(57)【要約】  流量を算出するために時間の関数としてガスの圧力低下を測定する流量調節器の内部独立式等温検査体積部は、内部に蓄熱部を有する。蓄熱部は、既知体積部の中を流れるガスが定常流状態のときに蓄熱部の温度をガス温度と等温にするとともに、ガスが膨張するとき、検証過程中の外部からの影響を最小限度に抑制しつつ、ガス温度を一定に維持するための熱の伝導を実施するために周囲からの影響を受けないよう隔離されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御された流量の圧縮ガスを目標位置に供給するための圧縮ガス源を有し、流体回路内部で用いられる流量制御装置において、
前記圧縮ガス源からのガスの供給を可能にする配管と、
それ自体の校正結果に応じた特定流量のガスが供給されるよう制御された流量を決定するために前記配管に接続された流量調節器と、
前記流量調節器の上流の前記配管に接続された既知体積部、前記既知体積部からのガスの流れが継続している中で、前記既知体積部に向かうガスの流れを中断したときの前記既知体積部内の圧力低下を時間の関数として測定する圧力センサ、および、前記測定の結果を用いて前記流量制御装置が供給しているガスの実流量を算出し、前記実流量が前記特定流量に一致しないときに前記流量調節器を再校正する制御部を含む流量検証装置と、
前記流量検証装置の前記既知体積部の中に設けられていて、前記既知体積部の中を流れるガスが定常流状態のときに前記蓄熱部の温度をガス温度と等温にし、また、ガスの膨張時にガス温度を一定に維持するための熱の伝導を実施するために周囲からの影響を受けないよう隔離されている蓄熱部とを有する流量制御装置。
【請求項２】
前記蓄熱部は、前記既知体積部の外への熱の伝導を最小にするとともに、周囲からの影響を受けないよう前記蓄熱部を隔離するために、前記蓄熱部と前記既知体積部を形成する本体の内壁のあいだに間隙を有して前記既知体積部の中に設けられている請求項１記載の流量制御装置。
【請求項３】
前記蓄熱部は、細いワイヤを用い、ワイヤとワイヤのあいだに空隙を設けて形成されており、前記空隙を通過するガスが、流動ガスと前記蓄熱部のあいだの熱の伝導をもたらす請求項１記載の流量制御装置。
【請求項４】
前記既知体積部の中に管をさらに有し、前記管の周囲に前記蓄熱部が配置されているとともに、前記既知体積部内を流動するガスが前記管の中を流れる請求項１記載の流量制御装置。
【請求項５】
前記流量調節器は、前記配管内のガスの圧力を調節するために前記配管に接続された圧力調整弁と、前記圧力調整弁下流の前記配管に接続された固定式オリフィスとを有し、前記圧力調整弁は、前記制御された流量を調節するための調節式圧力設定器を有する請求項１記載の流量制御装置。
【請求項６】
前記圧力調整弁はドームが装着された圧力調整弁であり、前記圧力調整弁に設定される作動圧力は、前記圧力調整弁の前記ドームに加えられた流体の圧力によって決定される請求項５記載の流量制御装置。
【請求項７】
内部をガスが流れることが可能な既知体積部と、
前記既知体積部の中に設けられるとともに、前記既知体積部の中を流れるガスが定常流状態のときに前記蓄熱部の温度をガス温度と等温にするために周囲からの影響を受けないよう隔離されている蓄熱部と、
前記既知体積部からのガスの流れが継続しているときに前記既知体積部に向かうガスの流れを中断するための手段と、
ガス膨張発生時のガス温度を一定に維持するために蓄熱部が熱の伝導を実施するときの前記既知体積部内の圧力低下を測定するための圧力センサとを有するガスの流量を算出するために既知体積部内のガスの圧力低下を時間の関数として測定する流量検証装置。
【請求項８】
前記蓄熱部は、前記既知体積部の外へ伝導される熱を最小にするとともに、周囲からの影響を受けないよう前記蓄熱部を隔離するために前記蓄熱部と前記既知体積部を形成する本体の内壁のあいだに間隙を有して前記既知体積部の中に設けられている請求項７記載の流量検証装置。
【請求項９】
前記蓄熱部は、細いワイヤを用い、ワイヤとワイヤのあいだに空隙を設けて形成されており、前記空隙を通過するガスが、流動ガスと前記蓄熱部のあいだの熱の伝導をもたらす請求項７記載の流量検証装置。
