專利名稱：流量比率控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流量比率控制裝置，該流量比率控制裝置能夠使半導體制造過程 中所使用的原料氣體等以所希望的比率分流。
背景技術(shù)：
近來，在半導體制造過程的技術(shù)領(lǐng)域中，伴隨晶片(wafer)逐漸大型化，收納晶片 的處理室也跟著大型化?？墒?，在半導體晶片上形成薄膜時，優(yōu)選用于形成薄膜的原料氣體 濃度均勻，但如果僅從一個地方將原料氣體導入所述大型化了的處理室，則濃度分布會產(chǎn) 生不均勻。因此，最近的技術(shù)以如下方式進行應對，即在處理室上設置多個氣體導入口，從 各導入口送入質(zhì)量流量比經(jīng)過控制的原料氣體，使處理室內(nèi)的氣體濃度均勻。此時，作為使 原料氣體按照所希望的比率分流的裝置，使用流量比率控制裝置。以往，作為該種流量比率控制裝置，一般采用利用在各配管內(nèi)的壓力進行分配的 方式，由于并非直接控制質(zhì)量流量的比率，所以實際的質(zhì)量流量比率并不清楚。因此，專利文獻1提出一種通過測定質(zhì)量流量來控制比率的裝置。圖5表示這種 流量比率控制裝置中的特別是二分流型的一個例子。在圖5中，附圖標記RXM表示氣體流 入的主流道。在該主流道RXM中設置有壓力傳感器4X，且壓力傳感器4X的終端分成兩條流 道。分支后的各分支流道RX1、RX2上分別串聯(lián)設置了流量計21X、22X與控制閥31X、32X。 而且，閥控制部5X，監(jiān)測從各流量計21X、22X輸出的流量數(shù)據(jù)以及從壓力傳感器輸出的壓 力數(shù)據(jù)，并且根據(jù)各數(shù)據(jù)值，對控制閥31X、32X進行控制，并控制成使流過各分支流道RX1、 RX2的氣體的質(zhì)量流量相對于總流量的比率(稱為流量比率)成為給定的設定比率。具體 而言，該閥控制部5X，首先，對一方的分支流道RXl的控制閥31X進行反饋控制，使得所述壓 力數(shù)據(jù)的值(也稱實測壓力)成為預先設定的規(guī)定的目標壓力。然后，在實測壓力控制在 目標壓力附近或是目標壓力以上的條件下，對另一方的控制閥32X進行反饋控制，使得流 量數(shù)據(jù)的值(也稱實測流量)相對總流量的比率成為所述的設定比率。專利文獻1 日本專利公開公報特開2005-38239號然而，在這樣的裝置中需要流量控制裝置與壓力控制裝置這兩種設備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于所述的問題而作出的，目的在于提供一種流量比率控制裝置，該流 量比率控制裝置不需要多個種類的設備，能夠減少部件種類的數(shù)量，降低成本。為解決相關(guān)問題，本發(fā)明采用如下構(gòu)造。即，本發(fā)明的流量比率控制裝置，其特征 在于包括差壓式流量控制裝置，所述差壓式流量控制裝置包括流量控制閥、第一壓力傳感 器、流體阻抗(fluid resistance)以及第二壓力傳感器，在流體流通的內(nèi)部流道上將各部 件按照控制流過所述內(nèi)部流道的流體流量的所述流量控制閥、所述第一壓力傳感器、所述 流體阻抗以及所述第二壓力傳感器的順序串聯(lián)配置，并根據(jù)由各壓力傳感器檢測到的檢測
