KR102084447B1

KR102084447B1 - 유량 제어 기기, 유량 제어 기기의 유량 교정 방법, 유량 측정 기기 및 유량 측정 기기를 사용한 유량 측정 방법

Info

Publication number: KR102084447B1
Application number: KR1020187022590A
Authority: KR
Inventors: 요헤이 사와다; 마사아키 나가세; 코우지 니시노; 노부카즈 이케다
Original assignee: 가부시키가이샤 후지킨
Priority date: 2016-07-05
Filing date: 2017-06-22
Publication date: 2020-03-04
Also published as: WO2018008420A1; CN109416275A; TWI642910B; TW201814254A; KR20180100203A; US20190137309A1; JP2018004499A; JP6795832B2; US10969259B2; CN109416275B

Abstract

유량 기준기에 의해 계측된 유량과의 비교 하에 유량 교정을 행하는 유량 제어 기기의 교정 방법으로서, 복수의 유량 설정에 대하여 소정 허용 오차 범위가 설정되어 있고, 상기 복수의 유량 설정 중 적어도 하나의 특정 유량 설정의 허용 오차 범위가 상기 소정 허용 오차 범위보다 작게 설정되어 있다.

Description

유량 제어 기기, 유량 제어 기기의 유량 교정 방법, 유량 측정 기기 및 유량 측정 기기를 사용한 유량 측정 방법

본 발명은 유량 제어 기기, 유량 제어 기기의 유량 교정 방법, 유량 측정 기기 및 유량 측정 기기를 사용한 유량 측정 방법에 관한 것이다.

반도체 제조 장치 등에 설치된 가스 공급 시스템은 일반적으로 다종류의 가스를 각 공급 가스종마다 설치한 유량 제어 기기에 의해, 가스를 프로세스 쳄버 등의 가스 사용 대상으로 스위칭하여 공급하도록 구성되어 있다.

유량 제어 기기로서는 소정의 정밀도로 교정된 압력식 유량 제어 장치나 열식 유량 제어 장치(MFC)가 사용되어 가스 유량을 제어하고 있다.

여기서, 유량 제어 기기는 각 제조자마다 규정된 기준 유량에 대하여 「세트 포인트(S.P.) ○○%」(유량 설정에 대하여 오차가 ±○○% 이내의 유량을 제어 가능), 「풀 스케일(F.S.) ○○%」(유량 설정에 대하여 오차가 최대 유량의 ±○○% 이내의 유량을 제어 가능)과 같이 정밀도가 결정되어 있다.

또한, 상기 각 유량 제어 기기의 운용에 있어서는 수시, 유량 정밀도의 확인이나 유량 교정을 행하는 것이 요구되고 있고, 유량 계측 방법으로서 압력 상승률(ROR : Rate of Rise)법이 유량 정밀도의 확인이나 유량 교정 사용되는 것이 있다.

ROR법에서는 유량 제어 기기의 하류에 설치된 소정의 기준 용량(V)에 가스를 흘려 그 때의 압력 상승률(ΔP/Δt)과 온도(T)를 측정함으로써, 예를 들면 Q=(ΔP/Δt)×V/RT(R은 기체정수)로부터 유량(Q)을 연산한다.

특허문헌 1에는 ROR법에 의한 유량 계측 방법의 일례가 기재되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 가스 공급 장치로는 각 가스 공급 라인에 접속된 유량 제어 기기 하류측의 개폐 밸브로부터 공통 가스 공급로에 설치된 개폐 밸브까지의 유로가 기준 용량으로서 사용되고 있고, 이 유로에 있어서의 압력 상승률에 근거하여 유량을 계측하고 있다.

일본 특허 공개 2006-337346호 공보(일본 특허 제4648098호)

그런데, ROR법에서 사용되는 기준 용량의 체적은 배관의 설계나 제작 공차 등에 의해 다르기 때문에, 가스 공급 시스템마다 유량 교정 완료된 유량 제어 기기에 설정된 유량 설정을 사용하여 기준 용량의 체적을 산출하게 된다. 그렇지만, 유량 교정 완료된 유량 제어 기기에도, 유량 제어 기기에 설정되는 유량 설정과, 상기 유량 설정을 받아서 제어된 제어 유량에는 소정의 허용 범위의 오차가 있기 때문에, 기준 용량의 체적은 유량 제어 기기의 상기 소정의 허용 오차를 포함해버린다. 즉, 유량(Q)의 연산식에 사용되는 상기 기준 용적의 체적이 상기 오차를 포함하고 있기 때문에, 결과적으로 정확하게 유량 계측할 수 없다는 과제가 남아있다.

상기 유량 설정과, 상기 제어 유량의 소정의 허용 범위의 오차는 교정을 반복함으로써 작게 하는 것이 가능하게 되지만, 교정에 필요로 하는 시간과 비용을 고려하여 현실적인 선긋기를 행하고 있다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이고, 비교적 단시간으로 비용을 억제하면서, 유량 측정 기기를 사용한 고정밀도한 유량 측정 방법을 실현하기 위한 유량 제어 기기의 유량 교정 방법을 제공하는 것을 그 주된 목적으로 한다.

