KR102031574B1 - 유량 측정 가능한 가스 공급 장치, 유량계, 및 유량 측정 방법 - Google Patents

Abstract

유량 측정 가능한 가스 공급 장치는, 유통하는 가스 유량을 제어하는 유량 제어기와, 상기 유량 제어기의 하류에 설치된 제1차단밸브와, 제1차단밸브의 하류측에 연통하는 상기 제1유로에 설치된 제2차단밸브와, 상기 제1유로로부터 분기되는 제2유로와, 상기 제2유로에 설치된 제3차단밸브와, 상기 제1, 제2, 및 제3차단밸브에 의해 둘러싸여지는 유로내의 압력을 검출하는 압력 검출기와, 상기 제1, 제2, 및 제3차단밸브에 의해 둘러싸여지는 유로내의 온도를 검출하는 온도 검출기와, 상기 제3차단밸브의 하류에 접속되어 기지 체적을 갖는 체적측정용 탱크와, 상기 제1, 제2, 및 제3차단밸브에 의해 둘러싸여지는 유로체적을 상기 제3차단밸브의 개방 상태와 폐쇄 상태에 보일의 법칙을 적용함으로써 구함과 아울러, 상기 유로체적과 상기 압력 검출기 및 상기 온도 검출기의 검출값을 사용해서 상기 유량 제어기의 유량을 연산하는 연산 제어 장치를 구비한다.

Description

유량 측정 가능한 가스 공급 장치, 유량계, 및 유량 측정 방법

본 발명은, 유량 측정 가능한 가스 공급 장치, 유량계, 및 유량 측정 방법에 관한 것이다.

종래, 반도체 제조 프로세스 등에 있어서, 프로세스 가스 등을 소정 유량으로 공급하기 위해서 유량 제어기나 밸브 등을 구비하는 가스 공급 장치가 사용된다. 이 종류의 유량 제어기는 고정밀도의 유량 제어가 요구되므로, 유량을 측정해서 제어 정밀도를 검증할 필요가 있다. 유량을 측정하는 방법으로서, 압력 상승률로부터 유량을 측정하는 ROR(rate of rise)법(빌드업법이라고도 한다.)이 널리 알려져 있다(특허문헌 1, 2 등).

ROR법은 유량 제어기로 유량을 제어한 가스를 유로에 개재한 소정의 체적(V)내에 흐르게 하고, 압력 상승률(ΔP/Δt)과 온도(T)를 측정함으로써 Q=(ΔP/Δt)×V/RT의 관계(R은 기체정수)를 사용해서 유량(Q)을 측정한다.

일본 특허공표 2009-543061호 공보 일본 특허 제4801726호 공보

ROR법에 의한 유량의 측정에 필요한 유로내의 체적(V)은, 유량 제어기의 배치나 접속되는 유량 제어기의 개수, 배관 레이아웃 등에 의해 일률적이지 않으므로, 유량을 측정하기 전에 체적(V)을 미리 측정할 필요가 있다.

그러나, 종래의 ROR법에서는 유량 제어기를 사용해서 체적(V)이 측정되어 있고, 그 측정에 사용하는 유량 제어기의 제어 유량에 오차를 포함하므로, 측정한 체적(V)에 오차를 포함할 수 있다.

또한, 가스 공급 장치는 공간절약화가 요구되지만, 유량 측정을 위한 부속 장치를 부착하면 공간절약화에 방해가 된다.

그래서, 본 발명은, ROR에 의한 유량 측정에 필요한 체적의 측정 오차를 보다 한층 저감시켜 유량 제어기의 보다 고정밀도의 유량 측정을 행할 수 있는, 유량 측정 가능한 가스 공급 장치 및 유량 측정 방법을 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

아울러, 가스 공급 장치의 공간절약화를 꾀할 수 있는, 유량 제어기의 유량을 측정하기 위한 유량계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제1형태는, 유량 측정 가능한 가스 공급 장치에 따라, 유통하는 가스 유량을 제어하는 유량 제어기와, 상기 유량 제어기의 하류에 설치된 제1차단밸브와, 상기 제1차단밸브의 하류측에 연통하는 제1유로에 설치된 제2차단밸브와, 상기 제1차단밸브와 상기 제2차단밸브 사이에서 상기 제1유로로부터 분기되는 제2유로와, 상기 제2유로에 설치된 제3차단밸브와, 상기 제1차단밸브, 상기 제2차단밸브, 및 상기 제3차단밸브에 의해 둘러싸여지는 유로내의 압력을 검출하기 위한 압력 검출기와, 상기 제1차단밸브, 상기 제2차단밸브, 및 상기 제3차단밸브에 의해 둘러싸여지는 유로내의 온도를 검출하기 위한 온도 검출기와, 상기 제3차단밸브의 하류에 접속되어 기지 체적을 갖는 체적측정용 탱크와, 연산 제어 장치를 구비하고, 상기 연산 제어 장치는, 상기 제1차단밸브, 상기 제2차단밸브, 및 상기 제3차단밸브에 의해 둘러싸여지는 유로체적을 상기 제3차단밸브의 개방 상태와 폐쇄 상태에 보일의 법칙을 적용함으로써 구함과 아울러, 상기 유로체적과 상기 압력 검출기 및 상기 온도 검출기의 검출값을 이용하여 상기 유량 제어기의 유량을 연산한다.

