JPH09330128A - マスフローコントローラ - Google Patents
マスフローコントローラInfo
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- JPH09330128A JPH09330128A JP15262296A JP15262296A JPH09330128A JP H09330128 A JPH09330128 A JP H09330128A JP 15262296 A JP15262296 A JP 15262296A JP 15262296 A JP15262296 A JP 15262296A JP H09330128 A JPH09330128 A JP H09330128A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、マスフローコントローラに関
し、流量制御範囲が広く、精度良くコントロールする。 【解決手段】 製造ガス9が流れるメイン管及びバイ
パスの毛細管とからなるガス配管2と、該毛細管内を流
れる製造ガス9の質量流量に比例した毛細管の温度変化
を捕捉する流量検出部3と、該毛細管の温度変化を電気
信号に変換する電気回路4〜6と、該電気回路4〜6か
らの出力信号により製造ガスの流量を制御する流量制御
部7からなるマスフローコントローラ1において、1個
の該流量検出部3に対して、流量制御量の異なる複数の
該流量制御部7を並列に備える。
し、流量制御範囲が広く、精度良くコントロールする。 【解決手段】 製造ガス9が流れるメイン管及びバイ
パスの毛細管とからなるガス配管2と、該毛細管内を流
れる製造ガス9の質量流量に比例した毛細管の温度変化
を捕捉する流量検出部3と、該毛細管の温度変化を電気
信号に変換する電気回路4〜6と、該電気回路4〜6か
らの出力信号により製造ガスの流量を制御する流量制御
部7からなるマスフローコントローラ1において、1個
の該流量検出部3に対して、流量制御量の異なる複数の
該流量制御部7を並列に備える。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、気体及び液体にお
ける流量制御のためのマスフローコントローラに関す
る。
ける流量制御のためのマスフローコントローラに関す
る。
【0002】近年の半導体製造設備には、デバイスの高
集積化に伴い、プロセスのレベル向上が要求されてい
る。また、半導体の量産には、CVD、エッチング等の
各製造設備において、高レベルなプロセスを安定させて
デバイスを製造することが必要となり、そのプロセスの
中心部分といえるプロセスガスの流量制御性を精度良く
することが必要である。
集積化に伴い、プロセスのレベル向上が要求されてい
る。また、半導体の量産には、CVD、エッチング等の
各製造設備において、高レベルなプロセスを安定させて
デバイスを製造することが必要となり、そのプロセスの
中心部分といえるプロセスガスの流量制御性を精度良く
することが必要である。
【0003】
【従来の技術】図4は従来のマスフローコントローラの
基本構造、図5は従来の流量制御方法の説明図である。
基本構造、図5は従来の流量制御方法の説明図である。
【0004】図において、11はマスフローコントロー
ラ、12はメイン管、13は毛細管、14は流量センサ、15は
ブリッジ回路、16は増幅回路、17は補正回路、18は流動
出力信号、19は流量設定信号、20は駆動電源、21は比較
制御回路、22はバルブ駆動回路、23は流量制御バルブ、
24はピエゾアクチュエータ、25はメタルダイヤフラムで
ある。
ラ、12はメイン管、13は毛細管、14は流量センサ、15は
ブリッジ回路、16は増幅回路、17は補正回路、18は流動
出力信号、19は流量設定信号、20は駆動電源、21は比較
制御回路、22はバルブ駆動回路、23は流量制御バルブ、
24はピエゾアクチュエータ、25はメタルダイヤフラムで
ある。
【0005】従来の気体及び液体の流量制御に使用され
ているマスフローコントローラ11は、図4に具体的な構
造断面図、図5に模式平面図で示すように気体の流量を
熱式質量測定法により計測される。
ているマスフローコントローラ11は、図4に具体的な構
造断面図、図5に模式平面図で示すように気体の流量を
熱式質量測定法により計測される。
【0006】図5によりマスフローコントローラの動作
を説明すると、流量検出部33の製造ガス38の種類や流量
による温度差で得た電気信号が増幅回路34等を経由し、
流量信号として比較回路部36に入力される。
を説明すると、流量検出部33の製造ガス38の種類や流量
による温度差で得た電気信号が増幅回路34等を経由し、
流量信号として比較回路部36に入力される。
【0007】比較回路部36では予め設定され、外部から
入力された設定信号35と流量信号との比較を行い、差分
を打ち消すように流量制御部(動作バルブ)37を動作さ
せる信号を出力し、流量制御部37内の流量制御バルブを