【請求項１０】
前記既知体積部の中に管をさらに有し、前記管の周囲に前記蓄熱部が配置されているとともに、前記既知体積部内を流動するガスが前記管の中を流れる請求項７記載の流量検証装置。
【請求項１１】
流量調節器と組み合わされて前記既知体積部からガスを受け取り、かつ、受け取ったガスを目標位置に特定の流量で供給する請求項７記載の流量検証装置。
【請求項１２】
時間の関数として測定した前記既知体積部内のガスの圧力低下を用いて前記流量調節器が供給しているガスの実流量を算出する手段を有するとともに、前記実流量が前記流量調節器の前記特定流量に一致するか否かを検証する請求項１１記載の流量検証装置。
【請求項１３】
周囲からの影響を受けないよう隔離された蓄熱部が中に設けられた既知体積部の中にガスを流すことと、
前記既知体積部からのガスの流れが継続しているとき前記既知体積部に向かうガスの流れを中断することと、
ガス膨張発生時のガス温度を一定に維持するために蓄熱部が熱の伝導を実施するときの前記既知体積部内の圧力低下を時間の関数として測定することとを含み、
前記既知体積部の中を流れるガスが定常流状態のときに、前記蓄熱部の温度がガス温度と等温にさせられるガスの流量を算出するために時間の関数として既知体積部内のガスの圧力低下を測定する方法。
【請求項１４】
前記既知体積部の外へ伝導される熱を最小にするとともに、周囲からの影響を受けないよう前記蓄熱部を隔離するために、前記蓄熱部と前記既知体積部を形成する本体の内壁のあいだに間隙を有するように、前記蓄熱部を前記既知体積部の中に設けることを含む請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
細いワイヤを用い、ワイヤとワイヤのあいだに空隙が画成されるように前記蓄熱部を形成することを含み、前記空隙を通過するガスが、流動ガスと前記蓄熱部のあいだの熱の伝導をもたらす請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記蓄熱部の中に延在する構成にするために管の周囲に前記蓄熱部を設けることと、前記既知体積部内においてガスを前記管の中に流し、続けて前記蓄熱部の中に流すことを含む請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
ガスは半導体部品を製造するためのプロセス・ガスであり、また、前記測定する方法は、流量調節器を介してプロセス・ガスを半導体製造装置に供給するときに用いられる請求項１３記載の方法。
【請求項１８】
時間の関数として測定したガスの圧力低下を用いて前記流量調節器が供給しているガスの実流量を算出することと、前記供給のために前記流量調節器の特定流量を検証するために算出した流量を用いることとを含む請求項１７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量制御装置および半導体製造装置に供給されるプロセス・ガスのようなガスの供給を制御するための方法、並びに当該流量制御装置および当該方法に使用するための改良された流量検証装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス流量を算出するための一方法は、既知体積部（検査体積部）のガスの圧力低下（圧力減衰）を時間の関数として測定することである。そのような方法は、周囲の条件を厳密に制御することが可能であり、また、ガスの温度を周囲温度になるよう制御する圧力低下操作（ブローダウン）のために充分に長い時間をかけることができる校正装置においてだけ通常は用いられる。１９７１年の「フローに関するシンポジウム；科学工業分野におけるその測定と制御」においてＢ．Ｔ．アーンバーグ（Ａｒｎｂｅｒｇ）が提出した「ガス流量計を試験するための二つの主要な方法」（Ｔｗｏ  Ｐｒｉｍａｒｙ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｐｒｏｖｉｎｇ  Ｇａｓ  Ｆｌｏｗ  Ｍｅｔｅｒｓ）と題した論文（書類番号３−８−２１６）に、この方法は、移送基準量を校正するために求められる高精度を満たすように設計されてはいるが、時間がかかり過ぎるために流量計を日常的に校正するために用いることは現実的ではないと述べられている。アーンバーグは、測定試験を行ったとき、圧力と温度の測定を実施する前に熱平衡を実現するため少なくとも一時間を要したことに言及している。
