JPH01275999A - マスフロー制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、マスフロー制御装置に関するものである。

従来の技術 近年、半導体素子の微細化につれて、半導体プロセスの
高精度、高安定化が進められている。

このため、半導体プロセスの膜堆積プロセスやエツチン
グプロセスでは装置各部品の高精度化、高安定化が行わ
れている。現在、膜堆積プロセスやエツチングプロ、セ
スには熱、プラズマや光をエネルギー源とする気相反応
を利用したプロセスが主流となっている。気相反応では
、ｙ応ガスの種類、ガス圧力、ガス流量、印加エネルギ
ー、反応系システムなどの反応条件を決める必要がある
。ガス圧力はポンプに継ながるコンダクシコンバルプを
用いて、ポンプの排気容量を変化させチャンバー内圧力
を調整する。ガス流量はチャンバーとガスボンベ間にあ
るマスフロー制御装置によって制御される。

従来の上記マスフロー制御装置を第３図の構成図に基づ
いて説明する。ボンベ（図示せず）からのガス１１はガ
ス配管１２を通ってマスフロー制御装置１３へ入る。マ
スフロー制御装置１３の内ではガス１１は主配管部１４
とバイパス配管部１５に分岐し、主配管１４を通ったガ
ス１１はマスフロー制御装置１３の流量調整部１６を通
ってチャンバー（図示せず）へ流れる。バイパス配管部
１５を通ったガス１１はセンサ一部１７でその流量が測
定される。センサ一部１７の出力信号は、プリッヂ回路
１８、増幅回路１９および補正回路２０で実流量信号ａ
に変換され、この実流量信号ａと外部流量設定信号すと
が比較制御回路２１で比較され、比較制御回路２１は、
設定値より流量が少ない場合、マスフロー制御装置１３
の流量調整部１６にあるメインバルブ１６ａ　ｉ　ｂｈ
　ｅガス１１ノ流量を増加させ、設定値より流量が大き
い場合、逆にメインバルブＬ６ａを閉じガス１１の流量
を減少させる。

発明が解決しようとする課題 しかし、一般に度広性ガスは不安定なものが多く、空気
や他のガスに触れて化合生成物を形成するため、上記の
ようなガス流量制御方法では、センサ一部１７や流量調
整部１６に“つまり”などの異常が生じた時、正確な流
量を知ることができず、また異常を確認できない。この
ため、第４図に示すようなマスフロー制御装＠２２が採
用されている。

これは、ガス１１の流れる主配管２３から２木のバイパ
ス配管２４．２５を取り、一方のバイパス配管２４に流
量調整を行う之めの流量調整用センサ一部２６を、他方
のバイパス配管２５にガス流量を知るためだけのモニタ
ー用センサ一部２７を取りつけである。しかし、この方
法では、センサ一部２６．２７に“っまり１が生じたと
き、その′つ甘り“が流量調整用セン”ｊ　　＄２６で
生シているのかモニター用センサ一部２５で生じている
のか判断できない。また、流量調整部２８での１つまり
“に対しては、流量調整用センサ一部２６とモニター用
センサ一部２７の流量表示値は同じとなり異常を知るこ
とができないと言う間萌がある。

本発明は上記問題を解決するものであり、内部で１つま
り１が生じた場合にその異常を知ることができ、さらに
どこで異常が生じたかを知ることの可能なマスフロー制
御装置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記問題を解決するため本発明は、主配管部とバイパス
配管部　　　　　　　　が並列接続され、それぞれの中
間点に対角線配管部が接続されて構成されたプリッヂ形
ガス配管をガス配管途中に介装し、前記プリッヂ形ガス
配管の配管部の２箇所にガス流量モニターを設け、前記
プリッヂ形ガス配管の前記主配管部からなる一辺に流量
調整部を設けたものである。

さらに本発明は、前記プリッヂ形ガス配管の前記主配管
部あるいはバイパス配管部からなる一辺と、前記対角線
配管部にそれぞれガス流量モニターを設けたものである
。

作　　用 上記構成により、バイパス配管部のガス流量モニタ一部
あるいは主配管部の流量調整部に１つまり１が生じると
、対角線配管部にガスが流れ、配管部にそれぞれ流れる
ガス流量が変化することによって配管部の２箇所に設け
たガス流量モニターで１つまシ１が検出される。また上
記″つまり″の箇所によって、対角線配管部え流れるガ
スの方向が逆になることから対角線配管部に設けたガス
流量モニターによって、１つまり１の箇所が検出される
。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に本発明の一実施例のマスフロー制御装置の構成
図を示す。なお、従来例の第３図と同一の構成には同一
の符号を付して説明を省略する。

