TW201314402A - 氣體流量檢定系統及氣體流量檢定單元 - Google Patents

氣體流量檢定系統及氣體流量檢定單元 Download PDF

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Abstract

具有：複數製程氣體管線，使來自製程氣體供給源之氣體，經由第1管線遮斷閥、第2管線遮斷閥及流量控制設備，以供給到製程腔體；以及共用氣體管線，使來自共用氣體供給源之氣體，經由第2管線遮斷閥及流量控制設備以排出地，分歧連接到前述製程氣體管線；共用氣體管線具有共用遮斷閥、測量用桶槽、第1壓力偵知器及壓力調整閥，當關閉第1管線遮斷閥及共用遮斷閥時，使測量用桶槽內之氣體壓力下降，以第1壓力偵知器測量，藉此，進行流量控制設備之流量檢定，壓力調整閥回饋控制該壓力調整閥之二次側壓力。

Description

氣體流量檢定系統及氣體流量檢定單元
本發明係有關於一種將使用於半導體製造裝置中之製程氣體之氣體供應系統之流量控制設備(質量流量控制器等)之流量，加以檢定之氣體流量檢定系統及氣體流量檢定單元。
在半導體製造製程中之成膜裝置或乾式蝕刻裝置等之中，係使用例如矽烷等特殊氣體、氯氣等腐蝕性氣體及氫氣或磷化氫(phosphine)等可燃性氣體等。這些氣體流量直接影響製品之優劣，所以，必須嚴格管理其流量。尤其，近年來隨著半導體基板之層積化及細微化，被要求要提高製程氣體供給系統之可靠性，其要求程度比先前要高很多。
在此，例如在專利文獻1及專利文獻2中，開示有一種半導體製造製程中之供給氣體之流量控制技術。
專利文獻1之技術係交互作動流動模式與非流動模式，使批次性流過質量流量控制器之氣體流量，調節到指定流量，所以，在質量流量控制器之上游側設置流動管線，前述流動管線係串接遮斷閥、基準容量(相當於測量用桶槽)、壓力偵知器及壓力調整閥所構成，自基準容量之壓力降低開始，決定實際流量以調節質量流量控制器設定值之技術。
又，專利文獻2之技術係為正確算出製程氣體之流 量，在質量流量控制器之上游側，串接遮斷閥、具有蓄熱部之既知體積部(相當於測量用桶槽)、壓力偵知器及壓力調整閥，自既知體積部之壓力降低開始，算出實際流量，而當與指定流量有差異時，校正可變式壓力調整閥之技術。而且，當將既知體積部內之壓力降低當作時間函數以測量時，為使氣體溫度維持一定，自蓄熱部進行熱傳導。
【先行技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】日本特表2003-529218號公報
【專利文獻2】日本特表2008-504613號公報
但是，記載於專利文獻1、2，中之技術有以下問題。
在專利文獻1、2之技術中，當質量流量控制器之一次側壓力變動較大時，質量流量控制器之流量與自桶槽流出之流量會一齊變動。又，當質量流量控制器之一次側壓力變動較小時，雖然質量流量控制器之流量不變動，但是，自桶槽流出之流量會變動。因此，為使質量流量控制器之一次側壓力維持一定，在質量流量控制器之一次側配置壓力調整閥。藉配置壓力調整閥，具有能抑制質量流量控制器流量變動之效果。
但是，本發明者發現：相當於質量流量控制器一次側壓力之壓力調整閥與質量流量控制器間之壓力，係承受壓 力調整閥與質量流量控制器間之容積(也稱作「壓力調整閥二次側容積」，以下相同)之影響而變動。第9A~9C圖係本發明者之實驗結果曲線圖。在此，將壓力調整閥一次側之壓力稱作壓力調整閥一次側壓力(PT1)。如第9A圖及第9B圖所示，使自壓力調整閥一次側供給之氣體流量為50sccm，壓力調整閥二次側容積為20cc(第9A圖)與150 cc(第9B圖)時，當比較壓力調整閥與質量流量控制器間之壓力(也稱作「壓力調整閥二次側壓力(PT2)」。以下相同)時，壓力調整閥二次側容積為150cc者比20cc者的壓力調整閥二次側壓力(PT2)還要高。
因此，當例如因為半導體製造裝置之改造等，而壓力調整閥與質量流量控制器間之配管長度改變時，壓力調整閥二次側容積會改變，所以，會影響質量流量控制器一次側壓力之壓力變動，結果，有氣體流量檢定精度降低之問題。
又，本發明者發現：即使供給自氣體供給源之氣體流量變動，壓力調整閥二次側壓力也會變動。如第9B圖及第9C圖所示，使自壓力調整閥二次側容積為150 cc，自壓力調整閥一次側供給之氣體流量為50 sccm(第9B圖)與10 sccm(第9C圖)時，當比較壓力調整閥二次側壓力(PT2)時，氣體流量為10 sccm者比50 sccm者之壓力調整閥二次側壓力還要低。
因此，即使例如半導體製造裝置之運轉狀況變動，而供給自氣體供給源之氣體流量變動，也會影響質量流量控 制器一次側壓力之壓力變動，結果，有氣體流量檢定精度降低之問題。
又，在專利文獻1、2之技術中，係使上游側之遮斷閥、基準容量或既知體積部(皆相當於「測量用桶槽」)、壓力偵知器及壓力調整閥，藉流路串接。當使上游側之遮斷閥關閉後，蓄積在測量用桶槽之製程氣體流出到流路時，在遮斷閥關閉後不久，承受絕熱膨脹之影響，在流路中途，壓力偵知器測量之氣體壓力壓力降低率，在壓力降低開始初期為不一定(參照第4圖之先前例)。因此，直到壓力降低率略微一定為止，皆無法做氣體流量檢定，而有產生等待時間之問題。
此點在專利文獻2之技術中，在既知體積部(相當於「測量用桶槽」)內外周具備蓄熱部，自蓄熱部進行熱傳導，藉此，能避免絕熱膨脹之影響。
但是，如果在既知體積部之內外周具備蓄熱部，因為蓄熱部之部分，裝置整體會變大，裝置成本也會增加，所以不太好。又，當使蓄熱部設於既知體積部內周時，會在蓄熱部殘留製程氣體，當更換到新製程氣體時，會有與殘留在蓄熱部之舊氣體混合之缺陷。又，當使用高腐蝕性氣體時，有蓄熱部本身會腐蝕之問題。
本發明係為解決上述問題點所研發出者，其目的在於提供一種減少壓力調整閥二次側壓力之變動，以能高精度檢定自流量控制設備排出之氣體流量之氣體流量檢定系統及氣體流量檢定單元。又，另一目的係在於提供一種使測 量用桶槽內之壓力降低率維持一定，以達成效率化之氣體流量檢定系統及氣體流量檢定單元。
(1)為解決上述課題，當使用本發明之一態樣時，氣體流量檢定系統之特徵在於具有：複數製程氣體管線，使來自製程氣體供給源之氣體，經由第1管線遮斷閥、第2管線遮斷閥及流量控制設備，以供給到製程腔體；以及共用氣體管線，使來自共用氣體供給源之氣體，經由前述第2管線遮斷閥及前述流量控制設備以排出地，分歧連接到前述製程氣體管線；前述共用氣體管線具有共用遮斷閥、測量用桶槽、第1壓力偵知器及壓力調整閥，當關閉前述第1管線遮斷閥及前述共用遮斷閥時，使前述測量用桶槽內之氣體壓力下降，以前述第1壓力偵知器測量，藉此，進行前述流量控制設備之流量檢定，前述壓力調整閥回饋控制該壓力調整閥之二次側壓力。
(2)又，當使用本發明之其他態樣時，其特徵在於具有：複數製程氣體管線，使來自製程氣體供給源之氣體，經由第1管線遮斷閥、第2管線遮斷閥及流量控制設備，以供給到製程腔體；以及共用氣體管線，使來自共用氣體供給源之氣體，經由前述第2管線遮斷閥及前述流量控制設備以排出地，分歧連接到前述製程氣體管線；在前述各製程氣體管線之第1管線遮斷閥與第2管線遮斷閥之間，具有測量用桶槽、第1壓力偵知器及壓力調整閥，而且在前述共用氣體管線具有共用遮斷閥，當關閉前述第1管線遮斷 閥及前述共用遮斷閥時，使前述測量用桶槽內之氣體壓力下降，以前述第1壓力偵知器測量，藉此，進行前述流量控制設備之流量檢定，前述壓力調整閥回饋控制該壓力調整閥之二次側壓力。
