TWI476377B - 質量流量計及質量流量控制器 - Google Patents

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Yukimasa Furukawa
Yuki Tanaka
Osamu Horinouchi
Yasuhiro Isobe
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Horiba Stec Co
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Description

質量流量計及質量流量控制器
本發明是有關於一種流量感測器(flow sensor)，特別是涉及一種能夠針對每種樣品氣體(sample gas)來進行高精度的流量測量的流量感測器。
關於此類質量流量計，已知有一種熱式質量流量計，其包括：樣品氣體所流經的主流路；感測器流路，從主流路分支以使樣品氣體分流，且設置著對樣品氣體的質量流量進行檢測的流量檢測機構；以及旁通(bypass)流路，設置在主流路上的感測器流路的分支點與合流點之間。而且，該熱式質量流量計中，流量檢測機構包括：上游側感測器部及下游側感測器部，在形成感測器流路的金屬製的中空細管的外側，將2個熱敏電阻器(thermal resistor)卷成卷(coil)狀而形成；以及針對兩個感測器部而設置的電橋電路(bridge circuit)。
具體而言，中空細管通過熱敏電阻器而受到加熱，在未流經有樣品氣體時，相對于中空細管的中心呈對稱的溫度分佈。與此相對，當樣品氣體在中空細管內流動時，通過上游側感測器部而受到加熱的樣品氣體流入下游側感測器部中，所以與上游側感測器部相比，下游側感測器部的溫度會變高，從而會在上游側感測器部及下游側感測器部間形成溫度差。結果，所述溫度分佈呈非對稱。
此時的溫度差(△T)與樣品氣體的質量流量之間成立有固定的關係，因此通過利用電橋電路來檢測溫度差，而能夠測量出質量流量(例如，參照日本專利特開平7-271447號公報)。
然而，對於上述的質量流量計而言，如果在所設置的主流路中氣體供給壓力(一次側壓力)發生變更(例如100 kPa)，則測量流量會產生誤差，從而存在流量測量精度會降低的問題。
而且，也存在著因一次側壓力的變化所致的測量流量的誤差會根據樣品氣體的種類而有所不同的問題。
對此，為了一舉解決上述問題，本發明不僅使用一次側壓力來對測量流量進行修正，而且還進行了以前從來沒有過的全新設想，即，使用由樣品氣體種類所決定的係數來進行修正。
也就是，本發明的質量流量計的特徵在於包括：流量計算部，獲取來自感測器部的輸出信號並計算出樣品氣體的測量流量，所述感測器部具有設置在所述樣品氣體所流經的流路中的熱敏電阻器；壓力測量部，對所述流路中的一次側壓力進行測量；以及流量修正部，使用由所述壓力測量部而獲得的一次側壓力、及由所述樣品氣體所決定的氣體係數，來對由所述流量計算部而獲得的測量流量進行修正。
只要是所述質量流量計，則不僅能盡可能地縮小由一次側壓力的變化而引起的測量流量的誤差，而且還採用了由樣品氣體所決定的氣體係數來對測量流量進行修正，因此可提高質量流量計的流量測量精度。
在一次側壓力發生變更的情況下，當該變更後的一次側壓力達到穩定的狀態時，為了對由該一次側壓力而引起的測量流量的誤差進行修正，以提高流量測量精度，較為理想的是，流量修正部利用由壓力測量部而獲得的一次側壓力本身來對由流量計算部而獲得的測量流量進行修正。
