WO2000063756A1

WO2000063756A1 - Dispositif d'alimentation en fluide du type derivation parallele, et procede et dispositif de commande du debit d'un systeme de pression du type a fluide variable utilise dans ledit dispositif

Info

Publication number: WO2000063756A1
Application number: PCT/JP2000/002160
Authority: WO
Inventors: Tadahiro Ohmi; Satoshi Kagatsume; Kazuhiko Sugiyama; Yukio Minami; Kouji Nishino; Ryousuke Dohi; Katsunori Yonehana; Nobukazu Ikeda; Michio Yamaji; Jun Hirose; Kazuo Fukazawa; Hiroshi Koizumi; Hideki Nagaoka; Akihiro Morimoto; Tomio Uno; Eiji Ideta; Atsushi Matsumoto; Toyomi Uenoyama; Takashi Hirose
Original assignee: Fujikin Incorporated; Tokyo Electron Ltd.
Priority date: 1999-04-16
Filing date: 2000-04-03
Publication date: 2000-10-26
Also published as: US20010004903A1; US6422264B2; US20040154664A1; KR100427563B1; US6820632B2; EP1096351A4; EP2028577A2; US6848470B2; TW445401B; US20020179149A1; KR20010052885A; EP1096351A1

Description

明細書

並列分流型の流体供給装置と、これに用いる流体可変型圧力式流量制御方法及び流体可変型圧力式流量制御装置

技術分野

本発明は半導体や化学品、薬品、精密機械部材等の製造に用いるガス等の供給装置に関するものであり、より詳細には、並列配置された複数の流路のうちの任意の流路が、閉から開に切換えられて流体が供給されたとき、この影響による他の流路に於ける流量変動を極減化できるようにした並列分流型の流体供給装置に関するものである。

また、本発明は半導体や化学品、薬品、精密機械部品等の製造に用いるガス等の供給装置で使用する各種ガスの流量制御方法に関するものであり、より詳細には、フローファクターを用いることにより、同一の圧力式流量制御装置によって、各種のガスに対して高精度な流量制御ができるようにした流体可変型圧力式流量制御方法及び流体可変型圧力式流量制御装置に関するものである。

背景技術

一般に、半導体製造施設や化学薬品製造施設の流体供給装置であって高精度な流量制御を必要とするものは、そのほとんどが所謂マスフローコントローラを用いている _c

図 1 4は単流路型の流体供給装置の従来例を示すもので、 H ₂ や 0 ₂ 等の材料ガス Gはレギユレータ R Gにより 1次圧から 2次圧へと圧力調整され、流路に供給される。 1次圧は通常高圧であって圧力計 P。により、また、 2次圧は供給可能な低圧であって圧力計により、夫々検出される。

バルブ V 、 V ₂ の間には流量制御用のマスフローコントローラ M F Cが配置され、その流量を計測するために流量計であるマスフローメータ M F Mが設けられている。材料ガス Gは反応室 Cで処理反応等に用いられた後、バルブ V Vを介して真空ポンプ V Pにより排気される。

この単流路型の流体供給装置では、材料ガス Gが定常の状態で供給されているときには、外乱による流量変動がないため、反応室 Cでは安定した処理反応が持続できる。問題は、 1つのレギユレ一タ RGにより 2本以上の流路に材料ガス Gを供給する場合に発生する。図 1 5は、 2本の流路3₃ 、 S₂ へ 1個のレギユレータ RG によりガス Gを供給する場合を示す。流路 S₂ には反応室 Cを配置していないが、実際には反応室 Cを配置して、両反応室でのガス反応を並行して制御しようとするものである。尚、各部材は図 14同様であるから、流路毎に添字を変えて示し、説明は省略する。

今、流路3, ではバルブ V！、 V₂ が開で材料ガスが定常供給され、反応室 C で所定の反応が進行中であるとする。一方、流路 S₂ ではバルブ V₃ 、 V₄ は閉であり、閉鎖状態にある。この様な中でバルブ V₃ 、 V₄ を開にし、所定流量に設定されたマスフローコントローラ MF C₂ を直ちに作動させて流路 S₂ にガスを供給し始めたとき、安定状態にある流路5₁ にどの様な影響が現れるかを検討した。

図 16はこのときの各種信号のタイムチャートである。バルブ V₃ 、 V₄ が閉から開になった瞬間、流路 S₂ 側の MFC₂ 信号と MFM₂ 信号が高いピーク状のオーバーシュートを起し、その後一定に収束してゆく。

この過渡状態のオーバーシュートが圧力 A、 P, Bの変動を介して流路8! の MFd 信号と MFM! 信号に大きな変動を生起していることが分る。

この変動は反応室 Cでの反応速度に影響を与え、流路5: の反応室 Cに於ける定常反応が流路 S₂ 力の外乱により阻害されることになる。例えば、半導体の製造中であれば、半導体中に格子欠陥を生起したり、エッチングプラズマの場合にはプロセスに影響を与える。また、化学反応であれば、原料ガス Gの過不足によって生成物質の濃度に乱れを生じ、この乱れがカオス現象を通してどの様に展開してゆくか予測を許さないものがある。但し、レギユレ一タ RGの上流側圧力 Po にはほとんど過渡的影響を与えないのは、レギユレータ RGが存在しているからである。

この図 16に示したような外乱を失くすためには、図 1 7に示すように、流路、 S₂ の両方にレギユレ一タ RG 、 RG₂ を配置することが望ましい。こうすれば、流路5₂ 側を突然に流通させても、レギユレータ RG₂ の存在により圧力変動が上流側に伝達されず、流路における流体の定常供給に影響を与えない。逆に、流路5ュの開閉が流路 S₂ 側に影響を与えないことも同様である。ところが、レギュレータ RGは高圧流体を供給可能な低圧流体に圧力変換する装置であり、装置自体が相当に高価なものである。

従って、流路の本数が増えれば、それと同数だけのレギユレ一タ RGが必要になり、流体供給装置全体の複雑 ·大形化とコストアップを招来する。

一方、前記図 14や図 1 5の流体供給装置では、一種類だけの原料ガス Gが反応室 Cへ供給されているが、一般に、半導体製造施設等の反応室 Cに於いては、複数の種類の原料ガス Gが夫々単独に、若しくは同時に反応室 C内へ供給されている。