(3)在記載於(1)或(2)之氣體流量檢定系統中，最好在前述壓力調整閥內或其下游側，具有測量前述壓力調整閥二次側壓力之第2壓力偵知器，前述壓力調整閥具有控制部，前述控制部依據來自前述第1壓力偵知器之第1壓力訊號，與來自前述第2壓力偵知器之第2壓力訊號之壓力訊號差，進行壓力控制。
(4)在記載於(1)至(3)中任一項所述之氣體流量檢定系統中，最好前述測量用桶槽設於使前述第1壓力偵知器與前述壓力調整閥，載置於上端之集合管內部，連接前述第1壓力偵知器與前述壓力調整閥之各流路，分別連通到前述測量用桶槽的內壁。
(5)在記載於(4)之氣體流量檢定系統中，最好在前述集合管之下端，設有密封前述測量用桶槽下端之蓋構件。
(6)為解決上述課題，當使用本發明之其他態樣時，其特徵在於：具有共用氣體管線，前述共用氣體管線係使來自共用氣體供給源之氣體，經由前述第2管線遮斷閥及前述流量控制設備以排出地，分歧連接到複數個製程氣體管線，前述製程氣體管線係使來自製程氣體供給源之氣體，經由第1管線遮斷閥、第2管線遮斷閥及流量控制設備，以供給到製程腔體，前述共用氣體管線具有共用遮斷閥、 測量用桶槽、第1壓力偵知器及壓力調整閥，當關閉前述第1管線遮斷閥及前述共用遮斷閥時，使前述測量用桶槽內之氣體壓力下降，以前述第1壓力偵知器測量，藉此，進行前述流量控制設備之流量檢定，前述壓力調整閥具有回饋控制該壓力調整閥之二次側壓力之控制機構。
(7)而且，當使用本發明之其他態樣時，其特徵在於：具有共用氣體管線，前述共用氣體管線係使來自共用氣體供給源之氣體，經由前述第2管線遮斷閥及前述流量控制設備以排出地，分歧連接到複數個製程氣體管線，前述製程氣體管線係使來自製程氣體供給源之氣體，經由第1管線遮斷閥、第2管線遮斷閥及流量控制設備，以供給到製程腔體，在前述各製程氣體管線之第1管線遮斷閥與第2管線遮斷閥之間，具有測量用桶槽、第1壓力偵知器及壓力調整閥，而且在前述共用氣體管線具有共用遮斷閥，當關閉前述第1管線遮斷閥及前述共用遮斷閥時，使前述測量用桶槽內之氣體壓力下降，以前述第1壓力偵知器測量，藉此，進行前述流量控制設備之流量檢定，前述壓力調整閥具有回饋控制該壓力調整閥之二次側壓力之控制機構。
(8)在記載於(6)或(7)之氣體流量檢定單元中，最好在前述壓力調整閥內或其下游側，具有測量前述壓力調整閥二次側壓力之第2壓力偵知器，前述控制機構具有控制部，前述控制部依據來自前述第1壓力偵知器之第1壓力訊號，與來自前述第2壓力偵知器之第2壓力訊號之壓力訊號差，進行壓力控制。
(9)在記載於(6)至(8)中任一項所述之氣體流量檢定單元中，最好前述測量用桶槽設於使前述第1壓力偵知器與前述壓力調整閥，載置於上端之集合管內部，連接前述第1壓力偵知器與前述壓力調整閥之各流路，分別連通到前述測量用桶槽的內壁。
(10)在記載於(9)之氣體流量檢定單元中，最好在前述集合管之下端，設有密封前述測量用桶槽下端之蓋構件。
接著，說明本發明氣體流量檢定系統之作用及效果。
藉上述(1)之構成，能減少壓力調整閥二次側壓力之變動，高精度檢定自流量控制設備排出之氣體流量。
具體說來，壓力控制閥係回饋控制該壓力控制閥之二次側壓力，所以，即使產生例如共用氣體供給源之氣體壓力變動、或測量用桶槽內之壓力降低(壓力調整閥一次側壓力變動)、壓力調整閥二次側容積改變、供給自共用氣體供給源之氣體流量變動等，也能確實減少壓力調整閥二次側壓力之變動。而且，壓力調整閥二次側壓力也是流量控制設備(質量流量控制器等)之一次側壓力，所以，流量控制設備之一次側壓力會穩定化。因此，自流量控制設備排出之氣體流量與來自測量用桶槽之流出量會穩定。結果，能減少由測量用桶槽壓力降低算出之氣體流量，與實際自流量控制設備排出之氣體流量間之誤差，能提高氣體流量檢定系統之測量精度。
當例如因為半導體製造裝置之改造等，而壓力控制閥 與流量控制設備間之配管長度被改變時，壓力控制閥二次側容積會改變。當壓力控制閥二次側容積改變時，雖然壓力控制閥之二次側壓力也很容易改變，但是，回饋控制壓力控制閥之二次側壓力，所以能維持一定。因此，能維持流量控制設備一次側壓力為一定，所以，也能使自流量控制設備排出之氣體流量維持一定。因此，在檢定氣體流量時，能使由測量用桶槽壓力降低所算出之氣體流量，與實際自流量控制設備排出之氣體流量為一致，能提高氣體流量之流量檢定精度。
藉上述(2)之構成，能減少各製程氣體管線中之壓力調整閥二次側壓力之變動，以高精度檢定自流量控制設備排出之氣體流量。
具體說來，各製程氣體管線中具備之壓力控制閥，係回饋控制該壓力控制閥之二次側壓力，所以，即使產生例如各製程氣體供給源之氣體壓力變動、或測量用桶槽內之壓力降低、壓力調整閥二次側容積改變、供給自各製程氣體供給源之氣體流量變動等，也能確實減少壓力調整閥二次側壓力之變動。而且，壓力調整閥二次側壓力也是流量控制設備(質量流量控制器等)之一次側壓力，所以，流量控制設備之一次側壓力會穩定化。因此，自各製程氣體管線中之流量控制設備排出之氣體流量與來自測量用桶槽之流出量會穩定。結果，在各製程氣體管線中，能減少由測量用桶槽壓力降低所算出之氣體流量，與實際自流量控制設備排出之氣體流量間之誤差，能提高氣體流量檢定系 統之測量精度。
當例如在某製程氣體管線中，因為半導體製造裝置之改造等，而壓力控制閥與流量控制設備間之配管長度被改變時，該製程氣體管線之壓力控制閥二次側容積會改變。當壓力控制閥二次側容積改變時，雖然壓力控制閥之二次側壓力也很容易改變，但是，回饋控制壓力控制閥之二次側壓力，所以能維持一定。因此，能維持流量控制設備一次側壓力為一定，所以，也能使自流量控制設備排出之氣體流量維持一定。因此，在檢定各製程氣體管線中之氣體流量時，能使由測量用桶槽壓力降低所算出之氣體流量，與實際自流量控制設備排出之氣體流量為一致，能提高氣體流量之流量檢定精度。
藉上述(3)之構成，即使壓力調整閥之一次側壓力變動，也能使壓力調整閥之二次側壓力維持一定。具體說來，壓力調整閥係回饋控制該壓力調整閥之二次側壓力，所以，即使壓力調整閥之一次側壓力變動，雖然也能減少壓力調整閥二次側壓力之變動，但是，直接測量壓力調整閥之一次側壓力與二次側壓力，再依據兩者之壓力差以進行壓力控制，所以，更能穩定維持壓力調整閥之二次側壓力。
藉上述(4)之構成，第1壓力偵知器能正確測量測量用桶槽內之氣體壓力，而且等待時間很少，能很有效率地檢定氣體流量。
具體說來，連接第1壓力偵知器與壓力調整閥之各流路，分別連通到測量用桶槽之內壁，所以，在檢定氣體流 量時，測量用桶槽內之氣體不經由第1壓力偵知器之流路，能流出到壓力調整閥之一次側流路。因此，第1壓力偵知器不會受到當測量用桶槽內之氣體流出到壓力調整閥之一次側流路時，所產生之氣流紊亂所造成之壓力變動之影響，能正確測量殘留在測量用桶槽內之氣體壓力。
又，測量用桶槽內之氣體壓力雖然慢慢下降，但是，氣體不經由第1壓力偵知器之流路，而流出到壓力調整閥之一次側流路，所以，在第1壓力偵知器之測量位置中，不太會承受氣體絕熱膨脹之影響。因此，能使第1壓力偵知器所量測之測量用桶槽壓力下降率維持一定。因此，在開始氣體流量檢定後不久，能使測量用桶槽內之壓力下降率為一定，所以，無須等待時間，能高效率地檢定氣體流量。