본 발명의 제2형태는, 상기 제1형태에 있어서, 상기 체적측정용 탱크의 상류위치에서 상기 제2유로에 설치된 착탈 가능한 이음매가 구비될 수 있다.

본 발명의 제3형태는, 상기 제2형태에 있어서, 상기 제3차단밸브와 상기 체적측정용 탱크 사이에 제4차단밸브가 구비되고, 상기 제3차단밸브와 상기 제4차단밸브 사이에 상기 이음매가 설치될 수 있다.

본 발명의 제4형태는, 상기 제1형태에 있어서, 상기 연산 제어 장치는, 전기 커넥터를 통해 상기 압력 검출기 및 상기 온도 검출기와 착탈 가능하게 접속될 수 있다.

본 발명의 제5형태는, 상기 제2형태에 있어서, 상기 압력 검출기 및 상기 온도 검출기보다 상류위치에서 상기 제2유로에 상기 이음매가 설치됨과 아울러, 상기 이음매보다 상류위치에서 상기 제2유로에 제5차단밸브가 구비될 수 있다.

본 발명의 제6형태는, 상기 제1형태에 있어서, 상기 유량 제어기가 복수개 설치되고, 각 유량 제어기의 하류에 상기 제1차단밸브가 설치되고, 각 제1차단밸브의 하류측이 상기 제1유로에 연통하고 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 제7형태는, 유량계에 관한 것으로, 유통하는 가스 유량을 제어하는 유량 제어기와, 상기 유량 제어기의 하류에 설치된 제1차단밸브와, 상기 제1차단밸브의 하류측에 연통하는 제1유로에 설치된 제2차단밸브와, 상기 제1차단밸브와 상기 제2차단밸브 사이에서 상기 제1유로로부터 분기되는 분기 유로와, 상기 분기 유로에 설치된 제5차단밸브를 구비하는 가스 공급 장치에, 착탈 가능하게 되어서 상기 유량 제어기의 유량을 측정하기 위한 유량계로서, 상기 유량계는, 상기 제5차단밸브의 하류측에서 상기 분기 유로에 착탈 가능한 이음매와, 상기 이음매에 접속된 계속 유로에 설치된 제3차단밸브와, 상기 계속 유로의 내부의 압력을 검출하기 위한 압력 검출기와, 상기 계속 유로의 내부의 온도를 검출하기 위한 온도 검출기와, 상기 제3차단밸브의 하류에 접속되어 기지 체적을 갖는 체적측정용 탱크와, 연산 제어 장치를 구비하고, 상기 연산 제어 장치는, 상기 이음매가 상기 분기 유로에 접속된 상태로 상기 제1차단밸브, 상기 제2차단밸브, 및 상기 제3차단밸브에 의해 둘러싸여지는 유로체적을 상기 제3차단밸브의 개방 상태와 폐쇄 상태에 보일의 법칙을 적용함으로써 구함과 아울러, 상기 유로체적과 상기 압력 검출기 및 상기 온도 검출기의 검출값을 이용하여 상기 유량 제어기의 유량을 연산한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제8형태는, 유량 측정 방법에 관한 것으로, 유량 제어기의 하류측에 접속된 제1차단밸브, 상기 제1차단밸브의 하류측에 연통하는 제1유로에 설치된 제2차단밸브, 및, 상기 제1차단밸브와 상기 제2차단밸브 사이에서 상기 제1유로로부터 분기되는 유로에 설치된 제3차단밸브에 의해 둘러싸여지는 유로체적을 상기 제3차단밸브의 하류측에 접속된 기지 체적을 갖는 체적측정용 탱크를 사용해서 측정하고, 상기 유로체적을 사용해서 ROR법에 의해 상기 유량 제어기의 유량을 측정하는 유량 측정 방법으로서, 상기 제1차단밸브를 폐쇄함과 아울러, 상기 제2차단밸브 및 상기 제3차단밸브를 개방하고, 상기 제2차단밸브를 통해서 배기하는 제1스텝과, 상기 제2차단밸브 및 상기 제3차단밸브를 폐쇄하는 제2스텝과, 상기 제1차단밸브를 개방하고, 상기 유량 제어기를 통해서 설정 유량의 가스를 흐르게 한 후에 상기 제1차단밸브를 폐쇄하고 나서, 상기 제1 또는 제2유로내의 제1압력을 검출하는 제3스텝과, 상기 제3차단밸브를 개방하고, 제1차단밸브, 제2차단밸브 및 제3차단밸브에 의해 둘러싸여지는 유로내의 제2압력을 검출하는 제4스텝과, 제1차단밸브, 제2차단밸브 및 제3차단밸브에 의해 둘러싸여지는 상기 유로체적을 상기 제1압력, 상기 제2압력, 및 상기 체적측정용의 기지 체적을 사용해서 보일의 법칙에 의해 연산하는 제5스텝을 포함한다.