コントロールする。
入力された設定信号35と流量信号との比較を行い、差分
を打ち消すように流量制御部(動作バルブ)37を動作さ
せる信号を出力し、流量制御部37内の流量制御バルブを
コントロールする。
【0008】このようなクローズド制御でコントロール
されている場合、この時の流量制御に使用される流量制
御部の流量制御バルブ23には、開閉動作範囲、動作精度
に限界があるため、流量制御範囲、流量精度の範囲が制
限されてくる。
されている場合、この時の流量制御に使用される流量制
御部の流量制御バルブ23には、開閉動作範囲、動作精度
に限界があるため、流量制御範囲、流量精度の範囲が制
限されてくる。
【0009】現状のマスフローコントローラでは、流量
制御範囲が1〜100%フルスケール(FS)、流量制
御精度が1%フルスケールのものが一般的で、高精度タ
イプで流量制御精度0.8%フルスケールといったとこ
ろである。
制御範囲が1〜100%フルスケール(FS)、流量制
御精度が1%フルスケールのものが一般的で、高精度タ
イプで流量制御精度0.8%フルスケールといったとこ
ろである。
【0010】また、一般的には流量精度が良い領域で使
用するように、使用する流量がマスフローコントローラ
定格の50〜80%くらいになるようにマスフローコン
トローラ11のサイズを制定している。
用するように、使用する流量がマスフローコントローラ
定格の50〜80%くらいになるようにマスフローコン
トローラ11のサイズを制定している。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】従って、前項で説明し
たように、一般的には50〜80%設定で使用するよう
にマスフローコントローラのサイズを選定する理由は、
定格に対し小流量域において流量制御精度が悪くなるた
めである。
たように、一般的には50〜80%設定で使用するよう
にマスフローコントローラのサイズを選定する理由は、
定格に対し小流量域において流量制御精度が悪くなるた
めである。
【0012】例えば、定格1SLM、流量制御精度1%
フルスケールのマスフローコントローラを使用した場
合、100%設定では1000±10SCCMの設定に
対し、1%の精度となる。しかし、1%設定では10±
10SCCMの設定に対して、100%の精度と悪くな
ってしまう。これは、流量制御範囲をカバーするため
に、制御用バルブの動作範囲を大きくしたため、細かい
動作が精度良くできなくなっているためである。
フルスケールのマスフローコントローラを使用した場
合、100%設定では1000±10SCCMの設定に
対し、1%の精度となる。しかし、1%設定では10±
10SCCMの設定に対して、100%の精度と悪くな
ってしまう。これは、流量制御範囲をカバーするため
に、制御用バルブの動作範囲を大きくしたため、細かい
動作が精度良くできなくなっているためである。
【0013】本発明は、以上の点を鑑み、マスフローコ
ントローラで大流量から小流量まで精度良く制御するこ
とを目的とする。
ントローラで大流量から小流量まで精度良く制御するこ
とを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理説明
図であり、本発明の流量制御方法を主要部の模式平面図
で示す。図2、図3は従来例に対する本発明の効果を説
明する図で、図2は従来と本発明のマスフローコントロ
ーラの定格、仕様の比較、図3は本発明による流量制御
の精度向上の効果を示す図である。
図であり、本発明の流量制御方法を主要部の模式平面図
で示す。図2、図3は従来例に対する本発明の効果を説
明する図で、図2は従来と本発明のマスフローコントロ
ーラの定格、仕様の比較、図3は本発明による流量制御
の精度向上の効果を示す図である。
【0015】図において、1 はマスフローコントロー
ラ、2 はガス配管、3 は流量検出部(センサー部)、4
は増幅回路、5は設定信号、6は比較回路部、7は大流
量制御部、8は小流量制御部、9は製造ガスである。
ラ、2 はガス配管、3 は流量検出部(センサー部)、4
は増幅回路、5は設定信号、6は比較回路部、7は大流
量制御部、8は小流量制御部、9は製造ガスである。
【0016】本発明は、大流量を制御するために動作範
囲を広くとった大流量制御部7の流量制御バルブの精度
が悪くなった分を補うように、並列に補助の流量制御バ
ルブを設けることにより、大流量でも、小流量でも精度
良く流量制御ができるマスフローコントローラにするこ
とができる。
囲を広くとった大流量制御部7の流量制御バルブの精度
が悪くなった分を補うように、並列に補助の流量制御バ
ルブを設けることにより、大流量でも、小流量でも精度
良く流量制御ができるマスフローコントローラにするこ
とができる。
【0017】すなわち、本発明では、1個の流量検出部
3に対して流量制御バルブを複数個設け、図1に示すよ
うに大流量制御用と小流量制御用の2個、場合によって
は中流量制御用を加えた3個とすることにより、広い流
