JP5703032B2 - ガス供給装置用流量制御器の流量測定方法 - Google Patents
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Description
また、上記各流量制御器の流量測定は、一般にビルドアップ法(若しくは圧力上昇率(ROR)法)により適宜の時間間隔を置いて行われ、流量制御器の設定流量とビルドアップ法等により計測した現実の制御流量とを対比することにより流量測定が行われている。
先ず、前記流量制御装置の各流量制御器の出口側開閉弁(V 01 〜V 0n )及びガス供給管路(L)の出口端部の開閉弁(V 0 )を閉鎖すると共に流量測定装置(U)の分岐管路(Lb)の出口側に設けた開閉弁(V)を開放し、前記分岐管路(Lb)の出口側端部に連結した真空ポンプ(VP)により分岐管路(Lb)及びガス供給管路(L)内の排気を行い、
次に、標準流量のガスを供給する流量制御器の出口側開閉弁のみを開放して標準流量のガスを前記流量測定装置(U)の分岐管路(Lb)内へ流入させ、分岐管路(Lb)内のガス圧力及びガス温度が安定したあと、前記分岐管路(Lb)の出口側の開閉弁(V)を閉鎖してガス圧力の上昇率ΔP/Δtを計測し、当該上昇率ΔP/Δtに基づいて前記流量測定装置(U)の演算制御装置(CP)により、分岐管路(Lb)及び前記ガス供給管路(L)の合計内容積(V)をV=Δt/ΔP×R×Q×T(但し、Qはガスの標準流量、Rはガス定数、Δtは測定時間、Tはガス温度である)として演算し、
次いで、開閉弁(V)を開放して真空ポンプ(VP)により分岐管路(Lb)及びガス供給管路(L)内の排気を行った後、被測定流量制御器の前記出口側開閉弁のみを開放して設定流量のガスを前記流量測定装置(U)の分岐管路(Lb)内へ流入させ、分岐管路(Lb)内のガス圧力及びガス温度が安定したあと、前記開閉弁(V)を閉鎖してガス圧力が設定圧(P 1 )に達した時刻(t 1 )に於いて第1回のガス温度(T 1 )及びガス圧力(P 1 )を計測し、その後、前記ガス圧力が設定圧(P 2 )に達した時刻(t 2 )に於いて第2回のガス温度(T 2 )及びガス圧力(P 2 )を計測し、前記各計測値からガス流量(Q)をQ=(22.4V/R・Δt)×(P 2 /T 2 −P 1 /T 1 )(但し、Vは分岐管路Lb及びガス供給管路Lの合計内容積、Rはガス定数、Δtはt 2 −t 1 である)として演算することを発明の基本構成とするものである。
先ず、前記流量制御装置の各流量制御器の出口側開閉弁(V 01 〜V 0n )及びガス供給管路(L)の出口端部の開閉弁(V 0 )を閉鎖すると共に流量測定装置(U)の分岐管路(Lb)の出口側に設けた開閉弁(V)を開放し、前記分岐管路(Lb)の出口側端部に連結した真空ポンプ(VP)により分岐管路(Lb)及びガス供給管路(L)内の排気を行い、
次に、標準流量のガスを供給する流量制御器の出口側開閉弁のみを開放して標準流量のガスを前記流量測定装置(U)の分岐管路(Lb)内へ流入させ、分岐管路(Lb)内のガス圧力及びガス温度が安定したあと、前記分岐管路(Lb)の出口側の開閉弁(V)を閉鎖してガス圧力の上昇率ΔP/Δtを計測し、当該上昇率ΔP/Δtに基づいて前記流量測定装置(U)の演算制御装置(CP)により分岐管路(Lb)及び前記ガス供給管路(L)の合計内容積(V)をV=Δt/ΔP×Q×R×T(但し、Qは標準流量、Rはガス定数、Δtは測定時間、Tはガス温度である)として演算し、
次いで、開閉弁(V)を開放して真空ポンプ(VP)により分岐管路(Lb)及びガス供給管路(L)内の排気を行った後、被測定流量制御器の前記出口側開閉弁のみを開放して設定流量のガスを前記流量測定装置(U)の分岐管路(Lb)内へ流入させ、分岐管路(Lb)内のガス圧力及びガス温度が安定したあと、前記開閉弁(V)を閉鎖してガス圧力の上昇率ΔP/Δtを計測し、当該上昇率ΔP/Δtに基づいて前記流量測定装置(U)の演算制御装置(CP)により、ガス流量Qを、Q=ΔP/Δt×V/R・T(但し、Vは分岐管路Lb及びガス供給管路Lの合計内容積、Rはガス定数、Δtは測定時間、Tは気体温度である)として演算することを発明の基本構成とするものである。
