KR20000068752A

KR20000068752A - 압력식 유량제어장치

Info

Publication number: KR20000068752A
Application number: KR1019997003162A
Authority: KR
Inventors: 오오미타다히로; 카가즈메테트; 스기야마카즈히코; 도히료스케; 우노토미오; 니시노코지; 후쿠다히로유키; 이케다노부카즈; 야마지미치오
Original assignee: 오가와 슈우헤이; 가부시키가이샤 후지킨; 오미 다다히로; 히가시 데츠로; 도쿄 엘렉트론 가부시키가이샤
Priority date: 1997-08-15
Filing date: 1998-08-13
Publication date: 2000-11-25
Also published as: WO1999009463A1; JP3586075B2; KR100313220B1; DE69832467D1; ATE310985T1; US6152168A; CN1236449A; EP0952505B1; DE69832467T2; JPH1163265A; CN1216322C; EP0952505A1; EP0952505A4

Abstract

반도체 제조장치의 가스공급게 등에서 사용하는 압력식 유량제어장치에 있어서, 오리피스의 구경을 가변으로 하고, 유체의 유량제어범위를 간단히 변경할 수 있도록 함과 아울러, 압력식 유량제어장치의 소형화와 가스치환성의 향상, 발진방지성능의 향상, 제조비용의 인하 등을 가능하게 하는 것이다.

구체적으로는, 오리피스와, 오리피스의 상류측에 설치한 컨트롤밸브와, 컨트롤밸브와 오리피스 사이에 설치한 압력검출기와, 압력검출기의 검출압력(P₁)으로부터의 유량(Q)을 Q=KP₁(단, K는 정수)로서 연산함과 아울러, 유량지령신호(Qs)와 상기 연산한 유량신호(Q)의 차를 제어신호(Qy)로서 상기 컨트롤밸브의 구동부로 출력하는 제어장치로 구성되고, 오리피스의 상류측 압력(P₁)과 하류측 압력(P₂)의 비를 피제어유체의 임계압력비 이하로 유지한 상태에서 상기 컨트롤밸브의 개폐에 의해 오리피스 상류측 압력(P₁)을 조정하고, 오리피스 하류측의 유체유량(Q)을 제어하도록 한 압력식 유량제어장치에 있어서, 상기 오리피스를 다이렉트터치형의 메탈다이어프램밸브로 하고, 밸브시트와 다이어프램의 링형상의 간격을 가변오리피스로 함과 아울러, 오리피스구동장치에 의해 상기 간격의 크기를 조정하는 것이다.

Description

압력식 유량제어장치{PRESSUR TYPE FLOW RATE CONTROL APPARATUS}

반도체제조설비의 가스공급계의 유량제어장치로서는, 종전에는 매스플로우(Mass Flow) 제어기가 많이 사용되어 왔지만, 근래 이것에 대체되는 것으로서, 압력식 유량제어장치가 개발되어 있다(특개평8-335115호, 특개평8-338546호 등).

도 11은, 본원 발명자가 먼저 공개한 상기 특개평 8-338546호의 압력식 유량제어장치를 나타내는 것이고, 오리피스(5)의 상류측 압력(P₁)과 하류측 압력(P₂)의 비 P₂/P₁를 가스의 임계압력비 이하로 유지한 상태에 있어서, 오리피스 하류측의 유체의 유량을 Q_C=KP₁(다만, K는 정수)으로 하여 연산하고, 이 연산유량(Qc)와 설정유량(Qs)의 차를 제어신호(Qy)로 하여 컨트롤밸브(2)의 밸브구동부(3)에 입력하고, 컨트롤밸브(2)의 개도를 조정하는 것에 의해 오리피스(5)의 상류측 압력(P₁)을 연산유량(Qc)=설정유량(Qs)(즉, 제어신호 Qy=0)으로 되도록 조절하고, 이것에 의해 오리피스(5)의 하류측의 유량을 상기 설정유량(Qs)으로 제어하는 것이다.

더욱, 도 11에 있어서, 1은 압력식 유량제어장치, 2는 컨트롤밸브, 3은 밸브구동부, 4는 압력검출기, 5는 오리피스, 7은 제어장치, 7a는 온도보정회로, 7b는 유량연산회로, 7c는 비교회로, 7d는 증폭회로, 21a·21b는 증폭회로, 22a·22b는 A/D변환회로, 24는 반전증폭기, 25는 밸브, Qc는 연산유량의 신호, Qs는 유량설정의 신호, Qy는 제어신호(Qc-Qs)이다.