また、一般に、半導体製造施設や化学品製造使節の流体供給装置であって、高精度な流量制御を必要とするものは、その殆んどがマスフローコントローラを用いている。

図 18は従来の半導体製造装置用の高純度水分発生装置の一例を示すものである。 3種類の H₂ ガス、 0₂ ガスおよび N₂ ガスは、マスフローコントローラ M FC 1 a〜MFC3 aにより流量制御されながらバルブ V 1 a〜V 3 aを通して反応炉 RRへ導入される。まず、バルブ V 3 aを開、 V i a ' V2 aを閉にして反応炉 RRを N₂ ガスでパージする。次いで、バルブ V 3 aを閉、 V i a - V 2 aを開にして反応炉 RR内に H₂ ガスと〇₂ ガスを所定流量で供給し、ここで白金触媒により非燃焼下で H ₂ Oガスを生成し、この高純度水蒸気を後方の図示しない設備に供給する。

ところで、マスフローコントローラは、一般にガスの種類毎および流量レンジ毎にリニァライザ補正をしているため、調整したガス種以外のガスには使用できないという欠点がある。

そのため、図 18に示されているように、 H₂ ガス、〇₂ ガス、 N₂ ガス毎に、夫々マスフローコントロ一ラ MFC 1 a〜MFC 3 aが配置されている。そして、図 18のようなガス供給設備では、通常夫々のマスフローコントローラ MF C 1 a〜MFC 3 a毎に、予備品が備えられている _c

し力し、マスフローコントローラは、製品価格が高い上に交換用部品も高価であるため、ガス供給設備の設備費やランニングコストが高くつくと云う問題がある。

尚、もしもガス種変更の際に、マスフ口一コントローラを交換しないで、ガス種の変更の毎にリニアライザ補正をし直した場合には、迅速な対応ができないために製造プラントの一時停止という最悪の事態を招きかねない。そのため、上述のように、ガス種毎の予備のマスフローコントローラを、常に在庫として保持しておく必要がある。

上述したように、圧力調整用の 1個のレギュレ一タから複数本の流路を並列的に分岐し、各流路に流量調整用のマスフ口一コントローラを設けた場合には、 1 つの流路の閉から開への操作が、定常流通状態にある他の流路の流量に過度的変動を与えることになる。そして、この過渡的変動は、その流路での反応室のプロセスに影響を与えるため、各種の障害の原因となる。

又、この過渡的変動を防止するために、各流路にレギユレータを 1個づっ配置してゆくと、装置全体の複雑 ·大形化とコストアップを招来することになる。更に、高価なマスフローコントローラを予備品として多数在庫しなければならず、これによつてガス供給設備の設備費やランニングコストが高かくつくことになる。

発明の開示

本発明は上記各欠点を解消するために創作されたものであり、請求項 1の並列分流型の流体供給装置は、流体を圧力調整するレギユレータ R Gと、このレギュレ一タ R Gから送出される流体を並列的に分流させる複数本の流路5 , 、 S ₂ と、各流路に設けられた流量制御用のマスフローコントローラ DM F d 、 DM F C ₂ とから構成され、ある流路のマスフローコントローラを動作させてその流路を流体の閉鎖状態から設定流量での流通状態に流通制御するとき、このマスフローコントローラが動作開始点から設定流量値 Q sに到るまでに遅延時間 Δ tを有するように設定したことを特徴とする。

また、請求項 2の並列分流型の流体供給装置は、請求項 1の並列分流型流体供給装置に於いて、遅延時間 Δ tを可変調整できるようにしたものである。

請求項 3の並列分流型の流体供給装置は、流体を圧力調整するレギュレータ R Gと、このレギユレ一タ R Gから送出される流体を並列的に分流させる複数本の流路ュ、 S₂ と、各流路に設けられた圧力式流量制御装置 FCS, 、 FCS₂ とから構成され、この圧力式流量制御装置はオリフィス ORと、その上流側に設けたコントロール弁 CVと、オリフィスとコントロ一ル弁の間に設けた圧力検出器と、オリフィス上流側圧力を下流側圧力 P₂ の 2倍以上に設定しながら圧力検出器の検出圧力から流量を Q c=KP₁ (但し Kは定数）として演算し、この演算流量 Q cと設定流量 Q sとの差を制御信号 Qyとしてコントロール弁 C Vの駆動部 D Vに出力する演算制御回路 C C Cとからなり、コント口一ル弁を開閉してオリフィス下流側流量を制御することを特徴とするものである。

請求項 4のフローファクターによる流体可変型圧力式流量制御方法は、オリフィスの上流側圧力 P：を下流側圧力 P ₂ の約 2倍以上に保持した状態でォリフィスを通過するガスの演算流量 Q cを Q c =KP: (Κは定数）として演算する流量制御方法において、ガス種毎にフローファクター FFを

1/2 F F = Ύ ) {2/ ( κ + 1 { + R} ] y _s ：ガスの標準状態に於ける密度

κ ：ガスの比熱比

R ：ガス定数

k ：ガス種に依存しない比例定数

より計算し、ガス種 Aの演算流量が Q_A の場合に、同一オリフィス、同一上側圧力および同一上流側温度の条件下でガス種 Bを流通させたとき、その演算流量 Q_B を

Q_B = (F F_B / F F _a ) Q_A

F F_A ：ガス種 Aのフローファクター

F F_B ：ガス種 Bのフ口一ファクター

として算出することを特徵とするものである。

請求項 5のフローファクタ一による流体可変型圧力式流量制御装置は、コントロール弁とオリフィスとこれらの間の上流側圧力を検出する圧力検出器と流量設定回路からなり、上流側圧力 Pユを下流側圧力 P₂ の約 2倍以上に保持しながら特定のガス種 Aに関し下流側の流量 Q cを Q c = K P： (Κ：定数）で演算できるように設定し、この演算流量 Qcと設定流量 Q sとの差信号によりコントロール弁を開閉制御する圧力式流量制御装置において、ガス種毎にフロー'

F Fを

FF= (k/y s ) [ 2/ ( c + 1 ) } ^{1/ →)} {κ/ { R} 〕 ^1/2 y s ：ガスの標準状態に於ける密度

κ ：ガスの比熱比

R ：ガス定数

k ：ガス種に依存しない非礼定数

により計算し、ガス種 Bのガス種 Aに対する比フ口一ファクター（FF_B /¥ F_A ) を記憶する記憶部を設け、基準となるガス種 Aの演算流量が Q_A の場合に、同一オリフィス、同一上流側圧力および同一上流側温度の条件下でガス種 Bを流通させたとき、その演算流量 Q_B を

として算出する演算部を設けたことを特徴とするものである。

請求項 6は請求項 3の並列分流型の流体供給装置に於いて、何れかの流路に設ける圧力式流量制御装置を請求項 5に記載のフローファクターによる流体可変型流量制御装置としたものである。