3壓力能夠測量所述流體的流量；以及控制處理裝置，把指令賦予所述流量控制裝置，以對所 述流量控制裝置進行控制，在從主流道的終端開始分支的多個分支流道上分別設置有所述 流量控制裝置，將設置在其中一條分支流道上的流量控制裝置配置成第二壓力傳感器位 于上游的位置，并且讓該流量控制裝置動作，使得由所述第二壓力傳感器檢測到的檢測壓 力成為預定的目標壓力，另一方面，將設置在其他分支流道上的流量控制裝置配置成使流 量控制閥位于上游的位置，并且根據(jù)從所有流量控制裝置輸出的測定流量的總量與預先設 定的流量比率，讓所述控制處理裝置計算出應該流過設置在其他分支流道上的流量控制裝 置的目標流量，并讓所述流量控制裝置動作，使得流過該流量控制裝置的流量成為所述目 標流量。如果是如上所述的裝置，則在一個分支流道與其他流道上使用相同種類的流量控 制裝置，并讓該流量控制裝置動作，使得在一個分支流道中成為預定的目標壓力，另一方 面，讓該流量控制裝置動作，使得在其他分支流道中成為目標流量，通過這樣能夠控制流過 各分支流道的流體的質(zhì)量流量比率。此外，由于只使用相同種類的流量控制裝置，所以能減少構(gòu)成流量比率控制裝置 的設備的種類，能夠?qū)崿F(xiàn)降低成本。此外，由于僅使用差壓式流量控制裝置，所以即使流出或流入該流量比率控制裝 置的流體壓力變化很大，與使用熱式質(zhì)量流量計的情況相比，能夠總是以高精度控制流過 各分支流道的流體的質(zhì)量流量比率。此外，由于僅使用差壓式流量控制裝置，所以即使在入 口側(cè)以及出口側(cè)是負壓的情況下，也能夠以高精度控制質(zhì)量流量比率。作為通過只使用相同種類的流量控制裝置，就能夠減少部件種類的數(shù)量，并能夠 以高精度控制流過各分支流道的流體的質(zhì)量流量比率的流量比率控制裝置的其他的實施 方式，可以舉出一種流量比率控制裝置，包括差壓式流量控制裝置，所述差壓式流量控制 裝置包括初級壓力傳感器、流量控制閥、第一壓力傳感器、流體阻抗以及第二壓力傳感器， 在流體流通的內(nèi)部流道上將各部件按照所述初級壓力傳感器、控制流過所述內(nèi)部流道的流 體流量的所述流量控制閥、所述第一壓力傳感器、所述流體阻抗以及所述第二壓力傳感器 的順序串聯(lián)配置，并根據(jù)所述第一壓力傳感器、第二壓力傳感器檢測到的檢測壓力能夠測 量流體的流量；以及控制處理裝置，把指令賦予所述流量控制裝置，以對所述流量控制裝置 進行控制，在從主流道的終端開始分支的多個分支流道上分別設置所述流量控制裝置，對 于設置在其中一條分支流道上的流量控制裝置，讓該流量控制裝置動作，使得由初級壓力 傳感器檢測到的檢測壓力成為預定的目標壓力，對于設置在其他分支流道上的流量控制裝 置，根據(jù)從所有流量控制裝置輸出的測定流量的總量與預先設定的流量比率，讓所述控制 處理裝置計算出應該流過設置在其他分支流道上的流量控制裝置的目標流量，并讓所述流 量控制裝置動作，使得流過該流量控制裝置的流量成為所述目標流量。按照如上所述構(gòu)造的本發(fā)明，通過只使用相同種類的設備，能夠減少部件種類的 數(shù)量，降低成本，并且能夠以高精度控制流過各分支流道的流體的質(zhì)量流量比率。


圖1是表示本發(fā)明第一實施方式的流量比率控制裝置的整體示意圖。圖2是表示第一實施方式的流量控制裝置的內(nèi)部構(gòu)造的示意圖。
圖3是表示本發(fā)明第二實施方式的流量比率控制裝置的整體示意圖。圖4是表示第二實施方式的流量控制裝置的內(nèi)部構(gòu)造的示意圖。圖5是表示以往的流量比率控制裝置的整體示意圖。附圖標記說明100:流量比率控制裝置L1、L2:內(nèi)部流道V1、V2:流量控制閥P11、P12 第一壓力傳感器R1、R2:流體阻抗P21、P22 第二壓力傳感器MFCl、MFC2 流量控制裝置C 控制處理裝置ML 主流道BL1、BL2:分支流道P01、P02 初級壓力傳感器