상기 압력식 유량제어장치는 컨트롤밸브(2)를 개폐제어하여 오리피스 상류측 압력(P₁)을 조정하는 것에 의해, 오리피스 하류측 유량(Q)을 정밀하게 임의의 유량으로 제어할 수 있고, 우수한 실용적 효과를 나타내는 것이다.

그러나, 이 압력식 유량제어장치는, 오리피스(5)의 직경이 일정하므로, 특정의 유량범위로 밖에 적용할 수 없고, 유량범위의 변환변경을 할 수 없다는 문제가 있었다.

또한, 유량범위를 변경하기 위해서는, 오리피스(5)를 취환자재하게 삽입부착함과 아울러 복수의 다른 구경의 오리피스(5)를 준비하여 둘 필요가 있다. 그러나, 이 경우에는, 오리피스(5)의 가공정밀도의 오차가 그대로 유량제어의 오차로 연결된다는 문제가 있었다.

더욱이, 복수의 다른 구경의 오리피스를 준비하는 것은, 경제성이나, 제어정밀도의 점에서 문제가 있었다.

한편, 소위 음속노즐(또는 오리피스)을 이용한 정유량의 유량제어장치에 있어서는, 유량범위를 변경하기 위해 가변단면적형 노즐(또는 오리피스)이 개발되어 있다(실개소56-41210호, 실공소60-42332호 등).

그러나, 이것 등의 가변단면적형 오리피스는 어느 것도 니들형 밸브에 유사한 기구의 오리피스이고, 구조적으로 유체유로 내에 데드스페이스가 많게 된다. 그 결과, 가스의 치환성이 나쁘게 되며, 발진이 많게 되어, 반도체 제조장치용의 가스공급계에는 적용이 어렵다는 난점이 있다.

본 발명은, 기체등의 유체의 압력식 유량제어장치의 개량에 관한 것이고, 주로 반도체제조설비의 가스공급계의 유량제어에 이용되는 것이다.

도 1은, 본 발명에서 사용하는 가변오리피스(다이렉트터치형의 금속다이어프램밸브)의 유량제어시험장치의 구성도이다.

도 2는, 본 발명에서 사용하는 가변오리피스의 종단면도이다.

도 3은, 도 1의 시험장치에 의한 압력-유량의 측정값의 일예를 나타내는 것이다.

도 4는, 도 1의 시험장치에 의한 압력-유량의 측정값의 다른 예를 나타내는 것이다.

도 5는, 가변오리피스의 상류측 압력(P₁)과 하류측 압력(P₂)을 일정값으로 한 경우의, 다이어프램의 스트로크(L:mm)와 유량(Q:sccm)의 관계를 나타내는 것이다.

도 6은, 가변오리피스의 상류측 압력(P₁)과 하류측 압력(P₂)을 일정값으로 한 경우의, 다이어프램의 스트로크(L:mm)와, 유량(Q:sccm)에서 산출한 오리피스구경(φ:mm)과의 관계를 나타내는 것이다.

도 7은, 본 발명에 관한 압력식 유량제어장치의 구성도이다.

도 8은, 압력제어밸브의 종단면도이다.

도 9는, 본 발명의 실시예에 관한 가변오리피스의 주요부를 나타내는 종단면도이다.

도 10은, 도 9의 부분확대도이다.

도 11은, 종전의 압력식 유량제어장치의 구성도이다.

(부호의 간단한 설명)

1은 유량압력제어장치, 2는 압력제어밸브, 3은 제어밸브구동부, 4는 압력검출기, 5는 가변오리피스, 6은 오리피스구동부, 7은 압력제어장치, 7a는 제어장치, 8a는 가스입구, 8b는 가스출구, 9는 매스플로필터(질량유량계), 10은 진공챔버, 10a는 진공계, 11은 진공펌프, 12는 밸브본체, 12a는 유체입구, 12b는 밸브시트, 12c는 밸브실, 12d는 압력검출기부착구멍, 12e는 유체출구, 13은 금속다이어프램, 14는 펄스모터, 15는 스프링, 16은 다이어프램누름부재, 17은 스프링, 18은 가이드슬라이더, 19는 볼나사기구, 20은 커플링, 21은 베어링, 22는 샤프틉, QP₁는 압력검출신호, QPs는 설정압력신호, Qz는 유량설정신호, Qos는 오리피스의 개도설정신호.

