cycle shown in FIG. 2 more precisely. In the state where the fluid has not reached the one detector 10, the partial pressure value Is maintained at 0, and when the fluid arrives, the partial pressure value rapidly increases until it reaches a predetermined value immediately thereafter, and after that is maintained constant, the waveform gradually decreases.
前記一対の検出器１０ａ，１０ｂは、いずれも吸光度計である。詳述すると、検出器１０は、流体に含まれる特定成分が吸収する波長を有する光を射出する光源１１と、光源１１から射出され流体を透過した光を受光する受光器１２と、受光器１２で受光した光の強度に基づいて流体に含まれる特定成分の分圧を算出する分圧算出部１３と、を備えている。従って、光源１１及び受光器１２は、流路Ｌを挟んで互いに対向するように設置される。より具体的には、光源１１は、その射出した光の光路ＯＰが流路Ｌの流方向に対して直交するように配置されており、受光部１２は、流体中を通過した光を受光できるように配置されている。よって、流路Ｌは、光源１１及び受光器１２と対向する部分がそれぞれ光を透過できるような構成になっている。 The pair of detectors 10a and 10b are both absorptiometers. More specifically, the detector 10 includes a light source 11 that emits light having a wavelength that is absorbed by a specific component contained in the fluid, a light receiver 12 that receives light emitted from the light source 11 and transmitted through the fluid, and a light receiver 12. And a partial pressure calculation unit 13 that calculates a partial pressure of a specific component contained in the fluid based on the intensity of the light received at. Therefore, the light source 11 and the light receiver 12 are installed so as to face each other across the flow path L. More specifically, the light source 11 is disposed so that the optical path OP of the emitted light is orthogonal to the flow direction of the flow path L, and the light receiving unit 12 can receive light that has passed through the fluid. Are arranged as follows. Therefore, the flow path L is configured such that portions facing the light source 11 and the light receiver 12 can each transmit light.
前記圧力センサＰ及び前記温度センサＴは、両検出器１０ａ，１０ｂから等間隔離れた中間に配置されている。 The pressure sensor P and the temperature sensor T are arranged at an intermediate distance from the detectors 10a and 10b.
前記情報処置装置２０は、ＣＰＵ、内部メモリ、Ｉ／Ｏバッファ回路、ＡＤコンバータ等を有した所謂コンピュータである。そして、内部メモリの所定領域に格納した制御プログラムに従って動作することで、ＣＰＵ及び周辺機器が協働動作し、カウンター部２１、第１流量算出部２２、濃度算出部２３、第２流量算出部２４としての機能を発揮する。 The information processing apparatus 20 is a so-called computer having a CPU, an internal memory, an I / O buffer circuit, an AD converter, and the like. Then, by operating according to a control program stored in a predetermined area of the internal memory, the CPU and peripheral devices operate cooperatively, and the counter unit 21, the first flow rate calculation unit 22, the concentration calculation unit 23, and the second flow rate calculation unit 24. As a function.
前記カウンター部２１は、流路Ｌを任意のタイミングで流れる流体（以下、「単位流体」ともいう）が二つの検出器１０ａ，１０ｂを通過した場合に、その単位流体が、上流側の検出器１０ａで検出されてから下流側の検出器１０ｂで通過されるまでの経過時間Δｔをカウントして記憶するものである。具体的には、カウンター部２１は、単位流体が、上流側の検出器１０ａで検出され、その検出される分圧値が予め設定された分圧値（以下、「設定分圧値」）になった後、下流側の検出器１０ｂで検出され、その検出される分圧値が設定分圧値になるまでの経過時間Δｔをカウントして記憶する。より具体的には、単位流体が、各検出器１０ａ，１０ｂを順次通過すると、先ず、上流側の検出器１０ａにおいて、図３（ａ）に示す波形を描くような分圧値が随時検出され、少し遅れて、下流側の検出器１０ｂにおいて、同様の波形を描くような分圧値が随時検出される。そこで、事前に検出器１０で検出される波形において、分圧値が一定にならない箇所の分圧値、すなわち、分圧値の変化率が変化している箇所の分圧値を選定して設定分圧値として設定しておく。そして、カウンター部は、上流側の検出器１０ａで検出される分圧値が設定分圧値になった時刻から、下流側の検出器１０ｂで検出される分圧値が最初に設定分圧値になるまでの時刻を経過時間Δｔとしてカウントして記憶する。なお、下流側の検出器１０ｂで検出される分圧値として最初に設定分圧値になる分圧値を参照しているのは、図３（ｂ）に示す波形から分かるように、同一波形中に同一分圧値が二度検出されるからである。 When the fluid flowing through the flow path L at an arbitrary timing (hereinafter, also referred to as “unit fluid”) passes through the two detectors 10a and 10b, the counter unit 21 detects that the unit fluid is an upstream detector. The elapsed time Δt from the detection at 10a to the passage at the downstream detector 10b is counted and stored. Specifically, in the counter unit 21, the unit fluid is detected by the upstream detector 10a, and the detected partial pressure value is set to a preset partial pressure value (hereinafter, “set partial pressure value”). After that, the elapsed time Δt detected by the downstream detector 10b until the detected partial pressure value becomes the set partial pressure value is counted and stored. More specifically, when the unit fluid sequentially passes through the detectors 10a and 10b, first, a partial pressure value that draws the waveform shown in FIG. 3A is detected at any time in the upstream detector 10a. The partial pressure value that draws the same waveform is detected at any time in the downstream detector 10b with a slight delay. Therefore, in the waveform detected by the detector 10 in advance, a partial pressure value at a location where the partial pressure value is not constant, that is, a partial pressure value at a location where the rate of change of the partial pressure value is changed is selected and set. Set as a partial pressure value. The counter unit first sets the partial pressure value detected by the downstream detector 10b from the time when the partial pressure value detected by the upstream detector 10a becomes the set partial pressure value. The time until is reached is counted and stored as the elapsed time Δt. Note that, as can be seen from the waveform shown in FIG. 3B, the partial pressure value that first becomes the set partial pressure value as the partial pressure value detected by the downstream detector 10b is the same waveform. This is because the same partial pressure value is detected twice.