본 발명의 제9형태는, 상기 제8형태에 있어서, 또한, 상기 제1차단밸브 및 상기 제3차단밸브를 폐쇄함과 아울러, 상기 제2차단밸브를 개방하고, 상기 제2차단밸브를 통해서 배기하는 제6스텝과, 상기 제1차단밸브를 개방하고, 상기 유량 제어기를 통해서 설정 유량의 가스를 흐르게 하는 제7스텝과, 상기 제2차단밸브를 폐쇄함과 아울러, 상기 제1차단밸브, 제2차단밸브 및 제3차단밸브에 의해 둘러싸여지는 유로내의 제3압력을 검출하는 제8스텝과, 상기 제1차단밸브, 제2차단밸브 및 제3차단밸브에 의해 둘러싸여지는 유로내의 온도를 측정하는 제9스텝과, 상기 제8스텝으로부터 소정 시간 경과후, 제1차단밸브, 제2차단밸브 및 제3차단밸브에 의해 둘러싸여지는 유로내의 제4압력을 검출하는 제10스텝과, 상기 제3압력 및 상기 제4압력으로부터 압력 상승률을 연산하고, 연산한 압력 상승률과, 상기 제5스텝에 있어서 측정된 유로체적과, 상기 제9스텝에 있어서 측정된 온도를 사용하여 상기 유량 제어기의 유량을 연산하는 제11스텝을 포함할 수 있다.

본 발명의 제10형태는, 상기 제8형태에 있어서, 상기 유량 제어기는 복수가 병렬상으로 설치됨과 아울러, 각각의 상기 유량 제어기의 하류측이 상기 제1유로에 의해 연통되어 있고, 복수의 유량 제어기 중 소망의 유량 제어기의 유량이 측정된다.

(발명의 효과)

본 발명에 의하면, 유량의 측정에 필요한 유로체적을 보일의 법칙을 이용해서 구하므로, 측정된 유로체적은 유량 제어기의 오차에 영향을 받지 않는다. 또한, 제1유로로부터 분기되는 유로에 이음매를 통해 체적측정용 탱크를 분리 가능하게 함으로써, 유로체적을 측정할 때, 예를 들면 유량 제어기의 설치시에만, 체적측정용 탱크를 접속해 두면 좋고, 한번, 유로체적을 측정한 후에는 체적측정용 탱크를 분리할 수 있으므로, 공간절약화가 의도된다. 또한, 체적측정용 탱크는 다른 유량 제어기의 ROR용 유로체적의 측정에 사용할 수 있어 재사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제１실시형태를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 유량 측정 방법의 검증용 유량체적 Va를 측정하는 수순의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
도 3은 본 발명에 따른 유량 측정 방법의 유량 검증 순서의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
도 4는 본 발명의 제2실시형태를 나타내는 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 제3실시형태를 나타내는 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 제4실시형태를 나타내는 블럭도이다.

본 발명의 실시형태에 대해서, 이하에 도 1∼도 6을 참조해서 설명한다. 또한, 전체도면을 통해 동일 또는 유사의 구성요소에 동 부호를 붙였다.

도 1은, 본 발명의 제１실시형태를 나타내는 블럭도이다. 유량 측정 가능한 가스 공급 장치(1A)는 유통하는 가스 유량을 제어하는 복수의 유량 제어기(2)와, 유량 제어기(2)의 하류에 설치된 제1차단밸브(3)와, 상기 제1차단밸브의 하류측에 연통하는 제1유로(5)에 설치된 제2차단밸브(6)와, 제1차단밸브(3)와 제2차단밸브(6) 사이에서 제1유로(5)로부터 분기된 제2유로(7)와, 제2유로(7)에 설치된 제3차단밸브(8)와, 제1차단밸브(3), 제2차단밸브(6), 및 제3차단밸브(8)로 둘러싸여지는 유로내의 압력을 검출하는 압력 검출기(9)와, 제1차단밸브(3), 제2차단밸브(6), 및 제3차단밸브(8)로 둘러싸여지는 제3차단밸브(8)의 상류의 제2유로내의 온도를 검출하는 온도 검출기(10)와, 제3차단밸브(8)의 하류에 접속된 체적측정용 탱크(11)와, 체적측정용 탱크(11)의 상류위치에서 제1분기 유로(7)에 설치된 착탈 가능한 이음매(14)와, 연산 제어 장치(12)를 구비한다.