藉上述(5)之構成，藉改變蓋構件之厚度，能簡單地改變桶槽容積。因此，能使桶槽容積對應氣體容量以改變，所以，能達成最佳之壓力下降率。又，使蓋構件較薄，或者，使用熱傳導性較好之材料，能迅速對測量用桶槽內之氣體進行熱傳遞，能使測量用桶槽內之氣體溫度維持一定。
因此，能對應氣體流量，使測量用桶槽內之壓力下降率維持在最佳狀態，能更有效率地檢定氣體流量。
又，說明本發明氣體流量檢定單元之作用及效果。
藉上述(6)之構成，能減少壓力調整閥二次側壓力之變動，高精度檢定自流量控制設備排出之氣體流量。
具體說來，壓力控制閥係具有回饋控制該壓力控制閥 二次側壓力之控制機構，所以，即使產生例如共用氣體供給源之氣體壓力變動、或壓力調整閥二次側容積改變、供給自共用氣體供給源之氣體流量變動等，也能確實減少壓力調整閥二次側壓力之變動。而且，壓力調整閥二次側壓力也是流量控制設備(質量流量控制器等)之一次側壓力，所以，流量控制設備之一次側壓力會穩定化。因此，自流量控制設備排出之氣體流量與來自測量用桶槽之流出量會穩定。結果，能減少由測量用桶槽壓力降低所算出之氣體流量，與實際自流量控制設備排出之氣體流量間之誤差，能提高氣體流量檢定單元之測量精度。
當例如因為半導體製造裝置之改造等，而壓力控制閥與流量控制設備間之配管長度被改變時，壓力控制閥二次側容積會改變。當壓力控制閥二次側容積改變時，雖然壓力控制閥之二次側壓力也很容易改變，但是，回饋控制壓力控制閥之二次側壓力，所以，能維持一定。因此，能維持相當於壓力調整閥二次側壓力之流量控制設備一次側壓力為一定，所以，也能使自流量控制設備排出之氣體流量維持一定。因此，在檢定氣體流量時，能使由測量用桶槽壓力降低算出之氣體流量，與實際自流量控制設備排出之氣體流量為一致，能提高氣體流量之流量檢定精度。
藉上述(7)之構成，能減少各製程氣體管線中之壓力調整閥二次側壓力之變動，以高精度檢定自流量控制設備排出之氣體流量。
具體說來，各製程氣體管線中具備之壓力控制閥，係 回饋控制該壓力控制閥之二次側壓力，所以，即使產生例如各製程氣體供給源之氣體壓力變動、或測量用桶槽內之壓力降低、壓力調整閥二次側容積改變、供給自各製程氣體供給源之氣體流量變動等，也能確實減少壓力調整閥二次側壓力之變動。而且，壓力調整閥二次側壓力也是流量控制設備(質量流量控制器等)之一次側壓力，所以，流量控制設備之一次側壓力會穩定化。因此，自各製程氣體管線中之流量控制設備排出之氣體流量與來自測量用桶槽之流出量會穩定。結果，在各製程氣體管線中，能減少由測量用桶槽壓力降低所算出之氣體流量，與實際自流量控制設備排出之氣體流量間之誤差，能提高氣體流量檢定系統之測量精度。
當例如在某製程氣體管線中，因為半導體製造裝置之改造等，而壓力控制閥與流量控制設備間之配管長度被改變時，該製程氣體管線之壓力控制閥二次側容積會改變。當壓力控制閥二次側容積改變時，雖然壓力控制閥之二次側壓力也很容易改變，但是，回饋控制壓力控制閥之二次側壓力，所以，能維持一定。因此，能維持相當於壓力調整閥二次側壓力之流量控制設備一次側壓力為一定，所以，也能使自流量控制設備排出之氣體流量維持一定。因此，在檢定各製程氣體管線中之氣體流量時，能使由測量用桶槽壓力降低所算出之氣體流量，與實際自流量控制設備排出之氣體流量為一致，能提高氣體流量之流量檢定精度。
藉上述(8)之構成，即使壓力調整閥之一次側壓力變動，也能使壓力調整閥之二次側壓力維持一定。具體說來，壓力調整閥之控制機構係回饋控制該壓力調整閥之二次側壓力，所以，即使氣體供給源之氣體壓力變動，雖然也能減少壓力調整閥二次側壓力之變動，但是，直接測量壓力調整閥之一次側壓力與二次側壓力，再以控制部依據兩者之壓力差以進行壓力控制，所以，更能穩定維持壓力調整閥之二次側壓力。
藉上述(9)之構成，第1壓力偵知器能正確測量測量用桶槽內之氣體壓力，而且等待時間很少，能很有效率地檢定氣體流量。
具體說來，連接第1壓力偵知器與壓力調整閥之各流路，分別連通到測量用桶槽之內壁，所以，在檢定氣體流量時，測量用桶槽內之氣體不經由第1壓力偵知器之流路，能流出到壓力調整閥之一次側流路。因此，第1壓力偵知器不會受到當測量用桶槽內之氣體流出到壓力調整閥之一次側流路時，所產生之氣流紊亂所造成之壓力變動之影響，能正確測量殘留在測量用桶槽內之氣體壓力。
又，測量用桶槽內之氣體壓力雖然慢慢下降，但是，氣體不經由第1壓力偵知器之流路，而流出到壓力調整閥之一次側流路，所以，在第1壓力偵知器之測量位置中，不太會承受氣體絕熱膨脹之影響。因此，能使第1壓力偵知器所量測之測量用桶槽壓力下降率維持一定。因此，在開始氣體流量檢定後不久，能使測量用桶槽內之壓力下降 率為一定，所以，無須等待時間，能高效率地檢定氣體流量。
藉上述(10)之構成，藉改變蓋構件之厚度，能簡單地改變桶槽容積。因此，能使桶槽容積對應氣體容量以改變，所以，能達成最佳之壓力下降率。又，使蓋構件較薄，或者，使用熱傳導性較好之材料，能迅速對測量用桶槽內之氣體進行熱傳遞，能使測量用桶槽內之氣體溫度維持一定。
因此，能對應氣體流量，使測量用桶槽內之壓力下降率維持在最佳狀態，能更有效率地檢定氣體流量。
接著，參照圖面詳細說明本發明之氣體流量檢定系統及氣體流量檢定單元之實施形態。在此，於說明過第1實施形態之氣體回路及構成該氣體回路中之共用氣體管線之零件構造後，說明其動作及作用效果。之後，說明第2及第3實施形態與第1實施形態之不同點，說明第2及第3實施形態之動作及作用效果。
(第1實施形態) <氣體回路之構成>
首先，說明第1實施形態中之氣體回路構成。第1圖係表示構成本發明氣體流量檢定系統及氣體流量檢定單元第1實施形態之氣體回路圖(主要部分)。
如第1圖所示，氣體流量檢定系統100具有共用氣體 管線1及製程氣體管線2。共用氣體管線1係本實施形態氣體流量檢定單元之一例。
共用氣體管線1係使來自共用氣體供給源之氣體，供給到半導體製造製程中之成膜裝置或乾式蝕刻裝置等之製程腔體，所以，其係設於包含下述流量控制設備(質量流量控制器等)之製程氣體管線2上游側之氣體管線。共用氣體係使用例如氮氣。被供給之氣體之氣體壓力係0.4~0.5MPa左右。
如第1圖所示，在共用氣體管線1依序連接有共用氣體輸入口11、共用遮斷閥12、測量用桶槽13、第1壓力偵知器141、壓力調整閥15及共用氣體輸出口33。共用氣體輸入口11係輸入來自未圖示共用氣體供給源之氣體之端子。共用遮斷閥12係使來自共用氣體輸入口11之氣體，供給到下游側或停止之氣動閥。測量用桶槽13係一定量儲存氣體之容器。測量用桶槽13之容積藉流量控制設備(質量流量控制器等)選定最佳容積，其係例如50~60cc左右。在檢定氣體流量時，儲存在測量用桶槽13容器內之氣體流出，而氣體壓力下降。第1壓力偵知器141係測量儲存在測量用桶槽13容器內之氣體壓力下降之壓力計。壓力計使用可對應高壓氣體之變形式壓力計。壓力調整閥15係用於使供給到流量控制設備(質量流量控制器等)之氣體之氣體壓力，維持一定之控制閥。壓力調整閥15為減少二次側壓力之變動，而回饋控制二次側壓力。在回饋控制之方式中，雖然有在壓力調整閥15壓力控制室，設置回流路 徑之機械性回饋方式，與電氣性回饋二次側壓力訊號之方式，但是，在第1實施形態中係採用機械性回饋方式。壓力調整閥15之設定壓力，設定成比供給自共用氣體供給源之氣體之氣體壓力還要低。供給自共用氣體供給源之氣體之氣體壓力係0.4~0.5MPa左右，所以，壓力調整閥15之設定壓力係0.2MPa左右。共用氣體輸出口33係使來自壓力調整閥15之氣體，輸出到下述製程氣體管線2之端子。
