KR20080016932A

KR20080016932A - Flow rate control absolute flow rate check system

Info

Publication number: KR20080016932A
Application number: KR1020087000114A
Authority: KR
Inventors: 아키코 나카다; 미노루 이토; 요우지 모리; 히로키 도이
Original assignee: 씨케이디 가부시키 가이샤
Priority date: 2005-06-06
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2008-02-22
Also published as: JP2006337346A; TWI329191B; KR100919800B1; CN100582984C; JP4648098B2; CN101194215A; TW200710374A; WO2006132073A1

Abstract

A flow rate control device absolute flow rate check system can perform a highly accurate absolute flow rate check of a flow rate control device by a process gas by including: an exhaust flow path (31) communicating an inlet of a vacuum pump (14) with a gas flow path (30) between a first cutoff valve (21) and a second cutoff valve (22); a third cutoff valve (23), a pressure sensor (11), a temperature sensor (12), and a fourth cutoff valve (24) which are arranged in the exhaust flow path (31); and a check control device connected to them and storing a volume value of a predetermined space formed by compression factor data unique to the gas type, an outlet of a mass flow controller (10), the second cutoff valve (22), and the third cutoff valve (23). During a first measurement, pressure P1 and temperature T1 are obtained and mass G1 is acquired from the corresponding first compression factor Z1 and volume V. During a second measurement, pressure P2 and temperature T2 are obtained and mass G 2 is acquired from the corresponding second compression factor Z2 and volume V. An absolute flow rate of the mass flow controller (10) is checked according to a difference between the mass G1 and G2.

Description

FLOW RATE CONTROL ABSOLUTE FLOW RATE CHECK SYSTEM

본 발명은 반도체 제조 프로세스의 가스 시스템에 사용하는 유량제어기구의 절대유량을 검정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for testing the absolute flow rate of a flow control mechanism for use in a gas system of a semiconductor manufacturing process.

반도체 제조 프로세스의 성막 장치나 건식 에칭 장치 등에 있어서는 예를 들면 실란(silane)이나 포스핀(phosphine) 등의 특수 가스나, 염소가스 등의 부식성 가스 및 수소가스 등의 가연성 가스 등을 사용한다.In a film forming apparatus, a dry etching apparatus, or the like of a semiconductor manufacturing process, for example, special gases such as silane and phosphine, corrosive gases such as chlorine gas, and flammable gases such as hydrogen gas are used.

이들 가스는 그 유량을 엄격하게 관리하지 않으면 안 된다.These gases must strictly control their flow rate.

그 이유로서, 가스 유량이 프로세스의 양부(良否)에 직접 영향을 미치는 것을 들 수 있다. 즉, 성막 프로세스에 있어서는 막의 질이, 에칭 프로세스에 있어서는 회로 가공의 양부가, 가스 유량의 정확도에 의해 대단히 영향을 받아서, 반도체 제품의 양산율(yield ratio)이 그것에 의해 결정된다.The reason for this is that the gas flow rate directly affects both parts of the process. That is, in the film forming process, the quality of the film is greatly affected by the accuracy of the gas flow rate in the etching process, and the yield ratio of the semiconductor product is determined by it.

다른 이유로서는 이런 종류의 가스의 다수가 인체나 환경에 대한 유해성, 또는 폭발성 등을 가지는 것을 들 수 있다. 이 때문에, 사용 후의 이들 가스를 직접 대기로 폐기하는 것은 허락되지 않으며, 가스 종류에 따른 제거 수단을 구비하지 않으면 안 된다. 그러나, 이러한 제거 수단은 통례 처리 능력이 제한되어 있어서, 허용치 이상의 유량이 흐르면, 다 처리할 수 없어 유해 가스의 환경에의 유출이나 제거 수단의 손상으로 연결될 수 있다.Another reason is that many of these kinds of gases have harmful or explosive hazards to humans and the environment. For this reason, it is not permissible to directly dispose of these gases after use into the atmosphere, and they must be provided with a removal means according to the type of gas. However, such a removal means has a limited processing capability, and if a flow rate of more than the allowable flow rate flows, the removal means cannot be exhausted, leading to the outflow of harmful gas into the environment or damage to the removal means.

또한, 이들 가스, 특히 반도체 제조 프로세스에 사용되는 고순도이면서 무진의 가스는 고가인 외에도, 가스 종류에 따라서는 자연 열화에 의해 사용이 제한되기 때문에 대량 보관할 수 없는 것도 이유로서 들 수 있다.In addition to these gases, particularly high-purity and dust-free gases used in semiconductor manufacturing processes, their use is limited due to natural deterioration depending on the type of gas, and thus, they cannot be stored in large quantities.

한편, 반도체 제조 프로세스의 기구가 요구하는 이들 가스의 유량은 2~2000sccm 정도이며, 꽤 폭 넓은 범위에서 높은 정확도로 일정한 유량이 흐를 것이 요구된다.On the other hand, the flow rate of these gases required by the mechanism of the semiconductor manufacturing process is about 2 to 2000 sccm, and it is required that a constant flow rate flows with high accuracy in a fairly wide range.

따라서, 종래부터 반도체 제조 프로세스 회로 내에는 유량제어기구인 공지의 매스 플로우 컨트롤러(mass flow controler; MFC)를 배치하고, 가스 종류마다 최적의 유량이 흐르도록 하고 있다. 그리고, 이러한 매스 플로우 컨트롤러는 인가전압을 변경하는 것에 의해, 설정유량을 변경하여 프로세스 레시피의 변경에 대응할 수 있도록 되어 있다.Therefore, conventionally known mass flow controllers (MFCs), which are flow control mechanisms, are disposed in semiconductor manufacturing process circuits so as to allow optimum flow rates to flow for each gas type. The mass flow controller can change the set flow rate to cope with the change in the process recipe by changing the applied voltage.

그러나, 반도체 제조 프로세스에 이용되는 이들 가스, 소위 프로세스 가스 중 특히 성막용 재료 가스는, 그 특성상 가스 라인 내에서도 고형물을 석출할 가능성이 있어서, 유량 체적을 변화시키는 경우가 있다.However, among these gases used in the semiconductor manufacturing process, the so-called process gas, in particular, the film forming material gas may precipitate solids even in the gas line due to its characteristics, so that the flow volume may be changed.

매스 플로우 컨트롤러는 높은 정확도로 일정 유량을 공급하기 위해 내부에 세관을 사용하고 있고, 이러한 성분에 고형물이 소량이라도 석출된다면, 공급하는 유량의 정확도가 악화되는 원인이 된다. 또한, 에칭 프로세스 등에 사용하는 부식성이 높은 가스가 흐르기 때문에, 매스 플로우 컨트롤러의 내부를 내식성이 높은 재료, 예를 들면 스테인리스재 등을 사용하여도, 부식을 피할 수 없고, 경년열화(aging degradation)가 생길 가능성이 있으며, 이것에 의해서도 유량의 정확도가 악화된다.The mass flow controller uses customs inside to supply a constant flow rate with high accuracy, and if even a small amount of solids precipitates in these components, the accuracy of the flow rate to be supplied is deteriorated. In addition, since a highly corrosive gas used in an etching process or the like flows, even if a material having high corrosion resistance, for example, stainless steel, is used inside the mass flow controller, corrosion cannot be avoided, and aging degradation is prevented. There is a possibility of occurrence, and this also degrades the accuracy of the flow rate.

이와 같이, 인가전압과 실유량과의 관계가 변화해서, 실유량이 변화할 가능성이 있기 때문에, 매스 플로우 컨트롤러의 유량은 정기적으로 유량을 검정하고, 교정할 필요가 있다.In this way, since the relationship between the applied voltage and the actual flow rate may change, and the actual flow rate may change, the flow rate of the mass flow controller needs to periodically verify and correct the flow rate.

이 매스 플로우 컨트롤러의 유량 검정은, 기본적으로 막 유량계를 사용하여 행하지만, 이 측정은 배관의 일부를 빼고 행하고, 측정 후에는 다시 배관을 원 상태로 조립하므로 누출 체크를 하지 않으면 안 된다. 이 때문에, 작업에는 상당한 수고가 든다.Although the flow rate test of this mass flow controller is basically performed using a membrane flowmeter, this measurement is performed by removing a part of piping, and after the measurement, it is necessary to perform a leak check because the piping is assembled again. For this reason, work requires considerable effort.

따라서, 배관에서 빼지 않고 유량 검정이 행해지는 것이 이상적이다.Therefore, it is ideal that the flow rate assay be performed without pulling out from the pipe.

배관을 조립한 채의 상태에서 유량 검정을 행하는 방법으로서는, 프로세스 챔버에 구비되어 있는 진공계를 이용하는 것도 생각할 수 있지만, 이 방법은 소요시간이나 정확도의 면에서 불충분하다.As a method of performing the flow rate test while the piping is assembled, it is possible to use a vacuum gauge provided in the process chamber, but this method is insufficient in terms of time required and accuracy.

예를 들면, 일정 용적의 공간의 압력 강하를 계측하여 유량을 계산하는, 빌드다운(build-down) 방식에 의해 매스 플로우 컨트롤러의 유량을 검정하는 시스템으로, 본 출원인이 출원하여 특허받은, 특허문헌 1 등의 방법이다.For example, a patent document, which is applied and patented by the present applicant, is a system for verifying the flow rate of a mass flow controller by a build-down method that measures the pressure drop of a certain volume of space and calculates the flow rate. 1 method.

특허문헌 1에는 매스 플로우 컨트롤러 절대유량 검정시스템에 관하여 개시되어 있다. 도 14에 그 배관도를 도시한다.Patent Document 1 discloses a mass flow controller absolute flow rate verification system. The piping diagram is shown in FIG.

이 시스템은 계측용 가스로서 질소 가스와 같은 불활성 가스를 이용하고, 가 스 라인이 소정의 계측용 가스로 채워진 상태에서, 매스 플로우 컨트롤러(10)를 통과한 압력 강하 속도를 측정하는 것이다. 그러기 위해서, 매스 플로우 컨트롤러(10)의 입구와 제1 개폐밸브(100)의 사이의 배관(110) 위에, 압력센서(11)와 계측용 개폐밸브(101)를 통하여 계측용 가스를 축적한 계측용 가스 탱크(102)가 설치되어 있고, 매스 플로우 컨트롤러(10)로의 프로세스 가스의 공급을 제1 개폐밸브(100)로 차단한 후, 계측용 개폐밸브(101)를 열어서 압력센서(11)에 의해 소정의 압력 강하에 필요한 시간(T)을 계측하는 것으로, 매스 플로우 컨트롤러(10)의 절대유량을 용이하면서도 간편하게 검정할 수 있다.This system uses an inert gas such as nitrogen gas as the measurement gas, and measures the pressure drop rate passing through the mass flow controller 10 while the gas line is filled with the predetermined measurement gas. For this purpose, the measurement gas accumulated on the pipe 110 between the inlet of the mass flow controller 10 and the first on-off valve 100 through the pressure sensor 11 and the on / off valve 101 for measurement is measured. The gas tank 102 is provided, and after supplying the process gas to the mass flow controller 10 by the first on / off valve 100, the on / off valve 101 for measurement is opened to the pressure sensor 11. By measuring the time T required for a predetermined pressure drop, the absolute flow rate of the mass flow controller 10 can be easily and simply tested.

그러나, 특허문헌 1의 방법에서는 계측용 가스로 질소 가스와 같은 불활성 가스를 사용할 필요가 있다. 이것은, 유량을 계측함에 있어서, 온도를 일정하게 하고, 압력의 변화에 기초하여, 이상기체의 상태방정식을 이용하여 회로 내의 체적을 산출하며, 경과 시간(T)과 체적에 기초하여 유량을 산출하고 있기 때문이다.However, in the method of patent document 1, it is necessary to use an inert gas, such as nitrogen gas, as gas for measurement. In measuring the flow rate, the temperature is kept constant, the volume in the circuit is calculated using the state equation of the ideal gas based on the change in pressure, and the flow rate is calculated based on the elapsed time T and the volume. Because there is.

그런데, 실제로 라인을 흐르는 프로세스 가스는 압축 유체이며, 이상기체에 근접한 질소 가스와 같은 불활성 기체에 의해 검정을 행한 것이므로, 실제로 프로세스 가스를 이용한 경우의 유량과 동일하게 된다고 보증할 수 없다.By the way, since the process gas which actually flows through a line is a pressurized fluid, and it verified by inert gas, such as nitrogen gas which adjoined to the ideal gas, it cannot guarantee that it will become the same as the flow volume in the case of actually using a process gas.

또한, 이와 같은 계측을 하고 있는 동안에는 시스템을 사용할 수 없고, 또한, 계측 종료 후에 시스템을 제가동할 즈음에, 라인 안의 프로세스 가스의 순도가 회복되기까지에 시간을 요하기 때문에, 시스템의 가동률이 저하되는 문제가 있었다.In addition, the system cannot be used during such measurement, and since the system requires time to recover the purity of the process gas in the line at the time of starting the system after the measurement is completed, the operation rate of the system decreases. There was a problem.

또한, 특허문헌 1의 방법에서는, 측정 결과, 매스 플로우 컨트롤러(10)의 유 량 특성이 초기 상태에서 빗나가고 있는 것이 밝혀져도, 그 교정은 별도의 시스템 사용자가 행할 필요가 있었다.In addition, in the method of patent document 1, even if it turned out that the flow-flow characteristic of the mass flow controller 10 deviated from the initial state, it was necessary for the system user to perform the calibration.

그리고, 본 출원인은 특허문헌 2와 같은 방법도 개시하고 있다.The present applicant also discloses a method similar to Patent Document 2.

특허문헌 2에는 가스 배관계의 검정 시스템에 관하여 개시되어 있다. 도 15에 그 배관의 모식도를 도시한다.Patent Document 2 discloses a calibration system for gas piping systems. The schematic diagram of the piping is shown in FIG.

특허문헌 2에 관한 발명은 제1 차단밸브(100)와 그 하류의 매스 플로우 컨트롤러(10)와 그 하류의 종단 차단밸브(120)를 구비한 가스 라인을 경유하여 프로세스 가스원에서 프로세스 챔버(121)로 프로세스 가스를 공급하는 가스 배관계를 검정하는 시스템이며, 종단 차단밸브(120)의 입구 쪽에서의 압력을 계측하는 압력센서(11)를 가지고, 제1 차단밸브(100)를 열고 종단 차단밸브(120)를 닫으며, 매스 플로우 컨트롤러(10)를 통과하고 종단 차단밸브(120)의 상류 쪽에 프로세스 가스를 도입할 때의 압력 상승을 압력센서(11)로 측정하는 것에 의해 매스 플로우 컨트롤러(10)의 유량을 측정하는 시스템이다.Invention according to Patent Document 2 provides a process chamber 121 in a process gas source via a gas line including a first shutoff valve 100, a downstream mass flow controller 10, and a downstream shutoff valve 120. Is a system for verifying a gas piping system for supplying a process gas, and has a pressure sensor 11 for measuring the pressure at the inlet side of the terminal shut-off valve 120, and opens the first shut-off valve 100 to terminate the shut-off valve ( The mass flow controller 10 is closed by measuring the pressure rise at the time of passing the gas flow controller 10 through the mass flow controller 10 and introducing the process gas upstream of the end shut-off valve 120 with the pressure sensor 11. It is a system to measure the flow rate.

이 시스템에 있어서, 매스 플로우 컨트롤러(10)의 유량을 검정할 때에는, 우선 제1 차단밸브(100)와 종단 차단밸브(120)를 동시에 연다. 이때, 프로세스 가스원에서 프로세스 가스가 공급되는 한편에서, 매스 플로우 컨트롤러(10)보다 하류의 부분은 프로세스 챔버(121)의 하류에 있는 배기 포트에 연통되어 있다.In this system, when the flow rate of the mass flow controller 10 is verified, first, the first shutoff valve 100 and the termination shutoff valve 120 are simultaneously opened. At this time, while the process gas is supplied from the process gas source, a portion downstream from the mass flow controller 10 is in communication with an exhaust port downstream of the process chamber 121.

이런 종류의 가스 배관계에서는 통상, 프로세스 챔버(121)의 더 하류에 배기 포트가 설치되어 있는 경우가 많고, 이 경우에는 당해 부분의 압력은 진공 근처에까지 내려간다. 또한, 배기 포트가 설치되어 있지 않은 경우에는 대기압 근처까지 내려간다. 그리고, 그 압력은 압력센서(11)에 의해 계측되고 있다.In this type of gas piping system, the exhaust port is usually provided further downstream of the process chamber 121, and in this case, the pressure of the portion drops to near the vacuum. In addition, when an exhaust port is not provided, it will fall to near atmospheric pressure. The pressure is measured by the pressure sensor 11.

다음으로, 종단 차단밸브(120)를 닫고 프로세스 챔버(121) 쪽에서의 배기를 차단한다. 그러면, 매스 플로우 컨트롤러(10)에 의해 가스 유량이 규제되기 때문에, 매스 플로우 컨트롤러(10)와 종단 차단밸브(120)와의 사이의 부분은 프로세스 가스에 의해 서서히 압력이 상승한다. 이 때문에 압력 센서(11)의 계측값이 서서히 상승하기 때문에, 이 상승에 의해 매스 플로우 컨트롤러(10)의 유량이 검정된다.Next, the termination shutoff valve 120 is closed to exhaust the exhaust from the process chamber 121 side. Then, since the gas flow rate is regulated by the mass flow controller 10, the pressure between the mass flow controller 10 and the terminal shutoff valve 120 gradually increases due to the process gas. For this reason, since the measured value of the pressure sensor 11 rises gradually, the flow volume of the mass flow controller 10 is blackened by this raise.

구체적으로는, 최소 이승법(최소 제곱법)에 따라 압력 상승의 경시변화의 경사를 산출하고, 초기의 경사와 비교하는 것으로 검정이 행해진다. Specifically, the test is performed by calculating the slope of the aging change in pressure rise according to the least square method (least square method) and comparing it with the initial slope.

이것에 의해, 프로세스 가스에 의한 매스 플로우 컨트롤러(10)의 유량 검정이 가능하게 된다.As a result, the flow rate verification of the mass flow controller 10 by the process gas becomes possible.

