專利名稱：氣體流量檢驗(yàn)單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)半導(dǎo)體制造工藝中的氣體系統(tǒng)內(nèi)使用的流量控 制裝置的流量進(jìn)行檢驗(yàn)的氣體流量檢驗(yàn)單元。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造工藝的膜沉積裝置或干蝕刻裝置中采用諸如硅烷或 磷化氫的特殊氣體、諸如含氯氣體的腐蝕性氣體、諸如氫氣的可燃燒 氣體等等。
應(yīng)嚴(yán)格地控制這些氣體的流量。
其原因在于，氣體流量直接影響到工藝的質(zhì)量。具體而言，氣體 流量極大地影響膜沉積工藝中的膜質(zhì)量或蝕刻工藝中的電路加工的質(zhì) 量，從而氣體流量的精確度決定了半導(dǎo)體產(chǎn)品的產(chǎn)率。
另一個(gè)原因在于，這些氣體中的大多數(shù)對(duì)人體和環(huán)境是有害的， 或者具有爆炸性。這些氣體在使用后不能直接處理到大氣中，從而半 導(dǎo)體制造工藝中采用的裝置應(yīng)根據(jù)氣體的種類而設(shè)有去毒裝置。然而， 上述去毒裝置通常只具有有限的處理能力。因此，當(dāng)超過(guò)容許值的流 量流動(dòng)時(shí)，去毒裝置不能理想地處理氣體，從而會(huì)有有害氣體流出到 大氣中，或者去毒裝置可能會(huì)被破壞。
而且，因?yàn)檫@些氣體、特別是能在半導(dǎo)體制造工藝中使用的高純 度無(wú)塵氣體比較昂貴，并且因?yàn)槟承怏w由于自然變質(zhì)而在其使用上 受到限制，從而不能大量?jī)?chǔ)存這些氣體。
有鑒于此，傳統(tǒng)上在半導(dǎo)體制造工藝回路中安裝有用作流量控制 裝置的公知質(zhì)量流控制器，以使每種氣體都以最佳的流量進(jìn)行流動(dòng)。 上述質(zhì)量流控制器通過(guò)改變所施加的電壓而改變?cè)O(shè)定流量，這樣來(lái)響 應(yīng)工藝配方的變化。
然而，半導(dǎo)體制造工藝中使用的這些氣體，特別是所謂工藝氣體 中的用于膜沉積的原料氣體會(huì)由于其性質(zhì)而使固體物質(zhì)在氣體管路中 析出，這樣流量會(huì)發(fā)生變化。質(zhì)量流控制器在內(nèi)部設(shè)置有毛細(xì)管，從 而高精度地提供固定流量。即使在這一部分上的固體物質(zhì)的少量析出 會(huì)降低待被供應(yīng)的氣體的流量精度。而且，因?yàn)榱鲃?dòng)的氣體具有用于 蝕刻工藝等的高腐蝕性，從而即使采用諸如不銹鋼等之類的耐腐蝕性 高的材料，也不能避免質(zhì)量流控制器的腐蝕。結(jié)果，會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)期的劣 化，從而會(huì)降低流量精度。
如上所述，在質(zhì)量流控制器中，所施加的電壓與實(shí)際流量之間的 關(guān)系發(fā)生變化，從而可能會(huì)改變實(shí)際流量。因此，質(zhì)量流控制器需要 定期地進(jìn)行流量檢驗(yàn)的校準(zhǔn)。
基本上是利用膜式流量計(jì)來(lái)進(jìn)行質(zhì)量流控制器的流量檢驗(yàn)。然而， 該測(cè)量要在卸下一部分管道的情況下進(jìn)行。在測(cè)量之后，要將管道組 裝為原始狀態(tài)，還要進(jìn)行泄漏檢査。因此，工作非常耗時(shí)。從而理想 的是能在不拆除管道的情況下進(jìn)行流量檢驗(yàn)。
專利文獻(xiàn)1公開了一種用于在管道組裝的情況下進(jìn)行流量檢驗(yàn)的 方法，在該方法中，在質(zhì)量流控制器的下游安裝氣體流量檢驗(yàn)單元U， 從而構(gòu)成氣體質(zhì)量流測(cè)量系統(tǒng)。圖19示出了一種氣體質(zhì)量流檢驗(yàn)系統(tǒng) 的框圖。
如圖19所示，該氣體質(zhì)量流檢驗(yàn)系統(tǒng)包括氣體流量檢驗(yàn)單元U，
該氣體流量檢驗(yàn)單元U包括閥部件151、腔室153、變換器組件154、
以及閥部件152，并安裝在質(zhì)量流控制器10的下游。該腔室153具有 已知體積。變換器組件154連接到腔室153下游的氣體流動(dòng)線路150， 而閥部件151和152連接到位于變換器組件154下游和上游的氣體流 動(dòng)線路150，從而使體積恒定。變換器組件154基于閥部件151和152 之間的壓力和溫度而輸出直接表示PV/RT的信號(hào)。這里，P代表壓力， V代表體積，T代表氣體常數(shù)，而T代表絕對(duì)溫度。
上述氣體質(zhì)量流檢驗(yàn)系統(tǒng)基于從變換器組件154輸出的表示 PV/RT的信號(hào)而測(cè)量質(zhì)量流控制器10的實(shí)際流量，而無(wú)需單獨(dú)測(cè)量腔 室153的壓力和溫度。氣體質(zhì)量流檢驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)該實(shí)際流量和質(zhì)量流控 制器10的預(yù)設(shè)流量進(jìn)行比較，從而檢驗(yàn)質(zhì)量流控制器10的流量。
專利文獻(xiàn)l:日本專利No. 302293
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題
然而，當(dāng)發(fā)明人對(duì)傳統(tǒng)的氣體流量檢驗(yàn)單元U進(jìn)行評(píng)估測(cè)試時(shí)， 確認(rèn)傳統(tǒng)單元U在質(zhì)量流控制器10的流量控制方面具有變化較大的檢 驗(yàn)精度，從而可靠性較低，如圖10 (Hi)所示。
具體而言，發(fā)明人進(jìn)行了評(píng)估測(cè)試，其中用高流量精度的流量計(jì) 測(cè)量了質(zhì)量流控制器10的流量，并將測(cè)量值與通過(guò)傳統(tǒng)的氣體流量檢 驗(yàn)單元U測(cè)得的流量進(jìn)行比較。如圖IO (iii)所示，在傳統(tǒng)單元U中 要供應(yīng)到質(zhì)量流控制器10的氣體N2的流量為100sccm的情況下，傳 統(tǒng)單元U計(jì)算出的流量與質(zhì)量流控制器10控制的流量之間的誤差為 0.012%。另一方面，在將500sccm的N2氣體供應(yīng)到質(zhì)量流控制器10 的情況下，傳統(tǒng)單元U計(jì)算出的流量與供應(yīng)至質(zhì)量流控制器的實(shí)際流 量之間的誤差為1.150%。因此，隨著傳統(tǒng)單元U內(nèi)流量的增加，傳統(tǒng) 單元U測(cè)量的流量的誤差變大，從而導(dǎo)致可靠性較差。
這樣，如果氣體流量檢驗(yàn)單元U的檢驗(yàn)精度隨著質(zhì)量流控制器10 控制的流量而變化，則可能出現(xiàn)這樣的情形，即，在質(zhì)量流控制器10
被供應(yīng)有用來(lái)控制較大流量(500sccm)的電壓時(shí)，即使質(zhì)量流控制器 IO沒(méi)有將氣體流量控制為預(yù)設(shè)流量(500sccm)，氣體流量檢驗(yàn)單元U 仍然測(cè)量出500sccm，從而錯(cuò)誤地認(rèn)為質(zhì)量流控制器10的流量是精確 的。而且有這樣的可能性，即，即使質(zhì)量流控制器IO將氣體流量精確 地控制為預(yù)設(shè)流量(500sccm)時(shí)，氣體流量檢驗(yàn)單元U卻不能測(cè)量出 500sccm的流量，從而要對(duì)質(zhì)量流控制器IO進(jìn)行不必要的校準(zhǔn)。這樣 的缺陷直接影響到半導(dǎo)體制造工藝的產(chǎn)量等，從而非常成問(wèn)題。
針對(duì)上述情況作出本發(fā)明，且本發(fā)明的目的在于克服上述問(wèn)題， 從而提供能提高流量檢驗(yàn)可靠性的氣體流量檢驗(yàn)單元。
解決問(wèn)題的手段
根據(jù)本發(fā)明的氣體流量檢驗(yàn)單元設(shè)有以下結(jié)構(gòu)。
(1) 一種安裝在流動(dòng)控制裝置下游的氣體流量檢驗(yàn)單元包括第 一截止閥，其連接至所述流量控制裝置，用于輸入氣體；第二截止閥， 其用于輸出氣體；連通件，其用于將所述第一截止閥和所述第二截止 閥相互連通；壓力檢測(cè)器，其用于檢測(cè)在所述第一截止閥和所述第二 截止閥之間供應(yīng)的氣體的壓力；溫度檢測(cè)器，其用于檢測(cè)在所述第一 截止閥和所述第二截止閥之間供應(yīng)的氣體的溫度；以及控制裝置，其 用于通過(guò)利用由所述壓力檢測(cè)器檢測(cè)到的壓力結(jié)果和所述溫度檢測(cè)器 檢測(cè)到的溫度結(jié)果而檢驗(yàn)流動(dòng)通過(guò)所述流量控制裝置的氣體的流量， 而且從所述第一截止閥到所述第二截止閥的體積不大于從所述流量控 制裝置的出口到所述第一截止閥的體積。
(2) 優(yōu)選的是，在根據(jù)(1)的本發(fā)明中，所述連通件為通道組 件，其中與所述第一截止閥的輸出口連通的第一端口、與所述第二截 止閥的輸入端口連通的第二端口、以及與所述壓力檢測(cè)器連通的第三
端口在相同側(cè)表面上開口，且還形成有將所述第一端口、所述第二端 口和所述第三端口相互連通的內(nèi)通道。
(3) 優(yōu)選的是，在根據(jù)(2)的本發(fā)明中，所述溫度檢測(cè)器為桿 狀溫度傳感器，而且所述通道組件具有其內(nèi)安裝有所述溫度傳感器的 安裝部分。
(4) 優(yōu)選的是，在根據(jù)(1)至(3)中任一項(xiàng)的本發(fā)明中，所述 氣體流量檢驗(yàn)單元容納在氣體盒內(nèi)，該氣體盒包括氣體單元，該氣體 單元內(nèi)安裝有所述流量控制裝置。
(5) 優(yōu)選的是，在根據(jù)(1)至(4)中任一項(xiàng)的本發(fā)明中，所述
控制裝置包括體積測(cè)量裝置，該體積測(cè)量裝置用于通過(guò)以下方式測(cè)量 從所述流量控制裝置到所述第一截止閥的體積，即，當(dāng)氣體以目標(biāo)壓 力填充在所述流量控制裝置和所述第二截止閥之間時(shí)，計(jì)算從所述壓 力檢測(cè)器檢測(cè)到固定初始?jí)毫Φ臅r(shí)刻到所述壓力檢測(cè)器檢測(cè)到目標(biāo)壓
力的時(shí)刻之間的每單位時(shí)間的增加壓力值；通過(guò)所述溫度檢測(cè)器檢測(cè) 在壓力檢測(cè)時(shí)的氣體的溫度；通過(guò)利用所述壓力增加值和所述氣體溫 度而測(cè)量從所述流量控制裝置到所述第二截止閥之間的儲(chǔ)器內(nèi)的氣體 體積(儲(chǔ)器體積)、以及從所述儲(chǔ)器體積減去從所述第一截止閥到所 述第二截止閥的所述體積。
(6) 優(yōu)選的是，在根據(jù)(1)至(4)中任一項(xiàng)的本發(fā)明中，所 述第二截止閥連接至真空泵，而且所述控制裝置包括體積測(cè)量裝置， 該體積測(cè)量裝置用于通過(guò)以下方式測(cè)量從所述流量控制裝置到所述第 一截止閥的體積，即，通過(guò)在由所述真空泵排空所述第一和第二截止 闊之間的部分并進(jìn)而將填充在所述流量控制裝置和所述第一截止閥之 間的氣體排出到所述第一和第二截止閥之間時(shí)利用在所述第一和第二 截止閥之間的壓力變化和溫度變化而測(cè)量從所述流量控制裝置到所述 第二截止闊的儲(chǔ)器體積，以及從所述儲(chǔ)器體積減去從所述第一截止閥
到所述第二截止閥的體積。
(7) 優(yōu)選的是，在根據(jù)(1)至(4)中任一項(xiàng)的本發(fā)明中，所述 控制裝置以預(yù)定間隔對(duì)由所述壓力檢測(cè)器檢測(cè)到的壓力值進(jìn)行采樣， 以計(jì)算新采樣的壓力值和在該新采樣壓力值之前的采樣壓力值之間的 梯度，并在所計(jì)算的梯度變?yōu)槲挥诳蓽y(cè)量范圍內(nèi)時(shí)檢驗(yàn)氣體流量。
(8) 優(yōu)選的是，根據(jù)(1)至(4)中任一項(xiàng)的本發(fā)明中，所述控 制裝置以預(yù)定間隔對(duì)由所述壓力檢測(cè)器檢測(cè)到的壓力值進(jìn)行采樣，以 計(jì)算相對(duì)于新采樣壓力值的梯度的相關(guān)系數(shù)，并在所計(jì)算的相關(guān)系數(shù) 變?yōu)槲挥诳蓽y(cè)量范圍內(nèi)時(shí)檢驗(yàn)氣體的流量。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