【０００３】
レイラジオン（Ｌａｒａｇｉｏｎｅ）その他の米国特許第５９２５８２９号明細書には、圧力の変化率によってガスの流量を決定するための方法と装置が開示されている。この方法と装置は、大流量制御装置と、それを校正するための大型流量計を製造するために有用であるとして、開示されたものである。この方法と装置において、検査体積部として用いられるガス容器は、ほぼ等温状態つまり不変温度状態に維持されるようになっているが、そのために、ガスと容器外周のあいだの関係を等温状態に維持するための手段が容器の内部に設けられている。容器の温度は、この方法を実施している間検出されており、毎秒０．０１℃を超える温度変化が検出されたとき、この装置は待機態勢を取ってガスの流れを中断する。検出した容器の温度が、実流量を決定するための計算に用いられる。
【０００４】
流量を算出するためにこれらの方法を実施するとき、検査体積部内のガス温度は、ガスの膨張がもたらす影響を受ける。測定過程においてガスを検査体積部から抜き出したとき、残余のガスは膨張する。このとき、残余のガスは、断熱膨張と呼ばれる状態変化によってその温度が低下する。完全な断熱変化とは、圧力が低下した場合にもガスへの熱の伝導が行われないことを意味する。断熱ゼロの状態変化とは、ガスが一定の温度を維持することを意味する。この状態変化は、等温膨張と呼ばれる。現実の現象としては、上述した従来技術による方法と装置を用いたとき、ガスの膨張は、一般には不完全な断熱変化の下で進行するために、ブローダウン過程において幾分かの温度変化が発生する。ブローダウン過程が等温性を伴う程度は、流量、温度、温度安定化時間、レイノルズ数およびガスの特定の熱特性等の数種類の要素に依存している。
【０００５】
半導体部品の製造時にプロセス・ガスを供給するために用いられるような流量調節器を、製造設備にガスを供給するための流量調節器として標準の圧力と温度の下で使用することは許されない。プロセス・ガスの凝縮を防止するために、流量制御器を加熱することがしばしば必要になる。プロセスの実行時間は数秒ときわめて短いために、ブローダウン操作をプロセス・ガスの一バッチを供給しているあいだに実行する場合、一秒のオーダーまたはそれより短い時間でブローダウン操作を高速実行しなければならなくなる。上述した公知の方法と装置を用いたときのように、検査体積部のガスが周囲の温度と等温になるまで検査体積部を静止状態に維持する余裕は、ブローダウン操作の完了時にはない。
【０００６】
当譲受け人の米国特許第６３６３９５８号明細書と米国特許第６４５０２００号明細書には、半導体部品の製造に用いられるプロセス・ガスの流量調節器が開示されており、そこでは、流量を算出するために既知体積部内の圧力低下を時間の関数として測定するようになっている。そこに開示されているように、ガスの基準容量部／検査体積部は、流量算出のための流量検証の完了時に基準容量部内のガス温度を測定するための温度検出要素を有する。しかし、半導体部品の製造に用いられる多くの種類のガスは腐食性を有するために、温度センサは、プロセス・ガスから隔離して配置するようにしなければならない。このために、温度センサの応答時間に遅延が発生する。したがって、ブローダウン操作の完了時に表示された温度は、断熱膨張のためにガス温度が低下していた場合、実際のガス温度から乖離する。このために既知体積部内のガスについて最終的に算出したモル体積と、算出した流量に誤差を生じるために、流量制御装置が決定するプロセス・ガスの流量についての精度が低下する。したがって、制御された流量のガスを目標位置に供給するための加圧ガス源を有する流体回路に用いられる改良された流量制御装置と、ガス流量を算出するために既知体積部内のガスの圧力低下を時間の関数として測定する方法が求められており、この流量制御装置と方法を用いることによって、供給されたガスの実流量を高い精度で算出することが可能になる。