또한, 유량 검정의 결과, 매스 플로우 컨트롤러(10)의 유량이 초기보다도 빗나가고 있는 경우에는, 도시하지 않은 본체 컨트롤러에서의 지시에 의해, 유량이 자동으로 보정되기 때문에, 항상 설정한 유량의 가스의 공급이 가능하게 된다.In addition, when the flow rate of the mass flow controller 10 deviates from the initial stage as a result of the flow rate test, since the flow volume is automatically corrected by the instruction | indication in the main body controller which is not shown in figure, it always supplies the gas of the set flow rate. This becomes possible.

또한, 이들과는 다른 방법으로서, 특허문헌 3과 같은 방법으로, 유량제어기구의 절대유량을 측정하는 방법도 있다.Moreover, as a method different from these, there exists a method of measuring the absolute flow volume of a flow control mechanism by the method similar to patent document 3. As shown in FIG.

특허문헌 3은 기체 매스 플로우 측정시스템에 관하여 개시하고 있고, 도 16에 개념도를 도시하고 있다.Patent document 3 discloses a gas mass flow measuring system, and shows a conceptual diagram in FIG. 16.

도 16에서는 압력 트랜스듀서(transducer; 130)에 접속되는 입력단자(134)와, 입력단자(134)와 출력단자(142)의 사이에 전기적으로 접속되는 온도감지성의 저항요소(138)와 접속되어 있고, 고정된 온도감지성의 저항요소(140)는 출력단 자(142)와 그라운드(ground; 136)와의 사이에 전기적으로 접속되어 있다.In FIG. 16, an input terminal 134 connected to a pressure transducer 130 and a temperature sensitive resistance element 138 electrically connected between the input terminal 134 and the output terminal 142 are connected to each other. In addition, the fixed temperature-sensitive resistance element 140 is electrically connected between the output terminal 142 and the ground (136).

압력 트랜스듀서(130)는 임의의 비교적 높은 정확도의 압력 게이지(gauge)이고, 예를 들면 측정되고 있는 기체 압력에 응답하는 가동의 금속 다이어프램(diaphragm)을 이용하는 유형의 정전용량방식압력계(capacitance manometer)이다.The pressure transducer 130 is any relatively high accuracy pressure gauge and is a type of capacitance manometer using, for example, a movable metal diaphragm responsive to the gas pressure being measured. to be.

이 압력 트랜스듀서(130)에 전기적으로 접속되는 회로에 의해, 이 저항요소의 저항값은 온도와 함께 직접적으로 (정비례하여) 변동하며, 온도의 상승과 함께 증대하며, 온도의 저하와 함께 감소한다. 저항 요소(138)와 접촉하는 기체의 온도가 상승하면, 그 저항값은 증대한다. 고정된 감지성의 저항요소(140)의 양단에 나타나는 출력전압(V)의 크기는, 따라서, 감소하지만, 이것은 전체적인 신호전압에 의해 큰 부분이 온도 감지성의 저항 요소(138)의 양단에서 강하하기 때문이다.By a circuit electrically connected to the pressure transducer 130, the resistance value of this resistance element changes directly (inversely) with temperature, increases with increasing temperature, and decreases with decreasing temperature. . As the temperature of the gas in contact with the resistive element 138 rises, its resistive value increases. The magnitude of the output voltage V appearing across the fixed sensitive resistive element 140 therefore decreases, but this is because a large portion drops across the temperature sensitive resistive element 138 by the overall signal voltage. to be.

따라서, 이 압력 트랜스듀서(130)를 도시하지 않은 기체원에 접속하는 매스 플로우 컨트롤러(10)의 하류에 설치된 이미 알려진 용적을 가지는 챔버에 접속하는 것에 의해, 매스 플로우 컨트롤러(10)의 기체의 평균유량을 결정하고 교정하는 비교적 단순한 장치가 제공되어 있다.Therefore, the average of the gas of the mass flow controller 10 is connected by connecting this pressure transducer 130 to the chamber which has a known volume installed downstream of the mass flow controller 10 which connects to the gas source which is not shown in figure. A relatively simple device for determining and correcting the flow rate is provided.

특허문헌 3의 방법에 의하면, 챔버 내부의 기체의 몰수에 비례하여 매스 플로우 컨트롤러의 유량을 얻을 수 있고, 피측정유체도 프로세스 가스 그 자체를 측정할 수 있다. 또한, 이때에는 수학적인 계산은 필요하지 않고, 압력과 온도를 개별적으로 측정하는 것도 불필요하다.According to the method of patent document 3, the flow volume of a mass flow controller can be obtained in proportion to the number-of-moles of the gas in a chamber, and the fluid to be measured can also measure the process gas itself. In this case, mathematical calculations are not necessary, and it is not necessary to measure pressure and temperature separately.

특허문헌 1: 일본특허 제2635929호 공보Patent Document 1: Japanese Patent No. 2635929

특허문헌 2: 일본특허 제3367811호 공보Patent Document 2: Japanese Patent No. 3367811

특허문헌 3: 일본특허 제3022931호 공보Patent Document 3: Japanese Patent No. 302931

발명이 해결하기 위한 과제Problems to be Solved by the Invention

그러나, 매스 플로우 컨트롤러의 실유체에 의한 절대유량에 의한 검정을 행한고 싶다는 사용자의 요청이 강하고, 특허문헌 1은 계측용 가스에 의해 절대유량을 검정하기 때문에, 프로세스 가스 사용시에 적정한 유량이 흐르고 있는지 아닌지가 보증되지 않고, 특허문헌 2는 실제에 사용하는 프로세스 가스에 의해 매스 플로우 컨트롤러의 유량 검정이 가능하지만, 매스 플로우 컨트롤러의 유량검정을 압력상승률의 초기 데이터와의 비교에 의해 실시하는 말하자면 상대비교에 의한 유량 검정이므로, 절대유량을 검정할 수 없다.However, since the user's request to test by the absolute flow rate by the real fluid of the mass flow controller is strong, and patent document 1 tests the absolute flow rate by the measurement gas, whether the appropriate flow volume flows at the time of using a process gas? It is not guaranteed whether or not, and Patent Document 2 can verify the flow rate of the mass flow controller by the process gas used in practice, but the relative comparison in that the flow rate test of the mass flow controller is performed by comparison with the initial data of the pressure rise rate As it is flow rate test by, absolute flow rate cannot be tested.

특허문헌 3의 방법에서는 프로세스 가스를 이용한 매스 플로우 컨트롤러의 절대유량검정이 가능하다고 되어 있지만, 실제에는 높은 정확도의 압력 게이지와 온도감지성의 저항요소를 이용한 절대유량의 검정 시스템이며, 높은 정확도의 유량의 검정을 행할 수 있는가라는 점에 있어서는, 압력에 의한 보정 및 유로 내의 유체의 온도에 의한 보정을 행하고 있기는 하지만, 가스 종류 고유의 계수에 의해 보정되는 것이 아니며, 프로세스 가스의 절대유량의 값이 정확도 좋게 얻어지는지가 불명하며, 그것에 관해서의 상세한 기재도 되어 있지 않다.In the method of Patent Document 3, the absolute flow rate test of the mass flow controller using the process gas is possible, but in reality, the absolute flow rate verification system using the high accuracy pressure gauge and the temperature sensitive resistance element is used. Although it is possible to carry out the calibration by the pressure and the temperature of the fluid in the flow path, it is not corrected by the coefficient inherent in the gas type, and the value of the absolute flow rate of the process gas is accurate. It is unknown whether it is obtained satisfactorily and detailed description about it is not carried out.

결국, 특허문헌 1 내지 특허문헌 3의 방법에서는 높은 정확도의 절대유량에 의한 검정을 행하는 것은 곤란하다고 생각된다.As a result, in the methods of Patent Literature 1 to Patent Literature 3, it is considered difficult to perform the test by the absolute flow rate with high accuracy.

게다가, 특허문헌 2의 방법은 용적이 일정할 것이 절대조건이다.In addition, the method of patent document 2 is absolute condition that a volume is constant.

특허문헌 2에서는, 프로세스 챔버에 접속하는 유로의 종단 차단밸브와 매스 플로우 컨트롤러와의 사이의 공간의 용적이 일정할 필요가 있고, 그 공간의 용적이 변화하면, 기준이 되는 거듭제곱 데이터가 없게 되어서, 실질적으로 개조 이후에는 매스 플로우 컨트롤러의 교정을 할 수 없다.In Patent Literature 2, the volume of the space between the end shut-off valve of the flow path connected to the process chamber and the mass flow controller needs to be constant, and if the volume of the space changes, there is no square power data as a reference. In practice, the mass flow controller cannot be calibrated after modification.

특허문헌 3에 있어서도 동일한 문제점이 있다. 유량을 구하기 위해서는 압력 센서를 트리거(trigger)로 한 전기회로를 이용하여, 이미 알려진 일정체적을 가지는 챔버 내의 압력 상승을 계측하는 것으로 기재되어 있다. 그 때문에, 개조하는 것에 의해, 피측정공간의 용적이 변화하면, 유량의 검정을 정확하게 행할 수 없다.The same problem exists in patent document 3, too. In order to calculate the flow rate, it is described to measure the pressure rise in a chamber having a known volume by using an electric circuit having a pressure sensor as a trigger. Therefore, when the volume of the space under measurement changes due to the remodeling, the flow rate cannot be accurately measured.

또한, 여기서 말한 챔버란, 이미 알려진 일정체적을 가지는 배관에 접속하는 압력을 측정하기 위한 용기와 같은 것을 가리키며, 유로 변경에 의해 영향을 거의 받지 않는 정도로, 챔버의 용적을 충분히 크게 취한 시스템도 생각할 수 있지만, 공간적 제약의 엄격한 반도체 제조장치에서는 실현적이지 않다.In addition, the chamber mentioned here refers to the same thing as the container for measuring the pressure which connects to the piping which has a known constant volume, and the system which took the volume of a chamber large enough to be hardly affected by the flow path change can also be considered. However, it is not practical in the strict semiconductor manufacturing apparatus of space constraints.

하지만, 가스 집적 유닛의 개조는 제조 계획이나 설계 변경 등에 의해 빈번하게 일어날 수 있는 것이고, 개조에 대응한 절대유량 측정수단의 실현은 사용자로부터의 요청도 상당히 높다.However, the retrofit of the gas integration unit may occur frequently due to manufacturing plans, design changes, and the like, and the realization of the absolute flow rate measuring unit corresponding to the retrofit is very high from the user.

그런 까닭으로, 본 발명에서는 이와 같은 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, (1) 프로세스 가스에 의해 매스 플로우 컨트롤러로 대표되는 유량제어기구의 높은 정확도의 절대유량검정을 가능하게 하는 것, (2) 개조 등에 의해 유로의 용적이 변한 경우에도, 그 용적을 구하여 유량제어기구의 절대유량의 검정을 가능하게 하는 것이 실현가능한 유량제어기구 절대유량 검정시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and (1) to enable a high accuracy absolute flow rate test of the flow control mechanism represented by the mass flow controller by the process gas, (2) modification It is an object of the present invention to provide an absolute flow rate control system for flow rate control mechanisms that is capable of realizing the absolute flow rate of the flow rate control mechanism by obtaining the volume even when the volume of the flow path changes.

과제를 해결하기 위한 수단Means to solve the problem

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 유량제어기구 절대유량 검정시스템은 이하와 같은 특징을 가진다.In order to achieve the above object, the flow control mechanism absolute flow rate verification system of the present invention has the following features.

(1) 유량제어기구의 출구와 프로세스 챔버의 입구를 연통하는 가스 유로에 설치된 제1 차단밸브 및 제2 차단밸브를 가지는 유량제어유닛의 상기 유량제어기구의 절대유량을 검정하는 유량제어기구 절대유량 검정시스템에 있어서, 상기 제1 차단밸브 및 상기 제2 차단밸브와의 사이의 상기 가스 유로와 진공 펌프의 입구를 연통하는 배기유로와, 상기 배기유로에 설치된 제3 차단밸브 및 제4 차단밸브와, 상기 제3 차단밸브와 상기 제4 차단밸브와의 사이의 상기 배기유로에 설치된 압력센서와 온도센서와, 상기 압력센서와 상기 온도센서를 접속하고, 가스 종류 고유의 압축 인자 데이터 및 상기 유량제어기구의 출구와 상기 제2 차단밸브와, 상기 제4 차단밸브에 의해 형성되는 소정의 공간의 용적값을 기억하는 검정용 제어장치를 가지며, 제1 계측시의 상기 압력센서에 의한 제1 압력값과, 상기 온도센서에 의한 제1 온도값에 대응하는 제1 압축 인자 값을 상기 검정용 제어장치의 상기 압축 인자 데이터에서 판독하고, 상기 제1 압력값, 상기 제1 온도값, 상기 용적값 및 상기 제1 압축 인자 값에서 제1 질량을 구하며, 제2 계측시의, 상기 압력센서에 의한 제2 압력값과, 상기 온도센서에 의한 제2 온도값에 대응하는 제2 압축 인자 값을 상기 검정용 제어장치의 상기 압축 인자 데이터에서 판독하고, 상기 제2 압력값, 상기 제2 온도값, 상기 용적값 및 상기 제2 압축 인자 값에서 제2 질량을 구하며, 상기 제1 질량과 상기 제2 질량과의 차이에 의해 상기 유량제어기구의 절대유량을 검정하는 것을 특징으로 한다.(1) The absolute flow rate of the flow rate control mechanism for verifying the absolute flow rate of the flow rate control mechanism of the flow rate control unit having a first shut-off valve and a second shut-off valve provided in the gas flow path communicating the outlet of the flow rate control mechanism and the inlet of the process chamber. An inspection system, comprising: an exhaust passage communicating with the inlet of a vacuum pump and the gas flow passage between the first shutoff valve and the second shutoff valve, a third shutoff valve and a fourth shutoff valve provided in the exhaust flow passage; And a pressure sensor and a temperature sensor installed in the exhaust flow path between the third shutoff valve and the fourth shutoff valve, the pressure sensor and the temperature sensor are connected, and the compression factor data specific to the gas type and the flow rate control. And a control device for calibration that stores the outlet of the mechanism, the second shut-off valve, and the volume value of a predetermined space formed by the fourth shut-off valve, The first pressure value by the pressure sensor and the first compression factor value corresponding to the first temperature value by the temperature sensor are read out from the compression factor data of the controller for calibration, and the first pressure value and the first pressure value are measured. A first mass is obtained from one temperature value, the volume value, and the first compression factor value, and corresponds to a second pressure value by the pressure sensor and a second temperature value by the temperature sensor at the time of the second measurement. Reading a second compression factor value from the compression factor data of the calibration controller, obtaining a second mass from the second pressure value, the second temperature value, the volume value, and the second compression factor value; The absolute flow rate of the flow control mechanism is tested by the difference between the first mass and the second mass.

또한, 여기서 말하는 유체제어기구란, 매스 플로우 컨트롤러 등으로 대표되는, 유체의 유량을 제어하는 기구와 같은 것을 가리킨다.In addition, the fluid control mechanism here refers to the same thing as the mechanism which controls the flow volume of a fluid represented by a mass flow controller etc.

또한, 여기서 말하는 압축 인자란, 압력(P), 절대온도(T)의 기체 1mol의 체적을 V, 기체정수를 R이라 할 때, Z=PV/RT의 식으로 표현되는 변수를 압축 인자라 한다. 실재 기체의 이상기체에서의 편차를 표현하는 것으로, 가스 종류에 따라 변하는 값을 나타내며, 이상기체에서는 Z=1이다. 또한, Z는 압축계수로도 부를 수 있다.In addition, the compression factor here is a variable represented by the formula of Z = PV / RT when the volume of 1 mol of gas of pressure P and absolute temperature T is V, and gas constant R is a compression factor. . The deviation in the ideal gas of the actual gas is expressed, and the value varies depending on the type of gas, and Z = 1 in the ideal gas. Z may also be referred to as a compression coefficient.

이 압축 인자는 식으로 표시한 대로, 온도와 압력의 함수이며, 고온, 저압시에는 변화가 적은 경향이 있지만, 반도체 제조의 프로세스 가스에 작용하는 경우는, 상온 하에서 이용하는 경우가 많기 때문에, 온도 및 압력에 따라 Z의 값은 변화한다. 다만, 압축 인자에 대신하는 가스 종류 고유의 보정 팩터와 같은, 보다 오차가 적은 변수를 이용하여도 좋다.This compression factor is a function of temperature and pressure, as indicated by the formula, and tends to be small at high temperatures and low pressures. However, the compression factor is often used under normal temperature when acting on the process gas of semiconductor manufacturing. The value of Z changes with pressure. However, a variable with less error may be used, such as a correction factor inherent to the gas type in place of the compression factor.

또한, 여기서 말하는 압축 인자 데이터란 미리 측정된 온도와 압력에 대한 압축 인자의 수치를 데이터화한 것을 말하며, 가스 종류에 따라서 다른 데이터를 가진다. 다만, 한정한 가스 종류에 관해서만 사용한다면, 데이터를 가지지 않고 계산식에 의해 산출하는 것도 가능하다.In addition, the compression factor data here means the data of the numerical value of the compression factor with respect to the temperature and pressure measured previously, and has data which differs according to a gas type. However, if only a limited kind of gas is used, it can be calculated by a calculation formula without having data.

또한, 여기서 말하는 프로세스 챔버란 그 내부에서 프로세스 가스에 의한 반도체 제조 프로세스가 실시되는 것과 같은 것을 가리킨다.In addition, the process chamber referred to here refers to the same thing as that in which the semiconductor manufacturing process by a process gas is performed.

(2) (1)에서 기재한 유량제어기구 절대유량 검정시스템에 있어서, 상기 유량제어기구는 미리 주어진 일정 유량이 흐르는 것이며, 상기 제1 계측시와 상기 제 2 계측시를 경과시간을 기준으로 결정하는 제1 방식과, 상기 제1 계측시와 상기 제2 계측시를 소정압력을 기준으로 결정하는 제2 방식을, 계측시에 상기 유량제어기구를 통과하는 유체의 상기 일정 유량에 따라 전환하는 것을 특징으로 한다.(2) In the absolute flow rate verification system of the flow rate control mechanism described in (1), the flow rate control mechanism is a predetermined constant flow rate, and the first measurement time and the second measurement time are determined based on the elapsed time. Switching the first method and the second method of determining the first measurement time and the second measurement time on the basis of a predetermined pressure according to the constant flow rate of the fluid passing through the flow control mechanism at the time of measurement. It features.