前記第１流量算出部２２は、単位流体の質量流量Ｍ１を算出するものである。具体的には、第１流量算出部２２は、前記カウンター部２１で検出された経過時間Δｔ、圧力センサＰで検出された圧力Ｐｔ、及び、温度センサＴで検出された温度ｔに基づき、単位流体の質量流量Ｍ１を算出する。具体的には、第１流量算出部は、次の演算過程を経て単位流体の質量流量Ｍ１を算出する。なお、本実施形態においては、この質量流量Ｍ１が、請求項における流体の流量に該当する。 The first flow rate calculation unit 22 calculates a mass flow rate M 1 of the unit fluid. Specifically, the first flow rate calculation unit 22 is based on the elapsed time Δt detected by the counter unit 21, the pressure P t detected by the pressure sensor P, and the temperature t detected by the temperature sensor T. calculating the mass flow rate M 1 of unit fluid. Specifically, the first flow rate calculating section calculates the mass flow rate M 1 of unit fluid through the following operation process. In the present embodiment, the mass flow M 1 is, corresponds to the flow rate of the fluid in the claims.
第１流量算出部２２は、先ず、下記式（１）によって流体の流速ｖを演算する。
ｖ＝Δｄ／Δｔ ・・・・・ （１）
ここで、Δｄは、両検出器１０ａ，１０ｂ間の距離であり、予め測定可能な既知の値である。そして、下記式（２）によって体積流量Ｑを演算する。
Ｑ＝ｖ×Ｓ ・・・・・ （２）
ここで、Ｓは、流路の断面積であり、予め測定可能な既知の値である。
そして、体積流量Ｑを、圧力センサＰで検出される圧力Ｐｔ及び温度センサＴで検出される温度ｔによって補正することによって流体の質量流量Ｍ１を算出する。
The first flow rate calculation unit 22 first calculates the fluid flow velocity v according to the following equation (1).
v = Δd / Δt (1)
Here, Δd is a distance between the detectors 10a and 10b, and is a known value that can be measured in advance. Then, the volume flow rate Q is calculated by the following equation (2).
Q = v × S (2)
Here, S is a cross-sectional area of the flow path, and is a known value that can be measured in advance.
Then, the mass flow rate M 1 of the fluid is calculated by correcting the volume flow rate Q by the pressure P t detected by the pressure sensor P and the temperature t detected by the temperature sensor T.
前記濃度算出部２３は、単位流体に含まれる特定成分の濃度Ｃを算出するものである。具体的には、濃度算出部２３は、いずれか一方の検出器１０で検出された単位流体の分圧Ｐｐと、圧力センサＰで検出された単位流体の圧力Ｐｔと、に基づき、式（３）によって特定成分の濃度Ｃを算出する。
Ｃ＝Ｐｐ／Ｐｔ ・・・・・ （３）
The concentration calculator 23 calculates the concentration C of the specific component contained in the unit fluid. Specifically, the concentration calculation unit 23 calculates the equation based on the partial pressure P p of the unit fluid detected by any one of the detectors 10 and the pressure P t of the unit fluid detected by the pressure sensor P. The concentration C of the specific component is calculated by (3).