如第1圖所示，製程氣體管線2係供給製程氣體到未圖示半導體製造製程中之成膜裝置或乾式蝕刻裝置等之各製程腔體，所以，以並列配置之複數氣體管線A,B,C所構成。製程氣體管線2之各氣體管線A,B,C係自共用氣體管線1分歧連接。具體說來，各氣體管線A,B,C係透過共用氣體輸出口33與分歧配管34後，被分歧連接。在各分歧連接部配設有止回閥31A,31B,31C及連結遮斷閥32A,32B,32C。在各氣體管線A,B,C自上游側開始，連接有製程氣體輸入口21A,21B,21C、第1管線遮斷閥22A,22B,22C、第2管線遮斷閥23A,23B,23C及流量控制設備24A,24B,24C。各分歧連接部係連結在第1管線遮斷閥22A,22B,22C與第2管線遮斷閥23A,23B,23C之間。
止回閥31A,31B,31C係用於使來自各氣體管線A,B,C之製程氣體不逆流之閥。連結遮斷閥32A,32B,32C係使來自共用氣體管線1之氣體，供給到各氣體管線A,B,C或加以遮斷之氣動閥。製程氣體輸入口21A,21B,21C係輸入來自未圖示製程氣體供給源之氣體之端子。製程氣體係使用 例如矽烷等特殊氣體、氯氣等腐蝕性氣體及氫氣或磷化氫(phosphine)等可燃性氣體等。被供給之製程氣體之氣體壓力係0.4~0.5MPa左右。第1管線遮斷閥22A,22B,22C及第2管線遮斷閥23A,23B,23C，係供給或停止流到流量控制設備24A,24B,24C之製程氣體之氣動閥。流量控制設備24A,24B,24C係例如質量流量控制器，其係組合質量流量計與控制閥，以進行回饋控制，可進行流量控制之物件。因此，能使設定在既定數值之氣體流量穩定排出。自流量控制設備24A,24B,24C排出之氣體，係透過供給配管25A,25B,25C供給到各製程腔體。
而且，在分歧配管34連接有排出閥35及排出端子36，能使不需要之氣體排出到外部。
<構成共用氣體管線(氣體流量檢定單元)之零件構造>
接著，說明構成第1實施形態共用氣體管線1之零件構造。在第2圖表示構成第1圖所示氣體回路中之共用氣體管線之零件之構造圖。
如第2圖所示，自圖面左邊依序為共用遮斷閥12、第1壓力偵知器141、溫度計18及壓力調整閥15，其係載置於集合管17的上端。集合管17略呈矩形，其內部穿設有測量用桶槽13。測量用桶槽13形成矩形剖面。連通到共用遮斷閥12二次側流路125之流路172、連通到第1壓力偵知器141之流路173,174、及連通到壓力調整閥15一次側流路153之流路175，係分別間隔而直接穿設到矩形剖面上端的內壁。在第1壓力偵知器141與壓力調整閥15之 間，溫度計18之偵知器部181，係自測量用桶槽13之矩形剖面上端之內壁往下方突出。在集合管17的下端，固著有密封測量用桶槽13之板狀蓋構件132。在集合管17之圖面左端形成有流路171，流路171係連通設於下端之共用氣體輸入口11，與共用遮斷閥12之一次側流路123。在集合管17之圖面右端形成有流路176，流路176係連通設於下端之輸出口33與壓力調整閥15之二次側流路159。
共用遮斷閥12係具有驅動部121及本體部122，由空氣操作所做之驅動部使隔膜124上下，以供給或停止共用氣體。第1壓力偵知器141係自連通到未圖示偵知器部之流路173,174，直接測量測量用桶槽13內之共用氣體之氣體壓力。
溫度計18測量測量用桶槽13內之共用氣體之溫度。偵知器部181係自測量用桶槽13之矩形剖面上端之內壁往下方突出，所以，能更正確量測測量用桶槽13內之共用氣體之溫度。藉量測測量用桶槽13內之共用氣體之溫度，能確認氣體流量檢定時之共用氣體之溫度變化，能反映到流量之算出。
壓力調整閥15具有調整機構部151及本體部150，壓力調整閥15之設定壓力係藉調整機構部151之未圖示調整機構來調整。調整機構調整未圖示調整彈簧之推壓力，以上下隔膜154。隔膜154覆蓋壓力控制室155的上端。在壓力控制室155處，錐閥體156之突出部自下方突出，以抵接或離開隔膜154。錐閥體156係被與一次側流路153 連通之閥室158收容，藉壓縮彈簧157被往上方推壓。在壓力控制室155下端，穿設有與二次側流路159連通之回流路徑152。因此，壓力控制室155經由回流路徑152，回饋壓力調整閥15之二次側壓力。
<動作說明>
接著，依據第1圖~第3圖說明第1實施形態氣體流量檢定系統及氣體流量檢定單元之動作。第3圖係氣體流量檢定時之測量用桶槽內之壓力線圖。
在第1圖所示之氣體回路中，係自共用氣體供給源，供給例如0.5MPa之氮氣到共用氣體輸入口11。使壓力調整閥15之二次側壓力，設定在例如0.2MPa。之後，打開共用遮斷閥12，而且打開作為進行流量檢定對象之例如氣體管線A之第2管線遮斷閥23A、及往氣體管線A之分歧連接部之連結遮斷閥32A。此時，氣體管線A之第1管線遮斷閥22A及其他氣體管線B,C之第1管線遮斷閥22B,22C、第2管線遮斷閥23B,23C及連結遮斷閥32B,32C係關閉。又，排出閥35也為關閉。
共用氣體係通過共用遮斷閥12，氣體壓力藉壓力調整閥15自0.5MPa減壓到0.2MPa。因此，流量控制設備24A之一次側壓力也成為0.2MPa，以流量控制設備24A設定之流量流到氣體管線A，經由供給配管25A被供給到既定之製程腔體。
當自流量控制設備24A排出之共用氣體之流量穩定成為一定時，關閉共用遮斷閥12。當關閉共用遮斷閥12時， 來自共用氣體供給源之氣體供給被遮斷，所以，儲存在測量用桶槽13內之氣體，被放出到共用氣體管線1，經由分歧連接部流到氣體管線A，自流量控制設備24A往製程腔體被排出。
如第3圖所示，測量用桶槽13內之氣體壓力(Px)，係自共用遮斷閥12關閉時(T1)開始下降。在氣體壓力之每單位時間之壓力下降率，為穩定地成為一定之階段(測量開始點T2)，第1壓力偵知器141測量氣體壓力。之後，在經過一定時間之時點(測量結束點T3)，第1壓力偵知器141再度測量氣體壓力。在此情形下，於測量結束點之測量用桶槽13內之氣體壓力，必須比壓力調整閥15之二次側壓力(Y)還要高。因為測量用桶槽13內之氣體壓力，當比壓力調整閥15之二次側壓力還要低時，壓力調整閥15之二次側壓力也與測量用桶槽13內之氣體壓力一齊降低。
接著，求出測量用桶槽13內之測量開始點(T2)之氣體壓力與測量結束點(T3)之氣體壓力之差值△P、及自測量開始點至測量結束點之時間△t。△P/△t係與氣體流量成比例，所以，乘上比例係數，算出自流量控制設備24A往製程腔體排出之氣體流量。比較算出之氣體流量與以流量控制設備24A設定之氣體流量，如果差異在基準值以內，則流量檢定結果為合格。此流量檢定也可以重複數次，以確認再現性。
第5圖係表示第1實施形態氣體流量檢定系統及氣體 流量檢定單元中之重複再現性之圖面。如第5圖所示，使氣體流量成10sccm、100 sccm及1000 sccm之三階段變化，重複數次以進行氣體流量檢定，測量算出之氣體流量之參差。參差較小者之再現性比較好。氣體流量較少(例如10sccm)者，其參差較大，但是，在本實施形態之氣體流量檢定系統中，與先前例相比較下，其參差低於先前例之一半。
而且，比較算出之氣體流量，與以流量控制設備24A設定之氣體流量，當差異超過基準值時，校正流量控制設備24A之設定值，或者，當作流量控制設備24A故障而加以更換。又，其他之氣體管線B,C也可以同樣進行氣體流量檢定。