為了簡化測量流量的修正並且盡可能地減小運算處理量，較為理想的是，在所述一次側壓力設為Pin 、預先設定的基準壓力設為Pbase 、所述氣體係數設為α、所述測量流量設為Qraw 時，所述流量修正部根據下述的一次式(primary expression)來計算出修正後的流量Qoffset 。
[數1]
Q offset =Q raw ×{1-(P base -P in )×α}
而且，還考慮由所述流量修正部根據下述式來計算出修正後的流量Qoffset 。
其中，Pin 為一次側壓力，Pbase 為預先設定的基準壓力，常數a、b為由樣品氣體的氣體物性值及一次側壓力所決定的值，Pin(0) 為求出常數a、b時的一次側壓力。
此外，為了使用上述質量流量計而可進行高精度的流量控制，本發明的質量流量控制器的特徵在於包括：上述質量流量計；設置在所述流路上的流量控制閥；以及閥控制部，根據由所述質量流量計而獲得的經修正的測量流量值、及作為目標流量的設定流量值，來對所述流量控制閥的閥開度進行控制。
【發明的效果】
依據上述方式構成的本發明，當將一次側壓力變更後使用時，不僅能盡可能地減小由該變更後的一次側壓力而引起的測量流量的誤差，而且還採用了每個樣品氣體的係數來對測量流量進行修正，因此可提高質量流量計的流量測量精度。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
[實施例]
<第一實施方式>
以下參照附圖來說明本發明的質量流量計100的第一實施方式。另外，圖1是表示本實施方式的質量流量計100的示意構成圖。
<裝置構成>
本實施方式的質量流量計100為熱式質量流量計，包括：作為流體的樣品氣體(例如SF6 等的半導體處理用氣體)G所流經的主流路2；感測器流路3，從所述主流路2分支以使樣品氣體G分流，且對所述樣品氣體G的流量Qraw 進行檢測；流量檢測機構4，對樣品氣體G的流量Qraw 進行檢測；以及層流元件5，設置在所述主流路2中的所述感測器流路3的分支點BP與合流點MP之間，且具有多個內部流路51。
以下，對各部分2~5進行說明。
主流路2是由具有流體入口201及流體出口202的大致直管狀的主管部200形成。另外，關於主管部200的形狀，只要形成包含後述分支點BP及合流點MP的流路的部分的形狀是直管狀即可，因此，主管部200也可以是具有流體入口201及流體出口202的曲管形狀。
感測器流路3是由豎立設置在主管部200上的呈大致倒U字形狀的中空細管300形成。本實施方式的中空細管300為不銹鋼(stainless)製，但也可以使用其他的原材料形成。
而且，感測器流路3是由測量路徑3A和連接路徑3B構成，其中所述測量路徑3A設置著用於對流經主流路2的樣品氣體G的流量Qraw 進行檢測的流量檢測機構4，所述連接路徑3B連通主流路2及測量路徑3A。
測量路徑3A是與主流路2大致平行地形成，而連接路徑3B則是與主流路2大致正交地設置著。也就是說，連接路徑3B是與測量路徑3A大致正交地設置著。
而且，在主流路2中，在從感測器流路3的分支點BP到感測器流路3的合流點MP之間設置著層流元件5。該層流元件5使得主流路2及感測器流路3的分流比(shunt ratio)成為規定的設計值。此處，所謂分流比是指主流路2中的分支點BP及合流點MP間的流路的流量相對于感測器流路3的流量之比。具體而言，該層流元件5是由具有恆流量(constant flow)特性的旁通元件等的電阻構件構成。而且，該內部流路51被設置成與主流路2的流路方向大致平行。作為層流元件，可使用例如將多根細管插入外管的內部而形成的元件、或者將多片形成著多個貫穿孔的薄圓板層疊起來而形成的元件。
流量檢測機構4包括：感測器部41，用於對分流到感測器流路3中的流量進行檢測；以及流量計算部42，獲取來自該感測器部41的輸出信號並計算出流經主流路2的樣品氣體G的流量Qraw 。
