JP2023163311A - Flow rate measurement device, flow rate measurement method, and calibration method of flow rate control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体製造設備、薬品製造装置又は化学プラント等で使用される流量制御装置が制御したガスの流量を測定するための流量測定装置、流量測定方法およびこれらを用いた流量制御装置の校正方法に関する。 The present invention relates to a flow rate measuring device for measuring the flow rate of gas controlled by a flow rate controlling device used in semiconductor manufacturing equipment, drug manufacturing equipment, chemical plants, etc., a flow rate measuring method, and calibration of a flow rate controlling device using the same. Regarding the method.
半導体製造設備又は化学プラント等において、プロセスチャンバなどのガス使用装置にガスを適切な流量で供給することが要求される。ガス流量の制御装置としては、マスフローコントローラ(熱式質量流量制御装置)や圧力式流量制御装置が知られている。 BACKGROUND ART In semiconductor manufacturing equipment, chemical plants, etc., it is required to supply gas at an appropriate flow rate to gas-using devices such as process chambers. As gas flow rate control devices, mass flow controllers (thermal mass flow rate control devices) and pressure type flow rate control devices are known.
流量制御装置において、流量は高精度で管理する必要があり、随時、流量精度の確認や流量制御装置の校正を行うことが好ましい。流量制御装置が制御したガスの流量を測定するための流量測定方法として、例えばビルドアップ法が知られている。ビルドアップ法は、既知容量(ビルドアップ容量)の内部に流れ込むガスの圧力の変化を検出することによって流量を測定する方法である。 In a flow rate control device, the flow rate needs to be managed with high precision, and it is preferable to check the flow rate accuracy and calibrate the flow rate control device from time to time. For example, a build-up method is known as a flow rate measurement method for measuring the flow rate of gas controlled by a flow rate control device. The build-up method is a method of measuring the flow rate by detecting changes in the pressure of gas flowing into a known volume (build-up volume).
ビルドアップ法は、流量制御装置の下流に設けられた既知容積(V)の配管内又はタンク内にガスを流し、そのときのガス圧力上昇率(ΔP/Δt)とガス温度(T)とを測定することによって、高価な流量基準器の接続を必要とせずに、正確に流量を求めることができる方法である。より具体的には、ビルドアップ法では、気体定数をRとしたとき、例えば、Q=22.4×(ΔP/Δt)×V/RTに従って流量Qを求めることができる。 The build-up method involves flowing gas into a pipe or tank with a known volume (V) installed downstream of a flow rate control device, and measuring the gas pressure increase rate (ΔP/Δt) and gas temperature (T) at that time. This method allows accurate flow rate determination without the need for connecting an expensive flow rate standard. More specifically, in the build-up method, when the gas constant is R, the flow rate Q can be determined according to, for example, Q=22.4×(ΔP/Δt)×V/RT.
特許文献1には、ガス供給システムに組み込まれた流量制御装置の下流側に流量基準器としての流量測定装置を接続し、これを用いてビルドアップ法による流量測定を行う方法が開示されている。この方法では、流量測定装置が有するタンク内に流量制御装置からのガスを流入させ、タンク内での圧力上昇率を測定することによって流量を測定する。このようにして流量測定を行うことによって、流量制御装置の流量精度をいつでも確認することができるので、精度が低下しているときには流量制御装置を校正し、長期間にわたって信頼性の高い流量制御装置を提供することが可能である。
近年、種々のガスの供給のために、流量制御装置が設けられた複数のガス供給ラインが共通ラインを介してプロセスチャンバに接続されている。ただし、複数の流量制御装置が接続されているガス供給システムにおいては、各流量制御装置から流量測定装置までの配管径の違いなどによって、ガスの流れや圧力損失のライン依存性が生じる場合がある。その結果、ビルドアップ法による流量測定を行ったときに、測定対象とする流量制御装置によって測定精度に差が生じることが起こり得る。 In recent years, for supplying various gases, a plurality of gas supply lines equipped with flow rate control devices are connected to a process chamber via a common line. However, in gas supply systems where multiple flow control devices are connected, line dependence of gas flow and pressure loss may occur due to differences in piping diameter from each flow control device to the flow measurement device. . As a result, when a flow rate is measured using the build-up method, there may be a difference in measurement accuracy depending on the flow rate control device to be measured.
これに対し、特許文献2には、流量制御装置の下流側の下流バルブと流量測定装置内のバルブとを同時に閉鎖した後のガス封止状態における圧力測定値を用いて、ビルドアップ法における測定流量を補正して、ライン依存性を低減する技術が記載されている。
On the other hand,
また、多数のガス供給ラインが設けられているガス供給系において、ビルドアップ容量の一部として用いられる配管は、長いものでは10mを超えることもある。そして、このような長い配管においては、温度分布が生じていることが多い。特に最近は高温ガスを扱う用途も増えてきており、流量制御装置からプロセスチャンバまでの配管がヒータによって比較的高温に加熱されていることがあり、配管温度や環境温度が場所によって異なるものとなりやすい。このように、配管全体の温度の詳細が確認できていないと、ビルドアップ法による流量測定を行ったときに、ビルドアップ容量の温度が把握できず、ガスの流量を正確に求めることが困難になるという問題がある。 Further, in a gas supply system in which a large number of gas supply lines are provided, the length of piping used as part of the build-up capacity may exceed 10 m. In such long piping, temperature distribution often occurs. In particular, recently there has been an increase in applications that handle high-temperature gases, and the piping from the flow control device to the process chamber may be heated to a relatively high temperature by a heater, so the piping temperature and environmental temperature tend to vary depending on location. . In this way, if the details of the temperature of the entire piping cannot be confirmed, when measuring the flow rate using the build-up method, the temperature of the build-up capacity cannot be ascertained, making it difficult to accurately determine the gas flow rate. There is a problem with becoming.
さらに、多数のガス供給ラインが設けられているガス供給系は、ライン数や配管設計が用途によって様々であり、また、使用の途中で構成が変更されることもあり、ビルドアップ容量として用いられる配管の総容積を誤差なく特定することが容易ではない。現実的には、配管寸法や流路構成に基づいて配管の総容積を正確に求めることは相当に困難である。 Furthermore, gas supply systems that have a large number of gas supply lines vary in the number of lines and piping design depending on the application, and the configuration may change during use, so it is used as a build-up capacity. It is not easy to determine the total volume of piping without error. In reality, it is quite difficult to accurately determine the total volume of the piping based on the piping dimensions and flow path configuration.
このような問題に対して、特許文献3および特許文献4には、ビルドアップ流量測定中の配管部分における温度や容積値の実態が判別できないときにも、流量測定を正確に行うことができる流量測定装置が開示されている。
To address these problems,
図7および図8は、特許文献3および特許文献4に記載のものと同様の構成を有する従来の流量測定装置90を用いて行う、ビルドアップ法を利用した従来の流量測定方法を説明するための図である。なお、図7(a)には、簡単のため、測定対象の1つのガス供給ラインのみが示されているが、実際には配管5aに対して複数のガス供給ラインが接続されており、各ガス供給ラインにおいて流量制御装置や下流バルブV0が設けられている。
7 and 8 are for explaining a conventional flow rate measurement method using a build-up method using a conventional flow
図7(a)に示すように、ガス供給システムにおいて、従来の流量測定装置90は、流量制御装置10および下流バルブV0の下流側の配管5aに接続されている。また、流量測定装置90の下流側は、遮断弁V4を介して真空ポンプなどが設けられた排気系に接続されている。
As shown in FIG. 7(a), in the gas supply system, a conventional flow
流量測定装置90は、ビルドアップ用の第1内蔵バルブAV1’と、その上流側の第2内蔵バルブAV2’と、これらの間のガス圧力を測定する2つの圧力センサ91a、91bと、温度センサ93とを備えている。2つの圧力センサ91a、91bは、圧力測定域の異なる大流量用圧力センサ91a(例えば定格100Torr)と小流量用圧力センサ91b(例えば定格20Torr)であり、流量またはビルドアップ圧力に応じていずれかの圧力センサの出力が用いられる。ただし、これに限られず、圧力センサは1つだけであっても良いし、正確性を高めるために設けられた同規格の2の圧力センサが搭載されていてもよい。
The
流量測定装置90が、特許文献1等に記載の過去の流量測定装置と異なる点は、上流側の第2内蔵バルブAV2’を備えるとともに、第2内蔵バルブAV2’から第1内蔵バルブAV1’までの流路の容積Vbが予め正確に求められている点である。流量測定装置90は、第2内蔵バルブAV2’を用いて後述する分圧法を実施することによって、配管5aにおけるガス温度および容積の測定値を必要とせずに、ビルドアップ法による流量測定をより正確に実行することができるように構成されている。
The difference between the flow