본 발명의 실시형태에 의한 유량 제어 기기의 교정 방법은 유량 기준기에 의해 계측된 유량과의 비교 하에 유량 교정을 행하는 유량 제어 기기의 교정 방법으로서, 복수의 유량 설정에 대하여 소정 허용 오차 범위가 설정되고, 상기 복수의 유량 설정 중 적어도 하나의 특정 유량 설정의 허용 오차 범위가 상기 소정 허용 오차 범위보다 작게 설정된다.

본 발명의 실시형태에 의한 유량 제어 기기는 상기 유량 교정 방법에 의해 교정된 유량 제어 기기이다.

어느 실시형태에 있어서, 상기 유량 제어 기기는 기억 장치를 갖고, 상기 적어도 하나의 특정 유량 설정을 식별하는 정보가 상기 기억 장치에 격납되어 있다.

어느 실시형태에 있어서, 상기 유량 제어 기기는 상기 유량 제어 기기의 하류측에 접속된 기준 용량의 체적을 측정하기 위해서 사용된다.

본 발명의 실시형태에 의한 유량 측정 기기는 상기 유량 제어 기기의 하류측에 접속되고, 상기 기준 용량에 유입되는 가스의 유량을 측정하는 유량 측정 기기로서, 상기 기준 용량의 압력을 측정하는 압력 센서와, 상기 기준 용량의 온도를 측정하는 온도 센서를 구비하고, 상기 유량 제어 기기로부터 상기 적어도 하나의 특정 유량 설정으로 상기 기준 용량에 가스를 흘림으로써 측정된 상기 기준 용량의 체적과, 상기 기준 용량에 있어서의 압력 변화율과, 상기 기준 용량의 온도에 근거하여 유량을 측정하도록 구성되어 있다.

본 발명의 실시형태에 의한 유량 측정 방법은 유량 제어 기기와, 상기 유량 제어 기기의 하류측에 설치된 기준 용량과, 상기 기준 용량에 유입되는 가스의 유량을 측정하는 유량 측정 기기를 구비하는 가스 공급 시스템에 있어서 행해지는 유량 측정 방법으로서, 유량 기준기에 의해 계측된 유량과의 비교 하에 상기 유량 제어 기기의 유량 교정을 행하는 스텝으로서, 복수의 유량 설정에 대하여 소정 허용 오차 범위가 설정되고, 상기 복수의 유량 설정 중 적어도 하나의 특정 유량 설정의 허용 오차 범위가 상기 소정 허용 오차 범위보다 작게 설정되는 스텝과, 상기 적어도 하나의 특정 유량 설정으로 상기 유량 제어 기기로부터 상기 기준 용량에 가스를 흘림으로써 상기 기준 용량의 체적을 측정하는 스텝과, 상기 유량 측정 기기에 있어서 상기 기준 용량에 가스를 유입시켰을 때의 상기 기준 용량의 압력 변화율과, 상기 기준 용량의 온도와, 상기 측정된 기준 용량의 체적에 근거하여 유량을 측정하는 스텝을 포함한다.

본 발명의 실시형태에 의한 유량 측정 방법은 복수의 가스 공급원에 각각 접속된 복수의 가스 공급 라인과, 상기 복수의 가스 공급 라인에 각각 설치된 복수의 유량 제어 기기와, 상기 복수의 가스 공급 라인에 각각 설치된 복수의 제 1 밸브와, 상기 복수의 제 1 밸브의 하류측에 있어서 상기 복수의 가스 공급 라인에 공통으로 접속된 공통 가스 공급 라인과, 상기 공통 가스 공급 라인에 설치된 제 2 밸브와, 상기 복수의 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브 사이의 유로의 압력을 측정하는 압력 센서와, 상기 복수의 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브 사이의 유로의 온도를 측정하는 온도 센서를 구비하는 가스 공급 시스템에 있어서, 상기 복수의 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브 사이의 유로를 기준 용량으로서 사용하고, 상기 제 2 밸브를 닫은 상태에서 상기 복수의 유량 제어 기기 중 어느 하나를 통해서 상기 기준 용량에 가스를 흘렸을 때의 상기 압력 센서가 나타내는 압력 변화 및 상기 온도 센서가 나타내는 온도에 근거하여 가스의 유량을 측정하는 유량 측정 방법으로서, 상기 복수의 유량 제어 기기 중 적어도 하나의 유량 제어 기기는 상기 유량 제어 시스템에 장착되기 전에, 유량 기준기에 의해 계측된 유량과의 비교 하에 유량 교정이 행해지고 있고, 복수의 유량 설정에 대하여 소정 허용 오차 범위가 설정되고, 상기 복수의 유량 설정 중 적어도 하나의 특정 유량 설정의 허용 오차 범위가 상기 소정 허용 오차 범위보다 작게 설정되어 있고, 상기 적어도 하나의 유량 제어 기기가 상기 유량 제어 시스템에 장착된 후, 상기 적어도 하나의 특정 유량 설정으로 가스를 흘림으로써 상기 기준 용량의 체적의 계측을 행하고, 상기 계측된 체적을 사용하여 유량을 측정한다.