본 발명은, 종전의 압력식 유량제어장치에 있어서의 상술한 문제, 즉 (가) 오리피스의 지름이 고정되어 있을 때에 유량범위의 변환변경을 할 수 없다는 것, (나) 오리피스의 가공이 곤란하며, 가공정밀도의 오차가 그대로 제어유량의 고체차에 결부되며, 고정밀도로 안정한 유량제어를 할 수 없는 것, 및 (다) 종전의 가변단면적형 오리피스는, 가스의 치환성이 나쁘게 되므로 발진이 많고, 반도체제조장치용의 가스공급계에는 사용이 곤란한 것 등의 문제를 해결한다는 것이고, 오리피스단면적을 간단히 조정할 수 있고, 넓은 유량범위에 따라 고정밀도의 유량제어가 가능하게 되는 것과 아울러, 가스의 치환성이나 발진의 방지성능의 점에서도 우수하며, 반도체제조장치의 가스계에도 사용가능한 압력식유량제어장치를 제공하는 것이다.

그래서, 본원 발명자 등은, 먼저 최초에, 반도체제조장치의 가스공급계에 적용하는 기기에 불가결한 높은 청결성과 높은 가스치환성의 양특성을 구비한 다이렉트터치(Direct Touch)형의 메탈다이아프램(Metal Diaphragm)밸브를, 가변단면적형 오리피스로서 사용하는 것을 착상하였다. 다음에, 당해 다이렉트터치형 메탈다이아프램밸브의 유체통로가, 소위 초음속오리피스(또는 노즐)와 거의 등가인 유량제어기능을 가지는지 아닌지를 조사하였다.

도 1은, 상기 다이렉트터치형 메탈다이아프램밸브를 가변오리피스로서 사용한 유량제어시험장치의 구성을 나타내는 것이고, 도 1에 있어서, 2는 압력제어밸브, 3은 제어밸브의 밸브구동부, 4는 압력검출기, 5는 가변오리피스(다이렉트터치형 메탈다이아프램밸브), 6은 오리피스구동부, 7'는 제어회로, 8a는 가스입구, 9는 질량유량계(Mass Flow Meter), 10은 진공챔버, 10a는 진공계, 11은 진공펌프이다.

상기 컨트롤밸브(2)에는, 특개평 8-338546호에 개시되어 있는 것과 동일한 다이렉트터치형의 메탈다이아프램밸브가 사용되어 있고, 또한, 그 구동부(3)에는, 압전소자형 구동장치가 사용되고 있다. 더욱이, 컨트롤밸브(2)의 구동부(3)로서는, 그 외에 자기변형소자형구동장치나 솔레노이드형 구동장치, 모터형 구동장치, 공기압형 구동장치, 열팽창형 구동장치 등의 사용이 가능하다.

또한, 상기 압력검출기(4)에는 반도체변형게이지가 사용되고 있고, 구체적으로는 특개평8-338546호의 경우와 동일하게, 압력검출기(4)는 압력제어밸브(2)의 밸브본체에 일체적으로 조립되어 있다.

더욱이, 상기 가변오리피스(5)에는, 후술하듯이 다이렉트터치형의 메탈다이아프램밸브가 사용되고 있고, 그 구동부(6)에는 펄스모터와 볼나사기구를 이용한 선형액추에이터(이하, 펄스모터형 구동부라고 부른다)가 설치되어 있다.

상기 제어회로(7')는 압력검출기(4)로부터의 오리피스 상류측의 압력검출신호(Qp₁)를 설정압력(Qps)과 대비하고, 양자의 차가 0으로 되는 방향으로 제어신호(Qy)를 제어밸브구동부(3)에 입력하고, 압력제어밸브(2)를 개폐제어한다.

상기 가변오리피스(5)를 형성하는 다이렉트터치형의 메탈다이아프램밸브는, 도 2에 나타내는 것과 같이 유체입구(12a), 밸브시트(12b), 밸브실(12c), 유체출구(12e)등을 구비한 스텐레스 강제의 밸브본체(12)와, 스텐레스강이나 니켈·코발트합금제의 다이아프램(13)과, 다이아프램(13)을 아래쪽으로 압력을 가하는 펄스모터형 구동부(6) 등으로 형성되어 있다.

