KR101017285B1 - 유량검정시스템 및 유량검정방법 - Google Patents

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Abstract

유량제어기구가 유량제어를 개시한 직후부터 유량특성을 검정할 수 있는 유량검정시스템을 제공하기 위해, 제1 차단밸브(7A)와 제1 차단밸브(7A)의 하류 쪽에 배치된 유량제어기구(8A) 및 유량제어기구(8A)의 하류 쪽의 압력을 측정하는 압력센서(12)를 구비하는 가스 배관계의 유량을, 압력센서(12)가 측정한 압력에 기초하여 검정하는 유량검정시스템(16)이, 유량제어기구(8A)의 정상 시에 압력센서(12)가 측정하는 압력을 적산한 표준값을 기억하는 표준값 기억수단(27) 및 제1 차단밸브(7A)를 통해 유량제어기구(8A)로 공급되고, 유량제어기구(8A)로 유량을 제어한 프로세스 가스를, 압력센서(12)로 공급한 때에, 압력센서(12)가 측정하는 압력을 적산하여 압력적산값을 산출하고, 압력적산값을 표준값과 비교하여, 유량의 이상을 검지하는 이상검지수단(14)을 구비한다.

Description

유량검정시스템 및 유량검정방법{FLOW VERIFICATION SYSTEM AND FLOW VERIFICATION METHOD}
본 발명은, 예를 들면 반도체제조설비 등에 이용되는 가스 배관계에 배치된 유량제어기구의 유량특성을 검정하는 유량검정시스템 및 유량검정방법에 관한 것이다.
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2007년 8월 29일에 출원된 일본특허출원번호 2007-222582호를 기초로 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 여기서 참조로 통합된다.
예를 들면, 반도체 제조설비 중의 성막 장치, 드라이 에칭 장치 등에 있어서, 실란(silane) 및 포스핀(phosphine) 등과 같은 특수 재료 가스나, 염소 가스 등의 부식성 가스, 및 수소 가스 등의 고가연성 가스 등을 사용한다. 이러한 가스는, 그 유량이 프로세스의 성부에 직접 영향을 미치는 점, 배기계에 설치되는 제거 장치(removing device)의 부담, 가스 자체가 고가인 점, 등의 이유에 의해, 그 유량을 매우 엄격하게 관리해야 한다. 프로세스로 사용되는 실제의 가스량은 많아야 500sccm 정도로 적기 때문에, 관리 중에 공지의 매스 플로우 컨트롤러를 배치하여, 가스 종류 및 프로세스 레시피(recipe) 등에 따라 최적의 유량이 흐르도록 하고 있다. 여기서, 매스 플로우 컨트롤러의 유량 검정은 인가 전압의 조정에 의해 행해진다.
그런데, 프로세스 가스 중, 특히, 성막용 재료 가스는, 그 특성상 가스 라인 안에서도 고형물을 석출할 가능성이 있고, 유량용량을 변화시키는 경우가 있다. 특히, 매스 플로우 컨트롤러는, 다른 부분과 비교하여 고형물이 내부의 세관 부분에서 석출될 가능성이 크며, 석출된 경우에는 유량 용량에 주는 영향이 크다. 유량 용량의 변화가 일어나면, 그 매스 플로우 컨트롤러의 인가 전압과 실유량과의 관계는 당연히 변하고, 유량 설정에 변화가 이루어져도 실유량이 변화하기 때문에, 프로세스의 안정성이 저해된다. 현실에 유량 용량의 변화가 일어난 경우에는, 정확한 가스 유량이 흐르도록 인가전압의 설정을 수정하지 않으면 안 된다. 이 때문에, 매스 플로우 컨트롤러의 유량을 검정할 필요가 있다.
매스 플로우 컨트롤러의 유량 검정은, 기본적으로는, 막 유량계를 사용하여 행한다. 그러나, 이 검정방법은, 배관의 일부를 해체하여 행한 것이고, 측정 후에는 다시 배관을 원래의 상태로 설치하여 누출을 체크하지 않으면 안 되기 때문에, 작업이 성가시다. 이에 대하여, 예를 들면, 일본특허 3367811호 공보에는, 배관을 조립한 채의 상태로 유량 검정을 행하는 방법을 제안하고 있다.
도 5는, 일본특허 3667811호 공보에 기재된 유량검정시스템(110)을 적용한 가스 시스템(100)의 구성도이다.
가스 시스템(100)은, 가스 라인(101A, 101B)이 가스 공급 라인(102)에 집관되어, 처리조(103)에 접속되어 있다. 유량검정시스템(110)은, 가스 라인(101A, 101B)에 배치된 매스 플로우 컨트롤러(105A, 105B)가 제어하는 프로세스 가스(A, B)의 유량을, 압력 센서(108)가 측정한 압력에 기초하여 검정한다.
가스 라인(101A, 101B)에는, 상류 쪽에서, 제1 차단밸브(104A, 104B)와, 매스 플로우 컨트롤러(105A, 105B)와, 제2 차단밸브(106A, 106B)가 배치되어 있다. 가스 공급 라인(102)에는, 종단 차단밸브(107)가 배치되며, 그 종단 차단밸브(107)의 상류 쪽에 압력 센서(108)와 벤트(vent) 라인(109)이 마련되어 있다. 압력 센서(108)는, 유량검정시스템(110)에 접속되며, 압력 검지 신호를 출력한다. 종단 차단밸브(107)는, 유량검정시스템(110) 또는 유량검정시스템(110)에 접속한 상위 장치(111)에 의해, 밸브 개폐 동작을 제어한다.
유량검정시스템(110)은, 배관계의 조립 직후나 매스 플로우 컨트롤러의 교환 직후에, 다음과 같이 하여, 매스 플로우 컨트롤러(105A, 105B)의 각각에 관하여 압력변화율의 초기값을 설정하고 있다.
유량검정시스템(110)은, 예를 들면, 매스 플로우 컨트롤러(105A)에 관하여 압력변화율의 초기값을 설정하는 경우, 먼저, 가스 라인(101B)의 제2 차단밸브(106B)를 닫은 상태에서, 가스 라인(101A)의 제1 차단밸브(104A)와 제2 차단밸브(106A) 및 가스 공급 라인(102)의 종단 차단밸브(107)를 연다. 그리고, 처리조(103)에 접속하는 도시하지 않은 진공펌프 등에 의해, 매스 플로우 컨트롤러(105A)의 하류 쪽을 저압으로 한다.
그 후, 종단 차단밸브(107)를 닫고, 처리조(103)로의 배기를 차단한다. 이때, 제1 및 제2 차단밸브(104A, 106A)가 열려 있기 때문에, 프로세스 가스(A)는, 매스 플로우 컨트롤러(105A)에 의해 유량이 제어되며, 매스 플로우 컨트롤러(105A)와 종단 차단밸브(107)와의 사이의 부분으로 도입된다. 이에 반해, 압력센서(108)가 측정하는 압력값은, 서서히 증가한다. 유량검정시스템(110)은, 압력센서(108)가 측정하는 압력을 일정간격으로 샘플링하고, 압력변동의 직선성이 양호한 범위에 관하여 최소 제곱법에 의해 경사를 산출한다. 유량검정시스템(110)은, 이 경사를 초기값으로서 기억한다.