도 1에 있어서 압력 검출기(9)는 제3차단밸브(8)의 상류의 제2유로(7)에 설치되어 있지만, 제1유로(5)내의 압력과 제2유로내의 압력은 실질적으로 같기 때문에, 도시하지 않지만, 압력 검출기(9)를 제1유로(5)에 배치함으로써, 제1유로(5)내의 가스의 압력을 검출해도 좋다. 마찬가지로, 도 1에 있어서 온도 검출기(10)는 제3차단밸브(8)의 상류의 제2유로(7)에 설치되어 있지만, 제1유로(5)내의 온도와 제2유로내의 온도는 실질적으로 같기 때문에, 도시하지 않지만, 온도 검출기(10)를 제1유로(5)에 배치함으로써, 제1유로(5)내의 가스의 온도를 검출해도 좋다.

연산 제어 장치(12)는 제1차단밸브(3), 제2차단밸브(6), 및 제3차단밸브(8)로 둘러싸여지는 유로체적(Va)(도 1에 굵은 선으로 나타내어져 있는 부분의 체적)을 제3차단밸브(8)의 개방 상태와 폐쇄 상태에 보일의 법칙을 적용함으로써 구하고, 구한 유로체적(Va)과 압력 검출기(9) 및 온도 검출기(10)의 검출값을 사용해서 유량 제어기(2)의 유량을 측정한다.

유량 제어기(2)는 공지의 유량 제어기를 사용할 수 있고, 압력 제어식 유량 제어기를 적합하게 사용할 수 있다. 압력 제어식 유량 제어기는 유로에 설치한 교축부의 상류압력(P1)을 제어함으로써, 유량을 제어한다. 임계 팽창 상태에 있어서, 오리피스 등의 교축부를 통과하는 유량이 상류압력(P1)(절대압력)에만 비례하고, 교축부의 하류압력(P2)에 의존하지 않는 것을 이용한다. 임계 팽창 조건은 교축부를 통과하는 유체가 음속이 되는 조건이며, 교축부의 상류압력(P1)이 교축부의 하류압력(P2)의 약 2배 이상이다. 교축부의 상류압력(P1)을 압력 센서로 검출하고, 내장된 컨트롤러가 상류압력(P1)이 소정 압력이 되도록 교축부의 상류에 배치한 제어밸브를 제어함으로써, 유량이 소정 유량으로 제어된다. 제어밸브에는 압전구동식 금속 다이어프램 제어밸브가 이용될 수 있다.

제1차단밸브(3), 제2차단밸브(6), 및, 제3차단밸브(8)는, 예를 들면, 공기압 구동밸브로 할 수 있다. 구동 에어는 도시하지 않는 전자밸브를 통해 각각의 차단밸브에 공급된다. 제1차단밸브(3)는 유량 제어기(2)의 가스 출구 근방에 설치될 수 있다. 제2차단밸브(6)는 진공 펌프(20)에 접속되어 있다.

압력 검출기(9)는 반도체 피에조 저항 확산 압력 센서나 정전 용량형 압력 센서 등의 공지의 압력 센서가 적합하게 사용된다. 온도 검출기(10)는 열전대 등의 공지의 온도 센서가 적합하게 사용된다.

체적측정용 탱크(11)는 기지의 체적을 갖는다. 제3차단밸브(8)와 체적측정용 탱크(11) 사이에 수동식의 제4차단밸브(13)가 설치되어 있다. 제3차단밸브(8)와 제4차단밸브(13) 사이에 착탈 가능한 이음매(14)가 접속되어 있다. 도 1에 가상선으로 나타내듯이, 이음매(14)를 분리해서 떼어냄으로써 체적측정용 탱크(11)를 제4차단밸브(13)와 함께 분리할 수 있다. 외부공기나 먼지를 막기 위해서, 이음매(14)를 떼어내기 전에 제3차단밸브(8) 및 제4차단밸브(13)는 폐쇄된다.

연산 제어 장치(12)는 CPU(12a), 메모리(12b) 등에 의해 구성되는 전기 회로 기판을 박스내에 수용하고 있고, 전기 커넥터(16)를 통해 압력 검출기(9) 및 온도 검출기(10)와 착탈 가능하게 배선(15)에 의해 접속되어 있다. 전기 커넥터(16)는 유량 제어기(2) 등을 수용하는 커버 케이스(1a)에 부착할 수 있다. 연산 제어 장치(12)는 RS-232C 케이블 등의 통신 케이블(17)을 접속하기 위한 접속 포트(17a)를 구비하고, 외부의 컴퓨터(18)와 통신 케이블(17)에 의해 접속될 수 있다. 외부의 컴퓨터(18)는, 예를 들면 성막 장치 등의 반도체 제조 장치를 제어하는 컴퓨터이다. 연산 제어 장치(12)는 직접, 또는, 통신 케이블(17)에 의해 접속된 컴퓨터(18)를 통해서 제1차단밸브(3), 제2차단밸브(6), 제3차단밸브(8)를 조작하는 구동 에어를 온오프하는 전자밸브(도시 생략)를 제어할 수 있다.

