JPH0934556A - マスフローコントローラ - Google Patents
マスフローコントローラInfo
- Publication number
- JPH0934556A JPH0934556A JP7207840A JP20784095A JPH0934556A JP H0934556 A JPH0934556 A JP H0934556A JP 7207840 A JP7207840 A JP 7207840A JP 20784095 A JP20784095 A JP 20784095A JP H0934556 A JPH0934556 A JP H0934556A
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- JP
- Japan
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- flow rate
- sensor
- mass flow
- mass
- flow controller
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Abstract
(57)【要約】
【目的】小流量ではあるが高精度の要請と、低精度では
あるが大流量の要請とを、共に満たすことができる安価
且つ手間のかからないマスフローコントローラを提供す
る。 【構成】センサ流路２内の質量流量を検出するセンサ部
と、流体が流れるバイパス流路３と、センサ部からの検
出信号と設定信号とを比較制御する制御回路部６と、こ
の比較制御に基づいて流量制御をするバルブ部７とを有
するマスフローコントローラであって、センサ流路２は
ステンレス鋼よりも熱伝導率の高い金属材料で形成する
と共に、センサ流路２を流れる流量とセンサ流路２とバ
イパス流路３の合計流量とは所定流量比に設定し、マス
フローコントローラのフルスケール流量の５０％以下の
流量において較正したことを特徴とする。
あるが大流量の要請とを、共に満たすことができる安価
且つ手間のかからないマスフローコントローラを提供す
る。 【構成】センサ流路２内の質量流量を検出するセンサ部
と、流体が流れるバイパス流路３と、センサ部からの検
出信号と設定信号とを比較制御する制御回路部６と、こ
の比較制御に基づいて流量制御をするバルブ部７とを有
するマスフローコントローラであって、センサ流路２は
ステンレス鋼よりも熱伝導率の高い金属材料で形成する
と共に、センサ流路２を流れる流量とセンサ流路２とバ
イパス流路３の合計流量とは所定流量比に設定し、マス
フローコントローラのフルスケール流量の５０％以下の
流量において較正したことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は半導体製造プロセスな
どで使用される流体の質量流量を制御するマスフローコ
ントローラに関する。
どで使用される流体の質量流量を制御するマスフローコ
ントローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造プロセスでは従来より、セン
サ流路内の質量流量を検出するセンサ部と、流体が流れ
るバイパス流路と、センサ部からの検出信号と設定信号
とを比較制御する制御回路部と、この比較制御に基づい
て流量制御をするバルブ部とを有するマスフローコント
ローラが用いられている。ところで半導体の製造過程で
は、比較的小流量ではあるが高精度、例えば３０±０．
１ｓｃｃｍ（標準状態でのｃｍ3／ｍｉｎ）が要求され
るエッチング工程と、低精度ではあるが比較的大流量、
例えば１００±１０ｓｃｃｍが要求されるアッシング工
程とが繰り返されることがある。これらの要求を満たす
ため従来は、２種類のマスフローコントローラを並列に
配置し、フルスケール流量が３０ｓｃｃｍのマスフロー
コントローラをフルスケールにて較正し、フルスケール
流量が１００ｓｃｃｍのマスフローコントローラもフル
スケールにて較正し、両マスフローコントローラを切り
換えることによって小流量の測定と大流量の測定とに対
処していた。
サ流路内の質量流量を検出するセンサ部と、流体が流れ
るバイパス流路と、センサ部からの検出信号と設定信号
とを比較制御する制御回路部と、この比較制御に基づい
て流量制御をするバルブ部とを有するマスフローコント