【発明の開示】
【０００７】
本発明は、上述の要請に応えるものである。本発明は、流量制御装置によって目標位置に向けて制御された流量の加圧ガスを供給するための加圧ガス源を有する流体回路内で用いられる改良された流量制御装置と、ガスの流量を算出するために時間の関数として既知体積部内のガスの圧力低下を測定するための改良された方法に関し、この方法によると、容易に入手可能なガスの特性データを用いて供給されたガスの流量を正確に、かつ、全ての種類のガスについて算出することが可能になる。
【０００８】
本発明による流量制御装置は、加圧ガス源からのガスの供給を可能にする配管を有する。流量制御装置の配管に接続された流量調節器は、それが実施した校正に応じて特定流量のガスを供給するための制御された流量を作り出す。流量制御装置の流量検証装置は、流量調節器上流の配管に接続された既知体積部と、既知体積部からのガスの流れが継続している中で既知体積部に向かうガスの流れが中断されたとき、既知体積部内の圧力低下を時間の関数として測定するための圧力センサを含む。その測定結果に基づいて、流量調節器から供給されたガスの実流量が制御部において算出され、実流量が特定流量に一致しないとき、流量調節器の再校正が行われる。流量調節器の既知体積部の中に設けられた蓄熱部は、既知体積部内のガスの流れが定常流のときに蓄熱部の温度をガス温度と等温にさせるために周囲からの影響を受けないよう隔離されており、また、既知体積部内の圧力低下を時間の関数として測定するとき、ガスが膨張した場合にはガス温度を一定に維持するために熱の伝導を実施する。これによって、検査体積部の外へ伝導される熱が最小になり、ガスは、検証過程中に外部から受ける影響が最小限度に抑えられてそれ自体の温度を維持する。
【０００９】
本発明による改良された流量制御装置は、ガスの流量を算出するために既知体積部内の圧力低下を時間の関数として測定するための本発明による方法の実施を可能にし、この方法は、既知体積部内のガスの流れが定常流のときに蓄熱部の温度をガス温度と等温にさせるために周囲からの影響を受けないよう隔離された蓄熱部が内部に設けられた既知体積部内にガスを流すこと、既知体積部からのガスの流れが継続しているときに既知体積部に向かうガスの流れを中断すること、および、ガスが膨張した場合にもガス温度を一定に維持するために蓄熱部が熱を伝導するときの既知体積部内の圧力低下を時間の関数として測定することを含む。
【００１０】
本発明の開示した実施形態における蓄熱部は、細いワイヤを用い、ワイヤとワイヤのあいだに空隙を設けて形成されており、この空隙をガスが通過することによって、流動ガスと蓄熱部のあいだの熱伝導が行われる。蓄熱部は、既知体積部の外へ伝導される熱を最小にすることによって蓄熱部が周囲からの影響を受けないよう隔離するために、蓄熱部と既知体積部を形成する本体の内壁のあいだに間隙を有するようにして既知体積部の中に設けられている。蓄熱部は、定常流状態のときに蓄熱部の温度と、その周囲のガスの温度とのあいだに矛盾が生じないようにするために、流入したガスが既知体積部の内部全域を流れるようにする既知体積部内の管の周囲に設けられている。
【００１１】
流量制御装置の流量調節器は、配管内のガス圧を調節するために配管に接続された圧力調整弁と、圧力調整弁下流の配管に接続された固定式オリフィスを有する。圧力調整弁は、制御された流量を調節するための可変式圧力設定器を有する。流量調節器は、実流量が供給するように定められた特定流量に一致しない場合、時間の関数として測定されたガスの圧力低下と、流量検証装置から得られた計算上の実流量を基にして制御部によって再校正が実施される。
【００１２】
本発明の、これらのおよびその他の特徴と利点については、添付図面に関連してなされる本発明の一実施形態に関する下記の詳細な説明から、より明白になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