본 발명의 실시형태에 의한 유량 측정 방법은 복수의 가스 공급원에 각각 접속된 복수의 가스 공급 라인과, 상기 복수의 가스 공급 라인에 각각 설치된 복수의 유량 제어 기기와, 상기 복수의 가스 공급 라인에 각각 설치된 복수의 제 1 밸브와, 상기 복수의 제 1 밸브의 하류측에 있어서 상기 복수의 가스 공급 라인에 공통으로 접속된 공통 가스 공급 라인과, 상기 공통 가스 공급 라인에 설치된 제 2 밸브와, 상기 복수의 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브 사이의 유로의 압력을 측정하는 압력 센서와, 상기 복수의 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브 사이의 유로의 온도를 측정하는 온도 센서를 구비하는 가스 공급 시스템에 있어서, 상기 복수의 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브 사이의 유로를 기준 용량으로서 사용하고, 상기 제 2 밸브를 닫은 상태에서 상기 복수의 유량 제어 기기 중 어느 하나를 통해서 상기 기준 용량에 가스를 흘렸을 때의 상기 압력 센서가 나타내는 압력 변화 및 상기 온도 센서가 나타내는 온도에 근거하여 가스의 유량을 측정하는 방법으로서, 상기 복수의 유량 제어 기기 중 적어도 하나의 유량 제어 기기는 상기 유량 제어 시스템에 장착되기 전에, 유량 기준기에 의해 계측된 유량과의 비교 하에 유량 교정이 행해지고 있고, 복수의 유량 설정에 대하여 소정 허용 오차 범위가 설정되고, 상기 복수의 유량 설정 중 적어도 하나의 특정 유량 설정에 있어서, 상기 유량 기준기에 의해 계측된 유량이 상기 적어도 하나의 특정 유량 설정에 관련지어 상기 유량 제어 기기의 기억 장치에 기억되어 있고, 상기 적어도 하나의 유량 제어 기기가 상기 유량 제어 시스템에 장착된 후, 상기 적어도 하나의 특정 유량 설정으로 가스를 흘림으로써 상기 기준 용량의 체적의 계측을 행할 때, 상기 유량 제어 기기의 기억 장치에 기억된 상기 유량 기준기에 의해 계측된 유량을 사용하여 상기 기준 용량의 체적의 계측을 행하고, 상기 계측된 체적을 사용하여 유량을 측정한다.

(발명의 효과)

본 발명의 실시형태에 의하면, 비교적 간단한 구성으로 정밀도 좋게 유량의 계측 등을 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 복수의 유량 제어 기기가 장착된 가스 공급 시스템을 반도체 제조 장치(프로세스 쳄버)에 접속한 형태를 나타내는 도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 의한 유량 제어 기기의 일례인 압력식 유량 제어 기기의 예시적인 구성을 나타내는 도이다.
도 3은 유량 기준기를 사용한 유량 제어 기기의 교정 동작에 있어서, 유량 기준기가 나타내는 기준 유량으로부터의 유량 설정의 오차 및 허용 오차 범위를 설명하기 위한 도이다.
도 4는 기준 용량의 체적(Vs)의 측정 순서를 나타내는 플로우차트이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 복수의 가스 공급원(4)으로부터의 가스를 유량 제어 기기(10)를 통해서 반도체 제조 장치의 프로세스 쳄버(2)에 공급하도록 구성된 본 발명의 실시형태에 의한 가스 공급 시스템(1)을 나타낸다.

가스 공급 시스템(1)은 복수의 가스 공급원(4)이 접속 가능하게 되어 있는 복수의 가스 공급 라인(L1)과, 복수의 가스 공급 라인(L1)에 각각 개재하는 복수의 유량 제어 기기(10)와, 상기 복수의 유량 제어 기기(10)의 하류측에 설치된 제 1 밸브(21)와, 상기 가스 공급 라인(L1)이 합류한 공통 가스 공급 라인(L2)과, 상기 공통 가스 공급 라인(L2)에 설치된 제 2 밸브(22)와, 제 1 밸브(21)와 제 2 밸브(22) 사이의 유로의 압력 및 온도를 측정하는 압력 센서(23) 및 온도 센서(24)와, 압력 센서(23) 및 온도 센서(24)로부터의 출력이 수신되는 연산 제어 장치(25)를 구비하고 있다.