本発明者等は、図 1 6及び図 1 5からマスフローコントローラの作動特性を鋭意研究した結果、マスフローコントローラを直ちに設定流量値にまで開放制御すると、流路 S₂ に大量の材料ガスが一気に流入する結果、流路の圧力 A が過渡的に小さくなり、信号 MFC , と信号 MFMi に過渡的変動を生起すると考えるに到った。

流路5₂ の流路5₁ に対する反射的な過渡的影響を極小化するためには、ガスを流路 S₂ 内へ漸次増加する状態下で流通させることが重要になる。即ち、バノレブ V₃ 、 V₄ を開放後、マスフローコントローラ MF C₂ を時間をかけて "0" 力ら設定流量にまで増大するよう制御すればよいと云うことである。

この時間を遅延時間 Δ tといい、遅延時間 Δ tを長くするに従って過渡的影響は小さくなつてゆく。即ち、この遅延時間 Δ tを可変自在にすれば、各種の条件下で生起する過渡的変動に対応することができる。

前記遅延時間 Δ tは設定流量値 Q sの大きさ、管径、ガス等流体の種類等に依存し、これらの与えられた諸条件の中で遅延時間 Δ tを経験的に決めてゆくのがよい。

尚、上記に於いては流路 S ₂ の流路 ₁ に対する影響を述べたが、逆に流路 S i の流路5 ₂ に対する影響も同様に考えられる。流路が 2本だけでなく、更に本数が増えていった場合でも同様に考えることが出来る。

即ち、流路が複数本存在する場合には、流路毎に配置されている全てのマスフローコントローラを遅延制御しておけば、どの流路を閉から開に設定した場合でも、他の流路への過渡的影響を極減化できることになる。

また、本発明者等は、マスフローコントローラには前記過渡的影響を吸収出来にくい固有の性質があると考え、マスフローコントローラを用いない他の方法をも鋭意研究した。

その結果、マスフローコントローラは流体によって運ばれる熱移動量から流量を計測するため、流量変動が流速よりも高速の場合には、流量制御が流量変動に追随できにくく、そのためマスフローコントローラは過渡的影響を吸収できにくいと考えるに至った。

また、同時に、流量変動に高速追随できる圧力式流量制御装置を用いれば、この問題を解決できると考え、本発明者等が先きに開発をし、特開平 8— 3 3 8 5 4 6号として公開している圧力式流量制御装置を上記問題を解決するために適用することにした。

この圧力式流量制御装置の特徴は次の点にある。つまり、オリフィス上流側圧力がオリフィス下流側圧力 P ₂ の約 2倍においては、オリフィスを通過する流速は音速となり、オリフィスを通過する流量 Q cはオリフィス上流側圧力 P：に比例するというものである。基本式は Q c = K P : (但し K：定数）であり、上流側圧力さえ計測しておけば、流量を直ちに算出することができる。マスフローコントローラでは熱移動という現象を介して流量計測したが、この圧力式流量制御装置では、流体の理論的性質を活用しており、しかも圧力計測は高速で行うことができる。

オリフィス上流側にコントロール弁を置き、演算流量 Q cを Q c で算出し、設定流量 Q sとの差がゼロになるようにコントロール弁を開閉制御すれば、演算流量 Q cを設定流量 Q sに直ちに一致させることができる。これは、オリフイス上流側圧力の圧力計測の高速性の結果可能となったものであり、図 1 6 に示される程度の変動であれば、これを十分に吸収することができる。

更に、本願発明者等は、当該圧力式流量制御装置を用いた流体供給装置の開発過程に於いて、従前のマスフローコントローラに替えてこの圧力式流量制御装置を用いることにより、複数のガス種に対しても基本設定を変えることなく流量制御ができる方法を着想した。

即ち、本願発明者等が先に開発をした圧力式流量制御装置（以下、 F C S装置とも略称する）は、前述の通りオリフィスの上流側圧力 P i を下流側圧力 P ₂ の約 2倍以上に保持した状態で流体の流量制御を行ない、オリフィスと、オリフィスの上流側に設けたコント口ール弁と、コント口一ル弁とオリフィス間に設けた圧力検出器と、圧力検出器の検出圧力力ら流量 Q cを Q c = K P i (但し K は定数）として演算すると共に、設定流量信号 Q sと前記演算した流量信号 Q c との差を制御信号 Q yとして前記コントロール弁の駆動部へ出力する演算制御装置とから構成され、コントロール弁の開閉によりオリフィス上流側圧力を調整し、オリフィス下流側流量を制御することを特徴とする。

当該 F C S装置の最大の特徴点は、オリフィスを流れているガスの流量 Q cが上流側圧力にのみ依存し、同一のオリフィスとガス種に対しては Q c K P ( Kは定数）として演算で算出できることである。

つまり、オリフィスとガス種を決めて比例定数 Kを初期設定すれば、オリフィスの下流側圧力 P 2 の変動に関係なくオリブイスの上流側圧力 P！を測定するだけで、実際の流量を演算で算出できる。この設定条件の下で流通させるガス種を変更した場合に、上流側圧力が得られたとき、流量がどのように求められるかが本発明の主題である。

この問題を解くために、以下に定数 Kの意味を明らかにする。

高圧領域からオリフィスを介して低圧領域へとガスが流出しているとき、ガスの流管に連続の法則、エネルギー保存則および気体の状態方程式（気体の非粘性）を適用し、しかも流出時にガスの断熱変化を前提とする。

更に、オリフィス流出時のガスの流速が、そのガス温度での音速に達すると仮定する。この音速条件は P , ≥約 2 P₂ ということであり、換言すれば圧力比 P₂ /P , が臨界圧力比約 1Z2以下ということに相当する。

これらの条件下でガスのオリフィス通過流量 Qは

Q= S P _i / y s { 2/ (κ + 1 ) } ^l/ '^l {2gZ (RT: ) · κ/ (κ + 1) } ^1/2

として得られる。この流量 Qを詳しく分解すると、

Q=F F · S P ( 1/T, ) ^1/2

F F= (k/γ s ) { 2/ ( κ + 1 ) { (_K + 1) 1/2

R} ] k = (2 X 9. 8 1 ) ^1/2 =4. 4 2 9

となることが分る。

ここで、単位を含めて物理量を説明すると、 Q (m³ Z _{s e c} ) は標準状態に於ける体積流量、 S (m² ) はオリフィス断面積、 P ( k g m² a b s ) は上流側絶対圧力、 (K) は上流側ガス温度、 F F (m³ K^1/2 /k g s e c ) はフローファクタ一、 kは比例定数、 7 s (k g/m³ ) はガスの標準状態に於ける密度、 κ (無次元）はガスの比熱比、 R (m/K) はガス定数である。従って、演算流量 Q c (=KP, ) を前記流量 Qと等しいと考えると、定数 K は K=F F ■ ^{1 2} で表わされ、ガス種、上流側ガス温度およびオリフィス断面積に依存することが分る。つまり、上流側圧力 P, 、上流側温度およびオリフィス断面積 Sが同一の条件下では、演算流量 Q cはフローファクター F Fにのみ依存することが明らかである。