유량검정시스템(110)은, 예를 들면 프로세스 가스(A)를 이용하여 유량검정을 행하는 경우, 상기와 같은 순서로, 압력센서(108)가 측정하는 압력을 일정간격으로 샘플링하고, 직선성이 양호한 범위에 관하여 최소 제곱법에 의해 경사를 산출한다. 그리고, 산출한 경사를 초기값과 비교한다. 유량검정시스템(110)은, 산출한 경사가 초기값과 비교하여 변화하고 있지 않은 경우에는, 매스 플로우 컨트롤러(105A)의 유량특성에는 변화가 보이지 않는다(이상이 없다)고 판단한다. 한편, 유량검정시스템(110)은, 산출한 경사가 초기값과 비교하여 변화하고 있는 경우에는, 매스 플로우 컨트롤러(105A)의 유량특성에 변화가 생기고, 매스 플로우 컨트롤러(105A)에 이상이 있다고 판단한다.
그러나, 종래의 유량검정시스템(110)은, 매스 플로우 컨트롤러(105A)가 프로세스 가스(A)의 유량제어를 개시한 직후, 압력이 유량에 따라 불안정하게 변동한다. 그 때문에, 종래의 유량검정시스템(110)은, 매스 플로우 컨트롤러(105A)가 유 량제어를 개시하고 나서 수초 간 기다리고, 유량이 안정해진 후가 아니면, 압력 변동의 직선성이 양호한 범위에 관하여 경사를 산출하여 유량검정을 행할 수 없었다.
실제의 성막 프로세스에서는, 예를 들면, 제1 차단밸브(104A)를 열고 프로세스 가스(A)를 처리조(103)로 도입함과 동시에, 성막 처리를 개시한다. 성막 처리 1회당 처리시간이 5~6초인 경우, 초기(예를 들면, 매스 플로우 컨트롤러(105A)가 유량제어를 개시하고 나서 1초)에 웨이퍼로 공급되는 프로세스 가스(A)는, 성막 품질에 크게 영향을 준다. 그 때문에, 매스 플로우 컨트롤러(105A)가 유량제어를 개시한 직후에서 유량검정을 실시하는 것이 강하게 요청되고 있지만, 종래의 유량검정시스템(110)은, 이 요청에 응할 수 없었다.
본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이고, 유량제어기구가 유량제어를 개시한 직후부터 유량특성을 검정할 수 있는 유량검정시스템 및 유량검정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 한 측면에 따르면, 본 발명의 유량검정시스템은 제1 차단밸브, 상기 제1 차단밸브의 하류 쪽에 배치된 유량제어기구 및 상기 유량제어기구의 하류 쪽의 압력을 측정하는 압력센서를 구비하는 가스 배관계의 유량을, 상기 압력센서가 측정한 압력에 기초하여 검정하는 유량검정시스템에 있어서, 상기 유량제어기구의 정상 시에 상기 압력 센서가 측정한 상기 압력을 적산한 표준값을 기억하는 표준값 기억수단 및 상기 제1 차단밸브를 통하여 상기 유량제어기구로 공급되고, 상기 유량제어기구에 유량이 제어된 프로세스 가스를 상기 압력센서에 공급한 때에, 상기 압력 센서가 측정하는 상기 압력을 적산하여 압력적산값을 산출하고, 상기 압력적산값을 상기 표준값과 비교하여, 유량의 이상을 검정하는 이상검지수단을 구비한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명의 유량검정시스템은 제1 차단밸브, 상기 제1 차단밸브의 하류 쪽에 배치된 유량제어기구 및 상기 유량제어기구의 하류 쪽에 배치된 압력센서를 구비한 가스 배관계의 유량을, 상기 압력센서가 측정한 압력에 기초하여 검정하는 유량검정방법에 있어서, 상기 제1 차단밸브를 이용하여 상 기 유량제어기구에 공급되고, 상기 유량제어기구로 유량이 제어된 프로세스 가스를, 상기 압력 센서로 공급한 때에, 상기 압력 센서가 측정한 압력을 적산하여 압력적산값을 산출하는 압력적산값 산출 단계, 상기 압력적산값 산출 단계에서 산출한 상기 압력적산값을, 상기 유량제어기구의 정상 시에 상기 압력센서가 검출한 압력을 적산한 상기 압력적산값과 비교하는 비교 단계 및 상기 비교 단계의 비교결과에 기초하여, 유량의 이상을 검지하는 이상검지 단계를 구비한다.
본 발명의 유량검정시스템 및 유량검정방법은, 제1 차단밸브를 열어서 유량제어기구의 상류 쪽에 프로세스 가스를 공급하고, 유량제어기구로 유량을 제어한 프로세스 가스를 압력센서에 공급한다. 압력센서는, 유량제어기구의 하류 쪽 압력을 측정한다. 압력센서가 측정한 압력은, 유량에 의해 변동하기 때문에, 압력을 적산하여 압력의 불균형을 평활화한다. 압력적산값의 변동은, 유량제어개시 직후부터의 유량적산값의 변동을 보여주며, 나아가서는 유량의 변동을 보여준다. 따라서, 유량을 압력적산값에서 검정하는 것이 가능하다.
표준값 기억수단에는, 정상의 유량제어기구가 프로세스 가스의 유량을 제어한 때에, 압력센서가 측정하는 압력을 적산한 압력적산값을, 표준값으로서 기억하고 있다. 유량제어기구의 유량을 검정하는 경우에는, 압력센서가 측정하는 압력을 적산한 압력적산값을, 표준값 기억수단에 기억되어 있는 표준값과 비교하고, 압력적산값이 표준값에서 어떻게 변화하는지를 조사한다. 결국, 유량제어기구의 유량이, 정상 시의 유량과 어떻게 변화하는지를 조사하여, 유량제어기구의 유량특성에 생긴 이상을 검지한다.
따라서, 본 발명의 유량검정시스템 및 유량검정방법에 의하면, 유량 및 압력이 불안정한 유량제어기구의 유량제어 개시 직후부터, 유량제어기구의 유량특성을 검정할 수 있다.
본 발명의 유량검정시스템 및 유량검정방법은, 제2 차단밸브와 종단 차단밸브와의 사이에 작은 용적의 검지 탱크를 마련하여, 그 검지 탱크의 압력을 압력센서로 측정하고 유량검정을 행하기 때문에, 압력 센서가 측정하는 압력이 단시간에 안정하며, 유량검정시간을 단축할 수 있다.
본 발명의 유량검정시스템은, 유량제어기구를 가스 배관계에 설치한 때에, 표준값 설정모드 설정수단에 프로세스 가스를 흘려서 압력센서가 측정하는 압력을 적산하여 표준값을 산출하고, 그 표준값을 표준값 기억수단에 기억한다. 따라서, 본 발명의 유량검정시스템에 의하면, 가스 배관계에 마련한 유량제어기구의 사용조건에 맞는 표준값을 설정할 수 있고, 유량 검정의 정확도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 유량검정시스템은, 제1 차단밸브와 유량제어기구를 구비한 가스 라인이 압력센서에 복수접속하고 있다. 유량검정시에는, 압력센서는 가스 라인 마다의 압력을 측정한다. 이때, 압력센서가 측정하는 압력은, 각 가스 라인에 배치한 유량제어기그에서 압력센서까지의 거리나, 각 가스 라인을 흐르는 프로세스 가스의 비중, 유량에 따라, 가스 라인 마다 다르다. 이 경우에도, 본 발명의 유량검정시스템에 의하면, 측정시간 조정수단을 이용하여, 가스 배관계의 구성이나 프로세스 가스의 성질 등에 대응하여 각 가스 라인 마다의 압력측정시간을 조정하는 것에 의 해, 가스 라인 마다의 압력을 적절하게 감시할 수 있다.