更に、流量制御器が圧力式流量制御装置の場合には、圧力検出器Pdの検出信号を流量制御器の流量制御範囲の下限値を示すアラームとしても活用することができる。
即ち、図1の実施形態に於いて、流量制御器FCSに代えて標準流量調整器を取り付けると共に、流量測定装置Uに代えて図3の流量測定ユニットU’を接続し、先ず開閉弁V02、V0n、V0を閉に、開閉弁Vを開にして、N2ガスを500sccmの標準流量で一定時間流通させ、N2ガスの流量、圧力、温度の安定を確認したあと、開閉弁Vを閉にして10秒間のビルドアップを行い、その間のユニットU’内のガス温度や圧力等の変化状態を観察した。
尚、標準流量調整器にはフジキン製の流量レンジ1SLMの圧力式流量制御器を使用しており、ユニットU’の内容積Vは1.0996L(既知)に設定されている。また、ガス流量(N2)は500sccm、ビルドアップ時間は10secに設定している。更に外気温度(室内温度)は21.7℃であった。
尚、圧力検出器PdにはMKS製の(バラトロン)キャパシタンスマノメーターTYPE627D(F.S.1000Torr)を、また温度検出器Tdには2.5mm径の熱電対(素線タイプ)を、測定機器にはキーエンス製のデータロガーNR500を使用している。
今、流量測定ユニットU’の出口側開閉弁Vの閉鎖時(ビルドアップ開始・時刻t1・第1回計測)と、ビルドアップ完了後の時刻t2に於いて第2回計測を行って、ガス流入質量を演算することにより、ビルドアップ中に流入したガスのモル数
[第1実施形態]
分岐管路Lb内へのガスのビルドアップが進行し、ガス圧力が設定値P2(又は設定時刻t2)に達すると、分岐管路Lb内の圧力P2及び温度T2を検出し、その検出値を演算制御装置CPへ入力する。
尚、時刻t2における第2回目の圧力及び温度の検出が終れば、その後に出口側開閉弁Vを開放して、分岐管路Lb内のガスを排出する。
この場合には、例えば、図2のガス種G0を窒素ガス等の理想気体に近いガスとし、先ず開閉弁V01〜V0n、V0を閉、開閉弁V00、Vを開にして、分岐管路Lbへ標準流量のガスを流通させ、ガスの圧力及び温度が設定値に落ち着くと、開閉弁Vを閉鎖して、時刻t1における圧力検出値P1、温度検出値T1を計測する。次に、適宜の時間経過後の時刻t2において圧力検出値P2、温度検出値T2を計測する。
FCS1〜FCSn 流量制御器
Go〜Gn 供給ガス種
L,L1〜Ln ガス供給管路
Ls 分岐接続管
Lb 分流管路
F 接続用フランジ
B 分岐点、
V00〜V0n 開閉弁
V0 開閉弁
U 流量測定装置
V 開閉弁
CH プロセスチャンバ
VP 真空装置(真空ポンプ)
Td 温度検出器
Pd 圧力検出器
1 圧力調整器
2 圧力計
3,4 開閉弁
CP 演算制御装置
EV 電磁弁
DGS 駆動用流体源
Tu 駆動用流体供給管
IO 入出力ポート
ES DC電源
Claims (2)
- 複数種のガスを各流量制御器を通して切換え可能にガス使用箇所へ供給するガス供給装置に於いて、前記ガス供給装置のガス供給路(L)の出口端部に設けた開閉弁(V 0 )の上流部へ分岐状に且つ解離自在に、出口側端部を真空ポンプ(VP)へ連通するガス流出側管路へ解離自在に連結した分岐管路(Lb)と,分岐管路(Lb)の出口側に設けた開閉弁(V)と,分岐管路(Lb)内のガス圧力及びガス温度を検出する圧力検出器(Pd)及び温度検出器(Td)と,圧力検出器(Pd)及び温度検出器(Td)からの検出信号が入力され、分岐管路(Lb)内を流通するガス流量を演算ずる演算制御装置(CP)と,前記開閉弁(V)へ駆動用流体を供給する電磁弁(EV)と,電磁弁(EV)へ駆動用流体を供給する駆動用流体源(DGS)と,演算制御装置(CP)への入出力ボード(IO)と,電源装置(ES)とからなる流量測定装置(U)の前記分岐管路(Lb)の入口側端部を、開閉弁を介設せずに直接に連結し、
先ず、前記流量制御装置の各流量制御器の出口側開閉弁(V 01 〜V 0n )及びガス供給管路(L)の出口端部の開閉弁(V 0 )を閉鎖すると共に流量測定装置(U)の分岐管路(Lb)の出口側に設けた開閉弁(V)を開放し、前記分岐管路(Lb)の出口側端部に連結した真空ポンプ(VP)により分岐管路(Lb)及びガス供給管路(L)内の排気を行い、