연산 제어 장치(12)는 메모리(12b)에 기억된 프로그램에 따라 도 1에 굵은 선으로 나타내어진 유로체적(Va)을 도 2에 나타내는 순서에 의해 계측한다. 도 2의 플로우차트를 참조해서, 스텝1에 있어서, 모든 제1차단밸브(3가 폐쇄되고, 제2차단밸브(6), 제3차단밸브(8), 및 제4차단밸브(13)가 개방된 상태로 진공처리가 실시된다. 소정 시간(t1) 경과후, 스텝2에 있어서, 제2차단밸브(6) 및 제3차단밸브(8)가 폐쇄된다. 소정 시간(t2) 경과후, 스텝3에 있어서, 어느 하나의 제1차단밸브(3)가 개방되고, 유량 제어기(2)로부터 가스, 예를 들면 질소 가스가 흐르게 된다. 소정 시간(t3) 경과후, 유로체적(Va)내의 압력이 상승한 경우에, 스텝4에 있어서, 가스를 흐르게 하고 있던 유량 제어기(2)의 제1차단밸브(3)가 폐쇄된다. 스텝5에 있어서, 압력 검출기(9)에 의해 압력(Pa)이 검출된다. 검출된 압력(Pa)은 메모리(12b)에 기억된다. 그 다음에, 스텝6에 있어서, 제3차단밸브(8)가 개방되고, 유로체적(Va)내에 있던 가스가 체적측정용 탱크(11)내에 확산된다. 스텝7에 있어서, 압력 검출기(9)에 의해 압력(Pb)이 검출된다. 검출된 압력(Pb)은 메모리(12b)에 기억된다. 체적측정용 탱크(11)의 체적(Vt)은 기지이며, 제3차단밸브(8)로부터 체적측정용 탱크(11)까지의 유로내 체적(Vf)도 기지이다. Vt+Vf=Vb로 한다. 여기서 보일의 법칙(PV=일정)이 적용된다.

Pa·Va=Pb·(Va+Vb) ···(1)

⇔ Va=Pb·Vb/(Pa-Pb) ···(2)

상기 식 (2)를 사용하여, 유로체적(Va)이 연산되어, 메모리(12b)에 기억된다(스텝8).

유로체적(Va)이 메모리(12b)에 기억된 후, 체적측정용 탱크(11)는 이음매(14)를 분리시킴으로써 제2유로(7)로부터 분리될 수 있다.

상기한 바와 같이, 유로체적(Va)은 보일의 법칙을 이용해서 연산하고 있고, 유량 제어기(2)의 설정 유량(Qs)에 의존하지 않는 방법에 의해 측정된다. 따라서, 측정된 유로체적(Va)은 유량 제어기(2)의 개체차나 유량오차를 포함하지 않는다. 보일의 법칙은, 이상 기체에 대해서 성립하지만, 실재 기체에 있어서도 압력이 낮은 범위에서 성립할 수 있다.

연산 제어 장치(12)는 메모리(12b)에 기억된 프로그램에 따라, 유로체적(Va)을 사용하고, ROR에 의해 유량 제어기(2)의 유량을 연산한다. 구체적으로는 도 3에 나타내는 플로우차트에 따라서 연산한다. 도 3을 참조해서, 스텝10에 있어서, 모든 제1차단밸브(3)와 제3차단밸브(8)가 폐쇄되고, 제2차단밸브(6)가 개방된 상태로 진공 펌프(20)에 의해 진공처리로 되고, 유로체적(Va)이 배기된다. 소정 시간(t4)이 경과한 후, 스텝11에 있어서, 유량 측정해야 할 하나의 유량 제어기(2)의 제1차단밸브(3)를 개방하고, 그 하나의 유량 제어기(2)로부터 설정 유량(Qs)으로 가스를 흐르게 한다. 소정 시간(t5)이 경과해서 가스의 흐름이 안정된 후, 스텝12에 있어서, 제2차단밸브(6)가 폐쇄된다. 그 결과, 유로체적(Va)내의 압력이 상승한다. 제2차단밸브(6)가 폐쇄되고 나서, 스텝13에 있어서, 압력 검출기(9)에 의해 압력(Py)이 측정되고, 온도 검출기(10)에 의해 온도(T)가 측정된다. 소정 시간(Δt)이 경과했을 때에, 스텝14에 있어서, 압력 검출기(9)에 의해 압력(Px)이 검출된다. 시간(Δt)은 압력 검출기(9)의 샘플링 주기부터 카운트할 수 있다. 스텝15에 있어서, Py-Px=ΔP가 연산된다. 스텝16에 있어서, 메모리(12b)에 기억된 유로체적(Va), 온도 검출기(10)에 의해 측정된 온도(T)를 하기 식(3)에 적용시켜서 유량(Qc)을 측정한다. 하기 식(3)에 있어서 R은 기체 정수이다.