여기서 말하는 경과시간은 유량제어기구의 유량검정의 오차를 적게 하기 위해서, 유량에 따라 변화하는 것이며, 실험에 의해 저유량으로 있을수록 긴 시간이 필요한 것이 확인되고 있다.The elapsed time here is changed according to the flow rate in order to reduce the error of the flow rate test of the flow rate control mechanism. It has been confirmed by experiment that the longer the flow rate is, the longer the time is required.

또한, 여기서 말하는 소정압력이란 경과시간으로 바꾸어 유량제어기구의 유량을 검정하기 위해 채용하는 압력값이며, 검정에 이용하는 프로세스 가스의 유량이 많은 경우, 빠르게 압력이 상승해 버리기 때문에, 압력을 기준으로 측정을 행한 쪽이 정확도 좋게 측정할 수 있고, 실험에 의해서도 확인되고 있다.In addition, the predetermined pressure here is a pressure value adopted in order to test the flow rate of the flow control mechanism by changing to the elapsed time, and when the flow rate of the process gas used for the test is large, the pressure rises quickly, so it is measured based on the pressure. The measurement can be performed with high accuracy and has been confirmed by an experiment.

(3) 유량제어기구의 출구와 프로세스 챔버의 입구를 연통하는 가스 유로에 설치된 제1 차단밸브 및 제2 차단밸브를 가지는 유량제어유닛의 상기 유량제어기구의 절대유량을 검정하는 유량제어기구 절대유량 검정시스템에 있어서, 상기 제1 차단밸브 및 상기 제2 차단밸브와의 사이의 상기 가스 유로와 진공 펌프의 입구를 연통하는 배기유로와, 상기 배기유로에 설치된 제3 차단밸브 및 제4 차단밸브와, 상기 제3 차단밸브와 상기 제4 차단밸브와의 사이의 상기 배기유로에 설치된 압력센서와 온도센서와, 상기 압력센서와 상기 온도센서를 접속하는 검정용 제어장치를 가지며, 상기 제1 차단밸브, 상기 제2 차단밸브 및 상기 제3 차단밸브가 닫히는 것에 의해 형성되는 제1 밀폐공간과, 상기 제3 차단밸브 및 상기 제4 차단밸브가 닫히는 것에 의해 형성되며, 상기 제3 차단밸브에서 상기 제1 밀폐공간과 떨어진 용적(V₂)이 이미 알려진 제2 밀폐공간이 있으며, 상기 제1 밀폐공간 및 상기 제2 밀폐공간에 가스를 채우고, 압력(P₁), 온도(T₁)를 측정하며, 상기 제1 밀폐공간 또는 상기 제2 밀폐공간을 진공으로 하고 진공으로 된 후의 압력(P₂), 온도(T₂)를 측정하고, 상기 제3 차단밸브를 열어, 상기 제1 밀폐공간과 상기 제2 밀폐공간을 연통하고, 시간 후에 압력(P₃), 온도(T₃)를 측정하며, 상기 압력(P₁), 상기 온도(T₁), 상기 압력(P₂), 상기 온도(T₂), 상기 압력(P₃), 상기 온도(T₃) 및 상기 용적(V₂)을 기준으로 상기 제1 밀폐공간의 용적(V₁)을 구하는 것을 특징으로 한다.(3) Absolute flow rate control mechanism for verifying the absolute flow rate of the flow rate control mechanism of the flow rate control unit having a first shut-off valve and a second shut-off valve installed in the gas flow path communicating the outlet of the flow rate control mechanism and the inlet of the process chamber. An inspection system, comprising: an exhaust passage communicating with the gas passage between the first shutoff valve and the second shutoff valve and an inlet of a vacuum pump, a third shutoff valve and a fourth shutoff valve provided in the exhaust passage; And a pressure sensor and a temperature sensor installed in the exhaust passage between the third shutoff valve and the fourth shutoff valve, and a control device for connecting the pressure sensor and the temperature sensor. And a first closed space formed by closing the second shutoff valve and the third shutoff valve, and closing the third shutoff valve and the fourth shutoff valve. In the third shut-off valve, there is a second sealed space in which the volume V ₂ is known to be separated from the first sealed space, and the gas is filled in the first sealed space and the second sealed space, and a pressure P ₁ , The temperature T ₁ is measured, and the pressure P ₂ and the temperature T ₂ after the first sealed space or the second sealed space is vacuumed and the vacuum are measured, and the third shut-off valve is opened. , Communicating the first sealed space with the second sealed space, measuring the pressure (P ₃ ), temperature (T ₃ ) after the time, the pressure (P ₁ ), the temperature (T ₁ ), the pressure ( A volume V ₁ of the first enclosed space is obtained based on P ₂ ), the temperature T ₂ , the pressure P ₃ , the temperature T ₃ , and the volume V ₂ . do.

발명의 효과Effects of the Invention

이와 같은 특징으로 가지는 본 발명의 유량제어기구 절대유량 검정시스템에 의해, 이하와 같은 작용, 효과를 얻을 수 있다.By the flow control mechanism absolute flow rate verification system of the present invention having such a feature, the following actions and effects can be obtained.

(1) 유량제어기구의 출구와 프로세스 챔버의 입구를 연통하는 가스 유로에 설치된 제1 차단밸브 및 제2 차단밸브를 가지는 유량제어유닛의 상기 유량제어기구의 절대유량을 검정하는 유량제어기구 절대유량 검정시스템에 있어서, 상기 제1 차단밸브 및 상기 제2 차단밸브와의 사이의 상기 가스 유로와 진공 펌프의 입구를 연통하는 배기유로와, 상기 배기유로에 설치된 제3 차단밸브 및 제4 차단밸브와, 상기 제3 차단밸브와 상기 제4 차단밸브와의 사이의 상기 배기유로에 설치된 압력센서와 온도센서와, 상기 압력센서와 상기 온도센서를 접속하고, 가스 종류 고유의 압축 인자 데이터 및 상기 유량제어기구의 출구와 상기 제2 차단밸브와, 상기 제4 차단밸브에 의해 형성되는 소정의 공간의 용적값을 기억하는 검정용 제어장치를 가지며, 제1 계측시의 상기 압력센서에 의한 제1 압력값과, 상기 온도센서에 의한 제1 온도값에 대응하는 제1 압축 인자 값을 상기 검정용 제어장치의 상기 압축 인자 데이터에서 판독하고, 상기 제1 압력값, 상기 제1 온도값, 상기 용적값 및 상기 제1 압축 인자 값에서 제1 질량을 구하며, 제2 계측시의, 상기 압력센서에 의한 제2 압력값과, 상기 온도센서에 의한 제2 온도값에 대응하는 제2 압축 인자 값을 상기 검정용 제어장치의 상기 압축 인자 데이터에서 판독하고, 상기 제2 압력값, 상기 제2 온도값, 상기 용적값 및 상기 제2 압축 인자 값에서 제2 질량을 구하며, 상기 제1 질량과 상기 제2 질량과의 차이에 의해 상기 유량제어기구의 절대유량을 검정하는 것을 특징으로 하기 때문에, 이상기체에 가까운 질소 가스와 같은 측정용 가스가 아니라, 실제로 매스 플로우 컨트롤러에 흐르는 프로세스 가스를 이용하여, 유량제어기구의 절대유량을 검정하는 것이 가능하게 되며, 이상기체의 상태방정식을 각 시점에서의 압력값과 온도값의 각각에 대응하는 압축 인자에 의해 보정하여 산출하기 때문에, 정확도가 높은 절대유량이 얻어지며, 그것에 의해 유량제어기구의 절대유량을 검정할 수 있는 우수한 효과를 이룬다.(1) The absolute flow rate of the flow rate control mechanism for verifying the absolute flow rate of the flow rate control mechanism of the flow rate control unit having a first shut-off valve and a second shut-off valve provided in the gas flow path communicating the outlet of the flow rate control mechanism and the inlet of the process chamber. An inspection system, comprising: an exhaust passage communicating with the inlet of a vacuum pump and the gas flow passage between the first shutoff valve and the second shutoff valve, a third shutoff valve and a fourth shutoff valve provided in the exhaust flow passage; And a pressure sensor and a temperature sensor installed in the exhaust flow path between the third shutoff valve and the fourth shutoff valve, the pressure sensor and the temperature sensor are connected, and the compression factor data specific to the gas type and the flow rate control. And a control device for calibration that stores the outlet of the mechanism, the second shut-off valve, and the volume value of a predetermined space formed by the fourth shut-off valve, The first pressure value by the pressure sensor and the first compression factor value corresponding to the first temperature value by the temperature sensor are read out from the compression factor data of the controller for calibration, and the first pressure value and the first pressure value are measured. A first mass is obtained from one temperature value, the volume value, and the first compression factor value, and corresponds to a second pressure value by the pressure sensor and a second temperature value by the temperature sensor at the time of the second measurement. Reading a second compression factor value from the compression factor data of the calibration controller, obtaining a second mass from the second pressure value, the second temperature value, the volume value, and the second compression factor value; Since the absolute flow rate of the flow rate control mechanism is verified by the difference between the first mass and the second mass, the flow rate is actually measured in the mass flow controller instead of the measurement gas such as nitrogen gas close to the ideal gas. By using the process gas, it is possible to test the absolute flow rate of the flow control mechanism, and the state equation of the ideal gas is corrected and calculated by a compression factor corresponding to each of the pressure value and the temperature value at each time point. Therefore, an absolute flow rate with high accuracy is obtained, thereby achieving an excellent effect of validating the absolute flow rate of the flow control mechanism.

이상기체의 상태방정식을 이용하여 절대유량을 산출한 경우, 실재기체의 절대유량은 차이가 생기기 때문에, 실재기체의 비이상적 거동을 보정하기 위해, 특허문헌 3에서 나타낸 것과 같은 단순한 보정 팩터를 이용하여 보정을 행하고 있다.When the absolute flow rate is calculated using the state equation of the ideal gas, since the absolute flow rate of the real gas is different, a simple correction factor as shown in Patent Document 3 is used to correct the non-ideal behavior of the real gas. Correction is being made.

그러나 비이상적 거동을 나타내는 압축 인자는 압력과 온도의 함수이기 때문에, 그 측정시점에서의 압력과 온도에 따라 압축 인자의 값이 변한다. 따라서, 제1 측정시와 제2 측정시에서, 각각의 압력과 온도에 응답한 제1 압축 인자와 제2 압축 인자를 이용하는 것으로, 각 측정시의 적정한 절대유량을 산출할 수 있다.However, since the compression factor that represents the non-ideal behavior is a function of pressure and temperature, the value of the compression factor changes depending on the pressure and temperature at the point of measurement. Therefore, in the first measurement and the second measurement, by using the first compression factor and the second compression factor in response to respective pressures and temperatures, an appropriate absolute flow rate at each measurement can be calculated.

그리고, 이와 같이 실재기체를 사용하여 정확도 좋은 절대유량을 구하는 것이 가능하게 되기 때문에, 계측용 가스를 이용하여 교정을 한 경우와 같이, 실재의 사용상태와 다르지 않는, 절대유량에 의해 검정이 가능하게 되며, 그것에 의해 교정되기 때문에, 반도체 기구에 공급되고 있는 가스의 절대유량을 파악할 수 있다.In this way, it is possible to obtain an accurate absolute flow rate using the actual gas, so that the calibration can be performed by the absolute flow rate, which is not different from the actual use state as in the case of calibration using the measurement gas. Since it is correct | amended by this, the absolute flow volume of the gas supplied to a semiconductor mechanism can be grasped | ascertained.

(2) (1)에서 기재한 유량제어기구 절대유량 검정시스템에 있어서, 상기 유량제어기구는 미리 주어진 일정 유량이 흐르는 것이며, 상기 제1 계측시와 상기 제 2 계측시를 경과시간을 기준으로 결정하는 제1 방식과, 상기 제1 계측시와 상기 제2 계측시를 소정압력을 기준으로 결정하는 제2 방식을, 계측시에 상기 유량제어기구를 통과하는 유체의 상기 일정 유량에 따라 전환하는 것을 특징으로 하기 때문에, 유량제어기구를 통과하는 기체의 유량에 의해 결정되는, 정확도 좋은 검정을 행할 수 있는 우수한 효과를 이룬다.(2) In the absolute flow rate verification system of the flow rate control mechanism described in (1), the flow rate control mechanism is a predetermined constant flow rate, and the first measurement time and the second measurement time are determined based on the elapsed time. Switching the first method and the second method of determining the first measurement time and the second measurement time on the basis of a predetermined pressure according to the constant flow rate of the fluid passing through the flow control mechanism at the time of measurement. As a result, it is possible to achieve an excellent effect of performing an accurate calibration, which is determined by the flow rate of the gas passing through the flow control mechanism.

가스 집적 유닛이 가지는 유량제어기구인, 예를 들면 매스 플로우 컨트롤러에 흐르는 프로세스 가스의 유량은 일반적으로는 매스 플로우 컨트롤러를 통과하는 유량으로 2sccm~2000sccm 폭을 가지며, 매스 플로우 컨트롤러의 절대유량을 검정할 경우에도 사용상태와 동일한 설정의 유량으로 검정할 필요가 있다.For example, the flow rate of the process gas flowing through the mass flow controller, which is a flow control mechanism of the gas integration unit, is generally 2 sccm to 2000 sccm as the flow rate passing through the mass flow controller, and when the absolute flow rate of the mass flow controller is verified. In addition, it is necessary to carry out the calibration at the same flow rate as the operating condition.

그런데, 압력과 시간은 비례관계에 있고, 유량이 적은 경우에는 좀처럼 압력이 오르지 않기 때문에, 시간을 들여 변화를 볼 필요가 있지만, 유량이 많은 경우에는 단시간에 압력이 변화하게 된다.By the way, the pressure and time are in proportional relationship, and when the flow rate is small, the pressure rarely rises, so it is necessary to see the change over time, but when the flow rate is large, the pressure changes in a short time.

이 경우에 기구의 응답성의 문제에서, 너무 단시간에 압력이 오르는 경우, 경과시간을 기준으로 압력의 측정을 행하면, 정확도가 악화될 가능성이 있다.In this case, when the pressure rises in too short time because of the responsiveness of the mechanism, if the pressure is measured based on the elapsed time, the accuracy may be deteriorated.

또한, 최대 레인지(range)에 가까운 부분에서의 측정이기 때문에, 응답 정확도에 따라서는 압력센서의 레인지를 벗어날 가능성도 있다. 각각에 압력센서를 구비하여도 좋을 것으로 생각되지만, 정확도 좋은 압력센서는 고가이며, 공간 효율적으로도 더욱 집적화가 요구되는 가스 집적 유닛에 관해서는 문제로 된다.In addition, since the measurement is in a portion close to the maximum range, there is a possibility that the pressure sensor may be out of range depending on the response accuracy. Although it is thought that each may be provided with a pressure sensor, an accurate pressure sensor is expensive and becomes a problem with respect to the gas integration unit which requires further integration in space efficiency.

따라서, 유량이 적은 경우에는 경과시간을 기준으로, 유량이 많은 경우에는 소정압력을 기준으로 측정하여 절대유량을 검정하는 시스템을 채용하는 것으로, 낮은 비용으로, 공간 효율적으로도 우수한 정확도 좋은 유량 검정이 실현가능하게 된다.Therefore, when the flow rate is small, a system for testing the absolute flow rate by measuring the elapsed time based on a predetermined pressure when the flow rate is large is adopted. It becomes feasible.

(3) 유량제어기구의 출구와 프로세스 챔버의 입구를 연통하는 가스 유로에 설치된 제1 차단밸브 및 제2 차단밸브를 가지는 유량제어유닛의 상기 유량제어기구의 절대유량을 검정하는 유량제어기구 절대유량 검정시스템에 있어서, 상기 제1차단밸브 및 상기 제2 차단밸브와의 사이의 상기 가스 유로와 진공 펌프의 입구를 연통하는 배기유로와, 상기 배기유로에 설치된 제3 차단밸브 및 제4 차단밸브와, 상기 제3 차단밸브와 상기 제4 차단밸브와의 사이에 상기 배기유로에 설치된 압력센서와 온도센서와, 상기 압력센서와 상기 온도센서를 접속하는 검정용 제어장치를 가지며, 상기 제1 차단밸브, 상기 제2 차단밸브 및 상기 제3 차단밸브가 닫히는 것에 의해 형성되는 제1 밀폐공간과, 상기 제3 차단밸브 및 상기 제4 차단밸브가 닫히는 것에 의해 형성되며, 상기 제3 차단밸브에서 상기 제1 밀폐공간과 떨어진 용적(V₂)이 이미 알려진 제2 밀폐공간이 있으며, 상기 제1 밀폐공간 및 상기 제2 밀폐공간에 가스를 채우고, 압력(P₁), 온도(T₁)를 측정하며, 상기 제1 밀폐공간 또는 상기 제2 밀폐공간을 진공으로 하고 진공으로 된 후의 압력(P₂), 온도(T₂)를 측정하고, 상기 제3 차단밸브를 열어, 상기 제1 밀폐공간과 상기 제2 밀폐공간을 연통하며, 시간 후에 압력(P₃), 온도(T₃)를 측정하고, 상기 압력(P₁), 상기 온도(T₁), 상기 압력(P₂), 상기 온도(T₂), 상기 압력(P₃), 상기 온도(T₃) 및 상기 용적(V₂)을 기준으로 상기 제1 밀폐공간의 용적(V₁)을 구하는 것을 특징으로 하기 때문에, 특수한 측정기구를 이용하지 않고, 또한 가스 집적회로의 공간효율을 저하할 수 있는, 계측용 탱크를 이용하지 않고, 유로에 구비된 차단밸브를 개폐하고, 유로 내의 공간을 탱크로 판단해, 압력과 온도를 측정하는 것으로, 미지 체적을 구하는 것이 가능하게 되며, 개조 등에 의해 유로의 체적이 변환 경우에 있어서도, 유량제어기구의 절대유량의 검정이 가능하게 되는 우수한 효과를 이룬다.(3) Absolute flow rate control mechanism for verifying the absolute flow rate of the flow rate control mechanism of the flow rate control unit having a first shut-off valve and a second shut-off valve installed in the gas flow path communicating the outlet of the flow rate control mechanism and the inlet of the process chamber. An inspection system, comprising: an exhaust passage communicating the gas flow path between the first shutoff valve and the second shutoff valve and an inlet of a vacuum pump, a third shutoff valve and a fourth shutoff valve provided in the exhaust flow path; And a pressure sensor and a temperature sensor installed in the exhaust passage between the third shutoff valve and the fourth shutoff valve, and a control device for connecting the pressure sensor and the temperature sensor to the first shutoff valve. And a first closed space formed by closing the second shutoff valve and the third shutoff valve, and closing the third shutoff valve and the fourth shutoff valve. Group the third block and the first closed space and away from the volume (V ₂₎ is a known second closed space in the valve, filling the first closed space and the second gas to the enclosed space, the pressure (P _1), The temperature (T ₁ ) is measured, and the pressure (P ₂ ) and temperature (T ₂ ) after vacuuming the first sealed space or the second sealed space are measured, and the third shut-off valve is opened. , Communicating the first sealed space with the second sealed space, measuring time (P ₃ ), temperature (T ₃ ) after time, the pressure (P ₁ ), the temperature (T ₁ ), the pressure ( A volume V ₁ of the first enclosed space is obtained based on P ₂ ), the temperature T ₂ , the pressure P ₃ , the temperature T ₃ , and the volume V ₂ . Therefore, the flow path is provided without using a special measuring mechanism and without using a measuring tank that can reduce the space efficiency of the gas integrated circuit. By opening and closing the shut-off valve, judging the space in the flow path by the tank, and measuring the pressure and temperature, the unknown volume can be obtained. The absolute flow rate of the flow control mechanism can be obtained even when the volume of the flow path is changed by remodeling or the like. It is an excellent effect that enables the test of.

