(57)【要約】  異なる温度に保持される流体加熱部の温度制御を適切に行うために、流体制御装置（１００）は、内部に流路または流体収容部が設けられ互いに接続された複数の流体加熱部（１）と、複数の流体加熱部を異なる温度に加熱するように構成されたヒータ（１０）と、隣接する流体加熱部の間に配置された断熱部材（１３、１３’）とを備える。
2019021949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流路または流体収容部が設けられ互いに接続された複数の流体加熱部と、
前記複数の流体加熱部を異なる温度に加熱するように構成されたヒータと、
隣接する流体加熱部の間に配置された断熱部材と
を備える流体制御装置。
【請求項２】
前記複数の流体加熱部は、気化部と、前記気化部に供給される液体を予加熱する予加熱部と、前記気化部から送出されたガスを制御または測定する流体制御測定部とを含み、隣接する前記気化部と前記予加熱部との間に前記断熱部材が配置されている、請求項１に記載の流体制御装置。
【請求項３】
前記流体制御測定部の下流側に設けられたストップバルブをさらに有し、前記ストップバルブのバルブ下流側流路とバルブ上流側流路との間に、更なる断熱部材が設けられている、請求項２に記載の流体制御装置。
【請求項４】
前記ヒータは、前記予加熱部を加熱する第１ヒータと、前記気化部を加熱する第２ヒータと、前記流体制御測定部を加熱する第３ヒータとを含み、前記予加熱部、前記気化部および前記流体制御測定部をそれぞれ独立して加熱するように構成されている、請求項２または３に記載の流体制御装置。
【請求項５】
前記第１ヒータと前記第２ヒータとの間には隙間が設けられ、前記断熱部材は前記第１ヒータと前記第２ヒータとの間の隙間の位置に設けられている、請求項４に記載の流体制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置や化学プラントなどで用いられる流体制御装置に関し、特に、異なる温度に維持される複数の流体加熱部を含む流体制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）により成膜を行う半導体製造装置において、プロセスチャンバに原料ガスを供給するための原料気化供給装置が用いられている（例えば特許文献１）。【０００３】
原料気化供給装置には、例えば、ＴＥＯＳ（Tetraethyl orthosilicate）等の有機金属の液体原料を貯液タンクに貯めておき、加圧した不活性ガスを貯液タンクに供給して液体原料を一定圧力で押し出して気化器に供給するものがある。供給された液体原料は、気化室の周囲に配置されたヒータによって気化され、気化したガスは流量制御装置により所定流量に制御して半導体製造装置に供給される。【０００４】
原料として用いられる有機金属材料には沸点が１５０℃を超えるものもあり、例えば上記のＴＥＯＳの沸点は約１６９℃である。このため、原料気化供給装置は、比較的高温、例えば２００℃以上の温度まで液体原料を加熱できるように構成されている。【０００５】
また、原料気化供給装置では、気化させた原料の凝縮（再液化）を防ぐために、高温に加熱された流路を通して、プロセスチャンバまでガスを供給することが求められている。さらに、有機金属材料の気化を効率的に行うために、気化器に供給する前に液体原料を予め加熱しておく場合もある。このため、原料気化供給装置では、流路または流体収容部が設けられた流体加熱部（気化器等）を高温にまで加熱するためのヒータが、必要な箇所に配置されている。【０００６】
特許文献２には、原料液体を予加熱する予加熱部と、予加熱部で加熱された原料液体を気化させる気化器と、気化させたガスの流量を制御する高温対応型の圧力式流量制御装置とを備えた気化供給装置が開示されている。特許文献２に記載の気化供給装置では、気化器の本体や流路などを加熱するための手段としてジャケットヒータが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−１１４４６３号公報