在具有上述構(gòu)造的本發(fā)明氣體流量檢驗(yàn)單元中，從所述第一截止
閥到所述第二截止閥的體積不大于從所述流量控制裝置的出口到所述 第一截止闊的體積，從而即使從所述流量控制裝置供應(yīng)到所述第一和 第二截止閥之間部分的氣體流量發(fā)生變化，所述第一和第二截止閥之 間的壓力也趨于是均勻的。因此，本發(fā)明的氣體流量檢驗(yàn)單元能通過(guò) 壓力檢測(cè)器和溫度檢測(cè)器正確地檢測(cè)所述第一截止閥和所述第二截止 閥之間的壓力和溫度，并能通過(guò)壓力檢測(cè)結(jié)果和溫度檢測(cè)結(jié)果而檢驗(yàn) 氣體流量。因此，根據(jù)本發(fā)明的氣體流量檢驗(yàn)單元，可降低測(cè)量流量 相對(duì)于控制流量變化的誤差，從而能提高流量檢驗(yàn)的可靠性。
在具有上述構(gòu)造的本發(fā)明氣體流量檢驗(yàn)單元中，所述第一截止閥、 第二截止閥以及所述壓力檢測(cè)器安裝在所述通道組件內(nèi)，從而以如下 的方式形成為整體，g卩，所述第一截止閥的輸出端口與所述通道組件 的第一端口連通，所述第二截止閥的輸入端口與所述通道組件的第二 端口連通，且所述壓力檢測(cè)器與所述通道組件的第三端口連通。因此， 能減小所述第一和第二截止閥之間的體積，從而減小所述氣體流量檢 驗(yàn)單元的尺寸。而且，通過(guò)減小所述第一和第二截止閥之間的體積，
能縮短所述第一和第二截止閥之間的壓力達(dá)到目標(biāo)壓力的時(shí)間，從而 縮短了氣體流量的檢驗(yàn)時(shí)間。
在根據(jù)本發(fā)明的氣體流量檢驗(yàn)單元中，在所述通道組件的安裝部 分內(nèi)安裝有桿狀溫度傳感器，以測(cè)量所述通道組件的溫度，從而檢測(cè) 供應(yīng)在所述第一和第二截止閥之間的氣體的溫度。因此，所述溫度傳 感器可安裝在所述氣體流量檢驗(yàn)單元內(nèi)，這減小了所述第一和第二截 止閥之間的體積。
在具有上述構(gòu)造的本發(fā)明氣體流量檢驗(yàn)單元中，所述氣體流量檢 驗(yàn)單元容納在氣體盒內(nèi)，該氣體盒包括氣體單元，該氣體單元內(nèi)安裝
有所述流量控制裝置，從而無(wú)需改變結(jié)構(gòu)或所述氣體盒的外部管道來(lái) 為所述氣體流量檢驗(yàn)單元設(shè)置出安裝空間。因此，本發(fā)明的氣體流量 檢驗(yàn)單元能提供優(yōu)良的安裝特性。
在具有上述構(gòu)造的本發(fā)明氣體流量檢驗(yàn)單元中，所述控制裝置包
括體積測(cè)量裝置。在氣體以目標(biāo)壓力填充在所述流量控制裝置和所述 第二截止閥之間時(shí)，該體積測(cè)量裝置計(jì)算從所述壓力檢測(cè)器檢測(cè)到固 定初始?jí)毫Φ臅r(shí)刻到所述壓力檢測(cè)器檢測(cè)到目標(biāo)壓力的時(shí)刻之間的每 單位時(shí)間的增加壓力值。同時(shí)，在該體積測(cè)量裝置中，通過(guò)所述溫度 檢測(cè)器檢測(cè)壓力檢測(cè)期間的氣體溫度。然后，在通過(guò)利用所述壓力增 加值和所述氣體溫度而測(cè)量從所述流量控制裝置到所述第二截止閥之 間的儲(chǔ)器體積之后，從所述儲(chǔ)器體積減去從所述第一截止閥到所述第 二截止閥的所述體積，以測(cè)量出從所述流量控制裝置到所述第一截止 閥的體積。因此，在本發(fā)明的氣體流量檢驗(yàn)單元中，即使從所述流量 控制裝置的出口到所述第一截止閥的體積隨著其內(nèi)安裝有所述單元的 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)而變化，也可消除由所述變化帶來(lái)的影響，從而能將所述氣 體流量檢驗(yàn)單元的精度保持在滿意程度。
在具有上述構(gòu)造的本發(fā)明氣體流量檢驗(yàn)單元中，所述第二截止閥
連接到真空泵，且所述控制裝置連接到對(duì)所述流量控制裝置的出口和 所述第一截止閥之間的壓力進(jìn)行檢測(cè)的壓力傳感器。所述控制裝置包 括體積測(cè)量裝置。在該體積測(cè)量裝置中，在通過(guò)所述真空泵排空所述 第一截止閥和所述第二截止閥之間的部分并進(jìn)而將填充在所述流量控 制裝置和所述第一截止閥之間的氣體排空在所述第一和第二截止閥之 間時(shí)，通過(guò)利用所述第一截止閥和所述第二截止閥之間的壓力變化和 溫度變化而測(cè)量從所述流量控制裝置到所述第二截止閥的儲(chǔ)器體積， 以從所述儲(chǔ)器體積減去從所述第一截止閥到所述第二截止閥的體積， 從而測(cè)量出從所述流量控制裝置到所述第一截止閥的體積。因此，根 據(jù)本發(fā)明的氣體流量檢驗(yàn)單元，即使從所述流量控制裝置到所述第一 截止閥的體積隨著其內(nèi)安裝有所述單元的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)而變化，也可消除 該變化帶來(lái)的影響，從而能將所述氣體流量檢驗(yàn)單元的精度保持在滿 意程度。
在具有上述構(gòu)造的本發(fā)明氣體流量檢驗(yàn)單元中，計(jì)算出由所述壓 力檢測(cè)器檢測(cè)到的壓力值梯度或相對(duì)于壓力值梯度的相關(guān)系數(shù)，并且 在所計(jì)算出的梯度或相關(guān)系數(shù)變?yōu)槲挥诳蓽y(cè)量范圍內(nèi)時(shí)檢驗(yàn)氣體的流
量。因此，無(wú)需等到使壓力檢測(cè)器穩(wěn)定的死時(shí)間(dead time)就可進(jìn)行 流量檢驗(yàn)以檢測(cè)測(cè)量開始?jí)毫Γ瑥亩s短了流量檢驗(yàn)時(shí)間。


圖l為其內(nèi)集成有根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元的 氣體盒的示意性結(jié)構(gòu)圖2為圖l所示的氣體單元的側(cè)視圖3為圖1所示的氣體流量檢驗(yàn)單元的側(cè)視圖4為圖1所示的氣體流量檢驗(yàn)單元的俯視圖5為氣體流量檢驗(yàn)單元沿著圖4的線A—A截取的剖面圖6為圖l所示的控制器的電框圖7為流程圖，其示出了根據(jù)第一實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元所 執(zhí)行的流量檢驗(yàn)方法；
圖8為評(píng)估裝置的框圖9為一曲線圖，其示出了壓力和時(shí)間之間的關(guān)系，其中，縱向 軸線表示壓力，橫向軸線表示時(shí)間；
圖IO為一曲線圖，其示出了三個(gè)評(píng)估裝置的每一個(gè)評(píng)估裝置中由 氣體流量檢驗(yàn)單元計(jì)算的流量與由高精度流量計(jì)測(cè)量的流量之間的誤 差，其中，黑點(diǎn)表示在流量為100sccm的情況下的誤差，而黑長(zhǎng)方形 表示在流量為500sccm情況下的誤差，且每個(gè)評(píng)估測(cè)試是在相同的條 件(5—13kPa)下進(jìn)行的；
圖11為示出了設(shè)有根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元 的氣體供應(yīng)集成單元的一個(gè)示例的框圖12為圖ll所示的控制器的電框圖13為一流程圖，其示出了根據(jù)第三實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元 所執(zhí)行的氣體流量檢驗(yàn)方法；
圖14為一曲線圖，其示出了在根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的氣體流量 檢驗(yàn)單元中通過(guò)以預(yù)定時(shí)間間隔對(duì)由壓力傳感器檢測(cè)到的壓力值進(jìn)行
采樣而獲得的數(shù)據(jù)；
圖15為一曲線圖，其示出了在根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的氣體流量 檢驗(yàn)單元中通過(guò)以預(yù)定壓力間隔對(duì)由壓力傳感器檢測(cè)到的壓力值進(jìn)行
采樣而獲得的數(shù)據(jù)；
圖16為示出了圖14或圖15所示的數(shù)據(jù)的梯度之間關(guān)系以及可測(cè) 量范圍的視圖17為示出了圖14或圖15所示的數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)與可測(cè)量范圍 之間關(guān)系的視圖18為示出了第一和第三實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元的流量檢 驗(yàn)精度的試驗(yàn)結(jié)果的視圖；而且
圖19為傳統(tǒng)的流量控制裝置、絕對(duì)流量檢査系統(tǒng)的框圖。
附圖標(biāo)記 1氣體盒 2氣體單元
10質(zhì)量流控制器(流量控制裝置) 11氣體流量檢驗(yàn)單元 12第一截止閥 13第二截止閥
14壓力傳感器(壓力檢測(cè)器)
15溫度傳感器(溫度檢測(cè)器)
16控制器(控制裝置)
18通道組件(連通件)
21第二端口 (輸出端口)
26第一端口 (輸入端口)
47體積測(cè)量程序(體積測(cè)量裝置)
58真空泵
62體積測(cè)量程序(體積測(cè)量裝置)
具體實(shí)施例方式
以下將參照

根據(jù)本發(fā)明的氣體流量檢驗(yàn)單元的實(shí)施例。 (第一實(shí)施例)
圖1為其內(nèi)結(jié)合有氣體流量檢驗(yàn)單元11的氣體盒1的示意性結(jié)構(gòu) 圖。圖2為圖l所示的氣體單元2的側(cè)視圖。
如圖1所示，氣體流量檢驗(yàn)單元11例如安裝在氣體盒1內(nèi)。氣體 盒1呈盒式形狀，并具有氣體供應(yīng)集成單元，該氣體供應(yīng)集成單元內(nèi) 集成有多個(gè)(在圖1中為12個(gè))氣體單元2。如圖1和圖2所示，每 個(gè)氣體單元2包括諸如調(diào)節(jié)器3的流體控制裝置、壓力計(jì)4、輸入截止 閥5、作為"流量控制裝置"的一個(gè)示例的質(zhì)量流控制器10、輸出截 止閥6等，這些裝置都固定在通道組件7的上表面上且串聯(lián)地結(jié)合成 一體。
如圖1所示，在氣體單元2和氣體盒1之間設(shè)有用于安裝管道8
的安裝空間，該管道8用于從每個(gè)氣體單元2充入工藝氣體。在該安 裝空間內(nèi)，管道8的周圍是死區(qū)。氣體盒1構(gòu)造成使得氣體流量檢驗(yàn) 單元11可利用螺栓等固定到該死區(qū)。氣體流量檢驗(yàn)單元11與每個(gè)氣體
單元2的質(zhì)量流控制器10連通，以便檢驗(yàn)質(zhì)量流控制器10的流量。
氣體流量檢驗(yàn)單元11的部件制造成一個(gè)單元，從而氣體流量檢驗(yàn)單元 11能一體地附連到氣體盒1上，或一體地從氣體盒1卸下。
<氣體流量檢驗(yàn)單元的結(jié)構(gòu)〉
圖3為圖1所示的氣體流量檢驗(yàn)單元11的側(cè)視圖。圖4為圖1所 示的氣體流量檢驗(yàn)單元11的俯視圖。
如圖3和圖4所示，氣體流量檢驗(yàn)單元11包括第一截止閥12、第 二截止閥13、作為"壓力檢測(cè)器"的壓力傳感器14、作為"溫度檢測(cè) 器"的溫度傳感器15、作為"控制裝置"的控制器16等等。在氣體流 量檢驗(yàn)單元11中，旋緊有傳感器蓋17以覆蓋壓力傳感器14，從而防 止由于安裝單元時(shí)使用者接觸到壓力傳感器14而改變?cè)O(shè)置。
圖5為沿著圖4中的線A-A截取的氣體流量檢驗(yàn)單元11的剖面圖。 應(yīng)注意，圖5是僅示出了主要部件的剖面圖。在圖5中應(yīng)示出有控制 器16，但是因?yàn)橐脠D5來(lái)說(shuō)明通道的結(jié)構(gòu)從而省略了控制器16。
第一截止閥12、壓力傳感器14和第二截止閥13通過(guò)螺栓40固 定在用作"連通件"的通道組件18的上表面上。溫度傳感器15安裝 在通道組件18內(nèi)。