感測器部41尤其如圖2所示，包括設置在測量路徑3A的上游側的上游側感測器部411、及設置在測量路徑3A的下游側的下游側感測器部412。
而且，上游側感測器部411及下游側感測器部412是將電阻值根據溫度的變化而增減的熱敏電阻器捲繞起來而形成，且包括：卷狀的第一熱敏電阻器41a，捲繞在形成測量路徑3A的中空細管300的直管部301上；及卷狀的第二熱敏電阻器41b，捲繞在該第一熱敏電阻器41a的外周上。本實施方式中，從使中空細管300中央處呈現的溫度分佈的峰值(peak)變得突出以提高感測器靈敏度，而非徒勞地提高中空細管300整體的平均溫度的觀點考慮，將第二熱敏電阻器41b設置在各感測器部411、412間的內側端部(靠合的內側的端部)。而且，第二熱敏電阻器41b的卷寬為第一熱敏電阻器41a的卷寬的1/2或1/2以下。另外，上游側感測器部411及下游側感測器部412均由絕熱材料(heat insulating material)所包覆。
這樣，能夠使得感測器部411、412整體的溫度分佈中呈現的中央的峰值變得突出，以便在檢測時增大上游側/下游側的溫度差，從而能夠高靈敏度地捕捉到變化，感測器靈敏度因此得到提高。而且，通過在規定範圍內加長第一熱敏電阻器的卷寬，從而即便是針對像低蒸汽壓氣體(low vapor pressure gas)那樣因其物性而使可確保直線性的區域狹小且全刻度(full scale)受到限制的樣品氣體G，也能夠使可確保直線性的區域擴大，且使感測器高靈敏度化，以增大全刻度，從而能夠良好地檢測出流量。
流量計算部42與感測器部411、412的熱敏電阻器41a、41b電性連接，並通過對該熱敏電阻器41a、41b的電壓值進行檢測，而計算出感測器流路3(具體而言為測量路徑3A)中的流量，並且根據分流比而計算出主流路2中的樣品氣體G的流量Qraw 。
作為具體的構成，所述流量計算部42是由電氣電路(electric circuit)形成，且包括電橋(bridge)電路、放大電路及修正電路(均未圖示)。而且，所述流量計算部42通過感測器部411、412來檢測樣品氣體G的瞬時流量以作為電信號(電壓值)，並通過所述電子電路來對所述電信號進行放大之後，作為具有與檢測流量相應的值的感測器輸出信號(測量流量Qraw )而輸出。
然而，本實施方式的流量檢測機構4在樣品氣體G的流動為穩態(stationary state)的情況下，當將一次側壓力Pin 變更後使用時，具有對由該變更後的一次側壓力Pin 而引起的流量測量精度的降低進行修正的功能，且所述流量檢測機構4包括：壓力測量部43，對主流路2中的一次側壓力Pin 進行測量；以及流量修正部44，使用由該壓力測量部43所獲得的一次側壓力Pin 及由樣品氣體G所決定的氣體係數α，來對由流量計算部42所獲得的測量流量Qraw 進行修正。
壓力測量部43設置在主流路2中比感測器流路3的分支點BP更靠近上游側處，對流經主流路2的樣品氣體G的一次側壓力Pin 進行測量，例如，所述壓力測量部43是將施加至隔膜(diaphragm)的壓力作為靜電容量(capacitance)的變化而進行檢測的靜電容量型壓力感測器。另外，壓力測量部43也可使用應變計(strain gauge)式感測器。