如第3圖所示，壓力調整閥15之二次側壓力(Y)，必須被維持一定。但是，如上所述，例如因為半導體製造裝置之改造等，而壓力調整閥15與質量流量控制器24A等之間之配管長度改變時，壓力調整閥二次側容積會改變。當壓力調整閥二次側容積改變時，壓力調整閥15之二次側壓力也會改變。而且，壓力調整閥15之二次側壓力，也因為測量用桶槽13之壓力降低而變化。
因此，在第1實施形態中，藉回饋控制壓力調整閥15之二次側壓力，而維持一定。
依據第2圖說明該回饋控制法。例如當壓力調整閥15之二次側壓力低於設定壓力時，壓力控制室155之壓力比設定壓力還要低，隔膜154往下方變形，以下壓錐閥體 156。藉此，閥室158中之閥開度成打開，所以，自閥室158流入壓力控制室155之氣體會增加，而壓力控制室155之壓力會上升。藉壓力控制室155之壓力上升，壓力調整閥15之二次側壓力透過回流路徑152而上升。
如此一來，藉回饋控制壓力調整閥15之二次側壓力，壓力調整閥15之二次側壓力係長時間維持一定。結果，再現性很高，可達成誤差很少之流量檢定。
<作用效果>
如以上之詳細說明所示，當使用本實施形態之氣體流量檢定系統100及氣體流量檢定單元1時，能減少壓力調整閥15二次側壓力之變動，能高精度檢定供給自流量控制設備24A,24B,24C之氣體流量。
具體說來，壓力控制閥15係回饋控制該壓力調整閥15之二次側壓力，所以，即使產生例如共用氣體供給源之氣體壓力變動、或壓力調整閥二次側容積改變、供給自共用氣體供給源之氣體流量變動等，也能確實減少壓力調整閥二次側壓力之變動。而且，壓力調整閥15二次側壓力也是流量控制設備(質量流量控制器等)24A,24B,24C之一次側壓力，所以，流量控制設備24A,24B,24C之一次側壓力會穩定化。因此，自流量控制設備24A,24B,24C排出之氣體流量與來自測量用桶槽13之流出量會穩定。結果，能減少由測量用桶槽13壓力降低所算出之氣體流量，與實際自流量控制設備24A,24B,24C排出之氣體流量間之誤差，能提高氣體流量檢定系統100及氣體流量檢定單元1之測 量精度。
當例如因為半導體製造裝置之改造等，而壓力控制閥15與流量控制設備24A,24B,24C間之配管長度被改變時，壓力控制閥15二次側容積會改變。當壓力控制閥15二次側容積改變時，雖然壓力控制閥15之二次側壓力也很容易改變，但是，回饋控制壓力控制閥15之二次側壓力，所以能維持一定。因此，能維持流量控制設備24A,24B,24C一次側壓力為一定，所以，也能使自流量控制設備24A,24B,24C排出之氣體流量維持一定。因此，在檢定氣體流量時，能使由測量用桶槽13壓力降低所算出之氣體流量，與實際自流量控制設備24A,24B,24C排出之氣體流量為一致，能提高氣體流量之流量檢定精度。
又，當使用本實施形態時，測量用桶槽13設於使共用遮斷閥12、第1壓力偵知器141及壓力調整閥15，載置於上端之集合管17內部，連接第1壓力偵知器141與壓力調整閥15之各流路173,174,175，分別連通到測量用桶槽13的內壁131，，所以，第1壓力偵知器141能正確量測測量用桶槽13內之氣體壓力，而且等待時間很少，能高效率地檢定氣體流量。
具體說來，連接第1壓力偵知器141與壓力調整閥15之各流路173,174,175，分別間隔連通到測量用桶槽13的內壁131，所以，在檢定氣體流量時，測量用桶槽13內之製程氣體不經由第1壓力偵知器141之流路173,174，能透過流路175流出到壓力調整閥15之一次側流路153。因 此，第1壓力偵知器141不會受到當測量用桶槽13內之氣體流出到流路175及壓力調整閥15之一次側流路時，所產生之氣流紊亂所造成之壓力變動之影響，能正確測量殘留在測量用桶槽13內之氣體壓力。
又，測量用桶槽13內之氣體壓力雖然慢慢下降，但是，氣體不經由第1壓力偵知器141之流路173,174，而流出到壓力調整閥15之一次側流路153，所以，在第1壓力偵知器141之測量位置中，不太會承受氣體絕熱膨脹之影響。因此，能使第1壓力偵知器141所量測之測量用桶槽13內之壓力下降率維持一定。因此，在開始氣體流量檢定後不久，能使測量用桶槽13內之壓力下降率為一定，所以，無須等待時間，能高效率地檢定氣體流量(參照第4圖)。
又，當使用本實施形態時，在集合管17之下端，設有密封測量用桶槽13下端之蓋構件132，所以，藉改變蓋構件132之厚度，能簡單地改變桶槽容積。因此，能使桶槽容積對應氣體容量而改變，所以，能達成最佳之壓力下降率。又，使蓋構件132較薄，或者，使用熱傳導性較好之材料，能迅速對測量用桶槽13內之氣體進行熱傳遞，能使測量用桶槽13內之氣體溫度維持一定。
因此，能對應氣體流量，使測量用桶槽13內之壓力下降率維持在最佳狀態，能更有效率地檢定氣體流量。
(第2實施形態) <氣體回路之構造>
接著，說明第2實施形態中之氣體回路之構造。第6圖係構成本發明氣體流量檢定系統及氣體流量檢定單元第2實施形態之氣體回路圖(主要部分)。
如第6圖所示，本實施形態之特徵係在製程氣體管線20中之各氣體管線A,B,C之第1管線遮斷閥22A,22B,22C與第2管線遮斷閥23A,23B,23C之間，具有測量用桶槽13A,13B,13C、第1壓力偵知器141A,141B,141C、及壓力調整閥15A,15B,15C，而且在共用氣體管線10具有共用遮斷閥12。此外之回路構成係與第1實施形態相同。因此，在與第1實施形態相同之處所，賦予相同編號，其說明則予以適宜省略。
如第6圖所示，氣體流量檢定系統101具有共用氣體管線10及製程氣體管線20。在共用氣體管線10依序連接有共用氣體輸入口11及共用遮斷閥12。
在製程氣體管線20中之各氣體管線A,B,C，於第1管線遮斷閥22A,22B,22C與第2管線遮斷閥23A,23B,23C之間，分別依序連接有測量用桶槽13A,13B,13C、第1壓力偵知器141A,141B,141C、及壓力調整閥15A,15B,15C。
在本實施形態中，氣體流量檢定單元係與依序連接有第1管線遮斷閥22A,22B,22C、測量用桶槽13A,13B,13C、第1壓力偵知器141A,141B,141C、及壓力調整閥15A,15B,15C之氣體回路相當。因此，氣體流量檢定單元配置在各氣體管線A,B,C。
氣體流量檢定單元配置在各氣體管線A,B,C，所以， 藉被供給到各氣體管線A,B,C之製程氣體，進行氣體流量檢定。因此，也可以對應各製程氣體之種類、氣體壓力及氣體流量等，使測量用桶槽13A,13B,13C、第1壓力偵知器141A,141B,141C、及壓力調整閥15A,15B,15C之規格，在各氣體管線變更。
來自共用氣體管線10之氣體(例如氮氣)係與氣體流量檢定無關。因此，共用遮斷閥12係長時間被關閉，在例如定期點檢時等情形下，使吹掃氣體流過各氣體管線A,B,C時打開。
<動作說明>
接著，依據第6圖說明第2實施形態氣體流量檢定系統及氣體流量檢定單元之動作。
在第6圖所示之氣體回路中，係自共用氣體供給源，供給例如0.5MPa之製程氣體到製程氣體輸入口21A,21B,21C。使壓力調整閥15A,15B,15C之二次側壓力，設定在例如0.2MPa。之後，打開作為進行流量檢定對象之例如氣體管線A之第1管線遮斷閥22A及第2管線遮斷閥23A。此時，共用氣體管線10之共用遮斷閥12、連結遮斷閥32A及其他氣體管線B,C之第1管線遮斷閥22B,22C、第2管線遮斷閥23B,23C及連結遮斷閥32B,32C係關閉。又，排出閥35也為關閉。