第一截止閥12和第二截止閥13為具有相同結(jié)構(gòu)的電磁閥。第一 截止閥12和第二截止閥13的外部結(jié)構(gòu)制造為使得驅(qū)動(dòng)部分24和30 聯(lián)接到金屬機(jī)體19和25上。作為"輸入端口"的第一端口 20和26 以及作為"輸出端口"的第二端口 21和27分別設(shè)于機(jī)體19和25，在 所述機(jī)體中還設(shè)有閥座22和28以分別將第一端口 20和26與第二端
口 21和27連通。膜23和29以可移位的方式安裝在機(jī)體19和25與 驅(qū)動(dòng)部分24和30之間。第一截止閥12和第二截止閥13的Cv值理想 的是不小于0.09，以降低對(duì)氣體流動(dòng)的影響。在該第一實(shí)施例中，第 一截止閥12和第二截止閥13的Cv值設(shè)置為0.10。
壓力傳感器14為電容式壓力計(jì)。壓力傳感器14保持金屬膜31， 該金屬膜31形成為較薄，具有約0.1mm的厚度，以便根據(jù)輸入到檢測(cè) 端口 39的氣體壓力而移位。在膜31的背壓側(cè)固定有金屬基板32。在 該金屬基板32上布設(shè)有導(dǎo)電電極。金屬基板32布置成在金屬基板32 和膜32之間形成預(yù)定的空間。在上述壓力傳感器14中，當(dāng)膜31的受 壓表面受到氣體壓力作用并移位時(shí)，金屬基板32和膜31之間的空間 發(fā)生變化，從而改變了金屬基板32的電容。因此，檢測(cè)到電容的變化， 就檢測(cè)到氣體壓力的變化。
溫度傳感器15為桿狀熱電偶。
通道組件18由成形為直角平行六邊形的諸如不銹鋼的金屬形成。 在圖中通道組件18的上表面形成有第一端口 33、第二端口 34和第三 端口 35。在通道組件18中形成有從圖中右側(cè)貫穿的主通道36。在該 通道組件18中，通過(guò)使第一端口 33、第二端口 34和第三端口 35與主 通道36連通而形成"內(nèi)部通道"。主通道36上焊接有栓塞37，以確保 通道的氣密。通道組件18的內(nèi)部通道形成為其截面面積基本等于與第 一截止閥12的第二端口 21和與第二截止閥13的第一端口 26連通的 通道的截面面積。這是為了使得供應(yīng)到氣體流量檢驗(yàn)單元11的氣體的 壓力在通道組件18中容易均勻。在該第一實(shí)施例中，將內(nèi)部通道(主 通道36等)的截面直徑設(shè)置為4mm。而且，在主通道36的外側(cè)處從 側(cè)表面開始沿著垂直于連通通道36的方向鉆出插入孔38，該插入孔 38是"安裝部分"的一個(gè)示例。
第一截止閥12內(nèi)的機(jī)體19的第二端口 21通過(guò)未示出的墊圈連接
到通道組件18的第一端口 33，而且第一截止閥12通過(guò)螺栓40從圖中 上方旋入，從而將第一截止閥12固定到通道組件18在圖中的上表面 上，同時(shí)壓緊未示出的墊圈。
第二截止閥13中的機(jī)體25的第一端口 26通過(guò)未示出的墊圈連接 到通道組件18的第二端口 34，而且第二截止闊13通過(guò)螺栓40從圖中 上方旋入，從而將第二截止閥13固定到通道組件18在圖中的上表面 上，同時(shí)壓緊未示出的墊圈。
壓力傳感器14的檢測(cè)端口 39通過(guò)未示出的墊圈連接到通道組件 18的第三端口 35，且壓力傳感器14通過(guò)螺栓40從圖中的上方旋入， 從而將壓力傳感器14固定到通道組件18在圖中的上表面上，同時(shí)壓 緊未示出的墊圈。
溫度傳感器15被插入到插入孔38，從而安裝在通道組件18內(nèi)。
因此，在該氣體流量檢驗(yàn)單元11中，第一截止閥12、第二截止閥 13、壓力傳感器14和溫度傳感器15—體地安裝在一個(gè)通道組件18中， 如圖5所示。上述氣體流量檢驗(yàn)單元11的控制器16固定到通道組件 18的側(cè)表面，如圖3和圖4所示。
<控制裝置的電結(jié)構(gòu)> 圖6為控制器16的電框圖。
控制器16具有計(jì)算機(jī)功能，其包括CPU41、輸入/輸出接口42、 ROM 43、 RAM44以及硬盤驅(qū)動(dòng)器(以下稱為"HDD") 45。
輸入/輸出接口 42連接到第一截止閥12、第二截止閥13、壓力傳 感器14和溫度傳感器15以接收和發(fā)送信號(hào)。
體積存儲(chǔ)裝置46設(shè)置在HDD 45內(nèi)。在該體積存儲(chǔ)裝置46內(nèi)存 儲(chǔ)有已知體積Vk、系統(tǒng)通道體積Ve以及儲(chǔ)器體積V (儲(chǔ)器內(nèi)氣體的 體積)。"已知體積Vk"表示第一截止閥12和第二截止閥13之間的體 積，更加具體而言，即為當(dāng)?shù)谝唤刂归y12和第二截止閥13關(guān)閉時(shí)在 第一截止閥12的閥座22和第二截止閥28的閥座28之間形成的密封 空間的體積。"系統(tǒng)通道體積Ve"表示從質(zhì)量流控制器10的出口到第 一截止閥12的體積，更加具體而言，即為當(dāng)?shù)谝唤刂归y12關(guān)閉時(shí)從 質(zhì)量流控制器10的出口到第一截止閥12的閥座22的體積。"儲(chǔ)器體 積V"表示當(dāng)?shù)谝唤刂归y12打開而第二截止閥13關(guān)閉時(shí)從質(zhì)量流控 制器IO的出口到第二截止閥13的閥座28的體積。該已知體積Vk在 制造氣體流量檢驗(yàn)單元11之后即可測(cè)量得知，從而在制造氣體流量檢 驗(yàn)單元11之后在將其安裝在外部系統(tǒng)中之前預(yù)先存儲(chǔ)在體積存儲(chǔ)裝置 46內(nèi)。另一方面，系統(tǒng)通道體積Ve和儲(chǔ)器體積V不能在將氣體流量 檢驗(yàn)單元ll安裝在外部系統(tǒng)內(nèi)之前測(cè)量得知。因此，在制造氣體流量 檢驗(yàn)單元11并將其安裝在外部系統(tǒng)之后對(duì)它們進(jìn)行置后(ex-post)測(cè)
量，隨后將它們存儲(chǔ)在體積存儲(chǔ)裝置46內(nèi)。
ROM43存儲(chǔ)流量檢驗(yàn)程序48和作為"體積測(cè)量裝置"的體積測(cè) 量程序47。流量檢驗(yàn)程序48適當(dāng)?shù)乜刂频谝唤刂归y12和第二截止閥 13的打開和關(guān)閉操作，以通過(guò)壓力傳感器14和溫度傳感器15檢測(cè)第 一截止閥12和第二截止閥13之間的壓力和溫度，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì) 質(zhì)量流控制器10進(jìn)行流量檢驗(yàn)。體積測(cè)量程序47測(cè)量系統(tǒng)通道體積 Ve和儲(chǔ)器體積V。
<已知體積和系統(tǒng)通道體積之間的關(guān)系>
如圖3、圖4和圖5所示，第一實(shí)施例中的氣體流量檢驗(yàn)單元11 不具有傳統(tǒng)技術(shù)中設(shè)有的腔室。在該氣體流量檢驗(yàn)單元11中，已知體 積Vk設(shè)置成等于或小于系統(tǒng)通道體積Ve。已知體積Vk被設(shè)定為等于 或小于系統(tǒng)通道體積Ve的原因在于防止從質(zhì)量流控制器10輸出的氣 體的壓力由于氣體流量檢驗(yàn)單元11中通道減小而在氣體流量檢驗(yàn)單元
11中發(fā)生變化(分散)。因此，理想的是，氣體流量檢驗(yàn)單元11中的 已知體積Vk在安裝了第一截止閥12、壓力傳感器14、溫度傳感器15
以及第二截止閥13之后盡可能減小。在第一實(shí)施例中，在圖l所示的 氣體盒1中將從每個(gè)氣體單元2的質(zhì)量流控制器10的出口到構(gòu)成氣體 流量檢驗(yàn)單元11的第一截止閥12的閥座22的系統(tǒng)通道體積Ve設(shè)置 為100cc，而將從構(gòu)成氣體流量檢驗(yàn)單元11的第一截止閥12的閥座22 (參見(jiàn)圖5)到第二截止閥13的闊座28 (參見(jiàn)圖5)的已知體積Vk 設(shè)置為10cc。
<檢驗(yàn)方法>
以下將說(shuō)明根據(jù)第一實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元ll所實(shí)施的檢驗(yàn) 方法的要點(diǎn)。在這里說(shuō)明要點(diǎn)是因?yàn)樯院笤谡f(shuō)明評(píng)估測(cè)試中將具體描 述該檢驗(yàn)方法。圖7為示出了由根據(jù)第一實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元 11所執(zhí)行的流量檢驗(yàn)方法的流程圖。
氣體流量檢驗(yàn)單元11針對(duì)氣體單元2的每一個(gè)線路進(jìn)行流量檢 驗(yàn)。具體而言，在步驟101 (以下稱為"S101")，系統(tǒng)被初始化，以刪 除先前的流量檢驗(yàn)獲取的數(shù)據(jù)。在S102中，清洗氣體供應(yīng)集成單元以 除去通道內(nèi)的不必要的氣體。
在S103中確定是否已經(jīng)測(cè)量?jī)?chǔ)器體積。在確定還沒(méi)有測(cè)量?jī)?chǔ)器體 積的情況下(S103:否)，在S104中測(cè)量?jī)?chǔ)器體積V，然后程序前進(jìn) 至S105。另一方面，在確定已經(jīng)測(cè)量?jī)?chǔ)器體積的情況下(S103:是) 下，程序直接前進(jìn)至S105。
在S105中確定由壓力傳感器14所檢測(cè)到的壓力值是否等于或大 于固定測(cè)量開始?jí)毫l。在所檢測(cè)到的壓力值小于該固定測(cè)量開始?jí)?力Pl的情況下(S105:否)，控制器16 —直等到壓力傳感器14測(cè)量 出該固定測(cè)量開始?jí)毫l。另一方面，在壓力傳感器14測(cè)量出該固定 測(cè)量開始?jí)毫1的情況下(S105:是)，在步驟S106中確定由壓力傳
感器14所檢測(cè)的壓力值是否為目標(biāo)壓力P2?？刂破?6 —直等到壓力
傳感器14檢測(cè)到該目標(biāo)壓力P2 (S106:否)。具體而言，氣體流量檢 驗(yàn)單元11 一直等到壓力傳感器14檢測(cè)到目標(biāo)壓力P2。在壓力傳感器 14檢測(cè)到目標(biāo)壓力P2 (S106:是)之后，在S107中控制器16計(jì)算流 量Q。
因此，通過(guò)S105到S107的處理來(lái)測(cè)量流量Q。測(cè)量?jī)?chǔ)器體積V 和流量Q的方法將在評(píng)估測(cè)試中詳細(xì)說(shuō)明。
然后，在S108中，將檢驗(yàn)次數(shù)ek加l，并且在S109中，確定該 檢驗(yàn)次數(shù)ek是否為固定的檢驗(yàn)次數(shù)e。在檢驗(yàn)次數(shù)ek不為固定的檢驗(yàn) 次數(shù)e的情況下(S109:否)，控制器16返回到S102，重復(fù)進(jìn)行清洗 和對(duì)流量Q的測(cè)量。對(duì)儲(chǔ)器體積V和流量Q進(jìn)行測(cè)量一直到檢驗(yàn)次數(shù) ek變?yōu)楣潭ǖ臋z驗(yàn)次數(shù)e (S109:是)，之后，在S110中對(duì)流量Q的 測(cè)量值求平均，并將平均值與質(zhì)量流控制器10的設(shè)定流量進(jìn)行比較， 以進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)之后，根據(jù)需要設(shè)置流量Q的校正值。這樣就完成 了對(duì)一個(gè)氣體單元2的流量檢驗(yàn)。
在S111中，將已進(jìn)行檢驗(yàn)的氣體單元的數(shù)量uk加1，并在S112 中確定已檢驗(yàn)了的氣體單元的數(shù)量uk是否達(dá)到了安裝在氣體供應(yīng)集成 單元中的氣體單元2的總量u。在已檢驗(yàn)了的氣體單元的數(shù)量uk沒(méi)有 達(dá)到總量u的情況下(S112:否)，這一情況表明還有氣體單元2沒(méi)有 被檢驗(yàn)，于是控制器16返回S102以對(duì)安裝在下一個(gè)氣體單元2內(nèi)的 質(zhì)量流控制器10進(jìn)行流量檢驗(yàn)。另一方面，在已檢驗(yàn)了的氣體單元數(shù) 量uk已經(jīng)達(dá)到總量u的情況下(S112:是)，這一情況表明已經(jīng)完成 了對(duì)安裝在氣體供應(yīng)集成單元內(nèi)的所有氣體單元2的檢驗(yàn)，則結(jié)束流 量檢驗(yàn)過(guò)程。
<評(píng)估測(cè)試>