ここで図１を参照して説明する。本発明による流量制御装置１は、二つの主要な構成と機能を有する。図１においてＰ３で表示された領域の流量調節器２は、可変式圧力調整弁４を操作して音波式オリフィス３上流の既知の圧力を維持することによって、流量制御装置の配管９を流れる加圧ガスの流量を制御する。図１においてＰ２で表示された領域の流量検証装置５は、流量調節器上流の配管に接続されているとともに、図１において検査体積部と表示された既知体積部６の中の圧力減衰率（ブローダウン）を用いて流量制御装置から供給されるガスの流量を検証して確認するための手段を提供する。流量制御装置は、図１の左側にＰ１で表示された領域の装置入口７から図１の右側にＰ４の表示が付されているとともに、装置出口８に連通している目標位置まで制御された流量の加圧ガスを加圧ガス源から供給するための流体回路に使用される。流量調節器のこの観点については、共有の米国特許第６３６３９５８号明細書と米国特許第６４５０２００号明細書により詳細に説明してある。
【００１４】
既知体積部／基準容量部／検査体積部６は、基準容量部の中のガス温度を測定するための温度検出要素を有する。流量の測定中に検査体積部６に向けてのガスの流れを遮断するために、検査体積部上流の配管に、遮断弁１０が装着されている。また、流量制御装置からの流れの開始と停止を制御してそのあいだにガスを供給するための遮断弁１１が、音波式オリフィス３と圧力調整弁４の下流に配置されている。この実施形態において、圧力調整弁の設定圧力は、圧力調整弁のドームに伝達される圧力信号によって決定される。圧力信号は、制御部１３からの入力電圧に比例した圧力を発生する電気／空気圧変換器１２によって生成される。設定圧力または特定の流量と、流量検証装置５を用いて得られた測定流量のあいだの差異（エラー信号）は、圧力制御弁のドームに伝達される圧力信号を補正するために用いられる。この目的のために、制御部は、実流量と圧力調整弁に伝達された圧力信号のあいだの数学上の関係を、制御された流量に対する調節量を判定するときの基準として記憶するための基準メモリ１４を含んでいる。これにより、二つの値の差異をゼロにすることによって、譲受け人の上述した米国特許の中で説明したように流量制御装置を自動的に再校正することが可能になる。検査体積部６に隣接した配管９に配置された圧力変換器の形態の圧力センサ１５が、遮断弁１０により検査体積部６に向けての流れを遮断して実施される加圧ガス供給開始後の測定時間に亘る検査体積部内のガスの圧力低下を測定する。圧力調節弁に隣接した装置出口のガスの温度と圧力は、圧力調節弁下流の配管に配置された圧力／温度センサ１６によって測定される。
【００１５】
流量制御装置１は、一般には下記のように動作する。作動開始の命令に基づいて出口側の遮断弁１１が開くとともに、音波式オリフィス３上流の圧力が、工場での校正によって決められて基準メモリ１４に記憶されている適切な値にまで圧力調整弁４によって昇圧される。定常流の状態になったとき、入口側の遮断弁１０が閉まる。検査体積部６のガスの初期モル容量が算出される。工場で設定された値にまで圧力が低下したとき、検査体積部のガスの最終モル容量の算出がおこなわれるとともに、入口側の遮断弁１０が再度開かれる。このようにして、ブローダウン操作中の流量が算出される。制御部は、この情報を用いて、圧力調整弁について工場での設定を行った後に基準メモリ１４に記憶された校正曲線を自動的に更新する。以下、動作について詳細に説明する。
【００１６】
流量制御装置を流れる加圧ガスの定常流を判定するために、検査体積部６のガスのモル容量Ｖが、時間の関数として算出される。
【００１７】
理想気体についての法則
ＰＶ＝ｎＲＴ（式１）
は、次のように書き換えられる。
ｎ＝ＰＶ／ＲＴ（式２）
ここで、
ｎ：モル数
Ｐ：絶対圧力
Ｖ：容積
Ｒ：ガス定数（８．３１４５Ｊ／ｍｏｌＫ）
Ｔ：絶対温度
流量（Ｑ）は、時間（ｔ）を変数としたガスのモル容量の変化として表される。
Ｑ＝（ｎ1−ｎ2）／ｔ＝（Ｐ1Ｖ2／ＲＴ2）／ｔ（式３）
ここで、
ｎ1、Ｐ1およびＴ1は、ブローダウン操作開始時の状態であり、
ｎ2、Ｐ2およびＴ2は、時間（ｔ）経過後のブローダウン操作完了時の状態である。
【００１８】
以上の説明は、気体分子が体積を有せず、また、相互作用を及ぼさない理想気体の流量を算出するときに適用することができる。