유량제어기구의 절대유량을 검정하기 위해서는, 기구 및 배관의 내부의 용적을 정확하게 파악하고 있을 필요가 있다. 이것은 압축 인자에 의해 보정한 이상기체의 상태방정식을 이용하여 유량제어기구에 흐르는 유량을 계산하기 때문에, 용적이 정확하게 알려져 있지 않으면 계산할 수 없기 때문이다.In order to test the absolute flow rate of the flow control mechanism, it is necessary to accurately grasp the volume of the inside of the mechanism and piping. This is because the flow rate flowing through the flow rate control mechanism is calculated using the state equation of the ideal gas corrected by the compression factor, and therefore cannot be calculated unless the volume is accurately known.

따라서, 이와 같이 용적을 구하는 방법이 있으면, 개조를 했다고 해도, 설치한 상태의 용적의 특정이 가능하게 되고, 시간 단축에 공헌하는 것 외에, 분해하여 설치할 때에 발생하는 용적의 오차를 문제로 하지 않아 좋아지는 우수한 효과도 생긴다.Therefore, if there is a method of obtaining the volume in this way, even if it is remodeled, it becomes possible to specify the volume of the installed state, and contributes to shortening of time, and does not cause any error in the volume generated when disassembling and installing. It also has an excellent effect.

도 1은 본 발명에 관한 제1 실시예의 유량제어기구의 절대유량을 검정하기 위해 필요한 최소 구성의 유로 구성도를 도시하고 있다.Fig. 1 shows a flow chart configuration of the minimum configuration necessary for testing the absolute flow rate of the flow control mechanism of the first embodiment according to the present invention.

도 2는 본 발명에 관한 제1 실시예의 실제의 라인에 작용한 경우의 부분적인 배관도이다.Fig. 2 is a partial piping view when acting on the actual line of the first embodiment according to the present invention.

도 3은 본 발명에 관한 제1 실시예의 가스 집적 유닛의 구성도의 일례이다.3 is an example of a configuration diagram of the gas integration unit of the first embodiment according to the present invention.

도 4는 본 발명에 관한 제1 실시예의 도 3에 도시한 가스 집적 유닛의 측면도이다.4 is a side view of the gas accumulation unit shown in FIG. 3 of the first embodiment according to the present invention.

도 5는 300kPa, 300K의 환경하에서의 질량마다의 압축 인자(Z)의 값을 나타낸 표이다.5 is a table showing values of the compression factor Z for each mass under an environment of 300 kPa and 300 K. FIG.

도 6은 본 발명에 관한 제1 실시예의 가스 집적 유닛을 흐르는 프로세스 가스의 일례인 SF₆의 압축 인자(Z)의 온도와 압력에서의 영향을 나타낸 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing the influence on the temperature and pressure of the compression factor Z of SF _{6 which} is an example of a process gas flowing in the gas accumulation unit of the first embodiment according to the present invention.

도 7은 본 발명에 관한 제1 실시예의 가스 집적 유닛을 흐르는 퍼지용 가스인 N₂의 압축 인자(Z)의 온도와 압력에서의 영향을 나타낸 그래프이다.Fig. 7 is a graph showing the influence on the temperature and pressure of the compression factor Z of N ₂ , which is a purge gas flowing in the gas accumulation unit of the first embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명에 관한 제1 실시예의 압축 인자(Z)를 이용하여 절대유량 검정한 경우와, 압축 인자(Z)를 이용하지 않고 절대유량 검정한 경우의 정확도의 일례를 나타낸 그래프이다.Fig. 8 is a graph showing an example of the accuracy of the absolute flow rate test using the compression factor Z of the first embodiment of the present invention and the absolute flow rate test without using the compression factor Z.

도 9는 본 발명에 관한 제1 실시예의 압력과 계측시간의 관계를 나타낸 그래프이다.9 is a graph showing the relationship between the pressure and the measurement time in the first embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명에 관한 제1 실시예의 유체가 질소인 경우의 어떤 용적의 경우에의 압력과 계측 시간의 관계를 표로 나타낸 것이다.Fig. 10 is a table showing the relationship between the pressure and the measurement time in the case of a certain volume when the fluid of the first embodiment of the present invention is nitrogen.

도 11은 본 발명에 관한 제1 실시예의 도 1에 도시한 회로에 의한 절대유량의 검정순서를 도시한 플로우도이다.FIG. 11 is a flow chart showing an absolute flow rate calibration procedure by the circuit shown in FIG. 1 of the first embodiment of the present invention. FIG.

도 12는 본 발명에 관한 제2 실시예의 도 1의 구성에 있어서, 미지인 용적(V₁)을 계측하는 1의 수단을 플로우 차트로서 나타내고 있다.FIG. 12 shows, as a flowchart, a means of 1 for measuring an unknown volume V ₁ in the configuration of FIG. 1 of the second embodiment according to the present invention.

도 13은 본 발명에 관한 제2 실시예의 도 1의 구성에 있어서, 미지인 용적(V₁)을 계측하는 다른 수단을 플로우 차트로서 나타내고 있다.FIG. 13 shows, as a flowchart, another means for measuring an unknown volume V ₁ in the configuration of FIG. 1 of the second embodiment according to the present invention.

도 14는 특허문헌 1의 매스 플로우 컨트롤러 절대유량 검정시스템의 배관도를 도시하고 있다.FIG. 14 shows a piping diagram of the mass flow controller absolute flow rate verification system of Patent Document 1. As shown in FIG.

도 15는 특허문헌 2의 가스 배관계의 검정시스템의 배관의 모식도를 도시하고 있다.FIG. 15: shows the schematic diagram of piping of the calibration system of the gas piping system of patent document 2. As shown in FIG.

도 16은 특허문헌 3의 기체 매스 플로우 측정 시스템에 관한 개념도를 도시하고 있다.FIG. 16: shows the conceptual diagram regarding the gas mass flow measuring system of patent document 3. As shown in FIG.

부호의 설명Explanation of the sign

10 매스 플로우 컨트롤러10 mass flow controller

11 압력센서11 pressure sensor

12 온도센서12 Temperature sensor

13 프로세스 챔버13 process chambers

14 진공 펌프14 vacuum pump

15 압력계15 pressure gauge

16 레귤레이터16 regulator

20 검정 유닛20 black units

21 제1 차단밸브21 1st shutoff valve

22 제2 차단밸브22 2nd shutoff valve

23 제3 차단밸브23 3rd isolation valve

24 제4 차단밸브24 4th shutoff valve

25, 26, 27 퍼지 밸브25, 26, 27 purge valve

28 제5 차단밸브28 5th shutoff valve

30 가스 유로30 gas euros

31 배기유로31 exhaust channel

32 퍼지 라인32 purge lines

33 제1 가스 공급로33 First Gas Supply Path

34 제2 가스 공급로34 Second gas supply passage

35 제3 가스 공급로35 third gas supply passage

dG 유입질량dG inlet mass

G₁, G₂ 질량G ₁ , G ₂ mass

dP 설정압력범위dP Set pressure range

P₁, P₂, P₃ 압력P ₁ , P ₂ , P ₃ pressure

Q₀ 절대유량Q ₀ absolute flow

T₁, T₂, T₃ 온도T ₁ , T ₂ , T ₃ temperature

V₁, V₂, V₃ 용적V ₁ , V ₂ , V ₃ Volumes

Z₁ 제1 압축 인자Z ₁ first compression factor

Z₂ 제2 압축 인자Z ₂ Second Compression Factor

r₀ 비중량r ₀ specific weight

dt 경과시간dt elapsed time

이하, 본 발명의 실시예에 관하여 도면을 이용하여 설명한다. 맨 먼저 제1 실시예의 구성에 관하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described using drawing. First, the configuration of the first embodiment will be described.

(제1 실시예)(First embodiment)

도 1에서는 반도체 제조 프로세스에 이용되는 유량제어기구의 절대유량을 검정하는데 필요한 최소 구성의 회로 구성도를 도시하고 있다.Fig. 1 shows a circuit configuration diagram of the minimum configuration necessary for testing the absolute flow rate of the flow control mechanism used in the semiconductor manufacturing process.

유체제어기구인 매스 플로우 컨트롤러(10)는 그 내부에서 프로세스 가스에 의한 반도체 제조 프로세스가 실시되고 있는 프로세스 챔버(13)의 입구에 접속하는, 가스 유로(30)에 접속되어 있다. 또한, 제1 차단밸브(21)와 제2 차단밸브(22)는 매스 플로우 컨트롤러(10)의 출구와 프로세스 챔버(13)의 입구를 연통하는, 가스 유로(30) 위에 설치되어 있다. The mass flow controller 10 which is a fluid control mechanism is connected to the gas flow path 30 connected to the inlet of the process chamber 13 in which the semiconductor manufacturing process by a process gas is performed inside. In addition, the first shut-off valve 21 and the second shut-off valve 22 are provided on the gas flow path 30 communicating with the outlet of the mass flow controller 10 and the inlet of the process chamber 13.

게다가, 제1 차단밸브(21)와 제2 차단밸브(22)의 사이에는, 진공 펌프(14)에 접속되는 배기유로(31)가 접속되어 있다. 또한, 이 배기유로(31)에는 제3 차단밸브(23) 및 제4 차단밸브(24)가 설치되어 있고, 제3 차단밸브(23)와 제4 차단밸브(24)의 사이에는 압력센서(11)와 온도센서(12)가 설치되어 있다.In addition, an exhaust passage 31 connected to the vacuum pump 14 is connected between the first shutoff valve 21 and the second shutoff valve 22. In addition, the exhaust passage 31 is provided with a third shut-off valve 23 and a fourth shut-off valve 24, and a pressure sensor (between the third shut-off valve 23 and the fourth shut-off valve 24). 11) and a temperature sensor 12 are installed.

또한, 이들 제3 차단밸브(23), 압력센서(11), 온도센서(12) 및 제4 차단밸브(24)가 배기유로(31)에 설치되어 있는 부분을 설명의 편의상 검정 유닛(20)이라 칭한다.In addition, the part where these 3rd shutoff valve 23, the pressure sensor 11, the temperature sensor 12, and the 4th shutoff valve 24 are installed in the exhaust flow path 31 is shown for the convenience of description. This is called.

이 제1 차단밸브(21), 제2 차단밸브(22), 제3 차단밸브(23) 및 제4 차단밸브(24)는 도시하지 않은 유체접속유닛에 접속되는 에어 오퍼레이터(air operator) 식의 다이아프램 밸브(diaphram valve)이다. 이 차단밸브에 관해서는 반드시 에어 오퍼레이터 식일 필요는 없지만, 반도체 제조 프로세스에 있어서는 전술한 것처럼 가연성의 가스를 사용하는 케이스도 있기 때문에, 방폭 사양인 것이 바람직하여, 에어 오퍼레이터 식의 것이 이용되는 경우가 많다.The first shut-off valve 21, the second shut-off valve 22, the third shut-off valve 23 and the fourth shut-off valve 24 are of an air operator type connected to a fluid connection unit (not shown). It is a diaphram valve. The shutoff valve is not necessarily an air operator type. However, in the semiconductor manufacturing process, since there are cases in which flammable gas is used as described above, it is preferably an explosion proof specification, and an air operator type is often used. .

검정 유닛(20)은 실제로는 도 2에 도시한 것처럼 회로에 설치되는 것으로 된다. The verification unit 20 is actually installed in the circuit as shown in FIG.

도 2는 실제의 라인의 일부를 도시한 배관도이다.2 is a piping diagram showing a part of an actual line.

즉, 복수의 가스 라인, 도 2에 있어서는 제1 가스 공급로(33), 제2 가스 공급로(34), 제3 가스 공급로(35)의 세 개의 유로가 매스 플로우 컨트롤러(10)를 통해 유로(30)에 접속되어 있고, 제1 차단밸브(21)와 제2 차단밸브(22)의 사이의 가스 유로(30)에 배기유로(31)가 접속되어 설치된다.That is, a plurality of gas lines, three flow paths of the first gas supply path 33, the second gas supply path 34, and the third gas supply path 35 in FIG. 2 are passed through the mass flow controller 10. It is connected to the flow path 30, and the exhaust flow path 31 is connected to the gas flow path 30 between the 1st shutoff valve 21 and the 2nd shutoff valve 22, and is provided.

또한, 제1 가스 공급로(33), 제2 가스 공급로(34), 제3 가스 공급로(35)에는 압력계(15)나 제5 차단밸브(28)가 설치되며, 제1 퍼지 밸브(25) 및 제2 퍼지 밸브(26)를 통해 접속되는 퍼지 라인(32)이 접속되어 있고, N₂ 퍼지를 하는 경우에 이용된다.In addition, a pressure gauge 15 or a fifth shut-off valve 28 is installed in the first gas supply path 33, the second gas supply path 34, and the third gas supply path 35, and the first purge valve ( 25) and the and the second purge valve 26, the purge line 32 is connected which is connected through, and is used in the case of a N ₂ purge.

또한 퍼지 라인(32)은 압력계(15), 레귤레이터(16)를 구비하는 외, 제3 퍼지 밸브(27)를 통해 가스 유로(30)에 합류되고 있다.In addition, the purge line 32 includes the pressure gauge 15 and the regulator 16 and joins the gas flow path 30 through the third purge valve 27.

그리고, 배기유로(31)에는 검정 유닛(20)인 제3 차단밸브(23), 제4 차단밸브(24), 압력센서(11) 및 온도센서(12)가 설치되며, 진공 펌프(14)에 접속되어 있고, 가스 유로(30)는 프로세스 챔버(13)에 접속되어 있다.In addition, the exhaust passage 31 is provided with a third shut-off valve 23, a fourth shut-off valve 24, a pressure sensor 11, and a temperature sensor 12, which are the black units 20, and a vacuum pump 14. The gas flow path 30 is connected to the process chamber 13.

다음으로, 이들의 실제의 사용의 예로서, 도 3에서는 실 라인의 일례인 가스 집적 유닛의 구성도를 도시하고 있고, 도 4에서는 그 측면도를 도시하고 있다.Next, as an example of their actual use, FIG. 3 shows a configuration diagram of a gas integration unit which is an example of a seal line, and FIG. 4 shows a side view thereof.

검정 유닛(20)은 도 3에 도시한 것처럼 가스 집적 유닛의 일단에 설치되어 있고, 각 블록에 설치되는 매스 플로우 컨트롤러(10)의 검정을 행하는 것이 가능하다. 또한, 도 3에서는 도 2에 대응하여, 가스 공급로가 3밖에 그려져 있지 않지만, 실제의 가스 집적 유닛에서는 더욱 많은 가스 공급로를 접속하는 것이 가능하다. 그리고 이것들은 1개의 유닛으로서 가스 박스에 수용될 수 있다.As shown in FIG. 3, the assay unit 20 is provided at one end of the gas integration unit, and it is possible to perform the calibration of the mass flow controller 10 provided in each block. In addition, in FIG. 3, only three gas supply paths are drawn corresponding to FIG. 2, but it is possible to connect more gas supply paths in the actual gas accumulation unit. And these can be accommodated in the gas box as one unit.

본 발명은 상기와 같은 구성의 가스 집적 유닛에 설치된 검정 유닛(20)이 검정용 제어장치에 접속되어 제어되는 것에 의해, 매스 플로우 컨트롤러(10)의 절대유량검정을 가능하게 하고 있다.The present invention enables the absolute flow rate test of the mass flow controller 10 by being connected to and controlled by the assay unit 20 installed in the gas accumulation unit having the above-described configuration.

다음으로, 그 순서에 관하여 설명한다.Next, the procedure is demonstrated.

먼저, 유량(Q)을 구하는 계산 순서에 관하여 도시한다.First, the calculation procedure for obtaining the flow rate Q is shown.

유량(Q)은 유입질량(dG)과 경과시간(dt)의 관계로 구할 수 있고, 매스 플로우 컨트롤러(10)의 검정에는 온도 0℃에서의 절대유량(Q₀)으로서 계산한다.Flow rate (Q) is calculated as an absolute flow rate (Q ₀₎ of the black of the inflow mass (dG) and can be obtained in relation to the elapsed time (dt), the mass flow controller 10 is provided with a temperature 0 ℃.

따라서, dG=r₀ Q₀ dt라는 식에 의해 표시할 수 있다. 여기서 비중량(r₀)은 질량의 고유값이다.Thus, dG = r ₀ Q ₀ It can be expressed by the expression dt. Where specific weight (r ₀ ) is the intrinsic value of mass.

dG는 제1 계측시와 제2 계측시의 각각의 시점에서 측정한 압력과 온도에서 이상기체의 상태방정식에 따라 구할 수 있다.dG can be calculated | required according to the state equation of an abnormal gas at the pressure and temperature measured at each time of the 1st measurement and the 2nd measurement.