發(fā)明人對(duì)根據(jù)第一實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元11進(jìn)行了評(píng)估測(cè)
試。圖8為評(píng)估裝置50的框圖。
評(píng)估裝置50是通過(guò)將四個(gè)氣體單元2A、 2B、 2C和2D并行地連 接到氣體流量檢驗(yàn)單元ll上而構(gòu)成的。在以下說(shuō)明中，如果沒(méi)有必要 區(qū)分每個(gè)氣體單元，則將四個(gè)氣體單元總稱為"氣體單元2"。構(gòu)成氣 體單元2的流體控制裝置僅用數(shù)字表示，省略了附屬的字母"A"、 "B" 和"C"。
通過(guò)從上游側(cè)開始串聯(lián)地一體聯(lián)接過(guò)濾器51、手動(dòng)閥52、調(diào)節(jié)器 53和壓力溫度計(jì)54、質(zhì)量流控制器10以及輸出截止閥55而形成氣體 單元2。在氣體單元2A中，在壓力溫度計(jì)54A和質(zhì)量流控制器IOA之 間設(shè)置有高精度流量計(jì)56，以精確測(cè)量質(zhì)量流控制器10A的受控流量。 氣體單元2A、 2B、 2C和2D并行地連接到氣體供應(yīng)閥57，并通過(guò)該 氣體供應(yīng)閥57而聯(lián)接到真空泵58。在連通氣體單元2與氣體供應(yīng)閥 57的系統(tǒng)通道上設(shè)置有壓力計(jì)59，用于檢測(cè)系統(tǒng)通道內(nèi)的壓力。氣體 流量檢驗(yàn)單元11設(shè)置在從系統(tǒng)通道分支出且聯(lián)接在氣體供應(yīng)閥57和 真空泵58之間的支路通道上。
通過(guò)適當(dāng)?shù)馗淖冊(cè)u(píng)估裝置50的結(jié)構(gòu)而進(jìn)行評(píng)估測(cè)試。具體而言， 在評(píng)估測(cè)試中采用以下描述的裝置(i)評(píng)估裝置50A，其構(gòu)造成利用 與圖8所示相同的氣體流量檢驗(yàn)單元11; (ii)評(píng)估裝置50B，其構(gòu)造 成使得在氣體流量檢驗(yàn)單元11中安裝有500cc的腔室60，如圖8的虛 線所示與通道組件18的主通道36連通；以及(iii)評(píng)估裝置50C，其 通過(guò)用圖19所示的傳統(tǒng)氣體流量檢驗(yàn)單元U來(lái)替換圖8所示的氣體流 量檢驗(yàn)單元11而構(gòu)成。
<評(píng)估測(cè)試方法〉
對(duì)(i)、 (ii)和(iii)中所采用的評(píng)估裝置進(jìn)行評(píng)估測(cè)試。在評(píng)估 測(cè)試中，首先測(cè)量?jī)?chǔ)器體積V (Ve + Vk)和系統(tǒng)通道體積Ve，隨后重 復(fù)進(jìn)行五次誤差測(cè)量，以計(jì)算誤差的平均值。通過(guò)計(jì)算由氣體流量檢
驗(yàn)單元所計(jì)算的流量與由高精度流量計(jì)56所測(cè)量的流量之間產(chǎn)生的誤 差而進(jìn)行誤差測(cè)量。在其中質(zhì)量流控制器10的控制流量設(shè)定為較大流
量(500sccm)的情況下和在其中質(zhì)量流控制器10的控制流量設(shè)定為 較小流量(100sccm)的情況下分別測(cè)量誤差。如圖10所示，對(duì)每一 情形(i)、 (ii)和(iii)下的誤差測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較。以下將具體描述 評(píng)估測(cè)試的方法。
<體積的測(cè)量>
在將氣體流量檢驗(yàn)單元11連接到外部系統(tǒng)上時(shí)，從質(zhì)量流控制器 lO的出口到構(gòu)成氣體流量檢驗(yàn)單元ll的第一截止閥12的閥座22的系 統(tǒng)通道體積Ve隨著外部系統(tǒng)的通道的結(jié)構(gòu)而變化。換言之，儲(chǔ)器體積 V隨著外部系統(tǒng)而變化。因此，在進(jìn)行氣體流量檢驗(yàn)之前，氣體流量 檢驗(yàn)單元11要測(cè)量?jī)?chǔ)器體積V和系統(tǒng)通道體積Ve?？刂破?6執(zhí)行體 積測(cè)量程序47，以測(cè)量?jī)?chǔ)器體積V和系統(tǒng)通道體積Ve。
在測(cè)量?jī)?chǔ)器體積V的過(guò)程中，關(guān)閉氣體單元2B、 2C和2D的輸出 截止閥55B、 55C和55D以及氣體供應(yīng)閥57，而打開氣體單元2A的 手動(dòng)閥52A和輸出截止閥55A、以及氣體流量檢驗(yàn)單元11的第一截止 閥12和第二截止闊13，然后，以50sccm的增量將N2氣體供應(yīng)到質(zhì)量 流控制器10A中，同時(shí)通過(guò)利用真空泵58而抽成真空。在流量穩(wěn)定之 后，關(guān)閉氣體流量檢驗(yàn)單元11的第二截止閥13。因此，系統(tǒng)通道內(nèi)的 壓力以及氣體流量檢驗(yàn)單元11的通道內(nèi)的壓力上升，使得壓力傳感器 14所檢測(cè)到的壓力值上升。在此情況下，在關(guān)閉第二截止閥13之后， 計(jì)量從壓力傳感器14測(cè)量到測(cè)量開始?jí)毫l (在第一實(shí)施例中為 5kPa)到壓力傳感器14測(cè)量到目標(biāo)壓力P2(在第一實(shí)施例中為13kPa) 的時(shí)間，并通過(guò)溫度傳感器15測(cè)量溫度。
如圖9所示，通過(guò)從目標(biāo)壓力P2減去固定測(cè)量開始?jí)毫l而獲 得壓力增加量AP，該壓力增加量是從固定測(cè)量開始?jí)毫l到目標(biāo)壓 力P2的增量。壓力傳感器14以恒定間隔(例如以0.1秒的間隔)檢測(cè)
壓力。因此，通過(guò)計(jì)數(shù)從壓力傳感器14檢測(cè)到測(cè)量開始?jí)毫l到壓 力傳感器14檢測(cè)到目標(biāo)壓力P2期間所進(jìn)行的壓力測(cè)量的次數(shù)，從而
獲得第一截止閥12和第二截止閥13之間的壓力從Pl增加到P2期間 的測(cè)量時(shí)間At。將壓力增加量AP除以測(cè)量時(shí)間At，從而獲得單位時(shí) 間的壓力增量AP/At。將所采用氣體(在第一實(shí)施例中為N2氣體)的 氣體常數(shù)作為氣體常數(shù)R。由溫度傳感器15的檢測(cè)獲得T。通過(guò)輸入 質(zhì)量流控制器10的設(shè)定流量(高精度的流量計(jì)56所測(cè)量的流量(在 第一實(shí)施例中為50sccm))而獲得流量Q。因此，將所獲得的數(shù)值代入 到作為式1變型的式2中，該式1是計(jì)算流量的基礎(chǔ)，從而計(jì)算出儲(chǔ) 器體積V。
式1<formula>formula see original document page 23</formula>
在該式中，AP表示壓力(Pa)， At表示測(cè)量時(shí)間(s)， V表示儲(chǔ) 器體積(m3)， R表示氣體常數(shù)(J/mol.K)，而T表示氣體溫度(K)。
式2<formula>formula see original document page 23</formula>
如上所述，對(duì)儲(chǔ)器體積v重復(fù)測(cè)量十次，并計(jì)算出儲(chǔ)器體積v的
平均值。將該平均值定義為儲(chǔ)器體積V，并將其存儲(chǔ)在控制器16的體 積存儲(chǔ)裝置46內(nèi)。
儲(chǔ)器體積V對(duì)應(yīng)于通過(guò)將已知體積Vk和系統(tǒng)通道體積Ve相加而 獲得的體積。該已知體積Vk已經(jīng)預(yù)先存儲(chǔ)在體積存儲(chǔ)裝置46內(nèi)。因 此，從儲(chǔ)器體積V減去已知體積Vk可測(cè)出系統(tǒng)通道體積Ve。所測(cè)出 的系統(tǒng)通道體積Ve被存儲(chǔ)在體積存儲(chǔ)裝置46內(nèi)。
<誤差的測(cè)量>
通過(guò)以下的方式測(cè)量誤差，§卩，控制器16執(zhí)行流量檢驗(yàn)程序，以 進(jìn)行流量檢驗(yàn)，并比較由氣體流量檢驗(yàn)單元計(jì)算的流量和由高精度流 量計(jì)56所測(cè)量的流量。
在進(jìn)行氣體單元2A的流量檢驗(yàn)時(shí)，氣體單元2B、 2C和2D的輸 出截止閥55B、 55C和55D以及氣體供應(yīng)閥57關(guān)閉，與此同時(shí)，氣體 單元2A的手動(dòng)閥52A和輸出截止閥55A以及氣體流量檢驗(yàn)單元11的 第一截止閥12和第二截止閥13打開。在此狀態(tài)下，將N2氣體供應(yīng)到 質(zhì)量流控制器20A。在供應(yīng)N2氣體30秒之后，關(guān)閉氣體流量檢驗(yàn)單元 11的第二截止閥13，以使質(zhì)量流控制器10A的控制流量穩(wěn)定。
因此，氣體流量檢驗(yàn)單元11內(nèi)的壓力增加。然后，計(jì)量出從壓力 傳感器14測(cè)量出測(cè)量開始?jí)毫l (5kPa)到壓力傳感器14測(cè)量出目 標(biāo)壓力P2 (13kPa)的時(shí)間。計(jì)量該時(shí)間的原因在于，壓力增加時(shí)間隨 著流量而變化。具體而言，在流量為100sccm的情況下，壓力從5kPa 增加到13kPa的時(shí)間為7.5秒，而在流量為500sccm的情況下，該時(shí)間 為1.5秒。在壓力傳感器14檢測(cè)到13kPa之后，打開第二截止閥13， 進(jìn)入到下一流量檢驗(yàn)。
氣體流量檢驗(yàn)單元11如下計(jì)算流量。通過(guò)從目標(biāo)壓力P2減去固 定的測(cè)量開始?jí)毫1獲得第一截止閥12和第二截止閥13之間的壓力 增加量AP。壓力傳感器14以恒定間隔(例如以0.1秒的間隔)檢測(cè)壓 力。因此，通過(guò)計(jì)數(shù)從壓力傳感器14檢測(cè)到測(cè)量開始?jí)毫l到壓力 傳感器14檢測(cè)到目標(biāo)壓力P2期間所進(jìn)行的壓力測(cè)量的次數(shù)，獲得第 一截止閥12和第二截止閥13之間的壓力從Pl增加到P2期間的測(cè)量 時(shí)間At。將壓力增加量AP除以測(cè)量時(shí)間At，從而可獲得單位時(shí)間的 壓力增加值A(chǔ)P/At。將所采用氣體(在第一實(shí)施例中為N2氣體)的氣 體常數(shù)作為氣體常數(shù)R。從溫度傳感器15的檢測(cè)而獲得氣體溫度T。
因?yàn)橐呀?jīng)通過(guò)上述體積測(cè)量將儲(chǔ)器體積V存儲(chǔ)在體積存儲(chǔ)裝置46內(nèi)，
從而該儲(chǔ)器體積V是已知的。因此，將所獲得的數(shù)值(單位時(shí)間的壓 力增量AP/At、氣體常數(shù)R、溫度T以及儲(chǔ)器體積V)代入式l可計(jì) 算出流量Q。
氣體流量檢驗(yàn)單元11對(duì)計(jì)算出的流量Q與質(zhì)量流控制器10的設(shè) 定流量加以比較。在它們彼此相符時(shí)，就斷定質(zhì)量流控制器IO正確地 控制了流量。如果它們彼此不相符，則斷定質(zhì)量流控制器IO沒(méi)有正確 控制流量，從而按需要執(zhí)行質(zhì)量流控制器10的校準(zhǔn)。
將由氣體流量檢驗(yàn)單元11計(jì)算出的流量Q與由高精度流量計(jì)56 所測(cè)量的流量加以比較，以確定誤差。其原因如下，高精度流量計(jì)56 具有非常高的檢測(cè)精度，從而由該高精度流量計(jì)56測(cè)量出的流量極為 接近由質(zhì)量流控制器IOA所控制的流量的真實(shí)值。因此，在將由氣體 流量檢驗(yàn)單元11計(jì)算出的流量Q與由高精度流量計(jì)56測(cè)量出的流量 加以比較而得到誤差時(shí)，可以確定氣體流量檢驗(yàn)單元11的氣體流量檢 驗(yàn)精度。
<評(píng)估結(jié)果〉
以下將參照?qǐng)DIO說(shuō)明通過(guò)誤差測(cè)量而得到的評(píng)估結(jié)果。當(dāng)發(fā)明人 通過(guò)利用評(píng)估裝置50C而評(píng)估傳統(tǒng)氣體流量檢驗(yàn)單元U時(shí)，發(fā)現(xiàn)在質(zhì) 量流控制器10A的流量為100sccm的情況下，由該傳統(tǒng)氣體流量檢驗(yàn) 單元U計(jì)算出的流量Q13與由高精度流量計(jì)56測(cè)量出的質(zhì)量流控制器 IOA的真實(shí)值之間的誤差較小，例如為0.012% (參見(jiàn)圖IO中的黑點(diǎn))， 如圖10 (iii)所示。本發(fā)明人認(rèn)為，在傳統(tǒng)單元U中流量檢驗(yàn)精度非 常好的原因在于，如圖19所示，設(shè)置了腔室153。