가스 공급 시스템(1)의 하류측은 상기 밸브(22)를 통해서 가스를 소비하는 프로세스 쳄버(2)에 접속되어 가스를 공급 가능하게 되어 있다. 또한, 프로세스 쳄버(2)에는 진공 펌프(3)가 접속되어 있고, 프로세스 쳄버(2) 및 가스 공급로(L1, L2) 등을 필요에 따라서 진공 처리할 수 있다.

본 실시형태에 있어서, 상기 가스 공급 라인(L1)이나 상기 공통 가스 공급 라인에는 별도로 분기되는 가스 라인이나, 그 기능을 실현하기 위한 밸브가 다른곳에 설치되어 있어도 좋다. 또한, 제 1 밸브(21), 제 2 밸브(22), 및 상기 기능 실현을 위한 밸브로서는 예를 들면 AOV 등의 유체 동작 밸브나, 전자 밸브, 전동 밸브 등의 전기적 동작 밸브가 바람직하게 사용된다. 또한, 다른 형태에 있어서, 제 1 밸브(21)는 유량 제어 기기(10)에 내장된 개폐 밸브이어도 좋다.

또한, 상기 연산 제어 장치(25)는 컴퓨터 등의 외부 처리 장치이어도 좋고, 도시한 바와 같이 압력 센서(23) 및 온도 센서(24)(및 제 2 밸브(22))를 일체로서 구비한 유량 측정 장치(30)에 설치된 처리 장치(프로세서 및 메모리를 포함하는 제어 회로)이어도 좋다.

도 2는 본 실시형태의 유량 제어 기기(10)의 일례로서 사용되는 압력식 유량 제어 기기(10a)의 구성예를 나타내는 도이다. 압력식 유량 제어 기기(10a)는 미세 개구(오리피스)를 갖는 스로틀부(예를 들면, 오리피스 플레이트)(11)와, 스로틀부(11)의 상류측에 설치된 제어 밸브(14) 및 제어 밸브(14)의 구동부(15)와, 스로틀부(11)와 제어 밸브(14) 사이에 설치된 압력 센서(12) 및 온도 센서(13)를 구비하고 있다.

이상에서 설명한 압력식 유량 제어 기기(10a)는 상류 압력(P1)을 측정 및 제어함으로써 유량을 제어하도록 구성되어 있지만, 유량 제어 기기(10)로서 사용되는 것은 이러한 타입의 압력식 유량 제어 장치에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 열식 유량 제어 장치(MFC)나 기타 유량 제어 장치이어도 좋다.

다시, 도 1을 참조한다. 상술한 바와 같이 구성된 가스 공급 시스템(1)에 있어서, 제 1 밸브(21)와 제 2 밸브(22) 사이의 유로(도 1에 있어서 굵은선으로 나타내는 부분)를 기준 용량(20)(체적(Vs))으로서 사용하고, ROR법에 의해 유량 계측을 행할 수 있다. 구체적으로는 유로내를 진공으로 배기한 후, 복수의 유량 제어 기기(10) 중 어느 하나에 대응하는 제 1 밸브(21)를 열어서 기준 용량(20)에 가스를 흘림과 아울러, 제 2 밸브(22)를 닫았을 때의 압력 센서(23)가 나타내는 압력의 변화율(ΔP/Δt) 및 온도 센서(24)의 측정한 온도(T)에 근거하여, Q=(ΔP/Δt)×Vs/RT(R은 기체정수)에 의해 유량 제어 기기(10)가 실제로 유량 제어하고 있는 가스의 유량(Q)을 구할 수 있다.

여기서, 도 1에 나타내는 가스 공급 시스템(1)과 같이, 유량 제어 기기(10)의 하류측의 유로를 기준 용량(20)으로서 사용하는 경우, 기준 용량(20)의 체적(Vs)은 배관의 설계나 제작 공차 등에 의해 다른 것이 되기 때문에, 기준 용량(20)의 체적(Vs)은 복수의 유량 제어 기기(10)를 배관 등으로 접속하여 가스 공급 시스템(1)을 구축한 후에, 적절한 방법에 의해 구하는 것이 바람직하다.

기준 용량(20)의 체적(Vs)은, 예를 들면 유량 제어 기기(10)에 설정되는 유량 설정(Qs)으로 기준 용량(20)에 가스를 흘림과 아울러, 그 때의 압력 변화율을 측정함으로써 Qs=(ΔP/Δt)×(Vs/RT)에 근거하여 산출할 수 있다. 여기서, ΔP/Δt는 소정 기간(Δt=t2-t1)에 있어서의 압력 변화(ΔP=P_t2-P_t1)이고, R은 기체정수, T는 가스 온도이다. 이와 같이, 기준 용량(20)의 체적(Vs)은 유량 제어 기기(10)에 설정되는 유량 설정(Qs)과 유량 제어 기기가 상기 유량 설정(Qs)에 의해 제어된 제어 유량에 의해 발생하는 ΔP/Δt에 근거하여 구해지므로, 유량 설정(Qs)이 실제 유량에 대한 오차를 포함하고 있는 경우에는 구해진 기준 용량의 체적(Vs)도 오차를 포함하게 된다.

