JPH03230204A - Mass-flow controller - Google Patents

Mass-flow controller

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Publication number
JPH03230204A
JPH03230204A JP2672290A JP2672290A JPH03230204A JP H03230204 A JPH03230204 A JP H03230204A JP 2672290 A JP2672290 A JP 2672290A JP 2672290 A JP2672290 A JP 2672290A JP H03230204 A JPH03230204 A JP H03230204A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
flow rate
main body
gas
flow controller
Prior art date
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Pending
Application number
JP2672290A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Kawai
研至 河合
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC 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 NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP2672290A priority Critical patent/JPH03230204A/en
Publication of JPH03230204A publication Critical patent/JPH03230204A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To enable accurate flow rate control with high accuracy in a high temperature state and to prevent gas from being liquefied by providing a temperature sensor which detects the temperature of a main body and a temperature correcting circuit which corrects the temperature. CONSTITUTION:This mass-flow controller is provided with a main body heating heater 5 which is embedded in the value main body 1a, the temperature sensor 6 which detects the temperature of valve main body 1a, a temperature control circuit 7 which controls a heater 5 for maintaining temperature set previously by the temperature sensor 6, and the temperature correcting circuit 11 which corrects the output of a flow rate sensor part 3 with ambient temperature. Therefore, the temperature control circuit 7 can hold the whole mass-flow controller at the previously set temperature and the temperature correcting circuit 11 can maintain certain constant temperature without decreasing the performance of stable flow rate control irrelevantly to variation in the ambient temperature. Consequently, the stable flow rate control over even gas which is easily liquefied at room temperature is performed without liquefying the gas.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装1の製造工程におけるドライエツチ
ングプロセスあるいはCVDプロセス等で使用されるマ
スフローコントローラに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a mass flow controller used in a dry etching process, a CVD process, or the like in the manufacturing process of a semiconductor device 1.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図は従来のマスフローコントローラの一例を示すブ
ロック図である。従来、二の種のマスフローコントロー
ラは、同図には示すように、ガスが流入する側にガスが
分岐して流れる多数のバイパス経路2を有し、このバイ
パス経路2に平行に外郭対外に設けられる流量センサ部
3をもっとものいバイパス経路2より吐出するガスの流
量を制御するコントロールバルブ4をもつバルブ本体1
と、ステンレス製毛細管である流量センサ部3の外側に
巻かれる加熱型抵抗体3aと、この加熱抵抗体3aとで
ブリッジ回路を形成するとともに流量センナ部3内を流
れるガスによって生ずる上流側から下流側への熱の移動
量を質量流量に比例した出力を発生するブリッジ回路1
2と、このブリッジ回路1の出力を演算する演算回路8
と、演算された出力信号と流量設定信号10と比較する
ことによって、コントロールバルブ4の開閉を制御する
比較制御回路9とを有している。また、前述したように
、流量センサ部3と並列なバイパス流路を設けて分流さ
せることにより、広範な流量測定レンジに対応できる。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a conventional mass flow controller. Conventionally, two types of mass flow controllers have a large number of bypass paths 2 on the gas inflow side, through which the gas branches and flows, as shown in the figure, and a bypass path 2 is provided parallel to the bypass paths 2 on the outside. A valve body 1 has a control valve 4 that controls the flow rate of gas discharged from a flow rate sensor section 3 through a bypass path 2.
, a heating resistor 3a wound around the outside of the flow rate sensor section 3, which is a capillary tube made of stainless steel, and this heating resistor 3a form a bridge circuit, and the flow rate from the upstream side to the downstream side is generated by the gas flowing inside the flow rate sensor section 3. Bridge circuit 1 that generates an output proportional to the mass flow rate of the amount of heat transferred to the side
2, and an arithmetic circuit 8 that calculates the output of this bridge circuit 1.
and a comparison control circuit 9 that controls opening and closing of the control valve 4 by comparing the calculated output signal and the flow rate setting signal 10. Furthermore, as described above, by providing a bypass flow path in parallel with the flow rate sensor section 3 to separate the flow, a wide range of flow rate measurement ranges can be accommodated.

