JP3119665B2 - Flow control device using piezo valve - Google Patents

Flow control device using piezo valve

Info

Publication number
JP3119665B2
JP3119665B2 JP03005164A JP516491A JP3119665B2 JP 3119665 B2 JP3119665 B2 JP 3119665B2 JP 03005164 A JP03005164 A JP 03005164A JP 516491 A JP516491 A JP 516491A JP 3119665 B2 JP3119665 B2 JP 3119665B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
flow rate
piezo
piezo valve
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP03005164A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH04238227A (en
Inventor
伴野達也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Japan Science and Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Science and Technology Corp filed Critical Japan Science and Technology Corp
Priority to JP03005164A priority Critical patent/JP3119665B2/en
Publication of JPH04238227A publication Critical patent/JPH04238227A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3119665B2 publication Critical patent/JP3119665B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
  • Flow Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はピエゾバルブを用いて流
量制御する技術に関するものであり、特に薄膜半導体を
反応性ガス(電離気体を含む)を用いて作製する場合、
又は酸化物超伝導体をMOCVD法やオゾンを用いて作
製する場合、触媒反応や表面吸着脱離反応を研究する場
合などで、反応容器に毎秒何分子の気体を導入している
かを定量的に測定し、それによって生成された膜の物性
を制御したいというような微量なガス流量制御に適した
制御装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for controlling a flow rate using a piezo valve, and more particularly to a technique for manufacturing a thin film semiconductor using a reactive gas (including an ionized gas).
Alternatively, when producing oxide superconductors using MOCVD or ozone, or when studying catalytic reactions or surface adsorption / desorption reactions, quantitatively determine how many molecules of gas are introduced into the reaction vessel per second. The present invention relates to a control device suitable for controlling the flow rate of a small amount of gas, for example, for controlling the physical properties of a film formed by measurement.

【0002】[0002]

【従来の技術】流量制御としてガス流量の例について述
べると、従来はニードルバルブと呼ばれるバルブが主流
で、これはテーパを付けた細いニードルバルブを小孔に
抜き挿し可能に設けて小孔をふさぎ、多くの場合圧力が
一定になるように人手またはステップモータ等でフィー
ドバックしてニードルと小孔との隙間を制御して流量を
制御する方法が広く用いられている。また、電圧を印加
することにより歪みを生ずるピエゾ素子を直流電圧で駆
動し、小孔の隙間の開き具合を調節することにより流量
制御するようにしたガス導入系も知られている。また、
ガス流量測定技術としては、チューブの一部を毛細管に
バイパスして毛細管部分をヒータで加熱し、ガス流量に
応じて毛細管部分の温度分布がどれだけ変位するかを測
定することにより流量を求めるものが知られている。
2. Description of the Related Art As an example of gas flow rate control, a valve which is conventionally called a needle valve is mainly used, and a small tapered needle valve is provided so as to be able to be inserted into and removed from a small hole to close the small hole. In many cases, a method of controlling the flow rate by controlling the gap between the needle and the small hole by feeding back manually or using a step motor or the like so that the pressure becomes constant is widely used. There is also known a gas introduction system in which a piezo element that generates distortion by applying a voltage is driven by a DC voltage, and a flow rate is controlled by adjusting a degree of opening of a small hole. Also,
As a gas flow measurement technique, a part of the tube is bypassed to a capillary tube, the capillary part is heated by a heater, and the flow rate is determined by measuring how much the temperature distribution of the capillary part changes according to the gas flow rate. It has been known.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ニード
ルバルブによる流量制御方法では、ニードルと小孔との
隙間を調節するハンドルの位置は目安でしかないため精
度が低く微妙な調整は不可能であり、経時変化が大きい
とともに、機械的振動にも弱いという問題がある。ま
た、ピエゾ素子を直流電圧で駆動して弁開度を調節する
ものでは、ピエゾ素子とバルブ機構そのものの非線形性
により駆動電圧にはしきい値(30V)があり、正確に
流量に比例しない上、流量と電圧の関係には履歴(ヒス
テリシス)があるという問題がある。また、ヒータ加熱
する流量測定方法は、最高感度は0.1sccm(4.
5×1016分子/sec)程度であり、また温度分布が
一定になるのに時間がかかるために応答速度が遅く、速
いものでも0.5秒以上かかり、ガスの種類によって感
度が異なってしまう。さらに、半導体薄膜の製造におい
て、原料ガスをボンベから真空装置に供給する際、従来
は数μm以上の比較的厚い膜を作製することが多く、ガ
ス流量の精密な計測制御は行われておらず、近年、1原
子層の単位で薄膜成長を行って電子の量子効果等を利用
しようとする試みが活発となり、微量のガスを精度良く
供給する装置が求められている。
However, in the flow control method using the needle valve, the position of the handle for adjusting the gap between the needle and the small hole is only a rough guide, so that the accuracy is low and fine adjustment is impossible. There is a problem that the change with time is large and the film is weak against mechanical vibration. Further, in the case where the piezo element is driven by a DC voltage to adjust the valve opening, the driving voltage has a threshold value (30 V) due to the non-linearity of the piezo element and the valve mechanism itself, and is not exactly proportional to the flow rate. There is a problem that the relationship between the flow rate and the voltage has a history (hysteresis). Further, the flow rate measuring method for heating the heater has a maximum sensitivity of 0.1 sccm (4.
5 × 10 16 molecules / sec), and it takes a long time for the temperature distribution to be constant, so that the response speed is slow. Even if it is fast, it takes 0.5 seconds or more, and the sensitivity varies depending on the type of gas. . Furthermore, in the production of semiconductor thin films, when a raw material gas is supplied from a cylinder to a vacuum device, a relatively thick film of several μm or more has conventionally been produced in many cases, and precise measurement control of the gas flow rate has not been performed. In recent years, attempts to utilize the quantum effect of electrons by growing a thin film in units of one atomic layer have become active, and an apparatus for supplying a small amount of gas with high accuracy has been demanded.