C = P p / P t (3)
前記第２流量算出部２４は、単位流体に含まれる特定成分の質量流量Ｍ２を算出するものである。具体的には、第２流量算出部２４は、第１流量算出部２２で算出された単位流体の質量流量Ｍ１及び濃度算出部２３で算出された濃度Ｃに基づき、式（４）によって単位流体に含まれる特定成分の質量流量Ｍ２を算出する。なお、本実施形態においては、この質量流量Ｍ２が、請求項における特定成分の流量に該当する。
Ｍ２＝Ｍ１×Ｃ ・・・・・ （４）
The second flow rate calculation unit 24 is for calculating the mass flow rate M 2 of a specific component contained in a unit fluid. Specifically, the second flow rate calculation unit 24 calculates the unit according to the equation (4) based on the mass flow rate M 1 of the unit fluid calculated by the first flow rate calculation unit 22 and the concentration C calculated by the concentration calculation unit 23. calculating the mass flow rate M 2 of a specific component contained in the fluid. In the present embodiment, this mass flow rate M 2, corresponds to the flow rate of the specific component in the claims.
M 2 = M 1 × C (4)
よって、流体測定装置１００は、流路Ｌに対し、前記所定周期における一周期分の単位流体が流れ、その単位流体が、各検出器１０ａ，１０ｂに順次通過すると、経過時間Δｔに基づき、単位流体の質量流量Ｍ１、単位流体に含まれる特定成分の濃度Ｃ、及び、単位流体に含まれる特定成分の質量流量Ｍ２を、この順番で順次算出する。なお、前記各値は、情報処理装置２０に接続される図示しない外部モニタに表示させることもできる。 Therefore, in the fluid measuring apparatus 100, when the unit fluid for one cycle in the predetermined cycle flows through the flow path L and the unit fluid sequentially passes through the detectors 10a and 10b, the unit is based on the elapsed time Δt. The mass flow rate M 1 of the fluid, the concentration C of the specific component contained in the unit fluid, and the mass flow rate M 2 of the specific component contained in the unit fluid are sequentially calculated in this order. Each value can be displayed on an external monitor (not shown) connected to the information processing apparatus 20.
このような構成の流体測定装置１００によれば、いずれの値も、検出器１０である吸光度計、圧力センサＰ及び温度センサＴによって検出される検出値によって算出できる。そして、これらのセンサとしては、量子型検出器のように極めて応答速度が速いものを使用できる。従って、流体測定装置１００の応答性は、これらのセンサの検出スピードに大きく依存するが、これらのセンサの検出原理は、従来の流量計で用いられる検出原理よりも応答性が速いため、結果として、流体測定装置１００の応答性が向上する。 According to the fluid measuring apparatus 100 having such a configuration, any value can be calculated based on detection values detected by the absorptiometer, the pressure sensor P, and the temperature sensor T that are the detector 10. As these sensors, sensors having a very high response speed such as a quantum detector can be used. Therefore, the responsiveness of the fluid measuring device 100 greatly depends on the detection speed of these sensors. However, the detection principle of these sensors is faster than the detection principle used in the conventional flowmeter, and as a result The responsiveness of the fluid measuring device 100 is improved.
次に、本実施形態に係る流体測定装置１００を用いた流体制御システム２００を図４に基づいて説明する。 Next, a fluid control system 200 using the fluid measuring device 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
本実施形態に係る流体制御システム２００は、図４に示すように、材料ガスを貯留する貯留タンク２１０と、キャリアガス供給装置２２０から貯留タンク２１０へキャリアガスを供給するキャリアガス供給流路Ｌ１と、キャリアガス供給流路Ｌ１に設置される流体制御弁２３０と、貯留タンク２１０から材料ガスをキャリアガスと共に混合ガスとしてチャンバ２４０へ供給する混合ガス供給流路Ｌ２と、混合ガス供給流路Ｌ２に設置される流体測定装置１００と、を具備している。なお、チャンバ２４０には、排気ポンプが接続されており、混合ガス供給流路Ｌ２内を常時排気している。また、流体測定装置１００及び流体制御弁２３０は、流体測定装置１００の検出値に基づいて流体制御弁２３０の開閉動作を制御するための流体制御装置２６０に接続されている。 As shown in FIG. 4, the fluid control system 200 according to the present embodiment includes a storage tank 210 that stores a material gas, a carrier gas supply channel L <b> 1 that supplies a carrier gas from the carrier gas supply device 220 to the storage tank 210, and The fluid control valve 230 installed in the carrier gas supply flow path L1, the mixed gas supply flow path L2 for supplying the material gas from the storage tank 210 together with the carrier gas as a mixed gas to the chamber 240, and the mixed gas supply flow path L2. And a fluid measuring device 100 to be installed. Note that an exhaust pump is connected to the chamber 240, and the mixed gas supply flow path L2 is always exhausted. The fluid measurement device 100 and the fluid control valve 230 are connected to a fluid control device 260 for controlling the opening / closing operation of the fluid control valve 230 based on the detection value of the fluid measurement device 100.