그런데, 유량 제어 기기(10)는 가스 공급 시스템(1)에 장착되기 전에, 유량 설정(Qs)에 따라서 제어되는 제어 유량을 유량 기준기로 계측하고, 상기 유량 기준기가 나타내는 유량과 상기 유량 설정(Qs)의 차가 허용 오차 내에 들어가도록 교정되어 있다.

교정에 사용하는 유량 기준기는 매우 높은 정밀도로 정확한 유량을 나타낼 수 있도록 미리 준비된 것이다. 유량 기준기로서는, 예를 들면 몰블록(molbloc: DH Instruments제)이나, 실제 유량에 근거하여 유량 교정이 엄격하게 행해진 매스플로루미터 등의 임의인 유량 센서를 사용할 수 있다.

이와 같이, 유량 제어 기기(10)는 유량 설정(Qs)과, 유량 설정(Qs)를 받아서 제어되는 제어 유량을 유량 기준기로 계측하고, 상기 유량 기준기에 의해 계측된 유량과의 비교 하에 복수의 유량 설정에 있어서 교정이 행해지고 있다. 여기서, 복수의 유량 설정이란, 예를 들면 최대 유량 설정을 100% 유량이라고 했을 때의 0~100%의 유량에 대응한다. 교정을 행하는 유량 설정은, 예를 들면 10% 유량, 20% 유량, ···, 90% 유량, 100% 유량으로 하도록 10%마다 이산적인 유량 설정이어도 좋고, 연속적인 유량 설정이어도 좋다.

도 3은 유량 설정(Qs)의 전역에 대하여 설치된 소정 허용 오차 범위(R1)(사양 범위)를 나타낸다. 유량 교정에 있어서는 유량 제어 기기(10)에 입력되는 유량 설정(Qs)과, 유량 제어 기기가 제어하는 유량을 계측하는 유량 기준기로부터의 계측 유량의 차가 소정 허용 오차 범위에 들어가도록 교정된다.

본 실시형태에서는 가스 공급 시스템(1)에 장착되는 적어도 하나의 유량 제어 기기(10)에 있어서, 상기 복수의 유량 설정 중 특정 하나 또는 수개의 유량 설정(Qs0)(예를 들면, 50sccm)으로, 유량 기준기가 나타내는 기준 유량과의 차가 소정 허용 오차 범위(R1)(사양 범위)와 비교하여 작은 기준을 만족시킬 때까지 상기 교정 동작을 행한다. 그 결과, 특정 유량 설정(Qs0)에 있어서는 실제 유량(또는 기준 유량)과의 오차가 보다 저감되어 다른 유량 설정에 있어서의 보다 정확한 유량을 제어할 수 있게 된다.

특정 유량 설정(Qs0)은 임의인 유량 설정이어도 좋고, 유저에 의해 적당히 선택되어도 좋다. 또한, 특정 유량 설정(Qs0)은 기준 유량과의 오차가 저감된 유량 설정으로서, 유량 제어 기기(10)가 구비하는 기억 장치(메모리)에 기억되어 있어도 좋다.

이와 같이, 소정의 유량 제어 기기(10)에서는 단수 또는 복수의 특정 유량 설정(Qs0)에 있어서, 기준 유량과의 허용 오차 범위가 다른 유량 설정에 있어서의 허용 오차 범위보다 작게 설정되어 있다. 도 3에 나타내는 형태에서는 유량 설정(Qs)이 최대 유량의 10%를 초과하는 경우에 있어서 세트 포인트±1% 이하를, 유량 설정(Qs)이 최대 유량의 10% 이하인 경우에 있어서 풀 스케일± 0.1% 이하를 소정 허용 오차 범위(R1)로서 설치하고 있지만, 예를 들면 특정 유량 설정(Qs)이 최대 유량의 10% 이하인 경우에는 풀 스케일±0.1% 미만(예를 들면, 풀 스케일±0.05% 이하)의 오차 범위 내에 설정되어 있다.

기준 용량의 체적(Vs)의 측정은, 예를 들면 도 1에 나타낸 연산 제어 장치(25)를 구비한 유량 측정 기기(30)에 있어서 행할 수 있다. 유량 측정 기기(30)에는 상기 교정 동작이 행해진 유량 제어 기기(10)를 식별하는 정보 및 상기 유량 제어 기기(10)에 있어서의 특정 유량 설정(Qs0)을 식별하는 정보가 입력된다. 특정 유량 설정(Qs0)을 식별하는 정보는 미리 유량 측정 기기(30)에 입력되어 연산 제어 장치(25)의 메모리에 격납되어 있어도 좋고, 체적(Vs)의 측정시에 있어서 유량 제어 기기(10)의 메모리로부터 판독되어도 좋다.