즉 PV=nRT로 표시되며, 이 시점의 기체정수(R)는 가스 종류에 따라 결정되며, 압력(P)은 압력센서(11)로 측정하며, 온도(T)는 온도센서(12)로 측정하며 체적(V)은 이미 알려져 있다. 또한, 상태방정식의 몰수(n)가 아니라 질량(G)을 이용하면, PV=GRT로서도 표현할 수 있다.That is, PV = nRT, and the gas constant R at this point is determined according to the gas type, the pressure P is measured by the pressure sensor 11, and the temperature T is measured by the temperature sensor 12. And the volume (V) is already known. If mass (G) is used instead of the number of moles (n) of the state equation, PV can be expressed as GRT.

따라서, 제1 계측시에 계측한 압력(P₁) 및 온도(T₁)와, 제2 계측시에 계측한 압력(P₂) 및 온도(T₂)를 이용하여, 2 개의 식을 세울 수 있고, 그 시점에서의 질량(G), 제1 계측시에는 질량(G₁), 제2 계측시에는 질량(G₂)의 차이분(dG)을 식으로 표시할 수 있다.Therefore, two equations can be formulated using the pressure P ₁ and temperature T ₁ measured at the first measurement, and the pressure P ₂ and temperature T ₂ measured at the second measurement. and, there can be displayed a minute difference (dG) of mass (G ₂₎ by the following formula when there weight (G _1), the second measurement during mass (G), a first measurement at that point of time.

즉, dG=G₂-G₁=(P₁/T₁-P₂/T₂)(V/R)으로 표시된다.That is, dG = G ₂ -G ₁ = (P ₁ / T ₁ -P ₂ / T ₂ ) (V / R).

이 식을 기초로, 전술의 절대유량(Q₀)의 식에 대입하면, Q₀=(P₁/T₁-P₂/T₂)(V/R)/(r₀t)로 표시된다.Based on this equation, substituting the above-described absolute flow rate (Q ₀ ) expression, Q ₀ = (P ₁ / T ₁ -P ₂ / T ₂ ) (V / R) / (r ₀ t) .

그런데, 이상기체의 상태방정식은 어디까지나 이상기체에 적용되는 것이며, 실제의 기체에 있어서는, 분자 간의 인력이나, 분자의 크기 및 집합 상태 등, 기체 분자마다 다르므로, 이상기체의 상태방정식을 보정하여 이용할 필요가 있다.However, the state equation of the ideal gas is applied to the ideal gas to the last. In the actual gas, the state equation of the ideal gas is corrected because it differs for each gas molecule such as the attraction between the molecules, the size and the aggregate state of the molecules. It is necessary to use.

이 보정에 이용되는 것이, 실제기체의 비이상적 거동을 나타내는 무차원양인 압축 인자(Z)이다.The correction factor Z, which is a dimensionless amount representing the non-ideal behavior of the actual gas, is used for this correction.

압축 인자(Z)는 Z=PV/RT의 식으로 표시되며, 또한, Z=Z(P,T)로도 표시된다. 즉, 압축 인자(Z)는 압력(P)과 온도(T)의 함수라고 말할 수 있다.The compression factor Z is represented by the formula Z = PV / RT and is also represented by Z = Z (P, T). That is, the compression factor Z can be said to be a function of the pressure P and the temperature T.

이 압축 인자(Z)는 가스 고유의 변수이기 때문에, 도 5에 도시되는 것처럼 가스에 따라 다른 값을 나타낸다. 또한, 압축 인자(Z)는 압력(P)과 온도(T)의 함수이기 때문에, 압력(P)이나 온도(T)에 따라서도 변화한다. 그것들을 나타낸 것이 도 6 및 도 7이다.Since this compression factor Z is a gas inherent variable, it shows a different value with gas as shown in FIG. In addition, since the compression factor Z is a function of the pressure P and the temperature T, the compression factor Z also changes depending on the pressure P and the temperature T. 6 and 7 illustrate them.

도 5는 압력 300kPa, 온도 300K 조건 하에서의 대표적인 프로세스 가스의 압축 인자(Z)의 값을 기재한 표이다. 압축 인자(Z)는 고압, 저온 하에서 영향이 크며, 실제로, 도 5에 도시한 것처럼, 분자량이 큰 것은 Z=1의 이상기체의 조건에서 벗어나 있는 것을 알 수 있다.FIG. 5 is a table describing the values of the compression factor (Z) of a typical process gas under a pressure of 300 kPa and a temperature of 300 K. FIG. The compression factor (Z) has a large influence under high pressure and low temperature, and in fact, as shown in FIG. 5, it can be seen that a large molecular weight deviates from the condition of an ideal gas of Z = 1.

H₂나 He, N₂ 등의 분자량이 적은 것에 관해서는 Z=1에 근접하고, 특히 불활성 가스인 질소 가스는 거의 이상기체와 동일하다고 말해도 좋다. 그러나, NH₃나 SF₆에서는 그 영향은 무시할 수 없는 정도로 크게 된다. SF₆에서는 압축 인자(Z)가 0.961로, 0.04 가깝게 차이가 있다.In the case of low molecular weights such as H ₂ , He, N _2, and the like, it may be said that Z = 1 is close, and in particular, nitrogen gas, which is an inert gas, is almost the same as an ideal gas. However, in NH ₃ or SF ₆ , the effect is large enough to be ignored. In SF ₆ , the compression factor (Z) is 0.961, which is close to 0.04.

도 6 및 도 7은 실제로 가스에 의해 압축 인자(Z)가 온도와 압력이 변화하는 것에 의해 어떻게 변화하는지를 나타낸 도이며, 도 6은 SF₆의 압축 인자(Z)의 온도에 따른 변화를 나타낸 그래프이고, 도 7은 H₂의 압축 인자(Z)의 온도에 의한 변화를 나타낸 그래프이다.6 and 7 are diagrams showing how the compression factor Z actually changes due to the change of temperature and pressure by gas, and FIG. 6 is a graph showing the change according to the temperature of the compression factor Z of SF ₆ . 7 is a graph showing the change according to the temperature of the compression factor Z of H ₂ .

각각의 그래프에서는 종축을 압축 인자(Z), 횡축을 온도[℃]로 나타내며, 20kPa, 50kPa, 75kPa, 101.3kPa 시에서의 곡선을 각각 나타내고 있다.In each graph, the vertical axis represents the compression factor (Z) and the horizontal axis represents the temperature [° C.], and the curves at 20 kPa, 50 kPa, 75 kPa, and 101.3 kPa are shown, respectively.

도 6에 도시된 SF₆의 곡선과, 도 7에 도시된 H₂의 곡선에서는 각각 동일하게 온도에 따라 압축 인자(Z)의 값이 1에 근접하고, 압력이 높아질수록, 압축 인자(Z)의 값이 1에서 멀어지고, 온도에 의한 변화율도 심해지고 있는 것을 알 수 있다. 특히, SF₆의 압축 인자(Z)는 온도와 압력의 영향이 큰 것을 알 수 있다.In the curve of SF ₆ shown in FIG. 6 and the curve of H ₂ shown in FIG. 7, the value of the compression factor Z is close to 1 depending on the temperature, and as the pressure increases, the compression factor Z It can be seen that the value of f is far from 1, and the rate of change due to temperature is also increasing. In particular, it can be seen that the compression factor Z of SF ₆ has a large influence on temperature and pressure.

따라서, 전술한 이상기체의 상태방정식을 이용하기 위해서는, PV=ZnRT와 같이 압축 인자(Z)에 의해 보정할 필요가 있고, 이것에 의해, 올바른 값을 산출할 수 있게 된다.Therefore, in order to use the above-mentioned state equation of the ideal gas, it is necessary to correct it by the compression factor Z like PV = ZnRT, whereby a correct value can be calculated.

이것에 따른 절대유량(Q₀)은 Q₀=(P₁/(Z₁T₁)-P₂/(Z₂T₂))(V/R)/(r₀t)와 같이 표시된다.This absolute flow Q ₀ is expressed as Q ₀ = (P ₁ / (Z ₁ T ₁ ) -P ₂ / (Z ₂ T ₂ )) (V / R) / (r ₀ t).

이와 같이 하여, 매스 플로우 컨트롤러(10)의 유량을 산출할 수 있다.In this manner, the flow rate of the mass flow controller 10 can be calculated.

각 계측시점에서 그것들에 응답한 압축 인자(Z)에 따라 보정이 되기 때문에, 결국, 제1 계측시에서는 계측된 압력(P₁), 온도(T₁)에 응답한 제1 압축 인자(Z₁), 제2 계측시에서는 계측된 압력(P₂), 온도(T₂)에 응답한 제2 압축 인자(Z₂)에 따라, 적정한 보정을 행하기 때문에, 진정한 유량에 가까운 값을 얻을 수 있고, 즉 매스 플로우 컨트롤러(10)의 절대유량의 검정을 행할 수 있다.Since it is corrected according to the compression factor Z responding to them at each measurement point, the first compression factor Z ₁ responding to the measured pressure P ₁ and temperature T ₁ at the time of the first measurement. ), At the time of the second measurement, appropriate correction is performed according to the measured pressure P ₂ and the second compression factor Z ₂ in response to the temperature T ₂ , so that a value close to a true flow rate can be obtained. That is, the absolute flow rate of the mass flow controller 10 can be tested.

도 8에서는 매스 플로우 컨트롤러(10)의 절대유량검정에 압축 인자(Z)를 사용한 경우와 압축 인자(Z)를 사용하지 않은 경우의 유량 검정의 정확도를 나타내고 있다.8 shows the accuracy of the flow rate test when the compression factor Z is used for the absolute flow rate test of the mass flow controller 10 and when the compression factor Z is not used.

이 유량검정의 정확도는 유량의 진성의 값에서의 오차율을 나타낸 것이고, 종축을 검정 정확도[%], 횡축을 유량[sccm]으로 나타내고 있다.The accuracy of this flow rate test shows the error rate in the intrinsic value of the flow rate, and the vertical axis shows the test accuracy [%] and the horizontal axis shows the flow rate [sccm].

이와 같이, 매스 플로우 컨트롤러(10)의 절대유량검정에 압축 인자(Z)를 사용하지 않은 경우에 비해, 압축 인자(Z)를 사용하여 절대유량을 검정한 경우에서는 분명히 그 정확도에 차이가 나는 것을 알 수 있다. 그리고, 압축 인자(Z)를 사용하 여 절대유량을 검정한 경우는 목표로 하고 있는 정확도에 근접하고 있음을 알 수 있다.As described above, when the absolute flow rate is tested using the compression factor Z, the accuracy is clearly different from the case where the compression factor Z is not used for the absolute flow rate test of the mass flow controller 10. Able to know. In addition, when the absolute flow rate is tested using the compression factor (Z), it can be seen that it is close to the target accuracy.

그런데, 실제의 가스 집적 유닛에 구비되어 있는 매스 플로우 컨트롤러(10)의 유량 레인지(range)는 2sccm~2000sccm로 폭이 넓다. 이것은 사용하는 가스에 따라 필요로 되는 가스의 양이 다르기 때문이다.By the way, the flow range of the mass flow controller 10 provided in the actual gas integration unit is 2sccm-2000sccm, wide. This is because the amount of gas required varies depending on the gas used.

하지만, 도 2에 도시한 것처럼 검정 유닛(20)을 1개로, 복수인 매스 플로우 컨트롤러(10)의 절대유량의 검정을 행할 필요가 있기 때문에, 유량 레인지가 폭 넓은 것이 사정이 나쁘다.However, since it is necessary to test the absolute flow volume of the several mass flow controller 10 by one test unit 20 as shown in FIG. 2, it is bad that a flow range is wide.

이것은, 동일한 압력센서(11)로 계측할 필요가 있기 때문에, 기준이 되는 용적은 어느 매스 플로우 컨트롤러(10)를 계측하는 경우에서도 동일하며, 유로를 계측용의 공간으로 하고 있기 때문에, 통상은 예를 들면 100cc 정도의 용적으로 된다.Since this needs to be measured by the same pressure sensor 11, the volume used as a reference | standard is the same also when measuring the mass flow controller 10, and since the flow path is used as the measurement space, it is normally an example. For example, the volume is about 100cc.

따라서, 2sccm의 유량으로 가스를 공급하는 경우에는 필요한 만큼의 압력 변화를 계측하기 위해서는 시간이 걸리지만, 2000sccm의 유량으로 가스를 공급하는 경우에는 일순간에 압력센서(11)의 게이지를 전환해 버리는 정도의 기세로, 압력이 변화한다.Therefore, when gas is supplied at a flow rate of 2 sccm, it takes time to measure the required pressure change, but when gas is supplied at a flow rate of 2000 sccm, the degree of switching the gauge of the pressure sensor 11 at a moment is changed. With the force of, the pressure changes.

한편, 유량이 2sccm의 때에 정확도 좋은 압력을 검출할 수 있는 압력센서(11)를 선정하면, 필연적으로 그 레인지는 결정되어 버리기 때문에, 유량이 2000sccm의 때에는 압력센서의 한계 레인지로 일순간에 도달하는 결과가 된다.On the other hand, if the pressure sensor 11 capable of detecting an accurate pressure when the flow rate is 2 sccm is selected, the range is inevitably determined. Therefore, when the flow rate is 2000 sccm, the result reaches a moment in the limit range of the pressure sensor. Becomes

그 모양을 나타낸 것이 도 9의 그래프와 도 10의 표이다.The shape is shown in the graph of FIG. 9 and the table of FIG. 10.

도 9에서는 압력과 계측 시간의 관계를 나타낸 그래프를 도시한다. 또한 도 10에서는 유체가 질소의 경우의 어느 용적의 경우에서의 압력과 계측시간의 관계를 표로서 나타낸다.9 shows a graph showing a relationship between pressure and measurement time. In addition, in FIG. 10, the relationship between the pressure and the measurement time in the case of the volume in the case where the fluid is nitrogen is shown as a table.

도 9의 종축을 압력[kPa], 횡축을 계측시간[sec]으로 하고, 여기서 나타낸 것처럼 압력과 계측시간은 정비례하며, 계측유량이 20sccm의 때와, 50sccm의 때와, 100sccm의 때의 변화는 다르며, 유량이 많아질수록 경사가 심해지는 것을 알 수 있다.The vertical axis in Fig. 9 is the pressure [kPa] and the horizontal axis is the measurement time [sec]. As shown here, the pressure and the measurement time are directly proportional to each other, and the changes at the measurement flow rate of 20 sccm, at 50 sccm and at 100 sccm It is different, and it can be seen that the slope increases as the flow rate increases.

도 10에 나타난 표에서는 측정유량이 2000sccm인 때에는 0.7초에 필요한 압력에 도달하는 것을 알 수 있다.In the table shown in Figure 10 it can be seen that the required pressure reaches 0.7 seconds when the flow rate is 2000sccm.

따라서, 이것에 대응하기 위해서, 설정된 공급 유량의 양에 따라서는 기준을 전환할 필요가 있다. 결국, 예를 들면 설정유량이 2sccm~1000sccm 미만까지는 경과시간(dt)을 기준으로, 압력과 시간을 계측하며, 설정유량이 1000sccm~2000sccm인 경우에는 압력을 기준으로 온도와 시간을 계측하는 것이다. 이와 같은 방법을 취하는 것에 의해, 계측 정확도를 유지할 수 있다.Therefore, in order to cope with this, it is necessary to switch the reference according to the set amount of supply flow rate. As a result, for example, the pressure and time are measured based on the elapsed time (dt) until the set flow rate is less than 2 sccm-1000 sccm, and the temperature and time are measured based on the pressure when the set flow rate is 1000 sccm-2000 sccm. By taking such a method, measurement accuracy can be maintained.

또한, 도 10의 표 중, 큰 글자로 쓰여 있는 숫자는 설정값이다. 예를 들면, 가스 유량이 10sccm인 때, dt=10으로 설정되어 있고, 계측하면 그 결과는 dP=3kPa이라고 하게 된다. 가스 유량이 1000sccm인 경우, dP=23kPa으로 설정되어 있고, 압력이 압력(P₁)에서 압력(P₂)으로 될 때까지의 dP가 23kPa로 될 때까지로 걸리는 시간이 1.3sec로 되어 있다.In the table of Fig. 10, numerals written in large letters are set values. For example, when the gas flow rate is 10 sccm, dt is set to 10, and the measurement results in dP = 3 kPa. When the gas flow rate is 1000 sccm, dP is set to 23 kPa, and the time taken until the dP becomes 23 kPa from the pressure P ₁ to the pressure P ₂ is 1.3 sec.

다음으로, 이들의 순서에 입각하여 실제의 측정순서를 도 11에 도시한 플로우를 이용하여 설명한다.Next, the actual measurement procedure will be described using the flow shown in FIG. 11 based on these procedures.

도 11은 도 1에 도시한 회로에 의한 절대유량의 검정순서를 도시한 플로우도이며, 실제의 라인에서도 동일한 순서에 의해, 절대유량검정을 행할 수 있다.FIG. 11 is a flow chart showing the procedure of verifying the absolute flow rate by the circuit shown in FIG.

유량검정모드를 선택하면, S1에서는 각 차단밸브의 상태를 설정한다.When the flow rate test mode is selected, the state of each shutoff valve is set in S1.

도 1에 도시된 제1 차단밸브(21), 제3 차단밸브(23), 제4 차단밸브(24)를 모두 열고, 제2 차단밸브(22)를 닫은 상태로 하여, 배기유로(31) 쪽으로 기체가 흐르도록 한다. 이때, 절대유량을 검정하는 매스 플로우 컨트롤러(10) 이외의 제 1 차단밸브(21)는 닫히고 열릴 필요가 있다.The exhaust flow path 31 is opened with all of the first shut-off valve 21, the third shut-off valve 23, and the fourth shut-off valve 24 shown in FIG. 1 open and the second shut-off valve 22 closed. Allow gas to flow to the side. At this time, it is necessary to close and open the 1st shut-off valve 21 other than the mass flow controller 10 which tests the absolute flow volume.

즉, 복수의 라인이 접속하고 있는 도 2에 있어서, 예를 들면 제1 가스 공급로(33)에 설치된 매스 플로우 컨트롤러(10)의 절대유량검정을 행할 때, 제2 가스 공급로(34) 및 제3 가스 공급로(35)에 구비된 제1 차단밸브(21)는 닫히고 열릴 필요가 있다.That is, in FIG. 2 in which a plurality of lines are connected, for example, when performing the absolute flow rate test of the mass flow controller 10 provided in the first gas supply path 33, the second gas supply path 34 and The first shut-off valve 21 provided in the third gas supply passage 35 needs to be closed and opened.