前記貯留タンク２１０は、所謂バブラーである。具体的は、貯留タンク２１０には、キャリアガス供給流路Ｌ１の上流側の先端が液相に達するように差し込まれており、混合ガス供給流路Ｌ２の下流側の先端が気相に達するように差し込まれている。そして、貯留タンク２１０は、その内部空間で生成された材料ガスがキャリアガス供給流路Ｌ１から導入されるキャリアガスと共に混合ガスとして混合ガス供給流路Ｌ２から導出するようになっている。よって、混合ガスが、請求項における流体に対応し、材料ガスが、請求項における特定成分に対応し、流体測定装置１００よりも上流側に設置された各機器が、請求項における流体供給装置に対応する。 The storage tank 210 is a so-called bubbler. Specifically, the upstream end of the carrier gas supply channel L1 is inserted into the storage tank 210 so as to reach the liquid phase, and the downstream end of the mixed gas supply channel L2 reaches the gas phase. Is plugged into. The storage tank 210 is configured such that the material gas generated in its internal space is led out from the mixed gas supply flow path L2 as a mixed gas together with the carrier gas introduced from the carrier gas supply flow path L1. Therefore, the mixed gas corresponds to the fluid in the claims, the material gas corresponds to the specific component in the claims, and each device installed on the upstream side of the fluid measuring device 100 is the fluid supply device in the claims. Correspond.
また、キャリアガス供給流路Ｌ１及び混合ガス供給流路Ｌ２には、それぞれ開閉弁２５０ａ，２５０ｂが設置されている。さらに、キャリアガス供給流路Ｌ１及び混合ガス供給流路Ｌ２を繋ぐバイパス流路Ｌ３には、校正時に使用される開閉弁２５０ｃが設置されている。因みに、各開閉弁２５０ａ，２５０ｂ，２５０ｃも、流体制御装置２６０に接続されている。 In addition, on-off valves 250a and 250b are installed in the carrier gas supply channel L1 and the mixed gas supply channel L2, respectively. Furthermore, an open / close valve 250c used during calibration is installed in the bypass flow path L3 that connects the carrier gas supply flow path L1 and the mixed gas supply flow path L2. Incidentally, each on-off valve 250a, 250b, 250c is also connected to the fluid control device 260.
次に、本実施形態に係る流体制御システム２００の動作を説明する。 Next, the operation of the fluid control system 200 according to the present embodiment will be described.
キャリアガス供給装置２２０から貯留タンク２１０に対して所定圧力でキャリアガスが供給され始めると、流体制御装置２６０は、貯留タンク２１０の開閉弁２５０ａ，２５０ｂを開放すると共に、開閉弁２５０ｃを閉鎖する。続いて、流体制御装置２６０は、予め定められた設定周期で流体制御弁２３０の開閉を繰り返す。これにより、貯留タンク２１０へ設定周期でパルス的にキャリアガスが導入され、貯留タンク２１０から材料ガスがキャリアガスと共に混合ガスとして設定周期でパルス状に導出される。これに伴って、チャンバ２４０へ混合ガスが所定周期でパルス的に供給される。 When the carrier gas starts to be supplied at a predetermined pressure from the carrier gas supply device 220 to the storage tank 210, the fluid control device 260 opens the on-off valves 250a and 250b of the storage tank 210 and closes the on-off valve 250c. Subsequently, the fluid control device 260 repeatedly opens and closes the fluid control valve 230 at a predetermined set cycle. As a result, the carrier gas is introduced into the storage tank 210 in a pulse manner at a set cycle, and the material gas is derived from the storage tank 210 in a pulse shape at the set cycle as a mixed gas together with the carrier gas. Along with this, the mixed gas is supplied to the chamber 240 in a pulse manner at a predetermined cycle.
ところで、前記動作中、貯留タンク２１０内で生成される材料ガスの濃度は絶えず変化しており、このことが要因となって、チャンバ２４０へ供給される一周期当たりの混合ガスに含まれる材料ガスの濃度も変化する。そこで、流体制御装置は、流体測定装置１００において検出される一周期当たりの混合ガスに含まれる材料ガスの流量や濃度を絶えず監視し、必要に応じて流体測定装置１００における検出値に基づき、流体制御弁２３０の開閉間隔を制御する。これにより、チャンバ２４０へ供給される一周期当たりの混合ガスに含まれる材料ガスの総量を略一定に保持することができるようになる。 By the way, during the operation, the concentration of the material gas generated in the storage tank 210 is constantly changing, and this causes the material gas contained in the mixed gas per cycle supplied to the chamber 240. The concentration of will also change. Therefore, the fluid control device continuously monitors the flow rate and concentration of the material gas contained in the mixed gas per cycle detected by the fluid measurement device 100, and based on the detection value in the fluid measurement device 100 as necessary, The opening / closing interval of the control valve 230 is controlled. Thereby, the total amount of the material gas contained in the mixed gas per cycle supplied to the chamber 240 can be kept substantially constant.