量制御範囲をカバーすることが可能となり、大流量から
小流量まで広い制御範囲内での高い制御精度をコントロ
ールすることができる。
3に対して流量制御バルブを複数個設け、図1に示すよ
うに大流量制御用と小流量制御用の2個、場合によって
は中流量制御用を加えた3個とすることにより、広い流
量制御範囲をカバーすることが可能となり、大流量から
小流量まで広い制御範囲内での高い制御精度をコントロ
ールすることができる。
【0018】このことにより、複数の流量設定を行い、
大流量でも小流量でも精度良く流量制御を行いたいとい
う要求の際、従来では大流量用のマスフローコントロー
ラと小流量用のマスフローコントローラの2系統のガス
コントロールラインを準備していたが、マスフローコン
トローラ1系統で、大流量も小流量も精度良く制御する
ことが可能となる。
大流量でも小流量でも精度良く流量制御を行いたいとい
う要求の際、従来では大流量用のマスフローコントロー
ラと小流量用のマスフローコントローラの2系統のガス
コントロールラインを準備していたが、マスフローコン
トローラ1系統で、大流量も小流量も精度良く制御する
ことが可能となる。
【0019】
【発明の実施の形態】図1は本発明の原理説明図兼一実
施例の説明図である。図において、1はマスフローコン
トローラ、2はガス配管、3は流量検出部、4は増幅回
路、5は設定信号、6は比較回路部、7は大流量制御
部、8は小流量制御部、9は製造ガスである。
施例の説明図である。図において、1はマスフローコン
トローラ、2はガス配管、3は流量検出部、4は増幅回
路、5は設定信号、6は比較回路部、7は大流量制御
部、8は小流量制御部、9は製造ガスである。
【0020】従来のマスフローコントローラと異なる点
としては、本発明では、流量制御部(バルブ駆動回路、
流量制御バルブ)を複数要している点である。図1に示
すように、定格1SLMの窒素用マスフローコントロー
ラ1を例に説明すると、大流量制御部7には、0〜10
00SCCMの領域を±10SCCM(±1%フルスケ
ール)で制御出来る流量制御バルブを用い、小流量制御
部には0〜100SCCMの領域を±1SCCM(±1
%FS)で制御できる流量制御出来るバルブを用いた。
としては、本発明では、流量制御部(バルブ駆動回路、
流量制御バルブ)を複数要している点である。図1に示
すように、定格1SLMの窒素用マスフローコントロー
ラ1を例に説明すると、大流量制御部7には、0〜10
00SCCMの領域を±10SCCM(±1%フルスケ
ール)で制御出来る流量制御バルブを用い、小流量制御
部には0〜100SCCMの領域を±1SCCM(±1
%FS)で制御できる流量制御出来るバルブを用いた。
【0021】ここで、それぞれの流量制御バルブ23は流
量制御精度±1%FSと、一般的な制御バルブと同等の
スペックのものである。これら2つの流量制御バルブ23
を並列に配置し、同時に制御するように使用することに
より、大流量制御部7では設定に対して±10SCCM
と比較的精度は悪いにしても広い流量制御範囲をとるこ
とができる。
量制御精度±1%FSと、一般的な制御バルブと同等の
スペックのものである。これら2つの流量制御バルブ23
を並列に配置し、同時に制御するように使用することに
より、大流量制御部7では設定に対して±10SCCM
と比較的精度は悪いにしても広い流量制御範囲をとるこ
とができる。
【0022】ここで、小流量制御バルブの働きにより、
大流量制御バルブでの設定に対して±10SCCMと悪
かった精度を±1SCCMまで、10倍も精度良くコン
トロール出来ることになる。
大流量制御バルブでの設定に対して±10SCCMと悪
かった精度を±1SCCMまで、10倍も精度良くコン
トロール出来ることになる。
【0023】例えば、製造ガス9として窒素(N2 )ガ
スを用いた場合、窒素ガスの流量を設定800SCCM
とした場合、窒素ガスの質量流量に比例して、流量が増
えた場合は毛細管の温度が上がり、流量が減った場合は
毛細管の温度が下がるので、その微細な温度変化を流量
検出部3で検知して電気信号に変換し、その電気信号を
増幅回路4で増幅し、比較回路部6でガス流量800s
ccmの設定信号5と比較し、ガス流量の増減に適応し
て、大流量制御バルブ17と小流量制御バルブ18を開閉す
るが、従来のマスフローコントロラ31を用いた場合に8
00±10SCCMの精度が、図3に示すように、本発
明を適用したマスフローコントローラ1では800±1
SCCMの精度を採ることができる。
スを用いた場合、窒素ガスの流量を設定800SCCM
とした場合、窒素ガスの質量流量に比例して、流量が増
えた場合は毛細管の温度が上がり、流量が減った場合は
毛細管の温度が下がるので、その微細な温度変化を流量
検出部3で検知して電気信号に変換し、その電気信号を
増幅回路4で増幅し、比較回路部6でガス流量800s
ccmの設定信号5と比較し、ガス流量の増減に適応し
て、大流量制御バルブ17と小流量制御バルブ18を開閉す
