[发明专利]压力式流量控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及压力式流量控制装置的改良，特别涉及通过提高下降时的响 应性，可大幅提高半导体制造装置用等的原料气体供给装置的动作性能的压 力式流量控制装置。

背景技术

以往，在半导体制造装置用等的原料气体供给装置中，将热式流量控制 装置和压力式流量控制装置广泛利用于供给气体的流量控制。特别，如图6 所示，压力式流量控制装置FCS包括以下部件而构成：压力控制用控制阀 CV、温度检测器T、压力传感器P、流孔OL、由温度校正·流量运算电路 CDa与比较电路CDb与输入输出电路CDc与输出电路CDd等构成的运算控 制部CD等，具备即使一次侧供给压力大幅变动，仍能进行稳定的流量控制 的优良的流量特性。

即，在图6的压力式流量控制装置FCS中，将来自压力传感器P及温度 检测器T的检测值输入到温度校正·流量运算电路CDa，在此进行检测压力 的温度校正与流量运算，将流量运算值Qt输入至比较电路CDb。并且，对 应于设定流量的输入信号Qs是从端子In输入，经由输入输出电路CDc输入 至比较电路CDb，在此与来自温度校正·流量运算电路CDa的流量运算值 Qt进行比较。比较的结果，在设定流量输入信号Qs小于流量运算值Qt的 情况下，向控制阀CV的驱动部输出控制信号Pd。由此将控制阀CV朝关闭 方向驱动，直到在设定流量输入信号Qs与运算流量值Qt的差(Qs-Qt)成 为0之前，朝闭阀方向驱动。

在压力式流量控制装置FCS中，在流孔OL的下游侧压力P₂与上游侧压 力P₁间保持P₁/P₂≥约2的所谓临界膨胀条件时，流过流孔OL的气体流量Q 成为Q＝KP₁(其中，K是常数)，并且，如果不满足临界膨胀条件时，流过流 孔OL的气体流量Q成为Q＝KP₂^m(P₁-P₂)ⁿ(其中，K、m、n为常数)。

因此，通过控制压力P₁能够以高精度控制流量Q，并且，即使控制阀 CV的上游侧气体Go的压力大幅度变化，也能够发挥控制流量值几乎没有变 化的优良特性。

气体流量Q以Q＝KP₁(其中，K为常数)运算的方式的压力式流量控制 装置，称作FCS-N型，并且，气体流量Q以Q＝KP₂^m(P₁-P₂)ⁿ(其中，K、 m、n为常数)运算的方式的压力式流量控制装置，称作FCS-WR型。

另外，这种压力式流量控制装置，除此之外还存在称为如下型号的压力 式流量控制装置：FCS-SN型，其将如下的流孔机构作为上述FCS-N型的流 孔使用：多个流孔OL并列状(并联)地连接，由切换阀使气体流过至少一 个流孔的流孔结构，例如，将两个流孔并列状地连接，在一个流孔的入口侧 设置切换阀，通过使其开或闭来变更流量控制范围的流孔结构；以及将相同 的流孔机构作为上述FCS-WR型的流孔使用的FCS-SWR型。

并且，由于所述FCS-N型、FCS-SN型、FCS-WR型及FCS-SWR型的 各压力式流量控制装置本身的结构及动作原理等为现有的公知技术，因此在 此省略其详细的说明(日本专利特开平8-338546号、日本专利特开 2003-195948号等)。

并且，如图7所示，在压力式流量控制装置FCS中，存在如下型号的压 力式流量控制装置：如(a)的结构的将临界条件下的气体流体作为对象的压 力式流量控制装置FCS(以下，称作FCS-N型，日本专利特开平8-338546 号等)；(b)的将临界条件下与非临界条件下的两气体流体作为对象的 FCS-WR型(日本专利特开2003-195948号等)；(c)的将临界条件下的气体 流体作为对象的流量切换型的FCS-S型(日本专利特开2006-330851号等)； 及(d)的将临界条件下与非临界条件下的两气体流体作为对象的流量切换型 的FCS-SWR型(国际公开WO2009/141947号小册子等)。