본 발명을 구체화한 유량검정시스템 및 유량검정방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
<가스공급장치의 전체구성>
도 1은, 본 발명의 실시형태에 관한 가스공급장치(1)의 구성을 도시한 도면이다.
가스공급장치(1)는, 프로세스 가스(A, B)를 공급하는 가스 라인(2A, 2B)이, 가스공급라인(3)에 집관되고, 프로세스 챔버(4)에 접속하고 있다. 유량검정시스템(16)은 가스공급장치(1)에 적용되고, 프로세스 가스(A)의 유량을 제어하는 「유량제어기구」의 일례인 매스 플로우 컨트롤러(8A)와, 프로세스 가스(B)의 유량을 제어하는 매스 플로우 컨트롤러(8B)의 유량을, 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B)가 유량제어를 개시한 직후부터, 압력센서(12)가 측정하는 압력을 적산한 압력적산값을 이용하여 검정한다.
프로세스 챔버(4)는, 반도체 웨이퍼에 성막이나 에칭 등의 처리하는 CVD 장치, 에칭 장치 등에 있다. 프로세스 가스는, CVD용으로서는 실란(SiH), 포스핀(PH3), 육불화텅스텐(WF6) 등이 있고, 에칭용으로서는 염소가스(Cl2)나 브롬화수소(HBr) 등이 있다. 프로세스 챔버(4)는, 진공펌프(5)에 의해 감압되며, 그 내부압 력이 압력센서(6)에 의해 검출되고 있다.
각 가스 라인(2A, 2B)에는, 상류 쪽에서 순서대로, 제1 차단밸브(7A, 7B), 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B), 제2 차단밸브(9A, 9B)가 배치되어 있다. 가스 라인(2A, 2B)은, 벤트 라인(11A, 11B)이 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B)와 제2 차단밸브(9A, 9B)와의 사이에서 분지하고, 그 벤트 라인(11A, 11B) 위에 제3 차단밸브(10A, 10B)가 배치되어 있고, 프로세스 챔버(4)를 통과하지 않고 남은 프로세스 가스(A, B)를 배기하도록 되어 있다.
제1~제3 차단밸브(7A, 7B, 9A, 9B, 10A, 10B)는, 조작 에어를 공급하여 밸브개폐동작을 행하는 에어 오퍼레이터 밸브이다. 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B)는, 인가전압에 따라 프로세스 가스(A, B)의 유량조정을 행하는 것이다. 가스 라인(2A, 2B)은, 제2 차단밸브(9A, 9B)의 하류 쪽에서 가스공급라인(3)에 합유하여 프로세스 챔버(4)에 접속된다. 가스공급라인(3)에는, 상류 쪽에서, 압력센서(12)와 종단 차단밸브(13)가 배치되어 있다.
본 실시형태에서는, 유량검정시스템(16)은, 제1 차단밸브(7A, 7B)와, 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B)와, 제2 차단밸브(9A, 9B)와, 압력센서(12)와, 종단 차단밸브(13)와, 컨트롤러(14)로 구성되며, 컨트롤러(14)에 의해 표준값 설정동작이나 유량검정동작을 제어하고 있다. 컨트롤러(14)는, 상위장치(15)에 전기통신가능하게 접속되어 있다. 또한, 유량검정시스템(16)은, 제2 차단밸브(9A, 9B)와 종단 차단밸브(13)를 접속하는 배관에 의해, 압력센서(12)에 의해 압력을 검지하기 위한 검정 탱크(T)가 구성된다.
상위장치(15)는, 가스공급장치(1) 전체를 제어하는 마이크로컴퓨터이며, 공지의 CPU, ROM, RAM 등을 조합하여 구성하고 있다. 제1~제3 차단밸브(7A, 7B, 9A, 9B, 10A, 10B)와 종단 차단밸브(13)는, 상위장치(15)의 지령에 의해 밸브개폐동작을 한다. 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B)는, 프로세스 시에, 상위장치(15)에서 인가전압을 공급하며, 인가전압에 따라 프로세스 가스(A, B)의 유량을 제어한다. 압력센서(6)는, 상위장치(15)에 프로세스 챔버(4)의 압력을 출력한다. 게다가, 진공펌프(5)는, 상위장치(15)에 접속되어 진공동작을 제어한다.
<컨트롤러의 전기 블록 구성>
도 2는, 도 1에 도시한 컨트롤러(14)의 전기블록구성을 나타낸 도면이다.
컨트롤러(14)는, 유량검정을 제어하는 마이크로 컴퓨터로서, 공지의 CPU(21), ROM(22), RAM(23), HDD(24), 입출력 인터페이스(25), 통신 인터페이스(26)를 구비한다.
HDD(24)에는, 표준값을 기억하기 위한 표준값 기억수단(27)이 마련되어 있다. 「표준값」이란, 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B)의 유량특성을 검정할 때에 이상의 판정기준이 되는 값을 말한다. 「표준값」은, 후술하는 「표준값 설정모드」를 컨트롤러(14)에 설정한 때에 표준값 기억수단(27)에 기억된다.
입출력 인터페이스(25)에는, 제1 차단밸브(7A, 7B), 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B), 제2 차단밸브(9A, 9B), 제3 차단밸브(10A, 10B), 압력센서(12), 종단 차단밸브(13), 진공펌프(5)가 접속되며, 컨트롤러(14)가 유량검정시에 이들 유체제 어기구의 동작을 제어하도록 되어 있다. 또한, 입출력 인터페이스(25)에는, 표준값 설정모드 설정수단(31), 유량검정모드 설정수단(32), 표시수단(33), 측정시간 조정수단(35) 등이 접속되어 있다.
표준값 설정모드 설정수단(31)은, 「표준값」을 표준값 기억수단(27)에 기억되는 「표준값 설정모드」를 설정하는 것이다.
유량검정모드 설정수단(32)은, 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B)의 유량특성을 검정하는 「유량검정모드」를 설정하는 것이다.
표시수단(33)은, 컨트롤러(14)의 동작상태를 표시하는 것이다. 표시수단(33)은, 예를 들면, 메시지를 표시하는 액정 패널로 구성하여도 좋고, 표준설정 모드나 유량검정 모드의 ON/OFF 상태나, 유량의 이상 등을 점멸에 의해 알리는 LED로 구성하여도 좋다.
측정시간 조정수단(35)은, 유량의 검정에 필요한 압력을 압력센서(12)로 측정되는 시간을, 가스 라인(2A, 2B) 마다 조정하는 것이다.
통신 인터페이스(26)는, 상위장치(15)에 접속되며, 상위장치(15)와의 데이터 송수신동작을 제어한다. 컨트롤러(14)는, 상위장치(15)가 제1~제3 차단밸브(7A, 7B, 9A, 9B, 10A, 10B)와 종단 차단밸브(13)로 출력하는 지령신호를 통신 인터페이스(26)를 통해 상위 장치(15)로부터 입력하고, 모니터하고 있다.