즉, 펄스모터(14)를 초기위치로 셋팅하면, 상기 다이아프램(13)은, 볼나사기구(19)를 거쳐 가이드슬라이더(18) 및 다이아프램누름부재(16)에 의해 스프링(17),(15)의 탄력에 저항하여 아래쪽으로 눌려지고, 밸브시트(12b)에 맞닿은 상태(밸브닫힘상태)로 된다.

다음에, 펄스모터(14)에 오리피스제어신호(Qz)가 입력되면, 펄스모터(14)는 볼나사기구(19)를 거쳐 가이드슬라이더(18)를 위쪽으로 끌어올리는 방향으로 회전되고, 스프링(15)의 탄력에 의해 다이아프램누름부재(16)가 위쪽으로 힘이 가하여 지는 것으로 된다.

그 결과, 다이아프램(13)이 위쪽으로 탄성복귀하고, 밸브시트(12b)로부터 이간하는 것에 의해, 밸브시트(12b)와 다이아프램(13)의 사이에 링크형상의 유체통로(오리피스)가 형성된다.

더욱이, 본 실시예는 도2에 나타내듯이, 펄스모터(14)로서 50000펄스/회전의 소위 스테핑모터가 사용되고 있다. 또한, 볼나사기구(19)에는, 나사핏치가 0.5㎜/회전인 것이 사용되고 있다.

그 결과, 펄스모터(14)로의 입력펄스 1개당 10㎚의 다이아프램 변위를 얻을 수 있고, 매우 높은 정밀도의 오리피스개도제어가 가능하게 된다. 또한, 도 2에 있어서, 20은 커플링, 21은 베어링, 22는 볼나사기구의 샤프트부이다.

상기 매스플로우미터(9)는 가변오리피스(5)의 하류측의 가스유량(Q)을 측정하는 것이고, 유량검출신호(Qx)를 출력한다.

또한, 상기 진공챔버(10), 지공압력계(10a) 및 진공펌프(11) 등은 반도체제조장치를 구성하는 것이고, 상기 진공챔버(10)내의 압력은 통상 수토르(torr)정도의 진공으로 유지되고 있다.

가변오리피스(5)의 유량특성의 시험에 대하여는, 먼저 적당한 오리피스제어신호(Qz)를 입력하여 가변오리피스(5)의 개도를 소정치로 설정하고, 다음에 가스입구(8a)로 압력6.0㎏/㎠G의 질소가스 N₂를 공급하였다. 그 후, 설정압력신호(Qps)를 0∼3(㎏f/㎠abs) 사이의 적당한 값으로 설정하여 압력제어밸브(2)를 개폐제어함과 아울러, 매스플로우미터(9)로 가변오리피스(5)의 하류측의 N₂의 유량을 측정하였다.

또한, 진공챔버(10)는 상기한 대로 9.26ℓ의 용적을 가지고 있고, 진공펌프(11)에 의해 약 1토르의 진공도로 유지되어 있다.

도 3은, 오리피스제어신호(Qz)에 의해, 가변오리피스(5)의 링형상의 간격(유체통로) 면적을 φ=0.14㎜의 원형오리피스의 단면적에 등가로 한 경우의, 상류측 압력(즉, 설정압력신호(Qps))과 오리피스 하류측의 가스유량(Q)(sccm)의 관계를 나타내는 것이다.

더욱이, 여기서 sccm과는 표준상태로 환산한 경우의 유량 cc/min을 의미하는 것이다.

그리고, 도 4는 오리피스제어신호(Qz)를 변경하여, 가변오리피스(5)의 링형상의 개극(開隙)면적을 φ=0.25㎜의 원형 오리피스의 단면적과 등가로 한 경우의, 가변오리피스(5) 상류측의 압력(즉, 설정압력신호(Qps))과 오리피스 하류측의 가스유량( sccm)과의 관계를 나타내는 것이다.

도 3 및 도 4에서도 명백하듯이, 가변오리피스(5)의 하류측 압력(P₂)이 1토르≒133.3Pa일 때, 가변오리피스 상류측 압력(P₁)이 0.5㎏f/㎠abs 이상의 영역에 있어서는, 유량(Q)과 상류측 압력(P₁)의 사이에는, Q=KP₁의 관계가 거의 성립하고 있는 것이 확인되고 있다.