流量修正部44從流量計算部42獲取測量流量信號並對該測量流量Qraw 進行修正運算，所述流量修正部44的構成是由中央處理器(computer processing unit，CPU)或記憶體(memory)、類比/數位轉換器(Analog/Digital converter)、緩衝器(buffer)等的數位或類比電子電路構成。而且，在由壓力測量部43而獲得的一次側壓力設為Pin 、預先設定的基準壓力設為Pbase 、根據樣品氣體G的壓力依存性而決定的氣體係數設為α、由流量計算部42而獲得的測量流量設為Qraw 時，流量修正部44根據下述式(1)來進行修正運算，並將該修正後的測量流量Qoffset 作為輸出信號而輸出。另外，流量修正部44將從壓力測量部43輸出的信號值(未被施以轉換等的處理的原始數據(raw data))用作修正中所使用的一次側壓力Pin 。
[數3]
Q offset =Q raw ×{1-(P base -P in )×α}………(1)
其中，一次側壓力Pin 是以固定壓力使設定流量流向主流路2的狀態(穩定狀態)下的、主流路2內的一次側的壓力。
而且，基準壓力Pbase 則是在以固定的壓力使設定流量流向主流路2的狀態(穩定狀態)下，設定流量與流量計算部42所計算出的主流路2內的流量相等時的主流路2內的壓力(本實施方式中為計示壓力(gauge pressure))。例如，對於作為樣品氣體的SF6 ，在將固定的設定流量設為350[sccm]時，基準壓力Pbase 為流量計算部42計算出主流路2內的流量為350[sccm]時的主流路2內的壓力175[kpaG]。另外，該基準壓力Pbase 由用戶而預先輸入到流量修正部44中。
以所述方式來規定一次側壓力Pin 及基準壓力Pbase ，由此，流量修正部44並非是對由主流路2內的過度的壓力變化而產生的流量誤差進行修正，而是對根據所使用的一次側壓力Pin 的條件而產生的流量誤差進行修正，也就是對因主流路2內的一次側壓力為基準壓力Pbase 的狀態與主流路2內的一次側壓力為不同於基準壓力Pbase 的一次側壓力Pin 的狀態之間的差異而產生的流量誤差進行修正。
而且，氣體係數α是根據樣品氣體G的壓力依存性而決定的，且為樣品氣體G所固有，並根據樣品氣體G的種類而分別被決定。例如，所述氣體係數α由樣品氣體的定壓比熱(constant pressure specific heat)Cp 或定壓摩爾比熱(molar specific heat)Cp 而決定。關於決定方法，可針對每一樣品氣體G並根據實驗(後述)而求出，也可在針對一個樣品氣體G並根據實驗而求出該樣品氣體G的氣體係數α之後，而關於另一樣品氣體G的氣體係數α，則是根據這些樣品氣體G的定壓比熱CP 的比，並通過計算而算出另一樣品氣體G的氣體係數α。另外，該氣體係數α也是由用戶預先輸入到流量修正部44中。此時，也可輸入多種樣品氣體G的氣體係數α，並作為數據庫(data base)而保持在質量流量計100。
此處，參照圖3來對氣體係數α的決定方法進行說明。圖3中，在流路上，自上游側開始依序設置著流量控制閥、壓力感測器、質量流量控制器(mass-flow controller，MFC)及流量感測器。
所述構成中，當使MFC的一次側壓力在50[kpaG]到300[kpaG]之間每次以10[kpaG]發生變化時，利用流量感測器來對從設定著目標流量的MFC所流出的流量進行測量。接著，根據近似式(approximate expression)而求出一次側壓力及流量感測器的測量流量(實際流量)的關係。然後，將另一壓力時的流量感測器的輸出相對於根據該近似式而預先規定的基準壓力Pbase 時的輸出的變化量設為氣體係數α。由此，氣體種類及設定流量固有的氣體係數α便得以決定。按照以上的順序，針對氣體種類及每個設定流量來決定氣體係數α。