【0004】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、再現性や精度、感度、応答速度を大幅に向
上させることができるピエゾバルブを用いた流量制御装
置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a flow control device using a piezo valve which can greatly improve reproducibility, accuracy, sensitivity, and response speed. I do.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、パルス駆動さ
れるピエゾ素子により開閉制御されるピエゾバルブを通
して、反応により消費されるガス分子を含むガスが供給
されるとともに、連続的に反応容器へ供給するガス流量
を制御する装置であって、流量制御信号をパルス幅に変
換するパルス幅変調手段を備え、パルス幅変調した駆動
パルスによりピエゾバルブを開閉制御するとともに、パ
ルス幅変調信号により供給流量をモニタできるようにし
たことを特徴とする。また本発明は、ガス供給源からガ
スが供給される2つのバッファタンクを備えるととも
に、両バッファタンク内圧力の差圧を測定する手段を設
け、一方のバッファタンクを通してピエゾバルブへガス
供給するようにしたことを特徴とする。
According to the present invention, a gas containing gas molecules consumed by a reaction is supplied through a piezo valve which is opened and closed by a piezo element driven by a pulse, and is continuously supplied to a reaction vessel. A pulse width modulation means for converting a flow rate control signal into a pulse width, controlling opening and closing of a piezo valve with a pulse width modulated drive pulse, and monitoring a supply flow rate with a pulse width modulated signal. It is characterized by being made possible. Further, the present invention includes two buffer tanks to which gas is supplied from a gas supply source, and a means for measuring a pressure difference between the pressures in both buffer tanks, and supplies gas to the piezo valve through one of the buffer tanks. It is characterized by the following.

【0006】[0006]

【作用】本発明は、流量制御信号をパルス幅変調してピ
エゾバルブを開閉制御し、ピエゾバルブの開いている時
間の長さにより流量を決定し、ピエゾ素子の非線形な領
域を使用せず、完全に開いた状態と閉じた状態のみを利
用することにより、再現性や精度を大幅に向上させ、流
量最高感度を2.5×1013分子/sec程度と従来の
約3桁向上させ、また応答速度も数ミリ秒と約2桁向上
させることが可能となり、特に1原子層の単位で薄膜成
長を行わせるための微量のガス流量制御等を行うことも
可能となる。
According to the present invention, the flow rate control signal is pulse width modulated to control the opening / closing of the piezo valve, the flow rate is determined by the length of time the piezo valve is open, and the non-linear region of the piezo element is not used. By using only the open state and the closed state, the reproducibility and accuracy are greatly improved, the maximum flow rate sensitivity is improved by about three orders of magnitude to 2.5 × 10 13 molecules / sec, and the response speed This can be improved by about two digits to several milliseconds. In particular, it becomes possible to control a small amount of gas flow for growing a thin film in units of one atomic layer.