【特許文献２】国際公開第２０１６／１７４８３２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した原料気化供給装置において、原料を予加熱するために設けられた予加熱部は、例えば原料の沸点以下の温度に維持され、気化部は、例えば原料の沸点以上の温度に維持される。ただし、流体の沸点は流体の圧力によって変動するので、予加熱部が原料の常圧（大気圧）における沸点以上の温度になったとしても、原料の圧力によっては、気化しないで液体の状態が維持されることがある。また、熱分解温度が沸点よりも低い原料を用いるときには、気化部は沸点以下の温度に設定されることもある。なお、気化部の設定温度は、通常は、予加熱部の設定温度よりも高く設定される。さらに、気化した原料の流量を制御を行う圧力式流量制御装置は、原料の沸点以上、典型的には気化部の温度よりも高温に維持される。【０００９】
ところが、従来の原料気化供給装置では、各流体加熱部を異なる温度に制御することが容易ではない場合があった。このため、例えば予加熱部が必要以上に高温になることによって、予加熱部の内部で原料が気化等してしまうおそれがあり、気化部への高温液体の供給が適切に行えないことがあった。【００１０】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、複数の流体加熱部をそれぞれ適切に加熱することができる流体制御装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施形態による流体制御装置は、内部に流路または流体収容部が設けられ互いに接続された複数の流体加熱部と、前記複数の流体加熱部を異なる温度に加熱するように構成されたヒータと、隣接する流体加熱部の間に配置された断熱部材とを備える。【００１２】
ある実施形態において、前記複数の流体加熱部は、気化部と、前記気化部に供給される液体を予加熱する予加熱部と、前記気化部から送出されたガスを制御または測定する流体制御測定部とを含み、隣接する前記気化部と前記予加熱部との間に前記断熱部材が配置されている。【００１３】
ある実施形態において、前記流体制御装置は、前記流体制御測定部の下流側に設けられたストップバルブをさらに有し、前記ストップバルブのバルブ下流側流路とバルブ上流側流路との間に、更なる断熱部材が設けられている。【００１４】
ある実施形態において、前記ヒータは、前記予加熱部を加熱する第１ヒータと、前記気化部を加熱する第２ヒータと、前記流体制御測定部を加熱する第３ヒータとを含み、前記予加熱部、前記気化部および前記流体制御測定部をそれぞれ独立して加熱するように構成されている。【００１５】
ある実施形態において、前記第１ヒータと前記第２ヒータとの間には隙間が設けられ、前記断熱部材は前記第１ヒータと前記第２ヒータとの間の隙間の位置に設けられている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の実施形態に係る流体制御装置によれば、複数の流体加熱部をそれぞれ異なる適温に維持することが容易であり流体の制御性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態による流体制御装置を示す模式図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）はヒータの分解斜視図であり、それぞれ斜め上から見たとき、および、斜め下から見たときを示す。
【図３】本発明の実施形態にかかる流体制御部の構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態による流体制御装置１００を示す。流体制御装置１００は、半導体製造装置などで使用する原料ガスＧを生成するための気化部４と、気化部４に供給する液体原料Ｌを予加熱する予加熱部２と、気化部４から送出されたガスＧを制御または測定するための流体制御測定部６とを備えている。図１において、液体原料Ｌが充填されている部分を斜線のハッチングで示し、ガスＧが流れている部分をドットのハッチングで示している。