Qc=(ΔP/Δt)×Va/RT···(3)

상기한 바와 같이 해서 측정한 유량(Qc)의 데이터는, 예를 들면, 외부 컴퓨터(18)에 보내져서 외부 컴퓨터(18)에 있어서, 유량 제어기(2)의 설정된 유량(Qs)과 비교 검증이 행해질 수 있다.

상기 설명으로부터 명백하듯이, 유로체적(Va)은 상기 식 (2)에 의해 측정된다. 그 때문에, 유량 제어기(2)의 개체차나 오차를 포함하지 않고, 종래보다 정밀도가 높은 유량의 측정이 가능해진다.

또한, 유로체적(Va)을 측정해서 메모리(12b)에 기억시킨 후에는, 체적측정용 탱크(11)는 불필요하게 되므로, 이음매(14)를 빼냄으로써 분리할 수 있다. 그것에 의해, 유량 제어기(2)를 수용하는 커버 케이스(1a)를 소형화할 수 있는 등, 유량 제어기(2)의 공간절약화를 꾀할 수 있고, 비용을 삭감할 수도 있다. 또한, 분리된 체적측정용 탱크(11)는 다른 가스 공급 장치의 유량 측정시에 있어서의 유로체적(Va)의 측정에 이용할 수 있다.

또한, 연산 제어 장치(12)는 배선(15)의 전기 커넥터(16)를 떼어내고, 외부의 컴퓨터(18)에 접속되어 있는 통신 케이블(17)을 떼어냄으로써 가스 공급 장치(1A)로부터 분리할 수 있다. 그것에 의해, 가스 공급 장치(1A)의 소형화를 꾀할 수 있고, 비용을 삭감할 수도 있다. 분리된 연산 제어 장치(12)는 다른 가스 공급 장치의 유량 측정시에 있어서의 체적(Va)의 측정에 이용할 수 있다.

그 다음에, 본 발명의 제2실시형태에 대해서, 이하에 도 4를 참조해서 설명한다. 또한, 상기 제１실시형태와 같은 구성요소에는 동 부호를 붙이고 있다. 제2실시형태는, 가스 공급 장치(1B)에 착탈 가능한 유량계(1C)이다.

가스 공급 장치(1B)는 유통하는 가스 유량을 제어하는 유량 제어기(2)와, 유량 제어기(2)의 하류에 설치된 제1차단밸브(3)와, 제1차단밸브(3)의 하류측에 연통하는 제1유로(5)에 설치된 제2차단밸브(6)와, 제1차단밸브(3)과 제2차단밸브(6) 사이에서 제1유로(5)로부터 분기되는 분기 유로(7a)와, 분기 유로(7a)에 설치된 제5차단밸브(22)를 구비하고 있다.

유량계(1C)는 제5차단밸브(22)의 하류측에서 분기 유로(7b)의 말단부에 설치된 이음매(21a)에 착탈 가능한 이음매(21b)와, 이음매(21b)에 접속된 계속 유로(7b)에 설치된 제3차단밸브(8)와, 계속 유로(7b)의 내부의 압력을 검출하기 위한 압력 검출기(9)와, 계속 유로(7b)의 내부의 온도를 검출하기 위한 온도 검출기(10)와, 제3차단밸브(8)의 하류에 접속되어 기지 체적을 갖는 체적측정용 탱크(11)와, 연산 제어 장치(12)를 구비하고 있다.

이음매(21a)와 이음매(21b)를 연결해서 분기 유로(7a)와 계속 유로(7b)를 접속함으로써 제1유로(5)로부터 분기되는 제2유로(7)가 형성됨과 아울러, 유량 측정 가능한 가스 공급 장치(1BC)가 구성된다.

제2실시형태의 구성에 의하면, 이음매(21a) 및 이음매(21b)를 분리해서 떼어냄으로써, 체적측정용 탱크(11), 압력 검출기(9), 온도 검출기(10), 연산 제어 장치(12)를 구비하는 유량계(1C)를 분리할 수 있다. 또한, 제3차단밸브(8), 체적측정용 탱크(11), 압력 검출기(9), 온도 검출기(10), 연산 제어 장치(12)를 하나의 케이싱(23)에 장착하고, 통합해서 운반 가능하게 함으로써, 다른 반도체 제조 장치 등에 부착되는 유량 제어기의 유량 측정에 이용할 수 있다.

그 다음에, 본 발명의 제3실시형태에 대해서, 이하에 도 5를 참조해서 설명한다. 또한, 상기 제１실시형태와 동일한 구성요소에는 동 부호를 붙이고 있다. 제3실시형태의 유량 측정 가능한 가스 공급 장치(1D)는 제1유로(5)가 하류 단부에서 2개로 분기되어 있고, 한쪽은 프로세스 가스의 가스 배출구(4a)를 구비하고, 다른 쪽은 퍼지 가스의 가스 배출구(4b)를 구비하고, 가스 배출구(4a,4b)의 각각의 일차측에 제1차단밸브(6)가 설치된다. 제1유로(5)의 형태는 가스 공급 장치가 설치되는 반도체 제조 장치 등의 사양에 따라 여러가지 변경 형태가 있다.