具體而言，通常，在閥部件151和152彼此靠近時(shí)，它們之間的 體積降低，從而壓力在短時(shí)間內(nèi)上升。當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)增加的壓力值(圖 9中的曲線的梯度)變得太大時(shí)，閥部件152在轉(zhuǎn)換器組件154輸出直
接表示PV/RT的信號(hào)之前就打開，從而導(dǎo)致不可能進(jìn)行流量檢驗(yàn)。因 此，本發(fā)明人認(rèn)為，為了確保能執(zhí)行流量檢驗(yàn)，在閥部件151和閥部
件152之間需要有腔室來(lái)增加已知體積Vk。
還期望能降低單位時(shí)間的增加的壓力值(圖9中的曲線的梯度) 以高精度地執(zhí)行流量檢驗(yàn)。然而，在增加的壓力值降低得過(guò)多時(shí)，會(huì) 產(chǎn)生流量檢驗(yàn)時(shí)間變長(zhǎng)的問(wèn)題。因此，本發(fā)明人認(rèn)為，為了確保壓力 測(cè)量時(shí)間，必須在考慮半導(dǎo)體制造工藝所容許的流量檢驗(yàn)時(shí)間的情況 下確定腔室153的體積。
另一方面，本發(fā)明人已經(jīng)設(shè)想通過(guò)將第一截止閥12、第二截止閥 13、壓力傳感器14和溫度傳感器15結(jié)合到通道組件18內(nèi)而構(gòu)造氣體 流量檢驗(yàn)單元11，這樣就使氣體流量檢驗(yàn)單元11的尺寸比其中利用管 道連接閥部件151和152的傳統(tǒng)氣體流量檢驗(yàn)單元U更緊湊。本發(fā)明 人通過(guò)將腔室60安裝在氣體流量檢驗(yàn)單元11內(nèi)而制成評(píng)估裝置50B， 以提高流量檢驗(yàn)的精度。在此情況下，本發(fā)明人在氣體流量檢驗(yàn)單元 11內(nèi)安裝了體積為500cc的腔室60,以顯著地提高流量檢驗(yàn)精度，該 腔室60大于傳統(tǒng)氣體流量檢驗(yàn)單元U中使用的腔室153。
當(dāng)本發(fā)明人利用評(píng)估裝置B進(jìn)一步執(zhí)行評(píng)估測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)在質(zhì)量 流控制器10A的流量為100sccm的情況下，由設(shè)置有腔室60的氣體流 量檢驗(yàn)單元所計(jì)算出的流量Q12與真實(shí)值之間的誤差為0.099% (參見(jiàn) 圖中的黑點(diǎn))，如圖10 (ii)所示?？紤]到設(shè)置腔室的意義，由于腔室 60的體積大于腔室153的體積，流量檢驗(yàn)的精度應(yīng)該會(huì)有提高。然而， 設(shè)有腔室60的氣體流量檢驗(yàn)單元的評(píng)估結(jié)果卻比傳統(tǒng)氣體流量檢驗(yàn)單 元U的評(píng)估結(jié)果差。
當(dāng)本發(fā)明人利用評(píng)估裝置50A進(jìn)行評(píng)估測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)在質(zhì)量流控 制器10A的流量為100sccm的情況下，由氣體流量檢驗(yàn)單元11計(jì)算出 的流量Qll與真實(shí)值之間的誤差為0.014% (參見(jiàn)圖中的黑點(diǎn))，如圖
10 (i)所示?？紤]到設(shè)置腔室的意義，氣體流量檢驗(yàn)單元11的評(píng)估結(jié) 果一定會(huì)比傳統(tǒng)氣體流量檢驗(yàn)單元U的評(píng)估結(jié)果差，而且還一定會(huì)比 設(shè)有腔室60的氣體流量檢驗(yàn)單元的評(píng)估結(jié)果差。然而，該評(píng)估結(jié)果卻 比設(shè)有腔室60的氣體流量檢驗(yàn)單元的評(píng)估結(jié)果更令人滿意，并且進(jìn)一
步地，該評(píng)估結(jié)果僅僅比傳統(tǒng)氣體流量檢驗(yàn)單元u的評(píng)估結(jié)果差
0.002%。
從上述評(píng)估結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)氣體流量檢驗(yàn)的精度不取決于是 否設(shè)有腔室。
為了在可檢驗(yàn)流量范圍內(nèi)檢査流量檢驗(yàn)精度，本發(fā)明人在流量增 加到500sccm的情況下，利用評(píng)估裝置50A、 50B和50C對(duì)流量檢驗(yàn) 精度進(jìn)行了評(píng)估。
在向評(píng)估裝置50A供應(yīng)500sccm的N2氣體的情況下，由氣體流量 檢驗(yàn)單元11計(jì)算出的流量Q21與真實(shí)值之間的誤差為0.515% (參見(jiàn) 圖中的實(shí)心黑三角)，如圖10 (i)所示。比較在流動(dòng)有100sccm的少 量N2氣體的情況下的誤差(0.0014%)和在流動(dòng)有500sccm的大量N2 氣體的情況下的誤差(0.515%)，它們之間的差為0.501%。
在向評(píng)估裝置50B供應(yīng)500sccm的N2氣體的情況下，由設(shè)有腔室 60的氣體流量檢驗(yàn)單元U計(jì)算出的流量Q22與真實(shí)值之間的誤差為 0.982% (參見(jiàn)圖中的實(shí)心黑三角)，如圖10 (ii)所示。比較在流動(dòng)有 100sccm的少量N2氣體的情況下的誤差(0.099%)和在流動(dòng)有500sccm 的大量N2氣體的情況下的誤差(0.982%)，它們之間的差為0.883%。
在向評(píng)估裝置50C供應(yīng)500sccm的N2氣體的情況下，由傳統(tǒng)氣體 流量檢驗(yàn)單元U計(jì)算出的流量Q23與真實(shí)值之間的誤差為1.150%(參 見(jiàn)圖中的實(shí)心黑三角)，如圖10 (m)所示。比較在流動(dòng)有100sccm的 少量N2氣體的情況下的誤差(0.012%)和在流動(dòng)有500sccm的大量N2氣體的情況下的誤差(1.150%)，它們之間的差為1.138%。
考察評(píng)估結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在可檢驗(yàn)流量范圍內(nèi)提供最穩(wěn)定流量檢驗(yàn)精 度的單元是氣體流量檢驗(yàn)單元11，提供最不穩(wěn)定精度的單元是傳統(tǒng)氣 體流量檢驗(yàn)單元U。如果流量可檢驗(yàn)范圍內(nèi)流量檢驗(yàn)精度的變化是由 于腔室造成的，則設(shè)置有500cc腔室60的氣體流量檢驗(yàn)單元所產(chǎn)生的 流量檢驗(yàn)精度的變化一定會(huì)大于由傳統(tǒng)氣體流量檢驗(yàn)單元U所產(chǎn)生的 流量檢驗(yàn)精度的變化。然而，在評(píng)估結(jié)果中，由傳統(tǒng)氣體流量檢驗(yàn)單 元U所產(chǎn)生的流量檢驗(yàn)精度的變化大于設(shè)置有500cc腔室60的氣體流 量檢驗(yàn)單元所產(chǎn)生的流量檢驗(yàn)精度的變化。從該評(píng)估結(jié)果，本發(fā)明人 確認(rèn)氣體流量檢驗(yàn)單元11的單元結(jié)構(gòu)在尺寸緊湊的方面優(yōu)于傳統(tǒng)氣體 流量檢驗(yàn)單元U，而且進(jìn)一步地，在減少流量檢驗(yàn)精度的變化方面優(yōu) 于傳統(tǒng)氣體流量檢驗(yàn)單元U。
以下將考察氣體流量檢驗(yàn)單元11的流量檢驗(yàn)精度優(yōu)于傳統(tǒng)氣體流 量檢驗(yàn)單元U的原因。
第一個(gè)原因在于，已知體積Vk不大于系統(tǒng)通道體積Ve。系統(tǒng)通 道體積Ve為100cc，而氣體流量檢驗(yàn)單元11的已知體積Vk為10cc。 設(shè)有腔室60的氣體流量檢驗(yàn)單元的已知體積Vk大于500cc，且傳統(tǒng)氣 體流量檢驗(yàn)單元U的已知體積Vk大于250cc。換言之，只有氣體流量 檢驗(yàn)單元11的已知體積Vk小于系統(tǒng)通道體積Ve。在設(shè)置腔室來(lái)增加 已知體積Vk的情況下，只要流量較小，氣體就會(huì)緩慢地流入到腔室內(nèi)， 從而氣體流量檢驗(yàn)單元內(nèi)的壓力平衡容易均勻。然而，在流量變大時(shí)， 第一截止閥12 (閥部件151)與第二截止閥13 (閥部件152)之間的 壓力在氣體進(jìn)入腔室以增加壓力之前就急劇上升，從而使得氣體流量 檢驗(yàn)單元內(nèi)的壓力平衡不均勻。因此，在檢測(cè)腔室的壓力和溫度以進(jìn) 行流量檢驗(yàn)時(shí)，隨著流量的增加而不能正確檢測(cè)到第一截止閥12 (閥 部件151)與第二截止閥13 (閥部件152)之間的壓力和溫度，其結(jié)果 被認(rèn)為是容易在由氣體流量檢驗(yàn)單元所檢驗(yàn)的流量和真實(shí)值之間產(chǎn)生
誤差。因此，認(rèn)為通過(guò)將已知體積Vk設(shè)置為等于或小于系統(tǒng)通道體積
Ve可提高流量檢驗(yàn)精度。
第二個(gè)原因在于通道結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。設(shè)有腔室60的氣體流量檢驗(yàn)單元 與傳統(tǒng)氣體流量檢驗(yàn)單元U的相同之處在于，它們都具有腔室，不同 之外在于，在設(shè)有腔室60的氣體流量檢驗(yàn)單元中通道由通道組件18 構(gòu)成，而在傳統(tǒng)氣體流量檢驗(yàn)單元U中，通道由管道構(gòu)成。與傳統(tǒng)氣 體流量檢驗(yàn)單元U相比，設(shè)有腔室60的氣體流量檢驗(yàn)單元在控制小流 量時(shí)的流量檢驗(yàn)精度較差。然而，在控制大流量時(shí)，設(shè)有腔室60的氣 體流量檢驗(yàn)單元的流量檢驗(yàn)精度優(yōu)于傳統(tǒng)氣體流量檢驗(yàn)單元U的流量 檢驗(yàn)精度。由此認(rèn)為，與其中通道由管形成的情況相比，其中氣體流 量檢驗(yàn)單元通道由通道組件18形成的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了通道結(jié)構(gòu)，從而能提 高在控制大流量時(shí)的氣體流量檢驗(yàn)精度。
第三個(gè)原因在于減小了通道截面積的變化。氣體流量檢驗(yàn)單元11 與設(shè)有腔室60的氣體流量檢驗(yàn)單元的不同之處在于，后者具有腔室60。 對(duì)于小流量時(shí)的誤差進(jìn)行比較可知，氣體流量檢驗(yàn)單元11的誤差比設(shè) 有腔室60的氣體流量檢驗(yàn)單元的誤差小0.085%,對(duì)于大流量時(shí)的誤差 進(jìn)行比較可知，氣體流量檢驗(yàn)單元11的誤差比設(shè)有腔室60的氣體流 量檢驗(yàn)單元的誤差小0.467%。具體而言，僅通過(guò)不設(shè)置腔室60來(lái)降低 小流量時(shí)和大流量時(shí)的氣體流量檢驗(yàn)單元11的誤差，而且進(jìn)一步地， 該誤差隨著流量增加而降低。由此認(rèn)為，因?yàn)樵跊](méi)有設(shè)置腔室60的情 況下，通道18與內(nèi)部通道之間在通道截面積上沒(méi)有變化，使得氣體的 流動(dòng)穩(wěn)定，從而提高了流量檢驗(yàn)的精度，而且進(jìn)一步地，即使流量增 加，也能抑制流量檢驗(yàn)的精度的誤差。
<根據(jù)第一實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元的操作和效果> 因此，因?yàn)樵诟鶕?jù)第一實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元11中，已知體 積Vk不大于系統(tǒng)通道體積Ve，從而第一截止閥12和第二截止閥13 之間的壓力容易均勻，即使在第一截止閥12和第二截止閥13之間供