【００２０】
予加熱部２、気化部４、流体制御測定部６は、いずれも内部の流体（液体原料ＬまたはガスＧ）が加熱される流体加熱部１として設けられたものであり、予加熱部２、気化部４、流体制御測定部６のそれぞれの内部には、流路または流体収容部が設けられている。これらは、後述するヒータ１０によってそれぞれ外側から加熱される。
【００２１】
流体制御装置１００において、気化部４は、液体充填用バルブ３を介して原料Ｌを供給するように液体充填用バルブ３を制御することができる。また、気化部４内に所定量を超える液体原料Ｌが供給されたことを検知する液体検知部（図示せず）を設け、液体検知部が液体を検知した時には液体充填用バルブ３を閉じるようにすることで、気化部４への液体原料Ｌの過供給を防止することができる。液体検知部としては、特許文献２に記載されているように、気化室に配置された温度計（白金測温抵抗体、熱電対、サーミスタなど）、液面計、ロードセルなどを用いることができる。
【００２２】
流体制御測定部６は、本実施形態では、公知の高温対応型の圧力式流量制御装置であり、後述するように、オリフィス部材７１を流れるガスの流量を、コントロール弁を用いてオリフィス部材７１の上流圧力Ｐ１を調整することによって制御することができる。
【００２３】
ただし、流体制御測定部６は、圧力式流量制御装置に限らず、種々の態様の流量制御装置であってよい。また、流体制御測定部６は、流量センサ、濃度センサなどを備える流体測定部であってもよい。以下、圧力式流量制御装置である流体制御測定部６を流体制御部６として説明することがある。
【００２４】
本実施形態による流体制御装置１００は、上記の流体加熱部１（ここでは、予加熱部２、気化部４、流体制御部６）を加熱するヒータ１０として、予加熱部２を加熱する第１ヒータ１２と、気化部４を加熱する第２ヒータ１４と、流体制御部６を加熱する第３ヒータ１６とを備えている。
【００２５】
図２（ａ）および（ｂ）は、それぞれ別の角度から見たときの、ヒータ１０（第１ヒータ１２、第２ヒータ１４、および、第３ヒータ１６）の分解斜視図である。図２（ａ）および（ｂ）に示すように、ヒータ１０の各々は、発熱体１０ａと、発熱体１０ａに熱的に接続された金属製の伝熱部材１０ｂとを備えている。
【００２６】
発熱体１０ａが発した熱は伝熱部材１０ｂの全体に伝導し、発熱体１０ａによって伝熱部材１０ｂが全体的に加熱される。そして、均一に加熱された伝熱部材１０ｂは、流体加熱部１を外側から均一に加熱することができる。伝熱部材１０ｂは、アルミニウム製の部品をネジ留めなどにより接続することによって構成されており、例えば、底板部と、一対の側壁部と、上面部とを組み合わせて固定することによって、内側に流体加熱部１を包囲するように設けられている。
【００２７】
半導体製造装置に用いる流体制御装置１００としては、プロセスへの汚染の懸念が少なく、また、比較的安価であることから、伝熱部材１０ｂの材料としてアルミニウムまたはアルミニウム合金を選択することが好適である。ただし、他の用途においては、上述したような他の高熱伝導性の金属材料を用いてもよい。
【００２８】
ヒータ１０の発熱体１０ａは、伝熱部材１０ｂの側壁部に設けられた細穴に挿入されて固定されている。発熱体１０ａと伝熱部材１０ｂとは熱的に接続されており、発熱体１０ａからの熱が伝熱部材１０ｂに効率的に伝わるように固定されている。好適な態様において、発熱体１０ａは、伝熱部材１０ｂに設けた細穴に密着して固定されており、発熱体１０ａの外側に付与した公知の熱伝導性物質（熱伝導グリスや熱伝導シートなど）を介して伝熱部材１０ｂに固定されていてもよい。
【００２９】