流量測定装置90内の第2内蔵バルブAV2’から第1内蔵バルブAV1’までの流路(以下、内部容量と称することがある)の容積Vbを測定する方法は、例えば特許文献5に記載されている。流量測定装置90の容積Vbは、ガス供給システムに接続する前に予め測定し、装置内のメモリに格納しておくことが可能である。容積Vbとしては、一定値だけでなく、特許文献4および5に開示されているように、流量測定時の環境温度やビルドアップ後の圧力の大きさ(ダイヤフラム変形による圧力センサ内部の容積変化)に応じて異なる値が用いられてもよい。
A method for measuring the volume Vb of the flow path (hereinafter sometimes referred to as internal capacity) from the second built-in valve AV2' to the first built-in valve AV1' in the flow
図7(b)は、流量測定装置90を用いて行う流量測定手順を示す。図7(b)には、圧力センサ91a、91bによって測定される装置内ガス圧力Pとともに、下流バルブV0、第1内蔵バルブAV1’、第2内蔵バルブAV2’および下流側の遮断弁V4の開閉動作が示されている。なお、流量測定のためには遮断弁V4は必ずしも設けられていなくても良い。
FIG. 7(b) shows a flow rate measurement procedure performed using the flow
まず、流量測定精度のライン依存性を抑制するために、流量制御装置10が制御した流量でガスが流量測定装置90を流れている状態から、下流バルブV0および第1内蔵バルブAV1’を同時に閉じることによって、同時封止時圧力P0が測定される。
First, in order to suppress line dependence of flow rate measurement accuracy, the downstream valve V0 and the first built-in valve AV1' are simultaneously closed from a state in which gas is flowing through the flow
次に、同様に制御流量でガスが流量測定装置90を流れている状態から、まず流量測定装置90の内部の第1内蔵バルブAV1’のみを閉じることによって、配管5aおよび内部容量(第2内蔵バルブAV2’から第1内蔵バルブAV1’までの流路)を含むビルドアップ容量内にガスを貯めていく。このようにしてビルドアップを行うことによって、ガス圧力Pは時間とともに線形的に増加する。
Next, from a state in which gas is flowing through the flow
そして、ビルドアップ時間Δtが経過した後に、流量制御装置10側の下流バルブV0を閉じ、圧力が安定した状態で、ビルドアップ後の圧力P1を測定する。ここで、本例では、上記のライン依存性を抑制するための同時封止時圧力P0を用いて流量測定を行うので、特許文献2から4に記載されているように、ビルドアップ圧力ΔPとしてΔP=(P1-P0)の値が用いられ、これによって、ライン依存性が排除されたうえで、流量演算に必要な圧力増加率(ΔP/Δt)を得ることができる。
Then, after the build-up time Δt has elapsed, the downstream valve V0 on the
なお、圧力増加率(ΔP/Δt)は、上記のように所定のビルドアップ時間Δtが経過した後の圧力P1の測定によって得てもよいし、ビルドアップ後に圧力Pが所定圧力P1に達するまでのビルドアップ時間Δtを計測することによって得てもよい。
Note that the pressure increase rate (ΔP/Δt) may be obtained by measuring the
そして、流量測定装置90では、配管5aの温度不明瞭による測定精度の低下を防止するために、分圧法によって、流量測定中の配管の温度Taおよび容積値Vaを、測定可能な流量測定装置90内の温度Tbおよび容積値Vbを用いて記述できるようにし、これによって、温度の影響を受けにくい流量測定を実現している。
In order to prevent a decrease in measurement accuracy due to unclear temperature of the
具体的には、ビルドアップ後に下流バルブV0および第1内蔵バルブAV1’が閉じられ、これらの間の圧力がP1に維持された状態(図8(a)参照)から、第2内蔵バルブAV2’が閉じられる。そして、その上流側の圧力をP1に維持したまま、第1内蔵バルブAV1’を一時的に開いて、第2内蔵バルブAV2’の下流側のガスを排気して圧力を低下させる。なお、遮断弁V4が設けられている場合には、これも開いた状態に維持するか、または、ビルドアップ後の封止時にこれが閉じられている場合には開状態に変更する。 Specifically, after the build-up, the downstream valve V0 and the first built-in valve AV1' are closed, and from the state where the pressure between them is maintained at P1 (see FIG. 8(a)), the second built-in valve AV2 is closed. ' is closed. Then, while maintaining the pressure on the upstream side at P1 , the first built-in valve AV1' is temporarily opened, and the gas on the downstream side of the second built-in valve AV2' is exhausted to lower the pressure. In addition, if the shutoff valve V4 is provided, it is also maintained in the open state, or if it is closed at the time of sealing after build-up, it is changed to the open state.
これによって、図8(b)に示す様に、第2内蔵バルブAV2’の下流側の圧力はP1からP2へと低下する。なお、圧力P2へ低下は、第1内蔵バルブAV1’の一時的開放時間を指定して行っても良いし、圧力P2を監視して所定圧力に達した時点で第1内蔵バルブAV1’を閉じるようにして行ってもよい。 As a result, as shown in FIG. 8(b), the pressure on the downstream side of the second built-in valve AV2' decreases from P1 to P2 . Note that the pressure may be reduced to P2 by specifying the temporary opening time of the first built-in valve AV1', or by monitoring the pressure P2 and opening the first built-in valve AV1' when it reaches a predetermined pressure. You can also close it.
そして、第1内蔵バルブAV1’が閉じられた後は、第2内蔵バルブAV2’の上流側は圧力P1に維持され、第2内蔵バルブAV2’の下流側は圧力P2に維持された状態が実現される。その後、下流バルブV0および第1内蔵バルブAV1’を閉じたまま、第2内蔵バルブAV2’を開くことによって、上流側の圧力P1と下流側の圧力P2との圧力差を解消させる。これによって、図8(c)に示す様に、下流バルブV0から第1内蔵バルブAV1’までのビルドアップ容量全体内が圧力P3に均一化される。 After the first built-in valve AV1' is closed, the upstream side of the second built-in valve AV2' is maintained at pressure P1 , and the downstream side of the second built-in valve AV2' is maintained at pressure P2 . is realized. Thereafter, by opening the second built-in valve AV2' while keeping the downstream valve V0 and the first built-in valve AV1' closed, the pressure difference between the upstream pressure P1 and the downstream pressure P2 is eliminated. As a result, as shown in FIG. 8(c), the pressure within the entire build-up capacity from the downstream valve V0 to the first built-in valve AV1' is equalized to P3 .
ここで、下流バルブV0と第1内蔵バルブAV1’とが閉じたままであるので、第2内蔵バルブAV2’を開く前と、開いた後とで、下流バルブV0と第1内蔵バルブAV1’との間のガス物質量の総量は同じである。したがって、ボイル・シャルルの法則を適用すると、以下の式が得られる。
P1・Va/Ta+P2・Vb/Tb=P3・Va/Ta+P3・Vb/Tb
Here, since the downstream valve V0 and the first built-in valve AV1' remain closed, the downstream valve V0 and the first built-in valve AV1' are closed before and after the second built-in valve AV2' is opened. The total amount of gaseous matter between them is the same. Therefore, applying the Boyle-Charles law, we obtain the following equation:
P 1・Va/Ta+P 2・Vb/Tb=P 3・Va/Ta+P 3・Vb/Tb
上記式において、Vaは配管5aの容積値であり、Taは配管5aにおけるガス温度であり、Vbは流量測定装置内の内部容量の容積値であり、Tbは温度センサ93が測定可能な内部容量のガス温度である。なお、上記式では、実際の環境に基づき、流量測定装置90におけるP2測定時とP3測定時とで温度Taおよび温度Tbはそれぞれ変化しないものと仮定している。
In the above formula, Va is the volume value of the
また、上記式を整理すると、(P1-P3)Va・Tb=(P3-P2)Vb・Taから、Va/Ta=(P3-P2)/(P1-P3)×Vb/Tbが導かれる。すなわち、Va/Taは、分圧法を利用することによって、Vb/TbおよびP1、P2、P3を用いて記述することができる。 Also, rearranging the above formula, from (P 1 - P 3 )Va・Tb=(P 3 -P 2 )Vb・Ta, Va/Ta=(P 3 -P 2 )/(P 1 -P 3 ) ×Vb/Tb is derived. That is, Va/Ta can be described using Vb/Tb and P 1 , P 2 , and P 3 by using the partial pressure method.
一方、ビルドアップ法において、流量Qは、容積Vを有するビルドアップ容量に流れ込んだガスの物質量増加率Δn/Δtに対応する。ここで、Δnaをビルドアップ中に配管5aで増加したガスの物質量とし、Δnbをビルドアップ中に流量測定装置の内部容量で増加したガス物質量として、気体の状態方程式を適用すると、体積換算した流量Q(sccm)は以下の式で表される。
Q=22.4×Δn/Δt
=22.4×(Δna+Δnb)/Δt
=22.4×(ΔP・Va/R・Ta+ΔP・Vb/R・Tb)/Δt
=22.4×(ΔP/R・Δt)×(Va/Ta+Vb/Tb)
On the other hand, in the build-up method, the flow rate Q corresponds to the rate of increase in the amount of gas Δn/Δt flowing into the build-up volume having the volume V. Here, if Δna is the amount of gas substance increased in the
Q=22.4×Δn/Δt
=22.4×(Δna+Δnb)/Δt
=22.4×(ΔP・Va/R・Ta+ΔP・Vb/R・Tb)/Δt
=22.4×(ΔP/R・Δt)×(Va/Ta+Vb/Tb)
上記式においてΔPは、ビルドアップによる圧力増加分(ここでは、ΔP=P1-P0)に対応し、Δtはビルドアップ時間(ビルドアップに要した時間)に対応する。なお、Rは気体定数であり、また、上記式は圧力の単位が(Pa)、温度の単位が(K)の場合を示している。圧力の単位が(Torr)の場合は、Q=(22.4/760)×(ΔP/RΔt)×(Va/Ta+Vb/Tb)で表される。 In the above equation, ΔP corresponds to the pressure increase due to build-up (in this case, ΔP=P 1 −P 0 ), and Δt corresponds to build-up time (time required for build-up). Note that R is a gas constant, and the above equation shows a case where the unit of pressure is (Pa) and the unit of temperature is (K). When the unit of pressure is (Torr), it is expressed as Q=(22.4/760)×(ΔP/RΔt)×(Va/Ta+Vb/Tb).