<압력적산값과 유량과의 관계>
도 3은, 도 1에 나타낸 매스 플로우 컨트롤러(8A)가 유량제어를 개시한 직후 부터 출력한 유량과, 도 1에 나타낸 압력센서(12)가, 매스 플로우 컨트롤러가 유량제어를 개시한 직후부터 측정한 압력과의 경시변화를 나타낸 도면이다. 횡축에 시간을 나타내며, 좌측 종축에 압력변동량(△P)을 나타내고, 우측 종축에 유량(Q)을 나타낸다. 도 4는, 도 3에 나타낸 유량(Q)과, 도 3에 나타난 압력을 적산한 압력적산값(∑P)과의 관계를 나타낸 도면이다. 종축에 시간을 나타내고, 좌측 종축에 압력적산값(∑P)을 나타내며, 우측 종축에 유량(Q)을 나타낸다.
또한, 도 3 및 도 4는, 어느 것도, 압력시간측정(예를 들면, 성막처리의 실행시간에 대응하는 5~6초)의 일부, 즉 매스 플로우 컨트롤러(8A)에 인가전압을 공급하여 매스 플로우 컨트롤러(8A)에 유량제어를 개시시킨 직후부터 1초간 부분의 유량(Q), 압력변동량(△P), 압력적산값(∑P)을 나타낸다.
유량검정시스템(16)은, 압력센서(12)가 측정한 압력을 적산한 압력적산값을 이용하여, 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B)의 유량을 검정한다. 즉, 유량검정시스템(16)은, 유량검정시의 압력적산값을 산출하고, 산출한 압력적산값을 표준값 기억수단(27)에 기억되어 있는 표준값과 비교하여, 그 차이가 허용범위 이내에 있는 경우에는, 매스 플로우 컨트롤러의 유량특성이 정상 시에서 변화하고 있지 않다(이상 없다)고 판단하고, 차이가 허용범위 밖에 있는 경우에는, 매스 플로우 컨트롤러의 유량특성이 초기 시에서 변화했다(이상 있다)고 판단한다. 또한, 허용범위란, 표준값에서 벗어난 양을 허용하는 범위를 말한다. 허용범위는, 유량검정정확도에 따라 임의로 설정할 수 있다. 즉, 유량검정정확도가 낮은 경우에는, 표준값에서 벗어난 양을 크게 취해 허용범위를 넓게 하고, 유량검정정확도가 높은 경우에는, 표준값에 서 벗어난 양을 적게 취해 허용범위를 좁게 한다.
압력은, 도 3의 압력변동량(X1~X5)에 나타낸 것처럼, 각각 대응하는 유량(ⅰ)~(ⅴ)에 대응하여 불안정하게 변동한다. 불안정한 압력변동은, 유량(ⅰ)~(ⅴ)에 도달할 때까지 계속하기 때문에, 매스 플로우 컨트롤러(8A)가 유량제어를 개시한 직후의 유량이 불안정한 시기에, 압력의 경사에 기초하여 유량을 검정할 수 없다.
이것에 대하여, 도 4에 나타낸 압력적산값(Y1~Y5)은, 도 3에 나타낸 압력변동값(X1~X5)에 대응하며, 압력변동량(X1~X5)에 나타낸 압력을 샘플 시간마다 적산하여 맵핑(mapping)한 것이다. 압력적산값(Y1~Y5)은, 유량용량(유량적산값)의 변동에 따라 증가하기 때문에, 유량(ⅰ)~(ⅴ)에 의해 불안정하게 변동하지 않고, 거의 안정하게 변화한다.
따라서, 정상 시의 압력적산값(표준값)과 유량검정시의 압력적산값을 비교하면, 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B)의 유량특성이 정상 시부터 어떻게 변화했는지를 판단할 수 있다.
<통상 동작의 설명>
유량검정시스템(16)은, 「표준값 설정모드」와 「유량검정모드」가 설정되어 있지 않은 때에는, 가스공급장치(1)에 통상 동작을 시킨다. 통상 동작이란, 프로세스 챔버(4)에서 웨이퍼에 성막이나 에칭 등의 처리를 하는 동작을 말한다.
여기서는, 가스공급장치(1)가 프로세스 가스(A)를 프로세스 챔버(4)에 소정 유량으로 공급하여 웨이퍼에 성막처리를 하는 경우를 예로 들어, 통상 동작을 설명하지만, 프로세스 가스(B)를 이용하여 성막처리를 하는 경우도, 마찬가지 순서로 행할 수 있다.
가스공급장치(1)는, 가스 라인(2B)의 제1 및 제2 차단밸브(7B, 9B)를 닫고, 프로세스 가스(A)가 가스 라인(2B)으로 유입되지 않도록 한다. 그리고, 가스 라인(2A)의 제3 차단밸브(10A)를 닫아 벤트 라인(11A)을 차단하고, 프로세스 가스(A)의 배출을 저지한다.
이 상태에서, 가스공급장치(1)는, 가스 라인(2A)의 제1 및 제2 차단밸브(7A, 9A)와 가스공급라인(3)의 종단 차단밸브(13)을 열고, 매스 플로우 컨트롤러(8A)로 유량이 제어된 프로세스 가스(A)를 프로세스 챔버(4)로 공급한다. 프로세스 가스(A)가 매스 플로우 컨트롤러(8A)에서 프로세스 챔버(4)로 흐르는 시간은 수 msec으로 극단시간이기 때문에, 매스 플로우 컨트롤러(8A)가 유량제어를 개시한 시간과 프로세스 가스(A)가 프로세스 챔버(4)로 공급되는 시간과의 타이밍은 무시할 수 있다. 따라서, 프로세스 챔버(4)는, 매스 플로우 컨트롤러(8A)로 인가전압을 공급하여 매스 플로우 컨트롤러(8A)에서 유량제어를 개시시킴과 동시에, 성막처리나 에칭 처리등의 프로세스를 개시한다.
<유량검정방법>
본 실시형태에서는, 유량검정은, 제1 차단밸브(7A(7B))를 통해 매스 플로우 컨트롤러(8A(8B))로 공급되고, 매스 플로우 컨트롤러(8A(8B))로 유량을 제어한 프 로세스 가스(A(B))를, 압력센서(12)로 공급한 때에, 압력센서(12)가 측정한 압력을 적산하여 압력적산값을 산출한 후(압력적산값 산출단계), 그 압력적산값을 「표준값」과 비교하고(비교 단계), 그 후, 비교결과에 기초하여, 유량의 이상을 검지하는(이상검지 단계) 것에 의해 행한다.
<유량검정동작>
사용자는, 예를 들면, 반도체 제조장치를 가동하기 전에, 유량검정모드 설정수단(32)을 조작하여 「유량검정모드」를 설정한다. 그러면, 컨트롤러(14)는, 가스공급장치(1)에 설치된 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B)에 관하여 순차 유량검정을 행한다. 여기서는, 매스 플로우 컨트롤러(8A)의 유량을 검정하는 방법에 관하여 설명하지만, 매스 플로우 컨트롤러(8B)의 유량을 검정하는 방법도 마찬가지로 행할 수 있다.