マスフロー制御装置ｌには、主配管部２とバイパス配管
部３が並列接続され、それぞれの中間点に対角線配管部
４が接続されて構成されたプリッヂ形ガス配管がガス配
管１２の途中に介装され、プリッヂ形ガス配管のバイパ
ス配管部３からなる一辺に第１のセンサ一部５が設けら
れ対角線配管部４に第２のセンサ一部６が設けられ、さ
らにプリッヂ形ガス配管の主配管部２からなる一辺に流
量調整部７が設けられている。第２のセンサ一部７の出
力信号はプリッヂ回路８を介して異常信号Ｃとして出力
される。

次にマスフロー制御装置ｌの動作を説明する。

ボンベ（図示せず）からのガス１１はガス配管１２ヲ通
ってマスフロー制御装置１へ入る。マスフロー制御装置
ｌへ入ると、ガス１．１は主配管部２とバイパス配管部
３とに分岐し、主配管部２を通ったガス１１は流量調整
部７を通ってチャンバー（図示せず）へ流れる。バイパ
ス配管部３を通ったガス１１は第１のセンサ一部５で流
′Ｍを測定された後、次の配管分岐点で対角線配管部４
に分岐される。

第１のセンサ一部５の出力信号は、従来と同様に、プリ
ッヂ回路１８、増幅回路１９および補正回路２０によっ
て実流量信号ａに変換され、この実流量信号ａと外部流
量設定信号すとが比較制御回路２１で比較され、比較制
御回路２１は信号ａ、ｂの偏差により流量調整部７を制
御している。

さて、プリッヂ形ガス配管の配管抵抗をある値に設定す
ることで対角線配管部４ヘガス１１が流れないようにで
きる。第２図にプリッヂ形ガス配管の等何回路を示す。

バイパス配管部２の一辺の配管抵抗をＲ１１Ｒ１５、ガ
ス流量をＦ、、Ｆ、、主配管部１の一辺の配管抵抗をＲ
２，Ｒ４、ガス流量をＦ２．Ｆ４対角線配管部４の配管
抵抗をＲ５、ガス流量をＦ５、マスフロー制御装置ｌを
流れるガス流量をＦｌこのガス流量Ｆが流れた場合のマ
スフロー制御装置ｌの両端間の圧力差をＰとする。

主配管部２の配管抵抗は、 Ｒ２＝　Ｒ４・・・（１） すなわち同一配管を用いる。バイパス配管部３の配管抵
抗、および対角線配管部４の配管抵抗は、Ｒ，＝Ｒ５＝
Ｒ５＝　ｋＲ２（ｋ　＜　Ｌ）　　　　　　・・・（２
）すなわち同一配管で、その配管抵抗は主配管部２のに
倍とする。またガス流量は配管抵抗に反比例することか
ら Ｆ、　：　Ｆ２＝Ｒ２：　Ｒ。

となる。

いまガス１１が矢印の方向に流れているとすると、Ｆ＝
Ｆ、＋Ｆ２　　　　　　　　　　　　　・・・（４）Ｆ
＝Ｆ５＋Ｆ３　　　　　　　　　　　　・・・（５）Ｆ
５＋Ｆ２＝Ｆ４　　　　　　　　　　　　　・・・（６
）Ｐ　＝　Ｆ、Ｒ，＋　Ｆ３Ｒ，・・・（７）Ｐ　＝　
Ｆ、Ｒ，＋　Ｆ５Ｒ５＋　Ｆ４Ｒ４・・・（８）である
から、上記式より、Ｆ、Ｆ、、Ｆ５で整理して、Ｆ５Ｒ
５＋　Ｆ４Ｒ，−Ｆ３Ｒ，＝　０（Ｒ５＋Ｒ４＋Ｒ５）
Ｆ５−（Ｒ３＋Ｒ４）Ｆ、　＋ＦＲ４＝０マスフロー制
御装置ｌが正常に作動しているとき、Ｆ５＝０とすると
、 ＦＲ４＝　（Ｒ３＋Ｒ４）Ｆ。

となり、（３）式、（４）式を代入して整理すると、Ｆ
２Ｒ４＝　Ｆ、Ｒｓ・ＱＯ Ｒ，Ｒ４＝　Ｒ２Ｈ，・（１１） となり、この゛（６）式が成りたっとき対角線配管部４
にガス１１け流れない。

