[发明专利]流量控制装置

说明书

本发明提供一种流量控制装置(100)，具备：压力控制阀(6)，其设置于流路；流量控制阀(8)，其设置在压力控制阀的下游侧；以及第一压力传感器(3)，其对压力控制阀的下游侧且流量控制阀的上游侧的压力进行测定，流量控制阀具有：离接于阀座(12)的阀体(13)；用于使阀体移动以使阀体离接于阀座的压电元件(10b)；以及设置于压电元件的侧面的应变传感器(20)，其构成为基于从第一压力传感器(3)输出的信号控制压力控制阀(6)，基于从应变传感器(20)输出的信号控制流量控制阀(8)的压电元件的驱动。

技术领域

本发明涉及一种流量控制装置，特别涉及一种适合用于半导体制造设备或者化学品制造设备等的流量控制装置。

背景技术

在半导体制造装置或者化工厂中，为了控制材料气体或蚀刻气体等流体的流动，利用了各种类型的流量计或者流量控制装置。其中，压力式流量控制装置由于能够通过组合了控制阀和节流部(例如孔板)的比较简单的机构来高精度地控制各种流体的流量，因此被广泛利用(例如专利文献1)。

作为压力式流量控制装置的控制阀，从耐腐蚀性高、产生灰尘少、气体的置换性良好、开闭速度快以及在闭阀时能够迅速且可靠地将流体通路封闭等方面考虑，多使用金属隔膜型阀。另外，作为开闭金属隔膜的驱动装置，广泛利用压电元件驱动装置(也称为压电致动器)。

在专利文献2中公开了如上所述以使用压电元件(也称为压电元件)使金属隔膜阀体进行开闭的方式构成的压电元件驱动式阀。在压电元件驱动式阀中，压电元件的伸长程度根据施加在压电元件上的驱动电压的大小而变化，随之，金属隔膜阀体按压在阀座上的按压力也发生变化。当金属隔膜阀体以足够的按压力相对于阀座按压时，成为闭阀状态，当按压力减弱时，金属隔膜阀体从阀座离开而开阀。压电元件驱动式阀具有能够高速动作，并且动作特性上的滞后比较小的优点。

另外，压电元件驱动式阀有常开型和常闭型，在常开型中，阀体与由施加电压引起的压电元件的伸长联动地向关闭方向移动。另一方面，在常闭型中，阀体与压电元件的伸长联动地向打开方向移动。常开型的压电元件驱动式阀例如在专利文献3中公开。

现有的技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2004-138425号公报

专利文献2：日本专利特开2007-192269号公报

专利文献3：日本专利第4933936号

在以往的半导体工艺控制中，对压电元件驱动式阀以消除相对于设定流量的偏差的方式进行控制，因此大多以模拟的微小的位移量比较缓慢地进行开闭动作。

然而，近年来，要求流量控制装置应用于例如ALD(Atomic Layer Deposition)等，在这样的用途中，要求通过高速(周期非常短)的脉冲状的控制信号来开闭控制阀，在短时间内高速地进行流量的切换。在这种情况下，在如以往的压力式流量控制装置那样使用控制阀来控制节流部的上游侧的压力的流量控制方式中，无法得到足够的流量上升/下降特性，难以应对脉冲式流量控制。

另外，为了适当地进行脉冲式流量控制，也考虑使用响应性优良的电磁阀等来构成流量控制装置。然而，在这种情况下，装置的制造成本增加，有可能损害能够通过压力式流量控制装置所具有的比较简单的机构高精度地控制流量的优点。因此，在以往的流量控制装置中，存在难以兼顾脉冲式流量控制和连续式流动的流量控制这二者而适当地进行的障碍。

发明内容

本发明是为了解决上述课题而完成的，其主要目的在于提供一种沿用以往的压力式流量控制装置的特长、并且还能够应对脉冲流量控制等的响应性良好的流量控制装置。