図２に示す例では、第１ヒータ１２において、棒状のカートリッジヒータ１０ａが、伝熱部材１０ｂの側壁部の上端面から下に向かって垂直方向に延びる細穴に挿入されており、第２ヒータ１４および第３ヒータ１６においては、Ｌ字状に屈折された発熱体１０ａが、伝熱部材１０ｂの側壁部の横端面に開口が設けられた水平方向に延びる細穴に挿入されている。ただし、発熱体１０ａとしては、公知の種々の発熱装置を用いることができ、例えば、伝熱部材１０ｂに固定された面状ヒータを用いてもよい。
【００３０】
なお、上記のＬ字状に屈折した発熱体１０ａの水平方向部分１０ｙは、伝熱部材１０ｂの細穴内に収納されるが、垂直方向部分１０ｚは、細穴に挿入されていないので、伝熱部材１０ｂ同士の接続の邪魔になる場合もある。そのような時には、垂直方向部分１０ｚを収納できる凹部１１ｚを伝熱部材１０ｂの端部に予め形成しておき、発熱体１０ａの水平方向部分１０ｙを細穴に挿入した時に、垂直方向部分１０ｚを凹部１１ｚに収納することで、伝熱部材１０ｂの接続を妨げないようにすることもできる。
【００３１】
また、図２に示す例では、第２ヒータ１４（気化部４を加熱するヒータ）に取り付けられた温度センサ１０ｃが示されており、第２ヒータ１４の伝熱部材１０ｂの温度を直接的に測定できるようになっている。
【００３２】
第１ヒータ１２の温度は例えば約１８０℃に設定され、第２ヒータ１４の温度は例えば約２００℃に設定され、第３ヒータ１６の温度は例えば約２１０℃に設定される。通常、予加熱部２を熱する第１ヒータ１２は、気化部４を熱する第２ヒータ１４よりも低い温度に設定され、流体制御部６を熱する第３ヒータ１６は、第２ヒータ１４よりも高い温度に設定される。このように、本実施形態では、図示しない制御装置を用いて各ヒータを個別に温度制御可能であるので、原料の気化、液体原料の予加熱、および、気化原料の再液化の防止をそれぞれ適切な温度で行うことができる。
【００３３】
また、伝熱部材１０ｂの上面部は、その上に取り付けられるバルブや圧力センサなどの上部取り付け部材の形状に対応する任意の形状を有していてよい。これにより、流体加熱部１への伝熱を行うことができるとともに、上部取り付け部材の支持部材としても適切に利用することができる。伝熱部材１０ｂの底板部は、図２（ｂ）に示すように、樹脂（例えばＰＥＥＫ(Poly Ether Ether Ketone)）製の断熱部材１８を介して共通支持台１９に取り付けられていてもよい。断熱部材１８は、熱を遮断できる限り任意の材料から形成されていてよく、また、温度に合わせて材料等が適宜選択されていてよい。
【００３４】
本実施形態において、第１ヒータ１２の伝熱部材１０ｂと、第２ヒータ１４の伝熱部材１０ｂとの間、および、第２ヒータ１４の伝熱部材１０ｂと第３ヒータ１６の伝熱部材１０ｂとの間にはそれぞれ隙間Ｘが設けられている。これにより、各ヒータ１２、１４、１６を用いて、予加熱部２、気化部４、流体制御部６をそれぞれ個別に加熱したときにも、ヒータ間の熱伝導性が低下しているので、所望の温度に制御しやすいという利点が得られる。
【００３５】
さらに、図１に示したように、第１ヒータ１２と第２ヒータ１４との間、特には第１ヒータ１２と第２ヒータ１４との間に設けられた隙間Ｘに対応する位置において、断熱部材１３が設けられている。また、断熱部材１３は、予加熱部２と気化部４とを接続する液体充填用バルブ３によって覆われるようにして液体充填用バルブ３の流体入口と流体出口との間の位置に設けられている。
【００３６】
本実施形態では、断熱部材１３として、ＰＥＥＫ製のパネル材が用いられている。断熱部材１３の厚さは、要求される断熱性に応じて適宜選択されてよいが、例えば、０．５ｍｍ〜５０ｍｍ程度であってよい。また、第１ヒータ１２と第２ヒータ１４との間において、断熱部材１３は、予加熱部２と気化部４とで狭持して固定するようにしても良いし、治具を用いて固定しても良い。断熱部材１３の形状は任意であってよいが、気化部４の熱が予加熱部２に伝導することが適切に防止されるように、予加熱部２と気化部４とが直接または間接的に接続しない形状を有していることが好適である。