ローラが用いられている。ところで半導体の製造過程で
は、比較的小流量ではあるが高精度、例えば３０±０．
１ｓｃｃｍ（標準状態でのｃｍ3／ｍｉｎ）が要求され
るエッチング工程と、低精度ではあるが比較的大流量、
例えば１００±１０ｓｃｃｍが要求されるアッシング工
程とが繰り返されることがある。これらの要求を満たす
ため従来は、２種類のマスフローコントローラを並列に
配置し、フルスケール流量が３０ｓｃｃｍのマスフロー
コントローラをフルスケールにて較正し、フルスケール
流量が１００ｓｃｃｍのマスフローコントローラもフル
スケールにて較正し、両マスフローコントローラを切り
換えることによって小流量の測定と大流量の測定とに対
処していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかるに上記従来技術
では、２種類のマスフローコントローラを用いていたか
ら高価となり、また２種類のマスフローコントローラを
切り換えて用いていたから手間がかかることとなってい
た。したがって本発明は、小流量ではあるが高精度の要
請と、低精度ではあるが大流量の要請とを、共に満たす
ことができる安価且つ手間のかからないマスフローコン
トローラを提供することを目的とする。
では、２種類のマスフローコントローラを用いていたか
ら高価となり、また２種類のマスフローコントローラを
切り換えて用いていたから手間がかかることとなってい
た。したがって本発明は、小流量ではあるが高精度の要
請と、低精度ではあるが大流量の要請とを、共に満たす
ことができる安価且つ手間のかからないマスフローコン
トローラを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、１個のマスフ
ローコントローラのみを用い、そのフルスケールの５０
％以下の流量においてセンサ部を較正することによっ
て、上記目的を達成したものである。すなわち本発明
は、センサ流路内の質量流量を検出するセンサ部と、流
体が流れるバイパス流路と、前記センサ部からの検出信
号と設定信号とを比較制御する制御回路部と、この比較
制御に基づいて流量制御をするバルブ部とを有するマス
フローコントローラであって、前記センサ流路はステン
レス鋼よりも熱伝導率の高い金属材料で形成すると共
に、センサ流路を流れる流量とセンサ流路とバイパス流
路の合計流量とは所定流量比に設定し、前記マスフロー
コントローラのフルスケール流量の５０％以下の流量に
おいて較正したことを特徴とするマスフローコントロー
ラである。
ローコントローラのみを用い、そのフルスケールの５０
％以下の流量においてセンサ部を較正することによっ
て、上記目的を達成したものである。すなわち本発明
は、センサ流路内の質量流量を検出するセンサ部と、流
体が流れるバイパス流路と、前記センサ部からの検出信
号と設定信号とを比較制御する制御回路部と、この比較
制御に基づいて流量制御をするバルブ部とを有するマス
フローコントローラであって、前記センサ流路はステン
レス鋼よりも熱伝導率の高い金属材料で形成すると共
に、センサ流路を流れる流量とセンサ流路とバイパス流
路の合計流量とは所定流量比に設定し、前記マスフロー
コントローラのフルスケール流量の５０％以下の流量に
おいて較正したことを特徴とするマスフローコントロー
ラである。
【０００５】
【作用】先ず、このセンサ部はセンサパイプの上流側と
下流側にそれぞれ感熱コイルを設け、流体が流れること
によって生じる（センサパイプの）熱移動による各感熱
コイル間の温度差が質量流量に比例することを利用した
ものであるから、センサ流路すなわちセンサパイプを従
来のステンレス鋼よりも熱伝導率の高い金属材料、例え
ばニッケル又はその合金によって形成することによっ
て、温度の高い下流側のセンサパイプから温度の低い上
流側に熱が補給されやすくなり流体自身の温度差が検出
しにくくなる。よって流量計としての感度は低くなるも
のの、流量の計測範囲（センサ出力と流量の比例範囲）
は広くなる。次に、このマスフローコントローラは、セ
ンサ流路で測定した流量に流量比を掛けることによって
合計流量を測定するものであるから、フルスケール流量
の５０％以下の流量域において較正を行えば小流量では
あるが高精度のマスフローコントローラを得ることがで