환언하면, 상기 도 2에 나타낸 구조의 다이렉트터치형의 메탈다이아프램밸브의 밸브시트와 다이아프램 사이의 링형상의 유체통로(간격)에 있어서도, 소위 고정오리피스의 경우에 거의 같은 압력, 유량제어특성을 가지고 있는 것으로 판단된다.

도 5는, 가변오리피스(5)의 유량특성을 나타내는 것이고, 상기 도 1의 시험장치에 있어서 가변오리피스(5)의 상류측 압력(P₁)을 0.5㎏f/㎠abs로, 또한 하류측 압력(P₂)을 1토르의 진공도로 각각 유지한 상태에 있어서, 가변오리피스(5)의 작동스트로크(L;다이어프램(13)의 간격길이)와 오리피스 하류유량(Q)의 관계를 측정한 것이다.

작동스트로크(L)가 0∼0.12mm의 범위에 있어서는, 작동스트로크 L(mm)와 유량 Q(sccm)이 거의 직선형의 비례관계로 되어 있고, 또한, 이 관계가 항상 재현되는 것으로 판단되었다.

즉, 상기 도 5 및 도 6에서 명백하듯이, 가변오리피스(5)의 작동스트로크 L(mm)와 유량 Q(sccm) 또는 작동스트로크 L(mm)와 오리피스의 구경 φ(mm)는 항상 일정한 대응관계에 있으므로, 작동스트로크 L(mm)를 변화시키는 것에 의해 가변오리피스의 구경 φ(mm) 또는 유량 Q(sccm)을 소망하는 값으로 정확하게 변경할 수 있고, 소위 가변오리피스로서 충분히 기능할 수 있는 것으로 판단된다.

본건발명은, 상술한 바와 같이 도2에 나타낸 다이렉트 터치형의 메탈다이어프램밸브를 가변오리피스(5)로 하는 압력·유량특성시험의 결과를 기초로 하여 개발되는 것이고, 청구항 1의 발명은, 오리피스(5)와, 오리피스(5)의 상류측에 설치한 컨트롤밸브(2)와, 컨트롤밸브(2)와 오리피스(5) 사이에 설치한 압력검출기(4)와, 압력검출기(4)의 검출압력(P₁)으로부터 유체의 유량(Q)을 Q=KP₁(단, K는 정수)로서 연산함과 아울러, 유량지령신호(Qs)와 상기 연산한 유량신호(Q)의 차를 제어신호(Qy)로서 상기 컨트롤밸브(2)의 구동부(13)로 출력하는 제어장치(7)로 구성되고, 오리피스의 상류측 압력(P₁)과 하류측 압력(P₂)의 비 P₂/P₁를 제어유체의 임계압력비 이하로 유지한 상태로 상기 컨트롤밸브(2)의 개폐에 의해 오리피스 상류측 압력(P₁)을 조정하고, 오리피스 하류측 유체의 유량(Q)을 제어하도록 한 압력식 유량제어장치에 있어서, 상기 오리피스(5)를 다이렉트 터치형의 메탈다이어프램밸브로 하고, 그 밸브시트(12b)와 다이어프램(13)의 링형상의 간격을 가변오리피스(5)로 하도록 한 것이다.

또한, 청구항 2의 발명은, 청구항 1의 발명에 있어서, 가변오리피스(5)를, 펄스모터형 구동부에 의해 링형상의 간격을 조절하는 가변오리피스로 한 것이다.

더욱이, 청구항 3의 발명은, 청구항 1의 발명에 있어서, 가변오리피스(5)를, 압전소자형 구동부에 의해 링형상의 간격을 조절하는 가변오리피스(5)로 한 것이다.

청구항 4의 발명은, 청구항 1의 발명에 있어서, 다이어프램(13)의 작동스트로크(L)를 0∼0.12mm의 범위로 하도록 한 것이다.

청구항 5의 발명은, 청구항 1의 발명에 있어서, 밸브시트(12b)와 다이어프램(13)의 링형상의 간격(유체통로)의 면적을, 직경이 0.14∼0.25mm의 원형 구멍의 단면적과 같게 되도록 한 것이다.