應(yīng)的流量從100sccm的小流量變化為500sccm的大流量是也是如此。 因此，即使在第一截止閥12和第二截止閥13之間供應(yīng)的氣體流量增 加，第一實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元11也能通過(guò)壓力傳感器14和溫 度傳感器15正確地檢測(cè)到壓力和溫度，因此利用由壓力傳感器14檢 測(cè)到的壓力結(jié)果以及由溫度傳感器15檢測(cè)到的溫度結(jié)果，能精確計(jì)算 并檢驗(yàn)氣體流量。因此，根據(jù)第一實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元11，所 測(cè)流量與由質(zhì)量流控制器IO所控制的流量之間的誤差降低了 (參見(jiàn)圖 10 (i))，從而能提高針對(duì)流量檢驗(yàn)的可靠性。
根據(jù)第一實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元11，因?yàn)榈谝唤刂归y12、第 二截止閥13、壓力傳感器14通過(guò)螺栓40從上方旋緊到通道組件18的 上表面從而結(jié)合在一起(參見(jiàn)圖5)，從而可減小第一截止閥12和第二 截止闊13之間的已知體積Vk，以減小氣體流量檢驗(yàn)單元11的尺寸。 具體而言，取消了腔室，且將裝置12、 13和14結(jié)合在通道組件18上， 從而第一實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元11形成的臺(tái)面空間比傳統(tǒng)氣體流 量檢驗(yàn)單元U小2/3。因?yàn)闇p小了第一截止閥12和第二截止閥13之間 的已知體積Vk，從而能縮短第一截止閥12和第二截止閥13之間的壓 力達(dá)到目標(biāo)壓力所花的時(shí)間，借此縮短了氣體流量的檢驗(yàn)時(shí)間。
在第一實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元11中，桿狀溫度傳感器15被 插入到通道組件18的插入孔38內(nèi)，以測(cè)量通道組件18的溫度，從而 檢測(cè)到在第一截止閥12和第二截止閥13之間(參見(jiàn)圖5)供應(yīng)的氣體 的溫度變化。因此，能將溫度傳感器15安裝在氣體流量檢驗(yàn)單元11 內(nèi)，其中第一截止閥12和第二截止閥13之間的已知體積Vk減少了。
根據(jù)第一實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元11，通過(guò)利用在其內(nèi)安裝有 質(zhì)量流控制器10的氣體單元2與氣體盒1之間形成的死空間將氣體流 量檢驗(yàn)單元11容納在氣體盒1內(nèi)。因此，無(wú)需為了為氣體流量檢驗(yàn)單 元11安排出安裝空間而改變氣體盒1的外部管道的結(jié)構(gòu)。因此第一實(shí) 施例的氣體流量檢驗(yàn)單元11能提供非常好的安裝性能。
在第一實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元11中，在控制器16執(zhí)行體積
測(cè)量程序47時(shí)對(duì)系統(tǒng)通道體積Ve進(jìn)行測(cè)量。具體而言，在僅通過(guò)目 標(biāo)壓力P2將氣體填充在質(zhì)量流控制器10和第二截止閥13之間時(shí)，計(jì) 算出從壓力傳感器14檢測(cè)到固定測(cè)量開始?jí)毫l時(shí)到壓力傳感器14 檢測(cè)到目標(biāo)壓力P2時(shí)這一時(shí)段內(nèi)單位時(shí)間的壓力增加值A(chǔ)P/AT，且 溫度傳感器15檢測(cè)當(dāng)壓力達(dá)到目標(biāo)壓力P2時(shí)的氣體溫度T。然后，將 壓力增加值A(chǔ) P/ A T和氣體溫度T與質(zhì)量流控制器10的控制流量Q和 氣體常數(shù)R—起代入到式1中，以測(cè)出從質(zhì)量流控制器IO到第二截止 閥13的儲(chǔ)器體積V。之后，從體積存儲(chǔ)裝置46讀取已知體積Vk，并 從儲(chǔ)器體積V減去已知體積Vk，從而測(cè)量出系統(tǒng)通道體積Ve。因此， 根據(jù)第一實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元11，即使系統(tǒng)通道體積Ve隨著其 內(nèi)安裝有單元的系統(tǒng)機(jī)構(gòu)而變化，也可消除該變化帶來(lái)的影響，從而
能將氣體流量檢驗(yàn)的精度保持為令人滿意。 (第二實(shí)施例)
以下將參照

根據(jù)本發(fā)明的氣體流量檢驗(yàn)單元的第二實(shí)施 例。圖11為示出了設(shè)有氣體流量檢驗(yàn)單元11A的氣體供應(yīng)集成單元63 的一個(gè)示例的框圖。
根據(jù)第二實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元11A用于對(duì)圖11所示的氣體 供應(yīng)集成單元63進(jìn)行流量檢驗(yàn)。氣體供應(yīng)集成單元63的電路結(jié)構(gòu)與 在第一實(shí)施例中描述的評(píng)估裝置50 (參見(jiàn)圖8)的電路結(jié)構(gòu)相同，從 而在流體控制裝置中采用與評(píng)估裝置50中的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo) 記。根據(jù)第二實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元11A中的控制器16的結(jié)構(gòu)與 第一實(shí)施例的控制器16不同。因此，將主要說(shuō)明與第一實(shí)施例的不同 之處，附圖中相同的部件采用與第一實(shí)施例中相同的附圖標(biāo)記，以適 當(dāng)?shù)厥÷詫?duì)它們的說(shuō)明。
<控制器的電結(jié)構(gòu)>
圖12為根據(jù)第二實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元11A中使用的控制器 61的電框圖。
控制器61與第一實(shí)施例中的控制器16 (參見(jiàn)圖6)的不同之處在 于，氣體供應(yīng)集成單元63的壓力傳感器59、真空泵58以及輸出截止 閥55連接到輸入/輸出界面42。壓力傳感器59檢測(cè)通過(guò)氣體供應(yīng)閥57 與氣體單元2連通的系統(tǒng)通道(參見(jiàn)ll)的壓力，并將壓力檢測(cè)信號(hào) 輸出到控制器61。真空泵58在接收到來(lái)自控制器61的指令后排空氣 體供應(yīng)集成單元63。接收到來(lái)自控制器61的指令后關(guān)閉或打開輸出截 止閥55，以控制氣體單元2內(nèi)的工藝氣體的輸出。
控制器61將體積測(cè)量程序62存儲(chǔ)到ROM 43中，該體積測(cè)量程 序62是"體積測(cè)量裝置"。體積測(cè)量程序62與第一實(shí)施例的體積測(cè)量 程序47在方法上的不同之處在于，體積測(cè)量程序62利用組合氣體定 律(Boyle —Charles定律)來(lái)計(jì)算系統(tǒng)通道體積Ve和儲(chǔ)器體積V，而 測(cè)量程序47利用式2來(lái)計(jì)算儲(chǔ)器體積V。
<體積的測(cè)量>
通過(guò)利用控制器61執(zhí)行體積測(cè)量程序62而測(cè)量?jī)?chǔ)器體積V和系 統(tǒng)通道體積Ve。這里，將通過(guò)利用氣體供應(yīng)集成單元63 (參見(jiàn)圖ll) 測(cè)量體積的情形作為示例而加以說(shuō)明，該氣體供應(yīng)集成單元63包括與 評(píng)估裝置50 (參見(jiàn)圖8)中的電路結(jié)構(gòu)相同的電路結(jié)構(gòu)。
首先，圖11所示的輸出截止閥55A、 55B、 55C和55D以及氣體 供應(yīng)閥57關(guān)閉，而氣體流量檢驗(yàn)單元11A的第一截止閥12和第二截 止閥13打開。然后，驅(qū)動(dòng)真空泵58來(lái)排空輸出截止閥55A的下游側(cè)。 在壓力傳感器14檢測(cè)到預(yù)定壓力(5kPa)且確認(rèn)完成了排空之后，將 氣體單元2A的手動(dòng)閥52A和輸出截止閥55A從關(guān)閉狀態(tài)改變?yōu)榇蜷_ 狀態(tài)，并在氣體單元2A中供應(yīng)N2氣體。在關(guān)閉第二截止閥13時(shí)，從 質(zhì)量流控制器10A到第二截止閥13的通道內(nèi)的壓力增加。在壓力傳感
器14檢測(cè)到預(yù)定壓力(13kPa)時(shí)，將輸出截止閥55A從打開狀態(tài)改 變?yōu)殛P(guān)閉狀態(tài)，以停止N2的供應(yīng)。隨后，關(guān)閉第一截止閥12，打開第 二截止閥13，然后驅(qū)動(dòng)真空泵58以在第一截止閥12的閥座22和第二 截止閥13的閥座28之間形成真空區(qū)域。之后，將第一截止閥12從關(guān) 閉狀態(tài)改變?yōu)榇蜷_狀態(tài)，從而將N2氣體排出到真空區(qū)域內(nèi)。此時(shí)，壓 力傳感器14檢測(cè)壓力的變化，且溫度傳感器15檢測(cè)通道組件18的溫 度，g卩，氣體的溫度。
壓力傳感器14在N2氣體即將排出到真空區(qū)域之前檢測(cè)到的壓力 Pll、溫度傳感器15在N2氣體即將排出到真空區(qū)域之前檢測(cè)到的溫度 Tll、在將N2氣體排出到真空區(qū)域之后的完成體積測(cè)量的體積測(cè)量完 成壓力P12、以及溫度傳感器15在壓力達(dá)到體積測(cè)量完成壓力P12時(shí) 檢測(cè)到的溫度T12代入組合氣體定律(Pll *V11/T11= P12 *V12/T12)。 因而獲得體積V12。因?yàn)轶w積V12是打開第一截止閥12之后的體積， 所以其相當(dāng)于儲(chǔ)器體積V。因此，從儲(chǔ)器體積V減去已知體積Vk以測(cè) 出系統(tǒng)通道體積Ve。如上所述測(cè)得的儲(chǔ)器體積V和系統(tǒng)通道體積Ve 被存儲(chǔ)在體積存儲(chǔ)裝置46中。
<根據(jù)第二實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元的操作和效果> 如上所述，在根據(jù)第二實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元IIA中，第二 截止閥13的第二端口 27連接至真空泵58，且控制器16連接至壓力計(jì) 59以及氣體單元2的輸出截止閥55 (參見(jiàn)圖11和圖12)，該壓力計(jì) 59檢測(cè)質(zhì)量流控制器10的出口與第一截止閥12的閥座22之間的壓力。 控制器16執(zhí)行體積測(cè)量程序62，其中對(duì)系統(tǒng)通道體積Ve進(jìn)行測(cè)量。 具體而言，在通過(guò)真空泵58排空第一截止閥12和第二截止閥13之間 的部分且將填充在質(zhì)量流控制器10和第一截止閥12之間的氣體排出 到第一截止閥12和第二截止閥13之間時(shí)，壓力傳感器14和溫度傳感 器15分別檢測(cè)出第一截止閥12和第二截止閥13之間的壓力變化和溫 度變化，并將壓力檢測(cè)結(jié)果和溫度檢測(cè)結(jié)果代入到組合氣體定律，以 測(cè)出儲(chǔ)器體積V。從體積存儲(chǔ)裝置46讀出已知體積Vk，并從儲(chǔ)器體積
V減去已知體積Vk，從而測(cè)出系統(tǒng)通道體積Ve。因此，根據(jù)第二實(shí)施 例的氣體流量檢驗(yàn)單元IIA，即使系統(tǒng)通道體積Ve隨著其中安裝了單 元的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)而變化，也可消除該變化帶來(lái)的影響，從而將氣體流量 檢驗(yàn)的精度保持為令人滿意。
(第三實(shí)施例)
以下將參照