さらに、流量センサ部3からの出力信号は、比較制御回
路9によって外部から与えられる設定信号と比較され、
その差が常に0となるようにコントロールバルブ4のバ
ルブ開度が自動的にコントロールされる。
Furthermore, the output signal from the flow rate sensor section 3 is compared with a setting signal given from the outside by a comparison control circuit 9,
The valve opening degree of the control valve 4 is automatically controlled so that the difference is always zero.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

通常、半導体集積回路装置の製造工程においては、さま
ざまな種類の半導体用ガスが使われているが、ドライエ
ツチングプロセスやCVDプロセスにおいては、CCρ
4.BCl2.5iH2Cff12.TE01といった
常温では、蒸気圧が低く、液化しやすい性質のガスが使
われている。従って、上述した従来のマスフローコント
ローラではこのようなガスを使用している場合に、マス
フローコントローラ内部の流量センサ部の毛細管や、コ
ントロールバルブにおいて、ガスの液化による詰りとい
った事故が起きやすいという欠点がある。また、このマ
スフローコントローラの詰り防止対策としては、例えば
、ヒーターを本体に巻くなどして、温度を上げて使用す
ることが行われているが、従来のマスフローコントロー
ラでは使用可能な環境温度が50℃程度迄であることや
、流量センサ部がヒー′ター加熱による温度変動の影響
を受けることにより流量制御の性能低下を生じてしまう
問題がある。
Normally, various types of semiconductor gases are used in the manufacturing process of semiconductor integrated circuit devices, but in the dry etching process and CVD process, CCρ
4. BCl2.5iH2Cff12. A gas such as TE01, which has a low vapor pressure and is easily liquefied at room temperature, is used. Therefore, when using such a gas in the conventional mass flow controller described above, there is a drawback that accidents such as clogging due to gas liquefaction are likely to occur in the capillary tube of the flow sensor part or control valve inside the mass flow controller. . In addition, as a measure to prevent clogging of this mass flow controller, for example, wrapping a heater around the main body is used to raise the temperature, but conventional mass flow controllers can only be used at an environmental temperature of 50 degrees Celsius. There is a problem in that the flow rate control performance deteriorates due to the fact that the flow rate sensor section is affected by temperature fluctuations due to heating by the heater.

本発明の目的は、かかる欠点を解消し、ガス液化により
起きる詰り現象の発生しないマスフローコントローラを
提供することにある。
An object of the present invention is to eliminate such drawbacks and provide a mass flow controller that does not cause clogging caused by gas liquefaction.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明のマスフローコントローラは、一端側に多数のガ
ス導入バイパス経路と前記ガスを流入する毛細管である
流量センサ部とを有し、多端側に前コ己バイパス経路及
び前記流量センサ部より流出する前記ガスの流量を制御
するコントロールバルブとを有する本体と、前記流量セ
ンサ部の出力を検知するとともに前記コントロールバル
ブの開閉を制御する比較制御回路とを備えるマスフロー
コントローラにおいて、前記本体に埋設されるとともに
前記本体の温度を検知する温度センサと、こめ温度セン
サの検知する温度と周囲温度とにより前記流量センサ部
の出力を補正する温度補正回路とを設けることを特徴と
している。
The mass flow controller of the present invention has a large number of gas introduction bypass paths and a flow rate sensor section which is a capillary tube into which the gas flows in at one end side, and a front gas bypass path and a flow rate sensor section at the other end side where the gas flows out from the flow rate sensor section. A mass flow controller comprising a main body having a control valve that controls the flow rate of gas, and a comparison control circuit that detects the output of the flow rate sensor section and controls opening/closing of the control valve. The present invention is characterized in that it includes a temperature sensor that detects the temperature of the main body, and a temperature correction circuit that corrects the output of the flow rate sensor section based on the temperature detected by the rice bran temperature sensor and the ambient temperature.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示すマスフローコントロー
ラのブロック図である。このマスフローコントローラは
、従来のマスフローコントローラに加えて、バルブ本体
1aに埋め込まれた本体加熱用のヒータ5と、バルブ本
体1aの温度を検出する温度センサ6と、この温度セン
サ6によりあらかじめ設定した温度に維持するためにヒ
ータ5を制御する温度制m回路7と、流量センサ部3の
出力を周囲温度により補正する温度補正回路11とを設
けたことである。
FIG. 1 is a block diagram of a mass flow controller showing one embodiment of the present invention. In addition to the conventional mass flow controller, this mass flow controller includes a heater 5 embedded in the valve body 1a for heating the valve body 1a, a temperature sensor 6 for detecting the temperature of the valve body 1a, and a temperature set in advance by the temperature sensor 6. This is achieved by providing a temperature control circuit 7 that controls the heater 5 in order to maintain the flow rate at a constant temperature, and a temperature correction circuit 11 that corrects the output of the flow rate sensor 3 based on the ambient temperature.

