质量流量控制器及其流量控制方法技术

本发明专利技术提供一种质量流量控制器的流量控制方法，质量流量控制器中设置有流体通路，流体通路的入口与出口之间连接有调节阀，其特征在于，该方法包括：获取流体通路入口处的流体压力；判断流体压力是否高于第一预设压力阈值，若流体压力不高于第一预设压力阈值，则重新确定预设算法的调节系数；基于调节后的预设算法，根据流体流量与目标流量之间的差值调节调节阀的开度。本发明专利技术提供的流量控制方法能够根据流体压力确定反馈控制的调节系数，从而适应超低压差工况，提高剧毒特殊工艺气体的利用率以及半导体工艺设备的安全性。本发明专利技术还提供一种质量流量控制器。一种质量流量控制器。一种质量流量控制器。

【技术实现步骤摘要】
质量流量控制器及其流量控制方法


[0001]本专利技术涉及半导体工艺设备领域，具体地，涉及一种质量流量控制器的流量控制方法和一种质量流量控制器。

技术介绍

[0002]质量流量控制器(Mass Flow Controller，MFC)用于对气体的质量流量进行精密控制，在半导体和集成电路工业、特种材料学科、化学工业、石油工业、医药、环保和真空等多种领域的科研和生产中有着重要的应用。
[0003]目前在某些高端半导体装备的半导体工艺中，需要使用多种有毒有害气体，对质量流量控制器的应用环境提出了更加苛刻的要求。例如，新型离子注入机设备会用到多种特殊的有毒有害的工艺气体(如氯气、氟化氢等气体)，出于安全考虑，质量流量控制器需在低压差下对这些气体进行高精度控制，即，质量流量控制器的进气端压力低于大气压760Torr，出气端为高真空(压力为0Torr)，进气端与出气端之间的压差较小。随着上游的气瓶等储气装置中的气体通过质量流量控制器流向下游，储气装置中的气体储量减小，储气装置中的压力也随之减小，进而导致质量流量控制器的进气端与出气端之间的压差进一步减小，使质量流量控制器处于超低压工况(进气端与出气端之间的压差小于等于380Torr)。
[0004]然而，传统的热式流量控制器因为控制PID采用固定的参数，只能工作在常压范围(即进气端与出气端之间的压差大于380Torr)，在超低压差工况下经常出现响应时间慢、阀偶尔打不开等问题，难以满足工艺要求，储气装置中的剩余储气量无法流出，导致价格昂贵的工艺气体被大量浪费。因此，如何提供一种能够适应超低压工况的质量流量控制器，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在提供一种能够适应超低压工况的质量流量控制器及其流量控制方法。
[0006]为实现上述目的，作为本专利技术的一个方面，提供一种质量流量控制器的流量控制方法，所述质量流量控制器中设置有流体通路，所述流体通路的入口与出口之间连接有调节阀，所述方法包括：
[0007]获取流体通路入口处的流体压力；
[0008]判断所述流体压力是否高于第一预设压力阈值，若所述流体压力不高于第一预设压力阈值，则重新确定预设算法的调节系数；
[0009]基于调节后的预设算法，根据流体流量与目标流量之间的差值调节所述调节阀的开度。
[0010]可选地，所述判断所述流体压力是否高于第一预设压力阈值，若所述流体压力不高于第一预设压力阈值，则重新确定预设算法的调节系数，还包括：
[0011]若所述流体压力高于第一预设压力阈值，则维持所述预设算法的调节系数。
[0012]可选地，所述预设算法为可选地，所述预设算法为其
中，u(t)为所述调节阀的开度控制系数，所述质量流量控制器根据所述开度控制系数确定所述调节阀的开度调节量，e(t)为检测到的所述流体流量与所述目标流量之间的差值，Kp为比例控制系数，Ki为积分控制系数，Kd为微分控制系数；
[0013]所述调节系数为所述比例控制系数。
[0014]可选地，所述重新确定预设算法的调节系数，包括：
[0015]根据所述流体压力以及计算式Kp＝a*Pi+b确定所述比例控制系数，其中，Pi为所述流体压力，a和b为固定参数。
[0016]可选地，所述固定参数通过预先标定计算获得，包括：
[0017]改变所述流体通路入口处的流体压力，使所述流体压力在不高于第一预设压力阈值的范围内变化；
[0018]在同一流体压力值条件下，改变所述质量流量控制器的调节系数，并计算所述质量流量控制器的流量调节效率，在所述流量调节效率满足预设要求时，将当前的所述调节系数确定为当前的所述流体压力值对应的调节系数；
[0019]根据多个所述流体压力值和与其对应的调节系数，计算得到所述固定参数。
[0020]可选地，所述在同一流体压力值条件下，改变所述质量流量控制器的调节系数，并计算所述质量流量控制器的流量调节效率，在所述流量调节效率满足预设要求时，将当前的所述调节系数确定为当前的所述流体压力值对应的调节系数，包括：