このような構成の流体制御システム２００によれば、応答速度の速い流体測定装置１００によって検出された混合ガスに関する各値に基づいて、流体制御弁２３０の開閉間隔を直接制御することができるようになり、応答性が格段に向上する。これにより、一周期の間隔を短くすることができるようになり、結果として、成膜処理のスピードを向上させることができるようになる。また、流体測定装置１００において吸光度計を使用することにより、流路を流れる流体に接触することなく、流体の流量等を検出することができ、これにより、圧損を防止することができる。 According to the fluid control system 200 having such a configuration, the opening / closing interval of the fluid control valve 230 can be directly controlled based on each value related to the mixed gas detected by the fluid measuring apparatus 100 having a fast response speed. Thus, the responsiveness is greatly improved. As a result, the interval of one cycle can be shortened, and as a result, the speed of the film forming process can be improved. In addition, by using an absorptiometer in the fluid measuring device 100, it is possible to detect the flow rate of the fluid without contacting the fluid flowing through the flow path, thereby preventing pressure loss.
＜実施形態２＞
本実施形態に係る流体制御システム３００は、図５に示すように、キャリアガス供給装置３１０と、キャリアガス供給装置３１０からキャリアガスを導出するキャリアガス導出流路Ｌ１´と、混合ガス供給装置３２０と、混合ガス供給装置３２０から混合ガスを導出する混合ガス導出流路Ｌ２´と、キャリアガス導出流路Ｌ１´及び混合ガス導出流路Ｌ２´が接続される切替機構３３０と、切替機構３３０を介してキャリアガス又は混合ガスを選択的にチャンバ３４０へ供給する供給流路Ｌ３´と、供給流路Ｌ３´に設置される流体測定装置３５０と、を備えている。
<Embodiment 2>
As shown in FIG. 5, the fluid control system 300 according to the present embodiment includes a carrier gas supply device 310, a carrier gas extraction flow path L <b> 1 ′ for extracting carrier gas from the carrier gas supply device 310, and a mixed gas supply device 320. A mixed gas outlet channel L2 ′ for extracting the mixed gas from the mixed gas supply device 320, a switching mechanism 330 to which the carrier gas outlet channel L1 ′ and the mixed gas outlet channel L2 ′ are connected, and a switching mechanism 330. A supply channel L3 ′ for selectively supplying a carrier gas or a mixed gas to the chamber 340, and a fluid measuring device 350 installed in the supply channel L3 ′.
なお、流体測定装置１００及び切替機構３３０は、流体制御装置３５０に接続されている。よって、混合ガスが、請求項における流体に対応し、混合ガス供給装置３２０が、請求項における流体供給装置に対応する。 The fluid measurement device 100 and the switching mechanism 330 are connected to the fluid control device 350. Therefore, the mixed gas corresponds to the fluid in the claims, and the mixed gas supply device 320 corresponds to the fluid supply device in the claims.
本実施形態に係る切替機構３３０は、三方弁である。また、混合ガス供給装置３２０としては、前記実施形態１に係る流体制御システム２００において用いたバブラーのように、材料ガスをキャリアガスの供給圧によって搬送する方式のものなどを用いることができる。 The switching mechanism 330 according to the present embodiment is a three-way valve. Further, as the mixed gas supply device 320, a device that transports a material gas by a carrier gas supply pressure, such as a bubbler used in the fluid control system 200 according to the first embodiment, can be used.
次に、本実施形態に係る流体制御システム３００の動作を説明する。 Next, the operation of the fluid control system 300 according to the present embodiment will be described.
キャリアガス供給装置３１０から所定圧力でキャリアガスが供給されると共に、混合ガス供給装置３２０から所定圧力で混合ガスが供給され始めると、流体制御装置３５０は、予め定められた設定周期で切替機構３３０を切り替える。これにより、チャンバ３４０に対し、キャリアガス及び混合ガスが略同一の周期で交互に供給され、結果として、混合ガスがパルス的に供給される。そして、流体制御装置３５０は、流体測定装置１００において検出される一周期当たりの混合ガスに含まれる材料ガスの流量や濃度を絶えず監視し、必要に応じて流体測定装置１００における検出値に基づき、切替機構３３０の切替間隔を制御する。 When the carrier gas is supplied from the carrier gas supply device 310 at a predetermined pressure, and when the mixed gas starts to be supplied from the mixed gas supply device 320 at a predetermined pressure, the fluid control device 350 switches the switching mechanism 330 at a predetermined set cycle. Switch. Thereby, the carrier gas and the mixed gas are alternately supplied to the chamber 340 at substantially the same cycle, and as a result, the mixed gas is supplied in a pulsed manner. The fluid control device 350 continuously monitors the flow rate and concentration of the material gas contained in the mixed gas per cycle detected by the fluid measurement device 100, and based on the detection value in the fluid measurement device 100 as necessary, The switching interval of the switching mechanism 330 is controlled.