【００１９】
非理想気体についての調整は、下の式のように圧縮係数Ｚを導入することによって行うことができる。
Ｑ＝（ｎ1−ｎ2）／ｔ＝（Ｐ1Ｖ1／Ｚ1ＲＴ1−Ｐ2Ｖ2／Ｚ2ＲＴ2）／Ｔ（式４）
圧縮係数Ｚは、現在の温度と圧力を知ることができる場合には、ガスの臨界圧と臨界温度から算出することができる。
【００２０】
半導体部品の製造のためにプロセス・ガスを供給する場合、プロセスの実行時間がしばしば数秒という非常に短い時間であるために、流量の検証過程を可及的速やかに完了させることが必要である。典型的には、ブローダウン過程は、０．５〜１．０秒で完了するようにしなければならない。流量の検証過程完了時のガス温度Ｔ2を測定するときに遭遇する困難を回避するため、インサイチュウで流量算出を行う本発明においては、ガスの初期モル体積を算出するときにガス温度と等温になるとともに、ガスが膨張するときにガス温度を一定に維持するため熱を容易に伝導する蓄熱部１６が検査体積部の内部に設けられている。ここでの温度Ｔ2はガス温度であって、周囲の温度ではないことに留意することが重要である。ガス温度を周囲の温度に一致させることは必要なく、求められているのは、単に完了時のガス温度Ｔ2を最初のガス温度Ｔ1に合わせることである。外部からの熱の伝導を試みるよりも、周囲からの影響を受けないよう隔離されているとともに、定常流状態のときにガス温度と等温にさせる本発明による蓄熱部１６の方が有利である。これにより、ガスが周囲の条件と平衡状態になるのを待って流量制御装置の作動を遅延させる必要性がなくなる。また、流量制御装置を用いるために製造ガス供給の設定を行うとき、周囲の条件を制御しなければならないという実効不能な要求もなくなる。本発明による流量制御装置の場合には、検証過程つまりブローダウン操作中にガス温度を（それ自体に対して）一定に維持するだけで充分である。そのためには、検証過程つまりブローダウン操作中に外部からの影響を最小限度の抑制する方が有用である。
【００２１】
図２〜図４は、開示した実施形態における蓄熱部１６を有する検査体積部６を示す。検査体積部は、本体１７と、本体に溶接されて円筒形空洞を画成するキャップ１８を有する。本体１７には、流量制御装置の配管の一部としてガスの流路に連通している入口１９と出口２０が形成されている。検査体積部６の本体とキャップは、この実施形態においてはステンレス・スチール３１６Ｌによって形成されている。円筒形空洞の内径は２２．１ｍｍ（０．８７０ｉｎ）であり、入口１９から流入したガスは、円筒形空洞を通過して出口２０へと流れることができる。中央管２１は、入口１９に連通しているガス流路の周縁が本体１７に結合されている。中央管２１は、検査体積部を通過して出口２０に向かうガスの流れに検査体積部内の全量を関与させるために、検査体積部に導入されたガスの流れの方向を変換し、それによって、収容された蓄熱部１６とその周囲の温度が定常流状態のときに確実に各々矛盾のない値を取るようにする。中央管は、この実施形態においてはステンレス・スチール３１６Ｌを用いて形成されており、直径６．４ｍｍ（０．２５ｉｎ）、壁厚１．８ｍｍ（０．０７０ｉｎ）である。
【００２２】
この実施形態における蓄熱部１６は、細いワイヤを用い、ワイヤとワイヤのあいだに空隙を設けて形成することが好ましく、この空隙をガスが通過することによって、流動ガスと蓄熱部のあいだの熱交換が行われる。開示した実施形態において、蓄熱部は、内側のワイヤ式熱交換器２２と外側のワイヤ式熱交換器２３により構成されている。この熱交換器は、ワイヤの網によって形成されている。より具体的には、直径０．３ｍｍ（０．０１３ｉｎ）のステンレス・スチール３１６Ｌを用いて形成した２８メッシュの網を切断して円筒形に丸めたものを、中央管２１の内部に取り付けることによって内側のワイヤ式熱交換器２２を形成し、また、中央管２１の外周に配置することによって外側のワイヤ式熱交換器２３が形成されている。外側のワイヤ式熱交換器２３を形成するために、矩形のワイヤの網を、幅が約５９．２ｍｍ（２．３３ｉｎ）、長さが約６０９．６ｍｍ（２４ｉｎ）の大きさに切断した。切断後、矩形のワイヤの網を外径が最大で２１．８ｍｍ（０．８６ｉｎ）、内径が最小で６．６ｍｍ（０．２６ｉｎ）になるように丸めた。中央管２１の外周に配置したとき、外側のワイヤ式熱交換器２３の外面と円筒形の検査体積部の内壁のあいだに０．３ｍｍ（０．００１ｉｎ）の間隙が形成されるようにすることによって、既知体積部から外へ伝導される熱を最小限度に抑制するとともに、蓄熱部が周囲からの影響を受けないよう隔離されている。