そして、上述した分圧法によって、Va/Ta=(P3-P2)/(P1-P3)×Vb/Tbの関係が得られているので、体積流量Qは、Q=22.4×(ΔP/RΔt)×(Vb/Tb)×((P3-P2)/(P1-P3)+1)から求められる。このように、分圧法を適用すれば、測定値であるΔP(=P1-P0)/Δt、P1、P2、P3、およびTb、ならびに、メモリから読みだされた既知の容積値Vbを用いて、配管5aの容積Vaおよびガス温度Taの測定を必要とせずに、ライン依存性および配管温度の影響を低減しながら流量Qを演算によって求めることができる。
Since the relationship Va/Ta=(P 3 -P 2 )/(P 1 -P 3 )×Vb/Tb is obtained by the above-mentioned partial pressure method, the volumetric flow rate Q is Q=22.4. It is obtained from ×(ΔP/RΔt)×(Vb/Tb)×((P 3 −P 2 )/(P 1 −P 3 )+1). In this way, if the partial pressure method is applied, the measured values ΔP (= P 1 - P 0 )/Δt, P 1 , P 2 , P 3 , and Tb, and the known volume read out from the memory Using the value Vb, the flow rate Q can be determined by calculation while reducing the line dependence and the influence of the pipe temperature, without the need to measure the volume Va of the
ただし、従来の流量測定装置90を用いたビルドアップ法では、分圧法を実施するために、第1内蔵バルブAV1’を閉じてのビルドアップ後に、下流バルブV0および第2内蔵バルブAV2’が閉じられる。さらにその後、第1内蔵バルブAV1’を一時的に開くことによって、第2内蔵バルブAV2’の上流側と下流側とで圧力P1と圧力P2との圧力差を生じさせる必要がある。
However, in the build-up method using the conventional flow
このため、上記の方法では、ライン依存性や温度影響を低減して精度の良い流量測定が行える一方で、比較的長い作業時間が必要になっていた。特に、上記の流量測定方法では、圧力および温度をガス安定状態で測定するために各封止状態においてある程度の待機時間が設けられており、このような待機を伴う複数回(上記例では4回)の封止工程を順々に繰り返して行う必要があることによって作業時間が長くなっていた。 For this reason, although the above-mentioned method allows highly accurate flow measurement by reducing line dependence and temperature effects, it requires a relatively long working time. In particular, in the above flow measurement method, a certain amount of waiting time is provided in each sealing state in order to measure pressure and temperature in a stable gas state, and this waiting time is required multiple times (four times in the above example). ) It is necessary to repeat the sealing process in sequence, which increases the working time.
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、ビルドアップ法や分圧法を利用して高精度でありながらも比較的短い時間でガスの流量を測定することができる流量測定装置、流量測定方法およびそれらを用いた流量制御装置の校正方法を提供することをその主たる目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides a flow rate measuring device and a flow rate measuring device capable of measuring gas flow rate in a relatively short time with high accuracy using a build-up method or a partial pressure method. The main purpose of this paper is to provide a measurement method and a method for calibrating a flow rate control device using the measurement method.
本発明の実施形態による流量測定装置は、流量制御装置と、前記流量制御装置の下流側に設けられた下流バルブと、前記下流バルブの下流側の流路に接続されたガス使用装置とを有するガス供給システムにおいて、前記下流バルブと前記ガス使用装置との間の流路に接続され、前記流量制御装置によって制御されたガスの流量を測定するように構成されており、前記下流バルブの下流側の流路に連通するガス入口と、排気系に連通するガス出口と、前記ガス入口とガス出口との間の流路に設けられたビルドアップ用の第1内蔵バルブと、前記第1内蔵バルブと前記ガス出口との間に設けられた第2内蔵バルブと、前記第1内蔵バルブの上流側の圧力および温度を測定する第1圧力センサおよび第1温度センサと、前記第1内蔵バルブと前記第2内蔵バルブとの間の圧力および温度を測定する第2圧力センサおよび第2温度センサと、前記第1内蔵バルブ、前記第2内蔵バルブ、前記第1圧力センサ、前記第1温度センサ、前記第2圧力センサおよび前記第2温度センサに接続された制御回路とを備え、前記第1内蔵バルブを閉じた状態で、前記第1内蔵バルブの上流側の圧力および温度を測定することができるとともに、前記第1内蔵バルブの下流側の圧力および温度をも測定できるように構成されている。 A flow rate measurement device according to an embodiment of the present invention includes a flow rate control device, a downstream valve provided downstream of the flow rate control device, and a gas usage device connected to a flow path downstream of the downstream valve. The gas supply system is connected to a flow path between the downstream valve and the gas usage device, and is configured to measure the flow rate of the gas controlled by the flow rate control device, and is configured to measure the flow rate of the gas controlled by the flow rate control device, a gas inlet communicating with the flow path, a gas outlet communicating with the exhaust system, a first built-in valve for build-up provided in the flow path between the gas inlet and the gas outlet, and the first built-in valve. a second built-in valve provided between the first built-in valve and the gas outlet; a first pressure sensor and a first temperature sensor that measure the pressure and temperature upstream of the first built-in valve; a second pressure sensor and a second temperature sensor that measure pressure and temperature between the second built-in valve, the first built-in valve, the second built-in valve, the first pressure sensor, the first temperature sensor, and the second built-in valve; a second pressure sensor and a control circuit connected to the second temperature sensor, the pressure and temperature on the upstream side of the first built-in valve can be measured with the first built-in valve closed; , the pressure and temperature downstream of the first built-in valve can also be measured.
ある実施形態において、前記制御回路は、前記下流バルブと前記第1内蔵バルブとが閉じられた状態で測定された前記第1内蔵バルブの上流側のガス圧力P1と、前記第1内蔵バルブと前記第2内蔵バルブとが閉じられた状態で測定された前記第1内蔵バルブの下流側のガス圧力P2と、前記下流バルブと前記第2内蔵バルブとが閉じられ前記第1内蔵バルブが開いた状態で測定された前記第1内蔵バルブの上流側または下流側の圧力P3とに基づいて流量を演算するように構成されている。 In one embodiment, the control circuit controls gas pressure P 1 upstream of the first built-in valve, which is measured with the downstream valve and the first built-in valve closed, and the first built-in valve. The gas pressure P2 on the downstream side of the first built-in valve is measured with the second built-in valve closed, and the downstream valve and the second built-in valve are closed and the first built-in valve is open. The flow rate is calculated based on the pressure P3 on the upstream side or the downstream side of the first built-in valve, which is measured under the condition that the first built-in valve is in the upstream side or the downstream side.
ある実施形態において、前記流量測定装置は、前記第1内蔵バルブと前記第2内蔵バルブとの間の流路に設けられた既知容積の容量拡大チャンバをさらに備える。 In one embodiment, the flow rate measurement device further includes a capacity expansion chamber of known volume provided in the flow path between the first built-in valve and the second built-in valve.
ある実施形態において、前記流量測定装置は、前記第1圧力センサおよび第1温度センサの上流側に設けられた第3内蔵バルブをさらに備える。 In one embodiment, the flow rate measuring device further includes a third built-in valve provided upstream of the first pressure sensor and the first temperature sensor.
本発明の実施形態による流量測定方法は、流量制御装置と、前記流量制御装置の下流側に設けられた下流バルブと、前記下流バルブの下流側の流路に接続されたガス使用装置とを有するガス供給システムにおいて、前記下流バルブと前記ガス使用装置との間の流路に接続され、前記流量制御装置によって制御されたガスの流量を測定するように構成された流量測定装置を用いて行う流量測定方法であって、前記流量測定装置は、前記下流バルブの下流側の流路に連通するガス入口と、排気系に連通するガス出口と、前記ガス入口とガス出口との間の流路に設けられたビルドアップ用の第1内蔵バルブと、前記第1内蔵バルブと前記ガス出口との間に設けられた第2内蔵バルブと、前記第1内蔵バルブの上流側の圧力および温度を測定する第1圧力センサおよび第1温度センサと、前記第1内蔵バルブと前記第2内蔵バルブとの間の圧力および温度を測定する第2圧力センサおよび第2温度センサとを備えており、前記下流バルブ、前記第1内蔵バルブ、および、前記第2内蔵バルブを開いた状態で、前記流量制御装置によって制御された流量でガスを前記流量測定装置のガス入口からガス出口に流すステップと、ガスが流れている状態において前記第1内蔵バルブを閉じてから所定時間経過後に前記下流バルブを閉じ、ビルドアップ後に前記下流バルブおよび前記第1内蔵バルブを閉じた封止状態における前記第1内蔵バルブの上流側のガス圧力P1を前記第1圧力センサを用いて測定するステップと、前記第2内蔵バルブを閉じ、前記第1内蔵バルブおよび前記第2内蔵バルブを閉じた封止状態における前記第1内蔵バルブの下流側のガス圧力P2を前記第2圧力センサを用いて測定するステップと、前記下流バルブ、前記第1内蔵バルブ、および、前記第2内蔵バルブが閉じられた状態から、前記第1内蔵バルブのみを開いて前記下流バルブから前記第2内蔵バルブまでを連通させ、前記下流バルブおよび第2内蔵バルブを閉じた封止状態におけるガス圧力P3を、前記第1圧力センサおよび前記第2圧力センサの少なくとも一方を用いて測定するステップと、前記測定されたガス圧力P1、ガス圧力P2、ガス圧力P3に基づいてガス流量を演算により求めるステップとを含む。 A flow rate measurement method according to an embodiment of the present invention includes a flow rate control device, a downstream valve provided downstream of the flow rate control device, and a gas usage device connected to a flow path downstream of the downstream valve. In a gas supply system, a flow rate measured using a flow rate measurement device connected to a flow path between the downstream valve and the gas usage device and configured to measure the flow rate of gas controlled by the flow rate control device. In the measurement method, the flow rate measuring device includes a gas inlet communicating with a flow path on the downstream side of the downstream valve, a gas outlet communicating with an exhaust system, and a flow path between the gas inlet and the gas outlet. A first built-in valve provided for build-up, a second built-in valve provided between the first built-in valve and the gas outlet, and pressure and temperature on the upstream side of the first built-in valve are measured. A first pressure sensor, a first temperature sensor, and a second pressure sensor and a second temperature sensor that measure pressure and temperature between the first built-in valve and the second built-in valve, and the downstream valve , with the first built-in valve and the second built-in valve open, the gas flows from the gas inlet to the gas outlet of the flow rate measurement device at a flow rate controlled by the flow rate control device; the upstream side of the first built-in valve in a sealed state in which the downstream valve is closed after a predetermined time has elapsed after the first built-in valve is closed in a state where the downstream valve and the first built-in valve are closed after build-up; measuring a gas pressure P1 using the first pressure sensor; and closing the second built-in valve, and the first built-in valve in a sealed state with the first built-in valve and the second built-in valve closed. using the second pressure sensor to measure gas pressure P2 on the downstream side of the gas pressure sensor; The gas pressure P3 in a sealed state where only the valve is opened to communicate from the downstream valve to the second built-in valve, and the downstream valve and the second built-in valve are closed is measured by the first pressure sensor and the second pressure. The method includes a step of measuring using at least one of the sensors, and a step of calculating a gas flow rate based on the measured gas pressure P 1 , gas pressure P 2 , and gas pressure P 3 .