컨트롤러(14)는, 먼저, 프로세스 가스(A)가 가스 라인(2B)으로 진입하는 것을 막기 위해, 가스 라인(2B)의 제2 차단밸브(9B)를 닫는다. 그리고, 컨트롤러(14)는, 가스 라인(2A)의 제1 차단밸브(7A)와 가스공급라인(3)의 종단 차단밸브(13)를 열고, 가스 라인(2A)의 제2 차단밸브(9A)를 닫는다. 이것에 의해, 제2 차단밸브(9A, 9B)보다 하류 쪽의 유로가 프로세스 챔버(4)에 접속하고, 진공펌프(5)를 구동하는 것에 의해 진공이 되어 감압된다.
제2 차단밸브(9A, 9B)보다 하류 쪽의 압력은, 압력센서(12)에 의해 검출된다. 컨트롤러(14)는, 압력센서(12)의 측정값에 기초하여, 제2 차단밸브(9A, 9B)의 하류 쪽이 소정압력까지 감압된 것을 확인하면, 종단 차단밸브(13)를 닫는다. 이 경우, 도 1의 점선 경사부에 나타난 검지 탱크(T)는, 소정압력까지 감압되어 있다.
그 후, 컨트롤러(14)는, 프로세스 시와 같은 인가전압을 매스 플로우 컨트롤러(8A)로 공급한다. 그러면, 컨트롤러(14)는, 제2 차단밸브(9A)를 열고, 매스 플로우 컨트롤러(8A)에 의해 유량을 제어한 프로세스 가스(A)를 검지 탱크(T)로 도입한다. 매스 플로우 컨트롤러(8A)에 인가전압을 공급한 때를 기준시간(0sec)으로 하고, 압력측정시간(예를 들면 3sec)이 경과하면, 제2 차단밸브(9A)를 닫아, 측정을 종료한다.
압력측정시간이 경과할 때까지의 사이, 컨트롤러(14)는, 압력센서(12)가 측정한 압력을 일정시간 간격으로 취득한다. 컨트롤러(14)는, 압력센서(12)에서 취득한 압력을 적산하여 압력적산값을 산출하고, RAM(23)에 기억시킨다. 컨트롤러(14)는, 압력센서(12)에서 압력을 취득할 때마다 압력적산값을 산출하여 RAM(23)에 기억시켜도 좋고, 압력측정시간 경과 후에 압력을 취득한 시간(샘플링 시간) 마다 압력적산값을 산출하여 RAM(23)에 기억시켜도 좋다.
그리고, 컨트롤러(14)는, 매스 플로우 컨트롤러(8A)의 「표준값」을 표준값 기억수단(27)에서 읽어내, RAM(23)에 카피하고, 산출한 압력적산값과 표준값 기억수단(27)에서 읽어낸 「표준값」을 샘플링 시간별로 비교하여, 차이를 구한다. 산출한 압력적산값과 표준값 기억수단(27)에서 읽어낸 「표준값」과의 비교는, 압력적산값을 산출할 때마다 행하여도 좋고, 압력측정시간 내의 압력적산값을 모두 산출한 후에 도표화 또는 맵핑하면서 행해도 좋다.
컨트롤러(14)는, 구한 차이가 허용범위 이내에 있는 경우에는, 매스 플로우 컨트롤러(8A)의 유량특성이 변화하고 있지 않다, 즉 매스 플로우 컨트롤러(8A)에 이상이 없다고 판단한다. 이 경우, 컨트롤러(14)는, 이상이 없다는 신호를 상위장치(15)로 출력한다. 이때, 컨트롤러(14)는, 매스 플로우 컨트롤러(8A)에 이상이 없다는 것을 표시수단(33)에 표시하고, 매스 플로우 컨트롤러(8A)를 교환이나 수리할 필요가 없다는 것을 사용자에게 알린다.
이상이 없다는 신호를 컨트롤러(14)로부터 입력된 상위장치(15)는, 인가전압을 변경하지 않고 매스 플로우 컨트롤러(8A)로 공급하고, 통상시 동작을 실행한다.
한편, 컨트롤러(14)는, 구한 차이가 허용범위 밖에 있는 경우에는, 매스 플로우 컨트롤러(8A)의 유량특성이 변화했다, 즉 매스 플로우 컨트롤러(8A)에 이상이 있다고 판단한다. 그리고, 컨트롤러(14)는, 이상검출신호를 상위장치(15)로 출력한다. 이상검출신호에는, 「표준값」과 유량검정시에 산출한 압력적산값과의 비교결과나, 유량이상의 내용 등, 매스 플로우 컨트롤러(8A)의 유량특성의 조정에 필요한 정보 등이 포함되어 있다.
이 경우, 컨트롤러(14)는, 매스 플로우 컨트롤러(8A)에 이상이 있는지의 메시지를 표시수단(33)에 표시하여, 이상을 사용자에게 알린다.
상위장치(15)는, 컨트롤러(14)로부터 입력된 이상검출신호를 해석하고, 매스 플로우 컨트롤러(8A)의 유량특성이 초기 유량특성에 맞도록, 매스 플로우 컨트롤러(8A)로 인가하는 인가전압을 조정한다. 그리고, 상위장치(15)는, 통상시 동작시에는, 조정 후의 인가전압을 매스 플로우 컨트롤러(8A)로 공급하고, 성막처리 등을 행한다.
또한, 컨트롤러(14)는, 「유량검정모드」가 설정되고 나서 유량검정이 종료할 때까지의 사이, 표시수단(33)에 유량검정중이라고 표시한다. 이것에 의해, 사용자가, 유량검정 도중에, 「표준값 설정모드」를 선택하거나, 가스공급장치(1)에 통상시 동작을 시키는 것을 회피할 수 있다.
그런데, 상기 설명에서는, 압력측정시간을 3sec로 설정하였다. 그러나, 압력센서(12)가 측정하는 압력은, 가스 라인의 길이나 프로세스 가스(A, B)의 비중, 유량 등에 의해, 변동률이 가스 라인(2A, 2B) 마다 다른 경우가 있다. 이 경우에는, 측정시간 조정수단(35)을 이용하여, 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B) 마다 압력측정시간을 가스배관 구성이나 프로세스 가스(A, B)의 특성에 맞추어 조정하며, 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B)가 유량제어를 개시한 직후부터 압력상승의 경사가 일정해질 때까지의 사이, 검지 탱크(T)의 압력을 압력센서(12)로 확실하게 감시할 수 있도록 하면 좋다.
예를 들면, 가스 라인(2B)은, 가스 라인(2A)보다 길기 때문에, 매스 플로우 컨트롤러(8B)를 이용하여 유량을 검정할 때의 압력변동률은, 매스 플로우 컨트롤러(8A)를 이용하여 유량 검정할 때의 압력변동률보다, 작아진다. 이 경우에는, 매스 플로우 컨트롤러(8B)의 유량을 검정하는 경우의 압력측정시간을, 매스 플로우 컨트롤러(8A)의 유량을 검정하는 경우의 압력측정시간보다 길게 하여, 압력변동의 감시시간을 길게 하면 좋다.
또한, 예를 들면, 프로세스 가스(A)의 비중이 프로세스 가스(B)의 비중보다 큰 경우에는, 프로세스 가스(A)는 프로세스 가스(B)보다 흐르기 어렵다. 이 경우에는, 매스 플로우 컨트롤러(8A)의 유량을 검정할 경우의 압력측정시간을, 매스 플로우 컨트롤러(8B)의 유량을 검정하는 경우의 압력측정시간보다 길게 하여, 압력변동의 감시시간을 길게 하면 좋다.