도 6은, 제１실시형태의 변경 형태로서의 제4실시형태를 나타내는 블럭도이다. 제4실시형태의 유량 측정 가능한 가스 공급 장치(1E)에서는 압력 검출기(9) 및 온도 검출기(10)의 상류위치에서 제2유로(7)에 제5차단밸브(25)가 설치됨과 아울러, 제5차단밸브(25)와 제3차단밸브(8) 사이에 기지 용량의 챔버(26)가 추가적으로 접속되어 있다. ROR법에서는 압력 상승률을 측정할 때의 체적이 작으면 유량에 따라서는 검증 정밀도가 저하되는 경우가 있고, 챔버(26)를 설치함으로서, 유량 측정 정밀도의 저하를 막을 수 있다.

본 발명은, 상기 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러가지 변경이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는 복수의 유량 제어기를 구비하는 가스 공급 장치를 예시했지만, 유량 제어기는 가스 공급 장치에 하나만 구비할 수도 있다. 또한, 상기 실시형태에서는 유량 제어기로서 압력식 유량 제어 장치를 예시했지만, 열식 질량 유량 제어기를 사용할 수도 있다. 도 2 및 도 3의 플로우차트에서는 시간(t1∼t4)에 의해, 다음 스텝으로 이동하는 알고리즘으로 했지만, 압력 검출기(9)의 압력값에 의해 다음 스텝으로 이동하는 알고리즘으로 할 수도 있다.

1A, 1BC, 1D, 1E 유량 측정 가능한 가스 공급 장치
1B 가스 공급 장치
1C 유량계
2 유량 제어기
3 제1차단밸브
4a, 4b 가스 배출구
5 제1유로
6 제2차단밸브
7 제2유로
7a 분기 유로
7b 계속 유로
8 제3차단밸브
9 압력 검출기
10 온도 검출기
11 체적측정용 탱크
12 연산 제어 장치
13 제4차단밸브
14,21 이음매
16 전기 커넥터
22 제5차단밸브
Va 유로체적

Claims (10)