ある実施形態において、前記流量測定方法は、前記第1内蔵バルブおよび前記第2内蔵バルブを閉じた封止状態または前記下流バルブおよび前記第2内蔵バルブを閉じた封止状態の少なくともいずれかにおいて、前記第2温度センサを用いて前記第1内蔵バルブの下流側のガス温度Tcを測定するステップをさらに含み、前記ガス圧力P1、ガス圧力P2、およびガス圧力P3に加えて、前記ガス温度Tcと、前記第1内蔵バルブと前記第2内蔵バルブとの間の容量の既知容積値Vcとに基づいて、ガス流量を演算する。 In one embodiment, the flow rate measurement method includes at least one of a sealed state in which the first built-in valve and the second built-in valve are closed, or a sealed state in which the downstream valve and the second built-in valve are closed. further comprising the step of measuring a gas temperature Tc on the downstream side of the first built-in valve using the second temperature sensor; The gas flow rate is calculated based on the temperature Tc and the known volume value Vc of the capacity between the first built-in valve and the second built-in valve.
ある実施形態において、前記流量測定方法は、前記下流バルブ、前記第1内蔵バルブ、および、前記第2内蔵バルブを開いた状態で、前記流量制御装置によって制御された流量でガスを前記流量測定装置のガス入口からガス出口に流している状態から、前記下流バルブと前記第1内蔵バルブとを同時に閉じ、封止状態における前記第1内蔵バルブの上流側のガス圧力P0を前記第1圧力センサを用いて測定するステップをさらに含み、前記ガス圧力P1、ガス圧力P2、およびガス圧力P3に加えて、前記ガス圧力P0にも基づいてガス流量を演算する。 In one embodiment, the flow rate measurement method includes supplying gas at a flow rate controlled by the flow rate control device to the flow rate measurement device while the downstream valve, the first built-in valve, and the second built-in valve are open. When the gas is flowing from the gas inlet to the gas outlet, the downstream valve and the first built-in valve are simultaneously closed, and the gas pressure P 0 on the upstream side of the first built-in valve in the sealed state is measured by the first pressure sensor. The gas flow rate is calculated based on the gas pressure P 0 in addition to the gas pressure P 1 , gas pressure P 2 , and gas pressure P 3 .
ある実施形態において、前記ガス圧力P2を前記第2圧力センサを用いて測定するステップは、ビルドアップを行うために前記第1内蔵バルブを閉じている期間中に、前記第1内蔵バルブの下流側が排気されている状態から前記第2内蔵バルブを閉じ、その後の前記第1内蔵バルブおよび前記第2内蔵バルブを閉じた封止状態における圧力P2を測定するステップを含む。 In one embodiment, the step of measuring the gas pressure P2 using the second pressure sensor is performed at a point downstream of the first built-in valve during a period in which the first built-in valve is closed to perform build-up. The second built-in valve is closed from a state in which the side is evacuated, and the pressure P2 is then measured in a sealed state in which the first built-in valve and the second built-in valve are closed.
本発明の実施形態による流量校正方法は、上記のいずれかの流量測定方法に従って、前記流量制御装置が制御したガスの流量を前記流量測定装置を用いて測定するステップと、前記測定された流量と、前記流量制御装置が出力する流量とを比較するステップと、前記比較するステップにおける比較結果に基づいて、前記流量制御装置を校正するステップとを含む。 A flow rate calibration method according to an embodiment of the present invention includes the steps of: measuring the flow rate of gas controlled by the flow rate control device using the flow rate measurement device according to any of the flow rate measurement methods described above; , a step of comparing the flow rate outputted by the flow rate control device, and a step of calibrating the flow rate control device based on the comparison result in the comparing step.
本発明の実施形態にかかる流量測定装置を用いれば、流量制御装置が制御したガスの流量を、比較的短い時間で精度よく測定することが可能であり、また、その測定結果に基づいて流量制御装置を校正することができる。 By using the flow rate measurement device according to the embodiment of the present invention, it is possible to accurately measure the flow rate of the gas controlled by the flow rate control device in a relatively short time, and the flow rate can be controlled based on the measurement result. Equipment can be calibrated.
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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments.
図1は、本発明の実施形態による流量測定装置20が接続されたガス供給システム100を示す。ガス供給システム100は、複数のガス供給ラインからのガスを、共通ラインに設けられた開閉弁4を介して半導体製造装置のプロセスチャンバ(ガス使用装置)6に供給できるように構成されている。プロセスチャンバ6には、真空ポンプ8が接続されており、チャンバ内およびこれに接続される流路を真空引きすることができる。流量測定装置20は、ガス供給システム100に対して着脱可能に接続されていてもよい。
FIG. 1 shows a
各ガス供給ラインには、ガス供給源2、流量制御装置10および下流バルブV0が設けられている。ガス供給源2からのガスは、流量制御装置10によって流量制御されたうえで、プロセスチャンバ6に供給される。ガス供給源2には、材料ガス、エッチングガス、パージガスなど、任意の種々のガスが貯蔵されている。下流バルブV0は、ガス供給を行うラインを切替えるために用いられ、各ラインの下流バルブV0の開閉を制御することによって、任意のガス種をプロセスチャンバ6に供給することができる。
Each gas supply line is provided with a
図2は、流量制御装置10の具体構成例を示す図である。本実施形態の流量測定方法を利用して校正される流量制御装置10の種類は特に限定されるものではないが、本実施形態では、流量制御装置10として公知の圧力式流量制御装置が用いられている。
FIG. 2 is a diagram showing a specific configuration example of the flow
流量制御装置10は、微細開口を有する絞り部12と、絞り部12の上流側に設けられたコントロールバルブ14と、絞り部12とコントロールバルブ14との間に設けられた上流圧力センサ16および温度センサ17と、絞り部12の下流側に設けられた下流圧力センサ18とを備えている。他の態様において、下流圧力センサ18は設けられていなくても良い。また、上流圧力センサ16、温度センサ17、下流圧力センサ18は、ADコンバータを介して制御回路15のCPUに接続されており、制御回路15は各センサの出力に基づいて、コントロールバルブ14の開度を制御することができる。制御回路15には、ユーザが目標流量を入力するための外部装置19が接続されていてもよい。
The flow
絞り部12としては、オリフィスプレート、臨界ノズルまたは音速ノズルなどが用いられる。オリフィスまたはノズルの径は、例えば10μm~2000μmに設定される。コントロールバルブ14としては、例えばピエゾ素子駆動型バルブが用いられる。ピエゾ素子駆動型バルブは、ピエゾ素子への印加電圧の制御によってダイヤフラム弁体の移動量を調節することができ、その開度を応答性良く任意に調節することができる。また、上流圧力センサ16、下流圧力センサ18としては、例えば、歪ゲージが設けられた感圧ダイヤフラムを有するシリコン単結晶製の圧力センサや、キャパシタンスマノメータが用いられる。また、温度センサ17としては、例えば、サーミスタや白金測温抵抗体が用いられる。