또한, 예를 들면, 프로세스 가스(A)의 유량이 프로세스 가스(B)의 유량보다 적지 않은 경우에는, 프로세스 가스(A)의 압력변동이 프로세스 가스(B)의 압력변동보다 적다. 이 경우에는, 매스 플로우 컨트롤러(8A)의 유량을 검정하는 경우의 압력측정시간을, 매스 플로우 컨트롤러(8B)의 유량을 검정하는 경우의 압력측정시간보다 길게 하여, 압력변동의 감시시간을 길게 하면 좋다.
<표준값 설정동작>
그런데, 유량검정시에 사용하는 표준값은, 유량검정동작을 실행하기 전에 컨트롤러(14)에 의해 산출되며, 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B) 마다 표준값 기억수단(27)에 기억된다. 또한, 여기서는, 매스 플로우 컨트롤러(8A)의 「표준값」을 산출·기억하는 경우에 관하여 설명하지만, 매스 플로우 컨트롤러(8B)의 「표준값」의 산출·기억도 마찬가지로 행할 수 있다.
예를 들면, 사용자는, 가스배관의 조립시나 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B)의 교환시 등, 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B)를 가스 라인(2A, 2B)에 설치한 때에, 컨트롤러(14)의 표준값 설정모드 설정수단(31)을 조작하여 「표준값 설정모드」를 컨트롤러(14)에 설정한다.
「표준값 설정모드」가 설정된 컨트롤러(14)는, 상기 유량검정동작과 마찬가지로, 매스 플로우 컨트롤러(8A)에 프로세스 가스(A)의 유량을 제어시킨 상태로 압력센서(12)로 검지 탱크(T)의 압력을 측정하고, 압력센서(12)에서 취득한 압력을 적산하여 압력적산값을 산출하며, 이 압력적산값을 매스 플로우 컨트롤러(8A)의 「표준값」으로 하여 표준값 기억수단(27)에 기억한다.
이때, 컨트롤러(14)는, 압력센서(12)에서 압력을 취득할 때마다, 압력적산값을 산출하여, 표준값 기억수단(27)에 순차 기억하도록 하여도 좋다.
또한, 예를 들면, 컨트롤러(14)는, 압력측정시간 중에 압력센서(12)에서 취득한 압력을 RAM(23)에 일시적으로 기억하게 하고, 압력측정시간 경과 후에 압력적산값을 샘플링 시간마다 산출하며, 그 압력적산값을 도표화 또는 맵핑화하여 표준값 기억수단(27)에 기억하여도 좋다.
컨트롤러(14)는, 「표준값 설정모드」를 설정하고 나서 표준값의 설정이 완료할 때까지의 사이, 표시수단(33)에 「표준값」의 설정동작 중에 있다는 것을 표시한다. 따라서, 사용자는, 표시수단(33)을 보면, 컨트롤러(14)가 유량 검정할 수 없는 경우, 또는, 가스공급장치(1)에 통상시 동작을 행하게 할 수 없다는 것을 알 수 있다.
또한, 「표준값」은, 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B)마다 산출되며, 표준값 기억수단(27)에 기억된다. 이것은, 가스 라인(2A, 2B)의 길이나, 프로세스 가스(A, B)의 비중, 유량 등에 의해, 압력센서(12)가 측정하는 압력이 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B) 마다 다르고, 또는 압력적산값(표준값)이 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B) 마다 다르기 때문이다.
<구체례>
예를 들면, 매스 플로우 컨트롤러(8A)는, 배관계의 조립시(정상시)에 도 3의 유량(ⅳ)에 나타난 유량특성을 나타낸다고 한다. 사용자는, 정상의 매스 플로우 컨트롤러(8A)를 가스 라인(2A)에 설치하고, 「표준값 설정모드」를 설정하면, 컨트롤러(14)는, 유량검정을 행한다. 컨트롤러(14)는, 매스 플로우 컨트롤러(8A)에 인가전압을 공급하여 매스 플로우 컨트롤러(8A)에 유량 제어를 개시시키고 나서, 압력측정시간(여기서는, 3sec)이 경과할 때까지의 사이, 압력센서(12)에서 일정시간 간격으로 압력을 취득한다. 이 경우의 압력 파형을, 도 3의 압력변동량(X4)에 나타낸다.
컨트롤러(14)는, 도 3의 압력변동량(X4)에 나타난 압력을, 샘플링 시간마다 적산하며, 산출한 압력적산값을 「표준값」으로 하여 표준값 기억수단(27)에 기억한다. 「표준값」의 일례를, 도 4의 압력적산값(Y4)으로 나타낸다.
그 후, 사용자가, 컨트롤러(14)의 「유량검정모드」를 선택하면, 컨트롤러(14)는, 유량검정을 행한다. 컨트롤러(14)는, 매스 플로우 컨트롤러(8A)에 인가전압을 공급하여 매스 플로우 컨트롤러(8A)에 유량제어를 개시시키고 나서 압력측정시간(여기서는, 3sec)이 경과할 때까지의 사이, 압력센서(12)에서 압력을 취득한다. 이 경우의 압력 파형의 일례를, 도 3의 압력변동량(X5)으로 나타낸다.
컨트롤러(14)는, 도 3의 압력변동량(X5)으로 나타낸 압력을, 샘플링 시간마 다 적산하여, 압력적산값을 산출한다. 산출한 압력적산값을 맵핑화하면, 도 4에 나타난 압력적산값(Y5)와 같이 된다. 컨트롤러(14)는, 표준값 기억수단(27)에서 「표준값」으로 된 도 4에 나타낸 압력적산값(Y4)를 읽어내고, 유량검정시에 산출한 압력적산값(Y5)과 비교한다.
도 4에 나타낸 압력적산값(Y4, Y5)을 비교하면, 도면 중 A'부에 있어서, 차이가 점차 커지고 있다. 차이가 커지는 부분은, 유량검정시의 유량(ⅴ)이, 정상 시의 유량(ⅳ)에 대해 오버슈트(overshoot)를 생기게 하는 부분이다.
따라서, 매스 플로우 컨트롤러(8A)가 유량제어를 개시한 직후부터 유량이 안정할 때까지의 수 초간의 사이에 있어도, 압력적산값(Y4, Y5)을 비교하는 것에 의해, 유량검정시의 유량이 정상 시의 유량에 대하여 변화하고 있는지를 판단할 수 있다.
<작용효과>
이상 설명한 것처럼, 본 실시형태의 유량검정시스템(16) 및 유량검정방법은, 매스 플로우 컨트롤러(8A)의 유량특성을 검정하는 경우에는, 가스 라인(2B)의 제2 차단밸브(9B)와 종단 차단밸브(13)를 닫고, 가스 라인(2A)의 제1 및 제2 차단밸브(7A, 9A)를 열어서 매스 플로우 컨트롤러(8A)의 상류 쪽으로 프로세스 가스(A)를 공급하고, 매스 플로우 컨트롤러(8A)에서 유량이 제어된 프로세스 가스(A)를 압력센서(12)로 공급한다. 압력센서(12)는, 매스 플로우 컨트롤러(8A)의 하류 쪽 압력을 측정한다. 압력센서(12)가 측정한 압력은, 유량에 따라 변동하기 때문에(도 3 참조), 압력센서(12)에서 취득한 압력을 적산하여 압력의 불균형을 평활화한다(도 4 참조). 압력적산값의 변동은, 유량제어개시 직후부터의 유량적산값의 변동을 나타내고, 또는 유량의 변동을 나타낸다(도 4 참조). 이 때문에, 유량을 압력적산값으로부터 검정하는 것이 가능하다.