【００３７】
また、断熱部材１３は、上記のＰＥＥＫ製のものに限られず、熱を遮断できる限り任意の材料から形成されていてよく、また、温度に合わせて材料等が適宜選択されていてよい。断熱部材１３としては、公知の真空断熱パネルなどを利用することもできる。
【００３８】
以上に説明した構成において、第１ヒータ１２と第２ヒータ１４とは断熱部材１３によって分断されているので、第２ヒータ１４および気化部４から予加熱部２への熱伝導が抑制されている。このため、例えば２００℃以上の温度に設定された第２ヒータ１４からの熱によって、予加熱部２が設定温度を越えた高温（例えば、液体原料の沸点や熱分解温度を超える温度）になりすぎることが防止され、気化部４に送る前に原料液体が気化してしまうことを防ぐことができる。
【００３９】
また、本実施形態の流体制御装置１００では、流体制御部６の下流側（ストップバルブ５６の近傍）にもさらなる断熱部材１３’が配置されている。より具体的には、下流側の断熱部材１３’は、ストップバルブ５６のバルブ下流側流路とバルブ上流側流路との間に設けられている。断熱部材１３’も、熱を遮断できる限り任意の材料や形状から形成されていてよく、また、温度に合わせて材料等が適宜選択されていてよい。断熱部材１３’を設けることによって、外側への伝熱を抑えて、流体制御部６が高温に維持されやすいという利点が得られる。なお、ストップバルブ５６としては、例えば公知の空気駆動弁や電磁弁を用いることができ、必要に応じてガスの流れを遮断することができる。
【００４０】
一方、気化部４と流体制御部６との間には、断熱部材が設けられていない。これは、より高温の流体制御部６からの熱によって気化部４が多少設定温度よりも高温になったとしても支障はなく、むしろ、気化部４で効率よく気化を行い得るからである。
【００４１】
以上に説明したように、流体制御装置１００では、異なる温度に制御される複数の流体加熱部（予加熱部２、気化部４、および、流体制御部６）が接続された態様において、熱伝導を抑制したいところに選択的に断熱部材を設けることによって、エネルギー利用効率の向上を図りながら、適切に流体の制御を行うことができる。
【００４２】
なお、本実施形態のヒータ１０において、アルミニウム製の伝熱部材１０ｂの内側面、すなわち、流体加熱部１と対向する面は、放熱性を向上させるための表面処理としてアルマイト処理（陽極酸化処理）が施されており、また、伝熱部材１０ｂの外側面は、研磨面または鏡面加工面となっていてもよい。伝熱部材１０ｂ外側の鏡面加工面は、典型的には研磨処理によって形成されるが、削り出しのみによって形成されていてもよい。
【００４３】
伝熱部材１０ｂの内側面をアルマイト処理（例えば硬質アルマイト処理）することによって、放熱性を向上させることができ、発熱体１０ａからの熱を、接触している場合は伝熱部材１０ｂから直接流体加熱部１へ熱を伝導でき、伝熱部材１０ｂと流体加熱部１とに距離がある場合であっても、高い放射性（高い輻射熱）によって、液体加熱部１に均一かつ向上した効率で伝えることができる。また、伝熱部材１０ｂに流体加熱部１が接触している場合において、熱は接触部分から伝導するが、伝熱部材１０ｂから流体加熱部１に熱が移動するとき、伝熱部材１０ｂの内側表面がアルマイト処理されていないと、輻射率の関係から、伝熱部材１０ｂの内側表面で熱が反射し、流体加熱部１に移動しない熱が存在する。これに対して、本実施形態のように伝熱部材１０ｂの内側表面がアルマイト処理されていると、輻射率が高いため、流体加熱部１と接触する面で反射する熱はほとんどなく、伝熱部材１０ｂからの熱のほぼ全てが流体加熱部１へと伝導される。
【００４４】