將利用該流量修正部44進行了流量修正的情況及未進行流量修正的情況的比較結果示於圖4中。圖4是表示使作為樣品氣體G的SF6 以固定的設定流量350[sccm]流動時的修正前及修正後的測量流量Qraw 、Qoffset 的圖。根據該圖4可知，在未使用一次側壓力Pin 進行流量修正的情況下，當一次側壓力Pin 從基準壓力Pbase (175 kpaG)開始朝向減小的方向變更時，測量誤差(%R.S)會逐漸朝向正(plus)方向(+)變大。例如，當一次側壓力Pin 為50[kpaG]時，流量誤差為0.8[%R.S]。另一方面，如果一次側壓力Pin 從基準壓力Pbase (175 kpaG)開始朝向變大的方向變更，則測量誤差(%R.S)逐漸朝向負(minus)方向(-)變大。例如，當一次側壓力Pin 為400[kpaG]時，流量誤差為-1.7[%R.S]。而與此相對，可知在使用一次側壓力Pin 進行了流量修正的情況下，即便一次側壓力Pin 相對於基準壓力Pbase 而發生變化，流量誤差也會被限制在±0.1[%R.S]的範圍內。
<第一實施方式的效果>
根據以所述方式而構成的本實施方式的質量流量計100，在將一次側壓力Pin 變更後使用時，不僅能盡可能地減小由該變更後的一次側壓力而引起的測量流量Qraw 的誤差，而且還採用了樣品氣體G的定壓比熱CP 來對測量流量Qraw 進行修正，因此可提高質量流量計100的流量測量精度。
<第二實施方式>
接著，對本發明的質量流量計100的第二實施方式進行說明。本實施方式的質量流量計100如圖5所述，更包括函數數據存儲部D1，且流量修正部44的功能與所述第一實施方式的所述流量修正部44有所不同。
函數數據存儲部D1中存儲著關係式數據，該關係式數據是在使與基準壓力Pbase 下的流量間的誤差[%]以規定的函數(本實施方式中為一次式)來近似而得的以下的近似式(2)中，表示係數a(斜率(slope)a)及係數b(截矩(intercept)b)相對於氣體物性值的關係式。該關係式數據預先由用戶等通過輸入單元而輸入。
[數4]
Error [%]=a ×Q raw +b ………(2)
其中，關於斜率a、截矩b，只要質量流量計100的規格相同則是依存於樣品氣體G的氣體種類。
另外，所謂氣體物性值是表示氣體種類的定壓摩爾比熱Cp 的壓力影響的值，本實施方式中，是基準壓力Pbase 下的定壓摩爾比熱Cp 的倒數、與求出近似式時的一次側壓力Pin(0) (例如50 kPa)下的定壓摩爾比熱Cp 的倒數與基準壓力Pbase 下的定壓摩爾比熱Cp 的倒數的差的比。具體而言為如下，
說明具體的斜率a、截矩b相對於氣體物性值的關係式的求出方法。
在應附加修正功能的規格的質量流量計100中，使用多種氣體(本實施方式中為3種)而實際求出與基準壓力Pbase 下的流量之間的誤差[%]。並且，如圖6所示，使該誤差近似於一次式，並針對每種氣體而求出斜率a及截矩b。另外，圖6中表示分別針對與基準壓力Pbase (175 kPa)的差的絕對值相等的壓力(50 kPa及300 kPa)而求出誤差[%]及其近似式。
之後，如圖7所示，將氣體物性值(例如0~2)設為橫軸、將斜率a設為縱軸，並描繪出斜率a相對於物性值的關係，通過近似為規定的關係式(本實施方式為二次式(quadratic expression))而求出相對於氣體物性值的斜率關係式。另外，圖7是描繪出使用CF4 、SF6 、CHF3 及CH2 F2 作為樣品氣體G而求出誤差[%]的近似式時的斜率a的圖。而且，圖7表示不同的4種產品1~4中所求出的斜率關係式。
而且，如圖8所示，將氣體物性值(例如0~2)設為橫軸、將截矩b設為縱軸，並描繪出截矩b相對於物性值的關係，通過近似為規定的關係式(本實施方式中為二次式)，而求出相對於氣體物性值的截矩關係式。另外，圖8也與圖7相同，是描繪出使用CF4 、SF6 、CHF3 及CH2 F2 作為樣品氣體而求出誤差[%]的近似式時的截矩b的圖，而且，表示不同的4種產品1~4中所求出的截矩關係式。