한번에 1 개의 매스 플로우 컨트롤러(10)의 절대유량검정밖에 행할 수 없기 때문에, 이렇게 두지 않으면 제1 가스 공급로(33)에 구비된 매스 플로우 컨트롤러(10)의 절대유량검정을 행할 수 없기 때문이다. 또한, 다른 매스 플로우 컨트롤러(10)의 절대유량검정을 행한 경우도 마찬가지이다.This is because only the absolute flow rate test of one mass flow controller 10 can be performed at a time. If this is not done, the absolute flow rate test of the mass flow controller 10 provided in the first gas supply path 33 cannot be performed. The same applies to the case where the absolute flow rate test of the other mass flow controller 10 is performed.

다음으로 S2에서, 절대유량을 계측하는 매스 플로우 컨트롤러(10)에 설정유량상태로 프로세스 가스가 흐른다. 그리고, 매스 플로우 컨트롤러(10)의 유량이 안정될 때까지 프로세스 가스가 흐른 후, 제4 차단밸브(24)를 닫아서, 탱크로 판단한 유로 내의 압력이 증가하게 된다.Next, in S2, process gas flows to the mass flow controller 10 which measures absolute flow volume in a set flow state. After the process gas flows until the flow rate of the mass flow controller 10 is stabilized, the fourth shutoff valve 24 is closed to increase the pressure in the flow path determined as the tank.

그래서, 제4 차단밸브(24)와 제2 차단밸브(22) 및 매스 플로우 컨트롤러(10)의 출구가 구성하는 공간이 용적(V)의 막다른 골목으로 되고, 한편, 매스 플로우 컨트롤러(10)에서 항상 일정유량의 가스가 흐르기 때문에, 용적(V)의 공간 내부의 체적은 점점 상승하게 된다.Thus, the space constituted by the outlets of the fourth shut-off valve 24, the second shut-off valve 22, and the mass flow controller 10 becomes a dead end of the volume V, while the mass flow controller 10 Since a constant flow rate of gas always flows in the volume, the volume inside the space of the volume V gradually increases.

S4에서는 설정한 압력센서(11)의 압력이 압력(P₁)에 도달하는 것을 확인하고 온도센서(12)에서 온도(T₁)를 계측하고, 계측을 개시한다.In S4, it is confirmed that the pressure of the set pressure sensor 11 reaches the pressure P ₁ , the temperature sensor 12 measures the temperature T ₁ , and the measurement starts.

S5에서는 압력센서(11)의 압력이 설정압력에 도달했는지를 확인하고, 설정압력에 도달한 경우(S5: Yes), S8에서 압력이 설정압력인 압력(P₂)에 도달할 때의 경과시간을 측정한다. 한편, 설정압력에 도달하지 않으면(S5: No), S6에서 체크하는 설정시간에 도달한 경우(S6: Yes), S7에서 그 시점에서의 압력(P₂)과 온도(T₂)를 계측한다. S6에서 설정시간에 도달하고 있지 않으면(S6: No), S5에서 다시 설정압력에 도달했는지를 체크한다.In S5, check whether the pressure of the pressure sensor 11 has reached the set pressure, and when the set pressure is reached (S5: Yes), the elapsed time when the pressure reaches the set pressure P ₂ at S8 Measure On the other hand, when the set pressure is not reached (S5: No), when the set time checked in S6 is reached (S6: Yes), the pressure P ₂ and the temperature T ₂ at that time are measured in S7. . If the set time has not been reached in S6 (S6: No), check whether the set pressure has been reached again in S5.

결국, 여기서는 먼저 설정압력 또는 설정시간에 도달한 경우에, 계측기준이 다르다. 따라서, 도 10에서 말하면, 먼저 설정압력인 설정압력범위(dP)인 23kPa와 압력(P₁)의 합의 값에 먼저 도달하면, 그 시점을 제2 계측시로 하며, 경과시간과 온도(T₂)를 계측한다. 이때의 압력(P₂)은 설정압력과 같다.In the end, the measurement standard is different when the set pressure or the set time is first reached. Therefore, the words from the 10, when the first to reach a consensus value of 23kPa and a pressure (P ₁₎ First, the set pressure of pressure range (dP), and the point in time when the second measurement, the elapsed time and the temperature (T ₂ Measure The pressure P _{2 at} this time is equal to the set pressure.

또한, 먼저 계측시간(dP)이 10sec에 도달한 경우, 그 시점을 제2 계측시로 하며, 압력(P₂) 및 온도(T₂)의 계측을 행한다. 예를 들면, 매스 플로우 컨트롤러(10)의 설정유량이 50sccm으로 사용하고 있는 유체가 질소였다고 하고, 도 10에서 나타낸 표에 의하면 계측시간(dt)은 10sec이기 때문에, 압력(P₁) 계측 후, 10초 후에 압력(P₂)과 온도(T₂)를 계측한다.In addition, when the first measurement time (dP) reaches 10sec, and the time to when the second measurement is carried out a measurement of the pressure (P ₂₎ and the temperature (T _2). For example, since setting a flow rate of the mass flow controller 10. This is was a fluid that is used as a 50sccm nitrogen and, according to the table shown in Figure 10 the measuring time (dt) is 10sec, and then the pressure (P ₁₎ measured, After 10 seconds, measure the pressure (P ₂ ) and temperature (T ₂ ).

이때의 설정압력범위(dP)는 10kPa이기 때문에, 압력(P₂)은 압력(P₁)+dP의 값과 같게 된다.At this time, since the set pressure range dP is 10 kPa, the pressure P ₂ is equal to the value of the pressure P ₁ + dP.

예를 들면, 매스 플로우 컨트롤러(10)의 설정유량이 2000sccm으로, 사용되고 있는 유체가 질소였다고 하고, 도 10에 나타낸 표에 의하면, 설정압력범위(dP)는 23kPa이기 때문에, 압력이 23kPa 상승하는데 0.7sec가 걸리는 것을 알 수 있다.For example, the set flow rate of the mass flow controller 10 is 2000 sccm, and the fluid used is nitrogen. According to the table shown in FIG. 10, since the set pressure range dP is 23 kPa, the pressure rises 23 kPa. You can see that it takes sec.

또한, 이 판단을 매스 플로우 컨트롤러(10)에 설정되어 있는 설정유량에 의해, 압력을 기준으로 판단하지만, 경과시간을 기준으로 판단할지를 결정하도록 하여도 좋다. 도 10에 의하면, 설정유량이 2sccm~1000sccm미만의 경우에는 경과시간(dt)을 기준으로, 압력과 온도를 계측하고, 설정유량이 1000sccm~2000sccm의 경우에는 압력을 기준으로 온도와 시간을 계측하기 때문이다.The determination is made based on the pressure based on the set flow rate set in the mass flow controller 10, but it may be determined whether or not the determination is made based on the elapsed time. Referring to FIG. 10, when the set flow rate is less than 2 sccm to 1000 sccm, the pressure and the temperature are measured based on the elapsed time dt, and when the set flow rate is 1000 sccm to 2000 sccm, the temperature and the time are measured based on the pressure. Because.

그리고, S9에서는 이 제1 계측시의 압력(P₁), 온도(T₁)에서 제1 압축 인자(Z₁)를 검정용 제어기구에 기억된 압축 인자 데이터에서 판독하고, 제2 계측시의 압력(P₂), 온도(T₂)에서 제2 압축 인자(Z₂)를 검정용 제어기구에 기억된 압축 인자 데이터에서 판독한다. S10에서 기체의 상태방정식을 기초로 전술한 것과 같은 순서 에 의해 절대유량(Q₀)을 산출한다.In S9, the first compression factor Z ₁ is read from the compression factor data stored in the control mechanism for calibration at the pressure P ₁ and the temperature T ₁ at the time of the first measurement. At the pressure P ₂ and the temperature T ₂ , the second compression factor Z ₂ is read from the compression factor data stored in the calibration control mechanism. In step S10, the absolute flow rate Q ₀ is calculated in the same order as described above based on the state equation of the gas.

이상과 같은 순서에 의해, 매스 플로우 컨트롤러(10)의 절대유량검정이 가능하며, 이값에 의해, 매스 플로우 컨트롤러(10)를 교정할 수 있다.By the above procedure, the absolute flow rate test of the mass flow controller 10 is possible, and the mass flow controller 10 can be calibrated by this value.

다만, 매스 플로우 컨트롤러(10)의 교정은 인가전압의 변경에 따라 행해지는 것이고, 교정 후는 적정한 유량이 얻어지게 되는 것이지만, 매스 플로우 컨트롤러(10)를 제작한 당초의 인가전압과 실유량의 관계에서 벗어나게 된다.However, the calibration of the mass flow controller 10 is performed in accordance with the change of the applied voltage, and after the calibration, an appropriate flow rate is obtained. However, the relationship between the original applied voltage and the actual flow rate in which the mass flow controller 10 is manufactured is performed. Get out of the way.

경험상, 사용하고 있으면, 챔버 내의 가스 농도가 설정값에서 벗어나고, 결과로서 프로세스의 수득률(yield ratio)을 악화시키기 때문에, 빗나감의 한계값을 넘은 시점에서 어떤 알람이 울리도록 해두는 것이 바람직하다. As a rule of thumb, when used, it is desirable to have an alarm sound when the gas concentration in the chamber deviates from the set point and consequently worsens the yield ratio of the process.

다음으로 본 발명에 관한 제2 실시예에 관해서도 설명한다.Next, a second embodiment of the present invention will also be described.

(제2 실시예)(2nd Example)

반도체 제조 프로세스에 사용되는 가스 집적 유닛은 생산계획의 변경이나, 제품의 변경에 의해, 개조되는 경우가 드물지 않다.Gas integration units used in semiconductor manufacturing processes are rarely retrofitted by changes in production plans or product changes.

그러나, 지금까지의 이상기체의 상태방정식을 압축 인자(Z)로 보정하여, 절대유량을 산출하는 제1 실시예에 있어서도, 개조에 의해 유로구성이 변하고, 계산에 이용하기 위한 용적(V)이 변경되면, 유량을 산출할 수 없게 된다.However, also in the first embodiment in which the state equation of the abnormal gas is corrected by the compression factor Z to calculate the absolute flow rate, the flow path configuration is changed by the modification, and the volume V for use in the calculation is changed. If changed, the flow rate cannot be calculated.

그래서, 이 문제에 착안하여, 제1 실시예의 유로구성에 있어서, 개조에 의해 변경된 체적(V)을 구하는 방법을 제2 실시예로서 개시한다.Therefore, focusing on this problem, the method of obtaining the volume V changed by remodeling in the flow path structure of 1st Example is disclosed as 2nd Example.

제2 실시예의 구성은 전술한 것과 같고 제1 실시예와 동일하기 때문에, 구성 의 설명은 생략한다.Since the configuration of the second embodiment is the same as described above and the same as the first embodiment, the description of the configuration is omitted.

여기서는 설명을 간소화하기 위해 도 1을 이용하여 설명한다.Herein, description will be made using FIG. 1 to simplify the description.

도 1의 제1 차단밸브(21), 제2 차단밸브(22), 제3 차단밸브(23)가 닫히는 것으로 가스 유로(30) 및 배기유로(31)의 일부가 형성하는 제1 밀폐공간의 용적(V₁)과, 제3 차단밸브(23), 제4 차단밸브(24)가 닫히는 것으로 배기유로(31)의 일부가 형성하는 제2 밀폐공간의 용적(V₂)으로, 제1 실시예의 이상기체의 상태방정식에 이용된 용적(V)의 값을 구한다. 즉, V=V₁+V₂이다.The first shutoff valve 21, the second shutoff valve 22, and the third shutoff valve 23 of FIG. 1 are closed to form a part of the first sealed space formed by the gas flow path 30 and the exhaust flow path 31. The first implementation is performed by the volume V ₂ of the second sealed space formed by a part of the exhaust passage 31 by closing the volume V ₁ , the third shut-off valve 23, and the fourth shut-off valve 24. The value of the volume (V) used in the state equation of the ideal gas is obtained. That is, V = V ₁ + V ₂ .

다만, 엄밀히 말하면, 매스 플로우 컨트롤러(10)의 출구에서 제1 차단밸브(21)까지의 유로의 용적(V₃)이 존재하기 때문에, V=V₁+V₂+V₃로 되지만, 매스 플로우 컨트롤러(10)와 제1 차단밸브(21)는 바로 근처에 설치되어 있어서, 용적(V₃)은 용적(V₁), 용적(V₂)에 비해 상당히 작은 것으로, 이 부분이 개조되는 케이스는 거의 없기 때문에, 여기서는 이미 알려진 것으로 설명을 행한다.However, strictly speaking, since the volume V ₃ of the flow path from the outlet of the mass flow controller 10 to the first shut-off valve 21 exists, V = V ₁ + V ₂ + V ₃ , but the mass flow Since the controller 10 and the first shut-off valve 21 are installed in the immediate vicinity, the volume V ₃ is considerably smaller than the volume V ₁ and the volume V ₂ . Since there is little, it is explained here already known.

라인의 확장이나 기구의 추가 증으로 유로의 변경이 있는 경우, 용적(V₁)이 변할 가능성이 있다. 그러나, 용적(V₁)을 구성하는 부분은 가스 집적 유닛 본체를 구성하는 부분에 설치되어 있고, 가스 집적 유닛에서 해체되어 용적을 측정하는 것은 극히 곤란하다.If there is a change in the flow path due to an expansion of the line or an increase in the mechanism, the volume V ₁ may change. However, the portion constituting the volume V _{1 is} provided in the portion constituting the gas integration unit main body, and it is extremely difficult to disassemble from the gas integration unit to measure the volume.

한편, 용적(V₂)은 개조될 가능성은 극히 낮고, 가스 집적 유닛에 설치되기 전에 용적(V₂)을, 예를 들면 막 유량계 등의 계측기구를 이용하여 검정하며, 그 후에 가스 집적 유닛 본체에 설치되는 것은 당연한 것이다. 결국 용적(V₂)은 항상 이미 알려진 값으로 취급할 수 있다.On the other hand, the volume V ₂ is extremely unlikely to be retrofitted, and the volume V ₂ is tested using a measuring instrument such as a membrane flow meter before being installed in the gas accumulation unit, and then the gas accumulation unit main body. It is natural to be installed in. After all, the volume V ₂ can always be treated as a known value.

따라서, 설치된 상태에서 용적(V₁)을 측정할 수 있는 것이 바람직하다.Therefore, it is desirable to be able to measure the volume (V ₁₎ in the installed state.

도 12 및 도 13에서는 도 1의 구성에 있어서, 미지인 용적(V₁)을 계측하는 수단을 플로우 차트로서 도시하고 있다. 또한 도 12 및 도 13은 실질적으로 동일한 수법에 기초하여 계산을 행하고 있다.In Fig. 12, and the configuration of Fig. 13 Fig. 1, there is shown means for measuring an image of the volume (V ₁₎ as a flowchart. 12 and 13 calculate based on substantially the same method.

먼저, 도 12에 대해 설명을 행한다.First, FIG. 12 is described.

용적측정 모드를 선택하면, S11에서는 각 차단밸브의 상태를 설정한다. 도 1에 도시된 제1 차단밸브(21), 제3 차단밸브(23), 제4 차단밸브(24)를 모두 열고, 제2 차단밸브(22)를 닫은 상태로 하여, 배기유로(31) 쪽으로 기체가 흐르도록 한다.When the volumetric mode is selected, the state of each shutoff valve is set in S11. The exhaust flow path 31 is opened with all of the first shut-off valve 21, the third shut-off valve 23, and the fourth shut-off valve 24 shown in FIG. 1 open and the second shut-off valve 22 closed. Allow gas to flow to the side.

이때, 용적측정의 대상이 되는 매스 플로우 컨트롤러(10) 이외의 제1 차단밸브(21)는 닫히고 열릴 필요가 있다. 즉, 복수의 라인이 접속되어 있는 도 2에 있어서, 예를 들면 제1 가스 공급로(33)에 설치된 매스 플로우 컨트롤러(10)를 사용하여 용적측정을 행할 경우, 제2 가스 공급로(34) 및 제3 가스 공급로(35)에 구비된 제1 차단밸브(21)는 닫히고 열릴 필요가 있다. 동시에 2 이상의 매스 플로우 컨트롤러(10)를 사용하여 용적측정이 행할 수 없기 때문에, 이렇게 두지 않으면 제1 가스 공급로(33)에 구비된 매스 플로우 컨트롤러(10)에서의 용적측정을 행할 수 없게 되기 때문이다.At this time, it is necessary to close and open the 1st shut-off valve 21 other than the mass flow controller 10 used as the volume measurement object. That is, in FIG. 2 in which a plurality of lines are connected, for example, when performing volume measurement using the mass flow controller 10 provided in the first gas supply path 33, the second gas supply path 34 is used. And the first shutoff valve 21 provided in the third gas supply passage 35 needs to be closed and opened. Since the volume measurement cannot be performed using two or more mass flow controllers 10 at the same time, the volume measurement in the mass flow controller 10 provided in the first gas supply passage 33 cannot be performed unless this is done. to be.

또한, 다른 매스 플로우 컨트롤러(10)에서의 용적측정을 행한 경우도 마찬가지이다.The same applies to the case where the volume measurement in the other mass flow controller 10 is performed.

다만, 1번 용적을 측정하면, 정확도 좋게 용적을 구할 수 있기 때문에, 다른 매스 플로우 컨트롤러(10)를 이용하여 용적을 측정하는 것은 확인적인 의미밖에 없지만, 보다 확실한 용적측정이 행해질 가능성이 있다.However, if the volume 1 is measured, the volume can be obtained with high accuracy. Therefore, measuring the volume using the other mass flow controller 10 is only a confirmatory meaning, but there is a possibility that more accurate volume measurement can be performed.

다음으로 S12에서는 매스 플로우 컨트롤러(10)의 설정유량상태로, 질소 가스를 흐르게 한다. 이 경우는 제1 실시예와 달리, 유로의 용적(V₁)이 알려져 있지 않기 때문에, 이상기체에 가까운 기체를 사용하여 측정을 행할 필요가 있기 때문이다.Next, in S12, nitrogen gas flows in the set flow state of the mass flow controller 10. Next, as shown in FIG. In this case, unlike the first embodiment, since the volume V ₁ of the flow path is not known, it is necessary to measure using a gas close to the ideal gas.

매스 플로우 컨트롤러(10)를 통과하는 질소가스의 공급유량이 안정되면, S13에서 제4 차단밸브(24)를 닫는다.When the supply flow rate of nitrogen gas passing through the mass flow controller 10 is stabilized, the fourth shut-off valve 24 is closed in S13.