표준값 기억수단(27)에는, 정상의 매스 플로우 컨트롤러(8A)가 유량을 제어한 때에, 압력센서(12)가 측정하는 압력을 적산한 압력적산값을, 표준값으로 하여 기억하고 있다. 매스 플로우 컨트롤러(8A)의 유량을 검정하는 경우에는, 압력센서(12)가 측정하는 압력을 적산한 압력적산값을, 표준값 기억수단(27)에 기억되어 있는 매스 플로우 컨트롤러(8A)의 표준값과 비교하고, 압력적산값이 표준값에서 어떻게 변화했는지를 조사한다. 결국, 매스 플로우 컨트롤러(8A)의 유량이, 정상 시의 유량과 어떻게 변화했는지를 조사하여, 매스 플로우 컨트롤러(8A)의 유량특성에 생긴 이상을 검지한다.
따라서, 본 실시형태의 유량검정시스템(16) 및 유량검정방법에 의하면, 유량 및 압력이 불안정하게 되는 매스 플로우 컨트롤러(8A)가 유량제어를 개시한 직후부터, 매스 플로우 컨트롤러(8A)의 유량특성을 검정할 수 있다.
본 실시형태의 유량검정시스템(16) 및 유량검정방법은, 제2 차단밸브(9A, 9B)와 종단 차단밸브(13)와의 사이에 작은 용적의 검지 탱크(T)를 마련하여, 그 검지 탱크(T)의 압력을 압력 센서(12)로 측정하여 유량검정을 행하기 때문에, 압력센서(12)가 측정하는 압력이 단시간에 안정되고, 유량검정시간을 단축할 수 있다.
본 실시형태의 유량검정시스템(16)은, 매스 플로우 컨트롤러(8A)를 가스 배 관계에 설치한 때에, 표준값 설정모드 설정수단(31)에 의해 「표준값 설정모드」를 설정하면, 가스 배관계에 설치한 매스 플로우 컨트롤러(8A)에 프로세스 가스(A)가 흐르고 압력센서(12)가 측정한 압력을 적산하여 표준값을 산출하고, 그 표준값을 표준값 기억수단(27)에 기억한다. 따라서, 본 실시형태의 유량검정시스템(16)에 의하면, 가스 배관계에 설치한 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B)의 사용조건에 맞추어 표준값을 설정할 수 있어, 유량검정의 정확도를 향상시킬 수 있다.
본 실시형태의 유량검정시스템(16)은, 제1 차단밸브(7A, 7B)와 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B)를 구비한 2 개의 가스 라인(2A, 2B)이 압력센서(12)에 접속하고 있다. 유량검정시에는, 압력센서(12)는 가스 라인(2A, 2B) 마다 압력을 측정한다. 이때, 압력센서(12)가 측정하는 압력은, 각 가스 라인(2A, 2B)에 배치한 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B)에서 압력센서(12)까지의 거리나, 각 가스 라인(2A, 2B)을 흐르는 프로세스 가스(A, B)의 비중, 유량에 따라, 가스 라인(2A, 2B) 마다 다른 경우가 있다. 이 경우에도, 본 실시형태의 유량검정시스템(16)에 의하면, 측정시간 조정수단(35)을 이용하여, 가스 배관계의 구성이나 프로세스 가스의 성질 등에 따라 각 가스 라인(2A, B) 마다 압력측정시간을 조정하는 것에 의해, 가스 라인(2A, 2B) 마다 압력을 적절하게 감시할 수 있다.
본 발명은 발명의 정신 또는 중요한 특성에서 벗어나지 않으면서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다.
(1) 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 유량제어기구로서 매스 플로우 컨트롤 러(8A, 8B)를 사용하였다. 이에 대하여, 매스 플로우 미터 등, 유량을 제어할 수 있는 것이라면, 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B)에 대체하여 사용하여도 좋다.
(2) 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 제2 차단밸브(9A, 9B)와 종단 차단밸브(13)를 접속하는 배관에 의해 검지 탱크(T)를 구성하였다. 이에 대하여, 제2 차단밸브(9A, 9B)와 종단 차단밸브(13)와의 사이에 관로와는 별개 부재의 검지 탱크를 배치하여, 그 검지 탱크에 압력센서(12)를 설치하여도 좋다.
(3) 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 압력센서(12)의 하류 쪽에 종단 차단밸브(13)를 배치하였지만, 압력센서(12)와 종단 차단밸브(13)를 생략하여도 좋다. 이 경우, 프로세스 챔버(4)가 검지 탱크(T)와 동일한 역할을 행하고, 압력센서(6)가 측정하는 프로세스 챔버(4)의 압력을 적산하여, 유량검정을 행하면 좋다.
(4) 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 2 개의 가스 라인(2A, 2B)을 구비하지만, 1 개의 가스 라인 또는 3 개 이상의 가스 라인을 구비하는 가스공급장치에도, 유량검정시스템(16)을 적용할 수 있다.
(5) 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B)를 가스 라인(2A, 2B)에 설치한 때에, 유량검정을 실행하여 압력적산값을 산출하고, 그 압력산출값을 「표준값」으로 하여 표준값 기억수단(27)에 기억하였다. 이에 대하여, 표준값을 미리 표준값 기억수단(27)에 기억하여도 좋다.
(6) 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 유량검정시에 제1~제3 차단밸브(7A, 7B, 9A, 9B, 10A, 10B), 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B), 진공펌프(5) 등의 동작을 컨트롤러(14)가 제어하였지만, 이 제어를 상위장치(15)에서 행해도 좋다.
(7) 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 사용자가 「표준값 설정모드」나 「유량검정모드」를 설정하도록 하였다. 이에 대하여, 매스 플로우 컨트롤러(8A, 8B)를 가스 라인(2A, 2B)에 설치한 것을 센서로 검정한 때 등에, 「표준값 설정모드」를 자동으로 실행하도록 하여도 좋다. 또한, 반도체 제조장치가 기동한 때 등에 「유량검정모드」를 자동으로 실행하도록 하여도 좋다.
(8) 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 유량검정시에 종단 차단밸브(13)를 닫고 검정 탱크(T)의 압력변동을 압력센서(12)를 이용하여 검출하고, 압력적산값을 산출하였다. 이에 대하여, 종단 차단밸브(13)를 닫지 않아도, 압력센서(12)가 유량제어 개시 후부터 검출한 압력을 적산하고, 산출한 압력적산값을 이용하여 유량검정을 행해도 좋다. 이 경우, 검지 탱크(T)의 압력이 안정될 때까지의 시간을, 압력측정시간으로 하면 좋다. 이 경우에도, 압력측정시간은, 측정시간 조정수단(35)에 의해 가스 라인의 길이나 프로세스 가스의 비중, 유량에 의해, 가스 라인 마다 설정하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 바람직한 실시예를 기술하였지만, 이는 설명의 목적을 위해 개시된 것이며, 첨부된 청구항에서 개시된 것처럼 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변화 및 변형이 이루어질 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 가스공급장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 컨트롤러의 전기 블록 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 매스 플로우 컨트롤러가 유량제어를 개시한 직후부터 출력한 유량과, 도 1에 도시한 압력센서가, 매스 플로우 컨트롤러가 유량제어를 개시한 직후부터 측정한 압력과의 경시변화를 도시한 도면이다. 횡축은 시간을 나타내며, 좌측 종축은 압력변화량(△P)을 나타내고, 우측 종축은 유량(Q)을 나타낸다.