이하, 기준 용량(20)의 체적(Vs)의 측정 방법의 일례를 도 1 및 도 4를 참조하면서 설명한다.

우선, 스텝 S1에 나타낸 바와 같이, 가스 공급 시스템(1)에 있어서 모든 제 1 밸브(21)가 닫히고 제 2 밸브(22)가 열린 상태에서, 진공 펌프(3)에 의해 진공 처리가 행해져 기준 용량(20)이 배기된다. 스텝 S2에 나타낸 바와 같이, 상술의 유량 교정이 행해진 유량 제어 기기(10)에서 특정 유량 설정(Qs0)으로 유량을 설정한다.

이어서, 스텝 S3에 나타낸 바와 같이, 상기 유량 제어 기기(10)의 하류측의 제 1 밸브(21)를 열고, 특정 유량 설정(Qs0)으로 기준 용량(20)에 가스를 흘린다. 그리고 가스의 흐름이 안정한 소정 시간 경과 후에, 스텝 S4에 나타낸 바와 같이 제 2 밸브(22)가 닫혀진다. 이것에 의해, 기준 용량(20) 내의 압력이 상승하기 시작한다.

이 때, 스텝 S5에 나타낸 바와 같이, 시간(t1)에서 압력 센서(23)를 사용하여 기준 용량(20)의 압력(P_t1)이 측정되고, 온도 센서(24)를 사용하여 온도(T)가 측정된다. 그 후, 스텝 S6 및 스텝 S7에 나타낸 바와 같이, 소정 시간(Δt)이 경과하여 시간(t2)이 되었을 때(t2-t1=Δt)에 상승한 기준 용량(20)의 압력(P_t2)이 압력 센서(23)에 의해 측정된다. 시간(Δt)은, 예를 들면 압력 센서(23)의 샘플링 주기부터 카운트할 수 있다.

이어서, 스텝 S8에 나타낸 바와 같이, 연산 제어 장치(25)에 있어서 ΔP=P_t2-P_t1이 구해지고, 예를 들면 Qs0=(ΔP/Δt)×(Vs/RT)에 근거하여(R은 기체정수) 체적(Vs)을 산출할 수 있다. 이와 같이 하여 구해진 기준 용량(20)의 체적(Vs)은 고정밀도의 교정이 행해진 오차가 적은 유량 설정(Qs0)을 사용하여 얻어진 것이므로 높은 정밀도를 가지고 있다.

또한, 상기한 바와 같이 구해진 기준 용량의 체적(Vs)을 사용하고, ROR법에 의해 상술된 스텝과 마찬가지로 유량을 측정할 수 있다.

구체예를 설명하면, 우선 모든 제 1 밸브(21)가 닫히고 제 2 밸브(22)가 열린 상태에서, 진공 펌프(3)에 의해 기준 용량(20)이 진공 처리된다. 그리고, 어느 하나의 임의인 유량 제어기(10)의 하류측에 설치된 제 1 밸브(21)를 열고 유량 제어 기(10)를 통해서 임의인 유량 설정(Qs)으로 가스를 흘린다. 그리고, 가스의 흐름이 안정한 소정 시간 경과 후에, 제 2 밸브(22)가 닫혀진다.

그 후, 압력 센서(23)를 사용하여 기준 용량(20)의 압력(P_t1)이 측정되고, 온도 검출기(24)에 의해 온도(T)가 측정된다. 또한, 소정 시간(Δt) 경과 후에 기준 용량의 압력(P_t2)이 측정된다. 그 후, ΔP=P_t2-P_t1을 구함과 아울러, 메모리 등에 저장되어 있던 기지의 기준 용량 체적(Vs)을 사용하여 Q=(ΔP/Δt)×Vs/RT로부터 실제 유량(Q)를 측정할 수 있다.

상술한 바와 같이 하여 측정한 유량(Q)은 유량 제어 기기(10)의 유량 설정(Qs)과의 비교 검증에 사용되어도 좋고, 상기 ROR법에 의해 구한 유량(Q)에 근거하여 임의인 유량 제어 기기(10)의 유량 설정(Qs)의 교정을 행할 수도 있다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만, 다양한 개변이 가능하다. 상기 실시형태에서는 미리 특히 엄격한 교정 동작이 행해진 특정 유량 설정(Qs0)에 있어서 가스를 흘리고, 그 때의 특정 유량 설정(Qs0)을 사용하여 기준 용량(20)의 체적(Vs)을 측정했지만, 특정 유량 설정(Qs0)에 있어서도 엄격한 교정 동작을 행하지 않고, 그 대신에 특정 유량 설정(Qs0)에 있어서 유량 기준기가 나타낸 유량(Qs0')을 특정 유량 설정(Qs0)에 관련지어 메모리 등에 기억해 두고, 이 유량(Qs0')을 기준 용량(20)의 체적(Vs)을 구할 때에 사용하도록 해도 좋다.

