[发明专利]流量计及具备该流量计的流量控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及带流量监测器(也称为流量监控器)的流量控制装置的改良，涉及带有流量范围切换型衰减式流量计及流量范围切换型流量监测器的流量控制装置，该流量控制装置在通过有机地将具备耐压力变动特性的流量控制装置与衰减式流量监测器组合而能够实时地监测流量控制装置的控制流量的同时，通过对应于应控制的流体的流量区域而适当地切换衰减式流量监测器的衰减容量，可遍及广大的流量区域而进行高精度的流量监测。

背景技术

以往，在半导体制造装置用气体供给装置中，广泛地利用热式流量控制装置MFC和压力式流量控制装置FCS。特别是，如图20所示，后者的压力式流量控制装置FCS由如下部件所构成：控制阀CV和温度检测器T、压力检测器P、流孔(orifice)OR、由温度校正·流量运算电路CDa、比较电路CDb、输入输出电路CDc、输出电路CDd等构成的计算控制部CD等，具有即使一次侧供给压大幅变动，也能进行稳定的流量控制的优良的流量特性。

即，在图20的压力式流量控制装置FCS中，将来自压力检测器P及温度检测器T的检测值输入温度校正·流量运算电路CDa，在此进行检测压力的温度校正和流量运算，将流量运算值Qt输入比较电路CDb。并且，对应设定流量的输入信号Qs从端子In输入，并经由输入输出电路CDc输入到比较电路CDb，在此与来自所述温度校正·流量运算电路CDa的流量运算值Qt比较。比较的结果，在设定流量输入信号Qs比流量运算值Qt大的情况下，向控制阀CV的驱动部输出控制信号Pd。由此将控制阀CV朝关闭方向驱动，在设定流量输入信号Qs与运算流量值Qt的差(Qs-Qt)成为零之前，朝闭阀方向驱动。

当该压力式流量控制装置FCS中，在流孔OR的下游侧压力P₂与上游侧压力P₁间保持P₁/P₂约≥2的所谓临界膨胀条件时，流过流孔OR的气体流量Q成为Q＝KP₁(其中，K为常数)，并且，如果不满足临界膨胀条件时，流过流孔OR的气体流量Q成为Q＝KP₂^m(P₁-P₂)ⁿ(其中，K、m、n为常数)。因此，通过控制压力P₁能够以高精度控制流量Q，并且，即使控制阀CV的上游侧气体Go的压力大幅变化，也能够发挥控制流量几乎不会变化的优良特性。

并且，由于压力式流量控制装置FCS本身是公知技术，在此省略其详细的说明(日本专利特开2003-195948号等)。

但是，这种压力式流量控制装置FCS，由于使用微小的孔径的流孔OR，因此不可避免流孔OR的孔径随着时间而变化。并且，一旦孔径产生变化，压力式流量控制装置FCS的设定流量(即控制流量值)与实际上流过流孔OR的气体Go的实际流量值之间就会产生差异。并且，为了检测该差异，在流量控制中有必要频繁地进行流量监测，存在对半导体制造装置的运转性及制造的半导体质量等造成很大的影响的问题。

因此，在压力式流量控制装置的领域中，以往采取如下对策：尽可能地早期检测出流孔OR的孔径的变化，以防止压力式流量控制装置FCS得到的控制流量值与实际上流过流孔的气体Go的实际流量值之间产生差异，这种流孔的孔径变化等的检测，大多数采用利用了所谓增强方式(ROR：RATE OF RISE)或衰减方式(ROD：RATE OF DECAY)的气体流量监测器。

另一方面，利用所述增长方式或者衰减方式的气体流量监测器，由于流量控制的同时，必须暂时停止供给中的实际气体以进行监测用的气体流量的测量，因此会产生半导体制造装置的运转性下降，制造的半导体质量等参差不齐等问题。

因此，近年来，在这种流量控制装置中，进行了如下带流量监测器的流量控制装置的开发：不会暂时停止实际气体的供给，而是能够实时简单且正确地监控供给气体的流量控制是否正确地进行。

图21为表示现有的流量监测器的一例的图，该带有流量监测器的流量控制装置20，是组合有热式质量流量传感器25及压力式流量控制装置的装置，由流路23、检测入口侧压力的第一压力传感器27a、开闭控制阀24、热式质量流量传感器25、第二压力传感器27b、节流部(音速喷嘴)26、运算控制部28a、输入输出电路28b等构成。