第１のセンサ一部５に１っまり１が生じた場合、第１の
センサ一部５の出力信号による実流量信号ａは減少し、
比較制御回路２１はガス流量Ｆ、が一定となるように、
流量調整部７に増指令を出してメインバルブ７ａを開く
。すると、配管抵抗Ｒ４が減少し、ガス流量Ｆ２Ｆｉ増
加する。配管抵抗Ｒ４がＲ４′ＣＲ４′〈Ｒ４）、ガス
流量Ｆ２がＦ２′（Ｆ２′〉Ｆ２）に変化したとき、対
角線配管部４のガス流ｆｉＦ５の変化分ΔＦ５が零とな
る条件を求める。（９）式より ΔＦ５＝Ｆ５（正常時）−Ｆ５（”っまり１が生じたと
き）（４）式を代入すると、 分子式を整理すると Ｆ　＝ＯになるためにΔＦ５＝０より Ｆ２＝Ｆ２’かつＲ４′＝Ｒ４または Ｆ２二Ｆ２′かつ（Ｒ，＋Ｒ５）Ｆ２＝Ｒ５Ｆ。

の条件が必要となる。しかしこのような条件は”つまり
“を生じた場合には満たされないことから対角線配管部
４のガス流量Ｆ５け零とならない。

したがって、第２のセンサ一部６およびプリッヂ回路８
でガス流量Ｆ５が検出され、異常信号Ｃが出力されて異
常が知らされる。

また、主管部２の流量調整部７に１つまシ”が生じた場
合、ガフ流量Ｆ、Ｆｉ一定で、ガス流量Ｆ。

Ｆ２が減少する。このため上記と同様に、対角線配管部
４のガス流量Ｆ５は零とならず、しかもガス流量Ｆ５の
流れる方向は第１のセンサ一部５に１つまり１が生じた
ときと逆方向になるため、第２のセンサ一部６およびプ
リッヂ回路８によってガス流量Ｆ５が検出されて異常信
号Ｃが出力され、１つまり１の異常が知らされるととも
に、異常信号Ｃのたとえば極性の反転により、１つまり
１が第１のセンサ一部５で生じているか、流量調整部７
で生じているかを知ることができる。

なお、本実施例では第１のセンサ一部５をバイパス配管
部３の一辺に設けているが、主管部２の一辺に設けても
よい。

さらに、本実施例では、第２のセンサ一部６を対角線配
管部４に設けているが、第１のセンサー部５が設けられ
九バイパス配管部３′ｆｔ除く他のプリッヂ形ガス配管
の主配管部２あるいはバイパス配管部３に設けてもよい
。ただしこのときは、１つまり１が生じると、対角線配
管部４にガス１１が流れて各配管部２，３．４へ流れる
ガス流量が変化するため、”つまりｌを検出することが
できるが、どの箇所で１つまり１が生じたかを検出する
ことはできない場合もある。

発明の効果 以上のように本発明によれば、バイパス配管部のガス流
量モニタ一部あるいは主配管部の流量調整部に１つまり
１が生じると、対角線配管部ヘガスが流れ、配管部のそ
れぞ゛れに流れるガス流量が変化することによって、配
管部の２箇所に設けたガス流量モニターによって１つま
り′を即座に検出でき、異常を知ることができる。また
、上記１つまり１が生じた箇所で、対角線配管部へ流れ
るガスの方向か逆になることから、対角線配管部に設け
たガス流量モニターによって、１つまり１の異常発生お
よび異常箇所を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すマスフロー制御装置の
構成図、第２図は同マスフロー制御装置の配管部の等価
回路図、第３図は従来のマスフロー制御装置の構成図、
第４図は従来のマスフロー制御装置の配管部の他の一例
を示す構成図である。 １・・・マスフロー制御装置、２・・・主配管部、３・
・・バイパス配管部、４・・・対角線配管部、５・・・
第１のセンサ一部（ガス流量モニター）、６・・・第２
のセンサ一部（ガス流量モニター）、７・・・流量調整
部、１１・・・ガス、１２・・・ガス配管。 ’（

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、主配管部とバイパス配管部が並列接続され、それぞ
   れの中間点に対角線配管部が接続されて構成されたプリ
   ッヂ形ガス配管をガス配管途中に介装し、前記プリッヂ
   形ガス配管の配管部の２箇所にガス流量モニターを設け
   、前記プリッヂ形ガス配管の前記主配管部からなる一辺
   に流量調整部を設けたマスフロー制御装置。 ２、主配管部とバイパス配管部が並列接続され、それぞ
   れの中間点に対角線配管部が接続されて構成されたプリ
   ッヂ形ガス配管をガス配管途中に介装し、前記プリッヂ
   形ガス配管の前記主配管部あるいはバイパス配管部から
   なる一辺と、前記対角線配管部にそれぞれガス流量モニ
   ターを設け、前記プリッヂ形ガス配管の前記主配管部か
   らなる一辺に流量調整部を設けたマスフロー制御装置。