フローファクター F Fは標準状態密度 y _s 、比熱比/ cおよびガス定数 Rに依存するから、ガス種のみによって決まる因子である。結果として、上流側圧力 P i 、上流側温度 T, およびオリフィスが同一のとき、ガス種 Aの演算流量が Q_A とすると、ガス種 Bを流通させた場合には、その演算流量 Q_B は Q_B = (F F_B /¥ F_A ) Q_A で与えられることになる。ここで、 F F_A、 F F_B は各々ガス種 A、 Bのフローファクターである。

換言すると、ガス種以外の条件が同一のときには、ガス種変更時の流量 Q_B は比フローファクタ一 F F_B /F F_A (以下比 F Fと略称する）を流量 Q_A に掛け込むだけで演算できる。一般に基礎となるガス種 Aは任意にとり得るが、本発明では慣例から N₂ ガスとする。従って、比 F Fとして F F/F F_N を採用する。ここで、 F F_N は N₂ ガスのフローファクターを意味する。各ガス種の物性値とフローファクタ一は表 1に示される。

比 F Fの計算では、比例定数 kは約分により消去されるから、 F Fの計算においては定数 kは任意の値をとつてよい。単純には k = 1としておくと計算は簡単

\

になる。従って、各請求項における比例定数 kの値にはそれだけの任意性が含まれている。

1 ]

表 1 各ガス種の物性値とフローファクター F F ガス種 κ 比 F. F.

\ K

(無次元） (無次元）

N₂ 1. 2 5 0 5 0 1. 4 0 0 3 0. 2 8 0. 3 1 1 6 7 1. 0 0 0 0

H e 0. 1 7 8 5 0 1. 6 6 0 2 1 1. 8 0 0. 8 7 4 3 9 2. 8 0 5 5

A r 1. 7 8 3 4 0 1. 6 6 0 2 1. 2 2 0. 2 7 6 4 9 0. 8 8 7 1 o₂ 1. 4 2 8 9 5 1. 3 9 7 2 6. 4 9 0. 2 9 1 3 9 0. 9 3 4 9 o b

C〇₂ 1. 9 7 6 8 0 1. 3 0 1 1 9. 2 7 0. 2 4 0 9 0 0. 7 7 3 0

H₂ 0. 0 8 9 8 7 1. 4 0 9 4 2 0. 6 2 1. 1 6 6 1 5 3. 7 4 1 6

CO 1. 2 5 0 0 0 1. 4 0 0 3 0. 2 9 0. 3 1 1 7 4 1. 0 0 0 2

NO 1. 3 4 0 2 0 1. 3 8 4 2 8. 2 7 0. 2 9 9 7 8 0. 9 6 1 8

N₂ O 1. 9 8 7 8 0 1. 2 8 5 1 9. 2 7 0. 2 3 8 5 3 0. 7 6 5 3

HC 1 1. 6 3 9 1 0 1. 4 0 0 2 3. 2 5 0. 2 7 1 3 6 0. 8 7 0 7

NH₃ 0. 7 7 1 3 0 1. 3 1 2 4 9. 7 9 0. 3 8 5 2 5 1. 2 3 6 1

N₂ ガスを流通させて FC S装置の初期設定を行い、 ≥ 2 P₂ の条件下で Q c =KP: の線形性が成立することを確認する。次に、〇 ₂ ガスを流通させて、同一オリフィス下で上流側圧力、上流側温度を設定したとき、同条件での Ν₂ ガス流量 Q_N に比 FF = 0. 9349を掛けて 0₂ ガス流量 Q。₂を Q=比 F F XQ_N を用いて算出する。一方、この〇₂ ガス流量をビルドアップ法で実測した値と比較し、 1%の誤差範囲内にあることを確認した。即ち、このことは、上記理論の妥当性を証明していることになる。

上述したように、各ガス種の流量 Qは、 N₂ ガスの流量 Q_N から Q=比 FFX Q_N として演算できる。

一方、 Q_N =KP: が成立しているが、上流側圧力はコントロール弁の開度に比例している。開度 100%の N₂ ガス流量を Q_N10。とすると、ある開度での N₂ ガス流量 Q_N は Q_N =Q_N1。。X (開度/ 100) で与えられる。従って、各ガス種の流量 Qは Q==比 F F XQ_N100X (開度/ /100) として求めることができる。ここで比 F F二 F F/F Fを用いている。

この流量算出式はコントロール弁の開度から実際のガス流量 Qを求める場合に有効である。しカゝし、実質上、前述した Q二比 F F XQ_N と同一であることは容易に分るであろう。

図面の簡単な説明

図 1は、請求項 1の実施例である時間遅延型のマスフローコントローラを用いた並列分流型の流体供給装置の構成図である。

図 2は、図 1の時間遅延型マスフローコントローラの具体的な構成図である。図 3は、遅延時間 A tが 0. 5秒の時の図 1の装置における各種信号のタイムチヤ一ト図である。

図 4は、遅延時間 Δ tが 1秒の時の図 1の装置における各種信号のタイムチヤ —ト図である。

図 5は、遅延時間 Δ tが 4秒の時の図 1の装置における各種信号のタイムチヤ一ト図である。

図 6は、遅延時間 ΔΤが 7. 5秒の時の図 1の装置における各種信号のタイムチヤ一ト図である。図 7は、請求項 3の実施例である圧力式流量制御装置を用いた並列分流型の流体供給装置の構成図である。

図 8は、図 7の圧力式流量制御装置の具体的構成図である。

図 9は、図 7の装置の各種信号のタイムチャート図である。

図 10は、流体可変型圧力式流量制御装置 F C Sの使用可能例の一つを示す配置図であり、 3種類の各流量の異なる流体を 2基の F C Sを用いて供給する場合を示すものである。

図 1 1は、流体可変型圧力式流量制御装置 F C Sの他の使用例を示すものであり、 4種類の各流量の異なる流体を 2基の FC Sを用いて供給する場合を示すものである。