【0007】[0007]

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。図1は本発
明の流量制御装置の一実施例を示す図、図2は図1にお
けるパルス幅変調バルブコントローラの構成を説明する
ためのブロック図、図3は本発明で使用するピエゾバル
ブの構造の例を示す図、図4はパルス幅変調した制御信
号を説明するための図である。図中、1は反応容器、2
は圧力計、3は変換器、4はパルス幅変調バルブコント
ローラ、5,6はピエゾバルブ(PV)、7,8はバッ
ファタンク、9,10は圧力ゲージ、11は水素ガスボ
ンベ、12はヘリウムガスボンベ、13はメタンガスボ
ンベ、14はロータリポンプ、15ー1〜15ー3は減
圧弁、16ー1〜16ー10は開閉バルブ、20は差動
増幅器、21は積分器、22は緩衝増幅器、23は基準
周波数発振器、24は三角波発生器、25は電圧比較
器、26はパルス高調節器、27は高電圧増幅器であ
る。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a view showing one embodiment of a flow control device of the present invention, FIG. 2 is a block diagram for explaining the configuration of a pulse width modulation valve controller in FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram showing the structure of a piezo valve used in the present invention. FIG. 4 is a diagram showing an example, and FIG. 4 is a diagram for explaining a control signal subjected to pulse width modulation. In the figure, 1 is a reaction vessel, 2
Is a pressure gauge, 3 is a converter, 4 is a pulse width modulation valve controller, 5, 6 are piezo valves (PV), 7, 8 are buffer tanks, 9, 10 are pressure gauges, 11 is a hydrogen gas cylinder, 12 is a helium gas cylinder, 13 is a methane gas cylinder, 14 is a rotary pump, 15-1 to 15-3 are pressure reducing valves, 16-1 to 16-10 are open / close valves, 20 is a differential amplifier, 21 is an integrator, 22 is a buffer amplifier, and 23 is A reference frequency oscillator, 24 is a triangular wave generator, 25 is a voltage comparator, 26 is a pulse height adjuster, and 27 is a high voltage amplifier.

【0008】図1において、薄膜形成用の反応容器1に
は、ボンベ11〜13より水素ガス、ヘリウムガス、メ
タンガス等の清浄ガス、原料ガスが減圧弁15ー1〜1
5ー3、開閉バルブ16ー1〜16ー10、バッファタ
ンク7,8等を介し、後述するピエゾバルブ5,6を通
して供給されるとともに、連続的に排気されるようにな
っており、また、配管系はロータリポンプ14で排気さ
れるようになっている。
In FIG. 1, a cleaning gas such as hydrogen gas, helium gas, methane gas or the like and a raw material gas are supplied from a cylinder 11 to 13 into a reaction vessel 1 for forming a thin film.
5-3, open / close valves 16-1 to 16-10, buffer tanks 7, 8 and the like, are supplied through piezo valves 5, 6 to be described later, and are continuously exhausted. The system is evacuated by a rotary pump 14.

【0009】ピエゾバルブは、図3に示すように、ハウ
ジング31に流入口取付けナット34により流路L1に
連通する流入口が設けられるとともに、流出口35が設
けられ、その内部中央には流入口と流出口とを結ぶ中心
線に直角に流路形成部材36が設けられて下部を調整用
ハウジング32で覆うとともに、ハウジング31上部を
カバー33で覆う構造になっている。流路形成部材36
には上端に開口している流路L2,流出口35に連通し
た流路L3が形成されており、バネ37に抗して調整ネ
ジ38で上下位置が調整され、その上端はピエゾ素子3
9に取付けられ、シール40が設けられた座41に当接
しており、ピエゾ素子39の下側には空間Sが設けら
れ、空間Sを通して流路L1とL2が連通している。ワ
イヤ46を通して電圧が印加されるピエゾ素子39はネ
ジ42で保持部材44に固定された予圧バネに取付けら
れたテフロンボール45で下方へ押圧されている。ま
た、流入口側にはバネ50でOリングに押しつけられた
フィルタ49がが設けられている。
As shown in FIG. 3, the piezo valve is provided with an inlet communicating with the flow passage L1 by an inlet mounting nut 34 in the housing 31 and an outlet 35, and the piezo valve has an inlet at the center of the inside thereof. A flow path forming member 36 is provided at right angles to a center line connecting to the outlet, and the lower part is covered with the adjusting housing 32 and the upper part of the housing 31 is covered with the cover 33. Flow path forming member 36
Is formed with a flow path L2 open at the upper end and a flow path L3 communicating with the outlet 35. The vertical position is adjusted by an adjusting screw 38 against the spring 37.
9, a space S is provided below the piezo element 39, and the flow paths L1 and L2 communicate with each other through the space S. A piezo element 39 to which a voltage is applied through a wire 46 is pressed downward by a Teflon ball 45 attached to a preload spring fixed to a holding member 44 with a screw 42. A filter 49 pressed against the O-ring by a spring 50 is provided on the inlet side.