將表示如上所述的方式而求出的斜率關係式的斜率關係式數據及表示截矩關係式的截矩關係式數據存儲在關係式數據存儲部D1中。另外，斜率關係式數據及截矩關係式數據，與表示製作該斜率關係式數據及截矩關係式數據時的一次側壓力Pin(0) 的壓力數據相關聯。
這樣，以3種氣體種類通過實驗而求出斜率a的關係式及截矩b的關係式，由此，與其他氣體種類相對應的常數a、b，則可通過代入所述其他氣體種類的氣體物性值並根據所述關係式而獲得，從而可相對於氣體種類變更而根據該氣體物性值來變更近似式(或以下的修正式(3))。
流量修正部44獲取來自流量計算部42的測量流量信號，並根據以下的式(3)來對該測量流量Qraw 進行修正運算。
[數6]
其中，Pin 為由壓力測量部43而獲得的一次側壓力，Pbase 為預先設定的基準壓力，a為根據樣品氣體G的氣體物性值及斜率關係式而計算出的值，b為根據樣品氣體G的氣體物性值及截矩關係式而計算出的值，Pin(0) 為斜率關係式及截矩關係式製作時的一次側壓力。另外，如果說到本實施方式與所述第一實施方式的關係，則是將所述第一實施方式的氣體係數α設為(a×Qraw +b)/(Pin(0) -Pbase )。
更詳細而言，流量修正部44根據以下的式(4)來對測量流量Qraw 進行修正運算。
其中，△P為作成誤差的近似式的壓力中，與基準壓力Pbase 之差的絕對值相等的壓力之差，具體而言為300[kPa]-50[kPa]=250[kPa]。這樣，本實施方式中，著眼於將與基準壓力Pbase 的絕對值相等的一次側壓力(本實施方式中為300kPa與50kPa)下的誤差的近似式相對於基準壓力 Pbase 而對稱地表示出(參照圖6)，而為了使修正精度提高，採用了300kPa時的近似式及50kPa時的近似式此兩個近似式。
接著，對流量修正部44的作用進行說明。
流量修正部44從流量計算部42獲取測量流量數據，並從關係式數據存儲部D1獲取斜率關係式數據及截矩關係式數據，且從壓力測量部43獲取一次側壓力Pin 。接著，根據預先輸入的樣品氣體G的氣體物性值，而計算出樣品氣體G的近似式的斜率a及截矩b。然後，利用所計算出的斜率a及截矩b、一次側壓力Pin 、基準壓力Pbase 、及近似式作成時的壓力Pin(0) ，並根據上述修正式來對測量流量Qraw 進行修正運算，且將該修正後的測量流量Qoffset 作為輸出信號而輸出。
接著，將使用本實施方式的質量流量計100時的實驗結果示於圖9及圖10中。圖9是表示使用產品1而實際求出與基準壓力Pbase 時的流量之間的誤差[%]及其近似式的氣體種類即SF6 在修正前的測量流量Qraw 及修正後的測量流量Qoffset 的圖，圖10是表示實際上未求出誤差[%]及近似式而是根據斜率關係式及截矩關係式來求出斜率a及截矩b的氣體種類即CO2 在修正前的測量流量及修正後的測量流量的圖。另外，圖9及圖10中的基準壓力Pbase 為171.6[kPa]。
根據所述圖9及圖10可知，不僅在使用實際求出近似式並作成斜率關係式及截矩關係式時所使用的氣體種類來進行修正時可減小誤差，而且在使用通過將氣體物性值代入斜率關係式及截矩關係式中所獲得的斜率a及截矩b來進行修正時，也可減小誤差。也就是，即便為實際上未求出近似式的氣體種類也可使誤差減小，因此可減少針對每種氣體而求出近似式的所耗費的工夫。
<其他變形實施方式>
另外，本發明並不限於所述實施方式。在以下的說明中，對與所述實施方式相對應的構件附上相同的符號。
例如，誤差[%]的近似式並不限於一次式，也可近似為二次或二次以上的多項式，且斜率a及截矩b的函數並不限於二次式，也可近似為一次式、三次或三次以上的多項式。