氣體管線A之製程氣體係通過第1管線遮斷閥22A，氣體壓力藉壓力調整閥15A自0.5MPa減壓到0.2MPa。因此，流量控制設備24A之一次側壓力也成為0.2MPa，以流 量控制設備24A設定之流量流到氣體管線A，經由供給配管25A被供給到既定之製程腔體。
當自流量控制設備24A排出之製程氣體之流量穩定成為一定時，關閉第1管線遮斷閥22A。當關閉第1管線遮斷閥22A時，來自製程氣體供給源之氣體供給被遮斷，所以，儲存在測量用桶槽13A內之氣體，被放出到氣體管線A，自流量控制設備24A往製程腔體被排出。
與第1實施形態之情形相同地，測量用桶槽13A內之氣體壓力，係自第1管線遮斷閥22A關閉時開始下降。在氣體壓力之每單位時間之壓力下降率，為穩定地成為一定之階段(測量開始點)，第1壓力偵知器141A測量氣體壓力。之後，在經過一定時間之時點(測量結束點)，第1壓力偵知器141A再度測量氣體壓力。在此情形下，於測量結束點之測量用桶槽13A內之氣體壓力，必須比壓力調整閥15A之二次側壓力還要高。因為當測量用桶槽13A內之氣體壓力，比壓力調整閥15A之二次側壓力還要低時，壓力調整閥15A之二次側壓力也與測量用桶槽13A內之氣體壓力一齊降低。
接著，與第1實施形態之情形相同地，求出測量用桶槽13A內之測量開始點之氣體壓力與測量結束點之氣體壓力之差值△P、及自測量開始點至測量結束點之時間△t。△P/△t係與氣體流量成比例，所以，乘上比例係數，算出自流量控制設備24A往製程腔體排出之氣體流量。比較算出之氣體流量與以流量控制設備24A設定之氣體流量， 如果差異在基準值以內，則流量檢定結果為合格。此流量檢定也可以重複數次，以確認再現性。而且，氣體流量檢定也可以同樣實施在氣體管線B,C。
<作用效果>
如以上之詳細說明所示，當使用第2實施形態之氣體流量檢定系統101及氣體流量檢定單元時，能減少各氣體管線A,B,C中之壓力調整閥15A,15B,15C二次側壓力之變動，能高精度檢定自流量控制設備24A,24B,24C排出之氣體流量。
具體說來，具備於各氣體管線A,B,C上之壓力控制閥15A,15B,15C，係回饋控制該壓力調整閥15A,15B,15C之二次側壓力，所以，即使產生例如各製程氣體供給源之氣體壓力變動、或壓力調整閥二次側容積改變、供給自各製程氣體供給源之氣體流量變動等，也能確實減少壓力調整閥15A、15B、15C之二次側壓力之變動。而且，壓力調整閥15A,15B,15C二次側壓力也是流量控制設備(質量流量控制器等)24A,24B,24C之一次側壓力，所以，流量控制設備24A,24B,24C之一次側壓力會穩定化。因此，自各氣體管線A,B,C中之流量控制設備24A,24B,24C排出之氣體流量與來自測量用桶槽13A,13B,13C之流出量會穩定。結果，在各氣體管線A,B,C中，能減少由測量用桶槽13A,13B,13C壓力降低所算出之氣體流量，與實際自流量控制設備24A,24B,24C排出之氣體流量間之誤差，能提高氣體流量檢定系統之測量精度。
當例如某個製程氣體管線中，因為半導體製造裝置之改造等，而壓力控制閥與流量控制設備間之配管長度被改變時，該製程氣體管線之壓力控制閥二次側容積會改變。當壓力控制閥二次側容積改變時，雖然壓力控制閥15A,15B,15C之二次側壓力也很容易改變，但是，回饋控制壓力控制閥15A,15B,15C之二次側壓力，所以能維持一定。因此，能維持流量控制設備24A,24B,24C一次側壓力為一定，所以，也能使自流量控制設備24A,24B,24C排出之氣體流量維持一定。因此，在檢定各製程氣體管線之氣體流量時，能使由測量用桶槽13A,13B,13C壓力降低所算出之氣體流量，與實際自流量控制設備24A,24B,24C排出之氣體流量為一致，能提高氣體流量之流量檢定精度。
又，當使用本實施形態時，由構成氣體流量檢定單元之第1管線遮斷閥22A,22B,22C、測量用桶槽13A,13B,13C、第1壓力偵知器141A,141B,141C及壓力調整閥15A,15B,15C，依序連接所構成之氣體回路，係配設於各氣體管線A,B,C，所以，能一邊供給製程氣體到各氣體管線A,B,C，一邊進行氣體流量之檢定。
例如在氣體管線A中，當遮斷第1管線遮斷閥22A時，測量用桶槽13A內之氣體壓力，係自第1管線遮斷閥22A關閉時開始下降。在氣體壓力之每單位時間之壓力下降率，為穩定地成為一定之階段(測量開始點)，第1壓力偵知器141A測量氣體壓力。之後，在經過一定時間之時點(測量結束點)，第1壓力偵知器141A再度測量氣體壓力。 在此情形下，於測量結束點之測量用桶槽13A內之氣體壓力，比壓力調整閥15A之二次側壓力還要高，所以，流量控制設備24A能維持既定流量。又，在測量結束後不久，藉打開第1管線遮斷閥22A，測量用桶槽13A內之氣體壓力，係在比壓力調整閥15A之二次側壓力還要高之狀態下，被供給來自製程氣體供給源之氣體。因此，流量控制設備24A不產生流量變動。結果，能一邊供給製程氣體到氣體管線A，一邊進行氣體流量之檢定。
而且，在本實施形態中，使測量用桶槽13A,13B,13C、第1壓力偵知器141A,141B,141C及壓力調整閥15A,15B,15C，具備於各氣體管線A,B,C，所以，不會承受設於各氣體管線A,B,C與共用氣體管線10之分歧連接部上之止回閥31A,31B,31C誤動作之影響。
(第3實施形態) <氣體回路之構造>
接著，說明第3實施形態中之氣體回路之構造。第7圖係構成本發明氣體流量檢定系統及氣體流量檢定單元第3實施形態之氣體回路圖(主要部分)。
如第7圖所示，本實施形態之特徵係在壓力調整閥16或其下游側，具備測量壓力調整閥16二次側壓力之第2壓力偵知器142，壓力調整閥16具有控制部19，控制部19依據來自第1壓力偵知器141之第1壓力訊號，與來自第2壓力偵知器142之第2壓力訊號之壓力訊號差，進行壓力控制。此外之回路構成係與第1實施形態相同。因此， 在與第1實施形態相同之處所，賦予相同編號，其說明則予以適宜省略。
如第7圖所示，氣體流量檢定系統102具有共用氣體管線3及製程氣體管線2。共用氣體管線3係本實施形態氣體流量檢定單元之一例。
共用氣體管線3依序連接有共用氣體輸入口11、共用遮斷閥12、測量用桶槽13、第1壓力偵知器141、壓力調整閥16、第2壓力偵知器142及輸出口33。又，壓力調整閥16具有控制部19，控制部19依據來自第1壓力偵知器141之第1壓力訊號，與來自第2壓力偵知器142之第2壓力訊號之壓力訊號差，進行壓力控制。又，壓力調整閥16具有控制未圖示壓力控制室之壓力之未圖示導引閥，具備驅動該導引閥之驅動部161。而且，藉來自控制部19之電氣訊號，操作驅動部161之致動器，上下導引閥。藉上下導引閥，回饋控制壓力調整閥16之二次側壓力。
而且，控制部19可連接未圖示之壓力訊號輸入裝置，取代來自第1壓力偵知器141之第1壓力訊號，與來自第2壓力偵知器142之第2壓力訊號，可自外部輸入壓力訊號。因為自外部輸入壓力訊號，為避免設於往製程氣體管線2各氣體管線A,B,C之分歧連接部上之止回閥31A,31B,31C之誤動作，可進行止回閥之封鎖。其具體方法說明於後。