청구항 6의 발명은, 청구항 2의 발명에 있어서, 펄스모터형 구동부(6)를 스테핑모터(14)와 볼나사기구(19)로 구성하도록 한 것이다.

이하, 도면에 근거하여 발명의 실시예를 설명한다.

도 7은 본 발명에 관한 압력식 유량제어장치의 구성도이고, 도 7에 있어서 1은 압력식 유량제어장치, 2는 압력컨트롤밸브, 3은 밸브구동부, 4는 압력검출기, 5는 가변오리피스, 6은 오리피스의 구동부, 7은 제어장치, 8a는 가스입구, 8b는 가스출구, 10은 진공챔버, 10a는 진공계, 11은 진공펌프, Qy는 제어밸브의 제어신호, Qp₁는 압력검출신호, Qz는 오리피스의 제어신호, Qs는 유량설정신호, Qos는 오리피스개도설정신호이다.

도 7에 있어서, 압력컨트롤밸브(2)에는, 상기 특개평8-338546호의 경우와 동일한, 도 8과 같은 구조의 다이렉트터치형의 메탈다이어프램밸브가 사용되고 있다.

또한, 압력검출기(4)로는 반도체변형게이지가 사용되고 있고, 압력컨트롤밸브(2)의 압력검출기 부착구멍(12d)내로 삽입고정되어 있다.

더욱이, 가변오리피스(5) 및 그의 구동부(6)로는 상기 도 2에 나타낸 다이렉트터치형의 메탈다이어프램밸브 및 펄스모터형 구동부(6)가 사용되고 있다. 또한, 상기 가변오리피스(5) 및 구동부(6)의 구조는, 상기 도 2의 경우와 동일하므로, 여기서는 설명을 생략한다.

또한, 구동부(6)로는, 펄스모터구동부 이외에, 압전소자형의 구동부나 솔레노이드형 구동불를 사용하는 것도 가능하다.

다음에, 이 압력식 유량제어장치의 작동에 대하여 설명한다.

먼저, 유량설정신호(Qs) 및 오리피스의 개도설정신호(Qos)가 제어장치(7)에 입력된다.

다음에, 가스입구(8a)에 소정압력(P₁)에 상당하는 압력검출신호(Qp₁)가 제어장치(7)에 입력되고, 유량 Q=KP가 제어장치(7) 내에서 연산된다.

또한, 제어장치(7)로부터는 상기 유량설정신호(Qs)와 연산한 유량(Q)의 차에 상당하는 컨트롤밸브의 제어신호(Qy)가 출력되고, 압력컨트롤밸브(2)는 상기 Qs와 Q의 차가 감소하는 방향으로 컨트롤밸브(2)를 개폐제어한다.

더욱이, 가변오리피스(5)의 구경을 변화시켜서 제어유량의 범위를 변경하는 경우에는, 오리피스의 개도설정신호(Qos)의 설정을 변경한다. 이것에 의해, 오리피스의 제어신호(Qz)가 변하고, 그 결과 오리피스 구동부(6)에 의한 다이어프램(13)의 작동스트로크(L)가 변화하여 오리피스의 구경 φ(mm)이 변하는 것으로 된다.

또한, 도 7의 실시예에 있어서는, 작동스트로크(L)의 소위 피드백제어를 하지 않지만, 오리피스구동부(6)의 작동스트로크(L)를 검출하여 그 검출값을 제어장치(7)로 피드백하는 것에 의해, 작동스트로크(L)의 피드백제어를 실시하는 것도 좋은 것은 물론이다.

또한, 도 7의 실시예에 있어서는, 도 11에 나타낸 종전의 압력식 유량제어장치와 같이, 가스온도에 근거하여 보정회로나, 오리피스(5)의 하류측 압력(P₂)이 상승하여 P₂/P₁의 값이 임계값에 가까운 경우(또는 임계값 이상으로 된 경우)의 경보회로나 가스공급의 정지회로를 설치하고 있지 않지만, 이것 등의 각회로를 설치하여도 좋은 것은 물론이다.

더하여, 도 7의 제어장치(7)에는, 유량(Q)의 연산값 Q=KP₁이 도 3이나 도 4 등의 압력-유량곡선에 합치하도록 보정하는 회로나, 이것 등의 보정에 필요로하는 데이터의 기억장치가 설치되어 있는 것은 물론이다.