具體實施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的第一實施方式進行說明。圖1是表示本實施方式的流量比率控制裝置100的概略示意圖。該流量比率控制 裝置100，例如，可將半導體制造用的原料氣體按照預定比率分流，并供應到半導體處理室， 其構(gòu)成未圖示的半導體制造系統(tǒng)的一部分。而且，該流量比率控制裝置100，在從主流道ML 的終端開始分流的兩個分支流道BL1、BL2上，分別設置作為相同的流量控制裝置的質(zhì)量流 量控制裝置MFC1、MFC2，并具備用來控制所述質(zhì)量流量控制裝置MFCl、MFC2的控制處理裝 置C。如圖2所示，所述質(zhì)量流量控制裝置MFCl (MFC2)，是將控制流過內(nèi)部流道Ll (L2) 的流體流量的流量控制閥Vl (V2)、第一壓力傳感器Pll (P12)、流體阻抗Rl (R2)以及第二 壓力傳感器P21 (P22)，按照該順序串聯(lián)配置的裝置。在通常的使用方法中，利用第一壓力 傳感器P11(P12)與第二壓力傳感器P21(P22)檢測出在該流體阻抗Rl (R2)前后所產(chǎn)生的 壓力差，并計算出通過該流體阻抗Rl (R2)的流體的質(zhì)量流量，用于控制所述流量控制閥 Vl (V2)。如圖1所示，在其中一方的分支流道BLl中，以與通常的使用方法相反方向的方式 配置所述質(zhì)量流量控制裝置MFC1，使得第二壓力傳感器P21位于上游；在另一方的分支流 道BL2中，以與通常的使用方法相同方向的方式配置所述質(zhì)量流量控制裝置MFC2，使得所 述流量控制閥V2位于上游。所述控制處理裝置C，作為硬件構(gòu)造至少具備CPU、存儲器以及各種驅(qū)動電路等， 根據(jù)存儲在所述存儲器中的程序，通過讓所述CPU與外圍設備合作，來發(fā)揮各種功能。接著，說明該流量比率控制裝置的動作。以下，為了方便說明，分別將兩個質(zhì)量流 量控制裝置MFCl、MFC2記述為第一質(zhì)量流量控制裝置MFCl、第二質(zhì)量流量控制裝置MFC2， 但這兩個質(zhì)量流量控制裝置是完全相同的。
對于以第二壓力傳感器P21位于上游方式配置的第一質(zhì)量流量控制裝置MFC1，所 述控制處理裝置C使用由該第二壓力傳感器P21檢測到的壓力與存儲在所述存儲器中的目 標壓力的偏差，對該第一質(zhì)量流量控制裝置MFCl的流量控制閥Vl進行反饋控制。同時，所 述控制處理裝置C，根據(jù)通過第二壓力傳感器P21與第一壓力傳感器Pll檢測到的在所述流 體阻抗Rl產(chǎn)生的壓力差，計算出流過該第一質(zhì)量流量控制裝置MFCl的內(nèi)部流道Ll的質(zhì)量 流量。對于以流量控制閥V2位于上游的方式配置的第二質(zhì)量流量控制裝置MFC2，所述 控制處理裝置C根據(jù)通過第一壓力傳感器P12與第二壓力傳感器P22檢測到的在所述流 體阻抗R2產(chǎn)生的壓力差，計算出流過該第二質(zhì)量流量控制裝置MFC2內(nèi)部的質(zhì)量流量。然 后，所述控制處理裝置C，根據(jù)流過各分支流道BL1、BL2的流體的質(zhì)量流量與存儲在所述存 儲器中的各分支流道BL1、BL2的目標流量比率，計算出應該流過該第二質(zhì)量流量控制裝置 MFC2的目標質(zhì)量流量。所述控制處理裝置C，使用流過第二質(zhì)量流量控制裝置MFC2內(nèi)部的 流道L2的質(zhì)量流量與目標質(zhì)量流量的偏差，對第二質(zhì)量流量控制裝置MFC2的流量控制閥 V2進行反饋控制。如果是如上所述的裝置，則只要使用完全相同的質(zhì)量流量控制裝置MFC1、MFC2，就 能構(gòu)成流量比率控制裝置100，能夠通過減少部件種類的數(shù)量，實現(xiàn)降低成本，并能夠以高 精密度控制流量比率。此外，只要將完全相同的質(zhì)量流量控制裝置MFC1、MFC2的其中一個安裝成跟通常 的使用方式的安裝方向相反，像這樣僅通過非常簡單地改變一下安裝方法，就能控制流量比率。而且，由于只對質(zhì)量流量進行差壓式的測量，與使用熱式測量方法的情況相比較， 即使在流入質(zhì)量流量控制裝置MFC1、MFC2的流體壓力變化很大的情況下，也能總是高精度 地控制流量比率。