次に、このマスフローコントローラの動作を説明する。Next, the operation of this mass flow controller will be explained.

まず、ガスが矢印に示すように、バイパス経路2と流量
センサ部3を通過する。この流量センサ部3はステンレ
ス製毛細管の外側に2つの自己加熱型抵抗体が巻かれて
おりブリッジ回路12に接続されている。毛細管内を流
れるガスによって生ずる上流側から下流側への熱の移動
量は質量流量に比例した出力として計測される。この流
量センサ部3を流れる流量には限界があるため、流量セ
ンサと並列なバイパス流路2を設けて分流させることに
より、広範な流量測定レンジに対応できる。また、流量
センナ部からの出力信号は比較制御回路9によって外部
から与えられる流量設定信号10と比較され、その差が
常に0となるようにコントロールバルブ4の開度が自動
的に制御される。
First, gas passes through the bypass path 2 and the flow rate sensor section 3 as shown by the arrow. This flow rate sensor section 3 has two self-heating resistors wound around the outside of a stainless steel capillary tube, and is connected to a bridge circuit 12. The amount of heat transferred from the upstream side to the downstream side caused by the gas flowing in the capillary tube is measured as an output proportional to the mass flow rate. Since there is a limit to the flow rate flowing through this flow rate sensor section 3, by providing a bypass flow path 2 in parallel with the flow rate sensor and dividing the flow, a wide range of flow rate measurement ranges can be accommodated. Further, the output signal from the flow rate sensor unit is compared with a flow rate setting signal 10 given from the outside by a comparison control circuit 9, and the opening degree of the control valve 4 is automatically controlled so that the difference is always zero.

一方、バルブ本体1a内には、ヒーター5及び温度セン
サ6が組み込まれており、温度制御回路7によりあらか
じめ設定した一定の温度にマスフローコントローラ全体
を保つことができる。また、従来のマスフローコントロ
ーラでは使用可能な環境温度は50’C程度迄であり、
流量センサ部3が周囲温度変化の影響を受けやすくヒー
ター等により加熱すれば流量センサ部3の出力に誤差を
生じるため、流量制御の性能低下を引き起こしてしまう
。すなわち、従来のマスフローコントローラにCC!2
4.BCρ3,5iH2Cρ2.TE01といった液化
しやすいガスを使用する際には液化による詰りか発生し
やすいため環境温度、ガス配管系の圧力管理に多大な注
意を必要とする。
On the other hand, a heater 5 and a temperature sensor 6 are incorporated in the valve body 1a, and the entire mass flow controller can be maintained at a constant temperature set in advance by a temperature control circuit 7. Furthermore, with conventional mass flow controllers, the environmental temperature that can be used is up to about 50'C.
The flow rate sensor section 3 is easily affected by changes in ambient temperature, and if it is heated by a heater or the like, an error will occur in the output of the flow rate sensor section 3, resulting in a decrease in the performance of flow rate control. In other words, CC! 2
4. BCρ3,5iH2Cρ2. When using a gas that easily liquefies, such as TE01, clogging is likely to occur due to liquefaction, so great care must be taken in controlling the environmental temperature and pressure of the gas piping system.

しかしながら、このマスフローコントローラでは、温度
補正回路11により周囲温度の変化に関係なく安定した
流量制御が可能となるため流量制御の性能低下を生じる
ことなしにある一定の高温に保つことが可能となり、こ
れにより常温では液化しやすいガスにおいても液化する
ことなく安定した流量制御を行うことができる。
However, in this mass flow controller, the temperature correction circuit 11 enables stable flow control regardless of changes in ambient temperature, so it is possible to maintain a certain high temperature without causing a drop in flow control performance. This makes it possible to perform stable flow rate control without liquefying even gases that tend to liquefy at room temperature.