As the
流量制御装置10は、臨界膨張条件:PU/PD≧約2を満たすとき、流量Qは下流圧力PDによらず上流圧力PUによって決まるという原理を利用して流量制御を行う。ここで、PUは絞り部上流側のガス圧力(上流圧力)であり、PDは絞り部下流側のガス圧力(下流圧力)であり、約2は窒素ガスの場合である。臨界膨張条件を満たすとき、絞り部下流側の流量Qは、Q=K1・PU(K1は流体の種類と流体温度に依存する定数)によって与えられる。また、下流圧力センサ18を備える場合、臨界膨張条件を満足しない場合であっても、測定された上流圧力PUおよび下流圧力PDに基づいて、Q=K2・PDm(PU-PD)n(ここでK2は流体の種類と流体温度に依存する定数、m、nは実際の流量を元に導出される指数)から流量Qを算出することができる。
The flow
流量制御を行うために、設定流量が制御回路15に入力され、制御回路15は、圧力センサ42の出力などに基づいて、上記の式に従って流量Qを演算により求め、この流量が入力された設定流量に近づくようにコントロールバルブ14をフィードバック制御する。演算により求められた流量は、流量出力値として外部のモニタに表示されてもよい。
In order to control the flow rate, a set flow rate is input to the
ただし、圧力式の流量制御装置10では、使用により、絞り部12に詰まりが生じたり、腐食による開口拡大が生じたりすることが原因で、上流圧力PUと流量Qとの関係性(上記の定数K1や定数K2)が変化することがある。しかし、圧力式の流量制御装置10は、直接的に流量を測定できる機構を通常は有していないため、上記のような関係性の変化、特に絞り部12に異常が生じていたとしても、これを即座に検知することが困難である。
However, in the pressure-type flow
これに対して、本実施形態では、後述するように、流量測定装置20を用いて実際の流量を測定し、この測定結果に基づいて、流量制御装置10を校正することができる。このため、圧力式の流量制御装置10であっても、絞り部12の状態変化に対応するように、上記の定数K1やK2を更新することで校正がなされ、流量制御装置10をガス供給システム100に組み込んだまま、正確な流量制御を継続的に長期間にわたって行うことができる。
In contrast, in this embodiment, as described later, the actual flow rate can be measured using the flow
また、図2に示す例では、下流バルブV0が流量制御装置10の外部に設けられているが、下流バルブV0は、流量制御装置10の内部に組み込まれていても良い。下流バルブV0は、流量制御装置10の内部において、絞り部12と一体的に構成され、例えば国際公開第2018/021277号に記載されているようないわゆるオリフィス内蔵弁を構成していてもよい。この場合、流量制御されたガスがその下流に流れるオリフィスと下流バルブV0との間の容積が極めて小さく設計されるため、後述するビルドアップ容量にこの容積を含めなくても流量測定精度にほとんど影響しなくなる。また、流量制御装置10において、オリフィス内蔵弁の下流側に下流圧力センサ18を配置した場合、この下流圧力センサ18は、ビルドアップ流量測定時の流量測定装置20内の第1圧力センサ21の出力の確認に用いたり、第1圧力センサ21を代替できる可能性がある。
Further, in the example shown in FIG. 2, the downstream valve V0 is provided outside the flow
再び図1を参照して流量測定装置20について説明する。流量制御装置10および下流バルブV0の下流側には、ビルドアップ法による流量測定を行うための流量測定装置20が接続されている。ガス供給システム100において、流量測定装置20は、下流バルブV0とプロセスチャンバ6との間の流路に接続されており、流量制御装置10によって制御されたガスの流量を測定するように構成されている。
Referring again to FIG. 1, the flow
本実施形態では、流量測定装置20は、開閉弁5を介して、全ての流量制御装置10と連通できるようにガス供給路に接続されている。この構成において、流量測定装置20には、任意のラインから、流量制御装置10によって流量制御したガスを流すことができ、これにより、任意のガスラインを流れるガスの流量を測定することができる。流量測定装置20は、他の態様においてプロセスチャンバ6の手前の共通ガスラインの途中に設けられていてもよい。
In this embodiment, the flow
流量測定装置20の下流側は、真空ポンプ28が設けられた排気系に接続されている。なお、図1に示す態様では、プロセスチャンバ6に接続された真空ポンプ8とは別個の真空ポンプ28が設けられているが、これに限られない。真空ポンプ28を用意することなく、流量測定装置20の下流側は、プロセスチャンバ6に接続された真空ポンプ8が設けられた排気系に接続されていてもよい。ただしこの場合、プロセスチャンバ6からの排気と、流量測定装置20からの排気とを切替て行えるように各排気ラインに開閉弁が設けられていることが好適である。
The downstream side of the flow
以下、流量測定装置20の具体的な構成について説明する。流量測定装置20は、下流バルブV0の下流側の流路に連通するガス入口Ginと、排気系に連通するガス出口Goutと、ガス入口Ginとガス出口Goutとの間の流路に設けられたビルドアップ用の第1内蔵バルブAV1と、第1内蔵バルブAV1とガス出口Goutとの間に設けられた第2内蔵バルブAV2とを備えている。
The specific configuration of the flow
また、図示する態様において、流量測定装置20は、第1圧力センサ21および第1温度センサ23の上流側に設けられた第3内蔵バルブAV3をさらに備えている。ただし、第3内蔵バルブAV3は、流量制御装置10をガス供給システム100に対して着脱する場合に必要となる可能性があるため設けられているが、後述する流量測定方法を実施するためには必ずしも必要ない。このため、流量測定装置20において、第3内蔵バルブAV3は省略し得る。
In the illustrated embodiment, the flow
流量測定装置20は、また、第1内蔵バルブAV1の上流側の圧力Pbおよび温度Tbを測定する第1圧力センサ21および第1温度センサ23と、第1内蔵バルブAV1と第2内蔵バルブAV2との間の圧力Pcおよび温度Tcを測定する第2圧力センサ22および第2温度センサ24とを備えている。流量測定装置20は、第1内蔵バルブAV1を閉じた状態で、第1内蔵バルブAV1の上流側の圧力Pbおよび温度Tbを測定することができるとともに、第1内蔵バルブAV1の下流側の圧力Pcおよび温度Tcをも測定できるように構成されている。
The
第1内蔵バルブAV1、第2内蔵バルブAV2、第3内蔵バルブAV3、および流量制御装置10の近傍の下流バルブV0としては、応答性の高い開閉弁として、例えば、AOV(Air Operated Valve)が好適に用いられる。ただし、これに限られず、電磁弁、電動弁などの他の開閉弁を用いることもできる。また、第1圧力センサ21、第2圧力センサ22としては、例えば、キャパシタンスマノメータや、歪ゲージが設けられた感圧ダイヤフラムを有するシリコン単結晶製の圧力センサが好適に用いられる。また、第1温度センサ23、第2温度センサ24としては、例えば、サーミスタや白金測温抵抗体が用いられる。
As the first built-in valve AV1, the second built-in valve AV2, the third built-in valve AV3, and the downstream valve V0 near the flow
なお、図7(a)に示した流量測定装置90と同様に、流量測定装置20の第1圧力センサ21は、2基の第1圧力センサによって構成されていてもよい。この場合、一方が高圧用、他方が低圧用として機能する他、同レンジの圧力センサを用いれば、ダブルチェック用に使用することもできる。第1圧力センサ21の数は任意であってよい。同様に、第2圧力センサ22も任意目的のために任意の数だけ設けられていてよい。
Note that, similar to the flow
流量測定装置20は、さらに、第1内蔵バルブAV1、第2内蔵バルブAV2、第1圧力センサ21、第1温度センサ23、第2圧力センサ22および第2温度センサ24に接続された制御回路25を備えている。制御回路25は、典型的には、CPU、ROMやRAMなどのメモリ(記憶部)、A/Dコンバータ等を内蔵しており、後述する流量測定動作を実行するように構成されたコンピュータプログラムを含んでいてよく、ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせによって実現され得る。
The
制御回路25は、本実施形態では流量測定装置20に内蔵されているが、外部装置として設けられていてもよい。制御回路25は、下流バルブV0の開閉動作を示す信号に基づいて、第1内蔵バルブAV1および第2内蔵バルブAV2の動作を制御するように構成されていてもよいし、各センサの出力に基づいて下流バルブV0に対して開閉指示信号を出力するように構成されていてもよい。
Although the
以上の構成を有する流量測定装置20において、第1内蔵バルブAV1は、後述するビルドアップ工程を行うときには必ず閉じられる、ビルドアップ用の開閉弁である。本実施形態において、ビルドアップ法による流量測定は、プロセスチャンバ6につながる流路に設けられた開閉弁4が閉じられ、流量測定装置20につながる配管5aに設けられた開閉弁5が開かれ、流量測定の対象となる流量制御装置10が設けられたガスラインの下流バルブV0だけが開かれ、その他のガスラインの下流バルブV0は閉じられた状態で、対象の流量制御装置10によって流量制御されたガスが流量測定装置20を流れている状態から開始される。
In the
本実施形態では、図1に太線で示した流路部分(流量制御装置10から流量測定装置20までの配管5aおよび流量測定装置20における第1内蔵バルブAV1の上流側流路)がビルドアップ容量を形成している。 In this embodiment, the flow path portion shown in bold line in FIG. is formed.