きる。他方、フルスケール流量まで流量を増大してもこ
のセンサの測定可能流量範囲は広いから、上記較正精度
は略比例して増加するにとどまり、よって低精度ではあ
るが大流量を流せるマスフローコントローラにもなる。
下流側にそれぞれ感熱コイルを設け、流体が流れること
によって生じる（センサパイプの）熱移動による各感熱
コイル間の温度差が質量流量に比例することを利用した
ものであるから、センサ流路すなわちセンサパイプを従
来のステンレス鋼よりも熱伝導率の高い金属材料、例え
ばニッケル又はその合金によって形成することによっ
て、温度の高い下流側のセンサパイプから温度の低い上
流側に熱が補給されやすくなり流体自身の温度差が検出
しにくくなる。よって流量計としての感度は低くなるも
のの、流量の計測範囲（センサ出力と流量の比例範囲）
は広くなる。次に、このマスフローコントローラは、セ
ンサ流路で測定した流量に流量比を掛けることによって
合計流量を測定するものであるから、フルスケール流量
の５０％以下の流量域において較正を行えば小流量では
あるが高精度のマスフローコントローラを得ることがで
きる。他方、フルスケール流量まで流量を増大してもこ
のセンサの測定可能流量範囲は広いから、上記較正精度
は略比例して増加するにとどまり、よって低精度ではあ
るが大流量を流せるマスフローコントローラにもなる。
【０００６】
【実施例】本発明を図面によって説明する。図１は本発
明によるマスフローコントローラの一実施例を示し、流
体を流す管路１には、例えば熱伝導率ｋ＝９４Ｗ／ｍ／
Ｋのニッケルによって形成したセンサ流路２とバイパス
流路３とが並列に設けられている。センサ流路２にはそ
の上流側と下流側とにコイルが巻回されており、両コイ
ルの抵抗値の変化をブリッジ回路４によって検出するこ
とにより、センサ流路２の流量が測定されている。尚、
センサ部はセンサパイプの外周にその上流側と下流側と
に流体の温度を測定する温度センサ兼ヒータの感熱コイ
ルを巻いたものである。センサの形式としては流体が流
れることによって変化する上流側と下流側の温度分布を
ブリッジ回路の不平衡電圧として検出することによって
測定する定電流センサー；また感熱コイルを含む定温度
回路（ブリッジ回路）を上流側と下流側とに各々独立し
て設け両感熱コイルの温度が常に一定となるために必要
なエネルギーの差を検出することによって測定する定温
度センサー及び感熱コイルを含む定温度差回路（ブリッ
ジ回路）を上流側と下流側とに独立して設け、両感熱コ
イルの温度と周囲温度との差が常に一定となるために必
要なエネルギーの差を検出することによって測定する定
温度差センサーなどがある。実施例ではこれらのセンサ
を選択的に用いれば良い。
明によるマスフローコントローラの一実施例を示し、流
体を流す管路１には、例えば熱伝導率ｋ＝９４Ｗ／ｍ／
Ｋのニッケルによって形成したセンサ流路２とバイパス
流路３とが並列に設けられている。センサ流路２にはそ
の上流側と下流側とにコイルが巻回されており、両コイ
ルの抵抗値の変化をブリッジ回路４によって検出するこ
とにより、センサ流路２の流量が測定されている。尚、
センサ部はセンサパイプの外周にその上流側と下流側と
に流体の温度を測定する温度センサ兼ヒータの感熱コイ
ルを巻いたものである。センサの形式としては流体が流
れることによって変化する上流側と下流側の温度分布を
ブリッジ回路の不平衡電圧として検出することによって
測定する定電流センサー；また感熱コイルを含む定温度
回路（ブリッジ回路）を上流側と下流側とに各々独立し
て設け両感熱コイルの温度が常に一定となるために必要
なエネルギーの差を検出することによって測定する定温
度センサー及び感熱コイルを含む定温度差回路（ブリッ
ジ回路）を上流側と下流側とに独立して設け、両感熱コ
イルの温度と周囲温度との差が常に一定となるために必
要なエネルギーの差を検出することによって測定する定
温度差センサーなどがある。実施例ではこれらのセンサ
を選択的に用いれば良い。
【０００７】他方、両流路２，３の流量比は予め検定さ
れており、本実施例ではセンサ流路２の流量の５倍の流
量がバイパス流路３を流れるように調整されている。し
たがってセンサ流路２の流量を６倍することにより、管
路１の流量を測定することができ、これはブリッジ回路
４の中に組み込まれている。ブリッジ回路４の出力は線