図 12は、請求項 5の実施例に係る流体可変型圧力式流量制御装置のプロック構成図である。

図 13は請求項 5の実施例に係る他の流体可変型圧力式流量制御装置のプロック構成図である。

図 14は、単流路型の従来の流体供給装置の構成図である。

図 1 5は、二流路型の従来の流体供給装置の構成図である。

図 16は、図 15の装置における各種信号のタイムチヤ一ト図である。

図 1 7は、二流路型の従来の流体供給装置の別の構成図である。

図 18は、従来の半導体製造装置用の高純度水分発生装置の配置図である。符号の説明

AMP · AP: · AP₂ は増幅器、 A/Dは AD変換器、 BGはプリッジ回路、 BPはバイパス回路、 Cは反応室、 CCは比較回路、 CVはコントロール弁、 C CCは演算制御回路、 DMFd - DMFC₂ は時間遅延型マスフ口一コント口ーラ、 DPは表示部、 DTは時間遅延部、 DSは下流側センサ、 DVは駆動部、 F C S , · F C S ₂ は圧力式流量制御装置、 Mは温度補正部、 M F C ' M F C ₃ - MFC₂ はマスフローコントローラ、 MFM ' MFM! · MFM₂ はマスフローメータ、 ORはオリフィス、 P。 ■ P₁ A · P, Bは圧力計、はオリフィス上流側圧力、 P₂ はオリフィス下流側圧力、 P sは電源、 Qcは演算流量、 Q s は設定流量、 RG ' RG · RG₂ はレギユレータ、 · S₂ は流路、 S Pはセンサ部、 S S · STは流量設定部、 t。は小停止時間、 Δ tは遅延時間、 US は上流側センサ、 vpはバルブ部、 V 〜ν₄ 'νν'νν! ·νν₂ はバルブ、

VPj ' VP₂ は真空ポンプ、 2はコントロール弁、 4は駆動部、 6は圧力検出器、 8はオリフィス、 1 2はガス取出用継手、 14は流量演算回路、 15はガス種選択回路、 16は流量設定回路、 1 7は比FF記憶部、 18は流量演算部、 1 9は流量表示部、 20は演算制御回路、 21は逆比 F F演算回、 22 ■ 24は増幅器、 23は温度検出器、 26 · 28は AZD変換器、 30は温度補正回路、 3 3は演算回路、 34は比較回路、 36は増幅回路、 F C S 1は圧力式流量制御装置、 F C S 2 aは流体可変型圧力式流量制御装置、 Q_c は演算流量信号、 Qe は流量設定信号、 Q_k は N₂ ガス相等信号、 V 1 a〜V4 aはバルブである。発明の実施するための最良の形態

実施例 1 ：時間遅延型マスフローコントローラの場合

図 1は、請求項 1の並列分流型の流体供給装置の実施例を示した構成図で、時間遅延型マスフ口一コントローラを用いたものである。

図 1において、 P。は供給圧計測用の圧力計、 Pa A - P, Bは 1次圧計測用の圧力計、 V 〜V₄ はバルブ、 DMFd - DMF C₂ は流量制御用の時間遅延型マスフローコントローラ、 MFM - MFM₂ は流量計測用のマスフローメ —タ、 Cは反応室、 VV - VV₂ はバルブ、 VP, - VP₂ は真空ポンプ、 - S₂ は流路を示す。矢印はガスの流れを示し、流路に応じて各部材の添字が変えてある。全体構成は図 1 5の場合と同様である。

図 2は、流路 S₂ における時間遅延型マスフローコントローラの構成図であり、流路 ₁ におけるものも同様である。 VCはバルブ V₃ · V₄ の閉から開を検知するバルブ検出部、 STは流量設定部、 DTは時間遅延部、 PSは電源、 DPは表示部、 AM Pは増幅器、 B Gはブリッジ回路、 C Cは比較回路、 V Pはバルブ部である。又、 BPはバイパス部、 S Pはセンサ部、 USは上流側センサ、 DS は下流側センサを示している。

次に、図 1の実施例の作動について説明する。

今、流路5₁ はバルブ V： · V₂ が開放されてガスが定常供給されており、反応室 Cにて安定なガス反応が行なわれているとする。この段階で閉鎖されていたバルブ V ₃ · V₄ が開放され、ガスが時間遅延型マスフ口一コントローラ DMFC₂ に流入してきたとする。

当初、バルブ部 VPは完全に閉鎖されている。バルブ検出部 VCがバルブ v₃ · V₄ の閉から開への変化を検出すると、小停止時間 t。を置いた後、時間遅延部 DTが作動し始める。この小停止時間 t。はゼロでもよいが、バルブ V ₃ ·ν₄ の開により生じるガス流の乱れが収まる時間として設けられている。

前記時間遅延部 D Τは遅延時間 Δ tを与え、この時間は流量設定部 S Tにより設定された設定流量 Q sになるまでバルブ部 VPを次第に開放してゆく時問である。この遅延時間 Δ tはバルブ部 VPをゆつくりと開放してゆくから、他の流路への影響を小さくする。従って、上記の小停止時間 t。と遅延時間 Δ ΐにより外乱を押えることができ、各々の時間 t。、 Δ tを可変にすることでより適切な時間を調整することが可能となる。

尚、本実施例に於いては、両バルブ V₃ · V₄ を同時に開放すると共に小停止時間 t。を比較的長い 2〜3秒に設定しているが、当該小停止時間 t。を零若しくは 0. 5秒以下の極く短い時間に設定した場合には、両バルブ V₃ · V₄ の開 (又は閉）の際の時間差によって、他方の流路 S, に与える流量変動の影響が大きく変化する。

そのため、通常、小停止時間 t。が極く短い場合には、流路 s₂ 側の開放時には先ずバルブ V₄ を開にし、その約 1秒後にバルブ v₃ を開にする。また、流路 S₂ 側の閉鎖時には先ずバルブ V₃ を閉にし、その約 1秒後にバルブ V₄ を閉にする。即ち、流路 S₂ 側のマスフローコントローラ DMFC₂ に直に大きな流体圧をかけないようにするのが望ましい。

ガスの本体流はバイパス部 B Pとセンサ部 S Pに分流され、センサ部 S Pでは上流側センサ U Sによって生じた熱が下流側センサ D Sにより検知されて瞬間流量 Qがブリッジ回路 BGにより算出される。増幅器 AMPを通した後、瞬間流量

Qは比較回路 CCにより設定流量 Q sと比較され、前記遅延時間 Δ tだけかかつてバルブ部 VPを開放してゆく。そして設定流量 Q sに到達するとその状態で維持される。