도 4는 도 3에 나타난 유량(Q)과, 도 3에 나타난 압력을 적산한 압력적산값(∑P)과의 관계를 나타낸 도면이다. 횡축은 시간을 나타내며, 좌측 종축은 압력적산값(∑P)을 나타내고, 우측 종축은 유량(Q)을 나타낸다.
도 5는 종래의 유량검정시스템을 적용한 가스 시스템의 개략 구성도이다.

Claims (10)

  1. 제1 차단밸브(7A, 7B), 상기 제1 차단밸브(7A, 7B)의 하류 쪽에 배치된 유량제어기구(8A, 8B) 및 상기 유량제어기구(8A, 8B)의 하류 쪽의 압력을 측정하는 압력센서(12)를 구비하는 가스 배관계(1)의 유량을, 상기 압력센서(12)가 측정한 압력에 기초하여 검정하는 유량검정시스템(16)에 있어서,
    상기 유량제어기구(8A, 8B)의 정상 시에 상기 압력센서(12)가 측정하는 상기 압력을 적산한 표준값을 기억하는 표준값 기억수단(27) 및
    상기 제1 차단밸브(7A, 7B)를 통해 상기 유량제어기구(8A, 8B)로 공급되고, 상기 유량제어기구(8A, 8B)로 유량을 제어한 프로세스 가스를, 상기 압력센서(12)로 공급한 때에, 상기 압력센서(12)가 측정하는 상기 압력을 적산하여 압력적산값을 산출하고, 상기 압력적산값을 상기 표준값과 비교하여, 유량의 이상을 검지하는 컨트롤러(14)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유량검정시스템(16).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유량제어기구(8A, 8B)와 상기 압력센서(12)와의 사이에 제2 차단밸브(9A, 9B)를 배치하고,
    상기 압력센서(12)의 하류 쪽에 종단 차단밸브(13)를 배치하며,
    상기 유량제어기구(8A, 8B)가 유량제어를 개시한 직후부터 상기 압력센서(12)에 의해 측정한 상기 제2 차단밸브(9A, 9B)와 상기 종단 차단밸브(13)와의 사이의 압력을 적산하여, 상기 압력적산값을 산출하는 것을 특징으로 하는 유량검정시스템(16).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유량제어기구(8A, 8B)를 상기 가스 배관계(1)에 설치한 때에, 상기 유량제어기구(8A, 8B)에서 상기 프로세스 가스(A, B)의 유량을 제어한 상태로 상기 압력센서(12)로 상기 압력을 측정하고, 상기 압력을 적산한 상기 압력적산값을 상기 표준값으로 하여 상기 표준값 기억수단(27)에 기억되는 표준값 설정모드 설정수단(31)을 구비하는 것을 특징으로 하는 유량검정시스템(16).
  4. 제2항에 있어서,
    상기 유량제어기구(8A, 8B)를 상기 가스 배관계(1)에 설치한 때에, 상기 유량제어기구(8A, 8B)에서 상기 프로세스 가스(A, B)의 유량을 제어한 상태로 상기 압력센서(12)로 상기 압력을 측정하고, 상기 압력을 적산한 상기 압력적산값을 상기 표준값으로 하여 상기 표준값 기억수단(27)에 기억되는 표준값 설정모드 설정수단(31)을 구비하는 것을 특징으로 하는 유량검정시스템(16).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 차단밸브(7)와 상기 유량제어기구(8)를 구비하는 가스 라인(2)을 복수 구비하고, 상기 각 가스 라인(2A, 2B)이 상기 압력 센서(12)에 접속하고 있으 며,
    상기 유량의 검정에 필요한 상기 압력을 상기 압력센서(12)에서 측정되는 압력측정시간을 상기 가스 라인(2A, 2B) 마다 조정하는 측정시간 조정수단(35)을 구비하는 것을 특징으로 하는 유량검정시스템(16).
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1 차단밸브(7)와 상기 유량제어기구(8)를 구비하는 가스 라인(2)을 복수 구비하고, 상기 각 가스 라인(2A, 2B)이 상기 압력 센서(12)에 접속하고 있으며,
    상기 유량의 검정에 필요한 상기 압력을 상기 압력센서(12)에서 측정되는 압력측정시간을 상기 가스 라인(2A, 2B) 마다 조정하는 측정시간 조정수단(35)을 구비하는 것을 특징으로 하는 유량검정시스템(16).
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제1 차단밸브(7)와 상기 유량제어기구(8)를 구비하는 가스 라인(2)을 복수 구비하고, 상기 각 가스 라인(2A, 2B)이 상기 압력 센서(12)에 접속하고 있으며,
    상기 유량의 검정에 필요한 상기 압력을 상기 압력센서(12)에서 측정되는 압력측정시간을 상기 가스 라인(2A, 2B) 마다 조정하는 측정시간 조정수단(35)을 구비하는 것을 특징으로 하는 유량검정시스템(16).
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제1 차단밸브(7)와 상기 유량제어기구(8)를 구비하는 가스 라인(2)을 복수 구비하고, 상기 각 가스 라인(2A, 2B)이 상기 압력 센서(12)에 접속하고 있으며,
    상기 유량의 검정에 필요한 상기 압력을 상기 압력센서(12)에서 측정되는 압력측정시간을 상기 가스 라인(2A, 2B) 마다 조정하는 측정시간 조정수단(35)을 구비하는 것을 특징으로 하는 유량검정시스템(16).
  9. 제1 차단밸브(7A, 7B), 상기 제1 차단밸브(7A, 7B)의 하류 쪽에 배치된 유량제어기구(8A, 8B) 및 상기 유량제어기구(8A, 8B)의 하류 쪽의 압력을 측정하는 압력센서(12)를 구비하는 가스 배관계(1)의 유량을, 상기 압력센서(12)가 측정한 압력에 기초하여 검정하는 유량검정방법에 있어서,
    상기 제1 차단밸브(7A, 7B)를 통해 상기 유량제어기구(8A, 8B)로 공급되고, 상기 유량제어기구(8A, 8B)에서 유량을 제어한 프로세스 가스를, 상기 압력센서(12)로 공급한 때에, 상기 압력센서(12)가 측정하는 상기 압력을 적산하여 압력적산값을 산출하는 압력적산값 산출단계,
    상기 압력적산값 산출단계에서 산출한 상기 압력적산값을, 상기 유량제어기구(8A, 8B)의 정상 시에 상기 압력센서(12)가 검출하는 압력을 적산한 표준값과 비교하는 비교단계 및
    상기 비교단계의 비교결과에 기초하여, 유량의 이상을 검지하는 이상검지단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 유량검정방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 유량제어기구(8A, 8B)와 상기 압력센서(12)와의 사이에 배치된 제2 차단밸브(9A, 9B)와, 상기 압력센서(12)의 하류 쪽에 배치된 종단 차단밸브(13)와의 사이의 압력을, 상기 유량제어기구(8A, 8B)가 유량제어를 개시하고 나서, 상기 압력센서(12)로 측정한 압력측정단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 유량검정방법.
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