【0010】このような構造のピエゾバルブ30は、ワ
イヤ46を通して後述するようにパルス幅変調された電
圧が印加されるとピエゾ素子39が変位して座41と流
路形成部材36の上端との間が開閉し、開いたときには
流路L2の上端が空間Sに開口し、その結果、流入口→
フィルタ49→流路L1→空間S→流路L2→流路L3
→流出口35のように流路が形成されてガスが流れ、電
圧が印加されないと座41と流路形成部材36の上端と
の間が接して流路L2が閉じてガスが流れない。こうし
てピエゾ素子への電圧印加のON/OFFにより流量が
制御される。
In the piezo valve 30 having such a structure, when a pulse-width-modulated voltage is applied through the wire 46 as described later, the piezo element 39 is displaced to move the piezo element 39 between the seat 41 and the upper end of the flow path forming member 36. Opens and closes, and when opened, the upper end of the flow path L2 opens into the space S, and as a result, the inflow port →
Filter 49 → flow path L1 → space S → flow path L2 → flow path L3
→ A flow path is formed as in the outlet 35, and gas flows. If no voltage is applied, the seat 41 and the upper end of the flow path forming member 36 are in contact with each other, and the flow path L2 is closed and no gas flows. Thus, the flow rate is controlled by ON / OFF of the voltage application to the piezo element.

【0011】このようなピエゾバルブ5,6の制御は、
図1に示すように圧力計2で検出した反応容器1内の圧
力を変換器3で電気信号に変換し、パルス幅変調バルブ
コントローラ4で検出圧力と設定圧力との差に基づいて
行う。
The control of the piezo valves 5 and 6 is as follows.
As shown in FIG. 1, the pressure in the reaction vessel 1 detected by the pressure gauge 2 is converted into an electric signal by the converter 3, and the pulse width modulation valve controller 4 performs the operation based on the difference between the detected pressure and the set pressure.

【0012】コントローラ4は、図2に示すような構成
になっている。すなわち、差動増幅器20で圧力検出値
と設定値との差信号が求められ、この差信号が積分器2
1で積分されるとともに、緩衝増幅器22で変調用とし
て電圧レベルを変換され、モニター用にアナログモニタ
ーとしても出力される。一方、基準周波数発信器(10
0Hz)23の出力が三角波発生器24へ加えられ、成
形されて得られた三角波と緩衝増幅器の出力とが電圧比
較器25で比較され、緩衝増幅器の出力の大きさに応じ
た幅を有するパルスが得られ、パルス幅変調が行われ
る。そして、パルス高調節器26で一定波高値を有する
ように成形され、増幅されてピエゾ素子に印加される。
The controller 4 has a configuration as shown in FIG. That is, a difference signal between the pressure detection value and the set value is obtained by the differential amplifier 20, and this difference signal is
While being integrated by 1, the voltage level is converted for modulation by the buffer amplifier 22 and output as an analog monitor for monitoring. On the other hand, the reference frequency transmitter (10
0) is applied to a triangular wave generator 24, and the shaped triangular wave is compared with the output of the buffer amplifier by a voltage comparator 25, and a pulse having a width corresponding to the magnitude of the output of the buffer amplifier is output. Is obtained, and pulse width modulation is performed. Then, the pulse is adjusted by the pulse height controller 26 so as to have a constant peak value, amplified, and applied to the piezo element.