図 3〜図 6は遅延時間 Δ tを変化させた場合の各種信号のタイムチャートを示す。これらの測定例では、遅延時間 Δ tを 8◦ %到達時間として定義している。即ち、瞬間流量 Qが設定流量 Q sの 80%に到達した時間を遅延時間 Δ tとする。この他にも各種の定義が採用できるが、これらの定義の全ては本発明の遅延的時間に包含されるものである。

図 3は Δ t = 0. 5秒、図 4は Δ t = 1. 8秒、図 5は Δ t = 4秒、図 6は厶 t = 7. 5秒の場合を示している。小停止時間 t。は事由に設定でき、図 3〜図 6では 3〜5秒に設定している。小停止時間 t。は更に小さくしてもよい。

図 3から図 6において測定されている信号は図 12における信号と同様であり、その中でマスフ口一コントローラ MFd - MF C₂ が時間遅延型マスフローコントローラ DMFd · DMF C₂ に変更されているだけである。これらの図を比較すると、遅延時間 Δ tを長くする程各種信号の過渡的変動が急減していることが分る。特に流路，における信号 P ₂ A、 DMFd 、 MFMi の過渡的変動の極減化は、流路 S₂ の開による流路 Si への影響を抑制するという本発明の目的が十分に達成されていることを示している。

実施例 2 ：圧力式流量制御器の場合

図 7は、請求項 3の並列分流型の流体供給装置の実施例を示した構成図であり、圧力式流量制御装置を用いたものである。図 1の時間遅延型マスフ口一コント口ーラ DMFd · DMF C ₂ を圧力式流量制御装置 F C Si · F C S ₂ に変更しただけであり、他の部材は図 1と同様であるから、その説明を省略する。

図 8は流路 S , における圧力式流量制御装置 F C S の構成図であり、流路 S ₂ におけるものも同様である。図中、 ORはオリフィス、はオリフィス上流側圧力計、は増幅器、 AZDは AD変換器、 Mは温度補正部、 S Sは流量設定部、 CCは比較回路、 AP₂ は増幅器、 DVは駆動部、 CVはコントロール弁である- また S S、 CC、 M、 AP₂ を全体として演算制御回路 CCCという。次に上記図 7の実施例の作動について説明する。今、流路3₂ が突然に閉から開になり、その圧力変動が流路3₁ に逆流したとする。圧力式流量制御装置 FC S！では、オリフィス上流側圧力 P がオリフィス下流側圧力 P ₂ の約 2倍以上に設定されておれば、オリフィス ORを通過する瞬問流量 Qは Q = K · Pi (但し、 Kは定数）で与えられることが理論的に保証されている。オリフィス上流側圧力計により測定された上流側圧力は、増幅器 A Pi を介した後 AZD変換される。この後、温度補正部 Mにより温度補正されて演算流量 Qcとなる。この演算流量 Qcは前述の瞬間流量 Qであるから、 Q が成立している。

流量設定部 S Sからは設定流量 Q sが入力されており、前述の演算流量 Q cとの差が比較回路 CCにより制御信号 Qy (Qy=Q s— Qc) として算出される。この制御信号 Q yをゼロにするように駆動部 DVがコントロール弁 CVを開閉制御する。

オリフィス上流側圧力は瞬間的に測定できるものであるから、コントロール弁 CVの開閉制御は電子的速度で制御可能である。換言すれば機械的な意味でのコントロール弁の限界的開閉速度にまで高速制御可能である。

従って、流路 S₂ のガス流通によって流路の圧力 Pi Aが過渡的変動をしても、コントロール弁 CVが高速に応答して、オリフィス通過流量は指令流量 Q sに高速に復帰制御される。つまり、圧力式流量制御器を用いる場合には、流路間の過渡的な相互変動は直ちに高速補正され、定常流を保持できるのである。図 9は、図 7の実施例における各種信号のタイムチャートである。バルブ V₃ · V₄ を開にして圧力式流量制御装置 FCS₂ を作動させると、 FCS₂ 信号も M FM₂ 信号も瞬間的にゼロから定常値に到達する。しかも流路5, の FCS, 信号および M F M 信号はほとんど変動することなく定常値を保持し続ける。尚、圧力式流量制御装置 FCS₂ · FCS, を用いる場合には、前記バルブ V₃

' V₄ を開放した後の小停止時間 t。は不要であり、 t。 =◦としている。以上の結果から、圧力式流量制御装置を用いると、流路間の開閉による干渉的相互作用は高速に補正でき、流体の定常供給状態を保持することができる。実施例 3 ：流体可変型圧力式流量制御装置の適用例

図 10は、請求項 5の流体可変型圧力式流量制御装置の使用の一例を示すものであり、マスフ口一コントローラを用いる従前の図 18に対応するものである。流体可変型圧力式流量制御装置を F C S 2 aで表わすと、 F C S 2 、及び F C S ₂ _aの 2台の圧力式流量制御装置でもって、 3種の H₂ ガス、〇₂ ガス、 N₂ ガスを流量制御する。尚、図 10では、反応炉 RR内へ H₂ と 0₂ を同時に供給するため、 2台の圧力式流量制御装置 FCS, 、 FC S_2aを必要とするが、 0₂ と N₂ とを同時に反応炉 RRへ供給することは無いため、〇₂ 及び N₂ の流量制御には流体可変型圧力式流量制御装置 FC S_2aが兼用される。

水分の発生に際しては、まずバルブ V 3を開、 V i a · V 2 aを閉にして反応炉 RR内を N₂ ガスでパージする。次に、バルブ V l a · V 2 aを開、 V 3 aを閉にして反応炉 RR内に H ₂ ガスと 0₂ ガスを送る。反応炉 RR内では触媒により水蒸気を過不足なく生成し、この清浄な水蒸気を後続の装置へ送出する。尚、ここでは、 H₂ ガスと 0₂ ガスを同時に反応炉 RR内へ供給するようにしているが、先に 0₂ ガスの供給を開始し、所望時間遅れて H₂ ガスが供給される場合もある。

また、流体可変型圧力式流量制御装置 FCS_2aにより 0₂ の流量を制御する場合には、前記 Q=比 FFXQ_N の関係式が利用されることは勿論である。

実施例 4 ：流体可変型圧力式流量制御装置の他の適用例

図 1 1は、請求項 5の流体可変型流量制御装置 F C S _{2 a}の使用の他の例を示すものであり、半導体装置に於ける所謂シングルチヤンバーマルチプロセス方式へ流体可変型圧力式流量制御 F C S _2aを適用した場合を示すものである。