根據(jù)本發(fā)明的氣體流量檢驗(yàn)單元的第三實(shí)施例。
通過(guò)改進(jìn)第一實(shí)施例中的氣體流量檢驗(yàn)單元11的流量檢驗(yàn)過(guò)程以 縮短流量檢驗(yàn)時(shí)間，從而獲得根據(jù)第三實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元 IIB。因此，將主要說(shuō)明與第一實(shí)施例的不同之處，附圖中相同的部件 采用與第一實(shí)施例中相同的附圖標(biāo)記，以適當(dāng)?shù)厥÷詫?duì)它們的說(shuō)明。
圖13為示出了由根據(jù)第三實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元11B執(zhí)行的 氣體流量檢驗(yàn)方法的流程圖。圖14為一曲線圖，其示出了在根據(jù)本發(fā) 明第三實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元中以預(yù)定的時(shí)間間隔對(duì)由壓力傳感 器所檢測(cè)到的壓力值進(jìn)行采樣而獲得的數(shù)據(jù)。圖15為一曲線圖，其示 出了在根據(jù)第三實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元中以預(yù)定的壓力間隔對(duì)由 壓力傳感器檢測(cè)到的壓力值進(jìn)行采樣而獲得的數(shù)據(jù)。圖16為示出了圖 14或圖15所示的數(shù)據(jù)的梯度與可測(cè)量范圍X1之間的關(guān)系的視圖。圖 17為示出了圖14或圖15所示的數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)與可測(cè)量范圍X2之 間的關(guān)系的視圖。
如圖13所示，第三實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元11B與第一實(shí)施例 的不同之處在于，氣體流量檢驗(yàn)單元IIB對(duì)由壓力傳感器14檢測(cè)到的 壓力值的梯度以及相對(duì)于壓力值梯度的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，而且如果 梯度或相關(guān)系數(shù)位于可測(cè)量范圍XI和X2內(nèi)(參見(jiàn)圖16和圖17)，則 即使在壓力傳感器14檢測(cè)到固定測(cè)量開始?jí)毫l之前，其也測(cè)量流 量Q以進(jìn)行檢驗(yàn)。具體而言，在S104測(cè)量?jī)?chǔ)器體積V之后，氣體單元2B、 2C和 2D的輸出截止閥55B、 55C和55D以及氣體供應(yīng)閥57關(guān)閉，而在S301 打開氣體單元2A的手動(dòng)閥52A和輸出截止閥55A以及氣體流量檢驗(yàn) 單元11的第一截止閥12和第二截止閥13。在此狀態(tài)下向質(zhì)量流控制 器IO供入檢驗(yàn)氣體(例如，N2氣體)。在流量穩(wěn)定之后，關(guān)閉第二截 止閥13。在此情況中，存儲(chǔ)由壓力傳感器14檢測(cè)的壓力Po。在S302 通過(guò)時(shí)鐘脈沖等判斷是否已經(jīng)過(guò)了預(yù)定的時(shí)間At。在已經(jīng)經(jīng)過(guò)了預(yù)定 時(shí)間At之前，單元一直等待(S302:否)。
另一方面，在已經(jīng)經(jīng)過(guò)了預(yù)定時(shí)間At的情況下(S302:是)，從 壓力傳感器14輸入壓力值P,，并在S303如圖14所示進(jìn)行存儲(chǔ)。然后， 在S304計(jì)算壓力變化的梯度。具體而言，從最近獲得的壓力值P!減去 在壓力值Pi之前獲得的壓力值Po，以計(jì)算出壓力增加值Pi — Po，并將 該壓力增加值Pi — Po除以時(shí)間(預(yù)定時(shí)間)At，該時(shí)間是從獲得壓力 值PQ到獲得最新壓力值Pi的時(shí)間，這樣就計(jì)算出單位時(shí)間的壓力增加 率(梯度)P一At。
在S305確定所計(jì)算的梯度P,/At是否位于預(yù)先在氣體流量檢驗(yàn)單 元11B內(nèi)記錄的可測(cè)量范圍XI內(nèi)。P如圖14中的Yl所示，由壓力傳 感器14檢測(cè)到的壓力值在經(jīng)過(guò)某一時(shí)間之前急劇上升，然后以基本上 恒定的梯度逐漸增加到固定測(cè)量開始?jí)毫l。氣體流量檢驗(yàn)單元11B 將時(shí)間和梯度之間的關(guān)系存儲(chǔ)到HDD 45中，如圖16所示的映射數(shù)據(jù) (map data),并存儲(chǔ)該范圍作為映射數(shù)據(jù)上的可測(cè)量范圍XI，在該范 圍中，在壓力達(dá)到固定測(cè)量開始?jí)毫l之前的梯度范圍中設(shè)置了余量， 從而不對(duì)流量檢驗(yàn)精度產(chǎn)生不利影響。
圖14所示的Po到P!之間的梯度PJAt比較陡峭，其被斷定為不 位于在氣體流量檢驗(yàn)單元11B內(nèi)預(yù)選記錄的可測(cè)量范圍XI內(nèi)(S305: 否)。在此情況下，壓力值P的梯度可能會(huì)變化，由此流量Q的測(cè)量可
能會(huì)不精確。因此，程序返回到S302以在經(jīng)過(guò)了預(yù)定時(shí)間之后獲得下
一個(gè)壓力值P2，并執(zhí)行上述過(guò)程。
計(jì)算最近的壓力值P。和該P(yáng)。之前的壓力值Pn-!之間的壓力增加 率(梯度)Pn/At，并且在確定所計(jì)算的梯度Pn/At位于在氣體流量檢
驗(yàn)單元11B內(nèi)預(yù)先記錄的可測(cè)量范圍XI內(nèi)時(shí)(S305:是)，之后的壓
力變化就基本上穩(wěn)定下來(lái)，從而對(duì)流量檢驗(yàn)精度沒(méi)有不利影響。因此，
程序前進(jìn)至S306。
在S306，將梯度Pn/At被確定為處在可測(cè)量范圍XI內(nèi)時(shí)的壓力
值Pn存儲(chǔ)為測(cè)量開始?jí)毫21。換言之，梯度Pn/At被確定為處在可
測(cè)量范圍X1內(nèi)的那一時(shí)刻為流量檢驗(yàn)開始時(shí)刻。
在S307，確定是否已經(jīng)從對(duì)測(cè)量開始?jí)毫21的測(cè)量開始起經(jīng)過(guò) 了測(cè)量時(shí)間Atx。在經(jīng)歷了測(cè)量時(shí)間Atx之前(S307:否)，單元在等 待同時(shí)監(jiān)控壓力傳感器14的壓力值P。
另一方面，在已經(jīng)經(jīng)歷了測(cè)量時(shí)間Atx (S307:是)的情況下， 從壓力傳感器14輸入在已經(jīng)歷了測(cè)量時(shí)間Atx時(shí)的壓力值P，并將其 存儲(chǔ)為測(cè)量結(jié)束壓力P22。
在S309計(jì)算流量Q。具體而言，計(jì)算測(cè)量結(jié)束壓力P22與測(cè)量開 始?jí)毫21之間的壓力差P22 — P21，并將計(jì)算出的壓力差P22 — P21 除以測(cè)量時(shí)間Atx，從而計(jì)算出壓力增加率P/At。將計(jì)算出的壓力增 加率P/At、在步驟S104處計(jì)算出的儲(chǔ)器體積V、由溫度傳感器15檢 測(cè)到的溫度T以及所采用氣體的氣體常數(shù)R代入式1，以計(jì)算流量Q。
之后，程序前進(jìn)至S108。 S108之后的處理如上所述，從而省略對(duì) 它們的描述。
作為另一示例，可以以預(yù)定壓力的間隔獲得壓力值，并可監(jiān)控相 對(duì)于壓力值變化梯度的相關(guān)系數(shù)，從而可確定流量檢驗(yàn)時(shí)刻。
具體而言，如圖13中的S302至S304所示，在由壓力傳感器14
檢測(cè)到的壓力每增加預(yù)定壓力AP時(shí)，儲(chǔ)存壓力值Pn。當(dāng)以預(yù)定壓力間 隔采集壓力值Pn時(shí)，壓力釆集時(shí)間的間隔Atn短到如圖15中Y2所示 的特定時(shí)間，但是經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，壓力采集時(shí)間的間隔Atn變?yōu)榇笾?恒定。在其中壓力采集時(shí)間的間隔Atn變?yōu)榇笾潞愣ǖ姆秶鷥?nèi)，壓力值 梯度的相關(guān)系數(shù)接近1。因此，計(jì)算出最新壓力值P。相對(duì)于梯度AP/
Atn的相關(guān)系數(shù)。氣體流量檢驗(yàn)單元IIB將某一范圍設(shè)定為可測(cè)量范圍
X2，在所述某一范圍內(nèi)，梯度范圍內(nèi)設(shè)置了余量，使得相關(guān)系數(shù)在對(duì) 流量Q的流量檢驗(yàn)精度沒(méi)有不利影響的范圍內(nèi)大致接近1。
因此，在計(jì)算出的相關(guān)系數(shù)在可測(cè)量范圍X2之外時(shí)(S305:否)， 壓力檢驗(yàn)不穩(wěn)定，且壓力變化會(huì)對(duì)流量Q的檢驗(yàn)帶來(lái)不利影響。因此， 程序返回至S302，其中，當(dāng)壓力增加了預(yù)定壓力時(shí)存儲(chǔ)壓力值Pn，并 執(zhí)行與上述處理相同的處理。
另一方面，在相關(guān)系數(shù)位于可測(cè)量范圍X2之內(nèi)時(shí)(S305:是)， 壓力變化基本穩(wěn)定，從而不會(huì)對(duì)流量Q的檢驗(yàn)帶來(lái)不利影響。因此， 程序前進(jìn)至S306。 S306之后的處理如上所述，從而省略對(duì)它們的描述。
在如圖14所示以時(shí)間間隔At監(jiān)控壓力的情況下，可基于相對(duì)于 壓力值變化梯度的相關(guān)系數(shù)是否位于可測(cè)量范圍X2 (參見(jiàn)圖17)之內(nèi) 而判斷流量檢驗(yàn)開始時(shí)間?？蛇x的是，在如圖15所示以壓力間隔AP 監(jiān)控壓力的情況下，可基于梯度是否位于可測(cè)量范圍X1 (參見(jiàn)圖16) 之內(nèi)而判斷流量檢驗(yàn)開始時(shí)間。
<第三實(shí)施例的操作和效果>
如上所述，如果即使在壓力傳感器14測(cè)量到固定測(cè)量開始?jí)毫?br> Pl之前，壓力增加率(梯度)Pn/At或AP/Atn或壓力值P的梯度Pn/ At或AP/Atn的相關(guān)系數(shù)就位于可測(cè)量范圍XI或X2內(nèi)，則第三實(shí)施 例的氣體流量檢驗(yàn)單元11B測(cè)量流量以進(jìn)行檢驗(yàn)(參見(jiàn)圖13的S302 至S309)。另一方面，第一實(shí)施例中的氣體流量檢驗(yàn)單元11 一直等到 壓力傳感器14檢測(cè)到固定的測(cè)量開始?jí)毫l，然后測(cè)量流量Q以執(zhí) 行檢驗(yàn)(參見(jiàn)圖7中的S105至S107)。
在流量檢驗(yàn)中，以固定的檢驗(yàn)次數(shù)e重復(fù)進(jìn)行清洗和流量測(cè)量， 以提高檢驗(yàn)精度。因此，第一實(shí)施例中的氣體流量檢驗(yàn)單元要花幾分 鐘才能結(jié)束對(duì)一個(gè)氣體單元2的流量檢驗(yàn)。另一方面，氣體流量檢驗(yàn) 單元11B無(wú)需等到死時(shí)間(從壓力基本穩(wěn)定到壓力達(dá)到固定的測(cè)量開 始?jí)毫1的時(shí)間)之后才進(jìn)行流量檢驗(yàn)。因此，完成對(duì)一個(gè)氣體單元 2的流量檢驗(yàn)的時(shí)間可在一分鐘之內(nèi)。
因此，只要壓力值的梯度或相關(guān)系數(shù)位于可測(cè)量范圍XI或X2內(nèi)， 甚至在壓力傳感器14檢測(cè)到固定的測(cè)量開始?jí)毫l之前，第三實(shí)施 例的氣體流量檢驗(yàn)單元11B就執(zhí)行流量檢驗(yàn)，這樣與第一實(shí)施例的氣 體流量檢驗(yàn)單元ll相比縮短了檢驗(yàn)時(shí)間。 一般而言，氣體供應(yīng)集成單 元內(nèi)安裝有大量的氣體單元2。因此，如果能縮短每個(gè)氣體單元2的檢 驗(yàn)時(shí)間，則整個(gè)氣體供應(yīng)集成單元的檢驗(yàn)時(shí)間能顯著縮短，從而能獲 得顯著的效果。