接著，參照圖3說明本發(fā)明的第二實施方式。對于與第一實施方式對應的構(gòu)件使 用相同的附圖標記。如圖4所示，作為本實施方式中的流量控制裝置的質(zhì)量流量控制裝置MFCl、MFC2， 在內(nèi)部流道L1、L2上，將初級壓力傳感器P01、P02，控制流過該內(nèi)部流道L1、L2的流體流量 的流量控制閥V1、V2，第一壓力傳感器P11、P12，流體阻抗R1、R2以及第二壓力線按照該順 序串聯(lián)排列。如圖3所示，第二實施方式的流量比率控制裝置100，在從主流道ML的終端開始分 支的兩個分支流道BL1、BL2上使初級壓力傳感器P01、P02處于上游來分別設置質(zhì)量流量控 制裝置MFC1、MFC2，并具備用于控制該質(zhì)量流量控制裝置MFC1、MFC2的控制處理裝置C。接著，對動作進行說明。在此也是為了說明上的方便，分別將兩個質(zhì)量流量控制裝 置MFCl、MFC2記述為第一質(zhì)量流量控制裝置MFCl、第二質(zhì)量流量控制裝置MFC2，但這兩個 質(zhì)量流量控制裝置是完全相同的。對于第一質(zhì)量流量控制裝置MFC1，所述控制處理裝置C使用由初級壓力傳感器 POl檢測到的壓力與存儲在所述存儲器中的目標壓力的偏差，對該第一質(zhì)量流量控制裝置 MFCl的流量控制閥Vl進行反饋控制。同時，所述控制處理裝置C，根據(jù)通過第一壓力傳感 器Pll與第二壓力傳感器P21檢測到的在所述流體阻抗Rl產(chǎn)生的壓力差，計算出流過該第一質(zhì)量流量控制裝置MFCl的內(nèi)部流道Ll的質(zhì)量流量。對于第二質(zhì)量流量控制裝置MFC2，所述控制處理裝置C根據(jù)通過第一壓力傳感器 P12與第二壓力傳感器P22檢測到的在所述流體阻抗R2產(chǎn)生的壓力差，計算出流過該第二 質(zhì)量流量控制裝置MFC2的內(nèi)部流道L2的質(zhì)量流量。接著，所述控制處理裝置C，根據(jù)流過 各分支流道BL1、BL2的流體的質(zhì)量流量與存儲在所述存儲器中的各分支流道BLl、BL2的目 標流量比率，計算出應該流過該第二質(zhì)量流量控制裝置MFC2的目標流量。所述控制處理裝 置C，使用流過第二質(zhì)量流量控制裝置MFC1、MFC2內(nèi)部的質(zhì)量流量與目標流量的偏差，對第 二質(zhì)量流量控制裝置MFC2的流量控制閥V2進行反饋控制。即使是如上所述的裝置，也能通過減少部件種類的數(shù)量，實現(xiàn)降低成本，并能以高 精度控制各分支流道BLl、BL2的質(zhì)量流量比率。而且，在該第二實施方式中，連改變質(zhì)量流 量控制裝置MFC1、MFC2的方向的工夫都能夠省掉，只要在所有的流道上都設置相同的質(zhì)量 流量控制裝置MFCl、MFC2即可。此外，由于只對質(zhì)量流量進行差壓式的測量，即使在質(zhì)量流量控制裝置MFC1、MFC2 前后壓力變化很大的情況下，也能總是高精度地控制流量比率。此外，本發(fā)明不限于所述的實施方式。例如，雖然在本實施方式中分支流道的數(shù)量是兩個，然而也可設置更多的分支流 道。此時，在設置于各分支流道上作為流量控制裝置的質(zhì)量流量控制裝置中，只要一個以壓 力作為基準進行控制即可。在所述實施方式中，控制處理裝置設置在各流量控制裝置內(nèi)，即使各控制處理裝 置協(xié)同運作，對流量比率進行控制，也是可以的。此外，本發(fā)明不僅可應用于半導體制造過程，也可應用于其他氣體，而且除了氣體 以外，還可應用于液體，都能達到與所述實施方式相同的作用與效果。此外，在不超出本發(fā)明基本精神的范圍內(nèi)，可以有各種各樣的變形。工業(yè)上的利用可能性按照本發(fā)明，在流量比率控制裝置中僅通過使用相同種類的設備，能夠減少部件 種類的數(shù)量，實現(xiàn)降低成本，并能夠以高精度控制流過各分支流道的流體的質(zhì)量流量比率。