例えば、図 1 1に於いて、 S iを酸化したあと直にこれを窒化しようとする場合、先ず N₂ ガスで系内をパージし、次に H₂ ガスと〇₂ ガスをプロセスチャンバ一 PR内へ供給して S iを酸化する。その後 N₂ Oガスを供給して S i酸化膜を窒化し、最後に N₂ ガスを供給して系内をパージする。

その結果、図 1 1の流量制御装置に於いては、 1台の圧力式流量制御装置 F C Si と 1台の流体可変型圧力式流量制御装置 FCS_2a (合計 2台）を必要とする力；、もしも当該流体供給装置を従前のマスフローコントローラを用いて構成するとすれば、予備品を除いても 4基のマスフローコントローラを必要とし、設備費の大幅な高騰を招くことになる。

実施例 5 ：流体可変型圧力式流量制御装置の第 1例

図 12は、請求項 5の流体可変型圧力式流量制御装置の第 1実施例のプロック構成図である。この流体可変型圧力式流量制御装置 FCS_2aはコント口ール弁 2、その駆動部 4、圧力検出器 6、オリフィス 8、ガス取出用継手 12、流量演算回路 14、ガス種選択回路 1 5、流量設定回路 16、比 FF記憶部 1 7、流量演算部 18、流量表示部 1 9および演算制御回路 20から構成されている。

流量演算回路 14は温度検出器 23、増幅回路 22■ 24、 A/D変換器 26 ■ 28、温度補正回路 30および演算回路 32から構成される。また、演算制御回路 20は比較回路 34および増幅回路 36から構成される。

前記コントロール弁 2には、所謂ダイレクトタツチ型のメタルダイヤフラム弁が使用されており、また、その駆動部 4には圧電素子型駆動装置が使用されている。尚、これらの駆動部としてはこの他に、磁歪素子型駆動装置やソレノイド型駆動装置、モータ型駆動装置、空気圧型駆動装置、熱膨張型駆動装置が用いられる。

前記圧力検出器 6には半導体歪型圧力センサーが使用されているが、圧力検出器としてはこの他に、金属箔歪型圧力センサーや静電容量型圧力センサ一、磁気抵抗型圧力センサー等の使用も可能である。

前記温度検出器 23には熱電対型温度センサーが使用されているが、測温抵抗型温度センサ一等の公知の各種温度センサ一が使用できる。

前記オリフィス 8には、板状の金属薄板製ガスケットに切削加工によって孔部を設けたオリフィスが使用されているが、オリフィスとしてはこの他に、エッチング及び放電加工により金属膜に孔を形成したオリフィスを使用することができる。

ガス種選択回路 15は H₂ ガス、 0₂ ガス、 N₂ ガスを選択するもので、流量設定回路 16はその流量設定信号 Q を演算制御回路 20に指令する。

比 FF記憶部 1 7は N₂ ガスに対する比 FFを記憶したメモリーで、 N₂ ガスは 1、〇₂ ガスは FF。 /¥ F_N 、 H₂ ガスは FF_H /¥ F_N の値に設定されている。ここで、 FF_N 、 F Fo 、 F F_H は N₂ 、 0₂ 、 H₂ ガスのフローファタターである。例えば、図示しない F F計算部があり、その FF値を保存した FF 記憶部からデータを読み込んで比 F F値を計算し、この比 F F記憶部 1 7に記憶させてもよい。流量演算部 18では比 FFのデータを用いて、流通しているガス種の流量 Qを Q =比 F F XQ_N (Q_N は相当 N₂ ガス流量）で演算し、この値を流量表示部 1 9に表示する。

次に、この流体可変型圧力式流量制御装置 F C S _2aの作動について説明する。初めに、この装置全体は N₂ ガスを基準に初期設定されているとする。

まず、ガス種選択回路 1 5で N₂ ガスを選択し、流量設定信号を流量設定回路 16から指令する。コントロール弁 2 cを開き、オリフィス 8の上流側の気体圧力 P, が圧力検出器 6によって検出され、増幅器 22、 /0変換器26を経て、デジタル化された信号が演算回路 32へ出力される。

同様に、オリフィス上流側の気体温度 T：が温度検出器 23で検出され、増幅器 24および A/D変換器 28を経て、デジタル化された温度信号が温度補正回路 30に入力される。

演算回路 32では、圧力信号を用いて、流量 Qが Q-KPi として演算されると共に、前記温度補正回路 30からの補正信号を用いて前記流量 Qの温度補正が行なわれ、演算流量 Q_c が比較回路 34へ出力される。この式の定数 Kは N₂ ガスに対して設定されていることは前述の通りである。

演算流量 Qc と流量設定信号 Q_e との差信号 Q_y が比較回路 34から増幅器 3 6を介して出力され、差信号 Q_y が零になるように駆動部 4によりコントロール弁 2を開閉する。この一連の動作によって所定量の N₂ ガスが図 1の反応炉 RR に送出される。

また、比 FF記憶部 1 7では N₂ ガスの比フローファクタ一である 1が選択され、流量演算部 18では Q= 1 XQc から Q = Q_C が計算され、流量表示部 19 でその N₂ ガス流量 Qc が表示される。

つづいて、ガス種選択回路 1 5で〇₂ ガスを選択し、その流量設定流量 Q_E が流量設定回路 16から指令される。前述した定数 Kは N₂ ガスに対応するように初期設定されているから、本実施例では信号は N₂ ガスに換算された値に設定される。上述と同様に、 Qc を介して演算流量 Qc が Q_e に等しくなるまでコントロール弁 2の開閉調整が行なわれる。

演算流量 Q_c が流量設定信号 Q_e に等しくなつても、実際に流通しているのは 0₂ ガスであり、実ガス流量 Qは Q=F F。 ZF F_N XQc だけオリフィス 8を流れている。

従って、比 F F記憶部 1 7では比フローファクターとして F F。 /F F_N が選択され、流量演算部 1 8では Q = F F。 ZF F_N XQC として 0₂ ガス流量が計算され、流量表示部 1 9でその数値が表示される。

上記実施例では、たとえ〇₂ ガスを選択しても、流量設定回路 1 6からはその実際の流量が指令されるのではなく、その N₂ ガス相等量に換算された流量設定信号 Q_e が出力されている。

実施例 6 ：流体可変型圧力式流量制御装置の第 2例

図 1 3はこの点を改善した流体可変型圧力式流量制御装置の第 2実施例のプロック構成図である。図 3と異なる点だけを説明すると、比 F F記憶部 1 7を有した逆比 FF演算回路 2 2を付カ卩していることである。