さらに、伝熱部材１０ｂの外側面を鏡面加工することによってヒータ１０の外側への放熱作用を抑えることができる。これにより、省エネルギー化が図れるという利点が得られる。なお、硬質アルマイト処理に限らず、通常のアルマイト処理であっても同様の効果が発揮される。アルマイト層の厚さも、通常のアルマイト処理で形成される厚さ（例えば１μｍ以上）であれば、同様の効果を発揮する。ただし、硬質アルマイト処理は、運用の際に傷が付きにくく、通常のアルマイト処理よりも膜がはがれる懸念を小さくできるというメリットがある。
【００４５】
以下、図１等を参照しながら、本実施形態の流体制御装置１００のより具体的な構成を詳細に説明する。
【００４６】
気化部４は、ステンレス鋼製の気化ブロック４１とガス加熱ブロック４２とを連結して構成された本体４０を備えている。気化ブロック体４１は、上部に液供給口が形成され、内部に気化室４１ａが形成されている。ガス加熱ブロック４２には、気化室４１ａの上部から延びるガス流路と連通するガス加熱室４２ａが形成されるとともに、上部にガス排出口が形成されている。ガス加熱室４２ａは、円筒状の空間内に円柱状の加熱促進体が設置された構造を有し、円筒状空間と加熱促進体との隙間がガス流路となっている。気化ブロック４１とガス加熱ブロック４２の間のガス連通部には、通孔付きガスケット４３が介在され、これらの通孔付きガスケット４３の通孔をガスが通過することにより、ガスの脈動が防止される。
【００４７】
予加熱部２は、気化部４の気化ブロック４１に液体充填用バルブ３を介して接続された予加熱ブロック２１を備えている。予加熱ブロック２１の内部には液貯留室２３が形成されている。液貯留室２３は、側面に設けられた液流入ポート２２および上面に設けられた液流出口に連通している。予加熱ブロック２１は、図外の貯液タンクから所定圧で圧送されてくる液体原料Ｌを液貯留室２３に貯留しておくともに、気化室４１ａに供給する前に第１ヒータ１２を用いて予熱する。なお、液貯留室２３内においても表面積を増やすための円柱状の加熱促進体が配置されている。
【００４８】
液体充填用バルブ３は、予加熱ブロック２１と気化ブロック体４１とに連通する供給路４を弁機構を用いて開閉又は開度調整することにより、気化部４への液体原料Ｌの供給量を制御する。液体充填用バルブ３としては、例えば、エア駆動弁を用いることができる。気化ブロック４１の液供給口には、細孔が形成されたガスケット４４が介設され、ガスケット４４の細孔に液体原料を通過させることにより気化室４１ａ内への供給量が調整されている。
【００４９】
本実施形態において、流体制御部６は、高温対応型の圧力式制御装置であり、例えば、特許文献２に記載の構成を有していてよい。高温対応型の圧力式制御装置は、例えば、ガス流路が内部に設けられた本体としての弁ブロックと、ガス流路に介在された金属製ダイヤフラム弁体と、縦方向に並べられた放熱スペーサ及び圧電駆動素子と、金属ダイヤフラム弁体の下流側のガス流路に介在され微細孔が形成されたオリフィス部材（オリフィスプレートなど）と、金属ダイヤフラム弁体とオリフィス部材との間のガス流路内の圧力を検出する流量制御用圧力検出器とを備えている。放熱スペーサは、インバー材等で形成されており、ガス流路に高温のガスが流れても圧電駆動素子が耐熱温度以上になることを防ぐ。高温対応型の圧力式制御装置は、圧電駆動素子の非通電時には、金属ダイヤフラム弁体が弁座に当接しガス流路を閉じる一方で、圧電駆動素子に通電することにより圧電駆動素子が伸張し、金属ダイヤフラム弁体が自己弾性力により元の逆皿形状に復帰してガス流路が開通するように構成されている。
【００５０】
図３は、流体制御部６（圧力式流量制御装置）の構成例を模式的に示す図である。圧力式流量制御装置６では、オリフィス部材７１と、金属ダイヤフラム弁体および圧電駆動素子で構成されるコントロール弁８０と、オリフィス部材７１とコントロール弁８０との間に設けられた圧力検出器７２および温度検出器７３とを備えている。オリフィス部材７１は絞り部として設けられたものであり、これに代えて臨界ノズルまたは音速ノズルを用いることもできる。オリフィスまたはノズルの口径は、例えば１０μｍ〜５００μｍに設定される。