關於裝入有所述第一實施方式的質量流量計100的質量流量控制器Z的具體的形態，例如，如圖11所示，包括：所述實施方式的質量流量計100；流量控制閥Z1，設置在主流路2的比合流點MP更靠近下游側處；以及閥控制部Z2，根據質量流量計100輸出的修正後的流量測量信號所表示的信號值(修正後的測量流量Qoffset )及由輸入單元(未圖示)而輸入的流量設定信號所表示的目標流量即設定流量值，來對流量控制閥Z1的閥開度進行控制。另外，流量控制閥Z1也可設置在比合流點MP更靠近上游側處。而且，還可將第二實施方式的質量流量計100裝入質量流量控制器中。
此外，所述實施方式的熱式質量流量感測器並不限於可使用定電流型質量流量感測器，也可使用定溫度型質量流量感測器。
在所述各實施方式中，是利用壓力感測器來對一次側壓力Pin 進行測量，並使用時刻變化著的壓力值來進行流量的修正，但也可構成為如下，即，將Pin 規定為常數，而預先代入經常使用的氣體供給壓力，從而不使用壓力感測器也可進行流量修正。此種構成可用於如下情況，例如，在某過程(process)中，並未在一次側使氣體供給壓力變大，因此也不會產生相應的壓力變動，從而一次側壓力Pin 值是取大致固定的值。即便為所述構成，因大致反映出了作成進行檢定的近似式時的壓力Pin(0) 及與基準壓力Pbase 的壓力差，從而仍可進行流量的修正，因此可高精度地輸出流量。而且，在所述情況下可省去壓力感測器，因此可通過零件數量的減少來降低成本。
所述各實施方式中，流量計算部構成為，在使用所述熱敏電阻器的電壓值而計算出測量流量Qraw 的值之後，對因壓力變動而引起的誤差進行修正；但也可構成為如下，即，根據目前的一次側壓力與基準壓力來對流量計算部所使用的用以計算出測量流量的式子或標準曲線(standard curve)等進行修正，並根據經預先修正的式子來計算出測量流量Qraw 。即便是所述構成，也可與所述實施方式同樣而防止由一次側的壓力變化所引起的測量精度的降低。
所述實施方式的質量流量計及質量流量控制器可用於半導體製造過程或也可用於半導體製造過程以外。
另外，可將上述的實施方式或變形實施方式的一部分或全部加以適當組合，且本發明並不限於所述實施方式，在不脫離其主旨的範圍內當然可進行各種變形。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的結構及技術內容製作些許的更動或修飾為等同變更的等效實施例，但是凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改，等同變更與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
2．．．主流路
3．．．感測器流路
3A．．．測量路徑
3B．．．連接路徑
4．．．流量檢測機構
5．．．層流元件
41．．．感測器部
41a．．．第一熱敏電阻器
41b．．．第二熱敏電阻器
42．．．流量計算部
43．．．壓力測量部
44．．．流量修正部
51．．．內部流路
100．．．質量流量計
200．．．主管部
201．．．流體入口
202．．．流體出口
300．．．中空細管
301．．．直管部
411．．．上游側感測器部
412．．．下游側感測器部
a．．．斜率
b．．．截矩
BP．．．分支點
D1．．．關係式數據存儲部
G．．．樣品氣體
MP．．．合流點
Pbase ．．．基準壓力
Pin ．．．一次側壓力
Qraw ．．．測量流量
Qoffset ．．．修正後的流量
α．．．氣體係數
Z．．．質量流量控制器
Z1．．．流量控制閥
Z2．．．閥控制部