[0021]在同一流体压力值条件下，改变所述质量流量控制器的调节系数，并检测所述质量流量控制器在各调节系数下，对流量进行调节使流量达到预设稳定条件所需的调节时长；
[0022]在所述调节时长小于等于第一预设时长时，将当前的调节系数确定为当前的所述流体压力值对应的调节系数。
[0023]可选地，所述预设稳定条件为：在第二预设时长内允许通过的流体流量与目标流量之间的差值小于预设差值。
[0024]可选地，所述第一预设时长不大于3秒，所述第一预设差值不低于所述目标流量的1％。
[0025]可选地，所述第一预设压力阈值在10Torr至380Torr之间。
[0026]作为本专利技术的第二个方面，提供一种质量流量控制器，所述质量流量控制器内设置有流体通路，所述流体通路的入口与出口之间连接有调节阀，所述质量流量控制器还包括控制模块、流量传感器和压力传感器，其中，所述流量传感器设置在所述入口与所述调节阀之间，用于检测所述流体通路中的流体流量；
[0027]所述压力传感器设置于所述入口处，用于检测所述流体通路入口处的流体压力；
[0028]所述控制模块用于根据前面所述的流量控制方法，控制所述调节阀的开度。
[0029]在本专利技术提供的流量控制方法和质量流量控制器中，质量流量控制器能够在流体通路入口与出口之间的压差较小时，根据流体压力确定反馈控制的调节系数，从而避免质量流量控制器的响应速度在入口处压力降低后减慢，进而能够适应超低压差工况，提高了剧毒特殊工艺气体的利用率以及半导体工艺设备的安全性，降低了剧毒特殊工艺气体的使用成本。
附图说明
[0030]附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0031]图1是本专利技术实施例提供的质量流量控制器的结构示意图；
[0032]图2是本专利技术实施例提供的质量流量控制器中控制装置的结构示意图；
[0033]图3是本专利技术实施例提供的流量控制方法的流程示意图；
[0034]图4是本专利技术实施例提供的流量控制方法中对质量流量控制器进行标定的原理示意图；
[0035]图5是现有技术中质量流量控制器调节流体流量后，流体通路中的流体流量发生变化并逐渐趋于稳定的过程示意图；
[0036]图6是本专利技术实施例提供的质量流量控制器调节流体流量后，流体通路中的流体流量发生变化并逐渐趋于稳定的过程示意图；
[0037]图7是本专利技术实施例提供的流量控制方法的流程示意图；
[0038]图8是本专利技术实施例提供的流量控制方法的部分步骤的流程示意图；
[0039]图9是本专利技术实施例提供的流量控制方法的部分步骤的流程示意图。
具体实施方式
[0040]以下结合附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种质量流量控制器的流量控制方法，所述质量流量控制器中设置有流体通路，所述流体通路的入口与出口之间连接有调节阀，其特征在于，所述方法包括：获取流体通路入口处的流体压力；判断所述流体压力是否高于第一预设压力阈值，若所述流体压力不高于第一预设压力阈值，则重新确定预设算法的调节系数；基于调节后的预设算法，根据流体流量与目标流量之间的差值调节所述调节阀的开度。2.根据权利要求1所述的流量控制方法，其特征在于，所述判断所述流体压力是否高于第一预设压力阈值，若所述流体压力不高于第一预设压力阈值，则重新确定预设算法的调节系数，还包括：若所述流体压力高于第一预设压力阈值，则维持所述预设算法的调节系数。3.根据权利要求1或2所述的流量控制方法，其特征在于，所述预设算法为其中，u(t)为所述调节阀的开度控制系数，所述质量流量控制器根据所述开度控制系数确定所述调节阀的开度调节量，e(t)为检测到的所述流体流量与所述目标流量之间的差值，Kp为比例控制系数，Ki为积分控制系数，Kd为微分控制系数；所述调节系数为所述比例控制系数。4.根据权利要求3所述的流量控制方法，其特征在于，所述重新确定预设算法的调节系数，包括：根据所述流体压力以及计算式Kp＝a*Pi+b确定所述比例控制系数，其中，Pi为所述流体压力，a和b为固定参数。5.根据权利要求4所述的流量控制方法，其特征在于，所述固定参数通过预先标定计算获得，包括：改变所述流体通路入口处的流体压力，使所述流体压力在不高于第一预设压力阈值的范围内变化；在同一流体压力值条件下，改变所述质量流量控制器的调节系数，并计算所述质量流量控制器的流量调节效率，在所述流量调节效率满足预设要求时，将当前的所述调节系...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振东，邹义涛，
申请(专利权)人：北京七星华创流量计有限公司，
类型：发明
国别省市：