(실시예)

도 9는, 본 발명에서 사용하는 가변오리피스(5)를 구성하는 다이렉트터치형의 메탈다이어프램밸브의 밸브체(12)의 주요부를 나타내는 것이고, 도 10은 도 9의 B부의 부분확대도이다.

밸브체(12)에 설치된 밸브실(12c)의 내경(φ₁)은 15mm, 유체유입통로의 내경(φ₂)은 0.4mm로 각각 설정되어 있고, 또한, 밸브시트(12b)의 내경은 3mmφ, 유체유출로의 내경은 2.5mmφ로 각각 설정되어 있다.

본 발명에 있어서는, 유량압력제어장치의 가변오리피스로서 다이렉트터치형의 메탈다이어프램밸브를 사용하고, 제어유량의 범위의 변경을, 다이어프램의 동작스트로크를 변경하는 것에 의해 실시하는 구성으로 되어 있다.

그 결과, 예컨대, 종전의 니들식의 가변오리피스를 사용하는 경우에 비교하여 오리피스의 구조가 간소화됨과 아울러, 유체통로 내에 따른 부재의 기계적인 습동부가 없어지고, 발진 등도 거의 무시할 수 있게 된다.

또한, 다이렉트터치형의 메탈다이어프램밸브를 가변오리피스로 하고 있으므로, 유체유로 내의 소위 데드스페이스가 대폭 감소함과 아울러, 유체유로 내에 가스의 교입을 생기게 하는 간격이 존재하지 않게 된다. 그 결과, 가스의 치환성이 대폭 향상된다.

또한, 다이어프램의 동작스트로크를 변화시키는 것에 의해, 보다 간단하고 또한, 정확하게 오리피스구경의 변경(즉, 유량범위의 변경)을 실시할 수 있다. 그 결과, 종래의 구경이 다른 오리피스를 변환하는 경우에 비교하여, 압력유량제어장치의 제어성이 대폭향상한다. 본 발명은 상술한 대로, 반도체제조장치의 가스공급계와 같이, 초고순도 가스를 취급하는 압력식 유량제어장치로서, 특히 우수한 실용적인 효과를 얻을 수 있는 것이다.

Claims

오리피스와, 오리피스의 상류측에 설치한 컨트롤밸브와, 컨트롤밸브와 오리피스의 사이에 설치한 압력검출기와, 압력검출기의 검출압력(P₁)에서 유체의 유량을 Qc=KP₁(다만, K는 정수)로서 연산함과 아울러, 유량지령신호(Qs)와 상기 연산한 유량신호(Qc)의 차를 제어신호(Qy)로서 상기 컨트롤밸브의 구동부로 출력하는 제어장치로 구성되고, 오리피스의 상류측 압력(P₁)과 하류측 압력(P₂)의 비 P₂/P₁를 제어유체의 임계압력비 이하로 유지한 상태에서 상기 컨트롤밸브의 개폐에 의해 오리피스 상류측 압력(P₁)을 조정하고, 오리피스 하류측의 유체의 유량(Q)을 제어하도록 한 압력식 유량제어장치에 있어서, 상기 오리피스를 다이렉트터치형의 메탈다이어프램밸브로 하고, 그 밸브시트와 다이어프램과의 링형상의 간격을 가변오리피스로 한 것을 특징으로 하는 압력식 유량제어장치.
제1항에 있어서, 가변오리피스를, 펄스모터형 구동부에 의해 링형상의 간격을 조절하는 가변오리피스로 한 것을 특징으로 하는 압력식 유량제어장치.
제1항에 있어서, 가변오리피스를, 압전소자형 구동부에 의해 링형상의 간격을 조절하는 가변오리피스로 한 것을 특징으로 하는 압력식 유량제어장치.
제1항에 있어서, 다이어프램의 작동스트로크(L)를 0∼0.12mm의 범위로 한 것을 특징으로 하는 압력식 유량제어장치.
제1항에 있어서, 밸브시트와 다이어프램의 링형상의 간격(유체통로)의 면적을, 직경이 0.14∼0.25mm의 원형구멍의 단면적과 같게 되도록 한 것을 특징으로 하는 압력식 유량제어장치.
제2항에 있어서, 펄스모터형 구동부를 스테핑모터와 볼나사기구로 구성한 것을 특징으로 하는 압력식 유량제어장치.