【0013】こうして、反応容器1内の圧力が小さく、
設定値との差圧が大きいときには、図4(a)に示され
るような幅のパルスが図4(b)のように幅が広くなっ
てピエゾバルブの開いている時間が長くなって流量が増
大する。その結果、供給流量が大きくなって反応容器1
内の圧力が増大して設定値との差が小さくなり、設定値
に等しくなった状態で積分器21への入力が0となるの
で積分器の出力信号電圧は維持され、所定量の流量が一
定に供給される。この場合の供給量は、図1のバッファ
タンク7と8とを、例えば1000Torrにしてお
き、バルブ16ー9を通してガス供給したときに、バッ
ファタンク7の減圧(例えば1Torr)したことを差
圧ゲージ9で検出すれば、バッファタンク7の容量が決
まっている(図ではV1)ので、このとき供給されたガ
ス分子の総数を求めることができる。したがってバッフ
ァタンク7と8の差圧を用いて較正し、流量の定量化を
行うことができる。
Thus, the pressure in the reaction vessel 1 is small,
When the pressure difference from the set value is large, the pulse having the width as shown in FIG. 4 (a) becomes wider as shown in FIG. 4 (b) and the time during which the piezo valve is open becomes longer, thereby increasing the flow rate. I do. As a result, the supply flow rate increases and the reaction vessel 1
Is increased, the difference from the set value decreases, and the input to the integrator 21 becomes 0 in a state where the pressure becomes equal to the set value. Therefore, the output signal voltage of the integrator is maintained, and a predetermined amount of flow rate is maintained. Supplied constantly. In this case, the supply amount of the buffer tanks 7 and 8 in FIG. 1 is set to, for example, 1000 Torr, and when the gas is supplied through the valve 16-9, the pressure in the buffer tank 7 is reduced (for example, 1 Torr). If the detection is made in step 9, the capacity of the buffer tank 7 is determined (V1 in the figure), so that the total number of gas molecules supplied at this time can be obtained. Therefore, calibration can be performed using the differential pressure between the buffer tanks 7 and 8, and the flow rate can be quantified.

【0014】図5は、100Hz、55Vのパルスを使
用し、横軸に変調電圧、縦軸に流量(mbar・l/s
ec)をとったときの実験結果示している。図から分か
るように極めて直線性がよく、変調電圧によりガス供給
量を正確に設定できることが分かる。したがって、ピエ
ゾバルブの変調電圧をモニタすることにより供給流量を
知ることができるので、ピエゾバルブ自体が流量検出の
機能を有しており、別途流量センサを設ける必要がな
い。
FIG. 5 uses a pulse of 100 Hz and 55 V, a modulation voltage is plotted on the horizontal axis, and a flow rate (mbar · l / s) is plotted on the vertical axis.
ec) shows the experimental results. As can be seen from the figure, the linearity is extremely good and the gas supply amount can be accurately set by the modulation voltage. Therefore, since the supply flow rate can be known by monitoring the modulation voltage of the piezo valve, the piezo valve itself has the function of detecting the flow rate, and there is no need to provide a separate flow rate sensor.

【0015】また、一定流量でガス供給されている状態
で、反応を開始するとガス分子が消費されるので一定圧
力を保持するために自動的に変調電圧が変化する。上述
のように流量に比例している変調電圧またはデューティ
比をモニタすることによりリアクションレートを推定す
ることが可能である。
When the reaction is started while the gas is supplied at a constant flow rate, gas molecules are consumed, so that the modulation voltage automatically changes to maintain a constant pressure. As described above, the reaction rate can be estimated by monitoring the modulation voltage or the duty ratio that is proportional to the flow rate.