例えば、ガス種選択回路 1 5により 0₂ ガスを選択すると、流量設定回路 1 6 からは実際の 0₂ ガス流量を流量設定信号として出力する。この信号 Q_e を比 FF記憶部 1 7の比 FFを使って逆比 FF演算回路 2 1により N₂ ガス相等量に換算する。即ち、 Q_e に比フローファクターの逆数を掛け、 Q_k = / (FFo ZF F_N ) XQ から N₂ ガス相等信号 Q_k に変換する。流体可変型圧力式流量制御装置が N ₂ ガスで初期設定されているからである。

この図 1 3の実施例では、流量演算部 1 8は必要としない。流量設定信号 Q ₌ 自体が 0₂ ガス流量であるから、この流量設定信号 Q_E を流量表示部 1 9で表示するだけでよレ、。 H₂ ガス、 N₂ ガスに対しても同様であることは云うまでもない。本発明は上記各実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々の変形例、設計変更等をその技術的範囲内に包含するものである。

発明の効果

請求項 1によれば、ある流路を閉から開にして流体を供給する場合に、その流路のマスフローコントローラの動作に時間遅延作用を施こしたから、他の流路に対する過渡的変動を極減化することができる。従って、他の流路の定常流を安定に保持でき、 1個のレギユレータによって複数の流路の定常制御を実現できる。請求項 2によれば、マスフローコントローラの遅延時間を任意に可変設定できるから、最も有効な定常制御を実現できる。

請求項 3によれば、流量制御装置として圧力式流量制御装置を導入したので、各流路の流量制御の高速化を実現でき、流路間の干渉的な過渡的変動をその高速性により吸収でき、各流路の定常制御を高速且つ確実に実現できる。

請求項 4の発明によれば、圧力式流量制御装置がガス種 A (例えば N ₂ ガス）で初期設定されていても、任意のガス種 Bを流通させたときにフローファクターを通してガス種 Bの流量に容易に変換できるから、一台の圧力式流量制御装置を多種類のガス種に対して使用できる方法を与えている。従って、従前のマスフ口一メータを用いた流量制御装置や、マスフローメータを単に圧力式流量制御装置に置き換えした流量制御方式に比較して、安価で広範囲のガス種に対し高精度に対応できる流量制御方法が実現できた。

請求項 5によれば、請求項 4の方法を直ちに応用することができ、請求項 4の場合と同一の効用が得られる。

Claims

請求の範囲

1. 流体を圧力調整するレギユレ一タ（RG) と、このレギユレータ（RG) から送出される流体を並列的に分流させる複数本の流路（Si ) 、（S₂ ) と、各流路に設けられた流量制御用のマスフローコントローラ（DMFd ) 、 (DM FC₂ ) とから構成され、ある流路のマスフローコントローラを動作させてその流路を流体の閉鎖状態から設定流量での流通状態に流通制御するとき、このマスフローコントローラが動作開始点から設定流量値（Q _S) に到るまでに遅延時間

(厶 t) を有するように設定したことを特徴とする並列分流型の流体供給装置。

2. 前記遅延時間（A t) を調節できるようにした請求項 1に記載の並列分流型の流体供給装置。

3. 流体を圧力調整するレギユレータ（RG) と、このレギユレ一タ（RG) 力、ら送出される流体を並列的に分流させる複数本の流路（Si ) 、（S₂ ) と、各流路に設けられた圧力式流量制御装置（FCSi ) 、 (FCS₂ ) とから構成され、この圧力式流量制御装置はオリフィス ORと、その上流側に設けたコント口ール弁（CV) と、オリフィスとコントロール弁の間に設けた圧力検出器と、ォリフィス上流側圧力 Pi を下流側圧力 P₂ の 2倍以上に設定しながら圧力検出器の検出圧力 Pi から流量を Qc-KPi (但し Kは定数）として演算し、この演算流量 Q cと設定流量 Q sとの差を制御信号 Qyとしてコントロール弁（CV) の駆動部（DV) に出力する演算制御回路（CCC) とからなり、コントロール弁を開閉してオリフィス下流側流量を制御することを特徴とする並列分流型の流体供給装置。

4. オリフィスの上流側圧力 Pi を下流側圧力 P ₂ の約 2倍以上に保持した状態でオリフィスを通過するガスの演算流量 Q cを Q c =KPュ（Κは定数）として演算する流量制御方法において、ガス種毎にフローファクター FFを

FF= (k/vs ) {2/ (_Κ + 1) { κ / { ( κ + l ) R} 〕 ^1/2

Ύ ガスの標準状態に於ける密度

κ ガスの比熱比

R ガス定数

k ガス種に依存しなレ、比例定数により計算し、ガス種 Aの演算流量が Q_A の場合に、同一オリフィス、冋ー上流側圧力および同一上流側温度の条件下でガス種 Bを流通させたとき、その演算流量 Q_B を

Q_B = (F F_B /F F_A ) Q_A

F F_A ：ガス種 Aのフローファクター

F F_B ：ガス種 Bのフローファクター

として算出することを特徴とするフローファクタ一による流体可変型圧力式流量制御方法。

5. コント口ール弁とオリフィスとこれらの間の上流側圧力を検出する圧力検出器と流量設定回路からなり、上流側圧力を下流側圧力 P ₂ の約 2倍以上に保持しながら特定のガス種 Aに関し下流側の流量 Q cを Q c (K：定数）で演算できるように設定し、この演算流量 Q cと設定流量 Q sとの差信号によりコントロール弁を開閉制御する圧力式流量制御装置において、ガス種毎にフローファクター F Fを

F F= (k/y s ) [ 2/ (κ + 1 ) } ^1/ '^1} [κ/ { (κ + l ) R} 〕 ^1/2

7 s ：ガスの標準状態に於ける密度

κ ：ガスの比熱比

R ：ガス定数

k ：ガス種に依存しない比例定数

により計算し、ガス種 Bのガス種 Aに対する比フローファクター（F FB ZF F_A ) を記憶する記憶部を設け、基準となるガス種 Aの演算流量が Q_A の場合に、同一オリフィス、同一上流側圧力および同一上流側温度の条件下でガス種 Bを流通させたとき、その演算流量 Q_B を

Q_B = (F F_B /¥ F_A ) Q_A

として算出する演算部を設けたことを特徴とするフローファクターによる流体可変型圧力式流量制御装置。

6. 何れかの流路に設けた圧力式流量制御装置を請求項 5に記載の流体可変型圧力式流量制御装置とするようにした請求項 3に記載の並列分流型の流体供給装置。