次に、標準流量のガスを供給する流量制御器の出口側開閉弁のみを開放して標準流量のガスを前記流量測定装置(U)の分岐管路(Lb)内へ流入させ、分岐管路(Lb)内のガス圧力及びガス温度が安定したあと、前記分岐管路(Lb)の出口側の開閉弁(V)を閉鎖してガス圧力の上昇率ΔP/Δtを計測し、当該上昇率ΔP/Δtに基づいて前記流量測定装置(U)の演算制御装置(CP)により、分岐管路(Lb)及び前記ガス供給管路(L)の合計内容積(V)をV=Δt/ΔP×R×Q×T(但し、Qはガスの標準流量、Rはガス定数、Δtは測定時間、Tはガス温度である)として演算し、
次いで、開閉弁(V)を開放して真空ポンプ(VP)により分岐管路(Lb)及びガス供給管路(L)内の排気を行った後、被測定流量制御器の前記出口側開閉弁のみを開放して設定流量のガスを前記流量測定装置(U)の分岐管路(Lb)内へ流入させ、分岐管路(Lb)内のガス圧力及びガス温度が安定したあと、前記開閉弁(V)を閉鎖してガス圧力が設定圧(P 1 )に達した時刻(t 1 )に於いて第1回のガス温度(T 1 )及びガス圧力(P 1 )を計測し、その後、前記ガス圧力が設定圧(P 2 )に達した時刻(t 2 )に於いて第2回のガス温度(T 2 )及びガス圧力(P 2 )を計測し、前記各計測値からガス流量(Q)をQ=(22.4V/R・Δt)×(P 2 /T 2 −P 1 /T 1 )(但し、Vは分岐管路Lb及びガス供給管路Lの合計内容積、Rはガス定数、Δtはt 2 −t 1 である)として演算することを特徴とするガス供給装置用流量制御器の流量測定方法。 - 複数種のガスを各流量制御器を通して切換え可能にガス使用箇所へ供給するガス供給装置に於いて、前記ガス供給装置のガス供給路(L)の出口端部に設けた開閉弁(V 0 )の上流部へ分岐状に且つ解離自在に、出口側端部を真空ポンプ(VP)へ連通するガス流出側管路へ解離自在に連結した分岐管路(Lb)と,分岐管路(Lb)の出口側に設けた開閉弁(V)と,分岐管路(Lb)内のガス圧力及びガス温度を検出する圧力検出器(Pd)及び温度検出器(Td)と,圧力検出器(Pd)及び温度検出器(Td)からの検出信号が入力され、分岐管路(Lb)内を流通するガス流量を演算ずる演算制御装置(CP)と,前記開閉弁(V)へ駆動用流体を供給する電磁弁(EV)と,電磁弁(EV)へ駆動用流体を供給する駆動用流体源(DGS)と,演算制御装置(CP)への入出力ボード(IO)と,電源装置(ES)とからなる流量測定装置(U)の前記分岐管路(Lb)の入口側端部を、開閉弁を介設せずに直接に連結し、
先ず、前記流量制御装置の各流量制御器の出口側開閉弁(V 01 〜V 0n )及びガス供給管路(L)の出口端部の開閉弁(V 0 )を閉鎖すると共に流量測定装置(U)の分岐管路(Lb)の出口側に設けた開閉弁(V)を開放し、前記分岐管路(Lb)の出口側端部に連結した真空ポンプ(VP)により分岐管路(Lb)及びガス供給管路(L)内の排気を行い、
次に、標準流量のガスを供給する流量制御器の出口側開閉弁のみを開放して標準流量のガスを前記流量測定装置(U)の分岐管路(Lb)内へ流入させ、分岐管路(Lb)内のガス圧力及びガス温度が安定したあと、前記分岐管路(Lb)の出口側の開閉弁(V)を閉鎖してガス圧力の上昇率ΔP/Δtを計測し、当該上昇率ΔP/Δtに基づいて前記流量測定装置(U)の演算制御装置(CP)により分岐管路(Lb)及び前記ガス供給管路(L)の合計内容積(V)をV=Δt/ΔP×Q×R×T(但し、Qは標準流量、Rはガス定数、Δtは測定時間、Tはガス温度である)として演算し、
次いで、開閉弁(V)を開放して真空ポンプ(VP)により分岐管路(Lb)及びガス供給管路(L)内の排気を行った後、被測定流量制御器の前記出口側開閉弁のみを開放して設定流量のガスを前記流量測定装置(U)の分岐管路(Lb)内へ流入させ、分岐管路(Lb)内のガス圧力及びガス温度が安定したあと、前記開閉弁(V)を閉鎖してガス圧力の上昇率ΔP/Δtを計測し、当該上昇率ΔP/Δtに基づいて前記流量測定装置(U)の演算制御装置(CP)により、ガス流量Qを、Q=ΔP/Δt×V/R・T(但し、Vは分岐管路Lb及びガス供給管路Lの合計内容積、Rはガス定数、Δtは測定時間、Tは気体温度である)として演算することを特徴とするガス供給装置用流量制御器の流量測定方法。
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