1. 유통하는 가스 유량을 제어하는 유량 제어기와,
   상기 유량 제어기의 하류에 설치된 제1차단밸브와,
   상기 제1차단밸브의 하류측에 연통하는 제1유로에 설치된 제2차단밸브와,
   상기 제1차단밸브와 상기 제2차단밸브 사이에서 상기 제1유로로부터 분기되는 제2유로와,
   상기 제2유로에 설치된 제3차단밸브와,
   상기 제1차단밸브, 상기 제2차단밸브, 및 상기 제3차단밸브에 의해 둘러싸여지는 유로내의 압력을 검출하기 위한 압력 검출기와,
   상기 제1차단밸브, 상기 제2차단밸브, 및 상기 제3차단밸브에 의해 둘러싸여지는 유로내의 온도를 검출하기 위한 온도 검출기와,
   상기 제3차단밸브의 하류에 접속되어 기지 체적을 갖는 체적측정용 탱크와,
   연산 제어 장치를 구비하고,
   상기 연산 제어 장치는, 상기 제1차단밸브, 상기 제2차단밸브, 및 상기 제3차단밸브에 의해 둘러싸여지는 유로체적을 상기 제3차단밸브의 개방 상태와 폐쇄 상태에 보일의 법칙을 적용함으로써 구함과 아울러, 상기 유로체적과 상기 압력 검출기 및 상기 온도 검출기의 검출값을 사용해서 상기 유량 제어기의 유량을 연산하는 유량 측정 가능한 가스 공급 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 체적측정용 탱크의 상류위치에서 상기 제2유로에 설치된 착탈 가능한 이음매를 구비하는 유량 측정 가능한 가스 공급 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제3차단밸브와 상기 체적측정용 탱크 사이에 제4차단밸브를 구비하고, 상기 제3차단밸브와 상기 제4차단밸브 사이에 상기 이음매가 설치되어 있는 유량 측정 가능한 가스 공급 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 연산 제어 장치가 전기 커넥터를 통해 상기 압력 검출기 및 상기 온도 검출기와 착탈 가능하게 접속되어 있는 유량 측정 가능한 가스 공급 장치.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 압력 검출기 및 상기 온도 검출기보다 상류위치에서 상기 제2유로에 상기 이음매가 설치됨과 아울러, 상기 이음매보다 상류위치에서 상기 제2유로에 제5차단밸브를 구비하는 유량 측정 가능한 가스 공급 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 유량 제어기를 복수개 구비하고, 각 유량 제어기의 하류에 상기 제1차단밸브가 설치되고, 각 제1차단밸브의 하류측이 상기 제1유로에 연통되어 있는 유량 측정 가능한 가스 공급 장치.
7. 유통하는 가스 유량을 제어하는 유량 제어기와, 상기 유량 제어기의 하류에 설치된 제1차단밸브와, 상기 제1차단밸브의 하류측에 연통하는 제1유로에 설치된 제2차단밸브와, 상기 제1차단밸브와 상기 제2차단밸브 사이에서 상기 제1유로로부터 분기되는 분기 유로와, 상기 분기 유로에 설치된 제5차단밸브를 구비하는 가스 공급 장치에 착탈 가능하게 되어서 상기 유량 제어기의 유량을 측정하기 위한 유량계로서,
   상기 제5차단밸브의 하류측에서 상기 분기 유로에 착탈 가능한 이음매와,
   상기 이음매에 접속된 계속 유로에 설치된 제3차단밸브와,
   상기 계속 유로의 내부의 압력을 검출하기 위한 압력 검출기와,
   상기 계속 유로의 내부의 온도를 검출하기 위한 온도 검출기와,
   상기 제3차단밸브의 하류에 접속되어 기지 체적을 갖는 체적측정용 탱크와,
   연산 제어 장치를 구비하고,
   상기 연산 제어 장치는, 상기 이음매가 상기 분기 유로에 접속된 상태로 상기 제1차단밸브, 상기 제2차단밸브, 및 상기 제3차단밸브에 의해 둘러싸여지는 유로체적을 상기 제3차단밸브의 개방 상태와 폐쇄 상태에 보일의 법칙을 적용함으로써 구함과 아울러, 상기 유로체적과 상기 압력 검출기 및 상기 온도 검출기의 검출값을 사용해서 상기 유량 제어기의 유량을 연산하는 상기 유량계.
8. 유량 제어기의 하류측에 접속된 제1차단밸브, 상기 제1차단밸브의 하류측에 연통하는 제1유로에 설치된 제2차단밸브, 및, 상기 제1차단밸브와 상기 제2차단밸브 사이에서 상기 제1유로로부터 분기되는 제2유로에 설치된 제3차단밸브에 의해 둘러싸여지는 유로체적을 상기 제3차단밸브의 하류측에 접속된 기지 체적을 갖는 체적측정용 탱크를 사용해서 측정하고, 상기 유로체적을 사용해서 ROR법에 의해 상기 유량 제어기의 유량을 측정하는 유량 측정 방법으로서,
   상기 제1차단밸브를 폐쇄함과 아울러, 상기 제2차단밸브 및 상기 제3차단밸브를 개방하고, 상기 제2차단밸브를 통해서 배기하는 제1스텝과,
   상기 제2차단밸브 및 상기 제3차단밸브를 폐쇄하는 제2스텝과,
   상기 제1차단밸브를 개방하고, 상기 유량 제어기를 통해서 설정 유량의 가스를 흐르게 한 후에 상기 제1차단밸브를 폐쇄하고 나서, 상기 제1 또는 제2유로내의 제1압력을 검출하는 제3스텝과,
   상기 제3차단밸브를 개방하고, 상기 제1차단밸브, 제2차단밸브 및 제3차단밸브에 의해 둘러싸여지는 유로내의 제2압력을 검출하는 제4스텝과,
   상기 제1차단밸브, 제2차단밸브 및 제3차단밸브에 의해 둘러싸여지는 상기 유로체적을 상기 제1압력, 상기 제2압력, 및 상기 체적측정용 기지 체적을 사용해서 보일의 법칙에 의해 연산하는 제5스텝을 포함하는 상기 유량 측정 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제1차단밸브 및 상기 제3차단밸브를 폐쇄함과 아울러, 상기 제2차단밸브를 개방하고, 상기 제2차단밸브를 통해서 배기하는 제6스텝과,
   상기 제1차단밸브를 개방하고, 상기 유량 제어기를 통해서 설정 유량의 가스를 흐르게 하는 제7스텝과,
   상기 제2차단밸브를 폐쇄함과 아울러, 상기 제1차단밸브, 제2차단밸브 및 제3차단밸브에 의해 둘러싸여지는 유로내의 제3압력을 검출하는 제8스텝과,
   상기 제1차단밸브, 제2차단밸브 및 제3차단밸브에 의해 둘러싸여지는 유로내의 온도를 측정하는 제9스텝과,
   상기 제8스텝으로부터 소정 시간 경과후, 제1차단밸브, 제2차단밸브 및 제3차단밸브에 의해 둘러싸여지는 유로내의 제4압력을 검출하는 제10스텝과,
   상기 제3압력 및 상기 제4압력으로부터 압력 상승률을 연산하고, 연산한 압력 상승률과, 상기 제5스텝에 있어서 측정된 유로체적과, 상기 제9스텝에 있어서 측정된 온도를 사용하여 상기 유량 제어기의 유량을 연산하는 제11스텝을 포함하는 유량 측정 방법.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 유량 제어기는 복수가 병렬상으로 설치됨과 아울러, 각각의 상기 유량 제어기의 하류측이 상기 제1유로에 의해 연통되어 있고, 복수의 유량 제어기 중 소망의 유량 제어기의 유량이 측정되는 유량 측정 방법.