이 형태에 있어서, 예를 들면 유량 제어 기기의 유량 설정(Qs0)이 50sccm인 경우에, 교정 동작으로 유량 기준기가 나타낸 유량이 49.9sccm인 것이 있었다. 이 경우, 기준 용량(20)의 체적(Vs)을 구하는 과정(예를 들면, 도 4에 나타내는 플로우차트의 스텝 S8)에 있어서, Qs0=50sccm을 사용하는 것이 아니고, Qs0'=49.9sccm을 사용하여 Qs0'=(ΔP/Δt)×Vs/RT로부터 체적(Vs)을 구하도록 한다. 이것에 의해, 보다 정확한 체적(Vs)을 구하는 것이 가능하다. 이와 같이 하여 보다 정확한 체적(Vs)을 구한 후에는 상기와 마찬가지로, ROR법에 의해 유량을 측정할 수 있다.

(산업상의 이용 가능성)

본 발명의 실시형태에 의한 유량 교정 방법이 적용된 유량 제어 기기를 사용하면, 가스 공급 시스템에 갖춘 후에도 유량을 정밀도 좋게 측정할 수 있다.

1 가스 공급 시스템 2 프로세스 쳄버
3 진공 펌프 4 가스 공급원
10 유량 제어 기기 11 스로틀부
12 압력 센서 13 온도 센서
14 제어 밸브 15 구동부
16 제어 회로 20 기준 용량
21 제 1 밸브 22 제 2 밸브
23 압력 센서 24 온도 센서
25 연산 제어 장치 30 유량 측정 기기