【0016】なお、上記実施例では薄膜形成等における
微量なガス供給の場合について説明したが、本発明はガ
ス流量制御に限定されるものではなく、例えば血液のp
Hをモニタするシステム、血液、尿、脳脊髄液などの生
体液中の極微量の生体物質を分離分析するシステム等に
おける液流量制御にも適用可能である。
In the above embodiment, the case of supplying a small amount of gas in forming a thin film or the like has been described. However, the present invention is not limited to the control of gas flow rate.
The present invention is also applicable to liquid flow rate control in a system for monitoring H, a system for separating and analyzing a trace amount of biological material in a biological fluid such as blood, urine, and cerebrospinal fluid.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、以下のよ
うな効果が得られる。ピエゾバルブの変調電圧をモニ
タすることにより供給流量を知ることができるので、ピ
エゾバルブ自体が流量検出の機能を有しており、別途流
量センサを設ける必要がない。ピエゾ素子の非線形な
領域を使用せず、完全に開いた状態と閉じた状態のみを
利用することにより、リニアリティを向上させることが
できる。ピエゾバルブ自体は2msec程度の応答性
を有しているので、システムの他の機器の時定数さえ短
くできれば飛躍的に応答性を上げることができる。分
子の堆積による発振周波数の変化から堆積膜厚をみる従
来の水晶振動子膜厚計では、0.1Å/sec、すなわ
ち10-1原子層/sec程度、即ち表面被覆率の変化が
10%/sec程度までしか検出できないのに対して、
本発明では10-6mbar・l/sec程度の感度が得
られ、これは2.5×1013分子/secに相当し、こ
れが仮にスパッタリング装置やCVD装置で100cm
2 の基板やトターゲットで消費された場合、2.5×1
11分子/sec・cm2 となり、1原子層が約1015
原子/cm2 であるので、10-4原子層/secの反応
率に対応することになり、したがって表面被覆率の変化
が0.01%/secまで検出でき、飛躍的に感度を向
上させることができる。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. Since the supply flow rate can be known by monitoring the modulation voltage of the piezo valve, the piezo valve itself has the function of detecting the flow rate, and there is no need to provide a separate flow rate sensor. The linearity can be improved by using only the fully opened state and the closed state without using the nonlinear region of the piezo element. Since the piezo valve itself has a response of about 2 msec, the response can be drastically increased if the time constant of other devices in the system can be shortened. In a conventional quartz crystal film thickness meter that checks the deposited film thickness from the change in the oscillation frequency due to the deposition of molecules, the change in the surface coverage is 0.1% / sec, that is, about 10 -1 atomic layer / sec. while it can only be detected up to about
In the present invention, a sensitivity of about 10 −6 mbar · l / sec is obtained, which corresponds to 2.5 × 10 13 molecules / sec.
2.5 × 1 when consumed by 2 substrates or targets
0 11 molecules / sec · cm 2 , and one atomic layer is about 10 15
Since it is atoms / cm 2 , it corresponds to a reaction rate of 10 −4 atomic layers / sec. Therefore, a change in surface coverage can be detected up to 0.01% / sec, and the sensitivity is dramatically improved. Can be.

【0018】薄膜作製上、一定流量でガス供給されて
いる状態で、反応によってガス分子が利用されると変調
電圧が変化するので、変調電圧またはデューティ比をモ
ニタすることによりリアクションレートを推定すること
ができる。
Since the modulation voltage changes when gas molecules are used by the reaction in a state where the gas is supplied at a constant flow rate in the production of the thin film, the reaction rate is estimated by monitoring the modulation voltage or the duty ratio. Can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の流量制御装置の一実施例を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of a flow control device of the present invention.

【図2】パルス幅変調バルブコントローラの構成を説明
するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration of a pulse width modulation valve controller.

【図3】ピエゾバルブの構造を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the structure of a piezo valve.

【図4】本発明の流量制御を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating flow control according to the present invention.