なお、ビルドアップ容量には、厳密には、流量制御装置10内の絞り部12と下流バルブV0との間の流路の容量も含まれる。ただし、この容量は、ビルドアップ容量全体に対しては少容量であるので、流量測定の際にはほとんど無視することができる。特に、絞り部12と下流バルブV0とが近接して設けられている場合(ここでは、ビルドアップ総容量に対して当該容量が0.1%以下の場合をいう)には測定精度を略低下させないものとして無視して扱うことができる。ただし、より正確な測定を行うために、当該容量の容積Vstおよびガス温度Tstに固定値を用いて、流量測定の際の演算式に組み入れても良い。容積Vstは設計から推定されるおおよその既知容積を用いれば十分であり、ガス温度Tstは例えば流量制御装置10が有する温度センサ17の出力で代用すれば十分である。いずれにせよ、下流バルブV0は、流量制御装置10に近接して配置されていることが好ましい。
Note that, strictly speaking, the build-up capacity also includes the capacity of the flow path between the
以下、図3~図5を参照しながら、流量測定装置20を用いて行う流量測定方法について具体的に説明する。
Hereinafter, with reference to FIGS. 3 to 5, a flow rate measurement method using the flow
図3は、測定対象となっている流量制御装置10から流量測定装置20までの系を単純化して模式的に示す図である。図3において、この系における下流バルブV0と流量測定装置20の第3内蔵バルブAV3までの間のビルドアップ容量形成部分を、容積Vaを有する配管5a(ガス温度Ta)として示し、流量測定装置20内の第3内蔵バルブAV3と第1内蔵バルブAV1との間の流路(ビルドアップ容量形成部分)を容積Vbを有する第1内部容量として示し、第1内蔵バルブAV1と第2内蔵バルブAV2との間の流路を容積Vcを有する第2内部容量として示している。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a simplified system from the flow
第1内部容量におけるガス圧力Pbおよびガス温度Tbはセンサを用いて常時測定可能であり、また、第2内部容量におけるガス圧力Pcおよびガス温度Tcもセンサを用いて常時測定可能である。一方で、配管5aの容積Vaは正確に求めることが容易ではなく、また、配管5aにおけるガス温度Taは温度分布が存在しているため測定が困難である。このため本実施形態の流量測定方法においても、ビルドアップ法を用いるとともに、分圧法も適用して、配管5aにおけるガス温度Taや容積Vaを用いずに流量を測定するようにしている。
Gas pressure Pb and gas temperature Tb in the first internal volume can be measured at all times using a sensor, and gas pressure Pc and gas temperature Tc in the second internal volume can also be measured at all times using a sensor. On the other hand, it is not easy to accurately determine the volume Va of the
また、本実施形態において、流量測定装置20内の少なくとも第2内部容量の容積Vcは、ガス供給システム100に組み込む前に予め正確に測定されており、既知の容積Vcとして制御回路25のメモリなどに格納されている。前述の従来の流量測定装置90と同様に、容積Vcの予めの測定は、例えば、特許文献5に記載の方法を利用して出荷前などに行うことができる。容積Vcとしては、一定値だけでなく、流量測定時の環境温度やビルドアップ後の圧力の大きさ(ダイヤフラム変形による圧力センサ内部の容積変化)に対応する変動値が用いられてもよい。
Further, in this embodiment, the volume Vc of at least the second internal capacity in the flow
流量測定の手順において、まず、図4に示すように、時刻t1において、図示される全てのバルブが開かれ、流量測定装置20には、対象の流量制御装置10によって流量制御されたガスが定常流として流れている状態から開始される。なお、図4の圧力Pのグラフにおいて、実線は、第1圧力センサ21が示す圧力Pbを示し、破線は、第2圧力センサ22が示す圧力Pcを示し、二重線は、第1圧力センサ21が出力する圧力Pbと第2圧力センサ22が示す圧力Pcとが同じであることを示している。
In the flow rate measurement procedure, first, as shown in FIG. 4, at time t1, all the valves shown in the figure are opened, and the flow
その後、時刻t2において、下流バルブV0と第1内蔵バルブAV1とが同時に閉じられ、時刻t2~時刻t3の封止状態(V0-AV1間)において、ライン依存性に対応する同時封止時圧力P0が第1圧力センサ21を用いて測定される。この同時封止時圧力P0の測定は、必ずしもビルドアップ工程の前に行われる必要はなく、ビルドアップ工程および分圧法適用工程の後に、ガスが定常流で流量測定装置20を流れる状態を形成した後で実行してもよい。
After that, at time t2, the downstream valve V0 and the first built-in valve AV1 are closed simultaneously, and in the sealed state (between V0 and AV1) from time t2 to time t3, the simultaneous sealing pressure P corresponding to the line dependence 0 is measured using the
その後、時刻t3において、下流バルブV0と第1内蔵バルブAV1とが開かれ、時刻t3~t4の間、流量測定装置20には、対象の流量制御装置10によって流量制御されたガスが定常流として再び流れる。
Thereafter, at time t3, the downstream valve V0 and the first built-in valve AV1 are opened, and between times t3 and t4, the gas whose flow rate is controlled by the target flow
その後、時刻t4において、ビルドアップ用の第1内蔵バルブAV1が閉じられることによって、容積Va+Vbを有するビルドアップ容量に、流量制御装置10から制御流量でのガスを流し込むビルドアップ工程が開始される。ビルドアップ工程は、時刻t4において第1内蔵バルブAV1が閉じられてから、所定のビルドアップ時間Δtが経過した時刻t5まで続けられる。このビルドアップ期間中、ビルドアップ容量内の圧力Pbは、時間に対して線形的に増加する。
Thereafter, at time t4, the first built-in valve AV1 for build-up is closed, thereby starting a build-up process in which gas is flowed at a controlled flow rate from the flow
一方で、本実施形態では、時刻t4において第1内蔵バルブAV1が閉じられた後も、第2内蔵バルブAV2は開いたままであるので、第1内蔵バルブAV1と第2内蔵バルブAV2との間の第2内部容量からは、ガス出口Goutを介してガスが排気される。その結果、図4に示す様に、第2圧力センサ22が示す圧力Pcは、定常流で流れているときの圧力よりも低い圧力P2に低下する。図示する例において、圧力P2は、例えば、100Torr以下の真空圧であり、時刻t4の直後に急激に低下した後、第1内蔵バルブAV1が閉じられ、排気系に接続されている第2内蔵バルブAV2が開いた状態では、おおむね一定の真空圧に維持される。
On the other hand, in this embodiment, even after the first built-in valve AV1 is closed at time t4, the second built-in valve AV2 remains open, so that the gap between the first built-in valve AV1 and the second built-in valve AV2 is Gas is exhausted from the second internal volume via the gas outlet Gout. As a result, as shown in FIG. 4, the pressure Pc indicated by the
その後、時刻t5において、下流バルブV0を閉じることによって、ビルドアップ後の封止状態(V0-AV1間)が形成される。そして、封止状態においてガスの圧力および温度が落ち着いたところで、ビルドアップ後のガス圧力P1およびガス温度Tbが測定される。 Thereafter, at time t5, the downstream valve V0 is closed, thereby forming a sealed state (between V0 and AV1) after build-up. Then, when the pressure and temperature of the gas settle down in the sealed state, the gas pressure P1 and gas temperature Tb after build-up are measured.
また、時刻t6に達する前に、第2内蔵バルブAV2も閉じることによって、第1内蔵バルブAV1と第2内蔵バルブAV2との間も封止状態となり、これらの間の圧力PcはP2の値に維持される。なお、第2内蔵バルブAV2は、例えば、ビルドアップ完了時に下流バルブV0が閉じられる時刻t5において閉じられても良い。 Furthermore, by closing the second built-in valve AV2 before reaching time t6, the first built-in valve AV1 and the second built-in valve AV2 are also sealed, and the pressure Pc between them is equal to the value of P2. will be maintained. Note that the second built-in valve AV2 may be closed, for example, at time t5 when the downstream valve V0 is closed upon completion of build-up.
このようにして、ビルドアップ期間中に下流側を同時に減圧することによって、時刻t6において、すでに、第1内蔵バルブAV1の上流側の封止空間と、第1内蔵バルブAV1の下流側の封止空間とで圧力差が生じている分圧前の状態(図5(a))が形成される。また、各内部容積に対応する圧力センサおよび温度センサがそれぞれ設けられているので、この状態における各封止空間における圧力P1、P2および温度Tb、Tcを測定することができる。 In this way, by simultaneously reducing the pressure on the downstream side during the build-up period, at time t6, the sealed space on the upstream side of the first built-in valve AV1 and the sealed space on the downstream side of the first built-in valve AV1 are already sealed. A pre-partial pressure state (FIG. 5(a)) is formed in which a pressure difference occurs between the space and the space. Furthermore, since a pressure sensor and a temperature sensor are provided corresponding to each internal volume, it is possible to measure the pressures P 1 and P 2 and the temperatures Tb and Tc in each sealed space in this state.
したがって、従来の図7(b)に示したような、ビルドアップ後の封止状態の後に、第2内蔵バルブAV2’を閉じるとともに第1内蔵バルブAV1’を一時的開いて測定可能な低下圧力空間を形成し、その圧力測定を行う工程を省略することができる。これによって、流量測定に要する作業時間を短縮することができる。 Therefore, after the conventional sealed state after build-up as shown in FIG. 7(b), the reduced pressure can be measured by closing the second built-in valve AV2' and temporarily opening the first built-in valve AV1'. The steps of forming a space and measuring its pressure can be omitted. Thereby, the working time required for flow rate measurement can be shortened.
なお、上記には、時刻t4では第2内蔵バルブAV2を開いた状態に維持して第1内蔵バルブAV1の下流側を排気し、時刻t5以降に第2内蔵バルブAV2を閉じる態様を説明したがこれに限られない。例えば、時刻t4において、第1内蔵バルブAV1を閉じるのと同時にまたは直後に第2内蔵バルブAV2を閉じてもよい。この場合、第1内蔵バルブAV1と第2内蔵バルブAV2との間の圧力P2は、真空圧にまで低下せず、定常流を流しているときの圧力と同様の圧力に維持され得る。 Note that, although the above description describes a mode in which the second built-in valve AV2 is maintained in an open state at time t4, the downstream side of the first built-in valve AV1 is exhausted, and the second built-in valve AV2 is closed after time t5. It is not limited to this. For example, at time t4, the second built-in valve AV2 may be closed simultaneously with or immediately after closing the first built-in valve AV1. In this case, the pressure P2 between the first built-in valve AV1 and the second built-in valve AV2 does not decrease to vacuum pressure, but can be maintained at a pressure similar to the pressure when a steady flow is flowing.
また、図4に示したビルドアップ開始時刻t4、すなわち、第1内蔵バルブAV1を閉じるよりも少し前に、第2内蔵バルブAV2を閉じることも可能である。第2内蔵バルブAV2を先に閉じることによって、第1内蔵バルブAV1の上流側および下流側の圧力は、同様に、線形的に上昇し始める。その途中で、正式なビルドアップ開始のために第1内蔵バルブAV1を閉じることによって、下流バルブV0と第1内蔵バルブAV1との間の容量を用いたビルドアップ法を行うことができる。 It is also possible to close the second built-in valve AV2 at the build-up start time t4 shown in FIG. 4, that is, a little before closing the first built-in valve AV1. By closing the second built-in valve AV2 first, the pressure upstream and downstream of the first built-in valve AV1 similarly begins to rise linearly. By closing the first built-in valve AV1 in the middle of the process to officially start the build-up, a build-up method can be performed using the capacity between the downstream valve V0 and the first built-in valve AV1.