Claims

유량 제어 기기를 가스 공급 시스템에 장착하기 전에 미리 행하는 교정 방법이며, 유량 기준기에 의해 계측된 유량과의 비교 하에 유량 교정을 행하는 유량 제어 기기의 교정 방법으로서,
복수의 유량 설정에 대하여 소정 허용 오차 범위가 설정되고, 상기 복수의 유량 설정 중 적어도 하나의 특정 유량 설정의 허용 오차 범위가 상기 소정 허용 오차 범위보다 작게 설정되어 있고, 상기 적어도 하나의 특정 유량 설정에는 다른 유량 설정에 비해, 상기 유량 기준기의 유량과의 오차가 더 저감될 때까지 교정 동작이 행하여 지는 유량 제어 기기의 유량 교정 방법.
제 1 항에 기재된 유량 교정 방법에 의해 교정된 유량 제어 기기.
제 2 항에 있어서,
기억 장치를 갖고, 상기 적어도 하나의 특정 유량 설정을 식별하는 정보가 상기 기억 장치에 격납되어 있는 유량 제어 기기.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 유량 제어 기기의 하류측에 접속된 기준 용량의 체적을 측정하기 위해서 사용되는 유량 제어 기기.
제 4 항에 기재된 유량 제어 기기의 하류측에 접속되고, 상기 기준 용량에 유입되는 가스의 유량을 측정하는 유량 측정 기기로서,
상기 기준 용량의 압력을 측정하는 압력 센서와, 상기 기준 용량의 온도를 측정하는 온도 센서를 구비하고,
상기 유량 제어 기기로부터 상기 적어도 하나의 특정 유량 설정으로 상기 기준 용량에 가스를 흘림으로써 측정된 상기 기준 용량의 체적과, 상기 기준 용량에 있어서의 압력 변화율과, 상기 기준 용량의 온도에 근거하여 유량을 측정하도록 구성되어 있는 유량 측정 기기.
유량 제어 기기와, 상기 유량 제어 기기의 하류측에 설치된 기준 용량과, 상기 기준 용량에 유입되는 가스의 유량을 측정하는 유량 측정 기기를 구비하는 가스 공급 시스템에 있어서 행해지는 유량 측정 방법으로서,
상기 유량 제어 기기를 상기 가스 공급 시스템에 장착하기 전에, 유량 기준기에 의해 계측된 유량과의 비교 하에 유량 제어 기기의 유량 교정을 미리 행하는 스텝으로서, 복수의 유량 설정에 대하여 소정 허용 오차 범위가 설정되고, 상기 복수의 유량 설정 중 적어도 하나의 특정 유량 설정의 허용 오차 범위가 상기 소정 허용 오차 범위보다 작게 설정되어 있고, 상기 적어도 하나의 특정 유량 설정에는 다른 유량 설정에 비해, 상기 유량 기준기의 유량과의 오차가 더 저감될 때까지 교정 동작을 행하는 스텝과,
상기 적어도 하나의 특정 유량 설정으로 상기 유량 제어 기기로부터 상기 기준 용량에 가스를 흘림으로써 상기 기준 용량의 체적을 측정하는 스텝과,
상기 유량 측정 기기에 있어서 상기 기준 용량에 가스를 유입시켰을 때의 상기 기준 용량의 압력 변화율과, 상기 기준 용량의 온도와, 상기 측정된 기준 용량의 체적에 근거하여 유량을 측정하는 스텝을 포함하는 유량 측정 방법.
복수의 가스 공급원에 각각 접속된 복수의 가스 공급 라인과,
상기 복수의 가스 공급 라인에 각각 설치된 복수의 유량 제어 기기와,
상기 복수의 가스 공급 라인에 각각 설치된 복수의 제 1 밸브와,
상기 복수의 제 1 밸브의 하류측에 있어서 상기 복수의 가스 공급 라인에 공통으로 접속된 공통 가스 공급 라인과,
상기 공통 가스 공급 라인에 설치된 제 2 밸브와,
상기 복수의 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브 사이의 유로의 압력을 측정하는 압력 센서와,
상기 복수의 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브 사이의 유로의 온도를 측정하는 온도 센서를 구비하는 가스 공급 시스템에 있어서,
상기 복수의 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브 사이의 유로를 기준 용량으로서 사용하고, 상기 제 2 밸브를 닫은 상태에서 상기 복수의 유량 제어 기기 중 어느 하나를 통해서 상기 기준 용량에 가스를 흘렸을 때의 상기 압력 센서가 나타내는 압력 변화 및 상기 온도 센서가 나타내는 온도에 근거하여 가스의 유량을 측정하는 유량 측정 방법으로서,
상기 복수의 유량 제어 기기 중 적어도 하나의 유량 제어 기기는 상기 가스 공급 시스템에 장착되기 전에, 유량 기준기에 의해 계측된 유량과의 비교 하에 유량 교정이 행해지고 있고, 복수의 유량 설정에 대하여 소정 허용 오차 범위가 설정되고, 상기 복수의 유량 설정 중 적어도 하나의 특정 유량 설정의 허용 오차 범위가 상기 소정 허용 오차 범위보다 작게 설정되어 있고, 상기 적어도 하나의 특정 유량 설정에는 다른 유량 설정에 비해, 상기 유량 기준기의 유량과의 오차가 더 저감될 때까지 교정 동작이 행하여 지고,
상기 적어도 하나의 유량 제어 기기가 상기 가스 공급 시스템에 장착된 후, 상기 적어도 하나의 특정 유량 설정으로 가스를 흘림으로써 상기 기준 용량의 체적의 계측을 행하고, 상기 계측된 체적을 사용하여 유량을 측정하는 유량 측정 방법.
복수의 가스 공급원에 각각 접속된 복수의 가스 공급 라인과,
상기 복수의 가스 공급 라인에 각각 설치된 복수의 유량 제어 기기와,
상기 복수의 가스 공급 라인에 각각 설치된 복수의 제 1 밸브와,
상기 복수의 제 1 밸브의 하류측에 있어서 상기 복수의 가스 공급 라인에 공통으로 접속된 공통 가스 공급 라인과,
상기 공통 가스 공급 라인에 설치된 제 2 밸브와,
상기 복수의 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브 사이의 유로의 압력을 측정하는 압력 센서와,
상기 복수의 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브 사이의 유로의 온도를 측정하는 온도 센서를 구비하는 가스 공급 시스템에 있어서,
상기 복수의 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브 사이의 유로를 기준 용량으로서 사용하고, 상기 제 2 밸브를 닫은 상태에서 상기 복수의 유량 제어 기기 중 어느 하나를 통해서 상기 기준 용량에 가스를 흘렸을 때의 상기 압력 센서가 나타내는 압력 변화 및 상기 온도 센서가 나타내는 온도에 근거하여 가스의 유량을 측정하는 방법으로서,
상기 복수의 유량 제어 기기 중 적어도 하나의 유량 제어 기기는 상기 가스 공급 시스템에 장착되기 전에, 유량 기준기에 의해 계측된 유량과의 비교 하에 유량 교정이 행해지고 있고, 복수의 유량 설정에 대하여 소정 허용 오차 범위가 설정되고, 상기 복수의 유량 설정 중 적어도 하나의 특정 유량 설정에 있어서, 상기 특정 유량 설정과, 상기 유량 기준기로부터의 계측 유량의 차가 소정 허용 오차 범위에 들어가도록 교정되고, 상기 유량 기준기에 의해 계측된 유량이 상기 적어도 하나의 특정 유량 설정에 관련지어 상기 유량 제어 기기의 기억 장치에 기억되어 있고,
상기 적어도 하나의 유량 제어 기기가 상기 가스 공급 시스템에 장착된 후, 상기 적어도 하나의 특정 유량 설정으로 가스를 흘림으로써 상기 기준 용량의 체적의 계측을 행할 때, 상기 유량 제어 기기의 기억 장치에 기억된 상기 유량 기준기에 의해 계측된 유량을 사용하여 상기 기준 용량의 체적의 계측을 행하고, 상기 계측된 체적을 사용하여 유량을 측정하는 유량 측정 방법.