形化回路５によって線形化され、線形化回路５の出力は
制御回路部６に送られており、制御回路部６によって管
路１に取り付けた制御弁７の開度を制御している。尚、
線形化回路５は上流側コイルと下流側コイルの電気抵抗
の差ΔＲに対して更にΔＲ＋ａΔＲ2（ただしａは定
数）を計数する回路などがある。
れており、本実施例ではセンサ流路２の流量の５倍の流
量がバイパス流路３を流れるように調整されている。し
たがってセンサ流路２の流量を６倍することにより、管
路１の流量を測定することができ、これはブリッジ回路
４の中に組み込まれている。ブリッジ回路４の出力は線
形化回路５によって線形化され、線形化回路５の出力は
制御回路部６に送られており、制御回路部６によって管
路１に取り付けた制御弁７の開度を制御している。尚、
線形化回路５は上流側コイルと下流側コイルの電気抵抗
の差ΔＲに対して更にΔＲ＋ａΔＲ2（ただしａは定
数）を計数する回路などがある。
【０００８】このマスフローコントローラのフルスケー
ルは１００ｓｃｃｍとなっており、したがってフルスケ
ールの流量１００ｓｃｃｍが全体の管路１を流れたとき
には、センサ流路２には１００／６、すなわち１６．６
７ｓｃｃｍだけ流れる。センサ流路２はニッケルによっ
て形成されている。図２に示すように、ステンレスセン
サパイプは約６ｓｃｃｍが測定限度であるが、ニッケル
センサパイプでは約１８ｓｃｃｍまでほぼ正確に流量を
測定することができる。本実施例ではフルスケールの状
態でもセンサ流路２には１６．６７ｓｃｃｍしか流れな
いから、センサ流路２の流量をほぼ正確に測定すること
ができる。
ルは１００ｓｃｃｍとなっており、したがってフルスケ
ールの流量１００ｓｃｃｍが全体の管路１を流れたとき
には、センサ流路２には１００／６、すなわち１６．６
７ｓｃｃｍだけ流れる。センサ流路２はニッケルによっ
て形成されている。図２に示すように、ステンレスセン
サパイプは約６ｓｃｃｍが測定限度であるが、ニッケル
センサパイプでは約１８ｓｃｃｍまでほぼ正確に流量を
測定することができる。本実施例ではフルスケールの状
態でもセンサ流路２には１６．６７ｓｃｃｍしか流れな
いから、センサ流路２の流量をほぼ正確に測定すること
ができる。
【０００９】図３は上記マスフローコントローラの較正
後の設定流量との関係を示し、フルスケールの３０％、
すなわち３０ｓｃｃｍにてこのマスフローコントローラ
は較正されている。但し図３の横軸はブリッジ回路４の
出力に基づくものであり、線形化を行っていない段階で
の較正曲線である。較正の精度は、基準を満たすよう
に、このマスフローコントローラが３０ｓｃｃｍを指示
したとき、管路１の流量が３０ｓｃｃｍ±０．３％、す
なわち３０±０．０９ｓｃｃｍとなるように較正されて
いる。しかるにこのマスフローコントローラは較正をし
た流量、すなわち３０ｓｃｃｍよりも大きい流量を流す
ことができ、かつセンサ流量も大流量までリニアに測定
可能であるから、１００ｓｃｃｍまでほぼ正確に測定す
ることができる。但し３０ｓｃｃｍで較正していること
から、１００ｓｃｃｍでは誤差が生じるが、１００ｓｃ
ｃｍでの誤差の許容値は大きい。すなわち本実施例では
マスフローコントローラが１００ｓｃｃｍを指示したと
きの実流量は１０８．９ｓｃｃｍであったが、許容誤差
は１００±１０ｓｃｃｍであるから、許容範囲内に較正
されている。
後の設定流量との関係を示し、フルスケールの３０％、
すなわち３０ｓｃｃｍにてこのマスフローコントローラ
は較正されている。但し図３の横軸はブリッジ回路４の
出力に基づくものであり、線形化を行っていない段階で
の較正曲線である。較正の精度は、基準を満たすよう
に、このマスフローコントローラが３０ｓｃｃｍを指示
したとき、管路１の流量が３０ｓｃｃｍ±０．３％、す
なわち３０±０．０９ｓｃｃｍとなるように較正されて
いる。しかるにこのマスフローコントローラは較正をし
た流量、すなわち３０ｓｃｃｍよりも大きい流量を流す
ことができ、かつセンサ流量も大流量までリニアに測定
可能であるから、１００ｓｃｃｍまでほぼ正確に測定す
ることができる。但し３０ｓｃｃｍで較正していること
から、１００ｓｃｃｍでは誤差が生じるが、１００ｓｃ
ｃｍでの誤差の許容値は大きい。すなわち本実施例では
マスフローコントローラが１００ｓｃｃｍを指示したと