圖1是本發明的第一實施方式的質量流量計的示意構成圖。
圖2是所述第一實施方式中的感測器部的概略圖。
圖3是表示用於決定氣體係數α的實驗例的圖。
圖4是表示修正前的測量流量及修正後的測量流量的圖。
圖5是本發明的第二實施方式的質量流量計的示意構成圖。
圖6是測量流量相對于基準壓力時的測量流量的偏差及其近似式的圖。
圖7是表示規格不同的每個產品相對於氣體物性值的斜率a的圖。
圖8是表示規格不同的每個產品相對於氣體物性值的截矩b的圖。
圖9是表示使用產品1來對SF6 的流量進行測量的情況下的、修正前後的測量流量相對于基準壓力時的測量流量的誤差的圖。
圖10是表示使用產品1來對CO2 的流量進行測量的情況下的、修正前後的測量流量相對于基準壓力時的測量流量的誤差的圖。
圖11是使用了本發明的質量流量計的質量流量控制器的示意構成圖。
2．．．主流路
3．．．感測器流路
3A．．．測量路徑
3B．．．連接路徑
4．．．流量檢測機構
5．．．層流元件
41．．．感測器部
42．．．流量計算部
43．．．壓力測量部
44．．．流量修正部
51．．．內部流路
100．．．質量流量計
200．．．主管部
201．．．流體入口
202．．．流體出口
300．．．中空細管
301．．．直管部
411．．．上游側感測器部
412．．．下游側感測器部

Claims (6)

  1. 一種質量流量計，包括：流量計算部，獲取來自感測器部的輸出信號並計算出樣品氣體的測量流量，所述感測器部具有設置在所述樣品氣體所流經的流路中的熱敏電阻器；壓力測量部，對所述流路中的一次側壓力進行測量；以及流量修正部，使用由所述壓力測量部而獲得的一次側壓力、及由所述樣品氣體所決定的氣體係數，來對由所述流量計算部而獲得的測量流量進行修正，所述流量修正部根據下述式來計算出修正後的流量Qoffset ： 其中，Pin 為一次側壓力，Pbase 為預先設定的基準壓力，常數a、b為由樣品氣體的氣體物性值及一次側壓力所決定的值，Pin(0) 為求出常數a、b時的一次側壓力。
  2. 一種質量流量計，包括：流量計算部，獲取來自感測器部的輸出信號並計算出樣品氣體的測量流量，所述感測器部具有設置在所述樣品氣體所流經的流路中的熱敏電阻器；壓力測量部，對所述流路中的一次側壓力進行測量；以及流量修正部，使用由所述壓力測量部而獲得的一次側壓力、由所述樣品氣體所決定的氣體係數以及預先設定的基 準壓力，來對由所述流量計算部而獲得的測量流量進行修正。
  3. 根據申請專利範圍第2項所述的質量流量計，其中所述流量修正部利用由所述壓力測量部而獲得的一次側壓力本身來對由所述流量計算部而獲得的測量流量進行修正。
  4. 根據申請專利範圍第2項所述的質量流量計，其中在所述一次側壓力設為Pin 、預先設定的基準壓力設為Pbase 、所述氣體係數設為α、所述測量流量設為Qraw 時，所述流量修正部根據下述式來計算出修正後的流量Qoffset ：Q offset =Q raw ×{1-(P base -P in )×α }。
  5. 一種質量流量控制器，包括：申請專利範圍第1項所述的質量流量計；流量控制閥，設置在所述流路上；以及閥控制部，根據由所述質量流量計而獲得的經修正的測量流量值、及作為目標流量的設定流量值，來對所述流量控制閥的閥開度進行控制。
  6. 一種質量流量控制器，包括：申請專利範圍第2項所述的質量流量計；流量控制閥，設置在所述流路上；以及閥控制部，根據由所述質量流量計而獲得的經修正的測量流量值、及作為目標流量的設定流量值，來對所述流量控制閥的閥開度進行控制。
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