＜その他の実施形態＞
前記実施形態２に係る流体制御システム３００においては、キャリアガス供給流路Ｌ１´及び混合ガス供給流路Ｌ２´を三方弁に接続し、その切替機構を操作することにより、供給流路Ｌ３´に対してキャリアガス及び混合ガスを交互に供給しているが、図６に示すように、切替機構３３０として、キャリアガス供給流路Ｌ１´及び混合ガス供給流路Ｌ２´にそれぞれ開閉弁３３０ａ，３３０ｂを設置し、この二つの開閉弁３３０ａ，３３０ｂを交互に開閉することにより、供給流路Ｌ３´に対してキャリアガス及び混合ガスを交互に供給することもできる。
<Other embodiments>
In the fluid control system 300 according to the second embodiment, the carrier gas supply flow path L1 ′ and the mixed gas supply flow path L2 ′ are connected to the three-way valve, and the switching mechanism is operated so that the supply flow path L3 ′ On the other hand, the carrier gas and the mixed gas are alternately supplied. However, as shown in FIG. 6, as the switching mechanism 330, the carrier gas supply flow path L1 ′ and the mixed gas supply flow path L2 ′ are respectively provided with on-off valves 330a and 330b. By alternately opening and closing the two on-off valves 330a and 330b, the carrier gas and the mixed gas can be alternately supplied to the supply flow path L3 ′.
また、本発明に係る流体測定装置１００において、流路Ｌを流れる流体が一対の検出器１０ａ，１０ｂを通過する場合に、第１流量算出部２２で算出された流体の質量流量及び濃度算出部２３で算出された濃度に基づき、その流体に含まれるキャリアガスの質量流量を算出するキャリアガス質量流量算出部を設けてもよい。 Further, in the fluid measurement device 100 according to the present invention, when the fluid flowing through the flow path L passes through the pair of detectors 10a and 10b, the fluid mass flow rate and concentration calculation unit calculated by the first flow rate calculation unit 22 A carrier gas mass flow rate calculation unit that calculates the mass flow rate of the carrier gas contained in the fluid based on the concentration calculated in 23 may be provided.
なお、前記各実施形態においては、一対の検出器１０ａ，１０ｂとして、いずれも吸光度計を使用しているが、流体に含まれる特定成分の分圧を測定できるものであれば、吸光度計以外の計測器を使用してもよい。具体的には、質量分析、磁気式又はジルコニア式の計測器等が使用できる。また、前記実施形態１においては、検出器１０における光源１１の光路ＯＰを流路Ｌに対して直交するように配置しているが、光源１１の光路ＯＰを流路Ｌに対して傾斜するように配置してもよい。但し、この場合、両検出器１０ａ，１０ｂの光源１１の光路ＯＰが交差しないように配置する必要がある。 In each of the above embodiments, an absorptiometer is used as each of the pair of detectors 10a and 10b. However, other than the absorptiometer, as long as the partial pressure of a specific component contained in the fluid can be measured. An instrument may be used. Specifically, mass spectrometry, magnetic type or zirconia type measuring instruments can be used. In the first embodiment, the optical path OP of the light source 11 in the detector 10 is arranged so as to be orthogonal to the flow path L. However, the optical path OP of the light source 11 is inclined with respect to the flow path L. You may arrange in. However, in this case, it is necessary to arrange so that the optical paths OP of the light sources 11 of both detectors 10a and 10b do not intersect.
また、前記各実施形態においては、一対の検出器１０ａ，１０ｂとして、いずれも吸光度計を使用しているが、一方の検出器１０のみを吸光度計とし、他方の検出器１０を吸光度計以外のものを使用してもよい。なお、他方の検出器１０としては、他方の検出器１０が設置された箇所に流体が到達したタイミング又は当該箇所を流体が通過し切ったタイミングを何等かの方法によって検出できるものであればよく、例えば、流体に関する分圧以外の他の値の変化を検出できるようなものであればよい。この場合、一対の検出器１０の検出対象が異なるため、両検出器１０ａ，１０ｂによって特定成分を含む流体に関する値が検出され始めた時刻のずれによって経過時間を算出するか、或いは、両検出器１０ａ，１０ｂによって特定成分を含む流体に関する値が検出されなくなった時刻のずれによって経過時間を算出することになる。 Further, in each of the above embodiments, an absorptiometer is used as the pair of detectors 10a and 10b. However, only one of the detectors 10 is an absorptiometer, and the other detector 10 is other than the absorptiometer. Things may be used. The other detector 10 may be any detector that can detect the timing at which the fluid reaches the place where the other detector 10 is installed or the timing at which the fluid has completely passed through the place by any method. For example, what is necessary is just to be able to detect a change in a value other than the partial pressure related to the fluid. In this case, since the detection targets of the pair of detectors 10 are different, the elapsed time is calculated based on a time lag when the values related to the fluid containing the specific component are detected by both the detectors 10a and 10b, or both detectors The elapsed time is calculated based on the time lag when the value relating to the fluid containing the specific component is no longer detected by 10a and 10b.