如第三實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元IIB那樣，當(dāng)在壓力傳感器14 的壓力達(dá)到固定的測(cè)量開始?jí)毫l之前進(jìn)行流量檢驗(yàn)的情況下，有可 能降低精度。有鑒于此，在質(zhì)量流控制器10的下游安裝高精度的流量 計(jì)，以利用高精度流量計(jì)測(cè)量從質(zhì)量流控制器IO輸出的流量，并將由 第一和第三實(shí)施例中的氣體流量檢驗(yàn)單元11和IIB測(cè)得的流量與高精 度流量計(jì)的測(cè)量值進(jìn)行比較，以考察精度。圖18示出了考察結(jié)果。
圖18為示出了第一和第三實(shí)施例中的氣體流量檢驗(yàn)單元11和11B
的流量檢驗(yàn)精度的試驗(yàn)結(jié)果的視圖。
氣體流量檢驗(yàn)單元11和1 IB中的結(jié)構(gòu)相同，僅流量檢驗(yàn)處理不同。 因此，氣體流量檢驗(yàn)單元ll和IIB具有相同的儲(chǔ)器體積V。假設(shè)氣體
流量檢驗(yàn)單元11B以預(yù)定時(shí)間間隔監(jiān)控壓力傳感器14的壓力值P，以
根據(jù)壓力值的梯度判斷流量檢驗(yàn)的定時(shí)。
如圖18所示，即使在壓力傳感器14檢測(cè)到固定測(cè)量開始?jí)毫l 之間就進(jìn)行流量檢驗(yàn)，第三實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元11B執(zhí)行的流 量檢驗(yàn)精度也比第一實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元11好僅僅約0.05%。 就數(shù)值而言，例如為0.05%的這種提高非常小。但是，考慮到質(zhì)量流控 制器10的目標(biāo)精度為1%，精度提高0.05%極大地促進(jìn)了產(chǎn)品可靠性 的提高。因此，與第一實(shí)施例的氣體流量檢驗(yàn)單元ll相比，第三實(shí)施 例的氣體流量檢驗(yàn)單元11B能縮短流量檢驗(yàn)時(shí)間，并且還提高了流量 檢驗(yàn)精度。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，而是可以有多種改型。
(1) 例如，在上述實(shí)施例中，氣體流量檢驗(yàn)單元11的第一截止 閥12、第二截止閥13和壓力傳感器14固定到單個(gè)通道組件18?？蛇x 的是，它們可通過(guò)管道連接，或可經(jīng)由多個(gè)通道組件連接。具體而言， 只要已知體積Vk不大于系統(tǒng)通道體積Ve，則可以適當(dāng)?shù)亟M裝氣體流 量檢驗(yàn)單元11的通道。
(2) 盡管在以上實(shí)施例中采用質(zhì)量流控制器10作為流量控制裝 置，但是可采樣具有流量設(shè)置功能的裝置(例如壓力變化校準(zhǔn)定流量 閥或流量控制閥)作為流量控制裝置。
(3) 例如，盡管在以上實(shí)施例中采用熱電偶作為溫度傳感器15， 但是可將熱敏電阻真空計(jì)或皮拉尼(Pirani)壓力計(jì)應(yīng)用到溫度檢測(cè)器。
該溫度檢測(cè)器可安裝到通道組件18的側(cè)表面上，可從上面推入通道組 件18而進(jìn)行安裝，或可安裝在通道組件18的內(nèi)通道內(nèi)。
(4) 例如，盡管在以上實(shí)施例中采用電容式壓力傳感器作為壓力
傳感器，但是可采用壓電壓力傳感器、壓力計(jì)或麥克勞德(Mcleod)
壓力計(jì)作為壓力傳感器。
(5) 例如，盡管在以上實(shí)施例中采用電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電磁閥作為 第一截止閥12和第二截止閥13，但是可釆用利用諸如空氣操作闊的其 他驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的閥。處了膜閥之外，還可采用提升閥。
(6) 例如，盡管在以上實(shí)施例中氣體流量檢驗(yàn)單元11容納在氣 體盒內(nèi)，但是氣體流量檢驗(yàn)單元11可連接到安裝于軌道或安裝板的氣 體單元，而不容納在氣體盒內(nèi)。
(7) 例如，在以上實(shí)施例中儲(chǔ)器體積V和系統(tǒng)通道體積Ve置后 地(expost)儲(chǔ)存在體積存儲(chǔ)裝置46內(nèi)。可選的是，在將氣體流量檢 驗(yàn)單元11結(jié)合在氣體盒1內(nèi)并且得到儲(chǔ)器體積V和系統(tǒng)通道體積Ve 時(shí)，可將儲(chǔ)器體積V和系統(tǒng)通道體積Ve存儲(chǔ)在體積存儲(chǔ)裝置46內(nèi)， 作為初始值。在此情況下，當(dāng)使用者改變氣體盒內(nèi)的通道結(jié)構(gòu)時(shí)，可 通過(guò)執(zhí)行以上實(shí)施例中加以說(shuō)明的體積測(cè)量，而防止與通道結(jié)構(gòu)的改 變相關(guān)的流量檢驗(yàn)故障。
(8) 在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，測(cè)量開始?jí)毫21和測(cè)量結(jié)束壓 力P22是在測(cè)量時(shí)間tx的基礎(chǔ)上計(jì)算的，以計(jì)算流量。另一方面，可 通過(guò)將測(cè)量開始?jí)毫21加上預(yù)先確定的壓力增量來(lái)設(shè)定目標(biāo)壓力 P23，并計(jì)量壓力從測(cè)量開始?jí)毫21增加到目標(biāo)壓力P23所占用的時(shí) 間At以獲得在壓力從測(cè)量開始?jí)毫21增加到目標(biāo)壓力P23時(shí)段內(nèi)每 單位時(shí)間的壓力增加率(梯度)AP/At。在此情況下，可通過(guò)將所獲 得的每單位時(shí)間的壓力增加率AP/At代入式1來(lái)計(jì)算流量Q。
權(quán)利要求
1. 一種用于安裝在流量控制裝置的下游的氣體流量檢驗(yàn)單元，該氣體流量檢驗(yàn)單元包括第一截止閥，其連接至所述流量控制裝置，用于輸入氣體；第二截止閥，其用于輸出所述氣體；連通件，其用于將所述第一截止閥和所述第二截止閥相互連通；壓力檢測(cè)器，其用于檢測(cè)在所述第一截止閥和所述第二截止閥之間供應(yīng)的氣體的壓力；溫度檢測(cè)器，其用于檢測(cè)在所述第一截止閥和所述第二截止閥之間供應(yīng)的氣體的溫度；以及控制裝置，其用于通過(guò)利用所述壓力檢測(cè)器檢測(cè)到的壓力結(jié)果和所述溫度檢測(cè)器檢測(cè)到的溫度結(jié)果而檢驗(yàn)流過(guò)所述流量控制裝置的氣體的流量，其中從所述第一截止閥到所述第二截止閥的氣體的體積不大于從所述流量控制裝置的出口到所述第一截止閥的體積。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的氣體流量檢驗(yàn)單元，其中 所述連通件為通道組件，所述通道組件形成有與所述第一截止閥的輸出端口連通的第一端口、與所述第二截止閥的輸入端口連通的第二端口、以及與所述壓力檢測(cè)器連通的第三端口，所述第一至第三端 口在相同的側(cè)表面中開口，且還形成有將所述第一端口、所述第二端 口和所述第三端口相互連通的內(nèi)通道。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體流量檢驗(yàn)單元，其中 所述溫度檢測(cè)器為桿狀溫度傳感器，而且所述通道組件具有安裝部分，所述安裝部分內(nèi)安裝有所述溫度傳 感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的氣體流量檢驗(yàn)單元，其容 納在氣體盒內(nèi)，所述氣體盒包括氣體單元，所述氣體單元內(nèi)安裝有所 述流量控制裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的氣體流量檢驗(yàn)單元，其中 所述控制裝置包括體積測(cè)量裝置，該體積測(cè)量裝置用于通過(guò)以下方式測(cè)量從所述流量控制裝置到所述第一截止閥的體積，即，在氣體 以目標(biāo)壓力填充在所述流量控制裝置和所述第二截止閥之間時(shí)，計(jì)算 從所述壓力檢測(cè)器檢測(cè)到固定初始?jí)毫Φ臅r(shí)刻到所述壓力檢測(cè)器檢測(cè) 到所述目標(biāo)壓力的時(shí)刻之間的每單位時(shí)間的增加壓力值；通過(guò)所述溫 度檢測(cè)器檢測(cè)在壓力檢測(cè)時(shí)的氣體溫度；通過(guò)利用所述壓力增加值和 所述氣體溫度而測(cè)量從所述流量控制裝置到所述第二截止閥之間的儲(chǔ) 器內(nèi)的氣體體積(儲(chǔ)器體積)；以及從所述儲(chǔ)器體積減去從所述第一 截止閥到所述第二截止閥的體積。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l至4中任一項(xiàng)所述的氣體流量檢驗(yàn)單元，其中 所述第二截止閥連接至真空泵，而且所述控制裝置包括體積測(cè)量裝置，該體積測(cè)量裝置用于通過(guò)以下方式測(cè)量從所述流量控制裝置到所述第一截止閥的體積，即，當(dāng)由所述真空泵在所述第一和第二截止閥之間形成真空并進(jìn)而將填充在所述流量控制裝置和所述第一截止閥之間的氣體排出在所述第一和第二截止閥之間時(shí)，利用所述第一和第二截止閥之間的壓力變化和溫度變化而測(cè)量從所述流量控制裝置到所述第二截止閥的儲(chǔ)器體積；以及從所 述儲(chǔ)器體積減去從所述第一截止閥到所述第二截止閥的體積。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的氣體流量檢驗(yàn)單元，其中 所述控制裝置以預(yù)定間隔對(duì)由所述壓力檢測(cè)器檢測(cè)的壓力值進(jìn)行采樣，以計(jì)算新采樣壓力值和在該新采樣壓力值之前的采樣壓力值之 間的梯度，并在所計(jì)算的梯度變?yōu)槲挥诳蓽y(cè)量范圍內(nèi)時(shí)檢驗(yàn)氣體的流
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的氣體流量檢驗(yàn)單元，其中 所述控制裝置以預(yù)定間隔對(duì)由所述壓力檢測(cè)器檢測(cè)的壓力值進(jìn)行采樣，以計(jì)算相對(duì)于新采樣壓力值的梯度的相關(guān)系數(shù)，并在所計(jì)算的相關(guān)系數(shù)變?yōu)槲挥诳蓽y(cè)量范圍內(nèi)時(shí)檢驗(yàn)氣體的流量。
全文摘要
一種能提高氣體流量檢驗(yàn)可靠性的氣體流量檢驗(yàn)單元。該氣體流量檢驗(yàn)單元具有第一截止閥(12)，其連接至流量控制裝置(10)并被輸入有氣體；第二截止閥(13)，用于排出氣體；連通件(18)，用于使第一截止閥(12)和第二截止閥(13)相互連通；壓力傳感器(14)，用于檢測(cè)在第一截止閥(12)和第二截止閥(13)之間供應(yīng)的氣體的壓力；溫度檢測(cè)器(15)，用于檢測(cè)在第一截止閥(12)和第二截止閥(13)之間供應(yīng)的氣體的溫度；以及控制裝置(16)，用于檢驗(yàn)在流量控制裝置(10)內(nèi)流動(dòng)的氣體的流動(dòng)，檢驗(yàn)是通過(guò)利用壓力傳感器(14)檢測(cè)到的壓力結(jié)果和溫度檢測(cè)器(15)檢測(cè)到的溫度結(jié)果而進(jìn)行的。第一截止閥(12)的閥座(22)與第二截止閥(13)的閥座(28)之間的體積(Vk)等于或小于流量控制裝置(10)的出口與第一截止閥(12)的閥座(22)之間的體積(Ve)。
文檔編號(hào)G01F25/00GK101395453SQ20078000813
公開日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2007年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月7日
發(fā)明者中田明子, 伊藤稔, 土居廣樹, 小澤幸生 申請(qǐng)人:喜開理株式會(huì)社