이렇게 하는 것으로, 제2 차단밸브(22) 및 제4 차단밸브(24)에 의해 유로가 닫히고, 막다른 골목으로 되기 때문에, 매스 플로우 컨트롤러(10)의 출구와, 제2 차단밸브(22)와 제4 차단밸브(24)에 의해 형성된 공간의 압력이 상승하기 시작한다. 유로 내의 입력이 압력(P₁)에 도달하면, S14에서 제1 차단밸브(21)를 닫고, 이것에 의해, 용적(V₁)+용적(V₂)의 밀폐공간이 완성된다. 다음으로, S15에서 압력(P₁), 온도(T₁)를 계측한다.In this way, since the flow path is closed by the second shut-off valve 22 and the fourth shut-off valve 24 and becomes a dead end, the outlet of the mass flow controller 10 and the second shut-off valve 22 The pressure in the space formed by the fourth shut-off valve 24 begins to rise. When the input in the flow path reaches the pressure P ₁ , the first shut-off valve 21 is closed in S14, whereby the sealed space of the volume V ₁ + volume V ₂ is completed. Next, the pressure P ₁ and the temperature T ₁ are measured in S15.

계측이 끝나면, S16에서 제3 차단밸브(23)를 닫고, 제4 차단밸브(24)를 연 다. 이것에 의해, 용적(V₁)의 제1 밀폐공간은 그대로의 압력상태이며, 용적(V₂)의 제2 밀폐공간은 개방된다.After the measurement, the third shut-off valve 23 is closed in S16, and the fourth shut-off valve 24 is opened. As a result, the first enclosed space of the volume (V ₁₎ is the pressure as it is, a second closed space of the volume (V ₂₎ is open.

그 후, S17에서 진공펌프(14)에 의해, 진공으로 하고, 제4 차단밸브(24)를 닫는다. 반도체제조 프로세스에 사용되는 진공 펌프(14)는 터보분자 펌프 또는 드라이펌프와 같은 고진공을 발생하는 것이 설치되어 있는 케이스가 많기 때문에, 거의 진공상태를 만들어내는 것이 가능하며, 그 시점에서 제4 차단밸브(24)를 닫는 것으로, 용적(V₂)의 제2 밀폐공간은 진공도가 높은 상태로 유지될 수 있다.Thereafter, the vacuum pump 14 makes the vacuum in S17 to close the fourth shut-off valve 24. Since the vacuum pump 14 used in the semiconductor manufacturing process has many cases in which a high vacuum such as a turbomolecular pump or a dry pump is installed, it is possible to generate almost a vacuum state, and at this point, the fourth shutoff valve By closing (24), the second closed space of the volume V ₂ can be maintained in a high degree of vacuum.

S18에서, 이 상태의 압력(P₂)과 온도(T₂)를 계측한다.In S18, the pressure P ₂ and the temperature T ₂ in this state are measured.

그리고 S19에서 제3 차단밸브(23)를 열고, 제1 밀폐공간과 제2 밀폐공간을 연통시키며, 압력(P₃)과 온도(T₃)를 계측한다.In operation S19, the third shutoff valve 23 is opened to communicate the first sealed space with the second sealed space, and the pressure P ₃ and the temperature T ₃ are measured.

이와 같이 하여, 미지인 용적(V₁)의 제1 밀폐공간의 압력이 압력(P₁), 온도가 온도(T₁)인 상태로, 이미 알려진 용적(V₂)의 제2 밀폐공간의 압력이 압력(P₂), 온도가 온도(T₂)인 상태와, 제1 밀폐공간과 제2 밀폐공간을 연통한 상태에서의 공간의 용적이 용적(V₁)+용적(V₂)이고, 압력이 압력(P₃), 온도가 온도(T₃)인 상태가 주어진다.In this way, the first pressure in the closed space of the volume (V ₁₎ unknown pressure (P _1), temperature of the temperature (T ₁₎ of the state by, already the second pressure in the closed space of known volume (V ₂₎ The volume (V ₁ ) + volume (V ₂ ) of the space in the state where the pressure (P ₂ ), the temperature is the temperature (T ₂ ), and the state in which the first sealed space and the second sealed space communicate with each other, It is given that the pressure is the pressure P ₃ and the temperature is the temperature T ₃ .

S20에서는 이들을 기초로 이상기체의 상태방정식에 의해 미지인 용적(V₁)을 구한다. 이와 같이 하여, 개조 후의 제1 밀폐공간의 용적(V₁)을 알 수 있게 된다.In S20, an unknown volume V ₁ is obtained by the state equation of the ideal gas based on these. In this way, the volume V ₁ of the first sealed space after the remodeling can be known.

또한, 이 이상기체의 상태방정식에서의 계산 순서는 이와 같이 된다.The order of calculation in the state equation of this abnormal gas is as described above.

전술의 상태를 식으로 표시하면, P₁V₁=n₁RT₁, P₂V₂=n₂RT₂, P₃(V₁+V₂)=n₃RT₃의 세 개의 식이 주어진다.Given the state of the foregoing, three equations are given: P ₁ V ₁ = n ₁ RT ₁ , P ₂ V ₂ = n ₂ RT ₂ , P ₃ (V ₁ + V ₂ ) = n ₃ RT ₃ .

여기서 R은 기체정수이며, n_X는 몰수이다. 또한 공간의 밀폐도가 높으면, 몰수는 보존되는 것이고, n₁+n₂=n₃라고 말할 수 있다.Where R is a gas constant and n _X is the number of moles. In addition, the sealing of the space is also high, the number of moles may be said to be stored _{_{will, n 1 + n 2 = n}} 3.

따라서 상기의 식을 기체정수(R)에 관하여 정리하고, 몰수의 관계에 따라 표시하면, V₁=(T₁(P₂T₃-P₃T₃))/(T₂(P₃T₁-P₁T₃))V₂로 표시될 수 있다.Therefore, if the above equation is summarized with respect to the gas constant (R), and it is expressed according to the number of moles, V ₁ = (T ₁ (P ₂ T ₃ -P ₃ T ₃ )) / (T ₂ (P ₃ T ₁ -P ₁ T ₃ )) V ₂ .

상기 식의 우항은 전부 판명되어 있기 때문에 용적(V₁)을 계산에 의해 구할 수 있다.The volume (V ₁₎ Since the RHS of the above formula are all turned out can be determined by calculation.

다음으로 도 13을 설명한다.Next, FIG. 13 is demonstrated.

용적측정 모드를 선택하면, S21에서는 각 차단밸브를 설정한다.When the volumetric mode is selected, each shutoff valve is set in S21.

도 1에 도시된 제1 차단밸브(21), 제3 차단밸브(23), 제4 차단밸브(24)를 모두 열고, 제2 차단밸브(22)를 닫은 상태로 하여, 배기유로(31) 쪽으로 기체가 흐르게 한다.The exhaust flow path 31 is opened with all of the first shut-off valve 21, the third shut-off valve 23, and the fourth shut-off valve 24 shown in FIG. 1 open and the second shut-off valve 22 closed. Gas to the side.

이때, 용적측정의 대상이 되는 매스 플로우 컨트롤러(10) 이외의 제1 차단밸브(21)는 닫히고 열릴 필요가 있다. 이 이유는 도 12의 경우와 같다.At this time, it is necessary to close and open the 1st shut-off valve 21 other than the mass flow controller 10 used as the volume measurement object. This reason is the same as the case of FIG.

다음으로 S22에서는 매스 플로우 컨트롤러(10)의 설정유량상태로, 질소 가스를 흐르게 한다. 이 경우는 제1 실시예와 달리, 유로의 용적(V₁)이 알려져 있지 않 기 때문에, 이상기체에 가까운 기체를 사용하여 측정을 행할 필요가 있기 때문이다.Next, in S22, nitrogen gas flows in the set flow volume state of the mass flow controller 10. Next, as shown in FIG. In this case, unlike the first embodiment, since the volume V ₁ of the flow path is not known, it is necessary to measure using a gas close to the ideal gas.

매스 플로우 컨트롤러(10)를 통과하는 질소가스의 공급유량이 안정되면, S23에서 제4 차단밸브(24)를 닫는다. 이렇게 하는 것으로, 제2 차단밸브(22) 및 제4 차단밸브(24)에 의해 유로가 닫히고, 막다른 골목으로 되기 때문에, 매스 플로우 컨트롤러(10)의 출구와, 제2 차단밸브(22)와 제4 차단밸브(24)에 의해 형성된 공간의 압력이 상승하기 시작한다. When the supply flow rate of nitrogen gas passing through the mass flow controller 10 is stabilized, the fourth shut-off valve 24 is closed in S23. In this way, since the flow path is closed by the second shut-off valve 22 and the fourth shut-off valve 24 and becomes a dead end, the outlet of the mass flow controller 10 and the second shut-off valve 22 The pressure in the space formed by the fourth shut-off valve 24 begins to rise.

유로 내의 입력이 압력(P₁)에 도달하면, S24에서 제3 차단밸브(23)를 닫고, 이것에 의해, 용적(V₂)의 제2 밀폐공간이 완성된다. 다음으로, S15에서 압력(P₁), 온도(T₁)를 계측한다.When the input in the flow path reaches the pressure P ₁ , the third shutoff valve 23 is closed in S24, whereby the second sealed space of the volume V ₂ is completed. Next, the pressure P ₁ and the temperature T ₁ are measured in S15.

계측이 끝나면, S26에서 제1 차단밸브(21)를 닫고, 제2 차단밸브(22)를 연다. 이것에 의해, 용적(V₂)의 제2 밀폐공간은 그대로의 압력상태로 유지된다.After the measurement, the first shut-off valve 21 is closed and the second shut-off valve 22 is opened in S26. As a result, the second enclosed space of the volume (V ₂₎ is held at a pressure as it is.

그 후, S27에서 프로세스 챔버(13)를 진공으로 하고, 제2 차단밸브(22)를 다시 닫는다. Thereafter, the process chamber 13 is vacuumed at S27, and the second shutoff valve 22 is closed again.

반도체 제조 프로세스에 사용되는 프로세스 챔버(13)에는, 고진공을 발생시키는 진공 펌프 등이 구비되어 있는 경우가 많고, 도 12와 마찬가지로 거의 진공상태를 만들어내는 것이 가능하며, 그 시점에서 제2 차단밸브(22)를 닫는 것으로, 용적(V₁)의 제1 밀폐공간은 진공도가 높은 상태로 유지될 수 있다.The process chamber 13 used for the semiconductor manufacturing process is often provided with a vacuum pump or the like for generating a high vacuum, and as in FIG. 12, it is possible to generate a nearly vacuum state, and at this point, the second shut-off valve ( By closing 22), the first sealed space of the volume V ₁ can be maintained at a high degree of vacuum.

그리고 S28에서 제3 차단밸브(23)를 열고, 제1 밀폐공간과 제2 밀폐공간을 연통시키며, 압력(P₂)과 온도(T₂)를 계측한다.In operation S28, the third shutoff valve 23 is opened to communicate the first sealed space with the second sealed space, and the pressure P ₂ and the temperature T ₂ are measured.

이와 같이 하여, 이미 알려진 용적(V₂)의 제2 밀폐공간의 압력이 압력(P₁), 온도가 온도(T₁)인 상태로, 미지인 용적(V₁)의 제1 밀폐공간과 용적(V₂)의 제2 밀폐공간을 연통한 상태에서의 압력이 압력(P₂), 온도가 온도(T₂)인 상태가 주어진다.In this way, the first sealed space and the volume of the unknown volume V ₁ are in a state in which the pressure in the second sealed space of the known volume V ₂ is the pressure P ₁ and the temperature is the temperature T ₁ . A state in which the pressure in the state of communicating the second sealed space of V ₂ is the pressure P ₂ and the temperature is the temperature T ₂ is given.

전술의 상태를 식으로 표시하면, P₁V₁=n₁RT₁, P₂(V₁+V₂)=n₂RT₂의 두 개의 식이 주어진다.Given the state of the foregoing, two equations are given: P ₁ V ₁ = n ₁ RT ₁ , P ₂ (V ₁ + V ₂ ) = n ₂ RT ₂ .

여기서 R은 기체정수이며, n_X는 몰수이다. 또한 공간의 밀폐도가 높으면, 몰수는 보존되는 것이고, 또한 진공상태가 높은 수준으로 실현되어 있기 때문에 n₁ ₌n₂라고 말할 수 있다.Where R is a gas constant and n _X is the number of moles. In addition, when the airtightness of the space is high, the number of moles is preserved, and since the vacuum state is realized at a high level, it can be said that n ₁ ₌ n ₂ .

따라서 상기의 식을 기체정수(R)에 관하여 정리하고, 몰수의 관계에 따라 표시하면, V₁=((P₁T₁-P₂T₂))/(P₂T₂)V₂로 표시될 수 있다.Therefore, if the above equation is summarized with respect to the gas constant (R) and expressed according to the relationship between the moles, V ₁ = ((P ₁ T ₁ -P ₂ T ₂ )) / (P ₂ T ₂ ) V ₂ Can be.

이와 같이 도 12 및 도 13에 나타난 두 개의 순서는 실질상 동일한 생각에서 성립되는 방법이며, 제1 밀폐공간 및 제2 밀폐공간을 질소 가스로 채우고, 압력(P₁), 온도(T₁)를 계측하고, 제1 밀폐공간 또는 제2 밀폐공간을 진공으로 하고, 진공으로 한 후의 압력(P₂), 온도(T₂)를 측정하고, 제3 차단밸브를 열어서 제1 밀폐공간과 제2 밀폐공간을 연통하며, 시간 후에 압력(P₃), 온도(T₃)를 계측하며, 압력(P₁), 온도(T₁), 압력(P₂), 온도(T₂), 압력(P₃), 온도(T₃) 및 용적(V₂)에 의해, 용적(V₁)을 산출하는 구체적인 수단이다.As described above, the two sequences shown in FIGS. 12 and 13 are methods of substantially the same idea, and the first sealed space and the second sealed space are filled with nitrogen gas, and the pressure P ₁ and the temperature T ₁ are adjusted. After the measurement, the first sealed space or the second sealed space is vacuumed, the pressure P ₂ and the temperature T ₂ after the vacuum is measured, and the third shut-off valve is opened to open the first sealed space and the second sealed space. Communicate space, measure pressure (P ₃ ), temperature (T ₃ ) after time, pressure (P ₁ ), temperature (T ₁ ), pressure (P ₂ ), temperature (T ₂ ), pressure (P ₃₎ ), The temperature T ₃ and the volume V ₂ are specific means for calculating the volume V ₁ .

다만, 사용자의 장치에 따라서는, 가스 유로(30)에 구비되는 프로세스 챔버(13)를 구비하고 있는 진공발생장치의 능력이 높지 않고, 고진공을 발생하는 것이 가능하지 않거나, 배기유로(31)에 고진공을 발생시키는 능력의 진공 펌프(14)가 접속되어 있지 않거나하는 사태가 생각될 수 있기 때문에, 상기 2개의 방법을 제안하고 있다.However, depending on the apparatus of the user, the capability of the vacuum generator having the process chamber 13 provided in the gas flow path 30 is not high, and it is not possible to generate high vacuum, or to the exhaust flow path 31. Since the situation where the vacuum pump 14 of the ability to generate a high vacuum is not connected can be considered, the above two methods are proposed.

이 방법에 의하면, 프로세스 챔버(13) 또는 진공 펌프(14)의 어떤 것에 의해 진공을 만들어 낼 수 있으면, 용적(V₁)을 산출할 수 있고, 진공펌프(14) 쪽의 진공도가 높지 않은 경우에도, 도 12의 방법이면, 오차가 적은 용적(V₁)을 산출할 수 있는 우수한 효과를 이룬다.According to this method, if the vacuum can be produced by any of the process chamber 13 or the vacuum pump 14, the volume V ₁ can be calculated, and the vacuum degree toward the vacuum pump 14 is not high. In addition, the method of FIG. 12 achieves an excellent effect of calculating the volume V ₁ with less error.

또한, 이와 같이 반도체 제조 프로세스의 가스 집적 유닛의 개조 후에 완성되어 버린 미지 용적을 구하는 방법을 제공하는 것에 의해, 가스 집적 유닛의 개조 후에도 제1 실시예의 방법으로 매스 플로우 컨트롤러(10)의 절대유량검정을 행할 수 있다.In addition, by providing a method for obtaining the unknown volume completed after the retrofit of the gas integration unit in the semiconductor manufacturing process, the absolute flow rate test of the mass flow controller 10 by the method of the first embodiment even after the retrofit of the gas integration unit. Can be done.

이상에서 설명한 본 발명의 매스 플로우 컨트롤러 절대유량 검정시스템에 의하면, 이하와 같은 우수한 작용, 효과를 얻을 수 있다.According to the mass flow controller absolute flow rate verification system of the present invention described above, the following excellent effects and effects can be obtained.