【００５１】
圧力検出器７２および温度検出器７３は、ＡＤコンバータを介して制御回路８２に接続されている。ＡＤコンバータは、制御回路８２に内蔵されていてもよい。制御回路８２は、コントロール弁８０にも接続されており、圧力検出器７２および温度検出器７３の出力などに基づいて制御信号を生成し、この制御信号によってコントロール弁８０の動作を制御する。
【００５２】
圧力式流量制御装置６は、従来と同様の流量制御動作を行うことができ、圧力検出器７２を用いて上流圧力Ｐ１（オリフィス部材７１上流側の圧力）に基づいて流量を制御することができる。圧力式流量制御装置６は、他の態様において、オリフィス部材７１の下流側にも圧力検出器を備えていてよく、上流圧力Ｐ１および下流圧力Ｐ２に基づいて流量を検出するように構成されていてもよい。
【００５３】
圧力式流量制御装置６では、臨界膨張条件Ｐ１／Ｐ２≧約２（ただし、Ｐ１：絞り部上流側のガス圧力（上流圧力）、Ｐ２：絞り部下流側のガス圧力（下流圧力）であり、約２は窒素ガスの場合）を満たすとき、絞り部を通過するガスの流速は音速に固定され、流量は下流圧力Ｐ２によらず上流圧力Ｐ１によって決まるという原理を利用して流量制御が行われる。臨界膨張条件を満たすとき、絞り部下流側の流量Ｑは、Ｑ＝Ｋ1・Ｐ１（Ｋ1は流体の種類と流体温度に依存する定数）によって与えられ、流量Ｑは上流圧力Ｐ１に比例する。また、下流圧力センサを備える場合、上流圧力Ｐ１と下流圧力Ｐ２との差が小さく、臨界膨張条件を満足しない場合であっても流量を算出することができ、各圧力センサによって測定された上流圧力Ｐ１および下流圧力Ｐ２に基づいて、所定の計算式Ｑ＝Ｋ2・Ｐ２m（Ｐ１−Ｐ２）n（ここでＫ2は流体の種類と流体温度に依存する定数、ｍ、ｎは実際の流量を元に導出される指数）から流量Ｑを算出することができる。
【００５４】
制御回路８２は、圧力検出器７２の出力（上流圧力Ｐ１）などに基づいて、上記のＱ＝Ｋ1・Ｐ１またはＱ＝Ｋ2・Ｐ２m（Ｐ１−Ｐ２）nから流量を演算により求め、この流量がユーザにより入力された設定流量に近づくように、コントロール弁８０をフィードバック制御する。演算により求められた流量は、流量出力値として表示してもよい。
【００５５】
また、本実施形態の流体制御装置１００では、図１に示すように、ガス加熱ブロック４２にスペーサブロック５０が連結され、スペーサブロック５０に流体制御装置６の弁ブロックが連結されている。ガス加熱ブロック４２とスペーサブロック５０とに跨るようにして固定された流路ブロック５内のガス流路が、ガス加熱ブロック４２のガス加熱室４２ａとスペーサブロック５０のガス流路とを連通させる。スペーサブロック５０のガス流路は、流体制御装置６の弁ブロックのガス流路に連通している。また、ストップバルブ５６の下流側は、例えば、半導体製造装置のプロセスチャンバに接続されており、ガス供給時にはプロセスチャンバの内部が真空ポンプによって減圧され、所定流量の原料ガスがプロセスチャンバに供給される。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の実施形態による流体制御装置は、例えば、ＭＯＣＶＤ用の半導体製造装置において原料ガスをプロセスチャンバに供給するために用いることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１  流体加熱部
２  予加熱部
３  液体充填用バルブ
４  気化部
５  流路ブロック
６  流体加熱部
１０  ヒータ
１３、１３’  断熱部材
５６  ストップバルブ
１００  流体制御装置
【図１】
2019021949.tif 000003
【図２】
2019021949.tif 000004
【図３】
2019021949.tif 000005
【国際調査報告】
2019021949.tif 000006
2019021949.tif 000007
2019021949.tif 000008