<動作說明>
接著，說明作為第3實施形態之特徵之由來自控制部 19之電氣訊號所做之壓力調整閥16二次側壓力之回饋控制。
控制部19輸入有來自第1壓力偵知器141之第1壓力訊號，與來自第2壓力偵知器142之第2壓力訊號。例如當壓力調整閥16二次側壓力降低時，來自第2壓力偵知器142之第2壓力訊號也會降低。當第2壓力訊號降低時，第1壓力訊號與第2壓力訊號之壓力訊號差會擴大。因此，控制部19使用於操作壓力調整閥16之未圖示導引閥之電氣訊號，輸出到驅動部161。驅動部161藉來自控制部19之電氣訊號，驅動部161之致動器會作動，使導引閥下降。當導引閥下降時，與第1實施形態之壓力調整閥15相同地，隔膜往下方變形以下壓錐閥體。藉此，閥室中之閥開度成打開，所以，自閥室流入壓力控制室之氣體會增加，而壓力控制室之壓力會上升。藉壓力控制室之壓力上升，壓力調整閥16之二次側壓力透過回流路徑而上升。
在第3實施形態中，依據壓力訊號，藉電氣訊號直接上下導引閥，以操作壓力控制室之隔膜之點，係與第1實施形態不同。藉此，能更迅速且精度良好地回饋控制壓力調整閥16之二次側壓力。
而且，藉活用控制部19之控制功能，針對設於往製程氣體管線2各氣體管線A,B,C之分歧連接部上之止回閥31A,31B,31C，可進行下述之止回閥封鎖。
本來，止回閥之構造係為防止氣體逆流，僅在上游側氣體往下游側流動時，閥會打開。但是，在氣體流量檢定 時，有時止回閥未完全關閉。當止回閥未完全關閉時，氣體會逆流而產生容積變動。這種逆流雖然並非每次發生，但是，當在氣體流量檢定中產生逆流時，有無法正確檢定流量之問題。
其對策有考慮設置自共用氣體供給源11連結製程氣體管線2之旁通管線4(例如參照第8圖)。第8圖係表示在第1圖所示氣體流量檢定系統設有旁通管線之氣體回路圖(主要部分)103。
簡單說明使用此旁通管線4之止回閥之避免誤動作之方法。
首先，如第8圖所示，在檢定氣體流量之前，打開旁通管線4之遮斷閥41，使氣體供給源之氣體壓力(例如0.5MPa)作用在止回閥31A,31B,31C。之後，關閉旁通管線4之遮斷閥41，打開氣體排出管線之排出閥35，以排出滯留在止回閥31A,31B,31C一次側之氣體。藉此，使止回閥31A,31B,31C之二次側壓力，維持在共用氣體供給源之氣體壓力(例如0.5MPa)，在此情形下，能使止回閥31A,31B,31C之一次側壓力，減壓成壓力調整閥15之二次側壓力(例如0.2MPa)。藉減壓止回閥31A,31B,31C之一次側壓力，能確實封鎖止回閥31A,31B,31C。藉此，能避免止回閥31A,31B,31C之誤動作。
但是，上述旁通管線4並非直接貢獻到製程氣體供給之物件，原來其係欲避免之物件。
當使用本實施形態時，藉活用控制部19之控制功能， 針對設於往製程氣體管線2各氣體管線A,B,C之分歧連接部上之止回閥31A,31B,31C，可進行下述之止回閥封鎖，所以，說明其動作方法。
在控制部19連接有自外部輸入壓力訊號之未圖示壓力訊號輸入裝置。藉壓力訊號輸入裝置，使控制部19之第2壓力訊號設定在例如0.5MPa，使0.5MPa之氣體壓力作用在各氣體管線A,B,C之止回閥31A,31B,31C。之後，打開氣體排出管線之遮斷閥35，排出滯留在止回閥31A,31B,31C上游側之氣體。之後，藉壓力訊號輸入裝置，使控制部19之第2壓力訊號，設定在例如0.2MPa，使0.2MPa之氣體壓力作用在止回閥31A,31B,31C。藉此，使止回閥31A,31B,31C之下游側壓力維持在0.5MPa，在此情形下，藉使止回閥31A,31B,31C之上游側壓力減壓，能確實封鎖止回閥31A,31B,31C。藉此，能避免止回閥31A,31B,31C之誤動作。
<作用效果>
如以上之詳細說明所示，當使用第3實施形態之氣體流量檢定系統102及氣體流量檢定單元3時，其特徵係在壓力調整閥16或其下游側，具備測量壓力調整閥16二次側壓力之第2壓力偵知器142，壓力調整閥16具有控制部19，控制部19依據來自第1壓力偵知器141之第1壓力訊號，與來自第2壓力偵知器142之第2壓力訊號之壓力訊號差，進行壓力控制，所以，即使壓力調整閥16之一次側壓力變動，也能使壓力調整閥16之二次側壓力維持一定。
具體說來，壓力控制閥16係回饋控制該壓力調整閥16之二次側壓力，所以，即使共用氣體供給源之氣體壓力變動，也能確實減少壓力調整閥16二次側壓力之變動，但是，直接測量壓力調整閥16之一次側壓力與二次側壓力，再依據兩者之壓力差來進行壓力控制，所以，更能穩定維持壓力調整閥16之二次側壓力。
又，當活用控制部19之控制功能時，無須為避免設於往製程氣體管線2各氣體管線A,B,C之分歧連接部上之止回閥31A,31B,31C之誤動作，而設置旁通管線。因此，能發揮使氣體流量檢定系統102及氣體流量檢定單元3之回路構成簡單化之效果。
而且，本發明並不侷限於上述實施形態。在不脫逸本發明要旨之範圍內，可做種種變更。
在上述第1實施形態中，雖然使測量用桶槽13設於集合管17內，使桶槽剖面為矩形，但是，其未必侷限於矩形。也可以為例如具有凹凸之多邊形剖面。因為藉使其為具有凹凸之多邊形剖面，能增大桶槽內之氣體接觸面積，以迅速進行與製程氣體之熱交換，能擴大可使用於氣體流量檢定之壓力下降範圍。
【產業上可利用性】
本發明可利用在將使用於例如半導體製造裝置中之製程氣體等之氣體供應系統之流量控制設備(質量流量控制器等)之流量，加以檢定之氣體流量檢定系統及氣體流量檢定單元。
1,3,10‧‧‧共用氣體管線
2,20‧‧‧製程氣體管線
4‧‧‧旁通管線
11‧‧‧共用氣體輸入口
12‧‧‧共用遮斷閥
13,13A,13B,13C‧‧‧測量用桶槽
15,15A,15B,15C‧‧‧壓力調整閥
16‧‧‧壓力調整閥
17‧‧‧集合管
18‧‧‧溫度計
19‧‧‧控制部
21A,21b,21C‧‧‧製程氣體輸入口
22A,22B,22C‧‧‧第1管線遮斷閥
23A,23B,23C‧‧‧第2管線遮斷閥
24A,24B,24C‧‧‧流量控制設備
25A,25B,25C‧‧‧供給配管
31A,31B,31C‧‧‧止回閥
32A,32B,32C‧‧‧連結遮斷閥
33‧‧‧共用氣體輸出口
34‧‧‧分歧配管
35‧‧‧排出閥
41‧‧‧旁通遮斷閥
100,101,102‧‧‧氣體流量檢定系統
141‧‧‧第1壓力偵知器
142‧‧‧第2壓力偵知器
第1圖係構成本發明氣體流量檢定系統及氣體流量檢定單元第1實施形態之氣體回路圖(主要部分)。
第2圖係構成第1圖所示氣體回路圖中之共用氣體管線(氣體流量檢定單元)之零件構造圖。
第3圖係氣體流量檢定時之壓力線圖。
第4圖係表示第1實施形態氣體流量檢定系統及氣體流量檢定單元與先前例中之測量用桶槽內壓力下降率之圖面。
第5圖係表示第1實施形態氣體流量檢定系統及氣體流量檢定單元中之重複再現性之圖面。
第6圖係構成本發明氣體流量檢定系統及氣體流量檢定單元第2實施形態之氣體回路圖(主要部分)。
第7圖係構成本發明氣體流量檢定系統及氣體流量檢定單元第3實施形態之氣體回路圖(主要部分)。
第8圖係在第1圖所示氣體流量檢定系統設有旁通管線之氣體回路圖(主要部分)。
第9A~9C圖係表示先前氣體流量檢定系統中之壓力調整閥之一次側壓力與二次側壓力關係之圖面。
1‧‧‧共用氣體管線
2‧‧‧製程氣體管線
11‧‧‧共用氣體輸入口