【００２３】
内側のワイヤ式熱交換器２２についても、同様に、幅が約１８．０ｍｍ（０．７１ｉｎ）、長さが約６１．０ｍｍ（２．４ｉｎ）のワイヤの網を、外径が最大で４．６ｍｍ（０．１８０ｉｎ）になるように丸め、そして、中央管２１の内部に収まるよう５５．９ｍｍ（２．２０ｉｎ）の長さに切断して形成した。ワイヤ式熱交換器は、ワイヤが２０％を占める。蓄熱部を構成する細いワイヤの直径は、約０．３ｍｍ（０．０１０ｉｎ）である。
【００２４】
蓄熱部のワイヤはその表面積との比較において小さい体積でしかないために、定常流状態において素早く流量制御装置１を流れるガスの温度と等温になる。蓄熱部のワイヤ間の間隙が平均で約０．３ｍｍ（０．０１０）であるために、ワイヤは、検証過程中に確実に熱をガスに返還することができる入手が容易な蓄熱体として作用する。説明したように、蓄熱部は、中央管２１を中心にするとともに、ワイヤ式熱交換器と検査体積部の本体のあいだに小さい間隙を有するように構成されている。これにより、検査体積部の外へ伝導される熱が最小になるために、検証過程中に外部から受ける影響がきわめて小さいこととも相俟って、ガスは、それ自体の温度を一定に維持することが可能になる。図４はガス・マニホルド２４に装着された流量制御装置１を示すが、蓄熱部１６は、流量制御装置の検査体積部６の中で、中央管２１を中心にして配置されている様子が模式的に示されている。この構成は、制御された流量のプロセス・ガスを半導体製造装置に供給することが不可欠な、たとえば半導体部品を製造するためにプロセス・ガスを供給するような製造工程に好適である。
【００２５】
本発明による基板上に流量検証装置を備えた流量制御装置は、プロセス・エンジニアに多大なる利点をもたらす。この流量制御装置は、装置を特定の種類のガスについて校正する、または、代用ガスを用いて実際のガスについての校正に近似させる従来技術による大流量制御方法とは異なり、全ての種類のガスについて使用することができる。本発明による流量制御装置を用いた場合、プロセス・エンジニアは、従来技術による大流量制御装置の製造会社が代用ガスを用いて実施する校正を待つことなく、新しいガス混合気を直ちに配管内に準備することが可能になる。本発明による流量制御装置は、また、流量制御装置のその他構成部品内の圧力低下の影響、変化する周囲の条件およびセンサの誤差を排除することによって、種々の条件の下において正確な流量制御を実施することを可能にする。より具体的には、この流量制御装置は、搭載時に５％の精度しか保証できない既存の大流量制御装置とは異なり、製造設備に搭載されたとき１％の精度を維持することができる。
【００２６】
本発明による特定の実施形態について図示し、かつ、説明したが、当業者にとっては数多くの変更と修正を施すことが可能であり、また、添付した特許請求の範囲は、本発明の真の精神と範囲に含まれるものとしてそれら全ての変更と修正を包含すると了解されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による流量制御装置の模式図である。
【図２】図１の流量制御装置の検査体積部を形成する本体、その入口と出口、検査体積部の内部に配置された蓄熱部、および蓄熱部と検査体積部の円筒形の内壁のあいだの間隙を示すために検査体積部を切断した断面図である。
【図３】検査体積部の、図２において一点鎖線の円ＩＩＩで囲まれた部分の拡大断面図である。
【図４】配管を介してマニホルドに連通している入口、流量検証装置、流量調節器および出口を示すために流量制御装置のガス・マニホルドを切断した断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2008504613.tif 000007