(1) 유량제어기구인 매스 플로우 컨트롤러(10)의 출구와 프로세스 챔버(13)의 입구를 연통하는 가스 유로(30)에 설치된 제1 차단밸브(21) 및 제2 차단밸브(22)를 가지는 유량제어유닛의 매스 플로우 컨트롤러(10)의 절대유량을 검정하는 매스 플로우 컨트롤러(10) 절대유량 검정시스템에 있어서, 제1 차단밸브(21) 및 제2 차단밸브(22)와의 사이의 가스 유로(30)와 진공 펌프(14)의 입구를 연통하는 배기 유로(31)와, 배기유로(31)에 설치된 제3 차단밸브(23) 및 제4 차단밸브(24)와, 제3 차단밸브(23)와 제4 차단밸브(24)와의 사이의 배기유로(31)에 설치된 압력센서(11)와 온도센서(12)와, 압력센서(11)와 온도센서(12)를 접속하고, 가스 종류 고유의 압축 인자 데이터 및 매스 플로우 컨트롤러(10)의 출구와 상기 제2 차단밸브(22)와, 제4 차단밸브(24)에 의해 형성되는 소정의 공간의 용적값을 기억하는 검정용 제어장치를 가지며, 제1 계측시의 압력 센서(11)에 의한 압력(P₁)과, 온도센서(12)에 의한 온도(T₁)에 대응하는 제1 압축 인자(Z₁)를 검정용 제어장치의 압축 인자 데이터에서 판독하고, 압력(P₁), 온도(T₁), 용적(V) 및 제1 압축 인자(Z₁)에서 질량(G₁)을 구하며, 제2 계측시의, 압력센서(11)에 의한 압력(P₂)과, 온도센서(12) 에 의한 온도(T₂)에 대응하는 제2 압축 인자(Z₂)를 검정용 제어장치의 상기 압축 인자 데이터에서 판독하고, 압력(P₂), 온도(T₂), 용적(V) 및 제2 압축 인자(Z₂)에서 질량(G₂)을 구하며, 질량(G₁)과 질량(G₂)과의 차이에 의해 매스 플로우 컨트롤러(10)의 절대유량을 검정하는 것이 가능하게 된다.(1) Flow rate which has the 1st shut-off valve 21 and the 2nd shut-off valve 22 provided in the gas flow path 30 which communicates the outlet of the mass flow controller 10 which is a flow control mechanism, and the inlet of the process chamber 13. In the mass flow controller 10 absolute flow rate verification system for checking the absolute flow rate of the mass flow controller 10 of the control unit, the gas flow path 30 between the first shutoff valve 21 and the second shutoff valve 22. ) And an exhaust passage 31 communicating with the inlet of the vacuum pump 14, a third shutoff valve 23 and a fourth shutoff valve 24 provided in the exhaust passage 31, and a third shutoff valve 23. The pressure sensor 11 and the temperature sensor 12 and the pressure sensor 11 and the temperature sensor 12 provided in the exhaust flow path 31 between the fourth shutoff valve 24 and the fourth shutoff valve 24. Compression factor data and the outlet of the mass flow controller 10, the second shut-off valve 22 and the predetermined space formed by the fourth shut-off valve 24 Having a test for the control device for storing a jeokgap, pressure by the pressure sensor 11 at the time of the first measurement (P ₁₎ and the temperature by the temperature sensor 12, the first compression factor corresponding to (T ₁₎ ( Z ₁ ) is read from the compression factor data of the calibration controller, and the mass (G ₁ ) is obtained from the pressure (P ₁ ), temperature (T ₁ ), volume (V) and first compression factor (Z ₁ ), At the time of the second measurement, the pressure P ₂ by the pressure sensor 11 and the second compression factor Z ₂ corresponding to the temperature T ₂ by the temperature sensor 12 are described above. Read from the compression factor data and find the mass (G ₂ ) at pressure (P ₂ ), temperature (T ₂ ), volume (V) and second compression factor (Z ₂ ), mass (G ₁ ) and mass (G ₂ ), it becomes possible to test the absolute flow rate of the mass flow controller 10. FIG.

이것에 의해 이상기체에 가까운 질소 가스와 같은 측정용 가스를 아니라, 실제로 매스 플로우 컨트롤러(10)에 흐르는 프로세스 가스를 이용하여, 매스 플로우 컨트롤러(10)의 절대유량을 검정하는 것이 가능하게 되며, 이상기체의 상태방정식을 각 시점에서의 압력값과 온도값의 각각에 대응하는 압축 인자에 의해 보정하여 산출하기 때문에, 정확도가 높은 절대유량이 얻어지며, 그것에 의해 매스 플로우 컨트롤러(10)의 절대유량을 검정할 수 있는 우수한 효과를 이룬다.This makes it possible to test the absolute flow rate of the mass flow controller 10 using the process gas actually flowing through the mass flow controller 10 instead of the measurement gas such as nitrogen gas close to the ideal gas. Since the state equation of the gas is corrected and calculated by a compression factor corresponding to each of the pressure value and the temperature value at each time point, an absolute flow rate with high accuracy is obtained, whereby the absolute flow rate of the mass flow controller 10 is determined. Achieve excellent effects that can be tested.

이상기체의 상태방정식을 이용하여 절대유량을 산출한 경우, 실재기체의 절대유량은 차이가 생기기 때문에, 실재기체의 비이상적 거동을 보정하기 위해, 보정계수를 가한 것이 되지만, 비이상적 거동을 나타내는 압축 인자는 압력과 온도의 함수이기 때문에, 그 측정시점에서의 압력과 온도에 따라 압축 인자의 값이 변한다. When the absolute flow rate is calculated using the state equation of the ideal gas, since the absolute flow rate of the real gas is different, a correction factor is added to correct the non-ideal behavior of the real gas. Since the factor is a function of pressure and temperature, the value of the compression factor changes with the pressure and temperature at the point of measurement.

따라서 단순 보정계수를 가한다고 하면, 밀폐공간 내의 압력강하나, 압력상승에 의해 절대유량을 산출하는 경우에는 압력이 낮은 경우와 압력이 높아진 경우에는 보정해야 할 압축 인자(Z)의 값이 달라지고, 산출한 절대유량의 값에 차이가 생기지만, 제1 측정시와 제2 측정시에서, 각각의 압력과 온도에 응답한 제1 압축 인자(Z₁)와 제2 압축 인자(Z₂)를 이용하는 것으로, 각 측정시의 적정한 절대유량을 산출할 수 있다.Therefore, if a simple correction factor is applied, the pressure drop in the closed space is increased, but when the absolute flow rate is calculated by the pressure increase, the value of the compression factor (Z) to be corrected is changed when the pressure is low and when the pressure is high. Although there is a difference in the value of the calculated absolute flow rate, in the first measurement and the second measurement, the first compression factor Z ₁ and the second compression factor Z ₂ responding to respective pressures and temperatures are used. The absolute absolute flow rate at each measurement can be calculated.

그리고, 이와 같이 실재기체를 사용하여 정확도가 양호한 절대유량을 구하는 것이 가능하게 되기 때문에, 계측용 가스를 이용하여 교정을 한 경우와 같이, 실재의 사용상태와 다르지 않는, 절대유량에 의해 검정이 가능하게 되며, 그것에 의해 교정되기 때문에, 반도체 기구에 공급되고 있는 가스의 절대유량을 파악할 수 있다.In this way, it is possible to obtain an absolute flow rate with good accuracy by using the actual gas, so that the test can be performed by the absolute flow rate, which is not different from the actual use state, as in the case of the calibration using the measurement gas. Since it is corrected by this, it is possible to grasp the absolute flow rate of the gas supplied to the semiconductor device.

(2) (1)에서 기재한 유량제어기구 절대유량검정 시스템에 있어서, 매스 플로우 컨트롤러(10)는 미리 주어진 일정 유량이 흐르는 것이며, 제1 계측시와 제2 계측시를 경과시간을 기준으로 결정하는 제1 방식과, 제1 계측시와 제2 계측시를 소정압력을 기준으로 결정하는 제2 방식을, 계측시에 매스 플로우 컨트롤러(10)를 통과하는 유체의 일정 유량에 따라 전환하는 것을 특징으로 하기 때문에, 매스 플로우 컨트롤러(10)를 통과하는 기체의 유량에 의해 결정되는, 정확도 좋은 검정을 행할 수 있는 우수한 효과를 이룬다.(2) In the flow rate control mechanism absolute flow rate measurement system described in (1), the mass flow controller 10 is a predetermined flow rate which flows in advance and determines the first measurement time and the second measurement time on the basis of the elapsed time. The first method described above and the second method of determining the first measurement time and the second measurement time on the basis of a predetermined pressure are switched according to a predetermined flow rate of the fluid passing through the mass flow controller 10 at the time of measurement. Therefore, it is possible to achieve an excellent effect of performing an accurate calibration, which is determined by the flow rate of the gas passing through the mass flow controller 10.

가스 집적 유닛이 가지는 유량제어기구인, 예를 들면 매스 플로우 컨트롤러(10)에 흐르는 프로세스 가스의 유량은 일반적으로는 매스 플로우 컨트롤러(10)를 통과하는 유량으로 2sccm~2000sccm 폭이 있으며, 매스 플로우 컨트롤러(10)의 절대유량을 검정할 경우에도 사용상태와 동일한 설정의 유량으로 검정할 필요가 있다.For example, the flow rate of the process gas flowing in the mass flow controller 10, which is a flow control mechanism of the gas integration unit, is generally 2 sccm to 2000 sccm in width and flows through the mass flow controller 10. Even when the absolute flow rate in (10) is to be tested, it is necessary to verify the flow rate at the same setting.

이 경우에 기구의 응답성의 문제에서, 너무 단시간에 압력이 오르는 경우, 경과시간을 기준으로 압력의 측정을 행하면, 정확도가 악화될 가능성이 있다. 또한, 최대 레인지(range)에 가까운 부분에서의 측정이기 때문에, 응답 정확도에 따라서는 압력센서(11)의 레인지를 벗어날 가능성도 있다. In this case, when the pressure rises in too short time because of the responsiveness of the mechanism, if the pressure is measured based on the elapsed time, the accuracy may be deteriorated. In addition, since the measurement is in a portion close to the maximum range, there is a possibility that the pressure sensor 11 may be out of range depending on the response accuracy.

따라서, 유량이 적은 경우에는 경과시간을 기준으로, 유량이 많은 경우에는 소정압력을 기준으로 측정하며, 절대유량을 검정하는 시스템을 채용하는 것으로, 정확도 좋은 유량 검정이 실현가능하게 된다.Therefore, when the flow rate is small, an accurate flow rate test can be realized by adopting a system for measuring the absolute flow rate by measuring based on the elapsed time and when the flow rate is high, based on a predetermined pressure.

(3) 유량제어기구인 매스 플로우 컨트롤러(10)의 출구와 프로세스 챔버(13)의 입구를 연통하는 가스 유로(30)에 설치된 제1 차단밸브(21) 및 제2 차단밸브(22)를 가지는 유량제어 유닛의 매스 플로우 컨트롤러(10)의 절대유량을 검정하는 유량제어기구 절대유량 검정시스템에 있어서, 제1 차단밸브(21) 및 제2 차단밸브(22)와의 사이의 가스 유로(30)와 진공 펌프(14)의 입구를 연통하는 배기유로(31)와, 배기유로(31)에 설치된 제3 차단밸브(23) 및 제4 차단밸브(24)와, 제3 차단밸브(22)와 제4 차단밸브(24)와의 사이에 배기유로(31)에 설치된 압력 센서(11)와 온도 센서(12)와, 압력 센서(11)와 온도 센서(12)를 접속하는 검정용 제어장치를 가지며, 제1 차단밸브(21), 제2 차단밸브(22) 및 제3 차단밸브(23)가 닫히는 것에 의해 형성되는 제1 밀폐공간과, 제3 차단밸브(23) 및 제4 차단밸브(24) 가 닫히는 것에 의해 형성되며, 제3 차단밸브(23)에서 제1 밀폐공간과 떨어진 용적(V₂)이 이미 알려진 제2 밀폐공간이 있으며, 제1 밀폐공간 및 제2 밀폐공간에 가스가 차고, 압력(P₁), 온도(T₁)를 측정하여, 제1 밀폐공간 또는 제2 밀폐공간을 진공으로 하고 진공으로 된 후의 압력(P₂), 온도(T₂)를 측정하고, 제3 차단밸브(23)를 열어, 제1 밀폐공간과 제2 밀폐공간을 연통하며, 시간 후에 압력(P₃), 온도(T₃)를 측정하고, 압력(P₁), 온도(T₁), 압력(P₂), 온도(T₂), 압력(P₃), 온도(T₃) 및 용적(V₂)을 기준으로 제1 밀폐공간의 용적(V₁)을 구하는 것을 특징으로 하기 때문에, 특수한 측정기구를 이용하지 않고, 또한 가스 집적회로의 공간효율을 저하시키는, 계측용 탱크를 이용하지 않고, 유로에 구비된 차단밸브를 개폐하고, 유로 내의 공간을 탱크로 진단해, 압력과 온도를 측정하는 것으로, 미지 체적을 구하는 것이 가능하게 되며, 개조 등에 의해 유로의 체적이 변환 경우에 있어서도, 유량제어기구의 절대유량의 검정이 가능하게 되는 우수한 효과를 이룬다.(3) Flow rate having the first shut-off valve 21 and the second shut-off valve 22 provided in the gas flow passage 30 communicating the outlet of the mass flow controller 10 as the flow control mechanism and the inlet of the process chamber 13. In a flow control mechanism absolute flow rate verification system for testing the absolute flow rate of the mass flow controller 10 of the control unit, the gas flow path 30 and the vacuum between the first shutoff valve 21 and the second shutoff valve 22 are vacuumed. An exhaust passage 31 communicating with the inlet of the pump 14, a third shutoff valve 23 and a fourth shutoff valve 24 provided in the exhaust passage 31, a third shutoff valve 22, and a fourth A pressure controller 11 and a temperature sensor 12 provided in the exhaust flow path 31 between the shutoff valve 24 and a calibration controller for connecting the pressure sensor 11 and the temperature sensor 12 to each other. The first closed space formed by closing the first shutoff valve 21, the second shutoff valve 22, and the third shutoff valve 23, and the third shutoff valve 23 and the fourth shutoff valve. 24 is formed by closing the third block, and the in valve 23 is first closed space and away from the volume (V ₂₎ is a known second enclosed space, the first enclosed space and a second gas to the enclosed space The pressure P ₁ and the temperature T ₁ are measured, and the pressure P ₂ and the temperature T ₂ after the first or second sealed space is vacuumed and become vacuum are measured. The third shut-off valve 23 is opened to communicate the first sealed space with the second sealed space, and after time, the pressure P ₃ and the temperature T ₃ are measured, and the pressure P ₁ and the temperature T ₁ are measured. ), The volume (V ₁ ) of the first sealed space based on the pressure (P ₂ ), temperature (T ₂ ), pressure (P ₃ ), temperature (T ₃ ) and volume (V ₂ ) Therefore, without using a special measuring mechanism and without using a measuring tank that reduces the space efficiency of the gas integrated circuit, opening and closing the shutoff valve provided in the flow path, the space in the flow path to the tank Year, and by measuring the pressure and temperature, making it possible to obtain the volume image, even when the volume of the flow path is converted by alteration or the like, and constitutes an excellent effect of the absolute flow rate of the flow rate control mechanism which allows black.

매스 플로우 컨트롤러(10)의 절대유량을 검정하기 위해서는, 기구 및 배관의 내부의 용적을 정확하게 파악하고 있을 필요가 있다. In order to test the absolute flow rate of the mass flow controller 10, it is necessary to accurately grasp the volume inside the mechanism and the pipe.

이것은, 이상기체의 상태방정식을 이용하여 매스 플로우 컨트롤러(10)에 흐르는 유량을 계산하기 때문에, 용적이 정확하게 알려져 있지 않으면 계산할 수 없기 때문이다.This is because, since the flow rate flowing through the mass flow controller 10 is calculated using the state equation of the ideal gas, it cannot be calculated unless the volume is accurately known.

따라서, 이와 같이 용적을 구하는 방법이 있으면, 개조를 행했다고 해도, 설 치한 상태의 용적의 특정이 가능하게 되고, 시간 단축에 공헌하는 것 외에, 분해하여 설치할 때에 발생하는 용적의 오차를 문제로 하지 않아 좋아지는 우수한 효과도 생긴다.Therefore, if there is a method of obtaining the volume in this way, even if the remodeling is performed, the volume of the installed state can be specified, contributing to the reduction of time, and the error of the volume generated when disassembling and installing is not a problem. It also has a good effect of getting better.

Claims

In the flow control mechanism absolute flow rate verification system for verifying the absolute flow rate of the flow control mechanism of the flow control unit having a first shut-off valve and a second shut-off valve installed in the gas flow path communicating the outlet of the flow control mechanism and the inlet of the process chamber. In

An exhaust passage communicating the gas passage between the first shutoff valve and the second shutoff valve and an inlet of a vacuum pump;

A third shutoff valve and a fourth shutoff valve installed in the exhaust passage;

A pressure sensor and a temperature sensor provided in the exhaust flow path between the third shutoff valve and the fourth shutoff valve;

The pressure sensor and the temperature sensor are connected to each other so as to store compression factor data specific to a gas type, an outlet of the flow control mechanism, a volume value of a predetermined space formed by the second shutoff valve and the fourth shutoff valve. Has a controller for calibration,

The first pressure factor by the pressure sensor at the time of the first measurement and the first compression factor value corresponding to the first temperature value by the temperature sensor are read out from the compression factor data of the controller for calibration, and the first Obtaining a first mass from a pressure value, the first temperature value, the volume value, and the first compression factor value,

In the second measurement, the second pressure value by the pressure sensor and the second compression factor value corresponding to the second temperature value by the temperature sensor are read out from the compression factor data of the controller for calibration, and the Obtaining a second mass from a second pressure value, the second temperature value, the volume value, and the second compression factor value,

Absolute flow rate control system for flow rate control mechanism, characterized in that for testing the absolute flow rate of the flow rate control mechanism by the difference between the first mass and the second mass.

The method of claim 1,

The flow control mechanism is a predetermined flow rate flows in advance,

A first method of determining the first measurement time and the second measurement time on the basis of an elapsed time;

A second method of determining the first measurement time and the second measurement time on the basis of a predetermined pressure;

And a flow rate control mechanism absolute flow rate verification system, wherein the flow rate is switched according to the predetermined flow rate of the fluid passing through the flow rate control mechanism.

An exhaust passage communicating with the gas passage between the first shutoff valve and the second shutoff valve and the inlet of the vacuum pump;

A pressure sensor and a temperature sensor installed in the exhaust flow path between the third shutoff valve and the fourth shutoff valve;

It has a control device for calibration connecting the pressure sensor and the temperature sensor,

A first closed space formed by closing the first shutoff valve and the second shutoff valve and the third shutoff valve;

The third shut-off valve is formed by closing the fourth shut-off valve and the fourth shut-off valve, there is a second sealed space in which the volume (V2) is known from the first closed space in the third shut-off valve is known,

The gas is filled into the first sealed space and the second sealed space, and a pressure P ₁ and a temperature T ₁ are measured.

Measuring the pressure (P ₂ ), the temperature (T ₂ ) after the first closed space or the second closed space to a vacuum and the vacuum,

The third shut-off valve is opened, the first sealed space and the second sealed space communicate with each other, and after time, the pressure P ₃ and the temperature T ₃ are measured.

Based on the pressure (P ₁ ), the temperature (T ₁ ), the pressure (P ₂ ), the temperature (T ₂ ), the pressure (P ₃ ), the temperature (T ₃ ) and the volume (V ₂ ) Obtaining the volume (V ₁ ) of the first sealed space by the flow control mechanism absolute flow rate verification system.

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