[发明专利]压力式流量控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及在半导体制造装置等中使用的压力式流量控制装置的改良。详细地讲，涉及通过对检测压力检测器周边的流体温度的温度传感器的安装位置和安装构造加以改良、能够通过使用以往的温度检测器的温度修正进行高精度的气体流量控制的高温流体用的压力式流量控制装置。

背景技术

所谓基于流体压力及流体温度进行高温流体的流量控制的装置，以往周知有将压电元件作为驱动源的压力式流量控制装置。图16是表示其一例的图，该压力式流量控制装置的基本结构为：在阀部V的下游侧设置具有适当的口径的小孔的节流机构S（以下，称作节流孔S），检测节流孔上、下游侧的流体压力P₁、P₂和流体温度T，通过Qc=KP₂^m（P₁－P₂）ⁿ（K是比例常数，m和n是常数）运算压力比（P₂/P₁）超过临界压力比的非临界区域（下游侧的流速是比声速慢的速度的亚声速区域）中的压缩性流体的通过节流孔S的流体流量Qc，并且在压力比（P₂/P₁）是临界压力比以下的临界条件（r≤r_c）下通过Qc=KP₁运算，进而使用上述流体温度T进行流量的温度修正及流量的零点修正。另外，在图16中，C是运算控制部，D是阀驱动部，Qs是设定流量，ΔQ是流量调整信号。

图17是表示压力式流量控制装置的一例的纵剖视图，在图17中，VD是阀身，V是阀部，S是构成节流机构的节流孔，P是压力检测器（在图17中，仅表示了压力P₁的压力检测器P，检测节流孔S下游侧的压力P₂的压力检测器省略了图示），PE是压电元件，K是壳体，流入的流体（以下，也有称作气体的情况）从阀部V通过节流孔S向下游侧流出。阀部V的开度通过构成阀驱动部的压电元件PE的伸缩程度调整，由此，控制节流孔S的上游侧压力P₁而调整在节流孔S中流通的流体流量。

此外，图16的气体压力P₁、P₂的检测器或气体温度T的检测器、节流孔S等如图18所示那样一体地组装到适当的形状的阀身VD中，上述气体温度T如图18所示，通过从阀身VD的侧面插入热敏电阻温度检测器TC、使其前端位于流体通路的附近来检测，现实上检测阀身VD的内方的温度，将其假定为气体温度T。

专利文献1：特开平8－338546号公报

专利文献2：特开2003－195948号公报

专利文献3：特开2003－120832号公报

专利文献4：特开2005－10108号公报

专利文献5：特许4082901号公报。

发明内容

在图17那样的流量控制装置中，如果被测量气体的温度上升，则气体体积增加。现在，如果假定气体是比热容比1.5的理想气体、其温度从0℃绝热变化为250℃，则通过下述式8，250℃时的气体的体积V₂₅₀为0℃时的体积V₀的1.384倍。

［数式1］

另一方面，阀身VD的节流孔S的上游侧的流体通路其内容积几乎不变化。因此，流体通路内的250℃的气体密度为0℃时的气体密度的1/1.384倍。

因而，例如在流量Qc=KP₁的运算式中，为了在气体温度为250℃时得到规定流量的气体流量，需要将250℃时的控制压力P₁调整为0℃时的控制压力P₁的1.384倍，现实上基于上述温度检测器TC的检测温度进行该压力调整（即温度修正）。

但是，如图18所示，热敏电阻温度检测器TC由于不是直接检测流体通路内的气体温度T的部件，所以通过阀身VD内的温度梯度，在现实的气体温度T与温度检测器TC的检测温度之间发生差异，导致流量控制精度的下降。另外，阀身VD内的温度梯度是流量控制精度的下降的原因，是因为在恒温槽内设置压力式流量控制装置而使气体温度与阀身VD的温度差为零的情况下流量控制精度大幅提高所以实证的。

此外，在作为温度检测器TC而采用比使用热电偶或白金测温电阻器的温度检测器便宜的热敏电阻温度检测器的情况下，判明随着气体温度成为高温，通过起因于热敏电阻温度检测器的个体差异的温度测量误差，有流量控制误差超过容许范围的情况。