また、前記実施形態１に係る流体測定装置１００は、圧力センサＰ及び温度センサＴを具備しているが、流路に対して圧力センサＰ及び温度センサＴを別途設置してもよい。 Moreover, although the fluid measuring apparatus 100 according to the first embodiment includes the pressure sensor P and the temperature sensor T, the pressure sensor P and the temperature sensor T may be separately installed in the flow path.
また、前記実施形態１においては、本発明に係る流体測定装置１００を、流体がパルス状に流れる流路Ｌに設置した態様を示しているが、本発明に係る流体測定装置１００は、流路Ｌに対し、流体が流量や濃度又はこれらの関連値（例えば、分圧）等を変化させながら流れている場合にも、その流体の流量（流体の質量流量や特定成分の質量流量）や濃度等を検出するために使用することができる。 In the first embodiment, the fluid measuring device 100 according to the present invention is installed in the flow path L in which the fluid flows in a pulse shape. However, the fluid measuring device 100 according to the present invention includes the flow path Even when the fluid flows while changing the flow rate, concentration, or a related value (for example, partial pressure) with respect to L, the flow rate of the fluid (mass flow rate of the fluid or mass flow rate of the specific component) or concentration Can be used to detect etc.
その他、本発明は前記各実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。 In addition, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
１００ 流体測定装置
１０ａ，１０ｂ 検出器
Ｐ 圧力センサ
Ｔ 温度センサ
２０ 情報処置装置
２００ 流体制御システム
Ｌ１ キャリアガス供給流路
Ｌ２ 混合ガス供給流路
Ｌ３ バイパス流路
２１０ 貯留タンク
２２０ キャリアガス供給装置
２３０ 流体制御弁
２４０ チャンバ
２５０ａ，２５０ｂ，２５０ｃ 開閉弁
３００ 流体制御システム
Ｌ１´ キャリアガス供給流路
Ｌ２´ 混合ガス供給流路
Ｌ３´ 供給流路
３１０ キャリアガス供給装置
３２０ 混合ガス供給装置
３３０ 切替機構
３４０ チャンバ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Fluid measuring apparatus 10a, 10b Detector P Pressure sensor T Temperature sensor 20 Information processing apparatus 200 Fluid control system L1 Carrier gas supply flow path L2 Mixed gas supply flow path L3 Bypass flow path 210 Storage tank 220 Carrier gas supply apparatus 230 Fluid control Valve 240 Chamber 250a, 250b, 250c On-off valve 300 Fluid control system L1 ′ Carrier gas supply channel L2 ′ Mixed gas supply channel L3 ′ Supply channel 310 Carrier gas supply device 320 Mixed gas supply device 330 Switching mechanism 340 Chamber
Claims (10)
前記流路の上流側及び下流側に設置され、当該流路の上流側及び下流側を通過する前記流体を検出する少なくとも二つの検出器と、
前記流路を流れる流体が前記各検出器を通過する場合に、前記上流側の検出器で当該流体が検出されてから前記下流側の検出器で当該流体が検出されるまでの経過時間に基づき、当該流体の流量を算出する第１流量算出部と、を具備し、
前記上流側の検出器又は前記下流側の検出器の少なくとも一方が、前記流体を検出するにあたって前記特定成分の分圧を検出するものであることを特徴とする流体測定装置。 A fluid measuring device installed in a flow path in which a fluid containing a specific component flows variably,
At least two detectors installed on the upstream side and downstream side of the flow path to detect the fluid passing through the upstream side and downstream side of the flow path;
Based on an elapsed time from when the fluid is detected by the upstream detector until the fluid is detected by the downstream detector when the fluid flowing through the flow path passes through each detector. A first flow rate calculation unit for calculating the flow rate of the fluid,
At least one of the upstream detector or the downstream detector detects a partial pressure of the specific component when detecting the fluid.
前記第１流量算出部が、前記流路を流れる流体が前記各検出器を通過する場合に、前記上流側の検出器で予め設定された設定分圧値と同値の分圧値が検出されてから前記下流側の検出器で前記設定分圧値と同値の分圧値が最初に検出されるまでの経過時間に基づき、当該流体の流量を算出するものである請求項１記載の流体測定装置。 The upstream detector and the downstream detector detect the partial pressure of the specific component in detecting the fluid,
When the fluid flowing through the flow path passes through the detectors, the first flow rate calculation unit detects a partial pressure value equal to a preset partial pressure value set in advance by the upstream detector. The fluid measuring device according to claim 1, wherein the flow rate of the fluid is calculated based on an elapsed time from when the partial pressure value equal to the set partial pressure value is first detected by the downstream detector. .