この場合、第1内蔵バルブAV1を閉じた時点から下流バルブV0を閉じるまでのビルドアップ時間をΔtとし、この期間の圧力上昇幅をΔPとすると、圧力上昇率ΔP/Δtは、ΔP/Δt=(P1-P2)/Δtで与えられる。したがって、ビルドアップ法によって流量を求めることが可能である。また、先に第2内蔵バルブAV2を閉じておいても、分圧法の前に、第1内蔵バルブAV1の上流側の封止空間の圧力P1と、下流側の封止空間の圧力P2とを異ならせるものとすることができ、分圧法による流量補正を支障なく実行することができる。 In this case, if the build-up time from the time when the first built-in valve AV1 is closed until the downstream valve V0 is closed is Δt, and the pressure increase width during this period is ΔP, the pressure increase rate ΔP/Δt is calculated as follows: ΔP/Δt= It is given by (P 1 - P 2 )/Δt. Therefore, it is possible to determine the flow rate by the build-up method. Furthermore, even if the second built-in valve AV2 is closed first, the pressure P1 in the sealed space upstream of the first built-in valve AV1 and the pressure P2 in the sealed space downstream of the first built-in valve AV1 are changed before the partial pressure method. can be made to be different from each other, and flow rate correction using the partial pressure method can be performed without any problem.
なお、上記のように第2内蔵バルブAV2を先に閉じたときには、正式なビルドアップ開始のために第1内蔵バルブAV1を閉じるまでの所定時間に上昇した圧力P2が、ライン依存性を反映したものであり得る。したがって、上記のように(P1-P2)/Δtを用いてビルドアップ流量を求める場合には、同時封止による圧力P0の測定工程を省略しながらも、ライン依存性を低減できる可能性がある。 Note that when the second built-in valve AV2 is closed first as described above, the pressure P2 that rises during the predetermined time until the first built-in valve AV1 is closed to officially start the build-up reflects line dependence. It could be something like that. Therefore, when determining the build-up flow rate using (P 1 - P 2 )/Δt as described above, it is possible to reduce line dependence while omitting the step of measuring pressure P 0 by simultaneous sealing. There is sex.
以上の説明からわかるように、第1内蔵バルブAV1を閉じてのビルドアップ開始が可能な限り、第2内蔵バルブAV2は、分圧法前の任意のタイミングで閉じられ得る。これに伴い、ビルドアップ後、分圧法前に一定に維持されている第1内蔵バルブAV1と第2内蔵バルブAV2との間の圧力P2(第2圧力センサ22によって測定される封止時圧力)は、ビルドアップ後の第1内蔵バルブAV1の上流側の圧力P1よりも小さい限り、任意の値を取り得る。 As can be seen from the above description, as long as it is possible to start build-up by closing the first built-in valve AV1, the second built-in valve AV2 can be closed at any timing before the partial pressure method. Along with this, after build-up, the pressure P 2 between the first built-in valve AV1 and the second built-in valve AV2, which is maintained constant before the partial pressure method (pressure at the time of sealing measured by the second pressure sensor 22 ) can take any value as long as it is smaller than the pressure P1 on the upstream side of the first built-in valve AV1 after build-up.
その後、時刻t6において、下流バルブV0と第2内蔵バルブAV2とを閉状態に維持したまま、第1内蔵バルブAV1を開くことによって、図5(b)に示すように、圧力差が解消され、図4に示す時刻t7以降のように均一の圧力P3に維持される。この時、第1圧力センサ21および第2圧力センサ22の少なくともいずれかを用いて、圧力P3を測定することが可能であり、また、第1温度センサ23および第2温度センサ24を用いて、ガス温度Tbおよびガス温度Tcを測定することが可能である。
Thereafter, at time t6, by opening the first built-in valve AV1 while maintaining the downstream valve V0 and the second built-in valve AV2 in the closed state, the pressure difference is eliminated as shown in FIG. 5(b). The pressure is maintained at a uniform pressure P3 after time t7 shown in FIG. At this time, it is possible to measure the pressure P3 using at least one of the
そして、分圧の前後で、流量測定装置20が備える各センサを用いて、時刻t5~t6における第1内蔵バルブAV1上流側のガス圧力P1および第1内部容量におけるガス温度Tbと、時刻t5~t6における第1内蔵バルブAV1下流側の第2内部容量におけるガス圧力P2とおよびガス温度Tcと、時刻t7~t8におけるガス圧力P3およびガス温度Tb、Tcとがそれぞれ測定値として得られる。
Then, before and after the partial pressure, each sensor included in the flow
ここで、本実施形態の流量測定方法においても、図5(a)および(b)のそれぞれの封止状態において、下流バルブV0と第2内蔵バルブAV2との間で、トータルのガス物質量は不変であるため、ボイル・シャルルの法則を適用すると、以下の関係式が得られる。
上記式において、Rはガス定数であり、VaおよびTaは、測定が困難である配管5aにおける容積値およびガス温度であり、その他のP1、P2、P3、Tb、Tcは、上記の測定可能な圧力値および温度値である。また、この式においても、実際の環境を考慮して、図5(a)および(b)に示したそれぞれの状態で、各流路部分の温度Ta、Tb、Tcは不変で同じであるものと仮定している。
In the above formula, R is a gas constant, Va and Ta are the volume value and gas temperature in the
そして、上記式を変形すると、以下の式が得られる。
以上のことからわかるように、実際の測定が困難であるVa/Taは、測定によって得られた各圧力P1、P2、P3、および温度Tb、Tcと、流量測定装置20内の第1内部容量の容積Vbおよび第2内部容量の容積Vcを用いて記述できることがわかる。 As can be seen from the above, Va/Ta, which is difficult to actually measure, is determined by the pressures P 1 , P 2 , P 3 and temperatures Tb, Tc obtained by measurement, and the It can be seen that it can be described using the volume Vb of the first internal capacitor and the volume Vc of the second internal capacitor.
そして、本測定方法においても、ビルドアップ法において求められる流量Qは、容積値V(=Va+Vb)を有するビルドアップ容量に流れ込んだガスの物質量増加率Δn/Δtに対応しているので、気体の状態方程式を適用すると、体積換算した流量Q(sccm)は以下の式によって表すことができる。
Q=22.4×Δn/Δt
=22.4×(ΔP・Va/R・Ta+ΔP・Vb/R・Tb)/Δt
=22.4×(ΔP/R・Δt)×(Va/Ta+Vb/Tb)
Also in this measurement method, the flow rate Q determined in the build-up method corresponds to the rate of increase in the amount of gas Δn/Δt flowing into the build-up volume having the volume value V (= Va + Vb). When the equation of state is applied, the volume-converted flow rate Q (sccm) can be expressed by the following equation.
Q=22.4×Δn/Δt
=22.4×(ΔP・Va/R・Ta+ΔP・Vb/R・Tb)/Δt
=22.4×(ΔP/R・Δt)×(Va/Ta+Vb/Tb)
上記式においてΔPは、ビルドアップによる圧力増加分(ここでは、ΔP=P1-P0)に対応し、Δtはビルドアップ時間(ビルドアップに要した時間)に対応する。なお、Rは気体定数であり、また、上記式は圧力の単位が(Pa)、温度の単位が(K)の場合を示している。圧力の単位が(Torr)の場合は、Q=(22.4/760)×(ΔP/RΔt)×(Va/Ta+Vb/Tb)と表される。 In the above equation, ΔP corresponds to the pressure increase due to build-up (in this case, ΔP=P 1 −P 0 ), and Δt corresponds to build-up time (time required for build-up). Note that R is a gas constant, and the above equation shows a case where the unit of pressure is (Pa) and the unit of temperature is (K). When the unit of pressure is (Torr), it is expressed as Q=(22.4/760)×(ΔP/RΔt)×(Va/Ta+Vb/Tb).
そして、上述した分圧法によって、Va/Ta=(Vc/Tc)×(P3-P2)/(P1-P3)-Vb/Tbの関係が得られているので、これを代入すると、体積流量Qは、以下の式に基づいて演算により求めることができる。
Q=22.4×((P1-P0)/RΔt)×(P3-P2)/(P1-P3)×(Vc/Tc)
Then, by using the partial pressure method described above, the relationship Va/Ta=(Vc/Tc)×(P 3 - P 2 )/(P 1 -P 3 )-Vb/Tb is obtained, so by substituting this, , the volumetric flow rate Q can be determined by calculation based on the following formula.
Q=22.4×((P 1 - P 0 )/RΔt)×(P 3 -P 2 )/(P 1 -P 3 )×(Vc/Tc)
このようにして、本測定方法では、配管5aの容積Vaおよびガス温度Taの測定を必要とせずに、測定値およびメモリから読みだした容量値を用いて、ライン依存性および配管温度の影響を低減し、かつ、簡素化された工程により作業時間を短縮しながら、流量Qを演算により求めることができる。
In this way, this measurement method eliminates the need to measure the volume Va and gas temperature Ta of the
以上、本発明の実施形態による流量測定装置20および流量測定方法を説明したが、他の態様において、流量測定装置20は、第1内蔵バルブAV1と第2内蔵バルブAV2との間の第2内部容量において、容積を増加させるための容量拡大チャンバを備えていてもよい。
The flow
図6は、上記の容量拡大チャンバ5cが設けられた変形例の流量測定装置20Aを示す。既知容積の容量拡大チャンバ5cを設けることによって、ガス圧力の大きさによって生じ得る容積Vcの変動の割合が低下し、流量測定の精度をより向上させ得る。また、既知容積の容量拡大チャンバ5cを設けることによって、分圧法において、下流バルブV0から第1内蔵バルブAV1までの容積(Va+Vb)に対して、第1内蔵バルブAV1の下流側の容積Vcが小さすぎるために、分圧後にも全体がビルドアップ後の圧力P1とほとんど変わらない圧力になってしまい測定誤差が増加する事象を防止し得る。
FIG. 6 shows a modified flow
また、以上のようにして、測定対象の流量制御装置10によって制御されたガスの流量を流量測定装置20を用いて測定した結果、流量制御装置10の出力流量と、流量測定装置20が測定した測定流量とが大きく異なる場合、流量制御装置10に流量制御不良が生じているものと考えられる。このため、流量制御装置10の出力流量と測定流量とを比較して、その差が閾値を超える場合には流量制御装置10を校正することが好ましい。
In addition, as a result of measuring the flow rate of the gas controlled by the flow
例えば、流量制御装置10が圧力式流量制御装置の場合、流量制御装置10の出力流量に対して流量測定装置20の測定流量が十分小さいときには、流量制御装置10の絞り部12に詰まりが生じており、上流圧力PUを参照しただけでは正確な流量でガスが流せない状態であると判断できる。この場合、流量制御装置10の流量式である上記のQ=K1・PUの定数K1を、測定流量に対応するより小さい値に更新することによって、正確な制御流量でガスを流すことができるように校正することができる。
For example, when the flow
本発明の実施形態にかかる流量測定装置、流量測定方法、および流量制御装置の校正方法は、流量制御装置が制御した流量で流れるガスの流量をビルドダウン法を用いて測定し、流量制御装置を校正するために適切に用いられる。 A flow rate measuring device, a flow rate measuring method, and a method for calibrating a flow rate control device according to an embodiment of the present invention include measuring the flow rate of gas flowing at a flow rate controlled by the flow rate control device using a build-down method, and adjusting the flow rate control device. Properly used to calibrate.