權(quán)利要求
一種流量比率控制裝置，其特征在于包括差壓式流量控制裝置，所述差壓式流量控制裝置包括流量控制閥、第一壓力傳感器、流體阻抗以及第二壓力傳感器，在流體流通的內(nèi)部流道上將各部件按照控制流過所述內(nèi)部流道的流體流量的所述流量控制閥、所述第一壓力傳感器、所述流體阻抗以及所述第二壓力傳感器的順序串聯(lián)配置，并根據(jù)由各壓力傳感器檢測到的檢測壓力能夠測量所述流體的流量；以及控制處理裝置，把指令賦予所述流量控制裝置，以對所述流量控制裝置進行控制，在從主流道的終端開始分支的多個分支流道上分別設置有所述流量控制裝置，將設置在其中一條分支流道上的流量控制裝置配置成第二壓力傳感器位于比流量控制閥、第一壓力傳感器以及流體阻抗更靠上游的位置，并且讓該流量控制裝置動作，使得由所述第二壓力傳感器檢測到的檢測壓力成為預定的目標壓力，另一方面，將設置在其他分支流道上的流量控制裝置配置成使流量控制閥位于比第一壓力傳感器、流體阻抗以及第二壓力傳感器更靠上游的位置，并且根據(jù)從所有流量控制裝置輸出的測定流量的總量與預先設定的流量比率，讓所述控制處理裝置計算出應該流過設置在其他分支流道上的流量控制裝置的目標流量，并讓所述流量控制裝置動作，使得流過該流量控制裝置的流量成為所述目標流量。
2.一種流量比率控制裝置，其特征在于包括差壓式流量控制裝置，所述差壓式流量控制裝置包括初級壓力傳感器、流量控制閥、第 一壓力傳感器、流體阻抗以及第二壓力傳感器，在流體流通的內(nèi)部流道上將各部件按照所 述初級壓力傳感器、控制流過所述內(nèi)部流道的流體流量的所述流量控制閥、所述第一壓力 傳感器、所述流體阻抗以及所述第二壓力傳感器的順序串聯(lián)配置，并根據(jù)所述第一壓力傳 感器、第二壓力傳感器檢測到的檢測壓力能夠測量流體的流量；以及控制處理裝置，把指令賦予所述流量控制裝置，以對所述流量控制裝置進行控制， 在從主流道的終端開始分支的多個分支流道上分別設置有所述流量控制裝置， 對于設置在其中一條分支流道上的流量控制裝置，讓該流量控制裝置動作，使得由初 級壓力傳感器檢測到的檢測壓力成為預定的目標壓力，對于設置在其他分支流道上的流量控制裝置，根據(jù)從所有流量控制裝置輸出的測定流 量的總量與預先設定的流量比率，讓所述控制處理裝置計算出應該流過設置在其他分支流 道上的流量控制裝置的目標流量，并讓所述流量控制裝置動作，使得流過該流量控制裝置 的流量成為所述目標流量。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種流量比率控制裝置，其無須多個種類的設備，能夠減少部件種類的數(shù)量，降低成本。本發(fā)明的流量比率控制裝置具備相同的差壓式流量控制裝置(MFC1，MFC2)以及把指令賦予所述流量控制裝置(MFC1，MFC2)并對其進行控制的控制處理裝置(C)，在從主流道(ML)的終端開始分支的分支流道(BL1，BL2)上，以相互反向的方式設置所述流量控制裝置(MFC1，MFC2)，讓設置在其中一條分支流道(BL1)上的流量控制裝置(MFC1)動作，使得其檢測壓力成為預定的目標壓力，另一方面，對設置在另一條分支流道(BL2)上的流量控制裝置(MFC2)而言，根據(jù)測定流量的總量與預先設定的流量比率，設定應該流過該流量控制裝置(MFC2)的目標流量，并讓該流量控制裝置(MFC2)動作，使得流過該流量控制裝置(MFC2)的流量成為所述目標流量。
文檔編號G05D7/06GK101903840SQ20088012172
公開日2010年12月1日 申請日期2008年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日
發(fā)明者安田忠弘 申請人:株式會社堀場Stec