きの実流量は１０８．９ｓｃｃｍであったが、許容誤差
は１００±１０ｓｃｃｍであるから、許容範囲内に較正
されている。
【００１０】なお本実施例ではセンサ管路２の材質とし
てニッケルを用いたが、ニッケル合金を用いることもで
きる。また図３は、線形化回路５の前の段階での較正曲
線であるが、この状態でも精度の基準を満たしている。
したがって線形化回路５を用いて、測定流量を実流量に
合致させることにより、一層マスフローコントローラの
精度の向上を図ることができる。
てニッケルを用いたが、ニッケル合金を用いることもで
きる。また図３は、線形化回路５の前の段階での較正曲
線であるが、この状態でも精度の基準を満たしている。
したがって線形化回路５を用いて、測定流量を実流量に
合致させることにより、一層マスフローコントローラの
精度の向上を図ることができる。
【００１１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、小流量で
はあるが高精度の要請と、低精度ではあるが大流量の要
請とを単一のマスフローコントローラによって満たすこ
とができ、したがってこのマスフローコントローラに要
する費用は安価となり、しかも流路の切り換えが不要と
なるから、流量の測定が容易となる。
はあるが高精度の要請と、低精度ではあるが大流量の要
請とを単一のマスフローコントローラによって満たすこ
とができ、したがってこのマスフローコントローラに要
する費用は安価となり、しかも流路の切り換えが不要と
なるから、流量の測定が容易となる。
【図１】本発明の一実施例を示す概略系統図
【図２】センサ流量とセンサ出力との関係を示す図
【図３】本発明の一実施例の特性を示す図
１…管路 ２…センサ流路 ３…バイパス流路 ４…ブリッジ回路 ５…線形化回路 ６…制御回路部 ７…制御弁
Claims (3)
- 【請求項１】センサ流路内の質量流量を検出するセンサ
部と、流体が流れるバイパス流路と、前記センサ部から
の検出信号と設定信号とを比較制御する制御回路部と、
この比較制御に基づいて流量制御をするバルブ部とを有
するマスフローコントローラであって、前記センサ流路
はステンレス鋼よりも熱伝導率の高い金属材料で形成す
ると共に、センサ流路を流れる流量とセンサ流路とバイ
パス流路の合計流量とは所定流量比に設定し、前記マス
フローコントローラのフルスケール流量の５０％以下の
流量において較正したことを特徴とするマスフローコン
トローラ。 - 【請求項２】前記センサ流路をニッケル又はその合金に
よって形成した、請求項１記載のマスフローコントロー
ラ。 - 【請求項３】前記センサ部は、測定流量が実流量に合致
するように線形化回路を有するものである、請求項１又
は２記載のマスフローコントローラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7207840A JPH0934556A (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | マスフローコントローラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7207840A JPH0934556A (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | マスフローコントローラ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0934556A true JPH0934556A (ja) | 1997-02-07 |
Family
ID=16546400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7207840A Pending JPH0934556A (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | マスフローコントローラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0934556A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001264138A (ja) * | 2000-03-16 | 2001-09-26 | Hitachi Metals Ltd | 質量流量制御装置 |