るが、従来のマスフローコントロラ31を用いた場合に8
00±10SCCMの精度が、図3に示すように、本発
明を適用したマスフローコントローラ1では800±1
SCCMの精度を採ることができる。
【0024】また、流量制御範囲についても大流量制御
バルブのみの場合に比べ、1/10の小流量量制御バル
ブを用いて、小流量域の制御が可能となる。
バルブのみの場合に比べ、1/10の小流量量制御バル
ブを用いて、小流量域の制御が可能となる。
【0025】
【発明の効果】図4に、従来の一般的なマスフローコン
トローラと、本例で説明したマスフローコントローラの
比較表を示す。また、図5に大流量用バルブと小流量用
バルブの働きによる流量の違いについて示す。大流量用
バルブの流量制御は精度範囲内でふらつきがあるとする
と、小流量用バルブはそのふらつきが小さくなるよう、
設定流量に近ずくよう動作を行う。
トローラと、本例で説明したマスフローコントローラの
比較表を示す。また、図5に大流量用バルブと小流量用
バルブの働きによる流量の違いについて示す。大流量用
バルブの流量制御は精度範囲内でふらつきがあるとする
と、小流量用バルブはそのふらつきが小さくなるよう、
設定流量に近ずくよう動作を行う。
【0026】このように、従来のマスフローコントロー
ラに比べて本発明のマスフローコントローラは大流量用
バルブの制御範囲全ての領域で、小流量用バルブの良い
精度で制御することが可能となり、半導体デバイスの品
質向上に寄与するところが大きい。
ラに比べて本発明のマスフローコントローラは大流量用
バルブの制御範囲全ての領域で、小流量用バルブの良い
精度で制御することが可能となり、半導体デバイスの品
質向上に寄与するところが大きい。
【図1】 本発明のマスフローコントローラ
【図2】 従来と本発明のマスフローコントローラの比
較
較
【図3】 本発明による流量制御の精度向上の効果
【図4】 マスフローコントローラの基本構造
【図5】 従来のマスフローコントローラ
図において 1 マスフローコントローラ 2 ガス配管 3 流量検出部 4 増幅回路 5 設定信号 6 比較回路部 7 大流量制御部 8 小流量制御部、9 製造ガス
Claims (2)
- 【請求項1】 製造ガスが流れるメイン管及びバイパス
の毛細管とからなる配管と、該毛細管内を流れる製造ガ
スの流量に比例した毛細管の温度変化を捕捉する流量検
出部と、該毛細管の温度変化を電気信号に変換する電気
回路と、該電気回路からの出力信号により製造ガスの流
量を制御する流量制御部からなるマスフローコントロー
ラにおいて、 1個の該流量検出部に対して、流量制御量の異なる複数
の該流量制御部を並列に備えてなることを特徴とするマ
スフローコントローラ。 - 【請求項2】 前記流量制御部は各々の流量制御部に適
応した流量のバルブ駆動回路と流量制御バルブとから構
成されていることを特徴とするマスフローコントロー
ラ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15262296A JPH09330128A (ja) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | マスフローコントローラ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15262296A JPH09330128A (ja) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | マスフローコントローラ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09330128A true JPH09330128A (ja) | 1997-12-22 |
Family
ID=15544410
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15262296A Withdrawn JPH09330128A (ja) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | マスフローコントローラ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09330128A (ja) |
Cited By (16)
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---|---|---|---|---|
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-
1996
- 1996-06-13 JP JP15262296A patent/JPH09330128A/ja not_active Withdrawn
Cited By (34)
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