JPS63271121A - 流量測定装置 - 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、半導体製造装置などにおいて用いられる流量
計、あるいはマスフローコントローラの流量測定装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来の技術の一例を第７図及び第８図に示す。

センサ一部は金属製のセンサ管１０の外側に３本のコイ
ルを巻き、中央の巻線をヒータ巻線９９両端の巻線をセ
ンサ巻線８とする。今、ヒータ巻線９に電流を流し、巻
線をあたためセンサ管１０の温度を上げる。ガス流量が
ゼロの場合、左右対称に巻かれたセンサ巻線８の熱抵抗
は共に上昇するが、その抵抗値はほぼ等しい値を示す。

しかし、ガスが流れ始めると、センサ管１０の温度分布
は入力側の方が低く出力側の方が高くなる。これと同時
にセンサ巻線８の抵抗値の平衡もくずれ、入力側の巻線
抵抗の方が出力側に比べると小さくなる。この抵抗値の
不平衡を第８図に示す回路で検知する。センサ抵抗１の
不平衡を、ブリッジ回路１４で検知し、不平衡により生
じた微少電位差を増幅回路１５で増幅し、その電圧を瞬
時流量出力６として出力する。その際の流量と出力電圧
との関係を第３図に示す。即ち、従来は流量変化をその
まま直流電圧に変換する方法が一般的であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら従来の技術では、直流電圧を出力としてい
たため、瞬時流量のみしか測定できず、真空チャンバー
等に流入した積算流量は、また別の積算流量計を用いな
ければ測定できないという問題点があった。

本発明の目的は、一つの検知素子で瞬時流量と積算流量
の両方を同時に測定することが可能な流量計を提供する
ことである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前記問題点を解決すべく、熱抵抗の変化を周波
数変化に置換し、積算流量はその振幅数を計数すること
により測定し、瞬時流量は周波数変化をさらに電圧変化
に置換することにより測定することを特徴とする流量計
である。

〔実施例〕

本発明の詳細を第１図及び第２図に示す０本説明では巻
線式流量センサを用いて述べるが、流体の′ｆｆｔ流量
に応゛じてその抵抗値が変化するものであれば、いかな
るものでもよい。

第２図において、センサ一部は金属製のセンサ管１０の
外側に２本のコイルを巻いたものである。

一方をセンサ巻線８、一方をヒータ巻線９とする。

従来と同様にヒータ巻線９に電流を流すと、センサ管１
０の温度は上昇し、センサ巻線８の抵抗値も上がる。し
かし、ガスが流れるとセンサ管１０は冷却されるため、
センサ巻線８の抵抗値も低（なる。これにより、流量変
化とセンサの抵抗変化の一義対応が成り立つ。次に第１
図に示す如く、前記のセンサ巻線８のセンサ抵抗とイン
ダクタンスあるいはキャパシタンス等の素子２を用いて
自走マルチバイブレークで発振させる。この際の発振周
波数は、センサ抵抗１と素子２によって決定する。即ち
流量によりセンサ抵抗値が変化すれば、発振器３の出力
周波数も変化するのである。第４図にその際の周波数と
流量の関係を示す。

次に、その周波数の振幅数を常時計数することにより、
積算流量を測定することができる。また周波数変化をヘ
テロゲイン方式により電圧変化に置換すればその時の瞬
時流量も測定できる。第１図は、測定の概要を示したも
のである。

〔具体例〕

本発明の一具体例を第５図及び第６図に示す。

本実施例は瞬時流量の高速応答を目的とするため、第７
図に示すような薄膜状チップセンサを用いた。

１００μｍのガラス基板１８の上にＰＬの薄膜を形成し
エツチングにより、それを第５図の如くパターニングす
る。一方のパターンをヒータ薄膜１７、もう一方をセン
サ薄膜１６とし、このチップを流路管内に取りつける。

ヒータ薄膜１７に電流を流すとガラス基板の温度が上昇
し、センサ薄膜の抵抗値も上昇する。しかしガスがなが
れると基板１８も冷却されるため、センサ薄膜工６の抵
抗値も下がる。この温度抵抗の変化を周波数変化に変換
するのが、第６図である。センサ抵抗１とコンデンサ１
９で決定する周波数で発振する。第６図のような発振回
路においてその発振周波数ｆ０は、センサ抵抗工をＲＳ
　＋コンデンサ１９を００とすると、 ｆｏ−１／２　　πＣｏ　Ｒｓ となる。本具体例では、ｆｏが２　ＫＨｚになるように
０９の値を決定した。また、使用ガスにＮ２を用いて流
量変化Ｏ〜５０　ｃｃ／ｍｉｎにおいて、周波数変化は
２　ＫＨｚ〜２．３　ＫＨｚに変化した。また、その応
答速度も０．４〜０．６秒と、かなりの高速化が達成さ
れた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来、瞬時流量と積算流量を測定する
際に２つの測定器を用いなければならなかったものが、
一つの測定器により、同時にそれらを測定することが可
能になるため、半導体製造装置周辺器材の小型化及び簡
易化が達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る流量計の測定概念図、第２図は本
発明に係る流量測定素子の一例を示す図、 第３図は従来の流量測定における測定パラメーターの関
係図、 第４図は本発明に係る流量測定における測定パラメ−タ
ーの関係図、 第５図は本発明の実施例に用いた薄膜センサの斜視図、 第６図は本発明の実施例に用いた発振回路図、第７図は
従来の流量測定素子の一例、 第８図は従来の流量測定の測定回路図である。 １・・・センサ抵抗、２・・・共振素子、３・・・発振
器、４・・・Ｆ／Ｖ変換回路、５・・・計数回路、６・
・・瞬時流量出力、７・・・積算流量出力、８・・・セ
ンサ巻線、９・・・ヒータ巻線、１０・・・センサ管、
１１・・・ガス流入口、１２・・・ガス流出口、１３・
・・バイパス管、１４・・・ブリッジ回路、１５・・・
増幅回路、１６・・・センサ薄膜、１７・・・ヒータ薄
膜、１８・・・ガラス基板、１９・・・紋算匈囃→ｈ フン戸ン１ 第１図 第２図 第３図 第４図 −一一流量 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 流体の流量を検知する流量計において １）流体の流量に応じて熱分布が変化する場所に取りつ
   けられた熱抵抗素子と ２）前記熱抵抗素子の抵抗変化を周波数変化に置換する
   電気的手段と ３）前記電気的手段により得られた交流あるいはパルス
   電圧の振幅数をカウントし、積算流量を測定する積算流
   量測定手段と ４）前記電気的手段により得られた交流あるいはパルス
   電圧を周波数−電圧変換し瞬時流量を測定する瞬時流量
   測定手段と を有することを特徴とする流量測定装置。