| WO2006055314A3 (en) * | 2004-11-12 | 2006-08-10 | Mks Instr Inc | Reynolds number correction function for mass flow rate sensor |
| JP2008267935A (ja) * | 2007-04-19 | 2008-11-06 | Shimadzu Corp | 材料試験機およびキャリブレーション方法 |
| JP2012226627A (ja) * | 2011-04-21 | 2012-11-15 | Hitachi Metals Ltd | 流量制御装置および流量センサユニット |
| JP2018004499A (ja) * | 2016-07-05 | 2018-01-11 | 株式会社フジキン | 流量制御機器、流量制御機器の流量校正方法、流量測定機器および流量測定機器を用いた流量測定方法 |
| WO2018070287A1 (ja) * | 2016-10-13 | 2018-04-19 | 株式会社堀場エステック | 流体センサ、当該流体センサを備えた流体制御装置、及び、調整方法 |
-
1995
- 1995-07-21 JP JP7207840A patent/JPH0934556A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001264138A (ja) * | 2000-03-16 | 2001-09-26 | Hitachi Metals Ltd | 質量流量制御装置 |
| WO2006055314A3 (en) * | 2004-11-12 | 2006-08-10 | Mks Instr Inc | Reynolds number correction function for mass flow rate sensor |
| GB2434208A (en) * | 2004-11-12 | 2007-07-18 | Mks Instr Inc | Reynolds number correction function for mass flow rate sensor |
| GB2434208B (en) * | 2004-11-12 | 2009-05-06 | Mks Instr Inc | Reynolds number correction function for mass flow rate sensor |
| JP2008267935A (ja) * | 2007-04-19 | 2008-11-06 | Shimadzu Corp | 材料試験機およびキャリブレーション方法 |
| JP2012226627A (ja) * | 2011-04-21 | 2012-11-15 | Hitachi Metals Ltd | 流量制御装置および流量センサユニット |
| JP2018004499A (ja) * | 2016-07-05 | 2018-01-11 | 株式会社フジキン | 流量制御機器、流量制御機器の流量校正方法、流量測定機器および流量測定機器を用いた流量測定方法 |
| WO2018008420A1 (ja) * | 2016-07-05 | 2018-01-11 | 株式会社フジキン | 流量制御機器、流量制御機器の流量校正方法、流量測定機器および流量測定機器を用いた流量測定方法 |
| WO2018070287A1 (ja) * | 2016-10-13 | 2018-04-19 | 株式会社堀場エステック | 流体センサ、当該流体センサを備えた流体制御装置、及び、調整方法 |
| JPWO2018070287A1 (ja) * | 2016-10-13 | 2019-08-08 | 株式会社堀場エステック | 流体センサ、当該流体センサを備えた流体制御装置、及び、調整方法 |
| TWI731177B (zh) * | 2016-10-13 | 2021-06-21 | 日商堀場Ｓｔｅｃ股份有限公司 | 流體感測器、具備該流體感測器的流體控制裝置以及調整方法 |
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