2 ガス供給源
4 開閉弁
5 開閉弁
5a 配管
6 プロセスチャンバ (ガス使用装置)
8 真空ポンプ
10 流量制御装置
12 絞り部
14 コントロールバルブ
16 上流圧力センサ
17 温度センサ
18 下流圧力センサ
20 流量測定装置
21 第1圧力センサ
22 第2圧力センサ
23 第1温度センサ
24 第2温度センサ
25 制御回路
28 真空ポンプ
100 ガス供給システム
AV1 第1内蔵バルブ
AV2 第2内蔵バルブ
AV3 第3内蔵バルブ
V0 下流バルブ
2
8
Claims (9)
前記下流バルブの下流側の流路に連通するガス入口と、
排気系に連通するガス出口と、
前記ガス入口とガス出口との間の流路に設けられたビルドアップ用の第1内蔵バルブと、
前記第1内蔵バルブと前記ガス出口との間に設けられた第2内蔵バルブと、
前記第1内蔵バルブの上流側の圧力および温度を測定する第1圧力センサおよび第1温度センサと、
前記第1内蔵バルブと前記第2内蔵バルブとの間の圧力および温度を測定する第2圧力センサおよび第2温度センサと、
前記第1内蔵バルブ、前記第2内蔵バルブ、前記第1圧力センサ、前記第1温度センサ、前記第2圧力センサおよび前記第2温度センサに接続された制御回路と
を備え、
前記第1内蔵バルブを閉じた状態で、前記第1内蔵バルブの上流側の圧力および温度を測定することができるとともに、前記第1内蔵バルブの下流側の圧力および温度をも測定できるように構成されている、流量測定装置。 A gas supply system including a flow rate control device, a downstream valve provided downstream of the flow rate control device, and a gas usage device connected to a flow path downstream of the downstream valve, wherein the downstream valve and the gas A flow rate measurement device connected to a flow path between the device used and configured to measure the flow rate of gas controlled by the flow rate control device,
a gas inlet communicating with a flow path on the downstream side of the downstream valve;
a gas outlet communicating with the exhaust system;
a first built-in valve for build-up provided in a flow path between the gas inlet and the gas outlet;
a second built-in valve provided between the first built-in valve and the gas outlet;
a first pressure sensor and a first temperature sensor that measure the pressure and temperature upstream of the first built-in valve;
a second pressure sensor and a second temperature sensor that measure pressure and temperature between the first built-in valve and the second built-in valve;
A control circuit connected to the first built-in valve, the second built-in valve, the first pressure sensor, the first temperature sensor, the second pressure sensor, and the second temperature sensor,
With the first built-in valve closed, the pressure and temperature on the upstream side of the first built-in valve can be measured, and the pressure and temperature on the downstream side of the first built-in valve can also be measured. A flow rate measuring device.
前記流量測定装置は、前記下流バルブの下流側の流路に連通するガス入口と、排気系に連通するガス出口と、前記ガス入口とガス出口との間の流路に設けられたビルドアップ用の第1内蔵バルブと、前記第1内蔵バルブと前記ガス出口との間に設けられた第2内蔵バルブと、前記第1内蔵バルブの上流側の圧力および温度を測定する第1圧力センサおよび第1温度センサと、前記第1内蔵バルブと前記第2内蔵バルブとの間の圧力および温度を測定する第2圧力センサおよび第2温度センサとを備えており、
前記下流バルブ、前記第1内蔵バルブ、および、前記第2内蔵バルブを開いた状態で、前記流量制御装置によって制御された流量でガスを前記流量測定装置のガス入口からガス出口に流すステップと、
ガスが流れている状態において前記第1内蔵バルブを閉じてから所定時間経過後に前記下流バルブを閉じ、ビルドアップ後に前記下流バルブおよび前記第1内蔵バルブを閉じた封止状態における前記第1内蔵バルブの上流側のガス圧力P1を前記第1圧力センサを用いて測定するステップと、
前記第2内蔵バルブを閉じ、前記第1内蔵バルブおよび前記第2内蔵バルブを閉じた封止状態における前記第1内蔵バルブの下流側のガス圧力P2を前記第2圧力センサを用いて測定するステップと、
前記下流バルブ、前記第1内蔵バルブ、および、前記第2内蔵バルブが閉じられた状態から、前記第1内蔵バルブのみを開いて前記下流バルブから前記第2内蔵バルブまでを連通させ、前記下流バルブおよび第2内蔵バルブを閉じた封止状態におけるガス圧力P3を、前記第1圧力センサおよび前記第2圧力センサの少なくとも一方を用いて測定するステップと、
測定されたガス圧力P1、ガス圧力P2、ガス圧力P3に基づいてガス流量を演算により求めるステップと
を含む、流量測定方法。 A gas supply system including a flow rate control device, a downstream valve provided downstream of the flow rate control device, and a gas usage device connected to a flow path downstream of the downstream valve, wherein the downstream valve and the gas A flow rate measurement method performed using a flow rate measurement device connected to a flow path between the device used and configured to measure the flow rate of gas controlled by the flow rate control device,
The flow rate measurement device includes a gas inlet communicating with a flow path on the downstream side of the downstream valve, a gas outlet communicating with an exhaust system, and a build-up device provided in the flow path between the gas inlet and the gas outlet. a first built-in valve, a second built-in valve provided between the first built-in valve and the gas outlet, a first pressure sensor that measures pressure and temperature upstream of the first built-in valve; a second pressure sensor and a second temperature sensor that measure pressure and temperature between the first built-in valve and the second built-in valve,
flowing gas from the gas inlet to the gas outlet of the flow rate measurement device at a flow rate controlled by the flow rate control device while the downstream valve, the first built-in valve, and the second built-in valve are open;
The first built-in valve is closed after a predetermined time has elapsed after closing the first built-in valve in a state where gas is flowing, and the first built-in valve is in a sealed state in which the downstream valve and the first built-in valve are closed after build-up. using the first pressure sensor to measure a gas pressure P1 on the upstream side of the
Close the second built-in valve, and measure gas pressure P2 downstream of the first built-in valve in a sealed state with the first built-in valve and the second built-in valve closed using the second pressure sensor. step and
From the state in which the downstream valve, the first built-in valve, and the second built-in valve are closed, only the first built-in valve is opened to communicate from the downstream valve to the second built-in valve, and the downstream valve is closed. and a step of measuring gas pressure P3 in a sealed state in which the second built-in valve is closed, using at least one of the first pressure sensor and the second pressure sensor;
A method for measuring a flow rate, comprising: calculating a gas flow rate based on the measured gas pressure P 1 , gas pressure P 2 , and gas pressure P 3 .
前記ガス圧力P1、ガス圧力P2、およびガス圧力P3に加えて、前記ガス温度Tcと、前記第1内蔵バルブと前記第2内蔵バルブとの間の容量の既知容積値Vcとに基づいて、ガス流量を演算する、請求項5に記載の流量測定方法。 In at least one of a sealed state where the first built-in valve and the second built-in valve are closed or a sealed state where the downstream valve and the second built-in valve are closed, the second temperature sensor is used to measure the temperature of the first built-in valve. further comprising the step of measuring a gas temperature Tc downstream of the built-in valve;
In addition to the gas pressure P 1 , gas pressure P 2 , and gas pressure P 3 , based on the gas temperature Tc and a known volume value Vc of the capacity between the first built-in valve and the second built-in valve. 6. The flow rate measurement method according to claim 5, wherein the gas flow rate is calculated by
前記ガス圧力P1、ガス圧力P2、およびガス圧力P3に加えて、前記ガス圧力P0にも基づいてガス流量を演算する、請求項5または6に記載の流量測定方法。 With the downstream valve, the first built-in valve, and the second built-in valve open, gas is flowing from the gas inlet to the gas outlet of the flow rate measurement device at a flow rate controlled by the flow rate control device. further comprising the step of simultaneously closing the downstream valve and the first built-in valve and measuring the gas pressure P 0 upstream of the first built-in valve in a sealed state using the first pressure sensor,
The flow rate measuring method according to claim 5 or 6 , wherein the gas flow rate is calculated based on the gas pressure P 0 as well as the gas pressure P 1 , gas pressure P 2 , and gas pressure P 3 .
測定された流量と、前記流量制御装置が出力する流量とを比較するステップと、
前記比較するステップにおける比較結果に基づいて、前記流量制御装置を校正するステップと
を含む、流量制御装置の校正方法。
According to the flow rate measurement method according to claim 5 or 6, measuring the flow rate of the gas controlled by the flow rate control device using the flow rate measurement device;
Comparing the measured flow rate with the flow rate output by the flow rate control device;
A method for calibrating a flow rate control device, comprising: calibrating the flow rate control device based on the comparison result in the comparing step.
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