前記流路に設置され、前記流体の温度を検出する温度センサと、をさらに具備し、
前記第１流量算出部が、前記流路を流れる流体が前記各検出器を通過する場合に、前記経過時間、前記圧力センサで検出される圧力、及び、前記温度センサで検出される温度に基づき、当該流体の流量を算出するものである請求項１又は２のいずれかに記載の流体測定装置。 A pressure sensor installed in the flow path for detecting the pressure of the fluid;
A temperature sensor that is installed in the flow path and detects the temperature of the fluid; and
When the fluid flowing through the flow path passes through the detectors, the first flow rate calculation unit is based on the elapsed time, the pressure detected by the pressure sensor, and the temperature detected by the temperature sensor. The fluid measuring device according to claim 1, which calculates a flow rate of the fluid.
前記流体に光を照射する光源と、
前記光源から射出されて前記流体を透過した光を受光する受光器と、
前記受光器で受光された光の強度に基づき、前記流体に含まれる特定成分の分圧を算出する分圧算出部と、を備えるものである請求項１乃至５のいずれかに記載の流体測定装置。 A detector comprising a mechanism for detecting a partial pressure of the specific component,
A light source for irradiating the fluid with light;
A light receiver that receives light emitted from the light source and transmitted through the fluid;
The fluid measurement according to any one of claims 1 to 5, further comprising: a partial pressure calculation unit that calculates a partial pressure of a specific component contained in the fluid based on an intensity of light received by the light receiver. apparatus.
前記流路の前記流体測定装置よりも上流側に設置され、前記流路に対して前記特定成分を含む流体を供給する流体供給装置と、
前記流路の前記流体測定装置よりも上流側に設置され、前記流路に対して前記キャリアガスを供給するキャリアガス供給装置と、
前記流体供給装置から供給される流体又は前記キャリアガス供給装置から供給されるキャリアガスが前記流路に対して交互に流れるように切り替える切替機構と、
前記流体測定装置によって検出された前記流体の流量、当該流体に含まれる特定成分の濃度、又は、当該特定成分の流量のいずれかに基づき、前記切替機構の切替タイミングを制御する流体制御装置と、を具備する流体制御システム。 A fluid measuring device according to any one of claims 1 to 6;
A fluid supply device that is installed upstream of the fluid measurement device in the flow path and supplies the fluid containing the specific component to the flow path;
A carrier gas supply device installed upstream of the fluid measuring device in the flow path and supplying the carrier gas to the flow path;
A switching mechanism that switches the fluid supplied from the fluid supply device or the carrier gas supplied from the carrier gas supply device to flow alternately with respect to the flow path;
A fluid control device that controls the switching timing of the switching mechanism based on either the flow rate of the fluid detected by the fluid measurement device, the concentration of the specific component contained in the fluid, or the flow rate of the specific component; A fluid control system comprising:
前記流路の前記流体測定装置よりも上流側に設置され、前記流路に対して前記特定成分を含む流体を供給する流体供給装置と、
前記流体供給装置から前記流路に対して前記流体がパルス状に流れるように開閉を繰り返す流体制御弁と、
前記流体測定装置によって検出された前記流体の流量、当該流体に含まれる特定成分の濃度、又は、当該特定成分の流量のいずれかに基づき、前記流体制御弁の開閉タイミングを制御する流体制御装置と、を具備する流体制御システム。 A fluid measuring device according to any one of claims 1 to 6;
A fluid supply device that is installed upstream of the fluid measurement device in the flow path and supplies the fluid containing the specific component to the flow path;
A fluid control valve that repeatedly opens and closes so that the fluid flows in a pulsed manner from the fluid supply device to the flow path;
A fluid control device that controls the opening and closing timing of the fluid control valve based on either the flow rate of the fluid detected by the fluid measurement device, the concentration of the specific component contained in the fluid, or the flow rate of the specific component; A fluid control system comprising:
前記流路を流れる前記流体が前記各検出器を通過する場合に、前記上流側の検出器で当該流体が検出されてから前記下流側の検出器で当該流体が検出されるまでの経過時間に基づき、当該流体の流量を算出することを特徴とする制御プログラム。 A plurality of mechanisms installed on the upstream side and the downstream side of the flow path in which the fluid containing the specific component fluctuates flows, detecting the fluid passing through each location, and at least one detecting a partial pressure of the specific component A control program for a fluid measuring device including a detector,
When the fluid flowing through the flow path passes through each detector, the elapsed time from when the fluid is detected by the upstream detector until the fluid is detected by the downstream detector. A control program for calculating the flow rate of the fluid based on the control program.
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