12‧‧‧共用遮斷閥
13‧‧‧測量用桶槽
15‧‧‧壓力調整閥
21A,21B,21C‧‧‧製程氣體輸入口
22A,22B,22C‧‧‧第1管線遮斷閥
23A,23B,23C‧‧‧第2管線遮斷閥
24A,24B,24C‧‧‧流量控制設備
25A,25B,25C‧‧‧供給配管
31A,31B,31C‧‧‧止回閥
32A,32B,32C‧‧‧連結遮斷閥
33‧‧‧共用氣體輸出口
34‧‧‧分歧配管
35‧‧‧排出閥
36‧‧‧排出端子
100‧‧‧氣體流量檢定系統
141‧‧‧第1壓力偵知器

Claims (12)

  1. 一種氣體流量檢定系統，其特徵在於具有：複數製程氣體管線，使來自製程氣體供給源之氣體，經由第1管線遮斷閥、第2管線遮斷閥及流量控制設備，以供給到製程腔體；以及共用氣體管線，使來自共用氣體供給源之氣體，分歧連接到前述製程氣體管線，使得經由前述第2管線遮斷閥及前述流量控制設備以排出，前述共用氣體管線具有共用遮斷閥、測量用桶槽、第1壓力偵知器及壓力調整閥，當關閉前述第1管線遮斷閥及前述共用遮斷閥時，使前述測量用桶槽內之氣體壓力下降，以前述第1壓力偵知器測量，藉此，進行前述流量控制設備之流量檢定，前述壓力調整閥回饋控制該壓力調整閥之二次側壓力。
  2. 一種氣體流量檢定系統，其特徵在於具有：複數製程氣體管線，使來自製程氣體供給源之氣體，經由第1管線遮斷閥、第2管線遮斷閥及流量控制設備，以供給到製程腔體；以及共用氣體管線，使來自共用氣體供給源之氣體，分歧連接到前述製程氣體管線，使得經由前述第2管線遮斷閥及前述流量控制設備以排出，在前述各製程氣體管線之第1管線遮斷閥與第2管線遮斷閥之間，具有測量用桶槽、第1壓力偵知器及壓力調 整閥，而且在前述共用氣體管線具有共用遮斷閥，當關閉前述第1管線遮斷閥及前述共用遮斷閥時，使前述測量用桶槽內之氣體壓力下降，以前述第1壓力偵知器測量，藉此，進行前述流量控制設備之流量檢定，前述壓力調整閥回饋控制該壓力調整閥之二次側壓力。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之氣體流量檢定系統，其中，在前述壓力調整閥內或其下游側，具有測量前述壓力調整閥二次側壓力之第2壓力偵知器，前述壓力調整閥具有控制部，前述控制部依據來自前述第1壓力偵知器之第1壓力訊號，與來自前述第2壓力偵知器之第2壓力訊號之壓力訊號差，進行壓力控制。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之氣體流量檢定系統，其中，前述測量用桶槽設於使前述第1壓力偵知器與前述壓力調整閥，載置於上端之集合管內部，前述第1壓力偵知器與前述壓力調整閥之各流路，分別連通到前述測量用桶槽的內壁。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之氣體流量檢定系統，其中，在前述壓力調整閥內或其下游側，具有測量前述壓力調整閥二次側壓力之第2壓力偵知器，前述壓力調整閥具有控制部，前述控制部依據來自前述第1壓力偵知器之第1壓力訊號，與來自前述第2壓力偵知器之第2壓力訊號之壓力訊號差，進行壓力控制，前述測量用桶槽設於使前述第1壓力偵知器與前述壓 力調整閥，載置於上端之集合管內部，前述第1壓力偵知器與前述壓力調整閥之各流路，分別連通到前述測量用桶槽的內壁。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所述之氣體流量檢定系統，其中，在前述壓力調整閥內或其下游側，具有測量前述壓力調整閥二次側壓力之第2壓力偵知器，前述壓力調整閥具有控制部，前述控制部依據來自前述第1壓力偵知器之第1壓力訊號，與來自前述第2壓力偵知器之第2壓力訊號之壓力訊號差，進行壓力控制，前述測量用桶槽設於使前述第1壓力偵知器與前述壓力調整閥，載置於上端之集合管內部，前述第1壓力偵知器與前述壓力調整閥之各流路，分別連通到前述測量用桶槽的內壁，在前述集合管之下端，設有密封前述測量用桶槽下端之蓋構件。
  7. 一種氣體流量檢定單元，其特徵在於：具有共用氣體管線，前述共用氣體管線係使來自共用氣體供給源之氣體，分歧連接到複數個製程氣體管線，使得經由前述第2管線遮斷閥及前述流量控制設備以排出，前述製程氣體管線係使來自製程氣體供給源之氣體，經由第1管線遮斷閥、第2管線遮斷閥及流量控制設備，以供給到製程腔體，前述共用氣體管線具有共用遮斷閥、測量用桶槽、第1壓力偵知器及壓力調整閥， 當關閉前述第1管線遮斷閥及前述共用遮斷閥時，使前述測量用桶槽內之氣體壓力下降，以前述第1壓力偵知器測量，藉此，進行前述流量控制設備之流量檢定，前述壓力調整閥具有回饋控制該壓力調整閥之二次側壓力之控制機構。
  8. 一種氣體流量檢定單元，其特徵在於：具有共用氣體管線，前述共用氣體管線係使來自共用氣體供給源之氣體，分歧連接到複數個製程氣體管線，使得經由前述第2管線遮斷閥及前述流量控制設備以排出，前述製程氣體管線係使來自製程氣體供給源之氣體，經由第1管線遮斷閥、第2管線遮斷閥及流量控制設備，以供給到製程腔體，在前述各製程氣體管線之第1管線遮斷閥與第2管線遮斷閥之間，具有測量用桶槽、第1壓力偵知器及壓力調整閥，而且在前述共用氣體管線具有共用遮斷閥，當關閉前述第1管線遮斷閥及前述共用遮斷閥時，使前述測量用桶槽內之氣體壓力下降，以前述第1壓力偵知器測量，藉此，進行前述流量控制設備之流量檢定，前述壓力調整閥具有回饋控制該壓力調整閥之二次側壓力之控制機構。
  9. 如申請專利範圍第7或8項所述之氣體流量檢定單元，其中，在前述壓力調整閥內或其下游側，具有測量前述壓力調整閥二次側壓力之第2壓力偵知器，前述控制機構具有控制部，前述控制部依據來自前述 第1壓力偵知器之第1壓力訊號，與來自前述第2壓力偵知器之第2壓力訊號之壓力訊號差，進行壓力控制。
  10. 如申請專利範圍第7或8項所述之氣體流量檢定單元，其中，前述測量用桶槽設於使前述第1壓力偵知器與前述壓力調整閥，載置於上端之集合管內部，前述第1壓力偵知器與前述壓力調整閥之各流路，分別連通到前述測量用桶槽的內壁。
  11. 如申請專利範圍第7或8項所述之氣體流量檢定單元，其中，在前述壓力調整閥內或其下游側，具有測量前述壓力調整閥二次側壓力之第2壓力偵知器，前述控制機構具有控制部，前述控制部依據來自前述第1壓力偵知器之第1壓力訊號，與來自前述第2壓力偵知器之第2壓力訊號之壓力訊號差，進行壓力控制，前述測量用桶槽設於使前述第1壓力偵知器與前述壓力調整閥，載置於上端之集合管內部，前述第1壓力偵知器與前述壓力調整閥之各流路，分別連通到前述測量用桶槽的內壁。
  12. 如申請專利範圍第7或8項所述之氣體流量檢定單元，其中，在前述壓力調整閥內或其下游側，具有測量前述壓力調整閥二次側壓力之第2壓力偵知器，前述控制機構具有控制部，前述控制部依據來自前述第1壓力偵知器之第1壓力訊號，與來自前述第2壓力偵知器之第2壓力訊號之壓力訊號差，進行壓力控制，前述測量用桶槽設於使前述第1壓力偵知器與前述壓 力調整閥，載置於上端之集合管內部，前述第1壓力偵知器與前述壓力調整閥之各流路，分別連通到前述測量用桶槽的內壁，在前述集合管之下端，設有密封前述測量用桶槽下端之蓋構件。
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