第2図は本発明の他の実施例を示すマスフローコントロ
ーラのブロック図である。このマスフローコントローラ
は、同図に示すように、前述の実施例の構成からヒータ
ーと温度制御回路を取り除いたものである。すなわち周
囲の環境温度を外部設備等で制御している場合に適用す
るものである。これは、このマスフローコントローラカ
空調室内で使用される場合である。
FIG. 2 is a block diagram of a mass flow controller showing another embodiment of the present invention. As shown in the figure, this mass flow controller has the configuration of the above-described embodiment without the heater and temperature control circuit. In other words, it is applied when the surrounding environmental temperature is controlled by external equipment or the like. This is the case when this mass flow controller is used in an air conditioned room.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明は、本体の温度を検知する温
度センサと、補正する温度補正回路とを設けることによ
って、高温状態で流量制御を正確かつ高精度に行うこと
ができるため、CCρ4゜BCf9.5iHz CI!
z 、TE01などのガスの液化を防止することができ
、ガスの液化による詰りを起さないマスフローコントロ
ーラが得られるという効果がある。
As explained above, the present invention provides a temperature sensor that detects the temperature of the main body and a temperature correction circuit that corrects it, so that flow rate control can be performed accurately and with high precision in a high temperature state. .5iHz CI!
It is possible to prevent the liquefaction of gases such as z, TE01, etc., and there is an effect that a mass flow controller that does not cause clogging due to liquefaction of the gas can be obtained.

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

第1図は本発明の一実施例を示すマスフローコントロー
ラのブロック図、第2区は本発明の他の実施例を示すマ
スフローコントローラのブロック図、第3図は従来のマ
スフローコントローラの一例を示すブロック図である。 1.1a、lb・・・バルブ本体、2・・・バイパス経
路、3・・流量センサ部、4・・・コントロールバルブ
、5・・・ヒータ、6・・・温度センサ、7・・・温度
制御回路、8・・・演算回路、9・・・比較制御回路、
10・・・流量設定信号、11・・・温度補正回路。
Fig. 1 is a block diagram of a mass flow controller showing one embodiment of the present invention, Section 2 is a block diagram of a mass flow controller showing another embodiment of the invention, and Fig. 3 is a block diagram showing an example of a conventional mass flow controller. It is a diagram. 1.1a, lb... Valve body, 2... Bypass path, 3... Flow rate sensor section, 4... Control valve, 5... Heater, 6... Temperature sensor, 7... Temperature Control circuit, 8... Arithmetic circuit, 9... Comparison control circuit,
10...Flow rate setting signal, 11...Temperature correction circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  一端側に多数のガス導入バイパス経路と前記ガスを流
入する毛細管である流量センサ部とを有し、多端側に前
記バイパス経路及び前記流量センサ部より流出する前記
ガスの流量を制御するコントロールバルブとを有する本
体と、前記流量センサ部の出力を検知するとともに前記
コントロールバルブの開閉を制御する比較制御回路とを
備えるマスフローコントローラにおいて、前記本体に埋
設されるとともに前記本体の温度を検知する温度センサ
と、この温度センサの検知する温度と周囲温度とにより
前記流量センサ部の出力を補正する温度補正回路とを設
けることを特徴とするマスフローコントローラ。
a control valve that has a large number of gas introduction bypass paths and a flow rate sensor section that is a capillary tube through which the gas flows in at one end side, and controls the flow rate of the gas flowing out from the bypass path and the flow rate sensor section at the other end side; and a comparison control circuit that detects the output of the flow rate sensor section and controls opening/closing of the control valve, the mass flow controller comprising: a temperature sensor that is embedded in the main body and detects the temperature of the main body; A mass flow controller comprising: a temperature correction circuit that corrects the output of the flow rate sensor section based on the temperature detected by the temperature sensor and the ambient temperature.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011067877A1 (en) * 2009-12-01 2011-06-09 株式会社フジキン Pressure-type flow rate control device

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