【図5】変調電圧と流量の関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a modulation voltage and a flow rate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…反応容器、2…圧力計、3…変換器、4…パルス幅
変調バルブコントローラ、5,6…ピエゾバルブ(P
V)、7,8…バッファタンク、9,10…圧力ゲー
ジ、11…水素ガスボンベ、12…ヘリウムガスボン
ベ、13…メタンガスボンベ、20…差動増幅器、21
…積分器、22…緩衝増幅器、23…基準周波数発振
器、24…三角波発生器、25…電圧比較器、26…パ
ルス高調節器、27…高電圧増幅器。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reaction container, 2 ... Pressure gauge, 3 ... Transducer, 4 ... Pulse width modulation valve controller, 5, 6 ... Piezo valve (P
V), 7, 8: buffer tank, 9, 10, pressure gauge, 11: hydrogen gas cylinder, 12: helium gas cylinder, 13: methane gas cylinder, 20: differential amplifier, 21
... Integrator, 22 ... Buffer amplifier, 23 ... Reference frequency oscillator, 24 ... Triangle wave generator, 25 ... Voltage comparator, 26 ... Pulse height adjuster, 27 ... High voltage amplifier.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 パルス駆動されるピエゾ素子により開閉
制御されるピエゾバルブを通して、反応により消費され
るガス分子を含むガスが供給されるとともに、連続的に
反応容器へ供給するガス流量を制御する装置であって、
流量制御信号をパルス幅に変換するパルス幅変調手段を
備え、パルス幅変調した駆動パルスによりピエゾバルブ
を開閉制御するとともに、パルス幅変調信号により供給
流量をモニタできるようにしたことを特徴とするピエゾ
バルブを用いた流量制御装置。
An apparatus for supplying a gas containing gas molecules consumed by a reaction through a piezo valve controlled to be opened and closed by a pulse driven piezo element and for controlling a gas flow rate continuously supplied to a reaction vessel. So,
A piezo valve comprising pulse width modulation means for converting a flow control signal into a pulse width, opening and closing control of the piezo valve by a pulse width modulated drive pulse, and monitoring a supply flow rate by a pulse width modulation signal. Flow control device used.
【請求項2】 請求項1記載の装置において、ガス供給
源からガスが供給される2つのバッファタンクを備える
とともに、両バッファタンク内圧力の差圧を測定する手
段を設け、一方のバッファタンクを通してピエゾバルブ
へガス供給するようにしたことを特徴とするピエゾバル
ブを用いた流量制御装置。
2. The apparatus according to claim 1, further comprising two buffer tanks to which gas is supplied from a gas supply source, and a means for measuring a pressure difference between the two buffer tanks, wherein A flow control device using a piezo valve, wherein gas is supplied to the piezo valve.
JP03005164A 1991-01-21 1991-01-21 Flow control device using piezo valve Expired - Fee Related JP3119665B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03005164A JP3119665B2 (en) 1991-01-21 1991-01-21 Flow control device using piezo valve

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03005164A JP3119665B2 (en) 1991-01-21 1991-01-21 Flow control device using piezo valve

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04238227A JPH04238227A (en) 1992-08-26
JP3119665B2 true JP3119665B2 (en) 2000-12-25

Family

ID=11603600

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP03005164A Expired - Fee Related JP3119665B2 (en) 1991-01-21 1991-01-21 Flow control device using piezo valve

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3119665B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6062256A (en) * 1997-02-11 2000-05-16 Engineering Measurements Company Micro mass flow control apparatus and method

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04238227A (en) 1992-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2814378B2 (en) Mass flow controller
US7823436B2 (en) Method and apparatus for in situ testing of gas flow controllers
US6062256A (en) Micro mass flow control apparatus and method
KR100714985B1 (en) Liquid flow controller and precision dispense apparatus and system
US4717596A (en) Method for vacuum vapor deposition with improved mass flow control
JP4605790B2 (en) Raw material vaporization supply device and pressure automatic adjustment device used therefor.
US4640221A (en) Vacuum deposition system with improved mass flow control
US20150140694A1 (en) Gas supply device, film forming apparatus, gas supply method, and storage medium
KR20100139118A (en) Automatic pressure regulator for flow regulator
US10962513B2 (en) Concentration detection method and pressure-type flow rate control device
US4287224A (en) Method for regulating the evaporation rate of oxidizable substances in reactive vacuum deposition
WO2019107216A1 (en) Self-diagnosis method for flow rate control device
JP3119665B2 (en) Flow control device using piezo valve
JP4576597B2 (en) Corrosion-resistant integrated mass flow controller
JPH0963965A (en) Organic metal feeding device and organic metal vapor growth device
JP3809146B2 (en) Flow control method and flow control device
JP3070728B2 (en) Thin film vapor deposition equipment
KR102644149B1 (en) Method of setting reference value for proportional pressure control valve control in pressure control system and pressure control system using the same
US20240281007A1 (en) Method and Apparatus for Integrated Pressure and Flow Controller
US20240240323A1 (en) Valve pulsing to control precursor pressure
JPH0663095B2 (en) CVD equipment
JPH01274427A (en) Specimen rear gass pressure controller
JP3311762B2 (en) Mass flow controller and semiconductor device manufacturing equipment
KR20230114984A (en) Method of controlling chamber pressure in pressure control system that applies different reference value depending on chamber pressure, and pressure control system therefor
JP2002115800A (en) Pressure controller equipped with flow measuring function

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081013

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees