TW202409772A - 流量控制裝置的排氣構造、排氣方法以及具備該排氣構造的氣體供給系統、及氣體供給方法 - Google Patents

Abstract

流量控制裝置(10)的排氣構造，具備：流量控制裝置(10)，具備形成「用來連接流體入口(13i)與流體出口(13o)的本體流路(13)」的本體(11)、被設在本體流路上的控制閥(12)、被設在控制閥之下游的節流部(14)、及用來測量控制閥與節流部間之壓力的壓力感測器(16)；氣體源(2)，對流量控制裝置供給氣體；排氣通路(4)，在「氣體源與流量控制裝置之間的氣體供給通路上的分歧點(A)」形成分歧；將第1閥(V1)配設於比分歧點更上游的氣體供給通路(3)，並將第2閥(V2)配設於排氣通路，當已從控制第1流量的狀態朝第2流量的控制變更時，在控制閥(12)已開啟的狀態下，藉由關閉第1閥(V1)並開啟第2閥(V2)，將滯留於控制閥與節流部之間的氣體，從排氣通路(4)排氣。

Description

流量控制裝置的排氣構造、排氣方法以及具備該排氣構造的氣體供給系統、及氣體供給方法

本發明關於：半導體製造設備或化學工廠等所使用之流量控制裝置的排氣構造及排氣方法、以及採用前述二者的氣體供給系統及氣體供給方法。

在半導體製造裝置或化學工廠中，為了控制材料氣體或蝕刻氣體等的流量，而利用各種的流量計及流量控制裝置。其中，壓力式流量控制裝置，藉由「組合了控制閥與節流部(譬如孔口板或臨界噴嘴(critical nozzle))」之比較簡單的機構，能高精度地控制各種流體的質量流量，因此被廣泛地使用。壓力式流量控制裝置，與熱式流量控制裝置不同，具有所謂「即使一次側(primary side)供給壓力亦即控制閥上游側的壓力大幅變動，也能執行穩定的流量控制」之良好的流量控制特性。

在壓力式流量控制裝置中，具有一種藉由控制節流部之上游側的流體壓力(以下，有時稱為上游壓力P1)，來調整流量的類型。當符合臨界膨脹條件(上游壓力P1/下游壓力P2≧約2：氬氣的場合)時，無論節流部下游側之下游壓力P2的大小為何，將流動於節流部之氣體的流速固定為音速，流向節流部之下游側的氣體的質量流量與上游壓力P1成正比。因此，藉由採用已設在節流部之上游側的控制閥來正確地控制上游壓力P1，能精確地執行流量控制。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]國際公開第2015/064035號公報 [專利文獻2]日本特開2013-231460號公報

[發明欲解決之問題]

但是，由於壓力式流量控制裝置是通過節流部的微細孔流通氣體的構造，為了降低流量而縮小控制閥的開度後，控制閥與節流部之間的殘留氣體的壓力不會急遽地下降，有時會花費較長的時間，譬如1秒左右而流出。因此，在壓力式流量控制裝置中，存在以下的課題：為了使「流量下降，亦即使控制流量從大流量朝小流量變更」時的反應性更進一步提升，則必須盡可能地將殘留氣體快速排出。

相對於此，在專利文獻1中揭示了以下的技術：使氣體供給量呈階段狀下降，也就是當執行所謂流量的降壓控制時，更快速地使控制閥與節流部之間的氣體壓力下降。在專利文獻1所記載的壓力式流量控制裝置中，在控制閥與節流部之間的位置連接有作為分歧通路的排氣通路，當流量降壓時，藉由短期間地開啟被設在排氣通路的排氣閥，而使上游壓力P1更急速地下降。

然而，在專利文獻1所記載的方法中，由於必須在壓力式流量控制裝置的控制閥與節流部之間的位置設置排氣通路及排氣閥，而存在壓力式流量控制裝置的內部構造容易變得複雜的問題。此外，在專利文獻1所記載的方法中，對於既有的壓力式流量控制裝置，由於不容易藉由改造而賦予附加性的排氣功能，因此多半採用重新設計修正的壓力式流量控制裝置。

本發明是有鑑於上述課題所研發的發明，其主要的目的為提供：利用既有的流量控制裝置的構造，並且能提高流量降壓之反應性的流量控制裝置的排氣構造及排氣方法、以及採用前述構造及方法的氣體供給系統及氣體供給方法。 [解決問題之手段]

本發明的實施形態之流量控制裝置的排氣構造具備：流量控制裝置，具備形成「連通流體入口與流體出口之本體流路」的本體、被設於前述本體流路上的控制閥、被設於前述控制閥之下游的節流部、及用來測量「位於前述控制閥與前述節流部間之前述本體流路的壓力」的壓力感測器；氣體源，對前述流量控制裝置供給氣體；排氣通路，在前述氣體源與流量控制裝置間之氣體供給通路上的分歧點形成分歧，將第1閥配設在必前述分歧點更上游的前述氣體供給通路，並將第2閥配設在前述排氣通路，並具有用來控制前述第1閥、前述第2閥及前述控制閥之動作的控制部，前述控制部，當已從控制第1流量的狀態變更為第2流量的控制時，在前述控制閥已開啟的狀態下，藉由關閉前述第1閥並開啟前述第2閥，使滯留於前述控制閥至前述節流部之間的前述氣體，從前述排氣通路排氣。

在某些實施形態中構成：當將流量從前述第1流量變更為第2流量時，在執行前述控制閥與前述節流部間之氣體的排氣之前，關閉前述第1閥並開啟前述第2閥的同時，藉由暫時關閉前述控制閥，而將前述第1閥與前述控制閥之間的氣體予以預先排氣。

在某些實施形態中構成：上述之流量控制裝置的排氣構造，更進一步具備用來測量前述控制閥與前述第1閥間之流路壓力的供給壓力感測器，當流量從前述第1流量變更為第2流量時，根據前述供給壓力感測器的輸出，控制前述控制閥的開關動作。

在某些實施形態中，上述之流量控制裝置的排氣構造，更進一步具備被配置在前述控制閥與前述分歧點之間的緩和部。

在某些實施形態中，具備複數個前述氣體供給通路及對應的複數個前述流量控制裝置，在前述複數個氣體供給通路的每一個設有前述第1閥，另外，具備前述第2閥的前述排氣通路，共通地連接於前述複數個氣體供給通路。

在某些實施形態中，具備複數個前述氣體供給通路及對應的複數個前述流量控制裝置，前述複數個氣體供給通路及前述排氣通路形成於1個流路塊體內，在前述1個流路塊體固定有前述第1閥及前述第2閥。

本發明之實施形態的氣體供給系統構成：含有上述任一個所記載之流量控制裝置的排氣構造，在進行了使前述控制閥與前述節流部之間的氣體壓力成為相當於第2流量之壓力的前述排氣後，關閉前述第2閥，開啟前述第1閥及前述控制閥，而以第2流量執行控制。

本發明的實施形態之流量控制裝置的排氣方法，是採用下述之流量控制裝置的排氣構造所執行之流量控制裝置的排氣方法，該流量控制裝置的排氣構造具備：流量控制裝置，具備形成「連通流體入口與流體出口之本體流路」的本體、被設於前述本體流路上的控制閥、被設於前述控制閥之下游的節流部、及用來測量「位於前述控制閥與節流部間之前述本體流路的壓力」的壓力感測器；氣體源，對前述流量控制裝置供給氣體；排氣通路，在前述氣體源與流量控制裝置間之氣體流路上的分歧點形成分歧，將第1閥配設在必前述分歧點更上游的前述氣體供給通路，並將第2閥配設在前述排氣通路，其中具有：用來輸出「從控制第1流量的狀態朝第2流量的控制變更」之訊號的步驟；在前述控制閥已開啟的狀態下，關閉前述第1閥並開啟前述第2閥的步驟；將滯留於前述控制閥至節流部之間的前述流體，朝前述排氣裝置排氣的步驟。

在某些實施形態中，上述之流量控制裝置的排氣方法，在輸出從控制前述第1流量的狀態朝第2流量的控制變更之訊號的步驟後，且執行前述控制閥與前述節流部間之氣體的排氣之前，含有以下的步驟：藉由關閉前述第1閥並開啟前述第2閥，並且暫時關閉前述控制閥，而將前述第1閥與前述控制閥之間的氣體予以預先排氣，再開啟前述控制閥。

本發明之實施形態的氣體供給方法，含有上述之流量控制裝置的排氣方法，並含有以下的步驟：在進行了將滯留於前述控制閥至節流部之間前述流體朝前述排氣裝置排氣的步驟之後，關閉前述第2閥並開啟前述第1閥及前述控制閥，而以第2流量執行控制。 [發明的效果]

根據採用了本發明實施形態之流量控制裝置的排氣構造的氣體供給系統、及採用了排氣方法的氣體供給方法，能提高流量降壓時的反應性。

以下，雖參考圖面詳細地說明本發明的實施形態，但本發明並不侷限於以下所說明的實施形態。

圖1顯示本實施形態的氣體供給系統100。氣體供給系統100，可將來自氣體源1的氣體G，透過被設在氣體供給通路3的壓力式流量控制裝置10，而供給至處理室24。在壓力式流量控制裝置10的下游側設有截流閥22，可停止對處理室24的氣體供給。此外，在處理室24連接有真空泵26，當氣體供給時可將處理室24和流路內排空(抽真空)。作為截流閥22，譬如可採用AOV(Air Operated Valve；氣動閥)或電磁閥，亦可內置於壓力式流量控制裝置10。

本實施形態的壓力式流量控制裝置10具備：節流部14，被設在流路；控制閥12，被設在節流部14的上游側；壓力感測器16，用來偵測節流部14與控制閥12之間的上游壓力P1；溫度感測器18，用來偵測節流部14與控制閥12之間的溫度。壓力式流量控制裝置10，亦可更進一步具備：用來測量節流部14下游側之下游壓力P2的壓力感測器(圖面中未顯示)。用來測量下游壓力P2的壓力感測器，可以和壓力式流量控制裝置10設成一體，亦可與壓力式流量控制裝置10設成不同個體。

作為壓力感測器16，譬如可採半導體壓阻(Piezoresistance)擴散壓力感測器或電容壓力計(capacitance manometer)，作為溫度感測器18，譬如可採用電阻測溫計或熱敏電阻。作為控制閥12，譬如可採用：藉由壓電致動器(piezo actuator)來開閉金屬製膜片閥體的壓電元件(piezoelectric element)驅動型閥(以下，有時稱為壓電閥)。壓電閥，是可藉由調整「施壓於壓電元件的驅動電壓」而以任意開度開啟的閥(譬如比例閥(proportional valve))。

此外，作為節流部14，譬如可採用孔口板或音速噴嘴(sonic nozzle)，節流部14的開口徑，譬如設定為10μm~2000μm。作為節流部14，可採用對任意的流動阻力，亦即流體的流動或壓力等賦予限制的裝置(構造)。

圖2顯示壓力式流量控制裝置10的示範性構造。壓力式流量控制裝置10，採用形成有「連通流體入口13i與流體出口13o的本體流路13」的本體11構成。本體11，譬如是由不鏽鋼製的金屬塊體所形成，本體流路13，是藉由將「穿孔形成於金屬塊體的細長孔」予以組合而形成。在本體11上，設有控制閥12及節流部14。此外，在本體11安裝有：用來測量「位於控制閥12與節流部14之間的本體流路13」之壓力的壓力感測器16。在圖2中，雖省略了圖1所示的溫度感測器18，但溫度感測器18被配置在：譬如穿孔直至本體流路13附近的有底細孔內。

再度參考圖1，壓力式流量控制裝置10還具備：連接於壓力感測器16、溫度感測器18及控制閥12的控制迴路20。控制迴路20，內建有「被設在電路基板上的CPU、記憶體、類比/數位轉換器」等，並含有用來執行後述動作的電腦程式，可由硬體與軟體的組合而實現。

當對處理室24供給氣體時，控制迴路20，採用壓力感測器16的輸出來求取流量，並控制控制閥12使通過節流部14的流量成為設定流量。更具體地說，當符合臨界膨脹條件(P1/P2≧約2：氬氣的場合)時，根據流量Q= K1P1(K1是取決於流體的種類與流體溫度的比例係數)的關係，並依據壓力感測器16的輸出而求出演算流量，並對控制閥12進行反饋控制以使演算流量與設定流量相同。此外，在具有「用來測量下游壓力P2的壓力感測器(圖面中未顯示)」的場合中，即使在非臨界膨脹條件下，也能根據流量Q=K2P2 ^m(P1-P2) ⁿ(K2是取決於流體的種類與流體溫度的比例係數，指數m、n是從實際的流量所導出的值)的關係，而執行流量控制。根據演算所求出的流量，亦可作為流量輸出值而顯示於外部控制裝置的顯示部。

此外，在本實施形態的氣體供給系統100中，在壓力式流量控制裝置10的上游側設有：在氣體源1與壓力式流量控制裝置10之間具有第1閥(氣體供給閥)V1的氣體供給通路3。此外，在被設於氣體供給通路3的第1閥V1與壓力式流量控制裝置10之間的分歧點A，連接有「具有第2閥(排氣閥)V2」的排氣通路4。排氣通路4連接於排氣裝置2，藉由開啟第2閥V2可執行來自氣體供給通路3的氣體排氣E。作為第1閥V1及第2閥V2，譬如可適當地採用反應性良好的AOV(氣動閥)、電磁閥或者電動閥之類的轉換閥(on‐off valve)，也能採用壓電閥等可調整開度的閥。

此外，在第1閥V1與壓力式流量控制裝置10之間，於氣體供給通路3設有用來測量供給壓力P0的供給壓力感測器28。供給壓力感測器28，在一般的氣體供給時，除了用來確認供給壓力P0是否保持於充分高的值之外，也能在後述的流量降壓時用於供給壓力P0的監控。作為供給壓力感測器28，與壓力感測器16相同，可採用譬如半導體壓阻擴散壓力感測器或電容壓力計，與圖1所示的樣態不同，亦可組裝入壓力式流量控制裝置10。

圖3顯示其它實施形態的氣體供給系統100a。在透過排氣通路4急遽地對氣體供給通路3或控制閥12與節流部14之間的氣體進行了排氣的場合，較控制閥12下游的壓力P1引發急遽的壓力變動，因此在不穩定的狀態下執行控制，其結果，流量控制可能變得不穩定。為了防止這樣的狀況，如圖3所示，在壓力式流量控制裝置10或者控制閥12與分歧點A之間亦可設置：使排氣時之氣體的流動形成一定程度緩和(限制)的緩和部29。藉此，可抑制上游壓力P1之急遽的壓力變動，能執行平順的流量控制。作為緩和部29，只要採用開口面積比節流部14所使用的孔口或音速噴嘴等更大的構件(構造)即可。

以下，參考圖4及圖5，說明執行流量降壓時之氣體供給系統100的動作。

圖4，是使流量從第1流量QH降壓至更低的第2流量QL時之第1閥V1、第2閥V2及控制閥12的開關動作，依序顯示於(a)~(d)的圖。在圖4中，反白的閥表示閥呈現已開啟的狀態，塗黑的閥表示閥呈現已關閉的狀態。在圖4中，為了簡單化，省略了圖1所示的供給壓力感測器28、溫度感測器18及控制迴路20。

控制迴路20之局部或者全部的構成要件，亦可設於壓力式流量控制裝置10的外部。對控制閥12進行控制的控制迴路20，設在壓力式流量控制裝置10的內部，第1閥V1及第2閥V2的控制，亦可藉由其它位於外部的控制迴路執行，包含「壓力式流量控制裝置10之控制閥12的控制」之所有的功能，亦可從外部控制。為了使壓力式流量控制裝置10內建的控制迴路20與執行其它控制的控制迴路得以協同作用，亦可預先設置通訊功能或協調功能，包含控制迴路20與其它的控制迴路作為控制部而對全體進行控制。

圖5，對應於圖4(a)~(d)所示的各狀態，顯示上游壓力P1的時間變化、及控制閥12之開度CV的時間變化。在此，如以上所述，在壓力式流量控制裝置10中，由於上游壓力P1與流量成正比，故可視為流量Q。

首先，如圖4(a)及圖5(a)區間所示，關閉第2閥V2，並在開啟了第1閥V1及控制閥12的狀態下，氣體以第1流量QH(譬如100%流量)流動。流量能將額定流量作為100%並以比率來表示。此時，上游壓力P1也呈現對應於第1流量QH的高的值。此外，控制閥12的開度CV也能開啟成所對應之較大的開度。

此外，在流體以第1流量流動的狀態下，控制閥12之上游側的供給壓力P0，相對於上游壓力P1維持成足夠大的值。另外，節流部14之下游側的下游壓力P2，通常維持成真空壓(譬如100Torr以下)，以第1流量對處理室24執行氣體的供給。

接著，在圖5所示的時刻t1，一旦發出「從第1流量QH朝更低的第2流量QL變更」的指令，則如圖4(b)及圖5的(b)區間所示，關閉第1閥V1而停止氣體的供給，並開啟第2閥V2使排氣E開始。

在此，在本實施形態中，當該流量降壓開始時，也將控制閥12關閉。亦即，在執行控制閥12與節流部14間之氣體的排氣之前，藉由暫時關閉控制閥12，而將第1閥V1與控制閥12之間的氣體予以預先排氣。如此一來，第1閥V1與第2閥V2與控制閥12之間的流路從排氣通路4排氣的結果，供給壓力P0急速地下降。另外，即使是控制閥12已被關閉的狀態，控制閥12與節流部14之間的殘留氣體，透過節流部14朝下游側流出，伴隨於此，上游壓力P1也降低。

如圖5所示，預先排氣中控制閥12的開度CV，亦可以線性函數的方式下降(亦即線性下降)。此外，在為了預先排氣而開啟第2閥V2之前，亦可形成將所有的閥亦即第1閥V1、第2閥V2及控制閥12予以關閉狀態後，再開啟第2閥V2。

然後，在供給壓力P0已充分降低的狀態下，在圖5所示之時刻t2的時機，將控制閥12開啟。藉此，如圖4(c)及圖5(c)區間所示，控制閥12與節流部14之間的殘留氣體，不僅是透過節流部14朝下游側流出，也透過控制閥12從排氣通路4排氣。因此，上游壓力P1更急速地下降，與此同時，也能使流向下游側之氣體的流量更快速地下降。

如此一來，為了採用排氣通路4以有效地促進上游壓力P1下降，則考慮排氣時大幅地開啟控制閥12，且最好使控制閥12的開度(流路剖面積)至少大於節流部14的開口剖面積。然而，倘若過大地開啟控制閥12，在此之後，當氣體以第2流量QL流動時，控制閥12的開度調整將更耗時，有可能引發欠量(undershoot)。考慮上述幾點，排氣動作中之控制閥12的開度，可對應於第1流量或第2流量的大小而任意地設定，舉例來說，如圖5的(c)區間所示，亦可採用線性地緩緩開啟的斜坡函數(ramp function)控制。

接著，如圖5所示，在時刻t3，當已確認上游壓力P1充分下降時，切換成「氣體以第2流量QL流動」的一般動作。亦即，如圖4(d)所示，開啟第1閥V1而再度啟動來自氣體源2的氣體供給，並關閉第2閥V2而封閉排氣通路4。如此一來，控制閥12之上游側的供給壓力P0急速地恢復。

此外，控制閥12，依據壓力感測器16的輸出而轉移至反饋控制，並執行開度調整，使上游壓力P1維持「對應於第2流量QL的壓力」。如此一來，如圖5(d)的區間所示，在時刻t3後，也能以第2流量QL使氣體持續地流向節流部14的下游側。在上述的流量降壓中，由於採用排氣通路4能更快速地使上游壓力P1下降，因此能提高其反應性。

圖6，是顯示包含「從第1流量(在本例中為100%流量)朝第2流量(在本例中為30%流量)的流量降壓」之流量控制操作程序其中一例的圖表。在圖6中，V1、V2表示第1閥V1及第2閥V2的開關動作，P0表示控制閥之上游側的供給壓力P0。此外，IN及OUT表示：對壓力式流量控制裝置10的輸入訊號(設定流量訊號)及輸出訊號(依據經測量之上游壓力P1的演算流量訊號)。不僅如此，CVV表示施加於「構成控制閥12之常閉型(normally closed type)的壓電閥」之壓電驅動電壓，P1則表示控制閥12與節流部14之間的上游壓力P1。

在圖6所示的例子中，以壓電驅動電壓CVV= 0V將控制閥12關閉，從氣體供給呈現停止的0%流量控制狀態，於時刻t0，將「氣體以100%流量流動」的訊號輸入壓力式流量控制裝置10。此時，第1閥V1維持開啟且第2閥V2維持關閉，供給壓力P0維持足夠高的壓力(在本例中為250kPa錶壓力(gauge pressure)以上)。

另外，對壓電驅動電壓CVV賦予初期電壓，在此，隨著目標上游壓力P1的斜坡函數控制或者初始延遲(Primary delay)控制，壓電驅動電壓CVV也緩緩地增加。藉由執行這樣的控制，可以抑制因急遽地開啟控制閥12所導致之流量過衝的產生。作為控制閥12的控制方法，亦可採用從最初就執行反饋控制之類的其它方法。

在此之後，藉由控制閥12的反饋控制，從「將上游壓力P1保持成恆定壓(在此為300kPa絕對壓)並使氣體以100%流量流動」的狀態，在時刻t1，對壓力式流量控制裝置10賦予「降低至30%流量的輸入訊號IN」。

在本例中，將第1閥V1關閉並開啟第2閥V2，供給壓力P0成為減壓狀態。壓電驅動電壓CVV，瞬間變成0而關閉控制閥12，且在一瞬間排出「殘留於氣體供給通路3的氣體」後，恢復成原來的電壓而使控制閥12開啟，在此之後，緩緩地縮小開度。此時，由於控制閥12呈開啟狀態，透過控制閥12及第2閥V2，控制閥12與節流部14之間的殘留氣體，透過排氣通路4更快速地排氣。

在此之後，在時刻t3，在上游壓力P1已到達「對應於第2流量的壓力(在此為90kPa絕對壓)」的時間點，控制閥12回到「用來維持對應於第2流量之壓力」的反饋控制。同時，將開啟第1閥V1並關閉第2閥V2，可使供給壓力P0恢復成足夠高的壓力，接著以第2流量使氣體持續流動。

圖7為顯示流量降壓控制之其中一例的流程圖。首先，如步驟S1所示，在開啟氣體供給閥亦即第1閥V1，並關閉排氣閥亦即第2閥V2的狀態下，控制閥開度CV被調整成對應於第1流量的開度，並以第1流量使氣體流向節流部14的下游側。

在此，當接收了將流量變更為「小於第1流量，並且非零的第2流量」的指令作為設定流量訊號時，如步驟S2所示，關閉第1閥V1，並開啟第2閥V2而執行排氣動作。在此，控制閥開度CV也形成關閉，而執行第1閥V1與控制閥12間之上游側流路的預先排氣。第1閥V1，亦可在「氣體以第1流量流動」之最後的短暫時間關閉。只要能將「控制閥12與節流部14之間的上游壓力P1」維持成所期望的值，便能在關閉第1閥V1使供給壓力P0下降的同時，執行「朝第2流量執行降壓前」之第1流量的氣體供給。

接著，在步驟S3中，藉由與上游壓力P1進行比較，來判斷供給壓力P0是否已充分地下降。只要供給壓力P0小於上游壓力P1，便能確認以下的狀況：藉由開啟控制閥12，能充分地將殘留氣體朝上游側排氣。如此一來，藉由根據供給壓力感測器28的輸出，對流量降壓時之控制閥12的開閉動作進行控制，能更確實、有效地實施朝上游側的排氣。

但是，該步驟S3並非必要，在第1閥V1與控制閥12之間的流路體積較小，而確認「藉由預先排氣能使供給壓力P0在短時間內急速下降」的場合等中，亦可進行以下的控制：無須特別執行壓力的比較，僅以特定的短暫時間關閉控制閥12。此外，供給壓力P0不一定要低於上游壓力P1，亦可根據供給壓力P0是否已下降至特定壓力，來判斷預先排氣是否結束。除此之外，也可以省略「暫時關閉控制閥12來執行預先排氣」的步驟S2、S3。

接著，如步驟S4所示，藉由開啟控制閥12，使控制閥12與節流部14之間的殘留氣體，透過上游側的排氣通路4排氣。藉此，能使上游壓力P1、及流向下游側之氣體的流量急速地下降。在該步驟S4中，控制閥12能一次開啟至特定開度、亦可耗時而緩緩地開啟至特定開度。此外，控制閥12，亦可根據上游壓力P1而繼續執行反饋控制。這是由於：即使是「執行殘留氣體朝上游側排氣」的場合，在所測得的上游壓力P1下降至對應於第2流量的壓力值之前，控制閥12應該保持已開狀態。

然後，如步驟S5所示，判斷上游壓力P1是否已下降至對應於第2流量之上游壓力的閾值Pth。該閾值Pth，可以是對應於第2流量之上游壓力P1的值，也可以是設定成與「對應於第2流量之上游壓力P1的值」不同的閾值。只要降低閾值Pth，由於朝上游側的排氣時間變長，雖能快速地使上游壓力P1下降，但在此之後，當氣體以第2流量流動時，有可能因供給壓力P0的不足而引發欠量。因此，閾值Pth亦可設定成：比「對應於第2流量之上游壓力P1的值」更高一定程度的值。

其次，當經確認上游壓力P1已充分下降時，如步驟S6所示，開啟第1閥V1並關閉第2閥V2，恢復供給壓力P0，除了調整上游側的氣體供給態勢，還將控制閥開度CV控制成對應於第2流量的開度。具體地說，依據用來測量上游壓力P1之壓力感測器裝置16的輸出，對控制閥12進行反饋控制，藉此能使氣體以第2流量流向節流部14的下游側。

如以上所說明，藉由採用被設在上游側的排氣通路4執行流量降壓，能促進上游壓力P1的下降，並能提高反應性。此外，排氣通路4，比較容易藉由改造而追加連接於壓力式流量控制裝置10之上游側的氣體供給通路3，因此直接利用既有的壓力式流量控制裝置10，可附加地賦予反應性提高的效果。

以下，說明其它實施形態的氣體供給系統。圖8顯示對複數個氣體供給線L1~L3設有共通的1個排氣通路4的樣態。在圖8所示的氣體供給系統中，在各個氣體供給線的氣體供給通路3，分別設有壓力式流量控制裝置10，能以所期待的流量，將不同種類的氣體供給至處理室。在以其中任1個氣體供給線執行氣體供給的期間，在其它的氣體供給線，第1閥V1及控制閥12通常被關閉。

另外，排氣通路4，共通地連接於「各氣體供給通路3的第1閥V1與控制閥12之間的分歧點」。排氣通路4，可用於對氣體供給線L1~L3的任意一個執行流量降壓時的上游側排氣，能提高反應性。

如此一來，藉由設置共通的排氣通路4，1個排氣裝置2和排氣通路4、第2閥V2便足夠，因此能簡化系統構造，並達成低成本化。此外，即使是設置圖面中未顯示之供給壓力感測器的場合，在排氣通路4或者任意一個氣體供給通路3設置1個便足夠

此外，無須額外設置排氣裝置2，可將圖1所示的真空泵26作為排氣裝置2使用。在該場合中，各氣體供給線L1~L3連接於相同的處理室24，並且「用來執行來自上游側之排氣的上述之共通的排氣通路4」連接於含有「連接於該處理室24的真空泵26」的排氣系統。此外，不僅是如本實施形態般具有複數個氣體供給線L1~L3的場合，在圖1所示之單1系統的氣體供給系統中，當然也能將艙室連接的真空泵26作為排氣裝置2使用。

圖9(a)及(b)顯示：複數個氣體供給線L1~L3的氣體供給通路3及排氣通路4，設於1個流路塊體5的樣態。對應於複數個氣體供給線的流路塊體本身，舉例來說，如專利文獻2所揭示，用於形成「一體化的氣體供給系統」。

在本實施形態中，在作為流路塊體5之金屬(譬如不鏽鋼)製的塊體，藉由採用鑽頭的穿孔而形成各流路。圖9(a)雖揭示了U字型的流路，然而這樣的流路不容易利用穿孔來形成，因此實際上，藉由封閉栓塞來封閉「從塊體端面穿孔之細孔的開口」、或藉由穿孔形成「從上表面朝些下方延伸之V字型的細孔」，可以容易地形成各流路。

如圖9(a)及(b)所示，在流路塊體5固定有第1閥V1及第2閥V2，在分歧點A形成連接的氣體供給通路3及排氣通路4，可以緊湊地形成複數個線的量。藉由將這種流路塊體5設在「設有流量控制裝置之流路塊體」的前段，可以毫無問題地利用複數個線執行氣體G的供給，同時也能執行來自上游側的排氣E，能提高在各線之流量降壓的反應性。

以上，雖然說明了本發明的實施形態，但能有各式各樣的改變。舉例來說，雖然第1流量QH設定為100%，但並不侷限於此。同樣地，第2流量QL也不侷限於30%。當從第1流量QH朝第2流量QL之流量的設定已變更時，只要能呈現「殘壓產生」的狀態，第1流量QH和第2流量QL可以是任意的設定流量。此外，在圖9(a)及(b)中，雖說明了將「對應於複數個氣體供給線L1~L3的複數個排氣通路4及第2閥V2」設於1個流路塊體5的樣態，也能藉由形成朝「共通連接於各氣體供給通路3且朝寬度方向延伸」的排氣通路4，而形成將「圖8所示之共通的1個排氣通路4及1個第2閥V2」設於1個流路塊體5的構造。 [產業上的利用性]

本發明實施形態之流量控制裝置的排氣構造及排氣方法、及採用前述構造及方法的氣體供給系統及氣體供給方法，譬如在半導體製造裝置等用於氣體供給。

1:氣體源 2:排氣裝置 3:氣體供給通路 4:排氣通路 5:流路塊體 10:壓力式流量控制裝置 11:本體 12:控制閥 13:本體流路 13i:流體入口 13o:流體出口 14:節流部 16:壓力感測器 18:溫度感測器 20:控制迴路(控制部) 22:截流閥(shutoff valve) 24:處理室 26:真空泵 28:供給壓力感測器 29:緩和部 V1:第1閥(氣體供給閥) V2:第2閥(排氣閥) 100:氣體供給系統

[圖1]為顯示採用了本發明實施形態之流量控制裝置的排氣構造之氣體供給系統的示意圖。 [圖2]為顯示氣體供給系統所具備的流量控制裝置之構造例的圖。 [圖3]為顯示採用了本發明其它實施形態之流量控制裝置的排氣構造之氣體供給系統的示意圖。 [圖4]為顯示執行本實施形態的流量降壓動作時之閥開閉動作的圖，其中(a)~(d)顯示依序的步驟。 [圖5]為顯示執行本實施形態的流量降壓動作時，上游壓力P1及控制閥開度CV之時間變化的圖表。 [圖6]為顯示流量降壓時之各訊號的其中一例的圖。 [圖7]為顯示包含「本發明實施形態之流量控制裝置的排氣動作」之氣體供給動作的流程圖。 [圖8]為顯示「對複數個氣體供給線設有共通的1個排氣通路」之實施形態的圖。 [圖9]為顯示在1個金屬塊體內形成「複數個氣體供給線的氣體供給通路及排氣通路」之實施形態的圖，其中(a)為剖面圖，(b)為俯視圖。

1:氣體源

2:排氣裝置

3:氣體供給通路

4:排氣通路

10:壓力式流量控制裝置

12:控制閥

14:節流部

16:壓力感測器

18:溫度感測器

20:控制迴路(控制部)

22:截流閥

24:處理室

26:真空泵

28:供給壓力感測器

100:氣體供給系統

A:分歧點

E:排氣

G:氣體

P0:供給壓力

P1:上游壓力

V1:第1閥(氣體供給閥)

V2:第2閥(排氣閥)

Claims (10)

1. 一種流量控制裝置的排氣構造，具備流量控制裝置、氣體源、排氣通路， 前述流量控制裝置具備：本體，形成用來連接流體入口與流體出口的本體流路；控制閥，被設在前述本體流路上；節流部，被設在前述控制閥的下游；及壓力感測器，用來測量位於前述控制閥與前述節流部間之前述本體流路的壓力， 前述氣體源，對前述流量控制裝置供給氣體， 前述排氣通路，在前述氣體源與前述流量控制裝置間之氣體供給通路上的分歧點形成分歧， 將第1閥配置於較前述分歧點更上游的前述氣體供給通路，並將第2閥配設於前述排氣通路， 具有用來控制前述第1閥、前述第2閥及前述控制閥之動作的控制部， 前述控制部，當已從控制第1流量的狀態朝第2流量的控制變更時，在前述控制閥已開啟的狀態下，藉由關閉前述第1閥並開啟前述第2閥，將滯留於前述控制閥與前述節流部之間的前述氣體，從前述排氣通路排氣。
2. 如請求項1所記載之流量控制裝置的排氣構造，其中當將流量從前述第1流量變更為前述第2流量時，在執行前述控制閥與前述節流部間之氣體的排氣之前，關閉前述第1閥並開啟前述第2閥的同時，藉由暫時關閉前述控制閥，而將前述第1閥與前述控制閥之間的氣體予以預先排氣。
3. 如請求項1或請求項2所記載之流量控制裝置的排氣構造，其中更進一步具備用來測量前述控制閥與前述第1閥間之流路壓力的供給壓力感測器， 當流量從前述第1流量變更為前述第2流量時，根據前述供給壓力感測器的輸出，控制前述控制閥的開關動作。
4. 如請求項1或請求項2所記載之流量控制裝置的排氣構造，其中更進一步具備被配置在前述控制閥與前述分歧點之間的緩和部。
5. 如請求項1或請求項2所記載之流量控制裝置的排氣構造，其中具備複數個前述氣體供給通路及對應的複數個前述流量控制裝置，在前述複數個氣體供給通路的每一個設有前述第1閥，另外，具備前述第2閥的前述排氣通路，共通地連接於前述複數個氣體供給通路。
6. 如請求項1或請求項2所記載之流量控制裝置的排氣構造，其中具備複數個前述氣體供給通路及對應的複數個前述流量控制裝置，前述複數個氣體供給通路及前述排氣通路形成於1個流路塊體內，在前述1個流路塊體固定有前述第1閥及前述第2閥。
7. 一種氣體供給系統，是含有請求項1或請求項2所記載之流量控制裝置的排氣構造的氣體供給系統，其構成：在進行了使前述控制閥與前述節流部之間的氣體壓力成為相當於第2流量之壓力的前述排氣後，關閉前述第2閥，開啟前述第1閥及前述控制閥，而以第2流量執行控制。
8. 一種流量控制裝置的排氣方法，是採用流量控制裝置的排氣構造所執行之流量控制裝置的排氣方法，該流量控制裝置的排氣構造，具備流量控制裝置、氣體源、排氣通路， 前述流量控制裝置具備：本體，形成用來連接流體入口與流體出口的本體流路；控制閥，被設在前述本體流路上；節流部，被設在前述控制閥的下游；及壓力感測器，用來測量位於前述控制閥與前述節流部間之前述本體流路的壓力， 前述氣體源，對前述流量控制裝置供給氣體， 前述排氣通路，在前述氣體源與前述流量控制裝置間之氣體流路上的分歧點形成分歧， 前述流量控制裝置的排氣構造，將第1閥配置於較前述分歧點更上游的前述氣體供給通路，並將第2閥配設於前述排氣通路所構成， 前述流量控制裝置的排氣方法具備： 輸出從控制第1流量朝第2流量的控制變更之訊號的步驟； 在前述控制閥已開啟的狀態下，關閉前述第1閥並開啟前述第2閥的步驟； 將滯留於前述控制閥與前述節流部之間的前述流體朝前述排氣裝置排氣的步驟。
9. 如請求項8所記載之流量控制裝置的排氣方法，其中在輸出從控制前述第1流量的狀態朝第2流量的控制變更之訊號的步驟後，且執行前述控制閥與前述節流部間之氣體的排氣之前，含有以下的步驟：藉由關閉前述第1閥並開啟前述第2閥，並且暫時關閉前述控制閥，而將前述第1閥與前述控制閥之間的氣體予以預先排氣，再開啟前述控制閥。
10. 一種氣體供給方法，是含有請求項8或請求項9所記載之流量控制裝置的排氣方法的氣體供給方法，其中含有以下的步驟：在進行了將滯留於前述控制閥與前述節流部之間的前述流體朝前述排氣裝置排氣的步驟之後，關閉前述第2閥並開啟前述第1閥及前述控制閥，而以第2流量執行控制。

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